JP2018044686A - Refrigeration system - Google Patents

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坂本 直樹
Naoki Sakamoto
直樹 坂本
三原 一彦
Kazuhiko Mihara
一彦 三原
豊明 木屋
Toyoaki Kiya
豊明 木屋
晃司 佐藤
Koji Sato
晃司 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigeration system that can increase capacity of a refrigeration system as a whole without increasing capacity of one refrigeration device using CO2 refrigerant.SOLUTION: A refrigeration system includes: a first refrigeration device 10 using inert fluorocarbon-based refrigerant; and a plurality of second refrigeration devices 50 constituted of independent refrigerant piping system and using CO2 refrigerant. Refrigerant cooling heat exchangers 53 respectively provided to the second refrigeration devices 50 are included in an evaporator 14 of the first refrigeration device 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いた冷凍装置と、CO2冷媒を用いた冷凍装置と、を備える冷凍システムに関する。   The present invention relates to a refrigeration system including a refrigeration apparatus using an inert fluorocarbon refrigerant and a refrigeration apparatus using a CO2 refrigerant.

従来、CO2冷媒を用いた冷凍装置が知られている。
CO2冷媒を用いた冷凍装置は、CO2冷媒の臨界温度が低い(約31℃)ため、気温の高い夏期に大気への放熱に工夫が必要である。その工夫として、一部冷媒の蒸発により冷媒を冷却するスプリットサイクルを用いた技術や、外部の冷水(冷却水)を活用する技術がある(例えば、特許文献参照)。
Conventionally, a refrigeration apparatus using a CO2 refrigerant is known.
Since the critical temperature of the CO2 refrigerant is low (about 31 ° C.), the refrigeration apparatus using the CO2 refrigerant needs to be devised for heat radiation to the atmosphere in summer when the temperature is high. As a contrivance, there are a technique using a split cycle that cools the refrigerant by partially evaporating the refrigerant, and a technique that uses external cold water (cooling water) (see, for example, Patent Documents).

特開2015−218930号公報JP-A-2015-218930 特開2015−218944号公報JP-A-2015-218944 特開2016−014496号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-01496

冷凍冷蔵システムは気温の高い夏期に最大能力が求められるが、臨界温度が低い(約31℃の)CO2冷媒を用いた冷凍システムは夏期に能力を出すためには前記の工夫が必要であった。
また高圧ガス保安法で規制緩和の進んでいないCO2冷媒のみで冷凍機の冷凍容量増を図ろうとすると、安全性の観点から、法の要件が厳しくなり、ユーザーの法令順守負担が大きくなると言う問題があった。
一方、ブライン(水など)によりCO2冷媒を冷却して冷凍容量増を図る場合はポンプ動力が必要となるためシステム全体の省エネ効果を見込めなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、CO2冷媒を用いた冷凍装置の法定冷凍トン数を増加させることなく、大きな冷凍容量を確保することのできる冷凍システムを提供することを目的とする。
The freezing and refrigeration system is required to have the maximum capacity in the summer when the temperature is high, but the refrigeration system using the CO2 refrigerant having a low critical temperature (about 31 ° C.) requires the above-described device to produce the capacity in the summer. .
In addition, if the refrigeration capacity of a refrigerator is increased only with CO2 refrigerant that has not been deregulated under the High Pressure Gas Safety Law, the legal requirements will become stricter from the viewpoint of safety, and the burden of compliance with the law will increase. was there.
On the other hand, when CO2 refrigerant is cooled with brine (water or the like) to increase the refrigeration capacity, pump power is required, so the energy saving effect of the entire system cannot be expected.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a refrigeration system capable of ensuring a large refrigeration capacity without increasing the legal refrigeration tonnage of a refrigeration apparatus using a CO2 refrigerant. Objective.

上記目的を達成するために、本発明の冷凍システムは、不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いる第1冷凍装置と、独立の冷媒配管系統からなり、CO2冷媒を用いる複数の第2冷凍装置と、を備え、前記第2冷凍装置に設けられるそれぞれの冷媒冷却熱交換器は、前記第1冷凍装置の蒸発器内に備えられることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a refrigeration system according to the present invention includes a first refrigeration apparatus that uses an inert fluorocarbon-based refrigerant, and a plurality of second refrigeration apparatuses that use an independent refrigerant piping system and that use CO2 refrigerant. And each refrigerant cooling heat exchanger provided in the second refrigeration apparatus is provided in an evaporator of the first refrigeration apparatus.

本発明によれば、法定冷凍トン数が一定の値以下であるCO2冷媒を用いた冷凍装置を用いて、大きな冷凍容量を確保することのできる冷凍システムを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the refrigerating system which can ensure a big refrigerating capacity can be provided using the freezing apparatus using the CO2 refrigerant | coolant whose legal refrigeration tonnage is below a fixed value.

