(57)【要約】【課題】ＣＯ２冷媒を負荷側冷却器に送る場合に、低コスト化な手段でフラッシュガスの発生や入熱等をなくし、冷却能力のロスを抑制する。【解決手段】一次冷媒回路１２と、一次冷媒回路１２とカスケードコンデンサ２４を介して接続された二次冷媒回路１４と、カスケードコンデンサ２４で液化されたＣＯ２冷媒（二次冷媒）を貯留し気液分離するレシーバ３０とを備えている。二次冷媒回路１４はＣＯ２冷媒液を負荷側冷却器１６に導入する往路１４ａと、負荷側冷却器１６で被冷却物を冷却した後の気液混合状態のＣＯ２冷媒をレシーバ３０に戻す復路１４ｂとからなる。往路１４ａに設けられた液ポンプ３４と負荷側冷却器１６との間の領域で、往路１４ａと復路１４ｂとは二重壁で形成された二重管４０Ａで構成されている。往路１４ａは二重管４０Ａの内側流路Ｆ１に接続され、復路１４ｂは外側流路Ｆ２に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次冷媒が流れ冷凍サイクルを構成する一次冷媒回路と、
前記一次冷媒回路とカスケードコンデンサを介して接続され、二次冷媒としてＣＯ２冷媒が流れる二次冷媒回路と、
前記二次冷媒回路に設けられ、前記カスケードコンデンサで液化されたＣＯ２冷媒を一旦貯留し、気液分離するレシーバと、
前記レシーバに貯留されたＣＯ２冷媒液を負荷側冷却器に導入する往路、及び該負荷側冷却器で被冷却物を冷却した後の気液混合状態のＣＯ２冷媒を前記レシーバに戻す復路からなるＣＯ２配管系統とを有するＣＯ２冷媒を用いた冷却システムであって、
前記ＣＯ２配管系統は、
前記往路に設けられた液ポンプと前記負荷側冷却器との間の領域で、前記往路と前記復路とは二重壁で内側流路及び外側流路が形成された二重管で構成され、
前記二重管において、前記往路を流れるＣＯ２冷媒液は前記内側流路を流れ、前記復路を流れる気液混合状態のＣＯ２冷媒は前記外側流路を流れるように構成されていることを特徴とするＣＯ２冷媒を用いた冷却システム。
【請求項２】
前記二重管の外周が断熱壁で囲繞されていることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ２冷媒を用いた冷却システム。
【請求項３】
前記二重管の外周が真空圧の断熱空間で囲繞されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＯ２冷媒を用いた冷却システム。
【請求項４】
前記一次冷媒回路には圧縮機、凝縮器及び膨張弁が設けられると共に、
前記二重管に冷媒導入空間が形成され、
前記凝縮器の出口で前記一次冷媒回路から分岐し、前記冷媒導入空間の一端に接続された一次冷媒分岐往路と、
前記冷媒導入空間の他端と前記圧縮機入口の前記一次冷媒回路とに接続された一次冷媒分岐復路とを有し、
前記冷媒導入空間に前記一次冷媒分岐往路を介して前記一次冷媒を導入するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＣＯ２冷媒を用いた冷却システム。
【請求項５】
前記冷媒導入空間が前記二重管の外周面を囲繞するように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のＣＯ２冷媒を用いた冷却システム。
【請求項６】
前記負荷側冷却器は、
車両の車載タンクにガス燃料を充填する高圧ガス充填設備に設けられ、前記高圧ガス充填設備から前記車載タンクに搭載されるガス燃料を冷却するものであることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ２冷媒を用いた冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２冷媒を負荷側冷却器に送る配管系統でフラッシュガスの発生を防止可能にした冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題に対応する車両として、水素等のガス燃料を用いたＣＮＧ（Compressed Natural Gas）自動車、燃料電池自動車等の開発が盛んに行われている。このようなガス燃料を用いて走行する車両の普及を促進するには、車両に搭載された車載タンクにガス燃料を安定して効率良く充填する必要がある。
【０００３】
そこで、本出願人等は、先に、車両に搭載された車載タンクにガス燃料を高圧で充填する高圧ガス充填設備において、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍機でガス燃料を冷却して車載タンクに充填する冷却システムを提案している（特許文献１）。この冷凍機は、代替フロンやＮＨ３等を一次冷媒とする一次冷媒回路と、二次冷媒としてＣＯ２を用いた二次冷媒回路とをカスケードコンデンサを介して組み合わせ、該カスケードコンデンサで一次冷媒の蒸発潜熱を利用してＣＯ２冷媒の冷却液化を行うものである。
