JP2003166765A - アンモニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム - Google Patents
アンモニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み合わせた二元冷凍システムInfo
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- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンモニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを
組み合わせたシステムであって、特に目的の蒸発器が複
数あり、カスケードコンデンサが、これらの目的の蒸発
器よりも低い位置に設置される場合に、効率的且つ機能
的な運転が行える新規な二元冷凍システムを提供する。 【解決手段】 本発明の二元冷凍システム１は、アンモ
ニアサイクル２に炭酸ガスサイクル３の二酸化炭素媒体
を冷却、液化するカスケードコンデンサ７を具えるとと
もに、炭酸ガスサイクル３に二酸化炭素媒体を蒸発させ
て目的の冷却を行う蒸発器１４を複数具え、炭酸ガスサ
イクル３内の二酸化炭素媒体をＣＯ2 ポンプ９によって
移送することを必要とされるものであって、ＣＯ2 ポン
プ９と目的の蒸発器１４との間に、二酸化炭素媒体を貯
留できるサージタンク１１を設け、このサージタンク１
１は目的の蒸発器１４よりも高い位置に設けたことを特
徴とする。
組み合わせたシステムであって、特に目的の蒸発器が複
数あり、カスケードコンデンサが、これらの目的の蒸発
器よりも低い位置に設置される場合に、効率的且つ機能
的な運転が行える新規な二元冷凍システムを提供する。 【解決手段】 本発明の二元冷凍システム１は、アンモ
ニアサイクル２に炭酸ガスサイクル３の二酸化炭素媒体
を冷却、液化するカスケードコンデンサ７を具えるとと
もに、炭酸ガスサイクル３に二酸化炭素媒体を蒸発させ
て目的の冷却を行う蒸発器１４を複数具え、炭酸ガスサ
イクル３内の二酸化炭素媒体をＣＯ2 ポンプ９によって
移送することを必要とされるものであって、ＣＯ2 ポン
プ９と目的の蒸発器１４との間に、二酸化炭素媒体を貯
留できるサージタンク１１を設け、このサージタンク１
１は目的の蒸発器１４よりも高い位置に設けたことを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高元側をアンモニア
サイクル、低元側を炭酸ガスサイクルで構成した二元冷
凍システムに関するものであって、特に目的の蒸発器が
複数あり、カスケードコンデンサが、これらの目的の蒸
発器よりも低い位置に設置される場合に好適な二元冷凍
システムに係るものである。
サイクル、低元側を炭酸ガスサイクルで構成した二元冷
凍システムに関するものであって、特に目的の蒸発器が
複数あり、カスケードコンデンサが、これらの目的の蒸
発器よりも低い位置に設置される場合に好適な二元冷凍
システムに係るものである。
【０００２】
【発明の背景】平成９年１２月の地球温暖化防止京都会
議で採択された京都議定書によって、ＨＦＣ（ハイドロ
フルオロカーボン）冷媒の排出規制が決定されたため各
種の冷凍空調設備においてノンフロン化が強く要望され
てきている。このため地球環境に全く悪影響を及ぼさな
い自然冷媒（ヒートポンプ・システムへの応用を視野に
入れ、国際的には自然作動流体とも呼ばれる）に対する
関心が、急速に且つ世界的に高まってきている。このよ
うなことから、本出願人も、自然冷媒としてアンモニア
と二酸化炭素とを適用したヒートポンプ・システムの開
発を試み、国際公開番号ＷＯ００／５０８２２「アンモ
ニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み合わせたヒー
トポンプシステム」の出願に至っている。
議で採択された京都議定書によって、ＨＦＣ（ハイドロ
