JP2020128843A - 冷却システム用の冷凍装置、冷却システム、及び熱源ユニット - Google Patents
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Description
図1に示すように、本実施形態の冷却システム(1)は、ケーシング(10)と、搬送装置(15)と、洗浄装置(20)と、中央制御器(25)とを一つずつ備える。また、冷却システム(1)は、六台の冷凍装置(30a〜30f)を備える。なお、冷却システム(1)が備える冷凍装置(30a〜30f)の台数は、単なる一例である。
図2に示すように、各冷凍装置(30a〜30f)は、熱源ユニット(40a〜40f)と冷却ユニット(50a〜50f)を一つずつ備える。各冷凍装置(30a〜30f)では、液側連絡配管(61)及びガス側連絡配管(62)を介して接続された熱源ユニット(40a〜40f)と冷却ユニット(50a〜50f)によって、冷媒回路(60)が形成される。また、各冷凍装置(30a〜30f)は、個別制御器(35)を備える。各冷凍装置(30a〜30f)において、個別制御器(35)は熱源ユニット(40a〜40f)に設けられる。
熱源側回路(70)は、圧縮機(71)と、四方切換弁(72)と、熱源側熱交換器(73)と、レシーバ(74)と、熱源側膨張弁(75)と、過冷却熱交換器(76)と、液側閉鎖弁(77)と、ガス側閉鎖弁(78)とを備える。
利用側回路(90)は、冷却熱交換器(93)と、利用側膨張弁(94)と、ドレンパンヒータ(95)と、中間熱交換器(96)とを備える。
各冷凍装置(30a〜30f)は、複数のセンサを備える。
個別制御器(35)は、演算処理を行う中央演算処理装置/CPU(36)と、プログラム及びデータ等を記憶するメモリー(37)とを備える。個別制御器(35)は、CPU(36)がメモリー(37)に記録されたプログラムを実行することによって、冷凍装置(30a〜30f)に設けられた機器の動作を制御する制御動作を行う。つまり、各冷凍装置(30a〜30f)の個別制御器(35)は、それが設けられた冷凍装置(30a〜30f)の運転を制御する。
冷却システム(1)の運転動作を説明する。冷却システム(1)は、内部冷却運転と、内部洗浄運転と、内部乾燥運転とを行う。
内部冷却運転は、冷却室(13)の気温を所定の目標温度となるように制御し、冷却対象物(5)を冷却する運転である。内部冷却運転では、搬送装置(15)が作動して冷却対象物(5)を搬送する一方、洗浄装置(20)は停止状態に保たれる。また、内部冷却運転では、全ての冷凍装置(30a〜30f)が作動する。
内部洗浄運転は、冷却室(13)を洗浄する運転である。内部洗浄運転は、冷却室(13)に冷却対象物(5)が存在しない状態で行われる。内部洗浄運転では、搬送装置(15)と全ての冷凍装置(30a〜30f)とが停止状態に保たれる。
内部乾燥運転は、内部洗浄動作によって水で濡れた冷却室(13)を乾燥させる運転である。内部乾燥運転では、全ての冷凍装置(30a〜30f)が作動し、搬送装置(15)および洗浄装置(20)が停止状態に保たれる。
冷凍装置(30a〜30f)の運転動作を説明する。冷凍装置(30a〜30f)は、冷却動作と、利用側除霜動作と、除湿動作と、乾燥動作と、熱交換器乾燥動作と、熱源側除霜動作とを行う。
冷凍装置(30a〜30f)の冷却動作は、冷却室(13)の空気を冷却する動作である。ここでは、冷却動作について、図3を参照しながら説明する。
冷凍装置(30a〜30f)の利用側除霜動作は、冷却熱交換器(93)に付着した霜を融かす動作である。ここでは、利用側除霜動作について、図4を参照しながら説明する。
冷凍装置(30a〜30f)の除湿動作は、冷却室(13)の空気を除湿する動作である。
冷凍装置(30a〜30f)の乾燥動作は、冷却室(13)を乾燥させる動作である。この乾燥動作は、冷却室(13)に設置された機器等に付着した水を蒸発させるために行われる。
冷凍装置(30a〜30f)の熱交換器乾燥動作は、利用側除霜動作の終了後に冷却熱交換器(93)を乾燥させる動作である。
熱源側除霜動作は、乾燥動作中に熱源側熱交換器(73)に付着した霜を融かすための動作である。
