JP2009287866A - Air cycle refrigerating device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、冷媒として空気が用いられ、冷凍倉庫やコンテナ用冷凍ユニット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 that uses air as a refrigerant and is used in a refrigeration warehouse, a container refrigeration unit, and the like.
空気サイクル冷凍冷却システムは、冷媒として空気を用いるため、フロンやアンモニアガス等を用いる場合に比べてエネルギー効率が不足するが、環境保護の面では好ましい。また、冷凍倉庫等のように、冷媒空気を直接に吹き込むことができる施設では、庫内ファンの省略等によってトータルコストを引下げられる可能性があり、このような用途で空気サイクル冷凍冷却システムが提案されている(例えば特許文献1)。 Since the air cycle refrigeration cooling system uses air as a refrigerant, energy efficiency is insufficient as compared with the case of using chlorofluorocarbon or ammonia gas, but it is preferable in terms of environmental protection. In addition, in facilities where refrigerant air can be directly blown in, such as refrigerated warehouses, the total cost may be reduced by omitting the internal fan, etc., and air cycle refrigeration cooling systems are proposed for such applications. (For example, Patent Document 1).
また、−30℃〜−60℃のディープ・コールド領域では、空気冷却の理論効率は、フロンやアンモニアガスと同等以上になることが知られている。ただし、上記空気冷却の理論効率を得ることは、最適に設計された周辺装置があって、始めて成り立つとも述べられている。周辺装置は、圧縮機や膨張タービン等である。
圧縮機,膨張タービンとしては、コンプレッサ翼車および膨張タービン翼車を共通の主軸に取付けたタービンユニットが用いられている(特許文献1)。
In the deep cold region of -30 ° C to -60 ° C, it is known that the theoretical efficiency of air cooling is equal to or higher than that of Freon and ammonia gas. However, it is also stated that obtaining the theoretical efficiency of the air cooling is not possible until there is an optimally designed peripheral device. The peripheral device is a compressor, an expansion turbine, or the like.
As the compressor and the expansion turbine, a turbine unit in which a compressor impeller and an expansion turbine impeller are attached to a common main shaft is used (Patent Document 1).
このような空気サイクル冷凍冷却システムにおいては、圧縮空気を断熱膨張させる際に、空気中の水分が凝縮して雪が発生する。雪は発生時に凝縮熱を放出するため、膨張時の温度降下分が減少する。また、雪はタービンユニットから冷凍庫等の被冷却部への管路内に堆積し、空気流量を減らして冷凍能力の低下を起こすこともある。とくに、膨張タービンの出口温度は被冷却部よりも20〜40℃低く、冷媒空気中の水分が固体化し凍結が発生する。そのため、従来の空気サイクル冷凍冷却システムにおいては、捕雪器を設けている(特許文献2)。
また、管路内の除湿を行なう除湿機構として、シリカゲルや除湿機を用いたものや、配管経路を変えてタービンユニットの出口に温風を送る霜取り運転を行うようにしたもの、あるいは膨張タービンの出口に氷捕集器を取付けると共に、空気経路を変更するバイパス路を設け、そのバイパス路から氷捕集器に温風を流して氷捕集器で集めた雪や氷を溶かし、ドレーンとして流出させるもの(特許文献3)などが知られている。
In addition, as a dehumidifying mechanism for dehumidifying the inside of a pipeline, a device using silica gel or a dehumidifier, a device that performs a defrosting operation that sends hot air to the outlet of the turbine unit by changing the piping route, or an expansion turbine An ice collector is installed at the outlet, and a bypass path is provided to change the air path. Hot air is passed from the bypass path to the ice collector to melt the snow and ice collected by the ice collector, and the drain flows out. What is made to perform (patent document 3) etc. is known.
