JPH0359369A

JPH0359369A - 二元式極低温冷凍機における霜取り装置

Info

Publication number: JPH0359369A
Application number: JP19340189A
Authority: JP
Inventors: Shozo Tomita; 富田　昭三
Original assignee: NISHI NIPPON SEIKI SEISAKUSHO KK
Current assignee: NISHI NIPPON SEIKI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1989-07-26
Filing date: 1989-07-26
Publication date: 1991-03-14
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0737867B2

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）本発明は、−５０℃乃至−６０℃以下の極低温用の二元
式冷凍機の改良に関するものである。

（従来の技術）二元式極低温冷凍機の従来例を第２図に示す。

この冷７ｉ！機は、Ｒ２２（化学式ＣＨＣＩＦｚ）のよ
うな臨界温度の高い高温冷媒を使用する高温部Ａと、Ｒ
１３（化学式ＣＣＩＦ３）のような臨界温度の低い低温
冷媒を使用する低温部Ｂとから構成される。

まずに１・、脇部Ａについて説明すると、高温冷媒は、
高温冷媒側圧縮機ｌで圧縮されたのち、χＺ、温冷媒側
抽分離器２で油を分離回収されつつ高温冷媒側凝縮器３
に供給されて液化される。そしてこの液化した高温冷媒
は、高温冷媒側ドライヤ４を経て高温冷媒側膨張弁５に
供給されると、ここで急激に減圧されて高温冷媒ｇＩ４
Ａ発器６で気化したのら、丙び高温冷媒側圧縮機ｌに戻
される。

次に低温部Ｂについて説明すると、低温冷媒は、低温冷
媒側圧縮機７で圧縮されたのち、低温冷媒側蒸発器奏８
で油分を分離回収しつつ低温冷媒側蒸発器９に供給され
て液化される。そしてこの液化した冷媒は、低温冷媒側
ドライヤｌＯを経て低温冷媒側膨張弁１１に供給され、
低温冷媒側蒸発器１２で気化したのち、再び低温冷媒側
圧１ｉ！４１７に戻される。

ここで、高温部Ａの高温冷媒側蒸発器６と低温部Ｂの低
温冷媒側凝縮器９は、異種冷媒熱交換器１５を形威し、
高温冷媒の蒸発の潜熱により低温冷媒を冷却して凝縮す
る。

低温部Ｂの低温冷媒側蒸発器１２は冷凍庫１４内に設け
、これにより庫内の空気を冷却する。

１３はガス貯溜タンクで運転停止中気化した冷媒を貯溜
し、装置の破損及び冷媒の漏洩を防止するためのもので
ある。

しかして、低温冷媒側蒸発器１２のコイル表面には、冷
凍庫１４の空気の水分が氷結して霜が発生するので、こ
れを除去する必要がある。

ところで、二元式冷凍機では除霜すべき蒸発器１２の冷
媒の臨界温度が低いから、ホットガス方式はガス圧が高
くなり過ぎ使用できない、そこで、従来は電熱ヒータで
加熱したり散水して霜を溶かしていた。

（発明が解決しようとする課題）しかし、ヒータや散水による場合、冷凍庫内の温度上昇
を伴うため、冷凍効率が低下し、極低温を維持し難いと
いう問題があった。

本発明は、これらの点に鑑み、冷凍効率を低下しない二
元式極低温冷凍機の霜取り装置を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段）かかる目的を遠戚するために、本発明は、以下のように
構成する。

すなわち、本発明は、臨界温度が高い高温冷媒と低い低
温冷媒を用いる二元式極低温冷凍機において、低温冷媒
側蒸発器に受熱器を熱交換可能に連結し、そして液化ガ
ス循環ポンプの送出側を、前記受熱器の入口と霜取用再
蒸発コイルの入口とに切替可能に接続して前記低温冷媒
よりも臨界温度の高い液化ガスを供給し、受熱器の出口
は、霜取用Ｐ４蒸発コイルの出口と共に空気・液化ガス
熱交換器の入口に接続し、また、前記空気・液化ガス熱
交換器の出口は、液化ガス受液器を経て前記液化ガス循
環ポンプの吸入側に接続し、しかして前記霜取用再蒸発
コイルには加熱手段を付設して成るものである。

