JPH0713550B2 - 冷凍サイクル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は非共沸混合冷媒冷凍サイクルによる超低温冷凍
サイクルに係り、特に超低温部分（冷却器付近）に堆積
した冷凍機潤滑油を速やかに圧縮機に戻すのに好適な冷
凍サイクルに関する。

（従来技術） 上記のような冷凍サイクルとしては、第１図のようなも
のがある。

すなわち、この冷凍サイクルは、非共沸混合冷媒を圧縮
する圧縮機１と、圧縮機１の吐出側に設けた油分離器２
と、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒を冷却する
凝縮器３と、冷却された非共沸混合冷媒を液相冷媒と気
相冷媒とに分離する気液分離器４と、液相冷媒を減圧す
る第１膨張機構５と、第１膨張機構５によって減圧、冷
却された冷媒と上記分離された気相冷媒とを熱交換させ
るカスケードコンデンサ６と、冷却された気相冷媒を第
２膨張機構７により減圧、冷却し、被冷却体を超低温に
冷却する冷却器（蒸発器）８と、から構成されている。

ところで、このような超低温冷凍サイクルでは、圧縮機
１に使われる潤滑油（以下、油という）が冷凍サイクル
内に冷媒といっしょに吐出され、超低温部分で油がこの
流動点以下に冷やされ流動性を失って配管を詰まらせる
ことにより冷却性能が低下した場合、冷凍サイクルの運
転を止めて超低温部分が油の流動点以上に温度が上がる
のを待って運転を再開し、詰まった油を圧縮機１へ流し
去って冷却性能を回復させていた。

（解決しようとする課題） しかしこの方法では温度の上昇に時間がかかり、その間
の侵入熱のために庫内温度も上昇する欠点があった。

本発明は超低温部分への油の詰まりにより低下した超低
温冷凍サイクルの冷却性能を速やかに回復できる冷凍サ
イクルを提供するものである。

（課題を解決するための手段、作用） 本発明の冷凍サイクルは、超低温部分において、圧縮機
から冷媒といっしょに吐出された油が流動点以下に冷や
されて流動性を失い、堆積し、冷却性能が低下した場
合、高温の未凝縮冷媒（以降ホットガスと言う）をバイ
パス管を通して超低温部分へ流すことによって、速やか
に油の流動性を回復して配管の詰まりを解消し、冷却性
能を回復するものである。

特に非共沸混合冷媒冷凍サイクルでは、気液分離後は、
油の多くは油との混和性のよい高沸点成分（例えばR11,
R12）が多く含まれた液相の高温側サイクル冷媒に溶け
込み、気相には少しか含まれない。また同気相の温度は
油の流動点と比べると高温であるため、ホットガスとし
て使うには気液分離器により分離された気相が適してい
る。

（実施例） 以下本発明による一実施例を第２図により説明する。

第２図は非共沸混合冷媒冷凍サイクルの一例である。

通常運転時は、第１電磁弁18は閉、第２電磁弁19は開で
ある。圧縮機10により吐出された冷媒ガスは油分離器11
により大半と油が分離された後、凝縮器12で冷却され、
気液分離器13で気相に分離される。ここで第３図に示す
ように液相は低沸点成分が少なく（高沸点成分に富
む）、気相は低沸点成分に富む。従って液相は高温側サ
イクルの冷媒として第１膨張機構14で減圧され低温とな
りその冷熱はカスケードコンデンサ15で気相である定温
側サイクルの冷媒を凝縮するのに費やされ蒸発する。

一方カスケードコンデンサ15で凝縮された低温側サイク
ルの冷媒は第２膨張機構16で減圧され冷却器17で超低温
を発生して蒸発する。

それぞれ蒸発した冷媒は吸入管21で圧縮機10に戻り冷凍
サイクルを完成する。

つぎに、長時間の運転中に圧縮機10から吐出された油が
超低温部分に堆積し、冷凍サイクルの冷却性能が低下し
た場合、第１電磁弁18を開、第２電磁弁19を閉として気
液分離器13で分離されたホットガスをバイパス管20を通
して低温側の第２膨張機構16に流し、その高温により堆
積した油の温度を上げ油の流動性を回復して圧縮機10へ
押し流すのである。その結果冷凍サイクルの冷却性能も
速やかに回復するのである。このとき圧縮機10、気液分
離器13、バイパス管20、第２膨張機構16、冷却器17から
なる回路においてホットガスサイクル（ガスサイクル）
が形成されている。

なおホットガスの作動は、タイマにより一定運転時間
毎、あるいは冷却器17の入口、出口間の圧力損失の変化
の測定など適当な手段により油の詰まりを検知あるいは
予測して行なう。

