JP4982864B2

JP4982864B2 - 空調設備及びその施工方法

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Publication number: JP4982864B2
Application number: JP2007328052A
Authority: JP
Inventors: 康丘葛城; 雅範神戸; 信次郎赤星
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: JP2008175522A; JP2008175521A; JP4734611B2

Description

本発明は、冷却庫や冷凍・冷蔵保管庫等の冷却のための空調設備であって、フロン系冷媒を用いた既設の空調設備を大幅な改造を必要とせずに、地球環境に無害な空調設備に切り替える場合に好適な空調設備及び切り替えのために好適な施工方法に関する。

フロン系冷媒は、分子構造上ＣＦＣ、ＨＣＦＣ及びＨＦＣに分類される。ＣＦＣ冷媒（クロロフルオロカーボン）は化学的に安定なため分解しにくく、成層圏で初めて分解され、そこで発生した塩素がオゾン層を破壊するため１９９５年末に全廃されている。ＨＣＦＣ冷媒（ハイドロクロロフルオロカーボン）は、化学的にＣＦＣ冷媒ほど安定でないため、成層圏まで達する量が少なく、オゾン層に与える影響がＣＦＣ冷媒の１／２０程度であるが、既に規制を受けている。

ＨＦＣ冷媒（ハイドロフルオロカーボン）は分子中に塩素を含まないため、オゾン層を破壊しない冷媒であり、ＣＦＣやＨＣＦＣに代わって使用され出した代替冷媒である。しかし、ＨＣＦＣ冷媒と同様に、ＣＯ_２に比べ数百〜１万倍以上の温室効果をもつことがわかり、地球温暖化への影響を懸念して規制されつつある。
規制前の時期では、例えば、特許文献１（特開平７−２６９９６４号公報）に、ＨＦＣ冷媒又は自然冷媒のアンモニア及び二酸化炭素を使用した冷熱装置が提案され、新設の冷凍回路として検討されている。

図１４は、ＨＣＦＣ冷媒に属するＲ−２２冷媒を用いた従来の冷凍装置を示す構成図である。図１４において、被冷凍物が収納された低温庫０１の屋上等のスペースにＲ−２２冷凍装置０２が配置される。なおＲ−２２冷凍装置０２は立面視で図示され、低温庫０１は平面視で図示され、低温庫０１の入口は扉０１４で開閉される。冷凍装置０２は、Ｒ−２２冷媒が循環する循環ライン０３に圧縮機０４、凝縮器０５及び受液器０６が介設されている。Ｒ−２２冷媒は圧縮機０４で圧縮され、凝縮器０５では冷却塔０７から冷却水ライン０８を通ってポンプ０９によって冷却水が供給され、Ｒ−２２冷媒を冷却し凝縮させる。

凝縮器０５で凝縮したＲ−２２冷媒は一旦受液器０６に貯留され、その後循環ライン０３を経て蒸発器からなる空気冷却器０１１ａ、０１１ｂに供給される。該空気冷却器は、該循環ライン０３に分岐ライン０１３を介して接続され、低温庫０１内の各被空調フロア又は各被空調室ごとに複数設置される。空気冷却器０１１ａ、０１１ｂの上流側には膨張弁０１２ａ、０１２ｂが設けられ、Ｒ−２２冷媒は該膨張弁で減圧され、該空気冷却器で蒸発して蒸発潜熱を周囲の雰囲気から奪い、各被空調フロア又は各被空調室の内部を冷却する。
なお、本明細書において、同一構成の機器が複数存在し、これらの機器に同一の番号を付し、個々の機器を同一番号の末尾にａ、ｂ、ｃ、・・・を付して区別することとする。なお、同一機器に共通した事項を説明する場合は、以後末尾のａ、ｂ、ｃ、・・・を省略して示す。

特開平７−２６９９６４号公報

最近、新規に製造される冷却庫や冷凍・冷蔵保管庫等の冷却のための空調設備の冷媒回路には地球環境にやさしい自然冷媒を使用するものが採用されてきている。しかし既設のＲ−２２等フロン系冷媒を用いた冷却施設の自然冷媒使用への転換は、改造工事が面倒で費用がかかることもあり、一向に進んでいない。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、Ｒ−２２等のフロン系冷媒を用いた既設の空調設備を大幅な改造を必要とせずに、地球環境に無害な空調設備に改造することが可能な空調設備、及びこの改造工事に面倒で費用のかかる改造工事を回避可能とした施工方法を実現することを目的とする。
また冷却施設の運転を継続しながら改造工事を行うことができ、該改造工事による冷却運転の中断を最小限に留めることができる施工方法を実現することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明の空調設備は、
アンモニア冷媒使用の冷凍サイクルを構成するアンモニア冷凍回路と、
二酸化炭素冷媒使用の冷凍サイクルを構成し、該アンモニア冷凍回路との間に第１のカスケードコンデンサを介して接続する二酸化炭素冷凍回路と、
フロン系冷媒使用の冷凍サイクルを構成し、該二酸化炭素冷凍回路と第２のカスケードコンデンサを介して接続するフロン冷凍回路とからなり、
該フロン冷凍回路は圧縮機、凝縮器及び受液器からなる冷凍装置を設けずに、一又は複数の空気冷却器と、夫々の空気冷却器の入口側に設け各空気冷却器のフロン冷媒の蒸発温度を制御する絞り弁を介装させた密閉された循環管路に構成されたことを要旨とし、
そして第１の発明は、該第２のカスケードコンデンサを該空気冷却器より上方に配置して、該フロン冷凍回路内で該フロン系冷媒を自然循環させてなることを特徴とする空調設備にある。
叉第２の発明は、前記密閉された循環管路にキャンドポンプ（密封ポンプ）を設置して前記フロン冷凍回路内で該フロン系冷媒強制循環させてなることを特徴とする空調設備にある。

本発明の空調設備は、フロン系冷媒が循環する冷凍サイクルを構成する既設のフロン冷凍回路及び該フロン冷凍回路に介設され建物の各被空調フロア又は被空調室に配置された蒸発器からなる既設の空気冷却器を撤去することなく、そのまま利用するようにしたものである。即ち、該空気冷却器が介設され該フロン冷凍回路を構成する既設の冷媒配管を用いて密閉された循環管路を形成し、該循環管路の該空気冷却器の近傍に、二酸化炭素冷凍回路と接続する第２のカスケードコンデンサを設ける。

これによって空気冷却器と第２のカスケードコンデンサとの間でフロン系冷媒を自然循環又は強制循環させる循環流路を形成する。そして第２のカスケードコンデンサで二酸化炭素冷媒の蒸発潜熱によって、フロン系冷媒を液化し、液化したフロン系冷媒を各被空調フロア又は各被空調室に配置された空気冷却器に送る。そこでフロン系冷媒は蒸発して周囲から蒸発潜熱を奪うことにより、該被空調フロア又は被空調室内の雰囲気を冷却する。気化したフロン系冷媒は再び第２のカスケードコンデンサに到達し、第２のカスケードコンデンサで二酸化炭素冷媒により冷却され液化する。

