JP6629081B2 - Temperature control device - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍装置を備える温度制御装置に関する。   The present invention relates to a temperature control device including a refrigeration device.

冷凍装置には、一つの冷凍回路を有する単元式冷凍装置と、複数の冷凍回路を有する多元冷凍装置と、がある（例えば、特許文献１参照）。一般に、多元冷凍装置は、単元式冷凍装置よりも温度制御対象空間を低温に制御することができる。   The refrigerating apparatus includes a unit type refrigerating apparatus having one refrigerating circuit and a multi-type refrigerating apparatus having a plurality of refrigerating circuits (for example, see Patent Document 1). In general, a multi-unit refrigerating apparatus can control the temperature of a space to be temperature-controlled to a lower temperature than a unit refrigerating apparatus.

多元冷凍装置には、二元冷凍装置、三元冷凍装置等が含まれる。このうち二元冷凍装置は、低温側圧縮機、低温側凝縮器、低温側膨張弁及び低温側蒸発器が、この順に低温側冷媒を循環させるように接続された低温側冷凍回路と、高温側圧縮機、高温側凝縮器、高温側膨張弁及び高温側蒸発器が、この順に高温側冷媒を循環させるように接続された高温側冷凍回路と、を備え、低温側凝縮器と高温側蒸発器とが互いに熱交換可能なカスケードコンデンサを構成している。   The multi-way refrigerating apparatus includes a two-way refrigerating apparatus, a three-way refrigerating apparatus, and the like. The binary refrigeration system includes a low-temperature side refrigeration circuit in which a low-temperature side compressor, a low-temperature side condenser, a low-temperature side expansion valve, and a low-temperature side evaporator are connected to circulate the low-temperature side refrigerant in this order, and a high-temperature side refrigeration circuit. A high-temperature side refrigeration circuit in which a compressor, a high-temperature side condenser, a high-temperature side expansion valve, and a high-temperature side evaporator are connected in this order so as to circulate the high-temperature side refrigerant, and the low-temperature side condenser and the high-temperature side evaporator are provided. Constitute a cascade capacitor capable of exchanging heat with each other.

特開２００２−３４６４０３号公報JP 2002-346403 A

ところで、冷凍装置には、冷凍回路における圧縮機の出力や膨張弁の開度を変更することで冷凍能力を調節可能な機種が存在する一方、冷凍能力の調節を想定していない機種も存在する。特に多元冷凍装置では、冷凍能力の調節を想定していない機種が多く流通している。このような冷凍能力の調節を想定していない冷凍装置は、冷凍能力を調節可能な冷凍装置に比較して、種々の構成部材を簡易にでき且つ部品点数を削減できるため、製造コストや導入コストを抑制できる。   By the way, in the refrigerating apparatus, there is a model in which the refrigerating capacity can be adjusted by changing the output of the compressor and the opening degree of the expansion valve in the refrigerating circuit, while there is also a model in which the refrigerating capacity is not assumed to be adjusted. . In particular, in a multi-unit refrigeration system, many models that do not assume the adjustment of the refrigeration capacity are distributed. A refrigeration system that does not assume such adjustment of the refrigeration capacity can simplify various components and reduce the number of parts as compared with a refrigeration apparatus that can adjust the refrigeration capacity, so that manufacturing costs and introduction costs are reduced. Can be suppressed.

しかしながら、このような冷凍装置の導入後において、使用環境の変化や設計変更等に応じて、冷凍能力を調節可能な構成を追加することが望まれる場合がある。この際、例えば導入後の冷凍装置において種々の構成要素を変更及び追加することにより冷凍能力を調節可能な構成に変更することは可能であるが、複雑な作業が多く生じるため、非常に手間がかかる。このような場合に、導入済みの冷凍装置の構成要素を変更及び追加することなく、冷凍能力を調節することが可能であれば、有用である。   However, after the introduction of such a refrigeration system, it may be desired to add a configuration capable of adjusting the refrigeration capacity in accordance with a change in the use environment, a design change, or the like. At this time, for example, it is possible to change the refrigeration capacity to an adjustable configuration by changing and adding various components in the refrigeration system after introduction, but it requires a lot of complicated work, which is very troublesome. Take it. In such a case, it is useful if the refrigeration capacity can be adjusted without changing or adding the components of the installed refrigeration apparatus.

また、冷凍能力を調節可能な冷凍装置において、圧縮機や膨張弁に対する制御を行うことなく、冷凍能力を調節することが望まれる場合がある。例えば、圧縮機や膨張弁に対する制御は、その操作量が大きくなる場合に、所望の温度への安定した制御を実施できなくなる虞があり、このような場合に、圧縮機や膨張弁に対する制御を行うことなく冷凍能力を調節することが望まれる。   Further, in a refrigerating apparatus capable of adjusting the refrigerating capacity, it may be desired to adjust the refrigerating capacity without controlling the compressor and the expansion valve. For example, control of the compressor and the expansion valve may not be able to perform stable control to a desired temperature when the operation amount becomes large. In such a case, control of the compressor and the expansion valve may be performed. It would be desirable to adjust the refrigeration capacity without doing so.

