JP2007071519A

JP2007071519A - 冷却システム

Info

Publication number: JP2007071519A
Application number: JP2005262468A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kobayashi; 誠小林
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-22
Also published as: CN1928461A; US20070056312A1

Abstract

【課題】室内（機械室内を除く）に冷媒が洩れることを防止できる安全性の高い冷却システムを提供する。
【解決手段】本発明の冷却システムは、高圧の第１冷媒が流通する第１冷凍回路１０を室外に配置し、高圧の第２冷媒が流通する第２冷凍回路２０が冷蔵ショーケースＣ内に配置しているので、高圧の第１又は第２冷媒が流れる配管が室内Ａ側に配置されることがない。これにより、室内Ａに高圧の第１又は第２冷媒が洩れるおそれがなく、安全性を向上させることができる。また、第１冷凍回路１０と第２冷凍回路２０との間には熱媒体回路３０が介在するので、室内Ａ側に置かれた冷蔵ショーケースＣの場所が室外Ｂから遠くなる場合であっても、第１冷凍回路１０や第２冷凍回路２０の配管を長くする必要がない。これにより、第１又は第２冷媒使用量を最小限にすることができ、安全性をより向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置、冷凍・冷蔵庫、冷蔵ショーケース等に用いられる冷却システムに関する。

従来、空気調和装置、冷凍・冷蔵庫、冷蔵ショーケース等に用いられる冷却システムにおいて一般的に使用される冷媒はフロンであったが、フロンが地球を取り巻くオゾン層を破壊することが問題となっているため、近年、フロンの代替冷媒としてアンモニアや二酸化炭素等の自然系冷媒を使用した冷却システムが知られている。このような冷却システムとして、例えば、冷蔵ショーケース内に圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器が設置された冷却システムが知られているが、このような一元冷却システムでは冷凍効率が悪かった。

そこで、この問題を解決するために、図３に示す冷却システム及び図４に示す二元冷却システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図３及び図４に示す冷却システムは、圧縮機５１ａ、凝縮器５１ｂ、膨張弁５１ｃ及び外気熱交換器５３からなり、冷媒であるアンモニアが流れるアンモニア回路５１と、圧縮機５２ａ、膨張弁５２ｂ、蒸発器５２ｃ及び熱交換器５３からなり、冷媒である二酸化炭素が流れる二酸化炭素回路５２とを備えている。また、圧縮機５２ａと熱交換器５３とは配管５３ａによって接続され、膨張弁５２ｂと熱交換器５３とは配管５３ｂによって接続されている。

このように構成された図３に示す冷却システムのうち圧縮機５２ａ、膨張弁５２ｂ及び蒸発器５２ｃは室内Ａ側（図３に示す二点鎖線）に置かれた冷蔵ショーケースＣ内に設置され、図４に示す冷却システムのうち膨張弁５２ｂ及び蒸発器５２ｃは室内Ａ側（図４に示す二点鎖線）に置かれた冷蔵ショーケースＣ内に設置されている。また、図３及び図４に示す冷却システムのうちアンモニア回路５１は室外Ｂ側に設置されている。
特開２００４−１７０００７号公報

しかしながら、内部に高温高圧の冷媒が流れている配管５３ａや、内部に高圧の冷媒が流れている配管５３ｂは、室内Ａにおいて露出して配置されているため、室内Ａに冷媒が洩れ出すおそれがある。

また、室内Ａ側に置かれた冷蔵ショーケースＣの場所によっては各配管５３ａ，５３ｂが長くなる。各配管５３ａ，５３ｂが長くなると、その長さ分に応じて冷媒の封入量が増加するので、高圧の冷媒が室内Ａに漏れてしまった際には大量の冷媒が室内Ａに洩れ出すおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、室内（室内側冷熱機器の機械室内を除く）に冷媒が洩れることを防止できる安全性の高い冷却システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の冷却システムは、第１圧縮機、第１凝縮器、第１膨張機構及び第１熱交換器からなり、第１冷媒を流通する第１冷凍回路と、第２圧縮機、第２熱交換器、第２膨張機構及び蒸発器からなり、第２冷媒を流通する第２冷凍回路と、第１熱交換器の第１冷媒と第２熱交換器の第２冷媒とを熱交換する熱媒体を流通する熱媒体回路とを備え、第１冷凍回路を室外側に配置し、第２冷凍回路を室内側冷熱機器の機械室内に配置した構成となっている。

本発明の冷却システムによれば、高圧の第１冷媒が流通する第１冷凍回路が室外に配置され、高圧の第２冷媒が流通する第２冷凍回路が室内側冷熱機器の機械室内に配置される。そして、第１冷凍回路と第２冷凍回路との間には熱媒体回路が介在し、熱媒体回路によって第１冷凍回路の第１冷媒と第２冷凍回路の第２冷媒が熱交換される。これにより、高圧の第１及び第２冷媒が流れる配管が室内に配置されることがない（室内側冷熱機器の機械室内にある配管は含まない）。また、機械室の場所が室外から遠くなる場合であっても、第１冷凍回路や第２冷凍回路の配管を長くする必要がない。

