JP2697376B2 - Defrost device for cooling system with binary refrigeration cycle - Google Patents
Defrost device for cooling system with binary refrigeration cycleInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、低温側の複数の冷却ユ
ニットと、熱源側となる廃熱処理系統の室外機とをカス
ケード接続してなる二元冷凍システムの冷却装置におい
て、エネルギー消費を軽減しながら効率の良い個別デフ
ロストを行うことができるデフロスト装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention reduces the energy consumption in a cooling device of a binary refrigeration system in which a plurality of low-temperature side cooling units and an outdoor unit of a waste heat treatment system serving as a heat source are cascaded. The present invention relates to a defrosting device that can perform efficient individual defrosting while performing efficient defrosting.
【0002】[0002]
【従来の技術】単一の冷却ユニット内に複数の単元閉冷
凍サイクルを有する冷却装置のためのデフロスト装置に
おいて、逆サイクルデフロストを行う閉冷凍サイクルが
冷却運転中の閉冷凍サイクルからの廃熱を利用するデフ
ロスト装置は、たとえば特開昭64−38581号公報
によって公知である。この先行技術では、各閉冷凍サイ
クルを構成する凝縮器が相互に熱交換が可能となるよう
に一括してまとめて構成される。2. Description of the Related Art In a defrosting apparatus for a cooling system having a plurality of unit closed refrigeration cycles in a single cooling unit, a closed refrigeration cycle for performing reverse cycle defrost removes waste heat from the closed refrigeration cycle during a cooling operation. A defrosting device to be used is known, for example, from Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-38581. In this prior art, condensers constituting each closed refrigeration cycle are collectively configured so that heat exchange can be performed therebetween.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記先行技術は、単元
の閉冷凍サイクルを有する冷却装置に適用されるもので
あるけれども、二元の冷凍サイクルを有する冷却装置に
は適用することはできない。蒸発温度がマイナス数十度
となる極低温が要求されるとき、単元冷凍サイクルより
も二元冷凍サイクルの方が有利である。Although the above prior art is applied to a cooling system having a unitary closed refrigeration cycle, it cannot be applied to a cooling system having a dual refrigeration cycle. When an extremely low temperature at which the evaporation temperature is minus several tens of degrees is required, the binary refrigeration cycle is more advantageous than the unitary refrigeration cycle.
【0004】また、上記先行技術に示される冷却装置
は、一体的に構成されるので、大きな冷却室を冷却する
ときなど、冷却装置が大形化し、また一箇所で冷却する
ので、冷却室内を均一に冷却することが困難であるとい
う問題がある。この問題を解決するため、従来から、冷
却装置を複数の冷却ユニットで構成していわゆる低温マ
ルチと称する方式とすることが行われている。[0004] Further, since the cooling device disclosed in the above-mentioned prior art is integrally formed, the cooling device becomes large in size when cooling a large cooling chamber and the like, and is cooled in one place. There is a problem that it is difficult to cool uniformly. In order to solve this problem, conventionally, a cooling device is configured by a plurality of cooling units to form a so-called low-temperature multi.
【0005】しかしながら、低温マルチ方式の冷却装置
には、上述の先行技術に示されるようなデフロスト法を
適用することができない。各冷却ユニット毎に別々に凝
縮器が設けられ、相互に熱交換は不可能だからである。
したがって、従来からの低温マルチ方式の冷却装置で
は、デフロスト時に熱回収運転を行うことはできず、熱
効率が悪い。[0005] However, the defrost method as shown in the above-mentioned prior art cannot be applied to a low-temperature multi-system cooling device. This is because a condenser is separately provided for each cooling unit, and heat exchange with each other is impossible.
Therefore, in the conventional low-temperature multi-system cooling device, the heat recovery operation cannot be performed at the time of defrost, and the heat efficiency is poor.
【0006】本発明の目的は、冷却装置を複数の冷却ユ
ニットで構成し、各冷却ユニットがそれぞれ二元冷凍サ
イクルを有し、高温側の低圧冷媒系統を共通化すること
によって、デフロスト時の熱回収運転を可能とする冷却
装置のためのデフロスト装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cooling apparatus comprising a plurality of cooling units, each of which has a dual refrigeration cycle and a common low-temperature refrigerant system on the high-temperature side, so that heat during defrosting can be obtained. An object of the present invention is to provide a defrost device for a cooling device that enables a recovery operation.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、低圧冷媒往路
21A、低圧冷媒復路21Bを備える室外機2と、カス
ケードコンデンサ6を含み閉冷凍サイクルが構成され
て、カスケードコンデンサ6の2次側が低圧冷媒往路2
1Aおよび低圧冷媒復路21Bに接続される複数の冷却
ユニット1A,1Bとからなる二元冷凍サイクルを有す
る冷却装置において、低圧冷媒往路21Aの上手に接続
する冷却ユニット1Aが逆サイクルデフロスト運転し、
下手に接続する冷却ユニット1Bが冷却運転する際、下
手の前記冷却ユニット1Bが直列に室外機2からの低圧
冷媒を受けるごとく配管し、上手の冷媒ユニット1A、
下手の冷却ユニット1Bが共に冷却運転する際、並列に
室外機2からの低圧冷媒を受けるごとく配管する弁手段
29が設けられていることを特徴とする二元冷凍サイク
ルを有する冷却装置のためのデフロスト装置である。According to the present invention, a closed refrigeration cycle including an outdoor unit 2 having a low-pressure refrigerant forward path 21A and a low-pressure refrigerant return path 21B and a cascade condenser 6 is constructed, and the secondary side of the cascade condenser 6 has a low pressure. Refrigerant outward path 2
In a cooling device having a binary refrigeration cycle consisting of a plurality of cooling units 1A and 1B connected to the low-pressure refrigerant return path 21A and the low-pressure refrigerant return path 21B, the cooling unit 1A connected to the low-pressure refrigerant forward path 21A performs reverse cycle defrost operation,
When the cooling unit 1B connected to the lower side performs the cooling operation, the lower cooling unit 1B is piped in series so as to receive the low-pressure refrigerant from the outdoor unit 2 in series, and the superior refrigerant unit 1A,
A cooling unit having a dual refrigeration cycle, characterized in that a valve means 29 is provided for piping so as to receive the low-pressure refrigerant from the outdoor unit 2 in parallel when the lower cooling unit 1B performs the cooling operation together. It is a defrost device.
