(57)【要約】【課題】  負荷の急激な変動に対して追従性が高く、常に安定して運転することができる冷却システムを提供する。【解決手段】  １次冷媒回路１と２次冷媒回路２を備え、１次冷媒回路にて生じる冷熱により、２次冷媒回路の冷媒を凝縮してレシーバー７に貯留し、同レシーバー内の液冷媒を液ポンプ８によって負荷側の冷却器９に送る自然冷媒冷却システムにおいて、前記レシーバー７内における冷媒の蒸発圧力を検出する圧力センサ１５を備え、同センサにより検出される圧力が予め設定された値未満である場合には前記冷却器に一定量の冷媒を供給するが、負荷の変動に伴って前記圧力が増大し、この圧力が予め設定された値以上になると、圧力の増大分に応じて冷却器９への冷媒供給量を減少せしめる冷媒供給量制御手段１８を備える構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともいずれか一方に自然冷媒が循環される１次冷媒回路と２次冷媒回路を備え、１次冷媒回路にて生じる冷熱により、２次冷媒回路の冷媒を凝縮してレシーバーに貯留し、同レシーバー内の液冷媒を液ポンプによって負荷側の冷却器に送る自然冷媒冷却システムにおいて、前記レシーバー内における冷媒の蒸発圧力を検出する圧力センサを備え、同センサにより検出される圧力が予め設定された値未満である場合には前記冷却器に一定量の冷媒を供給するが、負荷の変動に伴って前記圧力が増大し、この圧力が予め設定された値以上になると、圧力の増大分に応じて冷却器への冷媒供給量を減少せしめる冷媒供給量制御手段を備える自然冷媒冷却システム。
【請求項２】
前記冷媒供給量制御手段を、前記液ポンプと冷却器との間における冷媒間の途中に一端が接続され、他端が前記レシーバーに接続されたバイパス管と、同バイパス管の途中に設けられ、前記圧力センサにより検出される冷媒の蒸発圧力に応じて開度が調節される自動調節弁で構成してなる請求項１に記載の自然冷媒冷却システム。
【請求項３】
前記冷媒供給量制御手段を、前記液ポンプと、前記圧力センサにより検出される冷媒の蒸発圧力に応じて前記液ポンプの駆動回転数制御を行うインバータ装置とで構成してなる請求項１に記載の自然冷媒冷却システム。
【請求項４】
前記冷媒供給量制御手段を、前記液ポンプと冷却器との間における冷媒間の途中に設けられ、前記圧力センサにより検出される冷媒の蒸発圧力に応じて開度が調節される自動調節弁で構成してなる請求項１に記載の自然冷媒冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は１次冷媒回路と２次冷媒回路を有し、１次冷媒回路の冷媒と２次冷媒回路の冷媒の少なくともいずれか一方に自然冷媒であるアンモニア、二酸化炭素、水を使用する自然冷媒冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の問題によって地球温暖化係数が０かほぼ０に近い冷媒の採用が求められ、冷媒として利用技術が確立されているアンモニアなどの自然冷媒を使用するケースが増えてきている。
【０００３】
上記アンモニアは人体に有毒であるので、アンモニアをそのまま負荷側に供給すると漏洩時にアンモニアが冷却空気等の被冷却流体に拡散し、危険性が高い。そこで、従来からアンモニア冷媒回路は機械室等の限られた空間に設置し、負荷側冷却器との間における冷熱の移動にブラインを利用する構成のものがある。
【０００４】
しかし、ブラインにより冷熱を移送する場合にはブラインを送るポンプに大なる動力を要し、ランニングコストが嵩み、省エネルギー化に資することができない。
【０００５】
そこで、アンモニア冷媒回路とは別に二酸化炭素等の他の安全な冷媒を用いた２次冷媒回路を設け、アンモニア冷媒回路により生成した冷熱を２次冷媒回路における冷媒の凝縮用冷熱として利用し、２次冷媒回路で生成した冷熱を負荷側に供給する構成とした装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
上述した装置では、１次冷媒回路たるアンモニア冷媒回路の冷熱によって凝縮された液冷媒を負荷側冷却器に液ポンプで送るのが一般的であるが、この液ポンプにより冷却器に送られる冷媒量は基本的に一定に制御される。
【０００７】
ところで、冷却器内の液冷媒量は負荷の変動に伴って変化し、定常負荷の場合には冷却器内の液冷媒量は適正に保たれて安定した運転が行われるが、負荷が減少すると冷媒の蒸発量が小となって冷却器内の液冷媒量が増加する。
【０００８】
上述した状態で負荷が急激に増大すると冷媒の蒸発圧力が上昇するが、冷却器内には前記液ポンプによって一定量の液冷媒が送り込まれるため、さらに冷媒の蒸発圧力が上昇し、２次冷媒回路における運転が不安定なままの状態が解消されない。
【０００９】
しかも、２次冷媒回路における冷媒の蒸発圧力の上昇は、１次冷媒回路における蒸発圧力にも影響を及ぼし、１次冷媒回路の運転も不安定となる。