（作用）このように構成する本発明では、冷却運転中は、液化ガ
ス循環ポンプ２０が、液化ガスを、受熱器２２及び空気
・液化ガス熱交換器２４からなる冷却回路を循環する。

これにより、低温冷媒側蒸発器１２で冷却された液化ガ
スが空気・液化ガス熱交換器２４に導かれ、ここで顕熱
による熱交換により冷凍庫２６内の空気を冷却する。

一方、霜取り運転中は、液化ガス循環ポンプ２０が液化
ガスを、霜取用蒸発コイル２９と空気・液化ガス熱交換
器２４からなる霜取り回路を循環する。

これにより、液化ガスは加熱された霜取用再蒸発コイル
２９内で気化し、そのホットガスが空気・液化ガス熱交
換器２４に導かれて凝縮し、霜を取る。

（実施例）第１図は１本発明実施例の配管図である。

この実施例は、第２図で示した前記従来例に、本発明に
かかる新規な構成部分を加えたものである。従って、第
２図と同様の部分には、同一符合を付してその説明は省
略する。

第１図において、２０は液化ガス循環ポンプ、２１は冷
却用電磁弁、２２は低温部Ｂの低温冷媒側蒸発器１２と
熱の授受を行う受熱器で、これら蒸発器１２及び受熱器
２２により熱交換器２３を構成する。

熱交換効率を高めるため２重管を使用し、その内側の管
を低温冷媒側蒸発器１２となし、２重管の外側部分を受
熱器２２とすれば、管壁を通して効率良く熱交換できる
。２重管の代りに、２重態りの細管を大径管内に挿入し
た構造のものを用いてもよい、その場合も低温冷媒は細
い管に流がす、熱交換器２３の外周は断熱材で覆い外気
を鑑断する。

２４は空気・液化ガス熱交換器、２５は液化ガス受液器
である。

そして、これら各構成要素を順次配管して冷却回路を形
成するとともに、空気・液化ガス熱交換器２４を冷凍庫
２６内に配置する。

２７は霜取用電磁弁、２８は一方向弁、２９は蓄熱タン
ク３０に埋設した霜取用再蒸発コイル、３１は一方向弁
であり、これらを順次直列接続する。そして、これら直
列接続したものを、液化ガス循環ポンプ２０の送出側と
、空気・液化ガス熱交換器２３の入口側との間に並列接
続し、これらにより霜取回路を形成する。

そして、冷却回路及び霜取回路に二元式冷却器の高温冷
媒と同じ液化ガスＲ２２を充填する。

また、蓄熱タンク３０の底部に、蓄熱タンク加熱コイル
３２を設け、この蓄熱タンク加熱コイル３２を高温部Ａ
の高温冷媒側油分離器２と高温冷媒側凝縮器３との間に
介在する。これにより高温冷媒の凝縮熱の一部を利用し
て、蓄熱タンク３０を加熱する。なお、蓄熱タンク３０
を加熱する手段は、」−記のコイル３２に代えて電気ヒ
ータなどを用いてもよい。

次に、このように構成する本発明実施例の冷却運転・動
作について説明する。

冷却運転のときには、高温部Ａの高温冷媒側圧縮器ｌ、
および低温部Ｂの低温冷媒側圧縮器７をそれぞれ運転す
る。また、冷却用電磁弁２１を開くとともに、霜取用電
磁弁２７を閉じ、液化ガス循環ポンプ２０を運転する。

これにより、液化ガス受液器２５内の液化ガスは、ポン
プ２０．＠磁弁２１、受熱器２２．熱交換器２４、およ
び受液器２５の順に冷却回路を循環する。

従って、この液化ガスは、熱交換器２３を構成する受熱
器２２で一６０℃以下に冷却されたのち空気・液化ガス
熱交換器２４において空気と熱交換が行われて冷凍庫２
６内を冷却する。なお、この冷ｊ□は液化ガスの顕然で
行われるため、液化ガスはノに発しない。

この冷却運転期間中は、高温部Ａの高温冷媒側圧ｌｉ１
機ｌで圧縮された冷媒が、蓄熱タンク加熱コイル３２に
おいて凝縮する際に、蓄熱タンク３０を暖める。

次に、霜取り運転の場合について説明する。

この霜取り運転のときには、高温部Ａの高温冷媒側圧ｍ
ｍｉ、および低温部Ｂの低温冷媒側圧縮！ｊ１７の運転
をそれぞれ停止する。そして、冷却運転の場合とは逆に
、冷却用電磁弁２１を閉じて霜取用電磁弁２７を開き、
液化ガス循環ポンプ２０は運転を続ける。

