JP2009162464A - Air cycle refrigeration system - Google Patents

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Nobuyuki Suzuki
伸幸 鈴木
Hiroyuki Yamada
裕之 山田
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NTN Corp
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NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air cycle refrigeration system carrying out cooling and heat retention of an interior of a part to be cooled from -30°C to 25°C irrespective of an environmental temperature, and preventing deterioration of efficiency even if an operating temperature becomes high. <P>SOLUTION: Temperature measuring parts T1, T2, T3 are provided for measuring a temperature of the part 1 to be cooled, an inlet temperature of the part 1, and an outside air temperature. An operation unit is provided for determining whether to cool, heat, or retain heat of the part 1 from measurement results by the temperature measuring parts T1, T2, T3. A path switching means is provided for switching flow paths in a refrigerant air passage 4 on the basis of a determination result of the operation unit. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、冷媒として空気が用いられ、冷凍倉庫や零度以下の低温室や空調等に利用される空気サイクル冷凍装置に関する。   The present invention relates to an air cycle refrigeration apparatus in which air is used as a refrigerant, and is used in a freezer warehouse, a low temperature room below zero degrees, air conditioning, and the like.

ユニット内に取り入れられた空気が、順次、空気対空気熱交換器、空気圧縮機、水対空気熱交換器、および空気対空気熱交換器を経た後、空気膨張機に入り、この空気膨張機を出た空気がコールドエア取出し用接続口から低温空気の往管を通じてエジェクタに送られる技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
特許第2977069号公報
The air taken into the unit passes through the air-to-air heat exchanger, the air compressor, the water-to-air heat exchanger, and the air-to-air heat exchanger, and then enters the air expander. A technique has been proposed in which the air that has exited the air is sent to the ejector through the cold air outlet pipe from the cold air outlet port (for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2977069

冷凍コンテナにおいては環境温度にかかわらず、コンテナ内を−30℃〜25℃までの冷却、保温機能が必要である。空気サイクル冷凍装置において、冷凍庫内温度を0〜10℃のチルド帯や、10〜25℃の恒温制御が構成上困難であった。また、空気サイクル冷凍装置の効率は、作動温度が−20℃以下では高くなるが、作動温度が高くなると効率低下となってしまう。   In the refrigerated container, the inside of the container needs to be cooled to -30 ° C. to 25 ° C. and kept warm regardless of the environmental temperature. In the air cycle refrigeration system, it has been difficult to construct a chilled band of 0 to 10 ° C. or a constant temperature control of 10 to 25 ° C. in the freezer. In addition, the efficiency of the air cycle refrigeration apparatus is increased when the operating temperature is −20 ° C. or lower, but the efficiency is lowered when the operating temperature is increased.

この発明の目的は、環境温度にかかわらず、被冷却部内を−30℃以上25℃以下までの冷却、保温を可能とし、作動温度が高くなっても効率低下を防止することができる空気サイクル冷凍装置を提供することである。   An object of the present invention is an air cycle refrigeration capable of cooling and keeping the temperature of a cooled part from -30 ° C. to 25 ° C. regardless of the environmental temperature, and preventing a decrease in efficiency even when the operating temperature becomes high. Is to provide a device.

この発明の空気サイクル冷凍装置は、被冷却部の空気の入口と出口間に設けられて空気の熱交換または圧縮、膨張をそれぞれ行わせる複数の機器が介在した冷媒空気流路を有し、前記被冷却部の空気を冷媒として冷却する空気サイクル冷凍装置であって、
前記被冷却部の温度、被冷却部の入口温度、および外気温度を測定する温度測定部を設け、この温度測定部による測定結果から、前記被冷却部を冷却、加熱、または保温すべきか否かを判定する演算部を設け、この演算部の判定結果に基づいて、前記冷媒空気流路における流れ経路を切替える経路切替手段を設けたことを特徴とする。
The air cycle refrigeration apparatus of the present invention has a refrigerant air flow path that is provided between an air inlet and an outlet of a portion to be cooled and in which a plurality of devices that respectively perform heat exchange, compression, and expansion of air are interposed, An air cycle refrigeration apparatus for cooling the air to be cooled as a refrigerant,
A temperature measurement unit that measures the temperature of the cooled part, the inlet temperature of the cooled part, and the outside air temperature is provided, and whether or not the cooled part should be cooled, heated, or kept warm from the measurement result of the temperature measuring part And a path switching means for switching the flow path in the refrigerant air flow path based on the determination result of the calculation section.

この構成によると、温度測定部により、被冷却部の温度、入口温度、および外気温度を測定する。演算部は、この測定結果から、前記被冷却部を冷却、加熱、または保温すべきか否かを判定する。経路切替手段は、この演算部の判定結果に基づいて、冷媒空気流路における流れ経路を切替える。この「流れ経路」の切替えとは、冷媒空気流路における局所的な流路の切替え、流路の部分的な方向切換等と同義である。このように温度測定部による測定結果から演算部による判定を行い、冷媒空気流路における流れ経路を切替えるため、被冷却部内を所望温度に冷却、保温することができる。温度測定部による測定は、例えば、一定時間毎に行うことができる。
したがって、環境温度にかかわらず、被冷却部内を−30℃以上25℃以下までの冷却、保温を可能とし、作動温度が高くなっても効率低下を防止することができる。
According to this configuration, the temperature of the part to be cooled, the inlet temperature, and the outside air temperature are measured by the temperature measuring unit. The calculation unit determines from the measurement result whether the cooled portion should be cooled, heated, or kept warm. The path switching means switches the flow path in the refrigerant air flow path based on the determination result of the calculation unit. This “flow path” switching is synonymous with local switching of the refrigerant air flow path, partial direction switching of the flow path, and the like. Thus, since the determination by a calculating part is performed from the measurement result by a temperature measurement part, and the flow path in a refrigerant | coolant air flow path is switched, the inside of a to-be-cooled part can be cooled and kept at a desired temperature. The measurement by the temperature measurement unit can be performed, for example, at regular intervals.
Therefore, regardless of the environmental temperature, the inside of the cooled part can be cooled to -30 ° C. or higher and 25 ° C. or lower, and the efficiency can be prevented from being lowered even when the operating temperature is increased.

この発明において、コンプレッサ翼車および膨張タービン翼車を主軸に取付けたタービンユニットを有し、前記複数の機器として、前記コンプレッサ翼車を有するコンプレッサ、前記タービン翼車を有する膨張タービン、熱回収用熱交換器、予圧縮手段、放熱用熱交換器、および他の放熱用熱交換器があり、
前記被冷却部からの戻り空気の熱回収を行う前記熱回収用熱交換器、前記予圧縮手段による圧縮、外気と圧縮空気との熱交換を行う前記放熱用熱交換器による冷却、前記コンプレッサによる圧縮、前記他の放熱用熱交換器による冷却、前記熱回収用熱交換器による冷却、前記膨張タービンによる断熱膨張を順次行うようにしても良い。
In this invention, it has a turbine unit having a compressor impeller and an expansion turbine impeller attached to a main shaft, and the plurality of devices include a compressor having the compressor impeller, an expansion turbine having the turbine impeller, and heat recovery heat. There are exchangers, pre-compression means, heat exchangers for heat dissipation, and other heat exchangers for heat dissipation,
The heat recovery heat exchanger that recovers heat of the return air from the cooled part, compression by the pre-compression means, cooling by the heat dissipation heat exchanger that performs heat exchange between the outside air and compressed air, by the compressor The compression, the cooling by the other heat radiating heat exchanger, the cooling by the heat recovery heat exchanger, and the adiabatic expansion by the expansion turbine may be sequentially performed.

この構成によると、運転初期状態において、一つの冷媒空気流路が設定される。先ず、熱回収用熱交換器が被冷却部からの戻り空気の熱回収を行った後、予圧縮手段により所定の気圧に圧縮させる。その圧縮により空気を昇温させ、次に、放熱用熱交換器により外気と圧縮空気との熱交換を行う。この熱交換により冷却された空気を、コンプレッサにより圧縮し、昇温させる。この状態で、他の放熱用熱交換器により空気を冷却し、さらに、熱回収用熱交換器によりこの空気を冷却する。冷却した空気を、膨張タービンにより断熱膨張して冷却し、排出口から被冷却部に排出する。   According to this configuration, one refrigerant air flow path is set in the initial operation state. First, after the heat recovery heat exchanger recovers heat of the return air from the part to be cooled, it is compressed to a predetermined pressure by the pre-compression means. The air is heated by the compression, and then heat exchange between the outside air and the compressed air is performed by a heat-dissipating heat exchanger. The air cooled by this heat exchange is compressed by a compressor and heated. In this state, the air is cooled by another heat radiating heat exchanger, and further, this air is cooled by a heat recovery heat exchanger. The cooled air is adiabatically expanded and cooled by an expansion turbine, and discharged from the discharge port to the cooled portion.

運転開始後、演算部の判定結果に基づいて、複数の機器の空気流れ順を切り替えるか、または、バイパス流路の開閉を切り替える。これにより、熱回収用熱交換器の下流から膨張タービンの上流に至る流路の空気温度を高めたり、膨張タービンの下流から被冷却部に至る流路の空気を高めたりすることが可能となる。   After the operation is started, the air flow order of a plurality of devices is switched or the opening and closing of the bypass channel is switched based on the determination result of the calculation unit. Thereby, it becomes possible to raise the air temperature of the flow path from the downstream of the heat exchanger for heat recovery to the upstream of the expansion turbine, or to increase the air of the flow path from the downstream of the expansion turbine to the cooled portion. .