また本発明は、建物に配設されフロン系冷媒使用の冷凍サイクルを構成するフロン冷凍回路を備えた既設の空調設備を自然系冷媒使用の冷凍サイクルを構成する冷凍回路を備えた空調設備に交換する空調設備の施工方法において、
アンモニア冷媒使用の冷凍サイクルを構成するアンモニア冷凍回路と、該アンモニア冷凍回路と第１のカスケードコンデンサを介して接続され、二酸化炭素冷媒使用の冷凍サイクルを構成する二酸化炭素冷凍回路を設ける第１ステップと、
既存のフロン系冷媒使用の冷凍サイクルから、圧縮機、凝縮器及び受液器からなる冷凍装置を外して、一又は複数の空気冷却器と、夫々の空気冷却器の入口側に設け各空気冷却器のフロン冷媒の蒸発温度を制御する絞り弁を介装させた密閉された循環管路からなるフロン冷凍回路に改造する第２ステップと
第２のカスケードコンデンサを介して前記二酸化炭素冷凍回路とフロン冷凍回路の密閉された循環管路とを接続する第３のステップとからなることを特徴とする空調設備の施工方法にある。
本発明では、フロン系冷媒は空気冷却器近傍の密閉された循環管路の内部に封入されている場合では、充填量も少量であり、外部に漏れるおそれがない。また該循環管路及び該循環管路に介設された空気冷却器は既設のものを使用するので、面倒で費用のかかる改造工事を必要としない。即ち、空気冷却器が介設され該フロン冷凍回路を構成する既設の冷媒配管を用いて密閉された循環管路を形成し（残し）、一方フロン冷凍回路に設けられた冷凍装置（圧縮機、凝縮器及び受液器）を撤去し、代わりに、冷凍装置を組み込んだアンモニア冷凍回路と二酸化炭素冷凍回路とを設けるだけでよい。建物の壁等に埋設された既設のフロン系冷媒配管（循環管路）を撤去するのは容易なことではなく、大掛かりな工事を必要とするが、本発明の空調設備では、「フロン冷凍回路に設けられた冷凍装置（圧縮機、凝縮器及び受液器）のみ撤去し」既設のフロン系冷媒配管を利用するので、そのような工事を必要とせず、小規模な改造工事で済む。

また本発明では、アンモニア冷凍回路とフロン冷凍回路との間に二酸化炭素冷凍回路を介在させているので、アンモニア冷媒の使用量を低減することができる。また、高段側にアンモニア冷媒を循環したアンモニア冷凍回路を使用し、低段側に二酸化炭素冷媒を循環した二酸化炭素冷凍回路としたため、毒性がありかつ可燃性のあるアンモニア冷媒を用いたアンモニア冷凍回路を構成する機器を屋外に配置し、安全な二酸化炭素冷媒を用いた二酸化炭素冷凍回路の構成機器を屋内に配置できるので、漏れが生じた場合の危険性を小さくすることができる。

また、本発明の空調設備において、第２のカスケードコンデンサに、フロン系冷媒の流路を密閉可能なシェルアンドチューブ型熱交換器、プレートシェル型熱交換器又はプレート型熱交換器を使用すれば、該第２のカスケードコンデンサにおいて、フロン冷凍回路からフロン系冷媒が漏洩するのを防止することができる。

また、本発明では、フロン冷凍回路でフロン系冷媒を自然循環させるようにすれば、フロン系冷媒を循環させるための動力を不要とする。一方、フロン冷凍回路でフロン系冷媒を強制循環させれば、第２のカスケードコンデンサを空気冷却器より上方に設置する必要がなく、第２のカスケードコンデンサの設置場所の制約が自然循環の場合より緩和される。

即ち、第２のカスケードコンデンサは、空気冷却器の近傍に配置さればよく、建物の内部又は外部であってもよい。また、空気冷却器が複数あり、各被空調フロア又は被空調室に分散配置される場合、第２のカスケードコンデンサを複数のカスケードコンデンサで構成し、各カスケードコンデンサを各空気冷却器の近傍に分散配置するようにしてもよい。

第２のカスケードコンデンサを被空調フロア又は被空調室の内部に配置すれば、第２のカスケードコンデンサへの熱侵入がなくなるので、防熱対策が簡便になるという利点がある。一方第２のカスケードコンデンサを被空調フロア又は被空調室の外部に配置すれば、低温下での制約された工事から解放されるという利点がある。

本発明の空調設備のデフロスト設備は、該空気冷却器に付設された既設のデフロスト設備をそのまま利用するようにすれば、デフロスト設備を新たに付設する必要がない。例えば、散水式のデフロスト設備であれば、フロン系冷媒を用いた冷凍装置の既設の給水設備及び排水設備をそのまま残して利用すればよい。
一方ホットガス供給式の場合は、アンモニア冷凍回路の圧縮機出口側の高温高圧のアンモニアガスを利用すればよい。

本発明の空調設備のホットガス供給式のデフロスト設備として、フロン冷凍回路において第２のカスケードコンデンサと空気冷却器との間に受液器を設け、該受液器の下流側で該フロン冷凍回路を分岐させる分岐路を設け、該分岐路を該空気冷却器のドレン受け部を経由して該空気冷却器に接続し、該ドレン受け部の上流側で該フロン冷凍回路を流れるフロン系冷媒を加熱する加熱手段を設けるようにするとよい。

デフロスト運転中は空気冷却器に付設されたファンは停止するため、該ファンに要する動力を該加熱手段の作動動力として使用することができる。従ってホットガス供給のために余分な動力を必要としない。またデフロスト運転中は該受液器に該フロン系冷媒を回収するようにする。

前記加熱手段として、例えば、電熱ヒータを用いることができる。あるいは、前記加熱手段を、アンモニア冷凍回路の圧縮機出口側のアンモニア冷媒の保有熱と前記ドレン受け部の上流側を流れるフロン系冷媒とを熱交換させて該フロン系冷媒を加熱する熱交換器で構成するとよい。これによって、圧縮機吐出側のアンモニア冷媒の保有熱を有効利用できるため、余分な熱源を必要としない利点がある。

デフロスト運転を行うときは、前記分岐路にフロン系冷媒を通し、該加熱手段で該フロン系冷媒を加熱した後、加熱して気化したフロン系冷媒を空気冷却器のドレン受け部を経由して空気冷却器に供給する。ドレン受け部を経由させる理由は、ドレン受け部をフロン系冷媒で加熱することにより、空気冷却器に付着した霜を融解した融解水がドレン受け部に落ちたとき再び凍らないようにするためである。

また本発明の空調設備の施工方法は、
建物に配設されフロン系冷媒使用の冷凍サイクルを構成するフロン冷凍回路を備えた既設の空調設備を自然系冷媒使用の冷凍サイクルを構成する冷凍回路を備えた空調設備に交換する空調設備の施工方法において、
アンモニア冷媒使用の冷凍サイクルを構成するアンモニア冷凍回路と、該アンモニア冷凍回路と第１のカスケードコンデンサを介して接続され二酸化炭素冷媒使用の冷凍サイクルを構成する二酸化炭素冷凍回路を設ける第１ステップと、
前記フロン冷凍回路に介設され各被空調フロア又は各被空調室ごとに配設された空気冷却器の近傍に、該二酸化炭素冷凍回路を構成する二酸化炭素冷媒配管を配設する第２ステップと、
該空気冷却器の近傍に第２のカスケードコンデンサを配設し、該フロン冷凍回路を構成する既設のフロン系冷媒配管を用いて該第２のカスケードコンデンサと該空気冷却器とを接続する密閉された循環管路を形成することにより、該循環管路内で該フロン系冷媒を自然循環又は強制循環させる循環流路を形成するとともに、該循環管路と該二酸化炭素冷媒管路とを第２のカスケードコンデンサを介して接続する第３ステップと、からなり、
該第３ステップを各空気冷却器で順次行いながら他の空気冷却器では空調運転を継続するものである。

