JPH02263058A

JPH02263058A - 超低温冷凍装置

Info

Publication number: JPH02263058A
Application number: JP8219489A
Authority: JP
Inventors: Taketoshi Mochizuki; 望月　武利; Yasuhiro Onishi; 泰寛大西; Shinji Shiono; 塩野　真士; Satoru Kajikawa; 梶川　悟; Junichi Yamada; 純一山田
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-25
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH0756420B2

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】（産業上の利用分野）この発明は、圧縮機、凝縮器、複数の気液分離器、減圧
装置および冷却器を順次接続するとともに、前記各気液
分離器で分離された液冷媒の減圧、６２冷媒と戻りガス冷媒とを熱交換するカスケード熱交換器
を介設してなる、混合冷媒を用いた冷凍サイクルを含む
超低温冷凍装置に係り、特に前記カスケード熱交換器の
改良に関するものである。

（従来技術）例えば第３図の冷凍装置の場合は、圧縮機１、凝縮器２
．３つの気液分離器３．４．５、減圧装置６および冷却
器７を順次配管８ａ〜８ｍで接続して閉ループを形成す
るとともに、各気液分離器３．４．５で分離された液冷
媒を細管９．１０．１１により減圧し、その減圧冷媒と
管８ｅ、８ｋ、８ｊの戻りガス冷媒とを熱交換可能にカ
スケード熱交換器１２．１３．１４を介設してなる、混
合冷媒を用いた冷凍サイクルを含む超低温冷凍装置を示
している。

すなわち圧縮機１で圧縮され、凝縮器２で冷却された混
合冷媒は、まず第１の気液分離器３において液化した高
沸点冷媒と残留のガス冷媒とに分離される。そしてその
液冷媒は、細管９で減圧され、カスケード熱交換器１３
の外部の配管８１に届３流入し、前記気液分離器３で分離されたガス冷媒をカス
ケード熱交換器１３において熱交換し、さらに冷却する
。この冷却されたガス冷媒は第２の気液分離器４におい
て液化した中沸点冷媒と残留のガス冷媒とに分離される
。そしてその液冷媒は、細管１０で減圧され、カスケー
ド熱交換器１４の外部の管８ｋに流入し、前記気液分離
器４で分離されたガス冷媒をカスケード熱交換器１４に
おいて熱交換し、さらに冷却する。さらに、この冷却さ
れたガス冷媒は第３の気液分離器５において液化した中
・低沸点冷媒と残留のガス冷媒（超低沸点成分主体）と
に分離される。そしてその液冷媒は、細管１１で減圧さ
れ、カスケード熱交換器１５の外部のＷ８ｊに流入し、
前記気液分離器５で分離されたガス冷媒をカスケード熱
交換器１５において熱交換し、さらに冷却する。そして
この冷却により超沸点冷媒は液化し、減圧装置６で減圧
され、冷却器７に流入し、そこで蒸発する。この蒸発に
より冷却器７を有する貯蔵庫（図示せず）の内部を超低
温とする。

ところで二重管である前記カスケード熱交換器１３．１
４．１５は、いずれも独立したものであって、それらの
各内管な別の管８に、Ｏｆｆにより接続している。その
ため継手部分が多（、管路の断面積の変化があり、圧力
損失が増大し、高圧圧力の異常上昇や低圧圧力の異常低
下を起こし、同時に冷却性能が低下するといった問題が
ある。また冷凍サイクルへの適正冷媒封入量が多（バラ
ンス圧力が高（なり、機器の耐圧面にも考慮しなければ
ならなくなる。

（解決しようとする課題）この発明は、冷媒流れの圧力損失が少な（、また冷媒封
入量も少な（て済むカスケード熱交換器を備えた超低温
冷凍装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）この発明は前述事情に鑑みて、なされたものであって、
カスケード熱交換器は、冷媒の戻り側を内管、供給側を
外管として複数のカスケード熱交換器を一連のすなわち
一体構造の二重管にするとともに、各気液分離器を前記
外管に間隔を有して／Ｆｉｌｉ、　５接続したことを特徴とする超低温冷凍装置である。

