JP4241699B2 - 空気冷媒冷凍システム、空気冷媒冷凍システムによるバックアップ方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気冷媒冷凍システムに関し、特にバックアップ機能を備えた空気冷媒冷凍システム、および空気冷媒冷凍システムによるバックアップ方法に関する。

従来の冷凍システム（例えばＨＦＣ冷凍機により構成される冷凍システム）では、図１Ａに示されるように、重要な冷凍設備（例えば医薬試料や生体の保管用冷凍庫）に対して、−３０℃と−６０℃といった冷却温度毎に、主冷凍機１Ａ、４Ａとバックアップ用冷凍機２Ａ、５Ａの２台をそれぞれ並列に接続して設置する必要があった。また、バックアップ用冷凍機２Ａ、５Ａは、主冷凍機１Ａ、４Ａと同等の冷凍能力を持つ必要があった。このため、従来の冷凍システムとしては、実際に必要とする２倍の冷凍能力を備えている必要があった。

また、図１Ｂに示される従来の冷凍システムの他の実施の形態では、重要な冷凍設備に対して、冷却温度毎に、それぞれ図１Ａの主冷凍機の５０％の冷凍負荷能力を有する２台の主冷凍機１Ｂ、２Ｂ、および４Ｂ、５Ｂがそれぞれ並列に設置されていた。このシステムの場合、どちらか一方の主冷凍機が故障した場合においても、それぞれの冷却温度の冷凍倉庫における冷却は可能であったが、故障の場合の熱負荷は、通常の最大熱負荷時の５０％に制限された。

特に、従来のＨＦＣ冷凍機により構成される冷凍システムのバックアップ用に、上記した主冷凍機と同等レベルの冷凍能力を有する冷凍機が、主冷凍機に対してそれぞれ並列に配置されていたのには、ＨＦＣ冷凍機により冷却される温度帯域にも関連がある。図２に示すように、従来のＨＦＣ冷凍機の冷却においては、その冷却する温度帯域により使用する冷媒が使い別けられる。特に、−５０℃と−５５℃とを跨ぐ温度帯域においては、同一冷媒を使用する冷凍機による冷却が不可能であり、このため、当該２つの温度を渡った温度帯域に冷却温度を持つ冷凍庫を冷却するには、それぞれ２つの温度に対応した冷媒を使用した主冷凍機を備えた冷却システムが構築されてきた。このため、当該システムのバックアップ用冷凍機も、それぞれの温度に対応する冷媒を使用した少なくとも１つのバックアップ用冷凍機が備えられた。

このように、従来のＨＦＣ冷凍機により構成される冷凍システムでは、故障時のバックアップを実現するのに、本来必要とされている冷凍能力の少なくとも２倍の能力に相当する冷凍機を配置しており、それ故システムの建設費や保守費の低減が強く求められていた。

上記技術に関連して、以下に示すような提案がなされている。

特開２０００−２９２０２４号公報に開示されている「冷凍機用圧縮機のスタンバイ装置」では、冷凍機ユニット（２）に冷媒ガスを供給する稼動圧縮機ユニット（１）と、稼動圧縮機ユニット（１）が停止すると動作して、冷凍機ユニット（２）に冷媒ガスを供給するスタンバイ圧縮機ユニット（５）を備えた冷凍機用圧縮機のスタンバイ装置が提案されている。

特開２０００−２９２０２４号公報

本発明の目的は、バックアップ機能を備えた空気冷媒冷凍システムを提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明の空気冷媒冷凍システムは、冷却対象を保冷するための、それぞれ異なった冷却温度に設定される複数の冷凍庫（５３，５４）の各々に１つずつ設けられる主空気冷媒冷凍装置（５０，５２、８０、８１、８３）と、複数の冷凍庫の各々と複数の冷凍庫各々に対応する主空気冷媒冷凍装置との間に設けられる共通配管と、共通配管は、複数の冷凍庫各々と複数の冷凍庫各々に対応する主空気冷媒冷凍装置とを接続および遮断することのできる遮断弁（５５a、５５ｄ、８０ｇ、８０ｉ、８１ｇ、８１ｉ、８３ｇ、８３ｉ）を有し、複数の冷凍庫全体に対して、少なくとも１つ以上設けられるバックアップ用空気冷媒冷凍装置（５１、８２）と、バックアップ用空気冷媒冷凍装置の接続先を複数の冷凍庫のいずれか１つに設定することのできる切替えバルブ（５５ｂ、５５ｃ、８２ｈ、８２ｊ）を有し、複数の冷凍庫各々とバックアップ用空気冷媒冷凍装置とを接続するバックアップ空気冷媒冷凍装置用配管とを備える。