【0008】本発明はまた、低圧冷媒往路21A、低圧
冷媒復路21Bを備える室外機2と、カスケードコンデ
ンサ6を含み閉冷凍サイクルが構成されて、カスケード
コンデンサ6の2次側が低圧冷媒往路21Aおよび低圧
冷媒復路21Bに接続される複数の冷却ユニット1A,
1Bとからなる二元冷凍サイクルを有する冷却装置にお
いて、低圧冷媒往路21Aの上手に接続する冷却ユニッ
ト1Aが冷却運転し、下手に接続する冷却ユニット1B
が逆サイクルデフロスト運転する際、下手の前記冷却ユ
ニット1Bが直列に室外機2からの低圧冷媒を受けるご
とく配管し、上手の冷媒ユニット1A、下手の冷却ユニ
ット1Bが共に冷却運転する際、並列に室外機2からの
低圧冷媒を受けるごとく配管する弁手段29が設けられ
ていることを特徴とする二元冷凍サイクルを有する冷却
装置のためのデフロスト装置である。The present invention also provides a closed refrigeration cycle including an outdoor unit 2 having a low-pressure refrigerant outward path 21A and a low-pressure refrigerant return path 21B, and a cascade condenser 6. The secondary side of the cascade condenser 6 has a low-pressure refrigerant outward path 21A and a low-pressure refrigerant A plurality of cooling units 1A connected to the refrigerant return path 21B,
1B, the cooling unit 1A connected upstream of the low-pressure refrigerant outward path 21A performs a cooling operation and the cooling unit 1B connected downstream.
When performing the reverse cycle defrost operation, pipes are arranged so that the lower cooling unit 1B receives the low-pressure refrigerant from the outdoor unit 2 in series, and when the upper refrigerant unit 1A and the lower cooling unit 1B perform the cooling operation together, they are connected in parallel. A defrosting device for a cooling device having a binary refrigeration cycle, wherein a valve means 29 for piping so as to receive low-pressure refrigerant from the outdoor unit 2 is provided.
【0009】本発明はまた、前記弁手段29が、上手の
冷却ユニット1Aにおけるカスケードコンデンサ6の2
次側冷媒出口を低圧冷媒復路21Bに接続するための低
圧冷媒出口管の途中ならびに、上記冷却ユニット1Aに
おけるカスケードコンデンサ6の2次側の分岐接続点
と、下手の冷却ユニット1Bにおけるカスケードコンデ
ンサ6の2次側の分岐接続点との間の低圧冷媒往路21
Aの途中に介在するよう設けられた四路切換弁であっ
て、上手・下手の両冷却ユニット1A,1Bの一方が冷
却運転、他方が逆サイクルデフロスト運転の際は、前記
低圧冷媒出口管途中および前記低圧冷媒往路21A途中
を断路し、かつ、上手の冷却ユニット1Aにおけるカス
ケードコンデンサ6の2次側冷媒出口を低圧冷媒往路2
1Aに接続する一方、上手・下手の両冷却ユニット1
A,1Bが共に冷却運転の際は、前記低圧冷媒出口管途
中および前記低圧冷媒往路21A途中をそれぞれ導通す
るごとく弁作動することを特徴とする。According to the present invention, the valve means 29 is provided so that the cascade condenser 6 in the well-known cooling unit 1A is provided.
In the middle of the low-pressure refrigerant outlet pipe for connecting the secondary-side refrigerant outlet to the low-pressure refrigerant return path 21B, the secondary branch connection point of the cascade condenser 6 in the cooling unit 1A, and the cascade condenser 6 in the lower cooling unit 1B. Low pressure refrigerant outward path 21 between the secondary side branch connection point
A four-way switching valve interposed in the middle of the low-pressure refrigerant outlet pipe when one of the upper and lower cooling units 1A and 1B is in a cooling operation and the other is in a reverse cycle defrost operation. And disconnect the middle of the low-pressure refrigerant outward path 21A, and connect the secondary-side refrigerant outlet of the cascade condenser 6 in the cooling unit 1A to the low-pressure refrigerant outward path 2A.
1A, while both superior and inferior cooling units 1
When both A and 1B are in the cooling operation, the valves are operated so as to conduct in the middle of the low-pressure refrigerant outlet pipe and the middle of the low-pressure refrigerant outward path 21A, respectively.
【0010】[0010]
【作用】本発明に従えば、複数の冷却ユニット1A,1
Bに対して単冷媒系統の室外機を共通に接続したカスケ
ード接続方式の二元冷凍サイクルであって、冷媒回路が
簡易化されることによって、装置全体が簡単なものとな
る。According to the present invention, a plurality of cooling units 1A, 1
This is a cascade-connected binary refrigeration cycle in which an outdoor unit of a single refrigerant system is commonly connected to B, and the entire circuit is simplified by simplifying the refrigerant circuit.
