JPS6230685Y2

JPS6230685Y2 -

Info

Publication number: JPS6230685Y2
Application number: JP19590681U
Authority: JP
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1981-12-24
Publication date: 1987-08-06
Also published as: JPS5898567U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は冷凍装置、詳しくは飽和圧力の異なる
非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置に関する。

従来、この種冷凍装置は、たとえば米国特許第
3733845号公報に記載されており、第６図に示す
如く、複数の閉じられた冷媒回路Ａ，Ｂを備え、
一方の冷媒回路Ａに高温側冷媒を循環させる一
方、他方の冷媒回路Ｂには低温側冷媒及び高温側
冷媒を循環させると共に、前記回路Ａを流通する
前記高温側冷媒を蒸発させて前記回路Ｂを流通す
る前記低温側冷媒を冷却するカスケード熱交換器
ａを設け、斯かる構成により、前記冷媒回路Ｂに
おける最終蒸発器ｂにおいて極低温の蒸発温度を
得んとするものが提案されている。

また、一般に冷凍装置の通常運転時には、庫内
に侵入してくるいわゆる侵入熱のみを除去する能
力があればよく、冷凍装置の能力設定は、経済性
を考慮して前記侵入熱を基準として行なわれてい
る。一方、運転を開始して通常運転に移行するま
でのいわゆるプルダウン運転時等においては、前
記侵入熱の除去の他、庫内全体を外気温度より冷
凍温度にまで下げる大きな冷却能力が必要とされ
ているのである。

ところが前記した従来の冷凍装置においては、
最終蒸発器ｂには低温側冷媒のみしか循環してお
らず、プルダウン運転時における前記回路Ａ及び
Ｂを流通する前記高温側冷媒の寄与はほとんど得
られず、従つて冷却能力不足によりプルダウン運
転に長時間を要していた。しかもプルダウン運転
時には、前記蒸発器ｂにおける冷媒の蒸発温度は
外気とあまり差のない高い温度で始まるため蒸発
圧力も高く、圧縮機ｃに流入する冷媒の質量循環
量が定常運転時に比べ極端に多く、従つて前記圧
縮機ｃの仕事量も増大して所要動力も増大するこ
とになる一方、前記圧縮機ｃの動力設定も通常運
転を基準とするものであるところから、プルダウ
ン運転時には、前記圧縮機ｃは過負荷運転の傾向
にあり、該圧縮機ｃのモータが焼損する等の問題
もあつたのである。

本考案は以上の如き問題点に鑑み考案したもの
で、目的は、プルダウン運転時には、混合冷媒の
全量を庫内冷却用に使用することにより、プルダ
ウン運転時における蒸発器の冷却能力を増大させ
て庫内の急速冷凍を可能ならしめ、もつてプルダ
ウン運転の時間を短縮すると共に、プルダウン運
転時における前記蒸発器の蒸発圧力を下げ、もつ
て前記圧縮機の所要動力を減少せしめ、該圧縮機
のモータが焼損するといつたことのない冷凍装置
を提供する点にある。

しかして本考案の構成は、一つの圧縮機に接続
する高温側冷媒用凝縮器の出口側に、気液分離器
を接続して、該分離器のガス域を、低温側冷媒用
カスケード凝縮器のガス流路に接続し、このガス
流路の出口側を、膨張機構を介して蒸発器に接続
すると共に、前記分離器の液域を、膨張機構を介
して前記カスケード凝縮器の液流路に接続する一
方、前記高温側冷媒用凝縮器の出口側と、前記カ
スケード凝縮器におけるガス流路の入口側との間
に、前記分離器を側路するバイパス路を形成する
と共に、前記混合冷媒の流れを、前記分離器への
流れと、前記バイパス路への流れとに切換える切
換装置を設け、かつ、前記蒸発器の出口側を、前
記カスケード凝縮器の液流路に接続して、プルダ
ウン運転時には、混合冷媒の全量を前記蒸発器に
流入させる一方、通常運転時には、低温側冷媒の
みを前記蒸発器に流入させるごとく成したもので
ある。

以下本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

図面中、１は圧縮機であつて、該圧縮機１の吐
出側に高温側冷媒用凝縮器２を接続し、該高温側
冷媒用凝縮器２の出口側に気液分離器３を接続す
る。そして該分離器３のガス域を、低温側冷媒用
カスケード凝縮器４のガス流路４１に接続し、こ
のガス流路４１の出口側を、膨張機構５０を介し
て蒸発器６に接続する一方、前記分離器３の液域
を膨張機構５１を介して前記カスケード凝縮器４
の液流路４２に接続する。そして前記蒸発器６の
出口側を、前記カスケード凝縮器４の液流路４２
に接続すると共に、該液流路４２の出口側を前記
圧縮機１に接続するのである。

