JP2023116735A - 冷凍システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高ＧＷＰ冷媒の使用を低減できる安全、堅牢、かつ持続可能な冷凍システムを提供する。【解決手段】分散型冷凍システムを開示し、本分散型冷凍システムは、複数の第１の冷凍回路５１０であって、各第１の冷凍回路５１０が、冷凍ユニット内に提供される、複数の第１の冷凍回路５１０と、第２の冷凍回路５５０であって、第２の回路熱交換器５３１を備える、第２の冷凍回路５５０と、第３の冷凍回路５３０であって、各第１の回路熱交換器５３９が、そのそれぞれの第１の冷凍回路５１０と第２の冷凍回路５３０との間で熱エネルギーを伝達するように配置された、第３の冷凍回路５３０と、第２の冷凍回路５５０と第３の冷凍回路５３０との間で熱エネルギーを伝達するように配置された、第３の回路熱交換器５３１と、を備える。【選択図】図２

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、その各々が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月２１日に出
願された米国仮出願第６２／５２２，８５１号、及び２０１７年６月２１日に出願された
米国仮出願第６２／５２２，８６０号の各々に関し、それらの優先権の利益を主張するも
のである。

本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年６月２１日に出願された米
国特許出願第１６／０１５，１４５号に関し、その優先権の利益を主張するものである。

（発明の分野）
本発明は、冷凍システム及び方法に関し、具体的には、限定されないが、低ＧＷＰ冷媒
と共に使用するのに適した冷凍システムに関する。

冷凍業界は、規制の変更などを通して、Ｒ４０４Ａなどの高地球温暖化係数（ｇｌｏｂ
ａｌ ｗａｒｍｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、ＧＷＰ）の冷媒を、１５０未満のＧＷＰを
有する冷媒などの低ＧＷＰ冷媒に置き換えることをますます迫られている。これは、大量
の冷媒が使用される商業用冷凍システムにおいて特に重要である。

１つの手法は、二酸化炭素（Ｒ７４４）冷媒及び炭化水素冷媒などの低ＧＷＰ冷媒を使
用することである。しかしながら、これまで使用されてきたような手法は、システムエネ
ルギー効率が低いため運転コストが増加する、システムの複雑性が高いため初期システム
コストが高くなる、システムの有用性及び信頼性が低いためメンテナンスコストが高くな
る、及びシステムの燃焼性が高い、などの重大な安全性及び財政的欠点を被り得る。従来
の構成による、非常に可燃性の高い冷媒を含むシステムは、安全性のレベルが低くなり得
ること、規制条例の制約に抵触し得ること、及び冷凍システムの操作者及び製造業者の責
任を増大させ得ることにより、特に不都合である。スーパーマーケットの冷蔵庫、冷凍庫
、及び低温ディスプレイケースなどの多くの商業用冷凍アプリケーションが公的に利用可
能であり、かつしばしば人口密度の高い空間において動作することを考慮すれば、安全性
が特に懸念される。

したがって、出願人らは、冷凍業界が、既存の技術によって使用することができる、高
ＧＷＰ冷媒の使用を低減させるための安全、堅牢、かつ持続可能な手法を必要とし続けて
いることを理解した。

以前より使用されてきた１つのそのような手法を図１Ａに示す。図１は、スーパーマー
ケットの商業用冷凍に一般的に使用されている冷凍システム１００を示す。システム１０
０は、中温冷凍回路１１０及び低温冷凍回路１２０を介して中温冷凍と低温冷凍の両方を
提供する直接膨張式システムである。

図１Ａにおいて１００とラベル付けされた典型的な従来の構成では、中温冷凍回路１１
０は、その冷媒としてＲ１３４ａを有する。中温冷凍回路１１０は、中温冷却の両方を提
供し、かつ熱交換器１３０を介してより低温の冷凍回路１２０から排熱を除去する。中温
冷凍回路１１０は、ルーフ１４０と、マシンルーム１４１と、セールスフロア１４２との
間に延在する。一方、低温冷凍回路１２０は、その冷媒としてＲ７４４を有する。低温冷
凍回路１２０は、マシンルーム１４１とセールスフロア１４２との間に延在する。有用に
は、上記のように、Ｒ７４４は低いＧＷＰを有する。

しかしながら、図１Ａに開示されるタイプの冷凍システムは、良好な効率レベルを提供
することが可能であり得るが、出願人らは、このタイプのシステムには、少なくとも２つ
の大きな欠点、すなわち、第１に、そのようなシステムは、高いＧＷＰ冷媒Ｒ１３４ａ（
約１３００のＧＷＰを有するＲ１３４ａ）を使用すること、及び第２に、そのようなシス
テムの低温部分が低いＧＷＰ冷媒Ｒ７４４を使用する場合であっても、この冷媒が、重大
な安全性の及び財政的な欠点を含む、上記の多数の欠点を示すこと、があることを理解し
た。

本発明は、低温冷却レベルで、及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システ
ムを含み、上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）第３の冷凍回路（便宜上、本明細書で「共通冷凍回路」と称されることもある）
であって、好ましくはｔｒａｎｓＲ１２３３ｚｄを含む、又は好ましくは少なくとも約５
０重量％を含む、又は好ましくは少なくとも５０重量％のそれを含む、又はそれから本質
的になる、又はそれからなる不燃性冷媒（便宜上、本明細書で「共通冷媒」と称されるこ
ともある）を含み不燃性冷媒（便宜上、本明細書で「共通冷媒」と称されることもある）
を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排
出された熱を受け取るように配置された、第３の冷凍回路と、を備える。

本明細書で使用するとき、冷媒に関する「可燃性」という用語は、冷媒が、条件及び装
置を定義し、現在の方法ＡＳＴＭ Ｅ６８１－０９ ａｎｎｅｘ Ａ１を使用する、ＡＳ
ＨＲＡＥ３４－２０１６試験プロトコルの下で、Ａ１に分類されないことを意味する。し
たがって、条件及び装置を定義し、現行手法であるＡＳＴＭ Ｅ６８１－０９ ａｎｎｅ
ｘ Ａ１を使用する、ＡＳＨＲＡＥ３４－２０１６試験プロトコルの下で、Ａ２Ｌに分類
される、又はＡ２Ｌ分類よりも可燃性である冷媒は、可燃性であるとみなされる。

逆に、冷媒に関する「不燃性」という用語は、冷媒が、条件及び装置を定義し、現在の
方法ＡＳＴＭ Ｅ６８１－０９ ａｎｎｅｘ Ａ１を使用する、ＡＳＨＲＡＥ３４－２０
１６試験プロトコルの下で、Ａ１に分類されることを意味する。

本明細書で使用するとき、「中温冷凍」という用語は、回路内を循環している冷媒が約
－５℃～約－１５℃の温度で、好ましくは約－１０℃の温度で蒸発する冷凍回路を指す。
温度に関して本明細書で使用するとき、「約」という用語は、指定された温度における±
３℃の変動を意味するものと理解されたい。中温回路内を循環している冷媒は、－１０℃
±２℃又は－１０℃±１℃の温度で蒸発することができる。

本発明の中温冷凍は、例えば、乳製品、デリミート、及び生鮮食品などの製品を冷却す
るために使用することができる。異なる製品の個々の温度レベルは、製品要件に基づいて
調整される。

低温冷凍は、典型的には、約－２５℃の蒸発レベルで提供される。本明細書で使用する
とき、「低温冷凍」という用語は、回路を循環している冷媒が約－２０℃～約－３０℃の
温度で、好ましくは約－２５℃の温度で蒸発する冷凍回路を指す。低温回路内を循環して
いる冷媒は、－２５℃±２℃又は－２５℃±１℃の温度で蒸発することができる。

本発明の低温冷凍は、例えば、アイスクリーム及び冷凍製品などの製品を冷却するため
に使用することができ、ここでも、異なる製品の個々の温度レベルは、製品要件に基づい
て調整される。

本発明はまた、低温冷却レベル及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システ
ムも含み、上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された
、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器であって、少な
くとも上記の第１の冷媒又は少なくとも上記の第２の冷媒が、並びに好ましくは上記の第
１及び第２の冷媒のそれぞれが、ＨＦＯ－１２３４ｆｙを含む、又は少なくとも約５０重
量％のそれを含む、又はそれから本質的になる、又はそれからなるＡ２Ｌ可燃性冷媒であ
る、中温熱交換器と、を備える中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、少なくとも約５０重量％のｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３
ｚｄを含む、又はそれから本質的になる、又はそれからなる不燃性冷媒を含み、かつ約４
０Ｆ～約８０Ｆの温度で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け
取るように配置された、共通冷凍回路と、を備える。

本明細書で使用するとき、「ＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる」という用語は、
少なくとも約７５重量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆを有し、かつ共冷媒を含むことが可能で
あるが、そのような共冷媒が、冷媒のＡ２Ｌ燃焼性を打ち消さず、かつ約１５０を超える
ＧＷＰを有する冷媒をもたらさないことを条件とする、冷媒を指す。したがって、以下に
定義される冷媒Ｒ４５５Ａは、本説明の目的で、Ｒ１２３４ｙｆから本質的になる。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重量％の、又
は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも９９重量％
のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組み合わせを
含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の馬力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重量％の、又は少なくとも約７５
重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも９９重量％のＨＦＯ－１２３４
ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組み合わせを含む、好ましくはＨ
ＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の馬力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された
、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重量％の、又
は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも９９重量％
のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組み合わせを
含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重量％の、又は少なくとも約７５
重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも９９重量％のＨＦＯ－１２３４
ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組み合わせを含む、好ましくはＨ
ＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された
、共通冷凍回路と、を備える。

本発明は、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムを含み、上記
のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内のＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる低温冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の空間か
ら熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、低温冷
凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内のＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる中温冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温冷媒を蒸発させることによって、中温冷媒が含まれる中温冷凍
ユニット内の空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、中温冷
凍ユニットと、
（ｃ）第３の冷凍回路（便宜上、本明細書で「共通冷凍回路」と称されることもある）
であって、本質的にｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄからなる第３の冷媒（便宜上、本明
細書で「共通冷媒」と称されることもある）を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度で上
記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された、第
３の冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）第３の冷凍回路（便宜上、本明細書で「共通冷凍回路」と称されることもある）
であって、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄから本質的になる第３の不燃性冷媒（便宜上
、本明細書で「共通冷媒」と称されることもある）を含み、かつ約４０Ｆ～約６０Ｆの温
度で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置され
た、第３の冷凍回路と、を備える。

第１の回路熱交換器（好ましくは低温回路熱交換器）及び／又は第２の回路熱交換器（
好ましくは中温回路熱交換器）は、満液式熱交換器であってもよい。

本明細書で使用するとき、「満液式熱交換器」という用語は、液体冷媒を蒸発させて、
実質的にいかなる過熱状態も伴うことなく冷媒蒸気を生成する、熱交換器を指す。本明細
書で使用するとき、「実質的にいかなる過熱状態も伴わない」という用語は、蒸発器を出
る蒸気が、熱交換器内の液体冷媒の沸騰温度を１℃超えない温度であることを意味する。

したがって、本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍シス
テムも含み、上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる第３の不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約６０Ｆの温
度で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置され
、上記の低温及び上記の中温熱交換器のそれぞれは、上記の共通冷媒が上記の低温冷媒凝
縮温度及び上記の中温冷媒凝縮温度未満の温度で蒸発する、共通蒸発器を備え、上記の共
通蒸発器が、上記の低温冷媒又は上記の中温冷媒から熱を吸収することによって、上記の
共通冷媒が蒸発する、満液式熱交換器である、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置され、
上記の低温及び上記の中温熱交換器のそれぞれは、上記の共通冷媒が上記の低温冷媒凝縮
温度及び上記の中温冷媒凝縮温度未満の温度で蒸発する、共通蒸発器を備え、上記の共通
蒸発器は、上記の低温冷媒又は上記の中温冷媒から熱を吸収することによって、上記の共
通冷媒が蒸発する、満液式熱交換器である、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重量％の、又
は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも９９重量％
のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組み合わせを
含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の馬力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重量％の、又は少なくとも約７５
重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも９９重量％のＨＦＯ－１２３４
ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組み合わせを含む、好ましくはＨ
ＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の馬力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、好
ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的になる、
又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度で上
記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置され、上記
の低温及び上記の中温熱交換器のそれぞれは、上記の共通冷媒が上記の低温冷媒凝縮温度
及び上記の中温冷媒凝縮温度未満の温度で蒸発する、共通蒸発器を備え、上記の共通蒸発
器が、上記の低温冷媒又は上記の中温冷媒から熱を吸収することによって、上記の共通冷
媒が蒸発する、満液式熱交換器である、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重量％の、又
は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも９９重量％
のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組み合わせを
含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重量％の、又は少なくとも約７５
重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも９９重量％のＨＦＯ－１２３４
ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組み合わせを含む、好ましくはＨ
ＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された
、共通冷凍回路と、を備える。