【0011】また、複数の冷却ユニット1A,1Bは交
互の個別あるいは同時のデフロスト運転することが可能
であって、さらに個別デフロスト運転する場合は、室外
機2に係る低圧冷媒往路・復路21A,21Bを利用し
て熱回収を図った省エネルギー運転が行える。すなわ
ち、低温系統の冷却ユニット1A,1Bにおいて室外機
2からの低圧冷媒に対して上流側にある冷却ユニット1
Aがデフロスト運転する場合は、下流側の冷却ユニット
1Bに対しカスケードコンデンサ6の冷却熱源として供
給することになって、冷却ユニット1Bの冷却能力を増
加するように熱回収が行われる。また、下流側にある冷
却ユニット1Bがデフロスト運転する場合は、冷却運転
中の上流側の冷却ユニット1Aに生じる冷却廃熱が蒸発
器として作用する下流側の冷却ユニット1Bのカスケー
ドコンデンサ6に供給されるので、冷却ユニット1Bの
デフロスト能力を増加することとなる。The plurality of cooling units 1A and 1B can perform alternate individual or simultaneous defrost operations. In the case of individual defrost operation, the low-pressure refrigerant forward and return paths 21A and 21B of the outdoor unit 2 can be used. Energy saving operation can be performed by utilizing heat recovery. That is, in the cooling units 1A and 1B of the low-temperature system, the cooling unit 1 upstream of the low-pressure refrigerant from the outdoor unit 2
When A performs the defrost operation, the cooling unit 1B on the downstream side is supplied as a cooling heat source of the cascade condenser 6, and heat is recovered so as to increase the cooling capacity of the cooling unit 1B. When the downstream cooling unit 1B performs the defrost operation, the cooling waste heat generated in the upstream cooling unit 1A during the cooling operation is supplied to the cascade condenser 6 of the downstream cooling unit 1B acting as an evaporator. Therefore, the defrost capacity of the cooling unit 1B is increased.
【0012】かくして、廃熱系統を共通化したことによ
って、デフロスト運転の際の省エネルギーが果される。Thus, by sharing the waste heat system, energy can be saved during the defrost operation.
【0013】また、本発明に従えば、上流側の冷却ユニ
ット1Aのカスケードコンデンサ6に関連して弁手段2
9を設けた構成であって、配管系統は簡単なものであ
り、しかも弁手段29の切換作動が追加されるだけであ
るので、運転操作が単純化される。According to the present invention, the valve means 2 is connected to the cascade condenser 6 of the upstream cooling unit 1A.
9, the operation is simplified because the piping system is simple and only the switching operation of the valve means 29 is added.
【0014】さらに、弁手段29として四路切換弁を使
用したものは、弁の切換え操作の際に室外機2に係る低
圧冷媒系統中に、液冷媒またはガス冷媒が封じ込められ
る個所が全く存在しなく、したがって圧力上昇をもたら
すなどの危険性はなくて安全性の高い装置を提供し得
る。Further, in the case where a four-way switching valve is used as the valve means 29, there is no place in the low-pressure refrigerant system of the outdoor unit 2 where liquid refrigerant or gas refrigerant is confined at the time of valve switching operation. Therefore, it is possible to provide a device with high safety without a danger of causing a pressure rise.
【0015】[0015]
【実施例】図1は、本発明の第1実施例に係る冷却装置
の概要示装置回路図である。屋内に設置する冷却室27
の頂壁部に配設される複数の冷却ユニット1A,1Bは
同じ構造であって、ケーシング11内が中央部に横設す
る断熱壁16によって上下2室に断熱区画され、下半部
が冷却室27に挿入され上半部が冷却室27外に突出さ
れて、前記頂壁に対し気密を保たせて固定される。FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a cooling apparatus according to a first embodiment of the present invention. Cooling room 27 installed indoors
A plurality of cooling units 1A and 1B arranged on the top wall portion of the casing 11 have the same structure, and the inside of the casing 11 is heat-insulated into two upper and lower chambers by a heat insulating wall 16 provided in the center, and the lower half is cooled. The upper half is inserted into the chamber 27 and protrudes out of the cooling chamber 27, and is fixed to the top wall while keeping the airtight.
【0016】ケーシング11には、下方室に面する右側
壁部と左側壁部とに、空気導入口12と空気導出口13
とがそれぞれ開口され、一方、上方室に面する右側壁部
と頂壁部とに、空気導入口14と空気導出口15とがそ
れぞれ開口される。下方室内には、蒸発器9とブロア1
0とから成るブロアコイル3および逆止弁20Bを並列
接続してなる感温膨張弁で実現される膨張手段7が収設
され、上方室の熱源側部4には、圧縮機5と、四路切換
弁28と、1次側冷媒流通部および2次側冷媒流通部
を、熱交換的に備えて成るカスケードコンデンサ6と、
逆止弁20Aを並列接続してなるキャピラリーチューブ
8と、バックアップ用のファン22とが収設される。The casing 11 has an air inlet 12 and an air outlet 13 at a right side wall and a left side wall facing the lower chamber.
Are respectively opened, while an air inlet 14 and an air outlet 15 are respectively opened in the right side wall and the top wall facing the upper chamber. In the lower chamber, the evaporator 9 and the blower 1
The expansion means 7, which is realized by a temperature-sensitive expansion valve formed by connecting a blower coil 3 and a check valve 20B in parallel with each other, is accommodated in the heat source side 4 of the upper chamber. A switching valve 28, a cascade condenser 6 having a primary-side refrigerant circulation part and a secondary-side refrigerant circulation part in a heat exchange manner,
The capillary tube 8 formed by connecting the check valves 20A in parallel and the backup fan 22 are housed.