本発明の施工方法では、まず第１ステップとして、アンモニア冷凍回路と、該アンモニア冷凍回路と第１のカスケードコンデンサを介して接続された二酸化炭素冷凍回路を設ける。そしてフロン系冷媒使用の冷凍回路を構成する機器を撤去するが、各被空調フロア又は各被空調室ごとに配設された空気冷却器、及び該空気冷却器に接続されたフロン系冷媒配管を建物に残して置く。

次に第２ステップとして、既存のフロン系冷媒使用の冷凍サイクルから、圧縮機、凝縮器及び受液器からなる冷凍装置を外して、一又は複数の空気冷却器と、夫々の空気冷却器の入口側に設け各空気冷却器のフロン冷媒の蒸発温度を制御する絞り弁を介装させた密閉された循環管路からなるフロン冷凍回路に改造する。

第３ステップは、第２のカスケードコンデンサを介して前記二酸化炭素冷凍回路とフロン冷凍回路の密閉された循環管路とを接続する。そして、該循環管路内で該フロン系冷媒を自然循環又は強制循環させる循環流路を形成する。建物全体としては、該改造工事の間でも空調運転を休むことなく継続することができる。また各空気冷却器の近傍に予め二酸化炭素冷媒配管を配設してあるので、個々の被空調フロア又は各被空調室の前記第３ステップの改造工事は短時間で完了することができ、空調運転が中断する時間を極力短縮化できる。該改造工事を終えた被空調フロア又は被空調室では、改造後の空調設備で空調運転を行うようにする。改造後の空調運転では、フロン系冷媒は密閉された循環管路の内部を循環するので、外部に漏洩するおそれはない。

かかる本発明の施工方法において、既設の空調設備のデフロスト設備及び建物に既設の電気設備をそのまま利用するようにすれば、該改造工事を小規模で限定的なものにすることができる。

本発明の空調設備によれば、既設のフロン系冷媒配管及び各被空調フロア又は各被空調室に設けられた空気冷却器を撤去することなくそのまま利用するようにしているので、大掛かりな改造工事を必要とせず、低コストで環境に無害な空調設備に改造することができる。フロン系冷媒は密閉された循環管路内を循環するように構成されているので、外部に漏洩するおそれがなく、オゾン層の破壊など地球環境に害を及ぼすおそれがない。

また本発明の空調設備施工方法によれば、既設のフロン系冷媒配管及び各被空調フロア又は各被空調室に設けられた空気冷却器を撤去することなくそのまま利用できるので、大掛かりな改造工事を必要とすることなく、環境に無害な空調設備に改造することができる。
また他の空気冷却器では空調運転を継続しながら、個々の空気冷却器ごとに改造工事を順次行うので、建物全体として空調運転を中断することがないとともに、個々の空気冷却器の改造工事も短時間できるので、各被空調フロア又は被空調室の中断時間も極力短縮することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

（実施形態１）
次に本発明の空調設備の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１の（ａ）は第１実施形態の全体構成図、（ｂ）は第１実施形態の一部を変更した変形例を示す一部構成図、図２は第１実施形態で用いられるプレートシェル型熱交換器の模式的断面図である。図１において、アンモニア／二酸化炭素冷凍装置２は、アンモニア冷媒が循環する循環ライン３で冷凍サイクルを構成する冷凍回路と、二酸化炭素冷媒が循環する循環ライン１１及び１２で冷凍サイクルを構成する冷凍回路とが第１のカスケードコンデンサ１０で接続された冷凍装置である。なお、図１（ａ）において、アンモニア／二酸化炭素冷凍装置２は立面視で図示され、低温庫１は平面視で図示されている。低温庫１の入口は扉１６で開閉される。

ＮＨ_３循環ライン３には、圧縮機４、蒸発式凝縮器５、膨張弁６及び蒸発器として機能する第１のカスケードコンデンサ１０が介設され、アンモニア冷媒が循環される。ＮＨ_３循環ライン３では、圧縮機４で圧縮されたアンモニア冷媒は、蒸発式凝縮器５で凝縮され、膨張弁６を経て第１のカスケードコンデンサ１０でＣＯ_２循環ライン１１を流れる二酸化炭素冷媒から蒸発潜熱を奪って蒸発する。ＣＯ_２循環ライン１１は、第１のカスケードコンデンサ１０と受液器１３との間を繋ぐ循環ラインを形成し、第１のカスケードコンデンサ１０が受液器１３の上方に設置されている。

ＣＯ_２循環ライン１１では、気化した二酸化炭素冷媒が受液器１３から第１のカスケードコンデンサ１０に流入し、第１のカスケードコンデンサ１０で冷却されて液化し受液器１３に流下する自然循環を行う循環流路を形成している。またＣＯ_２循環ライン１２は、受液器１３と受液器１３より下方に配置された第２のカスケードコンデンサ２０との間で二酸化炭素冷媒がポンプ１４によって強制循環する流路を形成している。

第１及び第２のカスケードコンデンサ１０及び２０は、図２に示すようなプレートシェル型熱交換器で構成される。図２において、プレートシェル型熱交換器は、両側に端版１０２及び１０３を有するシェル型ケーシング１０１と、該シェル型ケーシング１０１の内部に配置されるプレート型熱交換部１０６とからなる。プレート型熱交換部１０６は、内部に被熱交換流体が流れる空間が形成され、複数のプレート型熱交換部１０６が間隔を置いて並設され、これら複数のプレート型熱交換部１０６が水平方向に配置される入口管１０７及び出口管１０８で連結されている。

ケーシング１０１の入口管１０４及び出口管１０５は、ＣＯ_２循環ライン１１又はＲ−２２循環ライン２１に接続されて、ケーシング１０１の内部には二酸化炭素冷媒又はＲ−２２冷媒が流入し、入口管１０７及び出口管１０８はＮＨ_３循環ライン３又はＣＯ_２循環ライン１２に接続されて、プレート型熱交換部１０６の内部空間にはアンモニア冷媒又はＣＯ_２冷媒が流れる。

ＮＨ_３循環ライン３では、圧縮機４で圧縮され、蒸発式凝縮器５で冷却されて液状となったアンモニア冷媒は、第１のカスケードコンデンサ１０を構成するプレートシェル型熱交換器に入口管１０７から流入し、プレート型熱交換部１０６の内部で二酸化炭素冷媒から蒸発潜熱を奪い、蒸発してガス状となって出口管１０８から流出する。
一方ケーシング１０１の入口管１０４にはガス状の二酸化炭素冷媒が流入し、プレート型熱交換部１０６内を流れるアンモニア冷媒に熱を奪われて液状となって出口管１０５から排出し、受液器１３に貯留する。