しかして本実施例においては、前記高温側冷媒
用凝縮器２の出口側と、前記カスケード凝縮器４
におけるガス流路４１の入口側との間に、前記分
離器３を側路するバイパス路７を形成すると共
に、混合冷媒の流れを、前記分離器３への流れ
と、前記バイパス路７への流れとに切換える切換
装置８を設けるのである。尚、３１，３２は逆止
弁、２１，６１はフアンである。

以上の如く構成した冷凍装置において、前記圧
縮機１を始動して、通常運転に移るまでのプルダ
ウン運転等を行なう場合には、前記高温側冷媒用
凝縮器２よりの冷媒の全量が、前記バイパス路７
側へ流入するごとく、前記切換装置８の切換操作
を行なう。前記バイパス路７に流入する冷媒は、
前記凝縮器２において冷却され液化した高温側冷
媒（たとえばＲ−１２）と、いまだほとんどがガ
ス状態の低温側冷媒（たとえばＲ−１３）とが混
つた気液混合状態のものであり、この気液混合状
態の冷媒が前記カスケード凝縮器４において再冷
却されて全量が液化する。そして該カスケード凝
縮器４を流出した冷媒は、前記膨張機構５０にお
いて減圧されて前記蒸発器６に流入する。該蒸発
器６においては、低温側冷媒から蒸発が始まり、
高温側冷媒は１部未蒸発のまま前記蒸発器６を流
出することになり、該蒸発器６を流出した混合冷
媒は、前記カスケード凝縮器４の液流路４２に流
入する。該カスケード凝縮器４において前記未蒸
発分を含む高温側冷媒が蒸発して、前記カスケー
ド凝縮器４のガス流路４１に流入してくる混合冷
媒を冷却するのであり、該カスケード凝縮器４に
おいて全量蒸発した冷媒は、前記圧縮機１に吸入
されるのである。

そして前記プルダウン運転等が終了し、庫内温
度が通常の冷凍温度に近づいた段階では、前記切
換装置８を操作して前記高温側凝縮器２よりの混
合冷媒を全量前記気液分離器３側へ流してやるの
である。該気液分離器３に流入した冷媒は、低温
側冷媒の多くが気相に、高温側冷媒の多くが液相
にと２相にわかれ、気相の低温側冷媒は前記カス
ケード凝縮器４のガス流路４１に流入して冷却さ
れ、凝縮した後前記膨張機構５０において減圧さ
れて前記蒸発器６に流入して全量蒸発する。

一方、液相の高温側冷媒は前記膨張機構５１を
経て減圧され、前記蒸発器６よりの低温側冷媒ガ
スと合流して前記カスケード凝縮器４の液流路４
２に流入し、前記カスケード凝縮器４において蒸
発気化して、前記圧縮機１に吸入されていくので
あり、前記気化熱により前記ガス流路４１に流入
してくる低温側冷媒ガスを冷却液化するのであ
る。

しかして、一般に、前記気液分離器３により、
前記低温側冷媒と高温側冷媒とに分離してプルダ
ウン運転を行なつた場合には、該低温側冷媒の充
填量が通常運転時基準の量であるため、前記蒸発
器６における負荷に対して該蒸発器６を循環する
低温側冷媒量が全く不足の傾向にあり、そこでプ
ルダウン運転開始時における前記蒸発器６内の冷
媒の蒸発温度・圧力は極めて高くなり、高温側冷
媒をも含めた全体の冷媒の質量循環量も多くな
り、結果、前記圧縮機１の仕事量は多くなり、所
要動力も第４図の曲線e₁における図中点線部右方
となり通常運転時を示す、図中曲線e₁の左方実線
部にくらべ極端に高い値を示すのである。一方、
本実施例の如く、プルダウン運転時等において
は、前記バイパス路７を介して冷媒全量を前記蒸
発器６側に流入させた場合には、流入冷媒量の増
加に伴ない、前記蒸発器６における冷却能力は著
しく増大するのであり、この様子を示したのが第
２図における、曲線f₁の実線部図中右方であつ
て、低温側冷媒のみを前記蒸発器６に流入させた
場合を示す曲線f₂の点線部にくらべ著しい能力ア
ツプとなつている。その結果、庫内を急速冷凍す
ることが可能となり、第３図の曲線g₁に示すごと
く、低温側冷媒のみを前記蒸発器６に流入させた
場合の曲線g₂にくらべ、プルダウン運転に要する
時間をt₂よりt₁に短縮できるのである。しかも、
前記蒸発器６に冷媒全量を流入させると、該蒸発
器６における冷媒の蒸発温度・圧力特性は、前記
高温側冷媒の物性の影響を受け、前記低温側冷媒
のみの場合の蒸発温度に対応する圧力より同温度
であつてもかなり低い圧力で蒸発が行なわれるの
であり、よつて前記圧縮機１に流入する冷媒の質
量循環量が減少して圧縮機１の所要動力は第４図
に示すごとく曲線e₂における実線部に減少するの
であり、プルダウン運転の開始時等、特に圧縮機
１に負担がかかる段階の動力を抑えることがで
き、前記圧縮機１が焼損するといつたことも防止
できるのである。

