JPS6015083Y2 - 低温冷凍装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は起動後のプルダウンの際に、過負荷が生じるの
を防止すると共に、停止直後の不向異常圧力上昇を抑え
るこεが可能な低温冷凍装置の構造に関する。

マイナス数十度の低温を得るための冷凍装置として、フ
ロン冷媒Ｒ−ＩＮＦを低温側冷媒に用いた二元冷凍シス
テム、フロン冷媒Ｒ１３Ｂ２を用いた二段圧縮冷凍シス
テムは、取扱いが簡便であること、冷媒の選択が自由に
行えることなどの利点があるところから多用されている
が、これ等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
、低段側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手段としては、膨張タンクを吸入ラ
インに連絡して設けることが一般に行才）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たのでは、該圧縮機が過負荷となっ
て好ましくないところから、その防止対策として膨張タ
ンクと吸入ラインとを連絡する配管中にキャピラリーチ
ューブを介設することが行われていた。

ところが、かかる手段によったのでは、キャピラリーチ
ューブが固定抵抗特性を有しているために、内部圧力の
大巾な変化に対応した流量調節を行ない難く、極端な場
合には吸入ラインから前記膨張タンクへの冷媒逃しか悪
くなって、その結果、冷媒系統内の圧力が上昇して機器
に損傷を与える如き不都合があった。

このように、上述の従来装置が実用面での諸欠陥を有し
ている事実に対処して、本考案は簡単な構造でコスト増
をもたらすことなく、しかも操作を不必要となして取扱
い上の利便をはかることができ、さらに圧縮機停止直後
の冷凍系内圧力上昇を確実に防いで安全性を高め得る如
き低温冷凍装置を提供しようとして威されたものであっ
て、特に膨張タンクと低段圧縮機の吸入ラインとを連絡
する配管中に設けたキャピラリーチューブに並列にバイ
パス路を接続し、このバイパス路に膨張タンク側へのみ
冷媒の流通を許容する逆止弁を介設した構成を特徴とす
る。

以下さらに本考案を添付図面に示す例の二元冷凍装置に
よって説明する。

勿論、本考案は二元冷凍装置に限定されるものではなく
、二段圧縮冷凍装置の場合にも適用し得ることは言う迄
もない。

第１図に示す冷凍装置は低段冷媒回路１と高段冷媒回路
２とをカスケード凝縮器３によって接続した基本的構成
を有しており、低段冷媒回路１は、低段圧縮機４、油分
離器５、カスケード凝縮器３の低段系路３ａ、膨張弁６
、蒸発器７ならびにアキュームレータ８を循環回路的に
接続し、この回路内に沸騰点が低くて低温においてすぐ
れた特性を持つフロン冷媒Ｒ−１３，Ｒ−１４あるいは
エタン等を所要量充填している。

一方、高段冷媒回路２は高段圧縮機１３、油分離器１４
、凝縮器１５、フィルタ１６、膨張弁１７、カスケード
凝縮器３の高段系路３ｂならびにアキュムレータ１８を
循環回路的に接鮮続して、この回路内に凝縮圧力の低い
フロン冷媒Ｒ−１２またはＲ−２２を所要量充填してい
る。

上記装置は両冷媒回路１，２の同時運転を行って、−５
０〜−１２０８Ｃ程度の低温ブラインを蒸発器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２０に対して膨
張タンク９を接続していて、該タンク９は、夏季におけ
る外気の最高温度約４０°Ｃにおいて低段冷媒回路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に
９ ／ａｒｔａｂｓ ）より低い圧力（約１２ｋｇ／ｃ
ｒａｂｓ ）を維持できるような容量に設計されてなる
。

なお、高圧側冷媒系統の最高許容圧力は約２３ｋｇ／ｃ
ｉ！ａｂｓに設計されている。

また、該タンク９と吸入ライン２０とを連結する配管の
途中にキャピラリーチューブ１０を介設するとともに、
逆止弁１１を備えたバイパス路１２を並列に接続してい
る。

該キャピラリーチューブ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張タンク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。