また第４図に示すごとく第１、第２膨張機構を細管30,3
1で構成し、その細管31の途中にホットガスを流しても
よい。こうすることによって細管31による流路抵抗が減
り、ガスサイクル時の冷媒流量が確保できる。さらに細
管31による減圧機構では出口付近が超低温度となってお
り、入口付近は比較的温度が高いため、ホットガスの温
度を超低温部分に堆積した油に有効に伝え、速やかに流
動性を回復することができる。

また第５図に示すようにバイパス管20に第３膨張機構33
をもたせてもよい。なお第５図において、符号32は、第
１膨張機構14（または細管30）に該当し、また符号34
は、第２膨張機構16（または細管31の高圧側半分）に該
当している。

次に、上述しなかった気液分離器が２つ以上の非共沸混
合冷媒冷凍サイクルについて述べる。

気液分離器が２つ以上の非共沸混合冷媒冷凍サイクルで
は、第６図に一例を示すように、第２図と同様に１段目
の気液分離器35により分離されたホットガスを流す上述
のホットガスバイパス管20を設け、作動させることによ
り同じ効果が得られる （効果） 以上説明したように超低温冷凍サイクルの長時間に渡る
運転により圧縮機10から吐出された油が超低温部分に堆
積することによる冷凍サイクルの冷却性能低下に対し
て、ホットガスを流すことにより油の温度を上げ、流動
性を回復して圧縮機10へ押し流すため、従来の方法のよ
うに冷凍サイクルの運転を停止して、サイクル高圧側か
ら、および周囲からの侵入熱による温度上昇により、油
の流動性を回復させるのに比べ、冷凍サイクルの性能回
復が短時間に行われる。従って油の流動性回復のための
時間による庫内温度の上昇は、本発明による方法によれ
ば、従来の方法に比べ少なくてすむ。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の非共沸混合冷媒サイクルの回路図であ
る。第２〜６図は本発明の実施例を示し、第２図は非共
沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルの回路図、第３図は非
共沸混合冷媒の気相と液相による成分濃度の違いを説明
するグラフであり、第４図、第５図はそれぞれ本発明の
別の実施例の回路図、第６図は気液分離器が２つ以上の
非共沸混合冷媒冷凍サイクルの場合の回路図である。 図において、1,10……圧縮機、2,11……油分離器、3,12
……凝縮器、6,15……カスケードコンデンサ、5,14,30,
32……第１膨張機構、7,16,31,34……第２膨張機構、33
……第３膨張機構、8,17……冷却器、4,18,35……気液
分離器、21……吸入管、18……第１電磁弁、19……第２
電磁弁、20……バイパス管。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−110860（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−72742（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−134562（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−149861（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非共沸混合冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮
   機から吐出された非共沸混合冷媒を冷却する凝縮器と、
   凝縮器で冷却された非共沸混合冷媒を高沸点成分の多い
   液相冷媒と低沸点成分の多い気相冷媒とに分離する気液
   分離器と、分離された液相冷媒を減圧する第１膨張機構
   と、第１膨張機構により減圧・冷却された冷媒によっ
   て、上記分離された気相冷媒を冷却するカスケードコン
   デンサと、カスケードコンデンサを経由した上記第１膨
   張機構からの冷媒を圧縮機に帰還させる一方、カスケー
   ドコンデンサにより冷却された上記気相冷媒を減圧する
   第２膨張機構と、第２膨張機構により減圧・冷却された
   冷媒により被冷却体を冷却する冷却器とを含む冷凍サイ
   クルにおいて、 上記気液分離器の気相出口と上記冷却器の高圧側との間
   に設けられ、上記カスケードコンデンサをバイパスする
   バイパス管と、バイパス管を開閉可能な第１電磁弁と、
   上記気液分離器の気相出口からカスケードコンデンサを
   経て第２膨張機構に至る管路を開閉可能な第２電磁弁と
   を備え、通常冷却運転時においては、第１電磁弁が閉、
   第２電磁弁が開であり、また上記冷却器付近に堆積した
   油を除去する際は、第１電磁弁を開、第２電磁弁を閉に
   切り換えるべくしたことを特徴とする、上記冷凍サイク
   ル。
2. 【請求項２】上記第２膨張機構を細管で構成するととも
   に、上記バイパス管の出口を細管の中間部に接続してな
   る、特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイクル。
3. 【請求項３】上記バイパス管に第３膨張機構を接続する
   とともに、バイパス管の出口を第２膨張機構の低圧側に
   接続してなる、特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイク
   ル。