特許 5662112 凍結冷蔵方法及び凍結冷蔵設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5662112

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年1月28日

(54)【発明の名称】凍結冷蔵方法及び凍結冷蔵設備

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20150108BHJP

   F25D 17/02 20060101ALI20150108BHJP

   F25D 11/02 20060101ALI20150108BHJP

   F25D 17/06 20060101ALI20150108BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 399Y

   F25B1/00 396R

   F25B1/00 396D

   F25D17/02 303

   F25D11/02 D

   F25D17/06 312

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2010-252777(P2010-252777)

(22)【出願日】2010年11月11日

(65)【公開番号】特開2012-102946(P2012-102946A)

(43)【公開日】2012年5月31日

【審査請求日】2013年10月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000148357

【氏名又は名称】株式会社前川製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】奥田 和弘

(72)【発明者】

【氏名】新井 豊

(72)【発明者】

【氏名】伯水 勇人

【審査官】 ▲高▼藤 啓

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１５５３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４９４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７６９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９４４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４８４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７４８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７９２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０３８３５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−２４８５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１３０３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｄ １１／０２

Ｆ２５Ｄ １７／０２

Ｆ２５Ｄ １７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次冷媒の冷凍サイクル構成機器で二次冷媒のＣＯ_２ブラインを冷却液化する工程と、液化されたＣＯ_２ブラインをＣＯ_２循環回路を介して凍結庫に送り、被凍結品を凍結する工程と、凍結した被凍結品を別系統の冷凍装置を備えた冷蔵庫で冷蔵保管する工程とからなる凍結冷蔵方法において、
前記凍結庫の運転停止時に、前記ＣＯ_２循環回路から気化したＣＯ_２ブラインの一部を前記冷蔵庫内に設けられたＣＯ_２液化熱交換器に送る送り工程と、
該ＣＯ_２液化熱交換器でＣＯ_２ブラインを冷蔵庫内空気で冷却液化させる液化工程と、
前記ＣＯ_２液化熱交換器で液化されたＣＯ_２ブラインをＣＯ_２循環回路に戻す戻り工程と、からなり、
前記ＣＯ_２液化熱交換器に併設され該ＣＯ_２液化熱交換器の伝熱面に空気流を形成する送風機のみを稼動させ、その他の機器をオフ状態とすることを特徴とする凍結冷蔵方法。

【請求項2】

前記一次冷媒がＮＨ_３であることを特徴とする請求項１に記載の凍結冷蔵方法。

【請求項3】

別系統の冷凍装置を備えた凍結庫と冷蔵庫とが併設され、該凍結庫の冷凍装置が、一次冷媒を用いた冷凍サイクル構成機器と、凍結庫内に設けられた空気冷却器と、該冷凍サイクル構成機器で冷却液化されたＣＯ_２ブラインを貯留するＣＯ_２受液器と、ＣＯ_２ブラインを二次冷媒として受液器と空気冷却器間を循環させるＣＯ_２循環回路とからなる凍結冷蔵設備において、
前記冷蔵庫内に設けられたＣＯ_２液化熱交換器と、前記空気冷却器からＣＯ_２受液器にＣＯ_２ブラインを戻すＣＯ_２循環回路から分岐され、該ＣＯ_２液化熱交換器を介して前記ＣＯ_２受液器に至るＣＯ_２液化路と、を備え、
前記凍結庫の運転停止時に、ＣＯ_２受液器又はＣＯ_２循環回路で気化したＣＯ_２ブラインを前記ＣＯ_２液化熱交換器で冷却液化してＣＯ_２受液器に戻すように構成するとともに、
前記ＣＯ_２液化熱交換器をＣＯ_２受液器に対し重力方向高位置に設け、前記ＣＯ_２循環回路とＣＯ_２液化路とを選択的に切り替える弁機構を設けず、ＣＯ_２液化熱交換器で液化したＣＯ_２ブラインをＣＯ_２受液器に自然循環させるように構成したことを特徴とする凍結冷蔵設備。