本実施の形態に係る冷凍システムを示す図The figure which shows the refrigeration system which concerns on this Embodiment

第1の発明は、高圧ガス保安法で最も規制緩和された不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いる第1冷凍装置と、独立の冷媒配管系統からなり、CO2冷媒を用いる複数の第2冷凍装置と、を備え、前記第2冷凍装置に設けられるそれぞれの冷媒冷却熱交換器は、前記第1冷凍装置の蒸発器内に備えられることを特徴とする冷凍システムである。
この発明によれば、ユーザーの法令順守負担を大きくすることなく冷凍装置を安全に運転でき、第1冷凍装置の蒸発器内にそれぞれ設けられる冷媒冷却熱交換器において、それぞれの第2冷凍装置を循環するCO2冷媒を冷却することができる。
第1冷凍装置により、CO2冷媒を用いるそれぞれ独立した複数の第2冷凍装置の法定冷凍トン数を増加させることなく、大きな冷凍容量を確保することのできる冷凍システムを提供できる。
更に不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いる第1冷凍装置に設計圧が1MPa未満となる冷媒を用いる場合は、この不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いる第1冷凍装置自体は高圧ガス保安法の適用除外となる。
The first invention includes a first refrigeration apparatus using an inert fluorocarbon-based refrigerant that is most deregulated by the High Pressure Gas Safety Law, and a plurality of second refrigeration apparatuses using an independent refrigerant piping system and using a CO2 refrigerant, And each refrigerant cooling heat exchanger provided in the second refrigeration apparatus is provided in an evaporator of the first refrigeration apparatus.
According to this invention, it is possible to safely operate the refrigeration apparatus without increasing the burden of compliance with laws and regulations of the user. In the refrigerant cooling heat exchanger provided in the evaporator of the first refrigeration apparatus, each second refrigeration apparatus is The circulating CO2 refrigerant can be cooled.
The first refrigeration apparatus can provide a refrigeration system that can ensure a large refrigeration capacity without increasing the legal refrigeration tonnage of a plurality of independent second refrigeration apparatuses using CO2 refrigerant.
Further, when a refrigerant having a design pressure of less than 1 MPa is used in the first refrigeration apparatus using an inert fluorocarbon refrigerant, the first refrigeration apparatus itself using the inert fluorocarbon refrigerant is excluded from the application of the high-pressure gas safety law. Become.

第2の発明は、前記不活性のフルオロカーボン系冷媒は、地球温暖化係数が10未満であることを特徴とする冷凍システムである。
これによれば、第1冷凍装置には地球温暖化係数が10未満の不活性ガス冷媒を循環させるので、安全で環境に優しい冷凍システムを提供できる。
The second invention is a refrigeration system wherein the inert fluorocarbon refrigerant has a global warming potential of less than 10.
According to this, since the inert gas refrigerant whose global warming potential is less than 10 is circulated in the first refrigeration apparatus, a safe and environment-friendly refrigeration system can be provided.

第3の発明は、前記第2冷凍装置は、少なくとも圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、および蒸発器を備え、前記冷媒冷却熱交換器は、過冷却熱交換器であることを特徴とする冷凍システムである。
この発明によれば、CO2冷媒は、第2冷凍装置のガスクーラにより冷却されることに加え、第1冷凍装置の蒸発器において過冷却されるため、第2冷凍装置の冷凍能力を向上させるだけでなく、不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いる第1冷凍装置が停止した場合も既存の第2冷凍装置を単独で運転することができる。
In a third aspect of the invention, the second refrigeration apparatus includes at least a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator, and the refrigerant cooling heat exchanger is a supercooling heat exchanger. It is.
According to the present invention, the CO2 refrigerant is cooled by the gas cooler of the second refrigeration apparatus, and is also supercooled in the evaporator of the first refrigeration apparatus, so that only the refrigeration capacity of the second refrigeration apparatus is improved. In addition, even when the first refrigeration apparatus using the inert fluorocarbon refrigerant stops, the existing second refrigeration apparatus can be operated alone.

第4の発明は、制御部をさらに備え、前記制御部は、前記第1冷凍装置の圧縮機の吐出側圧力が上限設定値以下の所定値まで上昇した場合に、前記第1冷凍装置の蒸発器の蒸発温度を上昇させることを特徴とする冷凍システムである。   According to a fourth aspect of the present invention, the controller further includes a control unit, and the control unit evaporates the first refrigeration apparatus when the discharge side pressure of the compressor of the first refrigeration apparatus rises to a predetermined value that is equal to or lower than an upper limit set value. It is a refrigeration system characterized by raising the evaporation temperature of the vessel.

第5の発明は、前記制御部は、前記第1冷凍装置の圧縮機の吐出側圧力が前記上限設定値以下であり、前記所定値よりも高い第2所定値に達した場合に、さらに前記第1冷凍装置の蒸発器の蒸発温度を上昇させるとともに、前記第1冷凍装置の圧縮機および第2冷凍装置の圧縮機の周波数を下げることを特徴とする冷凍システムである。
この発明によれば、地球温暖化係数が10未満である不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いる第1冷凍装置における圧縮機の吐出側圧力が、あらかじめ設定された設定値を超えることを防止することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, the control unit further includes the above when the discharge side pressure of the compressor of the first refrigeration apparatus is equal to or lower than the upper limit set value and reaches a second predetermined value higher than the predetermined value. In the refrigeration system, the evaporation temperature of the evaporator of the first refrigeration apparatus is increased and the frequencies of the compressor of the first refrigeration apparatus and the compressor of the second refrigeration apparatus are decreased.
According to this invention, it is possible to prevent the discharge side pressure of the compressor in the first refrigeration apparatus using an inert fluorocarbon refrigerant having a global warming coefficient of less than 10 from exceeding a preset set value. it can.

