(57)【要約】【課題】一方の蒸発器から流出した冷媒が他方の蒸発器側に逆流することがなく、液封鎖等による冷却不良を防止することができる冷却装置を提供する。【解決手段】各蒸発器２２から延在された連結管２３と各連結管２３から流出した冷媒が合流する合流管２４を介して各蒸発器２２とカスケードコンデンサ３を連結した冷却装置において、各連結管２３には合流管２４側から各連結管２３への冷媒流通を規制する逆止弁２５を設けるとともに、各連結管２３には気液分離器２６を設置した構造となっている。これにより、各蒸発器２２の冷媒圧力が互いに異なる場合であっても、各連結管２３に設置された逆止弁２５の働きにより、一旦合流管２４に流入した冷媒が再び各連結管２３に向かって逆流することがない。また、気液分離器２６により冷媒がガス冷媒と液冷媒に分離され、液冷媒が合流管２４に流出することがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍回路と、二酸化炭素冷媒が循環する二酸化炭素冷凍回路と、アンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒との間で熱交換を行うカスケードコンデンサとを備え、該カスケードコンデンサに対して該二酸化炭素冷凍回路の複数の蒸発器を並列に接続するとともに、該各蒸発器の冷媒出口側は該各蒸発器毎に配管された連結管と該各連結管が接続する合流管で該カスケードコンデンサの冷媒入口に接続し、該カスケードコンデンサと該各蒸発器との間で二酸化炭素冷媒を自然循環させる冷却装置において、
前記各蒸発器の前記各連結管には前記合流管側から該各連結管への冷媒流通を規制する逆止弁を設けるとともに、
前記各連結管には気液分離器を設置した
ことを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア冷凍回路と二酸化炭素冷凍回路とを組み合わせた冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、室内空調、冷凍・冷蔵庫、冷凍・冷蔵ショーケース等の冷却装置として、フロン式冷却装置が一般的に使用されているが、フロン冷媒が地球を取り巻くオゾン層を破壊することが大きな課題となっている。このため、近年、冷却冷媒として自然作動流体であるアンモニアと二酸化炭素が着目されており、これを冷媒として使用する冷却装置が種々提案されている。
【０００３】
その一例を図２を参照して説明する。この冷却装置は、一次側冷凍回路（熱源回路）としてアンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍回路１を有し、二次側冷凍回路（熱負荷冷却回路）として二酸化炭素冷媒が循環する二酸化炭素冷凍回路２を有している。このアンモニア冷凍回路１では、矢印に示すように、圧縮機１１→凝縮器１２→アンモニア受液器１３→膨張弁１４→カスケードコンデンサ３→圧縮機１１とアンモニア冷媒が循環しており、カスケードコンデンサ３ではアンモニア冷媒の蒸発により二酸化酸素冷凍回路２の二酸化炭素冷媒を冷却し液化している。
【０００４】
一方、二酸化炭素冷凍回路２では、矢印に示すように、カスケードコンデンサ３→各開閉弁２１→各蒸発器２２→カスケードコンデンサ３と二酸化炭素冷媒が順次循環している。このカスケードコンデンサ３で冷却された液冷媒が低位の各蒸発器２２に液ヘッド差により流下し、各蒸発器２２で周りの熱をうばって気化し、このガス冷媒が連結管２３及び合流管２４を通じて上昇してカスケードコンデンサ３に戻り、再び液化され流下する。
【０００５】
このように、二酸化炭素冷媒の液化及び気化を繰り返すことにより、二酸化炭素冷媒が二酸化炭素冷凍回路２内で自然循環しており、ここで、各蒸発器２２がそれぞれショーケースの冷却器として設置されているときは、各ショーケースの庫内商品が冷却される。
【特許文献１】国際公開第２０００／０５０８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、各蒸発器２２はその周りの熱負荷の変動等により、各蒸発器２２は異なる冷媒圧力となるが、各蒸発器２２は互いに連通管２３及び合流管２４を通じて連通しているため、一方の蒸発器２２の冷媒圧力が他方の蒸発器２２の冷媒圧力に悪影響を与える。
