JPH0246863B2 - Reitosochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はより低温を得るために非共沸混合冷媒
を用いた圧縮式冷凍装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 第１図は従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装
置の回路構成図である。第１図において、１は圧
縮機、２は凝縮器、３は気液分離器、４および５
は絞り装置、６は熱交換器、７は蒸発器である。
以上のように構成された冷凍装置について、その
動作を説明する。まず、圧縮機１により圧縮され
た冷媒蒸気は凝縮器２により一部凝縮され、気液
分離器３で混合冷媒中の低沸点成分を多く含む蒸
気と高沸点成分を多く含む液とに分離される。こ
の液は絞り装置４によつて膨脹し熱交換器６内で
蒸発することにより寒冷を生じ、気液分離器３で
分離された蒸気を凝縮する。この凝縮液は絞り装
置５により膨脹し蒸発器７内で蒸発し低温を発生
する。

しかし、蒸発器７でより低温を得るためには気
液分離器３で分離された蒸気中の低沸点成分の組
成を高くする必要があるが、前記構成では気液分
離器３内の温度と圧力に平衡な組成しか得られな
い。そこで、気液分離器と部分凝縮器を数組直列
に接続し蒸気中の低沸点成分組成を高める手段も
知られているが、装置が複雑な上高価な気液分離
器と熱交換器を多く必要とするためコスト高にな
る問題点があつた。

また、冷凍装置の能力制御には種々の工夫を必
要としているのが現状であり、これも解決すべき
困難な問題の１つとなつている。

発明の目的 本発明は、簡単な構成で混合冷媒成分の分離効
果を高めより低温を得るために精留塔を設けると
ともにこの精留塔への冷媒循環量を調節すること
により冷凍装置の能力制御を容易にし前記問題点
を解消することを目的とするものである。

発明の構成 この目的を達成するための構成として、本発明
は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、精
留塔、該精留塔の上部に設けた塔頂凝縮器、第１
流量調節弁、第１絞り装置、蒸発器を環状に接続
し、前記塔頂凝縮器で液化されたのち二回路に分
離し、一方は前記精留塔の頂部に戻す回路とし、
他方は第１流量調節弁、第１絞り装置を介して蒸
発器に接続し、前記精留塔を下部に設けた再熱器
で蒸発されたのち二回路に分離し、一方は前記精
留塔の底部に戻す回路とし、他方は第２流量調節
弁、第２絞り装置を介して前記圧縮機に接続し、
前記第１流量調節弁、もしくは前記第１流量調節
弁と前記第２流量調節弁を制御し能力制御を行う
能力制御器を設けたものである。

実施例の説明 第２図は本発明の冷凍装置の一実施例における
回路構成図である。第２図において、８は圧縮
機、９は凝縮器、１０は精留塔、１１は再熱器、
１２は塔頂凝縮器、１３は第１流量調節弁、１４
は第２流量調節弁、１５は第１絞り装置、１６は
第２絞り装置、１７は蒸発器、１８は温度検出
器、１９は流量制御器である。

精留塔１０は直径が数cm程度で長さが数〜数十
cmの管状で、その内部に多数の充填物を充填して
構成している。充填物は精留塔１０内を流下する
高沸点成分組成の高い冷媒液と、精留塔１０内を
上昇する低沸点成分組成の高い冷媒蒸気との接触
面積を増大し、精留の効果を発揮するためのもの
である。この充填物の具体的な構造としては、例
えば線径が0.2〜0.4mm程度で直径と長さが各々２
〜３mm程度のバネ状のものである。