【請求項4】

前記ＣＯ_２液化熱交換器の出口側ＣＯ_２液化路に液化したＣＯ_２ブラインを一時貯留するトラップを設け、該トラップの下流側ＣＯ_２液化路にＣＯ_２ブラインの液柱を形成させるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の凍結冷蔵設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低温のＣＯ_２ブラインを循環させて食品等の被凍結品を凍結させ、かつ冷蔵保管する凍結冷蔵方法及び凍結冷蔵設備に関する。

【背景技術】

【0002】

冷凍分野において、地球温暖化防止の観点から、冷媒として使用されているノンフロンのＨＦＣ冷媒を回収する必要に迫られており、かつ回収後の漏洩問題が大きくなっている。また、自然冷媒であるＮＨ_３を使用する大型の凍結冷蔵設備が多く見受けられるようになっている。

【0003】

ＮＨ_３は毒性を有するため、ＮＨ_３を冷媒として採用する大型の凍結冷蔵設備では、ＮＨ_３を一次冷媒として使用した冷凍サイクル構成機器を機械室内に設け、二次冷媒として、該冷凍サイクル構成機器で冷却液化されたＣＯ_２ブラインを冷凍ショーケース、フリーザー及び冷蔵庫内の空気冷却器に送って冷蔵庫内を冷却するＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置が、特許文献１に開示されている。

【0004】

この種のＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置の概要を図３により説明する。図３において、このＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置１００のうち、一次冷媒系装置１０１は、一次冷媒であるＮＨ_３の循環回路１０２に、例えばスクリュー圧縮機等で構成される圧縮機１０４と、水冷式凝縮器１０６と、高圧受液器１０８と、膨張弁１１０と、ＣＯ_２液化器（カスケードコンデンサ）１１２が設けられて構成されている。

【0005】

水冷式凝縮器１０６と冷却塔１１４との間は、冷却水循環回路１１６で接続され、冷却塔１１４で冷却された冷却水が冷却水ポンプ１１８によって水冷式凝縮器１０６に循環される。この冷却水によって、水冷式凝縮器１０６でＮＨ_３冷媒を冷却し、液化している。

【0006】

また、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置１００の二次冷媒系１２０は、二次冷媒としてＣＯ_２ブラインが循環するＣＯ_２循環回路１２１が設けられている。ＣＯ_２循環回路１２１は、送り路１２１Ａと、戻り路１２１Ｂとで構成されている。これら配管はＣＯ_２受液器１２２と、凍結庫１２４の内部に配置された複数の空気冷却器１２６とを接続している。ＣＯ_２受液器１２２内の液状のＣＯ_２ブライン液は、送り路１２１Ａを介し、液ポンプ１２８によって空気冷却器１２６に送られる。ＣＯ_２ブライン液は、空気冷却器１２６で庫内空気と熱交換し、庫内空気を冷却すると共に、ＣＯ_２ブライン液の一部が気化し、気液二相流となる。気液二相流のＣＯ_２ブラインは、戻り路１２１Ｂを通ってＣＯ_２受液器１２２に戻る。

【0007】

ＣＯ_２受液器１２２とＣＯ_２液化器１１２との間は、第２のＣＯ_２循環回路１３０で接続されている。ＣＯ_２受液器１２２内のＣＯ_２ブラインガスは、第２のＣＯ_２循環回路１３０を通ってＣＯ_２液化器１１２に送られ、ＣＯ_２液化器１１２でＮＨ_３冷媒と熱交換して冷却液化される。液状となったＣＯ_２ブラインは、第２のＣＯ_２循環回路１３０を通って、ＣＯ_２受液器１２２に戻される。

【0008】

特許文献２には、液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵するタンクにおいて、ＬＮＧが気化するときに冷熱を有効利用し、該冷熱の一部を、冷凍サイクルを構成する圧縮式ヒートポンプ装置によって回収し、この冷熱でＬＮＧタンク内のＬＮＧを過冷却し、ボイルオフガスの発生を抑制する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２００６−３８３５４号再公表特許公報

