JP2010181093A - Defrosting device in carbon dioxide circulation cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置に関するものであり、特に、除霜(デフロスト)の熱源として二酸化炭素・ホットガスを利用してなる二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置に関するものである。 The present invention relates to a defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system, and more particularly to a defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system using carbon dioxide / hot gas as a heat source for defrosting (defrost). .
今日、オゾン層破壊防止や温暖化防止等の地球環境保全の観点から、室内の空調や物品の冷却・冷凍に用いる冷凍装置の冷媒を、広く冷媒として用いられてきたフロンに代えて、自然冷媒であってオゾン破壊係数ゼロ、また地球温暖化係数がゼロもしくは限りなくゼロに近いアンモニア(NH3)が見直され、このアンモニアを冷媒として用いる冷凍装置の採用が増加している。 Today, from the viewpoint of global environmental conservation such as prevention of ozone layer destruction and prevention of global warming, natural refrigerants are used instead of chlorofluorocarbons, which have been widely used as refrigerants, as refrigerants for indoor air conditioning and cooling / freezing of articles. However, ammonia (NH3) having a zero ozone depletion coefficient and a global warming coefficient being zero or nearly zero has been reviewed, and the use of refrigeration apparatuses using this ammonia as a refrigerant is increasing.
しかしながら、アンモニアは人体に有毒であるので、アンモニア冷媒回路の冷熱を直接負荷側に供給するのではなく、アンモニアと同じく自然冷媒であるが、毒性の無い二酸化炭素(CO2、俗称「炭酸ガス」)を冷媒として使用する2次冷媒回路を介在せしめて負荷側に熱を供給する構成の自然冷媒冷却システムが実用に供されている(例えば、特許文献1参照)。 However, since ammonia is toxic to the human body, it does not supply the cold heat of the ammonia refrigerant circuit directly to the load side, but is a natural refrigerant like ammonia, but has no toxic carbon dioxide (CO2, commonly known as “carbon dioxide”) A natural refrigerant cooling system configured to supply heat to the load side with a secondary refrigerant circuit that uses the refrigerant as a refrigerant is put into practical use (for example, see Patent Document 1).
上述した二酸化炭素を冷媒とする回路は、アンモニア冷媒回路により生じる冷熱を凝縮冷熱として利用し、二酸化炭素を液化してレシーバーに貯留する。また、この液冷媒を液ポンプで負荷側冷却器に送り、該負荷側冷却器で熱交換を終えた冷媒のうち、気化したものはカスケードコンデンサーを介し凝縮されてレシーバーに戻り、気化せず液体のものは直接レシーバーに戻るようになっている。 The above-described circuit using carbon dioxide as a refrigerant uses cold heat generated by the ammonia refrigerant circuit as condensed cold heat, liquefies carbon dioxide and stores it in a receiver. In addition, this liquid refrigerant is sent to the load side cooler by the liquid pump, and among the refrigerants whose heat exchange has been completed by the load side cooler, the vaporized one is condensed via the cascade condenser and returned to the receiver, and the liquid is not vaporized. The thing goes back to the receiver directly.
そして、従来、二酸化炭素を冷媒とする二酸化炭素冷媒回路に設けられた負荷側冷却器に付着する霜の除霜(デフロスト)は、散水デフロストまたは電気ヒータデフロストによって行われるのが一般的であった。 Conventionally, defrosting (defrosting) of frost adhering to a load-side cooler provided in a carbon dioxide refrigerant circuit using carbon dioxide as a refrigerant is generally performed by watering defrost or electric heater defrost. .
しかしながら、散水デフロストまたは電気ヒータによる負荷側冷却器の除霜は、冷却コイル外部からのデフロスト方式であるため、冷凍倉庫等への放熱量が多く、省エネルギーに反していた。 However, the defrosting of the load side cooler by the watering defrost or the electric heater is a defrost system from the outside of the cooling coil, so that the heat radiation to the refrigeration warehouse or the like is large, which is contrary to energy saving.
そこで、アンモニア冷媒回路の排熱を二酸化炭素冷媒回路側に移し、従来は大気に廃棄していたアンモニア冷媒回路の排熱を回収して除霜に使用することによって省エネルギー化を図るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 Therefore, the waste heat of the ammonia refrigerant circuit is moved to the carbon dioxide refrigerant circuit side, and the waste heat of the ammonia refrigerant circuit that has been discarded to the atmosphere is recovered and used for defrosting. The technical problem which should arise arises, and this invention aims at solving this problem.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、負荷側冷却器と、カスケードコンデンサーと、二酸化炭素を冷媒とし、かつ、該二酸化炭素冷媒が前記負荷側冷却器と前記カスケードコンデンサーを通って循環される二酸化炭素冷媒回路と、アンモニアを冷媒とし、該アンモニア冷媒が前記カスケードコンデンサーを通って循環するアンモニア冷媒回路とを備え、前記カスケードコンデンサーにより前記二酸化炭素冷媒と前記アンモニア冷媒の熱交換を行い、該二酸化炭素冷媒を冷媒液に変え、かつ、前記アンモニア冷媒を気化させてなる二酸化炭素循環・冷却システムにおいて、油分離器から排出された前記アンモニア冷媒回路内のアンモニア冷媒に生じる発熱により前記二酸化炭素冷媒を気化させてホットガス化するホットガス熱交換器と、前記ホットガス熱交換器内に前記二酸化炭素冷媒を送り、かつ、該ホットガス熱交換器内で生成される前記ホットガスを前記負荷側冷却器内に供給して除霜するデフロスト回路と、を備えた二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。
The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to
この構成によれば、冷却システム運転中に二酸化炭素冷媒回路の負荷側冷却器に付着する霜を除霜(デフロスト)する場合は、アンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒に生じる発熱(排熱)を、ホットガス熱交換器において二酸化炭素冷媒回路の二酸化炭素冷媒側に移して回収し、この回収した排熱により該二酸化炭素冷媒を気化させてホットガスにし、該ホットガスを負荷側冷却器に供給して該負荷側冷却器に付着した霜を取り除く。 According to this configuration, when defrosting frost adhering to the load side cooler of the carbon dioxide refrigerant circuit during operation of the cooling system, heat generated in the ammonia refrigerant of the ammonia refrigerant circuit (exhaust heat) is In the gas heat exchanger, the carbon dioxide refrigerant circuit is moved to the carbon dioxide refrigerant side for recovery, and the recovered exhaust heat vaporizes the carbon dioxide refrigerant into a hot gas, and supplies the hot gas to the load side cooler. The frost adhering to the load side cooler is removed.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の構成において、上記二酸化炭素冷媒回路は、前記カスケードコンデンサーの熱交換により液化された前記二酸化炭素冷媒を貯える二酸化炭素・レシーバーを備え、上記デフロスト回路への上記二酸化炭素冷媒を該二酸化炭素・レシーバー内から上記ホットガス熱交換器内に供給し、上記負荷側冷却器内で除霜を終えた前記二酸化炭素冷媒を、前記負荷側冷却器内の冷却を終えた前記二酸化炭素冷媒と同じ前記二酸化炭素・レシーバー内に戻すようにした二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the carbon dioxide refrigerant circuit includes a carbon dioxide receiver that stores the carbon dioxide refrigerant liquefied by heat exchange of the cascade condenser, and the defrost circuit is provided. The carbon dioxide refrigerant is supplied from the carbon dioxide receiver into the hot gas heat exchanger, and the carbon dioxide refrigerant, which has been defrosted in the load side cooler, is cooled in the load side cooler. The defrost apparatus in the carbon dioxide circulation / cooling system is configured to return the carbon dioxide refrigerant to the same carbon dioxide receiver as the carbon dioxide refrigerant that has finished.
