JP2024035976A - Ultra-low temperature refrigeration system - Google Patents

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直子 仲村
英博 北山
行一 津幡
瑞生 工藤
秀幸 原
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Mayekawa Manufacturing Co
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Mayekawa Manufacturing Co
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06Removing frost

Abstract

【課題】除霜器において着霜した霜を霜のままで排出することのできる超低温冷凍システムを提供する。【解決手段】超低温冷凍システム1は、超低温冷凍庫10と、超低温冷凍庫内の空気を冷却して、超低温冷凍庫内に冷却された空気を供給する空気冷媒冷凍機30と、超低温冷凍庫内に設けられ、空気冷媒冷凍機から超低温冷凍庫内に供給される空気の霜を除去する除霜器40と、を有する。【選択図】図1An object of the present invention is to provide an ultra-low temperature refrigeration system that can discharge frost formed in a defroster as it is. An ultra-low temperature refrigeration system 1 includes an ultra-low temperature freezer 10, an air refrigerant refrigerator 30 that cools air in the ultra-low temperature freezer and supplies cooled air to the ultra-low temperature freezer, and is provided in the ultra-low temperature freezer, It has a defroster 40 that removes frost from the air supplied from the air refrigerant refrigerator into the ultra-low temperature freezer. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、超低温冷凍システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to ultra-low temperature refrigeration systems.

近年、超低温冷凍倉庫では環境対策によるフロン冷媒の削減やファン動力の低減による省エネを目的として、フロン冷媒を利用した二元冷凍機から、空気冷媒冷凍機への移行が進んでいる。 In recent years, in ultra-low temperature refrigerated warehouses, there has been a shift from binary refrigerators that use fluorocarbon refrigerants to air refrigerant refrigerators in order to reduce the use of fluorocarbon refrigerants as environmental measures and to save energy by reducing fan power.

空気冷媒冷凍機は、倉庫内の空気を吸い込み、圧縮し、断熱膨張により冷えた空気を庫内に戻すエアサイクルが採用されている。したがって、空気内に含まれた水分が霜となり、冷凍機内や倉庫内にたまるため、冷凍機内や倉庫内において定期的な除霜が必要となる。 Air refrigerant refrigerators use an air cycle that sucks in air from inside the warehouse, compresses it, and returns the cooled air to the inside of the warehouse through adiabatic expansion. Therefore, the moisture contained in the air turns into frost and accumulates inside the refrigerator and the warehouse, making it necessary to periodically defrost the inside of the refrigerator and the warehouse.

これに関連して、例えば下記の特許文献1には、空気冷媒冷凍機において、冷凍庫の前段にサイクロン式の除霜器が設置された構成が開示されている。この構成によれば、空気冷媒冷凍機において冷却された空気に含まれる霜は、サイクロンによって分離され、冷凍庫内に入る霜が低減する。一方、特許文献2には、ネット(フィルタ部)によって除霜することが開示されている。 In connection with this, for example, Patent Document 1 below discloses an air refrigerant refrigerator in which a cyclone defrost device is installed in the front stage of the freezer. According to this configuration, the frost contained in the air cooled in the air refrigerant refrigerator is separated by the cyclone, and the amount of frost that enters the freezer is reduced. On the other hand, Patent Document 2 discloses defrosting using a net (filter section).

特開2006-234275号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-234275 特開平11-132583号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-132583

上述した特許文献1の構成(除霜器が冷凍庫外)において、除霜器として特許文献2に開示されているフィルタを採用した場合、除霜器が冷凍庫外に設置されているため、周辺温度が比較的高い場合には、霜が溶融してフィルタ部に板状の氷が形成して、除霜器が目詰まりで閉塞して、除霜できなくなる虞がある。 In the above-mentioned configuration of Patent Document 1 (the defrost is outside the freezer), if the filter disclosed in Patent Document 2 is adopted as the defrost, since the defrost is installed outside the freezer, the ambient temperature If the temperature is relatively high, there is a risk that the frost will melt and plate-shaped ice will form on the filter section, causing the defrost device to become clogged and unable to defrost.

本発明は、上記課題を解決するために発明されたものであり、除霜器に着霜した霜を霜のまま排出することのできる超低温冷凍システムを提供することを目的とする。 The present invention was invented in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultra-low temperature refrigeration system that can discharge frost that has formed on a defroster as it is.