受液器１３に貯留した液状二酸化炭素冷媒は、ポンプ１４によって第２のカスケードコンデンサ２０に送られる。第２のカスケードコンデンサ２０は、第１のカスケードコンデンサ１０と同一構成のプレートシェル型熱交換器で構成されている。ＣＯ_２循環ライン１２は、該第２のカスケードコンデンサ２０でＲ−２２冷媒が循環する循環ライン２１と接続される。

即ち、第２のカスケードコンデンサ２０では、入口管１０４からガス状のＲ−２２冷媒が流入して出口管１０５から液状のＲ−２２冷媒が流出し、入口管１０７から液状の二酸化炭素冷媒が流入し、出口管１０８からガス状の二酸化炭素冷媒が流出する。第２のカスケードコンデンサ２０の上流側のＣＯ_２循環ライン１２には流量調整弁１５が介設されている。ＣＯ_２循環ライン１２を流下した液状の二酸化炭素冷媒は、第２のカスケードコンデンサ２０でＲ−２２冷媒から熱を奪って気化し、第２のカスケードコンデンサ２０から流出する。その後ＣＯ_２循環ライン１２内を上昇し、受液器１３に戻る。

Ｒ−２２冷媒が循環する循環ライン２１には、分岐ライン２１ａが設けられ、循環ライン２１及び分岐ライン２１ａにはそれぞれ蒸発器からなる空気冷却器２２ａ及び２２ｂが介設されている。なお分岐ライン２１ａは、被空調室の数に応じて設けられる。循環ライン２１は密閉された循環管路で構成され、空気冷却器２２の設置位置より上方に第２のカスケードコンデンサ２０が配置されている。かかる構成により、密閉された循環管路内でＲ−２２冷媒を上下に自然循環させる流路を形成している。

即ち循環ライン２１のＲ−２２冷媒は、カスケードコンデンサ２０で二酸化炭素冷媒に熱を奪われて液化し、自重により循環ライン２１内を流下し、空気冷却器２２に達し、該空気冷却器で被空調室内雰囲気を冷却し、該雰囲気から蒸発熱を得てガス状となって第２のカスケードコンデンサ２０へ向って上昇する。

尚、図14は本発明の参考例であって、Ｒ−２２冷媒の循環ライン２１は、図１４に示すＲ−２２冷媒を用いた既設の冷凍装置０２のうち、低温庫０１の隔壁等に埋設された循環ライン０３及び各被空調室に配置された空気冷却器０１１をそのまま残して利用している。即ち、図１４に示す既設の空調設備から図１に示す本実施形態の空調設備に改造する場合、図１４の破線で囲まれた部分のＲ−２２冷凍装置０２を撤去し、代わりに図１の破線で囲まれたアンモニア／二酸化炭素冷凍装置２を付設するとともに、第２のカスケードコンデンサ２０を設置するだけで、大部分の改造工事を完成することができる。従って図１４に示すＲ−２２冷凍装置０２から構成される空調設備から、図１に示す本実施形態の空調設備に改造する場合、改造工事が大掛かりにならず、低コストで実施できる。

また、第２のカスケードコンデンサ２０が空気冷却器２２の近傍上方に配置され、Ｒ−２２循環ライン２１でＲ−２２冷媒を自然循環させるようにしているので、Ｒ−２２冷媒を循環させるための動力を必要としない。また、Ｒ−２２冷媒の循環ライン２１が密閉された循環管路で構成されるとともに、第２のカスケードコンデンサ２０がＲ−２２冷媒の漏れを防止可能な構造のプレートシェル型熱交換器で構成されているため、Ｒ−２２冷媒が循環ライン２１から外部に漏れるおそれがなく、従って地球環境を害するおそれがない。

なお図１（ｂ）は、前記第１実施形態の変形例を示す。図１（ｂ）において、前記第１実施形態と同一構成のプレートシェル型熱交換器からなる第２のカスケードコンデンサ２０とＲ−２２冷媒の循環ライン２１との間にＲ−２２冷媒の自然循環ライン２３及び収容液量の少ないミニ受液器２４を設けたものである。

かかる構成とすれば、ミニ受液器２４でＲ−２２冷媒の液溜めを行うことにより、循環ライン２１及び２３の内部のＲ−２２冷媒の挙動を安定化させるとともに、ミニ受液器２４の内部で液状のＲ−２２冷媒による液頭を形成しているので、液状Ｒ−２２冷媒の液頭圧により循環ライン２１内でのＲ−２２冷媒の循環が良くなるとともに、Ｒ−２２冷媒の気相を含まずに確実にＲ−２２液相を送ることができるようになり、このため、熱輸送量を増大でき、熱効率を高めることができる。

（実施形態２）
次に本発明装置の第２実施形態を図３に基づいて説明する。図３は本実施形態の立面視構成図である。本実施形態は、低温庫３０の各被空調フロア３１ａ、３１ｂ及び３１ｃをそれぞれ冷却する場合の実施形態である。図３において、低温庫３０の屋上にアンモニア／二酸化炭素冷凍装置３２が設けられている。該冷凍装置３２は、アンモニア冷媒が循環するＮＨ_３循環ライン３４に、圧縮機３５、凝縮器３６、膨張弁３７、及び第１のカスケードコンデンサ４０が介設されたアンモニア冷凍装置３３を備えている。

またアンモニア冷凍装置３３は第１のカスケードコンデンサ４０を介してＣＯ_２循環ライン４１と接続されている。ＣＯ_２循環ライン４１は、第１のカスケードコンデンサ４０と第１のカスケードコンデンサ４０より下方に配置された受液器４２との間を二酸化炭素冷媒が自然循環する循環流路が形成されている。即ち受液器４２から上昇したガス状の二酸化炭素冷媒は、第１のカスケードコンデンサ４０でアンモニア冷媒と熱交換し、冷却されて液化し、自重により受液器４２に流下する。

また受液器４２と受液器４２の下方に設けられた第２のカスケードコンデンサ５０とは、ＣＯ_２循環ライン４５で接続されている。ＣＯ_２循環ライン４５は、受液器４２と第２のカスケードコンデンサ５０との間を二酸化炭素冷媒がポンプ４６により循環する循環流路を形成している。即ち、受液器４２から流下した液状の二酸化炭素冷媒は流量調整弁４７を通り、第２のカスケードコンデンサ５０でＲ−２２冷媒から蒸発潜熱を奪い、循環ライン４５内を上昇して受液器４２に戻る。

また第２のカスケードコンデンサ５０には、Ｒ−２２冷媒が循環する循環ライン５１が接続されている。第１及び第２のカスケードコンデンサ４０及び５０はプレートシェル型熱交換器で構成され、これによってＲ−２２冷媒が第２のカスケードコンデンサ５０で二酸化炭素冷媒側に漏洩するのを防止している。循環ライン５１を流れるＲ−２２冷媒は第２のカスケードコンデンサ５０で二酸化炭素冷媒と熱交換して冷却され液化して循環ライン５１内を自重により流下する。

