JP5323023B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、二元冷凍システムを用いた冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus using a binary refrigeration system.
近年、冷凍システムに使用される冷媒の地球温暖化に対する影響を削減する要求が高まっており、地球温暖化に対する影響が小さい自然冷媒として、例えばCO2 を使用した冷凍システムが提案されている。
しかし、高圧が超臨界サイクルとなる冷凍サイクルにおいては、超臨界域での冷媒密度変化が連続的となり、運転条件の違いにより発生する余剰冷媒を、高圧側受液器で処理することが困難となる。
In recent years, there has been an increasing demand for reducing the influence of refrigerants used in refrigeration systems on global warming, and refrigeration systems using, for example, CO 2 have been proposed as natural refrigerants that have little influence on global warming.
However, in a refrigeration cycle in which high pressure becomes a supercritical cycle, the change in refrigerant density in the supercritical region becomes continuous, and it is difficult to treat surplus refrigerant generated due to differences in operating conditions with a high-pressure side receiver. Become.
例えば、ヒートポンプ式給湯装置は超臨界冷媒のCO2 を使用した冷媒サイクルが多く使われる。このようなヒートポンプ式給湯装置は、外気温度が上昇するなどの環境条件の違いにより、凝縮側及び蒸発側の負荷変動が生じ、この負荷変動により安定する冷媒サイクルも変動する。そのため、各環境条件において必要とする冷媒量はそれぞれ異なり、ある環境条件に合わせて冷媒を充填したとしても、他の環境条件では冷媒量に過不足が生じて、適切な冷媒サイクルを維持することができなくなるおそれがあるという課題があった。 For example, a heat pump type hot water supply apparatus often uses a refrigerant cycle using CO 2 which is a supercritical refrigerant. In such a heat pump hot water supply apparatus, load fluctuations on the condensation side and evaporation side occur due to differences in environmental conditions such as an increase in the outside air temperature, and the stable refrigerant cycle also fluctuates due to this load fluctuation. Therefore, the amount of refrigerant required in each environmental condition is different, and even if the refrigerant is filled according to a certain environmental condition, the amount of refrigerant will be excessive or insufficient in other environmental conditions to maintain an appropriate refrigerant cycle. There was a problem that there is a risk that it may become impossible.
上記の課題を解決するための冷凍装置として、例えば「圧縮機15と放熱器16とレシーバ18と膨張弁19と蒸発器20とを備える。冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用いた冷媒回路である。レシーバ18の上流側に、放熱器16から流出した冷媒を冷却する冷却部17を設ける。蒸発器20の一部を空気熱交換器として機能させてこれを冷却部17とする。冷却部17が蒸発器20の出口側の冷媒と熱交換を行う。」というものがある(特許文献1参照)。
As a refrigeration apparatus for solving the above-mentioned problems, for example, “a
しかしながら、特許文献1においては、冷却部の冷却温度には限度があり、密度変化幅が小さいため、負荷変動の大きい冷凍システムでは冷媒を適切な体積となるまで冷却できない場合があるという課題があった。 However, in Patent Document 1, there is a limit to the cooling temperature of the cooling section, and since the density change width is small, there is a problem that in a refrigeration system with a large load fluctuation, the refrigerant may not be cooled until it reaches an appropriate volume. It was.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、負荷変動の大きい冷凍システムにおいても適切な冷媒の体積を維持することができる冷凍装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a refrigeration apparatus capable of maintaining an appropriate refrigerant volume even in a refrigeration system with a large load fluctuation.