【特許文献１】特開２００３−１６６７６５号公報（第１〜４頁、図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、負荷の急激な変動に対して追従性が高く、常に安定して運転することができる冷却システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る冷却システムは、少なくともいずれか一方に自然冷媒が循環される１次冷媒回路と２次冷媒回路を備え、１次冷媒回路にて生じる冷熱により、２次冷媒回路の冷媒を凝縮してレシーバーに貯留し、同レシーバー内の液冷媒を液ポンプによって負荷側の冷却器に送る自然冷媒冷却システムにおいて、前記レシーバー内における冷媒の蒸発圧力を検出する圧力センサを備え、同センサにより検出される圧力が予め設定された値未満である場合には前記冷却器に一定量の冷媒を供給するが、負荷の変動に伴って前記圧力が増大し、この圧力が予め設定された値以上になると、圧力の増大分に応じて冷却器への冷媒供給量を減少せしめる冷媒供給量制御手段を備える構成のものとしてある。
【００１２】
本発明の請求項２に係る冷却システムは、前記冷媒供給量制御手段を、前記液ポンプと冷却器との間における冷媒間の途中に一端が接続され、他端が前記レシーバーに接続されたバイパス管と、同バイパス管の途中に設けられ、前記圧力センサにより検出される冷媒の蒸発圧力に応じて開度が調節される自動調節弁で構成したものとしてある。
【００１３】
本発明の請求項３に係る冷却システムは、前記冷媒供給量制御手段を、前記液ポンプと、前記圧力センサにより検出される冷媒の蒸発圧力に応じて前記液ポンプの駆動回転数制御を行うインバータ装置とで構成したものとしてある。
【００１４】
本発明の請求項４に係る冷却システムは、前記冷媒供給量制御手段を、前記液ポンプと冷却器との間における冷媒間の途中に設けられ、前記圧力センサにより検出される冷媒の蒸発圧力に応じて開度が調節される自動調節弁で構成したものとしてある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、レシーバー内における冷媒の蒸発圧力が増大すると、冷却器への供給冷媒量が減少させられ、冷却器内における液冷媒量が適正に維持されて蒸発圧力の急激な上昇が防止され、負荷の変動に対する追従性に優れた冷却システムを実現することができ、常に安定した運転を行うことができる。
【００１６】
また、２次冷媒回路の運転が常に安定して行われるので、１次冷媒回路の冷却能力にさほどの余裕を持たせる必要がなく、システム全体の簡素化、小型化、低ランニングコスト化を期すことができる。
【００１７】
さらに、構成が簡単で特殊な構成を要しないので、既存のシステムへの適用が容易であるという実用上の大なるメリットもある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る冷却システムの実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
本実施例の冷却システムは、冷媒をアンモニアとする１次冷媒回路１と、冷媒を二酸化炭素とする２次冷媒回路２を備えている。
【００１９】
前記１次冷媒回路１においては、アンモニア冷凍機３の吐出側に一端が接続されたアンモニア冷媒往管４の他端がカスケードコンデンサ５の１次側入口に接続され、同カスケードコンデンサの１次側出口に一端が接続されたアンモニア冷媒復管６の他端が前記アンモニア冷凍機３の吸入側に接続されている。
【００２０】
前記２次冷媒回路２は、レシーバー７、液ポンプ８、冷却器９を備え、レシーバーの液相に一端が接続された二酸化炭素冷媒往管１０の他端が調整弁１１を介して冷却器９の冷媒入口に接続され、同冷媒出口に一端が接続された二酸化炭素冷媒復管１２の他端が前記レシーバー７の気相接続されている。
【００２１】
また、前記レシーバー７の気相に一端が接続された再凝縮用冷媒送り管１３の他端が前記カスケードコンデンサの２次側入口に接続され、同カスケードコンデンサの２次側出口に一端が接続された凝縮冷媒戻り管１４の他端がレシーバーに接続されている。
【００２２】
しかして、前記レシーバー７にはレシーバー内における冷媒の蒸発圧力を検出する圧力センサを設けてあり、このセンサは検出した圧力に基づいて後述する制御信号を送出する制御装置１５と一体のもので構成してある。
【００２３】
また、前記二酸化炭素冷媒往管１０における液ポンプ８と手動調整弁１１との途中に一端が接続されたバイパス管１６の他端をレシーバー７に接続してあって、バイパス管の途中には、前記制御装置１５からの信号線１７が接続され、制御装置の圧力センサにより検出されるレシーバー内の冷媒の蒸発圧力に応じて開度が調節される自動調節弁１８と、手動式の調整弁１９を設けてある。
