JP2024089045A - Refrigerating device and defrosting method for load cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍装置および負荷冷却器のデフロスト方法に関し、より詳細には、負荷冷却器の構造の大型化およびデフロスト制御の複雑さを低減することにより信頼性を確保しつつ、デフロスト性能を向上可能な冷凍装置および負荷冷却器のデフロスト方法に関する。 The present invention relates to a defrosting method for a refrigeration device and a load cooler, and more specifically to a defrosting method for a refrigeration device and a load cooler that can improve defrosting performance while ensuring reliability by reducing the size of the load cooler structure and the complexity of the defrosting control.
従来、冷却した負荷冷却器のデフロスト( 除霜) を行うのに、本件出願人は、省エネルギー化の観点から、冷却運転中の排熱を利用して、デフロストを行う冷凍装置あるいは負荷冷却器のデフロスト方法について、たとえば、特許文献1 および特許文献2 において、ループ式サーモサイフォンタイプのデフロスト技術を提案している。
具体的には、特許文献1において提案の冷凍装置は、負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により順次接続して、冷却回路を構成する冷凍装置において、前記蓄熱器が前記熱交換器より下方レベル に設置され、前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記冷媒配管と、前記蓄熱器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記蓄熱器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記冷媒配管とを接続する第1 バイパス管と、前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管の前記いずれか一方の前記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管と、前記蓄熱器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記蓄熱器からの流出部を構成する前記冷媒配管の前記いずれか一方の前記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管とを接続する第2 バイパス管と、を有し、それにより、前記蓄熱器において前記負荷冷却器の冷却運転中に蓄熱した熱を利用することにより、前記蓄熱器から前記負荷冷却器へ前記第1 バイパス配管を介して、冷媒ガスを送る一方、前記負荷冷却器から前記蓄熱器へ前記第2 バイパス配管を介して、前記負荷冷却器をデフロストした結果生じる冷媒液を戻す、ループ型サーモサイフォンを構成する、構成としている。
Conventionally, in order to defrost a cooled load cooler, the applicant of the present invention has proposed a defrosting method for a refrigeration system or a load cooler that uses exhaust heat during cooling operation to defrost the load cooler from the viewpoint of energy saving, for example in Patent Documents 1 and 2. This method uses a loop thermosiphon type defrosting technology.
Specifically, the refrigeration device proposed in Patent Document 1 is a refrigeration device in which a load cooler, a compressor, a heat accumulator, a condenser, a receiver, and an expansion valve are connected in this order by refrigerant piping to form a cooling circuit, the heat accumulator is installed at a level below the heat exchanger, and a first bypass pipe connects the refrigerant piping that forms an inflow portion to the load cooler or the refrigerant piping that forms an outflow portion from the load cooler to the refrigerant piping that forms an inflow portion to the heat accumulator or the refrigerant piping that forms an outflow portion from the heat accumulator, and a second bypass pipe connects the other refrigerant piping to the one of the refrigerant piping that forms the inflow portion to the load cooler or the refrigerant piping that forms the outflow portion from the load cooler, and the other refrigerant piping to the one of the refrigerant piping that forms the inflow portion to the heat accumulator or the refrigerant piping that forms the outflow portion from the heat accumulator. and a bypass pipe, by which heat stored in the heat accumulator during the cooling operation of the load cooler is utilized to send refrigerant gas from the heat accumulator to the load cooler via the first bypass piping, while returning refrigerant liquid produced as a result of defrosting the load cooler from the load cooler to the heat accumulator via the second bypass piping, thereby forming a loop-type thermosiphon.
以上の構成を有する冷凍装置によれば、冷却運転中、負荷冷却器を冷却することにより蒸発した冷媒ガスは、圧縮機により圧縮されて、蓄熱器において放熱し、その結果蓄熱され、冷媒ガスあるいは冷媒液が、コンデンサーで凝縮あるいは過冷却されて、冷媒液が受液器に受け入れられ、膨張弁を経て、再度負荷冷却器を冷却する冷却回路を構成することにより、負荷冷却器を冷却する。
一方、負荷冷却器のデフロスト運転中には、負荷冷却器の冷却運転中に蓄熱器に蓄熱した熱を利用することにより、蓄熱器から負荷冷却器へ第1 バイパス配管を介して、冷媒ガスを送る一方、負荷冷却器から蓄熱器へ第2 バイパス配管を介して、負荷冷却器をデフロストした結果生じる冷媒液を戻すことにより、下方に位置するホット側の蓄熱器と、上方に位置するコールド側の負荷冷却器との間で自然循環によるループ型サーモサイフォンを構成することで、圧縮機を停止した状態でのデフロストを可能とするとともに、従来のウィック式あるいはサーモサイフォン式による小さな熱輸送限界の問題を生じることなく、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能である。
しかしながら、このような冷凍装置においては、冷却系統とでデフロスト系統とにおいて、冷媒を共有する1流体構造を採用することから、1基の冷凍機に対し一基の空気冷却器が対応する場合には、冷媒の配管系統を簡素化可能であるが、1基の冷凍機に対し複数基の空気冷却器が対応する場合には、自動弁によりデフロスト系統に仕切られる部分の冷媒保有量の調整が困難であり、システムが複雑化し、場合により信頼性を損なうという技術的問題点が存する。
According to the refrigeration system having the above-mentioned configuration, during cooling operation, the refrigerant gas evaporated by cooling the load cooler is compressed by the compressor and dissipates heat in the heat accumulator, thereby storing heat, and the refrigerant gas or refrigerant liquid is condensed or supercooled in the condenser, and the refrigerant liquid is received in the receiver and passes through the expansion valve to form a cooling circuit that cools the load cooler again, thereby cooling the load cooler.
On the other hand, during the defrost operation of the load cooler, by utilizing the heat stored in the heat accumulator during the cooling operation of the load cooler, refrigerant gas is sent from the heat accumulator to the load cooler via the first bypass piping, and refrigerant liquid resulting from defrosting the load cooler is returned from the load cooler to the heat accumulator via the second bypass piping, thereby forming a loop-type thermosiphon by natural circulation between the heat accumulator on the hot side located below and the load cooler on the cold side located above, which makes it possible to defrost with the compressor stopped and to achieve defrosting while achieving energy savings without the problem of small heat transport limits that arise with the conventional wick type or thermosiphon type.
However, in such a refrigeration system, a one-fluid structure is adopted in which the refrigerant is shared between the cooling system and the defrost system. Therefore, when one air cooler is provided for one refrigerator, the piping system for the refrigerant can be simplified. However, when multiple air coolers are provided for one refrigerator, it is difficult to adjust the amount of refrigerant held in the part separated by an automatic valve to the defrost system, which complicates the system and, in some cases, causes technical problems that may impair reliability.
一方、特許文献2において提案の冷凍装置は、負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により順次接続して、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路を構成する冷凍装置において、さらに、該負荷冷却器と該蓄熱器との間を循環する、該冷却回路とは独立のデフロスト回路が設けられ、該デフロスト回路は、内部にデフロスト用熱媒が流れ、前記蓄熱器内において、蓄熱剤から吸熱する吸熱部と、前記負荷冷却器内において、放熱するデフロスト部とを有し、前記冷却回路は、前記蓄熱器内において、蓄熱剤に放熱する放熱部と、前記負荷冷却器内において、負荷流体を冷却する冷却部とを有し、それにより、前記冷却回路を通じて、前記冷却部により負荷流体を冷却するとともに、前記放熱部を介して蓄熱剤に放熱する一方、前記デフロスト回路を通じて、前記吸熱部により蓄熱剤から吸熱することにより、前記デフロスト部を介して前記負荷冷却器をデフロストする、構成としている。 On the other hand, the refrigeration system proposed in Patent Document 2 is a refrigeration system in which a load cooler, a compressor, a heat accumulator, a condenser, a receiver, and an expansion valve are connected in this order by refrigerant piping to form a cooling circuit through which a cooling refrigerant flows, and further includes a defrost circuit that circulates between the load cooler and the heat accumulator and is independent of the cooling circuit. The defrost circuit has a defrosting heat medium flowing inside, and includes a heat absorption section in the heat accumulator that absorbs heat from the heat storage agent, and in the load cooler, The cooling circuit has a heat dissipation section in the heat storage device that dissipates heat to the heat storage agent, and a cooling section in the load cooler that cools the load fluid, so that the load fluid is cooled by the cooling section through the cooling circuit and heat is dissipated to the heat storage agent through the heat dissipation section, while the heat absorption section absorbs heat from the heat storage agent through the defrost circuit, thereby defrosting the load cooler through the defrost section.
以上の構成を有する冷凍装置によれば、負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により順次接続して、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路に対して、負荷冷却器と蓄熱器との間を熱交換器を介して循環する、冷却回路とは独立のデフロスト回路を設けることにより、システムの簡素化により信頼性を向上しつつ、冷却運転およびデフロスト運転の多様な運転モードに対して対応可能としながら、冷却用冷媒の種類、温度圧力条件に影響を及ぼすことなしに、デフロスト可能となる。
しかしながら、このような冷凍装置によれば、冷却系統とでデフロスト系統とにおいて、冷媒を別々とする2流体構造を採用することから、特許文献1における1流体構造に起因する問題点を解消可能であるが、2流体構造ゆえに、空気冷却器構造の大型化と複雑化を引き起こし、場合により信頼性を損なうという技術的問題点が存する。
However, according to such a refrigeration device, a two-fluid structure is adopted in which the refrigerant is separate for the cooling system and the defrost system, and thus the problems caused by the one-fluid structure in Patent Document 1 can be eliminated. However, because of the two-fluid structure, there are technical problems in that the air cooler structure becomes larger and more complicated, and in some cases, reliability is impaired.
以上の技術的問題点に鑑み、本願発明においては、特許文献1の有する技術的問題点および特許文献2の有する技術的問題点の両方を一挙解決する点を課題とする。
すなわち、本願発明の目的は、負荷冷却器の構造の大型化およびデフロスト制御の複雑さを低減することにより信頼性を確保しつつ、デフロスト性能を向上可能な冷凍装置および負荷冷却器のデフロスト方法を提供することにある。
In view of the above technical problems, the present invention aims to solve both the technical problems of Patent Document 1 and the technical problems of Patent Document 2 at once.
In other words, the object of the present invention is to provide a refrigeration system and a defrosting method for a load cooler that can improve defrost performance while ensuring reliability by reducing the size of the load cooler structure and the complexity of the defrost control.