本発明によれば、第１冷凍回路を室外に配置し、第２冷凍回路を機械室内に配置しているので、高圧の第１及び第２冷媒が流れる配管が室内に配置されることがない（室内側冷熱機器の機械室内にある配管は含まない）。これにより、室内に高圧の第１又は第２冷媒が洩れるおそれがなく、安全性を向上させることができる。また、第１冷凍回路と第２冷凍回路との間には熱媒体回路が介在するので、室内に置かれた機械室の場所が室外から遠くなる場合であっても、第１冷凍回路や第２冷凍回路の配管を長くする必要がない。これにより、第１又は第２冷媒使用量を最小限にすることができ、安全性をより向上させることができる。

図１は本発明の第１実施形態に係る冷却システムの概略構成図を示すものである。

同図に示す冷却システムは、第１冷凍回路１０、第２冷凍回路２０及び熱媒体回路３０とから構成されている。

第１冷凍回路１０は、第１圧縮機１１、第１凝縮器１２、第１膨張機構である第１膨張弁１３及び第１熱交換器１４からなり、第１圧縮機１１→第１凝縮器１２→第１膨張弁１３→第１熱交換器１４→第１圧縮機１１の順に第１冷媒を循環させることができる。この第１冷凍回路１０で使用される第１冷媒は、自然系冷媒（例えば、アンモニア）である。

第２冷凍回路２０は、第２圧縮機２１、第２熱交換器２２、第２膨張機構である第２膨張弁２３及び蒸発器２４からなり、第２圧縮機２１→第２熱交換器２２→第２膨張弁２３→蒸発器２４→第２圧縮機２１の順に第２冷媒を循環させることができる。この第２冷凍回路２０で使用される第２冷媒は、自然系冷媒（例えば、二酸化炭素）である。

熱媒体回路３０は、第１熱交換器１４、第２熱交換器２２及び循環用ポンプ３１からなる。つまり、第１熱交換器１４は第１冷凍回路１０と熱媒体回路３０とによって共有され、第２熱交換器２２は第２冷凍回路２０と熱媒体回路３０とによって共有されている。また、熱媒体回路３０は、第１熱交換器１４→循環用ポンプ３１→第２熱交換器２２→第１熱交換器１４の順に熱媒体を循環させることができる。この熱媒体回路３０で使用される熱媒体は、ブライン（例えば塩化カルシウム溶液）や水である。

以上のように構成された冷却システムは、第１冷凍回路１０と第１熱交換器１４を室外Ｂ側に配置し、第２冷凍回路２０と第２熱交換器２２が室内Ａ（図１に示す二点鎖線）側冷熱機器である冷蔵ショーケースＣの機械室内に配置した。

次に、図１に示す冷却システムの動作を説明する。

第１冷凍回路１０の第１冷媒は、第１圧縮機１１→第１凝縮器１２→第１膨張弁１３→第１熱交換器１４→第１圧縮機１１の順に循環する（図１の破線矢印参照）。また、第２冷凍回路２０の第２冷媒は、第２圧縮機２１→第２熱交換器２２→第２膨張弁２３→蒸発器２４→第２圧縮機２１の順に循環する（図１の実線矢印参照）。さらに、熱媒体回路３０の熱媒体は、第１熱交換器１４→循環用ポンプ３１→第２熱交換器２２→第１熱交換器１４の順に循環する（図１の太線矢印参照）。このように第１又は第２冷媒や熱媒体が各回路１０，２０，３０を循環することにより、第１熱交換器１４では第１冷凍回路１０を流れる第１冷媒と熱媒体回路３０を流れる熱媒体との間で熱交換され、第２熱交換器２２では第２冷凍回路２０を流れる第２冷媒と熱媒体回路３０を流れる熱媒体との間で熱交換される。これにより冷却された第２冷媒によって、室内Ａ側に置かれた冷蔵ショーケースＣ内が冷却される。

このように、本実施形態の冷却システムによれば、高圧の第１冷媒が流通する第１冷凍回路１０を室外に配置し、高圧の第２冷媒が流通する第２冷凍回路２０が冷蔵ショーケースＣ内に配置しているので、高圧の第１又は第２冷媒が流れる配管が室内Ａ側に配置されることがない（冷蔵ショーケースＣの機械室内にある配管は含まない）。これにより、室内Ａに高圧の第１又は第２冷媒が洩れるおそれがなく、安全性を向上させることができる。

また、第１冷凍回路１０と第２冷凍回路２０との間には熱媒体回路３０が介在するので、室内Ａ側に置かれた冷蔵ショーケースＣの場所が室外Ｂから遠くなる場合であっても、第１冷凍回路１０や第２冷凍回路２０の配管を長くする必要がない。これにより、第１又は第２冷媒使用量を最小限にすることができ、安全性をより向上させることができる。