第6の発明は、前記第1冷凍装置の蒸発器は、前記第1冷凍装置の蒸発器の圧力が前記上限設定値を超えた場合に、前記第1冷凍装置の蒸発器内の圧力を前記上限設定値以下に保つ安全手段を備えることを特徴とする冷凍システムである。
この発明によれば、第1冷凍装置の蒸発器内に複数設けられるいずれかの冷媒冷却熱交換器からCO2冷媒が漏えいしたとしても、安全手段が第1冷凍装置の蒸発器内の圧力を設定値以下に保つため、第1冷凍装置の蒸発器が所定の圧力を超えることを防止することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, the evaporator of the first refrigeration apparatus sets the pressure in the evaporator of the first refrigeration apparatus when the pressure of the evaporator of the first refrigeration apparatus exceeds the upper limit set value. A refrigeration system comprising a safety means for keeping an upper limit set value or less.
According to this invention, even if CO2 refrigerant leaks from any one of the refrigerant cooling heat exchangers provided in the evaporator of the first refrigeration apparatus, the safety means sets the pressure in the evaporator of the first refrigeration apparatus. In order to keep below the value, it is possible to prevent the evaporator of the first refrigeration apparatus from exceeding a predetermined pressure.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.

(実施の形態)
図1は、本実施の形態に係る冷凍システム1を示す図である。
冷凍システム1は、地球温暖化係数が10未満である不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いる第1冷凍装置10と、独立の冷媒配管系統からなり、CO2冷媒を用いる複数の第2冷凍装置50と、を備えている。
第1冷凍装置10に用いられる地球温暖化係数が10未満である不活性のフルオロカーボン系冷媒としては、ASHRAEクラスA1、A2L相当の不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いることができる。このASHRAEクラスA1、A2L相当の不活性のフルオロカーボン系冷媒として、例えば、R−1234ze(E)、R−1233zd(E)が用いられる。本実施の形態では、R−1233zd(E)冷媒が用いられている。
第1冷凍装置10に用いられる冷媒がR−1233zd(E)の場合には、R−1233zd(E)がASHRAEクラスA1の低毒性、不燃性の冷媒であり、且つ地球温暖化係数GWPも1程度と小さいため、安全で環境影響の小さい高効率システムを構築することができる。
なお、第1冷凍装置10に用いられる冷媒は、地球温暖化係数が10未満のものに限られず、不活性のフルオロカーボン系冷媒であればよい。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration system 1 according to the present embodiment.
The refrigeration system 1 includes a first refrigeration apparatus 10 that uses an inert fluorocarbon-based refrigerant having a global warming potential of less than 10, and a plurality of second refrigeration apparatuses 50 that include independent refrigerant piping systems and that use CO2 refrigerant. It has.
As the inert fluorocarbon refrigerant having a global warming potential of less than 10 used in the first refrigeration apparatus 10, an inert fluorocarbon refrigerant equivalent to ASHRAE class A1 or A2L can be used. For example, R-1234ze (E) and R-1233zd (E) are used as the inert fluorocarbon refrigerant corresponding to the ASHRAE class A1 and A2L. In the present embodiment, R-1233zd (E) refrigerant is used.
When the refrigerant used in the first refrigeration apparatus 10 is R-1233zd (E), R-1233zd (E) is an ASHRAE class A1 low toxicity and nonflammable refrigerant, and the global warming potential GWP is also 1 Because of its small size, it is possible to construct a high-efficiency system that is safe and has little environmental impact.
In addition, the refrigerant | coolant used for the 1st freezing apparatus 10 is not restricted to a thing with a global warming coefficient of less than 10, What is necessary is just an inactive fluorocarbon-type refrigerant | coolant.

地球温暖化係数が10未満である不活性ガス冷媒は、低圧冷媒である。そのため、本実施の形態に係る第1冷凍装置10は、低圧冷媒用圧縮機である遠心式の圧縮機を備えるターボ冷凍機が用いられている。
最終元である第1冷凍装置10にターボ冷凍機などの低圧縮比の冷凍機を使用することにより、トータルCOPを低下させることなくCO2冷媒を用いた第2冷凍装置50の定格冷凍能力を3〜4割アップできるため、第2冷凍装置50の必要台数(系統数)を削減することが可能となる。
なお、高圧ガス保安法は、設計圧力が1MPa以上を対象としており、R−1233zd(E)冷媒を用いた場合は第1冷凍装置10の設計圧力が1MPa未満となるため、高圧ガス保安法の適用除外とすることができる。
An inert gas refrigerant having a global warming potential of less than 10 is a low-pressure refrigerant. Therefore, the 1st freezing apparatus 10 which concerns on this Embodiment uses the turbo refrigerator provided with the centrifugal compressor which is a compressor for low pressure refrigerant | coolants.
By using a refrigerator with a low compression ratio such as a turbo refrigerator for the first refrigeration apparatus 10 as the final source, the rated refrigeration capacity of the second refrigeration apparatus 50 using the CO2 refrigerant is reduced to 3 without reducing the total COP. Since up to 40% can be increased, the required number (number of systems) of the second refrigeration apparatus 50 can be reduced.
The high-pressure gas safety method targets a design pressure of 1 MPa or more, and when the R-1233zd (E) refrigerant is used, the design pressure of the first refrigeration apparatus 10 is less than 1 MPa. Can be exempt.

