JPS6230691Y2 - - Google Patents

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JPS6230691Y2
JPS6230691Y2 JP7114181U JP7114181U JPS6230691Y2 JP S6230691 Y2 JPS6230691 Y2 JP S6230691Y2 JP 7114181 U JP7114181 U JP 7114181U JP 7114181 U JP7114181 U JP 7114181U JP S6230691 Y2 JPS6230691 Y2 JP S6230691Y2
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pressure liquid
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は2段圧縮形のスクリユー冷凍機、詳
しくは低段側圧縮機と高段側圧縮機とを備えたス
クリユー冷凍機に関する。
一般に低温で使用する冷凍機の冷凍能力は、圧
縮機に吸入されるガス冷媒の比体積と重要な関係
があり、この比体積が増加すると、圧縮機に吸入
される冷媒量が減少し、かつ蒸発器での冷媒のエ
ンタルピー差が減少して、能力低下を招くのであ
る。
例えば冷媒としてフロン22を使用し、40℃の
凝縮温度で−40℃の蒸発を行なうときと、0℃で
蒸発を行なうときとの冷凍能力について具体的に
説明すれば、第3図のモリエル線図に明らかにし
たごとく、飽和蒸気線上に位置するガス冷媒の0
℃におおける比体積は0.047m3/Kgで、そのエン
タルピーが149.05kcal/Kgであるのに対し、−40
℃の比体積は0.206m3//Kgでエンタルピーが
145.05kcal/Kgであり、また液冷媒のエンタルピ
ー111.87kcal/Kgである。
しかして圧縮機の吸入流量をm3/hとすれば、
冷凍能力Qは冷媒のガス液域間におけるエンタル
ピー差×流量×1/比体積であり、従つて 0℃蒸発時の冷凍能力 Q1=(149.05−111.87) ×v/0.047=791.1v kcal/h−40゜蒸発時の冷凍能力 Q2=(145.05−111.87) ×v/0.206=161.1vkcal/h となり、−40℃蒸発時の冷凍能力は0℃蒸発時に
較べ、約20%にまで低下するのである。
そこで従来では、−30℃程度の低温で使用する
冷凍機の場合、低段側圧縮機と高段側圧縮機とを
用いて2段圧縮を行ない、凝縮器から流出した液
冷媒の一部を過冷却して、蒸発器に供給すること
により、冷凍機を循環する冷媒の利用エンタルピ
ー差を大として、冷凍能力を増大させるべくして
いる。
即ち、第4図に示すごとき冷凍サイクルにおい
て、低段側圧縮機c1と高段側圧縮機c2とを直列状
に接続すると共に、前記凝縮器bの冷媒流出側に
おける高圧液管に中間冷却器dを設け、該冷却器
dの冷却部eを前記高段側圧縮機c2の冷媒吸入側
に連通する一方、この冷却器dにより凝縮器bか
ら流出した液冷媒を過冷却して蒸発器aに供給
し、前記冷凍サイクルの高圧液管内における冷媒
温度を低下させて、該サイクルにおける循環冷媒
の利用エンタルピー差を大となすようにしてい
る。
尚、第4図において、fは前記中間冷却器dと
蒸発器aとを接続する配管途中に設けた第1膨張
弁、gは前記凝縮器bの流出側配管と中間冷却器
dの冷却部eとを接続する分岐配管の途中に設け
た第2膨張弁である。
しかして前記冷凍サイクルにおいて、高段側圧
縮機c2からの冷媒流出点をA、凝縮器bからの冷
媒流出点をB、中間冷却器dからの流出点をc、
第1膨張弁fからの流出点をD、蒸発器aからの
流出点をE、及び前記低高段側圧縮機c1,c2の中
間で前記冷却器dの冷却部eが連通される点をF
とすれば、前記冷凍サイクルのモリエル線図は、
第5図に示すごとくなる。
このモリエル線図から明らかな通り、中間冷却
器dを設けない場合は、利用エンタルピー差△i1
=iE−iBであるのに対して、前記冷却器dを設け
た場合には、利用エンタルピー差△i2=iE−iCで
あり、前記冷却器dを設けない場合に較べ、△i2
−△i1=iB−iC、つまりこのiB−iCの分だけ利用
エンタルピー差が大となり、冷凍能力を増大させ
ることができるのである。
ところが前記場合よりさらに低温、例えば−60
℃程度で使用する冷凍機にあつては、前記中間冷
却器dを設けたとしても、前述したごとく冷媒の
比体積の増加と、利用エンタルピー差の減少とに
より、冷凍能力が著しく低下するのである。
以上の理由から使用温度が極めて低い冷凍機の
場合には、圧縮機を多数設けた多段圧縮冷凍方式