この構成によれば、負荷側冷却器を冷却する二酸化炭素冷媒と除霜用の二酸化炭素冷媒は、同じ二酸化炭素・レシーバー内に貯留されている二酸化炭素冷媒を共用することができる。 According to this configuration, the carbon dioxide refrigerant for cooling the load-side cooler and the carbon dioxide refrigerant for defrosting can share the carbon dioxide refrigerant stored in the same carbon dioxide receiver.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の構成において、上記二酸炭素冷媒回路は、上記二酸化炭素・レシーバー内に貯えられている二酸化炭素冷媒を、上記負荷側冷却器と上記ホットガス熱交換器に単一のポンプを使用して送るようにした二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, in the configuration according to the second aspect, the carbon dioxide refrigeration circuit uses the carbon dioxide refrigerant stored in the carbon dioxide receiver as the load side cooler and the hot gas heat. Provided is a defrosting device in a carbon dioxide circulation / cooling system that uses a single pump to feed an exchanger.
この構成によれば、二酸化炭素・レシーバー内に貯えられている二酸化炭素冷媒を、単一のポンプを使用して負荷側冷却器とホットガス熱交換器にそれぞれ供給できる。 According to this configuration, the carbon dioxide refrigerant stored in the carbon dioxide receiver can be supplied to the load side cooler and the hot gas heat exchanger, respectively, using a single pump.
請求項4記載の発明は、請求項1,2または3記載の構成において、上記負側冷却器は上記二酸化炭素冷媒回路に複数台設置されているとともに、上記デフロスト回路は、前記複数台の負荷側冷却器に対して上記ホットガス熱交換器を接続切り替え可能に設けられている二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration according to the first, second, or third aspect, a plurality of the negative side coolers are installed in the carbon dioxide refrigerant circuit, and the defrost circuit includes the plurality of loads. Provided is a defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system provided so that the hot gas heat exchanger can be connected to a side cooler.
この構成によれば、デフロスト回路による切り替えで、1台のホットガス熱交換器で生成されるホットガスを複数台の負荷側冷却器に順次供給することができる。これにより、1台のホットガス熱交換器を使用して、複数台の負荷側冷却器の除霜を行うことができる。 According to this configuration, hot gas generated by one hot gas heat exchanger can be sequentially supplied to a plurality of load-side coolers by switching by the defrost circuit. Thereby, the defrost of a plurality of load side coolers can be performed using one hot gas heat exchanger.
請求項5記載の発明は、請求項1,2,3または4記載の構成において、上記負荷側冷却器は、内部が少なくとも2個の負荷側冷却器部に分割されているとともに、上記デフロスト回路は上記ホットガス熱交換器を前記負荷側冷却器部に対して接続切り替え可能に設けられている二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration according to the first, second, third, or fourth aspect, the load-side cooler is internally divided into at least two load-side cooler sections, and the defrost circuit Provides a defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system in which the hot gas heat exchanger can be connected to the load-side cooler.
この構成によれば、少なくとも2個に分割された負荷側冷却器部のうち、一方の負荷側冷却器部を冷却運転させている状態で、他方の負荷側冷却器部を除霜運転し、かつ、他方の負荷側冷却器部の除霜が終えたら、該他方の負荷側冷却器部を冷却運転させ、一方の負荷側冷却器部を除霜運転することができる。このように、一方の負荷側冷却器部が冷却運転している状態で、他方の負荷側冷却器部が除霜運転をするように、冷却運転を停止させることなく除霜を行うことができる。また、除霜運転に於いて生成した液化炭酸ガスは、他方の負荷側冷却器の冷却に利用される。 According to this configuration, among the load side cooler parts divided into at least two, in the state where one load side cooler part is in a cooling operation, the other load side cooler part is defrosted, And if the defrosting of the other load side cooler part is completed, this other load side cooler part can be cooled, and one load side cooler part can be defrosted. In this way, defrosting can be performed without stopping the cooling operation so that the other load side cooler unit performs the defrosting operation while the one load side cooler unit is performing the cooling operation. . The liquefied carbon dioxide gas generated in the defrosting operation is used for cooling the other load side cooler.
請求項6記載の発明は、負荷側冷却器と、カスケードコンデンサーと、二酸化炭素を冷媒とし、かつ、該二酸化炭素冷媒が前記負荷側冷却器と前記カスケードコンデンサーを通って循環される二酸化炭素冷媒回路と、アンモニアを冷媒とし、該アンモニア冷媒が前記カスケードコンデンサーを通って循環するアンモニア冷媒回路とを備えてなる二酸化炭素循環・冷却システムにおいて、前記カスケードコンデンサーが設けられ、前記二酸化炭素冷媒回路内の二酸化炭素冷媒と前記アンモニア冷媒回路内のアンモニア冷媒との間での熱交換を行い、前記二酸化炭素冷媒を冷媒液に変え、かつ、前記アンモニア冷媒を気化させる冷熱交換ユニットと、油分離器から排出された前記アンモニア冷媒の発熱により前記二酸化炭素冷媒を気化させてホットガス化するホットガス熱交換器を有する二酸化炭素・ホットガスキットと、を備え、前記熱交換ユニットと前記二酸化炭素・ホットガスキットと前記負荷側冷却器が互いに接続可能に構成され、前記負荷側冷却器の除霜を行う際、前記二酸化炭素・ホットガスキット内で生成される前記ホットガスを前記負荷側冷却器内に供給して除霜する二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。 The invention according to claim 6 is a carbon dioxide refrigerant circuit in which a load side cooler, a cascade condenser, carbon dioxide is used as a refrigerant, and the carbon dioxide refrigerant is circulated through the load side cooler and the cascade condenser. And a carbon dioxide circulation / cooling system comprising ammonia as a refrigerant and an ammonia refrigerant circuit in which the ammonia refrigerant circulates through the cascade condenser, wherein the cascade condenser is provided, and the carbon dioxide in the carbon dioxide refrigerant circuit is provided. A heat exchange between a carbon refrigerant and an ammonia refrigerant in the ammonia refrigerant circuit is performed, and the carbon dioxide refrigerant is changed into a refrigerant liquid, and the refrigerant is vaporized from a cold heat exchange unit and an oil separator. The carbon dioxide refrigerant is vaporized by the heat generated by the ammonia refrigerant and A carbon dioxide / hot gas kit having a hot gas heat exchanger to be gasified, the heat exchange unit, the carbon dioxide / hot gas kit, and the load side cooler configured to be connectable to each other, the load side Provided is a defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system for defrosting by supplying the hot gas generated in the carbon dioxide / hot gas kit into the load side cooler when defrosting a cooler. .
