WO2017026129A1 - Ammonia refrigeration device - Google Patents

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Abstract

To provide an ammonia refrigeration device that is smaller and more efficient than a prior-art ammonia-condensing cooling cycle provided with a cooling tower and a cooling water pump. An ammonia refrigeration device (100) characterized in that a primary side ammonia refrigeration cycle (110) has an ammonia-condensing gasket condenser (112) for condensing ammonia, and an ammonia condensing cooling cycle (130) for cooling ammonia using the ammonia-condensing gasket condenser (112) has an evaporative condenser (131) for cooling and liquefying working refrigerant that has been evaporated by the ammonia condensing gasket condenser (112), the working refrigerant being a natural refrigerant or a refrigerant that is not an ozone depleting substance.

Description

アンモニア冷凍装置Ammonia refrigeration equipment
 本発明は、アンモニアを冷媒とした一次側アンモニア冷凍サイクルと、この一次側アンモニア冷凍サイクルのアンモニアによって冷却される炭酸ガスを冷媒とする二次側炭酸ガス冷却サイクルとを備え、二次側炭酸ガス冷却サイクルの蒸発器により室内や冷凍庫の内部などを冷却するアンモニア冷凍装置であって、特に、冷蔵庫やサーバルームを冷却するアンモニア冷凍装置に関するものである。 The present invention comprises a primary-side ammonia refrigeration cycle using ammonia as a refrigerant, and a secondary-side carbon dioxide cooling cycle using carbon dioxide gas cooled by ammonia in the primary-side ammonia refrigeration cycle as a refrigerant. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ammonia refrigeration apparatus that cools a room or the inside of a freezer with an evaporator of a cooling cycle, and particularly relates to an ammonia refrigeration apparatus that cools a refrigerator or a server room.
 従来、アンモニア冷凍装置として、アンモニアを冷媒としたアンモニアサイクルと、二酸化炭素を冷媒とした炭酸ガスサイクルとを組み合わせ、炭酸ガスサイクルの蒸発器で冷却を行うヒートポンプシステムが知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, as an ammonia refrigerating apparatus, a heat pump system is known in which an ammonia cycle using ammonia as a refrigerant and a carbon dioxide cycle using carbon dioxide as a refrigerant are combined and cooled by an evaporator of the carbon dioxide cycle (for example, a patent) Reference 1).
再表00/050822公報(特に、図1参照)Table 00/050822 (refer to FIG. 1 in particular)
 しかしながら、上述した従来のヒートポンプシステムは、アンモニアサイクルのコンデンサにおいて、気体状のアンモニアを冷却水によって冷却して液体にする構造であったため、冷却水を冷却する冷却塔を機械室の外部に設置する必要があり、冷却水ポンプの動力が大きく、凝縮温度が高くなり、効率が十分ではなかった。 However, since the conventional heat pump system described above has a structure in which gaseous ammonia is cooled to a liquid by cooling water in the condenser of the ammonia cycle, a cooling tower for cooling the cooling water is installed outside the machine room. It was necessary, the power of the cooling water pump was large, the condensation temperature was high, and the efficiency was not sufficient.
 そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、従来技術の冷却塔および冷却水ポンプを備えたアンモニア凝縮用冷却サイクルと比べて小型化するとともに効率をよくするアンモニア冷凍装置を提供することである。 Therefore, the present invention solves the problems of the prior art as described above, that is, the object of the present invention is compared with the cooling cycle for ammonia condensation provided with the cooling tower and the cooling water pump of the prior art. To provide an ammonia refrigeration apparatus that is miniaturized and improves efficiency.
 本請求項1に係る発明は、アンモニアを冷媒とした一次側アンモニア冷凍サイクルのアンモニア蒸発器として用いるアンモニア蒸発用カスケードコンデンサで二次側炭酸ガス冷却サイクルの冷媒として用いる炭酸ガスを冷却・液化して該炭酸ガスを二次側炭酸ガス冷却サイクルの炭酸ガス蒸発器へ送り、該炭酸ガス蒸発器で被冷却物を冷却して蒸発した炭酸ガスが、前記アンモニア蒸発用カスケードコンデンサに戻り再び冷却・液化されるアンモニア冷凍装置において、前記一次側アンモニア冷凍サイクルが、前記アンモニアを凝縮するアンモニア凝縮用カスケードコンデンサを有し、該アンモニア凝縮用カスケードコンデンサでアンモニアを冷却するアンモニア凝縮用冷却サイクルが、自然冷媒または非オゾン層破壊物質の冷媒を作動冷媒とし、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサで蒸発した作動冷媒を冷却・液化するエバポレーティブコンデンサを有していることにより、前述した課題を解決するものである。 The invention according to claim 1 is a method for cooling and liquefying carbon dioxide gas used as a refrigerant for a secondary carbon dioxide cooling cycle in an ammonia evaporation cascade capacitor used as an ammonia evaporator for a primary ammonia refrigeration cycle using ammonia as a refrigerant. The carbon dioxide gas is sent to the carbon dioxide evaporator of the secondary side carbon dioxide cooling cycle, and the carbon dioxide evaporated by cooling the object to be cooled by the carbon dioxide evaporator is returned to the cascade capacitor for ammonia evaporation and cooled and liquefied again. In the ammonia refrigeration apparatus, the primary ammonia refrigeration cycle includes an ammonia condensation cascade condenser that condenses the ammonia, and the ammonia condensation cooling cycle that cools ammonia by the ammonia condensation cascade condenser includes a natural refrigerant or Working refrigerants for non-ozone depleting substances And then, by having the evaporative condenser for cooling and liquefying the working refrigerant evaporated in the ammonia condensing cascade condenser, it is to solve the aforementioned problems.
 本請求項2に係る発明は、請求項1に記載されたアンモニア冷凍装置の構成に加えて、前記エバポレーティブコンデンサが、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサより上方に設置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 In addition to the configuration of the ammonia refrigeration apparatus described in claim 1, the invention according to claim 2 is described above because the evaporator condenser is installed above the cascade condenser for ammonia condensation. The problem is further solved.
 本請求項3に係る発明は、請求項1に記載されたアンモニア冷凍装置の構成に加えて、前記アンモニア凝縮用冷却サイクルが、前記エバポレーティブコンデンサで冷却・液化された作動冷媒をアンモニア凝縮用カスケードコンデンサへ強制的に送る冷媒液ポンプを有していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 In addition to the configuration of the ammonia refrigeration apparatus according to claim 1, the invention according to claim 3 is characterized in that the ammonia condensation cooling cycle uses the working refrigerant cooled and liquefied by the evaporative condenser for ammonia condensation. The problem described above is further solved by having the refrigerant liquid pump that forcibly sends the liquid to the cascade capacitor.
 本請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載されたアンモニア冷凍装置の構成に加えて、前記アンモニア凝縮用冷却サイクルが、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサの作動冷媒出口とエバポレーティブコンデンサの作動冷媒入口との間に設置された圧縮機と、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサの作動冷媒入口とエバポレーティブコンデンサの作動冷媒出口との間に設置された流量調整弁とを有していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 In the invention according to claim 4, in addition to the configuration of the ammonia refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 3, the cooling cycle for ammonia condensing operates the operation of the cascade condenser for ammonia condensing. Compressor installed between the refrigerant outlet and the working refrigerant inlet of the evaporator condenser, and the flow rate adjustment installed between the working refrigerant inlet of the cascade condenser for ammonia condensation and the working refrigerant outlet of the evaporator condenser By having the valve, the above-described problems are further solved.