第1冷凍装置10は、圧縮機(第1冷凍装置の圧縮機)11、凝縮器12、膨張弁13、蒸発器(第1冷凍装置の蒸発器)14が一連の冷媒配管により接続されている。凝縮器12には、ファン15が備えられている。
蒸発器14には、蒸発器14の圧力が上限設定値を超えた場合に破裂し、蒸発器14の圧力が上限設定値を超えることがないように蒸発器14内の圧力を保つ破裂板(安全手段)16が備えられている。この破裂板16により、例えば、仮に、第1冷凍装置10の蒸発器14内に設けられる過冷却熱交換器53において第2冷凍装置50のCO2冷媒が急速漏えいした場合も第1冷凍装置10が上限設定値を超えないようにすることができる。
なお、安全手段として、蒸発器14内の圧力が上限設定値を超えた場合に開かれ、蒸発器14内の圧力を上限設定値以下に調整するための安全弁を用いてもよい。
本実施の形態では、ここにいう上限設定値は1MPa未満に設定されている。
In the first refrigeration apparatus 10, a compressor (compressor of the first refrigeration apparatus) 11, a condenser 12, an expansion valve 13, and an evaporator (evaporator of the first refrigeration apparatus) 14 are connected by a series of refrigerant pipes. . The condenser 12 is provided with a fan 15.
The evaporator 14 ruptures when the pressure of the evaporator 14 exceeds the upper limit set value and keeps the pressure in the evaporator 14 so that the pressure of the evaporator 14 does not exceed the upper limit set value. Safety means) 16 is provided. For example, even if the CO 2 refrigerant of the second refrigeration apparatus 50 leaks rapidly in the supercooling heat exchanger 53 provided in the evaporator 14 of the first refrigeration apparatus 10 by the rupturable plate 16, the first refrigeration apparatus 10 It is possible to prevent the upper limit setting value from being exceeded.
As a safety measure, a safety valve may be used that opens when the pressure in the evaporator 14 exceeds the upper limit set value and adjusts the pressure in the evaporator 14 to be equal to or lower than the upper limit set value.
In the present embodiment, the upper limit set value here is set to less than 1 MPa.

第2冷凍装置50は、圧縮機(第2冷凍装置の圧縮機)51、ガスクーラ52、過冷却熱交換器(冷媒冷却熱交換器)53、膨張弁54、および蒸発器55が一連の冷媒配管により接続されている。
また、第2冷凍装置50は、冷凍機60と、ショーケース70と、を備える。圧縮機51およびガスクーラ52は、冷凍機60に備えられている。蒸発器55は、ショーケース70に備えられている。
冷凍機60には、ガスクーラに隣接して第2ファン56が備えられている。ショーケース70には、第3ファン57が備えられている。
The second refrigeration apparatus 50 includes a compressor pipe (compressor of the second refrigeration apparatus) 51, a gas cooler 52, a supercooling heat exchanger (refrigerant cooling heat exchanger) 53, an expansion valve 54, and an evaporator 55. Connected by.
The second refrigeration apparatus 50 includes a refrigerator 60 and a showcase 70. The compressor 51 and the gas cooler 52 are provided in the refrigerator 60. The evaporator 55 is provided in the showcase 70.
The refrigerator 60 is provided with a second fan 56 adjacent to the gas cooler. The showcase 70 is provided with a third fan 57.

第2冷凍装置50は、複数設けられている。それぞれの第2冷凍装置50は、独立の冷媒配管系統を備えている。
この第2冷凍装置50は、2以上であればよい。
また、それぞれの第2冷凍装置50に備えられるショーケース70は、1台であってもよいし、複数台並列に備えられていてもよい。
冷凍システム1では、それぞれの第2冷凍装置50が独立の冷媒配管系統からなるため、冷凍用のショーケース70と冷蔵用のショーケース70とを並存可能となる。
A plurality of second refrigeration devices 50 are provided. Each second refrigeration device 50 includes an independent refrigerant piping system.
This second refrigeration apparatus 50 may be two or more.
In addition, the number of showcases 70 provided in each second refrigeration apparatus 50 may be one, or a plurality of showcases 70 may be provided in parallel.
In the refrigeration system 1, since each second refrigeration device 50 is composed of an independent refrigerant piping system, the refrigeration showcase 70 and the refrigeration showcase 70 can coexist.

過冷却熱交換器53は、蒸発器14内に備えられている。この過冷却熱交換器53は、それぞれの第2冷凍装置50ごとに設けられている。
蒸発器14内には、それぞれの第2冷凍装置50ごとに設けられた過冷却熱交換器53が、独立して並列に備えられている。
The supercooling heat exchanger 53 is provided in the evaporator 14. The supercooling heat exchanger 53 is provided for each second refrigeration apparatus 50.
In the evaporator 14, subcooling heat exchangers 53 provided for the respective second refrigeration apparatuses 50 are independently provided in parallel.

なお、本実施の形態では、冷媒冷却熱交換器として過冷却熱交換器53を用いたが、冷媒冷却熱交換器は、必ずしも過冷却熱交換器53に限られるものではない。
第2冷凍装置50にガスクーラ52を設けずに、冷媒冷却熱交換器をこのガスクーラ52の代わりとして用いて、蒸発器14において放熱してもよい。
In the present embodiment, the supercooling heat exchanger 53 is used as the refrigerant cooling heat exchanger. However, the refrigerant cooling heat exchanger is not necessarily limited to the supercooling heat exchanger 53.
Instead of providing the gas cooler 52 in the second refrigeration apparatus 50, a heat may be radiated in the evaporator 14 using a refrigerant cooling heat exchanger instead of the gas cooler 52.

冷凍システム1は、制御的な構成としてCPUなどからなる制御部20を備える。制御部20は、CPUが事前にインストールされた制御プログラムを読み出して実行することにより、冷凍システム1の各部を総括的に制御する。   The refrigeration system 1 includes a control unit 20 including a CPU or the like as a control configuration. The control part 20 controls each part of the refrigerating system 1 collectively by reading and executing the control program installed in advance by the CPU.

