JP2019039574A - Air refrigerant refrigeration unit, air refrigerant refrigeration system and air refrigerant refrigeration method - Google Patents

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Abstract

To enable removal of moisture and frost included in an air refrigerant during refrigeration operation in an air refrigerant refrigeration system.SOLUTION: An air refrigerant refrigeration unit related to one embodiment includes: an air refrigerant passage that includes a blowout port of an air refrigerant provided in a freezer and a suction port of the air refrigerant including air in the freezer and in which the air refrigerant circulates; a compressor provided in the air refrigerant passage to compress the air refrigerant sucked from the suction port to the air refrigerant passage; an expander provided in the air refrigerant passage to decompress and expand the air refrigerant compressed by the compressor and then return the air refrigerant to the freezer; a cold recovery heat exchanger provided in the air refrigerant passage to exchange heat between the air refrigerant compressed by the compressor and the air refrigerant sucked from the suction port to the air refrigerant passage; and a dehumidifier provided in the air refrigerant passage on the downstream side of the cold recovery heat exchanger and the upstream side of the compressor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、空気を冷媒として用いる空気冷媒冷凍装置、空気冷媒冷凍システム及び空気冷媒冷凍方法に関する。   The present disclosure relates to an air refrigerant refrigeration apparatus, an air refrigerant refrigeration system, and an air refrigerant refrigeration method that use air as a refrigerant.

自然冷媒である空気を冷媒とし冷凍物を−60℃以下の超冷温に冷凍可能な冷凍システムが知られている。
特許文献1及び2には、冷凍庫の庫内空気を含む空気冷媒を圧縮機で圧縮した後、圧縮機上流側の空気冷媒と熱交換させて冷却し、さらに、膨張タービンで断熱膨張して超低温となった空気冷媒を冷凍庫に供給する空気冷媒冷凍システムが開示されている。
特許文献1及び2に開示されているように、超低温の空気冷媒が冷凍庫内の空気と直接混じり合う冷却システムでは熱交換効率を高くすることができる。しかし、食品などの被冷凍物から蒸発した水分が空気冷媒に混入し、霜となって吹出ノズルや空気冷媒の循環路に氷結し閉塞させるおそれがあるため、定期的に冷凍運転を停止しデフロスト運転を行う必要がある。
There is known a refrigeration system in which air, which is a natural refrigerant, is used as a refrigerant, and a frozen product can be frozen at an ultracold temperature of −60 ° C. or lower.
In Patent Documents 1 and 2, after the air refrigerant including the air in the freezer is compressed by the compressor, the air refrigerant is cooled by heat exchange with the air refrigerant on the upstream side of the compressor, and further, adiabatic expansion is performed by the expansion turbine. An air refrigerant refrigeration system that supplies the air refrigerant that has become to the freezer is disclosed.
As disclosed in Patent Documents 1 and 2, the heat exchange efficiency can be increased in the cooling system in which the ultra-low temperature air refrigerant is directly mixed with the air in the freezer. However, the water evaporated from the food to be frozen is mixed in the air refrigerant and may become frost, which may freeze and block the blowing nozzle and the circulation path of the air refrigerant. It is necessary to drive.

特許文献1に開示された冷凍装置は、表面に吸着材が塗布され軸中心に回転可能な除湿ロータを備え、回転する除湿ロータの一方の領域で空気冷媒から水分を吸着しつつ、他方の領域で再生空気により吸着した水分を脱離させるので、冷凍運転中に空気冷媒の除湿を行うことができる。
特許文献2に開示された冷凍システムは、圧縮機上流側の空気冷媒と圧縮機下流側の空気冷媒とを熱交換させる熱交換器の流路に吸着材を塗布し、該吸着材で空気冷媒に含まれる水分を吸着するようにしている。
The refrigeration apparatus disclosed in Patent Literature 1 includes a dehumidification rotor that is coated with an adsorbent on its surface and is rotatable about the axis, and adsorbs moisture from the air refrigerant in one area of the rotating dehumidification rotor while the other area. Thus, the moisture adsorbed by the regenerated air is desorbed, so that the air refrigerant can be dehumidified during the freezing operation.
In the refrigeration system disclosed in Patent Document 2, an adsorbent is applied to a flow path of a heat exchanger that exchanges heat between the air refrigerant on the upstream side of the compressor and the air refrigerant on the downstream side of the compressor, and the air refrigerant The moisture contained in the water is adsorbed.

特開2006−90599号公報JP 2006-90599 A 特許第4185004号公報Japanese Patent No. 4185004

特許文献1に開示された冷凍システムでは、冷凍庫から取り出した−30℃付近の空気冷媒を除湿ロータに導入しているので、−30℃付近の空気冷媒に含まれる霜が除湿ロータの表面に氷結して除湿ロータの除湿機能が低下するおそれがある。また、一般的に、除湿ロータの表面に塗布された吸着材は0℃以下の環境では吸着機能が低下してしまい、空気冷媒の除湿ができないおそれがある。
特許文献2に開示された冷凍システムでも、冷凍庫内の−60℃以下の超低温の空気冷媒が熱交換器に流入するので、特許文献1に開示された冷凍システムと同様の問題がある。
In the refrigeration system disclosed in Patent Document 1, since the air refrigerant around −30 ° C. taken out from the freezer is introduced into the dehumidification rotor, frost contained in the air refrigerant around −30 ° C. is frozen on the surface of the dehumidification rotor. As a result, the dehumidifying function of the dehumidifying rotor may be reduced. In general, the adsorbent applied to the surface of the dehumidifying rotor has a reduced adsorbing function in an environment of 0 ° C. or lower, and the air refrigerant may not be dehumidified.
The refrigeration system disclosed in Patent Document 2 also has the same problem as the refrigeration system disclosed in Patent Document 1 because the ultra-low temperature air refrigerant of −60 ° C. or lower in the freezer flows into the heat exchanger.

一実施形態は、上記課題に鑑み、空気冷媒冷凍システムにおいて、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分や霜を除去可能にすることを目的とする。   In view of the above-described problems, an object of one embodiment is to enable moisture and frost contained in an air refrigerant to be removed during a freezing operation in an air refrigerant refrigeration system.

(1)一実施形態に係る空気冷媒冷凍装置は、
冷凍庫の内部に設けられる空気冷媒の吹出口及び庫内空気を含む前記空気冷媒の吸込口を有し、前記空気冷媒が循環する空気冷媒路と、
前記空気冷媒路に設けられ、前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引した前記空気冷媒を圧縮するための圧縮機と、
前記空気冷媒路に設けられ、前記圧縮機で圧縮された前記空気冷媒を減圧膨張して前記冷凍庫に戻すための膨張機と、
前記空気冷媒路に設けられ、前記圧縮機で圧縮された前記空気冷媒と前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引された前記空気冷媒を熱交換するための冷熱回収熱交換器と、
前記冷熱回収熱交換器の下流側で前記圧縮機の上流側の前記空気冷媒路に設けられる除湿機と、
を備える。
(1) An air refrigerant refrigeration apparatus according to an embodiment includes:
An air refrigerant passage through which the air refrigerant circulates, including an air refrigerant outlet provided in the freezer and an air refrigerant inlet including the air in the warehouse;
A compressor provided in the air refrigerant path, for compressing the air refrigerant sucked into the air refrigerant path from the suction port;
An expander provided in the air refrigerant path, for decompressing and expanding the air refrigerant compressed by the compressor and returning it to the freezer;
A cold recovery heat exchanger for exchanging heat between the air refrigerant provided in the air refrigerant path and compressed by the compressor and the air refrigerant sucked into the air refrigerant path from the suction port;
A dehumidifier provided in the air refrigerant path on the downstream side of the cold heat recovery heat exchanger and upstream of the compressor;
Is provided.

