JPH06265228A

JPH06265228A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH06265228A
Application number: JP5339293A
Authority: JP
Inventors: Akira Fujitaka; 章藤高; Yuichi Kusumaru; 雄一薬丸; Kiyoshi Sawai; 澤井　　清; Yukio Watanabe; 幸男渡邊
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】非共沸混合冷媒を用いより効率よく冷凍機を
運転することを目的とする。【構成】非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第
１絞り装置、気液分離器、第３絞り装置、第１蒸発器を
環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記気
液分離器の蒸気側出口と第２凝縮器、第２絞り装置、第
２蒸発器を接続し、前記第２蒸発器出口を前記第１蒸発
器出口に接続し、前記第１蒸発器を前記第２蒸発器の風
上に配置するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非共沸混合冷媒を用い
た冷凍装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＦＣ及びＨＣＦＣフロンの規制
にともない冷凍装置の代替冷媒として混合冷媒が注目を
あびている。従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置と
して、以下のような装置が提案されている（例えば特開
平３−１３７６６号公報）。以下冷凍装置の一例につい
て図面を参照しながら説明する。

【０００３】図９は従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍
装置の冷凍サイクル、図１０はこの冷凍装置の熱交換器
の全体構成の概略を示すものである。

【０００４】図９において５０は圧縮機、５１は四方
弁、５２は室内熱交換器、５３は絞り装置、５４は室外
熱交換器で、順次環状に接続されて主回路を構成してい
る。図１０において、冷媒は内管５５内を流れ、この外
側に空気の通過する外管５６を設け、外管５６を通過す
る空気が下部で低温、上部で高温になるように鉛直方向
に設置している。

【０００５】以上のように構成された冷凍装置につい
て、以下その動作について説明する。圧縮機５０で圧縮
された高温高圧の冷媒蒸気は、四方弁５１を経て鉛直方
向に設けられた室内熱交換器５２で放熱し、凝縮液化す
る。その後、絞り装置５３で減圧膨張されて低温低圧の
冷媒となる。そして、鉛直方向に設けられた室外熱交換
器５４で吸熱して蒸発、気化した後、低温低圧の冷媒蒸
気となり、再び圧縮機５０で圧縮され冷凍サイクルを繰
り返す。この際、凝縮器では非共沸混合冷媒を上部から
下部に流し、空気を下部から上部に流して熱交換を対向
流で行う。一方、蒸発器では非共沸混合冷媒を下部から
上部に流し、空気を上部から下部に流して熱交換を対向
流を行う。この時、非共沸混合冷媒は液冷媒から蒸気冷
媒へ、また蒸気冷媒から液冷媒へ相変化する場合に温度
が変化するという非等温性を有しているため、対向流熱
交換器を用いると冷媒と冷却流体（空気）あるいは冷媒
と加熱流体（空気）との温度差を均一に保つことができ
るため、熱交換によるエクセルギー損失を低減させてロ
ーレンツサイクルを実現し、効率の向上を図っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、以下のような課題があった。

【０００７】熱交換器を鉛直方向に設置しなければなら
ず、また、二重管型熱交換器ではプレートフィンチュー
ブ型熱交換器と同程度の大きさでは伝熱面積を大きく取
ることができないため装置が大型化する。

【０００８】本発明は上記従来例の課題を解決するもの
で、一般的な冷凍装置に使用されているプレートフィン
チューブ型熱交換器を使用し、冷凍サイクルをローレン
ツサイクルに近づけることにより、効率の向上を図るこ
とを目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の冷凍装置は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮
機、凝縮器、第１絞り装置、気液分離器、第３絞り装
置、第１蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路
を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第２凝縮器、
第２絞り装置、プレートフィンチューブ型の第２蒸発器
を接続し、前記第２蒸発器出口を前記第１蒸発器出口に
接続し、前記第１蒸発器を前記第２蒸発器の風上に配置
するものである。

【００１０】また、本発明の他の冷凍装置は、非共沸混
合冷媒を用い、圧縮機、第１凝縮器、気液分離器、第１
絞り装置、プレートフィンチューブ型の第１蒸発器を環
状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記気液
分離器の蒸気側出口と第２凝縮器、第２絞り装置、プレ
ートフィンチューブ型の第２蒸発器を接続し、前記第２
蒸発器出口を前記第１蒸発器出口に接続し、第１蒸発器
を第２蒸発器の風上に配置するものである。