循環ライン５１に介設された第２のカスケードコンデンサ５０は、Ｒ−２２冷媒が流路から漏洩するおそれのない構造をしているので、Ｒ−２２冷媒がこれらの機器で循環ライン５１から漏洩するおそれがない。低温庫３０の各被空調フロア３１ａ、３１ｂ及び３１ｃに蒸発器からなる空気冷却器５３が設けられ、分岐ライン５４を介して循環ライン５１と接続されている。個々の空気冷却器の入口側分岐ラインには該空気冷却器の蒸発温度を調整するための絞り弁５５が設けられている。

本実施形態において、Ｒ−２２冷媒の循環ライン５１及び各被空調フロアに配置された空気冷却器５３は、図１４に示すＲ−２２冷媒を用いた既設の空調設備の空気冷却器０１１をそのまま用いたものであり、図１４の破線で示すＲ−２２冷凍装置０２を撤去し、代わりに図３に示すアンモニア／二酸化炭素冷凍装置３２を付設したものである。

各被空調フロア３１ａ〜ｃでは、空気冷却器５３の入口側に設けた絞り弁５５で空気冷却器５３の蒸発温度を各個で独立して調整可能であり、これによって、冷却温度が各被空調フロア３１の設定温度になるように調整している。

本実施形態によれば、Ｒ−２２冷媒を用いた既設の冷凍装置を撤去するが、低温庫３０の壁等に埋設されたＲ−２２冷媒の配管及び各被空調フロア又は各被空調室に設置された空気冷却器５３をそのまま利用し、これにアンモニア／二酸化炭素冷凍装置３２を付設しているので、改造工事が大掛かりとならず、低コストで行うことができる。

またＲ−２２冷媒が循環する循環ライン５１を自然循環としたことにより、循環ライン５１にＲ−２２冷媒を循環させるための動力が不要になる。また、循環ライン５１を密閉された循環管路で構成し、かつ循環ライン５１にＲ−２２冷媒が外部に漏れないプレートシェル型熱交換器からなるカスケードコンデンサ５０を介設しているので、Ｒ−２２冷媒が外部に漏れて地球環境を害することがない。

なお本実施形態において、図１（ｂ）に示すように、第２のカスケードコンデンサ５０と分岐ライン５４との間に受液器を設け、第２のカスケードコンデンサ５０と該受液器との間を自然循環するＲ−２２冷媒の循環ラインを設けるようにしてもよい。

次に、前記第２実施形態の変形例を図４に基づいて説明する。図４において、循環ライン５１には、循環ライン５１を流れるＲ−２２冷媒を強制循環させると共に、各被空調フロアごとに空気冷却器５３の冷却温度を異なる温度に設定するため、キャンドポンプ５２を介設している。その他の構成は前記第２実施形態と同一である。
この変形例では、キャンドポンプ５２の冷媒輸送量を各被空調フロアを合計した全体負荷に対応させ、被空調フロア３１では空気冷却器５３の入口側に設けた絞り弁５５で必要供給量を調整し、空気冷却器５３の蒸発温度を調整することにより、冷却温度が各被空調フロア３１の設定温度になるように調整している。

このように、この変形例では、Ｒ−２２冷媒の循環ライン５１にキャンドポンプ５２を介設して、Ｒ−２２冷媒を強制循環させると共に、キャンドポンプ５２の冷媒輸送量を全負荷に対応させ、各被空調フロア３１に配置された空気冷却器５３の入口側の絞り弁５５で、空気冷却器５３の給液量を調整することにより、各被空調フロア３１の冷却設定温度に調整するようにしているので、各被空調フロアごとに異なる冷却温度とすることができる。

次に、前記第２実施形態のさらに別な変形例を図５に基づいて説明する。前記第２実施形態は、低温庫３０の屋上にアンモニア／二酸化炭素冷凍装置３２を設けた場合であったが、この変形例は、アンモニア／二酸化炭素冷凍装置３２を地上に設置したものである。図５において、アンモニア／二酸化炭素冷凍装置３２’を地上ｇに設置する。アンモニア／二酸化炭素冷凍装置３２’は図３のアンモニア／二酸化炭素冷凍装置３２と同一構成をなす。アンモニア／二酸化炭素冷凍装置３２’のＣＯ２循環ラインとＲ−２２循環ライン５１とは第２カスケードコンデンサ５０’で接続されている。

この変形例では、Ｒ−２２循環ライン５１’でＲ−２２冷媒を自然循環させることができないので、Ｒ−２２循環ライン５１’にキャンドポンプ５２’を介設して、Ｒ−２２冷媒を強制循環させている。強制循環とする場合、キャンドポンプ５２’の動力を必要とするが、第２カスケードコンデンサ５０’の設置位置に制約がなくなり、第２カスケードコンデンサ５０’の設置が容易になる。

（実施形態３）
次に本発明の空調設備の施工方法の第１実施形態を図６に基づいて説明する。図６（ａ）は、本発明の施工前のＲ−２２冷媒を用いた空調設備を示す模式図である。図６（ａ）において、Ｒ−２２冷凍装置０２は、図１４に示すＲ−２２冷凍装置０２と同一構成を有し、図１４に示す圧縮機０４、凝縮器０５、受液器０６、冷却塔０７、及び冷却水ライン０８を備えている。Ｒ−２２冷媒は、各被空調フロア３１で複数の分岐ライン０１３を介して蒸発器からなる複数の空気冷却器０１１が介設されている。

各空気冷却器０１１の上流側には膨張弁０１２が介設され、Ｒ−２２冷媒は膨張弁０１２によって減圧され、空気冷却器０１１中で蒸発潜熱を奪い、各被空調フロア３１の雰囲気を冷却する。本実施形態では、この既設のＲ−２２冷凍機０２を地球環境に無害な自然冷媒を用いた冷凍装置に改造する。以下図６の（ｂ）〜（ｄ）に基づいてその施工手順を説明する。

図６（ｂ）において、低温庫３０の屋上に、Ｒ−２２冷凍機０２に並べて図１の破線で囲まれたアンモニア／二酸化炭素冷凍装置２と同一構成の冷凍装置２を設置する。また冷凍装置２から二酸化炭素冷媒を各被空調フロア３１に循環するＣＯ_２循環ライン１２を上下方向に各被空調フロア３１の床面を貫いて配設する。その後各被空調フロア３１ごとの改造工事は、被空調フロアごとに順々に行い、改造工事を行っていない被空調フロアでは空調運転を継続して、低温状態を保持する。

まず、最初に被空調フロア３１ｃの改造を行う。Ｒ−２２循環ライン０３に配管の結合部６１ｃを設け、該結合部６１ｃにＣＯ_２循環ライン１１を接続する。空気冷却器０１１ｃの近傍でかつ空気冷却器０１１ｃの上方に第２のカスケードコンデンサ６３ｃを設置し、第２のカスケードコンデンサ６３ｃと該結合部６１ｃとを結ぶＣＯ_２循環ライン６２ｃを配設する。ＣＯ_２循環ライン６２ｃは、ポンプ１４によりＣＯ_２を強制循環するものである。

さらに第２のカスケードコンデンサ６３ｃと空気冷却器０１１ｃとを結ぶＲ−２２冷媒の循環ライン６４ｃを配設する。循環ライン６４ｃは、図１（ａ）に示すＲ−２２循環ライン２１と同様に密閉された循環管路を形成し、該循環管路内でＲ−２２冷媒を上下に自然循環させる循環流路を形成している。