上記目的を達成する本発明に係る超低温冷凍システムは、被冷却物を冷却保管する超低温冷凍庫と、前記超低温冷凍庫内の空気を吸い込んで冷却して、前記超低温冷凍庫内に冷却された前記空気を供給する空気冷媒冷凍機と、前記超低温冷凍庫内に設けられ、前記空気冷媒冷凍機から前記超低温冷凍庫内に供給される前記空気の霜を除去する除霜器と、を有する。 The ultra-low temperature refrigeration system according to the present invention that achieves the above object includes an ultra-low temperature freezer that cools and stores objects to be cooled, and sucks and cools air in the ultra-low temperature freezer to supply the cooled air into the ultra-low temperature freezer. and a defrost device provided in the ultra-low temperature freezer to remove frost from the air supplied from the air refrigerant refrigerator into the ultra-low temperature freezer.

上述の超低温冷凍システムによれば、除霜器が超低温冷凍庫内に設けられるため、低温雰囲気内で除霜でき、除霜器で着霜した霜を霜のままで排出することができる。したがって、霜が溶融してフィルタ部に板状の氷が形成して、除霜器が目詰まりで閉塞して除霜できなくなることを好適に防止できる。 According to the above-mentioned ultra-low temperature refrigeration system, since the defrost device is provided in the ultra-low temperature freezer, it is possible to defrost in a low-temperature atmosphere, and the frost formed by the defrost device can be discharged as frost. Therefore, it is possible to suitably prevent frost from melting and plate-shaped ice from forming on the filter portion, which would clog the defrost device and make it impossible to defrost.

本発明の実施形態に係る超低温冷凍システムを示す系統図である。1 is a system diagram showing an ultra-low temperature refrigeration system according to an embodiment of the present invention. 本実施形態に係る超低温冷凍システムの除霜器を示す図であって、フィルタ部に霜が付着している様子を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the defrost device of the ultra-low temperature refrigeration system according to the present embodiment, and is a diagram illustrating frost adhering to the filter section. 本実施形態に係る超低温冷凍システムの除霜器を示す図であって、フィルタ部に付着した霜が自重で落下した様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the defrost device of the ultra-low temperature refrigeration system according to the present embodiment, and is a diagram illustrating how frost adhering to the filter part falls under its own weight. 変形例に係る除霜器を示す図である。It is a figure showing a defrost concerning a modification. 変形例に係る超低温冷凍システムを示す系統図である。It is a system diagram showing an ultra-low temperature refrigeration system according to a modification.

本発明の実施形態を、図1~図3を参照しつつ説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In addition, in the description of the drawings, the same elements are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Dimensional proportions in the drawings are exaggerated for illustrative purposes and may differ from actual proportions.

図1は、本発明の実施形態に係る超低温冷凍システム1を示す系統図である。図2は、本実施形態に係る超低温冷凍システム1の除霜器40を示す図であって、フィルタ部42に霜が付着している様子を示す図である。図3は、本実施形態に係る超低温冷凍システム1の除霜器40を示す図であって、フィルタ部42に付着した霜が自重で落下した様子を示す図である。 FIG. 1 is a system diagram showing an ultra-low temperature refrigeration system 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the defrost device 40 of the ultra-low temperature refrigeration system 1 according to the present embodiment, and is a diagram showing frost adhering to the filter section 42. FIG. 3 is a diagram illustrating the defrost device 40 of the ultra-low temperature refrigeration system 1 according to the present embodiment, and is a diagram illustrating how frost adhering to the filter section 42 falls under its own weight.

本実施形態に係る超低温冷凍システム1は、例えば薬品倉庫の冷却に用いられる。なお、冷却対象は、薬品倉庫に限定されず、食品倉庫等の冷却にも用いられる。本実施形態に係る超低温冷凍システム1は、図1に示すように、被冷却物を冷却保管する超低温冷凍庫10と、超低温冷凍庫10に接続されて空気が循環する循環路20と、超低温冷凍庫10内の空気を冷媒として、超低温冷凍庫10内に冷却された空気を供給する空気冷媒冷凍機30と、超低温冷凍庫10内に設けられ、空気冷媒冷凍機30から超低温冷凍庫10内に供給される空気の霜を除去する除霜器40と、を有する。 The ultra-low temperature refrigeration system 1 according to this embodiment is used, for example, to cool a drug warehouse. Note that the object to be cooled is not limited to drug warehouses, but can also be used for cooling food warehouses and the like. As shown in FIG. 1, the ultra-low temperature refrigeration system 1 according to the present embodiment includes an ultra-low temperature freezer 10 for cooling and storing objects to be cooled, a circulation path 20 connected to the ultra-low temperature freezer 10 through which air circulates, and an interior of the ultra-low temperature freezer 10. An air refrigerant refrigerator 30 that supplies cooled air into the ultra-low temperature freezer 10 using air as a refrigerant; and an air refrigerant refrigerator 30 that supplies chilled air into the ultra-low temperature freezer 10 with It has a defrost device 40 for removing.

