JPH0486458A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、より高温を得るために混合冷媒を用いた冷凍
装置に関するものである。

従来の技術 従来、冷凍装置で、より高温を得る方式として、以下の
：うな二段圧縮冷凍サイクルが用いられている（例えば
特開昭６８−１７８１５８号公報％以下第３図を参照し
ながら、冷凍装置の一例について説明する。

第３図は従来例を示す冷凍サイクル図である。

同図において、１は冷媒を高温蒸気冷媒とする第１圧縮
機（以下第１圧縮機（低圧）と称す）、２は第１凝縮器
、３は気液分離器、４は第１絞り装置、６は蒸発器で環
状に接続され主冷媒回路を形成し、６は冷媒を高温高圧
蒸気冷媒とする第２圧縮機（以下第２圧縮機（高圧）と
称す。）、７は第２凝縮器、８は第２絞り装置であり、
第２（高圧）冷媒回路を形成している。冷媒は沸点差を
有する複数（ここでは２種類）の冷媒からなる非共沸混
合冷媒を用いている、 以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下そ
の動作を示す。

第１圧縮機１により圧縮された高温冷媒蒸気は、第１凝
縮器２に入り、混合冷媒中の高沸点成分の多くを凝縮し
、気液分離器３に入り、液冷媒は第１絞り装置４を経て
減圧され、蒸発器５で外部の熱源から熱を吸収して蒸発
し、第１圧縮機１の吸入に戻る。一方、気液分離器３で
分離された低沸点成分を多く含む蒸気冷媒は、第２圧縮
機６に吸入される。第２圧縮機６で圧縮され高温高圧に
なった蒸気冷媒は第２凝縮器７内で第１の凝縮器２の凝
縮温度よシ高い凝縮温度で凝縮する。この第２凝縮器７
で凝縮された液冷媒は、第２絞り装置８を介して、気液
分離器３と第１絞り装置４の間に戻され、主冷媒回路の
冷媒と合流し、第１の絞り装置４、蒸発器６を通って第
１圧縮機１に吸入される。

従って、第２圧縮機６に吸入される蒸気冷媒が飽和状態
に保たれるため、−段圧縮冷凍サイクルに比べ、圧縮機
の吐出温度を低くおさえ、より高温を得ることができる
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、第２（高圧）圧縮
機に吸入される冷媒は低沸点成分濃度が高く凝縮温度を
高くすると、圧力が高くなり、効率の低下につながると
いう課題があった。

本発明は上記課題に鑑み、より高温を、効率よく得るこ
とを目的とする。

課題を解決するだめの手段 上記課題を解決するために本発明は、特定の種類の冷媒
の通過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置を冷凍
サイクルに接続したものである。

作用 本発明は上記構成により、非共混合冷媒に限らす共沸混
合冷媒についても冷媒分離でき、高沸点成分の多い冷媒
を高圧冷媒回路に循環させることが出来、より高温を効
率よく得ることができる。

実施例 最初に、冷媒分離に機能膜を用いることが可能であるこ
とを明らかにした実験結果について説明する。

第１図に、機能膜を用いた冷媒分離器（以下単に分離器
と称す）１０１の一実施例を示す。

同図において、分離器本体１０２を網状の保持具１０４
で高圧側空間ａ、低圧側空間すに仕切り、保持具１０４
の高圧側に機能膜１０３を設置する。

また、分離器本体１０２には、高圧冷媒入口配管１０５
、出口配管１０６、透過冷媒出口配管１０７が設けられ
る。

以上のような構成の分離器１０１において、機能膜１ｏ
３にジメチルシリコーンのベンゼン溶液を水上に展開し
、超薄膜とした後、ポリプロピレンの多孔質フィルム（
セラニーズ社：ジュラガード）に転写製膜した薄膜を高
分子複合膜として用いＲ−１１４とＲ−２２の混合冷媒
を分離する場合について説明する。

圧縮機等により加圧された混合冷媒は入口配管１０６よ
り分離器本体１０２内の高圧側空間色に送られる。ここ
で高圧側空間ａと低圧側空間すの圧力差によって一部の
冷媒は低圧側空間すに透過し、透過冷媒出口配管１０７
より排出される。このときＲ−１１４はＲ−２２より透
過しやすく、透過冷媒出口配管１０７より排出される冷
媒は、入口配管１０５の冷媒組成に比べて、Ｒ−１１４
の比率が上昇する。一方、機能膜１０３を透過せずに高
圧冷媒出口配管１０６より排出される冷媒組成は、Ｒ−
１１４の比率が低下する。

