JP2019190827A - Freezing and refrigeration system - Google Patents

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中山 淳也
Junya Nakayama
淳也 中山
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Nichirei Logistics Eng Co Ltd
Nichirei Logistics Engineering Co Ltd
Nakayama Engineering Co Ltd
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Nichirei Logistics Engineering Co Ltd
Nakayama Engineering Co Ltd
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Abstract

To make a design for producing equal splitting of refrigerant to a plurality of circuits of a cooling coil at a unit cooler and perform an effective heat transfer action at a heat transfer surface of the unit cooler so as to improve an operation efficiency.SOLUTION: Refrigerant liquefied in a low receiver 110 is sent by a liquid transferring pump 130 to a distributor 140 through an expansion valve 132, the refrigerant is divided to flow and sent to each of cooling coils of a unit cooler 150. The distributor 140 is designed for performing a uniform distribution of refrigerant in view of its nozzle diameter, tube diameter and tube length. The refrigerant passed through the unit cooler 150 is merged by a confluent manifold 152, and after this operation, the refrigerant returns back to the low receiver 110. An overheat state of the refrigerant is calculated in reference to a pressure corresponding temperature got from the results of detection of a temperature sensor 154 and a pressure sensor 156 at the refrigerant outlet side of the unit cooler 150 and a flow rate of the refrigerant is controlled by an expansion valve 132 under an operation of an overheat state controller 158.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ユニットクーラーを利用する冷凍システム又は冷蔵システム(以下「冷凍・冷蔵システム」と総称する)に関し、具体的には、ユニットクーラーにおける冷却コイルの複数の回路に冷媒を分流する冷蔵・冷凍システムの改良に関する。   The present invention relates to a refrigeration system or a refrigeration system using a unit cooler (hereinafter collectively referred to as a “refrigeration / refrigeration system”), and more specifically, to a refrigeration / refrigeration in which refrigerant is divided into a plurality of circuits of a cooling coil in the unit cooler. It relates to the improvement of the system.

予め所定の温度まで冷却された冷媒を熱交換器へ送液する二次冷却系統(Secondary Refrigeration System)や、液ポンプ方式の冷凍システムでは、従来マニホールド(液ヘッダー)を使用して、ユニットクーラーの冷却コイルの各回路に冷媒を流入させることで、冷却コイル内部で冷媒を蒸発させ、その気化熱を利用して、冷却コイルの外側空気と冷媒との熱交換を行っている。   In a secondary cooling system (Secondary Refrigeration System) that sends a refrigerant that has been cooled to a predetermined temperature to the heat exchanger in advance, or in a liquid pump type refrigeration system, a conventional manifold (liquid header) is used to By causing the refrigerant to flow into each circuit of the cooling coil, the refrigerant is evaporated inside the cooling coil, and heat exchange between the outside air of the cooling coil and the refrigerant is performed using the heat of vaporization.

ところで、多回路で構成されているユニットクーラー冷却コイルに冷媒が流入すると、同時に発生する蒸発作用(気化)によって回路毎の圧力損失が発生する。マニホールドを用いた場合、圧力損失が回路毎に異なるようになり、各回路に均一な量の冷媒を流入させることが困難となって、有効な伝熱面に対する伝熱作用が低下してしまう。   By the way, when the refrigerant flows into the unit cooler cooling coil composed of multiple circuits, a pressure loss for each circuit occurs due to evaporation (vaporization) that occurs at the same time. When the manifold is used, the pressure loss is different for each circuit, and it becomes difficult to flow a uniform amount of refrigerant into each circuit, and the heat transfer effect on the effective heat transfer surface is reduced.

具体的には、冷却コイルの各回路のうち、ある回路では出口に冷媒液が流れ、ある回路では出口に過熱したガスが通過するといった、不均等な流れが生ずるようになる。この結果、伝熱面における伝熱作用を有効に利用することができず、冷凍システムの運転効率が著しく低下してしまうという不具合が生ずる。   Specifically, among the circuits of the cooling coil, an unequal flow is generated such that the refrigerant liquid flows to the outlet in a certain circuit and the superheated gas passes to the outlet in a certain circuit. As a result, the heat transfer action on the heat transfer surface cannot be used effectively, and the operating efficiency of the refrigeration system is significantly reduced.

また、ユニットクーラーがレシーバータンクより下部(冷媒の下流側)に配置されている場合、冷媒流量の適正な制御を行わないと、未蒸発の冷媒液がサクション配管に滞留してしまう危険がある。サクション配管に滞留した液冷媒は蒸発させることが困難であり、ユニットクーラー内部で連続的に蒸発する冷媒ガスに対して抵抗となり、冷媒の冷却コイル通過を困難にする。これにより、ユニットクーラー内部の圧力上昇、すなわち冷媒温度の上昇を招き、温度差の減少による冷凍能力の低下を招いてしまう。   In addition, when the unit cooler is disposed below the receiver tank (downstream of the refrigerant), there is a risk that unevaporated refrigerant liquid may stay in the suction pipe unless the refrigerant flow rate is properly controlled. The liquid refrigerant staying in the suction pipe is difficult to evaporate, becomes a resistance to the refrigerant gas continuously evaporated inside the unit cooler, and makes it difficult for the refrigerant to pass through the cooling coil. As a result, the pressure inside the unit cooler is increased, that is, the refrigerant temperature is increased, and the refrigerating capacity is decreased due to a decrease in temperature difference.

なお、前記不都合を回避するため、多回路中で数本の回路から未蒸発のまま冷媒が流入する回路を基準として、ニードル弁などにより冷媒流量を調整するといった方法がある。しかしながら、ニードル弁や手動膨張弁による流量調整は、冷却コイル出口の乾き度を検知して適正な流量を確保する手段ではない。すなわち、冷却コイルで熱交換を行う際に通過する空気との温度差で熱通過率が変化することで、冷却コイルの管長に対して適正な過熱域を担保することではなく、あらゆる運転条件で冷却コイルの出口で未蒸発冷媒液を戻さないための流量調整でしかない。   In order to avoid the inconvenience, there is a method in which the refrigerant flow rate is adjusted by a needle valve or the like with reference to a circuit in which the refrigerant flows from several circuits in a multi-circuit without being evaporated. However, the flow rate adjustment by the needle valve or the manual expansion valve is not a means for ensuring the proper flow rate by detecting the dryness of the cooling coil outlet. In other words, the heat transfer rate changes due to the temperature difference with the air that passes when heat exchange is performed in the cooling coil, which does not guarantee an appropriate overheating region for the tube length of the cooling coil. The flow rate is only adjusted so as not to return the unevaporated refrigerant liquid at the outlet of the cooling coil.

ユニットクーラーの冷却コイルの各回路に冷媒を流入させる際に、ディストリビュータ(冷媒分流器)を使用することができれば、冷媒回路に均等に冷媒を分配し、冷媒側伝熱面を有効に利用することができ、システムの効率を大幅に改善することができる。このようなディストリビュータを使用する背景技術としては、例えば下記特許文献1記載の冷凍システムがある。これは、複数個の冷却コイル系における冷媒流通路を、温度分布を考慮した配置とすることにより、出口空気の温度ムラを無くすとともに、冷凍機の能力低下を抑え、かつ、省エネ運転を可能にすることを目的としたもので、各冷却コイル系の冷媒流通路の入口側に、冷媒を各冷媒流通路に対してディストリビュータが接続された構成となっている。   If a distributor (refrigerant diverter) can be used when the refrigerant flows into each circuit of the cooling coil of the unit cooler, the refrigerant should be evenly distributed to the refrigerant circuit and the refrigerant side heat transfer surface can be used effectively. And can greatly improve the efficiency of the system. As a background art using such a distributor, for example, there is a refrigeration system described in Patent Document 1 below. This is because the refrigerant flow passages in a plurality of cooling coil systems are arranged in consideration of the temperature distribution, so that the temperature unevenness of the outlet air is eliminated, the capacity reduction of the refrigerator is suppressed, and the energy saving operation is enabled. For this purpose, a distributor is connected to each refrigerant flow passage on the inlet side of the refrigerant flow passage of each cooling coil system.

