JP2012112617A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高温側圧縮機11等により高温側冷媒を循環させる高温側サイクル10と、低温側圧縮機21、低温側中間冷却器26、低温側凝縮器22、第一の低温側絞り装置23及び低温側蒸発器24を配管接続して低温側冷媒を循環させ、低温側四方弁25と、低温側中間冷却器26と低温側凝縮器22との間に第二の低温側絞り装置27とを有する低温側サイクル20と、高温側冷媒と低温側冷媒との間の熱交換を行うカスケードコンデンサ30と、霜取運転において、低温側蒸発器24及び低温側凝縮器22において低温側冷媒を凝縮させ、第2の低温側絞り装置27において低温側冷媒を減圧させ、低温側中間冷却器26において低温側冷媒を蒸発させる制御を行う制御手段40とを備える。
【選択図】図1
Description
図1は、この発明の実施の形態1における二元冷凍装置の構成を表す図である。図1に示すように、本実施の形態における二元冷凍装置は、高温側サイクル10と低温側サイクル20とを有し、それぞれ独立して冷媒を循環させる冷媒循環回路を構成する。そして、2つの冷媒循環回路を多段構成にするために、高温側蒸発器14と低温側凝縮器22とを、それぞれ通過する冷媒間での熱交換を可能に結合させて構成したカスケードコンデンサ(冷媒間熱交換器)30を設けている。また、二元冷凍装置全体の運転制御を行う制御手段40を有する。ここで、以下で説明する温度、圧力の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
図5はこの発明の実施の形態2に係る二元冷凍装置の運転制御のフローチャートを示す図である。上述した実施の形態1においては、霜取運転を開始すると、第二の低温側絞り装置27において冷媒の減圧をさせるようにし、第一の低温側絞り装置23を全開等させるようにした。
図6はこの発明の実施の形態3に係る二元冷凍装置の運転制御のフローチャートを示す図である。上述の実施の形態2では、低温側圧縮機21の吐出圧力が所定圧力以上になったものと判断すると、高温側サイクル10を動作させるようにした。第二の低温側絞り装置27において冷媒の減圧をさせるようにし、第一の低温側絞り装置23を全開等させて減圧が行われないようにした。
図7は、この発明の実施の形態4における二元冷凍装置の構成を表す図である。図7において、図1等と同じ符号を付している機器等については、実施の形態1等で説明したことと同様の動作等を行う。図7においては、低温側中間冷却器26の代わりとして蓄熱剤を有する中間冷却器28(以下、蓄熱剤付中間冷却器28という)を備えている。蓄熱剤付中間冷却器28は、例えば、送風機等(図示せず)から供給される空気等の代わりに、蓄熱剤と低温側冷媒との熱交換による吸放熱を行うことができる。冷却運転においては、低温側冷媒から吸熱することにより熱量を蓄え、低温側冷媒の凝縮液化に係る補助を行う。また、霜取運転においては、熱量を低温側冷媒に供給(放熱)して、低温側冷媒を蒸発ガス化させる。ここで、例えば水等を蓄熱剤として用いることができる。
図8は、この発明の実施の形態5における二元冷凍装置の構成を表す図である。図8において、図1、図7等と同じ符号を付している機器等については、実施の形態1等で説明したことと同様の動作等を行う。本実施の形態の二元冷凍装置では、図8に示すように、実施の形態1等で説明した低温側中間冷却器26と実施の形態4で説明した蓄熱剤付中間冷却器28とを両方備え、低温側循環回路において直列となるように接続している。
図10は、この発明の実施の形態6における二元冷凍装置の構成を表す図である。図10において、図1、図8等と同じ符号を付している機器等については、上述した各実施の形態で説明した動作を行う。本実施の形態の二元冷凍装置は、上述した低温側中間冷却器26と蓄熱剤付中間冷却器28とを並列に接続するようにしたものである。また、開閉弁29を、低温側凝縮器22の低温側中間冷却器26側(冷却運転における冷媒下流側)に低温側凝縮器22と直列に設けるようにする。ここでは、開閉弁29を低温側中間冷却器26側に設けたが、例えば蓄熱剤付中間冷却器28側にも開閉弁等を設けるようにして流路の切り替えを行うようにしてもよい。
Claims (8)
- 高温側圧縮機、高温側凝縮器、高温側絞り装置及び高温側蒸発器を配管接続して、高温側冷媒を循環させる高温側循環回路を形成する高温側サイクル装置と、
低温側圧縮機、中間冷却器、低温側凝縮器、第一の低温側絞り装置及び低温側蒸発器を配管接続して、低温側冷媒を循環させる低温側循環回路を形成し、該低温側循環回路における冷媒の流れを切り替える流路切替装置と、前記中間冷却器と前記低温側凝縮器との間に、さらに第二の低温側絞り装置とを有する低温側サイクル装置と、
前記高温側蒸発器と前記低温側凝縮器とにより構成し、前記高温側冷媒と前記低温側冷媒との間の熱交換を行うカスケードコンデンサと
を備えることを特徴とする冷凍装置。 - 前記流路切替装置により冷媒の流れを切り替えて行う前記低温側蒸発器の霜取運転において、前記低温側蒸発器と前記低温側凝縮器とにより前記低温側冷媒を凝縮させ、前記第二の低温側絞り装置に前記低温側冷媒を減圧させ、前記中間冷却器において前記低温側冷媒を蒸発させるように制御を行う制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。
- 前記制御手段は、
前記霜取運転において、低温側サイクル装置における前記低温側圧縮機の吐出圧力が所定圧力以上であると判断すると、前記第一の低温側絞り装置を開放させ、前記第二の低温側絞り装置に前記低温側冷媒を減圧させて前記低温側凝縮器に前記低温側冷媒を凝縮させるようにし、前記高温側サイクル装置を動作させる制御を行うことを特徴とする請求項2記載の冷凍装置。 - 前記制御手段は、
前記霜取運転開始から処置時間が経過したものと判断すると、前記第一の低温側絞り装置を開放させ、前記第二の低温側絞り装置に前記低温側冷媒を減圧させて前記低温側凝縮器に前記低温側冷媒を凝縮させるようにし、前記高温側サイクル装置を動作させる制御を行うことを特徴とする請求項2記載の冷凍装置。 - 前記中間冷却器は、前記低温側冷媒と熱交換させるための蓄熱剤を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の冷凍装置。
- 前記中間冷却器は、蓄熱剤を有する中間冷却器と蓄熱剤を有さない中間冷却器とを、前記高温側循環回路に対して直列に配管接続して構成することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の冷凍装置。
- 前記中間冷却器は、蓄熱剤を有する中間冷却器と蓄熱剤を有さない中間冷却器とを、前記高温側循環回路に対して並列に配管接続して構成することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の冷凍装置。
- 二酸化炭素を前記低温側冷媒とすることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の冷凍装置。
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