[发明专利]冷冻装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷冻装置，其具有将压缩机、气体冷却器、减压装置、 蒸发器等进行配管连接的制冷剂回路，使用压缩机的输出侧压力成为超临 界压力的二氧化碳(CO₂)等自然制冷剂。

背景技术

以往，冷冻装置使用氟隆类制冷剂，但因存在氟隆破坏臭氧层或导致 地球温室效应等问题，故其使用开始受到严格限制，作为替代制冷剂，使 用CO₂或烃这样的自然制冷剂的冷冻装置的开发正在进行。

上述自然制冷剂中，特别是作为下一代制冷剂的具有如下性质的制冷 剂正受到期待，即使地球温室效应系数低，与具有易燃性的烃或具有毒性 的氨不同，因其具有不燃性且无毒，故对环境友好且具有较高的安全性。

但是，由于CO₂的临界点为31.1℃、7.38MPa，故在冷冻装置中，为了 进行伴随蒸发/冷凝的相变的热交换而需要非常高的压力。因此，在冷冻装 置中被压缩的CO₂成为高温高压的超临界状态并从压缩机中输出。

在使用具有如上特征的制冷剂的冷冻装置时，已知有如下方法是有效 的，即如图1所示，使用级联(カスヶ—ド)热交换器(内部热交换器) 进行内部热交换的方法(参照专利文献1)。在图1中，制冷剂使用CO₂， 附图标记11表示二级压缩机，12表示气体冷却器，13表示级联热交换器， 23表示膨胀阀(减压装置)，15表示蒸发器。

利用压缩机11吸入的低压气体制冷剂利用二级压缩机11压缩为高温高 压而成为超临界状态并被输出。在超临界状态下输出的制冷剂在气体冷却 器12中被冷却后，流入到级联热交换器13的高压侧回路13-a中。

流过级联热交换器13的高压侧回路13-a的制冷剂利用膨胀阀23被减 压，在蒸发器15中冷却蒸发器15及其周围。流过蒸发器15的制冷剂成为 低温低压，流入到级联热交换器13的低压侧回路13-b中。

在此，通常在级联热交换器13中，由于高压侧回路13-a相比低压侧 回路13-b成为高温，故在两者间进行热交换。因此，被气体冷却器12冷 却的制冷剂通过流过高压侧回路13-a而进一步被冷却，故可提高蒸发器 15中的冷冻能力。

接着，流过级联热交换器13的低压侧回路13-b的制冷剂再次被二级 压缩机11吸入而形成制冷剂回路。

但是，由于从二级压缩机11输出的制冷剂具有非常高的温度和压力， 故当气体冷却器12或蒸发器15等的温度高时，流过气体冷却器12及级联 热交换器13的高压侧回路13-a并进行冷却之后，制冷剂有时仍为气体状 态。

呈气体状态的制冷剂利用膨胀阀23被减压而在蒸发器15中吸收的热 量，比液体状态的制冷剂利用膨胀阀23被减压而在蒸发器15中吸收的热 量小。因此，为了在蒸发器15中有效地进行冷却，优选低温的液体制冷剂。

专利文献1：(日本)特开2004-270517号公报

从压缩机输出的制冷剂成为超临界状态，当使用这样的制冷剂时，为 了快速进行冷却，必须增加填充在冷冻装置中的制冷剂的量。但是，当冷 冻装置充分冷却时，存在如下问题，即在冷冻装置内产生大量被液化的剩 余制冷剂。

发明内容

第一方面发明的冷冻装置将压缩机、气体冷却器、第一减压装置、蒸 发器进行配管连接，作为制冷剂而使用自然制冷剂，该冷冻装置的特征在 于，在所述气体冷却器和所述第一减压装置之间具有第二减压装置及贮液 器，将所述贮液器与所述压缩机的吸入口进行配管连接。

第二方面发明的冷冻装置将压缩机、气体冷却器、第一减压装置、蒸 发器进行配管连接，作为制冷剂而使用自然制冷剂，该冷冻装置的特征在 于，在所述气体冷却器和所述第一减压装置之间具有第二减压装置及贮液 器，将所述贮液器与所述压缩机的中间压力部进行配管连接。

第三方面发明的冷冻装置在第一方面或第二方面发明的基础上，其特 征在于，在所述气体冷却器和所述第二减压装置之间具有内部热交换器， 与将所述蒸发器的出口和所述压缩机的吸入口直接配管连接的配管另外并 列地经由开关阀及所述内部热交换器进行配管连接。

第四方面发明的冷冻装置在第一方面～第三方面发明中的任一发明的 基础上，其特征在于，经由开关阀将所述热交换器和所述第二减压装置的 中间部与所述贮液器和所述第一减压装置的中间部进行配管连接。