本発明は、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムを含み、上記
のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内のＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる低温冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の空間か
ら熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、低温冷
凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内のＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる中温冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温冷媒を蒸発させることによって、中温冷媒が含まれる中温冷凍
ユニット内の空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、中温冷
凍ユニットと、
（ｃ）第３の共通冷凍回路であって、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄから本質的にな
る共通冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度で上記の低温及び中温熱交換器のそれ
ぞれから排出された熱を受け取るように配置され、上記の低温及び上記の中温熱交換器の
それぞれは、上記の共通冷媒が上記の低温冷媒凝縮温度及び上記の中温冷媒凝縮温度未満
の温度で蒸発する、共通蒸発器を備え、上記の共通蒸発器が、上記の低温冷媒又は上記の
中温冷媒から熱を吸収することによって、上記の共通冷媒が蒸発する、満液式熱交換器で
ある、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄから本質的になる共通
冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれか
ら排出された熱を受け取るように配置され、上記の低温及び上記の中温熱交換器のそれぞ
れは、上記の共通冷媒が上記の低温冷媒凝縮温度及び上記の中温冷媒凝縮温度未満の温度
で蒸発する、共通蒸発器を備え、上記の共通蒸発器が、上記の低温冷媒又は上記の中温冷
媒から熱を吸収することによって、上記の共通冷媒が蒸発する、満液式熱交換器である、
共通冷凍回路と、を備える。

出願人らは、本明細書に記載される満液式熱交換器を提供することで、例えば第１の回
路と第２の回路との間に、及び／又は第２の回路と第３の回路との間に、予想外のかつ非
常に向上した熱伝達性能をもたらすことを見出した。したがって、本明細書に記載される
好ましいシステムでは、冷凍システム全体の効率が大幅にかつ予想外に向上する。

第２の回路（好ましくは中温回路）及び第３の回路（共通回路）は、上記の第１の冷凍
ユニット（好ましくは低温冷凍ユニット）の実質的に完全に外側に配置することができる
。本明細書で使用するとき、「実質的に完全に外側に」という用語は、第１及び第２の冷
凍回路（又は存在し、かつ本明細書の開示に従って適切である場合に、第３の回路）の冷
媒間の熱交換を提供するために、第２の冷凍回路（又は存在する場合に、第３の回路）の
一部と見なされ得る輸送配管などが第１の冷凍ユニット内に入り込み得ることを除いて、
第２の冷凍回路（及び／又は存在するとき、第３の回路）の構成要素が上記の第１の冷凍
ユニット内にないことを意味する。

本明細書で使用するとき、「第１の冷凍ユニット」及び「低温冷凍ユニット」という用
語は、少なくとも部分的に閉鎖された又は閉鎖可能な構造であって、その構造の少なくと
も一部分の内部で冷却を提供することができ、上記の共通冷凍回路を全体的に包囲又は収
容しているいずれの構造とも構造的に別個である、構造を意味する。そのような意味に従
い及び一致して、本発明の好ましい第１の冷凍回路（好ましい低温冷凍ユニットを含む）
は、本明細書に記載される意味に従って、そのような第１の冷凍ユニット内に収容されて
いるとき、本明細書において「内蔵された」と称されることがある。

本明細書で使用するとき、「第２の冷凍ユニット」及び「中温冷凍ユニット」という用
語は、少なくとも部分的に閉鎖された又は閉鎖可能な構造であって、その構造の少なくと
も一部分の内部で冷却を提供することができ、上記の共通冷凍回路を全体的に包囲又は収
容しているいずれの構造とも構造的に別個である、構造を意味する。そのような意味に従
い及び一致して、本発明の好ましい第２の冷凍回路（好ましくは中温冷凍ユニットを含む
）は、本明細書に記載される意味に従って、そのような第１の冷凍ユニット内に収容され
ているとき、本明細書において「内蔵された」と称されることがある。

各第１の冷凍回路（好ましくは低温冷凍回路）は、そのそれぞれの冷凍ユニット内に内
蔵されてもよい。

各第１の冷凍回路（好ましくは中温冷凍回路）は、そのそれぞれの冷凍ユニット内に内
蔵されてもよい。

各冷凍ユニットは、第１の領域に配置されてもよい。第１の領域は、ショップフロアで
あってもよい。これは、各第１の冷凍回路及び各第２の冷凍ユニットも、ショップフロア
などの第１の領域内に配置されてもよいことを意味する。これは、第１の冷凍回路及び第
２の冷凍ユニットを、長い距離にわたって延在させることを必要としなくなり得、よって
、冷媒漏れのリスク及び潜在的な深刻度を大幅に低減させるので、好ましくは低ＧＷＰ冷
媒でもある、可燃性の冷媒の使用を可能にすることを意味する。

各冷凍ユニットは、冷却されるべき空間及び／又は物体を備えてもよく、好ましくは、
その空間及び／又は物体は、冷凍ユニット内にある。

各第１の回路及び第２の回路蒸発器は、好ましくは冷却されるべき空間内の空気を冷却
することによって、そのそれぞれの空間／物体を冷却するように配置されてもよい。

上述したように、共通冷凍回路は、第１の冷凍ユニット及び／又は第２の冷凍ユニット
と第２の領域との間に延在する、その構成要素を有してもよい。第２の領域は、例えば、
第２の冷凍回路の構成要素の相当な部分を収容するマシンルームであってもよい。

共通冷凍回路は、第２及び第３の領域まで延在してもよい。

第３の領域は、第１の冷凍ユニット及び第２の領域が配置されている単数又は複数の建
物の外側の領域であってもよい。これにより、周囲冷却を利用することが可能になる。

第３の冷凍回路は、第２の領域と第３の領域との間に延在してもよい。第３の領域は、
第１及び第２の領域を備える単数又は複数の建物の外側であってもよい。

第１の、第２の、又は第３の冷凍回路内の冷媒のいずれかは、低い地球温暖化係数（Ｇ
ＷＰ）を有してもよい。

第１の、第２の、又は第３の冷凍回路内の冷媒のいずれかは、１５０未満であるＧＷＰ
を有してもよい。

共通冷媒は、好ましくは不燃性である。これは、共通冷凍回路を非常に長くすることが
でき、かつ低温及び中温冷凍ユニットを収容している建物内の遠く離れた異なる領域間に
延在させ得るので、望ましくなり得る。例えば、共通冷媒回路は、ショップフロア（中温
及び低温冷凍ユニットが配備され得る）とマシンルームとの間に延在し得る。したがって
、共通冷凍回路がより広い領域に及び、したがってより多くの人及び／又は構造を火災の
リスクに曝すので、漏れのリスク及び潜在的な漏れの深刻度の両方から、そのような場合
に、共通冷凍回路内に可燃性の冷媒を有することは比較的安全でない場合がある。

好ましい実施形態では、共通冷媒は、火炎抑制剤として作用することができ、共通冷凍
回路は、共通冷媒を、第１の冷凍回路（好ましくは低温冷凍ユニット）及び／又は第２の
冷凍回路（好ましくは低温冷凍ユニット）の中へ若しくはその近くに放出させて、低温又
は中温冷媒（そうした冷媒は、好ましくは可燃性であるので）が漏れた場合の炎抑制剤と
して作用するように配置することができる。

各第１及び第２の冷凍回路は、少なくとも１つの流体膨張デバイスを備えてもよい。少
なくとも１つの流体膨張デバイスは、キャピラリーチューブ又はオリフィスチューブであ
ってもよい。これは、そのそれぞれの冷凍ユニットが比較的一定であることによって、各
第１及び第２の冷凍回路に課される条件によって有効化される。これは、キャピラリーチ
ューブ及びオリフィスチューブなど、より単純な流量制御装置が、第１及び第２の冷凍回
路で役立つように使用され得る、好ましくは使用される、ことを意味する。

第１の冷凍回路のそれぞれの平均温度は、第２の冷凍回路及び第３の冷凍回路の平均温
度よりも低くてもよい。第２の冷凍回路の平均温度は、第３の冷凍回路の平均温度よりも
低くてもよい。これは、第３の冷凍回路が、第１及び／又は第２の冷凍回路を冷却し得る
からである。

少なくとも１つの回路インターフェース位置は、少なくとも１つの他の回路インターフ
ェース位置と直並列の組み合わせで連結されてもよい。有用には、これは、回路インター
フェース位置、第１の冷凍回路、又は第１の冷凍ユニットのうちの１つで欠陥又は遮断が
検出されたとき、欠陥がシステム内で波及しないように、欠陥の発生している位置、回路
、又はユニットが、隔離及び／又はバイパスされ得ることを意味する。

少なくとも１つの回路インターフェース位置は、少なくとも１つの他の回路インターフ
ェース位置と並列に連結されてもよい。

各回路インターフェース位置は、それぞれ、各回路インターフェース位置と並列に連結
されてもよい。

第２の冷凍回路は、複数の並列接続された冷却ブランチを備えてもよい。各冷却ブラン
チは、１つ以上の回路インターフェース位置を備えてもよい。複数の冷却ブランチは、ポ
ンプ及び／又は更なる熱交換器と直列に接続されてもよい。

各冷却ブランチは、複数の回路インターフェース位置を備えてもよい。

共通冷媒は、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）及び／又はＲ１２３４ｚｅ（Ｚ）を含んでもよい。

第１の冷媒回路（好ましくは低温冷凍回路）に使用される第１の冷媒（好ましくは低温
冷媒）は、Ｒ７４４、Ｃ３～Ｃ４炭化水素、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ
４５５Ａ、及びこれらの組み合わせのうちのいずれかを含んでもよい。炭化水素は、Ｒ２
９０、Ｒ６００ａ又はＲ１２７０のいずれかを含んでもよい。これらの冷媒は低いＧＷＰ
である。第１の冷媒は、Ｒ７４４、炭化水素、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、
又はＲ４５５Ａのうちの１つであってもよい。炭化水素は、Ｒ２９０、Ｒ６００ａ、又は
Ｒ１２７０のいずれかを含んでもよい。

第２の冷媒回路（好ましくは中温冷凍回路）に使用される第２の冷媒（好ましくは中温
冷媒）は、Ｒ７４４、Ｃ３～Ｃ４炭化水素、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ
４５５Ａ、及びこれらの組み合わせのうちのいずれかを含んでもよい。炭化水素は、Ｒ２
９０、Ｒ６００ａ又はＲ１２７０のいずれかを含んでもよい。これらの冷媒は低いＧＷＰ
である。

第１の冷媒及び第２の冷媒は、Ｒ７４４、炭化水素、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ
（Ｅ）、又はＲ４５５Ａのうちの１つであってもよい。炭化水素は、Ｒ２９０、Ｒ６００
ａ、又はＲ１２７０のいずれかを含んでもよい。

第１及び第２の冷媒は、混合冷媒を含んでもよい。混合冷媒は、Ａ２Ｌ冷媒の配合物を
含んでもよい。Ａ２Ｌ冷媒は、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１２３４ｙｆ、及び／又はＲ４
５５Ａのうちの少なくとも２つの混合物を含んでもよい。

第１及び第２の冷媒は、ＨＣ冷媒の混合物であってもよい。ＨＣ冷媒は、Ｒ２９０及び
Ｒ１２７０を含んでもよい。

第３又は共通冷凍回路は、更なる熱交換器を備える熱交換器ブランチを備えてもよい。

共通冷凍回路は、周囲冷却ブランチを備えてもよい。これは、熱交換器ブランチをバイ
パスさせてもよいことを意味する。熱交換器ブランチをバイパスさせる利益は、そうする
ことによって、熱が第３の冷凍回路と交換されないことであり得る。その代わりに、熱は
、周囲空気と交換される。これは、第３の冷凍回路にかけられる負荷が低減されるので、
その使用を低減させる。

共通回路の周囲冷却ブランチは、熱交換器ブランチと並列に連結されてもよい。並列の
構成により、熱交換器ブランチを共通冷媒によってバイパスさせること、及び周囲冷却ブ
ランチを通して全体的又は部分的に流れさせることを可能にする。

周囲冷却ブランチは、好ましくは外部の周囲温度に曝される。周囲冷却ブランチは、第
１の領域及び／又は第２の領域を備える単数又は複数の建物の外側に延在してもよい。

周囲冷却ブランチに入る冷媒は、周囲気温が周囲冷却ブランチに入る冷媒の温度よりも
低いときに、周囲気温によって冷却され得る。

弁は、周囲冷却ブランチと熱交換器ブランチとの間の接合部の一方又は両方に提供して
、周囲冷却ブランチ及び熱交換器ブランチのそれぞれの冷媒の流れを制御してもよい。こ
れは、第３の熱交換器ブランチ及び／又は周囲冷却ブランチを利用するかどうか、及びど
のくらい利用するかを制御することを可能にする。