【0017】圧縮機5、四路切換弁28、カスケードコ
ンデンサ6の1次側冷媒流通部、キャピラリーチューブ
8、感温膨張弁7および蒸発器9は、冷媒配管によって
循環的に接続され、周知の可逆冷凍サイクルが形成され
て、圧縮機5、ブロア10を運転し、四路切換弁28を
冷却側に操作した状態で空気導入口12から流入した冷
却室27内の空気は、蒸発器9を通過する際に低温に冷
却されて、空気導出口13から冷却室27内に冷風とし
て送出されることにより、冷却室27内の冷却が成され
る。一方、カスケードコンデンサ6に生じる廃熱は、後
述する室外機2によって室外に放出される。この場合の
冷媒の流動は実線矢印にて示される。以上説明して成る
構造の冷却ユニット1は、機器の組付け、冷媒配管接続
の一切の組立てが専門工場において行われて、いわゆる
ファクトリ・アセンブルド化され、現地側においては、
ユニットの据付けと、カスケードコンデンサ6の2次側
冷媒流通部に対する配管接続とが行われるだけである。The compressor 5, the four-way switching valve 28, the primary-side refrigerant flow section of the cascade condenser 6, the capillary tube 8, the temperature-sensitive expansion valve 7, and the evaporator 9 are connected in a circulating manner by a refrigerant pipe. A reversible refrigeration cycle is formed, the compressor 5 and the blower 10 are operated, and the air in the cooling chamber 27 flowing from the air inlet 12 while the four-way switching valve 28 is operated to the cooling side is supplied to the evaporator 9. When passing through, it is cooled to a low temperature and is sent out from the air outlet 13 into the cooling chamber 27 as cool air, thereby cooling the cooling chamber 27. On the other hand, waste heat generated in the cascade condenser 6 is released outside by the outdoor unit 2 described later. The flow of the refrigerant in this case is indicated by a solid arrow. In the cooling unit 1 having the structure described above, assembling of equipment and all assembly of refrigerant pipe connection are performed in a specialty factory, so-called factory assembled, and on the local side,
Only the installation of the unit and the pipe connection to the secondary-side refrigerant flow portion of the cascade condenser 6 are performed.
【0018】上記冷却ユニット1と組合わせて用いられ
る室外機2は、圧縮機17と、凝縮器18と、膨張弁1
9と、ファン23とがケーシング内に収容されて、圧縮
機17の吐出口と凝縮器18の冷媒入口とをガス管で接
続し、凝縮器18の冷媒出口と膨張弁19の流入ポート
とを液管で接続する。この室外機2は室外に設置され
て、圧縮機17の吸入口と各カスケードコンデンサ6の
2次側冷媒流通部出口とが低圧冷媒復路21Bによって
接続され、膨張弁19の流出ポートと各カスケードコン
デンサ6の2次側冷媒流通部入口とが低圧冷媒往路21
Aによって接続される。このようにして、圧縮機17、
凝縮器18、膨張弁19および各カスケードコンデンサ
6の2次側冷媒流通部によって周知の冷凍サイクルが形
成され、冷却運転時にカスケードコンデンサ6で奪取さ
れる廃熱は、ファン23の運転によって凝縮器18を通
過する風を介して室外に放出される。The outdoor unit 2 used in combination with the cooling unit 1 includes a compressor 17, a condenser 18, and an expansion valve 1.
9 and a fan 23 are accommodated in a casing, and a discharge port of the compressor 17 and a refrigerant inlet of the condenser 18 are connected by a gas pipe, and a refrigerant outlet of the condenser 18 and an inflow port of the expansion valve 19 are connected. Connect with a liquid tube. The outdoor unit 2 is installed outdoors, and the suction port of the compressor 17 and the outlet of the secondary-side refrigerant circulation portion of each cascade condenser 6 are connected by a low-pressure refrigerant return path 21B, and the outlet port of the expansion valve 19 and each cascade condenser 6 is a low-pressure refrigerant forward path 21
Connected by A. Thus, the compressor 17,
A well-known refrigeration cycle is formed by the condenser 18, the expansion valve 19, and the secondary-side refrigerant circulation portion of each cascade condenser 6, and waste heat taken by the cascade condenser 6 during the cooling operation is reduced by the operation of the fan 23. Is released outside through the wind that passes through.
【0019】図2は、図1図示実施例に係る2種の冷媒
サイクル図である。冷却装置が超低温の冷凍用として運
転する装置では図2(イ)に示されるが、蒸発器9の蒸
発温度が−40°C、カスケードコンデンサ6の1次側
が15°C、2次側が5°C、凝縮器18の凝縮温度が
50°Cとなるように設計され、また、低温の冷蔵用と
して運転する装置では、図2(ロ)に示されるが、各温
度がそれぞれ−15°C、15°C,5°C,50°C
となるように設計され、1次側冷媒サイクルの凝縮温度
が蒸発温度の高低に関係なく、たとえば15°C一定に
なるように設計されて、これが室外機2を介して廃熱処
理されることになる。FIG. 2 is a diagram showing two types of refrigerant cycles according to the embodiment shown in FIG. FIG. 2 (a) shows an apparatus in which the cooling device operates for cryogenic freezing. The evaporator 9 has an evaporation temperature of -40 ° C., the primary side of the cascade condenser 6 has a temperature of 15 ° C., and the secondary side has a temperature of 5 °. C, in a device designed so that the condensation temperature of the condenser 18 is 50 ° C. and operated for low-temperature refrigeration, as shown in FIG. 15 ° C, 5 ° C, 50 ° C
Is designed so that the condensing temperature of the primary refrigerant cycle is constant at, for example, 15 ° C. irrespective of the level of the evaporating temperature, and this is subjected to waste heat treatment via the outdoor unit 2. Become.
【0020】なお、図1図示冷却装置においては、通常
時はファン22を停止してカスケードコンデンサ6から
出る熱は自然対流分だけが屋内に放散されるようにする
ことにより、屋内温度が上昇するのを防止する。そし
て、冷却室27内の温度をサーモ24で検出して圧縮機
5を発停し、温度一定の制御をする。一方、室外機2側
は、カスケードコンデンサ6の2次側冷媒流通部入口の
冷媒温度サーモ25で検出して、この温度が過熱相当温
度に上昇したとき、圧縮機17を運転するよう制御す
る。In the cooling apparatus shown in FIG. 1, the fan 22 is normally stopped and only the natural convection of the heat emitted from the cascade condenser 6 is dissipated indoors, so that the indoor temperature rises. To prevent Then, the temperature in the cooling chamber 27 is detected by the thermometer 24, and the compressor 5 is started and stopped to control the temperature to be constant. On the other hand, the outdoor unit 2 detects the refrigerant temperature thermo 25 at the inlet of the secondary-side refrigerant flow portion of the cascade condenser 6 and controls the compressor 17 to operate when this temperature rises to a temperature corresponding to overheating.