【００１１】また、本発明の他の冷凍装置は、非共沸混
合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第１絞り装置、精留塔
の低部、第３絞り装置、プレートフィンチューブ型の第
１蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成
し、前記精留塔の頂部と貯溜器を塔頂凝縮器を介して接
続し、前記貯溜器低部と前記精留塔の頂部を接続して精
留回路を構成し、前記貯溜器の低部に、プレートフィン
チューブ型の第２蒸発器を第２絞り装置を介して接続
し、前記第２蒸発器出口を第１蒸発器出口に接続し、第
１蒸発器を第２蒸発器の風上に配置するものである。

【００１２】また、本発明の他の冷凍装置は、非共沸混
合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、複数種類の冷媒の内特
定の冷媒の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装
置、第１絞り装置、プレートフィンチューブ型の第１蒸
発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、
前記冷媒分離装置の透過冷媒側の出口とプレートフィン
チューブ型の第２蒸発器を第２絞り装置を介して接続
し、前記第２蒸発器出口を第１蒸発器出口に接続し、第
１蒸発器を第２蒸発器の風上に配置するものである。

【００１３】また、本発明の他の冷凍装置は、非共沸混
合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第１絞り装置、プレー
トフィンチューブ型の第１蒸発器を環状に接続して冷凍
サイクルの主回路を構成し、前記凝縮器の出口とプレー
トフィンチューブ型の第２蒸発器を第２絞り装置を介し
て接続し、前記第２蒸発器出口を第１蒸発器出口に接続
し、凝縮器と第１絞り装置を接続する配管に磁石を接続
し、第１蒸発器を第２蒸発器の風上に配置するものであ
る。

【００１４】

【作用】本発明は上記構成により、次のような作用を有
する。

【００１５】すなわち、圧縮機で圧縮された高温高圧の
冷媒蒸気は、凝縮器で放熱し、凝縮液化する。その後、
第１絞り装置で減圧膨張されて中間圧の気液二相の冷媒
となり気液分離器に入る。非共沸混合冷媒の特性上、前
記気液分離器により気液分離された液冷媒は高沸点成分
濃度が高く、蒸気冷媒は低沸点成分濃度が高くなる。そ
して高沸点成分濃度の高い液冷媒は第３絞り装置により
減圧膨張されて低温低圧の冷媒となり、プレートフィン
チューブ型の第１蒸発器で吸熱して蒸発気化して冷媒蒸
気となる。また、低沸点成分濃度が高い冷媒蒸気は第２
凝縮器により凝縮液化され、第２絞り装置により減圧膨
張されて低温低圧の冷媒となり、プレートフィンチュー
ブ型の第２蒸発器で吸熱して蒸発気化する。この時、前
記第１蒸発器出口と前記第２蒸発器出口は接続されてい
るため、前記第１蒸発器を流れる高沸点成分濃度の高い
冷媒と前記第２蒸発器を流れる低沸点成分濃度が高い冷
媒は同じ圧力になるが、同じ圧力では低沸点成分濃度が
高い冷媒ほど蒸発温度は低くなるため、前記第１蒸発器
の蒸発温度は前記第２蒸発器の蒸発温度より高くなる。
従って、第１蒸発器は第２蒸発器の風上に配置されてい
るため、蒸発器に流入する空気は、まず温度の高い第１
蒸発器で冷却された後、温度の低い第２蒸発器で冷却さ
れるため、疑似的な対向流熱交換器を実現できるため、
冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけることがで
き、効率の向上を図ることができる。

【００１６】また、第１凝縮器と第２凝縮器の間に気液
分離器を設けたため、より乾き度の高い状態で冷媒を気
液分離することができるため、より低沸点成分濃度の高
い冷媒蒸気を分離でき、第１蒸発器と第２蒸発器の温度
差を大きくできると共に、第３絞り装置を省略できるた
めより構成が簡単になる。