（作用）各気液分離器で分離されたガス冷媒は、前記−連の二重
管の外管内を下流側へ流れる。その際二重管は継手部分
が少なく、管路の断面積の変化も少なく、圧力損失が低
減される。また接続配管が減るため、冷媒封入量も少な
（できる。

（実施例）まず第１図のカスケード熱交換器Ａを説明する。

２１は第３図の冷却器７からの配管８ｊに相当し、その
配管２１には外管として配管２２が嵌挿ろう付けされ、
二重管に構成されている。なお配管２２は、４個のＴ形
継子２２ａ、２２ｂ、２２Ｃ１２２ｄを間隔を有して配
置するとともに、隣接する継手間を管２２ｅ、２２　ｆ
、２２ｇで接続、ろう付けして形成され、両端のＴ形継
子２２ａ、２２ｄが配管２１にろう付けされる。２３．
２４．２５はそれぞれ気液分離器であり、第３図の符号
３．４．５に相当し、Ｔ形継子２２ａ　　２２ｂ、２２
Ｃの下端部に接続、ろう付けされる。２６は、６６第３図の配管８ｂに相当し、気液分離器２３に接続、ろ
う付けされる。２７は第３図の配管９　＋＋に相当し、
Ｔ形継子２２ｄに接続、ろう付けされる。

２８．２９．３０は第３図の＃Ｉ管９．１０．１１に該
当し、その一端は気液分離器２３．２４．２５の底部に
、また他端はＴ形継子２２ｂ　　２２Ｃ１２２ｄを貫通
して配管２１に接続、ろう付けされる。

従って気液分離器２３で分離されたガス冷媒は、主に管
２２ｅを通過する際に冷却され、また気液分離器２４で
分離されたガス冷媒は、主に管２２ｆを通過する際に冷
却され、さらには気液分離器２５で分離されたガス冷媒
は、主に管２２ｇを通過する際に冷却されることになる
。

次に第２図の実施例カスケード熱交換器Ｘにつき、説明
する。

カスケード熱交換器Ａ′は、内管２１の外周に両端を絞
った１本の外管２２を嵌挿し、その両端部をろう付けし
て二重管を形成している。そして外管２ｉの下部に間隔
をおいて開口部を設け、これ届７ら開口部に気液分離器２３．２４．２５および配管２７
を接続かつろう付けしてなる。その他は前述実施例と同
様であり、その説明は省略する。

なお前述実施例はいずれも３つのカスケード熱交換器を
一体化したものであるが、２つを一体化したものでも、
４つ以上を一体化したものでもよい。

（発明の効果）この発明は複数のカスケード熱交換器を前述のように一
連のすなわち一体形の二重管構造としたので、従来の独
立したものを接続する場合に比し、継手部分が少なく、
管路の断面積の変化も少な（なり、圧力損失を低減でき
る。また従来のように隣接するカスケード熱交換器間の
配管が不要となり、液溜め容積が減り、冷媒封入量を減
らすことができ、運転停止時のバランス圧力を低（でき
る。

またカスケード熱交換器全体がコンパクトとなり、さら
にはろう付は個所も減り、冷媒漏れに対する信頼性が増
し、生産性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例超低温冷凍装置のカスケー
ド熱交換器部分の縦断面図であり、第２図は別の実施例
カスケード熱交換器部分の縦断面図である。第３図は従
来の超低温冷凍装置の概略図である。１・・・圧縮機、２・・・凝縮器、６・・・減圧装置、
７・・冷却器、Ａ、Ｘ・・・カスケード熱交換器、２１
・・・内管、２２、？２・・・外管、２３〜２５・・気
液分離器、２８〜３０・・細管。出願人　　　新明和工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

圧縮機、凝縮器、複数の気液分離器、減圧装置および冷
却器を順次接続するとともに、前記各気液分離器で分離
された液冷媒の減圧冷媒と戻りガス冷媒とを熱交換する
カスケード熱交換器を介設してなる混合冷媒を用いた冷
凍サイクルを含む超低温冷凍装置において、前記カスケ
ード熱交換器は、冷媒の戻り側を内管、供給側を外管と
して複数の前記カスケード熱交換器を一連の二重管にす
るとともに、前記各気液分離器を前記外管に間隔を有し
て接続したことを特徴とする、前記超低温冷凍装置。