ここで実験結果の一例を表１に示す。

表　　　　１ 上記衣１においては分離器１０１の入口配管よシ冷媒蒸
気を流入した場合について示したが、冷媒液あるいは蒸
気と液の混合を流入しても分離できる。

このように、機能膜を用いて冷媒分離を行うことが可能
であることが明らかとなった。

なお、先の実験においては、ジメチルシリコーンのベン
ゼン溶液を水上に展開し、超薄膜とした後、ポリプロピ
レンの多孔質フィルム（セラニーズ社：ジュラガード）
に転写製膜した高分子複合膜ヲ用いたが、ジメチルシリ
コーン以外の非孔質高分子膜材として他に天然ゴム、ポ
リエチレン、ポリ酢酸ビニル等を用いてもよい。

さらに多孔質高分子膜、生体膜などを用い、透過量の比
を利用して冷媒分離を行っても、本発明の要旨を脱する
ものではない。

次に、上記機能膜を用いた冷凍サイクルの実施例につい
て第２図を参考に説明する。

第２図に、冷媒としてＲ−２２とＲ−１１４の非共沸混
合冷媒を用い、機能膜を透過しゃすいＲ１１４の成分比
率を高め、高温側のサイクルに循環させることにより高
温側の圧力を低く抑え、高温を効率よく得る場合の実施
例を示す。

同図において、１１は冷媒を高温蒸気冷媒とする第１圧
縮機（以下第１（低圧）圧縮機と称す）、１２は中間冷
却器、１３は冷媒を高温高圧蒸気冷媒とする、第２圧縮
機（以下第２（高圧）圧縮機と称す）、１４は凝縮器、
１０１は上記の通り構成された分離器、前記分離器１０
１の出口配管１０６は前記中間冷却器１２の内部を貫通
し絞り装置１５、蒸発器１６に環状に接続され主冷媒回
路を形成している。また、前記構成の分離器１０１の透
過冷媒出口配管１０７ば、中間冷却器１２に接続されて
いる。

以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下そ
の動作を示す。

第１（低圧）圧縮機１１により圧縮された高温冷媒蒸気
は、中間冷却器１２で分離器１０１より分離されたＲ−
１１４濃度の高い冷媒と混合、冷却され第２（高圧）圧
縮機１３に吸入される。第２（高圧）圧縮機１３で圧縮
され高温高圧蒸気冷媒となった冷媒は凝縮器１４で凝縮
され、分離器１０１に流入する。分離器１０１では、機
能膜１０３を透過しゃすいＲ−１１４は、透過出口管１
０了を通り中間冷却器１２に入り、第１（低圧）圧縮機
１１により圧縮された高温冷媒蒸気と混合し冷却する。

一方Ｒ−２２は機能膜１０３を透過しにくいため、分離
器１０１の出口配管１０６ではさらにＲ−２２濃度が高
くなる。そして、中間冷却器１２を通り、絞り装置１５
を経て減圧され蒸発器１６で吸熱気化して第１（低圧）
圧縮機１１に吸入される。

従って第２（高圧）圧縮機１３の吐呂温度を低くするこ
とができ、さらに、凝縮器１４では高沸点成分Ｒ−１１
４濃度が高くなっているため、凝縮温度が高くなっても
、圧力を低く抑えることが出来るため、よシ高温を効率
よく得ることができる。

以上のように本実施例によれば、混合冷媒を用い、分離
回路で、冷媒の分離を行なうことにより、二段圧縮サイ
クルを用いて、より高温を効率よく得ることができる。

なお、本実施例では低沸点冷媒としてＲ−２２、高沸点
冷媒としてＲ−１１４を用いたが、他の冷媒を用いても
よく、さらに、低沸点冷媒としてＲ２２より沸点の低い
冷媒を用いれば、蒸発器でよシ低温を、効率よく得るこ
とも出来る。

発明の効果 以上のように本発明は、特定の種類の冷媒の通過を容易
とする機能膜を有する冷媒分離装置を二段圧縮サイクル
の凝縮器の出口に設けることにより、よυ高温を効率よ
く得ることができると言う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における冷媒分離器の詳細断
面図、第２図は同分離器を使用した場合の実施例を示す
冷凍サイクル図、第３図は従来例における冷凍サイクル
図である。 １１・・・・・・第１（低圧）圧縮機、１２・・・・・
・中間冷却器、１３・・・・・・第２（高圧）圧縮機、
１４　・・・凝縮器、１５・・・・・・絞り装置、１６
　・・・・蒸発器、１０１・・・・冷媒分離器、１０３
・・・・機能膜。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名分！
シー＝φ酉コ （Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非共沸混合冷媒を用い、前記冷媒を高温蒸気冷媒とする
   第１圧縮機と、中間冷却器と、前記中間冷却器により冷
   却された冷媒を高温高圧蒸気冷媒とする第２圧縮機、凝
   縮器、複数種類の冷媒の内の特定の冷媒の透過を容易と
   する機能膜を有する冷媒分離器、絞り装置、蒸発器を環
   状に接続し、前記複数種類の冷媒の内の特定の冷媒の透
   過を容易とする機能膜を有する冷媒分離器の透過冷媒出
   口と中間冷却器とを接続した冷凍装置。