や2元冷凍方式などを採用しているが、これら方
式の冷凍機は構造が極めて複雑で、保守管理が難
しいばかりか、外形寸法及び重量が増大し、かつ
高価格となる問題があつた。
本考案は以上の各種問題に鑑みて考案したもの
で、圧縮機を2段としながら冷凍サイクルにおけ
る冷媒の利用エンタルピー差を増大させ、たとえ
極めて低温で使用する場合にも、圧縮機を多数設
けた多段圧縮方式と同様高い冷凍能力で冷凍でき
る2段圧縮形のスクリユー冷凍機を提供せんとす
るものである。
即ち本考案は、高圧液管に、第1中間冷却器を
設けて、該冷却器の冷却部を、前記高圧液管にお
ける前記冷却器の上流側と、前記高段側圧縮機の
吸入側との間に接続すると共に、前記高圧液管に
おける前記冷却器の下流側に第2中間冷却器を設
け、この第2中間冷却器の冷却部を前記高圧液管
における前記第1中間冷却器の上流側と、前記低
段側圧縮機の圧縮工程中間に設けた中間圧ポート
との間に接続したことを特徴とするものである。
以下本考案の2段圧縮形スクリユー冷凍機を図
面の実施例によつて説明する。
第1図は前記冷凍機の冷凍サイクルを示し、該
図中1はスクリユー式の低段側圧縮機、2はその
冷媒吐出側に連結したスクリユー式の高段側圧縮
機であり、この高段側圧縮機2の冷媒吐出側に高
圧ガス管31を介して、オイルセパレーター4と
凝縮器5を接続すると共に、前記凝縮器5の出口
側を、高圧液管32、膨張弁18及び低圧液管3
3を介して蒸発器6を接続し、かつ前記蒸発器6
と低段側圧縮機1との間を低圧ガス管34により
接続している。
前記オイルセパレーター4には、水又は液冷媒
により冷却すべくしたクーラー4aを付設し1対
の連絡管4b,4bにより連結し、吐出冷媒から
分離し、かつ冷却した油を給油管4cにより被給
油部に供給している。
しかして前記高圧液管32に、コイル状の冷却
部8aをもつ第1中間冷却器8を介装し、この冷
却部8aの一端を、前記高圧液管32における凝
縮器5の出口側に、途中に第1膨張弁9をもつ第
1分岐管10を介して接続すると共に、前記冷却
部8aの他端を配管11を介して前記両圧縮機
1,2の中間に連結することにより、冷却器8の
冷却部8aを、高圧液管3における冷却器8の上
流側と、高段側圧縮機2の吸入側との間に接続し
ている。
前記配管11の途中には感温筒12を設け、該
感温筒12により配管11内の冷媒温度を検出
し、前記第1膨張弁10の開度調節により冷媒の
過熱度を調整するのである。
また前記高圧液管32における前記第1冷却器
8の下流側であつて前記膨張弁18の上流側に、
冷却部13aをもつ第2中間冷却器13を介装
し、この冷却部13aの一端を前記凝縮器5の出
口側における高圧液管32に、途中に第2膨張弁
14をもつ第2分岐管15を介して接続すると共
に、前記冷却部13aの他端を配管16を介し
て、前記低段側圧縮機1の冷媒圧縮工程中間に形
成した中間圧ポート1aに連結することにより、
第2中間冷却器13の冷却部13aを、高圧液管
32における第1中間冷却器8の上流側と、低段
側圧縮機1の圧縮工程中間に設けた中間圧ポート
1aとの間に接続している。
前記配管16の途中には、前記第1冷却器8と
同様に感温筒17を設け、この感温筒17により
配管16内の冷媒温度を検出し前記第2膨張弁1
4の開度調節により冷媒の過熱度を調整するので
ある。
尚、図中19は前記膨張弁18の感温筒で、前
記低圧ガス管34に設け、この感温筒19により
冷媒の過熱度を調整すべくしている。
本考案のスクリユー冷凍機は以上の構成を有す
るのであり、低段側圧縮機1で圧縮された冷媒
は、高段側圧縮機2によりさらに高圧に圧縮され
て、オイルセパレーター4、凝縮器5、第1及び
第2冷却器8,13を経て蒸発器6に至り、ここ
で冷媒が蒸発して冷凍庫内を冷却し、冷媒は低段
側圧縮機1に還流され、以上のサイクルを繰返し
て冷凍庫内の冷凍が行なわれる。
しかして前記凝縮器5を通過した高圧液管32
内の冷媒の一部は、第1分岐管10を経て第1冷
却器8の冷却部8aに至り、ここで蒸発して前記
高圧液管32を流れる冷媒を過冷却させるのであ
り、また、前記冷却部8aで蒸発したガス冷媒
は、配管11から低、高段側圧縮機1,2の中間
に供給され、低段側圧縮機1から吐出される冷媒
と共に高段側圧縮機2に吸入されるのである。
しかも前記凝縮器5を通過した高圧液管32内
の冷媒の一部が、第2分岐管15から第2冷却器
13の冷却部13aに至り、ここで蒸発して前記
第1冷却器13から前記高圧液管32を通る冷媒
を更に過冷却するのである。又前記冷却部13a
で蒸発したガス冷媒は、前記配管16を介し低段
側圧縮機1の中間圧ポート1aに供給され、該圧