 本請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載されたアンモニア冷凍装置の構成に加えて、前記作動冷媒が、炭酸ガスであることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 In addition to the configuration of the ammonia refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 4, the invention according to claim 5 is characterized in that the working refrigerant is carbon dioxide gas. It will solve further.
 本請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載されたアンモニア冷凍装置の構成に加えて、前記炭酸ガス蒸発器が、クーラー室の内部に設置され、前記一次側アンモニア冷凍サイクルが、前記クーラー室と異なる密閉された収容室の内部に設置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 In the invention according to claim 6, in addition to the configuration of the ammonia refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 5, the carbon dioxide evaporator is installed inside a cooler chamber, The primary side ammonia refrigeration cycle is installed in a sealed housing chamber different from the cooler chamber, thereby further solving the above-described problems.
 本発明のアンモニア冷凍装置は、アンモニアを冷媒とした一次側アンモニア冷凍サイクルと、この一次側アンモニア冷凍サイクルのアンモニアによって冷却される炭酸ガスを冷媒とするとともに炭酸ガス蒸発器を有する二次側炭酸ガス冷却サイクルとを備えていることにより、炭酸ガス蒸発器で被冷却物を冷却することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。 An ammonia refrigeration apparatus according to the present invention includes a primary side ammonia refrigeration cycle using ammonia as a refrigerant, and a secondary side carbon dioxide gas having carbon dioxide gas cooled by the ammonia in the primary side ammonia refrigeration cycle as a refrigerant and having a carbon dioxide evaporator. By providing the cooling cycle, not only the object to be cooled can be cooled by the carbon dioxide vaporizer, but also the following specific effects can be achieved.
 本請求項1に係る発明のアンモニア冷凍装置によれば、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサでアンモニアを冷却するアンモニア凝縮用冷却サイクルが、自然冷媒または非オゾン層破壊物質の冷媒を作動冷媒とし、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサで蒸発した作動冷媒を冷却・液化するエバポレーティブコンデンサを有していることにより、エバポレーティブコンデンサにおいて十分に冷却・凝縮された作動冷媒がアンモニアから熱を奪って蒸発するとともにアンモニアが冷却されてアンモニアの凝縮温度が従来技術の冷却水で冷却したときと比べて低くなるため、従来技術の冷却塔および冷却水ポンプを備えたアンモニア凝縮用冷却サイクルと比べて小型化するとともに効率をよくすることができる。 According to the ammonia refrigeration apparatus of the first aspect of the present invention, the ammonia condensing cooling cycle for cooling ammonia by the ammonia condensing cascade condenser uses the natural refrigerant or the refrigerant of the non-ozone depleting substance as the working refrigerant, and the ammonia condensing By having an evaporative condenser that cools and liquefies the working refrigerant evaporated in the cascade condenser, the working refrigerant that is sufficiently cooled and condensed in the evaporative condenser takes heat from ammonia and evaporates. Is cooled and the condensation temperature of ammonia is lower than when cooling with cooling water of the prior art, so it is smaller and more efficient than a cooling cycle for ammonia condensation with a cooling tower and cooling water pump of the prior art. Can be better.
 本請求項2に係る発明のアンモニア冷凍装置によれば、請求項1に係る発明が奏する効果に加えて、エバポレーティブコンデンサが、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサより上方に設置されていることにより、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサで気化した気体の作動冷媒と、エバポレーティブコンデンサで液化した作動冷媒との比重差および液ヘッド差によってサイクル経路上で液体の作動冷媒が下方に移動する他方で気体の作動冷媒が上方へ移動しようとするため、ポンプなしで作動冷媒を循環させることができる。 According to the ammonia refrigeration apparatus of the invention according to claim 2, in addition to the effect of the invention according to claim 1, the evaporator condenser is installed above the cascade condenser for ammonia condensation, Gas working refrigerant moves down on the cycle path due to difference in specific gravity and liquid head difference between working refrigerant vaporized by cascade condenser for ammonia condensing and working refrigerant liquefied by evaporative condenser Since the refrigerant tends to move upward, the working refrigerant can be circulated without a pump.
 本請求項3に係る発明のアンモニア冷凍装置によれば、請求項1に係る発明が奏する効果に加えて、アンモニア凝縮用冷却サイクルが、前記エバポレーティブコンデンサで冷却・液化された作動冷媒をアンモニア凝縮用カスケードコンデンサへ強制的に送る冷媒液ポンプを有していることにより、サイクル経路上で作動冷媒に対して循環させる力が作用するため、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサに対してエバポレーティブコンデンサを設置する位置を自由に決めることができる。 According to the ammonia refrigeration apparatus of the invention of claim 3, in addition to the effect of the invention of claim 1, the ammonia condensing cooling cycle converts the working refrigerant cooled and liquefied by the evaporative condenser into ammonia By having a refrigerant liquid pump that forcibly sends the refrigerant to the condenser cascade condenser, a force to circulate the working refrigerant on the cycle path acts, so an evaporator condenser is connected to the ammonia condenser cascade condenser. The installation position can be determined freely.
 本請求項4に係る発明のアンモニア冷凍装置によれば、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに係る発明が奏する効果に加えて、アンモニア凝縮用冷却サイクルが、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサの作動冷媒出口とエバポレーティブコンデンサの作動冷媒入口との間に設置された圧縮機と、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサの作動冷媒入口とエバポレーティブコンデンサの作動冷媒出口との間に設置された流量調整弁とを有していることにより、圧縮機を基準としたアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ側の圧力が下がるとともにアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ側の温度も下がってアンモニア凝縮用カスケードコンデンサへ送られる液体の作動冷媒の温度が下がるため、液体の作動冷媒をアンモニア凝縮用カスケードコンデンサへ送ってアンモニアをより低温に冷却することができる。 According to the ammonia refrigeration apparatus of the invention according to claim 4, in addition to the effect exerted by the invention according to any one of claims 1 to 3, the ammonia condensation cooling cycle includes the ammonia condensation cascade capacitor. The flow rate installed between the compressor installed between the working refrigerant outlet and the working refrigerant inlet of the evaporator condenser, and the working refrigerant inlet of the cascade condenser for ammonia condensation and the working refrigerant outlet of the evaporator condenser Operation of the liquid sent to the cascade condenser for ammonia condensing by lowering the pressure on the cascade condenser for ammonia condensing and lowering the temperature on the cascade condenser for ammonia condensing by using the regulating valve Since the temperature of the refrigerant decreases, liquid working refrigerant can be Ammonia can be more cooled to a low temperature sent to Cade capacitor.
 本請求項5に係る発明のアンモニア冷凍装置によれば、請求項1乃至請求項4のいずれか1つに係る発明が奏する効果に加えて、作動冷媒が、炭酸ガスであることにより、万が一にアンモニア凝縮用冷却サイクルにおいて炭酸ガスが漏れてしまった場合であっても、人に対する害がないため、安全性を確保することができる。
 さらに、例えば、湿球温度が27℃のときであっても炭酸ガスの気体および液体が存在する臨界温度31.1℃未満にアンモニア凝縮用冷却サイクルの炭酸ガスの温度が低下してエバポレーティブコンデンサの内部で炭酸ガスが液化するため、一次側アンモニア冷凍サイクルのアンモニアを効率良く冷却することができる。
According to the ammonia refrigeration apparatus of the invention according to claim 5, in addition to the effect exerted by the invention according to any one of claims 1 to 4, the working refrigerant is carbon dioxide, so that Even if the carbon dioxide gas leaks in the ammonia condensation cooling cycle, safety is ensured because there is no harm to humans.