超低温冷凍庫10では、上述したように薬品が冷却保管されている。薬品が冷却保管されている超低温冷凍庫10では、薬品の搬入・搬出を無人で行うため、自動搬送装置が使用される。自動搬送装置に霜が付着すると、正常に動作しなくなる虞があるため、空気冷媒冷凍機30を使用する場合、超低温冷凍庫10内に戻る冷却された空気に付着する霜を、除霜器40によって除去しなければならない。 In the ultra-low temperature freezer 10, chemicals are cooled and stored as described above. In the ultra-low temperature freezer 10 where medicines are kept cooled, an automatic transport device is used to carry in and out the medicines unattended. If frost adheres to the automatic conveyance device, it may not function properly. Therefore, when using the air refrigerant refrigerator 30, the defrost device 40 removes the frost that adheres to the cooled air that returns to the ultra-low temperature freezer 10. must be removed.

超低温冷凍庫10の内部には、循環路20を循環する空気の吸込口(不図示)、および空気冷媒冷凍機30において冷却された空気が吹き出る吹出口(不図示)が配置されている。超低温冷凍庫10の庫内温度は、特に限定されないが、マイナス50℃以下である。このように、超低温冷凍庫10内の温度が超低温であるため、除霜器40において、霜の溶融を防止でき、好適に霜を霜のままで排出することができる。また、超低温冷凍庫10の庫内温度がマイナス50℃以下であるとき、フィルタ部42に付着する霜がある程度の量になると落下するため、霜を除去することで、連続的に運転できる。 Inside the ultra-low temperature freezer 10, an inlet (not shown) for air circulating through the circulation path 20 and an outlet (not shown) from which air cooled in the air refrigerant refrigerator 30 blows out are arranged. Although the internal temperature of the ultra-low temperature freezer 10 is not particularly limited, it is −50° C. or lower. In this way, since the temperature inside the ultra-low temperature freezer 10 is ultra-low, it is possible to prevent the frost from melting in the defrost device 40, and it is possible to suitably discharge the frost as it is. Further, when the internal temperature of the ultra-low temperature freezer 10 is -50° C. or lower, a certain amount of frost adhering to the filter section 42 will fall, so by removing the frost, continuous operation is possible.

空気中で霜が生成される場合、水分を含んだ空気の温度が下がり、飽和量を超える水分が析出する。ここで、例えば、庫内温度がマイナス20℃~マイナス30℃のように、本実施形態に係る超低温冷凍庫10内の温度より高い場合は、過冷却液滴で存在している時間が長く、凍結する前に凝集や結合により大きな結晶を作りやすい。これに対して、本実施形態に係る超低温冷凍庫10の庫内温度はマイナス50℃以下であることによって、過冷却解除しやすく、質量が増える前に氷として析出するため、粒径の小さい霜ができる。さらに、超低温冷凍庫10の庫内温度が低いほど絶対湿度が低いため、同じ温度差でも析出する水分量は少なくなり、相対的に小さい霜が生成される。したがって、後述のフィルタ部42に付着する霜はパウダー状となり、後述するように、風圧で容易に除霜器40内から排出することができる。 When frost is formed in the air, the temperature of the moist air decreases and moisture in excess of the saturation amount precipitates out. Here, for example, when the temperature inside the refrigerator is higher than the temperature inside the ultra-low temperature freezer 10 according to the present embodiment, such as between -20°C and -30°C, the time when the droplets exist as supercooled droplets is long, and the liquid droplets freeze. It is easy to form large crystals by agglomeration and bonding before crystallization. On the other hand, since the internal temperature of the ultra-low temperature freezer 10 according to the present embodiment is -50°C or lower, supercooling is easily released and precipitates as ice before the mass increases, so that frost with small particle size can. Furthermore, since the absolute humidity is lower as the internal temperature of the ultra-low temperature freezer 10 is lower, the amount of moisture that precipitates decreases even with the same temperature difference, and a relatively small amount of frost is generated. Therefore, the frost adhering to the filter portion 42, which will be described later, becomes powdery and can be easily discharged from the defrost device 40 by wind pressure, as described later.