また、庫内温度が通常運転に近づいて低温にな
つた段階では、前記したプルダウン運転時とは逆
に、前記蒸発器６における冷媒の蒸発温度に対応
する蒸発圧力が低いところから、前記圧縮機１に
流入する冷媒の質量循環量が減少して、該圧縮機
１の能力を充分発揮させ得ない傾向があるが、本
実施例のものでは、前記切換装置８を操作して、
前記低温側冷媒のみを前記蒸発器６に流入させる
ことにより、蒸発温度を低くしながらも、蒸発圧
力を高く保つことができるのであり、前記圧縮機
１側冷却能力を第５図に示すごとく、曲線h₁の実
線部より曲線h₂の実線部に移行させることができ
るのであつて、よつて前記圧縮機１の効率を極端
におとすことなく通常運転を行なうことができる
のである。

以上の説明により明らかなごとく、本考案の冷
凍装置は、飽和圧力の異なる非共沸混合冷媒を用
いたものであつて、一つの圧縮機１に接続する高
温側冷媒用凝縮器２の出口側に、気液分離器３を
接続して、該分離器３のガス域を、低温側冷媒用
カスケード凝縮器４のガス流路４１に接続し、こ
のガス流路４１の出口側を、膨張機構５０を介し
て蒸発器６に接続すると共に、前記分離器３の液
域を、膨張機構５１を介して前記カスケード凝縮
器４の液流路４２に接続する一方、前記高温側冷
媒用凝縮器２の出口側と、前記カスケード凝縮器
４におけるガス流路４１の入口側との間に、前記
分離器３を側路するバイパス路７を形成すると共
に、前記混合冷媒の流れを、前記分離器３への流
れと、前記バイパス路７への流れとに切換える切
換装置８を設け、かつ、前記蒸発器６の出口側
を、前記カスケード凝縮器４の液流路４２に接続
したことを特徴とするものであるから、前記プル
ダウン運転時には、充填冷媒量の全量により、前
記蒸発器６の冷却を行なうことができ、冷却能力
を増大させて庫内の急速冷凍を可能ならしめ、も
つてプルダウン運転に要する時間短縮が図れると
共に、プルダウン運転時の前記蒸発器６における
冷媒の蒸発温度に対応する圧力を下げることがで
き、よつて前記圧縮機１の所要動力を減少せし
め、該圧縮機１のモータの焼損事故も防止できな
がら、通常運転時には、前記蒸発器６における蒸
発温度を低く維持すると共に、蒸発圧力を高める
ことができ、もつて前記圧縮機１の能力を無駄に
することなく効率を高めることができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す冷媒配管系統
図、第２図は庫内温度−蒸発器側冷却能力曲線、
第３図は時間−庫内温度曲線、第４図は庫内温度
−所要動力曲線、第５図は庫内温度−圧縮機側冷
却能力曲線、第６図は従来例を示す冷媒配管系統
図である。１……圧縮機、２……高温側冷媒用凝縮器、３
……気液分離器、４……低温側冷媒用カスケード
凝縮器、６……蒸発器、７……バイパス路、８…
…切換装置、４１……ガス流路、４２……液流
路、５０，５１……膨張機構。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

飽和圧力の異なる非共沸混合冷媒を用いた冷凍
装置であつて、一つの圧縮機１に接続する高温側
冷媒用凝縮器２の出口側に、気液分離器３を接続
して、該分離器３のガス域を、低温側冷媒用カス
ケード凝縮器４のガス流路４１に接続し、このガ
ス流路４１の出口側を、膨張機構５０を介して蒸
発器６に接続すると共に、前記分離器３の液域
を、膨張機構５１を介して前記カスケード凝縮器
４の液流路４２に接続する一方、前記高温側冷媒
用凝縮器２の出口側と、前記カスケード凝縮器４
におけるガス流路４１の入口側との間に、前記分
離器３を側路するバイパス路７を形成すると共
に、前記混合冷媒の流れを、前記分離器３への流
れと、前記バイパス路７への流れとに切換える切
換装置８を設け、かつ、前記蒸発器６の出口側
を、前記カスケード凝縮器４の液流路４２に接続
したことを特徴とする冷凍装置。