【０００４】
特許文献２には、前記冷却システムにおいて、カスケードコンデンサで液化したＣＯ２冷媒を一旦レシーバに貯留して気液分離させたのち、ＣＯ２冷媒液を液ポンプで負荷側冷却器に送る構成が開示されている。
ＣＯ２冷媒液をレシーバから負荷側冷却器まで送る配管系統では、熱侵入や圧力損失でフラッシュガスが発生すると、ＣＯ２冷媒液の供給量が不安定になるため、液ポンプの全揚程を高く取る必要が生じる。そのため、液ポンプの大型化を招くと共に、液ポンプの動力分の熱量がＣＯ２冷媒液に加えられるため、冷却能力が低下するといった問題がある。特に、レシーバと負荷側冷却器とが離れていると、配管系統の圧力損失が増大し、熱侵入量が多くなるため、フラッシュガスが発生し易くなる。
【０００５】
特許文献２では、負荷側冷却器の負荷変動によるレシーバ内の圧力変化で液ポンプにキャビテーションが発生するのを防止するため、レシーバ内のＣＯ２冷媒を冷却し、ＣＯ２冷媒液を過冷却する冷却コイルを設けている。
また、特許文献３には、ヒートポンプ装置において、ＣＯＰを向上させるため、凝縮器から膨張弁へ向かう冷媒の流路と蒸発器か圧縮機へ向かう冷媒の流路とを、円形断面を有する隔壁で形成された二重管で構成し、二重管の内側流路と外側流路とを流れる冷媒を互いに熱交換させるようにした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１４８１９７号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５３１５号公報
【特許文献３】特開２００６−１８３８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示された冷却システムのように、ＣＯ２冷媒が貯留されたレシーバの内部に冷却コイルを設けると、レシーバの容量が増加し大型化すると共に、レシーバの外部に過冷却装置を設ける必要があり、装置のコンパクト化や低コスト化に反する。
また、レシーバに貯留されたＣＯ２冷媒を負荷側冷却器に送る配管系統において、往路及び復路が夫々独立した経路とした場合、広い設置スペースが必要となる。これは装置のレイアウト上の制約から問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、ＣＯ２冷媒を負荷側冷却器に送る場合に、低コスト化な手段でフラッシュガスの発生や入熱等をなくし、冷却能力のロスを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の冷却システムは、一次冷媒が流れ冷凍サイクルを構成する一次冷媒回路と、一次冷媒回路とカスケードコンデンサを介して接続され、二次冷媒としてＣＯ２冷媒が流れる二次冷媒回路と、二次冷媒回路に設けられ、カスケードコンデンサで液化されたＣＯ２冷媒を一旦貯留し、気液分離するレシーバと、レシーバに貯留されたＣＯ２冷媒液を負荷側冷却器に導入する往路、及び該負荷側冷却器で被冷却物を冷却した後の気液混合状態のＣＯ２冷媒をレシーバに戻す復路からなるＣＯ２配管系統とを有するＣＯ２冷媒を用いた冷却システムに適用される。
【００１０】
そして、前記目的を達成するため、ＣＯ２配管系統は、往路に設けられた液ポンプと負荷側冷却器との間の領域で、往路と復路とは二重壁で内側流路及び外側流路が形成された二重管で構成され、この二重管において、往路を流れるＣＯ２冷媒液は内側流路を流れ、復路を流れる気液混合状態のＣＯ２冷媒は外側流路を流れるように構成されている。
なお、前記二重管は、互いに同心状に配置されているもの、及び互いに偏心して配置されているものを含むものとする。
【００１１】
本発明では、復路を流れるＣＯ２冷媒は、往路を流れるＣＯ２冷媒と比べて、配管の圧力損失分だけ減圧するため温度も幾分低下する。復路を流れる低温のＣＯ２冷媒を外側流路に流すことで、往路のＣＯ２冷媒の断熱が効果的に行われるため、フラッシュガスの発生及び冷却能力のロスを効果的に抑制できる。そのため、配管系統が長くなっても、フラッシュガスの発生を確実に防止できる。
また、ＣＯ２配管系統を二重管としたことで、設置スペースを縮小でき、設置スペース上の制約をクリアできる。さらに、外側流路を熱伝達係数が小さく、かつ体積が大きい気液混合状態のＣＯ２冷媒の復路の流路としたことで、外部からの入熱を効果的に抑制できると共に、２つの流路の流路断面積をバランス良く配分できる。
