(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】
(24)【登録日】2024-05-27
(45)【発行日】2024-06-04
(54)【発明の名称】冷却システム
(51)【国際特許分類】
F25B 43/00 20060101AFI20240528BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20240528BHJP
F25J 1/00 20060101ALN20240528BHJP
F25J 1/02 20060101ALN20240528BHJP
【ＦＩ】
F25B43/00 E
F25B1/00 396D
F25B43/00 K
F25B1/00 385A
F25B1/00 331G
F25J1/00 B
F25J1/02
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020136200
(22)【出願日】2020-08-12
(65)【公開番号】P2022032438
(43)【公開日】2022-02-25
【審査請求日】2023-07-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】橋本 卓也
【審査官】庭月野 恭
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／１８７２３１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－１１４３０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５３０５１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５３７７５０１（ＵＳ，Ａ）
【文献】独国特許発明第００９４６７２０（ＤＥ，Ｃ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２５Ｂ １／００－４９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象流体を冷却する冷却システムであって、二酸化炭素を昇圧する圧縮機と、
前記圧縮機で昇圧された二酸化炭素に溶媒を混合させた混合冷媒を生成する混合器と、
前記混合器で生成された前記混合冷媒を減圧することにより冷却する減圧部と、
前記減圧部で冷却された前記混合冷媒から気体の二酸化炭素を分離させて前記圧縮機に供給する気液分離器と、
前記気液分離器から導出された前記混合冷媒と前記対象流体とで熱交換させる熱交換器と、を備え、
前記気液分離器は、
前記混合冷媒を収容する分離空間を有する中空槽と、
前記分離空間で分離された気体の二酸化炭素を前記中空槽の外部に導出させる気化成分導出配管と、を備え、
前記分離空間は、二酸化炭素が分離されるときに前記混合冷媒が貯留される貯留領域を含み、
前記気化成分導出配管の下流側の一部は、複数の分岐管であり、
複数の前記分岐管のそれぞれの一部は、前記中空槽のうち前記貯留領域を内側に有する貯留壁と接触し、前記貯留壁を貫通して前記貯留領域に位置する、冷却システム。
【請求項2】
前記貯留領域に位置する複数の前記分岐管は、互いに鉛直方向に沿って並ぶ、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項3】
複数の前記分岐管は、前記貯留壁を貫通して前記中空槽の内部から外部に露出し、前記中空槽よりも下流側で１つの前記気化成分導出配管に収束する、請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項4】
対象流体を冷却する冷却システムであって、
二酸化炭素を昇圧する圧縮機と、
前記圧縮機で昇圧された二酸化炭素に溶媒を混合させた混合冷媒を生成する混合器と、
前記混合器で生成された前記混合冷媒を減圧することにより冷却する減圧部と、
前記減圧部で冷却された前記混合冷媒から気体の二酸化炭素を分離させて前記圧縮機に供給する気液分離器と、
前記気液分離器から導出された前記混合冷媒と前記対象流体とで熱交換させる熱交換器と、を備え、
