JPS6314059A - 低温冷凍装置 - Google Patents
低温冷凍装置Info
- Publication number
- JPS6314059A JPS6314059A JP15192686A JP15192686A JPS6314059A JP S6314059 A JPS6314059 A JP S6314059A JP 15192686 A JP15192686 A JP 15192686A JP 15192686 A JP15192686 A JP 15192686A JP S6314059 A JPS6314059 A JP S6314059A
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- Japan
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- temperature
- expansion valve
- oil
- low
- refrigerant
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- Pending
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- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は低温冷凍装置に係り、特に膨張弁の直前と直
後とに圧縮機からの高温高圧冷媒ガスを流入させる機構
を備えた低温冷凍装置に関する。
後とに圧縮機からの高温高圧冷媒ガスを流入させる機構
を備えた低温冷凍装置に関する。
第２図は従来の低温冷凍装置の構成図を示す。
−１００℃以下の温度を得るための従来のこの種低温冷
凍装置はカスケード冷凍サイクルを採用している。高温
側冷凍装置ｌＯにより低温側圧縮機２０からの高温高圧
ガス冷媒はカスケードコンデンサ２２において液冷媒に
凝縮される。凝縮された低温高圧の液冷媒は膨張弁３０
において断熱膨張し、低温側冷却器２３において蒸発し
、低温低圧ガス冷媒として低温側圧縮機２０に吸入され
冷凍サイクルを形成する。冷却器２３と圧縮機２０との
間において膨張タンク２４を分岐する。このような低温
冷凍装置において圧縮機２０のシリンダの気密保持、摩
耗防止、冷却などのため、冷凍機油が使用されている。
凍装置はカスケード冷凍サイクルを採用している。高温
側冷凍装置ｌＯにより低温側圧縮機２０からの高温高圧
ガス冷媒はカスケードコンデンサ２２において液冷媒に
凝縮される。凝縮された低温高圧の液冷媒は膨張弁３０
において断熱膨張し、低温側冷却器２３において蒸発し
、低温低圧ガス冷媒として低温側圧縮機２０に吸入され
冷凍サイクルを形成する。冷却器２３と圧縮機２０との
間において膨張タンク２４を分岐する。このような低温
冷凍装置において圧縮機２０のシリンダの気密保持、摩
耗防止、冷却などのため、冷凍機油が使用されている。
この冷凍機油は、一部冷媒が２とともに、吐出されるた
め通常油５＋離器２１が設けられ、冷媒ガスのみカスケ
ードコンデンサ２２に送られ、分離された油は圧縮機２
０に戻されるようになっている。しかし、油分離器２１
でも油と冷媒とが完全に分離できるわけではなく、冷媒
中に溶解した少量の油や油分離器２１で補集されなかっ
た油ミストは冷媒とともに冷凍サイクル中を循環してい
る。
め通常油５＋離器２１が設けられ、冷媒ガスのみカスケ
ードコンデンサ２２に送られ、分離された油は圧縮機２
０に戻されるようになっている。しかし、油分離器２１
でも油と冷媒とが完全に分離できるわけではなく、冷媒
中に溶解した少量の油や油分離器２１で補集されなかっ
た油ミストは冷媒とともに冷凍サイクル中を循環してい
る。
これらの微量の油は、低温になるに従い粘度が高くなり
、使用冷凍機油の種類にもよるが、−９０〜−１００℃
以下になると、膨張弁３０のオリフィス部３１に徐々に
固着し、冷媒の流れを阻止し、・′膨張弁３０の能力を