【００２４】
すなわち、液ポンプ８は常に一定流量の液冷媒を送出し、前記制御装置１５、バイパス管１６、信号線１７、自動調節弁１８とで冷媒供給制御手段を構成し、前記制御装置の圧力センサにより検出される圧力が予め設定された値未満である場合には自動調節弁１８が閉止されて前記冷却器に一定量の冷媒を供給するが、負荷の変動に伴って前記圧力が増大し、この圧力が予め設定された値以上になると、圧力の増大分に応じて自動調節弁１８の開度を大ならしめ、バイパス管１６への冷媒流量を増加せしめて冷却器を通過せずにレシーバーに戻される冷媒量を大ならしめることにより、冷却器９への冷媒供給量を減少せしめ、かくすることにより冷却器内の液冷媒量が適正に保たれるように構成してある。
なお、図中の符号２０は安全弁を示している。
【００２５】
上述した実施例のものでは、前記液ポンプ８による送液量を負荷の変動にかかわらず常に一定に保つ構成としてあるが、前記バイパス管１６を設けず、液ポンプの送液量を調節する構成とする場合もあり、図２に基づいて説明する。
【００２６】
図２に示す実施例のものは、図１の実施例におけるバイパス管１６とこのバイパス管に付随する調節弁１８、手動調整弁１９を設けず、液ポンプ８の駆動回転数をインバータ装置２１によって制御し、冷却器への送液量を制御できるように構成してある。
【００２７】
すなわち、この図２に示される実施例のものでは前記制御装置１５からの信号線２２がインバータ装置２１に接続されており、前記制御装置１５、信号線２２、インバータ装置２１とで冷媒供給制御手段を構成し、前記制御装置の圧力センサにより検出される圧力が予め設定された値未満である場合には液ポンプ８が所定の送液量を維持するよう駆動されるが、負荷の変動に伴って前記圧力が増大し、この圧力が予め設定された値以上になると、圧力の増大分に応じてインバータ装置２１が液ポンプの駆動回転数を低下させ、冷却器９への冷媒供給量を減少せしめ、かくすることにより冷却器内の液冷媒量が適正に保たれるように構成してある。
【００２８】
図３に示す実施例のものは、前記二酸化炭素冷媒往管１０の途中における液ポンプ８と手動調整弁１１との間に、自動調節弁２３を設け、同自動調節弁２３の開度が調節されることにより冷却器への送液量を制御できるように構成してある。
【００２９】
すなわち、この図３に示される実施例のものでは前記制御装置１５からの信号線２４が上述した自動調節弁２３に接続されており、前記制御装置１５、信号線２４、自動調節弁２３とで冷媒供給制御手段を構成し、前記制御装置の圧力センサにより検出される圧力が予め設定された値未満である場合には自動調節弁２３が全開または予め設定された開度とされているが、負荷の変動に伴って前記圧力が増大し、この圧力が予め設定された値以上になると、圧力の増大分に応じて自動調節弁２３の開度が小となるように制御され、冷却器９への冷媒供給量を減少せしめ、かくすることにより冷却器内の液冷媒量が適正に保たれるように構成してある。
【００３０】
なお、上述した実施例における冷媒供給制御手段は図１乃至３に示されるように個別に設けるようにする場合もあるし、組み合わせて設ける場合もある。
【００３１】
また、上述した実施例においては自然冷媒としてアンモニア、二酸化炭素を使用する場合について説明したが、他の自然冷媒として水を使用する場合もあるし、一方の冷媒回路においては自然冷媒に代えて、Ｒ３１８、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｅ、Ｒ５０７Ａ、Ｒ１３４ａなどのフロン系冷媒を使用する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る冷却システムの実施例を示す構成図。
【図２】本発明に係る冷却システムの他の実施例を示す構成図。
【図３】本発明に係る冷却システムのさらに他の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１  １次冷媒回路
２  ２次冷媒回路
３  アンモニア冷凍機
４  アンモニア冷媒往管
５  カスケードコンデンサ
６  アンモニア冷媒復管
７  レシーバー
８  液ポンプ
９  冷却器
１０  二酸化炭素冷媒往管
１１  手動調整弁
１２  二酸化炭素冷媒復管
１３  再凝縮用冷媒送り管
１４  凝縮冷媒戻り管
１５  制御装置
１６  バイパス管
１７  信号線
１８  自動調節弁
１９  手動調整弁
２０  安全弁
２１  インバータ装置
２２  信号線
２３  自動調節弁
２４  信号線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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