本発明における冷凍装置は、低元圧縮機、低元凝縮器、低元減圧手段、低元蒸発器、低元受液器、前記低元受液器と前記低元減圧手段との間に配置される開閉弁、及び前記低元圧縮機と前記低元凝縮器との間に配置される逆止弁を有し、CO2を冷媒として用いて循環させる低元冷凍サイクルと、高元圧縮機、高元凝縮器、高元減圧手段及び高元蒸発器を有し、高元側冷媒を循環させる高元冷凍サイクルと、前記低元凝縮器と前記高元蒸発器とを有し、前記CO2と前記高元側冷媒との熱交換を行うカスケードコンデンサと、を備え、前記低元冷凍サイクルでは、前記低元凝縮器において前記CO2が冷却され、冷却された前記CO2を前記低元減圧手段を介して前記低元蒸発器へ流入させ、前記低元蒸発器において前記CO2を気化させることにより対象物を冷却し、また、前記カスケードコンデンサにおける前記高元側の冷媒との熱交換により、前記CO2の圧力が、CO2の臨界圧力よりも小さくなるように前記高元冷凍サイクルの前記高元圧縮機を制御し、前記低元冷凍サイクルの前記低元圧縮機が停止する場合、前記開閉弁を閉状態にすることで前記CO 2 を前記開閉弁と前記逆止弁との間に集め、その所定時間後又は前記低元冷凍サイクルの低圧側圧力が所定値以下となった場合に前記低元圧縮機を停止させるものである。 The refrigeration apparatus according to the present invention is arranged between a low-source compressor, a low-source condenser, a low-source decompression unit, a low-source evaporator, a low-source receiver, and the low-source receiver and the low-source decompression unit. On-off valve, a low-source refrigeration cycle that has a check valve disposed between the low-source compressor and the low-source condenser, and circulates using CO 2 as a refrigerant, and a high-source compressor A high-source condenser, a high-source decompression means, and a high-source evaporator, a high-source refrigeration cycle for circulating a high-source-side refrigerant, the low-source condenser and the high-source evaporator, and the CO 2 and a cascade condenser for performing heat exchange between the high-side refrigerant, the low-stage refrigeration cycle, the low in the original condenser the CO 2 is cooled, the low-stage-cooled the CO 2 through said pressure reducing means is flowed into the low-stage evaporator, vaporizing of the CO 2 in the low-stage evaporator The object is cooled by Rukoto, also by heat exchange with the refrigerant of the high stage-side in the cascade condenser, the pressure of the CO 2 is the high-stage refrigeration cycle to be smaller than the critical pressure of CO 2 When the low-source compressor of the low-source refrigeration cycle is controlled and the on-off valve is closed, the CO 2 is controlled between the on-off valve and the check valve. The low-source compressor is stopped after a predetermined time or when the low-pressure side pressure of the low-source refrigeration cycle becomes a predetermined value or less .
本発明により、低元冷凍サイクルの動作圧力を前記冷媒の臨界圧力以下としたため、受液器内の冷媒が超臨界とならず、負荷変動の大きい冷凍システムにおいても適切な冷媒の体積を維持することができる冷凍装置を得ることができる。 According to the present invention, since the operating pressure of the low-source refrigeration cycle is set to be equal to or lower than the critical pressure of the refrigerant, the refrigerant in the receiver is not supercritical, and an appropriate refrigerant volume is maintained even in a refrigeration system with large load fluctuations. Can be obtained.