【００１７】また、精留塔を用い、熱交換、物質移動に
より精留作用をなし、貯溜器にはより低沸点成分濃度の
高い冷媒が貯えられ、精留塔の下部からはより高沸点成
分濃度の高い冷媒を得ることができるため、第１蒸発器
と第２蒸発器の温度差をさらに大きくできる。

【００１８】また、複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透
過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置を用いるこ
とにより、冷媒を分離するために精留塔などの装置が不
用で、より構成を簡単にできると共に、第１蒸発器と第
２蒸発器の蒸発温度の差をより大きくできる。

【００１９】また、使用する冷媒の極性が異なれば、磁
界により冷媒分離可能なことを利用し、凝縮器と第１絞
り装置を接続する配管に磁石を接続するだけで冷媒分離
でき、より構成を簡単にできると共に、第１蒸発器と第
２蒸発器の蒸発温度の差をより大きくできる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参考に
説明する。

【００２１】図１は本発明の冷凍装置の第１の実施例に
おける冷凍サイクル図である。同図において１は圧縮
機、２は第１凝縮器、３は第１絞り装置、８は気液分離
器、９は第３絞り装置、４はプレートフィンチューブ型
の第１蒸発器で環状に接続して冷凍サイクルの主回路を
構成し、気液分離器８の蒸気側出口と第２凝縮器１０、
第２絞り装置５、プレートフィンチューブ型の第２蒸発
器６を接続し、第２蒸発器６出口を第１蒸発器４出口に
接続し、第１蒸発器４を第２蒸発器６の風上に配置して
いる。７は送風機である。

【００２２】図２は非共沸混合冷媒の圧力一定の場合の
理論的な気液平衡関係を示す濃度−温度線図である。

【００２３】この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒濃
度αの非共沸混合冷媒を用いた場合について説明する。
圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、第１凝縮
器２で放熱し、凝縮液化する。その後、第１絞り装置３
で減圧膨張されて中間圧Ｐｍの気液二相の冷媒となり気
液分離器８に入る。気液分離器８での状態を図２の濃度
−温度線図により説明すると、低沸点冷媒濃度αの非共
沸混合冷媒は気液分離された場合、飽和液線上の高沸点
成分濃度の高い点Ａの液冷媒と、飽和蒸気線上の低沸点
成分濃度が高い点Ｂの蒸気冷媒に分離される。そして点
Ａの高沸点成分濃度の高い液冷媒は第３絞り装置９によ
り減圧膨張されて低圧Ｐｌの冷媒となり、プレートフィ
ンチューブ型の第１蒸発器４で吸熱して蒸発気化して冷
媒蒸気となる。また、低沸点成分濃度が高い冷媒蒸気は
第２凝縮器１０により凝縮液化され、第２絞り装置５に
より減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィン
チューブ型の第２蒸発器６で吸熱して蒸発気化する。こ
の時、第１蒸発器４出口と第２蒸発器６出口は接続され
ているため、第１蒸発器４を流れる高沸点成分濃度の高
い冷媒と第２蒸発器６を流れる低沸点成分濃度が高い冷
媒は同じ圧力Ｐｌになる。この状態を図２により説明す
ると、点Ａの液冷媒は第３絞り装置９により減圧膨張さ
れて点Ａ’の状態になり、温度はＴＡ’となる。また点
Ｂの蒸気冷媒は第２凝縮器１０により凝縮液化され、第
２絞り装置５により減圧膨張されて点Ｂ’の状態にな
り、温度はＴＢ’となる。この様に、同じ圧力では低沸
点成分濃度が低い冷媒ほど温度は高くなるため、第１蒸
発器４の蒸発温度は第２蒸発器６の蒸発温度より高くな
る。従って、第１蒸発器４は第２蒸発器６の風上に配置
されているため、送風機７により蒸発器に流入する空気
は、まず温度ＴＡ’の第１蒸発器４で冷却された後、温
度ＴＢ’の第２蒸発器６で冷却されるため、プレートフ
ィンチューブ型の蒸発器を用いても疑似的な対向流熱交
換器を実現できるため、装置を大型化せずに冷凍サイク
ルをローレンツサイクルに近づけることができ、効率の
向上を図ることができる。