弁は、熱交換器ブランチへの及びそこからの冷媒の流れを防止するために使用されても
よい。

ポンプ及び回路インターフェース位置は、１つ又は複数の弁の間に配置されてもよい。

周囲冷却ブランチ及び熱交換器ブランチは、ポンプと直列に連結されてもよい。

周囲冷却ブランチは、周囲空気の温度が周囲冷却ブランチに入る冷媒の温度よりも低い
ときに、第３の冷凍回路の動作を回避するように配置されてもよい。

ここで、本開示の例示的な構成を、図面を参照しながら説明する。
以前に使用された冷凍システムの実施例を示す図である。 本明細書に記載される比較実施例の基礎である冷凍システムの実施例を示す図である。 満液式蒸発器を使用する４回路分散型冷凍システムを示す図である。 満液式蒸発器を使用する３回路分散型冷凍システムを示す図である。 満液式蒸発器を使用する代替的な３回路分散型冷凍システムを示す図である。 吸気ライン熱交換器を有する、及び有しない、分散型冷凍システムを示す図である。 吸気ライン熱交換器を有する、及び有しない、分散型冷凍システムを示す図である。 Ｒ５１５Ａ及びＲ７４４冷媒を有する冷凍システムの地球温暖化係数のグラフである。 ＳＬＨＸを伴わないＲ１２３３ｚｄの３回路満液式分散型冷凍システムの、成績係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ、ＣＯＰ）及び相対ＣＯＰのグラフである。 ＳＬＨＸを伴わないＲ１２３３ｚｄの３回路満液式分散型冷凍システムの、成績係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ、ＣＯＰ）及び相対ＣＯＰのグラフである。 ＳＬＨＸを伴うＲ１２３３ｚｄの３回路満液式分散型冷凍システムの、ＣＯＰ及び相対ＣＯＰのグラフである。 ＳＬＨＸを伴うＲ１２３３ｚｄの３回路満液式分散型冷凍システムの、ＣＯＰ及び相対ＣＯＰのグラフである。 ＳＬＨＸを伴わないＲ１２３３ｚｄの２回路満液式分散型冷凍システムの、ＣＯＰ及び相対ＣＯＰのグラフである。 ＳＬＨＸを伴わないＲ１２３３ｚｄの２回路満液式分散型冷凍システムの、ＣＯＰ及び相対ＣＯＰのグラフである。 ＳＬＨＸを伴うＲ１２３３ｚｄの２回路満液式分散型冷凍システムの、ＣＯＰ及び相対ＣＯＰのグラフである。 ＳＬＨＸを伴うＲ１２３３ｚｄの２回路満液式分散型冷凍システムの、ＣＯＰ及び相対ＣＯＰのグラフである。 いくつかの異なる冷媒の圧力レベル及び漏れ速度のグラフである。 いくつかの異なる冷媒の圧力レベル及び漏れ速度のグラフである。 Ｒ２９０及びＲ１２４ａ冷媒の、等エントロピー効率と圧力比とのグラフである。

本明細書の全体を通して、同じ参照番号は、同じ部品を指す。

比較実施例
当業者が本開示の冷凍回路及びそれらのそれぞれの利点を理解するのを援助するために
、冷凍システムの機能の簡単な説明を、図１Ａ及び図１Ｂに示される比較の冷凍システム
に関して行う。

図１Ｂは、下に記載する更なるシステムと比較するための冷凍システム１００の実施例
を示す。システム１００は、中温冷凍回路１１０と、低温冷凍回路１２０と、を備える。

低温冷凍回路１２０は、圧縮機１２１、周囲条件に熱を排出するための熱交換器１３０
を有するインターフェースと、膨張弁１２２と、蒸発器１２３と、を有する。低温冷凍回
路１２０は、回路間熱交換器１５０を通して中温冷凍回路１１０と相互作用し、この回路
間熱交換器は、低温冷媒から中温冷媒に熱を排出し、それによって、低温冷媒サイクル内
の過冷却冷媒液体を生成する役割を果たす。蒸発器１２３は、冷凍庫区画の内部など、冷
却されるべき空間と相互作用する。低温冷凍回路の構成要素は、蒸発器１２３、圧縮機１
２１、熱交換器１３０、回路間熱交換器１５０、及び膨張弁１２２の順序で接続されてい
る。構成要素は、低温冷媒で満たされたパイプ１２４を介して連結されている。

中温冷凍回路１１０は、圧縮機１１１と、周囲条件に熱を排出するための凝縮器１１３
と、流体受容器１１４と、を有する。受容器１１４からの液体は、膨張弁１１２及び１１
８のそれぞれに流れるようにマニホールドされ、したがって、２つの並列に接続されたブ
ランチ、すなわち、膨張デバイス１１８の下流の過冷却低温ブランチ１１７、及び膨張デ
バイス１１２の下流の中温冷却ブランチ１１６を提供する。低温過冷却ブランチは、上述
のように過冷却を低温回路に提供する回路間熱交換器を含む。中温冷却ブランチ１１６は
、冷蔵区画の内部などの冷却されるべき空間と相互作用する中温蒸発器１１９を含む。

中温冷媒は、Ｒ１３４ａなどの高ＧＷＰ冷媒である。Ｒ１３４ａは、ヒドロフルオロカ
ーボン（ＨＦＣ）である。Ｒ１３４ａは、不燃性であり、かつ良好な成績係数を有する。

システム１００は、建物の３つの領域、すなわち、凝縮器１１３及び１３０が配置され
ているルーフ、圧縮機１１１、１１２、熱交換器１５０、受容タンク１１４、及び膨張デ
バイス１１８が配置されているマシンルーム、並びにＬＴケース、ＭＴケース、及びそれ
らのそれぞれの膨張デバイスが配置されているセールスフロア１４２、にわたる。したが
って、低温冷凍回路１２０及び中温冷凍回路はそれぞれ、セールスフロアと、マシンルー
ムと、ルーフとの間に延在する。使用中、中温回路１１０は、蒸発器１１９を介して冷却
される空間に中温冷却を提供し、低温回路１２０は、蒸発器１２３を介して冷却される空
間に低温冷却を提供する。中温回路１１０はまた、低温凝縮器１２０からの液体凝縮物か
らも熱を除去し、その結果、蒸発器１２３に入る液体に過冷却をもたらす。

ここで、低温冷凍回路１２０の様々な構成要素の個々の及び全体的な機能を説明する。
熱交換器１５０から始めると、熱交換器１３０は、低温冷媒と中温冷媒との間で熱を伝達
するのに好適なデバイスである。１つの例において、熱交換器１５０は、シェルアンドチ
ューブ式熱交換器である。プレート式熱交換器及び他の設計のものなどの他のタイプの熱
交換器もまた使用してもよい。使用中に、中温冷媒は、低温冷媒から熱を吸収し、よって
、低温冷媒が冷却される。この熱交換器１５０を介した熱の除去は、過冷却凝縮器１３０
からの液体低温冷媒を過冷却させることになり、過冷却の後に、低温度冷媒は、パイプ１
２４の液ラインを介して膨張弁１２２へと流れる。膨張弁１２２の役割は、低温冷媒の圧
力を低減させることである。こうすることによって、圧力と温度とが比例しているので、
低温冷媒の温度がそれに応じて低下する。次いで、低温低圧の冷媒が流れるか、又は蒸発
器１２３にポンプ圧送される。蒸発器１２３は、冷却されるべき空間、例えばスーパーマ
ーケット内の低温冷凍ケースから、低温冷媒に熱を伝達するために使用される。すなわち
、蒸発器１２３において、液体冷媒は、冷却されるべき空間から熱を受け取り、その際に
気体に蒸発する。蒸発器１２３の後、気体は、パイプ１２４の吸気ラインを通して、圧縮
機１２１によって圧縮機１２１に引き込まれる。圧縮機１２１に到達すると、低圧低温の
気体冷媒が圧縮される。これは、冷媒の温度を上昇させる。したがって、冷媒は、低温低
圧の気体から高温かつ高圧の気体に変換される。高温高圧気体は、パイプ１２４の排出パ
イプの中へ放出されて、熱交換器（凝縮器）１３０へと進行し、そこで、上に記載した様
態で、気体が液体に凝縮される。これは、低温冷凍回路１２０の動作を具体的に説明する
が、ここで説明される原理は、一般に、冷凍サイクルに適用することができる。

ここで、中温冷凍回路１１０の様々な構成要素の個々の及び全体的な機能について説明
する。熱交換器１５０から始めると、上述のように、中温冷媒は、熱交換器１５０を介し
て低温冷媒から熱を吸収する。この熱吸収により、熱交換器１５０に入るときに低温気体
である及び／又は気体と液体の混合物である、中温回路１５０内の冷媒に、液体を気相に
変化させ、及び／又は過熱を発生させる場合は気体の温度を上昇させる。熱交換器１５０
を出ると、気体冷媒は、（蒸発器１１９からの冷媒と共に）圧縮機１１１に吸入され、圧
縮機１１１によって高温かつ高圧の気体に圧縮される。この気体は、パイプ１１５の中へ
放出され、この実施例では、建物のルーフに配置されている凝縮器１１３へと移動する。
凝縮器１１３では、気体状の中温冷媒は、外部周囲空気に熱を放出し、その結果、冷却さ
れて液体に凝縮する。凝縮器１１３の後、液体冷媒は、流体受容器１１４内に溜まる。こ
の例では、流体受容器１１４はタンクである。流体受容器１１４を出ると、液体冷媒は、
並列接続された中温ブランチ１１６及び過冷却ブランチ１１７にマニホールドされる。中
温ブランチ１１６では、液体冷媒は、液体冷媒の圧力、ひいては温度を低下させるために
使用される膨張弁１１２へと流れる。次いで、相対的に低温の液体冷媒は、熱交換器１１
９に入り、蒸発器１１９ｆと相互作用している、冷却する空間から熱を吸収する。過冷却
ブランチ１１７では、液体冷媒は、最初に、冷媒の圧力及び温度が低下させられる膨張弁
１１８へと同様に流れる。弁１１８の後、冷媒は、上述のように、回路間熱交換器１５０
へと流れる。そこから、熱交換器からの気体冷媒は、圧縮機１１１によって圧縮機１１１
に吸入され、中温冷却ブランチ１１６からの冷媒と再び合流する。

上述したものではないが、意図したとおりに機能するために、熱交換器１５０に入ると
きの中温回路１１０内の冷媒の温度は、熱交換器１５０に入るときの低温回路１２０内の
冷媒の温度よりも低くなければならないことは明らかであろう。そうなっていなければ、
中温回路１１０は、回路１２０内の低温冷媒に所望の過冷却をもたらすことはない。

上記は、図１Ｂに例示されるように、冷凍システム１００の比較実施例の動作を記載し
ている。図１Ｂに関して記載されている冷凍の原理は、本開示の他の冷凍システムに、等
しく十分に適用することができる。

本発明のシステム
いくつかの冷凍システムを以下に記載する。各システムは、いくつかの冷凍ユニットを
有し、冷凍ユニットのそれぞれは、その内部に配置された少なくとも１つの専用冷凍回路
を有する。すなわち、各冷凍ユニットは、少なくとも１つの冷凍回路を含む。

冷凍ユニット内に含まれる冷凍回路は、少なくとも、回路内の冷媒に熱を除去する熱交
換器と、冷媒に熱を加える蒸発器と、を含んでもよい。

冷凍ユニット内に含まれる冷凍回路は、圧縮機と、少なくとも（好ましくは圧縮機を出
た冷媒蒸気から熱を除去することによって）回路内の冷媒から熱を除去する熱交換器と、
（好ましくは冷凍ユニットの冷却領域を冷却することによって）冷媒に熱を加える蒸発器
と、を含んでもよい。出願人らは、本発明の好ましい第１の冷凍回路（及び好ましくは低
温冷凍回路）内で使用される圧縮機のサイズは、本発明の好ましい実施形態の非常に有利
かつ予想外の結果のうちの少なくともいくつかを達成するために重要であること、特に、
回路内のそれぞれの圧縮機は、好ましくは小型圧縮機であることを見出した。本明細書で
使用するとき、「小型圧縮機」という用語は、圧縮機が約２馬力以下の電力定格を有する
ことを意味する。圧縮機電力定格に関して本明細書で使用するとき、この値は、圧縮機の
入力電力定格によって決定される。圧縮機馬力定格に関して使用するとき、「約」は、示
される馬力±０．５馬力を意味する。圧縮機サイズは、好ましい実施形態では、０．１馬
力～約２馬力、又は０．１馬力～約１馬力であってもよい。圧縮機サイズは、０．１馬力
～最高０．７５馬力、又は０．１馬力～最高０．５馬力であってもよい。

冷凍ユニットは、一体化された物理的実体、すなわち、構成部品に解体されるように設
計されていない実体であってもよい。冷凍ユニットは、例えば、冷蔵庫又は冷凍庫であっ
てもよい。１つを超える冷凍回路（特に１つを超える低温冷凍回路を含む）が、各冷凍ユ
ニット（好ましくは各低温冷凍ユニットを含む）の内部に含まれてもよいことが理解され
るであろう。

