JPS5912527Y2 - 二元冷凍装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は起動後のプルダウン時に安定した定常運転に達
するまでの過渡時間を短縮することが可能な二元冷凍装
置の新規な構造に関する。

極く低温を得るための冷凍装置として、取扱いが容易な
ことと、冷媒の選択が自由であることなどの利点がある
ところから二元冷凍装置が多用されているが、この種装
置は低段側に圧力の高い冷媒を使用する関係上、運転を
停止して冷媒の温度が常温近くに達した際、低段冷凍機
の冷媒系内が異常に圧力の上昇を来すことがないように
するために、吸入ラインに連絡して膨脹タンクを設ける
ことが一般に行われている。

また、起動後のプルダウン初期に一度に多量の高圧冷媒
が圧縮機に吸入されて圧縮機が過負荷となるのを防止す
るため膨脹タンクと吸入ラインとの連絡管の途中にキャ
ピラリチューブを介設し、膨脹タンク内の高圧冷媒を減
圧して少量づつ圧縮機に吸入させることも併せて行われ
ている。

ところが、かかる構造とした場合、膨脹タンクから冷媒
系統内への冷媒もどりが悪いためにガス欠運転状態とな
って、安定した定常運転になるまでの過渡時間が長くな
る不都合があった。

本考案はかかる従来装置が有する欠陥を解消するため、
簡易な構造でコスト増を裔すことなく、定常運転に達す
るまでの時間を効果的に短縮することが可能な二元冷凍
装置を提供しようとして威されたものであり、特に膨脹
タンクと吸入ラインとを連絡する配管中に設けたキャピ
ラリチューブに対して、起動後のプルダウン時にのみ開
放する開閉弁が介設されたバイパス路を並列接続した構
戊を特徴とする。

以下さらに本考案を添付図面に示す１例によって説明す
る。

第１図は二元冷凍装置の配管系統図であり、低段冷凍機
１と高段冷凍機２とをカスケード凝縮器３によってカス
ケード接続せしめている。

低段冷凍機１は、圧縮機４、油分離器５、カスケード凝
縮器３の低段系路３ａ、膨脹弁６、蒸発器７、アキュム
レータ８を循環的に接続し、この回路内に沸騰点が低く
て低温においてすぐれた特性ヲ有スるフロン１３、フロ
ン１４あるいはエタン等を所要量充填する。

一方、高段冷凍機２は圧縮機１３、油分離器１４、凝縮
器１５、フィルタ１６、膨脹弁１７、カスケード凝縮器
３の高段系路３ｂおよびアキュムレータ１８を循環的に
接続して、この回路内に凝縮圧力の低いフロン１２また
はフロン２２を所要量充填する。

上記装置は両冷凍機１，２の運転を行７ト印０？〜−１
２０゜Ｃ程度の低温を蒸発器７で得ることが可能である
。

しかして低段圧縮機１には、吸入ラインに対して膨脹タ
ンク９を接続しており、該タンク９は、夏季における外
気の最高温度約４０’ Ｃにおいて低段冷凍機１の全冷
媒量の約８０〜９０％の冷媒を過熱蒸気として収容でき
、しかも低圧側冷媒系統の最高許容圧力（約１４ ｋｇ
／ｃｍ２ａｂｓ ）より低い圧力（約ｉ２ ｋｇ／ｃｍ
２ａｂｓ ）を維持できるような容量に設計されている
。

・なお、高圧側冷媒系統の最高許容圧力
は約２３ｋｇ／ｃｍ２ａｂＳに設計されている。

また、該タンク９と吸入ラインとを連絡する配管の途中
にキャピラリチューブ１０を介設するとともに、開閉弁
１１を備えたバイパス路１２を並列に接続している。

該キャピラリチューブ１０の管径および管の長さは、起
動後のプルダウン初期において膨脹タンク９内の高圧冷
媒が一度に多量圧縮機１に吸入されて圧縮機が過負荷と
なるのを防止で、きる程度に設計されている。

・ 、■開閉弁１１の開度調．節は圧
縮機、牛の吸入圧力の変化と対応させて該変化量を一定
範囲内に維持するように行なうもので手動式、電磁式何
れの方式でもよく電磁式の場合には圧力スイッチと、の
連動で開閉制御をするものである。

なお・第１図中１９は安全弁を示している。

゛″ 次に上記冷凍装置の運転態様につい
て説明する。

・．．，、 、起動時、圧縮
機４，１３を起動させるとともに、圧縮機４の吸入圧力
をゲージ（図示してい・ない）を見ながら開閉弁１１を
徐々に開放し膨脹夕冫ク９に溜った冷媒を徐々に圧縮機
４に戻す。