本発明は、このような実情を考慮してなされたものであって、冷凍回路の構成要素を操作することなく、簡易に当該冷凍回路の冷凍能力を広範囲に調節することができる温度制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and provides a temperature control device capable of easily adjusting the refrigeration capacity of the refrigeration circuit over a wide range without operating the components of the refrigeration circuit. The purpose is to provide.

本発明の温度制御装置は、第１圧縮機、第１凝縮器、第１膨張弁及び第１蒸発器が、この順に第１冷媒を循環させるように接続された第１冷凍回路を有する冷凍装置と、ブラインを循環させるためのブライン循環路と、前記ブライン循環路の一部を構成し且つ受け入れた前記ブラインを加熱可能な加熱部と、を有するブライン循環装置と、を備え、前記第１冷凍回路における前記第１膨張弁の下流側で且つ前記第１蒸発器の上流側に位置する部分と、前記ブライン循環路における前記加熱部の下流側に位置する部分と、が、互いに熱交換可能な冷凍能力調節機構を構成している。   The temperature control device of the present invention is a refrigerating device having a first refrigerating circuit in which a first compressor, a first condenser, a first expansion valve, and a first evaporator are connected so as to circulate a first refrigerant in this order. And a brine circulating device having a brine circulating path for circulating brine, and a heating unit forming a part of the brine circulating path and capable of heating the brine. A portion of the circuit located downstream of the first expansion valve and upstream of the first evaporator, and a portion located downstream of the heating section in the brine circulation path can exchange heat with each other. It constitutes a refrigerating capacity adjusting mechanism.

本発明の温度制御装置によれば、冷凍装置の第１冷凍回路における第１蒸発器の上流側の部分において、第１冷媒をブラインによって加熱することができ、この際、ブラインの加熱能力に応じて第１蒸発器における冷凍能力を調節することができる。したがって、冷凍回路の構成要素を操作することなく、簡易に当該冷凍回路の冷凍能力を広範囲に調節することができる。   According to the temperature control device of the present invention, the first refrigerant can be heated by the brine in the upstream portion of the first evaporator in the first refrigeration circuit of the refrigeration device. Thus, the refrigeration capacity of the first evaporator can be adjusted. Therefore, the refrigeration capacity of the refrigeration circuit can be easily adjusted over a wide range without operating the components of the refrigeration circuit.

本発明の温度制御装置においては、前記第１冷凍回路における前記第１膨張弁の下流側で且つ前記第１蒸発器の上流側に位置する部分と、前記第１冷凍回路における前記第１蒸発器の下流側で且つ前記第１圧縮機の上流側に位置する部分と、が、互いに熱交換可能な内部熱交換器を構成し、前記内部熱交換器は、前記第１冷媒が流れる方向で、前記冷凍能力調節機構の上流側に配置されていてもよい。   In the temperature control device of the present invention, a portion of the first refrigeration circuit located downstream of the first expansion valve and upstream of the first evaporator; and a first evaporator of the first refrigeration circuit. And a portion located on the upstream side of the first compressor, constitutes an internal heat exchanger capable of exchanging heat with each other, and the internal heat exchanger is in a direction in which the first refrigerant flows, It may be arranged on the upstream side of the refrigerating capacity adjusting mechanism.

この場合、第１蒸発器を通過して昇温した第１冷媒が、第１圧縮機に吸入される前に、第１膨張弁が吐出する低温の第１冷媒によって冷却されることで、過剰な過熱度を有した第１冷媒が第１圧縮機に吸入されることを抑制できる。これにより、第１冷媒の熱分解及び第１圧縮機の焼損を抑制でき、温度制御の安定性を向上できる。   In this case, the first refrigerant, which has passed through the first evaporator and has been heated, is cooled by the low-temperature first refrigerant discharged from the first expansion valve before being sucked into the first compressor. The first refrigerant having a high degree of superheat can be prevented from being sucked into the first compressor. Thereby, the thermal decomposition of the first refrigerant and the burnout of the first compressor can be suppressed, and the stability of the temperature control can be improved.