【特許文献2】特開平５−２４８５９９号公開公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

フリーザーや凍結庫は、休業日等には凍結作業を行なわないので、その期間中ＮＨ３／ＣＯ_２冷凍装置１００を停止させる。この停止期間中、ＣＯ_２ブラインはＣＯ_２受液器１２２に貯留されているが、外部からの侵入熱で昇温昇圧され、許容圧力を超えてしまうおそれがある。

【0011】

これを防止するために、必要な時に一次冷媒系装置１０１を即時稼動させるため、一次冷媒系装置１０１（例えば、制御盤や、圧縮機、油分離器等に貯留された循環油を加熱するためのヒータ等）に待機電流が通電されている。そして、ＣＯ_２受液器１２２の圧力上昇を検知して、自動的にＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置１００を始動させるようにしている。ＣＯ_２受液器１２２内のＣＯ_２ブラインの液化のためだけに、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置１００を稼動させると、冷却能力が過大となり、発停を繰り返す効率の悪い運転となる。

【0012】

また、休業日等にフリーザーや凍結庫を稼動させないときでも、常時一次冷媒系装置１０１に待機電流を通電させているので、無駄な消費電力が発生する。

【0013】

特に、漁業においては、漁期及び天候等で魚の水揚げの変動が大きく、魚の凍結庫の稼動は、一年のうち１００日程度である。魚の凍結庫は、稼動を停止している時には、庫内の乾燥及び防錆のために、凍結庫の扉を外気に開放している。魚の凍結庫にＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置を設置する場合は、長期に凍結庫の稼動が停止するので、ＮＨ_３を冷媒とする一次冷媒系装置に負荷されている待機電圧による無駄な消費電力が増大するという問題がある。

【0014】

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、フリーザーや凍結庫等に設けられた冷凍装置において、冷凍装置が休業日等で凍結運転を行なわない時でも、冷凍装置の非効率な発停や、待機電圧の負荷による無駄な消費電力を発生させないようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

かかる目的を達成するため、一次冷媒の冷凍サイクル構成機器で二次冷媒のＣＯ_２ブラインを冷却液化する工程と、液化されたＣＯ_２ブラインをＣＯ_２循環回路を介して凍結庫に送り、被凍結品を凍結する工程と、凍結した被凍結品を別系統の冷凍装置を備えた冷蔵庫で冷蔵保管する工程とからなる凍結冷蔵方法において、
前記凍結庫の運転停止時に、前記ＣＯ_２循環回路から気化したＣＯ_２ブラインの一部を前記冷蔵庫内に設けられたＣＯ_２液化熱交換器に送る送り工程と、
該ＣＯ_２液化熱交換器でＣＯ_２ブラインを冷蔵庫内空気で冷却液化させる液化工程と、
前記ＣＯ_２液化熱交換器で液化されたＣＯ_２ブラインをＣＯ_２循環回路に戻す戻り工程と、からなり、
前記ＣＯ_２液化熱交換器に併設され該ＣＯ_２液化熱交換器の伝熱面に空気流を形成する送風機のみを稼動させ、その他の機器をオフ状態とすることを特徴とする凍結冷蔵方法にある。

【0016】

本発明方法では、凍結庫の運転停止時に、ＣＯ_２循環回路で気化したＣＯ_２ブラインの一部を稼動中の冷蔵庫の内部に設けられたＣＯ_２液化熱交換器に送り、該ＣＯ_２液化熱交換器で庫内空気と熱交換させ、冷却液化する。この液化したＣＯ_２ブラインをＣＯ_２循環回路に戻すことで、ＣＯ_２循環回路内のＣＯ_２ブラインを低温低圧に保持し、ＣＯ_２循環回路及び該ＣＯ_２循環回路に設けられたＣＯ_２受液器等の内部の昇温昇圧を防止できる。凍結庫が長期に停止される場合でも、冷蔵庫は常時稼動しているため、冷蔵庫内に設けられたＣＯ_２液化熱交換器の冷却機能は維持できる。そのため、凍結庫の一次冷媒系装置に待機電流を通電しておく必要がなく、無駄な消費電力の発生がなくなる。