ここまでの改造工事によって、被空調フロア３１ｃでは、アンモニア／二酸化炭素冷凍装置２を稼動させた空調運転を行うことができるので、改造工事が終わり次第、該冷凍装置２による空調運転を開始する。
被空調フロア３１ｃの場合と同じ手順で、被空調フロア３１ａ及び３１ｂでも同様の改造工事を行う。また全被空調フロアの改造工事が終了したら、低温庫３０の屋上に設置されているＲ−２２冷凍装置０２を撤去する。この状態を図６（ｃ）に示す。

図６（ｃ）に示す状態で、被空調フロアの全部でアンモニア／二酸化炭素冷凍装置２を稼動させた空調運転が可能となる。Ｒ−２２冷媒の循環ライン６４は、Ｒ−２２冷媒を自然循環させるため、Ｒ−２２冷媒を循環させる動力を必要としない。また、循環ライン６４は、密閉された循環管路を形成しているので、Ｒ−２２冷媒が外部に漏れるおそれがなく、地球環境を害することがない。この状態で低温庫３０の長期空調運転が可能である。

なお、図６（ｄ）に示すように、Ｒ−２２冷媒を用いた空気冷却器０１１を二酸化炭素冷媒を用いた空気冷却器６５と取り替え、ＣＯ_２循環ライン１１と該空気冷却器６５を分岐ライン６６で接続するようにしてもよい。この状態で自然冷媒のみを用いた冷凍装置による空調運転が可能となる。なお各被空調フロア３１で、使わなくなったＲ−２２循環ライン０３の配管は、工事終了後に埋め殺しとする。

この場合、余分な改造工事を行なうことになるが、図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すステップを実施しているため、改造工事中の各被空調フロア３１ａ〜ｃの空調運転の中断時期を極力短縮することができる。

図６（ｄ）で本実施形態に係る空調設備の散水式デフロスト設備７０の構成を説明する。低温庫３０の地下等にデフロスト水槽７１が設けられている。デフロスト水槽７１から給水ポンプ７３が介設された給水ライン７２が低温庫３０に導設され、給水ライン７２から分岐した枝管７４ａ〜ｃが各空気冷却器６５に導設されている。そして、各空気冷却器６５の図示しない蒸発器にデフロスト水が散布されて、該蒸発器の表面に付着した霜を取り除く。

除霜に供された後のデフロスト水は、空気冷却器６５の下部に設けられたドレンパン７６に落ち、そこから排水ライン７７ａ〜ｃに排水される。そして、エアカット弁７８ａ〜ｃで空気が除去され、排水ライン７９を経てデフロスト水槽７１に戻される。
なお、デフロスト設備７０は、Ｒ−２２冷媒冷凍装置０２に付設された既存の散水式デフロスト設備があれば、それをそのまま利用すればよい。この場合、デフロスト設備を新たに付設する必要がないので、介装工事を簡素化できる。既存のデフロスト設備がなければ、新設する必要がある。

本実施形態によれば、各被空調フロアごとに順々にアンモニア冷媒及び二酸化炭素冷媒を用いた冷凍装置２に取り替える工事を実施し、該工事を行っていない被空調フロアの空調運転を継続するようにしているので、低温庫３０全体の空調運転を中断させることなく改造工事を実施できる。しかも冷凍装置２及びＣＯ_２循環ライン１１の設置を前もって行っておき、各被空調フロアの改造工事は、小型の第２カスケードコンデンサ６３を設置するだけであるので、短時間の作業で済み、空調運転を長時間中断させることがない。

また、散水式デフロスト設備７０は、Ｒ−２２冷媒冷凍装置０２の既存のデフロスト設備をそのまま利用すればよく、大掛かりな改造工事を必要としない。
またＲ−２２冷媒が循環する循環ライン６４は、自然循環であるため、強制循環用のポンプを不要とし、さらに、密閉された循環管路を形成しているので、Ｒ−２２冷媒が外部に漏れるおそれがない。

次に、本発明方法の前記第３実施形態の変形例を図７に基づいて説明する。図７において、この変形例は、前記第３実施形態のように、空気冷却器０１１の上方に第２のカスケードコンデンサ６３を設置せず、各被空調フロア３１で、空気冷却器０１１と同一床面上に第２カスケードコンデンサ６３を設置するようにしている。そして、第２カスケードコンデンサ６３と空気冷却器０１１とを結ぶＲ−２２冷媒の循環ライン６４に強制循環用ポンプ６７を介設している。その他の構成は、前記実施形態３と同一である。

前述のように、この変形例では、Ｒ−２２冷媒の循環ライン６４に強制循環用のポンプ６７を介設し、循環ライン６４を強制循環としているため、第２カスケードコンデンサ６３を空気冷却器０１１の上方に設置する必要がなくなる。従って、第２カスケードコンデンサ６３の設置位置に制約がなくなり、第２カスケードコンデンサ６３の取り付けが容易になる。

（実施形態４）
次に本発明装置の第３実施形態を図８に基づいて説明する。本実施形態は、Ｒ−２２冷媒の自然循環ラインに介設された空気冷却器のデフロスト設備に係る実施形態である。
図８は、Ｒ−２２冷媒を用いた既設の空気冷却器に付設された散水式デフロスト設備をそのまま利用する実施形態に係る立面視断面図である。図８において、空気冷却器８０の中空なケーシング８１の内部には、Ｒ−２２冷媒を自然循環する循環流路を形成したＲ−２２循環ライン８２に接続した冷却コイルからなる蒸発器８３が設けられ、蒸発器８３の上流側循環ライン８２には膨張弁８４及び開閉用電磁弁８５が介設されている。

またケーシング８１にはファン８６が設けられて、矢印ａ方向の空気流路を形成している。蒸発器８３の上方には複数の散水ヘッダ８７が設けられ、散水ヘッダ８７には図示しない給水源に接続された給水管８８が接続されている。散水ヘッダ８７から散水することによって、蒸発器８３を構成する冷却コイルの外表面に付着した霜を融解し、融解水を下方に流し、該融解水を蒸発器８３の下方に設けられたドレンパン８９で受け、ドレンパン８９に設けられた排水管９０から外部に排水する。

このようにＲ−２２冷媒を用いた既設の空気冷却器０１１に付設された給水式のデフロスト設備を利用すれば、新たなデフロスト設備を付設することなく、デフロストを実施することができる。従って、改造工事を簡素化できる。

（実施形態５）
次にホットガス供給式のデフロスト設備を用いる場合の例を説明する。この場合、通常冷凍サイクルを構成する冷凍回路に介設された圧縮機の出口側の高温高圧のガス状冷媒を空気冷却器に導入してデフロストを行う。しかし本発明では、Ｒ−２２冷媒を用いた冷凍装置は撤去されるので、Ｒ−２２冷媒の保有熱を利用することはできない。
図９（ａ）は、図１（ｂ）に示す本発明の実施形態にホットガス供給方式のデフロスト設備を設けた実施形態を示す立面視構成図、図９（ｂ）は図９（ａ）の装置の作動を示す図表、図１０は本実施形態の空気冷却器の立面視断面図、図１１は該空気冷却器の斜視図である。