各冷凍ユニットの内部に提供される冷凍回路は、それ自体が、少なくとも部分的に冷凍
ユニットの外部にある共通の冷凍回路によって冷却されてもよい。各冷凍ユニットの内部
に収容された専用冷凍回路とは対照的に、共通の冷凍回路（本明細書では一般に第２及び
第３の冷凍回路と称される）は、セールスフロア（冷凍ユニットが配置されている）と、
マシンルーム及び／又はルーフ又は外側領域と、の間など、ユニットを収容している建物
の複数の領域の間に延在する広範囲の回路であってもよい。

各冷凍ユニットは、腐敗しやすい商品など、商品を保管するための少なくとも１つの区
画を含んでもよい。区画は、冷凍ユニットの内部に収容された冷凍回路によって冷却され
る空間を画定してもよい。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された
、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システム、上記の
システムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器であって、少な
くとも上記の低温冷媒又は上記の中温冷媒は、好ましくは上記の低温及び中温冷媒のそれ
ぞれが、ＨＦＯ－１２３４ｆｙを含む、又は少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は
それから本質的になる、又はそれからなるＡ２Ｌ可燃性冷媒である、中温熱交換器と、を
備える中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、少なくとも約５０重量％のｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３
ｚｄを含む、又はそれから本質的になる、又はそれからなる不燃性冷媒を含み、かつ約４
０Ｆ～約８０Ｆの温度で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け
取るように配置された、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）上記のシステム内の約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒であって、
少なくとも約５０重量％の、又は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％
の、又は少なくとも９９重量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚ
ｅ、又はこれらの組み合わせを含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる
、上記の低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の馬力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重
量％の、又は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも
９９重量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組
み合わせを含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の中温可燃性
冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の馬力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された
、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重
量％の、又は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも
９９重量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組
み合わせを含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の低温可燃性
冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重
量％の、又は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも
９９重量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組
み合わせを含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の中温可燃性
冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された
、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄから本質的になる共通
不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度で上記の低温及び中温熱交換器のそれ
ぞれから排出された熱を受け取るように配置された、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる第３の不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温
度で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置され
、上記の低温及び上記の中温熱交換器のそれぞれは、上記の共通冷媒が上記の低温冷媒凝
縮温度及び上記の中温冷媒凝縮温度未満の温度で蒸発する、共通蒸発器を備え、上記の共
通蒸発器が、上記の低温冷媒又は上記の中温冷媒から熱を吸収することによって、上記の
共通冷媒が蒸発する、満液式熱交換器である、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の電力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置され、
上記の低温及び上記の中温熱交換器のそれぞれは、上記の共通冷媒が上記の低温冷媒凝縮
温度及び上記の中温冷媒凝縮温度未満の温度で蒸発する、共通蒸発器を備え、上記の共通
蒸発器が、上記の低温冷媒又は上記の中温冷媒から熱を吸収することによって、上記の共
通冷媒が蒸発する、満液式熱交換器である、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重
量％の、又は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも
９９重量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組
み合わせを含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の低温可燃性
冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の馬力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重
量％の、又は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも
９９重量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組
み合わせを含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の中温可燃性
冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための、約２馬力以下の馬力定格を有する
圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、好
ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的になる、
又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度で上
記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置され、上記
の低温及び上記の中温熱交換器のそれぞれは、上記の共通冷媒が上記の低温冷媒凝縮温度
及び上記の中温冷媒凝縮温度未満の温度で蒸発する、共通蒸発器を備え、上記の共通蒸発
器が、上記の低温冷媒又は上記の中温冷媒から熱を吸収することによって、上記の共通冷
媒が蒸発する、満液式熱交換器である、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重
量％の、又は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも
９９重量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組
み合わせを含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の低温可燃性
冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒であって、少なくとも約５０重
量％の、又は少なくとも約７５重量％の、又は少なくとも９５重量％の、又は少なくとも
９９重量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅ、又はこれらの組
み合わせを含む、好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる、上記の中温可燃性
冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、好ましくはｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄを含む、又
は好ましくは少なくとも約５０重量％のそれを含む、又は好ましくはそれから本質的にな
る、又は好ましくはそれからなる共通不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約８０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された
、共通冷凍回路と、を備える。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、
中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄから本質的になる共通
不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約６０Ｆの温度で上記の低温及び中温熱交換器のそれ
ぞれから排出された熱を受け取るように配置され、上記の低温及び上記の中温熱交換器の
それぞれは、上記の共通冷媒が上記の低温冷媒凝縮温度及び上記の中温冷媒凝縮温度未満
の温度で蒸発する、共通蒸発器を備え、上記の共通蒸発器が、上記の低温冷媒又は上記の
中温冷媒から熱を吸収することによって、上記の共通冷媒が蒸発する、満液式熱交換器で
ある、共通冷凍回路と、を備える。

好ましい実施形態では、可燃性低温冷媒及び／又は可燃性中温冷媒は、少なくとも７５
重量％の、又は少なくとも約９５重量％のＲ１２３４ｙｆ、ジフルオロメタン（Ｒ－３２
）、及びＣＯ２の組み合わせを含むか、又はそれから本質的になる、又はそれからなる。
好ましい実施形態では、可燃性の低温冷媒及び／又は可燃性の中温冷媒は、少なくとも７
５重量％のＲ１２３４ｙｆ、ジフルオロメタン（Ｒ－３２）、及びＣＯ２を含み、この組
み合わせは、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ－３２、及びＣＯ２の合計量に基づいて、約７５．５重
量％のＲ－１２３４ｙｆ、約２１．５重量％のＲ３２、及び約３重量％のＣＯ２からなり
、そのような組み合わせは、便宜上、本明細書でＲ４５５Ａと称されることがある。冷媒
の構成要素の重量パーセントに関して本明細書で使用するとき、「約」という用語は、示
された量の±１％の示された量を示す。

本発明はまた、低温及び中温冷却レベルで冷却を提供するための冷凍システムも含み、
上記のシステムは、
（ａ）少なくとも１つの低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、上記の低温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する低温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の低温可燃性冷媒を蒸発させることによって、低温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための低温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の低温可燃性冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、
低温冷凍ユニットと、
（ｂ）少なくとも１つの中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、上記の中温
冷凍回路が、
（ｉ）約１５０以下のＧＷＰを有する中温可燃性冷媒と、
（ｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を圧縮するための圧縮機と、
（ｉｉｉ）上記の中温可燃性冷媒を蒸発させることによって、中温冷凍ユニット内の
空間から熱を吸収するための中温蒸発器と、
（ｉｖ）上記の中温可燃性冷媒から熱を排出するための中温熱交換器であって、上記
の低温可燃性冷媒及び上記中温可燃性冷媒の一方又は両方が、Ａ２Ｌ可燃性であり、Ｒ１
２３４ｙｆから本質的になる、中温熱交換器と、を備える中温冷凍ユニットと、
（ｃ）共通冷凍回路であって、ｔｒａｎｓＲ１２３３ｚｄを含む、又は好ましくは少な
くとも５０重量％を含む、又は好ましくは少なくとも７５重量％のそれを含む、又はそれ
から本質的になる、又はそれからなる不燃性冷媒を含み、かつ約４０Ｆ～約６０Ｆの温度
で上記の低温及び中温熱交換器のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された
、共通冷凍回路と、を備える。

４回路満液式分散型冷凍システム
ここで、本発明による４つの回路を備える好ましい分散型冷凍システムを、図２に関し
て説明する。

図２は、低温冷凍回路５１０ａ及び５１０ｂ（便宜上、４つの示される回路を１つにま
とめて参照する）と、中温冷凍回路５１０ｃ及び５１０ｄ（目的上、４つの示される回路
を１つにまとめて参照する）と、満液式共通冷凍回路５３０と、第４の冷凍回路５５０と
、を備える４つの回路を有する分散型冷凍システム５００を示す。共通冷凍回路は、低温
及び中温冷凍回路５１０ａ～５１０ｄを冷却する、すなわちそれらから熱を除去するよう
に配置される。第４の冷凍回路５５０は、共通冷凍回路５３０を冷却する、すなわちそこ
から熱を除去するように配置される。冷凍回路５１０のそれぞれは、内蔵されており、専
用の冷却をそれぞれの冷凍ユニット（図示せず）に提供する。

より具体的には、図２は、冷凍回路５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄを有し、
冷凍回路のそれぞれが、蒸発器５１１と、圧縮機５１２と、熱交換器５１３と、膨張弁５
１４と、を有する、冷凍システム５００を示す。回路５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５
１０ｄでは、蒸発器５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、及び５１１ｄ、圧縮機５１２ａ、５
１２ｂ、５１２ｃ、及び５１２ｄ、熱交換器５１３ａ、５１３ｂ、５１３ｃ、及び５１３
ｄ、並びに膨張弁５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、及び５１４ｄは、それぞれ、列挙され
た順序で互いに直列に接続されている。回路５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄの
それぞれは、それぞれの冷凍ユニット（図示せず）内に提供され、好ましくは内蔵される
。

この実施例では、回路５１０ａ及び５１０ｂは、冷凍庫－すなわち低温の－ユニット内
に収容され、回路５１０ｃ及び５１０ｂは、冷蔵庫－すなわち中温の－ユニット内に収容
される。冷蔵庫及び冷凍庫は、冷凍ユニットの例である。このようにして、内蔵された専
用の冷凍回路が各冷凍ユニットに提供される。冷凍ユニット（図示せず）、ひいては冷凍
回路５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｂは、スーパーマーケットのセールスフロア
５０１上に、又はその近くに配置される。

冷凍回路５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄ内の冷媒は、Ｒ７４４、炭化水素（
Ｒ２９０、Ｒ６００ａ、Ｒ１２７０）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、又はＲ
４５５Ａなどの低ＧＷＰ冷媒である。当業者が認識するように、冷凍回路５１０のそれぞ
れにおける冷媒は、他の第１の冷凍回路５１０における冷媒と同じであっても異なってい
てもよい。

冷凍システム５００はまた、共通冷凍回路５３０も有する。共通冷凍回路５３０は、２
つの並列接続されたブランチ、すなわち、熱交換器ブランチ及び周囲冷却ブランチを有す
る。熱交換器ブランチは、熱交換器５３１と、流体受容器５３２と、を有する。熱交換器
５３１及び流体受容器は、直列に、列挙された順序で接続されている。周囲冷却ブランチ
は、チラー５３３を有する。熱交換器ブランチ及び周囲冷却ブランチは、第１の制御可能
な弁５３４及び第２の制御可能な弁５３５によって並列に連結されている。制御可能な弁
５３４、５３５は、熱交換器ブランチ及び周囲冷却ブランチのそれぞれを流れる冷媒の量
を制御することができるように制御可能である。熱交換器ブランチ及び周囲冷却ブランチ
は、どちらもポンプ５３６と直列に連結されている。ポンプ５３６は、第１の制御弁５３
４と直列に、かつそのすぐ下流に連結されている。

冷凍回路５３０は、互いに並列に接続された２つの更なるブランチ、すなわち、第１の
冷却ブランチ５３８及び第２の冷却ブランチ５３７を使用して、冷凍回路５１０ａ～５１
０ｄに接続する。第１の冷却ブランチ５３８及び第２の冷却ブランチ５３７は、ポンプ５
３６と第２の制御可能な弁５３５との間に接続されている。

冷却ブランチ５３７は、冷凍回路５１０ａ、５１０ｂの熱交換器５１３ａ、５１３ｂの
うちの２つと相互作用する。第２の冷却ブランチ５３８は、冷凍回路５１０ｃ、５１０ｄ
の他の２つの熱交換器５１３ｃ、５１３ｄと相互作用する。

この実施例では、第１の冷却ブランチ５３８は、低温ブランチであり、したがって、低
温の第１の冷凍回路－すなわち冷凍庫回路－と相互作用し、一方で、第２の冷却ブランチ
５３７は、中温ブランチであり、したがって、中温冷凍回路－すなわち冷蔵庫回路－と相
互作用する。中温及び低温冷却の参照は、上述のように、エネルギーが各システムに伝達
される温度に関する。

第１の冷却ブランチ５３８は、それぞれの回路インターフェース位置５３９ａ、５３９
ｂにおいて、そのそれぞれの冷凍回路５１０ａ、５１０ｂの熱交換器５１３ａ、５１３ｂ
のそれぞれと相互作用する。第１の冷却ブランチ５３８上の回路インターフェース位置５
３９ａ、５３９ｂのそれぞれは、冷却ブランチ５３８上の他の回路インターフェース位置
５３９ａ、５３９ｂと組み合わせられている。