【0017】

また、冷蔵庫内の低温空気又は被凍結品が保有する蓄冷熱を利用して、ＣＯ_２ブラインを液化するので、冷蔵庫内を冷却する冷凍装置の運転に影響を与えない。そのため、該冷凍装置の効率低下を招かない。

【0018】

本発明方法において、凍結庫の運転停止時に、ＣＯ_２液化熱交換器でＣＯ_２ブラインを液化させる時、ＣＯ_２液化熱交換器に併設されＣＯ_２液化熱交換器の伝熱面に空気流を形成する送風機のみを稼動させ、その他の機器をオフ状態とする。これによって、最小限の消費電力でＣＯ_２ブラインを液化できる。

【0019】

本発明方法において、凍結庫の一次冷媒系装置の一次冷媒がＮＨ_３であれば、一次冷媒系装置によるＣＯ_２ブラインの冷却能力を増大できると共に、自然冷媒であるＮＨ_３を使用することで、地球の温暖化防止に寄与できる。

【0020】

前記本発明方法の実施に直接使用可能な本発明の凍結冷蔵設備は、別系統の冷凍装置を備えた凍結庫と冷蔵庫とが併設され、該凍結庫の冷凍装置が、一次冷媒を用いた冷凍サイクル構成機器と、凍結庫内に設けられた空気冷却器と、該冷凍サイクル構成機器で冷却液化されたＣＯ_２ブラインを貯留するＣＯ_２受液器と、ＣＯ_２ブラインを二次冷媒として受液器と空気冷却器間を循環させるＣＯ_２循環回路とからなる凍結冷蔵設備において、
前記冷蔵庫内に設けられたＣＯ_２液化熱交換器と、前記空気冷却器からＣＯ_２受液器にＣＯ_２ブラインを戻すＣＯ_２循環回路から分岐され、該ＣＯ_２液化熱交換器を介して前記ＣＯ_２受液器に至るＣＯ_２液化路と、を備え、
前記凍結庫の運転停止時に、ＣＯ_２受液器又はＣＯ_２循環回路で気化したＣＯ_２ブラインを前記ＣＯ_２液化熱交換器で冷却液化してＣＯ_２受液器に戻すように構成するとともに、
前記ＣＯ_２液化熱交換器をＣＯ_２受液器に対し重力方向高位置に設け、前記ＣＯ_２循環回路とＣＯ_２液化路とを選択的に切り替える弁機構を設けず、ＣＯ_２液化熱交換器で液化したＣＯ_２ブラインをＣＯ_２受液器に自然循環させるように構成したことを特徴とする。

【0021】

本発明装置では、凍結庫の運転停止時に、ＣＯ_２循環回路で気化したＣＯ_２ブラインの一部を、常時稼動している冷蔵庫に設けられたＣＯ_２液化熱交換器に送る。そして、ＣＯ_２ブラインを該ＣＯ_２液化熱交換器で庫内空気を熱交換させ冷却液化する。液化したＣＯ_２ブラインをＣＯ_２循環回路に戻すことで、ＣＯ_２循環回路及びＣＯ_２循環回路に設けられたＣＯ２受液器の内部を低温低圧に保持できる。

【0022】

そのため、ＣＯ_２循環回路に設けられたＣＯ_２受液器に貯留されているＣＯ_２ブラインの昇温昇圧を防止できる。凍結庫が長期に停止される場合でも、冷蔵庫は被凍結品を冷蔵保管するため、常時稼動される。そのため、冷蔵庫内に設けられたＣＯ_２液化熱交換器の冷却機能は維持できるので、凍結庫の一次冷媒系装置に待機電流を通電しておく必要がない。従って、無駄な消費電力の発生がない。

【0023】

また、冷蔵庫内の低温空気又は被凍結品が保有する蓄冷熱を利用して、ＣＯ_２ブラインを液化するので、冷蔵庫内を冷却する冷凍装置の運転に影響を与えない。そのため、該冷凍装置の効率低下を招かない。