フルオロカーボン）冷媒の排出規制が決定されたため各
種の冷凍空調設備においてノンフロン化が強く要望され
てきている。このため地球環境に全く悪影響を及ぼさな
い自然冷媒（ヒートポンプ・システムへの応用を視野に
入れ、国際的には自然作動流体とも呼ばれる）に対する
関心が、急速に且つ世界的に高まってきている。このよ
うなことから、本出願人も、自然冷媒としてアンモニア
と二酸化炭素とを適用したヒートポンプ・システムの開
発を試み、国際公開番号ＷＯ００／５０８２２「アンモ
ニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み合わせたヒー
トポンプシステム」の出願に至っている。
【０００３】これは、アンモニアサイクルを高元側、炭
酸ガスサイクルを低元側とし、アンモニアサイクル内に
おいて蒸発器となるカスケードコンデンサによって二酸
化炭素媒体を冷やすものである。そしてカスケードコン
デンサを、建物の屋上など炭酸ガスサイクル内の目的の
蒸発器（冷凍ショーケース等）よりも高い位置に設置
し、カスケードコンデンサと目的の蒸発器との間に液ヘ
ッド差を生じさせ、これを利用した自然循環現象によっ
て二酸化炭素媒体を循環させるものである。そしてここ
に開示されたヒートポンプ・システムは、特に炭酸ガス
サイクル内に圧縮機を組み込むことなく、二酸化炭素媒
体を循環させることができる点で、相応の効果が得られ
るものであった。
酸ガスサイクルを低元側とし、アンモニアサイクル内に
おいて蒸発器となるカスケードコンデンサによって二酸
化炭素媒体を冷やすものである。そしてカスケードコン
デンサを、建物の屋上など炭酸ガスサイクル内の目的の
蒸発器（冷凍ショーケース等）よりも高い位置に設置
し、カスケードコンデンサと目的の蒸発器との間に液ヘ
ッド差を生じさせ、これを利用した自然循環現象によっ
て二酸化炭素媒体を循環させるものである。そしてここ
に開示されたヒートポンプ・システムは、特に炭酸ガス
サイクル内に圧縮機を組み込むことなく、二酸化炭素媒
体を循環させることができる点で、相応の効果が得られ
るものであった。
【０００４】しかしながら、例えば建物の構造上、ある
いは建物の老朽化等によって建築物自体の強度が問題で
ある場合、更には中高層マンション等の地上階にあるコ
ンビニエンスストアでは、マンションの屋上等を自由に
使用できない場合等があり、必ずしもカスケードコンデ
ンサを、目的の蒸発器よりも高い位置に設置できない場
合があった。
いは建物の老朽化等によって建築物自体の強度が問題で
ある場合、更には中高層マンション等の地上階にあるコ
ンビニエンスストアでは、マンションの屋上等を自由に
使用できない場合等があり、必ずしもカスケードコンデ
ンサを、目的の蒸発器よりも高い位置に設置できない場
合があった。
【０００５】このような場合には、カスケードコンデン
サ７′と目的の蒸発器１４′との間で、当然、液ヘッド
差を利用した二酸化炭素媒体の自然循環が行えないた
め、例えば図２に示すように、炭酸ガスサイクル３′内
（一般にはカスケードコンデンサ７′の直ぐ下）にＣＯ
2 ポンプ９′を設け、強制的にカスケードコンデンサ
７′から目的の蒸発器１４′に、二酸化炭素媒体を移送
する必要があった。しかしながら、図２に併せて示すよ
うに、冷凍ショーケース等の目的の蒸発器１４′が複数
あり、例えばそのうちの一つだけを運転したい場合があ
っても、単にＣＯ2ポンプ９′を組み込む形態では、ポ
ンプをほぼ能力の最大限（目一杯）運転させて二酸化炭
素媒体を送り込む必要があり、これが無駄な動力となっ
ていた。因みに本図中、符号ＢＶは、二酸化炭素媒体を
ＣＯ2 ポンプ９′の吐出側からＣＯ2レシーバ８′に戻
すためのバイパス弁である。
サ７′と目的の蒸発器１４′との間で、当然、液ヘッド
差を利用した二酸化炭素媒体の自然循環が行えないた
め、例えば図２に示すように、炭酸ガスサイクル３′内
（一般にはカスケードコンデンサ７′の直ぐ下）にＣＯ
