JP2007155195A

JP2007155195A - 冷却設備

Info

Publication number: JP2007155195A
Application number: JP2005350063A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Tateishi; 勝美立石; Shuichi Matsunaga; 秀一松永
Original assignee: SAKURA CHOON KOGYO KK; Nakayama Engineering Co Ltd; Nissui Engineering Co Ltd
Current assignee: SAKURA CHOON KOGYO KK; Nakayama Engineering Co Ltd; Nissui Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】冷却設備における熱の利用効率を高め、エネルギー消費を低減する。
【解決手段】前室５０内の空気は、まず、温度調節ユニット３０の温度調節冷却コイル４０によって冷却・除湿され、次に、主冷却ユニット１０の主冷却コイル２０によって更に冷却・除湿される。冷却後の空気は、温度調節凝縮コイル３４に送られる。温度調節凝縮コイル３４では、温度調節ユニット３０の冷媒が凝縮されて液化するために発熱する。このため、熱が冷媒から空気に伝達されるようになり、空気の加熱が行われる。すなわち、主冷却ユニット１０及び温度調節ユニット３０によって冷却された前室内空気は、温度調節ユニット３０の廃熱を利用して加熱・乾燥される。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続的に湿分が侵入してくる部屋（以後「前室」という）などを冷却する冷却設備に関し、例えば温度を５℃以下に制御する場合に好適な冷却設備の改良に関するものである。

一般的な冷却設備としては、例えば図３(A)に示すものがある。同図において、冷却設備１００は、圧縮機１０２，コンデンサ（凝縮器）１０４，受液器１０６，膨張弁１０８，冷却コイル（冷却器）１１０，ヒーター１１２，ファン（送風機）１１４を備えている。これらのうち、冷却器１１０，ヒーター１１２，ファン１１４は、冷蔵庫や冷凍庫の前室１２０に設置されており、他の装置は庫外に設置されている。

次に、動作を説明すると、圧縮機１０２で圧縮されて高圧となった気体の冷媒（冷却媒体）は、コンデンサ１０４に送られ、ここで凝縮される。凝縮されて液体となった冷媒は、受液器１０６に収容され、更に膨張弁１０８に送られる。膨張弁１０８では、高圧の液体の冷媒の膨張が行われ、これによって得られた低温・低圧の冷媒が冷却コイル１１０に送られる。冷却コイル１１０には、ファン１１４によって前室１２０内の空気が送られており、空気の冷却・除湿が行われる。冷却・除湿後の空気は、ヒーター１１２に送られて加熱・乾燥が行われる。

例えば、図３(B)に示すように、３℃の空気は、冷却コイル１１０によって０℃に冷却・除湿され、更に、ヒーター１１２により１℃に加熱・乾燥されて、前室１２０に吹き出すという具合である。

以上のように、従来の冷却設備では、1つの冷却ユニットより、前室内空気の冷却（例えば、＋１２〜＋３５℃），除湿，乾燥を行っている。このため、室内に再熱用の凝縮ユニットを設けるほか、室内温度が上昇してしまうため廃熱用に室外にも凝縮ユニットを設置しなければならない。従って、凝縮の再熱利用のコントロールが難しく、設備が複雑なものとなっているという不都合がある。一方、室外の凝縮ユニットにおける廃熱を、冷媒の加熱に利用できれば、システム全体として熱の利用効率が向上し、省エネルギーの冷却設備とすることができる。

本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、冷媒凝縮時に発生する熱を再利用する際のコントロールを容易に行うことができる簡易な冷却設備を提供することである。他の目的は、熱の利用効率を高め、エネルギー消費を低減することである。