図９において、Ｒ−２２冷媒が自然循環を行う循環流路を形成する循環ライン２１は、ミニ受液器２４から空気冷却器１１０のケーシング１１１の内部に導設され、ケーシング１１１の内部で循環ライン２１に冷却コイルからなる蒸発器１１２が介設されている。蒸発器１１２で空気流ａから蒸発潜熱を奪って気化したＲ−２２冷媒はミニ受液器２４に戻る。なお、ミニ受液器２４は空気冷却器１１０より上方に設けられ、循環ライン２１内で液状Ｒ−２２冷媒の自重により、Ｒ−２２冷媒を自然循環させている。また、ミニ受液器２４より上方に第２カスケードコンデンサ２０を設け、循環ライン２３内でＲ−２２冷媒を自然循環させている。

循環ライン２１には分岐ライン１１３が設けられ、該分岐ライン１１３は電熱ヒータ１１４による加熱部を経由してドレンパン１１５に接続され、ドレンパン１１５から蒸発器１１２に導設されて循環ライン２１に接続されている。なお循環ライン２１には、分岐ライン１１３との分岐部の下流側で電磁弁１１６が介設され、分岐ライン１１３には開閉用電磁弁１１７及び流量調整弁１１８が介設されている。

図１０及び図１１において、ケーシング１１１の上流側端にはファン１１９が設けられてケーシング１１１内で空気流ａを形成する。ケーシング１１１の出口には、デフロスト時にケーシング１１１の出口を閉鎖して加熱能力を増大させるダンパ１２０が設けられている。またドレンパン１１５には、蒸発器１１２に付着した霜が融解し、ドレンパン１１５に落下した融解水を排出するための排水管１２１が設けられている。

かかる構成において、図９（ｂ）に示すように、空気冷却器１１０の冷却運転時には、電磁弁１１６が開、電磁弁１１７が閉となっており、またファン１１９が作動して空気流ａが形成され、ヒータ１１４がオフとなっている。この状態で循環ライン２１からＲ−２２冷媒が蒸発器１１２に供給され、空気流ａとの間で熱交換して空気流ａを冷却する。

デフロスト実施時においては、電磁弁１１６が閉、電磁開閉弁１１７が開となり、ファン１１９が停止し、電熱ヒータ１１４が稼動する。またダンパ１２０が作動して空気冷却器１１０の空気流路を閉鎖する。これによってＲ−２２冷媒は分岐ライン１１３を通って電熱ヒータ１１４で加熱され、高温のガス状となってドレンパン１１５を経由して蒸発器１１２に導入される。分岐ライン１１３を通るＲ−２２冷媒の流量は流量調整弁１１８で調整される。

Ｒ−２２冷媒が加熱されたホットガスが蒸発器１１２を構成する冷却コイルの内部を流れることによって該冷却コイルの外表面に付着した霜が融解し、融解水となってドレンパン１１５に流れ落ち、ドレンパン１１５に設けられた排水管１２１から外部に排出される。なおケーシング１１１の入口側に入口フード１１１ａが設けられ、かつデフロスト時にダンパ１２０で空気冷却器１１０の出口を閉鎖することにより、ケーシング１１１内でデフロスト時の熱の放散を防止し、熱効率を向上させている。
デフロスト時においては、ファン１１９を停止させ、ファン１１９のモータ動力分を電熱ヒータ１１４の動力として使用するので、電熱ヒータ１１４の作動に余分な動力を必要としない。

また、本実施形態では、ミニ受液器２４が使用され、ミニ受液器２４の冷媒容量が限られているので、電熱ヒータ１１４によるＲ−２２冷媒の加熱効率が向上する。そのため、デフロスト時のＲ−２２冷媒の温度上昇を早めることができ、例えば、Ｒ−２２冷媒を１５℃に短時間で昇温させることができる。従って、電熱ヒータ１１４によるデフロスト機能を効率的に行なうことができる。

次に前記ホットガス供給方式の変形例を図１２により説明する。図１２（ａ）は本変形例の立面視構成図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の装置の作動を示す図表である。図１２において、図９〜図１１と同一の部位又は機器には同一の符号を付し、それら部位又は機器の説明を省略する。図１２（ａ）において、Ｒ−２２冷媒の循環ライン２１’は、図９（ａ）の循環ライン２１と異なり、ミニ受液器２４から流下した液状のＲ−２２冷媒が蒸発器１１２に至り、蒸発器１１２で空気流ａから蒸発潜熱を奪って蒸発し、上昇してカスケードコンデンサ２０に戻る循環流路を形成している。該循環流路は、液状のＲ−２２冷媒がミニ受液器２４から自重により流下し、蒸発器１１２で気化したＲ−２２冷媒が上昇して第２カスケードコンデンサ２０に至る自然循環を形成している。第２カスケードコンデンサ２０に戻ったＲ−２２冷媒は、そこで凝縮してミニ受液器２４に戻る。

かかる構成において、図１２（ｂ）に示すように、空気冷却器１１０の冷却運転時は、図９（ｂ）に示す場合と同様に、電磁弁１１６が開、電磁弁１１７が閉となっていて、Ｒ−２２冷媒が蒸発器１１２に導入され、ファン１１９が作動して空気流ａを形成し、該空気流ａを蒸発器１１２で冷却する。このとき電熱ヒータ１１４はオフとなっている。
次にデフロスト移行時においては、電磁弁１１６を閉、電磁弁１１７を開として、Ｒ−２２冷媒を分岐ライン１１３からドレンパン１１５を経由して蒸発器１１２に導入する。なおファン１１９は作動状態とし、電熱ヒータ１１４は停止したままとする。

次にデフロスト実施時には、電磁弁１１６及び１１７を閉とし、ファン１１９を停止させ、電熱ヒータ１１４を稼動させる。この操作によって循環ライン２１’のＲ−２２冷媒の流れを止め、Ｒ−２２冷媒の流れが止まった状態で電熱ヒータ１１４により分岐ライン１１３に溜まっているＲ−２２冷媒を加熱する。

これによって分岐ライン１１３の下流側、即ちドレンパン１１５及び蒸発器１１２の冷却コイル内に溜まったＲ−２２冷媒を加熱し、冷却コイル外表面の霜を融解させると共に、循環管２１’を通ってミニ受液器２４に戻る。かかる装置によってデフロストを容易に行うことができる。なお本例においても、ファン１１９を停止させた状態で電熱ヒータ１１４を稼動させるので、電熱ヒータ１１４はファン１１９の動力を使用でき、電熱ヒータ１１４のために余分な動力を必要としない。

（実施形態６）
次に、散水式デフロスト設備の別の構成例を図１３に基づいて説明する。図１３において、アンモニア／二酸化炭素冷凍装置１２０には、図示しないアンモニア冷凍回路が設けられ、該アンモニア冷凍回路には図示しない凝縮器が介設されている。そして、該凝縮器と冷却塔１２２が冷却水ライン１２１及び１２４で接続されている。該凝縮器で圧縮機出口側の高温のアンモニア冷媒と熱交換して暖められた冷却水ｃが冷却水ライン１２１を通って冷却塔１２２に供給される。冷却水ｃは冷却塔１２２で冷却されて、ポンプ１２３により冷却水ライン１２４を経て再び該凝縮器に戻される。