しかし、特許文献3に開示の空気サイクル冷凍冷却システムでは、空気経路を変更するためのバイパス路が必要であり、構成が複雑になるという問題がある。
However, the air cycle refrigeration cooling system disclosed in
この発明の目的は、簡単な構成で効率良く被冷却部内の除湿ができ、空気膨張機の効率向上と空気膨張機の出口部での雪による流路閉塞を防止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 to provide an air cycle refrigeration apparatus that can efficiently dehumidify a portion to be cooled with a simple configuration, improve the efficiency of the air expander, and prevent blockage of the flow path due to snow at the outlet of the air expander. That is.
この発明の空気サイクル冷凍装置は、空気の熱交換、圧縮、膨張をそれぞれ行う複数の機器と、除湿機能を有する除湿機構とが介在した冷媒空気流路を、被冷却部の空気入口と空気出口の間に設け、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において、前記被冷却部内の温度および被冷却部の空気入口の温度を測定する温度センサと、この温度センサによる測定結果から前記除湿機構を動作させるか否かを判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づき前記除湿機構の動作を制御する除湿動作制御手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によると、被冷却部内の温度および被冷却部の空気入口の温度を温度センサで測定し、その測定結果から除湿機構を動作させるか否かを判定して、除湿機構の動作を制御する。このため、冷媒空気流路の途中にバイパス路を設けるといった複雑な構成が要らず、簡単な構成で効率良く被冷却部内の除湿ができ、空気膨張機の効率向上と空気膨張機の出口部での雪による流路閉塞を防止できる。
An air cycle refrigeration apparatus according to the present invention includes a refrigerant air flow path including a plurality of devices that respectively perform heat exchange, compression, and expansion of air and a dehumidifying mechanism having a dehumidifying function. In the air cycle refrigeration apparatus that is provided between and cools the air in the cooled part as a refrigerant, a temperature sensor that measures the temperature in the cooled part and the temperature of the air inlet of the cooled part, and a measurement result by the temperature sensor And a dehumidifying operation control unit for controlling the operation of the dehumidifying mechanism based on a determination result of the determining unit.
According to this configuration, the temperature in the cooled part and the temperature of the air inlet of the cooled part are measured by the temperature sensor, and it is determined whether or not to operate the dehumidifying mechanism from the measurement result, and the operation of the dehumidifying mechanism is controlled. . For this reason, there is no need for a complicated configuration such as providing a bypass path in the middle of the refrigerant air flow path, and it is possible to efficiently dehumidify the cooled portion with a simple configuration, and to improve the efficiency of the air expander and at the outlet of the air expander It is possible to prevent blockage of the flow path due to snow.
この発明において、前記判定手段は、前記温度センサの測定結果に基づき除湿動作時間を決定するものとしても良い。除湿動作時間を温度に応じて変えることで、容易に適切な除湿が行える。 In this invention, the said determination means is good also as what determines the dehumidification operation time based on the measurement result of the said temperature sensor. By changing the dehumidifying operation time according to the temperature, appropriate dehumidification can be easily performed.
この発明において、前記冷媒空気流路に介在する複数の機器として、主軸に取付けられたコンプレッサ翼車を有するコンプレッサ、前記主軸に取付けられたタービン翼車を有し前記コンプレッサと共にタービンユニットを構成する膨張タービン、熱回収用熱交換器、予圧縮手段、放熱用熱交換器、および第2の放熱用熱交換器を備え、前記熱回収用熱交換器での前記被冷却部からの戻り空気の熱回収、この熱回収された空気の前記予圧縮手段での圧縮、この圧縮空気の前記放熱用熱交換器での外部空気との熱交換による冷却、この冷却空気の前記コンプレッサによる圧縮、この圧縮空気の前記第2の放熱用熱交換器による冷却、この冷却空気の前記熱回収用熱交換器による冷却、この冷却空気の前記膨張タービンによる断熱膨張、を順次行うものとしても良い。 In the present invention, as a plurality of devices interposed in the refrigerant air flow path, a compressor having a compressor impeller attached to a main shaft, a turbine impeller attached to the main shaft, and an expansion constituting a turbine unit together with the compressor The heat of the return air from the to-be-cooled part in the heat recovery heat exchanger, comprising a turbine, a heat recovery heat exchanger, pre-compression means, a heat dissipation heat exchanger, and a second heat dissipation heat exchanger Recovery, compression of the heat-recovered air in the pre-compression means, cooling of the compressed air by heat exchange with external air in the heat dissipation heat exchanger, compression of the cooling air by the compressor, this compressed air The second heat radiation heat exchanger is cooled, the cooling air is cooled by the heat recovery heat exchanger, and the cooling air is adiabatically expanded by the expansion turbine. It may be of.