【００１２】
また、内側流路を流れるＣＯ２冷媒液に対して、圧力がわずかしか変わらない気液混合状態のＣＯ２冷媒が外側流路を流れるため、内側流路を形成する隔壁に耐圧性能を付与する必要がなく、薄肉化が可能になると共に、低コストな材料を用いることができる。
従って、レシーバの容量を増加させることなく、冷却システムのコンパクト化及び低コスト化を達成できる。
さらに、外側流路を流れるＣＯ２冷媒は内側流路を流れるＣＯ２冷媒より温度が幾分低下するので、外側流路を流れるＣＯ２冷媒で内側流路を流れるＣＯ２冷媒を冷却する効果もある。
【００１３】
本発明の一実施態様として、前記二重管の外周を断熱壁で囲繞することができる。これによって、外部からの入熱を遮断できるため、冷却システムの冷却能力のロス及び熱効率の低下を防止できる。
【００１４】
本発明の一実施態様として、前記二重管の外周を真空圧の断熱空間で囲繞することができる。これによっても、外部からの入熱を遮断できるため、冷却システムの冷却能力のロス及び熱効率の低下を防止できる。
【００１５】
本発明の一実施態様は、一次冷媒回路には圧縮機、凝縮器及び膨張弁が設けられ、二重管に冷媒導入空間が形成されている。そして、凝縮器の出口で一次冷媒回路から分岐し、前記冷媒導入空間の一端に接続された一次冷媒分岐往路と、冷媒導入空間の他端と圧縮機入口の一次冷媒回路とに接続された一次冷媒分岐復路とを有し、冷媒導入空間に一次冷媒分岐往路を介して一次冷媒を導入するようにすることができる。
これによって、二重管の形成された冷媒導入空間に一次冷媒を導入し、一次冷媒で二重管を冷却できるため、二重管への外部からの入熱を有効に抑制でき、フラッシュガスの発生を抑制できる。
【００１６】
前記実施態様において、冷媒導入空間を二重管の外周面を囲繞するように形成すれば、二重管への外部からの入熱を有効に抑制でき、フラッシュガスの発生を抑制できる。
また、負荷の増減によってカスケードコンデンサやレシーバの圧力変動が起こり、これらの圧力変動が液ポンプの吸入ヘッドを低下させてキャビテーションに至る場合がある。本実施態様では、一次冷媒で復路のＣＯ２冷媒を予冷することで、事前に増加負荷分を予冷でき、前記圧力変動を抑えることができる。
【００１７】
あるいは場合よっては、前記冷媒導入空間を内側流路と外側流路の間に形成してもよい。これによって、往路を形成する内側流路の断熱を有効に行うことができる。
【００１８】
本発明の一実施態様は、負荷側冷却器が、車両の車載タンクにガス燃料を充填する高圧ガス充填設備に設けられ、高圧ガス充填設備から車載タンクに搭載されるガス燃料を冷却するものである。
これによって、高圧充填によるガス燃料の昇温を抑制し、ガス燃料の車両への充填を効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、冷却システムでＣＯ２冷媒を負荷側冷却器に送る場合に、低コストかつ省スペースな手段でフラッシュガスの発生や入熱等をなくし、冷却能力のロスを効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷却システムの全体構成図である。
【図２】前記第１実施形態における二重管の縦断面図である。
【図３】図２中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の冷却システムのモリエル線図である。
【図５】図４を説明するための本発明の冷却システムの模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る二重管の横断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る冷却システムの全体構成図である。
【図８】図７中のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。
【図９】従来の冷却システムの模式図である。
【図１０】従来の冷却システムのモリエル線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（実施形態１）
本発明の第１実施形態に係る冷却システムを図１〜図５に基づいて説明する。図１において、本実施形態に係る冷却システム１０Ａは、一次冷媒回路１２、二次冷媒回路１４及び負荷側冷却器１６で構成されている。
一次冷媒回路１２は一次冷媒が循環しており、一次冷媒として、例えば、ＮＨ３、炭化水素等の自然冷媒、又はフロン系冷媒が用いられている。一次冷媒回路１２には、圧縮機１８、凝縮器２０、膨張弁２２及びカスケードコンデンサ２４が介設されている。圧縮機１８として例えば往復動式圧縮機などが用いられ、カスケードコンデンサ２４として例えばシェルアンドプレート式熱交換器などが用いられる。