前記目的を達成するため、本発明は、冷却ユニットによって冷却した空気を加熱・乾燥する冷却設備であって、前記冷却ユニットを、主冷却ユニット及び温度調節ユニットによって構成するとともに、前記主冷却ユニットの主冷却コイルと、前記温度調節ユニットの温度調節冷却コイル及び温度調節凝縮コイルとを、並べて配置し、前記主冷却コイル及び前記温度調節冷却コイルによって冷却された空気を、前記温度調節凝縮コイルによって加熱・乾燥することを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記主冷却ユニットの冷却能力が、前記温度調節ユニットの冷却能力よりも大きいことを特徴とする。他の形態の一つは、デフロスト時は、前記主冷却ユニット及び温度調節ユニットのうち、デフロストの対象となるユニットの運転を停止することを特徴とする。更に他の形態は、前記温度調節凝縮コイルによる加熱後の空気の温度が、０℃以上であることを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、主冷却ユニットと温度調節ユニットを用意し、温度調節ユニットの廃熱を利用して前室内空気の加熱・乾燥を行うこととしたので、簡便な設備で、冷媒凝縮時に発生する熱を再利用する際のコントロールを容易に行うことができる。また、熱の利用効率が向上し、エネルギー消費を低減することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

（１）装置の基本構成・・・図１には、本発明の実施例１の系統図が示されている。同図において、本実施例の冷却設備は、比較的冷却能力の高い主冷却ユニット１０と、比較的冷却能力の低い温度調節ユニット３０の２系統の冷却設備を備えている。これらのうち、主冷却ユニット１０は、一般的な冷却設備とほぼ同様の構成となっており、圧縮機１２，コンデンサ１４，受液器１６，膨張弁１８，主冷却コイル２０を備えている。コンデンサ１４は、ファン１４Ａと主凝縮コイル１４Ｂを含んでいる。主冷却コイル２０は、冷蔵庫や冷凍庫の前室５０内に設置されており、他の装置は庫外に設置されている。一方、温度調節ユニット３０は、圧縮機３２，温度調節凝縮コイル３４，受液器３６，バルブ３７，膨張弁３８，温度調節冷却コイル４０を備えている。圧縮機３２は、インバータ３３を備えており、これによって圧縮機３２の動作制御が可能となっている。温度調節ユニット３０は、全体を前室５０内に設置してもよいが、本実施例では、温度調節凝縮コイル３４及び温度調節冷却コイル４０は前室内に設置されており、他の装置は庫外に設置されている。

更に、本実施例では、前記主冷却ユニット１０の主冷却コイル２０，温度調節ユニット３０の温度調節凝縮コイル３４，及び温度調節冷却コイル４０が、並べて配置されており、ファン５２の作用によって、それらの各コイル２０，３４，４０を前室５０内の空気が通過するように構成されている。なお、ファン５２は、冷却時は正転駆動され、デフロスト時は逆転駆動される。

（２）主冷却ユニット１０，温度調節ユニット３０の個別動作・・・主冷却ユニット１０のみの動作は、一般的な冷却設備の動作と同様である。すなわち、圧縮機１２で圧縮されて高圧となった気体の冷媒は、コンデンサ１４の主凝縮コイル１４Ｂに送られる。主凝縮コイル１４Ｂは、ファン１４Ａによる送風を受けており、冷媒の凝縮が行われる。凝縮されて液体となった冷媒は、受液器１６に収容され、更に膨張弁１８に送られる。膨張弁１８では、高圧の液体冷媒の膨張が行われ、これによって得られた低温・低圧の冷媒が主冷却コイル２０に送られる。主冷却コイル２０を、ファン５２の作用によって前室５０内の空気が通過すると、その冷却・除湿が行われる。

次に、温度調節ユニット３０の動作を説明する。圧縮機３２で圧縮されて高圧となった気体の冷媒は、温度調節凝縮コイル３４に送られる。温度調節凝縮コイル３４は、ファン５２による送風を受けており、冷媒の凝縮が行われる。凝縮されて液体となった冷媒は、受液器３６に収容され、更にバルブ３７を介して膨張弁３８に送られる。膨張弁３８では、高圧の液体冷媒の膨張が行われ、これによって得られた低温・低圧の冷媒が温度調節冷却コイル４０に送られる。ファン５２の作用によって前室５０内の空気が温度調節冷却コイル４０を通過すると、その冷却・除湿が行われる。このとき、インバータ３３によって圧縮機３２の動作を制御することで、前室温度を調整することができる。