上記課題を達成するために、本発明の冷凍装置は、
負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー又はガスクーラー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により順次接続して、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路を構成する冷凍装置において、
さらに、前記負荷冷却器をデフロストするデフロスト回路を有し、
前記デフロスト回路は、前記冷却回路の冷却用冷媒と、前記デフロスト回路のデフロスト用熱媒との間で熱交換する熱交換器を有し、該負荷冷却器と該蓄熱器との間を該熱交換器を介して熱循環するデフロスト回路が設けられ、
該デフロスト回路は、前記蓄熱器内において、デフロスト用熱媒を介して蓄熱剤から吸熱する吸熱部と、前記負荷冷却器内において、前記冷却回路の冷却用冷媒を利用して放熱するデフロスト部とを有し、
前記冷却回路は、前記蓄熱器内において、蓄熱剤に放熱する放熱部と、前記負荷冷却器内において、負荷流体を冷却する冷却部とを有し、
前記蓄熱器は、前記熱交換器より下方レベル に設置され、
該熱交換器は、前記負荷冷却器より下方、かつ、前記蓄熱器より上方となるように設けられ、
前記冷却回路の冷却用冷媒は、前記熱交換器と前記負荷冷却器との間でループ型サーモサイフォン式第1循環路を構成し、前記デフロスト回路のデフロスト用熱媒は、前記熱交換器と前記蓄熱器との間でループ型サーモサイフォン式第2循環路を構成し、
前記冷媒配管は、前記受液器から前記膨張弁を介して前記負荷冷却器に向かって冷媒液または気液混合冷媒が流れる冷媒用往路と、前記負荷冷却器から前記圧縮機に向かって冷媒ガスが流れる冷媒用復路とを有し、
前記負荷冷却器は、前記冷媒用往路と前記冷媒用復路とを連通接続する伝熱管を有し、
前記ループ型サーモサイフォン式第1循環路は、前記伝熱管の前記冷媒用復路側と前記熱交換器とを連通接続するデフロスト用冷媒第1管路と、前記熱交換器と前記伝熱管の前記冷媒用往路側とを連通接続するデフロスト用冷媒第2管路と、を有し、該デフロスト用冷媒第1管路および第2管路のいずれか一方には、開閉弁、他方には、一方向の冷媒の流れのみを可能とする逆止弁がそれぞれ設けられ、
それにより、前記冷却回路を通じて、前記冷却部により負荷流体を冷却するとともに、前記放熱部を介して蓄熱剤に放熱する一方、前記デフロスト回路を通じて、前記吸熱部により蓄熱剤から吸熱することにより、前記熱交換器における冷却用冷媒とデフロスト用熱媒との熱交換を通じて、前記デフロスト部を介して前記負荷冷却器をデフロストする、構成としている。
In order to achieve the above object, the refrigeration device of the present invention comprises:
In a refrigeration system, a load cooler, a compressor, a heat accumulator, a condenser or gas cooler, a liquid receiver, and an expansion valve are connected in this order by refrigerant piping to form a cooling circuit through which a cooling refrigerant flows,
Further, a defrost circuit for defrosting the load cooler is provided,
The defrost circuit has a heat exchanger that exchanges heat between the cooling refrigerant of the cooling circuit and the defrost heat medium of the defrost circuit, and a defrost circuit is provided that circulates heat between the load cooler and the heat accumulator via the heat exchanger.
The defrost circuit has a heat absorption section in the heat storage device that absorbs heat from the heat storage agent via a defrost heat medium, and a defrost section in the load cooler that dissipates heat by using a cooling refrigerant in the cooling circuit,
The cooling circuit has a heat dissipation section that dissipates heat to a heat storage agent in the heat storage device, and a cooling section that cools a load fluid in the load cooler,
The heat storage device is disposed at a level below the heat exchanger;
The heat exchanger is provided below the load cooler and above the heat storage device,
The cooling refrigerant of the cooling circuit forms a first loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger and the load cooler, and the defrost heat medium of the defrost circuit forms a second loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger and the heat accumulator,
the refrigerant piping includes a refrigerant forward path through which a refrigerant liquid or a gas-liquid mixed refrigerant flows from the receiver toward the load cooler via the expansion valve, and a refrigerant return path through which a refrigerant gas flows from the load cooler toward the compressor,
the load cooler has a heat transfer tube that communicates with the refrigerant outflow path and the refrigerant return path,
the first loop-type thermosiphon circulation path includes a first defrost refrigerant pipe that connects the refrigerant return line side of the heat transfer tube to the heat exchanger, and a second defrost refrigerant pipe that connects the heat exchanger to the refrigerant outward line side of the heat transfer tube, one of the first defrost refrigerant pipe and the second defrost refrigerant pipe is provided with an on-off valve, and the other is provided with a check valve that allows refrigerant to flow only in one direction;
As a result, the load fluid is cooled by the cooling section through the cooling circuit and heat is dissipated to the heat storage agent through the heat dissipation section, while heat is absorbed from the heat storage agent by the heat absorption section through the defrost circuit, thereby defrosting the load cooler via the defrost section through heat exchange between the cooling refrigerant and the defrost heat medium in the heat exchanger.
以上の構成を有する冷凍装置によれば、負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー又はガスクーラー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により順次接続して、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路に対して、負荷冷却器と蓄熱器との間を熱交換器を介して循環するデフロスト回路を設け、デフロスト回路は冷却回路の冷却用冷媒と、デフロスト回路のデフロスト用熱媒との間で熱交換する熱交換器を負荷冷却器より下方、かつ、蓄熱器より上方となるように設け、冷却回路の冷却用冷媒は、熱交換器と負荷冷却器との間でループ型サーモサイフォン式第1循環路を構成し、デフロスト回路のデフロスト用熱媒は、熱交換器と蓄熱器との間でループ型サーモサイフォン式第2循環路を構成するとともに、冷媒配管が、受液器から膨張弁を介して負荷冷却器に向かって冷媒液または気液混合冷媒が流れる冷媒用往路と、負荷冷却器から圧縮機に向かって冷媒ガスが流れる冷媒用復路とを有し、負荷冷却器は、冷媒用往路と冷媒用復路とを連通接続する伝熱管を有し、ループ型サーモサイフォン式第1循環路は、伝熱管の冷媒用復路側で連通接続され、熱交換器に向かうデフロスト用冷媒第1管路と、熱交換器から伝熱管の冷媒用往路側で連通接続されるデフロスト用冷媒第2管路と、を有し、デフロスト用冷媒第1管路には、開閉弁、デフロスト用冷媒第2管路には、熱交換器から冷媒用往路に向かう流れのみを可能とする逆止弁がそれぞれ設けられ、
ループ型サーモサイフォン式第2循環路により、蓄熱器で加熱されたデフロスト用熱媒が熱交換器に向かい、熱交換器において、冷却用冷媒に放熱し、ループ型サーモサイフォン式第1循環路により、加熱された冷却用冷媒は、デフロスト用冷媒第2管路を通じて、負荷冷却器の伝熱管の冷媒用往路側に向かい、伝熱管の内部からデフロストを行い、放熱した冷却用冷媒は、伝熱管の冷媒用復路側からデフロスト用冷媒第1管路を通じて熱交換器に向かい、循環流が形成され、これを繰り返すことにより、デフロスト回路が、蓄熱器内において、デフロスト用熱媒を介して蓄熱剤から吸熱する吸熱部と、負荷冷却器内において、冷却回路の冷却用冷媒を利用して放熱するデフロスト部とを有することが可能であり、それにより、負荷冷却器の構造の大型化およびデフロスト制御の複雑さを低減することにより信頼性を確保しつつ、デフロスト性能が向上可能である。
In the refrigeration system having the above configuration, the load cooler, compressor, heat accumulator, condenser or gas cooler, receiver, and expansion valve are connected in this order by refrigerant piping, and a defrost circuit is provided for a cooling circuit through which a cooling refrigerant flows, which circulates between the load cooler and the heat accumulator via a heat exchanger, and the defrost circuit is provided with a heat exchanger for exchanging heat between the cooling refrigerant of the cooling circuit and the defrost heat medium of the defrost circuit, the heat exchanger being located below the load cooler and above the heat accumulator, and the cooling refrigerant of the cooling circuit forms a first loop thermosiphon type circulation path between the heat exchanger and the load cooler, and the defrost heat medium of the defrost circuit forms a second loop thermosiphon type circulation path between the heat exchanger and the heat accumulator. a refrigerant pipe for forming a circulation path, the refrigerant pipe having a refrigerant outgoing path through which a refrigerant liquid or a gas-liquid mixed refrigerant flows from the receiver to the load cooler via an expansion valve, and a refrigerant return path through which a refrigerant gas flows from the load cooler to the compressor, the load cooler having a heat transfer tube connecting the refrigerant outgoing path and the refrigerant return path, the loop type thermosiphon type first circulation path having a defrost refrigerant first pipe line connected to the refrigerant return path side of the heat transfer tube and going to the heat exchanger, and a defrost refrigerant second pipe line connected to the heat exchanger on the refrigerant outgoing path side of the heat transfer tube, the defrost refrigerant first pipe line having an opening/closing valve, and the defrost refrigerant second pipe line having a check valve that allows only a flow from the heat exchanger to the refrigerant outgoing path,
The second loop-type thermosiphon circulation path allows the defrosting heat medium heated in the heat storage device to flow toward the heat exchanger, where it dissipates heat to the cooling refrigerant. The first loop-type thermosiphon circulation path allows the heated cooling refrigerant to flow through the second defrosting refrigerant pipe toward the refrigerant outward path side of the heat transfer tube of the load cooler, where it performs defrosting from the inside of the heat transfer tube. The cooling refrigerant that has dissipated heat flows from the refrigerant return path side of the heat transfer tube toward the heat exchanger through the first defrosting refrigerant pipe, whereby a circulating flow is formed. By repeating this process, the defrosting circuit can have, in the heat storage device, a heat absorption section that absorbs heat from the heat storage agent via the defrosting heat medium, and in the load cooler, a defrost section that dissipates heat by utilizing the cooling refrigerant of the cooling circuit, whereby the defrosting performance can be improved while ensuring reliability by reducing the size of the load cooler structure and the complexity of the defrost control.
また、前記放熱部は、外部温熱源により前記蓄熱器内の蓄熱剤に放熱するのがよい。
さらに、前記負荷冷却器は、複数設けられ、そのうち、少なくとも異なるレベルに設置されるものがあり、
前記デフロスト回路には、前記蓄熱器から前記熱交換器に向かって、前記蓄熱器により加熱されたデフロスト用熱媒ガスが流れるデフロスト用熱媒往路と、前記熱交換器から前記蓄熱器に向かって、前記熱交換器で冷却されたデフロスト用熱媒液が流れるデフロスト用熱媒復路とが設けられ、
さらに、前記デフロスト用熱媒復路には、デフロスト用熱媒液面レベルを最下方の前記熱交換器より下方、かつ、前記蓄熱器より上方となるようにデフロスト用熱媒の受液器を設けるのがよい。
It is also preferable that the heat dissipating portion dissipates heat to the heat storage material in the heat storage device by an external heat source.