大幅に低下させる原因となる。
、使用冷凍機油の種類にもよるが、−９０〜−１００℃
以下になると、膨張弁３０のオリフィス部３１に徐々に
固着し、冷媒の流れを阻止し、・′膨張弁３０の能力を
大幅に低下させる原因となる。
また更にひどくなるとオリフィス部３１を閉止させ冷媒
の流れを止めてしまうという悪影響を及ぼす。このため
冷却器２３での冷却能力は大幅に悪化し効率の悪い冷凍
サイクル運転となる。第３図は膨張弁のオリフィス部の
油づまり現象発生時の温度と圧力との変化を示す。この
時の膨張弁３０の後方の配管に付設した圧力センサ４１
の圧力Ｐ工と温度センサ４２の温度Ｔｌ との動きを
測定すると第３図に示すように油の固着により冷媒の流
れが閉止されるので圧力が低くなると同時に、温度は逆
に上昇してしまう現象がみもれる。
の流れを止めてしまうという悪影響を及ぼす。このため
冷却器２３での冷却能力は大幅に悪化し効率の悪い冷凍
サイクル運転となる。第３図は膨張弁のオリフィス部の
油づまり現象発生時の温度と圧力との変化を示す。この
時の膨張弁３０の後方の配管に付設した圧力センサ４１
の圧力Ｐ工と温度センサ４２の温度Ｔｌ との動きを
測定すると第３図に示すように油の固着により冷媒の流
れが閉止されるので圧力が低くなると同時に、温度は逆
に上昇してしまう現象がみもれる。
、やがて、膨張弁３０の温度が外部からの侵入熱によっ
て上昇しオリフィス３１の圧力差も太き（なるため再び
油が融解し冷媒が流れるようになる。
て上昇しオリフィス３１の圧力差も太き（なるため再び
油が融解し冷媒が流れるようになる。
このような油づまり現象は冷凍装置の特性にもよるが、
２〜４時間の周期でハンチングを起す。この油づまり現
象は冷凍装置の効率低下とともに、安定した冷却性能を
保持できず、更に装置寿命の短縮につながるという問題
点がある。
２〜４時間の周期でハンチングを起す。この油づまり現
象は冷凍装置の効率低下とともに、安定した冷却性能を
保持できず、更に装置寿命の短縮につながるという問題
点がある。
この油づまり現象を防止するため極端に粘度が低い冷凍
機油を用いることも考えられるが、圧縮機部で粘度が低
（なりすぎ、冷凍機油本来の役割が低下し、ピストンの
摩耗や焼付などの問題が生じる。また、油分離器を２段
、３段に設け、活性炭などを使用して油をほぼ完全に分
離してしまうことも考えられるが、分離器のコストが大
幅に上昇し、活性炭などを使用すればランニングコスト
も多額の費用を要するという問題が生じる。
機油を用いることも考えられるが、圧縮機部で粘度が低
（なりすぎ、冷凍機油本来の役割が低下し、ピストンの
摩耗や焼付などの問題が生じる。また、油分離器を２段
、３段に設け、活性炭などを使用して油をほぼ完全に分
離してしまうことも考えられるが、分離器のコストが大
幅に上昇し、活性炭などを使用すればランニングコスト
も多額の費用を要するという問題が生じる。
この発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、低温
での冷凍サイクル運転時に生ずる膨張弁内のオリフィス
部の油づまり現象を簡単に解消し、効率が良く、安定し
た連続運転を行うことができる低温冷凍装置を提供する
にある。
での冷凍サイクル運転時に生ずる膨張弁内のオリフィス
部の油づまり現象を簡単に解消し、効率が良く、安定し
た連続運転を行うことができる低温冷凍装置を提供する
にある。
この発明は、膨張弁のオリフィス部に冷凍機油が固着し
て油づまりとなった場合に、蒸発器の圧力が低下し、温
度が上昇することを実験により確認し、この油づまりを
解消する手段として、膨張弁の前後に、圧縮機から油分
離器を経た高温高圧のガス冷媒を短時間流入するように
構成したものである。
て油づまりとなった場合に、蒸発器の圧力が低下し、温
度が上昇することを実験により確認し、この油づまりを
解消する手段として、膨張弁の前後に、圧縮機から油分
離器を経た高温高圧のガス冷媒を短時間流入するように
構成したものである。
第１図はこの発明に係る低温冷凍装置の一実施例の構成