この発明において、前記冷媒空気流路に介在する複数の機器として、主軸に取付けられたコンプレッサ翼車を有するコンプレッサ、前記主軸に取付けられたタービン翼車を有し前記コンプレッサと共にタービンユニットを構成する膨張タービン、熱回収用熱交換器、および放熱用熱交換器を備え、前記熱回収用熱交換器での前記被冷却部からの戻り空気の熱回収、この熱回収された空気の前記予圧縮手段での圧縮、この圧縮空気の前記放熱用熱交換器での外部空気との熱交換による冷却、この冷却空気の前記コンプレッサによる圧縮、この圧縮空気の前記熱回収用熱交換器による冷却、この冷却空気の前記膨張タービンによる断熱膨張、を順次行うものとしても良い。 In the present invention, as a plurality of devices interposed in the refrigerant air flow path, a compressor having a compressor impeller attached to a main shaft, a turbine impeller attached to the main shaft, and an expansion constituting a turbine unit together with the compressor A turbine, a heat exchanger for heat recovery, and a heat exchanger for heat dissipation, wherein the heat recovery heat exchanger recovers heat of the return air from the cooled part, and the pre-compression means of the heat recovered air Compression of the compressed air by heat exchange with the external air in the heat dissipation heat exchanger, compression of the cooling air by the compressor, cooling of the compressed air by the heat recovery heat exchanger, this cooling The adiabatic expansion of the air by the expansion turbine may be sequentially performed.
この発明において、前記除湿機構を前記膨張タービンの出口部に設けても良い。これにより、効率的に除湿が行える。 In this invention, you may provide the said dehumidification mechanism in the exit part of the said expansion turbine. Thereby, dehumidification can be performed efficiently.
この発明において、前記除湿機構は加熱手段を有し、前記膨張タービンの出口部で凍結した水分を前記加熱手段で液化して外部に排出するものとしても良い。
被冷却部内が凝固点以下となるまで冷却が進むと、タービンユニットの回転を低速にして冷媒空気の温度を上げるだけでは、除湿機構に堆積した雪を溶かすことは難しい。この場合、タービンユニットの回転を低速にすると同時に、加熱手段で堆積した雪を溶かすことで確実に液化させることができる。
In the present invention, the dehumidifying mechanism may include a heating unit, and the water frozen at the outlet of the expansion turbine may be liquefied by the heating unit and discharged to the outside.
When the cooling proceeds until the inside of the cooled portion is below the freezing point, it is difficult to melt the snow accumulated in the dehumidifying mechanism only by increasing the temperature of the refrigerant air by reducing the rotation speed of the turbine unit. In this case, the rotation of the turbine unit can be slowed, and at the same time, the snow accumulated by the heating means can be melted and reliably liquefied.
この発明において、前記除湿機構は、流入する空気を内壁面に沿って旋回させて気液分離を行うサイクロン型気液分離装置を備えるものであっても良い。 In the present invention, the dehumidifying mechanism may include a cyclone type gas-liquid separation device that performs gas-liquid separation by turning inflowing air along the inner wall surface.
この発明において、前記被冷却部が冷凍コンテナであっても良い。
この空気サイクル冷凍装置では、簡単な構成で被冷却部内の除湿ができるので、設置空間が狭いコンテナ用冷凍ユニット等への装着も容易となる。
In this invention, the part to be cooled may be a refrigeration container.