また、本発明の空気冷媒冷凍システムは、冷却対象を保冷するための、それぞれ異なった冷却温度に設定される複数の冷凍庫（５３、５４）の各々に少なくとも１つ以上設けられる主空気冷媒冷凍装置（５０〜５２）と、主空気冷媒冷凍装置各々の接続先を複数の冷凍庫のいずれか１つに設定することのできる切替えバルブ（５５a〜５５ｄ）を有し、主空気冷媒冷凍装置各々と複数の冷凍庫それぞれとを接続する共通配管とを備える。

また、本発明の空気冷媒冷凍システムにおいて、複数の冷凍庫（５３、５４）の温度は、少なくとも−２０℃から−１００℃までの温度を包括した範囲に渡って設定される。

また、本発明の空気冷媒冷凍システムにおいて、主空気冷媒冷凍装置（８０、８１、８３）およびバックアップ用空気冷媒冷凍装置（８２）は、それぞれ共通ブラインとの間で熱交換を行うための共通ブライン熱交換器（８０ｆ）を有し、複数の冷凍庫（５３、５４）それぞれは、バックアップ空気冷媒冷凍装置用配管、あるいは共通配管により運ばれる複数の冷凍庫それぞれに設定されている冷却温度に対応する共通ブラインにより冷却される。

また、本発明の空気冷媒冷凍システムにおける主空気冷媒冷凍装置（８０、８１、８３）およびバックアップ用空気冷媒冷凍装置（８２）は、それぞれ所定の温度帯毎に区分された各々の異種ブラインとの間で熱交換を行うための、区分の数だけの異種ブライン熱交換器（８０ｍ、８０ｎ、８１ｍ、８１ｎ、８２ｍ、８２ｎ、８３ｍ、８３ｎ）を有し、複数の冷凍庫（５３、５４）それぞれは、バックアップ空気冷媒冷凍装置用配管、あるいは共通配管により運ばれる複数の冷凍庫それぞれに設定されている冷却温度に対応する異種ブラインにより冷却される。

また、本発明の空気冷媒冷凍システムにおける複数の冷凍庫（５３、５４）それぞれは、バックアップ空気冷媒冷凍装置用配管、あるいは共通配管により運ばれる複数の冷凍庫それぞれに設定されている冷却温度に対応する、主空気冷媒冷凍装置（８０、８１、８３）、あるいはバックアップ用空気冷媒冷凍装置（８２）により冷却される空気冷媒により冷却される。

また、本発明の空気冷媒冷凍システムのバックアップ方法は、異なった複数の冷却温度に設定される冷凍庫（５３、５４）各々に１つずつ設けられる主空気冷媒冷凍装置（５０，５２、８０、８１、８３）のうち、任意の主空気冷媒冷凍装置が故障したときに、故障した主空気冷媒冷凍装置の稼働を停止する故障冷凍装置停止ステップと、故障した主空気冷媒冷凍装置と主空気冷媒冷凍装置により冷却された冷凍庫とを接続する主空気冷媒冷凍装置用配管を遮断する遮断ステップと、前記複数の冷凍庫全体に対して、少なくとも１つ以上と接続可能なバックアップ用空気冷媒冷凍装置を起動するバックアップ起動ステップと、複数の冷凍庫全体に対して、少なくとも１つ以上と接続可能なバックアップ用空気冷媒冷凍装置（５１、８２）の接続先を故障した主空気冷媒冷凍装置の接続されていた冷凍庫に切替えるバックアップ用空気冷媒冷凍装置流路変更ステップと、バックアップ用空気冷媒冷凍装置流路変更ステップにより切替えられたバックアップ用空気冷媒冷凍装置と故障した主空気冷媒冷凍装置の接続されていた冷凍庫との流路を開放する流路開放ステップとを備える。

また、本発明の空気冷媒冷凍システムのバックアップ方法は、異なった複数の冷却温度に設定される冷凍庫（５３、５４）の各々に少なくとも１つ以上設けられる主空気冷媒冷凍装置（５０〜５２）のうち、任意の主空気冷媒冷凍装置が故障したときに、故障した前記主空気冷媒冷凍装置の稼働を停止する故障冷凍装置停止ステップと、故障した主空気冷媒冷凍装置と主空気冷媒冷凍装置により冷却されていた冷凍庫とを接続する共通配管を遮断する共通配管遮断ステップと、１つの冷凍庫に接続されている複数の故障していない主空気冷媒冷凍装置のうちの任意の主空気冷媒冷凍装置をバックアップ装置として選択し、バックアップ装置とバックアップ装置が現在接続されている冷凍庫とを接続する共通配管を遮断する一時遮断ステップと、バックアップ装置の接続先を、故障した主空気冷媒冷凍装置の接続されていた冷凍庫に切替える共通配管流路変更ステップと、バックアップ装置と故障した主空気冷媒冷凍装置の接続されていた冷凍庫とを接続する共通配管の流路を開放する共通配管開放ステップとを備える。