この発明において、コンプレッサ翼車および膨張タービン翼車を主軸に取付けたタービンユニットを有し、前記複数の機器として、前記コンプレッサ翼車を有するコンプレッサ、前記タービン翼車を有する膨張タービン、熱回収用熱交換器、および放熱用熱交換器があり、
前記被冷却部からの戻り空気の熱回収を行う前記熱回収用熱交換器、前記コンプレッサによる圧縮、外気と圧縮空気との熱交換を行う前記放熱用熱交換器による冷却、前記熱回収用熱交換器による冷却、前記膨張タービンによる断熱膨張を順次行うようにしても良い。
In this invention, it has a turbine unit having a compressor impeller and an expansion turbine impeller attached to a main shaft, and the plurality of devices include a compressor having the compressor impeller, an expansion turbine having the turbine impeller, and heat recovery heat. There are exchangers and heat exchangers for heat dissipation,
The heat recovery heat exchanger that recovers heat of the return air from the cooled part, the compression by the compressor, the cooling by the heat dissipation heat exchanger that performs heat exchange between the outside air and the compressed air, and the heat recovery heat Cooling by the exchanger and adiabatic expansion by the expansion turbine may be sequentially performed.

この構成によると、運転初期状態において、一つの冷媒空気流路が設定される。先ず、熱回収用熱交換器が被冷却部からの戻り空気の熱回収を行った後、この空気をコンプレッサにより圧縮し、昇温させる。この状態で、放熱用熱交換器により空気を冷却し、さらに、熱回収用熱交換器によりこの空気を冷却する。冷却した空気を、膨張タービンにより断熱膨張して冷却し、排出口から被冷却部に排出する。運転開始後、演算部の判定結果に基づいて、複数の機器の空気流れ順を切り替えるか、または、バイパス流路の開閉を切り替える。これにより、熱回収用熱交換器の下流から膨張タービンの上流に至る経路の空気温度を高めたり、膨張タービンの下流から被冷却部に至る経路の空気を高めたりすることが可能となる。   According to this configuration, one refrigerant air flow path is set in the initial operation state. First, after the heat exchanger for heat recovery performs heat recovery of the return air from the part to be cooled, this air is compressed by a compressor and the temperature is raised. In this state, the air is cooled by the heat-dissipating heat exchanger, and further, this air is cooled by the heat-recovery heat exchanger. The cooled air is adiabatically expanded and cooled by an expansion turbine, and discharged from the discharge port to the cooled portion. After the operation is started, the air flow order of a plurality of devices is switched or the opening and closing of the bypass channel is switched based on the determination result of the calculation unit. Thereby, it becomes possible to raise the air temperature of the path | route from the downstream of the heat exchanger for heat recovery to the upstream of an expansion turbine, or to raise the air of the path | route from the downstream of an expansion turbine to a to-be-cooled part.

前記冷媒空気流路のうち、前記熱回収用熱交換器の冷却側流路をバイパスするバイパス流路を設け、前記経路切替手段は、このバイパス流路の開閉を切り替えても良い。演算部が被冷却部を加熱または保温すべきと判定すると、前記バイパス流路を開通させることにより外気が導入される。この結果、熱回収用熱交換器における冷却側経路の下流の空気はバイパス流路開通前の冷却温度まで冷却されなくなる。このように、バイパス流路の開通により冷媒空気流路途中の空気温度を調整し、被冷却部内の冷却または保温を可能とすることができる。   Among the refrigerant air flow paths, a bypass flow path that bypasses the cooling-side flow path of the heat recovery heat exchanger may be provided, and the path switching means may switch opening and closing of the bypass flow path. When the arithmetic unit determines that the portion to be cooled should be heated or kept warm, the outside air is introduced by opening the bypass channel. As a result, the air downstream of the cooling side path in the heat recovery heat exchanger is not cooled to the cooling temperature before the bypass flow path is opened. In this way, the air temperature in the middle of the refrigerant air flow path can be adjusted by opening the bypass flow path, and cooling or heat retention in the cooled portion can be made possible.

前記冷媒空気流路のうち、前記膨張タービンをバイパスするバイパス流路を設け、前記経路切替手段は、このバイパス流路の開閉を切り替えても良い。演算部が被冷却部を加熱または保温すべきと判定すると、前記バイパス流路を開通させることにより外気が導入される結果、排出口に至る空気はバイパス流路開通前の冷却温度まで冷却されなくなる。したがって、被冷却部内の冷却または保温を可能とすることができる。   Of the refrigerant air flow path, a bypass flow path that bypasses the expansion turbine may be provided, and the path switching means may switch opening and closing of the bypass flow path. When the arithmetic unit determines that the part to be cooled is to be heated or kept warm, as a result of the outside air being introduced by opening the bypass channel, the air reaching the outlet is not cooled to the cooling temperature before the bypass channel is opened. . Therefore, it is possible to cool or keep the inside of the cooled part.

前記演算部の判定結果に基づいて、前記放熱用熱交換器の冷媒流量を制御する冷媒流量制御手段を設けても良い。冷媒流量制御手段は、演算部の判定結果に基づいて放熱用熱交換器の出力設定部を制御する。これにより放熱用熱交換器の冷媒流量を調整し、被冷却部に導かれる空気の温度を細かく調整することが可能となる。   You may provide the refrigerant | coolant flow control means which controls the refrigerant | coolant flow rate of the said heat exchanger for thermal radiation based on the determination result of the said calculating part. A refrigerant | coolant flow control means controls the output setting part of the heat exchanger for thermal radiation based on the determination result of a calculating part. Thereby, it becomes possible to adjust the refrigerant | coolant flow rate of the heat exchanger for thermal radiation, and to finely adjust the temperature of the air guide | induced to a to-be-cooled part.

前記タービンユニットは主軸を回転駆動するモータを備え、このモータの回転数を、前記演算部の判定結果に基づいて制御するモータ回転数制御手段を設けても良い。演算部の判定結果に基づいて、モータの回転数を制御すると、膨張タービンの下流の空気の温度勾配を変えることができる。モータ回転数制御手段によりモータの回転数が高く制御されると、温度勾配が大きくなり被冷却部に至る空気温度をより積極的に低くすることができる。モータ回転数制御手段によりモータの回転数が低く制御されると、温度勾配が小さくなり被冷却部に至る空気温度があまり低くならないようにすることができる。   The turbine unit may include a motor that rotationally drives the main shaft, and motor rotation speed control means that controls the rotation speed of the motor based on the determination result of the calculation unit may be provided. If the rotational speed of the motor is controlled based on the determination result of the calculation unit, the temperature gradient of the air downstream of the expansion turbine can be changed. When the motor rotation speed is controlled to be high by the motor rotation speed control means, the temperature gradient becomes large and the air temperature reaching the cooled part can be lowered more actively. When the motor rotation speed is controlled to be low by the motor rotation speed control means, the temperature gradient can be reduced and the air temperature reaching the cooled portion can be prevented from becoming too low.

前記タービンユニットは転がり軸受と磁気軸受とを併用し、前記転がり軸受がラジアル負荷を支持し、前記磁気軸受がアキシアル負荷と軸受予圧のどちらか一方または両方を支持し、前記磁気軸受を構成する電磁石は主軸に設けられた強磁性体からなるフランジ状のスラスト板に非接触で対向するように、スピンドルハウジングに取付けられた磁気軸受装置であっても良い。   The turbine unit uses a rolling bearing and a magnetic bearing in combination, the rolling bearing supports a radial load, the magnetic bearing supports one or both of an axial load and a bearing preload, and constitutes the electromagnet constituting the magnetic bearing. May be a magnetic bearing device attached to the spindle housing so as to face a flange-like thrust plate made of a ferromagnetic material provided on the main shaft without contact.

この構成によると、転がり軸受と磁気軸受とを併用し、転がり軸受がラジアル負荷を支持し、磁気軸受がアキシアル負荷と軸受予圧のどちらか一方または両方を支持するものであるため、アキシアル方向の精度の良い支持が行え、また転がり軸受の長期耐久性が確保でき、磁気軸受のみの支持の場合における電源停止時の損傷も回避される。また、磁気軸受の電磁石に対向させるフランジ状のスラスト板に、モータロータの永久磁石を設けたため、磁気軸受とモータロータとのスラスト板の兼用によって主軸長さが短くなり、コンパクト化されると共に、固有振動数の低下が回避できて高速回転時の低振動の回転が可能となる。   According to this configuration, since the rolling bearing and the magnetic bearing are used in combination, the rolling bearing supports the radial load, and the magnetic bearing supports one or both of the axial load and the bearing preload. The long-term durability of the rolling bearing can be ensured, and damage when the power supply is stopped when only the magnetic bearing is supported can be avoided. In addition, since the permanent magnet of the motor rotor is provided on the flange-shaped thrust plate facing the electromagnet of the magnetic bearing, the spindle length is shortened by the combined use of the thrust plate of the magnetic bearing and the motor rotor. The decrease in the number can be avoided and the rotation with low vibration at the time of high-speed rotation is possible.

前記タービンユニットは主軸を回転駆動するモータを備え、このモータのモータロータが前記スラスト板と共通の主軸に設けられ、前記モータロータと対向するようにモータステータが配置され、これらモータロータとモータステータとの間の磁気力ないしローレンツ力により、主軸を回転させるモータ一体型の軸受軸受装置であっても良い。このように、モータロータが前記スラスト板と共通の主軸に設けられ、前記モータロータと対向するようにモータステータが配置されるため、装置構造を簡単化することができる。   The turbine unit includes a motor that rotationally drives a main shaft. A motor rotor of the motor is provided on a main shaft common to the thrust plate, and a motor stator is disposed so as to face the motor rotor, and the motor rotor is disposed between the motor rotor and the motor stator. It may be a motor-integrated bearing device that rotates the main shaft by the magnetic force or Lorentz force. As described above, the motor rotor is provided on the same main shaft as the thrust plate, and the motor stator is disposed so as to face the motor rotor, so that the structure of the apparatus can be simplified.