上記(1)の構成によれば、上記除湿機は冷熱回収熱交換器より空気冷媒の流れ方向下流側に設けられ、冷熱回収熱交換器で昇温した空気冷媒が流入するので、除湿機に氷結が発生せず、かつ除湿機が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。   According to the configuration of (1) above, the dehumidifier is provided on the downstream side in the flow direction of the air refrigerant from the cold heat recovery heat exchanger, and the air refrigerant heated by the cold heat recovery heat exchanger flows into the dehumidifier. Even if icing does not occur and the dehumidifier is a dehumidifier using an adsorbent, the adsorption function of the adsorbent does not decrease, so that moisture contained in the air refrigerant can be removed during the freezing operation.

(2)一実施形態では、前記(1)の構成において、
前記空気冷媒路は、前記吹出口と前記吸込口との間で外気の導入部を有しない。
上記(2)の構成によれば、空気冷媒路に外気が導入されないため、外気に含まれる水分が混入しない。そのため、空気冷媒に含まれる水分量の増加を抑制できる。
(2) In one embodiment, in the configuration of (1),
The air refrigerant path does not have an outside air introduction portion between the air outlet and the inlet.
According to the configuration of (2), since the outside air is not introduced into the air refrigerant path, moisture contained in the outside air is not mixed. Therefore, an increase in the amount of moisture contained in the air refrigerant can be suppressed.

(3)一実施形態では、前記(1)又は(2)の構成において、
前記除湿機に前記冷熱回収熱交換器で0℃以上に昇温した前記空気冷媒が除湿対象として導入される。
上記(3)の構成によれば、除湿機に冷熱回収熱交換器で0℃以上に昇温した空気冷媒が除湿対象として導入されるので、除湿機に氷結は発生せず、かつ除湿機が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。
(3) In one embodiment, in the configuration of (1) or (2),
The air refrigerant whose temperature has been raised to 0 ° C. or higher by the cold heat recovery heat exchanger is introduced into the dehumidifier as a dehumidifying target.
According to the configuration of (3) above, since the air refrigerant heated to 0 ° C. or higher by the cold heat recovery heat exchanger is introduced into the dehumidifier as a dehumidification target, freezing does not occur in the dehumidifier, and the dehumidifier is Even in a dehumidifier using an adsorbent, the adsorption function of the adsorbent does not decrease, so that moisture contained in the air refrigerant can be removed during the freezing operation.

(4)一実施形態では、前記(1)〜(3)の何れかの構成において、
前記除湿機は、水分を吸着可能な吸着材を有し、該吸着材を前記空気冷媒に接触させて前記空気冷媒を除湿するように構成される。
上記(4)の構成によれば、吸着材によって除湿する除湿機を用いることで、空気冷媒の除湿効果を向上できる。
(4) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (3),
The dehumidifier has an adsorbent capable of adsorbing moisture, and is configured to dehumidify the air refrigerant by bringing the adsorbent into contact with the air refrigerant.
According to the configuration of (4) above, the dehumidifying effect of the air refrigerant can be improved by using the dehumidifier that dehumidifies with the adsorbent.

(5)一実施形態では、前記(4)の構成において、
前記除湿機に前記吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路を備える。
上記(5)の構成によれば、上記再生空気路から除湿機に供給される再生空気によって、吸着材に吸着された水分を除去して吸着材を再生できる。また、吸着材の再生に供された後の再生空気は廃棄されるので、冷凍庫の負荷にはならない。
(5) In one embodiment, in the configuration of (4),
A regeneration air path for supplying regeneration air for regenerating the adsorbent to the dehumidifier is provided.
According to the configuration of (5) above, the adsorbent can be regenerated by removing the moisture adsorbed on the adsorbent by the regeneration air supplied from the regeneration air path to the dehumidifier. Further, since the regenerated air after being used for regeneration of the adsorbent is discarded, it does not become a load on the freezer.

(6)一実施形態では、前記(5)の構成において、
前記再生空気路は、前記除湿機に供給される前記再生空気を予熱するヒータを有する。
上記(6)の構成によれば、上記ヒータによって除湿機に供給される再生空気を加熱し、再生空気の相対湿度を低下できるため、吸着材の再生効果を向上できる。
(6) In one embodiment, in the configuration of (5),
The regeneration air path has a heater that preheats the regeneration air supplied to the dehumidifier.
According to the configuration of (6) above, the regeneration air supplied to the dehumidifier by the heater can be heated and the relative humidity of the regeneration air can be reduced, so that the regeneration effect of the adsorbent can be improved.

(7)一実施形態では、前記(5)又は(6)の構成において、
前記再生空気路は、前記除湿機に供給される前記再生空気と前記圧縮機から吐出した前記空気冷媒とを熱交換させ、前記再生空気を予熱する予熱熱交換器を有する。
上記(7)の構成によれば、除湿機の再生工程において、除湿機に供給する再生空気を上記予熱熱交換器で予熱し、相対湿度を低下できるため、除湿機の再生効果を向上できる。また、予熱熱交換器の熱源は圧縮機から吐出された空気冷媒の保有熱で賄うことができると共に、予熱熱交換器で圧縮機から吐出された空気冷媒を冷却することで、空気冷媒冷凍装置の熱効率を向上できる。
(7) In one embodiment, in the configuration of (5) or (6),
The regeneration air path includes a preheating heat exchanger that preheats the regeneration air by exchanging heat between the regeneration air supplied to the dehumidifier and the air refrigerant discharged from the compressor.
According to the configuration of (7), in the regeneration process of the dehumidifier, the regenerative air supplied to the dehumidifier can be preheated by the preheating heat exchanger and the relative humidity can be lowered, so that the regeneration effect of the dehumidifier can be improved. In addition, the heat source of the preheating heat exchanger can be covered by the retained heat of the air refrigerant discharged from the compressor, and the air refrigerant refrigeration apparatus is cooled by cooling the air refrigerant discharged from the compressor by the preheating heat exchanger. The thermal efficiency of can be improved.

(8)一実施形態では、前記(5)〜(7)の何れかの構成において、
前記除湿機は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、
前記除湿ロータは、前記空気冷媒路と前記再生空気路とに跨って配置される。
上記除湿ロータは、空気冷媒路に配置された領域で空気冷媒を除湿する除湿工程を行い、該除湿工程で水分が吸着材に吸着された領域は、除湿ロータが回転することで再生空気路に配置された領域に移動し、そこで吸着した水分を脱着する再生工程が行われる。
上記(8)の構成によれば、空気冷媒冷凍装置の冷凍運転中に吸着材を再生できるので、デフロスト運転が不要になり、冷凍運転を継続できる。
(8) In one embodiment, in any one of the configurations (5) to (7),
The dehumidifier is configured by a dehumidification rotor that is configured to be rotatable about an axis and coated with an adsorbent,
The dehumidification rotor is disposed across the air refrigerant path and the regeneration air path.
The dehumidification rotor performs a dehumidification process in which the air refrigerant is dehumidified in an area disposed in the air refrigerant path, and an area in which moisture is adsorbed by the adsorbent in the dehumidification process is converted into a regeneration air path by rotating the dehumidification rotor. The regeneration process moves to the arranged area and desorbs the adsorbed moisture there.
According to the configuration of (8) above, since the adsorbent can be regenerated during the refrigeration operation of the air refrigerant refrigeration apparatus, the defrost operation becomes unnecessary and the refrigeration operation can be continued.