以下、本発明における冷凍装置の例について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an example of the refrigeration apparatus in the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における冷凍装置の冷媒回路図である。
図1に示すように、本実施の形態1における冷凍装置は、高元冷凍サイクル20と低元冷凍サイクル10の二つの冷媒サイクルを有する二元冷凍システムが用いられる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus in Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the refrigeration apparatus in the first embodiment uses a two-way refrigeration system having two refrigerant cycles of a high-
低元冷凍サイクル10は、低元圧縮機11、低元凝縮器12、低元膨張弁13(本発明における低元減圧手段に相当)、低元蒸発器14、低元受液器15から構成される。そして、低元冷凍サイクル10の低元蒸発器14が冷熱源として使用される。また、冷媒としてはCO2 が用いられる。
高元冷凍サイクル20は、高元圧縮機21、高元凝縮器22、高元膨張弁23(本発明における高元減圧手段に相当)、高元蒸発器24から構成される。なお、高元圧縮機21は能力可変式であるものとする。
そして、低元凝縮器12及び高元蒸発器24は、カスケードコンデンサ31に内蔵されており、低元冷凍サイクル10の冷媒と高元冷凍サイクル20の冷媒との熱交換が行われる構造とする。
The low
The high-
And the
なお、高元冷凍サイクル20は、高元蒸発器24がカスケードコンデンサ31に内蔵されており開放されることがないので、冷媒漏れ量が少ない。そのため、高元冷凍サイクル20の冷媒は、従来の地球温暖化係数が高いが高効率なHFC系冷媒、又はHC系冷媒等を用いることで環境への影響が少なく、かつ高効率な冷凍装置とすることができる。しかし、より環境への影響を重視する場合、地球温暖化に対する影響が小さい冷媒、即ちHC系冷媒、CO2 、水などを用いてもよい。ここで高効率な冷媒とは、例えばCOPが高い冷媒を意味する。
Note that the high-
また、高元冷凍サイクル20は、HFC系冷媒のような臨界点が高い冷媒を用いた場合は、高圧側に受液器を設置することにより余剰冷媒処理を行うことが望ましい。また、CO2 冷媒のような臨界点が低い冷媒を用いた場合は、低圧側にアキュムレーターを設置することにより余剰冷媒処理を行うことが望ましい。
また、低元冷凍サイクル10において、膨張弁の開度は低元蒸発器14出口の過熱度(5℃〜10℃)を制御している。そのため、低圧側のアキュームレーターに液冷媒を貯留することができず、高圧側に低元受液器15を設置している。
In the high-
In the low-
次に、本実施の形態1の冷凍装置の動作について説明する。
低元冷凍サイクル10において、低元圧縮機11で圧縮されて吐出された冷媒は、カスケードコンデンサ31内の低元凝縮器12で冷却された後、低元膨張弁13で減圧される。そして、低元蒸発器14で蒸発し、吸入管を介して低元圧縮機11へ還流する。
また、高元冷凍サイクル20において、高元圧縮機21で圧縮されて吐出された冷媒は、空気熱交換器の高元凝縮器22で放熱し、凝縮された後、高元膨張弁23で減圧される。そして、カスケードコンデンサ31内の高元蒸発器24において、低元凝縮器12の冷媒と熱交換しながら蒸発し、高元圧縮機21へ還流する。
Next, operation | movement of the freezing apparatus of this Embodiment 1 is demonstrated.
In the low
In the high-
ここで、高元圧縮機21は、低元冷凍サイクル10の冷媒が高元冷凍サイクル20の冷媒と熱交換して放熱することで、低元受液器15における冷媒圧力を臨界圧力以下となるように制御される。これにより、低元受液器15内のCO2 冷媒は、液体とガスの飽和状態となる。
具体的には、高元冷凍サイクル20の高元圧縮機21は、冷却負荷が増加した場合には容量を大きくし、冷却負荷が減少した場合に容量を減少させる。これにより、冷却負荷が変動した場合でも、上記のように低元受液器15の圧力を臨界圧力以下に維持することができる。
Here, the high-
Specifically, the high-
また、低元冷凍サイクル10の低元受液器15を臨界圧力以下に維持するために、低元冷凍サイクル10の高圧部、例えばカスケードコンデンサ31の出口に低元高圧圧力センサー16を設置してもよい。そして、低元高圧圧力センサー16の検知する圧力がCO2 の臨界圧力、即ち7.4MPaを超えないように、制御装置30は能力可変式の高元圧縮機21の冷却能力を制御する。
Further, in order to maintain the low-
また、上記の高元圧縮機21の冷却能力の制御をするために、例えば低元冷凍サイクル10の低圧側、例えば低元圧縮機11の吸入部分に低元低圧圧力センサー17を設置してもよい。
そして、低元高圧圧力センサー16が検知する低元冷凍サイクル10の高圧が、CO2 の臨界圧力と低元低圧圧力センサー17が検知する低元冷凍サイクル10の低圧との相乗平均値となるように高元圧縮機21の冷却能力を制御させる。