2 ポンプ９′を設け、強制的にカスケードコンデンサ
７′から目的の蒸発器１４′に、二酸化炭素媒体を移送
する必要があった。しかしながら、図２に併せて示すよ
うに、冷凍ショーケース等の目的の蒸発器１４′が複数
あり、例えばそのうちの一つだけを運転したい場合があ
っても、単にＣＯ2ポンプ９′を組み込む形態では、ポ
ンプをほぼ能力の最大限（目一杯）運転させて二酸化炭
素媒体を送り込む必要があり、これが無駄な動力となっ
ていた。因みに本図中、符号ＢＶは、二酸化炭素媒体を
ＣＯ2 ポンプ９′の吐出側からＣＯ2レシーバ８′に戻
すためのバイパス弁である。
【０００６】
【開発を試みた技術的課題】本発明は、このような背景
を認識してなされたものであって、目的の蒸発器が複数
あり、しかもこのものがカスケードコンデンサよりも高
位置に設置されてしまうような場合であっても、効率的
且つ機能的な運転が行えるようにした新規な二元冷凍シ
ステムの開発を試みたものである。
を認識してなされたものであって、目的の蒸発器が複数
あり、しかもこのものがカスケードコンデンサよりも高
位置に設置されてしまうような場合であっても、効率的
且つ機能的な運転が行えるようにした新規な二元冷凍シ
ステムの開発を試みたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】すなわち請求項１記載の
アンモニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み合わせ
た二元冷凍システムは、アンモニアを媒体としたアンモ
ニアサイクルを高元側とし、二酸化炭素を媒体とした炭
酸ガスサイクルを低元側として組み合わせて成るシステ
ムであって、前記アンモニアサイクルは、炭酸ガスサイ
クル内の二酸化炭素媒体を冷却、液化するカスケードコ
ンデンサを具えるとともに、前記炭酸ガスサイクルは、
二酸化炭素媒体を蒸発させて目的の冷却を行う蒸発器を
複数具え、また前記カスケードコンデンサは、目的の蒸
発器よりも低い位置に設けられ、二酸化炭素媒体をポン
プによって移送することを必要とされる冷凍システムに
おいて、前記炭酸ガスサイクルは、ポンプと目的の蒸発
器との間に、二酸化炭素媒体を貯留できるサージタンク
を設けるものであり、このサージタンクは、目的の蒸発
器よりも高い位置に設けられることを特徴として成るも
のである。この発明によれば、目的の蒸発器が複数あ
り、しかもこれらがカスケードコンデンサよりも高い位
置に設けられる場合に、ポンプから送り出された二酸化
炭素媒体を貯留するサージタンクを、目的の蒸発器より
も高い位置に設けるため、ポンプを稼働させることな
く、必要な蒸発器に必要な量の二酸化炭素媒体を適宜供
給でき、効率的且つ機能的な運転が行える。
アンモニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み合わせ
た二元冷凍システムは、アンモニアを媒体としたアンモ
ニアサイクルを高元側とし、二酸化炭素を媒体とした炭
酸ガスサイクルを低元側として組み合わせて成るシステ
ムであって、前記アンモニアサイクルは、炭酸ガスサイ
クル内の二酸化炭素媒体を冷却、液化するカスケードコ
ンデンサを具えるとともに、前記炭酸ガスサイクルは、
二酸化炭素媒体を蒸発させて目的の冷却を行う蒸発器を
複数具え、また前記カスケードコンデンサは、目的の蒸
発器よりも低い位置に設けられ、二酸化炭素媒体をポン
プによって移送することを必要とされる冷凍システムに
おいて、前記炭酸ガスサイクルは、ポンプと目的の蒸発
器との間に、二酸化炭素媒体を貯留できるサージタンク
を設けるものであり、このサージタンクは、目的の蒸発
器よりも高い位置に設けられることを特徴として成るも
のである。この発明によれば、目的の蒸発器が複数あ
り、しかもこれらがカスケードコンデンサよりも高い位
置に設けられる場合に、ポンプから送り出された二酸化
炭素媒体を貯留するサージタンクを、目的の蒸発器より
も高い位置に設けるため、ポンプを稼働させることな