【0024】

本発明装置において、ＣＯ_２液化熱交換器をＣＯ_２受液器より重力方向高位置に設け、前記ＣＯ_２循環回路とＣＯ_２液化路とを選択的に切り替える弁機構を設けず、ＣＯ_２液化熱交換器で液化したＣＯ_２ブラインをＣＯ_２受液器に自然循環させるように構成する。これによって、弁機構やＣＯ_２ブラインをＣＯ_２液化熱交換器に送るポンプ等を必要とせず、設備費を低減できると共に、液化したＣＯ_２ブラインをＣＯ_２ブラインに送る動力を必要としない。

【0025】

本発明装置において、ＣＯ_２液化熱交換器の出口側ＣＯ_２液化路に液化したＣＯ_２ブラインを一時貯留するトラップを設け、該トラップの下流側ＣＯ_２液化路にＣＯ_２ブラインの液柱を形成させるようにするとよい。これによって、前記トラップを設けるだけの簡単かつ低コストな手段で、ＣＯ_２液化熱交換器からＣＯ_２循環回路へＣＯ_２ブラインを確実に自然循環させることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明方法によれば、一次冷媒の冷凍サイクル構成機器で二次冷媒のＣＯ_２ブラインを冷却液化する工程と、液化されたＣＯ_２ブラインをＣＯ_２循環回路を介して凍結庫に送り、被凍結品を凍結する工程と、凍結した被凍結品を別系統の冷凍装置を備えた冷蔵庫で冷蔵保管する工程とからなる凍結冷蔵方法において、凍結庫の運転停止時に、ＣＯ_２循環回路から気化したＣＯ_２ブラインの一部を前記冷蔵庫内に設けられたＣＯ_２液化熱交換器に送る送り工程と、該ＣＯ_２液化熱交換器でＣＯ_２ブラインを冷蔵庫内空気で冷却液化させる液化工程と、ＣＯ_２液化熱交換器で液化されたＣＯ_２ブラインをＣＯ_２循環回路に戻す戻り工程と、からなるので、凍結庫の運転停止時に、冷蔵庫が保有する冷熱を用いて、簡単かつ低コストな手段で、ＣＯ_２循環回路及び該ＣＯ_２循環回路に設けられたＣＯ_２受液器でのＣＯ_２ブラインの昇温昇圧を防止でき、そのため、凍結庫の一次冷媒系装置に待機電流を通電しておく必要がなくなり、無駄な電力の消費を抑えることができる。

【0027】

本発明装置によれば、別系統の冷凍装置を備えた凍結庫と冷蔵庫とが併設され、該凍結庫の冷凍装置が、一次冷媒を用いた冷凍サイクル構成機器と、凍結庫内に設けられた空気冷却器と、該冷凍サイクル構成機器で冷却液化されたＣＯ_２ブラインを貯留するＣＯ_２受液器と、ＣＯ_２ブラインを二次冷媒として受液器と空気冷却器間を循環させるＣＯ_２循環回路とからなる凍結冷蔵設備において、冷蔵庫内に設けられたＣＯ_２液化熱交換器と、空気冷却器からＣＯ_２受液器にＣＯ_２ブラインを戻すＣＯ_２循環回路から分岐され、該ＣＯ_２液化熱交換器を介してＣＯ_２受液器に至るＣＯ_２液化路と、を備え、凍結庫の運転停止時に、ＣＯ_２受液器及びＣＯ_２循環回路で気化したＣＯ_２ブラインをＣＯ_２液化熱交換器で冷却液化してＣＯ_２受液器に戻すように構成したので、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明方法及び装置の一実施形態に係る凍結冷蔵設備の全体構成図である。

【図2】前記凍結冷蔵設備のＣＯ_２液化熱交換器の正面図である。

【図3】凍結庫に設けられた従来のＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

【0030】

本発明方法及び装置の一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１において、本実施形態の凍結冷蔵設備１０は、床面Ｆ上で互いに併設された凍結庫２０及び冷蔵庫３０と、該凍結庫２０の庫内空気を冷却するＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置４０と、冷蔵庫３０の庫内空気を冷却するＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置５０とで構成されている。凍結庫２０内には、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置４０から送られるＣＯ_２ブライン液で庫内空気を冷却する複数の空気冷却器２２が配設されている。冷蔵庫３０内には、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置５０から送られるＣＯ_２ブライン液で庫内空気を冷却する複数の空気冷却器３２が配設されている。