これにより、低元冷凍サイクル10の高圧は、低元冷凍サイクル10の低圧とCO2 臨界圧力の中間圧力となるため、臨界圧力以下を保つことが可能となると同時に、低元圧縮機11の吐出温度を抑制することができる。
Further, in order to control the cooling capacity of the high-
The high pressure of the low-
As a result, the high pressure of the low-
また、本実施の形態1の冷凍装置は、低元冷凍サイクル10にCO2 冷媒を用いるため、低元冷凍サイクル10において、低元圧縮機11は動力が大きく、低効率である。よって、低元冷凍サイクル10の高圧部分の圧力を所定量低下させ、高元冷凍サイクル20の高元圧縮機21の圧縮比を高くした方が、運転効率が高くなり、省エネルギーとなる。特に、高元冷凍サイクル20で用いる冷媒を高効率なHFC系冷媒等とした場合、省エネルギー効果が大きくなる。
Further, since the refrigeration apparatus of the first embodiment uses a CO 2 refrigerant in the low-
具体的には、外気32℃において低元蒸発器14の蒸発温度を−10℃から−40℃の範囲で使用される場合に、高元冷凍サイクル20に用いる冷媒を、例えば高効率なHFC系冷媒のR410Aとする。そして、上記に示した制御方法により、低元冷凍サイクル10の高圧側圧力が、CO2 の臨界圧力と低元低圧圧力センサー17が検知する低元冷凍サイクル10の低圧との相乗平均値となるように制御した場合に、運転効率は略最大となる。これにより、省エネルギー性に優れた冷凍装置を得ることができる。
Specifically, when the evaporation temperature of the low-
以上により、低元受液器15内のCO2 冷媒を液体とガスの飽和状態とすることができるため、冷却負荷が変動し、余剰冷媒が生じた場合でも、低元受液器15内の液冷媒が増加するが貯留しておくことができる。このため、負荷変動に対して低元受液器15の液面変化のみで冷媒量を調節可能となり、冷媒回路内における適切な冷媒量を容易に維持することができるので、故障等の少ない、信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。
As described above, the CO 2 refrigerant in the low-
また、本発明の実施の形態における冷凍装置は、運転効率向上と信頼性向上を図ることができ、冷媒のノンフロン化やフロン冷媒の削減、機器の省エネルギー化が要求されるショーケース、業務用冷凍冷蔵庫及び自動販売機等の冷蔵機器又は冷凍機器にも広く適用できる。 In addition, the refrigeration apparatus according to the embodiment of the present invention can improve operational efficiency and reliability, showcases that require non-fluorocarbons, reduction of fluorocarbon refrigerants, and energy saving of equipment, and commercial refrigeration. It can be widely applied to refrigeration equipment and refrigeration equipment such as refrigerators and vending machines.
実施の形態2.
図2は、本発明の実施の形態2における冷凍装置の冷媒回路図である。
図2において、高元冷凍サイクル20は、冷却手段25を有している。冷却手段25は例えば高元冷凍サイクル20の配管であり、その配管を低元受液器15内を通るように設置することで低元受液器15内の冷媒を冷却する。
また、低元冷凍サイクル10は、低元受液器15と低元膨張弁13との間に電磁弁18を備えており、低元圧縮機11と低元凝縮器12との間に逆止弁19を備えている。
なお、その他の構成については実施の形態1の図1で示したものと同様であるため、説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus in Embodiment 2 of the present invention.
In FIG. 2, the high-
Further, the low-
Since other configurations are the same as those shown in FIG. 1 of the first embodiment, description thereof is omitted.
次に、本実施の形態2の冷凍装置の動作について説明する。
本実施の形態2において、通常運転時は、実施の形態1と同様に低元冷凍サイクル10および高元冷凍サイクル20が並行して運転している。しかし、温度制御等の関係で低元圧縮機11が断続運転されている場合など、低元圧縮機11が運転を停止する場合がある。
この場合、低元圧縮機11を停止する前に、電磁弁18を閉止することで、低元冷凍サイクル10内の冷媒を低元冷凍サイクル10の電磁弁18と逆止弁19との間の高圧部分、特に低元受液器15に貯留させる。
Next, operation | movement of the freezing apparatus of this Embodiment 2 is demonstrated.