第２の冷却ブランチ５３７は、それぞれの回路インターフェース位置５３９ｃ、５３９
ｄにおいて、そのそれぞれの冷凍回路５１０ｃ、５１０ｄの熱交換器５１３ｃ、５１３ｄ
のそれぞれと相互作用する。第２の冷却ブランチ５３７上の回路インターフェース位置５
３９ｃ、５３９ｄのそれぞれは、第２の冷却ブランチ５３７上の他の回路インターフェー
ス位置５３９ｃ、５３９ｄと組み合わせられている。

本発明の任意の態様による冷凍システム５００はまた、任意の空調ループ５６０も有す
る。有用には、そのような好ましい実施形態のループ５６０を提供することにより、空調
回路５６１をシステム５００に加えることが可能になる。有用には、これは、システム５
００内の既存の冷却基盤を利用するので、より効率的で、はるかに単純化された空調回路
５６１をもたらす。これは、主に、システム５００内の作動流体－すなわち冷媒－を代わ
りに利用するので、空調回路５６１内にいかなる追加の作動流体も必要とされないからで
ある。

任意の空調ループ５６０は、第２の冷凍回路５３０と連結されている。より具体的には
、空調ループ５６０は、第２の冷却ブランチ５３７と連結され、かつ第２のブランチ５３
７の回路インターフェース位置５３９ｃ、５３９ｄの下流に接続されている。空調ループ
５６０は、空調回路５６１との回路インターフェース位置５６２を有する。より具体的に
は、回路インターフェース位置５６２において、第２の冷却ブランチ５３７は、空調熱交
換器５６３と相互作用する。空調回路５６１は、加えて、送風機５６４を備える。使用中
に、第２の冷却ブランチ５３７は、そのそれぞれの第１の冷凍回路５１０ｃ、５５１０ｄ
から熱を除去するのと殆ど同じ方法で、熱交換器５６３を介して、空調回路５６１から熱
を除去する。これは、第２の冷却ブランチ５３７内の冷媒の温度の上昇をもたらし、また
、空調熱交換器５６３に近接する空気の温度の低下をもたらす。送風機５６４は、空調熱
交換器５６３に近接している冷気を、必要とされる場所に循環させるために使用される。
この実施例では、空調設備装置５６１との回路インターフェース位置５６２は、第１の冷
却ブランチ５３８との第２の冷却ブランチ５３７の回路インターフェース位置５３９ｃ、
５３９ｄと接続されるが、本明細書に含まれる教示及び開示に基づいて当業者が認識する
ように、単純な並列回路及び単純な直列接続などの多くの他の構成が可能である。同じく
当業者が認識するように、空調ループ５６０及びユニット５６１は、システム５００から
等しく十分に除去され得る。

共通冷凍回路５３０は、回路がセールスフロア５０１と、マシンルーム５０２と、ルー
フ５０３との間に延在する部分を含む。第１の冷却ブランチ５３８及び第２の冷却ブラン
チ５３７は、主に、セールスフロア５０１上に配置される。主にセールスフロア５０１上
に配置されるとは、回路インターフェース位置５３９、５６２がセールスフロア５０１上
に、又はその近くに配置されることを意味する。しかしながら、第１の冷却ブランチ５３
８及び第２の冷却ブランチ５３７と第１の（低温冷凍）回路５３８のいくつかとの間の接
合部は、マシンルーム５０１内に配置される。熱交換器ブランチもまた、ポンプ５３６並
びに第１の制御可能な弁５３４及び第２の制御可能な弁５３５と共にマシンルーム５０１
内に配置される。周囲冷却ブランチは、ブランチがマシンルーム５０１とルーフ５０３と
の間に延在する部分を含む。チラー５３３は、ルーフ上に配置される。

この実施例では、共通冷凍回路内の冷媒は、少なくとも７５重量％のＲ１２３３ｚｄ（
Ｅ）を含む。そのような冷媒は、不燃性低ＧＷＰ冷媒、すなわち５００以下の、より好ま
しくは約１５０以下のＧＷＰを有する冷媒である。

再度図２を参照すると、冷凍システム５００はまた、回路５３０の共通冷媒を冷却する
冷凍回路５５０も有する。冷凍回路５５０は、圧縮機５５１と、チラー５５２と、膨張弁
５５３と、共通冷凍回路５３０の熱交換器５３１とのインターフェースと、を有する。圧
縮機５５１、チラー５５２、膨張弁５５３、及び共通冷凍回路５３０の熱交換器５３１と
のインターフェースは、直列に、列挙された順序で接続されている。

冷凍回路５５０は、回路がマシンルーム５０２とルーフ５０３の間に延在する部分を含
む。冷凍回路５３０の熱交換器５３１とのインターフェース、圧縮機５５１、及び膨張弁
５５３は、マシンルーム５０２内にある。チラー５５２は、ルーフ上にある。

この実施例では、冷凍回路５５０の冷媒は、個々のＡ２Ｌ冷媒若しくはＨＣ冷媒、又は
Ａ２Ｌ冷媒若しくはＨＣ冷媒の混合物とすることができる。Ａ２Ｌ冷媒としては、例えば
、Ｒ１２３４ｚｅ、Ｒ１２３４ｙｆ、及びＲ４５５Ａを挙げることができる。ＨＣ冷媒と
しては、例えば、Ｒ２９０及びＲ１２７０を挙げることができる。

冷凍システム５００は、好ましくは、冷凍回路５３０内及び／又は回路５５０上に受容
器を含むシステムである。したがって、熱交換器５１３は、満液される。

動作中に、冷凍回路５５０は、共通冷凍回路５３０から熱を抽出し、共通回路５３０は
、少なくとも低温及び中温回路から熱を抽出する。この手法の利点は、回路５５０が、好
ましくは、公衆がマシンルーム及びルーフなどの無制限のアクセスを有する領域から離れ
た位置に配置されるので、その回路内の冷媒は、可燃性であるが、低ＧＷＰ冷媒とするこ
とができることである。したがって、本システムは、共通冷凍回路が、一部分がセールス
フロア５０１とマシンルーム５０２の間に延在する唯一の回路であるので、共通冷凍回路
をより高いＧＷＰ（好ましくは最高約５００）及び不燃性冷媒で動作させることができる
ことから、予想外に効果的であり得る。

満液式及び非満液式カスケード型冷凍システムに関して説明される潜在的利点は、熱交
換器が満液式であるか、又は満液式でない、この節において説明されるタイプのシステム
に等しく十分に当てはまり得ることである。

便宜上の目的で、「満液式システム」、「満液式カスケード型システム」などの用語は
、上記の低温及び中温冷媒を凝縮するための第１の冷凍回路（好ましくは低い温度回路）
及び第２の冷凍回路（好ましくは中温回路）内の少なくとも１つの、及び好ましくは全て
の熱交換器が、共通冷媒のための満液式蒸発器である、本開示のシステムを指す。

本明細書の満液式分散型冷凍システムの更なる潜在的利点は、本システムが、必要とす
る冷媒のＧＷＰを更に低減させ得ることである。これは、本明細書で説明される共通冷凍
回路の一部を置き換える、５５０などの第４の、第３の冷凍を含む実施形態に関して部分
的に起こる。これは、共通冷凍回路を短縮し、したがって、共通回路内に必要とされる、
不燃性であるが、より高いＧＷＰの冷媒の容積を低減させるといった効果を有し得る。代
わりに、共通冷凍回路のいくつかを置き換える第４の冷凍回路が、低いＧＷＰであるが、
可燃性の冷媒を使用する。したがって、本システムは、更に低減させたＧＷＰで動作させ
ることができる。

４回路満液式分散型冷凍システムの更に他の潜在的利点は、それが、空調ループ及び相
補的な空調回路を有し得ることである。この利点は、上の説明で論じたように、既存のシ
ステムを利用する、より効率的で単純化された空調回路が提供され得ることである。

４回路満液式分散型冷凍システム－代替物
低温及び中温回路（本実施例において５１０）又は第４の冷凍回路（本実施例において
５５０）のいずれか又は両方における可燃性冷媒の漏れの場合に、共通冷凍回路５３０内
の冷媒（好ましくはＲ１２３３ｚｄ（Ｅ））が、火炎／火災抑制剤として放出されるよう
に配置される、システム５００の変更が想定される。１つの構成では、余分の出口ポート
が第１の制御可能な値５３６及び／又は第２の制御可能な値５３６に加えられ、よって、
冷凍回路５３０内の冷媒を共通冷凍回路５３０から制御可能に放出することができる。別
の構成では、出口ポートがポンプ５３６のすぐ下流に提供され、よって、ポンプは、冷媒
を冷凍回路５３０から能動的にポンプ圧送して、火炎／火災抑制剤として作用させること
ができる。

空調ループ５６０及び回路５６１が完全に除去され得るか、又は冷凍回路５３０上の、
又は実際に冷凍回路５１０のうちの１つの、又は第４の冷凍回路５５０上のどこかに連結
又は配置され得る、システム５００の更なる変更が想定される。

低温及び中温冷凍回路のためのその好ましいモジュール式設計によって、冷凍システム
は、低温及び中温冷凍回路において、低ＧＷＰを有する可燃性の低圧冷媒の使用を可能に
する。更に、その周囲冷却ブランチによって、システムは、エネルギー使用量の低減を提
供する。なお更に、共通回路内のその好ましい受容器、並びに低温及び中温冷凍回路内の
蒸発器の満液式設計によって、システムは、システム効率の予想外の向上を提供する。ま
た、任意であるが好ましいその追加の空調ループによって、システムは、加えて、簡略相
補的な空調回路を可能にする。

３回路満液式分散型冷凍システム
ここで、本開示の一部を形成する別の冷凍システムを、図３を参照して説明する。

図３は、２つの中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂ（便宜上、示される３つの回路を１つ
にまとめて参照する）と、２つの低温冷凍回路６３０ａ、６３０ｂ（便宜上、３の回路を
１つにまとめて参照する）と、共通冷凍回路６５０と、を有する分散型冷凍システム６０
０を示す。

共通冷凍回路６５０は、中温冷凍回路６１０及び低温冷凍回路６３０の両方を冷却する
、すなわちそれらから熱を除去するように配置される。中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂ
及び低温冷凍回路６３０ａ、６３０ｂのそれぞれは、内蔵され、専用の冷却をそれぞれの
冷凍ユニット（図示せず）に提供する。

より具体的には、２つの中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂのそれぞれは、蒸発器６１１
ａ、６１１ｂと、圧縮機６１２ａ、６１２ｂと、熱交換器６１３ａ、６１３ｂと、膨張弁
６１４ａ、６１４ｂと、を有する。各中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂでは、蒸発器（６
１１ａ及び６１１ｂ）、圧縮機（６１２ａ及び６１２ｂ）、熱交換器（６１３ａ及び６１
３ｂ）、及び膨張弁（６１４ａ及び６１４ｂ）は、それぞれ、列挙された順序で互いに直
列に接続されている。中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂのそれぞれは、それぞれの冷凍ユ
ニット（図示せず）内に提供される。この実施例では、中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂ
は、冷蔵庫－すなわち中温の－ユニット内に収容される。冷蔵庫は、冷凍ユニットの例で
ある。このようにして、内蔵された専用の中温冷凍回路６１０が各冷凍ユニットに提供さ
れる。冷凍ユニット（図示せず）、ひいては中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂは、スーパ
ーマーケットのセールスフロア６０１上に、又はその近くに配置される。

中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂ内の冷媒は、Ｒ７４４、炭化水素（Ｒ２９０、Ｒ６０
０ａ、Ｒ１２７０）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、又はＲ４５５Ａなどの可
燃性の低ＧＷＰ冷媒である。当業者が認識するように、中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂ
のそれぞれの冷媒は、他の中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂの冷媒と同じであっても異な
っていてもよい。

中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂのように、２つの低温冷凍回路６３０ａ、６３０ｂの
それぞれは、蒸発器６３１ａ及び６３１ｂと、圧縮機６３２ａ、６３２ｂと、熱交換器６
３３ａ、６３３ｂと、膨張弁６３４ａ、６３４ｂと、を有する。各低温冷凍回路６３０ａ
、６３０ｂでは、蒸発器（６３１ａ及び６３１ｂ）、圧縮機（６３２ａ及び６３２ｂ）、
熱交換器（６３３ａ及び６３３ｂ）、及び膨張弁（６３４ａ及び６３４ｂ）は、それぞれ
、列挙された順序で互いに直列に接続されている。中温冷凍回路６３０ａ、６３０ｂのそ
れぞれは、それぞれの冷凍ユニット（図示せず）内に提供される。この実施例では、低温
冷凍回路６３０ａ、６３０ｂは、冷凍庫－すなわち中温の－ユニット内に収容される。冷
凍庫は、冷凍ユニットの例である。このようにして、内蔵された専用の低温冷凍回路６３
０が各冷凍ユニットに提供される。冷凍ユニット（図示せず）、ひいては低温冷凍回路６
３０ａ、６３０ｂは、スーパーマーケットのセールスフロア６０１上に配置される。