In this air cycle refrigeration apparatus, the inside of the cooled part can be dehumidified with a simple configuration, so that it can be easily mounted on a container refrigeration unit having a small installation space.
この発明の空気サイクル冷凍装置は、空気の熱交換、圧縮、膨張をそれぞれ行う複数の機器と、除湿機能を有する除湿機構とが介在した冷媒空気流路を、被冷却部の空気入口と空気出口の間に設け、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において、前記被冷却部内の温度および被冷却部の空気入口の温度を測定する温度センサと、この温度センサによる測定結果から前記除湿機構を動作させるか否かを判定する判定手段と、この判定手段の結果に基づき前記除湿機構の動作を制御する除湿動作制御手段とを備えたため、簡単な構成で効率良く被冷却部内の除湿ができ、空気膨張機の効率向上と空気膨張機の出口部での雪による流路閉塞を防止できる。 An air cycle refrigeration apparatus according to the present invention includes a refrigerant air flow path including a plurality of devices that respectively perform heat exchange, compression, and expansion of air and a dehumidifying mechanism having a dehumidifying function. In the air cycle refrigeration apparatus that is provided between and cools the air in the cooled part as a refrigerant, a temperature sensor that measures the temperature in the cooled part and the temperature of the air inlet of the cooled part, and a measurement result by the temperature sensor And a dehumidifying operation control means for controlling the operation of the dehumidifying mechanism based on the result of the determining means. Therefore, it is possible to improve the efficiency of the air expander and prevent blockage of the flow path due to snow at the outlet of the air expander.
この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。図1は、この実施形態の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、被冷却部10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10にそれぞれ開口した空気出口1aから空気入口1bに至る冷媒空気流路1を有している。この冷媒空気流路1に、熱回収用熱交換器2、予圧縮手段3、放熱用熱交換器4、空気サイクル冷凍冷却用タービンユニット5のコンプレッサ6、第2の放熱用熱交換器7、および前記タービンユニット5の膨張タービン8が順に設けられている。熱吸収用熱交換器2は、同じ冷媒空気流路1内で空気出口1aの付近の流入空気と、後段の圧縮で昇温し、冷却された空気との間で熱交換を行うものであり、空気出口1aの付近の空気は熱交換器2a内を通る。ここでは、前記被冷却部10として冷凍コンテナが用いられる。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the overall configuration of the air cycle refrigeration apparatus of this embodiment. This air cycle refrigeration apparatus is an apparatus that directly cools the air of the cooled
予圧縮手段3はブロア等からなり、モータ3aにより駆動される。放熱用熱交換器4および第2の放熱用熱交換器7は、冷却媒体を循環させる熱交換器4a,7aをそれぞれ有し、冷却塔11から熱交換器4a,7a内に供給される外部冷媒である冷却空気と冷媒空気流路1の空気との間で熱交換を行う。
