JPS6226458A - 多段多元冷凍サイクル - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、二つの独立した冷凍サイクルからなり、その
一方の冷凍サイクルの蒸発側冷媒と、他方の冷凍サイク
ルの凝縮側冷媒とを一つの熱１・　　　　“ｆ＊　’ａ
　Ｔ：　ｍ　’ｌ　Ｉ！１８　＋！　６鋪“涌１９’　
（７）ｕ　Ｍ関するちのである。

［発明の技術的背景とその問題点１ 多段多元冷凍サイクルは、二つの独立した冷凍サイクル
からなり、その高温側の冷凍サイクルの蒸発冷媒と低温
側冷凍サイクルの凝縮冷媒とを一つの熱交換器で熱交換
させるもので、冷媒の圧縮比を高めることなく高温側冷
凍サイクル側で高い凝縮温度が或いは低温側冷凍サイク
ルで低温の蒸発温度が１９られる利点がある。

この多段多元冷凍サイクルにおいて、高温側と低温側冷
凍サイクル内の封入冷媒を同一どした場合、高温側の凝
縮温度を高く設定すると高温側冷凍サイクルの圧力が異
常に高くなり、冷凍サイクルの構成部品の耐圧上の問題
が生じると共に、圧縮比も大きくなり、圧縮機の効率が
低下する問題がある。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、上述し
た多段多元冷凍サイクルの高温側冷凍サイクルで高温の
凝縮温度を１ワるにおいて、その凝縮圧力を低くするこ
とができる多段多元冷凍り゛イクルを提供することを目
的とする。

［発明の概要］ 本発明は、上記の目的を達成するために、圧縮機、凝縮
器、減圧装置及び蒸発器を順に接続した二つの独立した
冷凍サイクルを有し、その一方の高温側冷凍サイクルの
蒸発器と他方の低温側冷凍サイクルの凝縮器とを一つの
熱交換器として高温側蒸発冷媒と低温側凝縮冷媒とを熱
交換させると共に上記高温側冷凍サイクル内に、他方の
低温側冷凍サイクルに封入する冷媒より高沸点の冷媒を
封入したもので、高温側の冷凍サイクルの封入冷媒を低
温側の冷凍サイクルの封入冷媒より高沸点の冷媒を用い
ることで、凝縮温度を高く設定してもその圧力を低くす
ることができるようにしたものである。

〔発明の実施例］ 以下本発明に係る多段多元冷凍サイクルの好適一実施例
を添付図面に基づいて説明する。

先ず第１図により多段多元冷凍サイクルを説明する。

第１図にＪ５いて、１は高温側冷凍サイクル、２は低温
側冷凍サイクルで、夫々独立して構成される。

高温側冷凍サイクル１は、圧縮Ｒ３、凝縮器４、減圧装
置５及び蒸発器となる熱交換器６が順に接続されて構成
され、また低温側冷凍サイクル２は、圧縮機７、凝縮器
となる熱交換器６、減圧装置８、蒸発器９が順に接続さ
れて構成される。高温側冷凍サイクル１の冷媒は、圧縮
機３で高温高圧にされたのち凝縮器４で凝縮され、減圧
装置５で減圧され、熱交換器６の高温側蒸発冷媒通路６
ａを通って圧縮機３に戻り、低温側冷凍サイクル２の冷
媒は、圧縮機７で高温高圧にされたのち、熱交換器６の
低温側凝縮通路６ｂを通り、そこで高温側蒸発冷媒通路
６ａを通る高温側蒸発冷媒と熱交換して凝縮し、減圧装
置８で減圧され、蒸発器９で蒸発されて圧縮機７に戻る
流れとなる。

この高温側冷凍サイクル１に封入される冷媒は、低温側
冷凍サイクル２に封入される冷媒より高沸点の冷媒が用
いられ、例えばフロンガスの場合、高温側と低温側のフ
ロンの組合わせは下表のものがよい。

高　　温　　側　　　　　　　　　低−−」【−一側一
（ａ）　　　　Ｒ１２Ｒ２２ （ｂ　　）　　　　Ｒ２２Ｒ１３Ｂ１ （ｃ）　　　　Ｒ２２Ｒ５０２ （ｄ）　　　　Ｒ１１４、Ｒ２２ （ｅ）　　　　Ｒ５００Ｒ２２ （ｆ　　）　　　　Ｒ２２Ｒ１２Ｂ１　　／Ｒ１５２ａ
（混合冷媒） 以上の他、混合冷媒どうしの組合せでもよい。

