[发明专利]冷冻装置

说明书

技术领域

本发明涉及冷冻装置。特别是涉及谋求与采用HFO制冷剂等对应的冷冻装置。

背景技术

近年来，为了防止臭氧层的破坏，作为封入到利用制冷剂循环（冷冻循环）进行对象的冷却等的冷冻循环装置装置内的制冷剂，向不含氯的制冷剂转变。但是，这些不含氯的HFC制冷剂（例如R410A、R404A等），由于暖化系数比较高，所以，要采取防止制冷剂泄漏到冷冻装置外的制冷剂防泄漏对策，并且，机器废弃时应回收制冷剂。但是，由于存在着回收率不充分、使用时制冷剂仍有泄漏等的问题，所以，最好使用地球暖化系数（GWP）值小的制冷剂。作为GWP值小的制冷剂，例如有二氧化碳等自然制冷剂、HFO－1234yf（氢氟烯烃）、HFO－1234ze(四氟丙烯)那样的HFO（烯烃系氟化合物）系制冷剂（下面，称为HFO制冷剂）。

例如，已往，作为使用HFO制冷剂的冷冻装置，备有喷射器和气液分离装置（例如见专利文献1）。在气液分离装置中分离出的气体制冷剂返回压缩机，在气液分离装置中分离出的液体制冷剂在蒸发器中蒸发后，被喷射器吸入。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2010-2134号公报（第8页，图1）

发明内容

发明要解决的课题

在此，HFO制冷剂是具有碳双重键合的分子构造。通常，称为碳和碳的双重键合、三重键合的官能团、即烯烃、炔烃那样的物质（不饱和碳化氢），具有各种分子附加反应的特性。因此，相对于已往的不具有多重键合的制冷剂，具有碳多重键合的制冷剂，其多重键合部容易开裂。另外，官能团容易与其它物质反应，化学稳定性极差。尤其是与作为污染物混入制冷剂循环回路内的空气、水分进行反应时，制冷剂容易分解。

另外，例如在HFO制冷剂中，例如HFO－1234yf的大气压下的沸点是约－29.4℃，HFO－1234ze的沸点是约－19.0℃，比其它制冷剂高。因此，冬季等外气温度低时等，在制冷剂循环回路内，尤其是低压侧的部分，相对于回路外的压力，成为负压的可能性较大。另外，当制冷剂配管上有缺陷等时，空气、水分混入制冷剂循环回路内的可能性高，从缺陷部分混入的空气与制冷剂反应，促进制冷剂的分解，在制冷剂循环回路内可能会产生沉淀物等。

另外，由于HFO制冷剂的沸点高，所以，例如像R404A等HFC制冷剂那样，蒸发温度被控制为－45℃～－20℃，很难用于低温区的冷却。因此，例如不能作为保存冷冻食品的用途等的冷冻装置中的制冷剂使用。

为此，专利文献1记载的冷冻装置中，为了减少低压侧成为负压的范围，并且，为了能在低温区使用而扩大温度范围，备有气液分离装置和喷射器。把气液分离装置分离了的气相状态的制冷剂导向压缩机，使喷射器吸引液相的制冷剂。喷射器使得制冷剂循环回路中的低压侧的压力增高，可降低空气、水等混入制冷剂循环回路内的可能性，可降低蒸发温度，扩大可冷却的温度范围。

但是，用喷射器进行升压，是约5～10k程度。另一方面，由于HFO-1234yf的沸点是约－29.4℃，所以，即使能升压10k，蒸发温度仍是约－39.4℃。另外，制冷剂循环回路内的一部分，有成为负压的可能性，例如，当制冷剂配管上有缺陷等时，空气、水分等进入制冷剂循环回路内，制冷剂可能会分解，很难在保存冷冻食品的低温区中使用。

另外，喷射器内部，流速变化大，为了确保效率，喷射器的构造要求精密的加工精度。因此，对于要求大范围冷冻能力的领域，必须开发出各种容量的喷射器，开发期间、开发成本等都是大问题。

为此，本发明提供一种冷冻装置，该冷冻装置使用GWP低、具有碳多重键合分子构造的HFO制冷剂等，可抑制沉淀物的产生，另外，冷却温度带大，可用于低温区的冷却。

解决课题的技术方案

本发明的冷冻装置，备有高温侧循环回路、低温循环回路、级联冷凝器、和控制机构。上述高温侧循环回路，用配管把排出碳多重键合分子构造的高温侧制冷剂的高温侧压缩机、高温侧冷凝器、高温侧节流装置、和高温侧蒸发器连接起来，形成为使高温侧制冷剂循环的制冷剂循环回路。上述低温侧循环回路，用配管把排出含二氧化碳的低温侧制冷剂的低温侧压缩机、低温侧冷凝器、低温侧节流装置、和低温侧蒸发器连接起来，形成为使低温侧制冷剂循环的制冷剂循环回路。上述级联冷凝器，由高温侧蒸发器和低温侧冷凝器构成，进行高温侧制冷剂与低温侧制冷剂之间的热交换。上述控制机构，根据压力检测机构的检测压力，控制高温侧蒸发器中的高温侧制冷剂的蒸发温度，使得高温侧循环回路内的压力，相对于回路外的压力不成为负压。

发明效果