以上のように構成された冷凍装置について、以
下その動作を説明する。まず圧縮機８により圧縮
された冷媒蒸気は凝縮器９により部分的に凝縮液
となつて精留塔１０へ入り、低沸点成分組成の高
い塔頂蒸気Ｖと高沸点成分の高い塔底液Ｌとに分
離される。Ｌは再熱器１１内に貯り加熱され飽和
蒸気となり第２流量調節弁１４の作用により一部
は第２絞り装置１６で圧力を下げた後圧縮機へ戻
され他は精留塔１０の塔底へ循環され精留塔１０
の熱源として使われる。一方Ｖは塔頂凝縮器１２
により凝縮され飽和液となつて凝縮器１２内に貯
り、その一部が第１絞り装置１５へ送られるが、
他は精留塔１０の分離効果を高めるため第１流量
調節弁１３の作用により精留塔１０塔頂へ循環さ
れる。ここで、精留塔１０の頂部へのＶの循環量
がないとＶの組成は凝縮器９出口の未凝縮の蒸気
の組成とほぼ同じであり、その組成のまま冷媒は
蒸発器１７で蒸発し低温を発生して圧縮機８へ戻
る。精留塔１０の頂部へのＶの循環量が増える
と、この循環液が精留塔１０内を流下し精留塔１
０内の充填物表面で上昇蒸気と接触し精留される
ためＶ中の低沸点成分の組成が大となり、低沸点
成分の組成の高い冷媒が蒸発器１７へ流れ、より
低温を得ることができる。

このように、第１流量調節弁１３の開度を調節
することにより、冷凍装置の能力を制御できる。
また、精留塔１０の底部へのＬの循環蒸気量がな
いとＬの組成は凝縮器９出口の凝縮液の組成とほ
ぼ同じである。この循環蒸気量が増えるとこの循
環蒸気が精留塔１０内を上昇し精留塔１０内の充
填物表面で流下液と接触し精留がおこるためＬ中
の高沸点成分の組成が大となる。そのため、精留
塔１０の下部には高沸点成分の組成が高い液が貯
り、圧縮機８、凝縮器９、蒸発器１７を流れる冷
媒中の高沸点成分の組成が減少し、より低温を得
ることができる。

このように、第２流量調節弁１４の開度を調節
することによつて、さらに冷凍装置の能力を制御
することができる。第１流量調節弁１３および第
２流量調節弁１４で行う流量の調節は、蒸発器１
７の被冷却物の温度を温度検出器１８で検出し流
量制御器１９で制御される。

以上の構成は再熱器１１を加熱するための外部
熱源と塔頂凝縮器１２を冷却するための外部冷却
源を必要とするが、１台の精留塔を使用すること
により混合冷媒成分の分離効果を高めることがで
き、蒸発器１７でより低温を得ることができ、冷
凍装置の能力制御も精留塔への冷媒循環量を調節
することにより容易に行うことができる。

また本実施例では第１流量調節弁１３と第１絞
り装置１５または第２流量調節弁１４と第２絞り
装置とを分けて示したが併用してもかまわない。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、凝縮器出口に
精留塔を設け、この精留塔上部で分離される蒸気
を液化したのち二回路に分離し一方は精留塔へ、
他方は第１流量調節弁を介して蒸発器に接続する
ことにより冷媒成分の分離効果を高めより低温を
得ることができ、また前記第１流量調節弁を流量
制御器を介して制御することにより冷凍装置の能
力制御を容易にすることができる優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装
置の回路構成図、第２図は本発明の冷凍装置の一
実施例における回路構成図である。 ８……圧縮機、９……凝縮器、１０……精留
塔、１１……再熱器、１２……塔頂凝縮器、１３
……第１流量調節弁、１４……第２流量調節弁、
１５……第１絞り装置、１６……第２絞り装置、
１７……蒸発器、１８……温度検出器、１９……
流量制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、精
   留塔、前記精留塔の上部に設けた塔頂凝縮器、第
   １流量調節弁、第１絞り装置、蒸発器を環状に接
   続し、前記塔頂凝縮器で液化されたのち二回路に
   分離し、一方は前記精留塔の頂部に戻す回路と
   し、他方は第１流量調節弁、第１絞り装置を介し
   て蒸発器に接続し、前記精留塔の下部に設けた再
   熱器で蒸発されたのち二回路に分離し、一方は前
   記精留塔の底部に戻す回路とし、他方は第２流量
   調節弁、第２絞り装置を介して前記圧縮機に接続
   し、前記第１流量調節弁と前記第２流量調節弁を
   制御し能力制御を行う能力制御器を設けた冷凍装
   置。