Further, for example, even when the wet bulb temperature is 27 ° C., the temperature of the carbon dioxide gas in the cooling cycle for ammonia condensation is lowered to a critical temperature of less than 31.1 ° C. at which carbon dioxide gas and liquid exist, and the evaporation Since carbon dioxide is liquefied inside the condenser, ammonia in the primary ammonia refrigeration cycle can be efficiently cooled.
 本請求項6に係る発明のアンモニア冷凍装置によれば、請求項1乃至請求項5のいずれか1つに係る発明が奏する効果に加え、前記炭酸ガス蒸発器が、クーラー室の内部に設置され、前記一次側アンモニア冷凍サイクルが、前記クーラー室と異なる密閉された収容室の内部に設置されていることにより、一次側アンモニア冷凍サイクルの配管を収容室の外部へ持ち出す必要がないため、万が一にアンモニアが漏洩した場合であっても人に対する害の発生を回避するとともにクーラー室へのアンモニアの影響をなくすことができる。
 さらに、一次側アンモニア冷凍サイクルの配管が収容室の内部で密閉されて作業主任者を置く必要がなくなるため、ユーザーが安心してアンモニア冷凍装置を安全に運転することができる。
According to the ammonia refrigeration apparatus of the invention according to claim 6, in addition to the effect exerted by the invention according to any one of claims 1 to 5, the carbon dioxide evaporator is installed inside the cooler chamber. Since the primary ammonia refrigeration cycle is installed inside a sealed storage chamber different from the cooler chamber, it is not necessary to take the piping of the primary ammonia refrigeration cycle outside the storage chamber. Even when ammonia is leaked, it is possible to avoid harm to human beings and to eliminate the influence of ammonia on the cooler chamber.
Furthermore, since the piping of the primary ammonia refrigeration cycle is sealed inside the storage chamber, there is no need to place a work chief, so the user can safely operate the ammonia refrigeration apparatus.
本発明の第1実施例であるアンモニア冷凍装置を示す概念図。The conceptual diagram which shows the ammonia freezing apparatus which is 1st Example of this invention. 炭酸ガスの温度・圧力特性を示す図。The figure which shows the temperature and pressure characteristic of a carbon dioxide gas. 本発明の第1実施例のアンモニア冷凍装置の設置例を示す概念図。The conceptual diagram which shows the example of installation of the ammonia freezing apparatus of 1st Example of this invention. 図3に示す符号4-4で視た概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram viewed from reference numeral 4-4 shown in FIG. 図3に示す符号5から視た概念図。The conceptual diagram seen from the code | symbol 5 shown in FIG. 本発明の第2実施例であるアンモニア冷凍装置を示す概念図。The conceptual diagram which shows the ammonia freezing apparatus which is 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例であるアンモニア冷凍装置の要部を示す概念図。The conceptual diagram which shows the principal part of the ammonia freezing apparatus which is 3rd Example of this invention.
 本発明は、アンモニアを冷媒とした一次側アンモニア冷凍サイクルと、この一次側アンモニア冷凍サイクルのアンモニアによって冷却される炭酸ガスを冷媒とするとともに蒸発器を有する二次側炭酸ガス冷却サイクルと、一次側アンモニア冷凍サイクルのアンモニアを冷却するアンモニア凝縮用冷却サイクルとを組み合わせたアンモニア冷凍装置であって、アンモニア凝縮用冷却サイクルが、アンモニアを冷却する自然冷媒または非オゾン層破壊物質の冷媒としての作動冷媒を冷却して液化させる凝縮器としてのエバポレーティブコンデンサを有していることにより、従来技術の冷却塔および冷却水ポンプを備えたアンモニア凝縮用冷却サイクルと比べて小型化するとともに効率をよくするものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。 The present invention relates to a primary side ammonia refrigeration cycle using ammonia as a refrigerant, a secondary side carbon dioxide cooling cycle having an evaporator and a carbon dioxide gas cooled by ammonia in the primary side ammonia refrigeration cycle, and a primary side An ammonia refrigerating apparatus combined with an ammonia condensing cooling cycle for cooling ammonia in an ammonia refrigerating cycle, wherein the ammonia condensing cooling cycle serves as a natural refrigerant for cooling ammonia or a working refrigerant as a refrigerant for non-ozone depleting substances. By having an evaporative condenser as a condenser that cools and liquefies, it is smaller and more efficient than a cooling cycle for condensing ammonia with a cooling tower and cooling water pump of the prior art. If so, the specific embodiment is It may be one.
 例えば、エバポレーティブコンデンサは、水の気化現象により蒸発潜熱を奪うことで、コンデンサコイル(伝熱管)を冷却することにより、コンデンサコイル(伝熱管)の内部を通過する冷媒ガスを冷却するものであれば如何なるものであっても構わない。
 また、作動冷媒は、炭酸ガス、アンモニア、エタンやブタンなどの炭化水素など、自然冷媒または非オゾン層破壊物質の冷媒であれば如何なるものであっても構わない。
For example, an evaporative condenser cools the refrigerant gas passing through the condenser coil (heat transfer tube) by cooling the condenser coil (heat transfer tube) by removing the latent heat of vaporization due to the vaporization phenomenon of water. Anything is acceptable.
The working refrigerant may be any natural refrigerant or non-ozone depleting substance such as carbon dioxide, ammonia, hydrocarbons such as ethane and butane.
 以下に、本発明の第1実施例であるアンモニア冷凍装置100について、図1および図2に基づいて説明し、本発明の第1実施例のアンモニア冷凍装置100の設置例について、図3乃至図5に基づいて説明する。
 ここで、図1は、本発明の第1実施例であるアンモニア冷凍装置100を示す概念図であり、図2は、炭酸ガスの温度・圧力特性を示す図であり、図3は、本発明の第1実施例のアンモニア冷凍装置100の設置例を示す概念図であり、図4は、図3に示す符号4-4で視た概念図であり、図5は、図3に示す符号5から視た概念図である。
Hereinafter, an ammonia refrigeration apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2, and an installation example of the ammonia refrigeration apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 will be described.
Here, FIG. 1 is a conceptual diagram showing an ammonia refrigerating apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing temperature / pressure characteristics of carbon dioxide, and FIG. 3 is a diagram showing the present invention. FIG. 4 is a conceptual diagram showing an installation example of the ammonia refrigeration apparatus 100 of the first embodiment, FIG. 4 is a conceptual diagram viewed from reference numeral 4-4 shown in FIG. 3, and FIG. 5 is reference numeral 5 shown in FIG. It is the conceptual diagram seen from.
 本発明の第1実施例であるアンモニア冷凍装置100は、図1に示すように、アンモニアを冷媒とした一次側アンモニア冷凍サイクル110と、この一次側アンモニア冷凍サイクル110のアンモニアによって冷却される炭酸ガスを冷媒とする二次側炭酸ガス冷却サイクル120と、一次側アンモニア冷凍サイクル110のアンモニアを冷却するアンモニア凝縮用冷却サイクル130とを備えている。 As shown in FIG. 1, an ammonia refrigeration apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention includes a primary ammonia refrigeration cycle 110 using ammonia as a refrigerant, and carbon dioxide gas cooled by ammonia in the primary ammonia refrigeration cycle 110. And a secondary side carbon dioxide cooling cycle 120 using the refrigerant as a refrigerant, and an ammonia condensation cooling cycle 130 for cooling the ammonia in the primary side ammonia refrigerating cycle 110.