【0021】また、ファン22は、サーモ25で検出し
た前記冷媒温度が設定した値よりも上昇することによっ
て、あるいは、カスケードコンデンサ6の1次冷媒流通
部出口の冷媒温度をサーモ26で検出して、この温度が
設定値よりも上昇することによって運転させるようにす
るものであり、室外機2の故障時に対応させるだけでな
く、室外機2が容量不足状態のときに不足分を補って室
外機2の容量を大きくするのを防ぐ上にも機能させるこ
とができて甚だ有利である。Further, the fan 22 detects the refrigerant temperature at the outlet of the primary refrigerant circulation portion of the cascade condenser 6 by the thermo 26 when the refrigerant temperature detected by the thermo 25 rises above a set value. When the outdoor unit 2 is in a state of insufficient capacity, the outdoor unit 2 is operated not only when the temperature of the outdoor unit 2 is insufficient but also when the outdoor unit 2 is in a shortage state. This is extremely advantageous because it can also function to prevent the capacity of 2 from increasing.
【0022】低圧冷媒往路21A内における低圧冷媒の
流動方向を基準として上手に接続する方の冷却ユニット
1Aに関連して、四路切換弁で実現される弁手段29が
設けられる。前記四路切換弁29は、カスケードコンデ
ンサ6の2次側冷媒出口を低圧冷媒復路21Bに接続す
るための低圧冷媒出口管の途中と、両冷却ユニット1
A,1Bにおける各カスケードコンデンサ6の2次側冷
媒入口の分岐接続点の間の低圧冷媒往路21Aの途中と
にそれぞれ介在するように設けられて、冷却ユニット1
Aを冷却ユニット1Bと同時に冷却運転する場合は、図
1で実線示するような弁体内接続が行われるように弁操
作し、一方、冷却ユニット1Aをデフロスト運転する場
合または冷却ユニット1Bがデフロスト運転していると
きに冷却運転する場合は、同じく破線示するような弁体
内接続が行われるように切換操作する。In connection with the cooling unit 1A which is connected well based on the flow direction of the low-pressure refrigerant in the low-pressure refrigerant outward path 21A, a valve means 29 realized by a four-way switching valve is provided. The four-way switching valve 29 is provided in the middle of a low-pressure refrigerant outlet pipe for connecting the secondary-side refrigerant outlet of the cascade condenser 6 to the low-pressure refrigerant return path 21B, and in both cooling units 1.
A and 1B are provided so as to be interposed in the middle of the low-pressure refrigerant outward path 21A between the branch connection points of the secondary refrigerant inlets of the cascade condensers 6 in the cascade condensers 6, respectively.
When the cooling operation is performed simultaneously with the cooling unit 1B, the valves are operated so that the connection in the valve body as shown by the solid line in FIG. 1 is performed. When the cooling operation is performed during the operation, the switching operation is performed so that the connection in the valve body as shown by the broken line is also performed.
【0023】なお、冷却ユニット1Aは、デフロスト運
転を四路切換弁28の切換操作によって逆冷凍サイクル
の下で行うものであり、そのときの冷媒の流れは、図1
において破線矢印で示すとおりである。The cooling unit 1A performs a defrost operation under the reverse refrigeration cycle by switching the four-way switching valve 28. At this time, the flow of the refrigerant is as shown in FIG.
Is as indicated by the dashed arrow.
【0024】以上説明した第1実施例において室外機2
の運転制御手段としては、冷却室の温度を検出して、こ
れから負荷を予測して上で圧縮機17を発停するような
方法を採用することもできる。なお、冷却装置を二元的
な冷凍サイクル方式としたことによって、冷却ユニット
1A,1Bでは圧縮比を小さくでき、圧縮機5の寿命を
延ばせるだけでなく、効率向上が図れ、カスケードコン
デンサ6の2次側の蒸発温度を+5°C程度と高くする
ことができて、室外機2に係る冷媒回路の冷媒中に水分
が多少混入したとしても、水分の氷結による膨張弁の塞
流を生じる懸念がなく、現地配管工事が楽になる。この
場合、カスケードコンデンサ6の2次側の冷媒として
は、凝縮性ガス冷媒に限らなく、ブラインであってもよ
いことは勿論である。In the first embodiment described above, the outdoor unit 2
As the operation control means, a method of detecting the temperature of the cooling chamber, predicting the load from this, and then starting and stopping the compressor 17 may be adopted. By using a dual refrigeration cycle cooling system, the cooling units 1A and 1B can reduce the compression ratio, not only extend the life of the compressor 5 but also improve the efficiency. The evaporation temperature on the next side can be increased to about + 5 ° C., and even if some water is mixed in the refrigerant of the refrigerant circuit relating to the outdoor unit 2, there is a concern that the expansion valve will be blocked due to freezing of the water. No local plumbing is required. In this case, the refrigerant on the secondary side of the cascade condenser 6 is not limited to the condensable gas refrigerant but may be brine.
【0025】また、二元冷凍システムを採用することに
よって、圧縮比が小さくなるために、許容温度が低く
て、地球環境を汚染することが少ない性質の冷媒を利用
し得る利点もある。The adoption of the binary refrigeration system also has the advantage that a refrigerant having a lower allowable temperature and less polluting the global environment can be used because the compression ratio is reduced.