In the second embodiment, during normal operation, the low-
In this case, the
そして、電磁弁18の閉止後、所定時間後又は低圧側圧力が所定値以下となった場合に、低元圧縮機11を停止させる。本実施の形態2では、例えば低圧側圧力の下限値(本発明の所定値に相当)を蒸発温度である−55℃とし、その値を下回った場合は、低元圧縮機11を停止させる。
仮に電磁弁18を閉じたまま低元圧縮機11を運転し続けると、低圧側冷媒がなくなり低圧圧力が低下して、ほぼ真空状態となる。このとき、低元圧縮機11のモーターを冷却する冷媒を吸入できなくなるため、故障の要因となる。そのため、上記のように低圧側の圧力の下限値を設けて圧縮機を停止させる保護制御を導入している。
Then, after the
If the low-
そして、低元圧縮機11が停止中であっても、高元圧縮機21は運転させる。これにより、低元凝縮器12内の冷媒は、カスケードコンデンサ31において高元蒸発器24によって冷却されるため、例えば外気温度が上昇しても、低元冷凍サイクル10内の冷媒密度を高く保ち、圧力上昇を抑制できる。
And even if the low
更に、低元受液器15を冷却する冷却手段25により、多くの冷媒を貯留する低元受液器15を冷却できれば、効率的に冷媒を冷却することが可能なため、より圧力上昇を抑制できるという効果を得られる。
Furthermore, if the low-
以上により、本実施の形態2においては、低元圧縮機11が停止中であっても低元冷凍サイクル10内の圧力上昇を抑制できるため、冷媒回路内における適切な冷媒量を容易に維持することができる。
As described above, in the second embodiment, since the pressure increase in the low-
実施の形態3.
図3は、本発明の実施の形態3における冷凍装置の冷媒回路図である。
図3において、低元受液器15aは、後述するように圧力が臨界圧力以下であったら冷媒を貯留可能な所定の容量としたものである。また、本実施の形態3においても、図2で示した冷却手段25を備えていてもよい。
なお、その他の構成については実施の形態2の図2で示したものと同様であるため、説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus in Embodiment 3 of the present invention.
In FIG. 3, as will be described later, the low-
Since other configurations are the same as those shown in FIG. 2 of the second embodiment, description thereof is omitted.
高元冷凍サイクル20において、例えば高元圧縮機21が故障により運転停止した場合、低元冷凍サイクル10の放熱手段がなくなるため、低元冷凍サイクル10の圧力が上昇し、運転不可能となる。このため、実施の形態2と同様に、電磁弁18を閉止することで低元冷凍サイクル10内の冷媒を低元冷凍サイクル10の高圧部分、特に低元受液器15aに集めた後、低元圧縮機11を停止する。
In the high-
ここで、電磁弁18の閉止後、所定時間後又は低圧側圧力が所定値以下となった場合に、低元圧縮機11を停止させる。実施の形態2と同様に、この所定値は蒸発温度である−55℃とし、その値を下回った場合は、低元圧縮機11を停止させる。
Here, after the
そして、低元受液器15aは、低元受液器15a内の圧力が臨界圧力以下の場合に、液体として冷媒を貯留したときに全ての冷媒を貯留しても満液とならない容量とする。
具体的には、低元冷凍サイクル10に封入される総冷媒量と、想定される周囲の最大温度から貯留される液冷媒の最大体積を求める。そして、冷媒貯留部分の容積、即ち逆止弁19から電磁弁18までの容積が、液冷媒の最大体積以上となるように低元受液器15aの容量を設定する。なお、冷媒貯留部は、気液二相の飽和状態となるため、圧力は温度から求められる。
And the low original
Specifically, the maximum volume of the liquid refrigerant stored is determined from the total refrigerant amount sealed in the low-
また、低元受液器15内の圧力が臨界圧力以上である場合、低元受液器15a内は超臨界状態となる。このとき、低元受液器15a内の圧力は、冷媒貯留部の容積、即ち逆止弁19から電磁弁18までの容積と、貯留する冷媒量と、温度とによって決まる。低元冷凍サイクル10に封入される総冷媒量と、想定される周囲の最大温度において、冷媒貯留部が圧力上限値を超えないような容積となるように低元受液器15aの容量を設定してもよい。
なお、一般的に、周囲の最大温度をCO2 の臨界温度31.1℃以上と想定する。
Further, when the pressure in the low-
In general, the maximum ambient temperature is assumed to be a critical temperature of CO 2 of 31.1 ° C. or higher.