制御部20は、圧縮機11の吐出側圧力が上限設定値以下の所定値に達した場合に、蒸発器14の蒸発温度を上昇させる。このとき、例えば、制御部20は、膨張弁13を制御することにより蒸発器14の蒸発温度を上昇させる。
これは、圧縮機11の吐出側圧力が上限設定値を超えないようにするものであり、所定値は、設定値に近い値となる。本実施の形態では、所定値は、設定値の90パーセントに設定される。
また、本実施の形態では、圧縮機11の吐出側圧力の上限設定値は、0.99MPaに設定されている。また、蒸発器14の所定蒸発温度は、例えば18℃に設定されており、この場合は1℃上昇させて19℃に上昇される。
The control unit 20 increases the evaporation temperature of the evaporator 14 when the discharge-side pressure of the compressor 11 reaches a predetermined value equal to or lower than the upper limit set value. At this time, for example, the control unit 20 increases the evaporation temperature of the evaporator 14 by controlling the expansion valve 13.
This is to prevent the discharge side pressure of the compressor 11 from exceeding the upper limit set value, and the predetermined value is close to the set value. In the present embodiment, the predetermined value is set to 90% of the set value.
Moreover, in this Embodiment, the upper limit set value of the discharge side pressure of the compressor 11 is set to 0.99 MPa. The predetermined evaporation temperature of the evaporator 14 is set to 18 ° C., for example. In this case, the evaporator 14 is increased by 1 ° C. and is increased to 19 ° C.

また、制御部20は、圧縮機11の吐出側圧力が上限設定値以下であり、前記所定値よりも高い第2所定値に達した場合に、さらに蒸発器14の蒸発温度を上昇させるとともに、圧縮機11および圧縮機51の周波数を下げるように制御してもよい。このとき、例えば、制御部20は、膨張弁13を制御することにより蒸発器14の蒸発温度を上昇させる。
これは、例えば、圧縮機11の吐出側圧力が所定値である設定値の90パーセントに達したときの上記制御を行った場合にも、圧縮機11の吐出側圧力がなお上昇を続ける場合に適用される。これは、圧縮機11の吐出側圧力が設定値を超えないようにするものであり、第2所定値は、所定値よりも、より設定値に近い値となる。本実施の形態では、例えば、第2所定値は、設定値の95パーセントに設定される。
The control unit 20 further increases the evaporation temperature of the evaporator 14 when the discharge-side pressure of the compressor 11 is equal to or lower than the upper limit set value and reaches a second predetermined value higher than the predetermined value. You may control so that the frequency of the compressor 11 and the compressor 51 may be lowered | hung. At this time, for example, the control unit 20 increases the evaporation temperature of the evaporator 14 by controlling the expansion valve 13.
This is because, for example, when the above-described control is performed when the discharge-side pressure of the compressor 11 reaches 90% of a predetermined value, the discharge-side pressure of the compressor 11 continues to increase. Applied. This is to prevent the discharge side pressure of the compressor 11 from exceeding the set value, and the second predetermined value is closer to the set value than the predetermined value. In the present embodiment, for example, the second predetermined value is set to 95% of the set value.

本実施の形態における一例として、例えば、圧縮機11の吐出側圧力が設定値の95パーセントに達した場合、制御部20は、蒸発器14の蒸発温度設定をさらに1℃上昇させる。この場合、蒸発器14の蒸発温度設定は、19℃から20℃に上昇される。
制御部20は、蒸発器14の蒸発温度設定を、19℃から20℃に上昇させるのと同時に、圧縮機11および圧縮機51の周波数を5Hz下げるよう制御する。
これにより、圧縮機11の吐出側圧力が、設定値である0.99MPaを超えることをより確実に抑制できる。
As an example in the present embodiment, for example, when the discharge side pressure of the compressor 11 reaches 95% of the set value, the control unit 20 further increases the evaporation temperature setting of the evaporator 14 by 1 ° C. In this case, the evaporation temperature setting of the evaporator 14 is increased from 19 ° C. to 20 ° C.
The control unit 20 controls the frequency of the compressor 11 and the compressor 51 to be lowered by 5 Hz at the same time that the evaporation temperature setting of the evaporator 14 is increased from 19 ° C. to 20 ° C.
Thereby, it can suppress more reliably that the discharge side pressure of the compressor 11 exceeds 0.99 MPa which is a setting value.

次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、第1冷凍装置10は、圧縮機11を動作させると、圧縮機11の吐出口から吐出されたR−1233zd(E)冷媒は、凝縮器12に流入する。凝縮器12に流入したR−1233zd(E)冷媒は、凝縮器12において放熱し、その後、蒸発器14に流入する。蒸発器14に流入したR−1233zd(E)冷媒は、蒸発器14において吸熱し、過冷却熱交換器53において熱交換を行う。蒸発器14において過冷却熱交換器53を流れるCO2冷媒を冷却したR−1233zd(E)冷媒は、圧縮機11の吸入口に吸入される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, when the first refrigeration apparatus 10 operates the compressor 11, the R-1233zd (E) refrigerant discharged from the discharge port of the compressor 11 flows into the condenser 12. The R-1233zd (E) refrigerant flowing into the condenser 12 radiates heat in the condenser 12 and then flows into the evaporator 14. The R-1233zd (E) refrigerant that has flowed into the evaporator 14 absorbs heat in the evaporator 14 and performs heat exchange in the supercooling heat exchanger 53. The R-1233zd (E) refrigerant that has cooled the CO 2 refrigerant flowing through the supercooling heat exchanger 53 in the evaporator 14 is sucked into the suction port of the compressor 11.