特開2012-172919号公報JP 2012-172919

ところで、ディストリビュータの使用に当たっては、圧力降下型の場合、冷媒の熱力学特性にもよるが、例えば、ノズルで50kPa程度,チューブにおいても20kPa程度の圧力降下が得られないと、冷媒の均等な分流ができないという制約がある。また、ベンチュリー型のディストリビュータを使用する場合、ストリームライン通過後に圧力の復元効果が得られるものの、その構造上、分配可能範囲は20回路程度が限界といわれているため、小型のユニットクーラーに限定される。実際、様々なサイズのベンチュリータイプの性能試験を行った結果、求める精度の均等な分流を行うことはできなかった。   By the way, when using the distributor, in the case of the pressure drop type, depending on the thermodynamic characteristics of the refrigerant, for example, if a pressure drop of about 50 kPa at the nozzle and about 20 kPa is not obtained at the tube, the refrigerant is evenly divided. There is a restriction that cannot be done. In addition, when using a Venturi type distributor, a pressure restoration effect can be obtained after passing through the stream line, but because of its structure, the distributable range is limited to about 20 circuits, so it is limited to a small unit cooler. The In fact, as a result of performance tests of various types of venturi types, it was not possible to perform a diversion with the required accuracy.

加えて、液ポンプ方式の冷凍システムでは、そもそも液ポンプで送液される液冷媒の圧力が、その冷媒自体の飽和圧力に対し吐出圧力は150kPaから250kPa程度加圧されるだけで低圧であり、供給される液冷媒の温度が熱交換器で蒸発する冷媒の蒸発温度に近い値となっている。このため、自動的に流量調整を行う膨張弁や、ディストリビュータを通過する冷媒は、ポンプの吐出圧力分と液柱による圧力を足し加えるか、あるいはポンプの吐出圧力から揚程を減じた圧力のみの減圧域しかないため、状態変化のない液相のまま、それぞれ膨張弁と分流器を通過することになる。   In addition, in the refrigeration system of the liquid pump system, the pressure of the liquid refrigerant sent by the liquid pump is low only by increasing the discharge pressure with respect to the saturation pressure of the refrigerant itself by about 150 kPa to 250 kPa, The temperature of the supplied liquid refrigerant is close to the evaporation temperature of the refrigerant that evaporates in the heat exchanger. For this reason, the expansion valve that automatically adjusts the flow rate or the refrigerant that passes through the distributor adds only the pressure of the pump discharge pressure and the pressure of the liquid column, or reduces the pressure only by subtracting the head from the pump discharge pressure. Since there is only a zone, it will pass through the expansion valve and the flow divider, respectively, while the liquid phase remains unchanged.

このとき、膨張弁では絞り膨張が起こらないし、ディストリビュータではノズルの手前で生じる乾き度によるガス化が期待できず、ノズル通過時のジェット流の発生にともなう乱流も起こらない。このため、現在までの知見による設計手法での対応は不可能であった。   At this time, expansion expansion does not occur in the expansion valve, gasification due to the dryness occurring before the nozzle cannot be expected in the distributor, and turbulent flow due to generation of the jet flow when passing through the nozzle does not occur. For this reason, it was impossible to cope with the design method based on the knowledge so far.

本発明は、以上のような点に着目したもので、その目的は、ユニットクーラーにおける冷却コイルの複数の回路に均等に冷媒を分流することができるディストリビュータの設計手法を提供することである。他の目的は、ユニットクーラーにおける伝熱面を最大限活用し、伝熱作用を有効に行い、冷凍・冷蔵システムの運転効率の向上を図ることである。   The present invention pays attention to the above points, and an object of the present invention is to provide a distributor design method capable of evenly dividing the refrigerant into a plurality of circuits of the cooling coil in the unit cooler. The other purpose is to maximize the heat transfer surface of the unit cooler, effectively perform the heat transfer action, and improve the operation efficiency of the refrigeration / refrigeration system.

本発明は、複数の回路で構成される冷却コイルを有するユニットクーラーを利用して冷凍ないし冷蔵を行う冷凍・冷蔵システムであって、冷媒を、前記ユニットクーラーの冷却コイルの各回路に分流させるディストリビュータを備えており、前記ディストリビュータは、ノズルと、前記ユニットクーラーの複数の回路で構成される冷却コイルを同じ長さで前記ノズルに接続する複数のチューブとを備えており、実測から得た前記ディストリビュータのノズル及びチューブの圧力降下量と、前記ユニットクーラーの冷凍能力との関係から、分流可能となる前記ノズルの内径及び前記チューブの長さ並びにその内径を有するディストリビュータを選択したことを特徴とする。あるいは、複数の回路で構成される冷却コイルを有するユニットクーラーを利用して冷凍ないし冷蔵を行う冷凍・冷蔵システムであって、前記ユニットクーラーに対して冷媒を送るポンプ手段,このポンプ手段から前記ユニットクーラーに送られる冷媒の流量を調整する流量調整手段,この流量調整手段によって流量が調整された冷媒を、前記ユニットクーラーの冷却コイルの各回路に分流させるディストリビュータ,を備えており、前記流量調整手段は、前記ポンプ手段から前記ユニットクーラーに送られる冷媒の流量を調整するオリフィスを備えた膨張弁と、前記ユニットクーラーの冷媒出口側における冷媒の過熱度に基づいて、前記膨張弁のオリフィスによる冷媒流量の制御を行う過熱度コントローラとを備えており、前記ディストリビュータは、ノズルと、前記ユニットクーラーの複数の回路で構成される冷却コイルを同じ長さで前記ノズルに接続する複数のチューブとを備えており、実測から得た前記ディストリビュータのノズル及びチューブの圧力降下量と、前記ユニットクーラーの冷凍能力との関係から、分流可能となる前記ノズルの内径及び前記チューブの長さ並びにその内径を有するディストリビュータを選択し、前記膨張弁のオリフィスのノズル径を、前記ユニットクーラーの冷凍・冷蔵能力及び冷媒の種類に基づいてDD.Will式から求めた断面積に相当するノズル径よりも大きなノズル径であって、流量調整可能なノズル径としたことを特徴とする。   The present invention relates to a refrigeration / refrigeration system that performs freezing or refrigeration using a unit cooler having a cooling coil composed of a plurality of circuits, and distributes the refrigerant to each circuit of the cooling coil of the unit cooler. The distributor includes a nozzle and a plurality of tubes that connect the cooling coil formed of a plurality of circuits of the unit cooler to the nozzle with the same length, and the distributor obtained by actual measurement is provided. From the relationship between the pressure drop amount of the nozzle and the tube and the refrigerating capacity of the unit cooler, the inner diameter of the nozzle, the length of the tube, and the distributor having the inner diameter are selected. Alternatively, a refrigeration / refrigeration system that performs refrigeration or refrigeration using a unit cooler having a cooling coil composed of a plurality of circuits, the pump means sending refrigerant to the unit cooler, and the pump means to the unit A flow rate adjusting means for adjusting a flow rate of the refrigerant sent to the cooler; and a distributor for diverting the refrigerant whose flow rate is adjusted by the flow rate adjusting means to each circuit of the cooling coil of the unit cooler. Is an expansion valve having an orifice for adjusting the flow rate of the refrigerant sent from the pump means to the unit cooler, and the refrigerant flow rate by the orifice of the expansion valve based on the degree of superheat of the refrigerant on the refrigerant outlet side of the unit cooler And a superheat degree controller for controlling the distribution. The compressor includes a nozzle and a plurality of tubes that connect the cooling coil composed of a plurality of circuits of the unit cooler to the nozzle with the same length, and the pressure of the nozzle and the tube of the distributor obtained from actual measurement From the relationship between the amount of descent and the refrigeration capacity of the unit cooler, the inner diameter of the nozzle and the length of the tube and the distributor having the inner diameter that can be diverted are selected, and the nozzle diameter of the orifice of the expansion valve is The nozzle diameter is larger than the nozzle diameter corresponding to the cross-sectional area obtained from the DD.Will formula based on the refrigeration / refrigeration capacity of the unit cooler and the type of refrigerant, and the nozzle diameter is adjustable in flow rate. .