また本発明の温度制御装置において、前記冷凍装置は、二元冷凍装置であって、第２圧縮機、第２凝縮器、第２膨張弁及び第２蒸発器が、この順に第２冷媒を循環させるように接続された第２冷凍回路をさらに有し、前記第１凝縮器と前記第２蒸発器とが、互いに熱交換可能なカスケードコンデンサを構成していてもよい。   Further, in the temperature control device of the present invention, the refrigeration device is a binary refrigeration device, and the second compressor, the second condenser, the second expansion valve, and the second evaporator circulate the second refrigerant in this order. And a second refrigeration circuit connected so as to allow the first condenser and the second evaporator to constitute a cascade condenser capable of exchanging heat with each other.

この場合、冷凍装置が単元式である構成に比較して、冷凍装置における冷凍能力を高く確保でき、且つ調節可能な冷凍能力の範囲を広くすることができる。これにより、温度制御装置が制御可能な温度範囲を拡大することができ、その汎用性を拡大させることができる。   In this case, compared to a configuration in which the refrigerating apparatus is a unit type, a high refrigerating capacity in the refrigerating apparatus can be ensured, and a range of the refrigerating capacity that can be adjusted can be widened. Thus, the temperature range that can be controlled by the temperature control device can be expanded, and its versatility can be expanded.

本発明によれば、冷凍回路の構成要素を操作することなく、簡易に当該冷凍回路の冷凍能力を広範囲に調節することができる。   According to the present invention, the refrigeration capacity of the refrigeration circuit can be easily adjusted over a wide range without operating the components of the refrigeration circuit.

本発明の一実施の形態に係る温度制御装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the temperature control device concerning one embodiment of the present invention. 図１に示す温度制御装置のモリエル線図の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a Mollier diagram of the temperature control device illustrated in FIG. 1.

以下、本発明の一実施の形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

図１は、本発明の一実施の形態に係る温度制御装置１の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る温度制御装置１は、冷凍装置２と、ブライン循環装置３と、温度制御対象空間Ｓを規定するチャンバ４と、を備えている。この温度制御装置１は、冷凍装置２の冷凍能力をブライン循環装置３によって調節することにより、温度制御対象空間Ｓの温度を所望の温度に制御することが可能となっている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a temperature control device 1 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the temperature control device 1 according to the present embodiment includes a refrigeration device 2, a brine circulation device 3, and a chamber 4 that defines a space S to be temperature controlled. The temperature control device 1 can control the temperature of the space S to be controlled to a desired temperature by adjusting the refrigerating capacity of the refrigerating device 2 by the brine circulating device 3.

本実施の形態における冷凍装置２は、二元冷凍装置であり、第１圧縮機１１、第１凝縮器１２、第１膨張弁１３及び第１蒸発器１４が、この順に第１冷媒を循環させるように接続された第１冷凍回路１０と、第２圧縮機２１、第２凝縮器２２、第２膨張弁２３及び第２蒸発器２４が、この順に第２冷媒を循環させるように接続された第２冷凍回路２０と、を備え、第１凝縮器１２と第２蒸発器２４とが、互いに熱交換可能なカスケードコンデンサＣＣを構成している。   The refrigeration apparatus 2 in the present embodiment is a binary refrigeration apparatus, and the first compressor 11, the first condenser 12, the first expansion valve 13, and the first evaporator 14 circulate the first refrigerant in this order. The first refrigeration circuit 10 connected as described above, the second compressor 21, the second condenser 22, the second expansion valve 23, and the second evaporator 24 are connected to circulate the second refrigerant in this order. The first condenser 12 and the second evaporator 24 constitute a cascade condenser CC capable of exchanging heat with each other.

第１冷凍回路１０では、第１圧縮機１１によって圧縮された第１冷媒が、カスケードコンデンサＣＣを構成する第１凝縮器１２に流入し、第２冷凍回路２０の第２蒸発器２４によって凝縮される。その後、第１冷媒は、第１膨張弁１３によって減圧されて低温となり、第１蒸発器１４に流入する。図示の例では、第１蒸発器１４がチャンバ４内に配置されており、第１蒸発器１４に流入した第１冷媒は、温度制御対象空間Ｓの熱を吸熱して、第１圧縮機１１に流入する。   In the first refrigeration circuit 10, the first refrigerant compressed by the first compressor 11 flows into the first condenser 12 forming the cascade condenser CC, and is condensed by the second evaporator 24 of the second refrigeration circuit 20. You. Thereafter, the first refrigerant is depressurized by the first expansion valve 13 to have a low temperature, and flows into the first evaporator 14. In the illustrated example, the first evaporator 14 is disposed in the chamber 4, and the first refrigerant that has flowed into the first evaporator 14 absorbs the heat of the space S to be temperature-controlled and the first compressor 11 Flows into.