【0031】

空気冷却器２２には、熱交換管の伝熱面に空気流を形成するファン（図示省略）が併設され、空気冷却器３２にも同様の機能をもつファン３３が併設されている。

【0032】

ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置４０の一次冷媒系装置４２は、一次冷媒であるＮＨ_３が循環するＮＨ_３循環路４２２に、例えばスクリュー圧縮機等で構成された圧縮機４２４と、蒸発式凝縮器４２６と、高圧受液器４２８と、膨張弁４３０と、ＣＯ_２液化器（カスケードコンデンサ）４３２とが介設されて構成されている。

【0033】

ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置４０の二次冷媒系４４は、ＣＯ_２受液器４４２と、該ＣＯ_２受液器４４２と空気冷却器２２とを接続するＣＯ_２循環回路４４４とで構成されている。該ＣＯ_２循環回路４４４は、ＣＯ_２ブライン液をＣＯ_２受液器４４２から空気冷却器２２に送る送り路４４６と、空気冷却器２２で庫内空気と熱交換して一部が気化した気液二相流のＣＯ_２ブラインをＣＯ_２受液器４４２に戻す戻り路４４８とで構成されている。送り路４４６又は戻り路４４８と各空気冷却器２２とは分岐管４５２で接続されている。送り路４４６には液ポンプ４５０が設けられている。

【0034】

ＣＯ_２受液器４４２とＣＯ_２液化器４３２とは、第２のＣＯ_２循環回路４５４で接続されている。ＣＯ_２受液器４４２にＣＯ_２ブライン液が貯留されている。戻り路４４８からＣＯ_２液化器４３２に戻されたＣＯ_２ブラインガスは、第２のＣＯ_２循環回路４５４を介してＣＯ_２受液器４４２に送られ、ＣＯ_２液化器４３２でＮＨ_３冷媒と熱交換して冷却液化される。液化したＣＯ_２ブライン液は、第２のＣＯ_２循環回路４５４を介してＣＯ_２受液器４４２に戻される。

【0035】

冷蔵庫３０には、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置４０と別系統のＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置５０が設けられている。以下、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置５０の構成を説明する。ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置５０の一次冷媒系装置５２は、一次冷媒として用いられるＮＨ_３が循環するＮＨ_３循環路５２２に、例えばスクリュー圧縮機等で構成される圧縮機５２４と、水冷式凝縮器５２６と、高圧受液器５２８と、膨張弁５３０と、ＣＯ_２液化器（カスケードコンデンサ）５３２が設けられて構成されている。

【0036】

水冷式凝縮器５２６と冷却塔５３４との間は、冷却水循環回路５３６で接続され、冷却塔５３４で冷却された冷却水が冷却水ポンプ５３８によって水冷式凝縮器５２６に循環される。この冷却水によって、水冷式凝縮器５２６でＮＨ_３冷媒を冷却し、液化している。

【0037】

ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置５０の二次冷媒系５４は、ＣＯ_２受液器５４２と、該ＣＯ_２受液器５４２と空気冷却器３２とを接続するＣＯ_２循環回路５４４とで構成されている。該ＣＯ_２循環回路５４４は、ＣＯ_２ブライン液をＣＯ_２受液器５４２から空気冷却器３２に送る送り路５４６と、空気冷却器３２で庫内空気と熱交換して一部が気化した気液二相流のＣＯ_２ブラインをＣＯ_２受液器４４２に戻す戻り路５４８とで構成されている。送り路５４６又は戻り路５４８と各空気冷却器３２とは分岐管５５２で接続されている。送り路５４６には、液ポンプ５５０が設けられている。

【0038】

ＣＯ_２受液器５４２とＣＯ_２液化器５３２とは、第２のＣＯ_２循環回路５５４で接続されている。ＣＯ_２受液器５４２にＣＯ_２ブライン液が貯留されている。ＣＯ_２受液器５４２内のＣＯ_２ブラインガスは、第２のＣＯ_２循環回路５５４を介してＣＯ_２液化器５３２に送られ、ＣＯ_２液化器５３２でＮＨ_３冷媒と熱交換し冷却液化される。液化したＣＯ_２ブラインは、第２のＣＯ_２循環回路５５４を介してＣＯ_２受液器５４２に戻される。