中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂのように、低温冷凍回路６３０ａ、６３０ｂ内の冷媒
は、Ｒ７４４、炭化水素（Ｒ２９０、Ｒ６００ａ、Ｒ１２７０）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１
２３４ｚｅ（Ｅ）、又はＲ４５５Ａなどの可燃性の低ＧＷＰ冷媒である。当業者が認識す
るように、低温冷凍回路６１３０ａ、６３０ｂのそれぞれの冷媒は、他の低温冷凍回路６
３０ａ、６３０ｂの冷媒と同じであっても異なっていてもよい。

冷凍システム６００はまた、共通冷凍回路６５０も有する。共通冷凍回路６５０は、圧
縮機ブランチ６６０と、周囲冷却ブランチ６７０と、を有する。圧縮機ブランチ６６０は
、周囲冷却ブランチ６７０と並列に接続されている。

圧縮機ブランチ６６０は、圧縮機６６１と、チラー６６２と、膨張弁６６３と、受容器
６６４と、を有する。圧縮機６６１、凝縮器６６２、及び膨張弁６６３は、直列に所与の
順序で接続されている。受容器６６４は、圧縮機６６１入口と膨張弁６６３出口との間に
接続されている。周囲冷却ブランチ６７０は、チラー６７１を有する。

圧縮機ブランチ６６０及び周囲冷却ブランチ６７０は、第１の制御可能な弁６６５及び
第２の制御可能な弁６６６によって並列に接続される。制御可能な弁６６５、６６６は、
圧縮機ブランチ６６０及び周囲冷却ブランチ６７０のそれぞれを流れる冷媒の量を制御す
ることができるように制御可能である。第１の制御弁６６５は、ポンプ６６７と直列に接
続されている。

共通冷凍回路６５０はまた、互いに並列に接続されている２の更なるブランチ、すなわ
ち、中温冷却ブランチ６８０及び低温冷却ブランチ６８５も有する。中温冷却ブランチ６
８０及び低温冷却ブランチ６８５は、ポンプ６６７と第２の制御可能な弁６６６との間に
接続されている。

この実施例では、低温冷却ブランチ６８５は、低温冷凍回路６３０－すなわち冷凍庫回
路－と相互作用し、一方で、中温冷却ブランチ６８０は、中温冷凍回路６１０－すなわち
冷蔵庫回路－と相互作用する。中温及び低温冷却の参照は、上のそのようなシステムの説
明に従って、冷凍回路によって冷却されている領域に熱が排出される、相対温度に関する
。

中温冷却ブランチ６８０は、それぞれの回路インターフェース位置６８１ａ、６８１ｂ
において、中温冷凍回路６１０ａ、６１０ｂの熱交換器６１３ａ、６１３ｂのそれぞれと
相互作用する。回路インターフェース位置６８１ａ、６８１ｂのそれぞれは、他の回路イ
ンターフェース位置６８１ａ、６８１ｂとの直並列組み合わせである。

低温冷却ブランチ６８５は、それぞれの回路インターフェース位置６８６ａ、６８６ｂ
において、低温冷凍回路６３０ａ、６３０ｂの熱交換器６３３ａ、６３３ｂのそれぞれと
相互作用する。回路インターフェース位置６８６ａ、６８６ｂのそれぞれは、他の回路イ
ンターフェース位置６８６ａ、６８６ｂとの組み合わせである。

冷凍システム６００はまた、好ましい実施形態において、空調ループ６９０も有する。
有用には、ループ６９０の提供は、空調回路６９１をシステム６００上に加えることを可
能にする。有用には、これは、システム６００における既存の冷却基盤を利用し、よって
、より効率的で、はるかに単純化された空調回路６９１をもたらす。これは、主に、シス
テム６００内の作動流体－すなわち冷媒－を代わりに利用するので、空調回路６９１内に
いかなる追加の作動流体も必要とされないからである。

任意の空調ループ６９０は、第２の冷凍回路６５０と連結されている。より具体的には
、空調ループ６９０は、いくつかの位置のうちの１つ以上において、システムに連結され
得る。一実施形態において、任意の空調ループ６９０は、低温冷却ブランチ６８５と連結
され、かつ低温冷却ブランチ６８５の回路インターフェース位置６３３ａ、６３３ｂの下
流で低温冷凍回路６３０ａ、６３０ｂと接続されている。空調ループ６９０は、空調回路
６９１との回路インターフェース位置６９２を有する。より具体的には、回路インターフ
ェース位置６９２において、低温冷却ブランチ６８５は、空調熱交換器６９３と相互作用
する。空調回路６９１は、加えて、送風機６９４を備える。使用中に、低温冷却ブランチ
６８５は、そのそれぞれの低温冷凍回路６３０ａ、６３０ｂから熱を除去するのと殆ど同
じ方法で、熱交換器６９３を介して、空調回路６９１から熱を除去する。これは、低温冷
却ブランチ６８５内の冷媒の温度の上昇をもたらし、また、空調熱交換器６９３に近接す
る空気の温度の低下をもたらす。送風機６９４は、空調熱交換器６９３に近接している冷
気を、必要とされる場所に循環させるために使用される。この実施例では、空調設備装置
６９４との回路インターフェース位置６９２は、低温冷却ブランチ６８５との第２の冷却
ブランチ５３７の回路インターフェース位置６３３ａ、６３３ｂと直並列で接続されるが
、本明細書に含まれる開示及び教示に基づいて当業者が認識するように、単純な並列回路
及び単純な直列接続などの多くの他の配設が可能である。本明細書に含まれる開示及び教
示に基づいて同じく当業者が認識するように、空調ループ６９０及びユニット６９１は、
システム６００から等しく十分に除去され得る。

共通冷凍回路６５０は、回路がセールスフロア６０１と、マシンルーム６０２と、ルー
フ６０３との間に延在する部分を含む。低温冷却ブランチ６８０及び中温冷却ブランチ６
８５は、主に、セールスフロア６０１上に、又はその近くに配置される。主にセールスフ
ロア６０１上に、又はその近くに配置されるとは、回路位置６８１ａ、６８１ｂ、６８６
ａ、６８６ｂがセールスフロア６０１上に、又はその近くに配置されることを意味する。
しかしながら、低温冷却ブランチ６８０と中温冷却ブランチ６８６との間の、並びに低温
ブランチ６８０及び中温ブランチ６８６のパイプのいくつかの接合部は、セールスフロア
から遠くに、例えばマシンルーム６０２内に配置される。

圧縮機ブランチ６６０は、ブランチがマシンルーム６０２とルーフ６０３との間に延在
する部分を含む。より具体的には、圧縮機６６１、膨張弁６６３、及び受容器６６４は、
マシンルーム６０２内に配置される。凝縮器６６２は、ルーフ６０３上などの公衆が無制
限のアクセスを有する領域、及び周囲条件への即座のアクセスを提供する領域から離れて
配置される。

周囲冷却ブランチ６７０は、ブランチがマシンルーム６０２とルーフ６０３との間に延
在する部分を含む。チラー６７１は、ルーフ６０３上に配置される。

第１の制御可能な弁６６５及び第２の制御可能な弁６６６は、マシンルーム６０２内に
配置される。ポンプ６６７は、マシンルーム６０２内に配置される。

この実施例では、共通冷凍回路６５０内の冷媒は、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）である。これ
は、不燃性冷媒である。

構造的に異なるが、使用中に、冷凍システム６００は、冷凍システム５００に類似する
様態で動作する。

上の満液式及び非満液式ケースの両方について４回路分散型システムに関して説明され
る潜在的利点は、この節において説明される２回路、３回路の満液式及び非満液式分散型
冷凍システムに等しく十分に当てはまり得ることである。

満液式及び非満液式カスケード型冷凍システム並びに４回路満液式分散型冷凍システム
を説明するために使用される用語は、一般に、３回路満液式分散型システムを説明するた
めに使用される用語と同等である。

３回路満液式分散型冷凍システムの更に他の潜在的利点は、空調ループ及び相補的な空
調回路を有し得ることである。この利点は、ループの説明において論じられているもので
あり、既存のシステムを利用する、より効率的で単純化された空気条件回路が提供される
ことを含む。

全体的に、それぞれ１つがそれぞれの冷凍ユニット内に配置される、複数の低温及び中
温冷凍回路を提供することは、漏れ速度を低減させること、冷凍システム全体を単純化す
ること、さもなければ危険な低ＧＷＰ冷媒の使用を可能にすること、改善メンテナンス及
び設置を改善すること、並びに圧力低下を低減させること、などの利益を有し、システム
効率の向上につながる。

３回路満液式分散型冷凍システム－代替物
４回路満液式分散型冷凍システムを含む、満液式及び非満液式分散型冷凍システムに関
して上で説明した代替物は、本明細書に記載される３回路満液式分散型冷凍システムに等
しく十分に当てはまり得る。

中温冷凍回路６１０又は低温冷凍回路６３０のうちの１つ以上における可燃性冷媒の漏
れの場合に、共通冷凍回路６５０内の冷媒（所与の実施例においてＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）
）が、燃焼性抑制剤として放出されるように配置される、システム６００の更なる変更が
想定される。１つの構成では、余分の出口ポートが第１の最初の制御可能な値６６５及び
／又は第２の制御可能な値６６６に加えられ、よって、共通冷凍回路６５０の冷媒を共通
冷凍回路６５０から制御可能に放出することができる。別の構成では、出口ポートがポン
プ６６７のすぐ下流に提供され、よって、ポンプは、冷媒を共通冷凍回路６５０から能動
的にポンプ圧送して、火炎又は火災抑制剤として作用させることができる。

空調ループ６９０及び回路６９１が完全に除去され得るか、又は共通冷凍回路６５０上
の、又は実際に低温冷凍回路６３０及び中温冷凍回路６１０のうちの１つ以上のどこかに
連結又は配置され得る、システム６００の更なる変更が想定される。

周囲冷却ブランチ６７０が圧縮機ブランチ全体ではなく圧縮機６１１のみをバイパスす
るように、周囲冷却ブランチが短く、かつ単純化され得る、システム６００の更に他の変
更が想定される。この構成を図３Ａに示す。

図３Ａは、以下を除いて、図３に関する説明と大部分が同じである冷凍システム６００
を示す。
－もはや必要とされないので、図３のチラー６７１が存在しない。これは、周囲冷却ブ
ランチ６７０がチラー６６２をもはやバイパスしないので、周囲冷却ブランチ専用のチラ
ーを必要としないからである。
－もはや必要とされないので、第１の制御可能な弁６６５が存在しない。これは、周囲
冷却ブランチ６７０からの冷媒を、ブランチの接合部に接触させるのではなく、単純に、
チラー６６２ラインに送給するからである。
－周囲冷却ブランチ６７０が、第２の制御可能な弁６６６と、圧縮機６６１とチラー６
６２との間のラインとの間で、圧縮機６６１と並列に接続されている。

有利なことに、短くした周囲冷却ブランチ６７０は、第１の、チラー６７１及び第１の
制御可能な弁６６５がもはや必要とされないことによる回路の単純化、第２に、周囲冷却
ブランチ６７０のための余分の配管の量、及び構成要素の数が低減され、したがって、材
料コストが低減されることによる、より低コストの回路、をもたらす。

要約すると、そのモジュール式低温及び中温冷凍回路設計によって、冷凍システムは、
低温及び中温冷凍回路において、低ＧＷＰを有する可燃性低圧冷媒の使用を可能にする。
更に、その周囲冷却ブランチによって、システムは、エネルギー使用量の低減を提供する
。なお更に、その満液式設計によって、システムは、向上したシステム効率を提供する。
したがって、環境への影響が低減された冷凍システムは、低減されたＧＷＰ冷媒の使用、
低減されたエネルギーの使用、及び向上したシステム効率を通して提供される。

吸気ライン熱交換器
本開示の一部を形成するシステムのいずれかの更なる可能性のある変更の例は、任意の
数の内蔵された冷凍回路が、吸気ライン熱交換器（ｓｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｈｅａｔ
ｅｘｃｈａｎｇｅｒ、ＳＬＨＸ）を含み得ることである。

より具体的には、冷凍回路５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄのうちのいずれか
は、ＳＬＨＸを含んでもよく、冷凍回路６３０ａ、６３０ｂ及び／又は６１０ａ、６１０
ｂ温度冷凍回路のうちのいずれかは、ＳＬＨＸを含んでもよい。

比較のために、図４Ａは、ＳＬＨＸを有しない冷凍回路７００を示し、一方で、図４Ｂ
は、ＳＬＨＸ７６０を有する冷凍回路７５０を示す。

図４Ａの回路７００は、圧縮機７１０と、熱交換器７２０と、膨張弁７３０と、蒸発器
７４０と、を有する。圧縮機７１０、熱交換器７２０、膨張弁７３０、及び蒸発器７４０
は、直列に、列挙された順序で接続されている。使用中に、冷凍回路７００は、先に説明
したように機能する。