第2冷凍装置50においては、圧縮機51を動作させると、圧縮機51の吐出口から吐出されたCO2冷媒は、ガスクーラ52に流入する。ガスクーラ52に流入したCO2冷媒は、ガスクーラ52において放熱し、その後、蒸発器14内に備えられる過冷却熱交換器53に流入する。過冷却熱交換器53に流入したCO2冷媒は、過冷却熱交換器53においてさらに放熱し、蒸発器55に流入する。蒸発器55において吸熱したCO2冷媒は、圧縮機51の吸入口に吸入される。   In the second refrigeration apparatus 50, when the compressor 51 is operated, the CO 2 refrigerant discharged from the discharge port of the compressor 51 flows into the gas cooler 52. The CO 2 refrigerant that has flowed into the gas cooler 52 radiates heat in the gas cooler 52, and then flows into a supercooling heat exchanger 53 provided in the evaporator 14. The CO 2 refrigerant flowing into the supercooling heat exchanger 53 further dissipates heat in the supercooling heat exchanger 53 and flows into the evaporator 55. The CO 2 refrigerant that has absorbed heat in the evaporator 55 is sucked into the suction port of the compressor 51.

制御部20による作用について説明する。
制御部20は、圧縮機11の吐出側圧力が上限設定値である0.99MPaの90パーセントに達した場合、膨張弁13を制御することにより蒸発器14の蒸発温度を18℃から19℃に1℃上昇させる。
また、制御部20は、上記制御を行った場合にも、圧縮機11の吐出側圧力がなお上昇を続け、圧縮機11の吐出側圧力が上限設定値である0.99MPaの95パーセントに達した場合、膨張弁13を制御することにより蒸発器14の蒸発温度を19℃から20℃にさらに1℃上昇させるのと同時に、圧縮機11および圧縮機51の周波数を5Hz下げる。
The effect | action by the control part 20 is demonstrated.
When the discharge side pressure of the compressor 11 reaches 90% of the upper limit set value of 0.99 MPa, the control unit 20 controls the expansion valve 13 to change the evaporation temperature of the evaporator 14 from 18 ° C. to 19 ° C. Increase by 1 ° C.
Even when the control unit 20 performs the above control, the discharge-side pressure of the compressor 11 continues to rise, and the discharge-side pressure of the compressor 11 reaches 95% of the upper limit set value of 0.99 MPa. In this case, by controlling the expansion valve 13, the evaporation temperature of the evaporator 14 is further increased by 1 ° C. from 19 ° C. to 20 ° C., and at the same time, the frequencies of the compressor 11 and the compressor 51 are decreased by 5 Hz.

以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍システム1は、R−1233zd(E)(不活性のフルオロカーボン系冷媒)を用いる第1冷凍装置10と、独立の冷媒配管系統からなり、CO2冷媒を用いる複数の第2冷凍装置50と、を備え、第2冷凍装置50に設けられるそれぞれの過冷却熱交換器(冷媒冷却熱交換器)53は、第1冷凍装置10の蒸発器14内に備えた。
高圧ガス保安法は設計圧力が1MPa以上を対象としており、R−1233zd(E)冷媒を用いた場合は設計圧力が1MPa未満となるため、第1冷凍装置10は高圧ガス保安法の適用除外となる。
高圧ガス保安法の適用除外となるこの第1冷凍装置10により、複数の第2冷凍装置50の法定冷凍トン数を増加させることなく独立に運転することができ、法定冷凍トン数が所定量以下である第2冷凍装置50を複数運転することで、大きな冷凍容量を確保することのできる冷凍システム1を提供できる。
As described above, the refrigeration system 1 according to the present embodiment includes the first refrigeration apparatus 10 using R-1233zd (E) (inert fluorocarbon refrigerant) and the independent refrigerant piping system, and is a CO2 refrigerant. A plurality of second refrigeration apparatuses 50 using the respective subcooling heat exchangers (refrigerant cooling heat exchangers) 53 provided in the second refrigeration apparatus 50 in the evaporator 14 of the first refrigeration apparatus 10. Prepared.
The high-pressure gas safety method targets a design pressure of 1 MPa or more, and when the R-1233zd (E) refrigerant is used, the design pressure becomes less than 1 MPa. Become.
With this first refrigeration apparatus 10 that is excluded from the application of the high-pressure gas safety law, the plurality of second refrigeration apparatuses 50 can be operated independently without increasing the statutory refrigeration tonnage, and the statutory refrigeration tonnage is a predetermined amount or less. By operating a plurality of second refrigeration apparatuses 50, a refrigeration system 1 that can ensure a large refrigeration capacity can be provided.

また、この構成によれば、CO2冷媒は、ガスクーラ52により冷却されることに加え、第1冷凍装置10の蒸発器14において過冷却されるため、第2冷凍装置50の冷凍能力を向上させることができる。   Further, according to this configuration, the CO 2 refrigerant is cooled by the gas cooler 52 and is also supercooled in the evaporator 14 of the first refrigeration apparatus 10, thereby improving the refrigeration capacity of the second refrigeration apparatus 50. Can do.

また、この構成によれば、既存の第2冷凍装置50に過冷却熱交換器を設けて、そのまま使用することができる。   Moreover, according to this structure, the existing 2nd freezing apparatus 50 can be provided with a supercooling heat exchanger, and can be used as it is.

また、この構成によれば、第1冷凍装置10が故障あるいは意図的に停止された場合にも、第2冷凍装置50は自立して運転することができる。   Further, according to this configuration, even when the first refrigeration apparatus 10 breaks down or is intentionally stopped, the second refrigeration apparatus 50 can operate independently.

