JP5058348B2 - Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system - Google Patents
Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5058348B2 JP5058348B2 JP2011035809A JP2011035809A JP5058348B2 JP 5058348 B2 JP5058348 B2 JP 5058348B2 JP 2011035809 A JP2011035809 A JP 2011035809A JP 2011035809 A JP2011035809 A JP 2011035809A JP 5058348 B2 JP5058348 B2 JP 5058348B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- defrost
- hot gas
- refrigerant
- side cooler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
Landscapes
- Defrosting Systems (AREA)
Description
本発明は二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置に関するものであり、特に、除霜(デフロスト)の熱源として二酸化炭素・ホットガスを利用してなる二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置に関するものである。 The present invention relates to a defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system, and more particularly to a defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system using carbon dioxide / hot gas as a heat source for defrosting (defrost). .
今日、オゾン層破壊防止や温暖化防止等の地球環境保全の観点から、室内の空調設備や物品の冷却・冷凍に用いる冷凍装置の冷媒を、広く用いられて来たフロンに代えて、自然冷媒でオゾン破壊係数がゼロであり、また、地球温暖化係数がゼロもしくは限りなくゼロに近いアンモニア(NH3)を用いる冷凍装置の採用が増加している。 Today, from the viewpoint of global environmental conservation such as prevention of ozone layer destruction and global warming, the refrigerant of refrigeration equipment used for cooling and refrigeration of indoor air-conditioning equipment and articles is a natural refrigerant instead of the widely used chlorofluorocarbon. In addition, the adoption of refrigeration apparatuses using ammonia (NH 3 ) having an ozone depletion coefficient of zero and a global warming coefficient of zero or nearly zero is increasing.
しかしながら、アンモニアは人体に有毒であるので、アンモニア冷媒回路の冷熱を負荷側冷却器に直接供給するのではなく、アンモニアと同じ自然冷媒ではあるが、毒性の無い二酸化炭素(CO2、俗称「炭酸ガス」)を冷媒とする2次冷媒回路を介在せしめて負荷冷却器側に熱を供給する構成とした自然冷媒冷却システムが実用に供されている(例えば、特許文献1参照)。 However, because ammonia is toxic to the human body, it does not directly supply the cold heat of the ammonia refrigerant circuit to the load-side cooler, but is a natural refrigerant that is the same as ammonia, but is non-toxic carbon dioxide (CO 2 , commonly known as `` carbonic acid ''. A natural refrigerant cooling system configured to supply heat to the load cooler side by interposing a secondary refrigerant circuit using gas “) as a refrigerant has been put into practical use (see, for example, Patent Document 1).
上述した二酸化炭素を冷媒とする回路は、アンモニア冷媒回路で生じる冷熱を凝縮冷熱として利用し、二酸化炭素を液化してレシーバーに貯留する。また、この液冷媒を液ポンプで負荷側冷却器に送り、該負荷側冷却器で熱交換を終えた冷媒のうち、気化したものはカスケードコンデンサーで凝縮されてレシーバーに戻り、気化せず液体のものは直接レシーバーに戻るようになっている。 The above-described circuit using carbon dioxide as a refrigerant uses cold heat generated in the ammonia refrigerant circuit as condensed cold heat, liquefies carbon dioxide and stores it in a receiver. In addition, this liquid refrigerant is sent to the load-side cooler by the liquid pump, and among the refrigerants whose heat exchange has been completed by the load-side cooler, the vaporized refrigerant is condensed by the cascade condenser and returned to the receiver, and the liquid refrigerant is not vaporized. Things go directly back to the receiver.
そして、従来、二酸化炭素を冷媒とする二酸化炭素冷媒回路に設けられた負荷側冷却器に付着する霜の除霜(デフロスト)は、散水デフロストまたは電気ヒータデフロストで行われるのが一般的であった。 Conventionally, defrosting (defrosting) of frost adhering to a load-side cooler provided in a carbon dioxide refrigerant circuit using carbon dioxide as a refrigerant is generally performed by watering defrost or electric heater defrost. .
しかしながら、このように散水デフロストまたは電気ヒータによる除霜は、冷凍倉庫等への放熱量が多く、省エネルギー化に反していた。 However, defrosting with watering defrost or electric heaters in this way has a large amount of heat radiation to a freezer warehouse or the like, which is contrary to energy saving.
そこで、本件出願人は、アンモニア冷媒回路の排熱を二酸化炭素冷媒回路側へ移し、従来、大気中に廃棄していたアンモニア冷媒回路の排熱を回収し、この排熱を除霜に使用して省エネルギー化を図るようにした二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を、特開2010−181093号(特許文献2参照)により提案した。 Therefore, the present applicant moves the exhaust heat of the ammonia refrigerant circuit to the carbon dioxide refrigerant circuit side, collects the exhaust heat of the ammonia refrigerant circuit that has been discarded in the air, and uses this exhaust heat for defrosting. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-181093 (see Patent Document 2) proposed a defrost apparatus in a carbon dioxide circulation / cooling system designed to save energy.
特許文献2で提案した二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置は、従来、大気中に廃棄していたアンモニア冷媒回路の排熱を回収し、この排熱を除霜に使用するので、省エネルギー化に十分寄与して来たが、今日でも、より一層の省エネルギー化への改良が要望されている。 The defrost device in the carbon dioxide circulation / cooling system proposed in Patent Document 2 collects the exhaust heat of the ammonia refrigerant circuit that has been conventionally discarded in the atmosphere, and uses this exhaust heat for defrosting. Although it has contributed sufficiently, there is still a need for further improvements in energy saving.
