(57)【要約】【課題】蒸発パイプに関して冷凍機油の送りを向上する。【解決手段】蒸発器から得た排水を蒸発させる蒸発手段１５を冷媒循環経路の高圧側に設ける。蒸発手段１５は、圧縮機から吐出された冷媒（二酸化炭素）および冷凍機油を導き蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプ１５２を有している。そして、高圧側の圧力が略７ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が略１００である場合に、蒸発パイプ１５２の内径を略φ３．１６ｍｍとする。このため、冷媒にともなって冷凍機油が蒸発パイプ１５２に到達したとき、冷凍機油を圧送し得る流速を冷媒に付与するので、冷凍機油を蒸発パイプ内に滞留させず通過させる。この結果、圧縮機から吐出した冷凍機油を、放熱器、絞り部、蒸発器を介して再び圧縮機に戻すことができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒の流量を調節する絞り部と、前記絞り部から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器と有した冷媒循環経路を形成して、前記蒸発器から得た排水を蒸発させる蒸発手段を前記冷媒循環経路の高圧側に設けた冷媒冷却回路において、
前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が６〜１２ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が７６〜１００である場合に、前記蒸発パイプの内径をφ３〜３．１６ｍｍとしたことを特徴とする冷媒冷却回路。
【請求項２】
前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が略７ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が略１００である場合に、前記蒸発パイプの内径を略φ３．１６ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の冷媒冷却回路。
【請求項３】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒の流量を調節する絞り部と、前記絞り部から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器と有した冷媒循環経路を形成して、前記蒸発器からの排水を蒸発させる蒸発手段を前記冷媒循環経路の高圧側に設けた冷媒冷却回路において、
前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が６〜１２ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が７６〜１００である場合に、上方から下方に向けて冷媒および冷凍機油を導く導通部と、前記導通部の下流側にて下方から上方に向けて唯一設けてあって冷凍機油を一時滞留しつつ滞留した冷凍機油を冷媒の圧力によって流動させる滞留部とで前記蒸発パイプを形成してなることを特徴とする冷媒冷却回路。
【請求項４】
前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が略７ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が略１００である場合に、上方から下方に向けて冷媒および冷凍機油を導く導通部と、前記導通部の下流側にて下方から上方に向けて唯一設けてあって冷凍機油を一時滞留しつつ滞留した冷凍機油を冷媒の圧力によって流動させる滞留部とで前記蒸発パイプを形成してなることを特徴とする請求項３に記載の冷媒冷却回路。
【請求項５】
前記滞留部は、略５０ｍｍの高低差で設けてあることを特徴とする請求項３または４に記載の冷媒冷却回路。
【請求項６】
前記圧縮機は、第１圧縮機で圧縮した冷媒をさらに第２圧縮機で圧縮するものであり、前記蒸発手段は、前記第２圧縮機の出口側に設けてあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷媒冷却回路。
【請求項７】