く、必要な蒸発器に必要な量の二酸化炭素媒体を適宜供
給でき、効率的且つ機能的な運転が行える。
【０００８】また請求項２記載のアンモニアサイクルと
炭酸ガスサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム
は、前記請求項１記載の要件に加え、前記アンモニアサ
イクルの構成部材は、目的の蒸発器から隔離されること
を特徴として成るものである。この発明によれば、アン
モニアサイクルの構成部材を、例えば屋外に設置するな
どして、目的の冷却を行う蒸発器から隔離するため、安
全性が確実に確保できる。
炭酸ガスサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム
は、前記請求項１記載の要件に加え、前記アンモニアサ
イクルの構成部材は、目的の蒸発器から隔離されること
を特徴として成るものである。この発明によれば、アン
モニアサイクルの構成部材を、例えば屋外に設置するな
どして、目的の冷却を行う蒸発器から隔離するため、安
全性が確実に確保できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下本発明のアンモニアサイクル
と炭酸ガスサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム
１を図示の実施の形態に基づいて説明する。なお本発明
の冷凍システム１は、冷蔵庫やスーパーマーケットの冷
凍ショーケースはもとより、例えばホテルや各種オフィ
スビルなどの空調機等をも含むものである。本発明の二
元冷凍システム１は、図１に示すように高元側にアンモ
ニアサイクル２と、低元側に炭酸ガスサイクル３とを組
み合わせて成るものである。アンモニアサイクル２は、
一例として圧縮機４と、コンデンサ５と、膨張弁６と、
カスケードコンデンサ７とを具えて成るものであって、
実質的にこのカスケードコンデンサ７によって、炭酸ガ
スサイクル３内の二酸化炭素媒体を冷却する。またこの
アンモニアサイクル２は、媒体が毒性のあるアンモニア
であることから、封入量が極力少量にされると同時に、
アンモニアサイクル２を構成する部材が、一例として屋
外等に設置され、冷凍ショーケース等の目的の蒸発器か
ら隔離される。
と炭酸ガスサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム
１を図示の実施の形態に基づいて説明する。なお本発明
の冷凍システム１は、冷蔵庫やスーパーマーケットの冷
凍ショーケースはもとより、例えばホテルや各種オフィ
スビルなどの空調機等をも含むものである。本発明の二
元冷凍システム１は、図１に示すように高元側にアンモ
ニアサイクル２と、低元側に炭酸ガスサイクル３とを組
み合わせて成るものである。アンモニアサイクル２は、
一例として圧縮機４と、コンデンサ５と、膨張弁６と、
カスケードコンデンサ７とを具えて成るものであって、
実質的にこのカスケードコンデンサ７によって、炭酸ガ
スサイクル３内の二酸化炭素媒体を冷却する。またこの
アンモニアサイクル２は、媒体が毒性のあるアンモニア
であることから、封入量が極力少量にされると同時に、
アンモニアサイクル２を構成する部材が、一例として屋
外等に設置され、冷凍ショーケース等の目的の蒸発器か
ら隔離される。
【００１０】一方、炭酸ガスサイクル３は、一例として
上述したカスケードコンデンサ７の他、ＣＯ2 レシーバ
８、ＣＯ2 ポンプ９、逆止弁１０、サージタンク１１、
自動遮断弁１２、流量調整弁１３、蒸発器１４とを具え
て成るものである。このうち蒸発器１４は、自動遮断弁
１２及び流量調整弁１３とともに複数セット（図１では
３組）設けられている。また蒸発器１４は、自動遮断弁
１２及び流量調整弁１３とともに、あるいは蒸発器１４
単独で、室内に設置され、ファン１４ａによってショー
ケース等の冷却を行うものである。
上述したカスケードコンデンサ７の他、ＣＯ2 レシーバ
８、ＣＯ2 ポンプ９、逆止弁１０、サージタンク１１、