主要な形態の一つによれば、前記冷凍・冷蔵システムは、一次冷却系と二次冷却系を備えており、前記ポンプ手段,膨張弁,及びディストリビュータを、前記二次冷却系に設けたことを特徴とする。他の形態によれば、前記ユニットクーラーに対して、前記冷媒を供給するレシーバが下側に位置しているときは、前記膨張弁と前記ディストリビュータによる降下圧力量に、前記ユニットクーラーと前記レシーバーとの高低差に対応する圧力を加えた加圧能力となるように、前記ポンプ手段における冷媒の加圧能力を設定し、前記ユニットクーラーに対して、前記冷媒を供給するレシーバが上側に位置しているときは、前記膨張弁と前記ディストリビュータによる降下圧力量から、前記ユニットクーラーと前記レシーバーとの高低差に対応する圧力を差し引いた加圧能力となるように、前記ポンプ手段における冷媒の加圧能力を設定したことを特徴とする。   According to one of the main forms, the refrigeration / refrigeration system includes a primary cooling system and a secondary cooling system, and the pump means, the expansion valve, and the distributor are provided in the secondary cooling system. It is characterized by. According to another aspect, when the receiver for supplying the refrigerant is located on the lower side with respect to the unit cooler, the unit cooler and the receiver are reduced in the amount of pressure drop by the expansion valve and the distributor. The pressure capacity of the refrigerant in the pump means is set so that the pressure capacity corresponding to the height difference is applied, and the receiver for supplying the refrigerant is positioned above the unit cooler. The pressure of refrigerant in the pump means so that the pressure corresponding to the height difference between the unit cooler and the receiver is subtracted from the pressure drop by the expansion valve and the distributor. Is set.

更に他の形態によれば、前記ユニットクーラーの冷媒出口側における冷媒の過熱度を、該ユニットクーラーの冷媒出口側に設けた温度センサ及び圧力センサの検知結果から検出することを特徴とする。本発明の前記及び他の目的,特徴,利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。   According to still another aspect, the degree of superheat of the refrigerant on the refrigerant outlet side of the unit cooler is detected from detection results of a temperature sensor and a pressure sensor provided on the refrigerant outlet side of the unit cooler. The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

本発明によれば、分流手段の適切な設計に基づくユニットクーラーの冷却コイルの各回路への冷媒の均等分流を行うとともに、膨張弁による過熱度制御を組み合わせることで、冷凍・冷蔵システムの効率の向上を図ることができる。   According to the present invention, the refrigerant is equally divided into each circuit of the cooling coil of the unit cooler based on the appropriate design of the diverting means, and the superheat degree control by the expansion valve is combined to improve the efficiency of the refrigeration / refrigeration system. Improvements can be made.

本発明の実施例1の構成を示す図である。(A)は全体図、(B)は主要部を示す図である。It is a figure which shows the structure of Example 1 of this invention. (A) is a general view, and (B) is a diagram showing the main part. 前記実施例におけるディストリビュータを示す図である。(A)は構成を示す図、(B)及び(C)は冷凍能力と圧力降下量との関係を示すグラフである。It is a figure which shows the distributor in the said Example. (A) is a figure which shows a structure, (B) and (C) are graphs which show the relationship between refrigerating capacity and the amount of pressure drops. 図3は冷却コイルの各回路における冷媒の様子を示す図である。(A)は本実施例の場合、(B)はノズルなしの場合、(C)は従来技術の場合をそれぞれ示す。FIG. 3 is a diagram showing the state of the refrigerant in each circuit of the cooling coil. (A) shows the case of this embodiment, (B) shows the case without a nozzle, and (C) shows the case of the prior art. レシーバー110とユニットクーラー150の高低位置とポンプ圧力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the height position of the receiver 110 and the unit cooler 150, and a pump pressure. 本発明の実施例2の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of Example 2 of this invention.

以下、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated in detail based on an Example.

図1及び図2を参照しながら、本発明の実施例1について説明する。この実施例は、液ポンプ方式の冷凍システムに本発明を適用した例である。図1(A)には、本実施例の冷凍システム100の全体が示されている。同図において、ローレシーバー110の中のガス化した冷媒の送出側には、冷凍機(圧縮機)114→コンデンサ(凝縮器)116→レシーバー118→流量調整弁(ニードル弁)120がその順番に接続されており、ガス化した冷媒が液化されてローレシーバー110に戻るような循環回路が構成されている。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is applied to a liquid pump type refrigeration system. FIG. 1A shows the entire refrigeration system 100 of the present embodiment. In the figure, a refrigerator (compressor) 114-> condenser (condenser) 116-> receiver 118-> flow rate adjustment valve (needle valve) 120 are arranged in that order on the delivery side of the gasified refrigerant in the low receiver 110. A circulation circuit is connected so that the gasified refrigerant is liquefied and returned to the low receiver 110.

一方、ローレシーバー110内の液化した冷媒の送出側には、送液ポンプ130→膨張弁132→ディストリビュータ140→ユニットクーラー150→合流マニホールド152がその順番に管によって接続されており、ガス化した冷媒が再びローレシーバー110に還流するようになっている。   On the other hand, on the delivery side of the liquefied refrigerant in the low receiver 110, a liquid feed pump 130 → an expansion valve 132 → a distributor 140 → a unit cooler 150 → a merging manifold 152 are connected in this order by pipes, and the gasified refrigerant Is returned to the low receiver 110 again.

ユニットクーラー150の冷媒出口側には、温度センサ154と圧力センサ156が取り付けられており、これらは過熱度コントローラ158に接続されている。そして、この過熱度コントローラ158の制御出力側が膨張弁132に接続されている。過熱度コントローラ158は、圧力センサ156による冷媒圧力相当温度の検知結果に基づいて、温度センサ154による実測値との差,すなわち過熱度を検知し、その結果に基づいて膨張弁132の開度が制御されるようになっている。   A temperature sensor 154 and a pressure sensor 156 are attached to the refrigerant outlet side of the unit cooler 150, and these are connected to the superheat degree controller 158. The control output side of the superheat degree controller 158 is connected to the expansion valve 132. The superheat degree controller 158 detects the difference from the actually measured value by the temperature sensor 154, that is, the degree of superheat, based on the detection result of the refrigerant pressure equivalent temperature by the pressure sensor 156, and based on the result, the opening degree of the expansion valve 132 is determined. To be controlled.

以上のように構成された冷凍システムの概略の動作を説明すると、ローレシーバー110の中のガス化した冷媒は、冷凍機114によって圧縮された後、コンデンサ116で凝縮され、これによって液化した冷媒はレシーバー118に送られる。レシーバー118に溜められた冷媒は、流量調整弁120による絞り膨張が行われて、ローレシーバー110に還流される。   Explaining the general operation of the refrigeration system configured as described above, the gasified refrigerant in the low receiver 110 is compressed by the refrigerator 114 and then condensed by the condenser 116, whereby the liquefied refrigerant is It is sent to the receiver 118. The refrigerant stored in the receiver 118 is squeezed and expanded by the flow rate adjustment valve 120 and is returned to the low receiver 110.

ローレシーバー110内の液化した冷媒は、送液ポンプ130により、膨張弁132を介してディストリビュータ140に送られ、これによって冷媒が分流されてユニットクーラー150の各冷却コイルに送られる。ユニットクーラー150を通過した冷媒はガス化し、合流マニホールド152によって合流した後、再びローレシーバー110に還流する。ユニットクーラー150の冷媒出口側には、温度センサ154と圧力センサ156が設けられており、それらの検知結果が過熱度コントローラ158に入力される。過熱度コントローラ158では、温度センサ154で読み取った実測値を、圧力センサ156の検知結果から換算した圧力相当飽和温度から減じて過熱度を検出する。そして、この検出した過熱度に応じて、膨張弁132による冷媒の流量制御が行われ、更にはユニットクーラー150における過熱度が制御される。   The liquefied refrigerant in the low receiver 110 is sent to the distributor 140 via the expansion valve 132 by the liquid feed pump 130, whereby the refrigerant is divided and sent to each cooling coil of the unit cooler 150. The refrigerant that has passed through the unit cooler 150 is gasified, merged by the merge manifold 152, and then returned to the low receiver 110 again. A temperature sensor 154 and a pressure sensor 156 are provided on the refrigerant outlet side of the unit cooler 150, and detection results thereof are input to the superheat degree controller 158. The superheat degree controller 158 detects the superheat degree by subtracting the actually measured value read by the temperature sensor 154 from the pressure equivalent saturation temperature converted from the detection result of the pressure sensor 156. And according to this detected superheat degree, the refrigerant | coolant flow control is performed by the expansion valve 132, and also the superheat degree in the unit cooler 150 is controlled.