The pre-compression means 3 comprises a blower or the like and is driven by a
タービンユニット5のコンプレッサ6は、被冷却部10からの戻り空気であって前記放熱用熱交換器4を経て流入する空気を圧縮する。第2の放熱用熱交換器7は、前記コンプレッサ6で圧縮されて高圧・高温となった空気と、冷却塔11から供給される外部冷媒である冷却空気との間で熱交換を行なって、コンプレッサ6により圧縮された空気を1次冷却する。熱回収用熱交換器2は、前記第2の放熱用熱交換器7で1次冷却された空気と、被冷却部10からの戻り空気との間で熱交換を行なって、膨張タービン8に入る前の圧縮空気を2次冷却する。前記コンプレッサと共にタービンユニット5を構成する膨張タービン8は、前記熱回収用熱交換器2で2次冷却された圧縮空気を断熱膨張させることで、さらに冷却して被冷却部10に供給する。つまり、被冷却部10の空気入口1bは、膨張タービン8の出口部のことである。この出口部には、除湿機能を有する除湿機構9が設けられる。除湿機構9は、被冷却部10内に配置される。
The
この空気サイクル冷凍装置は、被冷却部10を0℃〜−60℃程度に保つ装置であり、被冷却部10の空気出口1aから冷媒空気流路1内に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圧力の数値は、一応の目安となる一例である。空気出口1aから冷媒空気流路1内に流入した空気は、熱回収用熱交換器2により、冷媒空気流路1中の後段の空気の冷却に使用され、30℃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3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。放熱用熱交換器4は、昇温した70℃の空気を常温程度の冷水もしくは空気と熱交換させて40℃に冷却する。
This air cycle refrigeration apparatus is an apparatus that keeps the
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5のコンプレッサ6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7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2で−30℃の空気により−20℃まで冷却される。気圧はコンプレッサ6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2で−20℃まで冷却された空気は、タービンユニット5の膨張タービン8により断熱膨張され、−55℃まで冷却されて空気入口1bから被冷却部10に排出される。この空気サイクル冷凍冷却装置は、このような冷凍サイクルを行う。
The air at 40 ° C. and 1.4 atm cooled by the heat exchange is compressed to 1.8 atm by the
The air cooled to −20 ° C. in the heat
タービンユニット5では、軸受13により回転自在に支持された主軸12の両端に、コンプレッサ6のコンプレッサ翼車6aおよび膨張タービン8のタービン翼車8aがそれぞれ取付けられている。コンプレッサ6のタービン翼車6aで発生した動力により、コンプレッサ6のコンプレッサ翼車6aが駆動される。
In the
前記除湿機構9は、図2および図3に縦断面図および水平断面図で示すサイクロン型気液分離装置を備え、このサイクロン型気液分離装置は流入する気体を内壁面に沿って旋回させて気液分離を行う円筒状の装置本体14を有する。この装置本体14内に、前記膨張タービン8の出口部(被冷却部10の空気入口1b)が配置されて、その出口部から噴出する冷却空気が装置本体14の内壁面に沿って旋回する。この装置本体14はその一端が開放端とされており、装置本体14内を経た冷却空気が前記開放端から被冷却部10に供給される。なお、図3は、図2におけるIII − III矢視断面図を示す。
The
膨張タービン8の出口部1bは空気吹き出し管からなり、図2のように前記装置本体14の閉塞端近傍における周壁の一部を貫通して設けられ、その空気吹き出し管の軸線Lが図3のように装置本体14の軸心Oから偏心した位置となるように配置される。これにより、膨張タービン8の出口部1bから噴出した冷却空気を装置本体14の内壁面に沿って確実に旋回させることができる。このとき、冷却空気が旋回流となって、冷却空気に含まれる水分のみが遠心力で装置本体14の内壁面に押し付けられて分離される。
また、前記装置本体14の内壁面には、親水処理を施した10〜20メッシュの金網15が張られている。これにより、分離された水分が装置本体14の内壁面でより一層捕捉しやすくなる。
The
Further, a 10-20 mesh wire net 15 subjected to hydrophilic treatment is stretched on the inner wall surface of the apparatus