(9)一実施形態では、前記(5)〜(7)の何れかの構成において、
前記除湿機は、前記空気冷媒路に対して並列に設けられる複数の前記除湿機で構成され、
前記複数の除湿機の各々は前記再生空気路を備えると共に、前記空気冷媒路又は前記再生空気路に選択的に連通可能に構成される。
上記(9)の構成によれば、上記複数の除湿機のうち少なくとも1つで空気冷媒の除湿工程を行い、他の除湿機で吸着した水分を脱着する再生工程を行うことができる。従って、空気冷媒冷凍装置の冷凍運転を停止せずに再生工程を行うことができるので、デフロスト運転が不要になり、冷凍運転を継続できる。
(9) In one embodiment, in any one of the configurations (5) to (7),
The dehumidifier is composed of a plurality of the dehumidifiers provided in parallel to the air refrigerant path,
Each of the plurality of dehumidifiers includes the regeneration air passage and is configured to selectively communicate with the air refrigerant passage or the regeneration air passage.
According to the configuration of (9) above, it is possible to perform a regeneration process in which at least one of the plurality of dehumidifiers dehumidifies the air refrigerant and desorbs moisture adsorbed by the other dehumidifiers. Therefore, since the regeneration process can be performed without stopping the refrigeration operation of the air refrigerant refrigeration apparatus, the defrost operation becomes unnecessary, and the refrigeration operation can be continued.

(10)一実施形態では、前記(8)の構成において、
前記再生空気路は、前記除湿ロータの出口側に前記再生空気を前記除湿ロータに誘引する誘引ファンを有する。
上記(10)の構成によれば、再生工程中に上記誘引ファンによって再生空気を除湿ロータに供給することで、再生空気路が高圧とならない。従って、再生空気が空気冷媒路に流入するのを抑制できるため、高温の再生空気が圧縮機入口側の空気冷媒路に流入することによって起こる空気冷媒冷凍装置の効率低下を抑制できる。
(10) In one embodiment, in the configuration of (8),
The regeneration air path has an induction fan that attracts the regeneration air to the dehumidification rotor on the outlet side of the dehumidification rotor.
According to the configuration of (10) above, the regeneration air passage does not become high pressure by supplying regeneration air to the dehumidification rotor by the attraction fan during the regeneration process. Therefore, since it can suppress that regeneration air flows into an air refrigerant path, the efficiency fall of the air refrigerant freezing apparatus which arises when high temperature regeneration air flows into the air refrigerant path by the side of a compressor can be controlled.

(11)一実施形態に係る空気冷媒冷凍システムは、
前記冷凍庫と、
前記(1)〜(10)の何れかの構成を有する空気冷媒冷凍装置と、
を備える。
上記(11)の構成によれば、除湿機が冷熱回収熱交換器より空気冷媒の流れ方向下流側に設けられ、除湿機に冷熱回収熱交換器で昇温した空気冷媒が流入するので、除湿ロータの表面に氷結が発生せず、かつ除湿機が吸着材を用いる除湿機の場合でも吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。
(11) An air refrigerant refrigeration system according to an embodiment includes:
The freezer;
An air refrigerant refrigeration apparatus having the configuration of any one of (1) to (10);
Is provided.
According to the configuration of (11) above, the dehumidifier is provided downstream of the cold heat recovery heat exchanger in the air refrigerant flow direction, and the air refrigerant heated by the cold heat recovery heat exchanger flows into the dehumidifier. Even when the surface of the rotor does not freeze and the dehumidifier uses an adsorbent, the adsorption function of the adsorbent does not deteriorate, so that moisture contained in the air refrigerant can be removed during the freezing operation.

(12)一実施形態に係る空気冷媒冷凍方法は、
冷凍庫の内部に設けられる空気冷媒の吹出口及び庫内空気を含む前記空気冷媒の吸込口を有する空気冷媒路に前記空気冷媒を循環させる循環工程と、
前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引した前記空気冷媒を圧縮機で圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程で圧縮された前記空気冷媒を膨張機で減圧膨張して冷却し前記冷凍庫に戻す膨張工程と、
前記圧縮工程で圧縮された前記空気冷媒と前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引された前記空気冷媒を冷熱回収熱交換器で熱交換する冷熱回収工程と、
前記冷熱回収熱交換器で冷熱が回収された前記空気冷媒を除湿機で除湿する除湿工程と、
を備える。
(12) An air refrigerant refrigeration method according to an embodiment includes:
A circulation step of circulating the air refrigerant through an air refrigerant path having an air refrigerant inlet including the air refrigerant outlet and the air inside the refrigerator provided inside the freezer;
A compression step of compressing the air refrigerant sucked into the air refrigerant path from the suction port with a compressor;
An expansion step in which the air refrigerant compressed in the compression step is expanded under reduced pressure by an expander, cooled, and returned to the freezer;
A cold energy recovery step of exchanging heat between the air refrigerant compressed in the compression step and the air refrigerant sucked into the air refrigerant path from the suction port with a cold energy recovery heat exchanger;
A dehumidifying step of dehumidifying the air refrigerant from which the cold energy has been recovered by the cold heat recovery heat exchanger, with a dehumidifier;
Is provided.

上記(12)の方法によれば、上記除湿工程において、冷熱回収熱交換器で冷熱が回収され昇温した空気冷媒を除湿機で除湿するので、除湿機に氷結が発生せず、かつ除湿機が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。   According to the method of (12), in the dehumidifying step, the air refrigerant whose cold heat has been recovered by the cold heat recovery heat exchanger and whose temperature has been raised is dehumidified by the dehumidifier, so that the dehumidifier does not cause icing and the dehumidifier Even if it is a dehumidifier using an adsorbent, since the adsorption function of the adsorbent does not deteriorate, moisture contained in the air refrigerant can be removed during the freezing operation.

(13)一実施形態では、前記(12)の方法において、
前記循環工程において、
前記空気冷媒と被冷凍物とが直接接触する。
上記(13)の方法によれば、空気冷媒と被冷凍物とが直接接触するため、空気冷媒と被冷凍物との熱交換効率を向上できる。
(13) In one embodiment, in the method of (12),
In the circulation step,
The air refrigerant and the object to be frozen are in direct contact.
According to the above method (13), the air refrigerant and the object to be frozen are in direct contact with each other, so that the heat exchange efficiency between the air refrigerant and the object to be frozen can be improved.

(14)一実施形態では、前記(12)又は(13)の方法において、
前記除湿機は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、
前記除湿ロータに前記吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路を備え、
前記除湿工程は、
前記空気冷媒路を流れる前記空気冷媒を前記除湿ロータで除湿する除湿ステップと、
前記再生空気路から前記再生空気が供給されて前記吸着材を再生する再生ステップと、を含み、
前記除湿ロータが回転することで、前記除湿ロータの吸着材塗布領域で前記除湿ステップと前記再生ステップとが交互に行われる。
(14) In one embodiment, in the method of (12) or (13),
The dehumidifier is configured by a dehumidification rotor that is configured to be rotatable about an axis and coated with an adsorbent,
A regeneration air path for supplying regeneration air for regenerating the adsorbent to the dehumidifying rotor;
The dehumidifying step includes
A dehumidifying step of dehumidifying the air refrigerant flowing through the air refrigerant path with the dehumidifying rotor;
A regeneration step in which the regeneration air is supplied from the regeneration air path to regenerate the adsorbent, and
By rotating the dehumidification rotor, the dehumidification step and the regeneration step are alternately performed in the adsorbent application region of the dehumidification rotor.