この発明の空気サイクル冷凍装置は、被冷却部の空気の入口と出口間に設けられて空気の熱交換または圧縮、膨張をそれぞれ行わせる複数の機器が介在した冷媒空気流路を有し、前記被冷却部の空気を冷媒として冷却する空気サイクル冷凍装置であって、
前記被冷却部の温度、被冷却部の入口温度、および外気温度を測定する温度測定部を設け、この温度測定部による測定結果から、前記被冷却部を冷却、加熱、または保温すべきか否かを判定する演算部を設け、この演算部の判定結果に基づいて、前記冷媒空気流路における流れ経路を切替える経路切替手段を設けたため、環境温度にかかわらず、被冷却部内を−30℃以上25℃以下までの冷却、保温を可能とし、作動温度が高くなっても効率低下を防止することができる。
The air cycle refrigeration apparatus of the present invention has a refrigerant air flow path that is provided between an air inlet and an outlet of a portion to be cooled and in which a plurality of devices that respectively perform heat exchange, compression, and expansion of air are interposed, An air cycle refrigeration apparatus for cooling the air to be cooled as a refrigerant,
A temperature measurement unit that measures the temperature of the cooled part, the inlet temperature of the cooled part, and the outside air temperature is provided, and whether or not the cooled part should be cooled, heated, or kept warm from the measurement result of the temperature measuring part And a path switching means for switching the flow path in the refrigerant air flow path based on the determination result of the calculation section is provided. Cooling to below ℃ and heat insulation are possible, and even if the operating temperature becomes high, efficiency reduction can be prevented.

この発明の第1の実施形態を図1ないし図3と共に説明する。
図1は、空気サイクル冷凍装置の全体の構成を示す。この空気サイクル冷凍装置は、冷凍庫等の被冷却部1の空気を直接に冷媒として冷却する装置であり、被冷却部1にそれぞれ開口した空気の取入口2から排出口3に至る冷媒空気流路4を有している。この冷媒空気流路4に、複数の機器としての、予圧縮手段5、第1の放熱用熱交換器6、空気サイクル冷凍冷却用タービンユニット7のコンプレッサ8、第2の放熱用熱交換器9、熱回収用熱交換器10、タービンユニット7の膨張タービン11が順に設けられている。被冷却部1内の温度、膨張タービン11から被冷却部1に至る流路途中の温度、外気温度、を測定する温度測定部としての温度センサT1,T2,T3が設けられている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows the overall configuration of an air cycle refrigeration apparatus. This air cycle refrigeration apparatus is an apparatus that directly cools the air of the cooled part 1 as a refrigerant, such as a freezer, and has a refrigerant air flow path from the air intake port 2 to the discharge port 3 respectively opened in the cooled part 1. 4. The refrigerant air flow path 4 includes a pre-compression means 5, a first heat dissipation heat exchanger 6, a compressor 8 of an air cycle refrigeration cooling turbine unit 7, and a second heat dissipation heat exchanger 9. The heat recovery heat exchanger 10 and the expansion turbine 11 of the turbine unit 7 are provided in this order. Temperature sensors T1, T2, and T3 are provided as temperature measuring units for measuring the temperature in the cooled portion 1, the temperature in the flow path from the expansion turbine 11 to the cooled portion 1, and the outside air temperature.

図2に示すように、タービンユニット7におけるモータ一体型の磁気軸受装置は、主軸12をラジアル方向に対し複数の転がり軸受13,14で支持し、主軸12にかかるアキシアル負荷と軸受予圧のどちらか一方または両方を、それぞれ磁気軸受となる電磁石15と永久磁石16とにより支持すると共に、主軸12を回転駆動するモータ17を設けたものである。後述するが、制御手段であるコントローラ18は、モータ17の回転数を、演算部19(図3)の判定結果に基づいて制御する。   As shown in FIG. 2, the motor-integrated magnetic bearing device in the turbine unit 7 supports the main shaft 12 with a plurality of rolling bearings 13 and 14 in the radial direction, and either the axial load or the bearing preload applied to the main shaft 12. One or both of them are supported by an electromagnet 15 and a permanent magnet 16 as magnetic bearings, respectively, and a motor 17 for rotating the main shaft 12 is provided. As will be described later, the controller 18, which is a control means, controls the number of rotations of the motor 17 based on the determination result of the calculation unit 19 (FIG. 3).

図1に示すように、前記予圧縮手段5はブロア等からなり、動力部としてのモータ5aにより駆動される。第1の放熱用熱交換器6および第2の放熱用熱交換器9は、冷却媒体を循環させる熱交換器6a,9aをそれぞれ有し、熱交換器6a,9a内の冷却媒体と、冷媒空気流路4の空気との間で熱交換を行う。各熱交換器6a(9a)は、ブロワ6b(9b)およびポンプ6c(9c)に配管接続されており、熱交換で昇温した冷却媒体がこのブロワ6b(9b)およびポンプ6c(9c)により冷却される。前記コントローラ18は、ブロワ6b(9b)およびポンプ6c(9c)のオン、オフを、演算部19の判定結果に基づいて切り替え可能になっている。また、ブロワ6b(9b)およびポンプ6c(9c)は、冷媒流量調整可能に構成されている。つまり、コントローラ18は、演算部19の判定結果に基づいて、ブロワ6b(9b)およびポンプ6c(9c)の駆動源の出力設定部20(図3)を制御する。これにより放熱用熱交換器6(9)の冷媒流量を調整し得る。   As shown in FIG. 1, the pre-compression means 5 comprises a blower or the like, and is driven by a motor 5a as a power unit. The first heat-dissipating heat exchanger 6 and the second heat-dissipating heat exchanger 9 have heat exchangers 6a and 9a for circulating the cooling medium, respectively, and the cooling medium and the refrigerant in the heat exchangers 6a and 9a. Heat exchange is performed with the air in the air flow path 4. Each heat exchanger 6a (9a) is connected to a blower 6b (9b) and a pump 6c (9c) by piping, and a cooling medium heated by heat exchange is supplied by the blower 6b (9b) and the pump 6c (9c). To be cooled. The controller 18 can switch the blower 6b (9b) and the pump 6c (9c) on and off based on the determination result of the calculation unit 19. Further, the blower 6b (9b) and the pump 6c (9c) are configured so that the refrigerant flow rate can be adjusted. That is, the controller 18 controls the output setting unit 20 (FIG. 3) of the drive source of the blower 6b (9b) and the pump 6c (9c) based on the determination result of the calculation unit 19. Thereby, the refrigerant | coolant flow rate of the heat exchanger 6 (9) for thermal radiation can be adjusted.

前記熱回収用熱交換器10の冷却側流路10aをバイパスするバイパス流路21を設け、このバイパス流路21途中に、機器としての第1のバルブ22を介在させている。この第1のバルブ22は開閉可能でかつ開度調整可能に構成されている。後述する演算部19の判定に応じて、第1のバルブ22の開閉を切り替える。初期状態においては、この第1のバルブ22を閉じた状態に設定している。第1のバルブ22を閉じた状態では、バイパス流路21が閉じられ、被冷却部1の温度に応じて空気を所定温度まで冷却する。この第1のバルブ22を開いた状態において、バイパス流路21が開通すると、前記熱回収用熱交換器10での熱交換ができず、膨張タービン11に至る空気が放熱用熱交換器9の冷媒温度+10℃以内になる。   A bypass passage 21 for bypassing the cooling-side passage 10a of the heat recovery heat exchanger 10 is provided, and a first valve 22 as a device is interposed in the middle of the bypass passage 21. The first valve 22 can be opened and closed and the opening degree can be adjusted. The opening and closing of the first valve 22 is switched according to the determination of the calculation unit 19 described later. In the initial state, the first valve 22 is set in a closed state. In the state where the first valve 22 is closed, the bypass flow path 21 is closed, and the air is cooled to a predetermined temperature according to the temperature of the cooled part 1. When the bypass passage 21 is opened in a state where the first valve 22 is opened, heat exchange cannot be performed in the heat recovery heat exchanger 10, and the air reaching the expansion turbine 11 is not transferred to the heat dissipation heat exchanger 9. Refrigerant temperature is within + 10 ° C.

また、前記タービンユニット7の膨張タービン11をバイパスするバイパス流路23を設け、このバイパス流路23途中に第2のバルブ24を介在させている。この第2のバルブ24は開閉可能でかつ開度調整可能に構成されている。演算部19の判定に応じて、この第2のバルブ24の開閉を切り替える。運転初期状態においては、この第2のバルブ24を閉じた状態に設定している。第2のバルブ24を閉じた状態では、バイパス流路23が閉じられ、膨張タービン11により空気が例えば−40℃〜−30℃まで冷却される。この第2のバルブ24を開いた状態において、バイパス流路23が開通すると、膨張機での断熱膨張ができず、排出口3に至る空気は冷却されなくなる。   Further, a bypass passage 23 for bypassing the expansion turbine 11 of the turbine unit 7 is provided, and a second valve 24 is interposed in the middle of the bypass passage 23. The second valve 24 can be opened and closed and the opening degree can be adjusted. Depending on the determination of the calculation unit 19, the opening and closing of the second valve 24 is switched. In the initial operation state, the second valve 24 is set in a closed state. In the state where the second valve 24 is closed, the bypass flow path 23 is closed, and the air is cooled to, for example, −40 ° C. to −30 ° C. by the expansion turbine 11. If the bypass flow path 23 is opened in a state where the second valve 24 is opened, adiabatic expansion cannot be performed in the expander, and the air reaching the discharge port 3 is not cooled.