Furthermore, the load cooler may be provided in a plurality of units, at least some of which may be installed at different levels;
The defrost circuit is provided with a defrost heat medium forward path through which a defrost heat medium gas heated by the heat accumulator flows from the heat accumulator toward the heat exchanger, and a defrost heat medium return path through which a defrost heat medium liquid cooled by the heat exchanger flows from the heat exchanger toward the heat accumulator,
Furthermore, it is preferable to provide a receiver for the defrosting heat medium in the defrosting heat medium return path so that the liquid level of the defrosting heat medium is lower than the lowermost heat exchanger and higher than the heat accumulator.
さらにまた、前記デフロスト用熱媒往路と、前記デフロスト用熱媒復路の前記受液器より上のレベルの部分とをバイパスするバイパス管が設けられるのがよい。
加えて、前記蓄熱器は、前記冷却回路の放熱とともに、又は、単独で、他の排熱が利用可能なように、他の排熱源と前記蓄熱器との間に循環路が設けられるのがよい。
また、前記蓄熱剤は、相変化材料であるのがよい。
Furthermore, it is preferable to provide a bypass pipe which bypasses the defrost heat medium forward path and the portion of the defrost heat medium return path at a level above the receiver.
In addition, the heat accumulator may be provided with a circulation path between another exhaust heat source and the heat accumulator so that other exhaust heat can be utilized in addition to or independently of the heat dissipated by the cooling circuit.
The heat storage agent is preferably a phase change material.
さらに、前記負荷冷却器の各々は、互いに対向配置された、冷却用空気流入開口と冷却用空気流出開口とを設け、内部に冷却用空気流入開口から冷却用空気流出開口に向かう通風流路を設けたケーシングを有し、
前記伝熱管は、該ケーシング内において、該通風流路に沿う空気流れに交差するように配置され、内部に、冷却運転の際は空気冷却用冷媒が流れ、デフロスト運転の際は空気冷却用冷媒がデフロスト用に利用され、
該伝熱管において、一端開口および他端開口がそれぞれ、前記ケーシングに設けられた、空気冷却用冷媒流入開口および空気冷却用冷媒流出開口に接続され、
前記空気冷却用冷媒流入開口および前記空気冷却用冷媒流出開口それぞれに、入り口側冷媒分岐管および出口側冷媒分岐管が接続され、
前記ケーシング内において、前記伝熱管を内部加熱式にデフロスト可能なように、該入り口側冷媒分岐管は、前記デフロスト用冷媒第2管路に連通接続され、該出口側冷媒分岐管は、前記デフロスト用冷媒第1管路デフロスト用冷媒復路に連通接続されるのがよい。
さらにまた、前記ケーシングの下方に配置され、デフロスト時に発生する液を受けるためのドレンパンと、前記デフロスト用冷媒往路に接続され、前記ドレンパンを加熱可能なようにルーティングされるドレンパン向け伝熱管が付設されるのがよい。
Further, each of the load coolers has a casing provided with a cooling air inlet opening and a cooling air outlet opening arranged opposite each other, and provided with an airflow passage therein extending from the cooling air inlet opening to the cooling air outlet opening;
The heat transfer tube is disposed in the casing so as to cross the air flow along the ventilation flow path, and an air-cooling refrigerant flows through the heat transfer tube during a cooling operation, and the air-cooling refrigerant is used for defrosting during a defrost operation.
In the heat transfer tube, one end opening and the other end opening are connected to an air-cooling refrigerant inlet opening and an air-cooling refrigerant outlet opening, respectively, which are provided in the casing;
an inlet-side refrigerant branch pipe and an outlet-side refrigerant branch pipe are connected to the air-cooling refrigerant inlet opening and the air-cooling refrigerant outlet opening, respectively;
In order to enable internal heating defrosting of the heat transfer tube within the casing, it is preferable that the inlet side refrigerant branch pipe is connected in communication with the second defrost refrigerant pipeline, and the outlet side refrigerant branch pipe is connected in communication with the first defrost refrigerant pipeline and the defrost refrigerant return line.
Furthermore, it is preferable to provide a drain pan arranged below the casing for receiving liquid generated during defrosting, and a heat transfer tube for the drain pan connected to the defrost refrigerant inlet path and routed so as to heat the drain pan.
上記課題を達成するために、本発明の負荷冷却器のデフロスト方法は、
負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー又はガスクーラー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により順次接続することにより構成され、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路により、蓄熱器を通じて蓄熱するとともに、負荷冷却器を冷却する一方、負荷冷却器と該蓄熱器との間を熱交換器を介して熱循環するデフロスト回路により、蓄熱器を通じて放熱されるとともに、負荷冷却器をデフロストする負荷冷却器のデフロスト方法において、
前記蓄熱器は、最下方レベルに設置される前記熱交換器より下方レベル に設置され、
前記冷却回路の冷却用冷媒と、前記デフロスト回路のデフロスト用熱媒との間で熱交換する熱交換器が、前記負荷冷却器より下方、かつ、前記蓄熱器より上方となるように設けられ、
前記冷却回路の冷却用冷媒は、前記熱交換器と前記負荷冷却器との間でループ型サーモサイフォン式第1循環路を構成し、前記デフロスト回路のデフロスト用熱媒は、前記熱交換器と前記蓄熱器との間でループ型サーモサイフォン式第2循環路を構成し、
前記冷却回路により前記負荷冷却器を冷却運転することにより、前記蓄熱器に蓄熱する段階と、
前記蓄熱段階において蓄熱されたデフロスト用熱媒を、ループ型サーモサイフォン式第2循環路により前記熱交換器と前記蓄熱器との間で循環させつつ、前記冷却回路の冷却用冷媒を、ループ型サーモサイフォン式第1循環路により、前記熱交換器と前記負荷冷却器との間で循環させることにより、デフロスト用熱媒により加熱された冷却用冷媒により、前記負荷冷却器をデフロスト運転する段階を有する、構成としている。
In order to achieve the above object, the defrosting method for a load cooler of the present invention comprises the steps of:
A method for defrosting a load cooler, comprising: a load cooler, a compressor, a heat accumulator, a condenser or gas cooler, a liquid receiver, and an expansion valve connected in this order by refrigerant piping; a cooling circuit through which a cooling refrigerant flows stores heat through a heat accumulator and cools the load cooler; and a defrost circuit which circulates heat between the load cooler and the heat accumulator via a heat exchanger dissipates heat through the heat accumulator and defrosts the load cooler,
The heat storage unit is installed at a lower level than the heat exchanger installed at the lowest level;
a heat exchanger for exchanging heat between the cooling refrigerant of the cooling circuit and the defrost heat medium of the defrost circuit is provided below the load cooler and above the heat accumulator;
The cooling refrigerant of the cooling circuit forms a first loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger and the load cooler, and the defrost heat medium of the defrost circuit forms a second loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger and the heat accumulator,
a step of storing heat in the heat accumulator by performing a cooling operation on the load cooler using the cooling circuit;
The defrosting heat medium stored in the heat storage step is circulated between the heat exchanger and the heat storage device via a second loop-type thermosiphon type circulation path, while the cooling refrigerant of the cooling circuit is circulated between the heat exchanger and the load cooler via a first loop-type thermosiphon type circulation path, thereby performing a defrost operation of the load cooler using the cooling refrigerant heated by the defrosting heat medium.
また、前記負荷冷却器は、複数設けられ、そのうち、少なくとも異なるレベルに設置されものがあり、
前記デフロスト回路には、前記蓄熱器から前記熱交換器に向かって、前記蓄熱器により加熱されたデフロスト用熱媒ガスが流れるデフロスト用熱媒往路と、前記熱交換器から前記蓄熱器に向かって、前記熱交換器で冷却されたデフロスト用熱媒液が流れるデフロスト用熱媒復路とが設けられ、
さらに、前記デフロスト用熱媒復路には、デフロスト用熱媒液面レベルを最下方の前記熱交換器より下方、かつ、前記蓄熱器より上方となるようにデフロスト用熱媒の受液器を設けるのがよい。
さらに、前記デフロスト運転段階は、前記複数の負荷冷却器のいずれかを冷却運転することにより、蓄熱器に蓄熱しつつ、それと併行して、前記複数の負荷冷却器の残りのいずれかをデフロスト運転する段階を有するのがよい。
さらにまた、前記デフロスト運転段階は、前記複数の負荷冷却器すべての冷却運転を停止しつつ、それと併行して、前記複数の負荷冷却器のすべてまたはいずれかをデフロスト運転する段階を有するのがよい。
In addition, the load cooler is provided in a plurality of units, at least some of which are installed at different levels,
The defrost circuit is provided with a defrost heat medium forward path through which a defrost heat medium gas heated by the heat accumulator flows from the heat accumulator toward the heat exchanger, and a defrost heat medium return path through which a defrost heat medium liquid cooled by the heat exchanger flows from the heat exchanger toward the heat accumulator,
Furthermore, it is preferable to provide a receiver for the defrosting heat medium in the defrosting heat medium return path so that the liquid level of the defrosting heat medium is lower than the lowermost heat exchanger and higher than the heat accumulator.
Furthermore, the defrost operation step may include a step of storing heat in a heat storage device by performing a cooling operation on any one of the plurality of load coolers, while simultaneously performing a defrost operation on any one of the remaining plurality of load coolers.
Furthermore, the defrost operation step preferably includes a step of stopping the cooling operation of all of the plurality of load coolers and, in parallel therewith, performing a defrost operation on all or any of the plurality of load coolers.
加えて、前記ループ型サーモサイフォン式第1循環路において、前記デフロスト用冷媒第1管路は、デフロスト用冷媒が前記伝熱管の前記冷媒用復路側から前記熱交換器に向かうデフロスト用冷媒往路であり、前記デフロスト用冷媒第2管路は、デフロスト用冷媒が前記熱交換器から前記伝熱管の前記冷媒用往路側に向かうデフロスト用冷媒復路であり、該デフロスト用冷媒往路には、開閉弁、該デフロスト用冷媒復路には、前記熱交換器から前記冷媒用往路に向かう流れのみを可能とする逆止弁がそれぞれ設けられるのでもよい。 In addition, in the loop-type thermosiphon first circulation path, the first defrost refrigerant line is a defrost refrigerant forward line through which the defrost refrigerant flows from the refrigerant return line side of the heat transfer tube to the heat exchanger, and the second defrost refrigerant line is a defrost refrigerant return line through which the defrost refrigerant flows from the heat exchanger to the refrigerant forward line side of the heat transfer tube, and the defrost refrigerant forward line may be provided with an on-off valve, and the defrost refrigerant return line may be provided with a check valve that allows only flow from the heat exchanger to the refrigerant forward line.