図を示す。
図を示す。
第１図においてカスケードコンデンサ２２から膨張弁３
０に至る液配管途中に電磁弁４３を付設する。また油分
離器２１の直後から高温高圧ガス冷媒を分岐管２５より
更に分岐管２５Ａ、２５Ｂを経て膨張弁３０の直前と直
後とに電磁弁４４゜４５を介して流入させるよう構成す
る。電磁弁４３は、なるべく膨張弁３０の近（に設ける
ことが望ましい。
０に至る液配管途中に電磁弁４３を付設する。また油分
離器２１の直後から高温高圧ガス冷媒を分岐管２５より
更に分岐管２５Ａ、２５Ｂを経て膨張弁３０の直前と直
後とに電磁弁４４゜４５を介して流入させるよう構成す
る。電磁弁４３は、なるべく膨張弁３０の近（に設ける
ことが望ましい。
また、低圧配管中に付設された圧力センサ４１および温
度センサ４２からの信号はコントローラ４０に計装配線
４６によって入力され、コントローラ４０はこれらの圧
力信号および温度信号から、膨張弁３０のオリフィス部
３１の油づまり現象を検出し、夫々計装配線４７，４８
．４９を介して電磁弁４３および電磁弁４４．４５を制
御するように構成される。
度センサ４２からの信号はコントローラ４０に計装配線
４６によって入力され、コントローラ４０はこれらの圧
力信号および温度信号から、膨張弁３０のオリフィス部
３１の油づまり現象を検出し、夫々計装配線４７，４８
．４９を介して電磁弁４３および電磁弁４４．４５を制
御するように構成される。
次に作用について説明する。
第３図は膨張弁のオリフィス部の油づまり現象発生時の
温度と圧力との変化、第４図は膨張弁の直後のみからガ
ス冷媒を流入させた時の温度との変化、第５図は膨張弁
の直前のみからガス冷媒を流入させた時の温度の変化、
第６図はこの発明の場合の膨張弁の直前と直後とにガス
冷媒を流入させたときの温度の変化を示す。
温度と圧力との変化、第４図は膨張弁の直後のみからガ
ス冷媒を流入させた時の温度との変化、第５図は膨張弁
の直前のみからガス冷媒を流入させた時の温度の変化、
第６図はこの発明の場合の膨張弁の直前と直後とにガス
冷媒を流入させたときの温度の変化を示す。
膨張弁のオリフィス部に油が固着し、冷媒の流れが妨げ
られると第３図に示したように、圧縮機は動いたままな
ので圧力Ｐ１ は低下していき、配管内温度Ｔ１
は冷媒が流れず冷却されないため徐々に上昇して行（。
られると第３図に示したように、圧縮機は動いたままな
ので圧力Ｐ１ は低下していき、配管内温度Ｔ１
は冷媒が流れず冷却されないため徐々に上昇して行（。
正常な状態であればこの圧力と温度は、使用冷媒の飽和
圧力および温度を示すのであるが、油づまり現象が生じ
ると両者には差゛が出てくる。これを利用して圧力セン
サ４１の圧力信号Ｐ１と温度センサ４２からの温度信号
Ｔ１をコントローラ４０に入力し、低温冷凍サイクルの
運転中に温度、圧力の経時変化をとり飽和線図か゛らの
大幅なずれが生じた場合に油づまり現象であると判定す
る。油づまり現象を検出した場合、コントローラ４０は
、電磁弁４３を閉止させ、電磁弁４４と電磁弁４５とを
開き、高温高圧のガス冷媒を膨張弁３０の直前と直後と
に流入させる。短時間、分岐管２５Ａ、２５Ｂからガス
冷媒を流入させた後、電磁弁４５を閉じ、膨張弁３０の
直前からのみガス冷媒を引続き流入させて固着した油を
完全に除去する。その後、電磁弁４４を閉じ、電磁弁４
３を開き、再び冷凍サイクル運転を続ける。ガス冷媒の
流入時間は、装置の大きさにもよるが、膨張非直＠直後
の両方から約０．５〜１分、直前のみから約１〜２分で
良い。膨張弁３０の直後のみ、あるいは直前のみからガ
ス冷媒を流入させる方法も考えられるが、油が融解する
までに冷却器２３の内部の温度が上りすぎたり、時間が
長（かかりすぎたりして好ましくない。これらの各々の
場合について温度変化を図を用いて説明する。
圧力および温度を示すのであるが、油づまり現象が生じ
ると両者には差゛が出てくる。これを利用して圧力セン
サ４１の圧力信号Ｐ１と温度センサ４２からの温度信号