冷却水ライン１２１から分岐した分岐ライン１２５を介して暖められた冷却水ｃの一部が熱交換器１２６に供給される。熱交換器１２６と熱交換器１２８との間にブラインｂが循環する循環ライン１２７が接続されている。冷却水ｃは熱交換器１２６で不凍液からなるブラインｂと熱交換してブラインｂを加熱する。加熱されたブラインｂは、熱交換器１２８で図９又は図１２に図示された分岐ライン１１３を流れるＲ−２２冷媒と熱交換して、Ｒ−２２冷媒を加熱する。

加熱されたＲ−２２冷媒は、高温のガス状となってドレンパン１１５を経由して蒸発器１１２に導入される。そして、Ｒ−２２冷媒が加熱されたホットガスが蒸発器１１２を構成する冷却コイルの内部を流れることによって該冷却コイルの外表面に付着した霜が融解する。このように、本実施形態によれば、アンモニア／二酸化炭素冷凍装置１２０のＲ−２２冷媒の圧縮機出口側の高温のアンモニア冷媒の保有熱を利用して蒸発器１１２のデフロストを可能にするので、デフロストのための余分な熱源を必要としない。

本発明によれば、フロン系冷媒を用いた既設の空調設備を、既設の空調設備の一部を利用して大掛かりな改造工事を必要とせずに、地球環境に無害な空調設備に改造することができる。

本発明装置の第１実施形態に係り、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は第１実施形態の一部を変更した変形例を示す一部構成図である。前記第１実施形態で用いられるプレートシェル型熱交換器の模式的断面図である。本発明装置の第２実施形態を示す立面視構成図である。前記第２実施形態の変形例を示す立面視構成図である。前記第２実施形態のさらに別の変形例を示す立面視構成図である。本発明方法の第１実施形態を順を追って示す立面視説明図である。本発明方法の前記第１実施形態の変形例を示す立面視説明図である。本発明装置の第３実施形態に係る散水式デフロスト設備の立面視断面図である。本発明装置の第４実施形態のホットガス供給方式のデフロスト設備に係り、（ａ）は、立面視構成図、（ｂ）は（ａ）の装置の作動を示す図表である。前記第４実施形態のデフロスト設備を備えた空気冷却器の立面視断面図である。図１０の空気冷却器の斜視図である。前記第４実施形態の変形例に係り、（ａ）は、立面視構成図、（ｂ）は（ａ）の装置の作動を示す図表である。本発明装置の第５実施形態に係る散水式デフロスト設備の系統図である。従来のＲ−２２冷媒を用いた空調設備を示す全体構成図（本発明の参考例）である。

１，３０低温庫
２，３２，１２０アンモニア／二酸化炭素冷凍装置
３３アンモニア冷凍装置
３，３４ＮＨ_３循環ライン
１０，４０第１のカスケードコンデンサ
１１，１２ＣＯ_２循環ライン
２０，５０，５０’、６３第２のカスケードコンデンサ
２１Ｒ−２２循環ライン
２２、５３，８０、１１０Ｒ−２２空気冷却器
２４ミニ受液器
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ被空調フロア
５２，５２’ キャンドポンプ
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ絞り弁
６５ＣＯ_２空気冷却器
１１３分岐ライン
１１４電熱ヒータ（加熱手段）
１１５ドレンパン（ドレン受け部）
１２６，１２８熱交換器（加熱手段）

Claims

アンモニア冷媒使用の冷凍サイクルを構成するアンモニア冷凍回路と、
二酸化炭素冷媒使用の冷凍サイクルを構成し、該アンモニア冷凍回路との間に第１のカスケードコンデンサを介して接続する二酸化炭素冷凍回路と、
フロン系冷媒使用の冷凍サイクルを構成し、該二酸化炭素冷凍回路と第２のカスケードコンデンサを介して接続するフロン冷凍回路とからなり、
該フロン冷凍回路は圧縮機、凝縮器及び受液器からなる冷凍装置を設けずに、一又は複数の空気冷却器と、夫々の空気冷却器の入口側に設け各空気冷却器のフロン冷媒の蒸発温度を制御する絞り弁を介装させた密閉された循環管路に構成され
該第２のカスケードコンデンサを該空気冷却器より上方に配置して、該フロン冷凍回路内で該フロン系冷媒を自然循環させてなることを特徴とする空調設備。
アンモニア冷媒使用の冷凍サイクルを構成するアンモニア冷凍回路と、
二酸化炭素冷媒使用の冷凍サイクルを構成し、該アンモニア冷凍回路との間に第１のカスケードコンデンサを介して接続する二酸化炭素冷凍回路と、
フロン系冷媒使用の冷凍サイクルを構成し、該二酸化炭素冷凍回路と第２のカスケードコンデンサを介して接続するフロン冷凍回路とからなり、
該フロン冷凍回路は圧縮機、凝縮器及び受液器からなる冷凍装置を設けずに、一又は複数の空気冷却器と、夫々の空気冷却器の入口側に設け各空気冷却器のフロン冷媒の蒸発温度を制御する絞り弁を介装させた密閉された循環管路に構成され
前記密閉された循環管路にキャンドポンプを設置して前記フロン冷凍回路内で該フロン系冷媒強制循環させてなることを特徴とする空調設備。
前記第２のカスケードコンデンサが複数のカスケードコンデンサで構成され、各カスケードコンデンサが１個ずつ前記空気冷却器の近傍に分散配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調設備。
前記フロン冷凍回路において前記第２のカスケードコンデンサと前記空気冷却器との間に受液器を設け、該受液器の下流側で該フロン冷凍回路を分岐した分岐路を形成させ、該分岐路を該空気冷却器のドレン受け部を経由して該空気冷却器に接続し、該ドレン受け部の上流側で該分岐路を流れるフロン系冷媒を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の空調設備。
前記加熱手段が、アンモニア冷凍回路の圧縮機出口側のアンモニア冷媒の保有熱と前記ドレン受け部の上流側を流れるフロン系冷媒とを熱交換させて該フロン系冷媒を加熱する熱交換器からなることを特徴とする請求項４に記載の空調設備。
建物に配設されフロン系冷媒使用の冷凍サイクルを構成するフロン冷凍回路を備えた既設の空調設備を自然系冷媒使用の冷凍サイクルを構成する冷凍回路を備えた空調設備に交換する空調設備の施工方法において、
アンモニア冷媒使用の冷凍サイクルを構成するアンモニア冷凍回路と、該アンモニア冷凍回路と第１のカスケードコンデンサを介して接続され、二酸化炭素冷媒使用の冷凍サイクルを構成する二酸化炭素冷凍回路を設ける第１ステップと、
既存のフロン系冷媒使用の冷凍サイクルから、圧縮機、凝縮器及び受液器からなる冷凍装置を外して、一又は複数の空気冷却器と、夫々の空気冷却器の入口側に設け各空気冷却器のフロン冷媒の蒸発温度を制御する絞り弁を介装させた密閉された循環管路からなるフロン冷凍回路に改造する第２ステップと
第２のカスケードコンデンサを介して前記二酸化炭素冷凍回路とフロン冷凍回路の密閉された循環管路とを接続する第３のステップとからなることを特徴とする空調設備の施工方法。