このようにすることにより一度に多量の高圧冷媒が圧縮
機に吸入されないようにし、、圧縮機モニターのオーバ
ーロードを防止する。

゜ ゛・また、膨脹タンク９内の冷媒
は一部キャピラリチューブ１０を介して圧縮機４′に吸
入されるが、キャピラリチューブ１０の単独作用のみに
．く・らべ、本考案の特徴であるキャビラ１ノ・ヂュー
ブ．・１０に並列接続したバイパス路１・２に設・けた
開閉弁１１からも冷媒が戻されるのでガス欠状態−にも
な−らず、・定常運転になるまでの過渡時間を短縮する
ことができる。

・ ・ ′開閉弁１１を全開
にしても゜吸入圧力が殆んど上昇しなくなった時点で膨
脹タンク９から圧縮機４５の冷媒戻りは完了し、開閉弁
１１は閉止させる。

しかる後膨脹弁６の制御作用により定常運転に達する。

定常運転は設計された条件、例えば低段冷凍機１の冷媒
としてフロント１３を用い、蒸発器７における蒸発温度
が約−６３゜Ｃ″″Ｃ凝縮器３における凝縮温度が約−
２０゜Ｃ′とすると、冷媒圧力はそれぞれ蒸発器７で約
２．５ ｋｇ／ｃｍ２ａｂｓ ，凝縮畢３で約１２ ｋ
ｇ／ｃｍ２ａｂｓとなり、いずれも最高許容圧力である
低圧側１４ ｋｇ／ｃｍ２．ａｂｓ、高圧側２２ｋｇ／
ｃＪａｂｓより低いので問題はない。

運転停止時、低段冷凍機１の冷媒系統中の冷媒圧力は周
囲温度により上昇するが、冷媒はキャピラリチューブ１
０を介して膨脹タンク９に流入し、該タンク９の大きさ
は前・記の如く夏季における外気の最高温度．において
も、許容圧力内で全冷媒量の８０〜９０％を過熱蒸気と
して収容できる如く設けられているので、冷媒系統中の
冷媒圧力が異常に上昇することはない。

本考案装置は以上述べた如く、二元冷凍装置の低段冷凍
機における膨脹タンク９ど吸入ラインとを連絡する配管
中に、キャピラリチューブ１０を介設し、かつ、起動後
のプルダウン時番．；開放させる開閉弁１１を備えたバ
イパス路１２を前記キャピラリ・チューブ１０に並列接
続した構或としたから、、起動後のプルダウン時に膨脹
タンク９からの冷媒戻りが良好となって定常運転に達す
るまでの時間を短縮することができる。

、゛さらに本考案は開閉弁１１とキャピラリチューブ１
０とを要素とした冷媒回路を付設するだけですむのでミ
−構造は極めて簡単でしかも操作も容易であり、実用価
値に富むところ多大である．。

また、膨脹タンクと吸入ラインとを連絡する配管中に開
閉弁のみを設けた場合には、．停止時に該開閉弁の開弁
し忘れにより異常圧力上昇による事故が発生するが、．
本”考案によればキヤ．ビラリチュ士ブ１０に並列し，
て開閉弁１１を備えたバイパス路１２を設けている・の
で、停止時に冷媒系統ρ圧力異常上昇が発生する懸念は
全くなく、極めて安全性の高い装置である．等種々のす
ぐれた機能を有する二元冷凍装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置例に係る冷凍回路図である。 、 −１・・・・・・低段冷凍機、２・・・
・・・高段冷凍機、３・・・・・・カスケード凝縮器、
９・・・・・・膨脹タンク、１０・・・・・・キヤピラ
リチューブ、１１・・・・・・開閉弁、ス路。 １２・・・・・・バイパ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 低段冷凍機と高段冷凍機とをカスケード凝縮器３によっ
   て連繋し、低段冷凍機には膨脹タンク９を吸入ラインに
   接続して設けてなる二元冷凍装置において、膨脹タンク
   ９と前記吸入ラインとを連絡する配管中にキャピラリチ
   ューブ１０を介設し、かつ、起動後のプルダウン時に開
   放させる開閉弁１１を備えたバイパス路１２を前記キャ
   ピラリチューブ１０に並列接続せしめたことを特徴とす
   る二元冷凍装置。