また、前記ループ型サーモサイフォン式第1循環路において、前記デフロスト用冷媒第1管路は、デフロスト用冷媒が前記熱交換器から前記伝熱管の前記冷媒用復路側に向かうデフロスト用冷媒復路であり、前記デフロスト用冷媒第2管路は、デフロスト用冷媒が前記伝熱管の前記冷媒用往路側から前記熱交換器に向かうデフロスト用冷媒往路であり、該デフロスト用冷媒往路には、開閉弁、該デフロスト用冷媒復路には、前記熱交換器から前記冷媒用復路に向かう流れのみを可能とする逆止弁がそれぞれ設けられるのでもよい。 Furthermore, in the loop-type thermosiphon first circulation path, the first defrost refrigerant line is a defrost refrigerant return line through which the defrost refrigerant flows from the heat exchanger to the refrigerant return line side of the heat transfer tube, and the second defrost refrigerant line is a defrost refrigerant outward line through which the defrost refrigerant flows from the refrigerant outward line side of the heat transfer tube to the heat exchanger, and the defrost refrigerant outward line may be provided with an opening/closing valve, and the defrost refrigerant return line may be provided with a check valve that allows only flow from the heat exchanger to the refrigerant return line.
本発明に係る冷凍装置の第1実施形態を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。 The first embodiment of the refrigeration device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1に示すように、冷凍装置10は、負荷冷却器12、圧縮機14、蓄熱器16、コンデンサー18、レシーバ17、膨張弁151をこの順に冷媒配管により順次接続して、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路70を構成するとともに、負荷冷却器12と蓄熱器16との間で熱交換器200を介して熱循環するデフロスト回路72が設けられ、デフロスト回路72は、内部にデフロスト用熱媒が流れ、蓄熱器16内において、蓄熱剤から吸熱する吸熱部74と、負荷冷却器12内において、冷却用冷媒を利用して(後述)、放熱するデフロスト部76とを有する。
As shown in FIG. 1, the
冷却回路70は、蓄熱器16内において、蓄熱剤に放熱する放熱部78と、負荷冷却器12内において、負荷流体を冷却する冷却部80とを有する。
それにより、冷却回路70を通じて、冷却部80により負荷流体を冷却するとともに、放熱部78を介して蓄熱剤に放熱する一方、デフロスト回路72を通じて、吸熱部74により蓄熱剤から吸熱することにより、デフロスト部76を介して負荷冷却器12をデフロストするように構成されている。
The
As a result, the load fluid is cooled by the cooling section 80 through the
デフロスト回路72について、蓄熱器16が負荷冷却器12より下方レベルに設置され、蓄熱器16から熱交換器200に向かって、放熱部78により加熱されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用熱媒往路82と、熱交換器200から蓄熱器16に向かって、デフロスト部76により冷却されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用熱媒復路84とが設けられる。デフロスト用熱媒復路84には、逆止弁143が設けられ、後に説明するように、一部の負荷冷却器12が冷却運転して、並列接続されている他の負荷冷却器12がデフロスト運転している場合において、デフロスト用熱媒が、冷却運転中の熱交換器200内に流入するのを防止するようにしている。
デフロスト回路72は、冷却回路70の冷却用冷媒と、デフロスト回路72のデフロスト用熱媒との間で熱交換する熱交換器200を有し、熱交換器200は、負荷冷却器12より下方、かつ、蓄熱器16より上方となるように設けられる。
冷却回路70の冷却用冷媒は、熱交換器200と負荷冷却器12との間でループ型サーモサイフォン式第1循環路を構成し、デフロスト回路72のデフロスト用熱媒は、熱交換器200と蓄熱器16との間でループ型サーモサイフォン式第2循環路を構成する。ループ型サーモサイフォン式第1循環路およびループ型サーモサイフォン式第2循環路はいずれも、従来既知のループ型サーモサイフォンであり、下方に高温部、上方に低温部があり、高温部と低温部とを循環する循環路が形成され、高温部で加熱された媒体が低温部に向かい、低温度で冷却された媒体が高温部に向かい、それを繰り返すことにより、媒体が自然循環の態様で熱輸送体として機能する構成である。
ループ型サーモサイフォン式第1循環路は、伝熱管の冷媒用復路153側で連通接続され、熱交換器200に向かうデフロスト用冷媒往路204と、熱交換器200から伝熱管の冷媒用往路155側で連通接続されるデフロスト用冷媒復路202と、を有し、デフロスト用冷媒往路204には、開閉弁208、デフロスト用冷媒復路202には、熱交換器200から冷媒用往路155に向かう流れのみを可能とする逆止弁206がそれぞれ設けられ、
ループ型サーモサイフォン式第2循環路により、蓄熱器16で加熱されたデフロスト用熱媒が熱交換器200に向かい、熱交換器200において、冷却用冷媒に放熱し、ループ型サーモサイフォン式第1循環路により、加熱された冷却用冷媒は、デフロスト用冷媒復路202を通じて、負荷冷却器12の伝熱管の冷媒用往路155側に向かい、伝熱管の内部からデフロストを行い、放熱した冷却用冷媒は、伝熱管の冷媒用復路153側からデフロスト用冷媒往路204を通じて熱交換器200に向かい、循環流が形成され、これを繰り返すことにより、デフロスト回路72が、蓄熱器16内において、デフロスト用熱媒を介して蓄熱剤から吸熱する吸熱部と、負荷冷却器12内において、冷却回路70の冷却用冷媒を利用して放熱するデフロスト部とを構成することが可能である。
In the
The
The cooling refrigerant in the
The loop-type thermosiphon first circulation path has a defrost refrigerant outflow path 204 that is connected to the heat transfer tube on the refrigerant return path 153 side and leads to the heat exchanger 200, and a defrost
The second loop-type thermosiphon circulation path allows the defrosting heat medium heated in the
一方、冷却回路70について、水冷式コンデンシングユニット81と負荷冷却器12とを接続する冷却用往路155A,Bと、負荷冷却器12と水冷式コンデンシングユニット81とを接続する冷却用復路153A,Bと、水冷式コンデンシングユニット81と蓄熱器16とを接続する蓄熱用往路147Aと、蓄熱器16と水冷式コンデンシングユニット81とを接続する蓄熱用復路147Bとを有する。
それにより、蓄熱器16において負荷冷却器12の冷却運転中に蓄熱した熱を利用することにより、ループ型サーモサイフォン式第2循環路により、蓄熱器16から熱交換器200との間でデフロスト用熱媒を循環させ、ループ型サーモサイフォン式第1循環路により熱交換器200から負荷冷却器12へ、冷却回路70の冷却用冷媒を利用した熱エネルギーを供給し、デフロスト用熱エネルギーにより、負荷冷却器12をデフロストするように構成している。
蓄熱器16の熱交換器200(より正確には、後に説明する受液器20内のデフロスト用熱媒液の液面)に対する相対的な設置レベル差Hは、ループ型サーモサイフォンを構成する観点から、適宜定めればよい。蓄熱器16の蓄熱材は、潜熱製蓄熱材でもよく、顕熱製蓄熱材でもよい。たとえば、潜熱製蓄熱材としては、パラフィン系があり、 顕熱製蓄熱材としては、水がある。
水冷式コンデンシングユニット81には、冷却水戻し管145Aと冷却水供給管145Bとが設けられ、コンデンサー18による冷媒の凝縮に利用される。
On the other hand, the cooling
As a result, by utilizing the heat stored in the
The relative installation level difference H of the
The water-cooled
負荷冷却器12は、複数(図1において、4基)設けられ、冷却回路70に対して、入り口側冷媒分岐管86および出口側冷媒管92を介して並列接続されるとともに、デフロスト回路72に対して、冷媒往路202および冷媒復路204を介して並列接続される。
図1に示すように、4基の負荷冷却器12のうち、負荷冷却器12Aおよび12Bは、例えば、建物の2階、負荷冷却器12Cおよび12Dは、たとえば、建物の1階に設置され、負荷冷却器12Aおよび12Bが負荷冷却器12Cおよび12Dよりも上方レベルに設置され、負荷冷却器12Aおよび12Bは、同じレベル、負荷冷却器12Cおよび12Dは、同じレベルに設置されている。
各デフロスト用熱媒配管(デフロスト用熱媒往路82とデフロスト用熱媒復路84)には、以下に説明するように、通常運転モードとデフロスト運転モードとの切替の観点から、切替弁が設けられている。
より詳細には、デフロスト用熱媒往路82には、熱交換器200AおよびBへのデフロスト用熱媒と熱交換器200CおよびDへのデフロスト用熱媒とを切り替えるために、切替弁300および302が設けられ、熱交換器200Aへのデフロスト用熱媒と熱交換器200Bへのデフロスト用熱媒とを切り替えるために、切替弁210Aおよび210Bが設けられ、熱交換器200Cへのデフロスト用熱媒と熱交換器200Dへのデフロスト用熱媒とを切り替えるために、切替弁210Cおよび210Dが設けられ、デフロスト用熱媒復路84には、蓄熱器16の上流側に切替弁312が設けられる。
A plurality of load coolers 12 (four in FIG. 1 ) are provided and are connected in parallel to the
As shown in FIG. 1, of the four load coolers 12,
As described below, each defrost heat medium pipe (the defrost heat medium
More specifically, the defrost heat
デフロスト用熱媒復路84の熱交換器200Aおよび200Bと熱交換器200Cおよび200Dとの間のレベルには、液位計149が付設された受液器20が設けられ、後に説明するように、負荷冷却器12のデフロスト運転の際、デフロスト用熱媒は、デフロスト用熱媒ガスとして負荷冷却器12をデフロストして、デフロスト用熱媒液となるところ、デフロスト用熱媒液のデフロスト用熱媒往路82およびデフロスト用熱媒復路84それぞれでの液位は、蓄熱器16および/または負荷冷却器12の状態に応じて、変動し得ることから、このような液位の変動によりデフロスト運転の安定性が阻害されないように、受液器20を設けている。なお、受液器20のレベルは、蓄熱器16とのレベル差を確保して、後に説明するように、ループ型サーモサイフォンによる自然循環を達成する観点から、熱交換器200Aおよび200Bより下方だが、熱交換器200Aおよび200Bのレベルになるべく近いのがよい。
A
負荷冷却器12は、たとえば、冷凍庫、冷蔵倉庫、出荷室等の庫内を冷却するのに、庫内に設置される。
図2に示すように、負荷冷却器12の各々は、たとえば、吊り金具117を介して庫内天井に吊りボルト・ナットで固定されるユニットクーラーであり、互いに対向配置された冷却用空気流入開口(図示せず)と冷却用空気流出開口(図示せず)とを設け、内部に冷却用空気流入開口から冷却用空気流出開口に向かう通風流路100を設けたケーシング102を有する。ケーシング102の対向する一対の側面には、送風機101が設けられる。番号103は、送風機101の端子が配線されるターミナルボックスである。
ケーシング102内には、通風流路100に沿う空気流れに交差するように配置され、内部に空気冷却用冷媒が流れる伝熱管104が、互いに平行に設けられ、伝熱管104それぞれは、後に説明するように、ケーシング102の対向する仕切板120それぞれの外に配置されるU字管部130と、対向する仕切板120間を延びる直管部128とが接続されることにより構成される。
The load cooler 12 is installed within a storage facility, such as a freezer, a refrigerated warehouse, a shipping room, or the like, to cool the interior of the storage facility.