前記気液分離器は、
前記混合冷媒を収容する分離空間を有する中空槽と、
前記分離空間で分離された気体の二酸化炭素を前記中空槽の外部に導出させる気化成分導出配管と、を備え、
前記分離空間は、二酸化炭素が分離されるときに前記混合冷媒が貯留される貯留領域を含み、
前記気化成分導出配管の下流側の一部は、二酸化炭素の流通方向を少なくとも１回逆転させる蛇行管であり、
前記蛇行管に含まれる複数の直線部のそれぞれの一部は、前記中空槽のうち前記貯留領域を内側に有する貯留壁と接触し、前記貯留壁を貫通して前記貯留領域に位置する、冷却システム。
【請求項5】
前記貯留領域に位置する複数の前記直線部は、互いに鉛直方向に沿って並ぶ、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項6】
対象流体を冷却する冷却システムであって、
二酸化炭素を昇圧する圧縮機と、
前記圧縮機で昇圧された二酸化炭素に溶媒を混合させた混合冷媒を生成する混合器と、
前記混合器で生成された前記混合冷媒を減圧することにより冷却する減圧部と、
前記減圧部で冷却された前記混合冷媒から気体の二酸化炭素を分離させて前記圧縮機に供給する気液分離器と、
前記気液分離器から導出された前記混合冷媒と前記対象流体とで熱交換させる熱交換器と、を備え、
前記気液分離器は、
前記混合冷媒を収容する分離空間を有する中空槽と、
前記分離空間で分離された気体の二酸化炭素を前記中空槽の外部に導出させる気化成分導出配管と、を備え、
前記分離空間は、二酸化炭素が分離されるときに前記混合冷媒が貯留される貯留領域を含み、
前記気化成分導出配管の下流側の一部は、前記中空槽のうち前記貯留領域を内側に有する貯留壁と接触し、前記貯留壁の外面に巻かれる螺旋管である、冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、冷却システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として用いる冷却システムがある。二酸化炭素は、三重点（－５６．６℃）以下の温度となると、一部が固体（ドライアイス）となる。そのため、冷却システム内で冷媒が低温となったときに冷媒中に固体が生成されると、配管閉塞や、二酸化炭素の気化量のばらつきなどを生じさせるおそれがある。特許文献１は、このような二酸化炭素の固体生成を抑えることができる、二酸化炭素に他の成分からなる溶媒を混合させた混合冷媒を用いる冷却システムに関する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１９／１８７２３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
混合冷媒が、主冷媒成分としての二酸化炭素と、二酸化炭素よりも沸点が高い副冷媒成分としての溶媒を含む非共沸性の混合冷媒である場合、減圧時に、混合冷媒から二酸化炭素のみを気化させる気液分離が行われる。ここで、熱交換器に導入される混合冷媒をより効率よく低温とするためには、気液分離時に、二酸化炭素の分離をより促進させることが望まれる。
【0005】
そこで、本開示は、混合冷媒からの気体の二酸化炭素の分離をより促進させるのに有利となる冷却システム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】
【0006】
本開示の第１の態様は、対象流体を冷却する冷却システムであって、二酸化炭素を昇圧する圧縮機と、圧縮機で昇圧された二酸化炭素に溶媒を混合させた混合冷媒を生成する混合器と、混合器で生成された混合冷媒を減圧することにより冷却する減圧部と、減圧部で冷却された混合冷媒から気体の二酸化炭素を分離させて圧縮機に供給する気液分離器と、気液分離器から導出された混合冷媒と対象流体とで熱交換させる熱交換器と、を備え、気液分離器は、混合冷媒を収容する分離空間を有する中空槽と、分離空間で分離された気体の二酸化炭素を中空槽の外部に導出させる気化成分導出配管と、を備え、分離空間は、二酸化炭素が分離されるときに混合冷媒が貯留される貯留領域を含み、気化成分導出配管の下流側の一部は、複数の分岐管であり、複数の分岐管のそれぞれの一部は、中空槽のうち貯留領域を内側に有する貯留壁と接触し、貯留壁を貫通して貯留領域に位置する。当該冷却システムでは、貯留領域に位置する複数の分岐管は、互いに鉛直方向に沿って並んでもよい。複数の分岐管は、貯留壁を貫通して中空槽の内部から外部に露出し、中空槽よりも下流側で１つの気化成分導出配管に収束してもよい。