上記(14)の方法によれば、上記除湿工程において、除湿ロータが回転することで、除湿ロータの吸着材塗布領域で除湿ステップと再生ステップとが交互に行われるため、除湿ステップを継続しながら吸着材の再生ステップを実施できる。   According to the above method (14), in the dehumidification step, the dehumidification rotor rotates, and the dehumidification step and the regeneration step are alternately performed in the adsorbent application region of the dehumidification rotor. An adsorbent regeneration step can be performed.

(15)一実施形態では、前記(14)の方法において、
前記再生ステップの前に、前記再生空気を前記圧縮機から吐出した前記空気冷媒と熱交換させ、前記再生空気を予熱する予熱ステップを備える。
上記(15)の方法によれば、上記予熱ステップを行うことで、除湿機に供給される再生空気の相対湿度を低下できるため、吸着材の再生効果を向上できる。
(15) In one embodiment, in the method of (14),
Prior to the regeneration step, a preheating step of preheating the regeneration air by causing the regeneration air to exchange heat with the air refrigerant discharged from the compressor.
According to the above method (15), by performing the preheating step, the relative humidity of the regenerated air supplied to the dehumidifier can be reduced, so the adsorbent regeneration effect can be improved.

一実施形態によれば、空気冷媒冷凍システムにおいて、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分や霜を効率良く除去できる。   According to one embodiment, in the air refrigerant refrigeration system, moisture and frost contained in the air refrigerant can be efficiently removed during the refrigeration operation.

一実施形態に係る空気冷媒冷凍システムの系統図である。1 is a system diagram of an air refrigerant refrigeration system according to an embodiment. 一実施形態に係る空気冷媒冷凍システムの系統図である。1 is a system diagram of an air refrigerant refrigeration system according to an embodiment. 一実施形態に係る除湿機の系統図である。It is a systematic diagram of the dehumidifier which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る空気冷媒冷凍方法の工程図である。It is process drawing of the air refrigerant freezing method which concerns on one Embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of other constituent elements.

図1及び図2は、幾つかの実施形態に係る空気冷媒冷凍システム10(10A、10B)を示す。
図1及び図2において、冷凍庫14の内部に空気冷媒路16の吹出口17a及び吸込口17bが設けられる。空気冷媒路16には、圧縮機18、膨張機20及び冷熱回収熱交換器22を含むブレイトンサイクルを構成する空気冷媒冷凍装置12(12A、12B)が設けられる。圧縮機18は、吸込口17bから空気冷媒路16に庫内空気を吸引し圧縮する。冷凍庫14の内部では、被冷凍物から蒸発する水分で相対湿度がほぼ100%となっている。膨張機20は圧縮機18で圧縮された空気冷媒を実質的に断熱下で減圧膨張させて−60℃以下に冷却し、−60℃以下の空気冷媒を吹出口17aから冷凍庫14の内部に供給する。
1 and 2 show an air refrigerant refrigeration system 10 (10A, 10B) according to some embodiments.
In FIG.1 and FIG.2, the blower outlet 17a and the suction inlet 17b of the air refrigerant path 16 are provided in the inside of the freezer 14. As shown in FIG. The air refrigerant path 16 is provided with an air refrigerant refrigeration apparatus 12 (12A, 12B) that constitutes a Brayton cycle including a compressor 18, an expander 20, and a cold heat recovery heat exchanger 22. The compressor 18 sucks and compresses the internal air from the suction port 17b to the air refrigerant path 16. Inside the freezer 14, the relative humidity is almost 100% due to the water evaporated from the object to be frozen. The expander 20 decompresses and expands the air refrigerant compressed by the compressor 18 under a substantially adiabatic condition to cool to −60 ° C. or lower, and supplies the air refrigerant at −60 ° C. or lower to the inside of the freezer 14 from the outlet 17a. To do.

冷熱回収熱交換器22は、圧縮機18で圧縮された空気冷媒と吸込口17bから空気冷媒路16に吸引された空気冷媒を熱交換し、圧縮機18に供給する空気冷媒を加熱すると共に、膨張機20に供給する空気冷媒を冷却することで、空気冷媒冷凍装置12の熱効率を向上させる。
冷熱回収熱交換器22の下流側で圧縮機18の上流側の空気冷媒路16に除湿機24が設けられ、吸込口17bから吸引され冷熱回収熱交換器22で昇温した空気冷媒に含まれる水分を除去する。
The cold heat recovery heat exchanger 22 exchanges heat between the air refrigerant compressed by the compressor 18 and the air refrigerant sucked into the air refrigerant path 16 from the suction port 17b, and heats the air refrigerant supplied to the compressor 18, By cooling the air refrigerant supplied to the expander 20, the thermal efficiency of the air refrigerant refrigeration apparatus 12 is improved.
A dehumidifier 24 is provided in the air refrigerant path 16 downstream of the cold heat recovery heat exchanger 22 and upstream of the compressor 18, and is included in the air refrigerant sucked from the suction port 17 b and heated by the cold heat recovery heat exchanger 22. Remove moisture.

上記構成によれば、除湿機24は冷熱回収熱交換器22より空気冷媒の流れ方向下流側に設けられ、冷熱回収熱交換器22で昇温した空気冷媒が流入するので、除湿機24に氷結が発生せず、かつ除湿機24が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分や霜を除去できる。   According to the above configuration, the dehumidifier 24 is provided downstream of the cold heat recovery heat exchanger 22 in the flow direction of the air refrigerant, and the air refrigerant heated by the cold heat recovery heat exchanger 22 flows in, so the dehumidifier 24 is frozen. Even if the dehumidifier 24 is a dehumidifier using an adsorbent, the adsorption function of the adsorbent does not decrease, so that moisture and frost contained in the air refrigerant can be removed during the freezing operation.

一実施形態では、図1及び図2に示すように、圧縮機18及び膨張機20は駆動部26の単一の出力軸26aに接続され、出力軸26aによって駆動される。
一実施形態では、駆動部26は例えばモータであり、圧縮機18及び膨張機20は夫々ターボ型であり、モータの出力軸26aによって連動して回転駆動される。これによって、膨張機20において空気冷媒の減圧膨張によって出力軸26aに加わる空気冷媒の回転力が駆動部26の動力を補助するので、空気冷媒冷凍装置12の熱効率を向上できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the compressor 18 and the expander 20 are connected to a single output shaft 26a of the drive unit 26 and driven by the output shaft 26a.
In one embodiment, the drive unit 26 is, for example, a motor, and the compressor 18 and the expander 20 are each of a turbo type and are rotationally driven in conjunction with an output shaft 26a of the motor. As a result, the rotational force of the air refrigerant applied to the output shaft 26a by the decompression and expansion of the air refrigerant in the expander 20 assists the power of the drive unit 26, so that the thermal efficiency of the air refrigerant refrigeration apparatus 12 can be improved.

一実施形態では、圧縮機18の下流側の空気冷媒路16に一次冷却器28を備える。圧縮機18から吐出した高温の空気冷媒は一次冷却器28で例えば冷却水wなどの冷却媒体によって冷却される。これによって、空気冷媒冷凍装置12の熱効率を向上できる。   In one embodiment, a primary cooler 28 is provided in the air refrigerant path 16 on the downstream side of the compressor 18. The high-temperature air refrigerant discharged from the compressor 18 is cooled by a cooling medium such as cooling water w in the primary cooler 28. Thereby, the thermal efficiency of the air refrigerant refrigeration apparatus 12 can be improved.