本実施の形態においては、第１冷凍回路１０における第１膨張弁１３の下流側で且つ第１蒸発器１４の上流側に位置する部分と、第１冷凍回路１０における第１蒸発器１４の下流側で且つ第１圧縮機１１の上流側に位置する部分と、が、互いに熱交換可能な内部熱交換器ＩＣを構成している。これにより、第１蒸発器１４を通過して昇温した第１冷媒が、第１圧縮機１１に吸入される前に、第１膨張弁１３が吐出する低温の第１冷媒によって冷却されるようになっている。   In the present embodiment, a portion of the first refrigeration circuit 10 located downstream of the first expansion valve 13 and upstream of the first evaporator 14, and a portion of the first refrigeration circuit 10 downstream of the first evaporator 14. And the portion located on the upstream side of the first compressor 11 constitute an internal heat exchanger IC capable of exchanging heat with each other. Thus, the first refrigerant that has passed through the first evaporator 14 and has been heated is cooled by the low-temperature first refrigerant discharged from the first expansion valve 13 before being sucked into the first compressor 11. It has become.

第２冷凍回路２０では、カスケードコンデンサＣＣで第１冷媒の熱を吸熱した第２冷媒が第２圧縮機２１によって圧縮される。圧縮された第２冷媒は、第２凝縮器２２に流入し、例えば第２凝縮器２２を流れる冷却水によって凝縮される。その後、第２冷媒は、第２膨張弁２３によって減圧されて低温となり、カスケードコンデンサＣＣを構成する第２蒸発器２４に流入して、第１凝縮器１２に流入した第１冷媒を冷却する。   In the second refrigeration circuit 20, the second refrigerant that has absorbed the heat of the first refrigerant in the cascade condenser CC is compressed by the second compressor 21. The compressed second refrigerant flows into the second condenser 22 and is condensed by, for example, cooling water flowing through the second condenser 22. Thereafter, the second refrigerant is decompressed by the second expansion valve 23 to a low temperature, flows into the second evaporator 24 forming the cascade condenser CC, and cools the first refrigerant flowing into the first condenser 12.

ブライン循環装置３は、ブラインを循環させるためのブライン循環路３１と、ブライン循環路３１の一部を構成し且つ受け入れたブラインを加熱可能な加熱部３２と、ブライン循環路３１の一部を構成し且つブラインをブライン循環路３１内で循環させるための駆動力を付与するポンプ３３と、加熱部３１に接続されたブラインタンク３４と、を有している。   The brine circulating device 3 includes a brine circulating path 31 for circulating brine, a heating unit 32 that forms a part of the brine circulating path 31 and can heat the received brine, and forms a part of the brine circulating path 31. And a pump 33 for applying a driving force to circulate the brine in the brine circulation path 31, and a brine tank 34 connected to the heating unit 31.

図示の例では、ポンプ３３の駆動によりブラインがブライン循環路３１内を図中の時計回りの方向に循環した際に、加熱部３２が、ブラインの循環に伴って受け入れたブラインを所望の加熱量で加熱することが可能となっている。加熱部３２は、ブラインを流入させるケース部と、ケース部内に配置されたヒータとを有し、ヒータの加熱量を調節することにより、ブラインの加熱能力を調節可能となっている。本実施の形態において、加熱部３２は、第１膨張弁１３によって減圧され且つ内部熱交換器ＩＣで熱交換された第１冷媒の温度よりも高温にブラインを加熱することが可能となっている。ブラインタンク３４内には、ブラインが貯留されており、貯留されたブラインの液面とブラインタンク３４の上壁との間には気層部分が形成されている。加熱部３２のケース部は、ブラインタンク３４における気層部分とブラインの液層部分とに流体的に接続している。   In the illustrated example, when the brine is circulated in the brine circulation path 31 in the clockwise direction in the drawing by the driving of the pump 33, the heating unit 32 converts the brine received with the brine circulation into a desired heating amount. It is possible to heat with. The heating section 32 has a case section into which the brine flows, and a heater disposed in the case section, and the heating capacity of the heater can be adjusted to adjust the heating capacity of the brine. In the present embodiment, the heating unit 32 can heat the brine to a temperature higher than the temperature of the first refrigerant whose pressure has been reduced by the first expansion valve 13 and heat exchanged by the internal heat exchanger IC. . Brine is stored in the brine tank 34, and a gas layer is formed between the liquid level of the stored brine and the upper wall of the brine tank 34. The case portion of the heating section 32 is fluidly connected to the gas layer portion of the brine tank 34 and the liquid layer portion of the brine.