図1(B)には、ディストリビュータ140とユニットクーラー150の接続部分が拡大して示されており、ディストリビュータ140には、ノズル142とチューブ144が設けられた構成となっている。ディストリビュータ140と、ユニットクーラー150の各冷却コイルは、同じ長さのチューブ144によって接続されている。図示の例では、ユニットクーラー150には、5つの冷却コイルが設けられており、従ってチューブ144も5本となっている。   FIG. 1B shows an enlarged connection portion between the distributor 140 and the unit cooler 150, and the distributor 140 has a nozzle 142 and a tube 144. The distributor 140 and each cooling coil of the unit cooler 150 are connected by a tube 144 having the same length. In the illustrated example, the unit cooler 150 is provided with five cooling coils, and therefore, the number of tubes 144 is also five.

本件発明者は、ローレシーバー110内で予め冷却された冷媒を送液するための送液ポンプ130の圧力に着目し、ユニットクーラー150の冷媒入口側の圧力が冷媒の飽和圧力に対して100kPa以上となるように液圧力を確保することで、圧力降下型のディストリビュータ140による冷媒分配を良好に行うようにした冷媒分配方法を提案しており、冷媒として「R-404A」を用いたときのディストリビュータ140における圧力降下量が65kPaでも、均等な分流が可能であると報告している(例えば、日本冷凍空調学会「冷凍」2007年10月号,第82巻第960号,P817〜P824,「環境にやさしいコールドチェーンを支える冷凍システムとは」参照)。一般的には、ディストリビュータ140で冷媒を各冷却コイルに均等に分流するためには、ノズル142側及びチューブ144側で一定以上の圧力降下がそれぞれ必要である。   The present inventor pays attention to the pressure of the liquid feed pump 130 for feeding the refrigerant cooled in the low receiver 110, and the pressure on the refrigerant inlet side of the unit cooler 150 is 100 kPa or more with respect to the saturation pressure of the refrigerant. A refrigerant distribution method has been proposed in which the liquid pressure is ensured so that the refrigerant can be distributed satisfactorily by the pressure drop type distributor 140, and the distributor when “R-404A” is used as the refrigerant is proposed. It is reported that even if the pressure drop at 140 is 65 kPa, even diversion is possible (for example, Japan Society of Refrigeration and Air Conditioning, “Freezing” October 2007, Vol. 82, No. 960, P817-P824, “Environment See "What is a refrigeration system that supports an easy-to-use cold chain?"). In general, in order for the distributor 140 to equally distribute the refrigerant to the cooling coils, a certain pressure drop or more is required on the nozzle 142 side and the tube 144 side.

ディストリビュータ140における圧力降下は、図2(A)に示すように、ノズル142の径(内径)Dnと、チューブ144の長さLt及び径(内径)Dtが主として関係している。同図(B)は、ノズル142の圧力降下量と冷凍能力ないし冷却能力(冷蔵の場合も含む。)との関係の一例が示されている。このグラフは、内径Dn=4.5mmの場合の例で、圧力降下量が35kPa以下では、冷凍能力の如何にかかわらず、冷媒の均等な分流は不可能である。同図(C)はチューブ144の圧力降下量と冷凍能力との関係の一例が示されている。このグラフは、内径Dt=3.25mm(外径が3/16インチ),長さLt=1500mmの場合の例で、圧力降下量が15kPa以下では、冷凍能力の如何にかかわらず、冷媒の均等な分流は不可能である。   The pressure drop in the distributor 140 is mainly related to the diameter (inner diameter) Dn of the nozzle 142 and the length Lt and diameter (inner diameter) Dt of the tube 144 as shown in FIG. FIG. 5B shows an example of the relationship between the pressure drop amount of the nozzle 142 and the refrigerating capacity or cooling capacity (including the case of refrigeration). This graph is an example in the case of the inner diameter Dn = 4.5 mm. When the pressure drop amount is 35 kPa or less, the refrigerant cannot be divided evenly regardless of the refrigerating capacity. FIG. 3C shows an example of the relationship between the pressure drop amount of the tube 144 and the refrigerating capacity. This graph shows an example in which the inner diameter Dt = 3.25 mm (outer diameter is 3/16 inch) and the length Lt = 1500 mm. When the pressure drop is 15 kPa or less, the refrigerant is evenly distributed regardless of the refrigerating capacity. This is not possible.

次に、具体例に基づいて、設計手法を説明する。例えば、冷媒として二酸化炭素(R‐744)を使用し、ユニットクーラー150として、以下の表1のような仕様のものを使用すると仮定する。この例の場合、矢印で示すように、TD(蒸発器内冷媒蒸発温度と庫内温度との差)=10℃で、およそ30kwの冷凍能力を得ることができ、通過する空気の温度差はおよそ4℃である。

Figure 2019190827
Next, a design method will be described based on a specific example. For example, it is assumed that carbon dioxide (R-744) is used as the refrigerant, and the unit cooler 150 having the specifications shown in Table 1 below is used. In this example, as indicated by an arrow, TD (difference between the refrigerant evaporation temperature in the evaporator and the internal temperature) = 10 ° C., a refrigerating capacity of about 30 kw can be obtained, and the temperature difference of the passing air is About 4 ° C.
Figure 2019190827

次に、膨張弁132のオリフィスの計算例を示すと、以下の表2〜表4のようになる。表2は諸条件及びD.D.WILL式を示し、表3は膨張弁132のオリフィスのノズル径,断面積,質量流量の関係を示す。また、表4は、ノズル径と冷凍能力の関係を示す。なお、表2のD.D.WILL式の係数「5020」は、発明者の中山が実験から得た数値である。一般的には、冷媒がアンモニアの場合「3880」,R22の場合「5470」,メチルクロライドの場合「4660」となる。これらの表において、例えば上述した冷凍能力30kwの場合を見ると、表4からオリフィスのノズル径3mmとなる。これを中心に流量を調整することから、余裕をみると、オリフィスのノズル径は,4〜4.5mmのものを使用すればよいことになる。この膨張弁132における入口側圧力P1と出口側圧力P2の差は125kPaである。このように、一般的な膨張弁を使用しても、D.D.WILL式からオリフィスの径を導くことで、100kPa程度の非常に小さい差圧でも、必要な冷媒の質量流量を担保可能である。この条件下では、液相・気相の状態変化ないし乾き度の変化がない状態で、冷媒液が膨張弁132を通過する。

Figure 2019190827
Figure 2019190827
Figure 2019190827
Next, calculation examples of the orifice of the expansion valve 132 are as shown in Tables 2 to 4 below. Table 2 shows various conditions and DDWILL equation, and Table 3 shows the relationship between the nozzle diameter, the cross-sectional area, and the mass flow rate of the orifice of the expansion valve 132. Table 4 shows the relationship between the nozzle diameter and the refrigerating capacity. The coefficient “5020” of the DDWILL equation in Table 2 is a numerical value obtained by the inventor Nakayama from an experiment. Generally, “3880” when the refrigerant is ammonia, “5470” when R22 is used, and “4660” when methyl chloride is used. In these tables, for example, in the case of the above-described refrigeration capacity of 30 kw, the nozzle diameter of the orifice is 3 mm from Table 4. Since the flow rate is adjusted centering on this, the nozzle diameter of the orifice may be 4 to 4.5 mm if a margin is taken into account. The difference between the inlet side pressure P1 and the outlet side pressure P2 in the expansion valve 132 is 125 kPa. Thus, even if a general expansion valve is used, the necessary mass flow rate of the refrigerant can be ensured even with a very small differential pressure of about 100 kPa by deriving the orifice diameter from the DDWILL type. Under this condition, the refrigerant liquid passes through the expansion valve 132 in a state where there is no change in the liquid phase / gas phase or the change in dryness.
Figure 2019190827
Figure 2019190827
Figure 2019190827

次に、ディストリビュータ140として図2に示したものを使用する場合を想定すると、冷凍能力が30kwでは、ノズル142の圧力降下量は49kPaとなり(図2(B)参照)、チューブ144の圧力降下量は26kPaとなる(図2(C)参照)。いずれも、分流不可能域を超えた分流可能域となっており、良好な冷媒の均等分流を行うことができる。別言すれば、冷凍能力において分流可能域の圧力降下量となるようなノズル径Dn,チューブ径Dt,チューブ長さLtのディストリビュータを選択する。この条件下では、冷媒液がディストリビュータ140のノズル142とチューブ144を通過する際、冷媒の乾き度によるガスのない飽和液でも、適正な圧力降下が得られる。   Next, assuming that the distributor 140 shown in FIG. 2 is used, when the refrigeration capacity is 30 kW, the pressure drop of the nozzle 142 is 49 kPa (see FIG. 2B), and the pressure drop of the tube 144 is Is 26 kPa (see FIG. 2 (C)). In any case, the flow can be separated beyond the region where the flow cannot be separated, and good uniform flow of the refrigerant can be performed. In other words, a distributor having a nozzle diameter Dn, a tube diameter Dt, and a tube length Lt is selected so as to provide a pressure drop amount in a divertable region in the refrigerating capacity. Under this condition, when the refrigerant liquid passes through the nozzle 142 and the tube 144 of the distributor 140, an appropriate pressure drop can be obtained even with a saturated liquid without gas due to the dryness of the refrigerant.