この構成によれば、冷却システム運転中に二酸化炭素冷媒回路の負荷側冷却器に付着する霜を除霜(デフロスト)する場合は、アンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒に生じる発熱(排熱)を、ホットガス熱交換器において二酸化炭素冷媒回路の二酸化炭素冷媒側に移して回収し、この回収した排熱により該二酸化炭素冷媒を気化させてホットガスにし、該ホットガスを負荷側冷却器に供給して該負荷側冷却器に付着した霜を取り除く。 According to this configuration, when defrosting frost adhering to the load side cooler of the carbon dioxide refrigerant circuit during operation of the cooling system, heat generated in the ammonia refrigerant of the ammonia refrigerant circuit (exhaust heat) is In the gas heat exchanger, the carbon dioxide refrigerant circuit is moved to the carbon dioxide refrigerant side for recovery, and the recovered exhaust heat vaporizes the carbon dioxide refrigerant into a hot gas, and supplies the hot gas to the load side cooler. The frost adhering to the load side cooler is removed.
また、冷却システムを構築する場合、冷熱交換ユニット、二酸化炭素・ホットガスキット等を施工現場に持ち込み、これらを互いに接続することによって必要とする冷却システムを簡単、かつ、自由な形態で構築することができる。 In addition, when building a cooling system, bring a cooling heat exchange unit, carbon dioxide / hot gas kit, etc. to the construction site and connect them to each other to build the required cooling system in a simple and free form. Can do.
請求項7記載の発明は、請求項1,2,3,4,5または6記載の構成において、上記ホットガス熱交換器は、上記アンモニア冷媒に生じる熱を蓄える蓄熱機能を備える二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置を提供する。
The invention according to claim 7 is the carbon dioxide circulation / heating device according to
この構成によれば、アンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒に生じる発熱(排熱)を、ホットガス熱交換器において回収して二酸化炭素冷媒回路の二酸化炭素冷媒側に移すとともに、回収された残りの熱をホットガス熱交換器に蓄える。 According to this configuration, heat generated in the ammonia refrigerant in the ammonia refrigerant circuit (exhaust heat) is recovered in the hot gas heat exchanger and transferred to the carbon dioxide refrigerant side of the carbon dioxide refrigerant circuit, and the remaining heat recovered is transferred. Store in hot gas heat exchanger.
請求項1記載の発明は、従来は大気中に廃棄していたアンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒に生じる発熱(排熱)を、ホットガス熱交換器において二酸化炭素冷媒回路の二酸化炭素冷媒側に移して回収し、この回収した排熱で該二酸化炭素冷媒を気化させてホットガスにし、該ホットガスを負荷側冷却器に供給して該負荷側冷却器に付着している霜を除霜(デフロスト)するので、省エネルギーの効果が期待される。 According to the first aspect of the present invention, heat (exhaust heat) generated in the ammonia refrigerant of the ammonia refrigerant circuit, which has been conventionally discarded in the atmosphere, is transferred to the carbon dioxide refrigerant side of the carbon dioxide refrigerant circuit in the hot gas heat exchanger. The recovered exhaust heat vaporizes the carbon dioxide refrigerant into a hot gas, supplies the hot gas to the load side cooler, and removes frost adhering to the load side cooler (defrost) Therefore, energy saving effect is expected.
また、従来のように、別途、除霜用の電気ヒータ装置を設ける場合ではヒータ配線及び設備が必要であり、除霜用の散水装置を設ける場合ではデフロスト水槽や送水管等の設備を必要としたが、これらの設備を設置しなくてもよい。したがって、これらの設備にかかる設置コストの節約及びメンテナンスコストの節約を図ることができる効果が期待される。 In addition, when an electric heater device for defrosting is provided separately as in the prior art, heater wiring and equipment are required, and when a watering device for defrosting is provided, equipment such as a defrost water tank and a water pipe is required. However, these facilities need not be installed. Therefore, the effect which can aim at the saving of the installation cost concerning these facilities and the saving of a maintenance cost is anticipated.
請求項2記載の発明は、負荷側冷却器を冷却する二酸化炭素冷媒と除霜用の二酸化炭素冷媒を、同じ二酸化炭素・レシーバー内に貯留されている二酸化炭素冷媒を共用することができるので、二酸化炭素冷媒を貯留する二酸化炭素・レシーバーを個々に用意しなくても済む。したがって、請求項1記載の発明の効果に加えて、二酸化炭素・レシーバー等の設備にかかる設置コストの節約及びメンテナンスコストの節約を図ることができる効果が期待される。
Since the carbon dioxide refrigerant for cooling the load side cooler and the carbon dioxide refrigerant for defrosting can be shared with the carbon dioxide refrigerant stored in the same carbon dioxide receiver, the invention according to claim 2 can be used. There is no need to prepare individual carbon dioxide receivers for storing carbon dioxide refrigerant. Therefore, in addition to the effect of the invention described in
請求項3記載の発明は、二酸化炭素・レシーバー内に貯えられている二酸化炭素冷媒を、単一のポンプを使用して負荷側冷却器とホットガス熱交換器にそれぞれ供給するので、負荷側冷却器とホットガス熱交換器に二酸化炭素冷媒を供給するポンプを個々に用意しなくても済む。したがって、請求項2記載の発明の効果に加えて、ポンプ等の設備にかかる設置コストの節約及びメンテナンスコストの節約を図ることができる効果が期待される。 Since the carbon dioxide refrigerant stored in the carbon dioxide receiver is supplied to each of the load side cooler and the hot gas heat exchanger using a single pump, the invention according to the third aspect provides load side cooling. There is no need to prepare separate pumps for supplying carbon dioxide refrigerant to the heat exchanger and the hot gas heat exchanger. Therefore, in addition to the effect of the invention described in claim 2, it is expected that the installation cost and the maintenance cost for equipment such as a pump can be saved.
請求項4記載の発明は、デフロスト回路による切り替えで、1台のホットガス熱交換器を使用して複数台の負荷側冷却器における除霜を行うことができるので、複数台の負荷側冷却器を使用していても、複数台のホットガス熱交換器を設置しなくても済む。したがって、複数台の負荷側冷却器を使用した場合であっても、請求項1,2または3記載の発明の効果に加えて、ホットガス熱交換器等の設備にかかる設置コストの節約及びメンテナンスコストの節約を図ることができる効果が期待される。
Since the invention according to claim 4 can perform defrosting in a plurality of load-side coolers using a single hot gas heat exchanger by switching by a defrost circuit, a plurality of load-side coolers Even if it is used, it is not necessary to install a plurality of hot gas heat exchangers. Therefore, even when a plurality of load-side coolers are used, in addition to the effect of the invention according to
請求項5記載の発明は、一方の負荷側冷却器部を冷却運転させた状態で、他方の負荷側冷却器部を除霜運転させるというように、冷却運転を停止させずに除霜を行うことができる。したがって、請求項1,2,3または4記載の発明の効果に加えて、冷却の低下を起こすことなく除霜を行うことができるという効果が期待される。
According to the fifth aspect of the invention, defrosting is performed without stopping the cooling operation such that the other load side cooler is defrosted while the one load side cooler is cooled. be able to. Therefore, in addition to the effect of the invention according to
請求項6記載の発明は、従来は大気中に廃棄していたアンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒に生じる発熱(排熱)を、ホットガス熱交換器において二酸化炭素冷媒回路の二酸化炭素冷媒側に移して回収し、この回収した排熱で該二酸化炭素冷媒を気化させてホットガスにし、該ホットガスを負荷側冷却器に供給して該負荷側冷却器に付着している霜を除霜(デフロスト)するので、省エネルギーを図ることができる効果が期待される。 According to the sixth aspect of the present invention, heat (exhaust heat) generated in the ammonia refrigerant of the ammonia refrigerant circuit, which has conventionally been discarded in the atmosphere, is transferred to the carbon dioxide refrigerant side of the carbon dioxide refrigerant circuit in the hot gas heat exchanger. The recovered exhaust heat vaporizes the carbon dioxide refrigerant into a hot gas, supplies the hot gas to the load side cooler, and removes frost adhering to the load side cooler (defrost) Therefore, the effect that energy saving can be achieved is expected.
