JP3811781B2 - 冷凍設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、凝縮器などの機器をひとつのフレーム上にまとめたコンデンシングユニットを備えた冷凍設備に係り、冷媒封入量を大巾に低減するのに好適な冷凍設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンシングユニットを用いた冷凍設備の一形態として、特開平９−２１０４８０号公報に開示されているように、圧縮機および凝縮器などの機器をひとつにまとめたコンデンシングユニットと、熱交換器やファンを備えた蒸発器および膨張弁などの機器をひとつにまとめたクーリングユニットとのふたつのユニットを、冷媒供給配管および冷媒戻り配管により互いに接続して冷凍設備を構成することが一般的に知られている。
【０００３】
この場合、コンデンシングユニット内にある圧縮機で圧縮されたガス冷媒は、凝縮器に送られて凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は冷媒供給配管を介してクーリングユニット内に配設されている膨張弁まで液状のまま送られる。クーリングユニット内で膨張弁により液冷媒が膨張され低温のガス冷媒となって蒸発器へ送り込まれ、被冷却物との熱交換後、ガス冷媒となって冷媒戻り配管を介してコンデンシングユニット内のアキュームレータを経て圧縮機に吸入される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術であるコンデンシングユニットとクーリングユニットとの組合わせに係る冷凍設備を図４に示すが、例えばコンデンシングユニット２を建物地下の機械室内に設置し、クーリングユニット３を建物中間階などに別置した場合、ふたつのユニット２および３を互いに接続する冷媒供給配管９の長さは数十メートルにも及ぶ。
【０００５】
この時、コンデンシングユニット２内の凝縮器５出口部の液冷媒は、圧縮機４吸入口部のガス冷媒を吸入圧力飽和温度−３５℃、凝縮温度４０℃、過冷却度５℃と仮定すると０．１３ＭＰａ、３５℃程度の液状態になるため、凝縮器５出口部からクーリングユニット３内の膨張弁７までの数十メートルにも及ぶ冷媒供給配管９内では液冷媒の状態で輸送されることになり、およそ８０ｋｇにも及ぶ多量の液冷媒を冷凍設備１全体の内部に封入する必要がある。
【０００６】
また、コンデンシングユニット２およびクーリングユニット３の設置場所は、両ユニットからなる冷凍設備を設置すべき対象となる冷凍庫などの建屋物件毎に異なり、それに伴い冷媒供給配管９の長さも建屋物件毎に変化するため、冷凍設備１内に封入すべき液冷媒量は、同一のコンデンシングユニット２と同一のクーリングユニット３の組合わせの場合であっても、建屋物件毎に大きく異なってくる。
【０００７】
本発明の目的は、冷凍設備１内に封入する地球温暖化係数の大きい冷媒の量を大幅に低減することにより、地球環境面において温暖化防止などに大きく寄与するだけでなく、毒性のある冷媒を使用する場合には作業者および地域の安全性を高め、さらには冷凍設備全体の低コスト化を図ることにある。
【０００８】
また、冷媒供給配管９の長さにより冷媒量が大きく左右されにくいコンデンシングユニット２を開発することにより、設備業者の作業性の大巾な向上が期待できる冷凍設備を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による冷凍設備は、特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであるが、特に独立項としての請求項１に係る発明による冷凍設備は、圧縮機および凝縮器などの機器を、ひとつのフレーム上にまとめた凝縮専用の冷凍装置（以下、単に「冷凍装置」という）としてのコンデンシングユニットと、熱交換専用器（以下、単に「蒸発器」という）およびファンなどの機器をひとつにまとめた蒸発器としてのクーリングユニットと、前記ふたつのユニットを互いに接続して冷凍サイクルを構成するための長尺のクーリングユニットへの冷媒供給専用の冷媒供給配管（以下、単に「冷媒供給配管」という）及びコンデンシングユニットへの冷媒戻り専用の冷媒戻り配管（以下、単に「冷媒戻り配管」という）と、該冷媒供給配管中に配設される膨張弁と、を備えてなる冷凍設備において、前記冷媒供給配管中に配設される膨張弁は、前記コンデンシングユニット内の凝縮器からの冷媒液出口側に配設されており、該凝縮器からの液冷媒を膨張させて湿りガス状態となった冷媒を前記冷媒供給配管を介して前記クーリングユニットに供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし３に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施例を示す冷凍設備サイクル系統図である。