自動遮断弁１２、流量調整弁１３、蒸発器１４とを具え
て成るものである。このうち蒸発器１４は、自動遮断弁
１２及び流量調整弁１３とともに複数セット（図１では
３組）設けられている。また蒸発器１４は、自動遮断弁
１２及び流量調整弁１３とともに、あるいは蒸発器１４
単独で、室内に設置され、ファン１４ａによってショー
ケース等の冷却を行うものである。
【００１１】なお蒸発器１４で目的の冷却を行うことか
ら、カスケードコンデンサ７を蒸発器１４よりも高い位
置（例えばマンションの屋上等）に設置できれば、液ヘ
ッド差による自然循環現象によって二酸化炭素媒体を循
環させることができるが、本発明においてはこのような
形態は採り得ず、カスケードコンデンサ７が目的の蒸発
器１４よりも低い位置に設置されるものとする。このよ
うに本発明においては、炭酸ガスサイクル３内のカスケ
ードコンデンサ７と蒸発器１４との間において液ヘッド
差を利用できないため、二酸化炭素媒体を循環させるた
めに、前記ＣＯ 2 ポンプ９を設けるものである。
ら、カスケードコンデンサ７を蒸発器１４よりも高い位
置（例えばマンションの屋上等）に設置できれば、液ヘ
ッド差による自然循環現象によって二酸化炭素媒体を循
環させることができるが、本発明においてはこのような
形態は採り得ず、カスケードコンデンサ７が目的の蒸発
器１４よりも低い位置に設置されるものとする。このよ
うに本発明においては、炭酸ガスサイクル３内のカスケ
ードコンデンサ７と蒸発器１４との間において液ヘッド
差を利用できないため、二酸化炭素媒体を循環させるた
めに、前記ＣＯ 2 ポンプ９を設けるものである。
【００１２】サージタンク１１は、前記ＣＯ2 ポンプ９
から送り出された二酸化炭素媒体を蒸発器１４の前段に
おいて適宜、貯留できるようにしたものである。またこ
のサージタンク１１は、前記蒸発器１４よりも高い位置
に設けられ、タンク内に貯留された二酸化炭素媒体を、
複数の蒸発器１４のうちの一つまたは複数のものに、必
要な量だけ供給できるようにしている。なおサージタン
ク１１には、二酸化炭素媒体の貯留量を高さ（深さ）で
検出するレベルセンサ１１ａが設けられ、前記ＣＯ2 ポ
ンプ９と連動し、貯留量がほぼ一定状態に維持される。
またサージタンク１１に接続された符号１５の部材は、
サージタンク１１の内部と複数の蒸発器１４の吐出部分
との圧力をバランスさせるための均圧管である。
から送り出された二酸化炭素媒体を蒸発器１４の前段に
おいて適宜、貯留できるようにしたものである。またこ
のサージタンク１１は、前記蒸発器１４よりも高い位置
に設けられ、タンク内に貯留された二酸化炭素媒体を、
複数の蒸発器１４のうちの一つまたは複数のものに、必
要な量だけ供給できるようにしている。なおサージタン
ク１１には、二酸化炭素媒体の貯留量を高さ（深さ）で
検出するレベルセンサ１１ａが設けられ、前記ＣＯ2 ポ
ンプ９と連動し、貯留量がほぼ一定状態に維持される。
またサージタンク１１に接続された符号１５の部材は、
サージタンク１１の内部と複数の蒸発器１４の吐出部分
との圧力をバランスさせるための均圧管である。
【００１３】次に本発明のアンモニアサイクルと炭酸ガ
スサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム１の作動
態様について説明する。まずアンモニアサイクル２で
は、圧縮機４によって圧縮された気体状のアンモニア媒
体が、コンデンサ５を通るとき、冷却水または空気によ
って冷やされて液体となる。液体となったアンモニア媒
体は、膨張弁６によって必要な低温度に相当する飽和圧
力まで膨張した後、カスケードコンデンサ７で蒸発して
気体となる。このとき、アンモニア媒体は、炭酸ガスサ
イクル３内の二酸化炭素媒体から熱を奪い、これを液化
する。
スサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム１の作動
態様について説明する。まずアンモニアサイクル２で