また、図2のIV−IV矢視断面図を示す図4のように、前記装置本体14は、その開放端側を下向きとして、水平面Hに対して5〜90度の傾斜角度θで設置されている。これにより、冷却空気から分離された水を装置本体14の内壁面に沿って開放端側に流すことができる。
Further, as shown in FIG. 4 showing a sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2, the apparatus
また、前記装置本体14の開放端周縁、つまり図4における傾斜姿勢の装置本体14の下端周縁には、内側に折り返された捕水用フランジ16が設けられており、そのフランジ16の周方向における下位置の部分に、排水管17に連通する排水口17aが設けられている。これにより、装置本体14の内壁面に沿って開放端側に流れてきた水を捕水用フランジ16に溜めて、排水口17aから排水管17を経て被冷却部10の外部に排出させることができる。
Further, a
また、前記装置本体14はアルミ合金製とされ、その外周部にヒータ18が設けられている。これにより、冷却空気中の水分が雪となって装置本体14の内壁面に堆積した場合に、前記ヒータ18に通電して堆積した雪を溶かして排水することができる。
The apparatus
図1において、前記被冷却部10およびその空気入口1bには、被冷却部10内の温度を測定する温度センサ19および空気入口1bの温度を測定する温度センサ20が設けられる。また、これらの温度センサ19,20の測定結果から前記除湿機構9を動作させるか否かを判定する判定手段21と、この判定手段21の判定結果に基づき、設定規則に従って前記除湿機構9の動作を制御する除湿動作制御手段22が設けられる。ここでは、前記判定手段21は、前記設定規則として前記温度センサ19,20の測定結果から前記除湿機構9を動作させるか否かを判定すると共に、動作させると判定したときには、その除湿動作時間も決定するものとしている。すなわち、被冷却部10内と膨張タービン8の出口部の温度条件によって、前記除湿機構9の動作間隔を決定することで、効率良く除湿を行うようにしている。表1には、被冷却部10内の温度、および膨張タービン8の出口部1bの温度と、前記判定手段21が決定する除湿動作時間等との関係の一例を示す。
In FIG. 1, a
次に、この空気サイクル冷凍装置における除湿機構9の作用を説明する。
冷凍コンテナからなる被冷却部10の庫内温度が常温からの初期冷却においては、膨張タービン8の出口部の温度は水の凝固点以上であるため、前記出口部から噴出する冷却空気中の水分は液化している。このとき、除湿機構9の装置本体14内において発生する旋回流により、冷却空気中の水分は装置本体14の内壁面に押し付けられて空気と分離し、捕水用フランジ16から排水口17aおよび排水管17を経て被冷却部10の外部に排水される。
膨張タービン8の出口部の温度が凝固点以下になった場合、冷却空気中の水分は雪となり、除湿機構9の装置本体14の内壁面に堆積する。このまま運転を続けると流路閉塞するため、一定時間ごとに、タービンユニット5の回転を低速にして膨張タービン8の出口部の温度を凝固点以上にし、堆積した雪を溶かして液化させる。また、膨張タービン8の出口部の温度によっては、除湿機構9の加熱手段であるヒータ18に通電して堆積した雪を溶かして液化させ、この後、再びタービニュニット5を定格回転数まで加速する間の気流で、液化した水分を排水する。
冷却がさらに進み、被冷却部10内が凝固点以下となった場合(表1の(4)参照)、タービンユニット5の回転を低速にすると同時に、除湿機構9のヒータ18に通電し、装置本体14の内壁面に堆積した雪を溶かして液化させ排水する。
Next, the operation of the
In the initial cooling from the room temperature of the cooled
When the temperature of the outlet portion of the
When the cooling further progresses and the inside of the cooled
ただし、除湿運転のためにタービンユニット5の回転を低速にすると、冷凍能力が低下し被冷却部10内の温度が上昇して運転効率が悪化する。そこで、前記除湿動作制御手段22は、表1のように、低速回転時間やヒータ18の通電時間を短縮するなどにより、水分が効率良く排水されるように運転制御を行う。
具体的には、膨張タービン8の出口部の温度は被冷却部10内の温度より10〜30℃低いため、被冷却部10内の温度が凝固点以上(表1の(1)〜(3)参照)でも、膨張タービン8の出口部では空気中の水分が雪となり除湿機構9における装置本体14の内面に堆積する。この状態では、タービンユニット5の回転を低速にしたり、短時間だけヒータ18に通電することで、堆積した雪を即時液化させて気流で効率良く排水できる。この温度帯域での除湿運転間隔を短くし、運転回数を増やすことで、効率良く除湿を行うことができる。
以上の操作を繰り返すことで、冷却初期段階において被冷却部10内の水分を除湿し、膨張タービン8の効率低下を防止し、膨張タービン8の出口部での雪の堆積による流路閉塞を防止する。