この空気サイクル冷凍装置は、被冷却部1を例えば0℃〜−60℃程度に保つシステムであり、被冷却部1の出口1aから冷媒空気流路4の取入口2に0℃〜−60℃程度で1気圧の空気が流入する。なお、以下に示す温度および気圧の数値は、一応の目安となる一例である。運転初期状態において、取入口2に流入した空気は、熱回収用熱交換器10により、冷媒空気流路4中の空気の冷却に使用され、40℃まで昇温する。この昇温した空気は1気圧のままであるが、予圧縮手段5により1.4気圧に圧縮させられ、その圧縮により、70℃まで昇温する。第1の放熱用熱交換器6は、昇温した70℃の空気をブロワ6b及びポンプ6cにより例えば40℃に冷却する。   This air cycle refrigeration system is a system that keeps the cooled part 1 at, for example, about 0 ° C. to −60 ° C., from the outlet 1 a of the cooled part 1 to the intake 2 of the refrigerant air flow path 4. About 1 atmosphere of air flows in. Note that the numerical values of temperature and atmospheric pressure shown below are examples that serve as a guide. In the initial operation state, the air flowing into the intake port 2 is used for cooling the air in the refrigerant air flow path 4 by the heat recovery heat exchanger 10 and is heated to 40 ° C. The heated air remains at 1 atm, but is compressed to 1.4 atm by the pre-compression means 5, and the temperature is raised to 70 ° C. by the compression. The first heat radiating heat exchanger 6 cools the heated air at 70 ° C. to, for example, 40 ° C. by the blower 6b and the pump 6c.

熱交換により冷却された40℃,1.4気圧の空気が、タービンユニット7のコンプレッサ8により、1.8気圧まで圧縮され、この圧縮により70℃程度に昇温した状態で、第2の放熱用熱交換器9により40℃に冷却される。この40℃の空気は、熱回収用熱交換器10で−30℃の空気により−20℃以下まで冷却される。気圧はコンプレッサ8から排出された1.8気圧が維持される。
熱回収用熱交換器10で−20℃以下まで冷却された空気は、タービンユニット7の膨張タービン11により断熱膨張され、−55℃まで冷却されて排出口3から被冷却部1の入口1bに排出される。
The air at 40 ° C. and 1.4 atm cooled by the heat exchange is compressed to 1.8 atm by the compressor 8 of the turbine unit 7, and is heated to about 70 ° C. by this compression. It is cooled to 40 ° C. by the heat exchanger 9 for use. The 40 ° C. air is cooled to −20 ° C. or less by the −30 ° C. air in the heat recovery heat exchanger 10. The atmospheric pressure is maintained at 1.8 atmospheric pressure discharged from the compressor 8.
The air cooled to −20 ° C. or lower by the heat recovery heat exchanger 10 is adiabatically expanded by the expansion turbine 11 of the turbine unit 7, cooled to −55 ° C., and discharged from the discharge port 3 to the inlet 1 b of the cooled portion 1. Discharged.

図2に示すように、コンプレッサ8は、コンプレッサ翼車8aと微小の隙間を介して対向するハウジング8bを有し、中心部の吸込口8cから軸方向に吸入した空気を、コンプレッサ翼車8aで圧縮し、外周部の出口(図示せず)から矢印8dで示すように排出する。膨張タービン11は、タービン翼車11aと微小の隙間を介して対向するタービンハウジング11bを有し、外周部から矢印11cで示すように吸い込んだ空気を、タービン翼車11aで断熱膨張させ、中心部の排出口11dから軸方向に排出する。   As shown in FIG. 2, the compressor 8 has a housing 8b facing the compressor impeller 8a with a small gap, and the air sucked in the axial direction from the suction port 8c in the center is received by the compressor impeller 8a. It compresses and discharges as shown by the arrow 8d from the exit (not shown) of an outer peripheral part. The expansion turbine 11 has a turbine housing 11b opposed to the turbine impeller 11a through a minute gap, and the air sucked from the outer peripheral portion as indicated by an arrow 11c is adiabatically expanded by the turbine impeller 11a, and the center portion Is discharged in the axial direction from the discharge port 11d.

このタービンユニット7は、主軸12をラジアル方向に対し複数の軸受13,14で支承し、主軸12にかかるスラスト力を電磁石15により支承するものとされる。電磁石15は、主軸12の中央に設けられた強磁性体からなるフランジ状のスラスト板12aの両面に非接触で対向するように、スピンドルハウジング25に設置されている。また、このタービンユニット7は、主軸12を回転駆動するモータ17を設けたものである。モータ17は、電磁石15と並んで設けられており、スピンドルハウジング25に設けられたステータ26と主軸12に設けられたロータ27とで構成される。ステータ26はステータコイル26aを有し、ロータ27は磁石等からなる。モータ17の制御は、コントローラ18で行われる。   In the turbine unit 7, the main shaft 12 is supported by a plurality of bearings 13 and 14 in the radial direction, and the thrust force applied to the main shaft 12 is supported by an electromagnet 15. The electromagnet 15 is installed in the spindle housing 25 so as to face the both surfaces of a flange-like thrust plate 12a made of a ferromagnetic material provided at the center of the main shaft 12 without contact. The turbine unit 7 is provided with a motor 17 that rotationally drives the main shaft 12. The motor 17 is provided side by side with the electromagnet 15 and includes a stator 26 provided on the spindle housing 25 and a rotor 27 provided on the main shaft 12. The stator 26 has a stator coil 26a, and the rotor 27 is made of a magnet or the like. The motor 17 is controlled by the controller 18.

主軸12を支承する軸受13,14は、転がり軸受であって、アキシアル方向位置の規制機能を有するものであり、例えば深溝玉軸受が用いられる。深溝玉軸受の場合、両方向のスラスト支持機能を有し、内外輪のアキシアル方向位置を中立位置に戻す作用を持つ。これら2個の軸受13,14は、それぞれスピンドルハウジング25におけるコンプレッサ翼車8aおよびタービン翼車11aの近傍に配置されている。軸受14は、スピンドルハウジング25内に嵌合した軸受ハウジング内に嵌合している。   The bearings 13 and 14 that support the main shaft 12 are rolling bearings and have a function of restricting the position in the axial direction. For example, deep groove ball bearings are used. In the case of a deep groove ball bearing, it has a thrust support function in both directions, and has the effect of returning the axial position of the inner and outer rings to the neutral position. These two bearings 13 and 14 are arranged in the vicinity of the compressor impeller 8a and the turbine impeller 11a in the spindle housing 25, respectively. The bearing 14 is fitted in a bearing housing fitted in the spindle housing 25.

主軸12は、中央部の大径部12bと、両端部の小径部12cとを有する段付き軸とされている。両側の軸受13,14は、その内輪が小径部12cに圧入状態に嵌合し、片方の幅面が大径部12bと小径部12c間の段差面に係合する。
スピンドルハウジング25における両側の軸受13,14よりも各翼車8a,11a側の部分は、内径面が主軸12に近接する径に形成され、この内径面に非接触シール28,29が形成されている。非接触シール28,29は、スピンドルハウジング25の内径面に複数の円周溝を軸方向に並べて形成したラビリンスシールとされている。
The main shaft 12 is a stepped shaft having a large-diameter portion 12b at the center and small-diameter portions 12c at both ends. The inner rings of the bearings 13 and 14 on both sides are fitted into the small diameter portion 12c in a press-fitted state, and one width surface is engaged with the step surface between the large diameter portion 12b and the small diameter portion 12c.
A portion of the spindle housing 25 closer to each impeller 8a, 11a than the bearings 13, 14 on both sides is formed with an inner diameter surface close to the main shaft 12, and non-contact seals 28, 29 are formed on the inner diameter surface. Yes. The non-contact seals 28 and 29 are labyrinth seals in which a plurality of circumferential grooves are arranged in the axial direction on the inner diameter surface of the spindle housing 25.

空気サイクル冷凍装置の電気的構成について説明する。
図3に示すように、制御手段であるコントローラ18は、演算部19と、駆動部30,31と、モータ駆動回路32と、出力設定部20とを有する。演算部19は、例えば、中央演算処理装置(略称CPU:Central Processing Unit)等により実現される。この演算部19は、温度センサT1乃至T3からの出力信号に基づいて、被冷却部1を冷却、加熱、または保温すべきか否かを判定する。図示外の記憶部には、予め定める外気温度の設定温度、被冷却部1内の設定温度、および被冷却部1の入口1bの設定温度が書換え可能に記憶されている。
温度センサT1,T2,T3からの出力信号が、一定時間毎、または温度変化がある毎に演算部19に入力されると、コントローラ18は、前記記憶部に記憶された設定温度に照らした判定を演算部19に実行させる。
The electrical configuration of the air cycle refrigeration apparatus will be described.
As shown in FIG. 3, the controller 18 that is a control unit includes a calculation unit 19, drive units 30 and 31, a motor drive circuit 32, and an output setting unit 20. The computing unit 19 is realized by, for example, a central processing unit (abbreviated as CPU: Central Processing Unit). The calculation unit 19 determines whether or not the cooled part 1 should be cooled, heated, or kept warm based on output signals from the temperature sensors T1 to T3. In a storage unit (not shown), a predetermined set temperature of the outside air temperature, a set temperature in the cooled part 1 and a set temperature of the inlet 1b of the cooled part 1 are stored in a rewritable manner.
When the output signals from the temperature sensors T1, T2, and T3 are input to the arithmetic unit 19 at regular time intervals or whenever there is a temperature change, the controller 18 determines in light of the set temperature stored in the storage unit. Is executed by the arithmetic unit 19.