As shown in Fig. 2, each of the load coolers 12 is a unit cooler fixed to the interior ceiling with, for example, a hanging bolt and nut via a hanging bracket 117, and has a
Within the
伝熱管104において、冷却用往路155に対して、膨張弁151(図1参照)の下流側で、分流器141および分流器141から分流する入口側冷媒分岐管86を介して接続され、一方、冷却用復路153に対して、出口側冷媒管92(図1参照)を介して接続される。
The
図3に示すように、ケーシング102の対向する仕切板120それぞれには、多数の貫通孔122が設けられ、伝熱管104は、ケーシング102内で対向する仕切板120間を延びる冷却用直管部128と、ケーシング102外で、貫通孔122を介して冷却用直管部128同士を接続する冷却用U字管部130(図3では省略)とを有する。
冷却用配管内の冷媒は、一方の仕切板120側において、分流器141に集められ、そこから入口側冷媒分岐管86により分岐し(図では6分岐)、各分岐管において、対向する仕切板120の一方の仕切板に設けられる冷却用U字ベンド管130、対向する仕切板120間を延びる冷却用直管部128、および対向する仕切板120の他方の仕切板に設けられる冷却用U字ベンド管130により構成され、各仕切板120に設けられる、上下方向および水平方向それぞれに整列配置する貫通孔について、場合により飛び飛びに接続するように冷却用U字ベンド管130が設けられ、各分岐管は、一方の仕切板120側において、ヘッダー105に集められ、そこから冷却用復路153に接続される。
一方、熱交換器200から冷媒復路202Aを介してのデフロスト用熱媒ガスは、分流器141の下流側(図3において、点線のように上流側でも可)で冷却用往路155に接続され、ケーシング102内において、冷却用直管部128内を流れ、デフロストを行い、冷却されたデフロスト用熱媒液は、一方の仕切板120側において、ヘッダー105を介して、冷媒往路204Aに接続され、熱交換器200に戻るようにしている。
As shown in FIG. 3 , each of the opposing
The refrigerant in the cooling piping is collected in a
On the other hand, the defrost heat transfer gas from the heat exchanger 200 via the
図2に示すように、ケーシング102内には、伝熱管104用のプレート状フィン132がさらに設けられ、プレート状フィン132にはそれぞれ、仕切り板120と同じ位置に多数の貫通孔122が設けられる。プレート状フィン132は、それぞれ通風流路100に対して直交するように、互いに平行に複数設けられる。
この場合、伝熱管104の伝熱面積拡大機能を奏するプレート状フィン132を、伝熱管104の支持に利用している。
伝熱管104の直管部128それぞれは、貫通孔122を貫通する態様でプレート状フィン132に固定され、それにより、伝熱管104内を流れる、熱交換器200により加熱された冷媒により、内側から伝熱管104、それを支持するプレート状フィン132を熱放射または熱伝導形態でデフロストするように構成されている。
2, plate-shaped
In this case, the plate-
Each
冷却用冷媒温度は、たとえば、-10℃であり、それにより、空気は常温から-5℃まで冷却され、一方、熱交換器200で加熱され、デフロストに利用される冷却用冷媒温度は、20℃であり、それにより、空気冷却器内に着霜した霜をデフロストする(後に説明する)ようにしている。 The cooling refrigerant temperature is, for example, -10°C, and the air is cooled from room temperature to -5°C, while the cooling refrigerant temperature that is heated in the heat exchanger 200 and used for defrosting is 20°C, and the frost that has formed inside the air cooler is defrosted (described later).
図3に示すように、ケーシング102の下方に配置され、デフロスト時に発生する液を受けるためのドレンパン134と、伝熱管104に接続される冷媒往路202に対して分岐する分岐管136とが設けられ、分岐管136に接続され、ドレンパン134の底面137に接触式に這うように、下り勾配にルーティングされるデフロスト用伝熱管135が付設され、デフロスト用伝熱管135を通じて、ドレンパン134の底面137全体に亘って、熱伝導形態で加熱され、デフロスト可能に構成されている。デフロスト用伝熱管135は、デフロスト用熱媒復路84に対して接続される。
As shown in FIG. 3, a
冷却用冷媒配管104の材質はともに、熱伝達性およびコストの観点から、銅管が好ましく、場合により、アルミ管あるいはステンレス管でもよく、プレート状フィン132の材質は、熱伝達性優先のために、アルミ製が好ましく、場合により、銅製、ステンレス製でもよく、ケーシングは、たとえば、亜鉛メッキ鋼板、ドレンパンは、SUSである。
変形例として、図3Bに示すように、他方の仕切板120側において、デフロスト用熱媒ガスがヘッダー105に流入し、一方の仕切板120側において、入口側冷媒分岐管86を介して、デフロストに使用され、冷却された熱媒液が流出するようにしてもよい。
From the viewpoints of heat transferability and cost, the material of the cooling
As a modified example, as shown in FIG. 3B, on the
以上の構成を有する冷凍装置10について、図4ないし図8を参照しながら、その作用を、冷凍装置10の運転方法の説明を通じて、以下に説明する。
冷凍装置10の運転方法について、運転モードとして、通常冷却運転モード(蓄熱段階)(図4)およびデフロスト運転モード(図6)に分かれる。
負荷冷却器12AないしDすべてについて、通常冷却運転モード(蓄熱段階)を行い、その後に、上方レベルに位置する負荷冷却器12Aのみについて、デフロスト運転モードを行う場合について、説明する。
The operation of the
The operation mode of the
A case will be described in which the normal cooling operation mode (heat storage stage) is performed for all of the
まず、図5に示すように、通常冷却運転モード(蓄熱段階)においては、図5において、切替弁300、302、312、208A、208B、208C、208D、322A、322B、322C、322D、210A、210B、210C、および210Dのうち、322A、322Bおよび322Dを開き、それ以外は、閉じた状態で、圧縮機14を運転する。
冷媒は、負荷冷却器12から出口側冷媒管92、冷却用復路153Aを介して圧縮機14に流入し、ここで圧縮され、さらに圧縮機14から蓄熱用往路147Aを介して蓄熱器16に流入し、ここで冷媒は放熱し、蓄熱器16に蓄熱され、さらに蓄熱器16から蓄熱用復路147Bを介してコンデンサー18に流入し、ここで凝縮あるいは過冷却され、さらにコンデンサー18から冷却用往路155Aを介して膨張弁151に流入し、ここで膨張弁151の開度を調整することにより、冷媒の過熱度を調整し、さらに膨張弁151から分流器141を介して負荷冷却器12に戻り、冷却回路を構成するようにしている。
First, as shown in FIG. 5, in the normal cooling operation mode (heat storage stage),
The refrigerant flows from the load cooler 12 through the outlet side refrigerant pipe 92 and the
以上のように、冷媒は、図5の矢印で示すように流れ、負荷冷却器12から圧縮機14を介して蓄熱器16までの間でガス状態、特に、負荷冷却器12と圧縮機14との間は、低圧のガス状態、一方圧縮機14と蓄熱器16と間は高圧のガス状態、一方、蓄熱器16から膨張弁151を介して負荷冷却器12までの間で液または湿り蒸気状態である。
As described above, the refrigerant flows as shown by the arrows in Figure 5, and is in a gas state from the load cooler 12 via the
次いで、図6に示すように、負荷冷却器12Aのみについて、デフロスト運転モードを行う場合、圧縮機14を停止するとともに、切替弁300、312、208A、322B、322C、322Dおよび210Aを開き、それ以外は、閉じる。
これにより、蓄熱器16と熱交換器200とを接続するデフロスト用熱媒往路82およびデフロスト用熱媒復路84により構成されるループ型サーモサイフォン式第2循環路、および負荷冷却器12と熱交換器200とを接続する冷媒往路202および冷媒復路204により構成されるループ型サーモサイフォン式第1循環路により、蓄熱器16の蓄熱が熱交換器200を介して負荷冷却器12へ熱輸送されるように構成される。
Next, as shown in FIG. 6, when the defrost operation mode is performed only for the load cooler 12A, the
As a result, the heat stored in the
より詳細には、蓄熱器16の蓄熱により蒸発(吸熱)したデフロスト用熱媒がデフロスト用熱媒往路82を通じて熱交換器200に向かい、ここで、負荷冷却器12でデフロストし冷媒復路204を通じて熱交換器200に向かうた冷媒と熱交換(加熱)し、加熱したデフロスト用熱媒は、デフロスト用熱媒復路84を通じて蓄熱器16に戻るとともに、加熱された冷媒は、冷媒往路202を通じて負荷冷却器12へ向かい、この自然循環を繰り返すことにより、2つのループ型サーモサイフォンを構成して、負荷冷却器12Aについて除霜を行う。
伝熱管104を介して熱伝導形態により、プレート状フィン132、さらにはプレート状フィン132を介して、他の伝熱管104に熱伝達されるとともに、伝熱管104を介して熱放射形態により、プレート状フィン132、および他の伝熱管104の外周面160に熱伝達される。
このデフロスト運転により、負荷冷却器12の霜取りが完了したら、通常冷却運転モードに戻り、次のデフロスト運転に備えて、蓄熱を再開すればよい。
More specifically, the defrost heat medium that has evaporated (absorbed heat) due to the heat stored in the
The heat is transferred in the form of thermal conduction through the
When the defrosting of the load cooler 12 is completed by this defrost operation, the operation mode returns to the normal cooling operation mode, and heat storage is resumed in preparation for the next defrost operation.
通常冷却運転モード(図5)と、負荷冷却器12AないしDのうち一部のデフロスト運転モード(図6)との間の切替のタイミングは、負荷冷却器12における霜の発生状況に応じて、適宜手動で切替えてもよいし、あるいは負荷冷却器12における負荷が比較的一定で、霜の進行が比較的規則的である場合には、予めタイマー設定をして、自動的に切替るようにしてもよいし、あるいは負荷冷却器12の伝熱管104の温度を検出し、検出した温度により設定してもよい。
The timing of switching between the normal cooling operation mode (Figure 5) and the defrost operation mode (Figure 6) of some of the
なお、図4に示すように、冷却運転時の場合には、切替弁300、302、312、208A、208B、208C、208D、322A、322B、322C、322D、210A、210B、210C、および210Dのうち、322A、322Bおよび322Dを開き、それ以外は、閉じ、負荷冷却器12Aのみをデフロストする場合には、切替弁300、312、208A、322B、322C、322Dおよび210Aを開き、それ以外は、閉じ、負荷冷却器12Bのみをデフロストする場合には、切替弁300、312、208B、322A、322C、322D、210Bを開き、それ以外は、閉じ、負荷冷却器12Cのみをデフロストする場合には、切替弁302、312、208C、322A、322B、322D、および210Cを開き、それ以外は、閉じ、負荷冷却器12Cのみをデフロストする場合には、切替弁302、312、208C、322A、322B、322D、および210Cを開き、それ以外は、閉じ、負荷冷却器12Dのみをデフロストする場合には、切替弁302、312、208D、322A、322B、322Cおよび210Dを開き、それ以外は、閉じ、負荷冷却器12Aおよび負荷冷却器12Bのみをデフロストする場合には、切替弁300、312、208A、208B、322C、322D、210A、および210Bを開き、それ以外は、閉じ、負荷冷却器12Cおよび負荷冷却器12Dのみをデフロストする場合には、切替弁302、312、208C、208D、322A、322B、210C、および210Dを開き、それ以外は、閉じる(図7参照)。
As shown in FIG. 4, during cooling operation, among the switching
運転方法の変形例として、本実施形態において、4基すべての空気冷却器について、冷却運転しながら蓄熱を行い、その後に、上方レベルに位置する負荷冷却器12Aをデフロスト運転を行うものとして説明したが、それに限定されることなく、デフロスト運転に必要な蓄熱量が蓄熱に確保されている限り、4基すべての空気冷却器のいずれかについて、冷却運転しながら蓄熱を行いつつ、残りの空気冷却器について、併行してデフロスト運転を行う、いわゆる追っかけ運転を行ってもよい。 As an example of a variation of the operating method, in this embodiment, all four air coolers are operated in cooling mode while storing heat, and then the load cooler 12A located at the upper level is operated in defrost mode. However, this is not limited to this, and as long as the amount of heat storage required for the defrost mode is ensured, any of the four air coolers may be operated in cooling mode while storing heat, while the remaining air cooler is operated in parallel in defrost mode, in other words, a catch-up operation may be performed.