【0026】図3、図4は、本発明の第2実施例、第3
実施例に係る冷却ユニット1の概要示構造図である。図
3、図4に示す各実施例において前述の実施例に類似
し、対応する部分には同一の参照符を付す。図3におい
て注目すべきは、この実施例では、熱源側部4のカスケ
ードコンデンサ6の1次側に対して直列に、ファン31
を備えた空冷熱交換器30を接続して有しており、カス
ケードコンデンサ6の1次側冷媒流通部出口の冷媒温度
を検知するサーモ26、あるいは2次側冷媒流通部入口
の冷媒温度を検知するサーモ25によって、当該個所の
温度が設定値よりも上昇していることを検知すれば、室
外機2の故障または容量不足が考慮されることから、フ
ァン31を運転して、空冷熱交換器30を熱交換作動さ
せるようにする。このように、空冷熱交換器30を応急
用として常時は運転停止させておくものであり、この空
冷熱交換器30の接続は、図示の下流側に限らなく、上
流側に代えても勿論差支えない。FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a schematic structural diagram illustrating a cooling unit 1 according to the embodiment. 3 and 4 are similar to the above-described embodiments, and corresponding parts are denoted by the same reference numerals. It should be noted in FIG. 3 that in this embodiment, the fan 31 is connected in series with the primary side of the cascade condenser 6 on the heat source side 4.
Is connected to the air-cooled heat exchanger 30 for detecting the refrigerant temperature at the outlet of the primary-side refrigerant flow section of the cascade condenser 6 or the refrigerant temperature at the inlet of the secondary-side refrigerant flow section. When the thermo 25 detects that the temperature at the location is higher than the set value, the failure of the outdoor unit 2 or the capacity shortage is taken into consideration. 30 is operated for heat exchange. As described above, the operation of the air-cooled heat exchanger 30 is always stopped for emergency use, and the connection of the air-cooled heat exchanger 30 is not limited to the downstream side shown in FIG. Absent.
【0027】図4において注目すべきは、この実施例で
は、カスケードコンデンサ6の1次側に対して直列に、
ファン31を備えた空冷熱交換器30を接続して有する
構成であり、圧縮機5とカスケードコンデンサ6とを接
続するガス管の途中、空冷熱交換器30のコイル接続点
に、三方電磁切換弁から成る切換手段32を介設する。
通常の運転時は矢印のカスケードコンデンサ6側にガ
ス冷媒が流通するように前記電磁弁32を作動させてお
き、カスケードコンデンサ6の1次側および空冷熱交換
器30のコイルに対し下流側となる冷媒液管の冷媒温度
を検知するサーモ24またはカスケードコンデンサ6の
2次側冷媒流通部入口の冷媒温度を検知するサーモ26
が設定値よりも高い温度を検知したときは、室外機2の
故障または容量不足が予想されることから、矢印の空
冷熱交換器30側にガス冷媒が流通するように、前記電
磁弁32を切換え操作すると同時に、ファン31を運転
して、空冷熱交換器30を熱交換作動させるようにす
る。It should be noted in FIG. 4 that in this embodiment, the primary side of the cascade capacitor 6 is connected in series with:
The air-cooling heat exchanger 30 having the fan 31 is connected to the air-cooling heat exchanger 30. The three-way electromagnetic switching valve is provided in the middle of the gas pipe connecting the compressor 5 and the cascade condenser 6 to the coil connection point of the air-cooling heat exchanger 30. The switching means 32 is provided.
During normal operation, the solenoid valve 32 is operated so that the gas refrigerant flows to the side of the cascade condenser 6 indicated by the arrow, and is located downstream of the primary side of the cascade condenser 6 and the coil of the air-cooled heat exchanger 30. Thermo 24 for detecting the temperature of the refrigerant in the refrigerant liquid pipe or thermo 26 for detecting the temperature of the refrigerant at the inlet of the secondary-side refrigerant flow section of the cascade condenser 6
When a temperature higher than the set value is detected, a failure or insufficient capacity of the outdoor unit 2 is expected, so that the electromagnetic valve 32 is set so that the gas refrigerant flows to the air-cooled heat exchanger 30 shown by the arrow. At the same time as the switching operation, the fan 31 is operated to cause the air-cooled heat exchanger 30 to perform a heat exchange operation.
【0028】図5は、本発明の第4実施例に係る室外機
2の略示装置回路図である。この実施例において、前述
の実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付
す。図5において、注目すべきは、室外機2が空冷式で
なく水冷式の構造であって、凝縮器18に水冷方式のシ
ェル形熱交換器が用いられ、この熱交換器のシェル側と
クーリングタワ33とを、ポンプ34が介設された配管
で循環的に接続している。この室外機2は、凝縮器18
の1次側における廃熱を水を介して室外に放出すること
が可能である。FIG. 5 is a schematic circuit diagram of an outdoor unit 2 according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the previous embodiment and corresponding parts are denoted by the same reference numerals. In FIG. 5, it should be noted that the outdoor unit 2 has a water-cooled structure instead of an air-cooled structure, and a water-cooled shell-type heat exchanger is used for the condenser 18. The tower 33 is circularly connected to the tower 33 by a pipe having a pump 34 interposed therebetween. The outdoor unit 2 includes a condenser 18
It is possible to discharge waste heat on the primary side through the water to the outside of the room.
【0029】図6は本発明の第5実施例に係る冷却ユニ
ット1Aの要部略示装置回路図である。この第5実施例
において前述の実施例に類似し、対応する部分には、同
一の参照符を付す。図6において注目すべきは弁手段2
9が低圧冷媒往路21A途中に併設する二方電磁弁35
と、カスケードコンデンサ6の2次側の低圧冷媒出口管
途中に介設し、かつ、低圧冷媒往路21Aの二方電磁弁
35より下流に分岐接続する三方切換電磁弁36との組
合わせにより形成される点である。この弁手段29は冷
却ユニット1A,1Bが冷却運転されるときは、二方電
磁弁35を開弁操作するとともに、三方切換電磁弁36
を図6図示の実線矢印導通側に操作する。一方、いずれ
かの冷却ユニットがデフロスト運転されるときは、二方
電磁弁35を閉弁操作し、三方切換電磁弁36を図6図
示の破線矢印導通側に切換え操作する。このようにすれ
ば、図1図示の四路切換弁28と同様の冷媒流通切換え
制御が行える。FIG. 6 is a schematic circuit diagram of a main part of a cooling unit 1A according to a fifth embodiment of the present invention. This fifth embodiment is similar to the previous embodiment, and corresponding parts are denoted by the same reference numerals. It should be noted in FIG.