また、従来のように、別途、除霜用の電気ヒータ装置を設ける場合ではヒータ配線及び設備が必要であり、除霜用の散水装置を設ける場合ではデフロスト水槽や送水管等の設備を必要としたが、これらの設備を設置しなくてもよい。したがって、これらの設備にかかる設置コストの節約及びメンテナンスコストの節約を図ることができる効果が期待される。 In addition, when an electric heater device for defrosting is provided separately as in the prior art, heater wiring and equipment are required, and when a watering device for defrosting is provided, equipment such as a defrost water tank and a water pipe is required. However, these facilities need not be installed. Therefore, the effect which can aim at the saving of the installation cost concerning these facilities and the saving of a maintenance cost is anticipated.
さらに、冷却システムを構築する場合、冷熱交換ユニット、二酸化炭素・ホットガスキット等を施工現場に持ち込み、これらを互いに接続することによって必要とする冷却システムを簡単、かつ、自由な形態で構築することができる効果が期待される。 Furthermore, when constructing a cooling system, bring a cooling heat exchange unit, carbon dioxide / hot gas kit, etc. to the construction site and connect them to each other to construct the required cooling system in a simple and free form. Expected to be effective.
請求項7記載の発明は、ホットガス熱交換器において回収したアンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒熱(排熱)を、ホットガス熱交換器で回収し、かつ、余剰熱を蓄えるので、排熱の有効利用が可能になる。したがって、請求項1,2,3,4,5または6記載の発明の効果に加えて、排熱をより有効に利用してより一層の省エネルギーが可能になる。 In the invention according to claim 7, since the ammonia refrigerant heat (exhaust heat) of the ammonia refrigerant circuit recovered in the hot gas heat exchanger is recovered by the hot gas heat exchanger and surplus heat is stored, effective exhaust heat can be obtained. Can be used. Therefore, in addition to the effect of the invention of the first, second, third, fourth, fifth or sixth aspect, further energy saving can be achieved by more effectively using the exhaust heat.
本発明は、アンモニア冷媒回路の排熱を二酸化炭素冷媒回路側に移し、従来は大気に廃棄していたアンモニア冷媒回路の排熱を回収して除霜に使用することによって省エネルギー化を図るという目的を達成するために、負荷側冷却器と、カスケードコンデンサーと、二酸化炭素を冷媒とし、かつ、該二酸化炭素冷媒が前記負荷側冷却器と前記カスケードコンデンサーを通って循環される二酸化炭素冷媒回路と、アンモニアを冷媒とし、該アンモニア冷媒が前記カスケードコンデンサーを通って循環するアンモニア冷媒回路とを備え、前記カスケードコンデンサーにより前記二酸化炭素冷媒と前記アンモニア冷媒の熱交換を行い、該記二酸化炭素冷媒を冷媒液に変え、かつ、前記アンモニア冷媒を気化させてなる二酸化炭素循環・冷却システムにおいて、油分離器から排出された前記アンモニア冷媒回路内のアンモニア冷媒に生じる発熱により前記二酸化炭素冷媒を気化させてホットガス化するホットガス熱交換器と、前記ホットガス熱交換器内に前記二酸化炭素冷媒を送り、かつ、該ホットガス熱交換器内で生成される前記ホットガスを前記負荷側冷却器内に供給して除霜するデフロスト回路と、を備えたことにより実現した。 An object of the present invention is to save energy by transferring the exhaust heat of the ammonia refrigerant circuit to the carbon dioxide refrigerant circuit side and recovering the exhaust heat of the ammonia refrigerant circuit that has been conventionally discarded to the atmosphere and using it for defrosting. In order to achieve the above, a load side cooler, a cascade condenser, carbon dioxide as a refrigerant, and a carbon dioxide refrigerant circuit in which the carbon dioxide refrigerant is circulated through the load side cooler and the cascade condenser; An ammonia refrigerant circuit in which ammonia is used as a refrigerant, and the ammonia refrigerant circulates through the cascade condenser, heat exchange between the carbon dioxide refrigerant and the ammonia refrigerant is performed by the cascade condenser, and the carbon dioxide refrigerant is used as a refrigerant liquid. And a carbon dioxide circulation / cooling system that vaporizes the ammonia refrigerant A hot gas heat exchanger that vaporizes the carbon dioxide refrigerant by heat generated in the ammonia refrigerant in the ammonia refrigerant circuit discharged from the oil separator and converts the carbon dioxide refrigerant into hot gas, and the hot gas heat exchanger contains the hot gas heat exchanger. This is realized by providing a defrost circuit for sending a carbon dioxide refrigerant and supplying the hot gas generated in the hot gas heat exchanger into the load side cooler for defrosting.
以下、本発明の二酸化炭素を冷媒とした二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置について、好適な実施例をあげて説明する。 Hereinafter, a defrosting apparatus in a carbon dioxide circulation / cooling system using carbon dioxide as a refrigerant according to the present invention will be described with reference to preferred embodiments.