具体的には、図8に示すように、切替弁302、312、208C、208D、322A、322B、210C、および210Dを開き、それ以外は、閉じ、負荷冷却器12Aおよび12Bについて、冷却回路70により、冷却を行いつつ、蓄熱器16により蓄熱を行い、一方、負荷冷却器12Cおよび12Dについて、デフロスト回路72により、デフロストを行う。
なお、切り替え弁の操作により、さらに、負荷冷却器12Aおよび12Bの一方についてのみ冷却回路70により、冷却を行いつつ、負荷冷却器12Cおよび12Dの一方についてのみ、デフロスト回路72により、デフロストを行うのでもよい。この場合、負荷冷却器12Aおよび12Bの他方は、停止状態であるが、負荷冷却器12Cおよび12Dの他方は、冷却運転でも停止状態でもよい。
Specifically, as shown in FIG. 8, switching
In addition, by operating the switching valve, cooling may be performed by the cooling
以上の構成を有する冷凍装置によれば、以上の構成を有する冷凍装置10によれば、冷却運転中、負荷冷却器12を冷却することにより蒸発した冷媒ガスは、圧縮機14により圧縮されて、蓄熱器16において放熱し、その結果蓄熱され、冷媒ガスあるいは冷媒液が、コンデンサー18で凝縮あるいは過冷却されて、冷媒液がレシーバ17に受け入れられ、膨張弁151を経て、再度負荷冷却器12を冷却する冷却回路を構成することにより、負荷冷却器12を冷却する。
According to the refrigeration system having the above configuration, the
特に、負荷冷却器12、圧縮機14、蓄熱器16、コンデンサー18、受液器17、膨張弁151をこの順に冷媒配管により順次接続して、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路70に対して、負荷冷却器12と蓄熱器16との間を熱交換器200を介して循環するデフロスト回路72を設け、デフロスト回路72は冷却回路70の冷却用冷媒と、デフロスト回路72のデフロスト用熱媒との間で熱交換する熱交換器200を負荷冷却器12より下方、かつ、蓄熱器16より上方となるように設け、冷却回路70の冷却用冷媒は、熱交換器200と負荷冷却器12との間でループ型サーモサイフォン式第1循環路を構成し、デフロスト回路72のデフロスト用熱媒は、熱交換器200と蓄熱器16との間でループ型サーモサイフォン式第2循環路を構成するとともに、冷媒配管が、受液器17から膨張弁151を介して負荷冷却器12に向かって冷媒液または気液混合冷媒が流れる冷媒用往路155と、負荷冷却器12から圧縮機14に向かって冷媒ガスが流れる冷媒用復路153とを有し、負荷冷却器12は、冷媒用往路155と冷媒用復路153とを連通接続する伝熱管104を有し、ループ型サーモサイフォン式第1循環路は、伝熱管の冷媒用復路153側で連通接続され、熱交換器200に向かうデフロスト用冷媒往路204と、熱交換器200から伝熱管の冷媒用往路155側で連通接続されるデフロスト用冷媒復路202と、を有し、デフロスト用冷媒往路204には、開閉弁208、デフロスト用冷媒復路202には、熱交換器200から冷媒用往路155に向かう流れのみを可能とする逆止弁206がそれぞれ設けられ、
ループ型サーモサイフォン式第2循環路により、蓄熱器16で加熱されたデフロスト用熱媒が熱交換器200に向かい、熱交換器200において、冷却用冷媒に放熱し、ループ型サーモサイフォン式第1循環路により、加熱された冷却用冷媒は、デフロスト用冷媒復路202を通じて、負荷冷却器12の伝熱管の冷媒用往路155側に向かい、伝熱管の内部からデフロストを行い、放熱した冷却用冷媒は、伝熱管の冷媒用復路153側からデフロスト用冷媒往路204を通じて熱交換器200に向かい、循環流が形成され、これを繰り返すことにより、デフロスト回路72が、蓄熱器16内において、デフロスト用熱媒を介して蓄熱剤から吸熱する吸熱部と、負荷冷却器12内において、冷却回路70の冷却用冷媒を利用して放熱するデフロスト部とを有することが可能であり、それにより、負荷冷却器12の構造の大型化およびデフロスト制御の複雑さを低減することにより信頼性を確保しつつ、デフロスト性能が向上可能である。
In particular, a
The defrosting heat medium heated in the
以上の構成を有する負荷冷却器12のデフロスト(除霜)方法によれば、互いに並列接続される複数の負荷冷却器12、圧縮機14、蓄熱器16、コンデンサー18、レシーバ17、膨張弁151をこの順に冷媒配管により順次接続することにより構成され、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路により、蓄熱器16を通じて蓄熱するとともに、負荷冷却器12を冷却する一方、デフロスト用熱媒が、複数の負荷冷却器12各々と蓄熱器16との間で熱循環する、デフロスト回路により、蓄熱器16を通じて放熱されるとともに、負荷冷却器12をデフロストする負荷冷却器12のデフロスト方法において、複数の負荷冷却器12のいずれかを冷却運転することにより、蓄熱器16に蓄熱する段階と、複数の負荷冷却器12のいずれかをデフロスト運転する段階とを有する。
According to the above-mentioned defrosting method for the load cooler 12, the load cooler 12 is configured by connecting multiple load coolers 12,
この場合、デフロスト運転段階は、複数の負荷冷却器12のいずれかを冷却運転することにより、蓄熱器16に蓄熱しつつ、それと併行して、複数の負荷冷却器12の残りのいずれかをデフロスト運転する段階を有するのでもよいし、または、デフロスト運転段階は、複数の負荷冷却器12すべての冷却運転を停止しつつ、それと併行して、複数の負荷冷却器12のいずれかをデフロスト運転する段階を有するのでもよく、冷却運転およびデフロスト運転の多様な運転モードに対して対応可能としながら、冷却用冷媒の種類、温度圧力条件に影響を及ぼすことなしに、デフロスト可能となる。
In this case, the defrost operation stage may include a stage in which one of the multiple load coolers 12 is cooled to store heat in the
変形例として、冷却運転中において、蓄熱段階終了後に、蓄熱器16をバイパスする段階を有するのでもよい。
より詳細には、圧縮機14からの吐出冷媒ガスが蓄熱器16を介してコンデンサー18まで流れることにより、蓄熱器16での圧力損失が不可避的に生じることから、このような圧力損失を排除するために、蓄熱用往路147Aと蓄熱用復路147Bとの間を接続する蓄熱器バイパス管を設け、蓄熱器バイパス管(図示せず)を介して蓄熱器16をバイパスするようにしてもよい。
特に、通常冷却運転において、蓄熱器16により十分な蓄熱がなされた後には、蓄熱器バイパス管を介して蓄熱器16をバイパスすることにより、冷却運転のみを行ってもよい。
As a variant, during the cooling operation, there may be a step of bypassing the
More specifically, since the refrigerant gas discharged from the
In particular, in the normal cooling operation, after sufficient heat has been stored in the
本発明に係る冷凍装置の第2実施形態を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
下の説明において、第1実施形態と同様な構成要素については、同様な参照番号を付することによりその説明は省略し、以下では、本実施形態の特徴部分について詳細に説明する。
本発明の第2実施形態の特徴は、デフロスト用熱媒復路84に設置される受液器20の設置レベルにあり、それにより、デフロスト運転の多様性を拡大した点にある。
より詳細には、デフロスト用熱媒復路84に設置される受液器20は、第1実施形態においては、図1に示すように、熱交換器200Aおよび200Bと熱交換器200Cおよび熱交換器200Dとの間のレベルであるが、本実施形態においては、図9に示すように、最下方レベルに位置する熱交換器200Cおよび200Dと蓄熱器16との間のレベルに設置しており、これにより、デフロスト運転の際、第1実施形態においては、負荷冷却器12Aないし12Dの4基すべてを同時にデフロスト運転するのが困難であったところ、本実施形態においては、負荷冷却器12Aないし12Dの4基すべてを同時にデフロスト運転するのを可能としている。
A second embodiment of the refrigeration device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
In the following description, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and the characteristic parts of this embodiment will be described in detail below.
The second embodiment of the present invention is characterized in that the
More specifically, in the first embodiment, the
受液器20内のデフロスト用熱媒の液面と蓄熱器16とのレベル差Hは、このような観点から定めればよく、熱交換器200Cおよび熱交換器200Dの直下方が好ましい。
冷却運転は、第1実施形態と同様であり、デフロスト運転について、ループ型サーモサイフォンによる自然循環を達成する点においては、第1実施形態と同様である。
デフロスト運転の態様について、複数の負荷冷却器のいずれかを冷却運転することにより、蓄熱器に蓄熱する段階と、複数の負荷冷却器のすべてまたはいずれかをデフロスト運転する段階とを有し、デフロスト運転段階は、複数の負荷冷却器のいずれかを冷却運転することにより、蓄熱器に蓄熱しつつ、それと併行して、複数の負荷冷却器の残りのいずれかをデフロスト運転する段階を有するのでもよく、デフロスト運転段階は、複数の負荷冷却器すべての冷却運転を停止しつつ、それと併行して、複数の負荷冷却器のすべてまたはいずれかをデフロスト運転する段階を有するのでもよい、
The level difference H between the liquid level of the defrost heat medium in the
The cooling operation is similar to that of the first embodiment, and the defrost operation is similar to that of the first embodiment in that natural circulation is achieved by the loop-type thermosiphon.