【0007】
本開示の第２の態様は、対象流体を冷却する冷却システムであって、二酸化炭素を昇圧する圧縮機と、圧縮機で昇圧された二酸化炭素に溶媒を混合させた混合冷媒を生成する混合器と、混合器で生成された混合冷媒を減圧することにより冷却する減圧部と、減圧部で冷却された混合冷媒から気体の二酸化炭素を分離させて圧縮機に供給する気液分離器と、気液分離器から導出された混合冷媒と対象流体とで熱交換させる熱交換器と、を備え、気液分離器は、混合冷媒を収容する分離空間を有する中空槽と、分離空間で分離された気体の二酸化炭素を中空槽の外部に導出させる気化成分導出配管と、を備え、分離空間は、二酸化炭素が分離されるときに混合冷媒が貯留される貯留領域を含み、気化成分導出配管の下流側の一部は、二酸化炭素の流通方向を少なくとも１回逆転させる蛇行管であり、蛇行管に含まれる複数の直線部のそれぞれの一部は、中空槽のうち貯留領域を内側に有する貯留壁と接触し、貯留壁を貫通して貯留領域に位置する。当該冷却システムでは、貯留領域に位置する複数の直線部は、互いに鉛直方向に沿って並んでもよい。更に、本開示の第３の態様は、対象流体を冷却する冷却システムであって、二酸化炭素を昇圧する圧縮機と、圧縮機で昇圧された二酸化炭素に溶媒を混合させた混合冷媒を生成する混合器と、混合器で生成された混合冷媒を減圧することにより冷却する減圧部と、減圧部で冷却された混合冷媒から気体の二酸化炭素を分離させて圧縮機に供給する気液分離器と、気液分離器から導出された混合冷媒と対象流体とで熱交換させる熱交換器と、を備え、気液分離器は、混合冷媒を収容する分離空間を有する中空槽と、分離空間で分離された気体の二酸化炭素を中空槽の外部に導出させる気化成分導出配管と、を備え、分離空間は、二酸化炭素が分離されるときに混合冷媒が貯留される貯留領域を含み、気化成分導出配管の下流側の一部は、中空槽のうち貯留領域を内側に有する貯留壁と接触し、貯留壁の外面に巻かれる螺旋管である。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、混合冷媒からの気体の二酸化炭素の分離をより促進させるのに有利となる冷却システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の一実施形態に係る冷却システムの構成を示す概略図である。
【図2】一実施形態における第１気液分離器の構成例を示す斜視図である。
【図3】一実施形態における第１気液分離器の他の構成例を示す斜視図である。
【図4】一実施形態における第１気液分離器の他の構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、実施形態に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。また、実質的に同一の機能および構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本開示に直接関係のない要素については図示を省略する。
【0011】
図１は、一実施形態に係る冷却システム１の構成を示す概略図である。冷却システム１は、天然ガス液化装置や各種の冷凍装置などに採用されるものであり、冷却の対象となる対象流体も特に限定されるものではない。以下、冷却システム１での対象流体は、一例として、常温状態の天然ガスである。
【0012】
また、冷却システム１で採用される冷媒は、主冷媒成分としての二酸化炭素と、二酸化炭素よりも沸点が高い副冷媒成分としての溶媒を含む非共沸性の混合冷媒である。溶媒は、エタノール、メタノール、アセトン等の液体であるが、これらに限定されない。冷媒として二酸化炭素を利用することは、二酸化炭素が非可燃性流体であるという安全性、又は、非フロン系流体であるという環境適合性などの観点から望ましい。また、冷媒として二酸化炭素を利用する場合であっても、上記のような混合冷媒として利用されることで、低温時に、冷媒中に固体すなわちドライアイスが生成されることを抑えることができる。