【００２３】
ガス状の一次冷媒は圧縮機１８で圧縮された後、凝縮器２０で凝縮され液状となる。液状となった一次冷媒は膨張弁２２で減圧され、カスケードコンデンサ２４でＣＯ２冷媒を冷却し、一次冷媒は蒸発する。
【００２４】
二次冷媒回路１４はＣＯ２冷媒が循環している。二次冷媒回路１４にはレシーバ３０が介設され、カスケードコンデンサ２４とレシーバ３０とは、ＣＯ２循環路３２で接続されている。レシーバ３０内のＣＯ２冷媒ガスはカスケードコンデンサ２４に送られ、カスケードコンデンサ２４で冷却液化される。カスケードコンデンサ２４で液化されたＣＯ２冷媒液は重力で下降しレシーバ３０に戻る。
【００２５】
二次冷媒回路１４は往路１４ａと復路１４ｂとで構成されている。レシーバ３０の出口側の往路１４ａには給液量可変型の液ポンプ３４が設けられている。二次冷媒回路１４は負荷側冷却器１６まで導設されている。負荷側冷却器１６は、水素ガスが高圧で貯蔵された水素ステーション４２に設けられている。水素ステーション４２には、貯蔵タンク（不図示）に水素ガスが高圧状態で貯蔵されている。負荷側冷却器１６には水素ガスの導管４４が導設されており、車両の車載タンクに該水素ガスを供給するとき、該水素ガスを事前に冷却する。
【００２６】
レシーバ３０出口の往路１４ａには流量調整弁３６が設けられ、負荷側冷却器１６入口の往路１４ａには圧力調整弁３８が設けられている。往路１４ａは負荷側冷却器１６の内部に設けられた伝熱管の入口に接続され、復路１４ｂは負荷側冷却器１６の該伝熱管の出口に接続されている。
流量調整弁３６と圧力調整弁３８との間の往路１４ａ及び復路１４ｂは、二重管４０Ａで構成されている。以下、図２及び図３に基づいて二重管４０Ａの構成を説明する。
【００２７】
図２及び図３において、二重管４０Ａは、円形断面を有し、径が異なる２つの内管４６及び外管４８で構成されている。内管４６と外管４８とは同心状に配置されている。内管４６は往路１４ａに接続され、内管４６の内部に内側流路Ｆ１が形成されている。外管４８は復路１４ｂに接続され、外管４８の内側に外側流路Ｆ２が形成されている。内管４６及び外管４８は熱伝導性の良いＡｌ又はＡｌを主成分とするＡｌ合金を用いるとよい。
外管４８の外周面は断熱材からなる断熱層５０で囲繞されている。断熱層５０を構成している断熱材は、例えば、ポリウレタンフオームなどの公知の断熱材である。
【００２８】
かかる構成において、往路１４ａから−４０℃のＣＯ２冷媒液が負荷側冷却器１６に送られ、水素ガス管４４には、４５〜５０℃の水素ガスが送られる。負荷側冷却器１６で−４０℃のＣＯ２冷媒液は水素ガスを−３３℃〜−３７℃に冷却し、ＣＯ２冷媒は気液混合状態となって復路１４ｂから排出される。気液の割合は、例えば蒸発に供される必要冷媒循環量の１．５〜３倍程度に設定されている。復路１４ｂを流れるＣＯ２冷媒は、往路１４ａを流れるＣＯ２冷媒と比べて、負荷側冷却器１６などの配管における圧力損失分だけ減圧するため温度も幾分、例えば−４２℃ぐらいまで低下する。
ここで、往路１４ａ及び復路１４ｂを二重管としない従来の冷却システム、及び本実施形態の冷却システムにおいて、ＣＯ２冷媒の状態変化を図４、５及び図９、１０に基づいて説明する。
【００２９】
図９は従来の冷却システムを模式的に示し、図１０は従来の冷却システムのモリエル線図を示している。
従来の冷却システムにおいて、往路１４ａを流れるＣＯ２冷媒はｅ→ｄの間で侵入熱と圧力損失でｅの位置が飽和液線に近づいている。そのため、液ポンプ３４のポンプ圧力を高くしないと、ｅ位置で気化が起る。また、負荷側冷却器１６の入口（ｄ位置）のエンタルピも高くなり、液ポンプ３４のポンプ圧力をさらに高くしないと、ＣＯ２冷媒は気化が起った状態で負荷側冷却器１６に送られる。そのため、冷媒供給量が不安になったり、負荷側冷却器１６内での圧力損失が増え、かつ冷媒循環量（ｋｇ／ｓ）当りの潜熱が小さくなり、冷却能力が低下する。
【００３０】
図４は冷却システム１０Ａのモリエル線図を示し、図５は、図４のモリエル線図を説明するため、冷却システム１０Ａを模式的に示している。
本実施形態では、往路１４ａを流れるＣＯ２冷媒はｅ→ｄの間でＣＯ２冷媒の圧力損失を考慮する必要があるが、復路１４ｂを流れるＣＯ２冷媒で冷却されるため、気化することはない。そのため、圧力損失のみを考慮すればよいため、液ポンプ３４のポンプ圧力を小さくすることができる。
【００３１】