図1は本発明の第1の実施例に係るデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムの構成図である。同図において、該二酸化炭素循環・冷却システムは、負荷側冷却器11と、カスケードコンデンサー12と、二酸化炭素(CO2)を冷媒とし、かつ、該二酸化炭素冷媒が前記負荷側冷却器11と前記カスケードコンデンサー12を通って循環される二酸化炭素冷媒回路13と、アンモニア(NH3)を冷媒とし、該アンモニア冷媒が前記カスケードコンデンサー12を通って循環するアンモニア冷媒回路14等により構成されている。また、二酸化炭素冷媒回路13の一部にはデフロスト(除霜)回路15が設けられ、該デフロスト回路15とアンモニア冷媒回路14との間にはホットガス熱交換器16が設けられている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a carbon dioxide circulation / cooling system to which a defrost device according to a first embodiment of the present invention is applied. In the figure, the carbon dioxide circulation / cooling system includes a load side cooler 11, a
前記負荷側冷却器11及び該負荷側冷却器11に接続された二酸化炭素冷媒回路13の一部は、例えば冷凍倉庫・冷蔵倉庫・出荷室1(以下、これらを総称して「冷凍倉庫」1という)内に配設され、該二酸化炭素冷媒回路13の残りの一部及びカスケードコンデンサー12dと、人体に有害なアンモニア冷媒を使用するアンモニア冷媒回路14等は冷凍倉庫1の外側に配設している。
The load-
前記二酸化炭素冷媒回路13内には、液化された二酸化炭素冷媒を蓄えておく二酸化炭素・レシーバー17と、該二酸化炭素・レシーバー17内の二酸化炭素を前記負荷側冷却器11に供給する二酸化炭素・ポンプ18が設けられている。また、前記二酸化炭素冷媒回路13の一部に設けられているデフロスト回路15には、該二酸化炭素・レシーバー17内の二酸化炭素冷媒を前記ホットガス熱交換器16に供給する二酸化炭素・ポンプ19が設けられている。
In the carbon
前記アンモニア冷媒回路14は、液化されたアンモニア冷媒を蓄えておくアンモニア・レシーバー20と、圧縮機21と凝縮器22とで成るアンモニア冷媒・冷凍ユニット23と、アンモニア・コンデンサー24と、アンモニア電磁弁25と、により構成されている。
The
前記ホットガス熱交換器16は、前記カスケードコンデンサー12から排出された前記アンモニア冷媒回路14内のアンモニア冷媒に生じる熱を、前記デフロスト回路15の前記二酸化炭素冷媒に移し、該デフロスト回路15内の二酸化炭素冷媒を気化させ、二酸化炭素・ホットガスを生成するように構成されている。
The hot
前記デフロスト回路15内には、前記負荷側冷却器11と前記ホットガス熱交換器16との間に、二酸化炭素電動弁26と二酸化炭素圧力指示調節器27と二酸化炭素・圧力発信器28が設けられている。そして、該二酸化炭素・電動弁26の開度を調整することにより、前記二酸化炭素・ホットガスの前記負荷側冷却器11に供給される量を、全閉を含めて任意に調整できるようになっている。
In the
また、前記二酸化炭素冷媒回路13内には、前記負荷側冷却器11の運転を冷却運転またはデフロス運転の、何れか一方の運転に切り替えるための二酸化炭素・電動弁29,30,31,32と、庫内温度・指示調節器33と、二酸化炭素・圧力指示調節器34と、二酸化炭素・圧力発信器35が設けられている。
Further, in the carbon
次に、この二酸化炭素循環・冷却システムの動作について説明する。なお、このシステムでは冷却運転及びデフロスト運転等の操作は、図示しない制御部を介して行われる。また、図中、二酸化炭素・ホットガス系統(デフロスト回路15)における二酸化炭素・ホットガスの流れは実線で示し、二酸化炭素・冷却系統(二酸化炭素冷媒回路13)における二酸化炭素冷媒の流れは点線で示し、アンモニア・系統(アンモニア冷媒回路14)の高圧側におけるアンモニア冷媒の流れは一点鎖線で示し、アンモニア・系統(アンモニア冷媒回路14)の低圧側におけるアンモニア冷媒の流れは二点鎖線で示す。 Next, the operation of this carbon dioxide circulation / cooling system will be described. In this system, operations such as cooling operation and defrost operation are performed via a control unit (not shown). In the figure, the flow of carbon dioxide / hot gas in the carbon dioxide / hot gas system (defrost circuit 15) is shown by a solid line, and the flow of carbon dioxide refrigerant in the carbon dioxide / cooling system (carbon dioxide refrigerant circuit 13) is shown by a dotted line. The flow of ammonia refrigerant on the high pressure side of the ammonia / system (ammonia refrigerant circuit 14) is indicated by a one-dot chain line, and the flow of ammonia refrigerant on the low pressure side of the ammonia / system (ammonia refrigerant circuit 14) is indicated by a two-dot chain line.
まず、前記負荷側冷却器11が冷却運転している時における二酸化炭素冷媒の流れについて説明する。冷却運転時、二酸化炭素電動弁31及び二酸化炭素電動弁29は開、二酸化炭素・電動弁26は閉とされる。そして、二酸化炭素・レシーバー17に蓄えられている液化二酸化炭素が、二酸化炭素・ポンプ18により二酸化炭素・止弁36と二酸化炭素・電動弁31、及び、二酸化炭素・電動弁32を経由して、負荷側冷却器11へ導かれ、該負荷側冷却器11が冷凍倉庫1内を冷却する。
First, the flow of the carbon dioxide refrigerant when the load side cooler 11 is performing the cooling operation will be described. During the cooling operation, the carbon dioxide motor-operated
また、庫内温度・指示調節器33が設定した温度に対し、二酸化炭素・電動弁31を開閉、または、比例制御することにより、冷凍倉庫1の室温制御を行う。このときに気化された液化二酸化炭素冷媒は、二酸化炭素・電動弁29、二酸化炭素・止弁37を経由してカスケードコンデンサー12に送られ、該カスケードコンデンサー12で再び液化されて二酸化炭素・レシーバー17に戻り、気化せずに液体のものは直接二酸化炭素・レシーバー17に戻って蓄えられ、冷却に使用される。以下、このサイクルを繰り返す。
The room temperature of the
次に、冷却運転時におけるアンモニア冷媒回路14のアンモニア冷媒の流れについて説明する。アンモニア・レシーバー20に蓄えられているアンモニア冷媒は、アンモニア・レシーバー20から液冷媒として出て、アンモニア・電磁弁25を通り、カスケードコンデンサー12に送られる。そして、該ガスケードコンデンサー12で、上述したように負荷側冷却器11側から戻る二酸化炭素冷媒回路13内の二酸化炭素ガスを冷却して液化する。
Next, the flow of the ammonia refrigerant in the
一方、カスケードコンデンサー12において二酸化炭素ガスを冷却液化したアンモニア液冷媒は、ガス化されてアンモニア冷媒・冷凍ユニット23に吸い込まれる。また、該アンモニア冷媒・冷凍ユニット23内の圧縮機21及び凝縮器22により圧縮されて高温の高圧ガスになり、さらにアンモニア・水冷コンデンサー24に送られる。そして、該アンモニア・水冷コンデンサー24で潜熱を奪われて液化された後、アンモニア・レシーバー25に蓄えられ、冷却に使用される。以下、このサイクルを繰り返す。
On the other hand, the ammonia liquid refrigerant obtained by cooling the carbon dioxide gas in the
次に、デフロスト運転時における二酸化炭素冷媒の流れとアンモニア冷媒の流れについて説明する。デフロスト運転に切り替えられると、この切り替えに連動して二酸化炭素電動弁31及び二酸化炭素電動弁29が閉じられ、反対に二酸化炭素・電動弁26が開く。
Next, the flow of the carbon dioxide refrigerant and the flow of the ammonia refrigerant during the defrost operation will be described. When the operation is switched to the defrost operation, the carbon dioxide motor-operated
そして、二酸化炭素・レシーバー17に液化されて蓄えられている二酸化炭素媒体は、二酸化炭素昇圧ポンプ19により二酸化炭素・電動弁38を通過して二酸化炭素・ホットガス熱交換器16に送られる。
The carbon dioxide medium liquefied and stored in the
前記二酸化炭素・ホットガス熱交換器16に送られた液化二酸化炭素は、アンモニア冷媒・冷凍ユニット23で高温・高圧にされたアンモニア冷媒と該二酸化炭素・ホットガス熱交換器16内で熱交換をし、二酸化炭素ホットガスに相変化する。ここで生成された二酸化炭素ホットガスは、二酸化炭素・電動弁26を通過して負荷側冷却器11に送られ、該負荷側冷却器11に付着した霜を溶かし除去(デフロスト)する。一方、二酸化炭素・ホットガス熱交換器16内で潜熱を奪われたアンモニア冷媒は液化されてアンモニア・レシーバー20に戻され、液化しないで気化しているものはアンモニア・水冷コンデンサー24を介し凝縮されてアンモニア・レシーバー20に戻される。
The liquefied carbon dioxide sent to the carbon dioxide / hot
また、前記負荷側冷却器11に送られた前記二酸化炭素ホットガスは、潜熱を奪われて液化し、二酸化炭素・電動弁30及び二酸化炭素・止弁37を経由して前記二酸化炭素・レシーバー17に戻り、液化しているものはカスケードコンデンサー12で再び液化されて二酸化炭素・レシーバー17に戻される。この液化して戻された二酸化炭素冷媒は、冷却用冷媒として再び使用される。したがって、エネルギーの有効利用となり、省エネルギーに寄与する。
Further, the carbon dioxide hot gas sent to the load side cooler 11 is deprived of latent heat and liquefied, and passes through the carbon dioxide /
