●二段冷凍式冷凍サイクル
●二段圧縮方式カスケード冷凍サイクル
●三元カスケード冷凍サイクル
マイナス20℃以下の低温を考慮し、カスケード冷凍サイクル方式を採用し、低温を得るために2段圧縮カスケード冷凍サイクルを採用する理由：
1. 冷媒の熱物性の制限
恒温恒湿試験機の単段冷凍サイクルで使用する中温冷媒は基本的にR404Aで、その蒸発温度は1気圧で-46.5℃(R22/-40.7℃)ですが、熱伝達は空冷凝縮器の温度差は通常10℃程度（強制空冷サイクルにおける蒸発器と内箱の温度差）であり、-36.5℃の低温しか作り出せないボックス。 もちろん、コンプレッサーの蒸発圧力を下げることでR404Aを冷却することもできます。 冷媒の最低蒸発温度は -50°C まで下がります。 したがって、-50°C 以下の低温を得るには、中温冷媒と低温冷媒のカスケード冷凍サイクルを使用して、-50°C ～ -80°C の低温を作り出す必要があります。 低温冷媒は一般的にR23が使用され、1気圧下で蒸発温度が-81.7℃になります。
2. 単段圧縮蒸気冷凍サイクルの圧力比の制限
単段蒸気圧縮式冷凍機の最低蒸発温度は、主に凝縮圧力と圧縮比によって決まります。 冷媒の凝縮圧力は、冷媒の種類と環境媒体(空気や水など)の温度によって決まります。 通常、0.7~1.8Mpaの範囲で圧縮比は凝縮圧力と蒸発圧力に関係があります。 凝縮圧力が一定の場合、蒸発温度が低下すると蒸発圧力も低下するため、圧縮比が上昇し、圧縮機が発生します。排気温度が上昇すると、潤滑油が薄くなり、潤滑状態が悪化します。 ひどい場合には、炭素の生成とシリンダーの引き抜きが発生することがあります。 一方、圧縮比の増加により、コンプレッサー' の空気供給係数が減少し、冷却能力が低下します。減少すると、実際の圧縮プロセスが等エントロピー過程から逸脱するほど、コンプレッサーの消費電力が増加します。冷凍係数が低下し、経済性が低下します。 以下の効果が発生します。
3. どの冷媒でも、蒸発温度が低いほど、蒸発圧力は低くなります。 蒸発圧力が低すぎると、コンプレッサーが吸入しにくくなったり、外気が冷凍システムに流入したりすることがあります。
4. 蒸発温度が低すぎると、一般的に使用されている冷媒の中には、凍結温度に達し、冷媒の流れと循環が実現できないものがあります。
5. 蒸発圧力が低下し、冷媒の比容積が増加し、冷媒の質量流量が減少し、冷凍能力が大幅に低下します。 必要な冷凍能力を得るためには、吸入容積を大きくする必要があり、圧縮機が大きくなります。
6. コンプレッサコイルの放熱制限
単段圧縮機の運転時は、圧縮機のコイルが圧縮機の真ん中で空洞になっているため、温度が-35℃前後になり、問題が発生します。 -35℃では、コンプレッサーの低圧が負の値、つまり真空が作られるため、コイル上部の熱が放散できなくなり、コンプレッサーの表面は非常に低温になりますが、実際、内部の温度は非常に高いです (真空が最高の断熱媒体であるため)。
以上のように、恒温恒湿試験は、-40℃モデルの場合、単段冷凍サイクルまたはカスケード冷凍サイクル方式を採用できるが、単段冷凍サイクルは、開度を下げることに依存している。圧縮機の膨張弁による蒸発圧力の低下 (約 0.7 気圧) 冷媒流量制限により、蒸発温度を下げることができます。 この設計は、システムの冷却能力を犠牲にして実現されています (冷却能力は標準の 0.7 ～ 0.8 程度です)。その結果、冷却効率が低下し、コンプレッサーの負荷が増加し、コンプレッサー コイルが発生しやすくなります。過熱し、コンプレッサーの寿命に影響します。