一実施形態では、空気冷媒路16は吹出口17aと吸込口17bとの間で外気の導入部を有しない。
この実施形態によれば、空気冷媒路16に外気が導入されないため、外気に含まれる水分が混入しない。そのため、空気冷媒に含まれる水分量の増加を抑制できる。
In one embodiment, the air refrigerant path 16 does not have an outside air introduction part between the air outlet 17a and the inlet 17b.
According to this embodiment, since the outside air is not introduced into the air refrigerant path 16, moisture contained in the outside air is not mixed. Therefore, an increase in the amount of moisture contained in the air refrigerant can be suppressed.

一実施形態では、除湿機24に冷熱回収熱交換器22で0℃以上に昇温した空気冷媒が除湿対象として導入される。
この実施形態によれば、除湿機24に冷熱回収熱交換器で0℃以上に昇温した空気冷媒が除湿対象として導入されるので、除湿機24に氷結が発生しない。また、除湿機24が吸着材を用いる除湿機であっても、空気冷媒が0℃以上の昇温しているので、吸着材の吸着機能が低下しない。そのため、除湿機24は冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分の除湿機能を維持できる。
In one embodiment, an air refrigerant whose temperature has been raised to 0 ° C. or higher by the cold heat recovery heat exchanger 22 is introduced into the dehumidifier 24 as a dehumidifying target.
According to this embodiment, since the air refrigerant heated to 0 ° C. or higher by the cold heat recovery heat exchanger is introduced into the dehumidifier 24 as a dehumidification target, icing does not occur in the dehumidifier 24. Moreover, even if the dehumidifier 24 is a dehumidifier using an adsorbent, the air refrigerant is heated to 0 ° C. or higher, so that the adsorbent adsorption function does not deteriorate. Therefore, the dehumidifier 24 can maintain a dehumidifying function for moisture contained in the air refrigerant during the freezing operation.

一実施形態では、除湿機24は、水分を吸着可能な吸着材を有し、該吸着材を空気冷媒に接触させて空気冷媒を除湿するように構成される。
この実施形態によれば、吸着材によって除湿する除湿機を用いることで、空気冷媒の除湿効果を向上できる。
吸着材として例えばシリカゲル、ゼオライト、活性炭等の無機化合物系の吸着材を用いることができる。
In one embodiment, the dehumidifier 24 has an adsorbent capable of adsorbing moisture, and is configured to dehumidify the air refrigerant by bringing the adsorbent into contact with the air refrigerant.
According to this embodiment, the dehumidifying effect of the air refrigerant can be improved by using the dehumidifier that dehumidifies with the adsorbent.
As the adsorbing material, for example, an inorganic compound-based adsorbing material such as silica gel, zeolite, or activated carbon can be used.

一実施形態では、図1及び図2に示すように、除湿機24に吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路30を備える。再生空気として例えば外気aが用いられる。
この実施形態によれば、再生空気路30から除湿機24に供給される再生空気によって、吸着材に吸着された水分を除去して吸着材を再生できる。また、吸着材の再生に供された後の再生空気は系外へ排気されるので、冷凍庫14の負荷にはならない。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a regeneration air passage 30 for supplying regeneration air for regenerating the adsorbent to the dehumidifier 24 is provided. For example, outside air a is used as the regeneration air.
According to this embodiment, the adsorbent can be regenerated by removing the moisture adsorbed on the adsorbent by the regenerative air supplied from the regeneration air passage 30 to the dehumidifier 24. In addition, since the regeneration air after being used for regeneration of the adsorbent is exhausted outside the system, it does not become a load on the freezer 14.

一実施形態では、図1及び図2に示すように、再生空気路30は、除湿機24に供給される再生空気を予熱するヒータ32を有する。
この実施形態によれば、ヒータ32によって除湿機24に供給される再生空気を加熱し、再生空気の相対湿度を低下できるため、吸着材の再生効果を向上できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the regeneration air passage 30 includes a heater 32 that preheats regeneration air supplied to the dehumidifier 24.
According to this embodiment, since the regeneration air supplied to the dehumidifier 24 by the heater 32 can be heated and the relative humidity of the regeneration air can be lowered, the regeneration effect of the adsorbent can be improved.

一実施形態では、図2に示すように、空気冷媒冷凍装置12(12B)において、再生空気路30は予熱熱交換器34を有する。予熱熱交換器34は、除湿機24に供給される再生空気と圧縮機18から吐出した空気冷媒とを熱交換させ再生空気を予熱する。
この実施形態によれば、除湿機24の再生工程において、除湿機24に供給する再生空気を予熱熱交換器34で予熱し、相対湿度を低下できるため、除湿機の再生効果を向上できる。また、予熱熱交換器34の熱源は圧縮機18から吐出された空気冷媒の保有熱で賄うことができると共に、予熱熱交換器34で圧縮機18から吐出された空気冷媒を冷却することで、空気冷媒冷凍装置12(12B)の熱効率を向上できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 2, in the air refrigerant refrigeration apparatus 12 (12 </ b> B), the regeneration air passage 30 includes a preheating heat exchanger 34. The preheating heat exchanger 34 preheats the regeneration air by exchanging heat between the regeneration air supplied to the dehumidifier 24 and the air refrigerant discharged from the compressor 18.
According to this embodiment, in the regeneration process of the dehumidifier 24, the regenerative air supplied to the dehumidifier 24 can be preheated by the preheating heat exchanger 34 and the relative humidity can be lowered, so that the regeneration effect of the dehumidifier can be improved. In addition, the heat source of the preheating heat exchanger 34 can be covered by the retained heat of the air refrigerant discharged from the compressor 18, and the air refrigerant discharged from the compressor 18 is cooled by the preheating heat exchanger 34. The thermal efficiency of the air refrigerant refrigeration apparatus 12 (12B) can be improved.

一実施形態では、図1及び図2に示すように、除湿機24は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成される。この除湿ロータは、空気冷媒路16と再生空気路30とに跨って配置される。除湿ロータのうち、空気冷媒路16に配置された領域で空気冷媒を除湿する除湿工程が行われ、この除湿工程で水分が吸着材に吸着された領域は、除湿ロータが回転することで再生空気路30に配置された領域に移動し、そこで吸着した水分を脱着する再生工程が行われる。
この実施形態によれば、空気冷媒冷凍装置12の冷凍運転中に吸着材を再生できるので、デフロスト運転が不要になり、冷凍運転を継続できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the dehumidifier 24 is configured by a dehumidification rotor that is configured to be rotatable about an axis and to which an adsorbent is applied. The dehumidifying rotor is disposed across the air refrigerant path 16 and the regeneration air path 30. Of the dehumidifying rotor, a dehumidifying process for dehumidifying the air refrigerant is performed in an area disposed in the air refrigerant path 16, and an area where moisture is adsorbed by the adsorbent in the dehumidifying process is regenerated by rotating the dehumidifying rotor. A regeneration process for moving to the region arranged in the path 30 and desorbing the adsorbed moisture is performed.
According to this embodiment, since the adsorbent can be regenerated during the refrigeration operation of the air refrigerant refrigeration apparatus 12, the defrost operation becomes unnecessary, and the refrigeration operation can be continued.