冷却システム(1)の内部乾燥運転中において、各冷凍装置(30a〜30f)の個別制御器(35)は、対応する冷凍装置(30a〜30f)の運転を制御する。ここでは、冷却システム(1)の内部乾燥運転中に個別制御器(35)が行う制御動作を説明する。
最初に、個別制御器(35)は、ステップST10の処理を行う。ステップST10において、個別制御器(35)は、“除湿動作の設定が「ON」であるという条件”又は“空気湿度センサ(54)の計測値が「所定値Rh1」よりも高いという条件”が成立するか否かを判断する。なお、所定値Rh1は、例えば60%である。
ステップST11において、個別制御器(35)は、対応する冷凍装置(30a〜30f)に除湿動作を開始させる。個別制御器(35)は、対応する冷凍装置(30a〜30f)が上述した除湿動作を実行するように、冷凍装置(30a〜30f)の構成機器を制御する。冷凍装置(30a〜30f)が除湿動作を行うと、冷却室(13)の空気の絶対湿度が次第に減少する。
次のステップST12において、個別制御器(35)は、“除湿動作の継続時間がt1以上であるという条件”又は“空気湿度センサ(54)の計測値が「所定値Rh2」よりも低いという条件”が成立するか否かを判断する。なお、時間t1は、例えば20分である。また、所定値Rh2は、例えば50%である。
ステップST13において、個別制御器(35)は、対応する冷凍装置(30a〜30f)に乾燥動作を開始させる。具体的に、個別制御器(35)の処理がステップST10からステップST13へ移行した場合、個別制御器(35)は、停止している冷凍装置(30a〜30f)を起動して乾燥動作を実行させる。一方、個別制御器(35)の処理がステップST12からステップST13へ移行した場合、個別制御器(35)は、冷凍装置(30a〜30f)の動作を除湿動作から乾燥動作に切り換える。
次のステップST14において、個別制御器(35)は、圧縮機(71)が吐出した冷媒の温度の目標値(目標Td)を90℃に設定し(目標Td=90℃)、冷却熱交換器(93)における冷媒の凝縮温度の目標値(目標Tc)を40℃に設定し(目標Tc=40℃)、圧縮機(71)へ吸入される冷媒の圧力の目標値(目標LP)を0.1MPaに設定する(目標LP=0.1MPa)。また、ステップST14において、個別制御器(35)は、利用側ファン(51)を停止状態に保つ。
次のステップST15において、個別制御器(35)は、“乾燥動作の継続時間がt2以上であるという条件”が成立するか否かを判断する。なお、時間t2は、例えば60分である。
次のステップST16において、個別制御器(35)は、圧縮機(71)が吐出した冷媒の温度の目標値(目標Td)を90℃に設定し(目標Td=90℃)、冷却熱交換器(93)における冷媒の凝縮温度の目標値(目標Tc)を(40+β)℃に設定し(目標Tc=40+β℃)、圧縮機(71)へ吸入される冷媒の過熱度の目標値(目標SH)を8℃に設定する(目標SH=8℃)。また、ステップST16において、個別制御器(35)は、利用側ファン(51)を作動させる。
次のステップST17において、個別制御器(35)は、“乾燥動作の継続時間がt3以上であるという条件”又は“空気温度センサ(53)の計測値が「所定値TX」よりも高いという条件”が成立するか否かを判断する。なお、時間t3は、例えば20分である。また、所定値TXは、例えば40℃である。
次のステップST18において、個別制御器(35)は、冷凍装置(30a〜30f)に乾燥動作を終了させる。具体的に、個別制御器(35)は、圧縮機(71)、熱源側ファン(41)、利用側ファン(51)等の冷凍装置(30a〜30f)の構成機器を停止させる。
冷却システム(1)の内部乾燥運転中において、中央制御器(25)は、各冷凍装置(30a〜30f)の運転を制御する。ここでは、冷却システム(1)の内部乾燥運転中に中央制御器(25)が行う制御動作について説明する。
冷却システム(1)の内部洗浄運転では、各冷凍装置(30a〜30f)が乾燥動作を行う。上述したように、乾燥動作中の冷凍装置(30a〜30f)では、蒸発器として機能する熱源側熱交換器(73)に霜が付着する場合がある。このため、冷却システム(1)の内部洗浄運転において、各冷凍装置(30a〜30f)は、必要に応じて、乾燥動作を一時的に中断して熱源側除霜動作を行う。