図４Ｂの回路７５０は、回路７００と同じ構成要素を有するが、追加のＳＬＨＸ７６０
が加えられる。ＳＬＨＸは、蒸発器７４０及び圧縮機７１０を接続しているラインと、熱
交換器７２０及び膨張弁７３０を接続しているラインとの間の熱交換インターフェースを
提供する。換言すれば、ＳＬＨＸ７６０は、蒸発器７４０及び圧縮機７１０を接続してい
るライン（本明細書で蒸気ラインと称される）と、熱交換器７２０及び膨張弁７３０を接
続しているライン（本明細書で液体ラインと称される）との間に位置付けられる。

使用中に、ＳＬＨＸは、熱交換器７２０の後の液体ラインから蒸発器７４０の後の蒸気
のラインに熱を伝達する。これは、２つの効果をもたらし、すなわち、第１に、回路７０
０の効率の向上、及び第２に、回路７００の効率の低減を行う。

第１に、有利なことに、液体ライン側－すなわち高圧側－では、液体冷媒の過冷却が増
加する。これは、余分な熱が液体膨張側に排出されるからであり、これは膨張弁７３０に
入る冷媒の温度を低下させる。この追加の過冷却は、膨張弁７３０の後の蒸発器７４０に
おいてより低い入口の質につながる。これは、エンタルピの差を増加させるので、蒸発器
７４０の段において冷媒が熱を吸収する能力が向上する。したがって、蒸発器７４０の性
能が向上する。

第２に、不都合には、蒸気ライン側－すなわち低圧側－では、蒸発器７４０を出る冷媒
が液体ラインから余分な熱を受容し、これが、事実上、過熱を増加させる。これは、より
高い吸気ライン温度をもたらす。圧縮機７１０へのより高い吸気ライン温度の結果、圧縮
プロセスのエンタルピ差が増加する。これは、冷媒を圧縮するために必要な圧縮機の電力
を増加させる。したがって、これは、システムの性能に有害な影響を及ぼす。

要約すると、ＳＬＨＸを導入することが全体的な有益効果をもたらすかどうかを判定す
るために、改善された蒸発器能力の第１及び第２の効果、並びに改善された圧縮機電力要
件の両方を考慮することが必要である。Ｒ７１７などの特定の冷媒の場合、ＳＬＨＸの使
用は、システム効率の全体的な低下につながる。しかしながら、対照的に、ＳＬＨＸの使
用は、本発明のシステムの全体的な好影響につながる。

サポートデータ
ここで、本開示の様々な構成の技術的効果を示すこと、及び、当業者が様々な構成を実
践する際に援助することを意図するデータを提示する。

表１は、冷凍システムにおけるＲ５１５Ａ冷媒及びＲ７４４冷媒の比率を変動させた場
合の全体的なＧＷＰを示し、１は、最大の組み合わせ値、すなわち１００％である。第５
回気候変動に関する政府間パネルによれば、Ｒ５１５Ａは、４０３のＧＷＰを有し、Ｒ７
５５は、１のＧＷＰを有する。したがって、比率が０のＲ５１５Ａ及び比率が１のＲ７４
４の全体的なＧＷＰは、１［（１×１）＝１］である。逆に、比率が０．０５のＲ５１５
Ａ及び比率が０．９５のＲ７５５の全体的なＧＷＰは、２１．１［（０．０５×４０３）
＋（０．９５×１）＝２１．１］である。このようにして、表１は、ＧＷＰ基準を考慮し
た電荷比制限事項を示す。

図５は、グラフ形態で表１のデータを示す。Ｒ５１５Ａの比率をｘ軸に示し、全体的な
ＧＷＰをｙ軸に示す。このグラフから、Ｒ５１５Ａ及びＲ７４４の相対比率とＧＷＰとの
正比例関係が存在することは明らかであり、Ｒ５１５Ａの比率が増加するにつれて、シス
テムのＧＷＰが増加する。これは、Ｒ５１５ＡがＲ７４４よりも非常に高いＧＷＰを有す
るからである。正比例の関係は、比率が０のＲ５１５Ａでの１のＧＷＰから比率が１のＲ
５１５Ａでの約４００のＧＷＰまで進むグラフ上の直線によって示される。このグラフか
ら、好ましい実施形態において１５０の最大の許容されたシステムＧＷＰが、重量比率が
約０．３５のＲ５１５Ａにおいて見出されることは明らかである。

表２は、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）冷媒、比率が５０重量％のＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）及び比
率が５０重量％のＲ１２３４ｚｅの混合物、並びに３３重量％のＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）及
び６７重量％のＲ１２３４ｚｅの混合物、に関する、沸騰温度を変動させた際の沸騰圧力
温度を示す。

試験冷凍システムは、屋内の冷媒によって動作する。Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、ｔｒａｎ
ｓＨＣＦＯ－１２３３ｚｄ、及びＲ１２３４ｚｅは、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅで
ある。

表２の結果は、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅの量が少なくとも５０重量％である組
成は、屋内の回路が１気圧を超える圧力の下で動作することを可能にすることを示す。そ
のような低圧システムは、パージシステム－システムの複雑さを援助する－の必要性を回
避するので、一方で、同時に、比較的低コストの容器及び導管の使用を可能にするために
十分に低いシステム圧力を提供するので有利である。なお更に、低圧は、他の場合に高圧
システムにおいて起こり得る冷媒漏れを回避する。

混合物中のＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）及びＲ１２３４ｚｅの比率が変動する別の特性は、冷
凍システムからの漏れが生じた場合の冷媒の燃焼性である。表３は、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ
）及びＲ１２３４ｚｅの混合物の様々な重量組成、並びに各組成のそれぞれの燃焼性を示
す。表３から明らかなように、米国材料試験協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ
ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、ＡＳＴＭ）６８１に従って測定
したときに、６７重量％を超えるｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３４ｚｅを有する配合物は、可
燃性である。

表４は、比較実施例のＲ４０４Ａ直接膨張式冷凍システムと、ＳＬＨＸを伴わない、図
２に関して説明される４回路分散型冷凍システムとの比較を示す。この場合、分散型冷凍
システムは、第１及び第２の冷凍回路から排熱を除去して、低温及び中温冷却を提供する
ために、第３の（共通）冷凍回路内にＲ１２３４ｚｅ（Ｅ）を有し、第４の冷凍回路内に
Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）を有する。この実施例の場合、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒の蒸発温
度を変動させて、８０Ｆ、７０Ｆ、６０Ｆ、５０Ｆ、及び４０ＦのＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）
の温度を達成する。得られたシステムの性能は、全電力が５４．８ｋＷで、得られたＣＯ
Ｐが１．８２である、機械的過冷却を伴わない比較実施例のＲ４０４Ａシステム、及び全
電力が４９．６ｋＷで、ＣＯＰが２．０２である、５０Ｆへの機械的過冷却を伴うＲ４０
４Ａシステムと比較する。各場合の冷却能力は、１００ｋＷであり、６７ｋＷがＭＴで３
３ｋＷがＬＴの負荷分布を有する。

表４の結果によって示されるように、低温及び中温冷凍回路内にＲ１２３４ｙｆ及びＲ
４５５Ａを有する、約４０Ｆ～約８０Ｆの範囲の温度の、より好ましくは約４０Ｆ～約６
０Ｆの範囲の温度の、より好ましくは約４５Ｆ～約５５Ｆ（好ましくは約５０Ｆ）の温度
のＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）を伴うシステムについて、予想外の最高性能が認められる。これ
らの冷媒の組み合わせが、比較実施例のＲ４０４Ａシステムを超えて、非常に有利である
こと、及び予想外の性能を提供すること、及び最大の向上を提供することが示された。

表４の結果をグラフで図６Ａ及び図６Ｂに示す。図６Ａは、異なる冷却温度の範囲にわ
たる、低温及び中温冷凍回路内に異なる冷媒を有するＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）システムのＣ
ＯＰのグラフを示す。このグラフから、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）システムが低温／中温冷凍
回路内にＲ１２３４ｙｆ及び／又はＲ４５５Ａを有し、かつＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）の蒸発
温度が約４０Ｆ～約８０Ｆの範囲の温度、より好ましくは約４０Ｆ～約６０Ｆの範囲の温
度、より好ましくは約４５Ｆ～約５５Ｆ（好ましくは約５０Ｆ）の温度であるときに、最
も高いＣＯＰが達成されることは明らかである。

表５は、ＳＬＨＸを伴う、図２に関して説明される分散型冷凍システムを有する比較実
施例のＲ４０４Ａ ＤＸ冷凍システムの比較を示す。この場合、分散型冷凍システムは、
低温及び中温冷凍回路から排熱を除去して、低温及び中温冷却を提供するために、第４の
冷凍回路内にＲ１２３４ｚｅ（Ｅ）を有し、共通冷凍回路内にＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）を有
する。この場合、提供する低温及び中温冷凍回路もまたＳＬＨＸを有する。この実施例の
場合、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）の蒸発温度を変動させて、８０Ｆ、７０Ｆ、６０Ｆ、５０Ｆ
、及び４０ＦのＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）の温度を達成する。得られたシステムの性能は、全
電力が５４．８ｋＷで、得られたＣＯＰが１．８２である、機械的過冷却を伴わない比較
実施例のＲ４０４Ａシステム、及び全電力が４９．６ｋＷで、ＣＯＰが２．０２である、
５０Ｆへの機械的過冷却を伴うＲ４０４Ａシステムと比較する。各場合の冷却能力は、１
００ｋＷであり、６７ｋＷがＭＴで３３ｋＷがＬＴの負荷分布を有する。

表５の結果によって示されるように、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）システムが低温／中温冷凍
回路内にＲ１２３４ｙｆ及び／又はＲ４５５Ａを有し、かつＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）の蒸発
温度が約４０Ｆ～約８０Ｆの範囲の温度、より好ましくは約４０Ｆ～約６０Ｆの範囲の温
度であるときに、最も高いＣＯＰが達成されることは明らかである（１２３３ｚｄ（Ｅ）
の蒸発温度が約４５Ｆ～約５５Ｆ（好ましくは約５０Ｆ）の温度であるときに予想外の最
高を示す）。これらの温度のこの組み合わせが、比較実施例のＲ４０４Ａシステムを超え
て、最良の性能及び最大の向上を提供することが示された。

表５の結果をグラフで図７Ａ及び図７Ｂに示す。図７Ａは、異なる冷却温度の範囲にわ
たる、第１の冷凍回路内に異なる冷媒を有する、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）システムのＣＯＰ
のグラフを示す。このグラフから、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）システムが低温及び中温冷凍回
路内にＲ１２３４ｙｆ又はＲ４５５Ａを有し、かつＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）の冷却温度が約
４０Ｆ～約８０Ｆの範囲の温度、より好ましくは約４０Ｆ～約６０Ｆの範囲で温度である
ときに、最も高いＣＯＰが達成されることは明らかである（１２３３ｚｄ（Ｅ）の蒸発温
度が約４５Ｆ～約５５Ｆ（好ましくは約５０Ｆ）の温度であるときに予想外の最高を示す
）。

下の表６は、比較実施例のＲ４０４Ａ ＤＸ冷凍システムと、ＳＬＨＸを伴わない、図
３に関して説明される３回路満液式分散型冷凍回路との比較を示す。この場合、２回路分
散型冷凍回路は、低温及び中温冷凍回路から排熱を除去して、低温及び中温冷却を提供す
るために、共通冷凍回路内にＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）を有する。この実施例の場合、Ｒ１２
３３ｚｄ（Ｅ）の蒸発温度を変動させて、８０Ｆ、７０Ｆ、６０Ｆ、５０Ｆ、及び４０Ｆ
の温度を達成する。得られたシステムの性能は、全電力が５４．８ｋＷで、得られたＣＯ
Ｐが１．８２である、機械的過冷却を伴わない比較実施例のＲ４０４Ａシステム、及び全
電力が４９．６ｋＷで、ＣＯＰが２．０２である、５０Ｆへの機械的過冷却を伴うＲ４０
４Ａシステムと比較する。各場合の冷却能力は、１００ｋＷであり、６７ｋＷがＭＴで３
３ｋＷがＬＴの負荷分布を有する。

表６の結果によって示されるように、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）システムが低温／中温冷凍
回路内にＲ１２３４ｙｆ及び／又はＲ４５５Ａを有し、かつＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）の蒸発
温度が約５０Ｆ～約７０Ｆの範囲の温度、より好ましくは約５５Ｆ～約６５Ｆの範囲の温
度であるときに、最も高いＣＯＰが達成されることは明らかである（１２３３ｚｄ（Ｅ）
の蒸発温度が約５５Ｆ～約６５Ｆ（好ましくは約５０Ｆ）の温度であるときに予想外の最
高を示す）。これらの温度のこの組み合わせが、比較実施例のＲ４０４Ａを超えて、最良
の性能及び最大の向上を提供することが示された。