本実施形態によれば、二重管４０Ａにおいて、内側流路Ｆ１を流れるＣＯ２冷媒液より低温のＣＯ２冷媒を外側流路Ｆ２に流すことで、内側流路Ｆ１を流れるＣＯ２冷媒の断熱が効果的に行われる。そのため、往路１４ａを流れるＣＯ２冷媒液のフラッシュガスの発生及び冷却能力のロスを効果的に抑制できる。従って、ＣＯ２冷媒の配管系統が長くなっても、フラッシュガスの発生を確実に防止できる。
また、ＣＯ２配管系統を二重管４０Ａとしたことで、設置スペースを縮小でき、設置スペース上の制約をクリアできる。さらに、外側流路Ｆ２を熱伝達係数が小さく、かつ体積が大きい気液混合状態のＣＯ２冷媒が流れる流路としたことで、外部からの入熱を効果的に抑制できると共に、２つの流路の流路断面積をバランス良く配分できる。
【００３２】
また、内側流路Ｆ１を流れるＣＯ２冷媒液に対して、圧力がわずか程度しか変わらない気液混合状態のＣＯ２冷媒が外側流路Ｆ２を流れるため、内側流路Ｆ１を形成する内管４６に耐圧性能を付与する必要がなく低コスト化できる。例えば、内管４６にポリエチレン管などのフレキシブルな管を用いることで、配管設置工数を低減できると共に、配管材料費を節減できる。
また、二重管４０Ａの外周を断熱層５０で囲繞したことで、外部からの入熱を遮断でき、そのため、冷却システム１０Ａの冷却能力のロス及び熱効率の低下を防止できる。
さらに、外側流路Ｆ２を流れるＣＯ２冷媒は内側流路Ｆ１を流れるＣＯ２冷媒より温度が幾分低下するので、外側流路Ｆ２を流れるＣＯ２冷媒で内側流路Ｆ１を流れるＣＯ２冷媒を冷却する効果もある。
【００３３】
さらに、負荷側冷却器１６が、車両の車載タンクに水素ガスを充填する水素ステーション４２に設けられ、水素ステーション４２から車両の車載タンクに搭載される水素ガスを冷却するため、車載タンクに高圧充填される水素ガスの昇温を抑制し、水素ガスの車両への充填効率を高めることができる。
本実施形態では、内管４６と外管４８とは同心状に配置されているが、本発明ではこの配置に限定されない。即ち、内管４６と外管４８とを偏心して配置してもよい。
【００３４】
（実施態様２）
次に、本発明の第２実施形態を図６に基づいて説明する。本実施形態に係る三重管４０Ｂは、内側流路Ｆ１を形成する内管４６と、外側流路Ｆ２を形成する外管４８とで構成される二重管のさらに外側にこれらの管と同心状に配置された円形断面の管５２を設けている。管５２の内側には、真空圧に保持された断熱空間ｓが形成されている。断熱空間ｓに連通する管路４９が設けられ、管路４９には開閉弁５１が設けられている。管路４９は真空ポンプなどの減圧装置（不図示）に接続されている。該減圧装置で管路４９を介し真空引きすることで、断熱空間ｓをほぼ真空圧とすることができる。なお、断熱空間ｓは管軸方向に仕切板で複数に仕切り、各断熱空間ｓに管路４９を接続するようにしてもよい。その他の構成は第１実施形態と同一である。
【００３５】
本実施形態によれば、外側流路Ｆ２の外側に真空圧に保持された断熱空間ｓを形成したことで、内側流路Ｆ１や外側流路Ｆ２に対する断熱性能をさらに向上できる。そのため、往路１４ａを流れるＣＯ２冷媒液のフラッシュガスの発生及び冷却能力のロスを効果的に抑制でき、かつ復路１４ｂを流れるＣＯ２冷媒の予冷効果をさらに発揮できる。
【００３６】
（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態を図７及び図８に基づいて説明する。本実施形態に係る冷却システム１０Ｂにおいては、図８に示すように、ＣＯ２冷媒の往路１４ａと復路１４ｂを形成する流路が三重管４０Ｃで構成されている。
三重管４０Ｃは、内側流路Ｆ１を形成する内管４６と、外側流路Ｆ２を形成する外管４８とで構成される二重管のさらに外側に、これらの管と同心状に配置された管５４が設けられている。管５４の内側には、一次冷媒を導入する冷媒導入空間ｒが形成され、管５４の外周面は前記第１実施形態と同様の断熱層５０で囲繞されている。
【００３７】
また、図７に示すように、一次冷媒回路１２では、第１実施形態の一次冷媒回路１２の構成に加えて、さらに次の構成を付加している。即ち、凝縮器２０の出口で一次冷媒回路１２から分岐し、冷媒導入空間ｒの一端（液ポンプ３４に近い側の端部）に接続された一次冷媒分岐往路５６と、冷媒導入空間ｒの他端と圧縮機１８入口の一次冷媒回路１２とに接続された一次冷媒分岐復路５８とを有している。一次冷媒分岐往路５６には膨張弁５７が設けられている。その他の構成は第１実施形態と同一である。
【００３８】
かかる構成において、冷却システム１０Ｂの運転中、冷媒導入空間ｒに一次冷媒分岐往路５６を介して一次冷媒が導入される。一次冷媒分岐往路５６を流れる一次冷媒は、膨張弁５７を通り、冷媒導入空間ｒに充填される。冷媒導入空間ｒに充填された一次冷媒は、外部及び外側流路Ｆ２及び内側流路Ｆ１を流れるＣＯ２冷媒から蒸発潜熱を吸収して気化する。その後、一次冷媒分岐復路５８を介して圧縮機１８入口の一次冷媒回路１２に戻される。