は、圧縮機４によって圧縮された気体状のアンモニア媒
体が、コンデンサ５を通るとき、冷却水または空気によ
って冷やされて液体となる。液体となったアンモニア媒
体は、膨張弁６によって必要な低温度に相当する飽和圧
力まで膨張した後、カスケードコンデンサ７で蒸発して
気体となる。このとき、アンモニア媒体は、炭酸ガスサ
イクル３内の二酸化炭素媒体から熱を奪い、これを液化
する。
【００１４】一方、炭酸ガスサイクル３では、カスケー
ドコンデンサ７によって冷やされて液化した液化炭酸ガ
スが、ＣＯ2 レシーバ８に貯留される。その後、ＣＯ2
ポンプ９によってここから逆止弁１０を通って送り出さ
れ、サージタンク１１に貯留される。なおＣＯ2 ポンプ
９は、サージタンク１１のレベルセンサ１１ａと連動
し、サージタンク１１内の貯留量に応じて、ＯＮ−ＯＦ
Ｆが切り換えられ、ほぼ一定量の二酸化炭素媒体を常時
サージタンク１１内に貯留できるように制御されること
が好ましい。そしてサージタンク１１内に貯留された二
酸化炭素媒体は、自動調整弁１２、流量調整弁１３等の
操作によって、複数の蒸発器１４のうち、媒体が不足し
たもの、あるいは稼働が限定されているもののみに、各
々必要な量だけ供給される。この際、サージタンク１１
は、複数の蒸発器１４よりも高い位置に設けられている
ため、特に媒体を液ポンプ等によって圧送する必要がな
く、二酸化炭素媒体は、サージタンク１１と蒸発器１４
との間の液ヘッド差を利用して自然に送出、供給される
ものである。従って、サージタンク１１に適宜の量の二
酸化炭素媒体が貯留されていれば、ＣＯ2 ポンプ９を稼
働させることなく、必要な蒸発器１４に必要な量の二酸
化炭素媒体を適宜供給できるものである。このようにし
て目的の冷却を行う蒸発器９まで送り込まれた二酸化炭
素媒体は、ここで温められて蒸発し、ガスとなって再び
カスケードコンデンサ７に戻っていく。
ドコンデンサ７によって冷やされて液化した液化炭酸ガ
スが、ＣＯ2 レシーバ８に貯留される。その後、ＣＯ2
ポンプ９によってここから逆止弁１０を通って送り出さ
れ、サージタンク１１に貯留される。なおＣＯ2 ポンプ
９は、サージタンク１１のレベルセンサ１１ａと連動
し、サージタンク１１内の貯留量に応じて、ＯＮ−ＯＦ
Ｆが切り換えられ、ほぼ一定量の二酸化炭素媒体を常時
サージタンク１１内に貯留できるように制御されること
が好ましい。そしてサージタンク１１内に貯留された二
酸化炭素媒体は、自動調整弁１２、流量調整弁１３等の
操作によって、複数の蒸発器１４のうち、媒体が不足し
たもの、あるいは稼働が限定されているもののみに、各
々必要な量だけ供給される。この際、サージタンク１１
は、複数の蒸発器１４よりも高い位置に設けられている
ため、特に媒体を液ポンプ等によって圧送する必要がな
く、二酸化炭素媒体は、サージタンク１１と蒸発器１４
との間の液ヘッド差を利用して自然に送出、供給される
ものである。従って、サージタンク１１に適宜の量の二
酸化炭素媒体が貯留されていれば、ＣＯ2 ポンプ９を稼
働させることなく、必要な蒸発器１４に必要な量の二酸
化炭素媒体を適宜供給できるものである。このようにし
て目的の冷却を行う蒸発器９まで送り込まれた二酸化炭
素媒体は、ここで温められて蒸発し、ガスとなって再び
カスケードコンデンサ７に戻っていく。
【００１５】本発明は、以上述べたように、目的の蒸発
器１４を複数設けるとともに、カスケードコンデンサ７
が、これらの蒸発器１４よりも高い位置に設置できない
場合において好適な形態であり、例えば複数の蒸発器１
４のうちの一つに二酸化炭素媒体を送りたい場合であっ
ても、サージタンク１１に媒体を貯留しておけば、ポン
プを稼働させることなく、効率良く且つ機能的に、二酸
化炭素媒体を循環させ得るものである。
器１４を複数設けるとともに、カスケードコンデンサ７
が、これらの蒸発器１４よりも高い位置に設置できない
場合において好適な形態であり、例えば複数の蒸発器１
４のうちの一つに二酸化炭素媒体を送りたい場合であっ