9 is a two-way solenoid valve 35 provided in the middle of the low-pressure refrigerant outward path 21A.
And a three-way switching solenoid valve 36 interposed in the middle of the low-pressure refrigerant outlet pipe on the secondary side of the cascade condenser 6 and branched downstream from the two-way solenoid valve 35 in the low-pressure refrigerant outward path 21A. It is a point. When the cooling units 1A and 1B are operated for cooling, the valve means 29 opens the two-way solenoid valve 35 and operates the three-way switching solenoid valve 36.
Is operated to the conduction side of the solid arrow shown in FIG. On the other hand, when any one of the cooling units is subjected to the defrost operation, the two-way solenoid valve 35 is closed, and the three-way switching solenoid valve 36 is switched to the dashed arrow conduction side shown in FIG. In this way, the same refrigerant flow switching control as the four-way switching valve 28 shown in FIG. 1 can be performed.
【0030】図7は本発明の第6実施例に係る冷却ユニ
ット1Bの略示装置回路図である。図7の第6実施例に
おいて前述の各実施例に類似し、対応する部分には、同
一の参照符を付す。図7において注目すべきは、冷却ユ
ニット1Bが一体形でなくて、ブロアコイル3と熱源側
部4とを分離したセパレート型に形成した点である。こ
のようにセパレート型の冷却ユニットを備える冷却装置
も当然本発明の範囲に包含されるものであって、ブロア
コイル3は冷却室27内に設置され、熱源側部4はたと
えば冷却室27の外壁に近接して屋内に配設される。FIG. 7 is a schematic circuit diagram of a cooling unit 1B according to a sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment of FIG. 7 is similar to the above-described embodiments, and corresponding parts are denoted by the same reference numerals. It should be noted in FIG. 7 that the cooling unit 1B is not an integral type, but is formed as a separate type in which the blower coil 3 and the heat source side 4 are separated. Such a cooling device having a separate type cooling unit is naturally included in the scope of the present invention, and the blower coil 3 is installed in the cooling chamber 27, and the heat source side 4 is attached to the outer wall of the cooling chamber 27, for example. It is installed indoors in close proximity.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上詳述したように本発明に従えば、複
数の冷却ユニット1A,1Bにおけるいずれか一方がデ
フロスト運転、他方が冷却運転をする場合には、2次側
の低圧冷媒往路21Aを基準として上手に接続する冷却
ユニット1Aのカスケードコンデンサ6の2次側が下手
の冷却ユニット1Bのカスケードコンデンサ6の2次側
に対し直列になるよう弁手段29によって切換え接続を
行い、また、両冷却ユニット1A,1Bが同時冷却運転
する場合には、並列になるようにするものであって、交
互のデフロスト運転が簡単、確実に行え、しかも冷却運
転を行う冷却ユニットとデフロスト運転を行う冷却ユニ
ットとの間で有効に熱授受が成されるので、運転のため
のエネルギーの節減が果たされる。As described above in detail, according to the present invention, when one of the plurality of cooling units 1A and 1B performs the defrost operation and the other performs the cooling operation, the secondary side low-pressure refrigerant outgoing passage 21A. The switching connection is performed by the valve means 29 so that the secondary side of the cascade condenser 6 of the cooling unit 1A which is connected well is in series with the secondary side of the cascade condenser 6 of the lower cooling unit 1B. When the units 1A and 1B perform the simultaneous cooling operation, they are arranged in parallel, and the alternate defrost operation can be performed easily and reliably, and the cooling unit performing the cooling operation and the cooling unit performing the defrost operation are provided. Since heat is effectively exchanged between the two, energy for driving is saved.
【0032】また、本発明に従えば交互デフロスト運転
を行うのに、四路切換弁などの弁の切換え操作をするだ
けで良いので、制御が容易であり、かつ、装置コストは
低廉に収まる利点がある。According to the present invention, the alternate defrosting operation can be performed simply by switching a valve such as a four-way switching valve, so that control is easy and the apparatus cost is reduced. There is.
【図1】本発明の第1実施例に係る冷却装置の概要示装
置回路図である。FIG. 1 is a device circuit diagram schematically showing a cooling device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1図示実施例に係る2種の冷媒サイクル図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing two types of refrigerant cycles according to the embodiment shown in FIG. 1;
【図3】本発明の第2実施例に係る冷却装置の略示装置
回路図である。FIG. 3 is a schematic circuit diagram of a cooling device according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3実施例に係る冷却装置の略示装置
回路図である。FIG. 4 is a schematic circuit diagram of a cooling device according to a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第4実施例に係る冷却装置の略示装置
回路図である。FIG. 5 is a schematic circuit diagram of a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第5実施例に係る冷却装置の略示装置
回路図である。FIG. 6 is a schematic circuit diagram of a cooling device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第6実施例に係る冷却装置の略示装置
回路図である。FIG. 7 is a schematic circuit diagram of a cooling device according to a sixth embodiment of the present invention.