 このうち、一次側アンモニア冷凍サイクル110は、圧縮機111と、コンデンサの一例であるアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ112と、アンモニア高圧受液器113と、膨張弁114と、気液分離器でもあるアンモニア低圧受液器115と、コンデンサの一例であるアンモニア蒸発用カスケードコンデンサ116とを有している。
 圧縮機111は、気体状のアンモニアガスを圧縮するように設けられ、圧縮された気体状のアンモニアガスは、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ112を通過するとき、詳しくは後述するアンモニア凝縮用冷却サイクル130の液体炭酸ガスに熱を奪われることで冷却されて液体となる。
Among these, the primary side ammonia refrigeration cycle 110 includes a compressor 111, an ammonia condensing cascade capacitor 112 which is an example of a condenser, an ammonia high pressure receiver 113, an expansion valve 114, and an ammonia low pressure which is also a gas-liquid separator. The liquid receiver 115 includes an ammonia evaporation cascade capacitor 116 which is an example of a capacitor.
The compressor 111 is provided so as to compress gaseous ammonia gas, and when the compressed gaseous ammonia gas passes through the ammonia condensing cascade capacitor 112, the details of the cooling cycle 130 for ammonia condensing described later will be described in detail. It is cooled to liquid by being deprived of heat by liquid carbon dioxide.
 液化したアンモニアは、アンモニア高圧受液器113へ送られ、さらに、膨張弁114へ送られる。
 膨張弁114は、液化したアンモニアを減圧するとともに流量を制御するように構成されている。
 液化したアンモニアは、膨張弁114を介してアンモニア低圧受液器115へ送られ、さらに、アンモニア蒸発用カスケードコンデンサ116へ送られる。
The liquefied ammonia is sent to the ammonia high-pressure receiver 113 and further sent to the expansion valve 114.
The expansion valve 114 is configured to depressurize the liquefied ammonia and control the flow rate.
The liquefied ammonia is sent to the ammonia low-pressure receiver 115 via the expansion valve 114 and further sent to the ammonia evaporation cascade capacitor 116.
 液化したアンモニアは、アンモニア蒸発用カスケードコンデンサ116を通過するとき、詳しくは後述する二次側炭酸ガス冷却サイクル120の気体状の炭酸ガスから熱を奪うことで蒸発して気体になるとともに炭酸ガスを液化する。
 気体状のアンモニアガスは、アンモニア低圧受液器115へ送られ、さらに、圧縮機111へ送られて再び圧縮される。
 なお、アンモニア低圧受液器115を、アンモニア蒸発用カスケードコンデンサ116よりも高い位置に設置し、これらの間にアンモニア媒体の液ヘッド差を形成することにより、液ヘッド差を利用した自然循環現象が生じるため、ポンプなしでアンモニアが循環する。
 また、一次側アンモニア冷凍サイクル110は、密閉された収容室140の内部に設置されている。
When the liquefied ammonia passes through the ammonia evaporation cascade condenser 116, it is evaporated by taking heat from the gaseous carbon dioxide in the secondary side carbon dioxide cooling cycle 120, which will be described in detail later, and is converted into a gas. Liquefaction.
Gaseous ammonia gas is sent to the ammonia low-pressure receiver 115 and further sent to the compressor 111 to be compressed again.
The ammonia low-pressure receiver 115 is installed at a position higher than the ammonia evaporating cascade condenser 116, and a liquid head difference of the ammonia medium is formed between them, so that a natural circulation phenomenon using the liquid head difference is caused. As a result, ammonia circulates without a pump.
Further, the primary side ammonia refrigeration cycle 110 is installed inside a sealed storage chamber 140.
 二次側炭酸ガス冷却サイクル120は、気液分離器でもある炭酸ガス受液器121と、炭酸ガスポンプ122と、炭酸ガス蒸発器123とを有し、一次側アンモニア冷凍サイクル110のアンモニア蒸発用カスケードコンデンサ116において一次側アンモニア冷凍サイクル110と組み合わされている。
 炭酸ガス受液器121は、アンモニア蒸発用カスケードコンデンサ116において液化した液体炭酸ガスを受けるように構成されている。
 炭酸ガス受液器121の液体炭酸ガスは、炭酸ガスポンプ122へ送られ、炭酸ガスポンプ122が、液体炭酸ガスを炭酸ガス蒸発器123へ送るように設けられている。
The secondary side carbon dioxide cooling cycle 120 includes a carbon dioxide receiver 121, which is also a gas-liquid separator, a carbon dioxide pump 122, and a carbon dioxide evaporator 123, and an ammonia evaporation cascade of the primary side ammonia refrigeration cycle 110. The condenser 116 is combined with the primary ammonia refrigeration cycle 110.
The carbon dioxide gas receiver 121 is configured to receive the liquid carbon dioxide liquefied in the ammonia evaporation cascade capacitor 116.
The liquid carbon dioxide in the carbon dioxide receiver 121 is sent to the carbon dioxide pump 122, and the carbon dioxide pump 122 is provided so as to send the liquid carbon dioxide to the carbon dioxide evaporator 123.
 液体炭酸ガスは、炭酸ガス蒸発器123を通過するとき、炭酸ガス蒸発器123の周囲の空気や物などから熱を奪うことで蒸発して気体になるとともに周囲の空気や物を冷却する。
 気体状の炭酸ガスは、炭酸ガス受液器121へ送られ、さらに、アンモニア蒸発用カスケードコンデンサ116へ送られる。
 気体状の炭酸ガスは、アンモニア蒸発用カスケードコンデンサ116を通過するとき、液体状のアンモニアに熱を奪われることで冷却されて液体となる。
 なお、本実施例では、二次側炭酸ガス冷却サイクル120の冷媒としての炭酸ガスは、二酸化炭素である。
When the liquid carbon dioxide gas passes through the carbon dioxide gas evaporator 123, the liquid carbon dioxide evaporates by removing heat from the air and objects around the carbon dioxide gas evaporator 123 and cools the surrounding air and goods.
The gaseous carbon dioxide gas is sent to the carbon dioxide gas receiver 121 and further sent to the ammonia evaporation cascade capacitor 116.
When the gaseous carbon dioxide gas passes through the ammonia evaporating cascade capacitor 116, the gaseous ammonia is cooled by being deprived of heat by the liquid ammonia and becomes liquid.
In the present embodiment, the carbon dioxide gas as the refrigerant of the secondary side carbon dioxide cooling cycle 120 is carbon dioxide.
 アンモニア凝縮用冷却サイクル130は、エバポレーティブコンデンサ131を有し、一次側アンモニア冷凍サイクル110のアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ112において一次側アンモニア冷凍サイクル110と組み合わされている。
 エバポレーティブコンデンサ131は、コンデンサコイル131aと、ファン131bと、ポンプ131cと、噴射手段131dと、空気流入口131eと、空気排出口131fとを有している。
The ammonia condensing cooling cycle 130 has an evaporative condenser 131, and is combined with the primary side ammonia refrigerating cycle 110 in the ammonia condensing cascade condenser 112 of the primary side ammonia refrigerating cycle 110.
The evaporative condenser 131 includes a condenser coil 131a, a fan 131b, a pump 131c, an ejection unit 131d, an air inlet 131e, and an air outlet 131f.