【0039】

ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置４０は、被凍結品を凍結するため、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置５０と比べて大きな冷却能力をもち、ＣＯ_２循環回路４４４も、ＣＯ_２循環回路５４４と比べて、大きな配管径をもっている。

【0040】

冷蔵庫３０の冷却空間には、ＣＯ_２液化熱交換器３４が配設されている。ＣＯ_２循環回路４４４の戻り路４４８からＣＯ_２液化路３６が分岐し、該ＣＯ_２液化路３６はＣＯ_２液化熱交換器３４の熱交換管に接続されている。ＣＯ_２液化熱交換器３４の出口側にＣＯ_２液化路３８が接続され、該ＣＯ_２液化路３８の他端は、ＣＯ_２受液器４４２に接続されている。

【0041】

次に、図２によりＣＯ_２液化熱交換器３４の構成を説明する。図２において、ＣＯ_２液化熱交換器３４は、庫内空気の流入口３４４と流出口３４６とを有するハウジング３４２の内部に、入口ヘッダー３４８と出口ヘッダー３５０とが互いに対面して配置されている。そして、入口ヘッダー３４８と出口ヘッダー３５０との間に、多数の熱交換管３５２が架設されている。入口ヘッダー３４８にはＣＯ_２液化路３６が接続され、出口ヘッダー３５０にはＣＯ_２液化路３８が接続されている。

【0042】

また、ハウジング３４２に取り付けられた支持フレーム３５４に、駆動モータ３５７を介してファン３５６が取り付けられている。このファン３５６が稼動することで、熱交換管３５２の表面に空気流ａが形成される。また、出口ヘッダー３５０の出口側で、ＣＯ_２液化路３８に液化したＣＯ_２ブライン液を一時貯留するトラップ３５８が形成されている。なお、ＣＯ_２受液器４４２は、ＣＯ_２液化熱交換器３４に対して、重力方向下方に配置されている。また、空気冷却器２２から戻る気液二相流のＣＯ_２ブラインを、戻り路４４８又はＣＯ_２液化路３６に切り換える弁機構は設けられていない。

【0043】

かかる構成において、凍結庫２０で凍結処理を行う時、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置４０が稼動し、ＣＯ_２液化器４３２でＣＯ_２ブラインが冷却液化され、ＣＯ_２受液器４４２に貯留される。ＣＯ_２受液器４４２から、ＣＯ_２ブライン液が、送り路４４６及び分岐管４５２を介して空気冷却器２２に送られる。空気冷却器２２で、ＣＯ_２ブライン液は庫内空気と熱交換され、庫内空気を冷却すると共に、ＣＯ_２ブライン液の一部が気化し、気液二相流となる。気液二相流となったＣＯ_２ブラインは、戻り路４４８を介してＣＯ_２受液器４４２に戻される。

【0044】

一方、冷蔵庫３０でも、凍結庫２０で凍結処理された被凍結品を冷蔵保管するため、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置５０が稼動している。ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置５０の稼動方法は、ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置４０と同様である。即ち、ＣＯ_２液化器５３２で冷却液化されたＣＯ_２ブライン液が、ＣＯ_２受液器５４２、送り路５４６及び分岐管５５２を介して空気冷却器３２に送られ、庫内空気を冷却する。空気冷却器３２で気液二相流となったＣＯ_２ブラインは、戻り路５４８を介してＣＯ_２受液器５４２に戻される。

【0045】

凍結庫２０が凍結運転を行なわない休止期間があるのに対し、冷蔵庫３０はほぼ常時運転される。凍結庫の運転停止時に、凍結庫２０の被凍結品搬入搬出用の扉（図示省略）は開放されている。そのため、ＣＯ_２受液器４４２内のＣＯ_２ブラインが外部からの侵入熱で昇温昇圧し、許容圧力を超えてしまうおそれがある。