熱源側除霜動作を行う冷凍装置(30a〜30f)は、冷却熱交換器(93)が蒸発器として機能するため、冷却室(13)の空気を加熱できない。このため、熱源側除霜動作を行う冷凍装置(30a〜30f)が存在する状態では、全ての冷凍装置(30a〜30f)が乾燥動作を実行する状態に比べて、冷却室(13)の空気に対する加熱量が減少するおそれがある。
全ての冷凍装置(30a〜30f)が乾燥動作を行う状態では、各冷凍装置(30a〜30f)の個別制御器(35)における目標Tcを強制的に引き上げる必要が無い。そこで、ステップST22において、中央制御器(25)は、目標指定指示を送信していた冷凍装置(30a〜30f)に対して、目標指定指示を解除する指示を送信する。中央制御器(25)は、ステップST22の処理が終了すると、ステップST23の処理を行う。
上述したように、熱源側除霜動作を行う冷凍装置(30a〜30f)は、冷却室(13)の空気を加熱できない。そのため、熱源側除霜動作を行う冷凍装置(30a〜30f)の台数がある程度以上に達すると、残りの乾燥動作を行う冷凍装置(30a〜30f)の目標Tcを引き上げても、冷却室(13)の空気に対する加熱量を充分に確保できなくなる。
ステップST24において、中央制御器(25)は、乾燥動作を行う冷凍装置(30a〜30f)の個別制御器(35)に対して、除霜禁止指示を送信する。除霜禁止指示は、熱源側除霜動作を禁止する指示である。中央制御器(25)は、ステップST24の処理が終了すると、ステップST26の処理を行う。
熱源側除霜動作を実行中の冷凍装置(30a〜30f)がN台未満である場合は、残りの乾燥動作を実行中の冷凍装置(30a〜30f)の熱源側除霜動作を禁止する必要が無い。そこで、ステップST25において、中央制御器(25)は、除霜禁止指示を送信していた冷凍装置(30a〜30f)に対して、除霜禁止指示を解除する指示を送信する。中央制御器(25)は、ステップST25の処理が終了すると、ステップST26の処理を行う。
ステップST26において、中央制御器(25)は、“内部乾燥運転の継続時間がt4以上であるという条件”が成立するか否かを判断する。なお、時間t4は、例えば20分である。
内部乾燥運転の継続時間がある程度以上に達していれば、冷却室(13)内の水の大半が既に蒸発していると推定でき、内部乾燥運転が間もなく終了する。間もなく内部乾燥運転が終了する場合には、冷凍装置(30a〜30f)に乾燥動作を継続させ、冷却室(13)の空気に対する加熱量が確保するのが望ましい。
次のステップST28において、中央制御器(25)は、“内部乾燥運転の継続時間がt5以上であるという条件”が成立するか否かを判断する。なお、時間t5は、例えば40分である。
本実施形態の冷却システム(1)に設けられた冷凍装置(30a〜30f)は、冷却室(13)を形成するケーシング(10)と、冷却室(13)内で冷却対象物(5)を搬送する搬送装置(15)とを備えた冷却システム(1)に設けられ、冷凍サイクルを行って冷却室(13)を冷却する冷却システム用の冷凍装置である。この冷凍装置(30a〜30f)は、圧縮機(71)と、冷却室(13)の空気を冷媒と熱交換させる冷却熱交換器(93)とを有し、冷却動作と乾燥動作とを行う。冷却動作は、冷却室(13)の空気を冷却するために、冷却熱交換器(93)を蒸発器として機能させる動作である。乾燥動作は、冷却室(13)の空気を加熱して冷却室(13)を乾燥させるために、圧縮機(71)が吐出した冷媒を冷却熱交換器(93)へ供給する動作である。
本実施形態の冷凍装置(30a〜30f)は、冷却システム(1)に設けられた洗浄装置(20)が冷却室(13)に水を散布して冷却室(13)を洗浄した後に、乾燥動作を実行する。
本実施形態の冷凍装置(30a〜30f)は、除湿動作を乾燥動作の前に行う。除湿動作は、冷却熱交換器(93)の表面で結露を生じさせることによって冷却室(13)の空気を除湿するために、冷却熱交換器(93)を蒸発器として機能させる動作である。
本実施形態の冷凍装置(30a〜30f)は、冷却室(13)と冷却熱交換器(93)の間で空気を循環させる利用側ファン(51)を備える。この冷凍装置(30a〜30f)は、乾燥動作中に初期動作と本動作とを行う。初期動作は、乾燥動作の開始直後に一時的に利用側ファン(51)を停止状態に保つ動作である。本動作は、初期動作の終了後に利用側ファン(51)を作動させる動作である。