同図において、コンデンシングユニット２とクーリングユニット３が冷媒供給配管９と冷媒戻り配管１０とにより接続され、これらの装置全体を冷凍設備１と称している。
【００１２】
また、コンデンシングユニット２は、単段スクリュー圧縮機４Ａ、凝縮器５、ドライヤ６および温度駆動方式あるいは電子駆動方式の膨張弁７で構成されている。クーリングユニット３は熱交換器１１やファン１２を備えた蒸発器８で構成されている。
【００１３】
このような構成で、６０馬力程度の単段スクリュー圧縮機４Ａで１．２〜１．６ＭＰａ、６０℃〜１００℃まで圧縮されたガス冷媒は、凝縮器５に送られて冷却水などと熱交換して凝縮され、圧縮機４吸入口部のガス冷媒は吸入圧力飽和温度−３５℃、凝縮温度４０℃、過冷却度５℃の場合、０．１３ＭＰａ、３５℃の液冷媒となる。さらに、凝縮器５液出口後に設けられたドライヤ６で液冷媒中の水分が除去され、液冷媒は膨張弁７に送られて膨張され、湿りガス状となる。
【００１４】
湿りガス状となった冷媒は、約５０ｍｍの厚みの保温材に被覆された冷媒供給配管９を通してクーリングユニット３へ送られて、蒸発器８で大容量の冷凍倉庫を０℃〜−３５℃まで冷却して熱交換後、０．１３〜０．４９ＭＰａ、０℃〜−３５℃のガス冷媒となって冷媒戻り配管１０を通して再びコンデンシングユニット２内の圧縮機４に吸入される。
【００１５】
このとき、コンデンシングユニット２内の凝縮器５の液出口後にドライヤ６および膨張弁７を設けることにより、膨張弁７出口から設備業者が準備する蒸発器８までの冷媒供給配管９内はガス冷媒となって輸送されるため、従来の冷媒液封入量に比べて冷媒封入量が大巾に低減される。
【００１６】
例えば、コンデンシングユニット２とクーリングユニット３とを結ぶ冷媒供給配管９の長さが５０ｍにも及ぶ長尺となってふたつのユニット２および３が離れた場所に設置される場合を想定し、冷媒供給配管９の径をＪＩＳ規格２０Ａ４０スケジュールすなわち内径２１．４ｍｍφと仮定すると、冷媒供給配管９内をガス冷媒で輸送した場合は、クーリングユニット３内に膨張弁を配設した場合における従来の液冷媒の質量より約１／１５の液冷媒封入量でもって冷媒供給配管９内が充足されることになる。
【００１７】
なお、凝縮器５は、水冷方式ではなく空冷方式で冷却してもよい。
【００１８】
図２は、本発明の第２の実施例を示す冷凍設備サイクル系統図である。
【００１９】
コンデンシングユニット２およびクーリングユニット３が冷媒供給配管９と冷媒戻り配管１０とにより互いに接続され、これらの装置全体を冷凍設備１と称している。
【００２０】
また、コンデンシングユニット２は二段スクリュー圧縮機４Ｂ、油分離器１３、凝縮器５、過冷却器１４、ドライヤ６および温度駆動方式あるいは電子駆動方式の膨張弁７で構成されている。クーリングユニット３は、第１の実施例と同じ構成である。
【００２１】
このような構成で、二段スクリュー圧縮機４Ｂで１．２〜１．６ＭＰａ、５５〜８０℃まで圧縮されたガス冷媒は、油分離器１３で冷凍機油と分離され、凝縮器５に送られて冷却水などと熱交換して凝縮され液冷媒となる。さらに、凝縮器５の液出口後に設けられた過冷却器１４で過冷却され、ドライヤ６で液冷媒中の水分が除去され、液冷媒は膨張弁７に送られて膨張され、湿りガス状となる。
【００２２】
湿りガス状となった冷媒は、冷媒供給配管９を通してクーリングユニット３へ送られて、蒸発器８で被冷却物との熱交換後、０．０３６〜０．１６ＭＰａ、−６０℃〜−３０℃のガス冷媒となって冷媒戻り配管１０を通して再びコンデンシングユニット２内の圧縮機４に吸入される。
【００２３】
図３は、本発明の第３の実施例を示す冷凍設備サイクル系統図である。
【００２４】