【0013】
冷却システム１は、圧縮機２と、冷却器３と、熱交換器４と、混合器５と、減圧部６と、第１気液分離器７と、第２気液分離器８とを備える。
【0014】
圧縮機２は、駆動装置としてのモータ２ａを備え、導入された二酸化炭素を昇圧する。圧縮機２では、二酸化炭素は、例えば、約０．５ＭＰａＧから約１０ＭＰａＧまで昇圧される。以下、圧縮機２により昇圧された二酸化炭素を「昇圧二酸化炭素」と表記する。
【0015】
冷却器３は、圧縮機２の下流側に設けられ、圧縮機２により昇圧されて高温となった昇圧二酸化炭素を冷却水等により冷却する。冷却器３を通過した昇圧二酸化炭素の温度は、例えば、約４０℃である。
【0016】
熱交換器４は、本実施形態では、一例としてプレートフィン型のマルチストリーム熱交換器である。熱交換器４は、例えば、第１流路４ａ、第２流路４ｂ、第３流路４ｃ、第４流路４ｄ及び第５流路４ｅを含む。第１流路４ａは、天然ガスを流通させる流路である。第２流路４ｂは、減圧部６で減圧されるとともに、主に二酸化炭素の気化により冷却され、第１気液分離器７で気体の二酸化炭素が分離された混合冷媒（約－５５℃）を流通させる流路である。第２流路４ｂに混合冷媒が供給される方向は、第１流路４ａに天然ガスが供給される方向と反対である。第３流路４ｃは、第１気液分離器７で分離した気体の二酸化炭素（約－５５℃）を流通させる流路である。第３流路４ｃに二酸化炭素が供給される方向は、第１流路４ａに天然ガスが供給される方向と反対である。第４流路４ｄは、溶媒を流通させる流路である。約３５℃で第４流路４ｄに導入された溶媒は、第４流路４ｄを通過することにより、約－４５℃まで冷却される。第４流路４ｄに溶媒が供給される方向は、第１流路４ａに天然ガスが供給される方向と同一である。第５流路４ｅは、昇圧二酸化炭素を流通させる流路である。約４０℃、約１０ＭＰａＧで第５流路４ｅに導入された昇圧二酸化炭素は、第５流路４ｅを通過することにより、約－４５℃まで冷却される。第５流路４ｅに昇圧二酸化炭素が供給される方向は、第１流路４ａに天然ガスが供給される方向と同一である。
【0017】
混合器５は、熱交換器４の第４流路４ｄと第５流路４ｅとのそれぞれの出口側に接続され、第４流路４ｄから導出された溶媒と、第５流路４ｅから導出された昇圧二酸化炭素とを混合し、混合冷媒を生成する。
【0018】
減圧部６は、混合器５から導出され、混合器５の下流側にある第１気液分離器７に導入される混合冷媒を約１０ＭＰａＧから約０．５ＭＰａＧまで減圧し、低温とする。減圧部６は、例えば、混合器５から第１気液分離器７へとつながる配管の途中に設けられたバルブであってもよい。
【0019】
第１気液分離器７は、減圧部６の下流側に設けられ、約－５５℃程度に冷却された混合冷媒から気体の二酸化炭素を分離する。第１気液分離器７で分離した気体の二酸化炭素は、熱交換器４の第３流路４ｃに供給される。一方、第１気液分離器７で気体の二酸化炭素が分離された混合冷媒は、第１ポンプ９の駆動により、熱交換器４の第２流路４ｂに供給される。第１気液分離器７の具体的構成等については、以下で詳説する。
【0020】
第２気液分離器８は、熱交換器４の第２流路４ｂと第３流路４ｃのそれぞれの出口側に接続され、液体の溶媒と気体の二酸化炭素とを互いに分離させる。第２気液分離器８で分離した気体の二酸化炭素は、圧縮機２に供給される。一方、第２気液分離器８で分離した溶媒は、第２ポンプ１０の駆動により、熱交換器４の第４流路４ｄに供給される。
【0021】
上記のような構造を有する冷却システム１は、熱交換器４の第１流路４ａに天然ガスを流通させることで、常温（約２５℃）から約－５０℃まで天然ガスを冷却することができる。特に、冷却システム１によれば、熱交換器４において、減圧により気化した二酸化炭素で昇圧二酸化炭素を冷却することができるので、エネルギー効率を向上させるのに有利となる。また、冷却システム１によれば、熱交換器４において溶媒を冷却することもできるので、二酸化炭素との混合前の溶媒を二酸化炭素と同程度の温度にまで冷却し、結果として混合冷媒の温度をより低下させることができる。