前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の冷媒冷却回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば断熱筐体の庫内の冷却を行うための冷媒循環経路を形成する冷媒冷却回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動販売機、冷蔵庫、冷凍ショーケース・冷蔵ショーケース、あるいは飲料ディスペンサなどの断熱筐体の冷却庫内を冷却するための冷媒冷却回路が知られている。冷媒冷却回路は、主に圧縮機、放熱器、絞り部、蒸発器を経て冷媒を循環する冷媒循環経路を形成してある。そして、冷媒冷却回路を循環する冷媒としては、地球環境に対する影響の少ない冷媒が使用してある。例えば、不燃性、安全性、不腐食性を有し、さらにオゾン層への影響が少ないなどの点で、二酸化炭素を冷媒として使用してある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記冷媒冷却回路では、蒸発器が断熱筐体の冷却庫に配置してあり、冷媒循環経路への冷媒の循環運転時に伴って結露水などが排水として発生する。この排水は、冷却庫の外部の蒸発皿に導かれる。蒸発皿には、蒸発パイプが設けてある。蒸発パイプは、圧縮機と放熱器との間の経路に設けてある。そして、蒸発皿に導かれた排水は、高温高圧の二酸化炭素が通過する蒸発パイプによって加熱されて蒸発する。このとき、蒸発パイプでは、排水によって蒸発パイプに通過する二酸化炭素を予冷する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５３０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、冷媒冷却回路の冷媒として二酸化炭素を使用すると、当該二酸化炭素の臨界温度が約３１℃と低いことから、従前の冷媒（例えばＨＦＣ冷媒（ハイドロフルオロカーボン））を使用したときと比較してはるかに圧力が高くなる。このため、圧縮機の内部における摩擦、冷媒漏れなどを防止する冷凍機油には粘度の高いものが使用される。しかし、圧縮機では、その内部に冷凍機油を完全に封止することが困難であり、冷媒循環経路の循環運転時に圧縮機から冷凍機油が吐出されることになる。すなわち、圧縮機から吐出した冷凍機油を、放熱器、絞り部、蒸発器を介して再び圧縮機に戻すことになる。
【０００６】
しかしながら、従来の冷媒冷却回路では、蒸発パイプにおいて冷凍機油が滞留するため、圧縮機から吐出した冷凍機油を冷媒循環経路に循環させて圧縮機に戻すことが難しい。これは、二酸化炭素と冷凍機油との相溶性が悪く、かつ、上述したように粘度の高い冷凍機油が使用されていることによる。蒸発パイプは、従前では内径がφ４．７５ｍｍであるため粘度の高い冷凍機油では流速が遅く送りが悪くなる。また、従前の蒸発パイプでは、側方に向かって螺旋形状をなして形成してあるため、この螺旋形状の複数の下部が冷凍機油を滞留するトラップとなって冷凍機油の送りが悪くなる。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みて、蒸発パイプに関して冷凍機油の送りを向上することができる冷媒冷却回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷媒冷却回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒の流量を調節する絞り部と、前記絞り部から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器と有した冷媒循環経路を形成して、前記蒸発器から得た排水を蒸発させる蒸発手段を前記冷媒循環経路の高圧側に設けた冷媒冷却回路において、前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が６〜１２ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が７６〜１００である場合に、前記蒸発パイプの内径をφ３〜３．１６ｍｍとしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る冷媒冷却回路は、上記請求項１において、前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が略７ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が略１００である場合に、前記蒸発パイプの内径を略φ３．