Regarding the mode of the defrost operation, the method may have a step of storing heat in a heat accumulator by performing a cooling operation of any of the multiple load coolers, and a step of performing a defrost operation on all or any of the multiple load coolers, and the defrost operation step may have a step of storing heat in the heat accumulator by performing a cooling operation of any of the multiple load coolers while simultaneously performing a defrost operation on any of the remaining multiple load coolers, and the defrost operation step may have a step of stopping the cooling operation of all of the multiple load coolers while simultaneously performing a defrost operation on all or any of the multiple load coolers.
より具体的には、図9に示すように、負荷冷却器12Aないし12Dの冷却運転により、蓄熱器に蓄熱した後、圧縮機14を停止して、切替弁300、302、312、208A、208B、208C、208D、322A、322B、322C、322D、210A、210B、210C、および210Dすべてを開き、負荷冷却器12Aないし12Dすべてについて、デフロスト運転を行ってもよいし、第1実施形態と同様に、負荷冷却器12Aないし12Dの冷却運転により、蓄熱器に蓄熱した後、上方レベルに位置する負荷冷却器12Aおよび12Bを冷却運転しながら、下方レベルに位置する負荷冷却器12Cおよび12Dをデフロスト運転したり、下方レベルに位置する負荷冷却器12Cおよび12Dを冷却運転しながら、上方レベルに位置する負荷冷却器12Aおよび12Bをデフロスト運転したりすることにより、いわゆる追っかけ運転をしてもよい。あるいは、負荷冷却器12Aないし12Dの冷却運転により、蓄熱器に蓄熱した後、圧縮機14を停止して、負荷冷却器12Aないし12Dのうちデフロストが必要な負荷冷却器のみを選択して、デフロスト運転してもよい。
この場合、負荷冷却器12Aないし12Dすべてについて、デフロスト運転を行う際、上方レベルの負荷冷却器12Aおよび12Bのデフロスト運転を確実に行うのに、負荷冷却器12Aおよび12Bへのデフロスト用熱媒往路の口径を負荷冷却器12Cおよび12Dへのデフロスト用熱媒往路の口径より拡径化することにより、流路抵抗を低減するのでもよい。
以上のように、本実施形態は、第1実施形態に比較して、ループ型サーモサイフォンによりデフロスト運転を行う場合の多様性を拡大している。
More specifically, as shown in FIG. 9, after heat is stored in the heat accumulator by the cooling operation of the
In this case, when performing defrost operation for all of the
As described above, this embodiment expands the variety of cases in which the defrost operation is performed using the loop thermosiphon, compared to the first embodiment.
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において、当業者であれば、種々の修正あるいは変更が可能である。
たとえば、ループ型サーモサイフォン式第1循環路は、デフロスト用冷媒が伝熱管の冷媒用復路側から熱交換器に向かうデフロスト用冷媒往路と、デフロスト用冷媒が熱交換器から伝熱管の冷媒用往路側に向かうデフロスト用冷媒復路と、を有し、デフロスト用冷媒往路には、開閉弁、デフロスト用冷媒復路には、熱交換器から冷媒用往路に向かう流れのみを可能とする逆止弁がそれぞれ設けられるものとして説明したが、それに限定されることなく、デフロスト用冷媒の流れを逆向き、すなわち、ループ型サーモサイフォン式第1循環路が、デフロスト用冷媒が熱交換器から伝熱管の冷媒用復路側に向かうデフロスト用冷媒復路と、デフロスト用冷媒が伝熱管の冷媒用往路側から熱交換器に向かうデフロスト用冷媒往路と、を有し、デフロスト用冷媒往路には、開閉弁、デフロスト用冷媒復路には、熱交換器から前記冷媒用復路に向かう流れのみを可能とする逆止弁がそれぞれ設けられるのでもよく、いずれの場合も、熱交換器において、デフロスト用熱媒とはカウンターフローとなるようにするのがよい。
たとえば、蓄熱器16により十分な蓄熱が行われている限り、デフロストが必要な負荷冷却器12のみについて、個別にデフロスト運転を行うのでもよく、その場合、デフロストが必要な負荷冷却器12が複数ある場合には、冷却運転を行いながら蓄熱を行うと同時に、デフロスト運転を行ういわゆる追っかけ運転をしてもよい。
たとえば、本実施形態において、蓄熱器16として説明したが、それに限定されることなく、冷媒からの蓄熱が可能である限り、蓄熱槽でもよく、さらに、冷媒により蓄熱しなくても、外部の熱源、たとえば排熱を利用して蓄熱してもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, those skilled in the art can make various modifications and changes without departing from the scope of the present invention.
For example, the loop-type thermosiphon first circulation path has a defrost refrigerant outward path in which the defrost refrigerant flows from the refrigerant return path side of the heat transfer tube to the heat exchanger, and a defrost refrigerant return path in which the defrost refrigerant flows from the heat exchanger to the refrigerant outward path side of the heat transfer tube, and has been described as being provided with an on-off valve in the defrost refrigerant outward path and a check valve that allows only flow from the heat exchanger to the refrigerant outward path in the defrost refrigerant return path, but is not limited thereto, and it is also possible to reverse the flow of the defrost refrigerant, i.e., The type thermosiphon first circulation path has a defrost refrigerant return path, in which the defrost refrigerant flows from the heat exchanger to the refrigerant return path side of the heat transfer tube, and a defrost refrigerant outward path, in which the defrost refrigerant flows from the refrigerant outward path side of the heat transfer tube to the heat exchanger, and the defrost refrigerant outward path may be provided with an on-off valve, and the defrost refrigerant return path may be provided with a check valve that only allows flow from the heat exchanger to the refrigerant return path, and in either case, it is preferable that there be a counterflow to the defrost heat medium in the heat exchanger.
For example, as long as sufficient heat is stored in the
For example, in this embodiment, the
たとえば、第1実施形態および第2実施形態において、負荷冷却器12が複数ある場合において、デフロスト用熱媒復路84に受液器20を設置しているが、それに限定されることなく、複数の負荷冷却器12がすべて同じレベルに設置され、かつ、負荷冷却器12側または蓄熱器16側の負荷変動が大きくない場合には、ループ型サーモサイフォンにより安定的に自然循環が可能であるから、受液器20を省略してもよい。
たとえば、本実施形態において、熱交換器200と負荷冷却器12との間のループ型サーモサイフォン第1循環路について、図面(図1)から見て時計回り、すなわち、熱交換器200から冷媒往路202を通じて負荷冷却器12へ、負荷冷却器12から冷媒復路204を通じて熱交換器200へ戻る態様として説明したが、それに限定されることなく、ループ型サーモサイフォン第1循環路に、冷却回路70用の冷媒を流用可能である限り、反時計回りでもよく、この場合、冷媒往路202に設ける逆止弁206を逆向きとすればよい。
For example, in the first and second embodiments, when there are multiple load coolers 12, the
For example, in this embodiment, the first loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger 200 and the load cooler 12 has been described as running clockwise as viewed in the drawing (FIG. 1), i.e., from the heat exchanger 200 to the load cooler 12 through the refrigerant
たとえば、本実施形態において、熱交換器200と負荷冷却器12との間のループ型サーモサイフォン第1循環路について、図面(図1)から見て時計回り、すなわち、熱交換器200から冷媒往路202を通じて負荷冷却器12へ、負荷冷却器12から冷媒復路204を通じて熱交換器200へ戻る態様であって、冷媒往路202に逆止弁206、冷媒復路204に開閉弁208を設けるものとして説明したが、それに限定されることなく、冷媒往路202に開閉弁208、冷媒復路204に逆止弁206を設けるのでもよい。
For example, in this embodiment, the first loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger 200 and the load cooler 12 is described as being clockwise as viewed in the drawing (Fig. 1), i.e., from the heat exchanger 200 to the load cooler 12 through the refrigerant
H レベル差
10 冷凍装置
12 負荷冷却器
14 圧縮機
16 蓄熱器
17 レシーバ
18 コンデンサー
20 受液器
70 冷却回路
72 デフロスト回路
74 吸熱部
76 デフロスト部
78 放熱部
80 冷却部
81 コンデンシングユニット
82 デフロスト用熱媒往路
84 デフロスト用熱媒復路
86 入り口側冷媒分岐管
90 出口側冷媒管
92 出口側デフロスト用熱媒管
100 通風流路
101 送風機
102 ケーシング
103 ターミナルボックス
104 伝熱管
105 冷媒用ヘッダー
106 デフロスト用伝熱管
112 空気冷却用冷媒流入開口
113 仕切板
117 吊り金具
118 デフロスト用熱媒流出開口
120 仕切板
122 冷媒管用貫通孔
128 冷却用直管部
130 冷却用U字管部
132 プレート状フィン
134 ドレンパン
135 デフロスト用伝熱管
136 分岐管
137 底面
140 逆止弁
141 分流器
143 逆止弁
145A 冷却水供給管
145B 冷却水戻し管
147A 蓄熱用往路
147B 蓄熱用復路
149 液位計
151 膨張弁
153 冷却用復路
155 冷却用往路
200 熱交換器
202 冷媒復路
204 冷媒往路
206 逆止弁
208 調整弁
210 調整弁
300 切替弁
302 切替弁
312 切替弁
322 切替弁
Claims (14)
さらに、前記負荷冷却器をデフロストするデフロスト回路を有し、
前記デフロスト回路は、前記冷却回路の冷却用冷媒と、前記デフロスト回路のデフロスト用熱媒との間で熱交換する熱交換器を有し、該負荷冷却器と該蓄熱器との間を該熱交換器を介して熱循環するデフロスト回路が設けられ、
該デフロスト回路は、前記蓄熱器内において、デフロスト用熱媒を介して蓄熱剤から吸熱する吸熱部と、前記負荷冷却器内において、前記冷却回路の冷却用冷媒を利用して放熱するデフロスト部とを有し、
前記冷却回路は、前記蓄熱器内において、蓄熱剤に放熱する放熱部と、前記負荷冷却器内において、負荷流体を冷却する冷却部とを有し、
前記蓄熱器は、前記熱交換器より下方レベル に設置され、
該熱交換器は、前記負荷冷却器より下方、かつ、前記蓄熱器より上方となるように設けられ、
前記冷却回路の冷却用冷媒は、前記熱交換器と前記負荷冷却器との間でループ型サーモサイフォン式第1循環路を構成し、前記デフロスト回路のデフロスト用熱媒は、前記熱交換器と前記蓄熱器との間でループ型サーモサイフォン式第2循環路を構成し、
前記冷媒配管は、前記受液器から前記膨張弁を介して前記負荷冷却器に向かって冷媒液または気液混合冷媒が流れる冷媒用往路と、前記負荷冷却器から前記圧縮機に向かって冷媒ガスが流れる冷媒用復路とを有し、
前記負荷冷却器は、前記冷媒用往路と前記冷媒用復路とを連通接続する伝熱管を有し、
前記ループ型サーモサイフォン式第1循環路は、前記伝熱管の前記冷媒用復路側と前記熱交換器とを連通接続するデフロスト用冷媒第1管路と、前記熱交換器と前記伝熱管の前記冷媒用往路側とを連通接続するデフロスト用冷媒第2管路と、を有し、該デフロスト用冷媒第1管路および第2管路のいずれか一方には、開閉弁、他方には、一方向の冷媒の流れのみを可能とする逆止弁がそれぞれ設けられ、
それにより、前記冷却回路を通じて、前記冷却部により負荷流体を冷却するとともに、前記放熱部を介して蓄熱剤に放熱する一方、前記デフロスト回路を通じて、前記吸熱部により蓄熱剤から吸熱することにより、前記熱交換器における冷却用冷媒とデフロスト用熱媒との熱交換を通じて、前記デフロスト部を介して前記負荷冷却器をデフロストする、ことを特徴とする、冷凍装置。 In a refrigeration system, a load cooler, a compressor, a heat accumulator, a condenser or gas cooler, a liquid receiver, and an expansion valve are connected in this order by refrigerant piping to form a cooling circuit through which a cooling refrigerant flows,
Further, a defrost circuit for defrosting the load cooler is provided,
The defrost circuit has a heat exchanger that exchanges heat between the cooling refrigerant of the cooling circuit and the defrost heat medium of the defrost circuit, and a defrost circuit is provided that circulates heat between the load cooler and the heat accumulator via the heat exchanger.