【0022】
次に、本実施形態における第１気液分離器７の構成について、具体的に説明する。
【0023】
図２は、第１気液分離器７の構成を示す斜視図である。第１気液分離器７は、減圧部６から供給された混合冷媒ＲＭを収容する分離空間Ｓ１を有する中空槽２０を備える。中空槽２０は、それぞれ例えばアルミニウム系の材料からなる、側壁２０ａと、上壁２０ｂと、下壁２０ｃとを含む。側壁２０ａの形状は、図中のＺ方向に相当する鉛直方向に沿った軸を中心軸とした円筒形状である。ただし、中空槽２０全体の大きさを含め、側壁２０ａの形状は、特に限定されるものではなく、例えば角型形状であってもよい。
【0024】
ここで、二酸化炭素が分離されるとき、減圧部６から供給された混合冷媒ＲＭは、分離空間Ｓ１全体に満たされるのではなく、分離空間Ｓ１で気化された二酸化炭素を充満させる領域を残したまま、ある程度の高さ位置で液面を維持するように貯留される。以下、分離空間Ｓ１において二酸化炭素が分離されるときに混合冷媒ＲＭが貯留される領域を「貯留領域Ｓ２」という。
【0025】
中空槽２０には、混合冷媒ＲＭの流通経路として、冷却システム１にそれぞれ含まれる混合冷媒導入配管１１と液体成分導出配管１２とが接続されている。なお、図２では、混合冷媒ＲＭの進行方向が黒塗りの矢印で示されている。
【0026】
混合冷媒導入配管１１は、図１に示すように減圧部６と中空槽２０とを接続し、混合冷媒ＲＭを減圧部６から中空槽２０内の分離空間Ｓ１に導入させる。中空槽２０における混合冷媒導入配管１１の接続位置は、図２に示すように、側壁２０ａのうち、貯留領域Ｓ２にある混合冷媒ＲＭの液面よりも上方に設定される。
【0027】
液体成分導出配管１２は、図１に示すように中空槽２０と第１ポンプ９とを接続し、気体の二酸化炭素が分離された混合冷媒ＲＭとしての液体成分を中空槽２０から熱交換器４の第２流路４ｂに向けて導出させる。中空槽２０における液体成分導出配管１２の接続位置は、下壁２０ｃのおおよそ中心位置に設定される。
【0028】
一方、第１気液分離器７は、混合冷媒ＲＭから分離された気体の二酸化炭素としての気化成分を中空槽２０の外部に導出させる気化成分導出配管２１を備える。中空槽２０における気化成分導出配管２１の接続位置は、上壁２０ｂのおおよそ中心位置に設定される。なお、図２では、気体の二酸化炭素の進行方向が白抜きの矢印で示されている。
【0029】
気化成分導出配管２１を通じて導出された気体の二酸化炭素は、最終的には、冷却システム１に含まれる気体供給配管１３を通じて熱交換器４の第３流路４ｃに供給される。ただし、本実施形態では、気化成分導出配管２１は、気体供給配管１３に接続される前に、中空槽２０に戻る。つまり、気化成分導出配管２１の下流側の一部は、中空槽２０のうち貯留領域Ｓ２を内側に有する貯留壁２０ａ１と接触する。貯留壁２０ａ１は、すなわち、中空槽２０の側壁２０ａの一部である。
【0030】
より具体的には、気化成分導出配管２１は、上流側の一部である本管２１ａと、下流側の一部である複数の分岐管とを含む。図２に示す例では、複数の分岐管は、３つの分岐管、すなわち、第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄである。
【0031】
本管２１ａの上流側の一端は、中空槽２０の上壁２０ｂに接続され、本管２１ａの下流側の一端は、第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄの前端部に接続される。つまり、中空槽２０の分離空間Ｓ１から導出された気体の二酸化炭素は、まず、本管２１ａを通じて第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄに導入され、分配される。
【0032】
第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄは、それぞれ、貯留壁２０ａ１を貫通して中空槽２０の内部に進入し、貯留壁２０ａ１を再度、貫通して中空槽２０の外部に露出する。第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄのうち、少なくとも貯留領域Ｓ２に位置する部分は、互いに鉛直方向に沿って並んでいる。