ここで、本実施の形態では、第１冷凍回路１０における第１膨張弁１３の下流側で且つ第１蒸発器１４の上流側に位置する部分と、ブライン循環路３１における加熱部３２の下流側に位置する部分と、が、互いに熱交換可能な冷凍能力調節機構ＦＣを構成している。図示の例において、冷凍能力調節機構ＦＣは、第１冷媒が流れる方向で、内部熱交換器ＩＣの下流側に配置されている。つまり、内部熱交換器ＩＣは、第１冷媒が流れる方向で、冷凍能力調節機構ＦＣの上流側に配置されている。より詳しくは、第１冷凍回路１０における第１膨張弁１３から吐出された第１冷媒が第１蒸発器１４に至る部分において、内部熱交換器ＩＣは、冷凍能力調節機構ＦＣの上流側に配置されている。これにより、冷凍装置２の第１冷凍回路１０における第１蒸発器１４の上流側の部分において、第１冷媒をブラインにより加熱することが可能となっている。   Here, in the present embodiment, a portion located on the downstream side of the first expansion valve 13 and on the upstream side of the first evaporator 14 in the first refrigeration circuit 10 and on the downstream side of the heating unit 32 in the brine circulation path 31. Constitute a refrigeration capacity adjusting mechanism FC capable of exchanging heat with each other. In the illustrated example, the refrigeration capacity adjustment mechanism FC is disposed downstream of the internal heat exchanger IC in the direction in which the first refrigerant flows. That is, the internal heat exchanger IC is disposed upstream of the refrigeration capacity adjusting mechanism FC in the direction in which the first refrigerant flows. More specifically, in the portion where the first refrigerant discharged from the first expansion valve 13 in the first refrigeration circuit 10 reaches the first evaporator 14, the internal heat exchanger IC is disposed upstream of the refrigeration capacity adjusting mechanism FC. Have been. This allows the first refrigerant to be heated by the brine in a portion of the first refrigeration circuit 10 of the refrigeration apparatus 2 on the upstream side of the first evaporator 14.

次に本実施の形態に係る温度制御装置１の動作について説明する。   Next, the operation of the temperature control device 1 according to the present embodiment will be described.

温度制御装置１を動作させる際には、まず、第１圧縮機１１、第２圧縮機２１及びポンプ３３が駆動される。これにより、第１冷凍回路１０では、第１圧縮機１１によって圧縮された第１冷媒が、カスケードコンデンサＣＣを構成する第１凝縮器１２に流入し、第２冷凍回路２０の第２蒸発器２４によって凝縮される。その後、第１冷媒は、第１膨張弁１３によって減圧されて低温となり、第１蒸発器１４に流入する。そして第１蒸発器１４に流入した第１冷媒は、温度制御対象空間Ｓの熱を吸熱して、第１圧縮機１１に流入する。   When operating the temperature control device 1, first, the first compressor 11, the second compressor 21, and the pump 33 are driven. Thereby, in the first refrigeration circuit 10, the first refrigerant compressed by the first compressor 11 flows into the first condenser 12 forming the cascade condenser CC, and the second evaporator 24 of the second refrigeration circuit 20. Condensed by Thereafter, the first refrigerant is depressurized by the first expansion valve 13 to have a low temperature, and flows into the first evaporator 14. The first refrigerant that has flowed into the first evaporator 14 absorbs the heat of the space S to be temperature-controlled and flows into the first compressor 11.

本実施の形態では、内部熱交換器ＩＣが設けられることで、第１蒸発器１４を通過して昇温した第１冷媒が、第１圧縮機１１に吸入される前に、第１膨張弁１３が吐出する低温の第１冷媒によって冷却される。これにより、過剰な過熱度を有した第１冷媒が第１圧縮機１１に吸入されることを抑制できる。   In the present embodiment, by providing the internal heat exchanger IC, the first expansion valve which has passed through the first evaporator 14 and has been heated before being sucked into the first compressor 11 is provided with the first expansion valve. 13 is cooled by the low-temperature first refrigerant discharged. Thereby, the first refrigerant having an excessive degree of superheat can be suppressed from being sucked into the first compressor 11.

一方、第２冷凍回路２０では、カスケードコンデンサＣＣで第１冷媒の熱を吸熱した第２冷媒が第２圧縮機２１によって圧縮される。圧縮された第２冷媒は、第２凝縮器２２に流入し、第２凝縮器２２を流れる冷却水によって凝縮される。その後、第２冷媒は、第２膨張弁２３によって減圧されて低温となり、カスケードコンデンサＣＣを構成する第２蒸発器２４に流入して、第１凝縮器１２に流入した第１冷媒を再び冷却する。なお、本実施の形態では、第１圧縮機１１及び第２圧縮機２１は、制御の安定性のために一定の出力で運転される。   On the other hand, in the second refrigeration circuit 20, the second refrigerant that has absorbed the heat of the first refrigerant in the cascade condenser CC is compressed by the second compressor 21. The compressed second refrigerant flows into the second condenser 22 and is condensed by the cooling water flowing through the second condenser 22. Thereafter, the second refrigerant is decompressed by the second expansion valve 23 to a low temperature, flows into the second evaporator 24 forming the cascade condenser CC, and cools the first refrigerant flowing into the first condenser 12 again. . In the present embodiment, the first compressor 11 and the second compressor 21 are operated at a constant output for control stability.