そこで、アンモニア冷媒回路の排熱を二酸化炭素冷媒回路側に移して冷却するとともに、該アンモニア冷媒回路の排熱を回収してデフロストに使用することにより、より一層の省エネルギー化を図ることができるようにするための具体的なシステム構成を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 Therefore, the exhaust heat of the ammonia refrigerant circuit is moved to the carbon dioxide refrigerant circuit side for cooling, and the exhaust heat of the ammonia refrigerant circuit is recovered and used for defrosting, so that further energy saving can be achieved. Therefore, a technical problem to be solved in order to provide a specific system configuration for achieving the above problem arises, and the present invention aims to solve this problem.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、負荷側冷却器と、カスケードコンデンサーと、二酸化炭素冷媒が前記負荷側冷却器と前記カスケードコンデンサーを通って循環される二酸化炭素冷媒回路と、アンモニア冷媒が前記カスケードコンデンサーを通って循環するアンモニア冷媒回路と、前記アンモニア冷媒に生じる発熱により前記二酸化炭素冷媒をホットガス化するホットガス熱交換器と、前記二酸化炭素・ホットガスを前記負荷側冷却器内に供給して除霜するデフロスト回路と、前記負荷側冷却器に対する接続を前記二酸化炭素冷媒回路と前記デフロスト回路の間で切り換える切り換え手段と、を備える二酸化炭素循環・冷却システムにおいて、前記デフロスト回路内に、前記ホットガスを貯留しておくバッファ手段を設けた二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。 The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is directed to a load-side cooler, a cascade condenser, and a carbon dioxide refrigerant passing through the load-side cooler and the cascade condenser. A carbon dioxide refrigerant circuit that is circulated, an ammonia refrigerant circuit in which the ammonia refrigerant circulates through the cascade condenser, a hot gas heat exchanger that converts the carbon dioxide refrigerant into hot gas by heat generated in the ammonia refrigerant, A defrost circuit for defrosting by supplying carbon dioxide / hot gas into the load side cooler, and switching means for switching the connection to the load side cooler between the carbon dioxide refrigerant circuit and the defrost circuit. In the carbon dioxide circulation / cooling system, the hot gas is stored in the defrost circuit. Providing defrosting device in the carbon dioxide circulating and cooling system provided with a buffer means to keep.
この構成によれば、冷却システム運転中に二酸化炭素冷媒回路の負荷側冷却器に付着する霜を除霜(デフロスト)する場合は、切り換え手段による切り換え操作で、負荷側冷却器に対する二酸化炭素冷媒回路の接続を遮断し、かつ、デフロスト回路との接続に切り換えると、デフロスト回路内の二酸化炭素・ホットガスは、負荷側冷却器の温度が低いために負荷側冷却器内へ引き寄せられ、これが負荷側冷却器内で液化し、その熱が氷解に使用されて除霜することができる。 According to this configuration, when defrosting the frost adhering to the load side cooler of the carbon dioxide refrigerant circuit during operation of the cooling system, the carbon dioxide refrigerant circuit for the load side cooler can be switched by the switching means. When the connection to the defrost circuit is cut off, the carbon dioxide / hot gas in the defrost circuit is drawn into the load side cooler because the temperature of the load side cooler is low, and this is the load side It can be liquefied in the cooler and its heat can be used for defrosting to defrost.
また、負荷側冷却器とホットガス熱交換器と連絡配管内のデフロスト時における二酸化炭素・ホットガスの容量は、二酸化炭素の物性により、温度が高いときにはガス化されてガス量が増え、液量が減るが、反対に温度が低いときにはガス量が減り、液量が増える。その大きさは、例えば負荷側冷却器とホットガス熱交換器と連絡配管の容量が1m3とすると、二酸化炭素冷媒の15℃の時の絶対飽和圧力は約5.2MPaで、ガス比重は160kg/m3 でこの系統内ではガスは約160kg、液は0kg存在となる。一方、二酸化炭素冷媒の−20℃の時の絶対飽和圧力は2.0MPaで、ガス比重は約51kg/m3 で液比重は約1kg/リットルで、この系統内ではガス状態では約51kg、液状態では109kg存在する。尚、上記の条件は二酸化炭素冷媒の本系統でのチャージ量を約160kgとした場合である。したがって、冷却運転の途中で、デフロスト運転に切り換えられると、負荷側冷却内に送られる二酸化炭素・ホットガスは、切り換え初期の圧力は低く、デフロスト初期段階にはデフロストを効果的に行うことができないという問題が発生する。 Also, the capacity of carbon dioxide / hot gas at the time of defrosting in the load side cooler, hot gas heat exchanger, and connecting pipe is gasified when the temperature is high due to the physical properties of carbon dioxide, and the amount of gas increases. However, when the temperature is low, the amount of gas decreases and the amount of liquid increases. For example, if the capacity of the load side cooler, hot gas heat exchanger and connecting pipe is 1 m 3 , the absolute saturation pressure of the carbon dioxide refrigerant at 15 ° C. is about 5.2 MPa, and the gas specific gravity is 160 kg. / m 3 in gas within this system is about 160 kg, the liquid becomes 0kg exist. On the other hand, the absolute saturation pressure of the carbon dioxide refrigerant at −20 ° C. is 2.0 MPa, the gas specific gravity is about 51 kg / m 3 and the liquid specific gravity is about 1 kg / liter. There are 109 kg in the state. In addition, said conditions are a case where the charge amount in this system | strain of a carbon dioxide refrigerant shall be about 160 kg. Therefore, if the operation is switched to the defrost operation during the cooling operation, the carbon dioxide / hot gas sent into the load side cooling has a low initial pressure and cannot be effectively defrosted at the initial stage of the defrost. The problem occurs.