空気冷媒冷凍機30は、図1に示すように、圧縮機31と、膨張機32と、一次冷却器33と、を有する。圧縮機31および膨張機32は一体型であって、同一のモーターMに接続されている。空気冷媒冷凍機30は、逆ブレイトンサイクルを構成する。 The air refrigerant refrigerator 30 includes a compressor 31, an expander 32, and a primary cooler 33, as shown in FIG. The compressor 31 and the expander 32 are integrated and connected to the same motor M. The air refrigerant refrigerator 30 constitutes a reverse Brayton cycle.

以下、空気冷媒冷凍機30におけるサイクルについて説明する。なお、以下において説明する温度は一例であって、特に限定されるものではない。 The cycle in the air refrigerant refrigerator 30 will be described below. Note that the temperature described below is an example and is not particularly limited.

まず、空気冷媒冷凍機30に吸い込まれる超低温冷凍庫10内(マイナス60℃)の空気は、圧縮機31において圧縮・加熱されることによって、90℃の高温高圧の空気となる。そして、90℃の空気は、一次冷却器33において、40℃まで冷却される。 First, the air in the ultra-low temperature freezer 10 (minus 60°C) that is sucked into the air refrigerant refrigerator 30 is compressed and heated in the compressor 31 to become high-temperature, high-pressure air at 90°C. The 90°C air is then cooled to 40°C in the primary cooler 33.

次に、40℃の空気は、膨張機32において断熱膨張され、マイナス80℃まで冷却され、この空気が超低温冷凍庫10内へ送られる。 Next, the 40° C. air is adiabatically expanded in the expander 32 and cooled to -80° C., and this air is sent into the ultra-low temperature freezer 10.

除霜器40は、図1に示すように、超低温冷凍庫10内に設けられる。ここで例えば、除霜器が冷凍庫外に配置される場合、周辺温度が比較的高い場合には、霜が溶融してフィルタ部に板状の氷が形成して、除霜器が目詰まりで閉塞し、除霜できなくなる虞がある。これに対して、本実施形態に係る除霜器40は、超低温冷凍庫10内に配置されるため、低温雰囲気内で除霜でき、除霜器40で着霜した霜を霜のままで排出することができる。さらに、例えば、除霜器が冷凍庫外に配置される場合、周辺温度が比較的高い場合には、霜が溶融してフィルタ部に板状の氷が形成され、除霜器が目詰まりで閉塞して、除霜できなくなる虞があるため、防熱する設備を設ける必要があり、システム全体が大型化する可能性がある。これに対して、本実施形態に係る除霜器40は、超低温冷凍庫10内に配置されるため、低温雰囲気内で除霜でき、防熱する設備が不要となり、システム全体の大型化を防止できる。 Defrost device 40 is provided within ultra-low temperature freezer 10, as shown in FIG. For example, if the defrost is placed outside the freezer and the ambient temperature is relatively high, the frost may melt and form ice plates on the filter, causing the defrost to become clogged. There is a risk that it will become blocked and defrosting will not be possible. In contrast, the defrost device 40 according to the present embodiment is placed inside the ultra-low temperature freezer 10, so it can defrost in a low-temperature atmosphere and discharges the frost formed in the defrost device 40 as it is. be able to. Additionally, if the defrost is placed outside the freezer, for example, and the ambient temperature is relatively high, the frost may melt and form ice plates on the filter, causing the defrost to become clogged and blocked. As a result, there is a risk that defrosting will not be possible, so it is necessary to provide heat-insulating equipment, which may increase the size of the entire system. On the other hand, since the defrost device 40 according to the present embodiment is placed inside the ultra-low temperature freezer 10, it can defrost in a low-temperature atmosphere, eliminates the need for heat-insulating equipment, and can prevent the entire system from becoming larger.

本実施形態において、除霜器40は1つ設けられる。除霜器40は、空気冷媒冷凍機30によって、マイナス80℃まで冷却された空気が超低温冷凍庫10内に送られるときに、空気に含まれる霜を除去する。以下、除霜器40の構成について説明するが、以下の除霜器40の構成は一例であって、除霜器40の構成は特に限定されない。 In this embodiment, one defrost device 40 is provided. The defrost device 40 removes frost contained in the air when the air cooled to -80° C. is sent into the ultra-low temperature freezer 10 by the air refrigerant refrigerator 30. The configuration of the defrost device 40 will be described below, but the configuration of the defrost device 40 described below is an example, and the configuration of the defrost device 40 is not particularly limited.