一実施形態では、図3に示すように、除湿機24は、空気冷媒路16に対して並列に設けられる複数の除湿機24(24a、24b)で構成される。複数の除湿機24は夫々再生空気路30(30a、30b)を備えると共に、空気冷媒路16又は再生空気路30に選択的に連通可能に構成される。
この実施形態によれば、複数の除湿機24(24a、24b)のうち少なくとも1つの除湿機で空気冷媒の除湿工程を行い、他の除湿機で吸着した水分を脱着する再生工程を行うことができる。従って、空気冷媒冷凍装置12の冷凍運転を停止せずに再生工程を行うことができるので、デフロスト運転が不要になり、冷凍運転を継続できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 3, the dehumidifier 24 includes a plurality of dehumidifiers 24 (24 a and 24 b) provided in parallel with the air refrigerant path 16. Each of the plurality of dehumidifiers 24 includes a regeneration air passage 30 (30a, 30b), and is configured to selectively communicate with the air refrigerant passage 16 or the regeneration air passage 30.
According to this embodiment, at least one dehumidifier among the plurality of dehumidifiers 24 (24a, 24b) performs a dehumidification process of the air refrigerant, and performs a regeneration process of desorbing moisture adsorbed by the other dehumidifiers. it can. Therefore, since the regeneration process can be performed without stopping the refrigeration operation of the air refrigerant refrigeration apparatus 12, the defrost operation becomes unnecessary, and the refrigeration operation can be continued.

一実施形態では、図3に示すように、除湿機24は、空気冷媒路16に対して並列に設けられる一対の除湿機24(24a、24b)で構成される。一対の除湿機24(24a、24b)に夫々空気冷媒路16から分岐した一対の空気冷媒路16(16a、16b)が接続される。一対の除湿機24(24a、24b)には夫々再生空気路30から分岐した再生空気路30(30a、30b)が接続される。
除湿機24(24a、24b)の上流側及び下流側で、一対の空気冷媒路16及び一対の再生空気路30(30a、30b)に夫々切替弁36及び38が設けられる。
In one embodiment, as shown in FIG. 3, the dehumidifier 24 includes a pair of dehumidifiers 24 (24 a and 24 b) provided in parallel to the air refrigerant path 16. A pair of air refrigerant paths 16 (16a, 16b) branched from the air refrigerant path 16 are connected to the pair of dehumidifiers 24 (24a, 24b), respectively. The pair of dehumidifiers 24 (24a, 24b) are connected to regeneration air passages 30 (30a, 30b) branched from the regeneration air passage 30, respectively.
On the upstream side and downstream side of the dehumidifier 24 (24a, 24b), switching valves 36 and 38 are provided in the pair of air refrigerant paths 16 and the pair of regenerative air paths 30 (30a, 30b), respectively.

切替弁36及び38の開閉を制御することで、除湿機24(24a、24b)では、空気冷媒路16(16a、16b)と再生空気路30(30a、30b)とが交互に連通され、除湿工程と再生工程とが交互に行われる。図3では、除湿機24(24a)の切替弁36が開放され、切替弁38が閉鎖されて除湿工程が行われ、除湿機24(24b)の切替弁36が閉鎖され、切替弁38が開放されて再生工程が行われている状態を示す。   By controlling the opening and closing of the switching valves 36 and 38, in the dehumidifier 24 (24a, 24b), the air refrigerant path 16 (16a, 16b) and the regeneration air path 30 (30a, 30b) are alternately communicated to dehumidify. The process and the regeneration process are performed alternately. In FIG. 3, the switching valve 36 of the dehumidifier 24 (24a) is opened, the switching valve 38 is closed, the dehumidifying process is performed, the switching valve 36 of the dehumidifier 24 (24b) is closed, and the switching valve 38 is opened. The state where the regeneration process is performed is shown.

一実施形態では、図1及び図2に示すように、除湿機24として除湿ロータが用いられ、再生空気路30は該除湿ロータの出口側に誘引ファン40が設けられる。誘引ファン40によって再生空気を除湿ロータに誘引している。
この実施形態によれば、再生工程中に誘引ファン40によって再生空気を除湿ロータに供給することで、再生空気路30が高圧とならない。従って、再生空気が空気冷媒路16に流入するのを抑制できるため、高温の再生空気(例えば、水分を含む外気a)が圧縮機18の入口側の空気冷媒路16に流入することによって起こる空気冷媒冷凍装置12の効率低下を抑制できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a dehumidification rotor is used as the dehumidifier 24, and the regeneration air passage 30 is provided with an induction fan 40 on the outlet side of the dehumidification rotor. The regenerative air is attracted to the dehumidification rotor by the attraction fan 40.
According to this embodiment, the regeneration air path 30 does not become a high pressure by supplying regeneration air to the dehumidification rotor by the induction fan 40 during the regeneration process. Accordingly, since it is possible to suppress the regeneration air from flowing into the air refrigerant path 16, the air that is generated when high-temperature regeneration air (for example, the outside air a containing moisture) flows into the air refrigerant path 16 on the inlet side of the compressor 18. A reduction in efficiency of the refrigerant refrigeration apparatus 12 can be suppressed.

図1及び図2中の空気冷媒路16の各部位に付記された数値は、各部位における空気冷媒の温度の一例を示す。   The numerical value attached to each part of the air refrigerant path 16 in FIG.1 and FIG.2 shows an example of the temperature of the air refrigerant in each part.

幾つかの実施形態に係る空気冷媒冷凍システム10(10A、10B)は、図1及び図2に示すように、冷凍庫14と、空気冷媒冷凍装置12(12A、12B)と、を備える。
空気冷媒冷凍システム10によれば、除湿機24が冷熱回収熱交換器22より空気冷媒の流れ方向下流側に設けられ、除湿機24に冷熱回収熱交換器22で昇温した空気冷媒が流入するので、除湿機24の表面に氷結が発生せず、かつ除湿機24が吸着材を用いる除湿機の場合でも、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the air refrigerant refrigeration system 10 (10A, 10B) according to some embodiments includes a freezer 14 and an air refrigerant refrigeration apparatus 12 (12A, 12B).
According to the air refrigerant refrigeration system 10, the dehumidifier 24 is provided downstream of the cold heat recovery heat exchanger 22 in the air refrigerant flow direction, and the air refrigerant heated by the cold heat recovery heat exchanger 22 flows into the dehumidifier 24. Therefore, icing does not occur on the surface of the dehumidifier 24, and even when the dehumidifier 24 is a dehumidifier using an adsorbent, the adsorbent adsorption function does not deteriorate, so that moisture contained in the air refrigerant is reduced during the freezing operation. Can be removed.

一実施形態に係る空気冷媒冷凍方法は、図4に示すように、冷凍庫14の内部に設けられる空気冷媒の吹出口17a及び庫内空気を含む空気冷媒の吸込口17bを有する空気冷媒路16に空気冷媒を循環させる(循環工程S10)。冷凍庫14で被冷凍物を冷却して昇温し、かつ庫内の被冷凍物から蒸発した水分を含み、相対湿度がほぼ100%の庫内空気は空気冷媒路16に設けられた圧縮機18で空気冷媒路16に吸引され、圧縮機18で圧縮される(圧縮工程S12)。圧縮機18で圧縮された空気冷媒は膨張機20で実質的に断熱条件下で減圧膨張して−60℃以下に冷却され、冷凍庫14に戻される(膨張工程S14)。冷凍庫14の内部は超低温の空気冷媒によって−60℃以下に冷却される。   As shown in FIG. 4, the air refrigerant refrigeration method according to the embodiment includes an air refrigerant outlet 16 a provided in the freezer 14 and an air refrigerant passage 16 having an air refrigerant inlet 17 b including air in the refrigerator. Air refrigerant is circulated (circulation step S10). The freezer 14 cools the object to be frozen, raises the temperature, contains the moisture evaporated from the object to be frozen, and the internal air having a relative humidity of approximately 100% is a compressor 18 provided in the air refrigerant path 16. Is sucked into the air refrigerant path 16 and compressed by the compressor 18 (compression step S12). The air refrigerant compressed by the compressor 18 is expanded under reduced pressure by the expander 20 under substantially adiabatic conditions, cooled to −60 ° C. or lower, and returned to the freezer 14 (expansion step S14). The inside of the freezer 14 is cooled to −60 ° C. or less by an ultra-low temperature air refrigerant.