図3には、その様子が示されている。同図(A)は、本実施例の場合であり、上述した条件の膨張弁132やディストリビュータ140を使用している。これによれば、ディストリビュータ140に−30℃で供給された冷媒は、ユニットクーラー150の各冷却コイルに均等に分流するとともに、各冷却コイルの出口付近でガス化し、その温度は−29℃前後となっている。ユニットクーラー150の入口側の空気の温度が−20.3℃であるのに対し、出口側の温度は−24.6℃となっており、温度差は4.3℃となっている。表1に示したユニットクーラー150は、30kwの冷凍能力で空気の温度差がおよそ4℃であることからすると、本実施例のように設計を行うことで、ユニットクーラー150の能力をほぼ達成しており、非常に高効率の運転が行われている。   FIG. 3 shows this state. FIG. 6A shows the case of the present embodiment, which uses the expansion valve 132 and the distributor 140 having the above-described conditions. According to this, the refrigerant supplied to the distributor 140 at −30 ° C. is equally divided into each cooling coil of the unit cooler 150 and gasified near the outlet of each cooling coil, and its temperature is around −29 ° C. It has become. The air temperature on the inlet side of the unit cooler 150 is −20.3 ° C., whereas the temperature on the outlet side is −24.6 ° C., and the temperature difference is 4.3 ° C. Since the unit cooler 150 shown in Table 1 has a refrigeration capacity of 30 kW and an air temperature difference of about 4 ° C., the capacity of the unit cooler 150 is substantially achieved by designing as in this embodiment. And very efficient operation.

図3(B)のディストリビュータ141は、ノズル142がない場合の例を示すもので、ユニットクーラー150の各冷却コイルでは冷媒の不均等な流れによってのコイルにおける回路内で過不及が生じている。このため、各冷却コイルの出口側の温度にばらつきがある。また、気化した冷媒は空気を冷却する能力がないため、ユニットクーラー150の伝熱面の無効領域が生じて全体として空気の冷却能力が低下し、−20.3℃の空気は、−22.9℃までしか冷却されない。   The distributor 141 in FIG. 3 (B) shows an example in the case where the nozzle 142 is not provided. In each cooling coil of the unit cooler 150, overrun occurs in the circuit in the coil due to the uneven flow of the refrigerant. For this reason, there is variation in the temperature on the outlet side of each cooling coil. Further, since the vaporized refrigerant does not have the ability to cool the air, an ineffective region of the heat transfer surface of the unit cooler 150 is generated, and the cooling capacity of the air is lowered as a whole. It can only be cooled to 9 ° C.

図3(C)は、従来のマニホールド方式の場合の例で、マニホールド151では、上記図3(B)の場合と同様に冷媒は均等に分流していない。この例では、−20.3℃の空気が−23.3℃にしか冷却されず、ユニットクーラー150の各冷却コイルの性能が十分に活用されていない。   FIG. 3 (C) shows an example of a conventional manifold system. In the manifold 151, the refrigerant is not equally divided as in the case of FIG. 3 (B). In this example, air at −20.3 ° C. is cooled only to −23.3 ° C., and the performance of each cooling coil of the unit cooler 150 is not fully utilized.

以上のように、本実施例によれば、ユニットクーラー150の各冷却コイルに冷媒が均等に分流するようにディストリビュータ140を設計することで、ユニットクーラー150における熱交換(伝熱作用)が有効に行われるようになり、冷凍システムの運転効率の向上を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the heat exchange (heat transfer action) in the unit cooler 150 is effectively achieved by designing the distributor 140 so that the refrigerant is equally divided into the cooling coils of the unit cooler 150. As a result, the operating efficiency of the refrigeration system can be improved.

また、膨張弁132によって、過熱度による流量制御を精度よく行うことで、あたかも直接膨張方式の標準的で簡素な制御システムで、液ポンプ方式におけるユニットクーラーの冷凍能力を十分に発揮し、冷凍システムのシステム効率を現在より格段に改善することができる。また、液ポンプ方式の自動運転を行うため、過熱度制御を行いながらユニットクーラー150の複数の回路で構成される冷却コイルで最適な乾き度で運転を行うことができる。   In addition, the flow rate control based on the degree of superheat is accurately performed by the expansion valve 132, so that the refrigeration system can fully demonstrate the refrigerating capacity of the unit cooler in the liquid pump system with a standard and simple control system of the direct expansion system. The system efficiency can be significantly improved. Further, since the liquid pump type automatic operation is performed, it is possible to perform the operation with the optimum dryness by the cooling coil constituted by a plurality of circuits of the unit cooler 150 while performing the superheat degree control.

更に、ディストリビュータ140によるユニットクーラー150の各冷却コイルへの冷媒の均等分流と、膨張弁132による過熱度制御を組み合わせて構成することとしたので、不均等な流れによる伝熱面の無効領域が解消され、全体として高効率で適切な冷凍システムを提供することができる。すなわち、図3(A)に示すように、ユニットクーラー150の冷却コイルの各回路のほぼ全長において冷媒は気液二相状態となっているため、熱交換がユニットクーラー150の全体で行われるようになり、効率的な運転が行われるようになる。   Furthermore, since the distribution of the refrigerant is equally distributed to each cooling coil of the unit cooler 150 by the distributor 140 and the superheat degree control by the expansion valve 132 is combined, the ineffective region of the heat transfer surface due to the uneven flow is eliminated. As a whole, an appropriate refrigeration system with high efficiency can be provided. That is, as shown in FIG. 3A, since the refrigerant is in a gas-liquid two-phase state over almost the entire length of each circuit of the cooling coil of the unit cooler 150, heat exchange is performed in the entire unit cooler 150. As a result, efficient operation is performed.

なお、ローレシーバー110とユニットクーラー150との配置に高低差があるような場合は、それを考慮して送液ポンプ130の能力を決定する必要がある。図4(A)の例では、ローレシーバー110がユニットクーラー150よりもが下側に位置しており、その高低差はhaとなっている。従って、送液ポンプ130は、膨張弁132及びディストリビュータ140による圧力降下量に加えて、高低差haに相当する加圧能力が要求される。例えば、ユニットクーラー150の膨張弁手前の冷媒圧力が200kPaであるとすると、これに高低差ha分を加えた200+ha相当の加圧能力が最低限必要となる。図4(B)の例では、ローレシーバー110がユニットクーラー150よりも上側に位置しており、その高低差はhbとなっている。この場合は、送液ポンプ130の吐出圧力に液柱の圧力が加わるので、送液ポンプ130の吐出圧力から液柱の圧力を差し引き、ユニットクーラー150の膨張弁手前の冷媒圧力が200kPaとなればよい。   If there is a difference in height between the low receiver 110 and the unit cooler 150, it is necessary to determine the capacity of the liquid feed pump 130 in consideration of this. In the example of FIG. 4A, the low receiver 110 is positioned below the unit cooler 150, and the height difference is ha. Therefore, in addition to the pressure drop amount by the expansion valve 132 and the distributor 140, the liquid feeding pump 130 is required to have a pressurizing capacity corresponding to the height difference ha. For example, assuming that the refrigerant pressure before the expansion valve of the unit cooler 150 is 200 kPa, a pressurizing capacity equivalent to 200 + ha, which is obtained by adding the height difference ha to this, is required at a minimum. In the example of FIG. 4B, the low receiver 110 is positioned above the unit cooler 150, and the height difference is hb. In this case, since the pressure of the liquid column is added to the discharge pressure of the liquid feed pump 130, if the pressure of the liquid column is subtracted from the discharge pressure of the liquid feed pump 130 and the refrigerant pressure before the expansion valve of the unit cooler 150 becomes 200 kPa, Good.