除霜器40は、図2、3に示すように、筐体41と、筐体41内に設けられるフィルタ部42と、霜が分離された空気が超低温冷凍庫10内に流通する第1流路43と、第1流路43に設けられる第1バルブ44と、筐体41から霜が排出される際に霜が通過する第2流路45と、第2流路45に設けられる第2バルブ46と、を有する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the defrost device 40 includes a housing 41, a filter section 42 provided in the housing 41, and a first flow path through which air from which frost has been separated flows into the ultra-low temperature freezer 10. 43, a first valve 44 provided in the first flow path 43, a second flow path 45 through which frost passes when frost is discharged from the housing 41, and a second valve provided in the second flow path 45. 46.

筐体41には、空気冷媒冷凍機30において冷却された霜を含む空気が吸い込まれる吸込口41Aが形成される。 The housing 41 is formed with a suction port 41A through which air containing frost cooled in the air refrigerant refrigerator 30 is sucked.

フィルタ部42は、吸込口41Aから吸い込まれた空気に含まれる霜が付着して、霜を空気から分離する。本実施形態において、フィルタ部42は、図2、図3に示すように、水平方向に延在するように配置される。この構成によれば、広範囲に亘って、フィルタ部42を設けることができるため、フィルタ部42に対して好適に霜を付着させることができる。 The filter portion 42 is attached with frost contained in the air sucked in from the suction port 41A, and separates the frost from the air. In this embodiment, the filter section 42 is arranged to extend in the horizontal direction, as shown in FIGS. 2 and 3. According to this configuration, since the filter portion 42 can be provided over a wide range, frost can be suitably attached to the filter portion 42.

フィルタ部42は無数の空隙を備えるように構成されている。霜が含まれる空気がフィルタ部42を通過する際に、図2に示すように、霜Fはフィルタ部42に付着する。一方、霜が分離された空気はフィルタ部42を通過して上方に移動し、第1バルブ44が開いている際に、第1流路43を介して、超低温冷凍庫10内に送られる(図2の矢印参照)。すなわち、このときは超低温冷凍庫10内では、通常の冷却運転が行われる。 The filter section 42 is configured to include countless voids. When the air containing frost passes through the filter section 42, the frost F adheres to the filter section 42, as shown in FIG. On the other hand, the air from which the frost has been separated passes through the filter section 42 and moves upward, and when the first valve 44 is open, it is sent into the ultra-low temperature freezer 10 via the first flow path 43 (Fig. (See arrow 2). That is, at this time, normal cooling operation is performed in the ultra-low temperature freezer 10.

通常の冷却運転を続けていると、フィルタ部42に付着する霜Fの量が所定以上になったとき、図3に示すように、自重で筐体41の下面に落下する。落下した霜Fは、いわゆるパウダー状態で下面に蓄積される。なお、除霜器40は、フィルタ部42に付着した霜の自重による落下を補助する落下部をさらに有してもよい。落下部としては、特に限定されないが、超音波振動機、またはショットエアを吹き付ける吹付部を用いることができるが、フィルタ部42における目詰まりを防止する観点から、超音波振動機が好ましい。 If normal cooling operation is continued, when the amount of frost F adhering to the filter section 42 exceeds a predetermined value, it falls to the lower surface of the casing 41 due to its own weight, as shown in FIG. The fallen frost F is accumulated on the lower surface in a so-called powder state. Note that the defrost device 40 may further include a falling part that assists the frost adhering to the filter part 42 to fall due to its own weight. Although the falling part is not particularly limited, an ultrasonic vibrator or a blowing part that blows shot air can be used, but an ultrasonic vibrator is preferable from the viewpoint of preventing clogging in the filter part 42.

さらに、フィルタ部42に付着した霜の自重による落下を補助するために、空気の流れを逆にして(図2において下向き)、フィルタ部42に付着した霜を落下させてもよい。 Furthermore, in order to assist the frost adhering to the filter part 42 from falling due to its own weight, the air flow may be reversed (downward in FIG. 2) to cause the frost adhering to the filter part 42 to fall.