しかし、この構成による装置では、前記デフロスト回路内に前記二酸化炭素・ホットガスを貯留しておくバッファ手段を設けており、負荷側冷却器の接続をデフロスト回路側に切り換えると、バッファ手段に予め貯留されていた二酸化炭素・ホットガスが負荷側冷却器側に圧力を高めた状態で流され、かつ、負荷側冷却器内で液化し、その熱が氷解に使用されて除霜に寄与して急速にデフロストを行うことができる。 However, the apparatus according to this configuration is provided with buffer means for storing the carbon dioxide / hot gas in the defrost circuit. When the connection of the load side cooler is switched to the defrost circuit side, the buffer means stores in advance. The carbon dioxide / hot gas that has been discharged is flowed to the load-side cooler with increased pressure, and liquefies in the load-side cooler, and the heat is used for defrosting and contributes to defrosting rapidly. Can be defrosted.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の構成において、上記ホットガス熱交換器は、上記負荷側冷却器と上記バッファ手段より低い位置に設置してなる二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the hot gas heat exchanger is a defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system in which the hot gas heat exchanger is installed at a position lower than the load side cooler and the buffer means. I will provide a.
この構成によれば、負荷側冷却器で液化された二酸化炭素冷媒は低い位置に設置されたホットガス熱交換器側に向かって自然と流れ、このホットガス熱交換器で変換された二酸化炭素・ホットガスは、高い位置に設置されている負荷側冷却器及びバッファ手段に向かって自然と流れる。 According to this configuration, the carbon dioxide refrigerant liquefied by the load side cooler naturally flows toward the hot gas heat exchanger installed at a low position, and the carbon dioxide refrigerant converted by the hot gas heat exchanger The hot gas naturally flows toward the load side cooler and the buffer means installed at a high position.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の構成において、上記バッファ手段は、上記二酸化炭素・ホットガスの貯留量に応じて容積が可変する膨張タンクを使用してなる二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, in the configuration according to the first or second aspect, the buffer means uses a carbon dioxide circulation / circulation formed by using an expansion tank whose volume is variable in accordance with the storage amount of the carbon dioxide / hot gas. A defrost device in a cooling system is provided.
この構成によれば、膨張タンクを使用して二酸化炭素・ホットガスの容積を変えることが可能なバッファ手段を簡単に構成することができる。 According to this configuration, the buffer means capable of changing the volume of carbon dioxide / hot gas using the expansion tank can be easily configured.
請求項4記載の発明は、請求項1,2または3記載の構成において、上記負荷側冷却器は、冷却コイルとドレンパンとケーシングを備え、上記デフロスト回路は前記冷却コイル内と少なくとも前記ドレンパンまたは前記ケーシング内を通って配管してなる二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration according to the first, second, or third aspect, the load side cooler includes a cooling coil, a drain pan, and a casing, and the defrost circuit includes at least the drain pan or the inside of the cooling coil. Provided is a defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system that is piped through a casing.
この構成によれば、負荷側冷却器の冷却コイルのデフロストと同時に、少なくともドレンパンまたは/及びケーシングのデフロストが行われる。 According to this configuration, at least the drain pan and / or the casing is defrosted simultaneously with the defrosting of the cooling coil of the load side cooler.
請求項1記載の発明は、アンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒に生じる発熱(排熱)で二酸化炭素冷媒をホットガスにし、該二酸化炭素・ホットガスにより負荷側冷却器に付着している霜を除霜(デフロスト)するので、省エネルギーの効果が期待される。 According to the first aspect of the present invention, the carbon dioxide refrigerant is converted into hot gas by heat generation (exhaust heat) generated in the ammonia refrigerant of the ammonia refrigerant circuit, and frost adhering to the load side cooler is defrosted by the carbon dioxide / hot gas. (Defrosting), energy saving effect is expected.
また、従来のように、別途、除霜用の電気ヒータ装置を設ける場合ではヒータ配線及び設備が必要であり、除霜用の散水装置を設ける場合ではデフロスト水槽や送水管等の設備を必要になるが、本発明では、これらの設備を設置しなくてもよいので、これらの設備にかかる設置コストの節約及びメンテナンスコストの節約を図ることができる効果が期待される。 In addition, when an electric heater device for defrosting is provided separately as in the conventional case, heater wiring and equipment are required, and when a watering device for defrosting is provided, facilities such as a defrost water tank and a water pipe are required. However, in the present invention, since it is not necessary to install these facilities, it is expected that the installation cost and maintenance cost of these facilities can be saved.