Ｔ１をコントローラ４０に入力し、低温冷凍サイクルの
運転中に温度、圧力の経時変化をとり飽和線図か゛らの
大幅なずれが生じた場合に油づまり現象であると判定す
る。油づまり現象を検出した場合、コントローラ４０は
、電磁弁４３を閉止させ、電磁弁４４と電磁弁４５とを
開き、高温高圧のガス冷媒を膨張弁３０の直前と直後と
に流入させる。短時間、分岐管２５Ａ、２５Ｂからガス
冷媒を流入させた後、電磁弁４５を閉じ、膨張弁３０の
直前からのみガス冷媒を引続き流入させて固着した油を
完全に除去する。その後、電磁弁４４を閉じ、電磁弁４
３を開き、再び冷凍サイクル運転を続ける。ガス冷媒の
流入時間は、装置の大きさにもよるが、膨張非直＠直後
の両方から約０．５〜１分、直前のみから約１〜２分で
良い。膨張弁３０の直後のみ、あるいは直前のみからガ
ス冷媒を流入させる方法も考えられるが、油が融解する
までに冷却器２３の内部の温度が上りすぎたり、時間が
長（かかりすぎたりして好ましくない。これらの各々の
場合について温度変化を図を用いて説明する。
第４図は、膨張弁の直後のみからガス冷媒を約１．５分
流入させた時に固着した油が融解した場合の温度の変化
を示す。高圧ガスが低圧配管部に流入するため、ガスの
流入量が多（、冷却器の中間温度Ｔ２及び出口付近温度
Ｔ３ともにかなり温度上昇がみられる。また、第５図は
膨張弁の直前からのみガス冷媒を約４分流入させ固着し
た油が融解した場合の温度の変化を示す。高圧配管部に
ガス冷媒を流入させるため、単位時間あたりのガス流大
量が少（、比較的時間がかかる。第６図はこの発明の場
合であり、膨張弁の直前と直後とから約０．５分、直前
のみから約１分流入させた場合であるが前後両方からが
冷媒を流入させて短時間に膨張弁オリフィス部の温度を
上昇させ、次に弁の直前からのみガスを流入させること
で完全に固着した油を融解することができる。また比較
的短時間のガス流入のため、冷却器中間温度Ｔ２、出口
付近温度Ｔ３ とも温度上昇は少くてすむ。
流入させた時に固着した油が融解した場合の温度の変化
を示す。高圧ガスが低圧配管部に流入するため、ガスの
流入量が多（、冷却器の中間温度Ｔ２及び出口付近温度
Ｔ３ともにかなり温度上昇がみられる。また、第５図は
膨張弁の直前からのみガス冷媒を約４分流入させ固着し
た油が融解した場合の温度の変化を示す。高圧配管部に
ガス冷媒を流入させるため、単位時間あたりのガス流大
量が少（、比較的時間がかかる。第６図はこの発明の場
合であり、膨張弁の直前と直後とから約０．５分、直前
のみから約１分流入させた場合であるが前後両方からが
冷媒を流入させて短時間に膨張弁オリフィス部の温度を
上昇させ、次に弁の直前からのみガスを流入させること
で完全に固着した油を融解することができる。また比較
的短時間のガス流入のため、冷却器中間温度Ｔ２、出口
付近温度Ｔ３ とも温度上昇は少くてすむ。
この発明によれば、−９０°〜−１００℃以下の低温冷
凍サイクルの運転時において、膨張弁のオリフィス部に
冷凍機油が固着し油づまりを生じても冷却器にほとんど
悪影響を及ぼすことなく短時間に油づまり現象を解消し
て、安定した効率の良い低温冷凍運転を行うことができ
る。
凍サイクルの運転時において、膨張弁のオリフィス部に
冷凍機油が固着し油づまりを生じても冷却器にほとんど
悪影響を及ぼすことなく短時間に油づまり現象を解消し
て、安定した効率の良い低温冷凍運転を行うことができ
る。
第１図はこの発明に係る低温冷凍装置の一実施例を示す
構成図、第２図は従来の低温冷凍装置の構成図、第３図
は膨張弁のオリフィス部の油づまり現象発生時の温度と
圧力との変化、第４図、第５図は夫々膨張弁の直後のみ
、直前のみからガス冷媒を流入した場合の温度の変化、
第６図はこの発明の場合の膨張弁の直前と直後とにガス
冷媒を流入させたときの温度の変化を示す。 ２０・・・圧縮機、 ２２・・・カスケード
コンデンサ２３・・・冷却器、 ３０・・・膨張
弁４０・・・コントローラ、 ４１・・・圧力センサ４
２・・・温度センサ、 ４３，４４．４５・・・開