１６ｍｍとしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係る冷媒冷却回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒の流量を調節する絞り部と、前記絞り部から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器と有した冷媒循環経路を形成して、前記蒸発器からの排水を蒸発させる蒸発手段を前記冷媒循環経路の高圧側に設けた冷媒冷却回路において、前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が６〜１２ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が７６〜１００である場合に、上方から下方に向けて冷媒および冷凍機油を導く導通部と、前記導通部の下流側にて下方から上方に向けて唯一設けてあって冷凍機油を一時滞留しつつ滞留した冷凍機油を冷媒の圧力によって流動させる滞留部とで前記蒸発パイプを形成してなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係る冷媒冷却回路は、上記請求項３において、前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が略７ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が略１００である場合に、上方から下方に向けて冷媒および冷凍機油を導く導通部と、前記導通部の下流側にて下方から上方に向けて唯一設けてあって冷凍機油を一時滞留しつつ滞留した冷凍機油を冷媒の圧力によって流動させる滞留部とで前記蒸発パイプを形成してなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る冷媒冷却回路は、上記請求項３または４において、前記滞留部は、略５０ｍｍの高低差で設けてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項６に係る冷媒冷却回路は、上記請求項１〜５のいずれか１つにおいて、前記圧縮機は、第１圧縮機で圧縮した冷媒をさらに第２圧縮機で圧縮するものであり、前記蒸発手段は、前記第２圧縮機の出口側に設けてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項７に係る冷媒冷却回路は、上記請求項１〜６のいずれか一つにおいて、前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る冷媒冷却回路は、高圧側の圧力が６〜１２ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が７６〜１００である場合に、前記蒸発パイプの内径をφ３〜３．１６ｍｍとしてある。このため、冷媒にともなって冷凍機油が蒸発パイプに到達したとき、当該冷凍機油を圧送し得る流速を冷媒に付与するので、冷凍機油を蒸発パイプ内に滞留させず通過させることができる。この結果、圧縮機から吐出した冷凍機油を、放熱器、絞り部、蒸発器を介して再び圧縮機に戻すことができる。特に、高圧側の圧力が略７ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が略１００である場合に、蒸発パイプの内径を略φ３．１６ｍｍとすることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る冷媒冷却回路は、高圧側の圧力が６〜１２ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が７６〜１００である場合に、上方から下方に向けて冷媒および冷凍機油を導く導通部と、前記導通部の下流側にて下方から上方に向けて唯一設けてあって冷凍機油を一時滞留しつつ滞留した冷凍機油を冷媒の圧力によって流動させる滞留部とで前記蒸発パイプが形成してある。このため、冷媒にともなって冷凍機油が蒸発パイプに到達したとき、当該冷凍機油を導通部で上方から下方に向けて導き滞留部で滞留させる。滞留部は唯一設けてあるため、冷凍機油は、滞留部に一時的に滞留した後に冷媒の圧力によって流動する。この結果、圧縮機から吐出した冷凍機油を、放熱器、絞り部、蒸発器を介して再び圧縮機に戻すことができる。特に、高圧側の圧力が略７ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が略１００である場合に、導通部と、滞留部とで前記蒸発パイプを形成することが好ましい。なお、滞留部は、略５０ｍｍの高低差とすることが適している。
【００１７】
特に、本発明の蒸発手段は、冷媒として二酸化炭素を用いて冷媒循環経路が比較的高圧状態になる冷媒冷却回路に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷媒冷却回路の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１９】