また、これによれば、高圧ガス保安法下において規制緩和が進んでいる不活性(ASHRAEクラスA1、A2L相当)の低GWP(10未満)フロン系冷媒を用いた第1冷凍装置10の法定冷凍トン数と、個々に独立したCO2冷媒を用いた第2冷凍装置50の個別の法定冷凍トン数(変化なし)により、高圧ガス保安法対応とすることができる。   In addition, according to this, legal refrigeration of the first refrigeration apparatus 10 using an inert (ASHRAE class A1, A2L equivalent) low GWP (less than 10) CFC-based refrigerant whose deregulation is progressing under the High Pressure Gas Safety Law. According to the tonnage and the individual legal refrigeration tonnage (no change) of the second refrigeration apparatus 50 using the CO2 refrigerant that is independent of each other, it is possible to comply with the High Pressure Gas Safety Law.

また、これによれば、さらに第1冷凍装置10が常時1MPa未満で作動する場合において、第1冷凍装置10は、高圧ガス保安法適用外となるため、個々に独立したCO2冷媒を用いた第2冷凍装置50の個別の法定冷凍トン数(変化なし)のみでの高圧ガス保安法対応とすることができる。   Further, according to this, when the first refrigeration apparatus 10 always operates at less than 1 MPa, the first refrigeration apparatus 10 is not applicable to the high-pressure gas safety law. It is possible to correspond to the high-pressure gas safety law with only the individual legal refrigeration tonnage (no change) of the two refrigeration apparatuses 50.

また、本実施の形態によれば、第1冷凍装置10に用いているR−1233zd(E)冷媒は、地球温暖化係数が10未満の冷媒である。
これによれば、第1冷凍装置10には地球温暖化係数が10未満のR−1233zd(E)冷媒を循環させるので、安全で環境に優しい冷凍システム1を提供できる。
Moreover, according to this Embodiment, the R-1233zd (E) refrigerant | coolant used for the 1st freezing apparatus 10 is a refrigerant | coolant whose global warming coefficient is less than ten.
According to this, since the R-1233zd (E) refrigerant having a global warming potential of less than 10 is circulated in the first refrigeration apparatus 10, the refrigeration system 1 that is safe and friendly to the environment can be provided.

また、本実施の形態によれば、蒸発器14は、蒸発器14の圧力が上限設定値である0.99MPaを超えた場合に、蒸発器14内の圧力を上限設定値である0.99MPa未満に調整する破裂板16を備えた。
この構成によれば、仮に、蒸発器14内に複数設けられるいずれかの過冷却熱交換器53からCO2冷媒が漏えいしたとしても、蒸発器14内の圧力が上限設定値である0.99MPaとなるときに破裂板16が破裂し、蒸発器14内の圧力を上限設定値である0.99MPa未満に保つため、蒸発器14が上限設定値である0.99MPaを超えることを防止できる。
Further, according to the present embodiment, when the pressure of the evaporator 14 exceeds the upper limit set value 0.99 MPa, the evaporator 14 changes the pressure in the evaporator 14 to the upper limit set value 0.99 MPa. A rupture disc 16 is provided that adjusts to less than.
According to this configuration, even if CO2 refrigerant leaks from any of the plurality of subcooling heat exchangers 53 provided in the evaporator 14, the pressure in the evaporator 14 is 0.99 MPa, which is the upper limit set value. Since the rupturable plate 16 is ruptured and the pressure in the evaporator 14 is kept below the upper limit set value of 0.99 MPa, the evaporator 14 can be prevented from exceeding the upper limit set value of 0.99 MPa.

また、本実施の形態によれば、冷凍システム1は、制御部20をさらに備え、制御部20は、圧縮機11の吐出側圧力が上限設定値である0.99MPa以下の所定値である0.99MPaの90パーセントに達した場合に、蒸発器14の蒸発温度を1℃上昇させる。
これによれば、圧縮機11の吐出側圧力が、あらかじめ設定された上限設定値を超えることを抑制できる。
Moreover, according to this Embodiment, the refrigeration system 1 is further provided with the control part 20, and the control part 20 is 0 which is the predetermined value below 0.99 MPa whose discharge side pressure of the compressor 11 is an upper limit setting value. When 90 percent of .99 MPa is reached, the evaporation temperature of the evaporator 14 is increased by 1 ° C.
According to this, it can suppress that the discharge side pressure of the compressor 11 exceeds the preset upper limit set value.

また、本実施の形態によれば、制御部20は、圧縮機11の吐出側圧力が上限設定値である0.99MPa以下であり、所定値である0.99MPaの90パーセントよりも高い第2所定値である0.99MPaの95パーセントに達した場合に、さらに蒸発器14の蒸発温度を1℃上昇させるとともに、圧縮機11および圧縮機51の周波数を5Hz下げる。
これによれば、圧縮機11の吐出側圧力が、あらかじめ設定された上限設定値を超えることをより確実に抑制できる。
In addition, according to the present embodiment, the control unit 20 is configured such that the discharge-side pressure of the compressor 11 is equal to or lower than the upper limit set value 0.99 MPa and is higher than 90% of the predetermined value 0.99 MPa. When 95% of the predetermined value of 0.99 MPa is reached, the evaporation temperature of the evaporator 14 is further raised by 1 ° C., and the frequencies of the compressor 11 and the compressor 51 are lowered by 5 Hz.
According to this, it can suppress more reliably that the discharge side pressure of the compressor 11 exceeds the preset upper limit set value.