前記演算部19には、第1,第2のバルブ22,24の開閉を制御するバルブ制御手段19aと、ポンプ6c(9c)のオン、オフおよび冷媒流量等を制御する冷媒流量制御手段19bと、モータ17の回転数を制御するモータ回転数制御手段19cとが設けられる。
前記演算部19において、バルブ制御手段19aには、第1のバルブ22を必要十分な駆動電圧に増幅させる駆動部30を介して第1のバルブ22が電気的に接続される。バルブ制御手段19aには、第2のバルブ24を必要十分な駆動電圧に増幅させる駆動部31を介して第2のバルブ24が電気的に接続されている。これら駆動部30,31は、例えばアンプやリレー等によって実現される。また、演算部19において、モータ回転数制御手段19cには、モータ駆動回路32を介してモータステータ26が電気的に接続され、出力設定部20を介してポンプ6c(9c)の図示外の駆動源が電気的に接続されてる。これらバルブ制御手段19a、冷媒流量制御手段19b、モータ回転数制御手段19c、が経路切替手段に相当する。
The arithmetic unit 19 includes a valve control unit 19a for controlling the opening and closing of the first and second valves 22 and 24, a refrigerant flow control unit 19b for controlling on / off of the pump 6c (9c), a refrigerant flow rate, and the like. Motor rotation speed control means 19c for controlling the rotation speed of the motor 17 is provided.
In the arithmetic unit 19, the first valve 22 is electrically connected to the valve control means 19a via a drive unit 30 that amplifies the first valve 22 to a necessary and sufficient drive voltage. The second valve 24 is electrically connected to the valve control means 19a via a drive unit 31 that amplifies the second valve 24 to a necessary and sufficient drive voltage. These drive units 30 and 31 are realized by, for example, an amplifier or a relay. Further, in the calculation unit 19, the motor stator 26 is electrically connected to the motor rotation speed control means 19 c through the motor drive circuit 32, and the pump 6 c (9 c) is driven through the output setting unit 20. The source is electrically connected. These valve control means 19a, refrigerant flow rate control means 19b, and motor rotation speed control means 19c correspond to the path switching means.

Figure 2009162464
表1は、温度指令と、バルブ等の開閉状態との関係を示す表である。
運転初期状態つまり冷凍モードにおいては、バルブ制御手段19aにより第1のバルブ22「閉」、第2のバルブ24「閉」、モータ回転数制御手段19cによりモータ17の回転数「高」、冷媒流量制御手段19bにより各ブロワ/ポンプ「オン」に設定されている。この運転初期状態では、第1のバルブ22「閉」によりそのバイパス経路21が閉じられ、被冷却部1の現温度に応じて熱回収用熱交換器10により空気を所定温度まで冷却する。また、第2のバルブ24「閉」によりそのバイパス経路23が閉じられ、さらにモータ17の回転数「高」により空気が−40℃〜−30℃まで冷却される。このモータ17の回転数「高」の場合、冷却する空気の温度勾配が最も大きくなる。
Figure 2009162464
Table 1 is a table showing the relationship between the temperature command and the open / close state of a valve or the like.
In the initial operation state, that is, in the refrigerating mode, the first valve 22 is “closed” and the second valve 24 is “closed” by the valve control means 19a, the rotational speed “high” of the motor 17 by the motor rotational speed control means 19c, and the refrigerant flow rate. Each blower / pump is set to “on” by the control means 19b. In this initial operation state, the bypass valve 21 is closed by the first valve 22 “closed”, and the air is cooled to a predetermined temperature by the heat recovery heat exchanger 10 according to the current temperature of the cooled part 1. Further, the bypass path 23 is closed by the second valve 24 “closed”, and the air is further cooled to −40 ° C. to −30 ° C. by the rotational speed “high” of the motor 17. When the rotation speed of the motor 17 is “high”, the temperature gradient of the air to be cooled becomes the largest.

ここで、モータ17の回転数「高」は、例えば60000rpm以上、モータ17の回転数「中」は、例えば20000rpm以上40000rpm以下、モータ17の回転数「低」は、例えば10000rpm以上20000rpm未満である。ただし、これらの回転数は、空気サイクル冷凍装置の冷凍能力等に応じて変更され、必ずしもこれらの回転数に限定されるものではない。   Here, the rotation speed “high” of the motor 17 is, for example, 60000 rpm or more, the rotation speed “medium” of the motor 17 is, for example, 20000 rpm or more and 40000 rpm or less, and the rotation speed “low” of the motor 17 is, for example, 10000 rpm or more and less than 20000 rpm. . However, these rotational speeds are changed according to the refrigeration capacity of the air cycle refrigeration apparatus, and are not necessarily limited to these rotational speeds.

外気温度が予め定める設定温度よりも高く、かつ被冷却部1内の温度が予め定める設定温度よりも低い場合、演算部19は被冷却部1を冷却すべきと判定する。これにより、コントローラ18は、バルブ制御手段19aにより第1のバルブ22「閉」、第2のバルブ24「閉」、モータ回転数制御手段19cによりモータ17の回転数「低」、冷媒流量制御手段19bにより各ブロワ/ポンプ「オン」に制御する。この状態は、消費電力が最も低い理想的な状態である。この状態では、第1のバルブ22「閉」によりそのバイパス流路21が閉じられ、被冷却部1の現温度に応じて熱回収用熱交換器10により空気を所定温度まで冷却する。また、第2のバルブ24「閉」によりそのバイパス流路23が閉じられ、さらにモータ17の回転数「低」により空気が数度冷却される。このモータ17の回転数「低」の場合、冷却する空気の温度勾配が最も小さくなる。   When the outside air temperature is higher than a predetermined set temperature and the temperature in the cooled part 1 is lower than the predetermined set temperature, the calculation unit 19 determines that the cooled part 1 should be cooled. Thus, the controller 18 uses the valve control means 19a to “close” the first valve 22 and the second valve 24 to “close”, the motor speed control means 19c to “rotate” the motor 17 “low”, and the refrigerant flow control means. 19b controls each blower / pump "on". This state is an ideal state with the lowest power consumption. In this state, the bypass valve 21 is closed by the first valve 22 “closed”, and the air is cooled to a predetermined temperature by the heat recovery heat exchanger 10 according to the current temperature of the cooled part 1. The bypass valve 23 is closed by the second valve 24 “closed”, and the air is cooled several times by the rotation speed “low” of the motor 17. When the rotation speed of the motor 17 is “low”, the temperature gradient of the air to be cooled becomes the smallest.

外気温度が予め定める設定温度よりも低く、かつ被冷却部1内の温度が予め定める設定温度よりも高い場合、演算部19は被冷却部1を加熱または保温すべきと判定する。これにより、コントローラ18は、第1のバルブ22「開」、第2のバルブ24「閉」、モータ17の回転数「中」、各ブロワ/ポンプ「オン」に制御する。この状態では、第1のバルブ22「開」によりそのバイパス流路21が開通して、膨張タービン11に至る空気が放熱用熱交換器9の冷媒温度+10℃以内になる。また、第2のバルブ24「閉」によりそのバイパス流路23が閉じられ、さらにモータ17の回転数「中」により前記膨張機11の断熱膨張によって空気が冷却される。このモータ17の回転数「中」の場合、冷却する空気の温度勾配は「低」の温度勾配よりも大きく、「高」の温度勾配よりも小さくなる。   When the outside air temperature is lower than the predetermined set temperature and the temperature in the cooled part 1 is higher than the predetermined set temperature, the calculation unit 19 determines that the cooled part 1 should be heated or kept warm. Thereby, the controller 18 controls the first valve 22 “open”, the second valve 24 “closed”, the rotation speed “medium” of the motor 17, and each blower / pump “on”. In this state, the bypass valve 21 is opened by the first valve 22 “opened”, and the air reaching the expansion turbine 11 falls within the refrigerant temperature + 10 ° C. of the heat exchanger 9 for heat radiation. The bypass valve 23 is closed by the second valve 24 “closed”, and the air is cooled by the adiabatic expansion of the expander 11 by the rotational speed “medium” of the motor 17. When the rotation speed of the motor 17 is “medium”, the temperature gradient of the air to be cooled is larger than the “low” temperature gradient and smaller than the “high” temperature gradient.

外気温度が予め定める設定温度よりも低く、かつ被冷却部1内の温度が予め定める設定温度よりも低い場合、演算部19は被冷却部1を加熱または保温すべきと判定する。これにより、コントローラ18は、第1のバルブ22「開」、第2のバルブ24「開」、モータ17の回転数「中」、各ブロワ/ポンプ「オフ」に制御する。この状態では、第1のバルブ22「開」によりそのバイパス流路21が開通して、膨張タービン11に至る空気が放熱用熱交換器9の冷媒温度+10℃以内になる。また、第2のバルブ24「開」によりそのバイパス流路23が開通すると、膨張機での断熱膨張ができず、排出口3から被冷却部1の入口1bに至る空気の冷却温度が抑制される。さらにモータ17の回転数「中」により加熱された冷媒空気を循環させる。   When the outside air temperature is lower than the predetermined set temperature and the temperature in the cooled part 1 is lower than the predetermined set temperature, the calculation unit 19 determines that the cooled part 1 should be heated or kept warm. Thus, the controller 18 controls the first valve 22 “open”, the second valve 24 “open”, the rotation speed “medium” of the motor 17, and each blower / pump “off”. In this state, the bypass valve 21 is opened by the first valve 22 “opened”, and the air reaching the expansion turbine 11 falls within the refrigerant temperature + 10 ° C. of the heat exchanger 9 for heat radiation. When the bypass flow path 23 is opened by the second valve 24 “open”, the adiabatic expansion cannot be performed in the expander, and the cooling temperature of the air from the discharge port 3 to the inlet 1b of the cooled portion 1 is suppressed. The Further, the refrigerant air heated by the rotation speed “medium” of the motor 17 is circulated.