However, if the rotation of the
Specifically, since the temperature of the outlet portion of the
By repeating the above operation, moisture in the cooled
このように、この空気サイクル冷凍装置によると、被冷却部10内の温度および被冷却部10の空気入口1bの温度を温度センサ19,20で測定し、その測定結果から除湿機構9を動作させるか否かを判定手段21で判定して、除湿機構9の動作を除湿動作制御手段22で制御するので、冷媒空気流路1の途中にバイパス路を設けるといった複雑な構成が要らず、簡単な構成で被冷却部10内の除湿ができ、膨張タービン8の効率向上と膨張タービン8の出口部での雪の堆積による流路閉塞を防止できる。これにより、設置空間が狭いコンテナ用冷凍ユニット等への空気サイクル冷凍装置の装着が容易となる。
Thus, according to this air cycle refrigeration apparatus, the temperature in the cooled
図5は、他の実施形態の空気サイクル冷凍装置の全体の構成を示す。なお、同図では、図1における判定手段21や除湿動作制御手段22は図示を省略しており、図1の場合と同一機能の機器については同一符号を付して示している。この空気サイクル冷凍装置も、被冷却部10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10に開口した空気出口1aから空気入口1bに至る冷媒空気流路1を有している。この冷媒空気流路1に、熱回収用熱交換器2、空気サイクル冷凍用タービンユニット5のコンプレッサ6、放熱用熱交換器7、およびタービンユニット65の膨張タービン8が順に設けられている。膨張タービン8の出口部となる前記被冷却部10の空気入口1bに除湿機構9が設けられること、被冷却部10内と膨張タービン8の出口部とに温度センサ19,20が設けられることなどは図1の場合と同様である。
FIG. 5 shows an overall configuration of an air cycle refrigeration apparatus according to another embodiment. In the figure, the determination means 21 and the dehumidifying operation control means 22 in FIG. 1 are not shown, and the devices having the same functions as those in FIG. This air cycle refrigeration apparatus is also an apparatus that directly cools the air of the cooled
この空気サイクル冷凍装置も、被冷却部10を0℃〜−60℃程度に保つ装置であり、被冷却部10の空気出口1aから冷媒空気流路1内に0℃〜−60℃程度で1気圧の空気が流入する。空気出口1aから冷媒空気流路1内に流入した空気は、熱回収用熱交換器2により、冷媒空気流路1中の後段の空気の冷却に使用され、30℃まで昇温する。この昇温した空気は1気圧のままタービンユニット5のコンプレッサ6に流入して、ここで圧力1.8気圧まで圧縮され、その圧縮により110℃まで昇温する。この圧縮空気は、放熱用熱交換器7により40℃に1次冷却される。
放熱用熱交換器7で1次冷却された40℃の圧縮空気は、熱回収用熱交換器2でさらに−20℃まで2次冷却される。圧力はコンプレッサ6から排出された1.8気圧に維持される。
熱回収用熱交換器2で−20℃まで冷却された空気は、タービンユニット5の膨張タービン8により断熱膨張され、−50℃まで冷却されて空気入口1bから排出され、除湿機構9を経て被冷却部10内に供給される。この冷却サイクル冷凍装置は、このような冷凍サイクルを行う。除湿機構9、温度センサ19,20、判定手段21、除湿動作制御手段22などにより行なわれる除湿動作については、先の実施形態の場合と同様である。
This air cycle refrigeration apparatus is also an apparatus that keeps the cooled
The compressed air at 40 ° C. that has been primarily cooled by the heat
The air cooled to −20 ° C. by the heat
1…冷媒空気流路
1a…空気出口
1b…空気入口(膨張タービンの出口部)
2…熱回収用熱交換器
3…予圧手段
4…放熱用熱交換器
5…タービンユニット
6…コンプレッサ
6a…コンプレッサ翼車
7…第2の放熱用熱交換器
8…膨張タービン
8a…タービン翼車
9…除湿機構
10…被冷却部
12…主軸
18…ヒータ(加熱手段)
19,20…温度センサ
21…判定手段
22…除湿動作制御手段
DESCRIPTION OF
2 ... Heat
19, 20 ...