次に、図5を参照しながら、本発明の実施例2について説明する。なお、実施例1と同様ないし共通する構成要素には、同一の符号を用いている。この実施例2の冷凍システム200は、一次冷却系202と二次冷却系204を備えており、両者の間には熱交換器210が設けられた構成となっている。一次冷却系202は、冷凍機114,コンデンサ116,レシーバー118,膨張弁232,温度センサ254,圧力センサ256,過熱度コントローラ258,熱交換器210の一次側によって構成されている。二次冷却系204は、二次冷媒レシーバー111,送液ポンプ130,膨張弁132,ディストリビュータ140,ユニットクーラー150,合流マニホールド152,温度センサ154,圧力センサ156,過熱度コントローラ158,熱交換器210の二次側によって構成されている。   Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is used for the component which is the same as that of Example 1, or is common. The refrigeration system 200 according to the second embodiment includes a primary cooling system 202 and a secondary cooling system 204, and a heat exchanger 210 is provided between them. The primary cooling system 202 includes a refrigerator 114, a condenser 116, a receiver 118, an expansion valve 232, a temperature sensor 254, a pressure sensor 256, a superheat degree controller 258, and a primary side of the heat exchanger 210. The secondary cooling system 204 includes a secondary refrigerant receiver 111, a liquid feed pump 130, an expansion valve 132, a distributor 140, a unit cooler 150, a merge manifold 152, a temperature sensor 154, a pressure sensor 156, a superheat degree controller 158, and a heat exchanger 210. It is constituted by the secondary side.

二次冷却系204の二次冷媒レシーバー111内のガス化した二次冷媒は、熱交換器210において、一次冷却系202のレシーバー118から供給される一次の冷凍システムによって冷却され、液化した二次冷媒が二次冷媒レシーバー110に戻る。一方、熱交換器210でガス化した一次冷媒は、冷凍機114,コンデンサ116で再び液化されてレシーバー118に戻る。なお、一次冷却系202における膨張弁232,温度センサ254,圧力センサ256及び過熱度コントローラ258の作用は、二次冷却系204における膨張弁132,温度センサ154,圧力センサ156及び過熱度コントローラ158の作用と同様であり、熱交換器210の一次側出口における温度センサ254と圧力センサ256による検知結果が過熱度コントローラ158に入力され、過熱度が検出される。そして、この検出した過熱度に応じて、膨張弁232による冷媒の流量制御が行われる。一次冷媒としては、例えばアンモニアやR410AなどのHFC系冷媒が使用される。二次冷媒としては、例えば、二酸化炭素やアンモニアなどのHFC系冷媒が用いられる。   The gasified secondary refrigerant in the secondary refrigerant receiver 111 of the secondary cooling system 204 is cooled and liquefied in the heat exchanger 210 by the primary refrigeration system supplied from the receiver 118 of the primary cooling system 202. The refrigerant returns to the secondary refrigerant receiver 110. On the other hand, the primary refrigerant gasified by the heat exchanger 210 is liquefied again by the refrigerator 114 and the condenser 116 and returns to the receiver 118. The operations of the expansion valve 232, the temperature sensor 254, the pressure sensor 256, and the superheat degree controller 258 in the primary cooling system 202 are the same as those of the expansion valve 132, the temperature sensor 154, the pressure sensor 156, and the superheat degree controller 158 in the secondary cooling system 204. The detection results of the temperature sensor 254 and the pressure sensor 256 at the primary outlet of the heat exchanger 210 are input to the superheat degree controller 158, and the degree of superheat is detected. The refrigerant flow rate is controlled by the expansion valve 232 in accordance with the detected degree of superheat. As the primary refrigerant, for example, HFC refrigerant such as ammonia or R410A is used. As the secondary refrigerant, for example, an HFC refrigerant such as carbon dioxide or ammonia is used.

このような二次冷却システムにおいても、二次冷却系204の膨張弁132やディストリビュータ140について前記実施例と同様の設計を行うことで、同様の効果を得ることができる。   Even in such a secondary cooling system, the same effect can be obtained by designing the expansion valve 132 and the distributor 140 of the secondary cooling system 204 in the same manner as in the above embodiment.

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例は、本発明を主として冷凍システムに適用した例であるが、冷蔵システムや凍結システムに対しても同様に適用可能である。例えば、複数のプレートに分流器を利用するプレート式製氷機など、多回路に冷媒を均等に分配することが必要となる各種のシステムに適用可能である。
(2)前記実施例で示したシステム構成は一例であり、公知の各種の構成に本発明は適用可能である。例えば、前記実施例では、ユニットクーラーが1台の場合を示したが、設置台数は必要に応じて増減してよい。ディストリビュータの分配冷却コイル数も同様である。
(3)前記実施例で示した数値も一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, A various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the following are also included.
(1) The above embodiment is an example in which the present invention is mainly applied to a refrigeration system, but can be similarly applied to a refrigeration system or a freezing system. For example, the present invention can be applied to various systems that require the refrigerant to be evenly distributed over multiple circuits, such as a plate-type ice making machine that uses flow dividers for a plurality of plates.
(2) The system configuration shown in the above embodiment is an example, and the present invention can be applied to various known configurations. For example, in the said Example, although the case where there was one unit cooler was shown, you may increase / decrease the number of installation as needed. The same applies to the number of distribution cooling coils of the distributor.
(3) The numerical values shown in the above embodiments are also examples, and may be changed as appropriate.

本発明によれば、分流器の適切な設計に基づくユニットクーラーの冷却コイルの各回路への冷媒の均等分流を行うとともに、膨張弁による過熱度制御を組み合わせることとしたので、冷却コイルの多回路に冷媒を均等に分配する冷凍・冷蔵システムに好適である。   According to the present invention, the refrigerant is equally divided into each circuit of the cooling coil of the unit cooler based on the appropriate design of the flow divider, and the superheat control by the expansion valve is combined. It is suitable for a refrigeration / refrigeration system that evenly distributes refrigerant.

100:冷凍システム
110:ローレシーバー
111:二次冷媒レシーバー
114:冷凍機
116:コンデンサ
118:レシーバー
120:流量調整弁
130:送液ポンプ
132:膨張弁
140,141:ディストリビュータ
142:ノズル
144:チューブ
150:ユニットクーラー
151:マニホールド
152:合流マニホールド
156:圧力センサ
154:温度センサ
158:過熱度コントローラ
200:冷凍システム
202:一次冷却系
204:二次冷却系
210:熱交換器
Dn:ノズルの内径
Dt:チューブの内径
Lt:チューブの長さ
100: Refrigeration system 110: Low receiver 111: Secondary refrigerant receiver 114: Refrigerator 116: Condenser 118: Receiver 120: Flow rate adjusting valve 130: Liquid feed pump 132: Expansion valve 140, 141: Distributor 142: Nozzle 144: Tube 150 : Unit cooler 151: Manifold 152: Merge manifold 156: Pressure sensor 154: Temperature sensor 158: Superheat controller 200: Refrigeration system 202: Primary cooling system 204: Secondary cooling system 210: Heat exchanger Dn: Nozzle inner diameter Dt: Tube inner diameter Lt: Tube length

本発明は、以上のような点に着目したもので、その目的は、ユニットクーラーにおける冷却コイルの複数の回路に均等に冷媒を分流することである。他の目的は、これにより、ユニットクーラーにおける伝熱面を最大限活用し、伝熱作用を有効に行い、冷凍・冷蔵システムの運転効率の向上を図ることである。 The present invention pays attention to the above points, and an object thereof is to evenly distribute the refrigerant to a plurality of circuits of the cooling coil in the unit cooler . Another object is to improve the operation efficiency of the refrigeration / refrigeration system by making the best use of the heat transfer surface in the unit cooler, effectively performing the heat transfer action.