さらに、二酸化炭素・ホットガスを貯留したバッファ手段をデフロスト回路内に設けておき、負荷側冷却器への接続が二酸化炭素冷媒回路からデフロスト回路に切り換えられてデフロストが行われるとき、バッファ手段に予め貯留されていた二酸化炭素・ホットガスが負荷側冷却器の側へ大量に流れて液化し、その熱が氷解に使用されて除霜に寄与し、急速にデフロストを可能にするので、良好なデフロストを最初から効果的に行うことができる。 Further, a buffer means for storing carbon dioxide / hot gas is provided in the defrost circuit, and when the connection to the load side cooler is switched from the carbon dioxide refrigerant circuit to the defrost circuit and defrost is performed, the buffer means is preliminarily provided in the buffer means. A large amount of stored carbon dioxide / hot gas flows to the load side cooler and liquefies, and its heat is used for defrosting, contributing to defrosting and enabling rapid defrosting. Can be done effectively from the beginning.
請求項2記載の発明は、負荷側冷却器で液化された二酸化炭素冷媒はホットガス熱交換器側に向かって自然に流れ、このホットガス熱交換器で変換された二酸化炭素・ホットガスは、高い位置に設置されている負荷側冷却器及びバッファ手段に向かって自然と流れるので、負荷側冷却器とホットガス熱交換器に二酸化炭素冷媒を供給するポンプを個々に設けなくても済む。したがって、請求項1記載の発明の効果に加えて、ポンプ等の設備にかかる設置コストの節約及びメンテナンスコストの節約を図ることができる効果が期待される。 In the invention according to claim 2, the carbon dioxide refrigerant liquefied by the load side cooler naturally flows toward the hot gas heat exchanger, and the carbon dioxide hot gas converted by the hot gas heat exchanger is Since it naturally flows toward the load side cooler and the buffer means installed at a high position, it is not necessary to separately provide pumps for supplying carbon dioxide refrigerant to the load side cooler and the hot gas heat exchanger. Therefore, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the effect of saving the installation cost and the maintenance cost for equipment such as a pump is expected.
請求項3記載の発明は、バッファ手段として二酸化炭素・ホットガスの容積を変えることが可能な膨張タンクを使用するので、請求項1または2記載の発明の効果に加えて、二酸化炭素・ホットガスの容積を変えることが可能なバッファ手段を簡単に構成することができるという効果が期待される。 Since the invention described in claim 3 uses an expansion tank capable of changing the volume of carbon dioxide hot gas as the buffer means, in addition to the effect of the invention described in claim 1 or 2, carbon dioxide hot gas It is expected that the buffer means capable of changing the volume of the battery can be easily configured.
請求項4記載の発明は、負荷側冷却器の冷却コイルのデフロストと同時に、少なくともドレンパンまたは/及びケーシングのデフロストが行うことができるので、請求項1,2または3記載の発明の効果に加えて、さらに効果的なデフロストを行うことができる。 Since the invention according to claim 4 can perform at least the drain pan and / or the defrost of the casing simultaneously with the defrost of the cooling coil of the load side cooler, in addition to the effect of the invention according to claim 1, 2 or 3 In addition, more effective defrosting can be performed.
本発明はアンモニア冷媒回路の排熱を二酸化炭素冷媒回路側に移して冷却するとともに、該アンモニア冷媒回路の排熱を回収してデフロストに使用することにより、より一層の省エネルギー化を図ることができるようにするためのより具体的なシステム構成を提供するという目的を達成するために、負荷側冷却器と、カスケードコンデンサーと、二酸化炭素冷媒が前記負荷側冷却器と前記カスケードコンデンサーを通って循環される二酸化炭素冷媒回路と、アンモニア冷媒が前記カスケードコンデンサーを通って循環するアンモニア冷媒回路と、前記アンモニア冷媒に生じる発熱により前記二酸化炭素冷媒をホットガス化するホットガス熱交換器と、前記二酸化炭素・ホットガスを前記負荷側冷却器内に供給して除霜するデフロスト回路と、前記負荷側冷却器に対する接続を前記二酸化炭素冷媒回路と前記デフロスト回路の間で切り換える切り換え手段と、を備える二酸化炭素循環・冷却システムにおいて、前記デフロスト回路内に、前記ホットガスを貯留しておくバッファ手段を設けたことにより実現した。 In the present invention, the exhaust heat of the ammonia refrigerant circuit is transferred to the carbon dioxide refrigerant circuit side for cooling, and the exhaust heat of the ammonia refrigerant circuit is recovered and used for defrosting, whereby further energy saving can be achieved. In order to achieve the objective of providing a more specific system configuration to ensure that the load side cooler, the cascade condenser, and the carbon dioxide refrigerant are circulated through the load side cooler and the cascade condenser. A carbon dioxide refrigerant circuit, an ammonia refrigerant circuit in which the ammonia refrigerant circulates through the cascade condenser, a hot gas heat exchanger that converts the carbon dioxide refrigerant into hot gas by heat generated in the ammonia refrigerant, and the carbon dioxide A defrost circuit for supplying and defrosting hot gas into the load side cooler; In a carbon dioxide circulation / cooling system comprising switching means for switching the connection to the load side cooler between the carbon dioxide refrigerant circuit and the defrost circuit, a buffer for storing the hot gas in the defrost circuit Realized by providing means.
以下、本発明に係る二酸化炭素循環・冷却システムのデフロスト装置について、好適な実施例をあげて詳細に説明する。 Hereinafter, the defrost apparatus of the carbon dioxide circulation / cooling system according to the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments.
