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公開番号2025127548
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2024024308
出願日2024-02-21
発明の名称冷却装置
出願人三菱重工冷熱株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F25B 47/02 20060101AFI20250826BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】ホットガスデフロスト回路の構成を簡素にしつつ、省エネ性能を高めることができる冷却装置を提供する。
【解決手段】複数段の圧縮機20,21、ガスクーラ3および蒸発器5A,5Bが少なくとも接続された循環回路と、蒸発器5A,5Bをデフロストするホットガスデフロスト回路とを備える多段圧縮冷凍サイクル1を用いた冷却装置であって、ホットガスデフロスト回路には、高段圧縮機21から吐出される熱媒が中圧調整手段8Aにより低段圧縮機20から吐出される熱媒以上の中圧に減圧された熱媒が流入する気液分離手段7が接続され、気液分離手段7により分離された中圧の液相熱媒は、蒸発器5Bに送液され、気液分離手段7により分離された中圧の気相熱媒は、高段圧縮機21に吸入される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数段の圧縮機、ガスクーラまたは凝縮器、および蒸発器が少なくとも接続された循環回路と、前記蒸発器をデフロストするホットガスデフロスト回路とを備える多段圧縮冷凍サイクルを用いた冷却装置であって、
前記ホットガスデフロスト回路には、高段圧縮機から吐出される熱媒が中圧調整手段により低段圧縮機から吐出される熱媒以上の中圧に減圧された熱媒が流入する気液分離手段が接続され、
前記気液分離手段により分離された中圧の液相熱媒は、前記蒸発器に送液され、
前記気液分離手段により分離された中圧の気相熱媒は、前記高段圧縮機に吸入されることを特徴とする冷却装置。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記中圧調整手段は、前記蒸発器の下流側に設けられる減圧手段であることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記気液分離手段は、前記ガスクーラまたは前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられ、前記ガスクーラまたは前記凝縮器の下流側に設けられる減圧手段により前記低段圧縮機から吐出される熱媒の圧力以上の中圧に減圧された熱媒が流入することを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記気液分離手段と前記高段圧縮機の吸入側をつなぐ管路には逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項５】
前記ホットガスデフロスト回路は、前記高段圧縮機から吐出される高圧の気相熱媒を減圧して前記蒸発器のデフロストに利用するための減圧機構を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記気液分離手段は、レシーバタンクであり、
前記レシーバタンク内の液相熱媒の液面の上限を検出するレベルセンサが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の冷却装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数段の圧縮機、ガスクーラまたは凝縮器、および蒸発器が少なくとも接続された循環回路と、蒸発器をデフロストするホットガスデフロスト回路とを備える多段圧縮冷凍サイクルを用いた冷却装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
様々な産業分野で対象を冷却するために用いられる冷却装置が知られている。このような冷却装置は、熱媒による冷凍サイクルを利用して対象を冷却するように構成されている。近年、フロンに代わり、地球環境に負荷を与えない熱媒として二酸化炭素やアンモニア等の自然冷媒が注目されている。これらの自然冷媒は、高圧と低圧の圧力差が大きくなることから、例えば、低圧の熱媒を圧縮して中圧とした後、当該中圧の熱媒をさらに圧縮して高圧とすることにより圧縮機効率を向上させる多段圧縮冷凍サイクルが採用されている。
【０００３】
冷凍サイクルを用いた冷却装置においては、冷却運転に伴い蒸発器の表面に霜が付着し冷却能力が低下することから、蒸発器に付着した霜を除去するためのデフロスト運転を行う必要がある。例えば、二段圧縮冷凍サイクルを用いた特許文献１の冷却装置においては、高段圧縮機から吐出される高圧の熱媒をデフロスト運転に利用可能とするホットガスデフロスト回路を備えている。詳しくは、特許文献１の冷却装置においては、デフロスト運転において、蒸発器を通過したデフロスト後の気液二相熱媒をホットガスデフロスト回路における蒸発器の下流側に設けられた膨張弁により減圧して低圧とした後、別途設けられた熱交換器（加熱装置）において低段圧縮機から吐出される中圧の熱媒との熱交換により蒸発させて気相熱媒としてから低段圧縮機に吸入させることにより、デフロスト後の熱媒による低段圧縮機への液バックを防止できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
実開昭５５－１０９６１号のマイクロフィルム（第５頁～第７頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１にあっては、デフロスト後の熱媒による低段圧縮機への液バックを防止する観点での信頼性は高いものの、デフロスト後の熱媒を蒸発させるための加熱装置が別途必要となるため、ホットガスデフロスト回路の構成が複雑化するばかりか、当該デフロスト後の熱媒を低段圧縮機において圧縮する必要があり、冷却能力に寄与しない熱媒の圧縮動力が大きくなるため、省エネ性能が低くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ホットガスデフロスト回路の構成を簡素にしつつ、省エネ性能を高めることができる冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、
複数段の圧縮機、ガスクーラまたは凝縮器、および蒸発器が少なくとも接続された循環回路と、前記蒸発器をデフロストするホットガスデフロスト回路とを備える多段圧縮冷凍サイクルを用いた冷却装置であって、
前記ホットガスデフロスト回路には、高段圧縮機から吐出される熱媒が中圧調整手段により低段圧縮機から吐出される熱媒以上の中圧に減圧された熱媒が流入する気液分離手段が接続され、
前記気液分離手段により分離された中圧の液相熱媒は、前記蒸発器に送液され、
前記気液分離手段により分離された中圧の気相熱媒は、前記高段圧縮機に吸入されることを特徴としている。
この特徴によれば、高段圧縮機から吐出され、ホットガスデフロスト回路において中圧調整手段により減圧された中圧の熱媒を、気液分離手段において気相熱媒と液相熱媒に分離し、当該中圧の液相熱媒を蒸発器に送液することにより冷却能力に寄与させ、冷却能力に寄与しない中圧の気相熱媒を高段圧縮機のみに吸入させることにより、低段圧縮機の圧縮動力を低減することができるため、ホットガスデフロスト回路の構成を簡素にしつつ、省エネ性能を高めることができる。
【０００８】
前記中圧調整手段は、前記蒸発器の下流側に設けられる減圧手段であることを特徴としている。
この特徴によれば、ホットガスデフロスト回路における蒸発器のデフロスト後の熱媒を減圧手段によって中圧に減圧することにより、蒸発器のデフロストに高圧の熱媒を利用することができるため、蒸発器のデフロスト効率を高めることができる。
【０００９】
前記気液分離手段は、前記ガスクーラまたは前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられ、前記ガスクーラまたは前記凝縮器の下流側に設けられる減圧手段により前記低段圧縮機から吐出される熱媒の圧力以上の中圧に減圧された熱媒が流入することを特徴としている。
この特徴によれば、気液分離手段にデフロスト後の熱媒が減圧された中圧の熱媒と、ガスクーラまたは凝縮器を通過した熱媒が減圧された中圧の熱媒とを合流させることにより、冷却運転が行われている蒸発器に送液される中圧の液相熱媒を一箇所に集めることができるため、ホットガスデフロスト回路を備えた冷却装置の全体構成を簡素化することができる。
【００１０】
前記気液分離手段と前記高段圧縮機の吸入側をつなぐ管路には逆止弁が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、低段圧縮機から吐出され高段圧縮機に吸入される熱媒が気液分離手段側に逆流することを防止できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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