次に本発明の詳細な説明する。

高温側冷凍サイクル１の封入冷媒をＲ１２、低温側冷凍
サイクル１の封入冷媒をＲ２２とした場合について説明
する。

このＲ１２及びＲ２２の飽和蒸気圧線を第２図に示す。

今、例えば高温側冷凍サイクル１の凝縮器４での凝縮温
度を８０℃に設定する場合、従来のように低温側と高温
側冷凍サイクルにＲ２２の冷媒を用いたと覆ると、８０
℃におけるＲ２２の飽和蒸気圧は約３５ｋｇ／ｃｍ２Ｇ
となるが、本発明においては、高温側冷凍サイクル１の
封入冷媒にＲ１２を用いることでその飽和蒸気圧を約２
２〜２３ｋｇ／Ｃｍ２Ｇとすることができる。

尚、従来、高温側冷凍ナイクルと低温側冷凍サイクルに
Ｒ１２の冷媒を用いると、高温側の凝縮温度は維持して
も低温側では圧縮比がとれなくなったり、効率が悪くな
るなどの欠点を有する。

第２図、第３図は本発明の他の実施例を示すものである
。

第１図の実施例においては高温側冷凍サイクル１の蒸発
冷媒と低温側冷凍サイクル２の凝縮冷媒との全量を一つ
の熱交換器６で熱交換するようにしたが、第２図、第３
図に示すように低温側冷凍サイクル２に補助凝縮器１０
を接続し、低温側冷凍サイクル２の高温高圧冷媒の一部
を補助凝縮器１０で凝縮するようにしてもよい。

この場合、第２図に示すように補助凝縮器１０を圧縮機
７の吐出側に接続し、補助凝縮器１０を通ったのちの一
部凝縮高温冷媒を熱交換器６に流すように、或いは第３
図に示すように熱交換器６の下流側に補助凝縮器１０を
接続し、熱交換器６で大部分凝縮した冷媒を補助凝縮器
１ｏで全て凝縮するようにしてもよい。

第５〜７図は本発明のさらに他の実施例を示すものであ
る。

第５図において、４は第１図で説明した高温側冷凍サイ
クルの凝縮器（或いは低温側冷凍サイクルの熱交Ｍｋ器
）であり、その凝縮器４の冷媒パイプ１１内にインナー
スペーサ１２を設ける例を示す。このインナースペーサ
１２は通常両端を閉塞した円筒状或いは丸棒などで形成
され、冷媒バイブ１１内に挿入することで、その冷媒の
流速を増して熱交換器を増大するものであるが、円筒状
に形成すると内封した気体のリークの問題が生じ、また
丸棒の場合には振動及びｌｆｆ１の点で問題を生じる。

本例において、このインナースペーサ１２の上流側１２
ａを、第６図に示すように開放することで上）本の問題
を解消することが可能となる。

また、このインナースベーラ１２内に、第７図に示すよ
うにモレキュラシーブ１３を充填することで冷媒中の水
分を吸着できドライキーとしての機能も発揮させること
ができる。

尚、本発明においては高温側及び低温側冷凍サイクル１
．２の凝縮器４及び蒸発器９の被熱交換媒体は空気の他
に水或いはその他の流体でもよい。

［発明の効果］ 以上詳述してぎたことから明らかなように本発明によれ
ば次のごとき優れた効果を発揮する。

（１）　　高温側冷凍ナイクルの封入冷媒に、低温側冷
凍サイクルの封入冷媒より高沸点冷媒を用いることで耐
圧上の問題を生じることなく高温の凝縮温度を得ること
ができる。

（２）　　高温側冷凍サイクルに高沸点冷媒を、また低
温側冷凍サイクルにそれより低沸点の冷媒を用いること
で圧縮比を最適に保つことができ、効率がよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多段多元冷凍サイクルの一実施例を示
す図、第２図は第１図の高温及び低温側冷凍サイクルに
封入する冷媒の飽和蒸気線を示す図、第３図、第４図は
夫々本発明の他の実施例を示す図、第５図は本発明のさ
らに他の実施例を示す要部図、第６図は第５図の一部拡
大図、第７図は第６図の他の例を示す図である。 図中、１は高温側冷凍サイクル、２は低温側冷凍サイク
ル、３．７は圧縮機、４は凝縮器、５．８は減圧装置、
６は熱交換器、９は蒸発器である。 代理人弁理士　則　　近　　憲　　缶 周　　　　　　　湖　　　　山　　　　幸　　　　夫第
１図 逼＆沼） 第２図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を順に接続した二
   つの独立した冷凍サイクルを有し、その一方の高温側冷
   凍サイクルの蒸発器と他方の低温側冷凍サイクルの凝縮
   器とを一つの熱交換器として高温側蒸発冷媒と低温側凝
   縮冷媒とを熱交換させると共に上記高温側冷凍サイクル
   内に、他方の低温側冷凍サイクルに封入する冷媒より高
   沸点の冷媒を封入したことを特徴とする多段多元冷凍サ
   イクル。