（３）主冷却ユニット１０，温度調節ユニット３０の全体動作・・・前室５０内のコイル部分に着目すると、正転時、空気はまず温度調節冷却コイル４０によって冷却・除湿され、次に主冷却コイル２０によって更に冷却・除湿される。冷却後の空気は、温度調節凝縮コイル３４に送られる。温度調節凝縮コイル３４では、温度調節ユニット３０の冷媒が凝縮されて液化するために発熱し、熱が冷媒から空気に伝達されるようになり、空気の加熱が行われる。すなわち、主冷却ユニット１０及び温度調節ユニット３０によって冷却された前室内空気は、温度調節ユニット３０の廃熱を利用して加熱・乾燥される。

各部の温度の数値例を示すと、まず、前室内空気については、図２に示すように、温度調節冷却コイル４０で３℃から２℃まで冷却・除湿され、次に、主冷却コイル２０で２℃から０℃まで冷却・除湿される。その後、温度調節凝縮コイル３４で１℃まで加熱・乾燥される。主冷却ユニット１０，温度調節ユニット３０における冷媒温度の一例は、図１中に示す。

（４）デフロスト（霜取り）時の動作・・・次に、デフロストを行うときの動作を説明する。上述した背景技術では、冷却コイル１１０による空気の冷却及びヒーター１１２による加熱を止めて、ファン１１４により空気を循環させることで、冷却コイル１１０のデフロストが行われる。すなわち、デフロスト時は、空気の除湿・乾燥が行われないので、前室の湿度が上昇する恐れがある。

これに対し、本実施例では、主冷却ユニット１０の運転を停止するとともに、温度調節ユニット３０を運転する。また、ファン５２を逆転運転する。すると、前室内空気は、温度調節凝縮コイル３４によって加熱・乾燥されるとともに、温度調節冷却コイル４０によって冷却・除湿される。このため、上述した背景技術ほどに前室５０の湿度が上昇せず、しかも、短時間で主冷却コイル２０のデフロストを行うことができる。なお、温度調節冷却コイル４０のデフロストを行うときは、主冷却ユニット１０を運転するとともに、温度調節ユニット３０の運転を停止すればよい。

（５）本実施例の効果・・・以上のように、本実施例によれば、次のような効果がある。
ａ，主冷却ユニットと温度調節ユニットを備え、温度調節ユニットの廃熱を利用して前室内空気の加熱・乾燥を行うこととしたので、簡便な設備で、冷媒凝縮時に発生する熱を再利用する際のコントロールを容易に行うことができる。
ｂ，熱の利用効率が向上し、ヒーターを必要としないため、エネルギー消費を低減することができる。
ｃ，冷却、除湿を行いつつデフロスト運転を行うことができる。
ｄ,温度調節凝縮コイルの廃熱を有効利用し短時間でデフロストが可能となる。
ｅ，既存の冷却設備にも追加設置することができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
1)，前記実施例は、連続的に湿分が侵入してくる部屋である冷蔵庫等の前室に本発明を適用したものであるが、冷蔵・冷凍設備一般，特に産業用の冷蔵・冷凍設備に対しても同様に適用可能である。しかし、前記前室のような温度が０℃以上の場合に、本発明は特に有効である。
2)，各冷却ユニットの構成・配置も、上記実施例に限定されるものではない。例えば、前記実施例では、温度調節ユニット３０の圧縮機３２等を庫外に設置したが、前室内に設置することを妨げるものではなく、同様の作用を奏する適宜の設置箇所としてよい。
3)，主冷却ユニット１０と温度調節ユニット３０の冷却能力の比率は適宜設定してよいが、例えば主冷却ユニット１０が定格１５ｋｗ，温度調節ユニット３０が定格２．２ｋｗという具合に設定する。