本実施の形態3により、高元冷凍サイクル20の高元圧縮機21が停止しても、低元冷凍サイクル10の高圧が圧力上限値、例えば設計圧を超えることがなく、圧力の上昇による故障等の少ない、信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。
According to the third embodiment, even when the high-
10 低元冷凍サイクル、11 低元圧縮機、12 低元凝縮器、13 低元膨張弁、14 低元蒸発器、15、15a 低元受液器、16 低元高圧圧力センサー、17 低元低圧圧力センサー、18 電磁弁、19 逆止弁、20 高元冷凍サイクル、21 高元圧縮機、22 高元凝縮器、23 高元膨張弁、24 高元蒸発器、25 冷却手段、30 制御装置、31 カスケードコンデンサ。 10 Low original refrigeration cycle, 11 Low original compressor, 12 Low original condenser, 13 Low original expansion valve, 14 Low original evaporator, 15, 15a Low original receiver, 16 Low original high pressure sensor, 17 Low original low pressure Pressure sensor, 18 Solenoid valve, 19 Check valve, 20 High-source refrigeration cycle, 21 High-source compressor, 22 High-source condenser, 23 High-source expansion valve, 24 High-source evaporator, 25 Cooling means, 30 Controller, 31 Cascade capacitor.
Claims (9)
高元圧縮機、高元凝縮器、高元減圧手段及び高元蒸発器を有し、高元側冷媒を循環させる高元冷凍サイクルと、
前記低元凝縮器と前記高元蒸発器とを有し、前記CO2と前記高元側冷媒との熱交換を行うカスケードコンデンサと、
を備え、
前記低元冷凍サイクルでは、前記低元凝縮器において前記CO2が冷却され、冷却された前記CO2を前記低元減圧手段を介して前記低元蒸発器へ流入させ、前記低元蒸発器において前記CO2を気化させることにより対象物を冷却し、
また、前記カスケードコンデンサにおける前記高元側の冷媒との熱交換により、前記CO2の圧力が、CO2の臨界圧力よりも小さくなるように前記高元冷凍サイクルの前記高元圧縮機を制御し、
前記低元冷凍サイクルの前記低元圧縮機が停止する場合、前記開閉弁を閉状態にすることで前記CO 2 を前記開閉弁と前記逆止弁との間に集め、その所定時間後又は前記低元冷凍サイクルの低圧側圧力が所定値以下となった場合に前記低元圧縮機を停止させることを特徴とする冷凍装置。 Low original compressor, low original condenser, low original decompression means, low original evaporator , low original receiver , on-off valve arranged between the low original receiver and the low original decompressor, and A low-source refrigeration cycle having a check valve disposed between a low-source compressor and the low-source condenser, and circulating using CO 2 as a refrigerant;
A high-source refrigeration cycle that has a high-source compressor, a high-source condenser, a high-source decompression means, and a high-source evaporator,
A cascade condenser that includes the low-order condenser and the high-order evaporator, and performs heat exchange between the CO 2 and the high-side refrigerant;
With
The low-stage refrigeration cycle, wherein the said CO2 is cooled in the low-condenser, the cooled the CO 2 via the low-stage pressure reducing unit to flow into the low-stage evaporator, the in the low-stage evaporator the object is cooled by vaporizing the CO 2,
Further, the by heat exchange with the refrigerant of the high stage-side in the cascade condenser, the pressure of the CO 2 is to control the high original compressor of the high-stage refrigeration cycle to be smaller than the critical pressure of CO 2 ,
When the low-source compressor of the low-source refrigeration cycle is stopped, the CO 2 is collected between the on-off valve and the check valve by closing the on-off valve, and after a predetermined time or A refrigeration apparatus that stops the low-source compressor when the low-pressure side pressure of the low-source refrigeration cycle becomes a predetermined value or less .
前記高元冷凍サイクルの前記高元圧縮機が停止した場合、前記開閉弁を閉状態にすることで前記COWhen the high-source compressor of the high-source refrigeration cycle is stopped, the CO valve is closed by closing the on-off valve. 22 を前記開閉弁と前記逆止弁との間に集め、その後前記低元圧縮機を停止させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷凍装置。The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the low-source compressor is stopped after collecting the gas between the on-off valve and the check valve.