縮機1による圧縮工程中間の冷媒を冷却するので
ある。
以上の如く凝縮器5を通過した液冷媒は、第1
冷却器8で過冷却された後、第2冷却器13で再
び過冷却されるのであつて、その過冷却度を大き
くでき、そのエンタルピー差を増大できるのであ
る。即ち前記高段側圧縮機2の冷媒吐出点をA、
凝縮器5の冷媒流出点をB、第1冷却器8の流出
点をC、第2冷却器13の流出点をD、蒸発器6
の流入点をE、低段側圧縮機1の吸入点をF、低
高段側圧縮機1,2の中間で前記第1冷却器8の
冷却部8aが連通される点をG、第1冷却器8の
冷却部8aへの流入点をH、その流出点をI、第
2冷却器13の冷却部13aへの流入点をJ、そ
の流出点をK、低段側圧縮機1における吸入直前
(合流前)の中間圧ポート1aの点をL、吸入直
後(合流後)の中間圧ポート1aの点をM、及び
その吐出点をNとすれば、前記冷凍サイクルのモ
リエル線図は、第2図に示すごとくなる。
このモリエル線図から明らかな通り、第1中間
冷却器8のみを設けた場合には、前述した従来例
にも説明したごとく、利用エンタルピー差△i2
iE−iCであるのに対して、第1及び第2冷却器
8,13を設けた場合、利用エンタルピー差△i2
=iE−iDであり、従つて第1冷却器8のみを設
けた場合に較べ、△i3−△i2=iC−iDの分だけ利
用エンタルピー差が大となり、冷凍能力が著しく
増大されるのである。
以上説明したごとく本考案では、第1冷却器8
とは別に、更に第2中間冷却器13を用い、前記
第1冷却器8により過冷却された冷媒を前記第2
冷却器13により更に過冷却するごとく成し、前
記第1冷却器8の冷却部8aを高段側圧縮機2の
吸入側に、また第2冷却器13の冷却部13a
を、前記低段側圧縮機1に形成した中間圧ポート
にそれぞれ連通させたので、冷凍サイクルにおけ
る冷媒の利用エンタルピー差を、従来のごとく1
つの中間冷却器を用いるものに較べて増大させる
ことができ、従つて冷凍機の冷凍能力を著しく高
め、かつ冷凍機の成積係数を向上させることがで
きるに至つたのである。
しかも、本考案では、2つの中間冷却器を用
い、2段圧縮形の冷凍機で、多段圧縮形冷凍機に
相当する高い冷凍能力が得られるのであり、従つ
て従来の多段圧縮形冷凍機に較べ、保守管理が非
常に簡単で、小形軽量にできるばかりか、安価な
提供が可能となつたのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案にかかる冷凍機の冷凍サイクル
を示す図、第2図は同サイクルのモリエル線図、
第3図は従来例を説明するモリエル線図、第4図
は従来の冷凍機を示す冷凍サイクル図、第5図は
そのモリエル線図である。 1……低段側圧縮機、1a……中間圧ポート、
2……高段側圧縮機、8……第1中間冷却器、8
a……冷却部、13……第2中間冷却器、13a
……冷却部、32……高圧液管。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 低段側圧縮機1と高段側圧縮機2とを備えた2
    段圧縮形スクリユー冷凍機において、高圧液管3
    2に、第1中間冷却器8を設けて、該冷却器8の
    冷却部8aを、前記高圧液管32における前記冷
    却器8の上流側と、前記高段側圧縮機2の吸入側
    との間に接続すると共に、前記高圧液管32にお
    ける前記冷却器8の下流側に第2中間冷却器13
    を設け、この第2中間冷却器13の冷却部13a
    を、前記高圧液管32における前記第1中間冷却
    器8の上流側と、前記低段側圧縮機1の圧縮工程
    中間に設けた中間圧ポート1aとの間に接続した
    ことを特徴とする2段圧縮形スクリユー冷凍機。
JP7114181U 1981-05-15 1981-05-15 Expired JPS6230691Y2 (ja)

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JP7114181U JPS6230691Y2 (ja) 1981-05-15 1981-05-15

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JP7114181U JPS6230691Y2 (ja) 1981-05-15 1981-05-15

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JPS57184471U JPS57184471U (ja) 1982-11-22
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