【0033】
ここで、第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄのそれぞれの一部は、貯留領域Ｓ２に位置する。したがって、このような構成によれば、貯留領域Ｓ２にある混合冷媒ＲＭと、第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄを流通している気体の二酸化炭素との間で熱交換が行われることになる。
【0034】
そして、中空槽２０から露出した第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄの後端部は、１つの気化成分導出配管２１として収束し、気体供給配管１３に接続される。
【0035】
次に、本実施形態に係る冷却システム１の作用及び効果について説明する。
【0036】
対象流体を冷却する冷却システム１は、二酸化炭素を昇圧する圧縮機２と、圧縮機２で昇圧された二酸化炭素に溶媒を混合させた混合冷媒ＲＭを生成する混合器５と、混合器５で生成された混合冷媒ＲＭを減圧することにより冷却する減圧部６とを備える。冷却システム１は、減圧部６で冷却された混合冷媒ＲＭから気体の二酸化炭素を分離させて圧縮機２に供給する気液分離器を備える。また、冷却システム１は、気液分離器から導出された混合冷媒ＲＭと対象流体とで熱交換させる熱交換器４を備える。気液分離器は、混合冷媒ＲＭを収容する分離空間Ｓ１を有する中空槽２０と、分離空間Ｓ１で分離された気体の二酸化炭素を中空槽２０の外部に導出させる気化成分導出配管２１とを備える。分離空間Ｓ１は、二酸化炭素が分離されるときに混合冷媒ＲＭが貯留される貯留領域Ｓ２を含む。気化成分導出配管２１の下流側の一部は、中空槽２０のうち貯留領域Ｓ２を内側に有する貯留壁２０ａ１と接触する。
【0037】
【0038】
第１気液分離器７の分離空間Ｓ１で行われる気液分離では、分離駆動力は、圧力差であり、特に気液分離の初期段階では混合冷媒ＲＭへの二酸化炭素の溶解度差である。この場合、二酸化炭素は、貯留領域Ｓ２にある混合冷媒ＲＭ中から気化していくので、気化した二酸化炭素（以下、単に「気化成分」と表記する。）が分離されている混合冷媒ＲＭ（以下、単に「液体成分」と表記する。）の温度は、気化熱により徐々に低下する。このとき、もし、圧力差が小さくなり、かつ、液体成分の温度低下が大きくなると、液体成分中の二酸化炭素の溶解度が高くなり、結果として十分な気化量を確保することが難しくなることも考えられる。
【0039】
これに対して、本実施形態では、気化成分導出配管２１の下流側の一部を、貯留領域Ｓ２を内側に有する貯留壁２０ａ１と接触させる。気化成分導出配管２１には、貯留領域Ｓ２にある液体成分よりも高温である気化成分が流通しているので、中空槽２０から外部に導出された気化成分と、液体成分との間で、気化成分導出配管２１及び貯留壁２０ａ１を介した熱交換が行われる。これにより、貯留領域Ｓ２内の混合冷媒ＲＭでの二酸化炭素を主とした蒸発熱が気化成分側の顕熱で補われることになるため、貯留領域Ｓ２内の液体成分の温度が上昇する。その結果、二酸化炭素の気化をより促進させることができる。
【0040】
このように、本実施形態によれば、混合冷媒ＲＭからの気体の二酸化炭素の分離をより促進させるのに有利となる冷却システム１を提供することができる。
【0041】
また、冷却システム１では、気化成分導出配管２１の下流側の一部は、貯留壁２０ａ１を貫通して貯留領域Ｓ２に位置してもよい。
【0042】
この冷却システム１によれば、貯留領域Ｓ２において、液体成分が気化成分導出配管２１と直接接触することになるので、液体成分と、気化成分導出配管２１を流通している気化成分との間での熱交換をより効率よく行わせることができる。
【0043】
また、冷却システム１では、気化成分導出配管２１の下流側の一部は、複数の分岐管であってもよい。このとき、複数の分岐管のそれぞれの一部は、貯留壁２０ａ１を貫通して貯留領域Ｓ２に位置してもよい。
【0044】
ここで、複数の分岐管は、図２を用いて説明した第１気液分離器７の構成例における第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄに相当する。