【００２４】次に本発明の第２の実施例について図面を
参照しながら説明する。図３は本発明の冷凍装置の第２
の実施例における冷凍サイクル図である。

【００２５】同図において１は圧縮機、２は第１凝縮
器、８は気液分離器、３は第１絞り装置、４はプレート
フィンチューブ型の第１蒸発器で環状に接続して冷凍サ
イクルの主回路を構成し、気液分離器８の蒸気側出口と
第２凝縮器１０、第２絞り装置５、プレートフィンチュ
ーブ型の第２蒸発器６を接続し、第２蒸発器６出口を第
１蒸発器４出口に接続し、第１蒸発器４を第２蒸発器６
の風上に配置している。７は送風機である。

【００２６】図４は非共沸混合冷媒の圧力一定の場合の
理論的な気液平衡関係を示す濃度−温度線図である。

【００２７】この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒濃
度αの非共沸混合冷媒を用いた場合について説明する。
圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、第１凝縮
器２で放熱し、冷媒の一部は凝縮液化し気液二相の冷媒
となり気液分離器８に入る。ここで気液分離器８での状
態を図４の濃度−温度線図により説明すると、低沸点冷
媒濃度αの非共沸混合冷媒は気液分離された場合、飽和
液線上の高沸点成分濃度の高い点Ａの液冷媒と、飽和蒸
気線上の低沸点成分濃度が高い点Ｂの蒸気冷媒に分離さ
れるが、気液分離器８に流入する冷媒は、凝縮途中の気
液二相の状態であるため、乾き度が大きくより多くの蒸
気成分を分離できる。そして点Ａの高沸点成分濃度の高
い液冷媒は第１絞り装置３により減圧膨張されて低圧の
冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第１蒸発器４
で吸熱して蒸発気化して冷媒蒸気となる。また、低沸点
成分濃度が高い冷媒蒸気は第２凝縮器１０により凝縮液
化され、第２絞り装置５により減圧膨張されて低圧の冷
媒となり、プレートフィンチューブ型の第２蒸発器６で
吸熱して蒸発気化する。この時、第１蒸発器４出口と第
２蒸発器６出口は接続されているため、第１蒸発器４を
流れる高沸点成分濃度の高い冷媒と第２蒸発器６を流れ
る低沸点成分濃度が高い冷媒は同じ圧力になる。この状
態は第１の実施例と同じであり、第１蒸発器４の蒸発温
度は第２蒸発器６の蒸発温度より高くなる。従って、第
１蒸発器４は第２蒸発器６の風上に配置されているた
め、送風機７により蒸発器に流入する空気は、まず温度
ＴＡ’の第１蒸発器４で冷却された後、温度ＴＢ’の第
２蒸発器６で冷却されるが、第２蒸発器６を流れる冷媒
量は大きいため空気はより低温になる。従って、プレー
トフィンチューブ型の蒸発器を用いても疑似的な対向流
熱交換器を実現できるため、装置を大型化せずに冷凍サ
イクルをローレンツサイクルに近づけることができ、効
率の向上を図ることができると共に第３絞り装置を省略
できるためより構成が簡単になる。

【００２８】次に本発明の第３の実施例について図面を
参照しながら説明する。図５は本発明の冷凍装置の第３
の実施例における冷凍サイクル図である。

【００２９】同図において１は圧縮機、２は第１凝縮
器、３は第１絞り装置、１１は精留塔、９は第３絞り装
置、４はプレートフィンチューブ型の第１蒸発器で環状
に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、充填材１２
の入った精留塔１１の頂部と貯溜器１４を塔頂冷却器１
３を介して接続し、貯溜器１４低部と精留塔１１の頂部
を接続して精留回路を構成し、貯溜器１４の低部とプレ
ートフィンチューブ型の第２蒸発器６を第２絞り装置５
を介して接続し、第２蒸発器６出口を第１蒸発器４出口
に接続し、第１蒸発器４を第２蒸発器６の風上に配置し
ている。７は送風機である。

【００３０】図６は非共沸混合冷媒の圧力一定の場合の
理論的な気液平衡関係を示す濃度−温度線図である。

【００３１】この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒濃
度αの非共沸混合冷媒を用いた場合について説明する。
圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、第１凝縮
器２で放熱し、凝縮液化する。その後、第１絞り装置３
で減圧膨張されて中間圧の気液二相の冷媒となり精留塔
１１に入る。