またブライン循環装置３では、ブライン循環路３１内をブラインが循環し、加熱部３２によってブラインを適宜加熱することが可能となっている。   In the brine circulating device 3, the brine circulates in the brine circulating path 31, and the heating unit 32 can appropriately heat the brine.

そして本実施の形態では、冷凍能力調節機構ＦＣが設けられることで、冷凍装置２の第１冷凍回路１０における第１蒸発器１４の上流側の部分において、第１冷媒を、加熱部３２によって加熱されたブラインにより加熱することができる。そして、この際に、ブラインの加熱能力に応じて第１蒸発器１４における冷凍能力を調節することができる。   In the present embodiment, the provision of the refrigerating capacity adjusting mechanism FC allows the first refrigerant to be heated by the heating unit 32 in a portion on the upstream side of the first evaporator 14 in the first refrigerating circuit 10 of the refrigerating apparatus 2. Can be heated by the treated brine. At this time, the refrigeration capacity of the first evaporator 14 can be adjusted according to the heating capacity of the brine.

図２は、冷凍能力調節機構ＦＣにおいて第１冷媒をブラインによって加熱する場合の温度制御装置１（第１冷凍回路１０）のモリエル線図を示している。図２を用いて、冷凍能力の調節について詳述する。図２に示すように、温度制御装置１における冷凍サイクルでは、第１圧縮機１１に吸入された第１冷媒は、点Ａから点Ｂへの移行に示されるように、圧縮される。第１圧縮機１１によって吐出された第１冷媒は、第１凝縮器１２によって凝縮されることで冷却されて、点Ｂから点Ｃへの移行に示されるように、その比エンタルピーが低減する。   FIG. 2 is a Mollier diagram of the temperature control device 1 (first refrigeration circuit 10) when the first refrigerant is heated by the brine in the refrigeration capacity adjusting mechanism FC. The adjustment of the refrigeration capacity will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in the refrigeration cycle in the temperature control device 1, the first refrigerant sucked into the first compressor 11 is compressed as shown in a transition from the point A to the point B. The first refrigerant discharged by the first compressor 11 is cooled by being condensed by the first condenser 12, and its specific enthalpy is reduced as shown in a transition from the point B to the point C.

次いで、第１凝縮器１２によって凝縮された第１冷媒は、点Ｃから点Ｄへの移行に示されるように、第１膨張弁１３によって減圧され、低温となる。その後、第１膨張弁１３から吐出された第１冷媒は、内部熱交換器ＩＣにおいて、第１圧縮機１１に流入する直前の第１冷媒と熱交換し、点Ｄから点Ｅへの移行に示されるように、吸熱して、その比エンタルピーが増加する。その後、第１冷媒は、冷凍能力調節機構ＦＣにおいて、加熱されたブラインと熱交換し、点Ｅから点Ｆへの移行に示されるように、吸熱して、その比エンタルピーが増加する。   Next, the first refrigerant condensed by the first condenser 12 is decompressed by the first expansion valve 13 to a low temperature, as shown in a transition from the point C to the point D. Thereafter, the first refrigerant discharged from the first expansion valve 13 exchanges heat with the first refrigerant immediately before flowing into the first compressor 11 in the internal heat exchanger IC, and shifts from the point D to the point E. As shown, heat is absorbed and its specific enthalpy increases. Thereafter, the first refrigerant exchanges heat with the heated brine in the refrigerating capacity adjusting mechanism FC, absorbs heat as indicated by the transition from the point E to the point F, and increases its specific enthalpy.

次いで、第１冷媒は、第１蒸発器１４に流入して、温度制御対象空間Ｓの熱を吸熱し、点Ｆから点Ｇへの移行に示されるように、その比エンタルピーが増加する。そして、第１蒸発器１４を通過した第１冷媒は、内部熱交換器ＩＣにおいて、第１膨張弁１３から吐出された低温の第１冷媒と熱交換し、点Ｇから点Ｈへの移行に示されるように、冷却されて、その比エンタルピーが低減する。これにより、過剰な過熱度を有した第１冷媒が第１圧縮機１１に吸入されることを抑制できる。その後、第１冷媒は、第１圧縮機１１に流入して圧縮される。   Next, the first refrigerant flows into the first evaporator 14, absorbs the heat of the space S to be temperature-controlled, and its specific enthalpy increases as indicated by the transition from the point F to the point G. Then, the first refrigerant that has passed through the first evaporator 14 exchanges heat with the low-temperature first refrigerant discharged from the first expansion valve 13 in the internal heat exchanger IC, and shifts from the point G to the point H. As shown, upon cooling, its specific enthalpy decreases. Thereby, the first refrigerant having an excessive degree of superheat can be suppressed from being sucked into the first compressor 11. Thereafter, the first refrigerant flows into the first compressor 11 and is compressed.