閉弁。 第１図 第２図 第３図 哨藺（介）
構成図、第２図は従来の低温冷凍装置の構成図、第３図
は膨張弁のオリフィス部の油づまり現象発生時の温度と
圧力との変化、第４図、第５図は夫々膨張弁の直後のみ
、直前のみからガス冷媒を流入した場合の温度の変化、
第６図はこの発明の場合の膨張弁の直前と直後とにガス
冷媒を流入させたときの温度の変化を示す。 ２０・・・圧縮機、 ２２・・・カスケード
コンデンサ２３・・・冷却器、 ３０・・・膨張
弁４０・・・コントローラ、 ４１・・・圧力センサ４
２・・・温度センサ、 ４３，４４．４５・・・開
閉弁。 第１図 第２図 第３図 哨藺（介）
Claims (1)
- １、圧縮機、凝縮器、膨張弁、冷却器およびこれらを順
次接続する配管とによつて冷凍サイクルが形成された低
温冷凍装置において、膨張弁から圧縮機に至る配管に付
設した圧力センサと温度センサと、これらのセンサに計
装配線を介して接続するコントローラと、圧縮機から凝
縮器へ至る配管の途中から分岐して膨張弁の前後に至る
配管に夫々付設した開閉弁と、凝縮器から膨張弁へ至る
配管に付設した開閉弁と、これらの開閉弁と前記コント
ローラとを接続する計装配線とより成ることを特徴とす
る低温冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15192686A JPS6314059A (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 低温冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15192686A JPS6314059A (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 低温冷凍装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6314059A true JPS6314059A (ja) | 1988-01-21 |
Family
ID=15529218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15192686A Pending JPS6314059A (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | 低温冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6314059A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007024185A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Kikuchiseisakusho Co Ltd | アクチュエータ並びにこれを用いたパラレルリンク機構及び長尺材の曲げ加工装置 |
| JP2010236830A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 輸送用冷凍装置 |
-
1986
- 1986-06-27 JP JP15192686A patent/JPS6314059A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007024185A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Kikuchiseisakusho Co Ltd | アクチュエータ並びにこれを用いたパラレルリンク機構及び長尺材の曲げ加工装置 |
| JP2010236830A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 輸送用冷凍装置 |
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