本発明を適用した冷却設備における省エネ効果の一例を示す。
ａ，従来の一般的な冷却設備
冷凍機：定格１５ｋｗ，加熱ヒータ：定格９ｋｗ，
蒸発温度to：−５℃，庫内温度：＋３℃，外気温度：＋３２℃，
冷却能力φo：４１．０ｋｗ，加熱ヒータ：９ｋｗ，
従って、差し引き、３２．０ｋｗの冷却能力を有する。
運転上の消費電力冷凍機：１５．６ｋｗ，ヒータ：９ｋｗ，
従って、全体で、２４．６ｋｗの電力で運転している。
ｂ，本発明を適用した冷却設備
主冷凍機：定格１１ｋｗ，温度調節ユニット，定格２．２ｋｗ，
蒸発温度to：−５℃，庫内温度：＋３℃，外気温度：＋３２℃，
冷却能力主冷却コイルφo：３５．０ｋｗ，温度調節冷却コイル：６．５ｋｗ，温度調節凝縮コイル：９．５ｋｗ，
従って、差し引き、３２．０ｋｗの冷却能力を有する。
運転上の消費電力主冷却ユニット：１３．１ｋｗ，温度調節ユニット：３．１ｋｗ，
従って、全体で、１６．２ｋｗの電力で運転している。
以上のａ，ｂを比較すると、冷却能力は、いずれも３２．０ｋｗと同等であるに比べ、消費電力は従来設備が２４．６ｋｗであるのに対し、本発明設備では１６．２ｋｗであり、本発明設備を用いた場合、３４％の省エネ効果が得られることが分かる。

本発明によれば、温度調節凝縮コイルの廃熱を利用して空気の加熱・乾燥が行われヒーターを別途必要としない。このため、エネルギー消費量が良好に低減されるので、特に、産業用の冷蔵倉庫やその前室などに好適である。

本発明の実施例１の冷却設備の系統図である。前記実施例１におけるコイル部分の作用を示すグラフである。冷却設備の背景技術の一例を示す系統図である。

符号の説明

１０：主冷却ユニット
１２：圧縮機
１４：コンデンサ
１４Ａ：ファン
１４Ｂ：主凝縮コイル
１６：受液器
１８：膨張弁
２０：主冷却コイル
３０：温度調節ユニット
３２：圧縮機
３３：インバータ
３４：温度調節凝縮コイル
３６：受液器
３７：バルブ
３８：膨張弁
４０：温度調節冷却コイル
５０：前室
５２：ファン
１００：冷却設備
１０２：圧縮機
１０４：コンデンサ
１０４Ａ：ファン
１０４Ｂ：凝縮コイル
１０６：受液器
１０８：膨張弁
１１０：冷却コイル
１１２：ヒーター
１１４：ファン
１２０：前室

Claims

冷却ユニットによって冷却した空気を加熱・乾燥する冷却設備であって、
前記冷却ユニットを、主冷却ユニット及び温度調節ユニットによって構成するとともに、
前記主冷却ユニットの主冷却コイルと、前記温度調節ユニットの温度調節冷却コイル及び温度調節凝縮コイルとを、並べて配置し、
前記主冷却コイル及び前記温度調節冷却コイルによって冷却された空気を、前記温度調節凝縮コイルによって加熱・乾燥することを特徴とする冷却設備。
前記主冷却ユニットの冷却能力が、前記温度調節ユニットの冷却能力よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の冷却設備。
デフロスト時は、前記主冷却ユニット及び温度調節ユニットのうち、デフロストの対象となるユニットの運転を停止することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却設備。
前記温度調節凝縮コイルによる加熱後の空気の温度が、０℃以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷却設備。