【０００７】
これを具体的に説明すれば、一方の蒸発器２２の冷媒圧力が他方の冷媒圧力より大きいときは、一方の蒸発器２２の冷媒が他方の蒸発器２２に向かって逆流し、他方の蒸発器２２の冷媒流れが不良となり、冷却不良を起こすという問題点を有していた。
【０００８】
特に、一方の蒸発器２２から液冷媒が流出するときは、この液冷媒が他方の蒸発器側の配管で液封鎖状態となり、他方の蒸発器の冷却不良が顕著なものとなっていた。
【０００９】
本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、一方の蒸発器から流出した冷媒が他方の蒸発器側に逆流することがなく、液封鎖等による冷却不良を防止することができる冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記課題を解決するため、アンモニア冷媒が循環するアンモニア冷凍回路と、二酸化炭素冷媒が循環する二酸化炭素冷凍回路と、アンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒との間で熱交換を行うカスケードコンデンサとを備え、カスケードコンデンサに対して二酸化炭素冷凍回路の複数の蒸発器を並列に接続するとともに、各蒸発器の冷媒出口側は該各蒸発器毎に配管された連結管と各連結管が接続する合流管でカスケードコンデンサの冷媒入口に接続し、カスケードコンデンサと各蒸発器との間で二酸化炭素冷媒を自然循環させる冷却装置において、各蒸発器の各連結管には合流管側から各連結管への冷媒流通を規制する逆止弁を設けるとともに、各連結管には気液分離器を設置した構造となっている。
【００１１】
本発明によれば、カスケードコンデンサで液化された二酸化炭素冷媒が各蒸発器に流下し、各蒸発器で気化されガス冷媒となる。このガス冷媒は各連結管を通じて合流管に流入し、更にこの合流管を通じてカスケードコンデンサに環流する。ここで、各蒸発器の冷媒圧力が互いに異なる場合であっても、各連結管に設置された逆止弁の働きにより、一旦合流管に流入した冷媒が再び各連結管に向かって逆流することがない。
【００１２】
また、蒸発器の冷媒出口から流出した二酸化炭素冷媒は、気液分離器を通り合流管に流入する。この気液分離器では二酸化炭素冷媒がガスと液に分離されるため、ガス化された二酸化炭素冷媒のみが合流管に流入する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、各蒸発器での冷媒流通が阻害されることなく、各蒸発器で冷却不良を起こすことがない。また、合流管に液冷媒が流出することがなく、合流管内での液封鎖を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は第１実施形態に係る冷却装置の冷媒回路図を示すものである。なお、従来例で掲げた図２に示す構成部分と同一構成部分は同一符号をもって説明する。
【００１５】
この冷却装置は、図１に示すように、従来技術と同様に、アンモニア冷凍回路１、二酸化炭素冷凍回路２及びカスケードコンデンサ３を有している。また、アンモニア冷凍回路１は圧縮機１１、凝縮器１２、アンモニア受液器１３、膨張弁１４をそれぞれ有し、従来技術と同様に、アンモニア冷媒が矢印に示すように循環しており、カスケードコンデンサ３でアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒が互いに熱交換するようになっている。
【００１６】