図1は本発明の実施例に係るデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムの構成図である。同図において、該二酸化炭素循環・冷却システムは、負荷側冷却器11と、カスケードコンデンサー12と、二酸化炭素(CO2)を冷媒とし、かつ、該二酸化炭素冷媒が前記負荷側冷却器11と前記カスケードコンデンサー12を通って循環される二酸化炭素冷媒回路13と、アンモニア(NH3)を冷媒とし、該アンモニア冷媒が前記カスケードコンデンサー12を通って循環するアンモニア冷媒回路14と、システム全体を決められた手順に従って制御する演算回路でなる制御部10等により構成されている。また、二酸化炭素冷媒回路13の一部にはデフロスト(除霜)回路15が設けられ、該デフロスト回路15とアンモニア冷媒回路14との間にはホットガス熱交換器16が設けられている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a carbon dioxide circulation / cooling system to which a defrost device according to an embodiment of the present invention is applied. In the figure, the carbon dioxide circulation / cooling system includes a load-
前記負荷側冷却器11及び該負荷側冷却器11に接続された二酸化炭素冷媒回路13の一部は、例えば冷凍倉庫・冷蔵倉庫・出荷室1(以下、これらを総称して「冷凍倉庫1」という)内に配設され、該二酸化炭素冷媒回路13の残りの一部及びカスケードコンデンサー12dと、人体に有害なアンモニア冷媒を使用するアンモニア冷媒回路14等は冷凍倉庫1の外側に配設している。
The load side cooler 11 and a part of the carbon
前記二酸化炭素冷媒回路13内には、液化された二酸化炭素冷媒を蓄えておく二酸化炭素・レシーバー17と、該二酸化炭素・レシーバー17内の二酸化炭素を前記負荷側冷却器11に供給する二酸化炭素・ポンプ18が設けられている。また、前記二酸化炭素冷媒回路13の一部に設けられているデフロスト回路15には、該二酸化炭素・レシーバー17内の二酸化炭素冷媒を前記ホットガス熱交換器16に供給する二酸化炭素・ポンプ19が設けられている。
In the carbon
前記アンモニア冷媒回路14は、液化されたアンモニア冷媒を蓄えておくアンモニア・レシーバー20と、圧縮機21と凝縮器22とを有して成るアンモニア冷媒・冷凍ユニット23と、アンモニア・コンデンサー24と、アンモニア電磁弁25と、により構成されている。
The ammonia refrigerant circuit 14 includes an
前記ホットガス熱交換器16は、前記カスケードコンデンサー12から排出された前記アンモニア冷媒回路14内のアンモニア冷媒に生じる熱を、前記デフロスト回路15の前記二酸化炭素冷媒に移し、該デフロスト回路15内の二酸化炭素冷媒を気化させて二酸化炭素・ホットガスを生成するように構成されている。
The hot
前記デフロスト回路15内には、前記負荷側冷却器11と前記ホットガス熱交換器16の間に、二酸化炭素・電動弁26と二酸化炭素・圧力指示調節器27と二酸化炭素・圧力発信器28及び膨張タンク39が設けられている。そして、該二酸化炭素・電動弁26の開度を調整することにより、前記二酸化炭素・ホットガスの前記負荷側冷却器11に供給される量を全閉を含めて任意に調整できるようになっている。なお、膨張タンク39は、デフロスト用の二酸化炭素・ホットガスを予め貯留しておくためのバッファ手段を構成しているタンクであり、二酸化炭素・ホットガスの貯留量に応じて貯留容積が可変するもので、その許容貯留量には十分な余裕が持たされ、十分な余裕を持たせておくことにより、二酸化炭素・ホットガスが異常に多く生成されたときの緩衝機能も有している。
In the
また、前記二酸化炭素冷媒回路13内には、前記負荷側冷却器11の運転を、冷却運転またはデフロス運転の何れか一方の運転に切り換えるための二酸化炭素・電動弁29,30,31,32と、庫内温度・指示調節器33と、二酸化炭素・圧力指示調節器34と、二酸化炭素・圧力発信器35が設けられている。
In the carbon
なお、本実施例では、ホットガス熱交換器16は、膨張タンク39及び負荷側冷却器11より低い位置に設置されている。また、二酸化炭素・電動弁29,30,31,32と二酸化炭素・電動弁26は、負荷側冷却器11に対する二酸化炭素冷媒回路13とデフロスト回路15の接続を切り換える切り換え手段40を構成している。さらに、図示しないが負荷側冷却器11は、冷却コイルとドレンパンとケーシングを備えている。そして、デフロスト回路15は、前記冷却コイル内と少なくとも前記ドレンパンまたは/及び前記ケーシング内を通って配管された構成になっており、冷却コイル内のデフロストと同時に、前記ドレンパンまたは/及び前記ケーシング内のデフロストを行うことができるようになっている。
In the present embodiment, the hot
次に、この二酸化炭素循環・冷却システムの動作について説明する。なお、このシステムでは、冷却運転及びデフロスト運転等の操作は、制御部10の制御を介して行われる。また、図中、二酸化炭素・ホットガス系統(デフロスト回路15)における二酸化炭素・ホットガスの流れは実線で、二酸化炭素・冷却系統(二酸化炭素冷媒回路13)における二酸化炭素冷媒の流れは点線でそれぞれ示す。さらに、アンモニア系統(アンモニア冷媒回路14)の高圧側におけるアンモニア冷媒の流れは一点鎖線で、アンモニア系統(アンモニア冷媒回路14)の低圧側におけるアンモニア冷媒の流れは二点鎖線でそれぞれ示している。
Next, the operation of this carbon dioxide circulation / cooling system will be described. In this system, operations such as the cooling operation and the defrost operation are performed through the control of the