本実施形態の冷凍装置(30a〜30f)は、熱源側熱交換器(73)を有し、熱源側除霜動作を行う。熱源側熱交換器(73)は、外気を冷媒と熱交換させる熱交換器であり、冷却動作中に放熱器として機能し、乾燥動作中に蒸発器として機能する。熱源側除霜動作は、乾燥動作中に熱源側熱交換器(73)に付着した霜を溶かすために、圧縮機(71)から吐出された冷媒を熱源側熱交換器(73)へ供給する動作である。
本実施形態の冷凍装置(30a〜30f)は、乾燥動作中に、乾燥動作の開始から所定時間が経過すると、冷凍装置(30a〜30f)が行う冷凍サイクルの低圧を上昇させる。
本実施形態の冷却システム(1)は、冷却室(13)を形成するケーシング(10)と、冷却室(13)内で冷却対象物(5)を搬送する搬送装置(15)と、冷凍サイクルを行って冷却室(13)を冷却する冷凍装置(30a〜30f)とを備える。冷却システム(1)が備える冷凍装置(30a〜30f)は、上述した冷却動作と乾燥動作とを行う。
本実施形態の冷却システム(1)は、冷却室(13)を形成するケーシング(10)と、冷却室(13)内で冷却対象物(5)を搬送する搬送装置(15)と、冷凍サイクルを行って冷却室(13)を冷却する複数の冷凍装置(30a〜30f)とを備える。冷却システム(1)が備える冷凍装置(30a〜30f)のそれぞれは、熱源側熱交換器(73)を有し、熱源側除霜動作を行う。この冷却システム(1)は、制御器(25)を備える。制御器(25)は、一部の冷凍装置(30a〜30f)が熱源側除霜動作を開始すると、乾燥動作を実行中の残りの冷凍装置(30a〜30f)の冷却熱交換器(93)を流れる冷媒の温度を上昇させる。
本実施形態の熱源ユニット(40a〜40f)は、冷却室(13)を形成するケーシング(10)と、冷却室(13)に収容された冷却対象物(5)を搬送する搬送装置(15)と、冷却室(13)の空気を冷却するための冷却熱交換器(93)を有する冷却ユニット(50a〜50f)と共に、冷却システム(1)を構成する。この熱源ユニット(40a〜40f)は、圧縮機(71)を有し、冷却熱交換器(93)に接続して冷凍サイクルを行う。熱源ユニット(40a〜40f)は、冷却動作と乾燥動作とを行う。冷却動作は、冷却室(13)の空気を冷却するために、冷却熱交換器(93)を蒸発器として機能させる動作である。乾燥動作は、冷却室(13)の空気を加熱して冷却室(13)を乾燥させるために、圧縮機(71)が吐出した冷媒を冷却熱交換器(93)へ供給する動作である。
本実施形態の冷凍装置(30a〜30f)の個別制御器(35)は、冷却システム(1)の内部乾燥運転において、初期動作として利用側ファン(51)を停止させる動作を行い(図5のステップST14を参照)、本動作として利用側ファン(51)を作動させる動作を行う(図5のステップST16を参照)。本実施形態の個別制御器(35)は、この動作に代えて、初期動作として利用側ファン(51)を低回転速度で作動させる動作を行い、本動作として利用側ファン(51)を高い回転速度で作動させる動作を行ってもよい。
5 冷却対象物
10 ケーシング
13 冷却室
15 搬送装置
20 洗浄装置
25 中央制御器(制御器)
30a〜30f 冷凍装置
40a〜40f 熱源ユニット
50a〜50f 冷却ユニット
51 利用側ファン(ファン)
71 圧縮機
73 熱源側熱交換器
93 冷却熱交換器
Claims (10)
- 冷却室(13)を形成するケーシング(10)と、上記冷却室(13)内で冷却対象物(5)を搬送する搬送装置(15)とを備えた冷却システム(1)に設けられ、冷凍サイクルを行って上記冷却室(13)を冷却する冷却システム用の冷凍装置であって、
圧縮機(71)と、上記冷却室(13)の空気を冷媒と熱交換させる冷却熱交換器(93)とを有し、
上記冷却室(13)の空気を冷却するために、上記冷却熱交換器(93)を蒸発器として機能させる冷却動作と、
上記冷却室(13)の空気を加熱して上記冷却室(13)を乾燥させるために、上記圧縮機(71)が吐出した冷媒を上記冷却熱交換器(93)へ供給する乾燥動作とを行う
ことを特徴とする冷却システム用の冷凍装置。 - 請求項1において、