 このうち、コンデンサコイル131aは、冷媒としての炭酸ガスを内部で通過させるように設けられている。
 なお、凝縮効率をさらに上げるために、コンデンサコイル131aを、水平方向、空気流方向および噴射手段131dの噴射方向に対して傾斜させて、内部の炭酸ガスが下り勾配で流れるようにしてもよい。
 また、アンモニア凝縮用冷却サイクル130の配管は、炭酸ガスの潜熱を使用するため、比較的小径のものを使用することができる。
Among these, the capacitor coil 131a is provided so that the carbon dioxide gas as a refrigerant may pass inside.
In order to further increase the condensation efficiency, the condenser coil 131a may be inclined with respect to the horizontal direction, the air flow direction, and the injection direction of the injection means 131d so that the internal carbon dioxide gas flows downward.
The piping of the ammonia condensation cooling cycle 130 uses a relatively small diameter pipe because it uses the latent heat of carbon dioxide gas.
 ファン131bは、空気流入口131eから流入した空気がコンデンサコイル131aを通過して空気排出口131fから排出するように、エバポレーティブコンデンサ131の内部で気流を発生させるように構成されている。
 ポンプ131cは、エバポレーティブコンデンサ131の底部に貯まった水をくみ上げて上方の噴射手段131dへ送るように設けられている。
 噴射手段131dは、ポンプ131cよって送られた水をコンデンサコイル131aへ向けて噴射し、気化現象により蒸発潜熱を奪うことで、コンデンサコイル131aを冷却するように設けられている。
 これにより、コンデンサコイル131aの内部を通過する気体状の炭酸ガスが、冷却され液化される。
 なお、本実施例のアンモニア凝縮用冷却サイクル130の冷媒としての炭酸ガスは、二酸化炭素である。
The fan 131b is configured to generate an airflow inside the evaporative condenser 131 so that the air flowing in from the air inlet 131e passes through the condenser coil 131a and is discharged from the air outlet 131f.
The pump 131c is provided so as to pump up water stored at the bottom of the evaporative condenser 131 and send it to the upper injection means 131d.
The injection means 131d is provided so as to cool the condenser coil 131a by injecting water sent by the pump 131c toward the condenser coil 131a and taking away latent heat of vaporization due to the vaporization phenomenon.
Thereby, the gaseous carbon dioxide passing through the inside of the capacitor coil 131a is cooled and liquefied.
In addition, the carbon dioxide gas as a refrigerant | coolant of the cooling cycle 130 for ammonia condensation of a present Example is a carbon dioxide.
 本実施例では、上述したように、アンモニア凝縮用冷却サイクル130が、冷媒としての炭酸ガスを冷却して液化させる凝縮器としてのエバポレーティブコンデンサ131を有している。
 これにより、エバポレーティブコンデンサ131において十分に冷却・凝縮された液体炭酸ガスがアンモニアから熱を奪って蒸発するとともに、アンモニアが冷却されてアンモニアの凝縮温度が従来技術の冷却水で冷却したときと比べて低くなる。
 つまり、従来技術の冷却塔および冷却水ポンプを備えたアンモニア凝縮用冷却サイクルと比べて小型化するとともに効率がよくなる。
 さらに、例えば、湿球温度が27℃のときであっても、図2に示すように、炭酸ガスの気体および液体が存在する臨界温度31.1℃未満にアンモニア凝縮用冷却サイクル130の炭酸ガスの温度が低下して、エバポレーティブコンデンサ131の内部で炭酸ガスが液化する。
 つまり、一次側アンモニア冷凍サイクル110のアンモニアが効率良く冷却される。
In the present embodiment, as described above, the ammonia condensing cooling cycle 130 has the evaporative condenser 131 as a condenser that cools and liquefies carbon dioxide gas as a refrigerant.
Thereby, the liquid carbon dioxide gas sufficiently cooled and condensed in the evaporative condenser 131 takes heat from the ammonia and evaporates, and the ammonia is cooled and the ammonia condensing temperature is cooled by the cooling water of the prior art. Compared to lower.
That is, the size is reduced and the efficiency is improved as compared with the cooling cycle for ammonia condensation provided with the cooling tower and the cooling water pump of the prior art.
Further, for example, even when the wet bulb temperature is 27 ° C., as shown in FIG. 2, the carbon dioxide gas of the cooling cycle 130 for ammonia condensation is kept below the critical temperature of 31.1 ° C. at which the gas and liquid of carbon dioxide are present. , The carbon dioxide gas liquefies within the evaporative condenser 131.
That is, the ammonia in the primary side ammonia refrigeration cycle 110 is efficiently cooled.
 また、本実施例では、エバポレーティブコンデンサ131が、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ112より上方に設置されている。
 これにより、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ112で気化した気体炭酸ガスと、エバポレーティブコンデンサ131で液化した液体炭酸ガスとの比重差および液ヘッド差によってサイクル経路上で液体炭酸ガスが下方に移動する他方で気体炭酸ガスが上方へ移動しようとする。
 つまり、アンモニア凝縮用冷却サイクル130において、ポンプなしで炭酸ガスが循環する。
In the present embodiment, the evaporative condenser 131 is disposed above the ammonia condensing cascade condenser 112.
As a result, the liquid carbon dioxide gas moves downward on the cycle path due to the difference in specific gravity and liquid head difference between the gaseous carbon dioxide vaporized by the ammonia condenser cascade condenser 112 and the liquid carbon dioxide liquefied by the evaporator condenser 131. The gaseous carbon dioxide tries to move upward.
That is, in the ammonia condensation cooling cycle 130, carbon dioxide circulates without a pump.
 図3乃至図5に示すように、アンモニア冷凍装置100を用いて一例としてサーバルームSRのサーバを冷却することができる。
 アンモニア凝縮用冷却サイクル130のエバポレーティブコンデンサ131やポンプ131cなどが、サーバルームSRより上のフロアや屋上に設置されている。
 二次側炭酸ガス冷却サイクル120の炭酸ガス蒸発器123およびサーバラックRKが、クーラー室としてのサーバルームSRに設置されている。
 サーバラックRKの配置により、ホットアイルHI、コールドアイルCIが生じる。
As shown in FIGS. 3 to 5, the server in the server room SR can be cooled as an example using the ammonia refrigeration apparatus 100.
The evaporative condenser 131, the pump 131c, and the like of the ammonia condensation cooling cycle 130 are installed on the floor or the roof above the server room SR.
The carbon dioxide evaporator 123 and the server rack RK of the secondary carbon dioxide cooling cycle 120 are installed in a server room SR as a cooler room.
Hot aisle HI and cold aisle CI are generated by the arrangement of the server rack RK.
 ここで、ホットアイルHIとは、サーバラックRKの列や壁板WLで区切られたサーバルームSRの空間のうち、サーバの排熱だけを集めた空間をいう。
 また、コールドアイルCIとは、炭酸ガス蒸発器123(空調機)から送り出されてサーバが吸引する冷気を集めた空間をいう。
 ホットアイルHIの温かい空気は、熱対流により上昇して天井ダクトCDに流れ込み、循環ファンFNによって、炭酸ガス蒸発器123へ送られる。
 温かい空気は、炭酸ガス蒸発器123を通過するとき、炭酸ガス蒸発器123の液体炭酸ガスに熱を奪われることで冷却されて冷たい空気となる。
 冷たい空気は、熱対流により下降して床ダクトFDに流れ込み、コールドアイルCIへ送られ、サーバラックRKのサーバを被冷却物として冷却する。
Here, the hot aisle HI refers to a space in which only the exhaust heat of the server is collected in the space of the server room SR divided by the rows of server racks RK and the wall plates WL.