まず、前記負荷側冷却器11が冷却運転している時における二酸化炭素冷媒の流れについて説明する。冷却運転時、切り換え手段40を構成している二酸化炭素・電動弁31及び二酸化炭素・電動弁29は開、二酸化炭素・電動弁26及び二酸化炭素・電動弁30は閉とされる。そして、二酸化炭素・レシーバー17に蓄えられている液化二酸化炭素が、二酸化炭素・ポンプ18により二酸化炭素・止弁36と二酸化炭素・電動弁31、及び、二酸化炭素・電動弁32を経由して負荷側冷却器11に導かれ、該負荷側冷却器11が冷凍倉庫1内を冷却する。
First, the flow of the carbon dioxide refrigerant when the load side cooler 11 is performing the cooling operation will be described. During the cooling operation, the carbon dioxide / motor valve 31 and the carbon dioxide /
また、この冷却では、庫内温度・指示調節器33で設定された温度に対して、制御部10が二酸化炭素・電動弁31を開閉、または、比例制御することにより、冷凍倉庫1の室温制御を行う。このときに気化された液化二酸化炭素冷媒は、二酸化炭素・電動弁29と二酸化炭素・止弁37を経由してカスケードコンデンサー12に送られ、該カスケードコンデンサー12で再び液化されて二酸化炭素・レシーバー17に戻り、気化せずに液体のものは二酸化炭素・レシーバー17に直接戻って蓄えられ、冷却に使用される。以下、このサイクルを繰り返す。
In this cooling, the
次に、冷却運転時におけるアンモニア冷媒回路14のアンモニア冷媒の流れについて説明する。アンモニア・レシーバー20に蓄えられているアンモニア冷媒は、アンモニア・レシーバー20から液冷媒として出て、アンモニア・電磁弁25を通り、カスケードコンデンサー12に送られる。そして、該ガスケードコンデンサー12で、上述したように負荷側冷却器11側から戻る二酸化炭素冷媒回路13内の二酸化炭素ガスを冷却して液化する。
Next, the flow of the ammonia refrigerant in the ammonia refrigerant circuit 14 during the cooling operation will be described. The ammonia refrigerant stored in the
一方、カスケードコンデンサー12において二酸化炭素ガスを冷却液化したアンモニア液冷媒は、ガス化されてアンモニア冷媒・冷凍ユニット23に吸い込まれる。また、該アンモニア冷媒・冷凍ユニット23内の圧縮機21及び凝縮器22により圧縮されて高温の高圧ガスとなり、さらにアンモニア・水冷コンデンサー24に送られる。そして、該アンモニア・水冷コンデンサー24で潜熱を奪われて液化された後、アンモニア・レシーバー20に蓄えられ、冷却に使用される。以下、このサイクルを繰り返す。
On the other hand, the ammonia liquid refrigerant obtained by cooling the carbon dioxide gas in the
次に、デフロスト運転時における二酸化炭素冷媒の流れとアンモニア冷媒の流れについて説明する。デフロスト運転に切り替えられると、この切り替えに連動して切り換え手段40を構成している二酸化炭素・電動弁31及び二酸化炭素・電動弁29が閉じられ、反対に二酸化炭素・電動弁26及び二酸化炭素・電動弁30が開く。
Next, the flow of the carbon dioxide refrigerant and the flow of the ammonia refrigerant during the defrost operation will be described. When switched to the defrost operation, the carbon dioxide / motor valve 31 and the carbon dioxide /
そして、二酸化炭素・電動弁26及び二酸化炭素・電動弁30が開くと、バッファ手段を構成している膨張タンク39内の二酸化炭素・ホットガス及びデフロスト回路15内に溜まっていた二酸化炭素・ホットガスは、負荷側冷却器11の温度が低いために該負荷側冷却器11内に引き寄せられる。
When the carbon dioxide /
同時に、二酸化炭素・レシーバー17に液化されて蓄えられている二酸化炭素媒体が、二酸化炭素・昇圧ポンプ19により二酸化炭素・電動弁38を通過して二酸化炭素・ホットガス熱交換器16に送られる。
At the same time, the carbon dioxide medium liquefied and stored in the carbon dioxide receiver 17 is sent to the carbon dioxide / hot
前記ホットガス熱交換器16に送られた液化二酸化炭素は、アンモニア冷媒・冷凍ユニット23で高温・高圧にされたアンモニア冷媒と該二酸化炭素・ホットガス熱交換器16内で熱交換をし、二酸化炭素・ホットガスに相変化する。ここで生成された二酸化炭素・ホットガスは、二酸化炭素・電動弁26を通過して負荷側冷却器11内に、膨張タンク39内の二酸化炭素・ホットガス及びデフロスト回路15内に溜まっていた二酸化炭素・ホットガスと共に送られる。以後、この動作を繰り返すことにより負荷側冷却器11は徐々に昇温し、該負荷側冷却器11に付着した霜を溶かして除去(デフロスト)する。
The liquefied carbon dioxide sent to the hot
また、このデフロスト運転では、デフロスト回路15が冷却コイル内と前記ドレンパンと前記ケーシング内を通って配管されているので、冷却コイルのデフロストと同時に前記ドレンパン及び前記ケーシング内のデフロストも行う。
In this defrost operation, since the
一方、ホットガス熱交換器16内で潜熱を奪われたアンモニア冷媒は液化されてアンモニア・レシーバー20に戻され、液化しないで気化しているものはアンモニア・水冷コンデンサー24を介し凝縮されてアンモニア・レシーバー20に戻される。
On the other hand, the ammonia refrigerant deprived of latent heat in the hot
また、前記負荷側冷却器11に送られた前記二酸化炭素・ホットガスは、潜熱を奪われて液化し、二酸化炭素・電動弁30を経由して前記ホットガス熱交換器16に送られる。このホットガス熱交換器16に戻された二酸化炭素冷媒は、該ホットガス熱交換器16で再びガス化されてデフロスト用ホットガスとして再び使用される。