上述のモリエル線図中において、点Ｆは、加熱されたブラインの加熱能力に応じて、その位置を矢印に示すように変動させることができる。ここで、第１冷凍回路１０の冷凍能力は、符号Ｗで示される、第１蒸発器１４に流入直前の第１冷媒の比エンタルピーと、第１蒸発器１４から流出直後の第１冷媒の比エンタルピーとの差に比例する。そのため、本実施の形態では、加熱されたブラインの加熱能力を調節することにより、第１冷凍回路１０の冷凍能力を調節することができることになる。   In the above-described Mollier diagram, the position of the point F can be changed as indicated by an arrow according to the heating capacity of the heated brine. Here, the refrigeration capacity of the first refrigeration circuit 10 is represented by the ratio W between the specific enthalpy of the first refrigerant immediately before flowing into the first evaporator 14 and the ratio of the first refrigerant immediately after flowing out of the first evaporator 14. It is proportional to the difference from enthalpy. Therefore, in the present embodiment, the refrigeration capacity of the first refrigeration circuit 10 can be adjusted by adjusting the heating capacity of the heated brine.

したがって、本実施の形態に係る温度制御装置１によれば、第１冷凍回路１０の構成要素を操作することなく、簡易に当該冷凍回路１０の冷凍能力を広範囲に調節することができる。例えば、このような本実施の形態に係る温度制御装置１によれば、第１冷凍回路１０の構成要素を操作することなく第１冷凍回路１０の冷凍能力を調節することができることで、冷凍装置２が導入済みの冷凍能力の調節を想定していない冷凍装置であっても、これを有効に活用して冷凍能力の調節機能を得ることができるため、温度制御装置の製造コストを有益に抑制することができる。   Therefore, according to the temperature control device 1 according to the present embodiment, the refrigeration capacity of the refrigeration circuit 10 can be easily adjusted over a wide range without operating the components of the first refrigeration circuit 10. For example, according to the temperature control device 1 according to the present embodiment as described above, the refrigeration capacity of the first refrigeration circuit 10 can be adjusted without operating the components of the first refrigeration circuit 10, so that the refrigeration device Even if the refrigeration system 2 is not supposed to adjust the refrigeration capacity already installed, the refrigeration capacity adjustment function can be effectively utilized to obtain the temperature control apparatus manufacturing cost. can do.

また温度制御装置１では、第１蒸発器１４を通過して昇温した第１冷媒が、第１圧縮機１１に吸入される前に、第１膨張弁１３が吐出する低温の第１冷媒によって冷却されることで、過剰な過熱度を有した第１冷媒が第１圧縮機に吸入されることを抑制できる。これにより、第１冷媒の熱分解及び第１圧縮機１１の焼損を抑制できる。   Further, in the temperature control device 1, before the first refrigerant, which has passed through the first evaporator 14 and has been heated, is sucked into the first compressor 11 by the low-temperature first refrigerant discharged from the first expansion valve 13. By being cooled, the first refrigerant having an excessive degree of superheat can be suppressed from being sucked into the first compressor. Thereby, thermal decomposition of the first refrigerant and burning of the first compressor 11 can be suppressed.

また、冷凍装置２が二元冷凍装置となっているため、冷凍装置２が単元式である構成に比較して、冷凍装置２における冷凍能力を高く確保でき、且つ調節可能な冷凍能力の範囲を広くして制御可能な温度範囲を拡大することができる。これにより、温度制御装置の汎用性を拡大させることができる。例えば、本発明者は、冷凍装置２を二元冷凍装置として採用し、ブラインによる冷凍能力の調節を行うことにより、温度制御対象空間Ｓを−６０℃〜−２０℃の範囲内の所望の温度に正確に制御可能であったことを確認している。なお、正確に温度を制御可能であったのは、圧縮機１１等を操作しなかったことによる。   In addition, since the refrigerating apparatus 2 is a binary refrigerating apparatus, a higher refrigerating capacity of the refrigerating apparatus 2 can be ensured as compared with a configuration in which the refrigerating apparatus 2 is a unit type, and the range of the refrigerating capacity that can be adjusted is as follows. The temperature range which can be controlled by widening can be expanded. Thereby, the versatility of the temperature control device can be expanded. For example, the present inventor adopts the refrigerating device 2 as a binary refrigerating device, and adjusts the refrigerating capacity by using a brine, so that the temperature control target space S is set to a desired temperature within a range of -60 ° C to -20 ° C. It was confirmed that it could be controlled accurately. The reason why the temperature could be controlled accurately was that the compressor 11 and the like were not operated.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施の形態においては、冷凍装置２が二元冷凍装置であるが、単元式の冷凍装置や三元冷凍装置等であってもよい。また、上述の実施の形態においては、温度制御装置１が、第１冷凍回路１０の第１蒸発器１４によって空間を冷却するが、温度制御装置１は、第１蒸発器１４に直接又は間接的に接触する物体を冷却する装置として構成されてもよい。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, the refrigerating device 2 is a binary refrigerating device, but may be a unit type refrigerating device, a ternary refrigerating device, or the like. Further, in the above embodiment, the temperature control device 1 cools the space by the first evaporator 14 of the first refrigeration circuit 10, but the temperature control device 1 directly or indirectly cools the first evaporator 14. May be configured as a device that cools an object that comes into contact with the object.