筐体41の下面に所定量の霜Fが蓄積されたら、図3に示すように、第1バルブ44を閉じて、第2バルブ46を開いた状態で、吸込口41Aから吸い込まれる空気の風圧で霜Fを第2流路45から排出することができる。すなわち、第1バルブ44および第2バルブ46は、霜を霜のまま外部に排出する排出部として機能する。すなわち、このときは超低温冷凍庫10内では、通常の冷却運転が止まって、除霜運転が行われる。第2バルブ46は、超低温冷凍庫10内に配置されることが好ましい。ここで、例えば第2バルブ46が超低温冷凍庫10外に配置される場合、第2バルブ46内で霜が融けて結氷する可能性がある。本実施形態では、第2バルブ46は、超低温冷凍庫10内に配置されるため、上記の結氷を防止できる。 When a predetermined amount of frost F has accumulated on the lower surface of the casing 41, as shown in FIG. The frost F can be discharged from the second flow path 45. That is, the first valve 44 and the second valve 46 function as a discharge section that discharges frost to the outside as it is. That is, at this time, in the ultra-low temperature freezer 10, normal cooling operation is stopped and defrosting operation is performed. Preferably, the second valve 46 is located within the ultra-low temperature freezer 10. Here, for example, if the second valve 46 is placed outside the ultra-low temperature freezer 10, there is a possibility that frost will melt and freeze inside the second valve 46. In this embodiment, the second valve 46 is placed inside the ultra-low temperature freezer 10, so that the above-mentioned freezing can be prevented.

除霜器40外に放出された霜は、例えばドレンパンで受けて、ドレンパンに設置されたヒーターまたは温風等により霜を融解して排水することによって、再昇華を防止するとともに、霜除去作業を容易にすることができる。 The frost discharged outside the defrost device 40 is received by a drain pan, for example, and is melted and drained using a heater installed in the drain pan or warm air, thereby preventing re-sublimation and removing the frost. It can be easily done.

ここで例えば、除霜器40が超低温冷凍庫10内に設けられない場合、周辺温度が比較的高い場合には、フィルタ部42に付着した霜が溶融して、フィルタ部42に氷が生成して除霜器40が閉塞して除霜できなくなる虞がある。 For example, if the defrost device 40 is not installed in the ultra-low temperature freezer 10 and the ambient temperature is relatively high, the frost attached to the filter section 42 will melt and ice will form on the filter section 42. There is a possibility that the defrost device 40 becomes clogged and cannot be defrosted.

これに対して、本実施形態に係る超低温冷凍システム1において、除霜器40は、超低温冷凍庫10内に配置されるため、低温雰囲気内で除霜でき、除霜器40で着霜した霜を霜のままで排出することができる。 On the other hand, in the ultra-low temperature refrigeration system 1 according to the present embodiment, the defrost device 40 is placed inside the ultra-low temperature freezer 10, so it can defrost in a low-temperature atmosphere, and removes the frost formed by the defrost device 40. It can be discharged as frost.

なお、除霜器40のフィルタ部42には、ヒーター部が取り付けられてもよい。この構成によれば、仮にフィルタ部42に付着した霜が溶融して、フィルタ部42に板状の氷が形成したとしても、ヒーター部で氷を溶融することができるため、除霜器40が閉塞して除霜できなくなることを防止できる。 Note that a heater section may be attached to the filter section 42 of the defrost device 40. According to this configuration, even if frost adhering to the filter part 42 melts and plate-shaped ice forms on the filter part 42, the ice can be melted by the heater part, so that the defroster 40 can This prevents the defrosting from becoming impossible due to blockage.

以下、本実施形態に係る超低温冷凍システム1の除霜器40の除霜方法について説明する。除霜方法は、筐体41の吸込口41Aから、霜が付着した空気を吸い込む吸込工程と、霜をフィルタ部42に付着させて空気と分離させる分離工程と、フィルタ部42において霜が分離された空気を超低温冷凍庫10内に送る工程と、フィルタ部42に霜が付着した後、自重で落下した霜を霜のまま、外部に排出する排出工程と、を有する。排出工程では、第1バルブ44を閉じるとともに第2バルブ46を開いた状態で、吸込口41Aから吸い込まれる空気の風圧で霜を第2流路45から排出する。 Hereinafter, a defrosting method of the defrost device 40 of the ultra-low temperature refrigeration system 1 according to this embodiment will be explained. The defrosting method includes a suction process in which air with frost is sucked in from the suction port 41A of the housing 41, a separation process in which the frost is attached to the filter section 42 and separated from the air, and a step in which the frost is separated in the filter section 42. The process includes a step of sending the stored air into the ultra-low temperature freezer 10, and a discharge step of discharging the frost that has adhered to the filter part 42 and fallen under its own weight to the outside as frost. In the discharge step, with the first valve 44 closed and the second valve 46 opened, frost is discharged from the second flow path 45 by the wind pressure of the air sucked in from the suction port 41A.