高元圧縮機、高元凝縮器、高元減圧手段及び高元蒸発器を有し、高元側冷媒を循環させる高元冷凍サイクルと、
前記低元凝縮器と前記高元蒸発器とを有し、前記CO2と前記高元側冷媒との熱交換を行うカスケードコンデンサと、
を備え、
前記低元冷凍サイクルでは、前記低元凝縮器において前記CO2が冷却され、冷却された前記CO2を前記低元減圧手段を介して前記低元蒸発器へ流入させ、前記低元蒸発器において前記CO2を気化させることにより対象物を冷却し、
また、前記カスケードコンデンサにおける前記高元側の冷媒との熱交換により、前記CO2の圧力が、CO2の臨界圧力よりも小さくなるように前記高元冷凍サイクルの前記高元圧縮機を制御し、
前記低元冷凍サイクルの前記低元受液器は、臨界圧力以下における前記CO 2 の最大体積を収容可能な容量であり、
前記低元冷凍サイクルは、
前記高元冷凍サイクルの前記高元圧縮機が停止した場合、前記開閉弁を閉状態にすることで前記CO 2 を前記開閉弁と前記逆止弁との間に集め、その所定時間後又は前記低元冷凍サイクルの低圧側圧力が所定値以下となった場合に前記低元圧縮機を停止させることを特徴とする冷凍装置。 Low original compressor, low original condenser, low original decompression means, low original evaporator , low original receiver , on-off valve arranged between the low original receiver and the low original decompressor, and A low-source refrigeration cycle having a check valve disposed between a low-source compressor and the low-source condenser, and circulating using CO 2 as a refrigerant;
A high-source refrigeration cycle that has a high-source compressor, a high-source condenser, a high-source decompression means, and a high-source evaporator,
A cascade condenser that includes the low-order condenser and the high-order evaporator, and performs heat exchange between the CO 2 and the high-side refrigerant;
With
In the low element refrigeration cycle, the CO 2 is cooled in the low element condenser, and the cooled CO 2 is caused to flow into the low element evaporator via the low element decompression unit, and in the low element evaporator Cooling the object by evaporating the CO 2 ;
Further, the by heat exchange with the refrigerant of the high stage-side in the cascade condenser, the pressure of the CO 2 is to control the high original compressor of the high-stage refrigeration cycle to be smaller than the critical pressure of CO 2 ,
The low-source receiver of the low-source refrigeration cycle has a capacity capable of accommodating the maximum volume of the CO 2 below a critical pressure ,
The low original refrigeration cycle is:
When the high-source compressor of the high-source refrigeration cycle is stopped, the CO 2 is collected between the on-off valve and the check valve by closing the on-off valve, and after a predetermined time or A refrigeration apparatus , wherein the low-source compressor is stopped when a low-pressure side pressure of a low-source refrigeration cycle becomes a predetermined value or less .
冷却負荷が増加した場合には容量が増加し、冷却負荷が減少した場合に容量が減少するように制御されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の冷凍装置。 The high-source compressor of the high-source refrigeration cycle is
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the refrigeration apparatus is controlled such that the capacity increases when the cooling load increases and the capacity decreases when the cooling load decreases.
高圧側の圧力を測定する低元高圧圧力センサーと、
低圧側の圧力を測定する低元低圧圧力センサーと、
を有し、
前記高元圧縮機は、
前記低元高圧圧力センサーで測定された圧力が、前記CO2の臨界圧力と低元低圧圧力センサーで測定された圧力との相乗平均値となるように制御されることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の冷凍装置。 The low original refrigeration cycle is:
A low original high pressure sensor that measures the pressure on the high pressure side,
A low-source low-pressure sensor that measures the pressure on the low-pressure side;
Have
The high-source compressor is
The pressure measured by the low original high pressure sensor is controlled so as to be a geometric mean value of the critical pressure of the CO 2 and the pressure measured by the low original low pressure sensor. The refrigeration apparatus according to claim 5 .
前記低元受液器内の冷媒を冷却する冷却手段を有し、
前記低元冷凍サイクルは、
前記冷却手段により前記CO2が冷却されることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の冷凍装置。 The high-source refrigeration cycle is
Cooling means for cooling the refrigerant in the low-source receiver,
The low original refrigeration cycle is:
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the CO 2 is cooled by the cooling means.
前記低元冷凍サイクルに用いられる前記CO2よりも運転効率を高められる冷媒が用いられることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の冷凍装置。 The high-source refrigeration cycle is
The refrigerating apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein a refrigerant capable of operating more efficiently than the CO 2 used in the low-source refrigeration cycle is used.
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