コンデンシングユニット２およびクーリングユニット３が冷媒供給配管９と冷媒戻り配管１０とにより互いに接続され、これらの装置全体を冷凍設備１と称している。
【００２５】
また、コンデンシングユニット２はスクロール圧縮機４Ｃ、アキュームレータ１５、凝縮器５、ドライヤ６および温度駆動方式あるいは電子駆動方式の膨張弁７で構成されている。クーリングユニット３は、第１の実施例と同じ構成である。
【００２６】
このような構成で、スクロール圧縮機４Ｃで圧縮されたガス冷媒は、凝縮器５に送られて冷却水などと熱交換して凝縮され液冷媒となる。さらに、凝縮器５の液出口後に設けられたドライヤ６で液冷媒中の水分が除去され、液冷媒は膨張弁７に送られて膨張され、湿りガス状となる。
【００２７】
湿りガス状となった冷媒は、冷媒供給配管９を通してクーリングユニット３へ送られて、蒸発器８で被冷却物との熱交換後、ガス冷媒となって冷媒戻り配管１０を通して再びコンデンシングユニット２内のアキュームレータ１５に送られ圧縮機４に吸入される。
【００２８】
【発明の効果】
以上に述べたごとく、本発明によればコンデンシングユニットと設備業者が準備するクーリングユニットの組合わせからなる冷凍設備において、コンデンシングユニット内の凝縮器の液出口後に膨張弁を配置することにより、冷凍設備の冷媒封入量が圧倒的に低減される。
【００２９】
そのため、地球環境面においても大きな効果が得られるばかりでなく、サービスメンテナンス時の作業性向上、作業者および地域の安全性向上を図ることができ、さらには、設備費用面で大幅に安価となる。
【００３０】
また、冷媒封入量が低減されるに伴い冷凍設備の質量も軽減することができ、建物中間階に設置される場合には、建物強度の低減を図ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す冷凍設備サイクル系統図を示す。
【図２】本発明の第２の実施例を示す冷凍設備サイクル系統図を示す。
【図３】本発明の第３の実施例を示す冷凍設備サイクル系統図を示す。
【図４】従来技術であるコンデンシングユニットと設備業者が準備するクーリングユニットを組合わせた冷凍設備サイクル系統図を示す。
【符号の説明】
１…冷凍設備
２…コンデンシングユニット
３…クーリングユニット
４…圧縮機
４Ａ…単段スクリュー圧縮機
４Ｂ…二段スクリュー圧縮機
４Ｃ…スクロール圧縮機
５…凝縮器
６…ドライヤ
７…膨張弁
８…蒸発器
９…冷媒供給配管
１０…冷媒戻り配管
１１…熱交換器
１２…ファン
１３…油分離器
１４…過冷却器
１５…アキュームレータ

Claims (5)

1. 圧縮機および凝縮器などの機器を、ひとつのフレーム上にまとめた凝縮専用の冷凍装置としてのコンデンシングユニットと、熱交換器およびファンなどの機器をひとつにまとめた蒸発専用器としてのクーリングユニットと、前記ふたつのユニットを互いに接続して冷凍サイクルを構成するための長尺のクーリングユニットへの冷媒供給専用の冷媒供給配管及びコンデンシングユニットへの冷媒戻り専用の冷媒戻り配管と、該冷媒供給配管中に配設される膨張弁と、を備えてなる冷凍設備において、
   前記冷媒供給配管中に配設される膨張弁は、前記コンデンシングユニット内の凝縮器からの冷媒液出口側に配設されており、該凝縮器からの液冷媒を膨張させて湿りガス状態となった冷媒を前記冷媒供給配管を介して前記クーリングユニットに供給するようにしたことを特徴とする冷凍設備。
2. 前記圧縮機が単段もしくは二段スクリュー圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍設備。
3. 前記圧縮機がスクロール圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍設備。
4. 前記凝縮器が空冷方式もしくは水冷方式の凝縮器であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の冷凍設備。
5. 前記膨張弁を温度駆動方式もしくは電子駆動方式とし、該膨張弁の開度を前記圧縮機の吐出ガスの温度に基づいて制御するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の冷凍設備。

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