【0045】
この冷却システム１によれば、例えば、貯留領域Ｓ２に位置する気化成分導出配管２１の下流側の一部が１つのみである場合よりも、例えば同径の複数の分岐管を貯留領域Ｓ２に位置させることで、液体成分と気化成分との熱交換面積を大きくすることができる。つまり、分岐管は、２つあってもよいし、４つ以上あってもよい。
【0046】
また、冷却システム１では、貯留領域Ｓ２に位置する複数の分岐管は、互いに鉛直方向に沿って並んでもよい。
【0047】
貯留領域Ｓ２でいう鉛直方向は、混合冷媒ＲＭの液面が変化する方向、すなわち、混合冷媒ＲＭが増減する方向である。したがって、この冷却システム１によれば、分離空間Ｓ１における混合冷媒ＲＭの貯留量が変化した場合でも、貯留領域Ｓ２において液体成分と気化成分との熱交換がなされにくくなる領域を減らすことができる。
【0048】
また、冷却システム１では、複数の分岐管は、貯留壁２０ａ１を貫通して中空槽２０の内部から外部に露出し、中空槽２０よりも下流側で１つの気化成分導出配管２１に収束してもよい。
【0049】
この冷却システム１によれば、第１気液分離器７は、気化成分の供給対象、例えば、冷却システム１の上記の構成例でいう熱交換器４の第３流路４ｃに対して、気体供給配管１３を介して１つの気化成分導出配管２１で接続される。したがって、第１気液分離器７の構成、ひいては冷却システム１の構成の簡素化に有利となる。
【0050】
ここで、本実施形態における第１気液分離器７に関して、液体成分と接する気化成分導出配管２１の下流側の一部の設置本数や管径などは、適宜、変更可能である。
【0051】
例えば、分岐管の設置本数を適宜変更することで、第１気液分離器７で分離対象となる二酸化炭素の濃度値や、混合冷媒ＲＭの温度や圧力などの各種条件に合わせて、液体成分と気化成分との間で適切な熱交換を行わせることができる。つまり、液体成分と気化成分との間で適切な熱交換を行わせることができるのならば、液体成分と接する気化成分導出配管２１の下流側の一部の本数は１つでもよい。また、図２に示す例では、第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄの３つの分岐管が鉛直方向に沿って１列に並んでいるが、鉛直方向に沿った更に複数の分岐管列が存在するものとしてもよい。
【0052】
また、第１分岐管２１ｂ、第２分岐管２１ｃ及び第３分岐管２１ｄのような複数の分岐管が存在する場合、各分岐管の管径は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、隣り合う分岐管同士の間隔も、一定であってもよいし、分岐管同士ごとに異なっていてもよい。
【0053】
また、冷却システム１が備える、減圧部６で冷却された混合冷媒ＲＭから気体の二酸化炭素を分離させて圧縮機２に供給する気液分離器の具体的構成は、図２に示したような第１気液分離器７の構成に限られない。
【0054】
【0055】
第１気液分離器１７は、図２に示す第１気液分離器７での気化成分導出配管２１に代えて、下流側の一部が、気化成分の流通方向を少なくとも１回逆転させる蛇行管２２ｂである気化成分導出配管２２を備える。具体的には、気化成分導出配管２２は、上流側の一部である本管２２ａと、下流側の一部である複数の直管部を含む蛇行管２２ｂとを含む。図３に示す例では、複数の直管部は、３つの直管部、すなわち、第１直管部２２ｃ、第２直管部２２ｄ及び第３直管部２２ｅである。この場合、本管２２ａ、第１直管部２２ｃ、第２直管部２２ｄ及び第３直管部２２ｅは、それぞれ連続して繋がる。そして、第３直管部２２ｅの後端は、気体供給配管１３に接続される。
【0056】
第１直管部２２ｃの設置位置に対して、第２直管部２２ｄは、第２直管部２２ｄを流通する気化成分の流通方向が第１直管部２２ｃを流通する気化成分の流通方向とは反対となるように設置される。同様に、第２直管部２２ｄの設置位置に対して、第３直管部２２ｅは、第３直管部２２ｅを流通する気化成分の流通方向が第２直管部２２ｄを流通する気化成分の流通方向とは反対となるように設置される。そして、第１直管部２２ｃ、第２直管部２２ｄ及び第３直管部２２ｅのそれぞれの一部は、貯留壁２０ａ１を貫通して貯留領域Ｓ２に位置する。