The cold aisle CI refers to a space that collects cold air that is sent from the carbon dioxide evaporator 123 (air conditioner) and sucked by the server.
The hot air of the hot aisle HI rises due to heat convection and flows into the ceiling duct CD, and is sent to the carbon dioxide evaporator 123 by the circulation fan FN.
When the warm air passes through the carbon dioxide evaporator 123, the warm air is cooled by being deprived of heat by the liquid carbon dioxide in the carbon dioxide evaporator 123 and becomes cold air.
The cold air descends due to heat convection, flows into the floor duct FD, is sent to the cold aisle CI, and cools the servers in the server rack RK as objects to be cooled.
 本実施例では、上述したように、炭酸ガス蒸発器123が、サーバルームSRの内部に設置され、一次側アンモニア冷凍サイクル110が、サーバルームSRと異なる密閉された収容室140の内部に設置されている。
 これにより、一次側アンモニア冷凍サイクル110の配管を収容室140の外部へ持ち出す必要がない。
 つまり、万が一にアンモニアが漏洩した場合であっても人に対する害の発生が回避され、クーラー室へのアンモニアの影響がない。
 さらに、一次側アンモニア冷凍サイクル110の高圧側および低圧側の配管が収容室140の内部で密閉されて作業主任者を置く必要がなくなる。
In the present embodiment, as described above, the carbon dioxide evaporator 123 is installed inside the server room SR, and the primary ammonia refrigeration cycle 110 is installed inside the sealed accommodation room 140 different from the server room SR. ing.
Thereby, it is not necessary to take out the piping of the primary side ammonia refrigerating cycle 110 to the exterior of the storage chamber 140.
That is, even if ammonia leaks, the generation of harm to humans is avoided, and there is no influence of ammonia on the cooler chamber.
Furthermore, the high-pressure side and low-pressure side pipes of the primary ammonia refrigeration cycle 110 are sealed inside the storage chamber 140, so that it is not necessary to place a work chief.
 なお、気体アンモニアガスを検出する検出センサを収容室140の天井に設置し、炭酸ガスを噴射する噴射手段を収容室140の外部に設置して、検出センサが、気体アンモニアガスを検知したとき、収容室140の上方に設けたダクトなどでアンモニアガスを収容室140の外部へ移動させ、噴射手段が、炭酸ガスを噴射するように構成してもよい。
 これにより、万が一にアンモニアが漏洩した場合であっても、上昇した気体アンモニアガスが、検出センサによって検出され、噴射された炭酸ガスによって中和される。
In addition, when a detection sensor that detects gaseous ammonia gas is installed on the ceiling of the storage chamber 140, an injection unit that injects carbon dioxide gas is installed outside the storage chamber 140, and the detection sensor detects gaseous ammonia gas, A configuration may be adopted in which ammonia gas is moved to the outside of the storage chamber 140 by a duct or the like provided above the storage chamber 140, and the injection means injects carbon dioxide gas.
Thereby, even if ammonia leaks by any chance, the rising gaseous ammonia gas is detected by the detection sensor and neutralized by the injected carbon dioxide gas.
 このようにして得られた本発明の第1実施例であるアンモニア冷凍装置100は、アンモニア凝縮用冷却サイクル130が、アンモニアを冷却する自然冷媒または非オゾン層破壊物質の冷媒としての炭酸ガスを冷却して液化させる凝縮器としてのエバポレーティブコンデンサ131を有していることにより、従来技術の冷却塔および冷却水ポンプを備えたアンモニア凝縮用冷却サイクルと比べて小型化するとともに効率をよくするとともに、一次側アンモニア冷凍サイクル110のアンモニアを効率良く冷却することができる。 In the ammonia refrigerating apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention thus obtained, the ammonia condensing cooling cycle 130 cools the carbon dioxide gas as a natural refrigerant for cooling ammonia or a refrigerant for a non-ozone depleting substance. By having the evaporative condenser 131 as a condenser to be liquefied, it is possible to reduce the size and improve the efficiency as compared with the cooling cycle for condensing ammonia having the cooling tower and the cooling water pump of the prior art. The ammonia in the primary side ammonia refrigeration cycle 110 can be efficiently cooled.
 さらに、エバポレーティブコンデンサ131が、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ112より上方に設置されていることにより、アンモニア凝縮用冷却サイクル130においてポンプなしで炭酸ガスを循環させることができる。 Furthermore, since the evaporative condenser 131 is installed above the ammonia condensing cascade condenser 112, carbon dioxide gas can be circulated without a pump in the ammonia condensing cooling cycle 130.
 また、炭酸ガス蒸発器123が、クーラー室としてのサーバルームSRの内部に設置され、一次側アンモニア冷凍サイクル110が、サーバルームSRと異なる密閉された収容室140の内部に設置されていることにより、万が一にアンモニアが漏洩した場合であっても人に対する害の発生を回避するとともにサーバルームSRへのアンモニアの影響をなくして、ユーザーが安心してアンモニア冷凍装置100を安全に運転することができるなど、その効果は甚大である。 Further, the carbon dioxide evaporator 123 is installed inside the server room SR as a cooler room, and the primary side ammonia refrigeration cycle 110 is installed inside a sealed housing room 140 different from the server room SR. In the unlikely event that ammonia leaks, the occurrence of harm to human beings can be avoided and the influence of ammonia on the server room SR can be eliminated, so that the user can safely operate the ammonia refrigeration apparatus 100, etc. The effect is enormous.
 続いて、本発明の第2実施例であるアンモニア冷凍装置200について、図6に基づいて説明する。
 ここで、図6は、本発明の第2実施例であるアンモニア冷凍装置200を示す概念図である。
 第2実施例のアンモニア冷凍装置200は、第1実施例のアンモニア冷凍装置100のエバポレーティブコンデンサ131の設置位置を変更したものであり、多くの要素について第1実施例のアンモニア冷凍装置100と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下2桁が共通する200番台の符号を付すのみとする。
Next, an ammonia refrigeration apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Here, FIG. 6 is a conceptual diagram showing an ammonia refrigerating apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention.
The ammonia refrigeration apparatus 200 of the second embodiment is obtained by changing the installation position of the evaporative condenser 131 of the ammonia refrigeration apparatus 100 of the first embodiment. Since they are common, detailed description of common matters is omitted, and only the reference numbers in the 200s are shared by the last two digits.
 図6に示すように、アンモニア凝縮用冷却サイクル230は、エバポレーティブコンデンサ231と、炭酸ガス受液器232と、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ212へ液体炭酸ガスを強制的に送る冷媒液ポンプとしての液体炭酸ガスポンプ233とを有している。
 エバポレーティブコンデンサ231は、一次側アンモニア冷凍サイクル210のアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ212より低い位置に設置されてもよい。
As shown in FIG. 6, the ammonia condensing cooling cycle 230 is a refrigerant liquid pump that forcibly sends liquid carbon dioxide to the evaporative condenser 231, the carbon dioxide gas receiver 232, and the ammonia condensing cascade condenser 212. A liquid carbon dioxide pump 233.
The evaporative condenser 231 may be installed at a position lower than the ammonia condensing cascade condenser 212 of the primary ammonia refrigerating cycle 210.