図１は本発明に係る冷媒冷却回路の一実施例を示す概略図である。図１に示すように、本実施例における冷媒冷却回路は、主に、圧縮機１、ガスクーラー（放熱器）２、電子膨張弁（絞り部）３、蒸発器４を接続して、冷媒を循環可能な冷媒循環経路を形成したものである。また、冷媒は、本実施例では、例えば二酸化炭素を使用してある。二酸化炭素は、不燃性、安全性、不腐食性を有し、さらにオゾン層への影響が少ない冷媒である。
【００２０】
圧縮機１は、蒸発器４から帰還される二酸化炭素を圧縮して高温高圧の状態とするものである。圧縮機１は、本実施例では、中間熱交換器１０を使用して２段階の圧縮動作を実行する。具体的に、圧縮機１は、２段階の圧縮動作において、１段階目の圧縮動作を行う第１圧縮機１ａと、２段階目の圧縮動作を行う第２圧縮機１ｂとの間に中間熱交換器１０を設けてある。そして、中間熱交換器１０は、第１圧縮機１ａによる１段階目の圧縮動作の後に、第１圧縮機１ａが圧縮した状態の二酸化炭素を冷却して第２圧縮機１ｂに戻す。このように、圧縮機１は、中間熱交換器１０を介して２段階の圧縮動作を実行することで、低消費電力で高圧縮効率を得て二酸化炭素を所望とする高温高圧の状態に圧縮することが可能になる。なお、本実施例では、第１圧縮機１ａでの１段階目の圧縮によって二酸化炭素を約６ＭＰａに圧縮し、第２圧縮機１ｂでの２段階目の圧縮によって二酸化炭素を約９ＭＰａ（６〜１２ＭＰａ）に圧縮する。
【００２１】
また、圧縮機１には、オイルセパレータ１１が接続してある。オイルセパレータ１１は、圧縮機１から吐出した冷凍機油を冷媒循環経路の高圧側から低圧側に戻すためのものである。冷媒循環経路の高圧側とは、圧縮機１の出口側からガスクーラー２を経て電子膨張弁３の入口側までの間である。また、冷媒循環経路の低圧側とは、電子膨張弁３の出口側から蒸発器４を経て圧縮機１の入口側までの間である。冷凍機油は、圧縮機１の内部における摩擦、冷媒漏れなどを防止するが、この冷凍機油を圧縮機１の内部で完全に封止することが困難である。特に、上記のごとく圧縮機１によって二酸化炭素を高圧に圧縮しており、この圧力が従前の冷媒（例えばＨＦＣ冷媒（ハイドロフルオロカーボン））を使用したときと比較してはるかに高圧であるので、圧縮機１からの冷凍機油の吐出量は多くなる。そこで、本実施例では、圧縮機１において、第２圧縮機１ｂの出口側と、第１圧縮機１ａの入口側との間にオイルセパレータ１１を接続しており、第２圧縮機１ｂから吐出した冷凍機油を第１圧縮機１ａに戻している。また、本実施例では、二酸化炭素の圧力が高圧であるため、圧縮機１の内部における摩擦、冷媒漏れなどを極力防ぐ目的で粘度指数が略１００（４０℃，０Ｗｔ％）の冷凍機油を採用してある。
【００２２】
なお、圧縮機１としては、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機、或いは、これらの圧縮能力を調整可能なインバータ圧縮機などがある。そして、冷媒冷却回路を配設する対象、環境、あるいは、冷媒冷却回路のコストなどに見合う圧縮機を適宜適用すればよい。
【００２３】
ガスクーラー２は、圧縮機１から供給される高温高圧の二酸化炭素を、放熱させて二酸化炭素を液化するためのものである。本実施例におけるガスクーラー２は、例えば銅管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものを使用してある。このガスクーラー２には、ファン２１が設けてある。ファン２１は、ガスクーラー２を送風するためのものであり、ファンモータ２２によって駆動される。
【００２４】
電子膨張弁３は、ガスクーラー２から供給される二酸化炭素を減圧し、蒸発温度および流量を制御するためのものである。
【００２５】
蒸発器４は、電子膨張弁３から供給される液体の二酸化炭素が蒸発したとき、周囲の熱を吸収することによって周囲温度を冷却するためのものである。本実施例における蒸発器４は、例えば銅管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものを使用してある。この蒸発器４には、ファン４１が設けてある。ファン４１は、蒸発器４を送風するためのものであり、ファンモータ４２によって駆動される。
【００２６】