圧縮工程S12で圧縮された空気冷媒と吸込口17bから空気冷媒路16に吸引された空気冷媒とは冷熱回収熱交換器22で熱交換され、吸込口17bから空気冷媒路16に吸引された空気冷媒は、圧縮工程S12で圧縮された高温の空気冷媒を冷却する(冷熱回収工程S16)。次に、冷熱回収熱交換器22で冷熱が回収され昇温した空気冷媒を除湿機24で除湿する(除湿工程S18)。   The air refrigerant compressed in the compression step S12 and the air refrigerant sucked into the air refrigerant path 16 from the suction port 17b are heat-exchanged by the cold recovery heat exchanger 22, and the air sucked into the air refrigerant path 16 from the suction port 17b. The refrigerant cools the high-temperature air refrigerant compressed in the compression step S12 (cold heat recovery step S16). Next, the air refrigerant whose temperature has been recovered from the cold heat recovery heat exchanger 22 and dehydrated is dehumidified by the dehumidifier 24 (dehumidification step S18).

上記方法によれば、除湿工程S18において、冷熱回収熱交換器22で冷熱が回収され昇温した空気冷媒を除湿機24で除湿するので、除湿機24に氷結が発生せず、かつ除湿機24が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。   According to the above method, in the dehumidifying step S18, the air refrigerant whose temperature has been recovered by the cold heat recovery heat exchanger 22 and dehydrated is dehumidified by the dehumidifier 24, so that the dehumidifier 24 does not cause icing and the dehumidifier 24. Even if it is a dehumidifier using an adsorbent, since the adsorption function of the adsorbent does not deteriorate, moisture contained in the air refrigerant can be removed during the freezing operation.

一実施形態では、循環工程S10において、冷凍庫14の庫内で空気冷媒と被冷凍物とが直接接触する。
この実施形態によれば、空気冷媒と被冷凍物とが直接接触するため、空気冷媒と被冷凍物との熱交換効率を向上できる。
In one embodiment, in the circulation step S <b> 10, the air refrigerant and the object to be frozen are in direct contact within the freezer 14.
According to this embodiment, since the air refrigerant and the object to be frozen are in direct contact, the heat exchange efficiency between the air refrigerant and the object to be frozen can be improved.

一実施形態では、除湿機24は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、この除湿ロータに吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路30を備える。そして、除湿工程S18は、図4に示すように、まず、空気冷媒路16を流れる空気冷媒が流入する除湿ロータの領域で空気冷媒を除湿ロータで除湿する(除湿ステップS18a)。次に、除湿ロータが回転して空気冷媒中の水分を吸着した領域がは再生空気路30が流入する領域に移り、水分を吸着した吸着材は再生空気に曝されて水分を放出し吸着材が再生される(再生ステップS18c)。
このように、除湿ロータが回転することで、除湿ロータの吸着材塗布領域で除湿ステップS18aと再生ステップS18cとが交互に行われる。
In one embodiment, the dehumidifier 24 is configured by a dehumidification rotor that is configured to be rotatable about an axis and is coated with an adsorbent, and a regeneration air passage 30 that supplies the dehumidification rotor with regeneration air that regenerates the adsorbent. Is provided. In the dehumidifying step S18, as shown in FIG. 4, first, the air refrigerant is dehumidified by the dehumidifying rotor in the area of the dehumidifying rotor into which the air refrigerant flowing through the air refrigerant path 16 flows (dehumidifying step S18a). Next, the area where the dehumidification rotor rotates and the moisture in the air refrigerant is adsorbed moves to the area where the regeneration air passage 30 flows, and the adsorbent that adsorbs the moisture is exposed to the regeneration air and releases the moisture to adsorb the adsorbent. Is reproduced (reproduction step S18c).
As described above, when the dehumidification rotor rotates, the dehumidification step S18a and the regeneration step S18c are alternately performed in the adsorbent application region of the dehumidification rotor.

この実施形態によれば、除湿工程S18において、除湿ロータが回転することで、除湿ロータの吸着材塗布領域で除湿ステップS18aと再生ステップS18cとが交互に行われるため、除湿ステップS18aを継続しながら吸着材の再生ステップS18cを行うことができる。   According to this embodiment, since the dehumidification rotor rotates in the dehumidification step S18, the dehumidification step S18a and the regeneration step S18c are alternately performed in the adsorbent application region of the dehumidification rotor, so that the dehumidification step S18a is continued. The adsorbent regeneration step S18c can be performed.

一実施形態では、図2に示すように、再生ステップS18cの前に、再生空気を圧縮機18から吐出した空気冷媒と熱交換させ、再生空気を予熱する(予熱ステップS18b)。
この実施形態によれば、予熱ステップS18bを行うことで、除湿機24に供給される再生空気の相対湿度を低下できるため、吸着材の再生効果を向上できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 2, before the regeneration step S18c, the regeneration air is heat-exchanged with the air refrigerant discharged from the compressor 18 to preheat the regeneration air (preheating step S18b).
According to this embodiment, by performing the preheating step S18b, the relative humidity of the regeneration air supplied to the dehumidifier 24 can be lowered, so that the adsorbent regeneration effect can be improved.

一実施形態によれば、空気冷媒冷凍システムにおいて、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。   According to one embodiment, in the air refrigerant refrigeration system, moisture contained in the air refrigerant can be removed during the refrigeration operation.

10(10A、10B) 空気冷媒冷凍システム
12(12A、12B) 空気冷媒冷凍装置
14 冷凍庫
16(16a、16b) 空気冷媒路
17a 吹出口
17b 吸込口
18 圧縮機
20 膨張機
22 冷熱回収熱交換器
24(24a、24b) 除湿機
26 駆動部
26a 出力軸
28 一次冷却器
30(30a、30b) 再生空気路
32 ヒータ
34 予熱熱交換器
36,38 切替弁
40 誘引ファン
a 外気
10 (10A, 10B) Air refrigerant refrigeration system 12 (12A, 12B) Air refrigerant refrigeration apparatus 14 Freezer 16 (16a, 16b) Air refrigerant path 17a Air outlet 17b Air inlet 18 Compressor 20 Expander 22 Cold recovery heat exchanger 24 (24a, 24b) Dehumidifier 26 Drive unit 26a Output shaft 28 Primary cooler 30 (30a, 30b) Regenerative air passage 32 Heater 34 Preheating heat exchanger 36, 38 Switching valve 40 Induction fan a Outside air

Claims (15)