１ 温度制御装置
２ 冷凍装置
３ ブライン循環装置
１０ 第１冷凍回路
１１ 第１圧縮機
１２ 第１凝縮器
１３ 第１膨張弁
１４ 第１蒸発器
２０ 第２冷凍回路
２１ 第２圧縮機
２２ 第２凝縮器
２３ 第２膨張弁
２４ 第２蒸発器
３１ ブライン循環路
３２ 加熱部
３３ ポンプ
ＣＣ カスケードコンデンサ
ＦＣ 冷凍能力調節機構
ＩＣ 内部熱交換器
Ｓ 温度制御対象空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Temperature control apparatus 2 Refrigeration apparatus 3 Brine circulation apparatus 10 1st refrigeration circuit 11 1st compressor 12 1st condenser 13 1st expansion valve 14 1st evaporator 20 2nd refrigeration circuit 21 2nd compressor 22 2nd condensation Unit 23 Second expansion valve 24 Second evaporator 31 Brine circulation path 32 Heating unit 33 Pump CC Cascade condenser FC Refrigeration capacity adjustment mechanism IC Internal heat exchanger S Temperature control target space

Claims (2)

第１圧縮機、第１凝縮器、第１膨張弁及び第１蒸発器が、この順に第１冷媒を循環させるように接続された第１冷凍回路を有する冷凍装置と、
ブラインを循環させるためのブライン循環路と、前記ブライン循環路の一部を構成し且つ受け入れた前記ブラインを加熱可能な加熱部と、を有するブライン循環装置と、
を備え、
前記第１冷凍回路における前記第１膨張弁の下流側で且つ前記第１蒸発器の上流側に位置する部分と、前記ブライン循環路における前記加熱部の下流側に位置する部分と、が、互いに熱交換可能な冷凍能力調節機構を構成しており、
前記第１冷凍回路における前記第１膨張弁の下流側で且つ前記第１蒸発器の上流側に位置する部分と、前記第１冷凍回路における前記第１蒸発器の下流側で且つ前記第１圧縮機の上流側に位置する部分と、が、互いに熱交換可能な内部熱交換器を構成し、
前記内部熱交換器は、前記第１冷媒が流れる方向で、前記冷凍能力調節機構の上流側に配置されている、ことを特徴とする温度制御装置。 A refrigerating device having a first refrigerating circuit in which a first compressor, a first condenser, a first expansion valve, and a first evaporator are connected to circulate the first refrigerant in this order;
A brine circulating apparatus having a brine circulating path for circulating brine, a heating unit that forms a part of the brine circulating path and can heat the received brine,
With
A portion of the first refrigeration circuit located downstream of the first expansion valve and upstream of the first evaporator, and a portion located downstream of the heating unit in the brine circulation path, It constitutes a refrigeration capacity adjustment mechanism that can exchange heat ,
A portion of the first refrigeration circuit downstream of the first expansion valve and upstream of the first evaporator; and a portion of the first refrigeration circuit downstream of the first evaporator and the first compression And the portion located on the upstream side of the machine constitute an internal heat exchanger capable of exchanging heat with each other,
The temperature control device , wherein the internal heat exchanger is disposed upstream of the refrigerating capacity adjusting mechanism in a direction in which the first refrigerant flows . 前記冷凍装置は、二元冷凍装置であって、第２圧縮機、第２凝縮器、第２膨張弁及び第２蒸発器が、この順に第２冷媒を循環させるように接続された第２冷凍回路をさらに有し、
前記第１凝縮器と前記第２蒸発器とが、互いに熱交換可能なカスケードコンデンサを構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。 The refrigerating device is a binary refrigerating device, wherein a second compressor, a second condenser, a second expansion valve, and a second evaporator are connected to circulate the second refrigerant in this order. Further comprising a circuit,
The first condenser and the second evaporator constitute a cascade condenser capable of exchanging heat with each other,
The temperature control device according to claim 1 , wherein:
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