Further, the carbon dioxide / hot gas sent to the load side cooler 11 is deprived of latent heat and liquefied, and is sent to the hot
なお、デフロスト終期には、負荷側冷却器11の温度が上昇し、該負荷側冷却器11内での液化が止まる。そして、デフロスト回路15内の余った二酸化炭素・ホットガスは膨張タンク39に貯留され、次回のデフロスト用として用意される。そして、制御部は、デフロストが終了すると、切り換え手段40を構成している二酸化炭素・電動弁31及び二酸化炭素・電動弁29を開とし、反対に二酸化炭素・電動弁26及び二酸化炭素・電動弁30を閉じる。
At the end of defrost, the temperature of the load-
したがって、本実施例に係る二酸化炭素循環・冷却システムのデフロスト装置によれば、アンモニア冷媒回路14のアンモニア冷媒に生じる発熱(排熱)で二酸化炭素冷媒を気化させてホットガスにし、該二酸化炭素・ホットガスの熱により負荷側冷却器11に付着している霜を除霜(デフロスト)するので、省エネルギー化できる。 Therefore, according to the defrost device of the carbon dioxide circulation / cooling system according to the present embodiment, the carbon dioxide refrigerant is vaporized by the heat generation (exhaust heat) generated in the ammonia refrigerant of the ammonia refrigerant circuit 14 to form a hot gas. Since the frost adhering to the load side cooler 11 is defrosted (defrosted) by the heat of the hot gas, energy can be saved.
また、デフロスト用の水槽や送水管等の設備を必要としないので、設備にかかる設置コストの節約、及び、メンテナンスコストの節約を図ることができる。 Further, since no equipment such as a defrosting water tank or a water pipe is required, it is possible to save installation costs and maintenance costs for the equipment.
さらに、二酸化炭素・ホットガスを貯留したバッファ手段としての膨張タンク39をデフロスト回路15内に設けておき、負荷側冷却器11への接続が二酸化炭素冷媒回路13からデフロスト回路15に切り換えられてデフロスト運転が行われるとき、膨張タンク39に予め貯留されていた二酸化炭素・ホットガスが負荷側冷却器11側へ大量に流れて負荷側冷却器11内で液化し、その熱が氷解に使用されて除霜に寄与するので、急速にデフロストを行うことができる。
Further, an
このデフロストの効果についてさらに説明すると、デフロスト回路15を構成している負荷側冷却器11とホットガス熱交換器16と連絡配管内のデフロスト時における二酸化炭素・ホットガスの容量は、二酸化炭素の物性により、温度が高いときにはガス化されてガス量が増え、液量が減る。また、反対に温度が低いときにはガス量が減り、液量が増える。
The effect of this defrost will be further explained. The capacity of carbon dioxide / hot gas at the time of defrost in the load side cooler 11, hot
その大きさは、負荷側冷却器11とホットガス熱交換器16と連絡配管内の容量を仮に1m3とし、その系の炭酸ガス充填量を160kgとすると、ガス量
と液量は下記の表1の如くとなる。
The size of the load side cooler 11, the hot
このため、膨張タンク39が無い場合、システムの冷却運転途中に、負荷側冷却器11への接続が二酸化炭素冷媒回路13からデフロスト回路15に切り換えられてデフロスト運転に変更されると、負荷側冷却器11内に送られる二酸化炭素・ホットガス量はデフロスト運転に切り換えられた初期には少なく、初期段階ではデフロスト効果的が十分に得ることができないという問題が発生する。
For this reason, when there is no
しかし、本実施例のように、デフロスト回路15内に二酸化炭素・ホットガスを貯留しておくバッファ手段としての膨張タンク39が設けられている場合では、負荷側冷却器11の接続をデフロスト回路15側に切り換えられると、膨張タンク39に予め貯留されていた二酸化炭素・ホットガスが負荷側冷却器11側へ大量に流れて該負荷側冷却器11内で液化し、その熱が氷解に使用されて除霜に寄与し、急速にデフロストを行うことができることになる。
However, when the
また、本実施例では、バッファ手段として膨張タンク39を設けた構造を開示したが、デフロスト回路15内に二酸化炭素・ホットガスを貯留しておける構造であれば、必ずしも膨張タンク39でなくてもよい。
In this embodiment, the structure in which the
さらに、ホットガス熱交換器16を、負荷側冷却器11と膨張タンク39より低い位置に設置してなる構造を開示したが、昇圧ポンプ等を使用する場合では負荷側冷却器11よりも高い位置に設けてもよい。
Further, the structure in which the hot
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
以上説明したように、本発明は冷蔵倉庫、冷凍倉庫以外に、冷凍ショーケース等の冷凍システムにも応用できる。 As described above, the present invention can be applied to a refrigeration system such as a refrigeration showcase in addition to a refrigerated warehouse and a freezer warehouse.