上記冷却システム(1)に設けられた洗浄装置(20)が上記冷却室(13)に水を散布して該冷却室(13)を洗浄した後に上記乾燥動作を実行する
ことを特徴とする冷却システム用の冷凍装置。 - 請求項1又は2において、
上記冷却熱交換器(93)の表面で結露を生じさせることによって上記冷却室(13)の空気を除湿するために上記冷却熱交換器(93)を蒸発器として機能させる除湿動作を、上記乾燥動作の前に行う
ことを特徴とする冷却システム用の冷凍装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
上記冷却室(13)と上記冷却熱交換器(93)の間で空気を循環させるファン(51)を備え、
上記乾燥動作中において、該乾燥動作の開始直後に一時的に上記ファン(51)を停止状態に保つ初期動作と、該初期動作の終了後に上記ファン(51)を作動させる本動作とを行う
ことを特徴とする冷却システム用の冷凍装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
上記冷却室(13)と上記冷却熱交換器(93)の間で空気を循環させるファン(51)を備え、
上記乾燥動作中において、該乾燥動作の開始直後に一時的に上記ファン(51)の回転速度を所定速度以下にする初期動作と、該初期動作の終了後に上記ファン(51)の回転速度を上記所定速度よりも高くする本動作とを行う
ことを特徴とする冷却システム用の冷凍装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一つにおいて、
外気を冷媒と熱交換させ、上記冷却動作中に放熱器として機能し、上記乾燥動作中に蒸発器として機能する熱源側熱交換器(73)を有し、
上記乾燥動作中に上記熱源側熱交換器(73)に付着した霜を溶かすために、上記圧縮機(71)から吐出された冷媒を上記熱源側熱交換器(73)へ供給する熱源側除霜動作を行う
ことを特徴とする冷却システム用の冷凍装置。 - 請求項6において、
上記乾燥動作中に、該乾燥動作の開始から所定時間が経過すると、上記冷凍装置(30a〜30f)が行う冷凍サイクルの低圧を上昇させる
ことを特徴とする冷却システム用の冷凍装置。 - 冷却室(13)を形成するケーシング(10)と、上記冷却室(13)内で冷却対象物(5)を搬送する搬送装置(15)と、冷凍サイクルを行って上記冷却室(13)を冷却する冷凍装置とを備えた冷却システムであって、
上記冷凍装置(30a〜30f)は、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の冷却システム用の冷凍装置(30a〜30f)である
ことを特徴とする冷却システム。 - 冷却室(13)を形成するケーシング(10)と、上記冷却室(13)内で冷却対象物(5)を搬送する搬送装置(15)と、それぞれが冷凍サイクルを行って上記冷却室(13)を冷却する複数の冷凍装置(30a〜30f)とを備えた冷却システムであって、
各上記冷凍装置(30a〜30f)は、請求項6に記載の冷却システム用の冷凍装置(30a〜30f)であり、
一部の上記冷凍装置(30a〜30f)が上記熱源側除霜動作を開始すると、上記乾燥動作を実行中の残りの上記冷凍装置(30a〜30f)の上記冷却熱交換器(93)を流れる冷媒の温度を上昇させる制御器(25)を備える
ことを特徴とする冷却システム。 - 冷却室(13)を形成するケーシング(10)と、上記冷却室(13)に収容された冷却対象物(5)を搬送する搬送装置(15)と、上記冷却室(13)の空気を冷却するための冷却熱交換器(93)を有する冷却ユニット(50a〜50f)と共に冷却システム(1)を構成し、圧縮機(71)を有し且つ上記冷却熱交換器(93)に接続して冷凍サイクルを行う熱源ユニットであって、
上記冷却室(13)の空気を冷却するために、上記冷却熱交換器(93)を蒸発器として機能させる冷却動作と、
上記冷却室(13)の空気を加熱して上記冷却室(13)を乾燥させるために、上記圧縮機(71)が吐出した冷媒を上記冷却熱交換器(93)へ供給する乾燥動作とを行う
ことを特徴とする熱源ユニット。
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