以上説明した第1の実施形態に係る空気サイクル冷凍装置によれば、演算部19は、温度センサT1,T2,T3からの出力信号に基づいて、記憶部に記憶された設定温度に照らし被冷却部1を冷却、加熱、または保温すべきか否かを判定する。この演算部19の判定結果に基づいて、上記表1で示したように、第1,第2のバルブ22,24の開閉状態、モータ17の回転数、各ブロワ/ポンプのオン、オフを制御する。このように温度センサT1,T2,T3による測定結果から演算部19による判定を行い、消費電力の大きなモータ17、ブロワ/ポンプの駆動源の制御を行うと共に、バイパス流路21,23の開閉制御を行っている。このため、環境温度にかかわらず、被冷却部1内を−30℃以上25℃以下までの冷却、保温を可能とし、作動温度が高くなっても効率低下を防止することができるうえ、被冷却部1内の作動温度が高い設定においても、従来技術のものより消費電力を低下させることができる。   According to the air cycle refrigeration apparatus according to the first embodiment described above, the calculation unit 19 is cooled in light of the set temperature stored in the storage unit based on the output signals from the temperature sensors T1, T2, and T3. It is determined whether the part 1 should be cooled, heated, or kept warm. Based on the determination result of the calculation unit 19, as shown in Table 1 above, the open / close state of the first and second valves 22 and 24, the rotation speed of the motor 17, and the ON / OFF of each blower / pump are controlled. To do. In this way, the calculation unit 19 makes a determination from the measurement results of the temperature sensors T1, T2, and T3 to control the motor 17 and the blower / pump drive source with large power consumption, and to control the opening and closing of the bypass channels 21 and 23. It is carried out. For this reason, the inside of the cooled part 1 can be cooled to -30 ° C. or higher and 25 ° C. or lower regardless of the environmental temperature, and the efficiency can be prevented from being lowered even when the operating temperature becomes high. Even in a setting where the operating temperature in the section 1 is high, the power consumption can be reduced as compared with the conventional technique.

冷媒空気流路4のうち、前記熱回収用熱交換器10の冷却側流路10aをバイパスするバイパス流路21を設けたため、演算部19が被冷却部1を加熱または保温すべきと判定すると、前記バイパス流路21を開通させる。この結果、熱回収用熱交換器10における冷却側経路10aの下流の空気はバイパス流路開通前の冷却温度まで冷却されなくなる。このように、バイパス流路21の開通により冷媒空気流路4途中の空気温度を調整し、被冷却部1内の冷却または保温を可能とすることができる。   Since the bypass flow path 21 that bypasses the cooling-side flow path 10a of the heat recovery heat exchanger 10 is provided in the refrigerant air flow path 4, the arithmetic unit 19 determines that the cooled portion 1 should be heated or kept warm. The bypass channel 21 is opened. As a result, the air downstream of the cooling side passage 10a in the heat recovery heat exchanger 10 is not cooled to the cooling temperature before the bypass passage is opened. As described above, the air temperature in the refrigerant air flow path 4 can be adjusted by opening the bypass flow path 21 to enable cooling or heat retention in the cooled portion 1.

冷媒空気流路4のうち、膨張タービン11をバイパスするバイパス流路23を設けたため、演算部19が被冷却部1を加熱または保温すべきと判定すると、前記バイパス流路23を開通させ、膨張機での断熱膨張を停止させる。この結果、排出口3に至る空気はバイパス流路開通前の冷却温度まで冷却されなくなる。したがって、被冷却部1内の冷却または保温を可能とすることができる。   Since the bypass flow path 23 that bypasses the expansion turbine 11 is provided in the refrigerant air flow path 4, if the calculation unit 19 determines that the cooled part 1 should be heated or kept warm, the bypass flow path 23 is opened and expanded. Stop adiabatic expansion in the machine. As a result, the air reaching the discharge port 3 is not cooled to the cooling temperature before the bypass passage is opened. Therefore, cooling or heat retention in the cooled part 1 can be enabled.

タービンユニット7は主軸12を回転駆動するモータ17を備え、コントローラ18は、このモータ17の回転数を演算部19の判定結果に基づいて制御する。前記バイパス流路23を閉じた状態ではこのモータ17の回転数を制御すると、コンプレッサ8の下流の空気の温度勾配と膨張タービン11の下流の空気の温度勾配と冷媒空気の流量とを変えることができる。コントローラ18によりモータ17の回転数が「高」に制御されると、冷却する空気の温度勾配が最も大きくなる。それ故、被冷却部1の入口1bに至る空気温度をより積極的に低くすることができる。コントローラ18によりモータ17の回転数が「中」に制御されると、冷却する空気の温度勾配は回転数「低」の温度勾配よりも大きく、回転数「高」の温度勾配よりも小さくなる。
コントローラ18によりモータ17の回転数が「低」に制御されると、冷却する空気の温度勾配が最も小さくなる。これにより、被冷却部1の入口に至る空気温度があまり低くならないようにすることができる。しかも、モータ17の消費電力の低減を図ることができる。前記バイパス流路23を開通した状態ではこのモータ17の回転数を制御すると、コンプレッサ8の下流の空気の温度勾配と冷媒空気の流量とを変えることができる。
The turbine unit 7 includes a motor 17 that rotationally drives the main shaft 12, and the controller 18 controls the rotational speed of the motor 17 based on the determination result of the calculation unit 19. When the rotational speed of the motor 17 is controlled with the bypass passage 23 closed, the temperature gradient of the air downstream of the compressor 8, the temperature gradient of the air downstream of the expansion turbine 11, and the flow rate of the refrigerant air can be changed. it can. When the rotation speed of the motor 17 is controlled to be “high” by the controller 18, the temperature gradient of the air to be cooled becomes the largest. Therefore, the air temperature reaching the inlet 1b of the cooled part 1 can be lowered more actively. When the rotation speed of the motor 17 is controlled to “medium” by the controller 18, the temperature gradient of the cooling air is larger than the temperature gradient of the rotation speed “low” and smaller than the temperature gradient of the rotation speed “high”.
When the rotation speed of the motor 17 is controlled to be “low” by the controller 18, the temperature gradient of the air to be cooled becomes the smallest. Thereby, it is possible to prevent the air temperature reaching the inlet of the cooled portion 1 from becoming too low. In addition, the power consumption of the motor 17 can be reduced. When the rotational speed of the motor 17 is controlled in a state where the bypass passage 23 is opened, the temperature gradient of the air downstream of the compressor 8 and the flow rate of the refrigerant air can be changed.

また、タービンユニット7は、転がり軸受13,14と磁気軸受とを併用し、転がり軸受13,14がラジアル負荷を支持し、磁気軸受がアキシアル負荷と軸受予圧のどちらか一方または両方を支持するものであるため、アキシアル方向の精度の良い支持が行え、また転がり軸受13,14の長期耐久性が確保でき、磁気軸受のみの支持の場合における電源停止時の損傷も回避される。また、磁気軸受の電磁石15に対向させるフランジ状のスラスト板12aに、モータロータの永久磁石を設けた場合、磁気軸受とモータロータとのスラスト板12aの兼用によって主軸長さが短くなり、コンパクト化されると共に、固有振動数の低下が回避できて高速回転時の低振動の回転が可能となる。   The turbine unit 7 uses rolling bearings 13 and 14 in combination with a magnetic bearing, the rolling bearings 13 and 14 support a radial load, and the magnetic bearing supports an axial load and / or a bearing preload. Therefore, accurate support in the axial direction can be performed, long-term durability of the rolling bearings 13 and 14 can be ensured, and damage when the power supply is stopped when only the magnetic bearing is supported can be avoided. Further, when the permanent magnet of the motor rotor is provided on the flange-shaped thrust plate 12a opposed to the electromagnet 15 of the magnetic bearing, the spindle length is shortened by the combined use of the thrust plate 12a of the magnetic bearing and the motor rotor. At the same time, it is possible to avoid a decrease in the natural frequency and to rotate with low vibration during high-speed rotation.

また、主軸12を回転駆動するモータ17のモータロータ27がスラスト板12aと共通の主軸12に設けられ、前記モータロータ27と対向するようにモータステータ26が配置され、これらモータロータ27とモータステータ26との間の磁気力ないしローレンツ力により、主軸12を回転させるモータ一体型の軸受軸受装置を設けても良い。このように、モータロータ27がスラスト板12aと共通の主軸12に設けられ、モータロータ27と対向するようにモータステータ26が配置される場合、装置構造を簡単化することができる。   A motor rotor 27 of a motor 17 that rotationally drives the main shaft 12 is provided on the main shaft 12 common to the thrust plate 12 a, and a motor stator 26 is disposed so as to face the motor rotor 27, and the motor rotor 27 and the motor stator 26 are connected to each other. A motor-integrated bearing device that rotates the main shaft 12 by a magnetic force or Lorentz force therebetween may be provided. Thus, when the motor rotor 27 is provided on the main shaft 12 common to the thrust plate 12 a and the motor stator 26 is disposed so as to face the motor rotor 27, the device structure can be simplified.