本発明は、複数の回路で構成される冷却コイルを有するユニットクーラーを利用して冷凍ないし冷蔵を行う冷凍・冷蔵システムであって、冷媒を、前記ユニットクーラーの冷却コイルの各回路に分流させるディストリビュータを備えており、前記ディストリビュータは、ノズルと、前記ユニットクーラーの複数の回路で構成される冷却コイルを同じ長さで前記ノズルに接続する複数のチューブとを備えており、実測から得た前記ディストリビュータのノズル及びチューブの圧力降下量と前記ユニットクーラーの冷凍能力との関係と、この関係における分流可能域及び分流不可能域の関係とから、使用するユニットクーラーの冷凍能力であって、かつ、分流可能域となる前記ノズルの内径及び前記チューブの長さ並びにその内径を有するディストリビュータを選択したことを特徴とする。あるいは、前記ユニットクーラーに対して冷媒を送るポンプ手段,このポンプ手段から前記ユニットクーラーに送られる冷媒の流量を調整する流量調整手段,この流量調整手段によって流量が調整された冷媒を、前記ユニットクーラーの冷却コイルの各回路に分流させるディストリビュータを備えており、前記流量調整手段は、前記ポンプ手段から前記ユニットクーラーに送られる冷媒の流量を調整するオリフィスを備えた膨張弁と、前記ユニットクーラーの冷媒出口側における冷媒の過熱度に基づいて、前記膨張弁のオリフィスによる冷媒流量の制御を行う過熱度コントローラとを備えており、前記ディストリビュータは、ノズルと、前記ユニットクーラーの複数の回路で構成される冷却コイルを同じ長さで前記ノズルに接続する複数のチューブとを備えており、実測から得た前記ディストリビュータのノズル及びチューブの圧力降下量と前記ユニットクーラーの冷凍能力との関係と、この関係における分流可能域及び分流不可能域の関係とから、使用するユニットクーラーの冷凍能力であって、かつ、分流可能域となる前記ノズルの内径及び前記チューブの長さ並びにその内径を有するディストリビュータを選択し、前記膨張弁のオリフィスのノズル径を、前記ユニットクーラーの冷凍・冷蔵能力及び冷媒の種類に基づいてDD.Will式から求めた断面積に相当するノズル径よりも大きなノズル径であって、流量調整可能なノズル径としたことを特徴とする。 The present invention relates to a refrigeration / refrigeration system that performs freezing or refrigeration using a unit cooler having a cooling coil composed of a plurality of circuits, and distributes the refrigerant to each circuit of the cooling coil of the unit cooler. The distributor includes a nozzle and a plurality of tubes that connect the cooling coil composed of a plurality of circuits of the unit cooler to the nozzle with the same length, and obtained from an actual measurement , From the relationship between the pressure drop amount of the nozzle and tube of the distributor and the refrigeration capacity of the unit cooler, and the relationship between the shuntable area and the non-shrinkable area in this relationship, the refrigerating capacity of the unit cooler to be used, and di having an internal diameter and length as well as the inner diameter thereof of the tube of the nozzle to be diverted can range Characterized in that selects the Toribyuta. Alternatively, the pump means for sending the refrigerant to the unit cooler, the flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the refrigerant sent from the pump means to the unit cooler, and the refrigerant whose flow rate is adjusted by the flow rate adjusting means is used as the unit cooler. A distributor for diverting to each circuit of the cooling coil, and the flow rate adjusting means includes an expansion valve having an orifice for adjusting the flow rate of the refrigerant sent from the pump means to the unit cooler, and the refrigerant of the unit cooler A superheat degree controller that controls the flow rate of the refrigerant through the orifice of the expansion valve based on the superheat degree of the refrigerant on the outlet side, and the distributor includes a nozzle and a plurality of circuits of the unit cooler Multiple channels connecting the cooling coil to the nozzle with the same length. And a chromatography blanking, was obtained from the measured, the pressure drop of the distributor nozzles and tubes and the relationship between the refrigerating capacity of the unit cooler, and the relationship of the flow can range and shunt impossible range in this connection And selecting the distributor having the inner diameter of the nozzle and the length of the tube and the inner diameter of the unit cooler, which is the refrigeration capacity of the unit cooler to be used, and the nozzle diameter of the orifice of the expansion valve is The nozzle diameter is larger than the nozzle diameter corresponding to the cross-sectional area obtained from the DD.Will formula based on the refrigeration / refrigeration capacity of the unit cooler and the type of refrigerant, and the nozzle diameter is adjustable in flow rate. .

本発明によれば、ディストリビュータの適切な設計によりユニットクーラーの冷却コイルの各回路への冷媒の均等分流を行うとともに、膨張弁による過熱度制御を組み合わせることで、冷凍・冷蔵システムの効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, the refrigerant is equally divided into each circuit of the cooling coil of the unit cooler by an appropriate design of the distributor , and the efficiency of the refrigeration / refrigeration system is improved by combining superheat degree control with an expansion valve. Can be planned.

次に、膨張弁132のオリフィスの計算例を示すと、以下の表2及び表3のようになる。表2は諸条件及びD.D.WILL式を示し、表3(A)は膨張弁132のオリフィスのノズル径,断面積,質量流量の関係を示す。また、表3(B)は、ノズル径と能力の関係を示す。なお、表2のD.D.WILL式の係数「5020」は、発明者の中山が実験から得た数値である。一般的には、冷媒がアンモニアの場合「3880」,R22の場合「5470」,メチルクロライドの場合「4660」となる。これらの表において、例えば上述した冷凍能力30kwの場合を見ると、表3(B)からオリフィスのノズル径3mmとなる。これを中心に流量を調整することから、余裕をみると、オリフィスのノズル径は,4〜4.5mmのものを使用すればよいことになる。この膨張弁132における入口側圧力P1と出口側圧力P2の差は125kPaである。このように、一般的な膨張弁を使用しても、D.D.WILL式からオリフィスの径を導くことで、100kPa程度の非常に小さい差圧でも、必要な冷媒の質量流量を担保可能である。この条件下では、液相・気相の状態変化ないし乾き度の変化がない状態で、冷媒液が膨張弁132を通過する。

Figure 2019190827
Figure 2019190827
Next, calculation examples of the orifice of the expansion valve 132 are as shown in Tables 2 and 3 below. Table 2 shows various conditions and DDWILL formula, and Table 3 (A) shows the relationship between the nozzle diameter, cross-sectional area, and mass flow rate of the orifice of the expansion valve 132. Table 3 (B) shows the relationship between nozzle diameter and capacity. The coefficient “5020” of the DDWILL equation in Table 2 is a numerical value obtained by the inventor Nakayama from an experiment. Generally, “3880” when the refrigerant is ammonia, “5470” when R22 is used, and “4660” when methyl chloride is used. In these tables, for example, in the case of the above-described refrigeration capacity of 30 kw, the nozzle diameter of the orifice is 3 mm from Table 3 (B) . Since the flow rate is adjusted centering on this, the nozzle diameter of the orifice may be 4 to 4.5 mm if a margin is taken into account. The difference between the inlet side pressure P1 and the outlet side pressure P2 in the expansion valve 132 is 125 kPa. Thus, even if a general expansion valve is used, the necessary mass flow rate of the refrigerant can be ensured even with a very small differential pressure of about 100 kPa by deriving the orifice diameter from the DDWILL type. Under this condition, the refrigerant liquid passes through the expansion valve 132 in a state where there is no change in the liquid phase / gas phase or the change in dryness.
Figure 2019190827
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二次冷却系204の二次冷媒レシーバー111内のガス化した二次冷媒は、熱交換器210において、一次冷却系202のレシーバー118から供給される一次の冷凍システムによって冷却され、液化した二次冷媒が二次冷媒レシーバー110に戻る。一方、熱交換器210でガス化した一次冷媒は、冷凍機114,コンデンサ116で再び液化されてレシーバー118に戻る。なお、一次冷却系202における膨張弁232,温度センサ254,圧力センサ256及び過熱度コントローラ258の作用は、二次冷却系204における膨張弁132,温度センサ154,圧力センサ156及び過熱度コントローラ158の作用と同様であり、熱交換器210の一次側出口における温度センサ254と圧力センサ256による検知結果が過熱度コントローラ158に入力され、過熱度が検出される。そして、この検出した過熱度に応じて、膨張弁232による冷媒の流量制御が行われる。一次冷媒としては、例えばアンモニアやR410AなどのHFC系冷媒が使用される。二次冷媒としては、例えば、二酸化炭素やアンモニアなどの自然冷媒が用いられる。 The gasified secondary refrigerant in the secondary refrigerant receiver 111 of the secondary cooling system 204 is cooled and liquefied in the heat exchanger 210 by the primary refrigeration system supplied from the receiver 118 of the primary cooling system 202. The refrigerant returns to the secondary refrigerant receiver 110. On the other hand, the primary refrigerant gasified by the heat exchanger 210 is liquefied again by the refrigerator 114 and the condenser 116 and returns to the receiver 118. The operations of the expansion valve 232, the temperature sensor 254, the pressure sensor 256, and the superheat degree controller 258 in the primary cooling system 202 are the same as those of the expansion valve 132, the temperature sensor 154, the pressure sensor 156, and the superheat degree controller 158 in the secondary cooling system 204. The detection results of the temperature sensor 254 and the pressure sensor 256 at the primary outlet of the heat exchanger 210 are input to the superheat degree controller 158, and the degree of superheat is detected. The refrigerant flow rate is controlled by the expansion valve 232 in accordance with the detected degree of superheat. As the primary refrigerant, for example, HFC refrigerant such as ammonia or R410A is used. As the secondary refrigerant, for example, a natural refrigerant such as carbon dioxide or ammonia is used.