ても、サージタンク１１に媒体を貯留しておけば、ポン
プを稼働させることなく、効率良く且つ機能的に、二酸
化炭素媒体を循環させ得るものである。
【００１６】なお本発明においては、炭酸ガスサイクル
３は、炭酸ガスの潜熱を利用したものであり、これはＣ
Ｏ2 ポンプ９を使っても変わらないため、ポンプの動力
負荷はごく少なくて済み、全体の熱交換効率をほぼ低下
させることなく、経済的な運転が行えるものである。一
例として−２０℃の塩化カルシウムブラインと、液化炭
酸ガスを使用した場合とを比較すると、冷蔵庫を−１５
℃に保つときのポンプ動力も考慮した全体の成績係数
は、液化炭酸ガスの方が約３０％も優れている。またカ
スケードコンデンサ７や蒸発器１４についても炭酸ガス
サイクル３側において、大きな圧力容器を一切使用せず
に、チューブやプレート等によって構成することが可能
である。従って炭酸ガスサイクル３内が常温になって約
７５ｋｇ／ｃｍ2 Ａｂｓ程度の高圧状態になっても、技
術的にも経済的にも容易に安全性が確保できる。
３は、炭酸ガスの潜熱を利用したものであり、これはＣ
Ｏ2 ポンプ９を使っても変わらないため、ポンプの動力
負荷はごく少なくて済み、全体の熱交換効率をほぼ低下
させることなく、経済的な運転が行えるものである。一
例として−２０℃の塩化カルシウムブラインと、液化炭
酸ガスを使用した場合とを比較すると、冷蔵庫を−１５
℃に保つときのポンプ動力も考慮した全体の成績係数
は、液化炭酸ガスの方が約３０％も優れている。またカ
スケードコンデンサ７や蒸発器１４についても炭酸ガス
サイクル３側において、大きな圧力容器を一切使用せず
に、チューブやプレート等によって構成することが可能
である。従って炭酸ガスサイクル３内が常温になって約
７５ｋｇ／ｃｍ2 Ａｂｓ程度の高圧状態になっても、技
術的にも経済的にも容易に安全性が確保できる。
【００１７】因みに炭酸ガスの潜熱を使用するため液配
管は、比較的小径の配管が使用できる。一例として−２
０℃で必要な液化炭酸ガスの容量は、顕熱を利用する塩
化カルシウムブラインの約１／４０〜１／９０であり、
小さな配管でも充分な量の液化炭酸ガスを蒸発器１４に
送り込むことが可能である。
管は、比較的小径の配管が使用できる。一例として−２
０℃で必要な液化炭酸ガスの容量は、顕熱を利用する塩
化カルシウムブラインの約１／４０〜１／９０であり、
小さな配管でも充分な量の液化炭酸ガスを蒸発器１４に
送り込むことが可能である。
【００１８】
【発明の効果】まず請求項１記載の発明によれば、複数
の蒸発器１４よりも高い位置にサージタンク１１を設
け、ここにＣＯ2 ポンプ９から送り出された二酸化炭素
媒体を貯留するため、ここから必要な蒸発器１４に必要
な量の二酸化炭素媒体を、液ヘッド差を利用した自然供
給によって送出できる。このため、冷凍システムの運転
が効率的且つ機能的に行える。
の蒸発器１４よりも高い位置にサージタンク１１を設
け、ここにＣＯ2 ポンプ９から送り出された二酸化炭素
媒体を貯留するため、ここから必要な蒸発器１４に必要
な量の二酸化炭素媒体を、液ヘッド差を利用した自然供
給によって送出できる。このため、冷凍システムの運転
が効率的且つ機能的に行える。
【００１９】また請求項２記載の発明によれば、アンモ
ニアサイクル２の構成部材を、例えば屋外等に配するな
どして目的の冷却を行う蒸発器１４から隔離するため、
安全性が確実に確保できる。
ニアサイクル２の構成部材を、例えば屋外等に配するな
どして目的の冷却を行う蒸発器１４から隔離するため、
安全性が確実に確保できる。
【図１】本発明のアンモニアサイクルと炭酸ガスサイク
ルとを組み合わせた二元冷凍システムを骨格的に示す流
れ図である。
ルとを組み合わせた二元冷凍システムを骨格的に示す流
れ図である。
【図２】目的の蒸発器が複数あり、この蒸発器よりもカ
スケードコンデンサが低い位置に設けられる場合の従来
の二元冷凍システムを骨格的に示す流れ図である。
スケードコンデンサが低い位置に設けられる場合の従来