次に、この発明の第2の実施形態を図4と共に説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the following description, the same reference numerals are given to portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment, and overlapping description may be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in the preceding section. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.

第2の実施形態に係る空気サイクル冷凍装置では、この冷媒空気流路4に、複数の機器としての、タービンユニット7のコンプレッサ8、膨張タービン11、熱回収用熱交換器10、放熱用熱交換器9、第1,第2のバルブ22,24を有している。また、被冷却部1内の温度、膨張タービン11から被冷却部1に至る流路途中の温度、外気温度、を測定する温度測定部としての温度センサT1,T2,T3が設けられている。
その他、この空気サイクル冷凍装置のコントローラ18は、前述の図3に示すブロック図と同様の構成となっており、温度指令と、バルブ等の開閉状態との関係は、前述の表1と同様になっている。
In the air cycle refrigeration apparatus according to the second embodiment, the refrigerant air flow path 4 includes a compressor 8 of the turbine unit 7, an expansion turbine 11, a heat recovery heat exchanger 10, and heat dissipation heat exchange as a plurality of devices. A container 9 and first and second valves 22 and 24 are provided. In addition, temperature sensors T1, T2, and T3 are provided as temperature measuring units for measuring the temperature in the cooled part 1, the temperature in the flow path from the expansion turbine 11 to the cooled part 1, and the outside air temperature.
In addition, the controller 18 of the air cycle refrigeration apparatus has the same configuration as the block diagram shown in FIG. 3 described above, and the relationship between the temperature command and the open / closed state of the valves and the like is the same as in Table 1 above. It has become.

この空気サイクル冷凍装置は、被冷却部1の出口1aから冷媒空気流路4の取入口2に空気が流入する。運転初期状態において、この取入口2に流入した空気は、熱回収用熱交換器10により、冷媒空気流路4中の空気の冷却に使用され、昇温する。この昇温した空気が、コンプレッサ8により圧縮され、この圧縮により昇温した状態で、放熱用熱交換器9により冷却される。この冷却された空気は、熱回収用熱交換器10で冷却される。気圧はコンプレッサ8から排出された気圧が維持される。熱回収用熱交換器10で冷却された空気は、タービンユニット7の膨張タービン11により断熱膨張され、冷却されて排出口3から被冷却部1の入口1bに排出される。   In this air cycle refrigeration apparatus, air flows from the outlet 1 a of the cooled part 1 into the inlet 2 of the refrigerant air flow path 4. In the initial operation state, the air that has flowed into the intake port 2 is used for cooling the air in the refrigerant air flow path 4 by the heat recovery heat exchanger 10 and is heated. The heated air is compressed by the compressor 8 and is cooled by the heat-dissipating heat exchanger 9 while being heated by the compression. The cooled air is cooled by the heat recovery heat exchanger 10. As for the atmospheric pressure, the atmospheric pressure discharged from the compressor 8 is maintained. The air cooled by the heat recovery heat exchanger 10 is adiabatically expanded by the expansion turbine 11 of the turbine unit 7, cooled, and discharged from the discharge port 3 to the inlet 1 b of the cooled portion 1.

第2の実施形態に係る空気サイクル冷凍装置によれば、図1の空気サイクル冷凍装置に比べて予圧縮手段、第1の放熱用熱交換器を省略することができる。その分、機器の部品点数を低減して構造を簡単化し、製造コストの低減を図ることができる。また構造を簡単化できるため、装置の小形化を図ることができ、種々の大きさのコンテナに対する取り付けの汎用性を高めることができる。その他、第1の実施形態と同様の作用、効果を奏する。   According to the air cycle refrigeration apparatus according to the second embodiment, the pre-compression means and the first heat radiation heat exchanger can be omitted as compared with the air cycle refrigeration apparatus of FIG. Accordingly, the number of parts of the device can be reduced, the structure can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced. Further, since the structure can be simplified, the apparatus can be miniaturized and the versatility of attachment to containers of various sizes can be improved. In addition, the same operations and effects as in the first embodiment are exhibited.

本発明の他の実施形態として、演算部19の判定に応じて、コントローラ18により、各バルブの開閉を切り替えると共に各バルブの開度も調整するようにしても良い。演算部19の判定に応じて、第1のバルブ22の開度も調整可能とすると、前記熱回収用熱交換器10で熱交換する空気量とバイパス流路21を通過する空気量との割合を細かく調整することが可能となり、膨張タービン11に至る空気を所望の温度に昇温することができる。演算部19の判定に応じて、第2のバルブ24の開度も調整可能とすると、前記膨張機11で断熱膨張する空気量とバイパス流路23を通過する空気量との割合を細かく調整することが可能となり、冷却する温度勾配を細かく調整することができる。
この実施形態において、第1,第2のバルブ22,24のうちいずれか一方を、演算部19の判定に応じてコントローラ18により開度調整し、いずれか他方を手動により開度調整するようにしても良い。勿論、第1,第2のバルブ22,24両方共、演算部19の判定に応じてコントローラ18により開度調整しても良い。
As another embodiment of the present invention, the controller 18 may switch the opening / closing of each valve and adjust the opening of each valve according to the determination of the calculation unit 19. If the opening degree of the first valve 22 can be adjusted according to the determination of the calculation unit 19, the ratio between the amount of air exchanged by the heat recovery heat exchanger 10 and the amount of air passing through the bypass passage 21. Can be finely adjusted, and the temperature of the air reaching the expansion turbine 11 can be raised to a desired temperature. If the opening degree of the second valve 24 can be adjusted according to the determination of the calculation unit 19, the ratio between the amount of air adiabatically expanded by the expander 11 and the amount of air passing through the bypass flow path 23 is finely adjusted. The temperature gradient for cooling can be finely adjusted.
In this embodiment, the opening degree of one of the first and second valves 22 and 24 is adjusted by the controller 18 in accordance with the determination of the calculation unit 19, and the opening degree of either one is manually adjusted. May be. Of course, the opening degree of both the first and second valves 22 and 24 may be adjusted by the controller 18 according to the determination of the calculation unit 19.

第1,第2の実施形態において、第1および第2のバルブ22,24のいずれか一方だけを設ける構成にしても良い。この場合、第1,第2の実施形態のものより部品点数の低減を図り、構造を簡単化することができる。これにより製造コストの低減を図ることができる。
第1,第2の実施形態においては、モータ17、ブロワ/ポンプの駆動源の制御を行うと共に、バイパス流路の開閉制御を行っているが、本発明の他の実施形態として、演算部19の判定結果に基づいて、バイパス流路の開閉制御のみ行っても良い。この場合、演算部19の処理負荷を低減できると共に、制御系を簡単化して製造コストの低減を図ることができる。
他の実施形態として、演算部19の判定結果に基づいて、モータ17、ブロワ/ポンプの駆動源の制御、およびバイパス流路の開閉制御のうち、少なくともいずれか1つの制御を行うようにしても良い。この場合にも、演算部19の処理負荷を低減できると共に、制御系を簡単化して製造コストの低減を図ることができる。
In the first and second embodiments, only one of the first and second valves 22 and 24 may be provided. In this case, the number of parts can be reduced as compared with the first and second embodiments, and the structure can be simplified. Thereby, the manufacturing cost can be reduced.
In the first and second embodiments, the motor 17 and the drive source of the blower / pump are controlled and the opening and closing control of the bypass flow path is performed. However, as another embodiment of the present invention, the arithmetic unit 19 Based on the determination result, only the opening / closing control of the bypass channel may be performed. In this case, the processing load on the arithmetic unit 19 can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced by simplifying the control system.
As another embodiment, at least one of the control of the motor 17, the drive source of the blower / pump, and the opening / closing control of the bypass flow path may be performed based on the determination result of the calculation unit 19. good. In this case as well, the processing load on the arithmetic unit 19 can be reduced, and the control system can be simplified to reduce the manufacturing cost.

本発明の他の実施形態として、演算部19の判定結果に基づいて、コントローラ18は、ブロワおよびポンプのオン、オフを制御すると共に、冷媒流量を調整する制御を行ってもよい。すなわちコントローラ18は、演算部19の判定結果に基づいて、ブロワおよびポンプの駆動源の出力設定部20を制御する。これにより放熱用熱交換器の冷媒流量を調整し得る。これにより、冷媒空気流路のうち放熱用熱交換器の下流に搬送される空気温度をより細かく調整することが可能となる。この実施形態において、第1,第2の放熱用熱交換器6,9のうちいずれか一方を、演算部19の判定結果に基づいて、冷媒流量を調整する制御を行い、いずれか他方の冷媒流量を手動調整するようにしても良い。   As another embodiment of the present invention, the controller 18 may control the on / off of the blower and the pump and control the refrigerant flow rate based on the determination result of the calculation unit 19. That is, the controller 18 controls the output setting unit 20 of the drive source of the blower and the pump based on the determination result of the calculation unit 19. Thereby, the refrigerant | coolant flow rate of the heat exchanger for thermal radiation can be adjusted. Thereby, it becomes possible to adjust more finely the temperature of the air conveyed downstream of the heat exchanger for heat radiation in the refrigerant air flow path. In this embodiment, one of the first and second heat radiating heat exchangers 6 and 9 is controlled to adjust the refrigerant flow rate based on the determination result of the calculation unit 19, and either one of the refrigerants The flow rate may be manually adjusted.