【0057】
このような第１気液分離器１７によれば、貯留領域Ｓ２に位置する複数の直管部は、図２に示す第１気液分離器７における複数の分岐管と同等に機能する。つまり、図３に示す例で言えば、貯留領域Ｓ２にある液体成分と、第１直管部２２ｃ、第２直管部２２ｄ及び第３直管部２２ｅを連続的に流通する気化成分との間で熱交換を行わせることができる。
【0058】
また、第１気液分離器１７においても、貯留領域Ｓ２に位置する複数の直線部は、互いに鉛直方向に沿って並んでもよい。このような第１気液分離器１７を備えた冷却システム１によっても、分離空間Ｓ１における混合冷媒ＲＭの貯留量が変化した場合でも、貯留領域Ｓ２において液体成分と気化成分との熱交換がなされにくくなる領域を減らすことができる。
【0059】
【0060】
第１気液分離器２７は、図２に示す第１気液分離器７での気化成分導出配管２１に代えて、下流側の一部が貯留壁３０ａ１の外面に巻かれる螺旋管３１ｂである気化成分導出配管３１を備える。この場合、まず、第１気液分離器２７に備わる中空槽３０の概略形状は、図２等に示す中空槽２０の概略形状と同等であるが、気化成分導出配管３１を貯留壁２０ａ１に貫通させないので、中空槽２０よりも簡素化される。つまり、中空槽３０は、中空槽２０における側壁２０ａ、貯留壁２０ａ１、上壁２０ｂ及び下壁２０ｃにそれぞれ対応した側壁３０ａ、貯留壁３０ａ１、上壁３０ｂ及び下壁３０ｃを有するが、側壁２０ａには気化成分導出配管３１を貫通させる穴は存在しない。
【0061】
一方、気化成分導出配管３１は、上流側の一部である本管３１ａと、下流側の一部である螺旋管３１ｂとを含む。螺旋管３１ｂの後端は、気体供給配管１３に接続される。螺旋管３１ｂは、貯留壁３０ａ１に接触している。
【0062】
このような第１気液分離器２７によれば、気化成分導出配管３１には気化成分が流通しているので、中空槽３０から外部に導出された気化成分と、貯留領域Ｓ２にある液体成分との間で、螺旋管３１ｂ及び貯留壁３０ａ１を介した熱交換を行わせることができる。
【0063】
また、螺旋管３１ｂの巻き数についても、第１気液分離器２７で分離対象となる二酸化炭素の濃度値や、混合冷媒ＲＭの温度や圧力などの各種条件に合わせて、液体成分と気化成分との間で適切な熱交換を行わせることができるような巻き数に適宜設定してよい。
【0064】
なお、図１を用いて説明した冷却システム１の基本構成は、第１気液分離器７等を適用させることができる冷却システムの例示である。したがって、例えば、第１気液分離器７等から供給された気体の二酸化炭素（気化成分）は、熱交換器４を介さずに、直接、圧縮機２又は第２気液分離器８に導入されるような構成もあり得る。
【0065】
いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正又は変形をすることが可能である。上記の実施形態のすべての構成要素、および請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0066】
１ 冷却システム
２ 圧縮機
５ 混合器
６ 減圧部
７ 第１気液分離器
１７ 第１気液分離器
２７ 第１気液分離器
２０ 中空槽
２０ａ１ 貯留壁
２１ 気化成分導出配管
２１ｂ 第１分岐管
２１ｃ 第２分岐管
２１ｄ 第３分岐管
２２ 気化成分導出配管
２２ｂ 蛇行管
２２ｃ 第１直管部
２２ｄ 第２直管部
２２ｅ 第３直管部
３０ 中空槽
３０ａ１ 貯留壁
３１ 気化成分導出配管
３１ｂ 螺旋管
ＲＭ 混合冷媒
Ｓ１ 分離空間
Ｓ２ 貯留領域
２ 圧縮機
５ 混合器
６ 減圧部
７ 第１気液分離器
１７ 第１気液分離器
２７ 第１気液分離器
２０ 中空槽
２０ａ１ 貯留壁
２１ 気化成分導出配管
２１ｂ 第１分岐管
２１ｃ 第２分岐管
２１ｄ 第３分岐管
２２ 気化成分導出配管
２２ｂ 蛇行管
２２ｃ 第１直管部
２２ｄ 第２直管部
２２ｅ 第３直管部
３０ 中空槽
３０ａ１ 貯留壁
３１ 気化成分導出配管
３１ｂ 螺旋管
ＲＭ 混合冷媒
Ｓ１ 分離空間
Ｓ２ 貯留領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】