【0046】

そこで、本実施形態では、戻り路４４８を流れる気液二相流のＣＯ_２ブラインの一部をＣＯ_２液化路３６を介してＣＯ_２液化熱交換器３４に導入する。ＣＯ_２ブラインは、ＣＯ_２液化熱交換器３４の熱交換管３５２を流れている時、庫内空気と熱交換し冷却液化される。液化されたＣＯ_２ブラインは、ＣＯ_２液化路３８を介してＣＯ_２受液器４４２に戻る。

【0047】

本実施形態によれば、戻り路４４８を流れる気液二相流のＣＯ_２ブラインをＣＯ_２液化熱交換器３４で液化してＣＯ_２受液器４４２に戻すことで、ＣＯ_２受液器４４２及びＣＯ_２循環回路４４４内のＣＯ_２ブラインの昇温昇圧を防止できる。そのため、凍結庫の運転停止時に、凍結庫２０の一次冷媒系装置４２に待機電流を通電しておく必要がなくなるので、無駄な消費電力をなくすことができる。

【0048】

また、空気冷却器２２を出たＣＯ_２ブラインを戻り路４４８又はＣＯ_２液化路３６に切り換える弁機構が設けられておらず、かつＣＯ_２受液器４４２はＣＯ_２液化熱交換器３４より重力方向低位置に配置されているので、ＣＯ_２液化路３６及び３８内のＣＯ_２ブラインを自然循環でＣＯ_２受液器４４２に戻すことができる。

【0049】

さらには、ＣＯ_２液化熱交換器３４の出口側ＣＯ_２液化路３８に、ＣＯ_２ブライン液を一時貯留するトラップ３５８が設けられているので、ＣＯ_２液化路３８でＣＯ_２ブライン液の液柱を形成するのが容易になる。これによって、ＣＯ_２ブライン液をＣＯ_２液化熱交換器３４から自然循環によってＣＯ_２受液器４４２に戻すのが容易になる。
このように、戻り路４４８又はＣＯ_２液化路３６，３８に切換用弁機構を設けないので、設備費を節減できると共に、ＣＯ_２ブライン液をＣＯ_２受液器４４２に戻すポンプ動力を不要にできる。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本発明によれば、凍結庫の運転停止時に、簡単かつ低コストな機構で、ＣＯ_２受液器等の昇温昇圧を防止でき、冷凍装置の無駄な消費電力を解消できる。

【符号の説明】

【0051】

１０ 凍結冷蔵設備
２０，１２４ 凍結庫
２２，３２，１２６ 空気冷却器
３０ 冷蔵庫
３３ ファン
３４ ＣＯ_２液化熱交換器
３４２ ハウジング
３４４ 流入口
３４６ 流出口
３４８ 入口ヘッダー
３５０ 出口ヘッダー
３５２ 熱交換管
３５４ 支持フレーム
３５６ ファン（送風機）
３５８ トラップ
３６，３８ ＣＯ_２液化路
４０，５０，１００ ＮＨ_３／ＣＯ_２冷凍装置
４２，５２，１０１ 一次冷媒系装置
４２２，５２２、１０２ ＮＨ_３循環路
４２４，５２４，１０４ 圧縮機
４２６ 蒸発式凝縮器
４２８，５２８、１０８ 高圧受液器
４３０，５３０，１１０ 膨張弁
４３２，５３２，１１２ ＣＯ_２液化器
４４，５４，１２０ 二次冷媒系
４４２，５４２ ＣＯ_２受液器
４４４，５４４，１２１ ＣＯ_２循環回路
４４６，５４６，１２１Ａ 送り路
４４８，５４８，１２１Ｂ 戻り路
４５０，５５０，１２８ 液ポンプ
４５２，５５２ 分岐管
４５４，５５４，１３０ 第２のＣＯ_２循環回路
５２６，１０６ 水冷式凝縮器
５３４，１１４ 冷却塔
５３６，１１６ 冷却水循環回路
５３８，１１８ 冷却水ポンプ
ａ 空気流

【図1】

【図2】

【図3】