【００３２】この気液二相冷媒の蒸気成分は精留塔１１
の中の充填材１２のすきまを上昇し、上部出口より塔頂
冷却器１３へ入り、冷却液化されて貯溜器１４に入る。
貯溜器１４と精留塔１１の戻り配管とはあらかじめ落差
を設けてあり、その落差により貯溜器１４から液冷媒の
一部が再び精留塔１１に戻され充填材１２のすきまを下
降し、途中上昇してくる蒸気と互いに気液接触を行い、
熱交換、物質移動により精留作用をなし、貯溜器１４に
は低沸点成分の多い冷媒が貯えられ、精留塔１１の下部
からは低沸点成分の少ない冷媒が主回路に流入する。

【００３３】精留塔１１での状態を図６の濃度−温度線
図により説明すると、低沸点冷媒濃度αの非共沸混合冷
媒は精留塔１１内で熱交換、物質移動により精留作用を
なし、精留塔下部の高沸点成分濃度のより高い点Ａの冷
媒と、精留回路の貯溜器１４内の低沸点成分濃度がより
高い点Ｂの冷媒に分離される。

【００３４】そして点Ａの高沸点成分濃度の高い冷媒は
精留器１１の下部より流出し第３絞り装置９により減圧
膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ
型の第１蒸発器４で吸熱し蒸発気化して冷媒蒸気とな
る。また、低沸点成分濃度が高い冷媒は貯溜器１４下部
より流出し、第２絞り装置５により減圧膨張されて低圧
の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第２蒸発器
６で吸熱して蒸発気化する。この時、第１蒸発器４出口
と第２蒸発器６出口は接続されているため、第１蒸発器
４を流れる高沸点成分濃度の高い冷媒と第２蒸発器６を
流れる低沸点成分濃度が高い冷媒は同じ圧力になる。こ
の状態は第１の実施例と同じであり、第１蒸発器４の蒸
発温度は第２蒸発器６の蒸発温度より高くなる。従っ
て、第１蒸発器４は第２蒸発器６の風上に配置されてい
るため、送風機７により蒸発器に流入する空気は、まず
温度ＴＡ’の第１蒸発器４で冷却された後、温度ＴＢ’
の第２蒸発器６で冷却されるが、第２蒸発器６を流れる
冷媒はより低沸点成分濃度が高いため温度ＴＢ’は低く
なり、空気はより低温になる。従って、プレートフィン
チューブ型の蒸発器を用いても疑似的な対向流熱交換器
を実現できるため、装置を大型化せずに冷凍サイクルを
ローレンツサイクルに近づけることができ、効率の向上
を図ることができる。

【００３５】次に本発明の第４の実施例について図面を
参照しながら説明する。図７は本発明の冷凍装置の第４
の実施例における冷凍サイクル図である。

【００３６】同図において１は圧縮機、２は凝縮器、１
５は複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とする
機能膜１６を有する冷媒分離装置、３は第１絞り装置、
４はプレートフィンチューブ型の第１蒸発器で環状に接
続して冷凍サイクルの主回路を構成し、冷媒分離装置の
透過冷媒側出口と第２絞り装置５、プレートフィンチュ
ーブ型の第２蒸発器６を接続し、第２蒸発器６出口を第
１蒸発器４出口に接続し、第１蒸発器４を第２蒸発器６
の風上に配置している。７は送風機である。