なお、デフロスト運転時、前記二酸化炭素・圧力指示調節器27では、二酸化炭素・圧力発信器28により二酸化炭素ホットガスの圧力を検知し、二酸化炭素ホットガスの流量を制御する。また、二酸化炭素・圧力指示調節器34は、負荷側冷却器11の出口の二酸化炭素・ホットガスの圧力を二酸化炭素・圧力発信器35により検知し、かつ、デフロスト状態を把握して二酸化炭素・ホットガスの流量制御を行う。
During the defrost operation, the carbon dioxide /
したがって、第1の実施例によれば、冷却システムの運転中に負荷側冷却器11に付着した霜を除霜(デフロスト)する場合は、アンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒・冷凍ユニット23で生成されるアンモニア冷媒の発熱(排熱)を、二酸化炭素・ホットガス熱交換器16で二酸化炭素冷媒回路13の二酸化炭素冷媒側に移して回収し、この回収した排熱により該二酸化炭素冷媒を気化させて二酸化炭素ホットガスに変化し、該二酸化炭素・ホットガスを負荷側冷却器11に供給して該負荷側冷却器11に付着した霜を取り除くようにしているので、省エネルギーを図ることができる。
Therefore, according to the first embodiment, when the frost adhering to the load-
次に、本発明の第2の実施例におけるデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムについて、図2を参照して説明する。この第2の実施例における二酸化炭素循環・冷却システムは、図1に示した構成に、図1と同じ構成の冷凍倉庫1と、二酸化炭素・電動弁26と各負荷側冷却器11,11の間に設けた切り替え電動弁39a,39bとを加えたものであり、他の構成は図1と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a carbon dioxide circulation / cooling system to which the defrost device according to the second embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The carbon dioxide circulation / cooling system according to the second embodiment has the same structure as that shown in FIG. 1 except that the
この第2の実施例では、切り替え電動弁39aを開、切り替え電動弁39bを閉にしてデフロスト運転を行うと、ホットガス熱交換器16で生成される二酸化炭素・ホットガスが、冷凍倉庫(A)1の負荷側冷却器11に供給されて、該負荷側冷却器11に付着した霜を除霜することができる。反対に、切り替え電動弁39aを閉、切り替え電動弁39bを開にしてデフロスト運転を行うと、ホットガス熱交換器16で生成される二酸化炭素・ホットガスが冷凍倉庫(B)1の負荷側冷却器11に供給されて、該負荷側冷却器11に付着した霜を除霜することができる。したがって、1個のホットガス熱交換器16を用いて、冷凍倉庫(A)1の負荷側冷却器11と冷凍倉庫(B)1の負荷側冷却器11を交互に除霜することができる。
In the second embodiment, when the defrosting operation is performed with the switching
次に、本発明の第3の実施例におけるデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムについて、図3を参照して説明する。この第3の実施例における二酸化炭素循環・冷却システムは、図1に示した構成に、アンモニア・再蒸発熱交換器40と、アンモニア・電磁弁41と、アンモニア・吸入圧力調整弁42aと、アンモニア・流量調整弁42bを加えたものであり、他の構成は図1と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a carbon dioxide circulation / cooling system to which the defrost device according to the third embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The carbon dioxide circulation / cooling system according to the third embodiment has an ammonia /
この第3の実施例では、アンモニア冷媒・冷凍ユニット23で高温・高圧ガスに変えられ、かつ、ホットガス熱交換器16に送られて来るアンモニア冷媒を、アンモニア・再蒸発熱交換器40とアンモニア・水冷コンデンサー24に通し、該アンモニア・再蒸発熱交換器40とアンモニア・水冷コンデンサー24とにより該アンモニア冷媒の潜熱をより多く奪い、完全に液化した状態でアンモニア・レシーバー20に戻すようにしたものである。
In the third embodiment, the ammonia refrigerant which is changed into high temperature / high pressure gas by the ammonia refrigerant /
次に、本発明の第4の実施例におけるデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムについて、図4を参照して説明する。この第4の実施例における二酸化炭素循環・冷却システムは、図2に示した冷凍倉庫(A)1及び冷凍倉庫(B)1内にそれぞれ設けられていた負荷側冷却器(A)11及び負荷側冷却器(B)11を1つの同じ冷凍倉庫1内に設けるとともに、二酸化炭素・電動弁26と各負荷側冷却器11,11の間に設けた切り替え電動弁39a,39bを加えたものであり、他の構成は図2と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a carbon dioxide circulation / cooling system to which the defrost device according to the fourth embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The carbon dioxide circulation / cooling system according to the fourth embodiment includes a load side cooler (A) 11 and a load provided in the freezer warehouse (A) 1 and the freezer warehouse (B) 1 shown in FIG. The side cooler (B) 11 is provided in the
この第4の実施例では、切り替え電動弁39aを開、切り替え電動弁39bを閉にしてデフロスト運転を行うと、ホットガス熱交換器16で生成される二酸化炭素・ホットガスが負荷側冷却器(A)11に供給されて、該負荷側冷却器(A)11に付着した霜を除霜(デフロスト)することができる。反対に、切り替え電動弁39aを閉、切り替え電動弁39bを開にしてデフロスト運転を行うと、ホットガス熱交換器16で生成される二酸化炭素・ホットガスが負荷側冷却器(B)11に供給されて、該負荷側冷却器(B)11に付着した霜を除霜することができる。したがって、1個のホットガス熱交換器16を用いて、同じ冷凍倉庫1内に配設している2台の負荷側冷却器(A)11と負荷側冷却器(B)11を交互に除霜することができる。
In the fourth embodiment, when the defrosting operation is performed with the switching
次に、本発明の第5の実施例におけるデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムについて、図5を参照して説明する。この第5の実施例における二酸化炭素循環・冷却システムは、図2に示した構成において、二酸化炭素・レシーバー17内の二酸化炭素冷媒をホットガス熱交換器16に送る二酸化炭素・昇圧ポンプ19を無くし、該二酸化炭素・レシーバー17内の二酸化炭素冷媒を負荷側冷却器(A)11及び負荷側冷却器(B)11に送る二酸化炭素・ポンプ18で兼ねるようにしたものであり、他の構成は図2と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a carbon dioxide circulation / cooling system to which the defrost device according to the fifth embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The carbon dioxide circulation / cooling system according to the fifth embodiment eliminates the carbon dioxide /
この第5の実施例では、二酸化炭素電動弁31及び二酸化炭素電動弁29は開、二酸化炭素・電動弁26は閉とした状態で二酸化炭素・ポンプ18を運転すると、二酸化炭素・レシーバー17内の二酸化炭素冷媒が負荷側冷却器(A)11及び/または負荷側冷却器(B)11に送られ、冷却運転をすることができる。一方、二酸化炭素電動弁31及び二酸化炭素電動弁29を閉、二酸化炭素・電動弁26を開とした状態で二酸化炭素・ポンプ18を運転すると、二酸化炭素・レシーバー17から負荷側冷却器(A)11及び/または負荷側冷却器(B)11に送られていた二酸化炭素冷媒が止められ、かつ、該二酸化炭素冷媒がホットガス熱交換器16に送られる。そして、該ホットガス熱交換器16で生成された二酸化炭素・ホットガスが、負荷側冷却器(A)11または負荷側冷却器(B)11に送られてデフロスト運転を行う。しがって、この第5の実施例の構造では、ポンプの個数を減らすことができる。
In the fifth embodiment, when the
次に、本発明の第6の実施例におけるデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムについて、図6を参照して説明する。この第6の実施例における二酸化炭素循環・冷却システムは、図3に示した構成において、負荷側冷却器11を負荷側冷却器部11aと負荷側冷却器部11bの二つに分割し、かつ、負荷側冷却器部11a,11bと二酸化炭素・電動弁26の間に設けた切り替え電動弁39a,39bとを加えたものであり、他の基本構成は図1と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a carbon dioxide circulation / cooling system to which the defroster according to the sixth embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. In the carbon dioxide circulation / cooling system in the sixth embodiment, in the configuration shown in FIG. 3, the load-