以上説明したように、本実施形態に係る超低温冷凍システム1は、被冷却物を冷却保管する超低温冷凍庫10と、超低温冷凍庫10内の空気を吸い込んで冷却して、超低温冷凍庫10内に冷却された空気を供給する空気冷媒冷凍機30と、超低温冷凍庫10内に設けられ、空気冷媒冷凍機30から超低温冷凍庫10内に供給される空気の霜を除去する除霜器40と、を有する。このように構成された超低温冷凍システム1によれば、除霜器40が超低温冷凍庫10内に設けられるため、低温雰囲気内で除霜でき、除霜器40で着霜した霜を霜のままで排出することができる。したがって、霜が溶融して氷が生成して、除霜器40が閉塞して除霜できなくなることを好適に防止できる。 As explained above, the ultra-low temperature refrigeration system 1 according to the present embodiment includes an ultra-low temperature freezer 10 that cools and stores objects to be cooled, and an ultra-low temperature freezer 10 that cools objects by sucking air inside the ultra-low temperature freezer 10. It has an air refrigerant refrigerator 30 that supplies air, and a defroster 40 that is provided in the ultra-low temperature freezer 10 and removes frost from the air supplied from the air refrigerant refrigerator 30 into the ultra-low temperature freezer 10. According to the ultra-low temperature refrigeration system 1 configured in this way, since the defrost device 40 is provided inside the ultra-low temperature freezer 10, it can be defrosted in a low-temperature atmosphere, and the frost formed by the defrost device 40 can be kept as frost. Can be discharged. Therefore, it is possible to suitably prevent frost from melting and forming ice, which would block the defrost device 40 and make it impossible to defrost.

また、除霜器40は、霜が付着した空気が吸い込まれる吸込口41Aと、霜が付着して、霜を空気から分離するフィルタ部42と、フィルタ部42において霜が分離された空気が超低温冷凍庫10内に送られる第1流路43と、フィルタ部42に霜が付着した後、自重で落下した霜を霜のまま、外部に排出する排出部と、を有する。このように構成された超低温冷凍システム1によれば、排出部が設けられるため、無人で自動の除霜が可能となる。 The defrost device 40 also includes a suction port 41A through which air with frost is sucked in, a filter section 42 where frost is attached and which separates the frost from the air, and a filter section 42 in which the air from which the frost has been separated is kept at an extremely low temperature. It has a first flow path 43 that is sent into the freezer 10, and a discharge section that discharges the frost that falls under its own weight after frost adheres to the filter section 42 to the outside as frost. According to the ultra-low temperature refrigeration system 1 configured in this way, since a discharge section is provided, automatic defrosting becomes possible without an operator.

また、超低温冷凍庫10の庫内温度は、マイナス50℃以下である。このように構成された超低温冷凍システム1によれば、超低温冷凍庫10内の温度が超低温であるため、除霜器40において、霜の溶融を防止でき、好適に霜を霜のままで排出することができる。 Moreover, the internal temperature of the ultra-low temperature freezer 10 is −50° C. or lower. According to the ultra-low temperature refrigeration system 1 configured in this way, since the temperature inside the ultra-low temperature freezer 10 is ultra low, it is possible to prevent the frost from melting in the defrost device 40 and to appropriately discharge the frost as it is. I can do it.

以上、実施形態を通して本発明について説明したが、本発明は上述した実施形態および変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができる。 Although the present invention has been described above through the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and modifications described above, and can be variously modified within the scope of the claims.

例えば上述した実施形態では、フィルタ部42は、図2、図3に示すように、水平方向に延在するように配置された。しかしながら、フィルタ部142は、図4に示すように、鉛直方向に延在するように配置されてもよい。この構成によれば、空気の進行方向に対して直交するように配置されるため、効率よく霜をフィルタ部142に付着させることができる。また、フィルタ部42、142が設けられる個数は、水平方向および鉛直方向のいずれであってもよく、1つに限定されない。 For example, in the embodiment described above, the filter section 42 is arranged to extend in the horizontal direction, as shown in FIGS. 2 and 3. However, as shown in FIG. 4, the filter section 142 may be arranged to extend in the vertical direction. According to this configuration, frost can be efficiently attached to the filter portion 142 because it is arranged perpendicularly to the traveling direction of the air. Further, the number of filter sections 42, 142 provided may be provided in either the horizontal direction or the vertical direction, and is not limited to one.