冷凍庫の内部に設けられる空気冷媒の吹出口及び庫内空気を含む前記空気冷媒の吸込口を有し、前記空気冷媒が循環する空気冷媒路と、
前記空気冷媒路に設けられ、前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引した前記空気冷媒を圧縮するための圧縮機と、
前記空気冷媒路に設けられ、前記圧縮機で圧縮された前記空気冷媒を減圧膨張して前記冷凍庫に戻すための膨張機と、
前記空気冷媒路に設けられ、前記圧縮機で圧縮された前記空気冷媒と前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引された前記空気冷媒を熱交換するための冷熱回収熱交換器と、
前記冷熱回収熱交換器の下流側で前記圧縮機の上流側の前記空気冷媒路に設けられる除湿機と、
を備えることを特徴とする空気冷媒冷凍装置。
An air refrigerant passage through which the air refrigerant circulates, including an air refrigerant outlet provided in the freezer and an air refrigerant inlet including the air in the warehouse;
A compressor provided in the air refrigerant path, for compressing the air refrigerant sucked into the air refrigerant path from the suction port;
An expander provided in the air refrigerant path, for decompressing and expanding the air refrigerant compressed by the compressor and returning it to the freezer;
A cold recovery heat exchanger for exchanging heat between the air refrigerant provided in the air refrigerant path and compressed by the compressor and the air refrigerant sucked into the air refrigerant path from the suction port;
A dehumidifier provided in the air refrigerant path on the downstream side of the cold heat recovery heat exchanger and upstream of the compressor;
An air refrigerant refrigeration apparatus comprising:
前記空気冷媒路は、前記吹出口と前記吸込口との間で外気の導入部を有しないことを特徴とする請求項1に記載の空気冷媒冷凍装置。   2. The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the air refrigerant path does not include an outside air introduction portion between the air outlet and the suction port. 前記除湿機に前記冷熱回収熱交換器で0℃以上に昇温した前記空気冷媒が除湿対象として導入されることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気冷媒冷凍装置。   The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 1 or 2, wherein the air refrigerant whose temperature has been raised to 0 ° C or higher by the cold heat recovery heat exchanger is introduced into the dehumidifier as a dehumidification target. 前記除湿機は、水分を吸着可能な吸着材を有し、該吸着材を前記空気冷媒に接触させて前記空気冷媒を除湿するように構成されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の空気冷媒冷凍装置。   4. The dehumidifier includes an adsorbent capable of adsorbing moisture, and is configured to dehumidify the air refrigerant by bringing the adsorbent into contact with the air refrigerant. The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 1. 前記除湿機に前記吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路を備えることを特徴とする請求項4に記載の空気冷媒冷凍装置。   The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 4, further comprising a regeneration air path for supplying regeneration air for regenerating the adsorbent to the dehumidifier. 前記再生空気路は、前記除湿機に供給される前記再生空気を予熱するヒータを有することを特徴とする請求項5に記載の空気冷媒冷凍装置。   The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 5, wherein the regeneration air path includes a heater that preheats the regeneration air supplied to the dehumidifier. 前記再生空気路は、前記除湿機に供給される前記再生空気と前記圧縮機から吐出した前記空気冷媒とを熱交換させ、前記再生空気を予熱する予熱熱交換器を有することを特徴とする請求項5又は6に記載の空気冷媒冷凍装置。   The regeneration air path includes a preheating heat exchanger that preheats the regeneration air by exchanging heat between the regeneration air supplied to the dehumidifier and the air refrigerant discharged from the compressor. Item 7. The air refrigerant refrigeration apparatus according to Item 5 or 6. 前記除湿機は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、
前記除湿ロータは、前記空気冷媒路と前記再生空気路とに跨って配置されることを特徴とする請求項5乃至7の何れか一項に記載の空気冷媒冷凍装置。
The dehumidifier is configured by a dehumidification rotor that is configured to be rotatable about an axis and coated with an adsorbent,
The air refrigerant refrigeration apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein the dehumidifying rotor is disposed across the air refrigerant path and the regeneration air path.
前記除湿機は、前記空気冷媒路に対して並列に設けられる複数の前記除湿機で構成され、
前記複数の除湿機の各々は前記再生空気路を備えると共に、前記空気冷媒路又は前記再生空気路に選択的に連通可能に構成されることを特徴とする請求項5乃至7の何れか一項に記載の空気冷媒冷凍装置。
The dehumidifier is composed of a plurality of the dehumidifiers provided in parallel to the air refrigerant path,
8. Each of the plurality of dehumidifiers includes the regeneration air path, and is configured to be selectively communicated with the air refrigerant path or the regeneration air path. The air refrigerant refrigeration apparatus described in 1.
前記再生空気路は、前記除湿ロータの出口側に前記再生空気を前記除湿ロータに誘引する誘引ファンを有することを特徴とする請求項8に記載の空気冷媒冷凍装置。   9. The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 8, wherein the regeneration air path has an induction fan that attracts the regeneration air to the dehumidification rotor on an outlet side of the dehumidification rotor. 前記冷凍庫と、
請求項1乃至10の何れか一項に記載の空気冷媒冷凍装置と、
を備えることを特徴とする空気冷媒冷凍システム。
The freezer;
The air refrigerant refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 10,
An air refrigerant refrigeration system comprising:
冷凍庫の内部に設けられる空気冷媒の吹出口及び庫内空気を含む前記空気冷媒の吸込口を有する空気冷媒路に前記空気冷媒を循環させる循環工程と、
前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引した前記空気冷媒を圧縮機で圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程で圧縮された前記空気冷媒を膨張機で減圧膨張して冷却し前記冷凍庫に戻す膨張工程と、
前記圧縮工程で圧縮された前記空気冷媒と前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引された前記空気冷媒を冷熱回収熱交換器で熱交換する冷熱回収工程と、
前記冷熱回収熱交換器で冷熱が回収された前記空気冷媒を除湿機で除湿する除湿工程と、
を備えることを特徴とする空気冷媒冷凍方法。
A circulation step of circulating the air refrigerant through an air refrigerant path having an air refrigerant inlet including the air refrigerant outlet and the air inside the refrigerator provided inside the freezer;
A compression step of compressing the air refrigerant sucked into the air refrigerant path from the suction port with a compressor;
An expansion step in which the air refrigerant compressed in the compression step is expanded under reduced pressure by an expander, cooled, and returned to the freezer;
A cold energy recovery step of exchanging heat between the air refrigerant compressed in the compression step and the air refrigerant sucked into the air refrigerant path from the suction port with a cold energy recovery heat exchanger;
A dehumidifying step of dehumidifying the air refrigerant from which the cold energy has been recovered by the cold heat recovery heat exchanger, with a dehumidifier;
An air refrigerant refrigeration method comprising:
前記循環工程において、
前記空気冷媒と被冷凍物とが直接接触することを特徴とする請求項12に記載の空気冷媒冷凍方法。
In the circulation step,
The air refrigerant refrigeration method according to claim 12, wherein the air refrigerant and the object to be frozen are in direct contact with each other.
前記除湿機は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、
前記除湿ロータに前記吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路を備え、
前記除湿工程は、
前記空気冷媒路を流れる前記空気冷媒を前記除湿ロータで除湿する除湿ステップと、
前記再生空気路から前記再生空気が供給されて前記吸着材を再生する再生ステップと、を含み、
前記除湿ロータが回転することで、前記除湿ロータの吸着材塗布領域で前記除湿ステップと前記再生ステップとが交互に行われることを特徴とする請求項12又は13に記載の空気冷媒冷凍方法。
The dehumidifier is configured by a dehumidification rotor that is configured to be rotatable about an axis and coated with an adsorbent,
A regeneration air path for supplying regeneration air for regenerating the adsorbent to the dehumidifying rotor;
The dehumidifying step includes
A dehumidifying step of dehumidifying the air refrigerant flowing through the air refrigerant path with the dehumidifying rotor;
A regeneration step in which the regeneration air is supplied from the regeneration air path to regenerate the adsorbent, and
The air refrigerant refrigeration method according to claim 12 or 13, wherein the dehumidification step and the regeneration step are alternately performed in the adsorbent application region of the dehumidification rotor as the dehumidification rotor rotates.
前記再生ステップの前に、前記再生空気を前記圧縮機から吐出した前記空気冷媒と熱交換させ、前記再生空気を予熱する予熱ステップを備えることを特徴とする請求項14に記載の空気冷媒冷凍方法。   15. The air refrigerant refrigeration method according to claim 14, further comprising a preheating step of preheating the regeneration air by exchanging heat of the regeneration air with the air refrigerant discharged from the compressor before the regeneration step. .
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