また、本実施の形態によれば、第1冷凍装置10にR−1233zd(E)冷媒を用いている。
これによれば、蒸発器14における蒸発温度が18℃以上において使用する場合に、第1冷凍装置10の冷媒配管系統の内部が負圧とならないので、空気漏れ込みの心配も小さくなる。
Further, according to the present embodiment, R-1233zd (E) refrigerant is used for the first refrigeration apparatus 10.
According to this, when the evaporation temperature in the evaporator 14 is used at 18 ° C. or higher, the inside of the refrigerant piping system of the first refrigeration apparatus 10 does not become negative pressure, so that the risk of air leakage is reduced.

また、本実施の形態で第1冷凍装置10に用いたR−1233zd(E)冷媒、および第2冷凍装置50に用いたCO2冷媒ともに、低毒性であり、不燃性であり、かつ、地球温暖化係数も1程度であるため、安全で環境に優しい冷凍システム1を提供できる。   In addition, both the R-1233zd (E) refrigerant used in the first refrigeration apparatus 10 and the CO2 refrigerant used in the second refrigeration apparatus 50 in the present embodiment are low toxic, incombustible, and global warming. Since the conversion factor is about 1, a safe and environmentally friendly refrigeration system 1 can be provided.

以上、本実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の一実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変更、及び応用が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on this Embodiment, this invention is not limited to this embodiment. Since only one embodiment of the present invention is illustrated, changes and applications can be arbitrarily made without departing from the spirit of the present invention.

1 冷凍システム
10 第1冷凍装置
11 圧縮機(第1冷凍装置の圧縮機)
14 蒸発器(第1冷凍装置の蒸発器)
16 破裂板(安全手段)
20 制御部
50 第2冷凍装置
51 圧縮機(第2冷凍装置の圧縮機)
52 ガスクーラ
53 過冷却熱交換器(冷媒冷却熱交換器)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigeration system 10 1st freezing apparatus 11 Compressor (compressor of 1st freezing apparatus)
14 Evaporator (Evaporator of the first refrigeration system)
16 Rupture disc (safety means)
20 control part 50 2nd freezing apparatus 51 compressor (compressor of 2nd freezing apparatus)
52 Gas cooler 53 Supercooling heat exchanger (refrigerant cooling heat exchanger)

Claims (6)

不活性のフルオロカーボン系冷媒を用いる第1冷凍装置と、
独立の冷媒配管系統からなり、CO2冷媒を用いる複数の第2冷凍装置と、を備え、
前記第2冷凍装置に設けられるそれぞれの冷媒冷却熱交換器は、前記第1冷凍装置の蒸発器内に備えられることを特徴とする冷凍システム。
A first refrigeration apparatus using an inert fluorocarbon refrigerant;
A plurality of second refrigeration devices comprising independent refrigerant piping systems and using CO2 refrigerant,
Each refrigerant cooling heat exchanger provided in the second refrigeration apparatus is provided in an evaporator of the first refrigeration apparatus.
前記不活性のフルオロカーボン系冷媒は、地球温暖化係数が10未満であることを特徴とする請求項1に記載の冷凍システム。   The refrigeration system according to claim 1, wherein the inert fluorocarbon-based refrigerant has a global warming potential of less than 10. 前記第2冷凍装置は、少なくとも圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、および蒸発器を備え、
前記冷媒冷却熱交換器は、過冷却熱交換器であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の冷凍システム。
The second refrigeration apparatus includes at least a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator,
The refrigeration system according to claim 1 or 2, wherein the refrigerant cooling heat exchanger is a supercooling heat exchanger.
制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第1冷凍装置の圧縮機の吐出側圧力が上限設定値以下の所定値まで上昇した場合に、前記第1冷凍装置の蒸発器の蒸発温度を上昇させることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の冷凍システム。
A control unit;
The control unit increases the evaporation temperature of the evaporator of the first refrigeration apparatus when the discharge pressure of the compressor of the first refrigeration apparatus increases to a predetermined value that is equal to or lower than an upper limit set value. The refrigeration system according to any one of claims 1 to 3.
前記制御部は、前記第1冷凍装置の圧縮機の吐出側圧力が前記上限設定値以下であり、前記所定値よりも高い第2所定値に達した場合に、さらに前記第1冷凍装置の蒸発器の蒸発温度を上昇させるとともに、前記第1冷凍装置の圧縮機および前記第2冷凍装置の圧縮機の周波数を下げることを特徴とする請求項4に記載の冷凍システム。   The controller further evaporates the first refrigeration apparatus when the discharge side pressure of the compressor of the first refrigeration apparatus is equal to or lower than the upper limit set value and reaches a second predetermined value higher than the predetermined value. 5. The refrigeration system according to claim 4, wherein the evaporating temperature of the refrigerator is increased and the frequencies of the compressor of the first refrigeration apparatus and the compressor of the second refrigeration apparatus are decreased. 前記第1冷凍装置の蒸発器は、前記第1冷凍装置の蒸発器の圧力が前記上限設定値を超えた場合に、前記第1冷凍装置の蒸発器内の圧力を前記上限設定値以下に保つ安全手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の冷凍システム。   The evaporator of the first refrigeration apparatus keeps the pressure in the evaporator of the first refrigeration apparatus below the upper limit set value when the pressure of the evaporator of the first refrigeration apparatus exceeds the upper limit set value. The refrigeration system according to any one of claims 1 to 5, further comprising safety means.
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