また、上述した実施形態では、空気冷媒冷凍機30および除霜器40は1つずつ設けられた。しかしながら、空気冷媒冷凍機30および除霜器40は、図4に示すように、複数(図4では3つ)設けられてもよい。このとき、3つの除霜器40のうち一の除霜器が除霜運転している場合、他の除霜器は除霜運転を停止(通常運転)し、他の除霜器が除霜運転している場合、一の除霜器は除霜運転を停止(通常運転)する。この構成によれば、除霜器40を好適に除霜しつつ、超低温冷凍庫10内を連続的に冷却することができる。 Further, in the embodiment described above, one air refrigerant refrigerator 30 and one defrost device 40 were provided. However, as shown in FIG. 4, a plurality (three in FIG. 4) of the air refrigerant refrigerator 30 and the defroster 40 may be provided. At this time, if one of the three defrosters 40 is in defrosting operation, the other defrosters stop defrosting operation (normal operation), and the other defrosters stop defrosting operation. If it is in operation, the first defrost device stops defrosting operation (normal operation). According to this configuration, the inside of the ultra-low temperature freezer 10 can be continuously cooled while defrosting the defrost device 40 suitably.

また、上述した実施形態では、排出部は、第1バルブ44および第2バルブ46によって構成された。しかしながら、排出部としては、除霜器40の下面に配置されたコンベア等の搬送装置であってもよく、搬送装置上に所定量の霜が溜まったら、搬送装置で筐体41外に排出してもよい。 Further, in the embodiment described above, the discharge section was configured by the first valve 44 and the second valve 46. However, the discharge section may be a conveyor or other conveyor placed on the bottom surface of the defrost device 40, and when a predetermined amount of frost accumulates on the conveyor, the conveyor discharges it out of the casing 41. It's okay.

1 超低温冷凍システム、
10 超低温冷凍庫、
20 循環路、
30 空気冷媒冷凍機、
31 圧縮機、
32 膨張機、
33 一次冷却器、
40 除霜器、
41A 吸込口、
42、142 フィルタ部、
43 第1流路、
44 第1バルブ、
45 第2流路、
46 第2バルブ。
1 Ultra-low temperature refrigeration system,
10 Ultra-low temperature freezer,
20 circulation path,
30 air refrigerant refrigerator,
31 Compressor,
32 Expander,
33 Primary cooler,
40 defrost,
41A Suction port,
42, 142 filter section,
43 first flow path,
44 first valve,
45 second flow path,
46 Second valve.

Claims (4)

被冷却物を冷却保管する超低温冷凍庫と、
前記超低温冷凍庫内の空気を吸い込んで冷却して、前記超低温冷凍庫内に冷却された前記空気を供給する空気冷媒冷凍機と、
前記超低温冷凍庫内に設けられ、前記空気冷媒冷凍機から前記超低温冷凍庫内に供給される前記空気の霜を除去する除霜器と、を有する超低温冷凍システム。
An ultra-low temperature freezer that cools and stores items to be cooled;
an air refrigerant refrigerator that sucks and cools air in the ultra-low temperature freezer and supplies the cooled air to the ultra-low temperature freezer;
An ultra-low temperature refrigeration system comprising: a defrost device installed in the ultra-low temperature freezer to remove frost from the air supplied from the air refrigerant refrigerator into the ultra-low temperature freezer.
前記除霜器は複数設けられ、
一の前記除霜器が除霜運転している場合、他の前記除霜器は除霜運転を停止し、
前記他の除霜器が除霜運転している場合、前記一の除霜器は除霜運転を停止する、請求項1に記載の超低温冷凍システム。
A plurality of the defrosters are provided,
When one of the defrosters is in defrosting operation, the other defroster stops defrosting operation,
The ultra-low temperature refrigeration system according to claim 1, wherein when the other defrost device is in defrosting operation, the one defrost device stops defrosting operation.
前記除霜器は、
前記霜が付着した前記空気が吸い込まれる吸込口と、
前記霜が付着して、前記霜を前記空気から分離するフィルタ部と、
前記フィルタ部において前記霜が分離された前記空気が前記超低温冷凍庫内に送られる第1流路と、
前記フィルタ部に前記霜が付着した後、自重で落下した前記霜を霜のまま、外部に排出する排出部と、を有する、請求項1または2に記載の超低温冷凍システム。
The defroster is
a suction port through which the frost-covered air is sucked;
a filter portion to which the frost adheres and separates the frost from the air;
a first flow path through which the air from which the frost has been separated in the filter section is sent into the ultra-low temperature freezer;
The ultra-low temperature refrigeration system according to claim 1 or 2, further comprising a discharge section that discharges the frost that has fallen under its own weight after the frost has adhered to the filter section to the outside as frost.
前記超低温冷凍庫の庫内温度は、マイナス50℃以下である、請求項1または2に記載の超低温冷凍システム。 The ultra-low temperature refrigeration system according to claim 1 or 2, wherein the internal temperature of the ultra-low temperature freezer is −50° C. or lower.
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