蒸発器４は、例えば自動販売機、冷蔵庫、冷凍ショーケース・冷蔵ショーケース、あるいは飲料ディスペンサなどにおける断熱筐体の冷却庫の内部に配置してある。特に、本実施例では、例えば自動販売機において、複数（実施例では３室）の冷却庫（商品収納庫）をそれぞれ独立して冷却するために、各冷却庫内に蒸発器４（４ａ，４ｂ，４ｃ）をそれぞれ配置してある。すなわち、蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃは、電子膨張弁３から３方に分岐したそれぞれの経路に接続してある。また、前記各経路において各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃの入口側には、各電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃがそれぞれ設けてある。そして、各電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃを選択的に開放することで、各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃに電子膨張弁３からの二酸化炭素が供給される。また、各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃの出口側の経路は、互いに集合して圧縮機１の第１圧縮機１ａに接続してある。なお、本実施例における電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、その入口側と出口側との圧力差（例えば入口側が高圧で出力側が低圧）、およびバネ弾性力を利用することによって弁体を弁座に当接させるよう助勢して閉鎖状態になり、この状態から電磁コイル部に通電されると弁体が弁座から離間されて開放状態になる構成のものが採用してある。
【００２７】
また、電子膨張弁３から各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃに至る各経路であって、各電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃと各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃとの間には、それぞれ減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けてある。減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃと蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃとの間の経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用する。本実施例における減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、前記各経路中に設けたオリフィスとして形成してある。なお、減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用するものであればオリフィスに限定されない。
【００２８】
なお、蒸発器４の周辺部の温度は、蒸発器４が周辺部の熱を吸収することによって低下する。冷凍サイクルとしては、蒸発器４で吸収した蒸発熱を捨てる必要があるが、蒸発器４を設けた断熱筐体の庫内は、外部の気温よりかなり低い温度になっており、低温部から奪った熱を高温の外部へ直接捨てることができない。そこで、圧縮機１は、蒸発器４の蒸発熱を外部の気温より高い温度にして捨てるため、蒸発器４から供給される二酸化炭素を高温高圧の蒸気に変換する役目を担っている。
【００２９】
また、二酸化炭素を冷媒として使用したとき、外気温が高温となる夏場などでは、ガスクーラー２の温度が二酸化炭素の臨界温度（約３１℃）を越える場合がある。この場合、ガスクーラー２において二酸化炭素が気化したままで液化しなくなる超臨界圧力の状態となる。一方、蒸発器４を通過した二酸化炭素は、全て気化していることが望ましい。蒸発器４を通過した二酸化炭素が一部液化したままで圧縮機１に供給されると、圧縮機１は液圧縮を起こしてシリンダーを破損してしまうおそれがある。
【００３０】
そこで、ガスクーラー２と電子膨張弁３との間、蒸発器４と圧縮機１（第１圧縮機１ａ）との間に内部熱交換器１４を設けてある。図には明示しないが、内部熱交換器１４の内部では、ガスクーラー２と電子膨張弁３との間の冷媒管路と、蒸発器４と圧縮機１との間の冷媒管路とが、互いに熱交換可能な距離を有して非接触向流するように配設してある。これにより、ガスクーラー２から得られる二酸化炭素は、液化しやすくなる。一方、圧縮機１には、蒸発器４から気化した二酸化炭素が供給される。
【００３１】