の二元冷凍システムを骨格的に示す流れ図である。
１ 二元冷凍システム
２ アンモニアサイクル
３ 炭酸ガスサイクル
４ 圧縮機
５ コンデンサ
６ 膨張弁
７ カスケードコンデンサ
８ ＣＯ2 レシーバ
９ ＣＯ2 ポンプ
１０ 逆止弁
１１ サージタンク
１１ａ レベルセンサ
１２ 自動遮断弁
１３ 流量調整弁
１４ 蒸発器
１４ａ ファン
１５ 均圧管
ＢＶ バイパス弁
Claims (2)
- 【請求項１】 アンモニアを媒体としたアンモニアサイ
クルを高元側とし、二酸化炭素を媒体とした炭酸ガスサ
イクルを低元側として組み合わせて成るシステムであっ
て、 前記アンモニアサイクルは、炭酸ガスサイクル内の二酸
化炭素媒体を冷却、液化するカスケードコンデンサを具
えるとともに、 前記炭酸ガスサイクルは、二酸化炭素媒体を蒸発させて
目的の冷却を行う蒸発器を複数具え、 また前記カスケードコンデンサは、目的の蒸発器よりも
低い位置に設けられ、二酸化炭素媒体をポンプによって
移送することを必要とされる冷凍システムにおいて、 前記炭酸ガスサイクルは、ポンプと目的の蒸発器との間
に、二酸化炭素媒体を貯留できるサージタンクを設ける
ものであり、 このサージタンクは、目的の蒸発器よりも高い位置に設
けられることを特徴とするアンモニアサイクルと炭酸ガ
スサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム。 - 【請求項２】 前記アンモニアサイクルの構成部材は、
目的の蒸発器から隔離されることを特徴とする請求項１
記載のアンモニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み
合わせた二元冷凍システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001366627A JP2003166765A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | アンモニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001366627A JP2003166765A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | アンモニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003166765A true JP2003166765A (ja) | 2003-06-13 |
Family
ID=19176496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001366627A Pending JP2003166765A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | アンモニアサイクルと炭酸ガスサイクルとを組み合わせた二元冷凍システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003166765A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006032888A1 (en) * | 2004-09-23 | 2006-03-30 | Trox (Uk) Limited | Cooling methods and apparatus |
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-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001366627A patent/JP2003166765A/ja active Pending
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