The defrost circuit has a heat absorption section in the heat storage device that absorbs heat from the heat storage agent via a defrost heat medium, and a defrost section in the load cooler that dissipates heat by using a cooling refrigerant in the cooling circuit,
The cooling circuit has a heat dissipation section that dissipates heat to a heat storage agent in the heat storage device, and a cooling section that cools a load fluid in the load cooler,
The heat storage device is disposed at a level below the heat exchanger,
The heat exchanger is provided below the load cooler and above the heat storage device,
The cooling refrigerant of the cooling circuit forms a first loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger and the load cooler, and the defrost heat medium of the defrost circuit forms a second loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger and the heat accumulator,
the refrigerant piping includes a refrigerant forward path through which a refrigerant liquid or a gas-liquid mixed refrigerant flows from the receiver toward the load cooler via the expansion valve, and a refrigerant return path through which a refrigerant gas flows from the load cooler toward the compressor,
the load cooler has a heat transfer tube that communicates with the refrigerant outflow path and the refrigerant return path,
the first loop-type thermosiphon circulation path includes a first defrost refrigerant pipe that connects the refrigerant return line side of the heat transfer tube to the heat exchanger, and a second defrost refrigerant pipe that connects the heat exchanger to the refrigerant outward line side of the heat transfer tube, one of the first defrost refrigerant pipe and the second defrost refrigerant pipe is provided with an on-off valve, and the other is provided with a check valve that allows refrigerant to flow only in one direction;
As a result, the load fluid is cooled by the cooling section through the cooling circuit, and heat is dissipated to the heat storage agent through the heat dissipation section, while heat is absorbed from the heat storage agent by the heat absorption section through the defrost circuit, thereby defrosting the load cooler via the defrost section through heat exchange between the cooling refrigerant and the defrost heat medium in the heat exchanger.
前記デフロスト回路には、前記蓄熱器から前記熱交換器に向かって、前記蓄熱器により加熱されたデフロスト用熱媒ガスが流れるデフロスト用熱媒往路と、前記熱交換器から前記蓄熱器に向かって、前記熱交換器で冷却されたデフロスト用熱媒液が流れるデフロスト用熱媒復路とが設けられ、
さらに、前記デフロスト用熱媒復路には、デフロスト用熱媒液面レベルを最下方の前記熱交換器より下方、かつ、前記蓄熱器より上方となるようにデフロスト用熱媒の受液器を設ける、請求項1に記載の冷凍装置。 The load cooler is provided in a plurality of units, at least some of which are installed at different levels;
The defrost circuit is provided with a defrost heat medium forward path through which a defrost heat medium gas heated by the heat accumulator flows from the heat accumulator toward the heat exchanger, and a defrost heat medium return path through which a defrost heat medium liquid cooled by the heat exchanger flows from the heat exchanger toward the heat accumulator,
The refrigeration apparatus according to claim 1, further comprising a receiver for the defrosting heat medium in the defrosting heat medium return path so that the liquid level of the defrosting heat medium is lower than the lowest heat exchanger and higher than the heat accumulator.
前記伝熱管は、該ケーシング内において、該通風流路に沿う空気流れに交差するように配置され、内部に、冷却運転の際は空気冷却用冷媒が流れ、デフロスト運転の際は空気冷却用冷媒がデフロスト用に利用され、
該伝熱管において、一端開口および他端開口がそれぞれ、前記ケーシングに設けられた、空気冷却用冷媒流入開口および空気冷却用冷媒流出開口に接続され、
前記空気冷却用冷媒流入開口および前記空気冷却用冷媒流出開口それぞれに、入り口側冷媒分岐管および出口側冷媒分岐管が接続され、
前記ケーシング内において、前記伝熱管を内部加熱式にデフロスト可能なように、該入り口側冷媒分岐管は、前記デフロスト用冷媒第2管路に連通接続され、該出口側冷媒分岐管は、前記デフロスト用冷媒第1管路デフロスト用冷媒復路に連通接続される、請求項3に記載の冷凍装置。 Each of the load coolers has a casing having a cooling air inlet opening and a cooling air outlet opening arranged opposite to each other, and an air flow passage provided therein from the cooling air inlet opening to the cooling air outlet opening;
The heat transfer tube is disposed in the casing so as to cross the air flow along the ventilation flow path, and an air-cooling refrigerant flows through the heat transfer tube during a cooling operation, and the air-cooling refrigerant is used for defrosting during a defrost operation.
In the heat transfer tube, one end opening and the other end opening are connected to an air-cooling refrigerant inlet opening and an air-cooling refrigerant outlet opening, respectively, which are provided in the casing;
an inlet-side refrigerant branch pipe and an outlet-side refrigerant branch pipe are connected to the air-cooling refrigerant inlet opening and the air-cooling refrigerant outlet opening, respectively;
4. The refrigeration apparatus according to claim 3, wherein within the casing, the inlet side refrigerant branch pipe is connected in communication with the defrost refrigerant second pipe, and the outlet side refrigerant branch pipe is connected in communication with the defrost refrigerant first pipe and a defrost refrigerant return line, so that the heat transfer tube can be defrosted in an internal heating manner.
前記蓄熱器は、最下方レベルに設置される前記熱交換器より下方レベル に設置され、
前記冷却回路の冷却用冷媒と、前記デフロスト回路のデフロスト用熱媒との間で熱交換する熱交換器が、前記負荷冷却器より下方、かつ、前記蓄熱器より上方となるように設けられ、
前記冷却回路の冷却用冷媒は、前記熱交換器と前記負荷冷却器との間でループ型サーモサイフォン式第1循環路を構成し、前記デフロスト回路のデフロスト用熱媒は、前記熱交換器と前記蓄熱器との間でループ型サーモサイフォン式第2循環路を構成し、
前記冷却回路により前記負荷冷却器を冷却運転することにより、前記蓄熱器に蓄熱する段階と、
前記蓄熱段階において蓄熱されたデフロスト用熱媒を、ループ型サーモサイフォン式第2循環路により前記熱交換器と前記蓄熱器との間で循環させつつ、前記冷却回路の冷却用冷媒を、ループ型サーモサイフォン式第1循環路により、前記熱交換器と前記負荷冷却器との間で循環させることにより、デフロスト用熱媒により加熱された冷却用冷媒により、前記負荷冷却器をデフロスト運転する段階を有する、
ことを特徴とする負荷冷却器のデフロスト方法。 A method for defrosting a load cooler, comprising: a load cooler, a compressor, a heat accumulator, a condenser or gas cooler, a liquid receiver, and an expansion valve, which are connected in this order by refrigerant piping; a cooling circuit through which a cooling refrigerant flows stores heat through a heat accumulator and cools the load cooler; and a defrost circuit that circulates heat between the load cooler and the heat accumulator dissipates heat through the heat accumulator and defrosts the load cooler,
The heat storage unit is installed at a lower level than the heat exchanger installed at the lowest level;
a heat exchanger for exchanging heat between the cooling refrigerant of the cooling circuit and the defrost heat medium of the defrost circuit is provided below the load cooler and above the heat accumulator;
The cooling refrigerant of the cooling circuit forms a first loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger and the load cooler, and the defrost heat medium of the defrost circuit forms a second loop-type thermosiphon circulation path between the heat exchanger and the heat accumulator,
a step of storing heat in the heat accumulator by performing a cooling operation on the load cooler using the cooling circuit;
The defrosting heat medium stored in the heat storage step is circulated between the heat exchanger and the heat accumulator through a loop-type thermosiphon type second circulation path, while the cooling refrigerant of the cooling circuit is circulated between the heat exchanger and the load cooler through a loop-type thermosiphon type first circulation path, thereby performing a defrosting operation of the load cooler with the cooling refrigerant heated by the defrosting heat medium.
A method for defrosting a load cooler comprising the steps of:
前記デフロスト回路には、前記蓄熱器から前記熱交換器に向かって、前記蓄熱器により加熱されたデフロスト用熱媒ガスが流れるデフロスト用熱媒往路と、前記熱交換器から前記蓄熱器に向かって、前記熱交換器で冷却されたデフロスト用熱媒液が流れるデフロスト用熱媒復路とが設けられ、
さらに、前記デフロスト用熱媒復路には、デフロスト用熱媒液面レベルを最下方の前記熱交換器より下方、かつ、前記蓄熱器より上方となるようにデフロスト用熱媒の受液器を設ける、請求項9に記載の負荷冷却器のデフロスト方法。 The load cooler is provided in a plurality of units, at least some of which are installed at different levels;
The defrost circuit is provided with a defrost heat medium forward path through which a defrost heat medium gas heated by the heat accumulator flows from the heat accumulator toward the heat exchanger, and a defrost heat medium return path through which a defrost heat medium liquid cooled by the heat exchanger flows from the heat exchanger toward the heat accumulator,
The defrosting method for a load cooler as described in claim 9, further comprising providing a receiver for the defrosting heat medium in the defrosting heat medium return path so that the liquid level of the defrosting heat medium is lower than the lowest heat exchanger and higher than the heat accumulator.
2. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein in the first loop-type thermosiphon circulation path, the first defrost refrigerant pipe is a defrost refrigerant return path through which the defrost refrigerant flows from the heat exchanger to the refrigerant return path side of the heat transfer tube, and the second defrost refrigerant pipe is a defrost refrigerant outward path through which the defrost refrigerant flows from the refrigerant outward path side of the heat transfer tube to the heat exchanger, and the defrost refrigerant outward path is provided with an opening/closing valve, and the defrost refrigerant return path is provided with a check valve that allows only a flow from the heat exchanger to the refrigerant return path.
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