 炭酸ガス受液器232は、エバポレーティブコンデンサ231で液化された液体炭酸ガスを受けるように構成されている。
 液体炭酸ガスポンプ233は、炭酸ガス受液器232の内部の液体炭酸ガスを強制的にアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ212へ送るように設けられている。
 これにより、アンモニア凝縮用冷却サイクル230のサイクル経路上で液体炭酸ガスおよび気体炭酸ガスに対して循環させる力が作用する。
The carbon dioxide gas receiver 232 is configured to receive liquid carbon dioxide gas liquefied by the evaporative condenser 231.
The liquid carbon dioxide pump 233 is provided to forcibly send the liquid carbon dioxide inside the carbon dioxide receiver 232 to the ammonia condensing cascade capacitor 212.
Thereby, the force to circulate with respect to liquid carbon dioxide and gaseous carbon dioxide acts on the cycle path of the ammonia condensation cooling cycle 230.
 このようにして得られた本発明の第2実施例であるアンモニア冷凍装置200は、アンモニア凝縮用冷却サイクル230が、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ212へ液体炭酸ガスを強制的に送る冷媒液ポンプとしての液体炭酸ガスポンプ233を有していることにより、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ212に対してエバポレーティブコンデンサ231を設置する位置を自由に決めることができるなど、その効果は甚大である。 The ammonia refrigerating apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention thus obtained is a refrigerant liquid pump in which the ammonia condensing cooling cycle 230 forcibly sends liquid carbon dioxide gas to the ammonia condensing cascade condenser 212. By including the liquid carbon dioxide pump 233, the position where the evaporator condenser 231 is installed with respect to the ammonia condenser cascade condenser 212 can be freely determined.
 続いて、本発明の第3実施例であるアンモニア冷凍装置300について、図7に基づいて説明する。
 ここで、図7は、本発明の第3実施例であるアンモニア冷凍装置300の要部を示す概念図である。
 第3実施例のアンモニア冷凍装置300は、第1実施例のアンモニア冷凍装置100のアンモニア凝縮用冷却サイクル130にブロワーおよび流量調整弁を追加したものであり、多くの要素について第1実施例のアンモニア冷凍装置100と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下2桁が共通する300番台の符号を付すのみとする。
Subsequently, an ammonia refrigerating apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Here, FIG. 7 is a conceptual diagram showing a main part of an ammonia refrigerating apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention.
The ammonia refrigeration apparatus 300 of the third embodiment is obtained by adding a blower and a flow rate adjusting valve to the ammonia condensing cooling cycle 130 of the ammonia refrigeration apparatus 100 of the first embodiment. Since it is the same as that of the refrigeration apparatus 100, a detailed description of the common items is omitted, and only the reference numbers in the 300s are shared with the last two digits.
 図7に示すように、アンモニア凝縮用冷却サイクル330は、エバポレーティブコンデンサ331と、圧縮機としてのブロワー334と、液体炭酸ガスの流量を調整するとともに液体炭酸ガスを減圧してアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312へ送る流量調整弁335とを有している。
 ブロワー334は、一次側アンモニア冷凍サイクル310のアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312で気体状になった炭酸ガスをエバポレーティブコンデンサ331へ強制的に送るように構成されている。
 これにより、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312を基準としたアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ側の圧力が下がるとともにアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ側の温度も下がって、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312へ送られる炭酸ガスの温度が下がり、例えば、蒸し暑い夏の東京における湿球温度が27℃のときであっても炭酸ガスの温度が、炭酸ガスの気体および液体が存在する臨界温度31.1℃未満になる。
As shown in FIG. 7, the cooling cycle 330 for ammonia condensation includes an evaporative condenser 331, a blower 334 as a compressor, a flow rate of liquid carbon dioxide, and a pressure reduction of the liquid carbon dioxide to reduce the pressure of the liquid carbon dioxide. And a flow rate adjusting valve 335 to be sent to the capacitor 312.
The blower 334 is configured to forcibly send the carbon dioxide gas that has become gaseous in the ammonia condensing cascade capacitor 312 of the primary ammonia refrigeration cycle 310 to the evaporative condenser 331.
As a result, the pressure on the ammonia condensing cascade capacitor side with respect to the ammonia condensing cascade capacitor 312 is lowered and the temperature on the ammonia condensing cascade capacitor side is also lowered, so that the temperature of the carbon dioxide gas sent to the ammonia condensing cascade capacitor 312 is reduced. For example, even when the wet bulb temperature in Tokyo in a hot and humid summer is 27 ° C., the temperature of the carbon dioxide gas becomes less than the critical temperature of 31.1 ° C. where the gas and liquid of the carbon dioxide gas exist.
 なお、本実施例では、サイクル経路上において、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312とブロワー334との間、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312と流量調整弁335との間に何も設けなかったが、気液分離器を設けてもよい。
 この気液分離器は、流量調整弁335からアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312へ液体炭酸ガスを送り、戻ってきた液体気体混合冷媒を分離して気体炭酸ガスのみをブロワー334へ送る。
 ブロワー334は、この気液分離器の内部の圧力および温度を下げるため、この気液分離器の内部の炭酸ガスの温度が、炭酸ガスの臨界温度31.1℃未満まで確実に低下する。
 この気液分離器の内部に圧力センサや温度センサを設置し、これらのセンサの値が、炭酸ガスの臨界温度31.1℃に基づいた所定の値に達したとき、ブロワー334を駆動し、所定の値未満のとき、ブロワー334を停止するように制御してもよい。
In this embodiment, nothing is provided between the ammonia condensing cascade capacitor 312 and the blower 334 and between the ammonia condensing cascade capacitor 312 and the flow rate adjusting valve 335 on the cycle path. A vessel may be provided.
This gas-liquid separator sends the liquid carbon dioxide gas from the flow rate adjustment valve 335 to the ammonia condensing cascade capacitor 312, separates the returned liquid gas mixed refrigerant, and sends only the gaseous carbon dioxide gas to the blower 334.
Since the blower 334 lowers the pressure and temperature inside the gas-liquid separator, the temperature of the carbon dioxide gas inside the gas-liquid separator is reliably lowered to below the critical temperature of carbon dioxide gas of 31.1 ° C.
A pressure sensor and a temperature sensor are installed inside the gas-liquid separator, and when the value of these sensors reaches a predetermined value based on the critical temperature of carbon dioxide, 31.1 ° C., the blower 334 is driven, When the value is less than the predetermined value, the blower 334 may be controlled to stop.
 このようにして得られた本発明の第3実施例であるアンモニア冷凍装置300は、アンモニア凝縮用冷却サイクル330が、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312の作動冷媒出口とエバポレーティブコンデンサ331の作動冷媒入口との間に設置された圧縮機としてのブロワー334と、アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312の作動冷媒入口とエバポレーティブコンデンサ331の作動冷媒出口との間に設置された流量調整弁335とを有していることにより、液体炭酸ガスをアンモニア凝縮用カスケードコンデンサ312へ送ってアンモニアをより低温に冷却することができるなど、その効果は甚大である。 In the ammonia refrigerating apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention thus obtained, the ammonia condensing cooling cycle 330 has the working refrigerant outlet of the ammonia condensing cascade condenser 312 and the working refrigerant inlet of the evaporative condenser 331. And a flow rate adjustment valve 335 installed between the working refrigerant inlet of the ammonia condensing cascade condenser 312 and the working refrigerant outlet of the evaporative condenser 331. As a result, the liquid carbon dioxide gas can be sent to the ammonia condensing cascade capacitor 312 to cool the ammonia to a lower temperature, and the effect is enormous.