1 冷凍倉庫
11 負荷側冷却器
12 カスケードコンデンサー
13 二酸化炭素冷媒回路
14 アンモニア冷媒回路
15 デフロスト回路
16 ホットガス熱交換器
17 二酸化炭素・レシーバー
18 二酸化炭素・ポンプ
19 二酸化炭素・昇圧ポンプ
20 アンモニア・レシーバー
21 圧縮機
22 凝縮器
23 アンモニア冷媒・冷凍ユニット
24 アンモニア・水冷コンデンサー
25 アンモニア・電磁弁
26 二酸化炭素・電動弁
27 二酸化炭素・圧力指示調節器
28 二酸化炭素・圧力発信器
29 二酸化炭素・電動弁
30 二酸化炭素・電動弁
31 二酸化炭素・電動弁
32 二酸化炭素・電動弁
33 庫内温度・指示調節器
34 二酸化炭素・圧力指示調節器
35 二酸化炭素・圧力発信器
36 二酸化炭素・止弁
37 二酸化炭素・止弁
38 二酸化炭素・電動弁
39 膨張タンク(バッファ手段)
40 切り換え手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
40 switching means
Claims (4)
前記デフロスト回路内に、前記ホットガスを貯留しておくバッファ手段を設けたことを特徴とする二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置。 A load-side cooler, a cascade condenser, a carbon dioxide refrigerant circuit in which carbon dioxide refrigerant is circulated through the load-side cooler and the cascade condenser, and an ammonia refrigerant circuit in which ammonia refrigerant circulates through the cascade condenser; A hot gas heat exchanger that converts the carbon dioxide refrigerant into hot gas by heat generated in the ammonia refrigerant, a defrost circuit that supplies the carbon dioxide / hot gas into the load-side cooler to defrost, and the load In a carbon dioxide circulation / cooling system comprising: switching means for switching the connection to the side cooler between the carbon dioxide refrigerant circuit and the defrost circuit,
A defrost apparatus in a carbon dioxide circulation / cooling system, wherein a buffer means for storing the hot gas is provided in the defrost circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011035809A JP5058348B2 (en) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011035809A JP5058348B2 (en) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012172921A JP2012172921A (en) | 2012-09-10 |
JP5058348B2 true JP5058348B2 (en) | 2012-10-24 |
Family
ID=46975991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011035809A Active JP5058348B2 (en) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5058348B2 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE903839A (en) * | 1985-12-12 | 1986-04-01 | Hooydonck Guy Van | REFRIGERATION MACHINE. |
JP4413128B2 (en) * | 2004-11-25 | 2010-02-10 | 新明和工業株式会社 | Ultra-low temperature cooling device |
JP5312075B2 (en) * | 2009-02-05 | 2013-10-09 | 株式会社東洋製作所 | Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system |
-
2011
- 2011-02-22 JP JP2011035809A patent/JP5058348B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012172921A (en) | 2012-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2397782B1 (en) | Hot water supply device associated with heat pump | |
JP5312075B2 (en) | Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system | |
JP5842310B2 (en) | Refrigeration apparatus and defrost method for load cooler | |
JP2013083407A (en) | Cooling device | |
JP2004003801A (en) | Refrigeration equipment using carbon dioxide as refrigerant | |
KR20130105460A (en) | Heat pump | |
KR101001293B1 (en) | Energy-saving ice thermal storage system for separating cold charge and discharge pump | |
JP5316973B2 (en) | Cooling and defrosting system using carbon dioxide refrigerant, and operation method thereof | |
JP6072264B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP5084934B2 (en) | Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system | |
TW202122724A (en) | Hydrogen cooling device, hydrogen supply system, and refrigerator | |
JP2018080899A (en) | Refrigeration unit | |
JP5058348B2 (en) | Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system | |
JP5084933B2 (en) | Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system | |
JP2004271080A (en) | Integrated equipment of cooling device and heating device | |
JP5482689B2 (en) | Defrost equipment in carbon dioxide circulation and cooling system | |
JP6238935B2 (en) | Refrigeration cycle equipment | |
JP4188461B2 (en) | Complex refrigerant circuit equipment | |
JP2009192187A (en) | Ice storage type refrigeration system | |
JP6455752B2 (en) | Refrigeration system | |
JP6344686B2 (en) | Refrigeration system | |
JPH07269983A (en) | Air conditioner for shop | |
TWI512254B (en) | Multi-temperature multi-function system with compound controllable energy-saving module | |
JP5800842B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP5315102B2 (en) | Refrigerator and refrigeration air conditioning system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120731 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120731 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150810 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5058348 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150810 Year of fee payment: 3 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150810 Year of fee payment: 3 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |