JP2003194427A - 冷却装置 - Google Patents
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- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
Abstract
く、また、液封鎖による冷却不良を起こすことがない冷
却装置を提供する。 【解決手段】アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍
回路1と、二酸化炭素冷媒が循環し蒸発器を有する二酸
化炭素冷凍回路2と、アンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒
との間で熱交換を行うカスケードコンデンサ3とを備
え、カスケードコンデンサ3で冷却液化された二酸化炭
素冷媒が蒸発器22で気化されカスケードコンデンサ3
に環流する冷却装置において、蒸発器22の冷媒出口2
2bとカスケードコンデンサ3の冷媒入口3aとの間に
は気液分離器23を設けた構造となっている。これによ
り、ガス化された二酸化炭素冷媒のみがカスケードコン
デンサ3に戻されるため、カスケードコンデンサ3での
熱交換効率が低下することがないし、また、配管が液冷
媒で液封鎖されることもない。
Description
路と二酸化炭素冷凍回路とを組み合わせた冷却装置に関
するものである。
冷蔵ショーケース等の冷却装置として、フロン式冷却装
置が一般的に使用されているが、フロン冷媒が地球を取
り巻くオゾン層を破壊することが大きな課題となってい
る。このため、近年、冷却冷媒として自然作動流体であ
るアンモニアと二酸化炭素が着目されており、これを冷
媒として使用する冷却装置が種々提案されている。
次側冷凍回路(熱源回路)としてアンモニア冷媒が循環
するアンモニア冷凍回路1を設置し、二次側冷凍回路
(熱負荷冷却回路)として二酸化炭素冷媒が循環する二
酸化炭素冷凍回路2を設置している。このアンモニア冷
凍回路1では、矢印に示すように、圧縮機11→凝縮器
12→アンモニア受液器13→膨張弁14→カスケード
コンデンサ3→圧縮機11とアンモニア冷媒が循環して
おり、カスケードコンデンサ3ではアンモニア冷媒の蒸
発により二酸化酸素冷凍回路2の二酸化炭素冷媒を冷却
し液化している。
示すように、カスケードコンデンサ3→各開閉弁21→
各蒸発器22→カスケードコンデンサ3と二酸化炭素冷
媒が順次循環している。このカスケードコンデンサ3で
冷却された液冷媒が低位の各蒸発器22に液ヘッド差に
より流下し、各蒸発器22で周りの熱をうばって気化
し、このガス冷媒が上昇してカスケードコンデンサ3に
戻り、再び液化され流下する。
化を繰り返すことにより、二酸化炭素冷媒が二酸化炭素
冷凍回路2内で自然循環しており、ここで、各蒸発器2
2がそれぞれショーケースの冷却器として設置されてい
るときは、各ショーケースの庫内商品が冷却される。
冷凍回路2において、液冷媒が各蒸発器22で全て気化
されるときは、カスケードコンデンサ3での熱交換が効
率よく行われ、熱エネルギーのロスのない冷却運転が行
われる。
荷の変動等の原因により、液冷媒の一部が気化すること
なくカスケードコンデンサ3に戻るときは熱効率が低下
するし、また、蒸発器22が複数設置されているとき
は、一部の蒸発器22で発生した液冷媒が他の蒸発器2
2側の配管を塞ぎ、他の蒸発器22で冷却不良を起こす
という問題点を有していた。
液冷媒がカスケードコンデンサに戻ることがなく、ま
た、液封鎖による冷却不良を起こすことがない冷却装置
を提供することにある。
するために、請求項1の発明は、アンモニア冷媒が循環
するアンモニア冷凍回路と、二酸化炭素冷媒が循環し蒸
発器を有する二酸化炭素冷凍回路と、アンモニア冷媒と
二酸化炭素冷媒との間で熱交換を行うカスケードコンデ
ンサとを備え、カスケードコンデンサで冷却液化された
二酸化炭素冷媒が蒸発器で気化されカスケードコンデン
サに環流する冷却装置において、蒸発器の冷媒出口とカ
スケードコンデンサの冷媒入口との間には気液分離器を
設けた構造となっている。
口から流出した二酸化炭素冷媒は、気液分離器を通りカ
スケードコンデンサに戻される。この気液分離器では二
酸化炭素冷媒がガスと液に分離され、ガス化された二酸
化炭素冷媒のみがカスケードコンデンサに戻される。
冷却装置において、蒸発器の冷媒入口とカスケードコン
デンサの冷媒出口との間には蒸発器への冷媒流通を制御
する開閉弁を設けるとともに、気液分離器の液戻し管は
逆止弁を介して蒸発器の冷媒入口と開閉弁との間に接続
した構造となっている。この発明によれば、蒸発器の冷
却運転の停止などにより開閉弁が閉じるときは、気液分
離器内の液冷媒が蒸発器側に戻される。
冷却装置において、気液分離器に液面レベルセンサを設
けるとともに、液面レベルセンサの検知信号に基づき開
閉弁を制御する制御手段を有する構造となっている。こ
の発明によれば、気液分離器内の液冷媒量が所定レベル
に達したときは、開閉弁を閉じ、気液分離器内の液冷媒
を蒸発器側に戻すことができる。
冷却装置において、蒸発器の冷媒出口側に冷媒温度を検
知する温度センサを設けるとともに、温度センサの検知
信号に基づき開閉弁を制御する制御手段を有する構造と
なっている。
定することができる。即ち、ガス状態のときは冷媒温度
が高く、一方、液状態のときは冷媒温度が低くなる。そ
こで、請求項4の発明は蒸発器の冷媒出口側の冷媒温度
を検知し、冷媒温度が所定温度以下となっているときは
(冷媒が液状態で冷媒出口から流出しているときは)開
閉弁を閉じ、液冷媒がカスケードコンデンサ側に流れな
いよう極力抑制している。
置の冷媒回路図を示すものである。なお、従来例で掲げ
た図4に示す構成部分と同一構成部分は同一符号をもっ
て説明する。
技術と同様に、アンモニア冷凍回路1、二酸化炭素冷凍
回路2及びカスケードコンデンサ3を有している。ま
た、アンモニア冷凍回路1は圧縮機11、凝縮器12、
アンモニア受液器13、膨張弁14をそれぞれ有し、従
来技術と同様に、アンモニア冷媒が矢印に示すように循
環しており、カスケードコンデンサ3でアンモニア冷媒
と二酸化炭素冷媒が互いに熱交換するようになってい
る。
スケードコンデンサ3を有し、その下位に複数の蒸発器
22が並列的に設置されており、各蒸発器22が例えば
コンビニエンスストアなどに配置された各冷却ショーケ
ースの冷却器として用いられている。また、各蒸発器2
2の冷媒入口22aとカスケードコンデンサ3の冷媒出
口3bとの間にはそれぞれ開閉弁21が設置されてお
り、各冷却ショーケースの庫内温度に基づき開閉弁21
が開閉制御されている。このように構成された二酸化炭
素冷凍回路2において、カスケードコンデンサ3で冷却
液化された二酸化炭素冷媒が各蒸発器22に流下し、更
に各蒸発器22で気化されてカスケードコンデンサ3に
戻る構成となっている。
あり、本実施形態に係る冷却装置の特徴点は、二酸化炭
素冷凍回路2において、各蒸発器22の冷媒出口22b
とカスケードコンデンサ3の冷媒入口3aとの間の配管
に気液分離器23を設置した点にある。
ら流出した冷媒をガス冷媒と液冷媒を分離するもので、
ガス冷媒はそのままカスケードコンデンサ3に向かって
上昇する一方、液冷媒は気液分離器23内に貯留される
構造となっている。また、気液分離器23の液戻し管2
3aはそれぞれ開閉弁21と蒸発器22の冷媒入口22
aとの間に接続され、また、液戻し管23aには逆止弁
24を設置して開閉弁21を通った液冷媒が液戻し管2
3aに流れ込まないようにしている。
素冷凍回路2の冷媒は、矢印に示すように、カスケード
コンデンサ3→開閉弁21→蒸発器22→気液分離器2
3→カスケードコンデンサ3と順次循環する。ここで、
蒸発器22から流出した冷媒のうち気化されることなく
一部液冷媒となっているときは、この液冷媒が気液分離
器23で貯留され、ガス冷媒のみがカスケードコンデン
サ3に循環する。
換効率が低下することがないし、また、一部の蒸発器2
2から流出した液冷媒が配管を通じて他の蒸発器22
(開閉弁21が閉じ冷却運転が停止している蒸発器)側
へ流れて液封鎖することがなく、従来技術の不具合も解
消される。
ち冷却ショーケースの庫内温度が設定温度より低くなり
冷却不要となったときは、開閉弁21が閉じる。これに
より、液戻し管23aに対して循環冷媒の圧力がかから
なくなるため、気液分離器23内の液冷媒が蒸発器22
側に流れ、気液分離器23は次回の冷却運転に備えるこ
ととなる。
回路図を示している。なお、前記第1実施形態と同一構
成部分は同一符号をもって説明するとともに、その説明
を省略する。
庫内温度に対応して(冷却ショーケースの冷却運転の発
停に対応して)開閉弁21が開閉制御されるが、本実施
形態ではこれに加えて気液分離器23の液面レベルによ
っても開閉弁21が開閉制御される構成となっている。
ンサ、例えばフロートスイッチ25が設置されており、
フロートスイッチ25が貯留液冷媒が液面上限レベルに
達したとき、この検知信号が制御装置(マイコン)26
に入力され、冷却ショーケースの運転状況に関わらず開
閉弁21が強制的に所定時間に亘って閉じられる。これ
により、気液分離器23内の貯留液冷媒が蒸発器22側
に流される。しかる後、開閉弁21は庫内温度に対応し
た開閉制御に戻され、通常の冷却運転が継続される。本
実施形態によれば、蒸発器22が作用しているときは、
気液分離器23が常に機能し、カスケードコンデンサ3
側への液冷媒の循環が確実に防止される。
回路図を示すものである。なお、前記第1実施形態と同
一構成部分は同一符号をもって説明するとともに、その
説明を省略する。
庫内温度に対応して(冷却ショーケースの冷却運転の発
停に対応して)開閉弁21が開閉制御されるが、本実施
形態ではこれに加えて蒸発器22の冷媒出口22b側の
冷媒温度によっても開閉弁21が開閉制御される構成と
なっている。
温度センサ、例えばサーミスタ27が設置されている。
このサーミスタ27で冷媒温度が所定温度以下となって
いるときは(冷媒が液状態で冷媒出口22bから流出し
ているときは)、この検知信号が制御装置(マイコン)
28に入力され、冷却ショーケースの運転状況に関わら
ず開閉弁21が強制的に所定時間に亘って閉じられる。
これにより、気液分離器23内に液冷媒が溜まっている
ときは、これが蒸発器22側に流される。しかる後、開
閉弁21は庫内温度に対応した開閉制御に戻され、通常
の冷却運転が継続される。
流出した冷媒が気液分離器23でガス冷媒と液冷媒に分
離され、ガス冷媒のみをカスケードコンデンサ3側に循
環するという点については前記第1実施形態と同様であ
るが、本実施形態ではこれに加えて、冷媒温度に基づき
冷媒の気液状況を判定し、液冷媒がカスケードコンデン
サ3側に流れないよう極力抑制するという作用を有す
る。
よれば、気液分離器で二酸化炭素冷媒がガスと液に分離
され、ガス化された二酸化炭素冷媒のみがカスケードコ
ンデンサに戻されるため、カスケードコンデンサでの熱
交換効率が低下することがないし、また、一部の蒸発器
から流出した液冷媒が配管を通じて他の蒸発器側へ流れ
て液封鎖することもない。
とき、気液分離器内の液冷媒が蒸発器側に戻すことがで
きる。
面レベルが所定レベルに達したとき、気液分離器内の液
冷媒を蒸発器側に戻すことができるため、蒸発器が作用
しているときは、気液分離器が常に機能し、カスケード
コンデンサ側への液冷媒の循環が確実に防止される。
き冷媒の気液状況を判定し、液冷媒がカスケードコンデ
ンサ側に流れないよう極力抑制することができる。
…カスケードコンデンサ、3a…カスケードコンデンサ
の冷媒入口、3b…カスケードコンデンサの冷媒出口、
21…開閉弁、22…蒸発器、22a…蒸発器の冷媒入
口、22b…蒸発器の冷媒出口、23…気液分離器、2
3a…液戻し管、24…逆止弁、25…フロートスイッ
チ、26,28…制御装置、27…サーミスタ。
Claims (4)
- 【請求項1】 アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷
凍回路と、二酸化炭素冷媒が循環し蒸発器を有する二酸
化炭素冷凍回路と、アンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒と
の間で熱交換を行うカスケードコンデンサとを備え、該
カスケードコンデンサで冷却液化された二酸化炭素冷媒
が蒸発器で気化され該カスケードコンデンサに環流する
冷却装置において、 前記蒸発器の冷媒出口と前記カスケードコンデンサの冷
媒入口との間には気液分離器を設けたことを特徴とする
冷却装置。 - 【請求項2】 前記蒸発器の冷媒入口と前記カスケード
コンデンサの冷媒出口との間には該蒸発器への冷媒流通
を制御する開閉弁を設けるとともに、前記気液分離器の
液戻し管は逆止弁を介して該蒸発器の冷媒入口と該開閉
弁との間に接続したことを特徴とする請求項1記載の冷
却装置。 - 【請求項3】 前記気液分離器に液面レベルセンサを設
けるとともに、該液面レベルセンサの検知信号に基づき
前記開閉弁を制御する制御手段を有することを特徴とす
る請求項2記載の冷却装置。 - 【請求項4】 前記蒸発器の冷媒出口側に冷媒温度を検
知する温度センサを設けるとともに、該温度センサの検
知信号に基づき前記開閉弁を制御する制御手段を有する
ことを特徴とする請求項2記載の冷却装置。
Priority Applications (1)
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JP2001397102A JP4090240B2 (ja) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | 冷却装置 |
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JP2010236729A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Okamura Corp | 冷凍・冷蔵設備の集中管理システム |
US7861541B2 (en) | 2004-07-13 | 2011-01-04 | Tiax Llc | System and method of refrigeration |
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CN114383449A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-22 | 青岛理工大学 | 一种主动调节型co2热管冷却系统及控制方法 |
-
2001
- 2001-12-27 JP JP2001397102A patent/JP4090240B2/ja not_active Expired - Lifetime
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