100、 200、 300 ・・・ アンモニア冷凍装置
110、 210、 310 ・・・ 一次側アンモニア冷凍サイクル
111、 211      ・・・ 圧縮機
112、 212、 312 ・・・ アンモニア凝縮用カスケードコンデンサ
113、 213      ・・・ アンモニア高圧受液器
114、 214      ・・・ 膨張弁
115、 215      ・・・ アンモニア低圧受液器
116、 216      ・・・ アンモニア蒸発用カスケードコンデンサ
120、 220      ・・・ 二次側炭酸ガス冷却サイクル
121、 221      ・・・ 炭酸ガス受液器
122、 222      ・・・ 炭酸ガスポンプ
123、 223      ・・・ 炭酸ガス蒸発器(クーラー)
130、 230、 330 ・・・ アンモニア凝縮用冷却サイクル
131、 231、 331 ・・・ エバポレーティブコンデンサ
131a、231a、331a・・・ コンデンサコイル(伝熱管)
131b、231b、331b・・・ ファン
131c、231c、331c・・・ ポンプ
131d、231d、331d・・・ 噴射手段
131e、231e、331e・・・ 空気流入口
131f、231f、331f・・・ 空気排出口
     232      ・・・ 炭酸ガス受液器
     233      ・・・ 液体炭酸ガスポンプ
          334 ・・・ ブロワー(コンプレッサ)
          335 ・・・ 流量調整弁
140、 240      ・・・ 収容室
SR ・・・ サーバルーム(クーラー室)
RK ・・・ サーバラック
WL ・・・ 壁板
HI ・・・ ホットアイル
CI ・・・ コールドアイル
CD ・・・ 天井ダクト
FN ・・・ 循環ファン
FD ・・・ 床ダクト
100, 200, 300 ... Ammonia refrigeration equipment 110, 210, 310 ... Primary side ammonia refrigeration cycle 111, 211 ... Compressors 112, 212, 312 ... Ammonia condensing cascade condensers 113, 213 ... Ammonia high pressure receivers 114, 214 ... expansion valves 115, 215 ... Ammonia low pressure receivers 116, 216 ... Ammonia evaporation cascade capacitors 120, 220 ... Secondary carbon dioxide cooling cycle 121 221 ... Carbon dioxide gas receivers 122, 222 ... Carbon dioxide pumps 123, 223 ... Carbon dioxide vaporizer (cooler)
130, 230, 330 ... Ammonia condensation cooling cycles 131, 231, 331 ... Evaporative condensers 131a, 231a, 331a ... Condenser coils (heat transfer tubes)
131b, 231b, 331b ... fans 131c, 231c, 331c ... pumps 131d, 231d, 331d ... injection means 131e, 231e, 331e ... air inlets 131f, 231f, 331f ... air outlets 232 ... Carbon dioxide gas receiver 233 ... Liquid carbon dioxide pump 334 ... Blower (compressor)
335 ... Flow control valves 140, 240 ... Storage room SR ... Server room (cooler room)
RK ・ ・ ・ Server rack WL ・ ・ ・ Wall plate HI ・ ・ ・ Hot aisle CI ・ ・ ・ Cold aisle CD ・ ・ ・ Ceiling duct FN ・ ・ ・ Circulation fan FD ・ ・ ・ Floor duct

Claims (6)

  1.  アンモニアを冷媒とした一次側アンモニア冷凍サイクルのアンモニア蒸発器として用いるアンモニア蒸発用カスケードコンデンサで二次側炭酸ガス冷却サイクルの冷媒として用いる炭酸ガスを冷却・液化して該炭酸ガスを二次側炭酸ガス冷却サイクルの炭酸ガス蒸発器へ送り、該炭酸ガス蒸発器で被冷却物を冷却して蒸発した炭酸ガスが、前記アンモニア蒸発用カスケードコンデンサに戻り再び冷却・液化されるアンモニア冷凍装置において、
     前記一次側アンモニア冷凍サイクルが、前記アンモニアを凝縮するアンモニア凝縮用カスケードコンデンサを有し、
     該アンモニア凝縮用カスケードコンデンサでアンモニアを冷却するアンモニア凝縮用冷却サイクルが、自然冷媒または非オゾン層破壊物質の冷媒を作動冷媒とし、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサで蒸発した作動冷媒を冷却・液化するエバポレーティブコンデンサを有していることを特徴とするアンモニア冷凍装置。
    A carbon dioxide gas used as a refrigerant for a secondary carbon dioxide cooling cycle is cooled and liquefied by a cascade condenser for ammonia evaporation used as an ammonia evaporator in a primary side ammonia refrigerating cycle using ammonia as a refrigerant, and the carbon dioxide gas is converted into a secondary side carbon dioxide gas. In the ammonia refrigerating apparatus, the carbon dioxide gas that is sent to the carbon dioxide evaporator of the cooling cycle and cools and evaporates the object to be cooled by the carbon dioxide evaporator returns to the cascade condenser for ammonia evaporation and is cooled and liquefied again.
    The primary ammonia refrigeration cycle has an ammonia condensing cascade condenser for condensing the ammonia;
    The ammonia condensing cooling cycle for cooling ammonia with the ammonia condensing cascade condenser uses an natural refrigerant or a non-ozone depleting substance refrigerant as a working refrigerant, and evaporates the working refrigerant evaporated in the ammonia condensing cascade condenser. An ammonia refrigeration apparatus comprising a rate condenser.
  2.  前記エバポレーティブコンデンサが、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサより上方に設置されていることを特徴とする請求項1に記載のアンモニア冷凍装置。 The ammonia refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the evaporator condenser is disposed above the cascade condenser for ammonia condensation.
  3.  前記アンモニア凝縮用冷却サイクルが、前記エバポレーティブコンデンサで冷却・液化された作動冷媒をアンモニア凝縮用カスケードコンデンサへ強制的に送る冷媒液ポンプを有していることを特徴とする請求項1に記載のアンモニア冷凍装置。 The said ammonia condensation cooling cycle has a refrigerant | coolant liquid pump which forcibly sends the working refrigerant | coolant cooled and liquefied by the said evaporator condenser to the cascade condenser for ammonia condensation. Ammonia refrigeration equipment.
  4.  前記アンモニア凝縮用冷却サイクルが、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサの作動冷媒出口とエバポレーティブコンデンサの作動冷媒入口との間に設置された圧縮機と、前記アンモニア凝縮用カスケードコンデンサの作動冷媒入口とエバポレーティブコンデンサの作動冷媒出口との間に設置された流量調整弁とを有していることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載のアンモニア冷凍装置。 The ammonia condensing cooling cycle includes a compressor installed between the working refrigerant outlet of the ammonia condensing cascade condenser and the working refrigerant inlet of the evaporative condenser, and the working refrigerant inlet and evaporator of the ammonia condensing cascade condenser. The ammonia refrigerating apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a flow rate adjusting valve installed between the working refrigerant outlet of the reactive condenser.
  5.  前記作動冷媒が、炭酸ガスであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載のアンモニア冷凍装置。 The ammonia refrigerating apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the working refrigerant is carbon dioxide gas.
  6.  前記炭酸ガス蒸発器が、クーラー室の内部に設置され、
     前記一次側アンモニア冷凍サイクルが、前記クーラー室と異なる密閉された収容室の内部に設置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載のアンモニア冷凍装置。
    The carbon dioxide evaporator is installed inside the cooler chamber;
    The ammonia refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the primary ammonia refrigeration cycle is installed in a sealed housing chamber different from the cooler chamber.
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