Claims (8)
前記被冷却部内の温度および被冷却部の空気入口の温度を測定する温度センサと、この温度センサによる測定結果から前記除湿機構を動作させるか否かを判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づき前記除湿機構の動作を制御する除湿動作制御手段とを備えたことを特徴とする空気サイクル冷凍装置。 A refrigerant air flow path, in which a plurality of devices each performing heat exchange, compression, and expansion of air and a dehumidifying mechanism having a dehumidifying function are interposed, is provided between the air inlet and the air outlet of the cooled part, and the cooled part In the air cycle refrigeration system that cools the air as a refrigerant,
A temperature sensor for measuring the temperature in the cooled portion and the temperature of the air inlet of the cooled portion; a determining means for determining whether or not to operate the dehumidifying mechanism from a measurement result by the temperature sensor; and a determination of the determining means An air cycle refrigeration apparatus comprising a dehumidifying operation control means for controlling the operation of the dehumidifying mechanism based on the result.
前記熱回収用熱交換器での前記被冷却部からの戻り空気の熱回収、この熱回収された空気の前記予圧縮手段での圧縮、この圧縮空気の前記放熱用熱交換器での外部空気との熱交換による冷却、この冷却空気の前記コンプレッサによる圧縮、この圧縮空気の前記第2の放熱用熱交換器による冷却、この冷却空気の前記熱回収用熱交換器による冷却、この冷却空気の前記膨張タービンによる断熱膨張、を順次行うものとした空気サイクル冷凍装置。 3. The compressor according to claim 1, wherein the plurality of devices interposed in the refrigerant air flow path include a compressor having a compressor impeller attached to a main shaft, a turbine impeller attached to the main shaft, and a turbine together with the compressor. An expansion turbine constituting the unit, a heat recovery heat exchanger, a pre-compression means, a heat dissipation heat exchanger, and a second heat dissipation heat exchanger;
Heat recovery of return air from the cooled part in the heat recovery heat exchanger, compression of the heat recovered air in the pre-compression means, external air of the compressed air in the heat dissipation heat exchanger Cooling by heat exchange with the compressor, compression of the cooling air by the compressor, cooling of the compressed air by the second heat dissipation heat exchanger, cooling of the cooling air by the heat recovery heat exchanger, An air cycle refrigeration apparatus that sequentially performs adiabatic expansion by the expansion turbine.
前記熱回収用熱交換器での前記被冷却部からの戻り空気の熱回収、この熱回収された空気の前記予圧縮手段での圧縮、この圧縮空気の前記放熱用熱交換器での外部空気との熱交換による冷却、この冷却空気の前記コンプレッサによる圧縮、この圧縮空気の前記熱回収用熱交換器による冷却、この冷却空気の前記膨張タービンによる断熱膨張、を順次行うものとした空気サイクル冷凍装置。 3. The compressor according to claim 1, wherein the plurality of devices interposed in the refrigerant air flow path include a compressor having a compressor impeller attached to a main shaft, a turbine impeller attached to the main shaft, and a turbine together with the compressor. The unit includes an expansion turbine, a heat recovery heat exchanger, and a heat dissipation heat exchanger.
Heat recovery of return air from the cooled part in the heat recovery heat exchanger, compression of the heat recovered air in the pre-compression means, external air of the compressed air in the heat dissipation heat exchanger Cycle refrigeration in which cooling by heat exchange with the compressor, compression of the cooling air by the compressor, cooling of the compressed air by the heat exchanger for heat recovery, and adiabatic expansion of the cooling air by the expansion turbine are sequentially performed. apparatus.
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2008
- 2008-05-30 JP JP2008142113A patent/JP2009287866A/en active Pending
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