この第6の実施例では、切り替え電動弁39aを開、切り替え電動弁39bを閉にしてデフロスト運転を行うと、ホットガス熱交換器16で生成される二酸化炭素・ホットガスが負荷側冷却器部11aに供給されて、該負荷側冷却器部11aに付着した霜を除霜することができる。反対に、切り替え電動弁39aを閉、切り替え電動弁39bを開にしてデフロスト運転を行うと、ホットガス熱交換器16で生成される二酸化炭素・ホットガスが負荷側冷却器部11bに供給されて、該負荷側冷却器部11bに付着した霜を除霜することができる。したがって、同じ冷凍倉庫1内の負荷側冷却器11の半分(負荷側冷却器部11aまたは負荷側冷却器部11b)は冷却運転、残りの半分(負荷側冷却器部11bまたは負荷側冷却器部11a)はデフロスト運転を同時に行わせることができる。
In the sixth embodiment, when the defrost operation is performed with the switching
次に、本発明の第7の実施例におけるデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムについて、図7を参照して説明する。この第7の実施例における二酸化炭素循環・冷却システムは、図5に示した構成において、複数個(実施例では4個)のホットガス熱交換器16,16,16,16を設けたものであり、他の基本構成は図5と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a carbon dioxide circulation / cooling system to which the defroster according to the seventh embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The carbon dioxide circulation / cooling system according to the seventh embodiment is provided with a plurality of (four in the embodiment) hot
この第7の実施例の構成では、複数個のホットガス熱交換器16,16,16,16を順に切り替えながら使用する。斯様にすることにより、ホットガス熱交換器16,16,16,16での高い温度をほぼ一定に保つことができ、より安定した二酸化炭素・ホットガスを負荷側冷却器11,11側に供給することができる。尚、ホットガス熱交換器16は複数台設置するものに限定せられるべきではなく、例えば、1台設置でのシステムも可能である。
In the configuration of the seventh embodiment, a plurality of hot
次に、本発明の第8の実施例におけるデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムについて、図8を参照して説明する。この第8の実施例における二酸化炭素循環・冷却システムは、図5に示した構成において、冷凍倉庫1の外側に配置される構成部品を二酸化炭素及びアンモニア循環冷却ユニット43と、二酸化炭素・ホットガスキット44とに分けて各々ユニット化したものであり、他の基本構成は図5と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a carbon dioxide circulation / cooling system to which the defroster according to the eighth embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The carbon dioxide circulation / cooling system according to the eighth embodiment is the same as that shown in FIG. 5 except that the components disposed outside the
前記アンモニア循環冷却ユニット43は、前記カスケードコンデンサー12と、前記二酸化炭素・レシーバー17と、前記二酸化炭素・ポンプ18と、前記アンモニア・レシーバー20と、前記アンモニア冷媒・冷凍ユニット23と、前記アンモニア・水冷コンデンサー24と、前記アンモニア・電磁弁25と、前記二酸化炭素・止弁36と、二酸化炭素・止弁37と、カップリング45a及びカップリング45bを備え、これらを1つのユニットとして形成している。
The ammonia
一方、前記二酸化炭素・ホットガスキット44は、前記ホットガス熱交換器16と、前記二酸化炭素・昇圧ポンプ19と、前記二酸化炭素・電動弁26と、前記二酸化炭素・圧力指示調節器27と、前記二酸化炭素・圧力発信器28と、前記二酸化炭素・電動弁38と、該二酸化炭素・ホットガスキット44全体の動作を制御するキット自動制御盤47と、カップリング46a及びカップリング46bを備え、これらを1つのユニットとして形成している。
On the other hand, the carbon dioxide /
そして、二酸化炭素及びアンモニア循環冷却ユニット43と二酸化炭素・ホットガスキット44は、それぞれユニット化された状態で施工現場に運び込まれ、該施工現場で必要とする部分を各々連結させて一つのシステムに組み立てられる。この第8の実施例のように構成部品をユニット化すると、現場での施工が簡単になる。
The carbon dioxide / ammonia
次に、本発明の第9の実施例におけるデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムについて、図9を参照して説明する。この第9の実施例における二酸化炭素循環・冷却システムは、図8に示した構成に、冷凍倉庫(C)1及び冷凍倉庫(D)1の2個の冷凍倉庫と、該冷凍倉庫(C)1及び該冷凍倉庫(D)1に接続された1個の二酸化炭素及びアンモニア循環冷却ユニット43を追加し、該2個の二酸化炭素・ホットガスキット44で前記2個の二酸化炭素及びアンモニア循環冷却ユニット43,43を制御するようにしたものであり、他の基本構成は図8と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a carbon dioxide circulation / cooling system to which the defroster according to the ninth embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The carbon dioxide circulation / cooling system according to the ninth embodiment has the structure shown in FIG. 8, two refrigeration warehouses (C) 1 and Refrigeration warehouse (D) 1, and the refrigeration warehouse (C). 1 and one carbon dioxide and ammonia
この実施例の構造では、二酸化炭素・ホットガスキット44を増やさずに、4個の冷凍倉庫(A)1,(B)1,(C)1,(D)1における冷却及びデフロストを行うことができる。
In the structure of this embodiment, cooling and defrosting are performed in the four refrigerated warehouses (A) 1, (B) 1, (C) 1, and (D) 1 without increasing the number of carbon dioxide /
次に、本発明の第10の実施例におけるデフロスト装置を適用した二酸化炭素循環・冷却システムについて、図10を参照して説明する。この第10の実施例における二酸化炭素循環・冷却システムは、図2に示した構成において、前記ホットガス熱交換器16を該ホットガス熱交換器16と同じ熱交換機能を有するホットガス熱交換器としてのデフロスト蓄熱槽47に交換したものであり、他の構成は図2と同一であるから、同一の構成部分は同一符号を付して重複説明を省略する。
Next, a carbon dioxide circulation / cooling system to which the defroster according to the tenth embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. In the carbon dioxide circulation / cooling system according to the tenth embodiment, in the configuration shown in FIG. 2, the hot
前記デフロスト蓄熱槽47は、内部に例えば水等の蓄熱剤48が貯留されており、この蓄熱剤48内に二酸化炭素ホットガス・熱交換器部47aとアンモニア加熱用・熱交換器部47bが配設されている。
The defrost
そして、該デフロスト蓄熱槽47は、アンモニア冷媒・冷凍ユニット23で高温・高圧にされたアンモニア冷媒がアンモニア加熱用・熱交換器部47bを通るとき、蓄熱剤48が熱を奪って温められ、かつ、該熱を二酸化炭素・昇圧ポンプ19で二酸化炭素ホットガス・熱交換器部47aに送られて来る二酸化炭素冷媒に移し、該二酸化炭素冷媒を二酸化炭素ホットガスに相変化させ、該二酸化炭素ホットガスを負荷側冷却器11に送り、該二酸化炭素ホットガスで負荷側冷却器11のデフロストを行うようにしたものであり、余剰熱は蓄える。
In the defrost
この第10の実施の形態では、デフロスト蓄熱槽47において回収したアンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒熱(排熱)を、デフロスト蓄熱槽47で回収し、かつ、余剰熱を蓄えるので、排熱の有効利用が可能になる。また、このデフロスト蓄熱槽47は、上記第1の実施例から第9の実施例において、ホットガス熱交換器16に変えて使用してもよいものである。
In the tenth embodiment, the ammonia refrigerant heat (exhaust heat) of the ammonia refrigerant circuit recovered in the defrost
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
以上説明したように、本発明は、除霜(デフロスト)に熱源として二酸化炭素・ホットガスを利用した二酸化炭素循環・冷却システムとしているので、冷凍倉庫に限らず、例えば冷凍ショーケース等にも応用できる。 As described above, the present invention is a carbon dioxide circulation / cooling system using carbon dioxide / hot gas as a heat source for defrosting (defrost), so it is applicable not only to a freezer warehouse but also to a freezer showcase, for example. it can.