表６の結果をグラフで図８Ａ及び図８Ｂに示す。図８Ａは、異なる冷却温度の範囲にわ
たる、低温及び中温冷凍回路内に異なる冷媒を有するＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）システムのＣ
ＯＰのグラフを示す。

表７は、比較実施例のＲ４０４Ａ ＤＸ冷凍システムと、ＳＬＨＸを伴う、図３に関し
て説明される満液式分散型冷凍回路との比較を示す。この場合、ＳＬＨＸを伴う、低温及
び中温満液式分散型冷凍回路は、低温及び中温冷凍回路から排熱を除去して、低温及び中
温冷却を提供するために、共通冷凍回路内にＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）を有する。中温及び低
温冷凍回路もまた、ＳＬＨＸを使用する。この実施例の場合、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）の蒸
発温度を変動させて、８０Ｆ、７０Ｆ、６０Ｆ、５０Ｆ、及び４０Ｆの温度を達成する。
得られたシステムの性能は、全電力が５４．８ｋＷで、得られたＣＯＰが１．８２である
、機械的過冷却を伴わない比較実施例のＲ４０４Ａシステム、及び全電力が４９．６ｋＷ
で、ＣＯＰが２．０２である、５０Ｆへの機械的過冷却を伴うＲ４０４Ａシステムと比較
する。各場合の冷却能力は、１００ｋＷであり、６７ｋＷがＭＴで３３ｋＷがＬＴの負荷
分布を有する。

表７の結果によって示されるように、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）システムが低温／中温冷凍
回路内にＲ１２３４ｙｆ及び／又はＲ４５５Ａを有し、かつＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）の蒸発
温度が約５０Ｆ～約７０Ｆの範囲の温度、より好ましくは約５５Ｆ～約６５Ｆの範囲の温
度であるときに、最も高いＣＯＰが達成されることは明らかである（１２３３ｚｄ（Ｅ）
の蒸発温度が約５５Ｆ～約６５Ｆ（好ましくは約５０Ｆ）の温度であるときに予想外の最
高を示す）。この組み合わせが、比較実施例のＲ４０４Ａシステムを超えて、最良の性能
及び最大の向上を提供することが示された。

表７の結果をグラフで図９Ａ及び図９Ｂに示す。図９Ａは、異なる冷却温度の範囲にわ
たる、低温及び中温冷凍回路の異なる冷媒を有する、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）システムのＣ
ＯＰのグラフを示す。

表８は、空調（ＡＣ）を提供するために追加の熱交換器を必要とする（「オプション３
」）、図２を参照して説明される、３回路満液式分散型冷凍システムを使用することの利
益を示す。オプション３の場合について第１の冷凍ユニット内の冷媒の異なるオプション
が与えられる。オプション３の結果は、Ｒ４１０Ａ ＡＣシステムを有する比較実施例の
Ｒ４０４Ａ ＤＸ冷凍システムと比較する。この実施例の前提条件を以下のように設定す
る。
・ＭＴ負荷：６７，０００Ｗ
・ＬＴ負荷：３３，０００Ｗ
・ＡＣ負荷：１００，０００Ｗ
・Ｒ１２３３ｚｄ温度：５０Ｆ

表１０の結果は、ＡＣのための追加の熱交換器を必要とする４回路満液式分散型冷凍シ
ステムの３つ全ての変形形態が、Ｒ４１０Ａ ＡＣシステムを有する比較実施例のＲ４０
４Ａ ＤＸ冷凍システムよりも低い電力を示すことを示す。有利なことに、これは、ＡＣ
のための追加の熱交換器を必要とする３回路満液式分散型冷凍システムが、（同じ冷却能
力の場合に）より少ない電力を使用することを意味する。有利なことに、これは、エネル
ギー使用量の低減及びシステム効率の全体的な向上につながる。

先に説明したように、満液式Ｒ１２３３ｚｄシステムのための接続ラインは、Ｒ１２３
３ｚｄの圧力が非常に低いので、ＰＶＣ又は他の低コストのプラスチックを使用して構築
することができる。表９は、共通タイプのプラスチックとのＲ１２３３ｚｄの材料互換性
情報を示す。試料は、２４℃～２５℃の室温で２週間にわたってＲ１２３３ｚｄに浸漬さ
れた。Ｒ１２３３ｚｄへの試料の曝露の後、試料を、２４時間にわたって脱気させた。試
料の重量及び容積は、Ｒ１２３３ｚｄに浸漬する前及び脱気段階の後に測定した。表の結
果は、各プラスチック試料の平均重量パーセント及び容積の変化を示す。表１１に示され
る結果から、試験した全てのプラスチックタイプについて、平均容積パーセントの変化が
５％未満であることが分かる。全てのこれらのプラスチックが共通の低コストプラスチッ
クであるので、したがって、表９に示される結果から、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）が多数の共
通の低コストプラスチック材料と互換性を持つと結論することができる。有用には、ライ
ンを接続するために低コストプラスチックを使用する能力は、システムのコストダウンを
もたらす。

冷凍システム内部の圧力レベル、及びシステムの内部とシステムの外部（周囲）との有
効圧力の差は、漏れが生じた場合に、潜在的な漏れ速度に直接影響を及ぼす。漏れは、腐
食、ライン及び構成要素に偶発的に穴が開くこと、及びラインの不適切な接続、を含む、
様々な理由で発生し得る。より低い圧力冷媒の使用は、冷凍システム内部の動作圧力レベ
ルを低減させ、それによって、システムの内部と外部との有効圧力の差を低減させる。し
たがって、漏れ速度は、より高い圧力冷媒を使用したときと比較して、漏れが生じた場合
に低下する。

図１０Ａは、様々な異なる冷媒のｋＰａでの圧力の棒グラフを示す。図１０Ａから、Ｒ
３２が最も高い圧力レベルを示すことは明らかである。

図１０Ｂは、様々な異なる冷媒のｇ／年での漏れ速度の棒グラフを示す。図１０Ａに示
される結果から予想されるように、Ｒ３２が（最も高い圧力レベルを有するので）最も高
い漏れ速度を示す。

表１０は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される冷媒の蒸気圧、漏れ速度、及び相対漏れ速
度を示す。相対漏れ速度は、最も高い漏れ速度を有する冷媒と比較した、様々な異なる冷
媒の漏れ速度である：Ｒ３２。

冷媒は、それらの毒性及び燃焼特性に基づいて異なる安全クラスを有する。クラス３の
可燃性冷媒は、より高い燃焼性を有し、したがって、特定の充填量制限に従わなければな
らない。冷媒の充填量は、システム内の冷媒の量を意味する。Ａ２Ｌなどのより低い燃焼
性クラスは、より多い冷媒の充填量を可能にし、かつ増加した充填のためのより多くの設
計機会を提供する。燃焼性と充填量との関係はまた、システムで使用されるべき潜在的圧
縮機サイズにも、したがって、システム内で使用される圧縮機の等エントロピー効率にも
影響を及ぼす。図１１は、Ｒ２９０圧縮機及びＲ１３４ａ圧縮機の圧力比を変動させた、
等エントロピー効率のグラフを示す。Ｒ２９０は、Ｒ１３４ａよりも高い燃焼性クラスの
冷媒であり、よって、より少ない充填量のＲ２９０が使用される。したがって、Ｒ２９０
圧縮機は、Ｒ１３４ａ圧縮機よりも小型である。

表１１は、より大きい等エントロピー効率が、より小型のＲ２９０圧縮機よりも、より
大型のＲ１３４ａ圧縮機によって達成されることを示す。最後に、表１３は、平板上のＲ
２９０及びＲ１３４ａの、並びに凝縮温度を変動させた、等エントロピー効率及び圧力比
を示す。

明らかな技術的不適合性を伴うことなく可能である場合、本明細書で開示される異なる
構成、実施形態、又は態様の機構を、任意に省略されているいくつかの機構と組み合わせ
てもよい。

Claims (10)

1. 少なくとも低温冷却レベル及び中温冷却レベルでの冷却を提供するための冷凍システム
   であって、前記システムは、
   （ａ）低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、前記低温冷凍回路が、
   （ｉ）ＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる低温冷媒と、
   （ｉｉ）前記低温冷媒を圧縮するための圧縮機と、
   （ｉｉｉ）前記低温冷媒を蒸発させることによって、前記低温冷凍ユニット内の空間
   から熱を吸収するための低温蒸発器と、
   （ｉｖ）前記低温冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、低温冷凍
   ユニットと、
   （ｂ）中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、前記中温冷凍回路が、
   （ｉ）前記システム内を循環するＨＦＯ－１２３４ｙｆから本質的になる中温冷媒と
   、
   （ｉｉ）前記中温冷媒を圧縮するための圧縮機と、
   （ｉｉｉ）前記中温冷媒を蒸発させることによって、前記中温冷凍ユニット内の空間
   から熱を吸収するための中温蒸発器と、
   （ｉｖ）前記中温冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、中温冷凍
   ユニットと、
   （ｃ）第３の冷凍回路であって、前記低温及び中温熱交換器のそれぞれから約４０Ｆ～
   約８０Ｆの温度で排出された熱を受け取るように配置され、前記第３の冷凍回路内の前記
   冷媒が、ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄから本質的になる、第３の冷凍回路と、を備え
   る、冷凍システム。
2. 前記低温熱交換器及び前記中温熱交換器のうちの少なくとも１つが、満液式熱交換器で
   あり、前記第３の冷凍回路が、前記共通冷媒を循環させるためのポンプを備える、請求項
   １に記載の冷凍システム。
3. 前記低温及び中温冷凍ユニットのそれぞれが、第１の領域内に配置される、請求項１に
   記載の冷凍システム。
4. 前記低温冷媒及び前記中温冷媒のそれぞれが、可燃性であり、前記第３の冷媒が、不燃
   性である、請求項１に記載の冷凍システム。
5. 前記第３の冷凍回路が、前記低温又は前記中温冷媒の漏れが生じた場合に、前記低温又
   は前記中温冷媒ユニット内の、又はその近くの前記第３の冷媒を放出するように配置され
   る、請求項４の冷凍システム。
6. 少なくとも低温及び中温冷却レベルでの冷却を提供するための冷凍システムであって、
   前記システムは、
   （ａ）低温冷凍回路を備える低温冷凍ユニットであって、前記低温冷凍回路が、
   （ｉ）前記システム内を循環する低温冷媒と、
   （ｉｉ）前記低温冷媒を圧縮するための圧縮機と、
   （ｉｉｉ）前記低温冷媒を蒸発させることによって、前記低温冷凍ユニット内の空間
   から熱を吸収するための低温蒸発器と、
   （ｉｖ）前記低温冷媒から熱を排出するための低温熱交換器と、を備える、低温冷凍
   ユニットと、
   （ｂ）中温冷凍回路を備える中温冷凍ユニットであって、前記中温冷凍回路が、
   （ｉ）前記システム内を循環する中温冷媒と、
   （ｉｉ）前記中温冷媒を圧縮するための圧縮機と、
   （ｉｉｉ）前記中温冷媒を蒸発させることによって、前記中温冷凍ユニット内の空間
   から熱を吸収するための中温蒸発器と、
   （ｉｖ）前記中温冷媒から熱を排出するための中温熱交換器と、を備える、中温冷凍
   ユニットと、
   （ｃ）第３の冷凍回路であって、
   （ｉ）ｔｒａｎｓＨＦＯ－１２３３ｚｄから本質的になる第３の冷媒と、
   （ｉｉ）前記第３の冷媒を圧縮するための圧縮機と、
   （ｉｉｉ）満液式蒸発器であって、約５０°Ｆ～約７０°Ｆの温度で前記共通冷媒を
   蒸発させることによって、前記低温及び中温熱交換器内の前記低温冷媒及び前記中温冷媒
   のそれぞれから排出された熱を受け取るように配置された、満液式蒸発器と、を備える、
   第３の冷凍回路と、を備える、冷凍システム。
7. 前記低温及び中温冷媒のそれぞれが、Ｒ７４４、１つ以上のＣ２～Ｃ４炭化水素、Ｒ１
   ２３４ｙｆ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項６に記載の冷凍
   システム。
8. そこで該、前記低温及び中温冷媒のうちの少なくとも１つが、ＨＦＯ－１２３４ｙｆか
   ら本質的になる。請求項７に記載の冷凍システム。
9. 前記第３の冷凍回路が、少なくとも、動作中に周囲空気との熱交換によって熱を排出す
   る第１のブランチと、動作中に熱を圧縮冷凍システムに排出する圧縮機ブランチと、を備
   える、請求項６に記載の冷凍システム。
10. 前記低温冷凍ユニット内の前記圧縮機が、約１馬力未満の電力定格を有し、前記中温冷
    凍ユニット内の前記圧縮機が、約１馬力未満の電力定格を有する、請求項８に記載の冷凍
    システム。

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