【００３７】この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒に
ＨＦＣ３２、高沸点冷媒にＨＦＣ１３４ａを用いた非共
沸混合冷媒の場合について説明する。圧縮機１で圧縮さ
れた高温高圧の冷媒蒸気は、第１凝縮器２で放熱し、凝
縮液化し、冷媒分離装置１５に流入する。ここで、高沸
点冷媒ＨＦＣ１３４ａは機能膜１６を透過しにくいため
冷媒分離装置１５の出口ではさらにＨＦＣ１３４ａ濃度
が高くなる。そしてＨＦＣ１３４ａ濃度の高い液冷媒は
第１絞り装置３により減圧膨張されて低圧の冷媒とな
り、プレートフィンチューブ型の第１蒸発器４で吸熱し
て蒸発気化して冷媒蒸気となる。一方、機能膜１６を透
過しやすいＨＦＣ３２は、透過側出口を通り第２絞り装
置５により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレート
フィンチューブ型の第２蒸発器６で吸熱して蒸発気化す
る。この時、第１蒸発器４出口と第２蒸発器６出口は接
続されているため、第１蒸発器４を流れる高沸点冷媒Ｈ
ＦＣ１３４ａ濃度の高い冷媒と第２蒸発器６を流れる低
沸点冷媒ＨＦＣ３２濃度が高い冷媒は同じ圧力になる。
この状態は第１の実施例と同じであり、第１蒸発器４の
蒸発温度は第２蒸発器６の蒸発温度より高くなる。従っ
て、第１蒸発器４は第２蒸発器６の風上に配置されてい
るため、送風機７により蒸発器に流入する空気は、まず
第１蒸発器４で冷却された後、温度の低い第２蒸発器６
で冷却される。従って、複数種類の冷媒の内特定の冷媒
の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置を用い
ることにより、冷媒を分離するために精留塔などの装置
が不用で、より構成は簡単になり、第１蒸発器と第２蒸
発器の蒸発温度の差をより大きくし、プレートフィンチ
ューブ型の蒸発器を用いても疑似的な対向流熱交換器を
実現できるため、装置を大型化せずに冷凍サイクルをロ
ーレンツサイクルに近づけ、効率の向上を図ることがで
きる。

【００３８】次に本発明の第５の実施例について図面を
参照しながら説明する。図８は本発明の冷凍装置の第５
の実施例における冷凍サイクル図である。

【００３９】同図において１は圧縮機、２は凝縮器、１
７は分岐管で一方の流路に磁石１８が接続されている。
３は第１絞り装置、４はプレートフィンチューブ型の第
１蒸発器で環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成
し、分岐管１７に第２絞り装置５、プレートフィンチュ
ーブ型の第２蒸発器６を接続し、第２蒸発器６出口を第
１蒸発器４出口に接続し、第１蒸発器４を第２蒸発器６
の風上に配置している。７は送風機である。

【００４０】この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒に
ＨＦＣ３２、高沸点冷媒にＨＦＣ１３４ａを用いた非共
沸混合冷媒の場合について説明する。圧縮機１で圧縮さ
れた高温高圧の冷媒蒸気は、第１凝縮器２で放熱し、凝
縮液化し、分岐管１７に流入する。ここで、高沸点冷媒
ＨＦＣ１３４ａと低沸点成分のＨＦＣ３２の分子構造を
比較するとＨＦＣ１３４ａは極性が大きく磁界により引
き寄せられる。従って、磁石１８の接続された流路のＨ
ＦＣ１３４ａ濃度はさらに高くなる。そしてＨＦＣ１３
４ａ濃度の高い液冷媒は第１絞り装置３により減圧膨張
されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の
第１蒸発器４で吸熱して蒸発気化して冷媒蒸気となる。
一方、磁石１８により引き付けられにくいＨＦＣ３２
は、分岐管１７を経て、第２絞り装置５により減圧膨張
されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の
第２蒸発器６で吸熱して蒸発気化する。この時、第１蒸
発器４出口と第２蒸発器６出口は接続されているため、
第１蒸発器４を流れる高沸点冷媒ＨＦＣ１３４ａ濃度の
高い冷媒と第２蒸発器６を流れる低沸点冷媒ＨＦＣ３２
濃度が高い冷媒は同じ圧力になる。この状態は第１の実
施例と同じであり、第１蒸発器４の蒸発温度は第２蒸発
器６の蒸発温度より高くなる。従って、第１蒸発器４は
第２蒸発器６の風上に配置されているため、送風機７に
より蒸発器に流入する空気は、まず第１蒸発器４で冷却
された後、温度の低い第２蒸発器６で冷却される。従っ
て、磁石により冷媒の極性を利用して冷媒を分離するた
め、精留塔などの装置が不用で、より構成は簡単にな
り、第１蒸発器と第２蒸発器の蒸発温度の差を大きく
し、プレートフィンチューブ型の蒸発器を用いても疑似
的な対向流熱交換器を実現できるため、装置を大型化せ
ずに冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけ、効率
の向上を図ることができる。