また、断熱筐体の冷却庫の内部に設けた蒸発器４に関し、冷媒循環経路への冷媒の循環運転時に伴って結露水などが排水として発生する。そして、排水は、冷却庫の外部であって圧縮機１およびガスクーラー２などを配した部位にある蒸発手段１５に導かれる。この蒸発手段１５は、圧縮機１（第２圧縮機１ｂ）とガスクーラー２との間であって、オイルセパレータ１１の出口側からガスクーラー２の入口側の間の経路に設けてある。
【００３２】
図２に示すように蒸発手段１５は、排水を導かれる蒸発皿１５１と、蒸発皿１５１内に配置した蒸発パイプ１５２と、蒸発パイプ１５２に関わる吸水性の蒸発シート（図示せず）とを有している。蒸発パイプ１５２は、オイルセパレータ１１の出口側からガスクーラー２の入口側の間の経路に接続してあって、圧縮機１から吐出した高温高圧の二酸化炭素が通過する。すなわち、蒸発皿１５１に導かれた排水は、高温高圧の二酸化炭素が通過する蒸発パイプ１５２によって加熱され、蒸発シートに吸収されて蒸発する。このとき、排水によって蒸発パイプ１５２に通過する二酸化炭素を予冷する。
【００３３】
本実施例における蒸発パイプ１５２は、外径がφ４．７６ｍｍであって内径がφ３．１６ｍｍとしてある。ここで、高圧側の圧力を略７ＭＰａとするために、例えば圧縮機１の圧縮容積を１．５ｃｃとしてインバータの周波数を５５Ｈｚとしたとき、二酸化炭素は、１秒あたり約７０ｃｃ吐出されることになる。このとき、蒸発パイプ１５２の内径がφ３．１６ｍｍである場合では、当該蒸発パイプ１５２を通過する二酸化炭素の流速が約８９２ｃｍ／秒となる。これに対し、二酸化炭素が１秒あたり約７０ｃｃ吐出されるとき、蒸発パイプ１５２の内径が従前のφ４．７５ｍｍである場合では、当該蒸発パイプ１５２を通過する二酸化炭素の流速が約３９５ｃｍ／秒となる。このように、本実施例における蒸発パイプ１５２は、内径をφ３．１６ｍｍとしてあることによって二酸化炭素の流速が従前と比較して増すことになる。
【００３４】
また、図２に示すように本実施例における蒸発パイプ１５２は、導通部１５２ａと、滞留部１５２ｂとで形成してある。導通部１５２ａは、上方から下方に向けて螺旋状に設けてある。滞留部１５２ｂは、導通部１５２ａの下端部に連なって下方から上方に向けて唯一設けてある。本実施例において、蒸発パイプ１５２の全長は、略２０００ｍｍとしてあり、滞留部１５２ｂは、略５０ｍｍの高低差Ｈで設けてある。そして、導通部１５２ａには、上方から下方に向けて二酸化炭素が通過し、滞留部１５２ｂには、下方から上方に向けて二酸化炭素が通過することになる。
【００３５】
以下、二酸化炭素を冷媒として使用する本発明の冷媒冷却回路の動作について説明する。なお、冷媒冷却回路の以下の動作において、電磁弁１２ａのみが開放状態で、他の電磁弁１２ｂ，１２ｃが閉塞状態であることとする。
【００３６】
冷却庫にある蒸発器４ａから帰還された二酸化炭素は、内部熱交換器１４を介して第１圧縮機１ａに吸引されて低圧圧縮（約６ＭＰａに圧縮）される。第１圧縮機１ａから吐出された二酸化炭素は、中間熱交換器１０を経て冷却された後に第２圧縮機１ｂに吸引されて高圧圧縮（約９ＭＰａに圧縮）される。このとき、第２圧縮機１ｂから二酸化炭素と共に吐出された冷凍機油は、オイルセパレータ１１によって第１圧縮機１ａの入口側に戻される。
【００３７】
次いで、第２圧縮機１ｂから吐出された二酸化炭素は、蒸発手段１５で予冷されて、ガスクーラー２に送られる。ガスクーラー２に送られた二酸化炭素は、放熱されて液化して、内部熱交換器１４を介して電子膨張弁３に至る。
【００３８】
次いで、電子膨張弁３において、二酸化炭素は、減圧されて蒸発温度および流量を制御される。その後、二酸化炭素は、開放状態にある電磁弁１２ａを経て、減圧手段１３ａを介して蒸発器４ａに至る。
【００３９】
最後に、蒸発器４ａに供給された二酸化炭素は、吸熱して加熱蒸気として気化される。二酸化炭素の吸熱によって蒸発器４ａを設けた冷却庫の内部が独立して冷却されることになる。そして、二酸化炭素は、蒸発器４ａから内部熱交換器１４を介して第１圧縮機１ａに吸引されて帰還して循環運転が行われる。
【００４０】
上記二酸化炭素の循環運転において、蒸発手段１５の蒸発パイプ１５２には、オイルセパレータ１１で圧縮機１に戻しきれない冷凍機油が到達する。この冷凍機油は、粘度指数が略１００であるために蒸発パイプ１５２内に滞留しようとする。しかし、本実施例における蒸発手段１５では、蒸発パイプ１５２の内径をφ３．１６ｍｍとしてあることによって当該蒸発パイプ１５２を通過する二酸化炭素の流速が従前と比較して増すことになる。この結果、蒸発手段１５では、蒸発パイプ１５２に到達した冷凍機油を二酸化炭素によって圧送させるので、冷凍機油を蒸発パイプ１５２内に滞留させず通過させることが可能になる。