一方、二酸化炭素冷凍回路２は、上位にカスケードコンデンサ３を有し、その下位に複数の蒸発器２２が並列的に設置されており、各蒸発器２２が例えばコンビニエンスストアなどに配置された各冷却ショーケースの冷却器として用いられている。また、各蒸発器２２の冷媒入口２２ａとカスケードコンデンサ３の冷媒出口３ｂとの間にはそれぞれ開閉弁２１が設置されており、各冷却ショーケースの庫内温度に基づき開閉弁２１が開閉制御されている。また、各蒸発器２２の冷媒出口２２ｂにはそれぞれ連結管２３が連結し、また、この連結管２３は一本の合流管２４に連結し、これらの管２３，２４を通じて各蒸発器２２の冷媒出口２２ｂがカスケードコンデンサ３の冷媒入口３ａに接続している。このように構成された二酸化炭素冷凍回路２において、カスケードコンデンサ３で冷却液化された二酸化炭素冷媒が各蒸発器２２に流下し、更に各蒸発器２２で気化されてカスケードコンデンサ３に環流する構成となっている。
【００１７】
以上のような構成は前記従来技術と同様であり、本実施形態に係る冷却装置は、二酸化炭素冷凍回路２において、各蒸発器２２の冷媒出口２２ｂから流出した冷媒が逆流することがなく、かつ、合流管２４での液封鎖を防止するよう改良されている。
【００１８】
即ち、図１に示すように、各連結管２３には第１逆止弁２５が設置されている。この第１逆止弁２５は合流管２４から連結管２３への冷媒の逆流を規制するもので、第１逆止弁２５を各連結管２３の先端、即ち合流管２４近傍に設置することにより、各連結管２３内への冷媒逆流はもとより、冷媒侵入も最小限としている。
【００１９】
また、図１に示すように、各連結管２３に気液分離器２６を設置している。各気液分離器２６は各蒸発器２２から流出した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離するもので、ガス冷媒はそのまま合流管２４を通じてカスケードコンデンサ３に向かって上昇する一方、液冷媒は気液分離器２６内に貯留される構造となっている。また、気液分離器２６の液戻し管２６ａはそれぞれ開閉弁２１と蒸発器２２の冷媒入口２２ａとの間に接続され、また、液戻し管２６ａには第２逆止弁２６ｂを設置して開閉弁２１を通った液冷媒が液戻し管２６ａに流れ込まないようにしている。
【００２０】
本実施形態によれば、各ショーケースで庫内冷却運転が行われているときは、各開閉弁２１が開いており、カスケードコンデンサ３で冷却された二酸化炭素冷媒が各蒸発器２２に流下する。各蒸発器２２ではこの冷媒が気化され、ガス冷媒が各連結管２３及び合流管２４を通じてカスケードコンデンサ３に環流する。
【００２１】
このような冷却運転において、各ショーケースの庫内設定温度の相違や熱負荷の変動等により各蒸発器２２の冷媒圧力が異なる場合がある。この各蒸発器２２間の圧力差に起因して、合流管２４に流れた冷媒が冷媒圧力の高い方から低い方へ流動しようとするが、各連結管２３に設置された第１逆止弁２５により冷媒の逆流が規制される。従って、各蒸発器２２での冷媒流通が阻害されることなく、各蒸発器２２で冷却不良を起こすことがない。
【００２２】
また、蒸発器２２から流出した冷媒は気液分離器２６で分離され、液冷媒が気液分離器２６で貯留され、ガス冷媒のみが合流管２４を通じてカスケードコンデンサ３に循環する。
【００２３】
従って、カスケードコンデンサ３の熱交換効率が低下することがなく、二酸化炭素冷凍回路２全体の冷却効率が向上するし、また、合流管２４内にはガス冷媒のみが流れるため、合流管２４が液封鎖されることがない。
【００２４】
また、蒸発器２２における冷却運転の停止、即ち冷却ショーケースの庫内温度が設定温度より低くなり冷却不要となったときは、開閉弁２１が閉じる。これにより、液戻し管２６ａに対して循環冷媒の圧力がかからなくなるため、気液分離器２６内の液冷媒が蒸発器２２側に流れ、気液分離器２６は次回の冷却運転に備えることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る冷却装置の冷媒回路図
【図２】従来の冷却装置の冷媒回路図
【符号の説明】
【００２６】
１…アンモニア冷凍回路、２…二酸化炭素冷凍回路、３…カスケードコンデンサ、３ａ…カスケードコンデンサの冷媒入口、３ｂ…カスケードコンデンサの冷媒出口、２１…開閉弁、２２…蒸発器、２２ａ…蒸発器の冷媒入口、２２ｂ…蒸発器の冷媒出口、２３…連結管、２４…合流管、２５…第１逆止弁、２６…気液分離器。
【図１】
2008051495.tif 000003
【図２】
2008051495.tif 000004