図２は本発明の第２実施形態に係る冷却システムの概略構成図を示すものである。尚、図１で示した冷却システム１と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

図２に示す冷却システムは、熱媒体回路４０が自然対流を利用した周知のサーモサイフォン式回路を採用し、循環用ポンプ３１を必要としない点で図１で示した冷却システムと異なる。

また、図２に示す冷却システムは、熱媒体回路４０で使用される熱媒体として、低圧の作動流体を用いた点で図１で示した冷却システムと異なる。

熱媒体回路４０は、第１熱交換器１４及び第２熱交換器２２からなる。つまり、第１熱交換器１４は第１冷凍回路１０と熱媒体回路４０とによって共有され、第２熱交換器２２は第２冷凍回路２０と熱媒体回路４０とによって共有されている。また、熱媒体回路４０はサーモサイフォン式回路を採用したので、自然対流を利用して第１熱交換器１４→第２熱交換器２２→第１熱交換器１４の順に低圧の作動流体を循環させることができる。この熱媒体回路３０で使用される作動流体は、低圧の冷媒（例えば水またはアルコール）である。

以上のように構成された冷却システムは、第１冷凍回路１０と第１熱交換器１４を室外Ｂ側に配置し、第２冷凍回路２０と第２熱交換器２２を室内Ａ（図２に示す二点鎖線）側冷熱機器である冷蔵ショーケースＣの機械室内に配置した。

次に、図２に示す冷却システムの動作を説明する。

第１冷凍回路１０の第１冷媒と第２冷凍回路２０の第２冷媒の循環は、前記第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。熱媒体回路４０の作動流体は、第１熱交換器１４→第２熱交換器２２→第１熱交換器１４の順に循環する（図２の太線矢印参照）。このように各回路１０，２０，４０があり、熱媒体回路４０を低圧の作動流体が循環することにより、第１熱交換器１４において第１冷凍回路１０を流れる第１冷媒と熱媒体回路４０を流れる低圧の作動流体との間で熱交換され、第２熱交換器２２において第２冷凍回路２０を流れる第２冷媒と熱媒体回路４０を流れる低圧の作動流体との間で熱交換される。これにより、室内Ａ側に置かれた冷蔵ショーケースＣ内が冷却される。

本実施形態の冷却システムによれば、室内Ａ側に配置された熱媒体回路４０内を循環する作動流体は低圧なので、高圧の配管が室内Ａ側に配置されることがなく安全である。

また、第１実施形態で示した冷却システム１と同様、高圧の第１又は第２冷媒が流れる配管が室内Ａ側に配置されるので、室内Ａ側に高圧の第１又は第２冷媒が洩れるおそれがなく、安全性を向上させることができる。また、第１冷凍回路１０と第２冷凍回路２０との間には熱媒体回路３０が介在するので、第１又は第２冷媒使用量を最小限にすることができ、安全性をより向上させることができる。

尚、前記第１実施形態及び第２実施形態は、第２冷凍回路２０と第２熱交換器２２が機械室である冷蔵ショーケースＣ内に配置されているとしたがこれに限らない。例えば、冷熱機器である空気調和装置、冷凍・冷蔵庫内に第２冷凍回路２０と第２熱交換器２２が配置されていてもよい。

本発明の第１実施形態に係る冷却システムの概略構成図本発明の第２実施形態に係る冷却システムの概略構成図従来例に係る冷却システムの概略構成図他の従来例に係る冷却システムの概略構成図

符号の説明

１０…第１冷凍回路、１１…第１圧縮機、１２…第１凝縮器、１３…第１膨張弁、１４…第１熱交換器、２０…第２冷凍回路、２１…第２圧縮機、２２…第２熱交換器、２３…第２膨張弁、２４…蒸発器、３０…熱媒体回路、Ａ…室内、Ｂ…室外、Ｃ…冷蔵ショーケース。

Claims

第１圧縮機、第１凝縮器、第１膨張機構及び第１熱交換器からなり、第１冷媒を流通する第１冷凍回路と、
第２圧縮機、第２熱交換器、第２膨張機構及び蒸発器からなり、第２冷媒を流通する第２冷凍回路と、
第１熱交換器の第１冷媒と第２熱交換器の第２冷媒とを熱交換する熱媒体を流通する熱媒体回路とを備え、
第１冷凍回路を室外側に配置し、第２冷凍回路を室内側冷熱機器の機械室内に配置した
ことを特徴とする冷却システム。
前記熱媒体回路をポンプによって熱媒体が第１熱交換器と第２熱交換器に流通するように構成した
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
前記熱媒体回路をサーモサイフォンによって熱媒体が第１熱交換器と第２熱交換器に流通するように構成した
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
前記第１冷媒としてアンモニアを用いた
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の冷却システム。
前記第２冷媒として二酸化炭素を用いた
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の冷却システム。