【００３９】
本実施形態によれば、内側流路Ｆ１及び外側流路Ｆ２を外側から一次冷媒の蒸発潜熱で冷却できるため、これらの流路への外部からの入熱を有効に抑制できる。
また、負荷の増減によってカスケードコンデンサ２４やレシーバ３０の圧力変動が起こり、これらの圧力変動が液ポンプ３４の吸入ヘッドを低下させてキャビテーションに至る場合があるが、本実施形態では、一次冷媒で復路１４ｂのＣＯ２冷媒を予冷することで、事前に増加負荷分を予冷でき、前記圧力変動を抑えることができる。
また、三重管４０Ｃにおいて、外側流路Ｆ２を流れるＣＯ２冷媒と冷媒導入空間ｒを流れる一次冷媒とは互いに向流に流れているので、一次冷媒によるＣＯ２冷媒の冷却効果をさらに高めることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、冷媒導入空間ｒを外管４８の外側に配置したが、冷媒導入空間ｒを内管４６と外管４８との間に配置するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、冷却システムでＣＯ２冷媒を負荷側冷却器に送る場合に、低コスト化かつ省スペースな手段でフラッシュガスの発生や入熱等をなくし、冷却能力のロスを効果的に抑制できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０Ａ、１０Ｂ                        冷却システム
１２                                  一次冷媒回路
１４                                  二次冷媒回路
１４ａ                              往路
１４ｂ                              復路
１６                                  負荷側冷却器
１８                                  圧縮機
２０                                  凝縮器
２２、５７                            膨張弁
２４                                  カスケードコンデンサ
３６                                  流量調整弁
３０                                  レシーバ
３２                                  ＣＯ２循環路
３４                                  液ポンプ
３８                                  圧力調整弁
４０Ａ                                二重管
４０Ｂ、４０Ｃ                        三重管
４２                                  水素ステーション（高圧ガス充填設備）
４４                                  導管
４６                                  内管
４８                                  外管
４９                                  管路
５０                                  断熱層
５１                                  開閉弁
５２、５４                            管
５６                                  一次冷媒分岐往路
５８                                  一次冷媒分岐復路
Ｆ１                                  内側流路
Ｆ２                                  外側流路
ｒ                                    冷媒導入空間
ｓ                                    断熱空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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