1 冷凍倉庫
11 負荷側冷却器
11a 負荷側冷却器部
11b 負荷側冷却器部
12 カスケードコンデンサー
13 二酸化炭素冷媒回路
14 アンモニア冷媒回路
15 デフロスト回路
16 ホットガス熱交換器
17 二酸化炭素・レシーバー
18 二酸化炭素・ポンプ
19 二酸化炭素・昇圧ポンプ
20 アンモニア・レシーバー
21 圧縮機
22 油分離器
23 アンモニア冷媒・冷凍ユニット
24 アンモニア・水冷コンデンサー
25 アンモニア・電磁弁
26 二酸化炭素・電動弁
27 二酸化炭素・圧力指示調節器
28 二酸化炭素・圧力発信器29 二酸化炭素・電動弁
30 二酸化炭素・電動弁
31 二酸化炭素・電動弁
32 二酸化炭素・流量調整弁
33 庫内温度・指示調節器
34 二酸化炭素・圧力指示調節器
35 二酸化炭素・圧力発信器
36 二酸化炭素・止弁
37 二酸化炭素・止弁
38 二酸化炭素・電動弁
39a 切り替え電動弁
39b 切り替え電動弁
40 アンモニア・再蒸発熱交換器
41 アンモニア・電磁弁
42a アンモニア・吸入圧力調整弁
42b アンモニア・流量調整弁
43 二酸化炭素及びアンモニア循環冷却ユニット
44 二酸化炭素・ホットガスキット
47 デフロスト蓄熱槽(ホットガス熱交換器)
47a 二酸化炭素ホットガス・熱交換器部
47b アンモニア加熱用・熱交換器部
48 蓄熱剤
DESCRIPTION OF
47a Carbon dioxide hot gas /
Claims (7)
油分離器から排出された前記アンモニア冷媒回路内のアンモニア冷媒に生じる発熱により前記二酸化炭素冷媒を気化させてホットガス化するホットガス熱交換器と、
前記ホットガス熱交換器内に前記二酸化炭素冷媒を送り、かつ、該ホットガス熱交換器内で生成される前記ホットガスを前記負荷側冷却器内に供給して除霜するデフロスト回路と、
を備えたことを特徴とする二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置。 A load side cooler, a cascade condenser, carbon dioxide as a refrigerant, and a carbon dioxide refrigerant circuit in which the carbon dioxide refrigerant is circulated through the load side cooler and the cascade condenser; and ammonia as a refrigerant; An ammonia refrigerant circuit in which the ammonia refrigerant circulates through the cascade condenser, heat exchange between the carbon dioxide refrigerant and the ammonia refrigerant is performed by the cascade condenser, the carbon dioxide refrigerant is changed into a refrigerant liquid, and the ammonia In the carbon dioxide circulation and cooling system that vaporizes the refrigerant,
A hot gas heat exchanger that vaporizes the carbon dioxide refrigerant to generate hot gas by heat generated in the ammonia refrigerant in the ammonia refrigerant circuit discharged from the oil separator;
A defrost circuit for sending the carbon dioxide refrigerant into the hot gas heat exchanger and supplying the hot gas generated in the hot gas heat exchanger into the load side cooler for defrosting;
A defrosting device for a carbon dioxide circulation / cooling system.
前記カスケードコンデンサーが設けられ、前記二酸化炭素冷媒回路内の二酸化炭素冷媒と前記アンモニア冷媒回路内のアンモニア冷媒との間での熱交換を行い、前記二酸化炭素冷媒を冷媒液に変え、かつ、前記アンモニア冷媒を気化させる冷熱交換ユニットと、
デフロスト熱交換器から排出された前記アンモニア冷媒の発熱により前記二酸化炭素冷媒を気化させてホットガス化するホットガス熱交換器を有する二酸化炭素・ホットガスキットと、
を備え、前記熱交換ユニットと前記二酸化炭素・ホットガスキットと前記負荷側冷却器が互いに接続可能に構成され、前記負荷側冷却器の除霜を行う際、前記二酸化炭素・ホットガスキット内で生成される前記ホットガスを前記負荷側冷却器内に供給して除霜することを特徴とする二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置。 A load side cooler, a cascade condenser, carbon dioxide as a refrigerant, and a carbon dioxide refrigerant circuit in which the carbon dioxide refrigerant is circulated through the load side cooler and the cascade condenser; and ammonia as a refrigerant; In a carbon dioxide circulation / cooling system comprising an ammonia refrigerant circuit in which ammonia refrigerant circulates through the cascade condenser,
The cascade condenser is provided, performs heat exchange between the carbon dioxide refrigerant in the carbon dioxide refrigerant circuit and the ammonia refrigerant in the ammonia refrigerant circuit, converts the carbon dioxide refrigerant into a refrigerant liquid, and the ammonia A cold heat exchange unit for vaporizing the refrigerant;
A carbon dioxide hot gas kit having a hot gas heat exchanger that evaporates the carbon dioxide refrigerant by the heat generation of the ammonia refrigerant discharged from the defrost heat exchanger and turns it into hot gas;
The heat exchange unit, the carbon dioxide / hot gas kit, and the load-side cooler are configured to be connectable to each other, and when the load-side cooler is defrosted, A defrost device in a carbon dioxide circulation / cooling system, wherein the generated hot gas is supplied into the load side cooler for defrosting.
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