【００４１】

【発明の効果】上記実施例より明らかなように本発明の
冷凍装置は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、
第１絞り装置、気液分離器、第３絞り装置、第１蒸発器
を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記
気液分離器の蒸気側出口と第２凝縮器、第２絞り装置、
プレートフィンチューブ型の第２蒸発器を接続し、前記
第２蒸発器出口を前記第１蒸発器出口に接続し、前記第
１蒸発器を前記第２蒸発器の風上に配置するもので、圧
縮機で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、凝縮器で放熱
し、凝縮液化する。その後、第１絞り装置で減圧膨張さ
れて中間圧の気液二相の冷媒となり気液分離器に入る。
非共沸混合冷媒の特性上、前記気液分離器により気液分
離された液冷媒は高沸点成分濃度が高く、蒸気冷媒は低
沸点成分濃度が高くなる。そして高沸点成分濃度の高い
液冷媒は第３絞り装置により減圧膨張されて低温低圧の
冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第１蒸発器で
吸熱して蒸発気化して冷媒蒸気となる。また、低沸点成
分濃度が高い冷媒蒸気は第２凝縮器により凝縮液化さ
れ、第２絞り装置により減圧膨張されて低温低圧の冷媒
となり、プレートフィンチューブ型の第２蒸発器で吸熱
して蒸発気化する。この時、前記第１蒸発器出口と前記
第２蒸発器出口は接続されているため、前記第１蒸発器
を流れる高沸点成分濃度の高い冷媒と前記第２蒸発器を
流れる低沸点成分濃度が高い冷媒は同じ圧力になるが、
同じ圧力では低沸点成分濃度が高い冷媒ほど蒸発温度は
低くなるため、前記第１蒸発器の蒸発温度は前記第２蒸
発器の蒸発温度より高くなる。従って、第１蒸発器は第
２蒸発器の風上に配置されているため、蒸発器に流入す
る空気は、まず温度の高い第１蒸発器で冷却された後、
温度の低い第２蒸発器で冷却されるため、疑似的な対向
流熱交換器を実現できるため、冷凍サイクルをローレン
ツサイクルに近づけることができ、効率の向上を図るこ
とができる。

【００４２】また、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、第
１凝縮器、気液分離器、第１絞り装置、プレートフィン
チューブ型の第１蒸発器を環状に接続して冷凍サイクル
の主回路を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第２
凝縮器、第２絞り装置、プレートフィンチューブ型の第
２蒸発器を接続し、前記第２蒸発器出口を前記第１蒸発
器出口に接続し、第１蒸発器を第２蒸発器の風上に配置
するもので、より乾き度の高い状態で冷媒を気液分離す
ることができるため、より低沸点成分濃度の高い冷媒蒸
気を分離でき、第１蒸発器と第２蒸発器の温度差を大き
くできると共に、第３絞り装置を省略できるためより構
成が簡単になる。

【００４３】また、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝
縮器、第１絞り装置、精留塔の低部、第３絞り装置、プ
レートフィンチューブ型の第１蒸発器を環状に接続して
冷凍サイクルの主回路を構成し、前記精留塔の頂部と貯
溜器を塔頂凝縮器を介して接続し、前記貯溜器低部と前
記精留塔の頂部を接続して精留回路を構成し、前記貯溜
器の低部に、プレートフィンチューブ型の第２蒸発器を
第２絞り装置を介して接続し、前記第２蒸発器出口を第
１蒸発器出口に接続し、第１蒸発器を第２蒸発器の風上
に配置するもので、精留塔により、熱交換、物質移動し
て精留作用をなし、貯溜器にはより低沸点成分濃度の高
い冷媒が貯えられ、精留塔の下部からはより高沸点成分
濃度の高い冷媒を得ることができるため、第１蒸発器と
第２蒸発器の温度差をさらに大きくできる。