1A,1B 冷却ユニット 2 室外機 6 カスケードコンデンサ 21A 低圧冷媒往路 21B 低圧冷媒復路 27 冷却室 28 四路切換弁 29 弁手段 1A, 1B Cooling unit 2 Outdoor unit 6 Cascade condenser 21A Low-pressure refrigerant forward path 21B Low-pressure refrigerant return path 27 Cooling chamber 28 Four-way switching valve 29 Valve means
Claims (3)
Bを備える室外機2と、カスケードコンデンサ6を含み
閉冷凍サイクルが構成されて、カスケードコンデンサ6
の2次側が低圧冷媒往路21Aおよび低圧冷媒復路21
Bに接続される複数の冷却ユニット1A,1Bとからな
る二元冷凍サイクルを有する冷却装置において、低圧冷
媒往路21Aの上手に接続する冷却ユニット1Aが逆サ
イクルデフロスト運転し、下手に接続する冷却ユニット
1Bが冷却運転する際、下手の前記冷却ユニット1Bが
直列に室外機2からの低圧冷媒を受けるごとく配管し、
上手の冷媒ユニット1A、下手の冷却ユニット1Bが共
に冷却運転する際、並列に室外機2からの低圧冷媒を受
けるごとく配管する弁手段29が設けられていることを
特徴とする二元冷凍サイクルを有する冷却装置のための
デフロスト装置。1. Low-pressure refrigerant outward path 21A, low-pressure refrigerant return path 21
B and a closed refrigeration cycle including the cascade condenser 6 and the cascade condenser 6
Is a low-pressure refrigerant outward path 21A and a low-pressure refrigerant return path 21
In a cooling device having a binary refrigeration cycle including a plurality of cooling units 1A and 1B connected to B, the cooling unit 1A connected to the lower side of the low-pressure refrigerant outward path 21A performs reverse cycle defrost operation and the cooling unit connected to the lower side. When the cooling operation is performed by the cooling unit 1B, the piping is arranged so that the lower cooling unit 1B receives the low-pressure refrigerant from the outdoor unit 2 in series,
When the superior refrigerant unit 1A and the inferior cooling unit 1B both perform a cooling operation, a valve means 29 for piping so as to receive the low-pressure refrigerant from the outdoor unit 2 in parallel is provided. Defrosting device for cooling device having.
Bを備える室外機2と、カスケードコンデンサ6を含み
閉冷凍サイクルが構成されて、カスケードコンデンサ6
の2次側が低圧冷媒往路21Aおよび低圧冷媒復路21
Bに接続される複数の冷却ユニット1A,1Bとからな
る二元冷凍サイクルを有する冷却装置において、低圧冷
媒往路21Aの上手に接続する冷却ユニット1Aが冷却
運転し、下手に接続する冷却ユニット1Bが逆サイクル
デフロスト運転する際、下手の前記冷却ユニット1Bが
直列に室外機2からの低圧冷媒を受けるごとく配管し、
上手の冷媒ユニット1A、下手の冷却ユニット1Bが共
に冷却運転する際、並列に室外機2からの低圧冷媒を受
けるごとく配管する弁手段29が設けられていることを
特徴とする二元冷凍サイクルを有する冷却装置のための
デフロスト装置。2. Low pressure refrigerant outward path 21A, low pressure refrigerant return path 21
B and a closed refrigeration cycle including the cascade condenser 6 and the cascade condenser 6
Is a low-pressure refrigerant outward path 21A and a low-pressure refrigerant return path 21
In a cooling device having a binary refrigeration cycle composed of a plurality of cooling units 1A and 1B connected to B, the cooling unit 1A connected to the low pressure refrigerant outward path 21A upstream performs a cooling operation, and the cooling unit 1B connected to the downstream side is provided with the cooling unit 1B. When performing reverse cycle defrost operation, piping is performed so that the lower cooling unit 1B receives the low-pressure refrigerant from the outdoor unit 2 in series,
When the superior refrigerant unit 1A and the inferior cooling unit 1B both perform a cooling operation, a valve means 29 for piping so as to receive the low-pressure refrigerant from the outdoor unit 2 in parallel is provided. Defrosting device for cooling device having.
1Aにおけるカスケードコンデンサ6の2次側冷媒出口
を低圧冷媒復路21Bに接続するための低圧冷媒出口管
の途中ならびに、上記冷却ユニット1Aにおけるカスケ
ードコンデンサ6の2次側の分岐接続点と、下手の冷却
ユニット1Bにおけるカスケードコンデンサ6の2次側
の分岐接続点との間の低圧冷媒往路21Aの途中に介在
するよう設けられた四路切換弁であって、上手・下手の
両冷却ユニット1A,1Bの一方が冷却運転、他方が逆
サイクルデフロスト運転の際は、前記低圧冷媒出口管途
中および前記低圧冷媒往路21A途中を断路し、かつ、
上手の冷却ユニット1Aにおけるカスケードコンデンサ
6の2次側冷媒出口を低圧冷媒往路21Aに接続する一
方、上手・下手の両冷却ユニット1A,1Bが共に冷却
運転の際は、前記低圧冷媒出口管途中および前記低圧冷
媒往路21A途中をそれぞれ導通するごとく弁作動する
ことを特徴とする請求項1または2記載の二元冷凍サイ
クルを有する冷却装置のためのデフロスト装置。3. The valve means 29 is provided in the middle of a low-pressure refrigerant outlet pipe for connecting the secondary-side refrigerant outlet of the cascade condenser 6 in the good cooling unit 1A to the low-pressure refrigerant return path 21B, and in the cascade in the cooling unit 1A. A four-way switching valve interposed in the middle of the low-pressure refrigerant outward path 21A between the secondary branch connection point of the condenser 6 and the secondary branch connection point of the cascade condenser 6 in the lower cooling unit 1B. When one of the superior and inferior cooling units 1A and 1B is in the cooling operation and the other is in the reverse cycle defrost operation, the middle of the low-pressure refrigerant outlet pipe and the middle of the low-pressure refrigerant outward path 21A are disconnected, and
While the secondary-side refrigerant outlet of the cascade condenser 6 in the superior cooling unit 1A is connected to the low-pressure refrigerant outward path 21A, when both the superior and inferior cooling units 1A and 1B are performing a cooling operation, the low-pressure refrigerant outlet pipe and the middle are connected. The defrost device for a cooling device having a binary refrigeration cycle according to claim 1 or 2, wherein the valve operates as if each of the low-pressure refrigerant outgoing passages (21A) is electrically connected.
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