この発明の第1の実施形態に係る空気サイクル冷凍装置の系統図である。1 is a system diagram of an air cycle refrigeration apparatus according to a first embodiment of the present invention. 同空気サイクル冷凍装置のタービンユニットの断面図である。It is sectional drawing of the turbine unit of the same air cycle refrigeration equipment. 同空気サイクル冷凍装置のコントローラの一例を表すブロック図である。It is a block diagram showing an example of the controller of the same air cycle refrigerating device. この発明の第2の実施形態に係る空気サイクル冷凍装置の系統図である。It is a systematic diagram of the air cycle refrigeration apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…被冷却部
1a…出口
1b…入口
5…予圧縮手段
6…第1の放熱用熱交換器
7…タービンユニット
8…コンプレッサ
8a…コンプレッサ翼車
9…第2の放熱用熱交換器
10…熱回収用熱交換器
11…膨張タービン
11a…タービン翼車
12…主軸
12a…スラスト板
13,14…転がり軸受
15…電磁石
16…永久磁石
17…モータ
18…コントローラ
19…演算部
19a…バルブ制御手段
19b…冷媒流量制御手段
19c…モータ回転数制御手段
21,23…バイパス流路
22,24…第1,第2のバルブ
26…ロータ
27…ステータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cooled part 1a ... Outlet 1b ... Inlet 5 ... Precompression means 6 ... 1st heat radiation heat exchanger 7 ... Turbine unit 8 ... Compressor 8a ... Compressor impeller 9 ... 2nd heat radiation heat exchanger 10 ... Heat recovery heat exchanger 11 ... expansion turbine 11a ... turbine impeller 12 ... main shaft 12a ... thrust plate 13,14 ... rolling bearing 15 ... electromagnet 16 ... permanent magnet 17 ... motor 18 ... controller 19 ... calculation unit 19a ... valve control means 19b: Refrigerant flow rate control means 19c ... Motor rotation speed control means 21, 23 ... Bypass passages 22, 24 ... First and second valves 26 ... Rotor 27 ... Stator

Claims (9)

被冷却部の空気の入口と出口間に設けられて空気の熱交換または圧縮、膨張をそれぞれ行わせる複数の機器が介在した冷媒空気流路を有し、前記被冷却部の空気を冷媒として冷却する空気サイクル冷凍装置であって、
前記被冷却部の温度、被冷却部の入口温度、および外気温度を測定する温度測定部を設け、この温度測定部による測定結果から、前記被冷却部を冷却、加熱、または保温すべきか否かを判定する演算部を設け、
この演算部の判定結果に基づいて、前記冷媒空気流路における流れ経路を切替える経路切替手段を設けたことを特徴とする空気サイクル冷凍装置。
It has a refrigerant air flow path that is provided between the air inlet and outlet of the part to be cooled and interposes a plurality of devices that respectively perform heat exchange, compression, and expansion of the air, and cools the air in the part to be cooled as a refrigerant An air cycle refrigeration apparatus that performs
A temperature measurement unit that measures the temperature of the cooled part, the inlet temperature of the cooled part, and the outside air temperature is provided, and whether or not the cooled part should be cooled, heated, or kept warm from the measurement result of the temperature measuring part A calculation unit for determining
An air cycle refrigeration apparatus comprising a path switching means for switching a flow path in the refrigerant air flow path based on a determination result of the calculation unit.
請求項1において、コンプレッサ翼車および膨張タービン翼車を主軸に取付けたタービンユニットを有し、前記複数の機器として、前記コンプレッサ翼車を有するコンプレッサ、前記タービン翼車を有する膨張タービン、熱回収用熱交換器、予圧縮手段、放熱用熱交換器、および他の放熱用熱交換器があり、
前記被冷却部からの戻り空気の熱回収を行う前記熱回収用熱交換器、前記予圧縮手段による圧縮、外気と圧縮空気との熱交換を行う前記放熱用熱交換器による冷却、前記コンプレッサによる圧縮、前記他の放熱用熱交換器による冷却、前記熱回収用熱交換器による冷却、前記膨張タービンによる断熱膨張、
を順次行う空気サイクル冷凍装置。
2. The turbine unit according to claim 1, comprising a turbine unit having a compressor impeller and an expansion turbine impeller attached to a main shaft, wherein the plurality of devices include a compressor having the compressor impeller, an expansion turbine having the turbine impeller, and heat recovery. There are heat exchanger, pre-compression means, heat exchanger for heat dissipation, and other heat exchanger for heat dissipation,
The heat recovery heat exchanger that recovers heat of the return air from the cooled part, compression by the pre-compression means, cooling by the heat dissipation heat exchanger that performs heat exchange between the outside air and compressed air, by the compressor Compression, cooling by the other heat dissipation heat exchanger, cooling by the heat recovery heat exchanger, adiabatic expansion by the expansion turbine,
An air cycle refrigeration system that sequentially performs.
請求項1において、コンプレッサ翼車および膨張タービン翼車を主軸に取付けたタービンユニットを有し、前記複数の機器として、前記コンプレッサ翼車を有するコンプレッサ、前記タービン翼車を有する膨張タービン、熱回収用熱交換器、および放熱用熱交換器があり、
前記被冷却部からの戻り空気の熱回収を行う前記熱回収用熱交換器、前記コンプレッサによる圧縮、外気と圧縮空気との熱交換を行う前記放熱用熱交換器による冷却、前記熱回収用熱交換器による冷却、前記膨張タービンによる断熱膨張、
を順次行う空気サイクル冷凍装置。
2. The turbine unit according to claim 1, comprising a turbine unit having a compressor impeller and an expansion turbine impeller attached to a main shaft, wherein the plurality of devices include a compressor having the compressor impeller, an expansion turbine having the turbine impeller, and heat recovery. There are heat exchangers and heat exchangers for heat dissipation,
The heat recovery heat exchanger that recovers heat of the return air from the cooled part, the compression by the compressor, the cooling by the heat dissipation heat exchanger that performs heat exchange between the outside air and the compressed air, and the heat recovery heat Cooling by an exchanger, adiabatic expansion by the expansion turbine,
An air cycle refrigeration system that sequentially performs.
請求項2または請求項3において、前記冷媒空気流路のうち、前記熱回収用熱交換器の冷却側流路をバイパスするバイパス流路を設け、前記経路切替手段は、このバイパス流路の開閉を切り替える空気サイクル冷凍装置。   4. The bypass flow path for bypassing the cooling side flow path of the heat recovery heat exchanger in the refrigerant air flow path according to claim 2, wherein the path switching means opens and closes the bypass flow path. Switching air cycle refrigeration equipment. 請求項2ないし請求項4のいずれか1項において、前記冷媒空気流路のうち、前記膨張タービンをバイパスするバイパス流路を設け、前記経路切替手段は、このバイパス流路の開閉を切り替える空気サイクル冷凍装置。   5. The air cycle according to claim 2, wherein a bypass flow path that bypasses the expansion turbine is provided in the refrigerant air flow path, and the path switching unit switches opening and closing of the bypass flow path. Refrigeration equipment. 請求項2ないし請求項5のいずれか1項において、前記演算部の判定結果に基づいて、前記放熱用熱交換器の冷媒流量を制御する冷媒流量制御手段を設けた空気サイクル冷凍装置。   6. The air cycle refrigeration apparatus according to claim 2, further comprising: a refrigerant flow rate control unit configured to control a refrigerant flow rate of the heat dissipation heat exchanger based on a determination result of the calculation unit. 請求項2ないし請求項6のいずれか1項において、前記タービンユニットは主軸を回転駆動するモータを備え、このモータの回転数を、前記演算部の判定結果に基づいて制御するモータ回転数制御手段を設けた空気サイクル冷凍装置。   7. The motor rotational speed control means according to claim 2, wherein the turbine unit includes a motor that rotationally drives the main shaft, and the rotational speed of the motor is controlled based on a determination result of the arithmetic unit. Air cycle refrigeration equipment provided. 請求項2ないし請求項7のいずれか1項において、前記タービンユニットは転がり軸受と磁気軸受とを併用し、前記転がり軸受がラジアル負荷を支持し、前記磁気軸受がアキシアル負荷と軸受予圧のどちらか一方または両方を支持し、前記磁気軸受を構成する電磁石は主軸に設けられた強磁性体からなるフランジ状のスラスト板に非接触で対向するように、スピンドルハウジングに取付けられた磁気軸受装置である空気サイクル冷凍装置。   8. The turbine unit according to claim 2, wherein the turbine unit uses a rolling bearing and a magnetic bearing together, the rolling bearing supports a radial load, and the magnetic bearing is either an axial load or a bearing preload. An electromagnet that supports one or both of them and that constitutes the magnetic bearing is a magnetic bearing device attached to the spindle housing so as to face a flange-like thrust plate made of a ferromagnetic material provided on the main shaft in a non-contact manner. Air cycle refrigeration equipment. 請求項8において、前記タービンユニットは主軸を回転駆動するモータを備え、このモータのモータロータが前記スラスト板と共通の主軸に設けられ、前記モータロータと対向するようにモータステータが配置され、これらモータロータとモータステータとの間の磁気力ないしローレンツ力により、主軸を回転させるモータ一体型の軸受軸受装置である空気サイクル冷凍装置。   9. The turbine unit according to claim 8, wherein the turbine unit includes a motor that rotationally drives a main shaft, the motor rotor of the motor is provided on the main shaft that is common to the thrust plate, and a motor stator is disposed so as to face the motor rotor. An air cycle refrigeration apparatus, which is a motor-integrated bearing bearing apparatus that rotates a main shaft by magnetic force or Lorentz force between a motor stator.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011075114A (en) * 2009-09-29 2011-04-14 Tokyo Rika Kikai Kk Temperature control method and device
CN103775239A (en) * 2013-01-17 2014-05-07 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 Constant warm pressing approaching cold source heater
WO2024075440A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-11 三菱重工業株式会社 Refrigerated container

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