【００４４】また、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝
縮器、複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とす
る機能膜を有する冷媒分離装置、第１絞り装置、プレー
トフィンチューブ型の第１蒸発器を環状に接続して冷凍
サイクルの主回路を構成し、前記冷媒分離装置の透過冷
媒側の出口とプレートフィンチューブ型の第２蒸発器を
第２絞り装置を介して接続し、前記第２蒸発器出口を第
１蒸発器出口に接続し、第１蒸発器を第２蒸発器の風上
に配置するもので、複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透
過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置により、冷
媒を分離するために精留塔などの装置が不用で、より構
成を簡単にできると共に、第１蒸発器と第２蒸発器の蒸
発温度の差をより大きくできる。

【００４５】また、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝
縮器、第１絞り装置、プレートフィンチューブ型の第１
蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成
し、前記凝縮器の出口とプレートフィンチューブ型の第
２蒸発器を第２絞り装置を介して接続し、前記第２蒸発
器出口を第１蒸発器出口に接続し、凝縮器と第１絞り装
置を接続する配管に磁石を接続し、第１蒸発器を第２蒸
発器の風上に配置するもので、使用する冷媒の極性が異
なれば、磁界により冷媒分離可能なことを利用し、凝縮
器と第１絞り装置を接続する配管に磁石を接続するだけ
で冷媒分離でき、より構成を簡単にできると共に、第１
蒸発器と第２蒸発器の蒸発温度の差をより大きくできる
と言う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における冷凍サイクル構
成図

【図２】同特性図

【図３】本発明の第２の実施例における冷凍サイクル構
成図

【図４】同特性図

【図５】本発明の第３の実施例における冷凍サイクル構
成図

【図６】同特性図

【図７】本発明の第４の実施例における冷凍サイクル構
成図

【図８】本発明の第５の実施例における冷凍サイクル構
成図

【図９】従来の冷凍機における冷凍サイクル構成図

【図１０】従来の冷凍機における熱交換器の概略構成図

【符号の説明】

１圧縮機２第１凝縮器３第１絞り装置４第１蒸発器５第２絞り装置６第２蒸発器７送風機８気液分離器９第３絞り装置１０第２凝縮器１１精留塔１２充填材１３頂塔冷却器１４貯溜器１５冷媒分離装置１６機能膜１７磁石

フロントページの続き (72)発明者渡邊幸男大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、
第１絞り装置、気液分離器、第３絞り装置、第１蒸発器
を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記
気液分離器の蒸気側出口と第２凝縮器、第２絞り装置、
第２蒸発器を接続し、前記第２蒸発器出口を前記第１蒸
発器出口に接続した冷凍装置。
【請求項２】非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、第１凝縮
器、気液分離器、第１絞り装置、第１蒸発器を環状に接
続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記気液分離器
の蒸気側出口と第２凝縮器、第２絞り装置、第２蒸発器
を接続し、前記第２蒸発器出口を前記第１蒸発器出口に
接続した冷凍装置。
【請求項３】非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、
第１絞り装置、充填材の入った精留塔の低部、第３絞り
装置、第１蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回
路を構成し、前記精留塔の頂部と貯溜器を塔頂冷却器を
介して接続し、前記貯溜器低部と前記精留塔の頂部を接
続して精留回路を構成し、前記貯溜器の低部に、第２蒸
発器を第２絞り装置を介して接続し、前記第２蒸発器出
口を第１蒸発器出口に接続した冷凍装置。
【請求項４】非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、
複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とする機能
膜を有する冷媒分離装置、第１絞り装置、第１蒸発器を
環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記冷
媒分離装置の透過冷媒側の出口と第２蒸発器を第２絞り
装置を介して接続し、前記第２蒸発器出口を第１蒸発器
出口に接続した冷凍装置。
【請求項５】非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、
第１絞り装置、第１蒸発器を環状に接続して冷凍サイク
ルの主回路を構成し、前記凝縮器の出口と第２蒸発器を
第２絞り装置を介して接続し、前記第２蒸発器出口を第
１蒸発器出口に接続した冷凍装置。
【請求項６】凝縮器と第１絞り装置を接続する配管に磁
石を接続した請求項５記載の冷凍装置。
【請求項７】第１蒸発器を第２蒸発器の風上に配置した
請求項１〜６のいずれかに記載の冷凍装置。