【００４１】
また、本実施例における蒸発手段１５では、上方から下方に向けて螺旋状に設けた導通部１５２ａと、導通部１５２ａの下端部に連なって下方から上方に向けて唯一設けた滞留部１５２ｂとで蒸発パイプ１５２を形成してある。そして、蒸発パイプ１５２では、到達した冷凍機油を、導通部１５２ａで上方から下方に向けて導き、唯一の滞留部１５２ｂに滞留させる。滞留部１５２ｂは、唯一設けてあるため、冷凍機油は、滞留部１５２ｂに一時的に滞留した後に高圧の二酸化炭素によって流動する。すなわち、滞留部１５２ｂは、蒸発手段１５における唯一のトラップとなる。この結果、蒸発手段１５では、蒸発パイプ１５２に到達した冷凍機油を導通部１５２ａで上方から下方に導いた後に、滞留部１５２ｂに一端滞留させて二酸化炭素によって圧送させるので、冷凍機油を蒸発パイプ１５２内に滞留させずに通過させることが可能になる。
【００４２】
なお、上記二酸化炭素の循環運転において、閉鎖状態にしてある電磁弁１２ｂ，１２ｃを有した経路に設けた蒸発器４ｂ，４ｃは、上記循環運転が実行されている冷媒循環経路の蒸発器４ａと出口側が集合してある。このため、従前では電磁弁１２ａのみが開放状態である場合に、閉塞状態の電磁弁１２ｂ，１２ｃの入口側と出口側との圧力差がほぼ等しくなる。しかし、本実施例では、各電磁弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、各蒸発器４ａ，４ｂ，４ｃとの間の経路に減圧手段１３ａ，１３ｂ，１３ｃがそれぞれ設けてある。このため、閉鎖状態の電磁弁１２ｂ，１２ｃを有した経路では、減圧手段１３ｂ，１３ｃが経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用するため、閉鎖状態の電磁弁１２ｂ，１２ｃの出口側が低圧になり入口側が高圧になる。これにより、閉鎖状態にある電磁弁１２ｂ，１２ｃの入口側と出口側との間に圧力差が生じ、入口側と出口側との圧力差によって電磁弁１２ｂ，１２ｃの閉塞状態が助勢されるので、当該電磁弁１２ｂ，１２ｃの閉鎖状態が維持される。
【００４３】
なお、上述した蒸発パイプ１５２の内径φ３．１６ｍｍは、特に高圧側の圧力が略７ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が略１００である場合に好適であり、高圧側の圧力が６〜１２ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が７６〜１００である場合であっても、蒸発パイプの内径をφ３〜３．１６ｍｍの範囲に設定すれば上記効果を得ることができる。
【００４４】
また、上方から下方に向けて螺旋状に設けた導通部１５２ａと、導通部１５２ａの下端部に連なって下方から上方に向けて唯一設けた滞留部１５２ｂとで形成した蒸発パイプ１５２は、特に高圧側の圧力が略７ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が略１００である場合に好適であり、高圧側の圧力が６〜１２ＭＰａであって冷凍機油の粘度指数が７６〜１００である場合であっても上記効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る冷媒冷却回路の一実施例を示す概略図である。
【図２】蒸発手段を示す側面図である。
【図３】蒸発パイプを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    圧縮機
１ａ    第１圧縮機
１ｂ    第２圧縮機
２    ガスクーラー（放熱器）
２１    ファン
２２    ファンモータ
３    電子膨張弁（絞り部）
４（４ａ，４ｂ，４ｃ）    蒸発器
４１    ファン
４２    ファンモータ
１０    中間熱交換器
１１    オイルセパレータ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ    電磁弁
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ    減圧手段
１４    内部熱交換器
１５    蒸発手段
１５１    蒸発皿
１５２    蒸発パイプ
１５２ａ    導通部
１５２ｂ    滞留部
【図１】
2006023027.tif 000003
【図２】
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【図３】
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