本発明によれば、ディストリビュータの適切な設計によりユニットクーラーの冷却コイルの各回路への冷媒の均等分流を行うとともに、膨張弁による過熱度制御を組み合わせることとしたので、冷却コイルの多回路に冷媒を均等に分配する冷凍・冷蔵システムに好適である。 According to the present invention, the refrigerant is equally divided into each circuit of the cooling coil of the unit cooler by an appropriate design of the distributor , and superheat degree control by the expansion valve is combined. It is suitable for a refrigeration / refrigeration system that evenly distributes food.

Claims (5)

複数の回路で構成される冷却コイルを有するユニットクーラーを利用して冷凍ないし冷蔵を行う冷凍・冷蔵システムであって、
冷媒を、前記ユニットクーラーの冷却コイルの各回路に分流させるディストリビュータを備えており、
前記ディストリビュータは、ノズルと、前記ユニットクーラーの複数の回路で構成される冷却コイルを同じ長さで前記ノズルに接続する複数のチューブとを備えており、
実測から得た前記ディストリビュータのノズル及びチューブの圧力降下量と、前記ユニットクーラーの冷凍能力との関係から、分流可能となる前記ノズルの内径及び前記チューブの長さ並びにその内径を有するディストリビュータを選択したことを特徴とする冷凍・冷蔵システム。
A freezing / refrigeration system that performs freezing or refrigeration using a unit cooler having a cooling coil composed of a plurality of circuits,
A distributor for diverting the refrigerant to each circuit of the cooling coil of the unit cooler;
The distributor includes a nozzle and a plurality of tubes that connect the cooling coil configured by a plurality of circuits of the unit cooler to the nozzle with the same length,
From the relationship between the pressure drop amount of the nozzle and tube of the distributor obtained from the actual measurement and the refrigeration capacity of the unit cooler, the inner diameter of the nozzle and the length of the tube and the inner diameter of the tube that can be divided were selected. Refrigeration / refrigeration system characterized by this.
複数の回路で構成される冷却コイルを有するユニットクーラーを利用して冷凍ないし冷蔵を行う冷凍・冷蔵システムであって、
前記ユニットクーラーに対して冷媒を送るポンプ手段,
このポンプ手段から前記ユニットクーラーに送られる冷媒の流量を調整する流量調整手段,
この流量調整手段によって流量が調整された冷媒を、前記ユニットクーラーの冷却コイルの各回路に分流させるディストリビュータ,
を備えており、
前記流量調整手段は、前記ポンプ手段から前記ユニットクーラーに送られる冷媒の流量を調整するオリフィスを備えた膨張弁と、前記ユニットクーラーの冷媒出口側における冷媒の過熱度に基づいて、前記膨張弁のオリフィスによる冷媒流量の制御を行う過熱度コントローラとを備えており、
前記ディストリビュータは、ノズルと、前記ユニットクーラーの複数の回路で構成される冷却コイルを同じ長さで前記ノズルに接続する複数のチューブとを備えており、
実測から得た前記ディストリビュータのノズル及びチューブの圧力降下量と、前記ユニットクーラーの冷凍能力との関係から、分流可能となる前記ノズルの内径及び前記チューブの長さ並びにその内径を有するディストリビュータを選択し、
前記膨張弁のオリフィスのノズル径を、前記ユニットクーラーの冷凍・冷蔵能力及び冷媒の種類に基づいてDD.Will式から求めた断面積に相当するノズル径よりも大きなノズル径であって、流量調整可能なノズル径としたことを特徴とする冷凍・冷蔵システム。
A freezing / refrigeration system that performs freezing or refrigeration using a unit cooler having a cooling coil composed of a plurality of circuits,
Pump means for sending refrigerant to the unit cooler;
Flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of refrigerant sent from the pump means to the unit cooler;
A distributor for diverting the refrigerant whose flow rate is adjusted by the flow rate adjusting means to each circuit of the cooling coil of the unit cooler;
With
The flow rate adjusting means includes an expansion valve having an orifice for adjusting the flow rate of the refrigerant sent from the pump means to the unit cooler, and the expansion valve based on the degree of superheat of the refrigerant on the refrigerant outlet side of the unit cooler. A superheat degree controller that controls the flow rate of refrigerant through the orifice,
The distributor includes a nozzle and a plurality of tubes that connect the cooling coil composed of a plurality of circuits of the unit cooler to the nozzle with the same length,
Based on the relationship between the pressure drop amount of the nozzle and tube of the distributor obtained from the actual measurement and the refrigeration capacity of the unit cooler, the inner diameter of the nozzle and the length of the tube that can be divided and the distributor having the inner diameter are selected. ,
The nozzle diameter of the orifice of the expansion valve is a nozzle diameter larger than the nozzle diameter corresponding to the cross-sectional area obtained from the DD.Will formula based on the refrigeration / refrigeration capacity of the unit cooler and the type of refrigerant, and the flow rate adjustment A freezing and refrigeration system characterized by a possible nozzle diameter.
前記冷凍・冷蔵システムは、一次冷却系と二次冷却系を備えており、
前記ポンプ手段,膨張弁,及びディストリビュータを、前記二次冷却系に設けたことを特徴とする請求項2記載の冷凍・冷蔵システム。
The refrigeration / refrigeration system includes a primary cooling system and a secondary cooling system,
The refrigeration / refrigeration system according to claim 2, wherein the pump means, the expansion valve, and the distributor are provided in the secondary cooling system.
前記ユニットクーラーに対して、前記冷媒を供給するレシーバが下側に位置しているときは、前記膨張弁と前記ディストリビュータによる降下圧力量に、前記ユニットクーラーと前記レシーバーとの高低差に対応する圧力を加えた加圧能力となるように、前記ポンプ手段における冷媒の加圧能力を設定し、
前記ユニットクーラーに対して、前記冷媒を供給するレシーバが上側に位置しているときは、前記膨張弁と前記ディストリビュータによる降下圧力量から、前記ユニットクーラーと前記レシーバーとの高低差に対応する圧力を差し引いた加圧能力となるように、前記ポンプ手段における冷媒の加圧能力を設定したことを特徴とする請求項2又は3記載の冷凍・冷蔵システム。
When the receiver for supplying the refrigerant to the unit cooler is positioned on the lower side, the pressure corresponding to the height difference between the unit cooler and the receiver is reduced in the pressure drop by the expansion valve and the distributor. To set the pressurizing capacity of the refrigerant in the pump means so that the pressurizing capacity is added,
When the receiver for supplying the refrigerant is positioned on the upper side of the unit cooler, the pressure corresponding to the height difference between the unit cooler and the receiver is calculated from the pressure drop by the expansion valve and the distributor. 4. The refrigeration / refrigeration system according to claim 2, wherein the refrigerant pressurizing capacity in the pump means is set so as to obtain a subtracted pressurizing capacity.
前記ユニットクーラーの冷媒出口側における冷媒の過熱度を、該ユニットクーラーの冷媒出口側に設けた温度センサ及び圧力センサの検知結果から検出することを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の冷凍・冷蔵システム。   The degree of superheat of the refrigerant on the refrigerant outlet side of the unit cooler is detected from detection results of a temperature sensor and a pressure sensor provided on the refrigerant outlet side of the unit cooler. Refrigeration / refrigeration system described in 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111141092A (en) * 2020-01-19 2020-05-12 天津商业大学 Refrigeration system of slaughtering and processing plant and control method thereof
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