一方、逆止弁１１は順流側ポートが蒸発器７とアキュム
レータ８とを連絡する低圧吸入ライン２０に、阻止側ポ
ートが膨張タンク９に夫々直接接続する如き配置と！よ
して、キャピラリーチューブ１０に並列接続しており、
従って、前記バイパス路１２は冷媒を膨張タンク９側に
向けてのみ流通し得るよう構成している。

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４，５の駆動に伴って、膨張タンク内に
溜っている冷媒ガスはキャピラリーチューブ１０を経て
圧縮機４に戻される。

その際、膨張タンク９は常温下に存しているので内部圧
力が高く、吸入ラインとの圧力差とキャピラリーチュー
ブ１０の抵抗とによって決定される流量で圧縮機４側に
流れ込み、一度に多量の冷媒が圧縮機４に吸入されない
ようになって、圧縮機モーターの過負荷は防止される。

そして膨張タンク９内の圧力が下ってきて吸入圧力が殆
ど上昇しなくなった時点で該タンク９から圧縮機４への
冷媒戻りが完了する。

しかる後膨張弁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、例えば低段冷媒回路１用の
冷媒としてフロン１３を用い、蒸発器７における蒸発温
度が約−６３’Ｃで凝縮器３における凝縮温度が一２０
’Ｃとすると、冷媒圧力はそれぞれ蒸発器７で約２．５
ｋｇ／ｃｆｆｌａｂｓ、凝縮器３で約１２ｋｇ／ａｄａ
ｂｓとなり、いずれも最高許容圧力である低圧側１４ｋ
ｇ／ｃｎａｂｓ、高圧側２２ｋｇ／Ｃ１１ａｂｓより低
いので問題はない。

運転停止時、低段冷媒回路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、冷媒は逆止弁１１を介した
バイパス路１２を経て膨張タンク９に速やかに流入し、
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（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。

なお、上記冷凍装置において、設置される地域により外
気温度が異るのに対応してキャピラリーチューブ１０の
容量選定を行う必要があるが、このための対策としてキ
ャピラリーチューブ１０に直列あるいは並列させて弁開
度調節し得る制御弁を設けることは好ましい態様である
。

本考案装置は以上詳記したところから明らかな如く、低
温冷凍装置において、膨張タンク９と吸入ライン２０と
を連絡する配管中にキャピラリーチューブ１０を介設す
ると共に、該キャピラリーチューブ１０に並列にバイパ
ス路１２を接続し、このバイパス路１０に前記膨張タン
ク９へのみ冷媒の流通を許容する逆止弁を介設したから
、起動後のプルダウン時には膨張タンク９内の冷媒ガス
がキャピラリーチューブ１０を介して、過負荷が生じな
い程度に吸入ラインに引かれるので、安定した状態を保
って定常運転に到達する。

一方、運転停止時には、冷凍系内圧力が上昇してきても
、逆止弁１１を備えたバイパス路１２によって、十分な
量の冷媒が膨張タンク９に逃がされるので、系統内圧力
が異常上昇するごとき不都合は解消され安全性が確保さ
れる利点がある。

以上のように本考案は種々の実用面でのすぐれた機能を
発揮し得る低温冷凍装置である。

【図面の簡単な説明】

図は本考案装置の１実施例に係る二元冷凍装置の冷凍回
路図である。 ４・・・・・・低段圧縮機、１３・・・・・・高段圧縮
器、９・・・・・・膨張タンク１０・・・・・・キャピ
ラリーチューブ、１１・・・・・・逆止弁、１２・・・
・・・バイパス路、２０・・・・・・吸入ライン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 低段圧縮機４と高段圧縮機１３を有し、低段圧縮機４の
   吸入ライン２０に膨張タンク９を接続して設けた低温冷
   凍装置において、膨張タンク９と前記吸入ラインとを連
   結する配管中にキャピラリーチューブ１０を介設すると
   共に、該キャピラリーチューブ１０に並列にバイパス路
   １２を接続し、このバイパス路１２に前記膨張タンク９
   側へのみ冷媒の流通を許容する逆止弁１１を介設したこ
   とを特徴とする低温冷凍装置。