これにより、液化ガス受液器２５内の液化ガスは、ポン
プ２０、電磁弁２７．一方向弁２８、コイル２９、一方
向弁３１．熱交換１１２４、および受液器２５の順に、
霜取回路を循環する。

ここで液化ガスは、霜取用再蒸発コイル２９を通過する
際に蓄熱タンク３０より暖められて気化し、このホント
ガスは空気・液化ガス熱交換器２４を通過する際に凝縮
して液化するので、その凝縮熱で空気・液化ガス熱交換
器２４の表面に付着する霜を溶かす。

このような循環サイクルを繰り返しているうちに、空気
・液化ガス熱交換器２４の温度が徐々に上背してくるの
で、その温度がおよそ２０℃位に達して除′１１１が終
了すると、これを検出して属地り運転からね却運転に自
動的に切換わる。

（発明の効果）以にのように本発明では、熱伝導のすぐれた液体状の液
化ガスを低温部の蒸発器で冷却し、この冷却した液化ガ
スを空気・液化ガス熱交換器に導き、顕熱による熱交換
により冷凍庫内の空気を冷却するようにした。

従って、本発明では、空気・液化ガス熱交換器における
単位面積あたりの冷却効率を向上できるとともに、熱交
換器の構造が簡易かつその機械的強度が小さくてもよい
という利点がある。

また、未発明では、霜取用再蒸発コイルに液化ガスを供
給して気化し、このホットガスを着霜した空気・液化ガ
ス熱交換器に導いて凝縮させ、霜を取る。

従って、本発明では、ホットガス方式により着霜したコ
イルの内部から加熱するので冷凍庫内の温度上昇が少な
く、しかも短時間で霜を取ることができ、冷凍効率及び
除霜効率が格段に向上する。

（応用例）本発明は、液化天然ガスのガス化に伴う冷却能力を利用
した冷凍機の霜取り装置にも応用できる。

この場合は、−１００℃近い液化天然ガスを蒸発器に供
給してガス化したうえで送出するが、蒸発器に外気が触
れて霜を生ずるので、この蒸発器を前記実施例の低温冷
媒側蒸発器と同様に受熱器に熱交換可能に連結し、この
受熱器に接続する空気・液化ガス熱交換器により外気を
冷却するよう構成する。

そうすることにより、前記実施例と同様に着霜峙には、
空気・液化ガス熱交換器にホットガスを供給して除霜で
き、液化天然ガスの蒸発器を外側からヒータ等で加熱除
霜する方法に比較し、冷凍庫の温度上昇が少なく極低温
を良く維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明実施例の配管図、第２図は従来装置の配管
図である。Ａ・・・高温部、Ｂ・・・低温部、６・・・高温冷媒側蒸発器、９・・・低温冷媒側凝縮器、１２・・・低温冷奴側蒸発器、２０・・・液化ガス循環ポンプ、２１・・・冷却用電磁弁、２２・・・受熱器、２４・・
・空気・液化ガス熱交換器、２５・・・液化ガス受液器、２６・・・冷凍庫。２７・・・霜取用電磁弁。２９・・・霜取用再蒸発コイル、３０・・・蓄熱タンク。

Claims

【特許請求の範囲】臨界温度が高い高温冷媒と低い低温冷媒を用いる二元式
極低温冷凍機において、低温冷媒側蒸発器に受熱器を熱交換可能に連結し、そし
て液化ガス循環ポンプの送出側を、前記受熱器の入口と
霜取用再蒸発コイルの入口とに切替可能に接続して前記
低温冷媒よりも臨界温度の高い液化ガスを供給し、受熱
器の出口は、霜取用再蒸発コイルの出口と共に空気・液
化ガス熱交換器の入口に接続し、また、前記空気・液化
ガス熱交換器の出口は、液化ガス受液器を経て前記液化
ガス循環ポンプの吸入側に接続し、しかして前記霜取用再蒸発コイルには加熱手段を付設し
て成る霜取り装置。