また、本発明の空気冷媒冷凍システムのバックアップ方法は、バックアップ用空気冷媒冷凍装置（８２）、あるいはバックアップ装置（８０、８１、８３）が、それぞれ所定の温度帯毎に区分された各々の異種ブラインとの間で熱交換を行うための、区分の数だけの異種ブライン熱交換器（８０ｍ、８０ｎ、８１ｍ、８１ｎ、８２ｍ、８２ｎ、８３ｍ、８３ｎ）を有している場合、さらに、バックアップ用空気冷媒冷凍装置流路変更ステップ、および共通配管流路変更ステップは、空気冷媒の通路を、バックアップ用空気冷媒冷凍装置と故障した主空気冷媒冷凍装置の接続されていた冷凍庫（５３、５４）との流路、あるいはバックアップ装置と故障した主空気冷媒冷凍装置の接続されていた冷凍庫とを接続する共通配管に対応する異種ブラインを通す異種ブライン熱交換器に切替える異種ブライン選択ステップを有する。

本発明により、バックアップ機能を備えた空気冷媒冷凍システムを提供することができる。

特に、本発明の空気冷媒システムにより、極めて広い温度帯域に渡り、必要最小限度の台数の冷凍機により、バックアップ機能を備えた空気冷媒冷凍システムを実現することができる。これにより、冷凍システムの製造コストの削減、およびシステム構成要素の削減による保全費用の削減が可能となる。

添付図面を参照して、本発明による空気冷媒冷凍システム、空気冷媒冷凍システムによるバックアップ方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。

本発明の空気冷媒冷凍システムは、それぞれ異なった複数の冷却温度に冷却するための、当該複数の温度の数だけの冷凍庫を備えている。そして、冷凍庫の各々には当該冷凍庫を冷却するための主冷却空気冷媒冷凍機が備えられている。また、冷凍庫全体に対して、少なくとも１つのバックアップ用の空気冷媒冷凍機が備えられている。

ここで、図３を用いて空気冷媒冷凍システムの概略構成、およびその動作原理について説明する。空気冷媒冷凍システム３０は、モータ３１と、コンプレッサ３８と、膨張タービン３２とを有するタービンユニット４０と、第１熱交換器３４と、第２熱交換器３５と、除霜器３６とを備えた空気冷媒冷凍装置６０および冷凍倉庫３７を備えている。空気冷媒冷熱システム３０においては、大気中から取り込まれて、空気冷媒式冷却装置のコンプレッサ３８で圧縮された空気が、第１熱交換器３４で冷却される。この冷却された空気は、さらに冷凍倉庫３７から運ばれてくる冷却空気と第２熱交換器３５において熱交換され、膨張タービン３２にて断熱膨張されて低温（おおよそ−８０℃にまで）に降温される。そして、この冷却空気により、冷凍倉庫３７内に保存される製品が低温に維持されるものである。図３に示される空気冷媒冷凍システム３０においては、膨張タービン３２にて断熱膨張されて低温に降温される空気冷媒中に結露して生じる霜を除去するために、膨張タービン３２と冷凍倉庫３７とを接続する配管に除霜器３６が接続される。

なお、図３の第１熱交換器３４は、空冷式熱交換器として説明しているが、水冷式熱交換器としても良い。

空気冷媒冷凍システム３０では、図４に示されるように、１台の空気冷媒冷凍機において、倉庫外部からの熱負荷に対応する冷凍能力（ｋＷ）を変化させることにより、冷凍倉庫３７内に保存される製品を、おおよそ−２０℃から−１００℃の冷却温度範囲に設定することが出来る。

本発明の空気冷媒冷凍システムにおいては、このような空気冷媒冷凍装置の原理から、それぞれ異なった複数の冷却温度に冷却するための、当該複数の温度の数だけの主冷却空気冷媒冷凍機に対して、少なくとも１つのバックアップ用空気冷媒冷凍機を備えるのみで、バックアップ用空気冷媒冷凍機がおおよそ−２０℃から−１００℃の範囲で任意に設定される主冷凍機それぞれのバックアップをすることができる。そして、バックアップ用の冷凍機を最低限の台数に制限することにより、システムの製造コストの低減、および保守費用の低減を実現できる。

（実施の形態１）
図５Ａに、本発明の実施の形態１に係わる空気冷媒冷凍システムの概略構成を示す。本実施の形態に係わるの空気冷媒冷凍システムは、製品をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３と、−６０℃に冷却するための冷却倉庫５４とを備えている。ー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３には、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機５０が切替えバルブ５５ａを介した配管により接続されている。また、ー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４には、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機５２が切替えバルブ５５ｄを介した配管により接続されている。さらに、本実施の形態においては、バックアップ用の空気冷媒冷凍装置５１が、切替えバルブ５５ｂ、５５ｃを介してー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３および−６０℃に冷却するための冷却倉庫５４に接続されている。

（実施の形態１の動作原理）
実施の形態１の空気冷媒冷却システムの通常運転時には、図５Ａに示されるように、切替えバルブ５５ｂおよび５５ｃが閉じられ、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機５０と冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３とを接続する配管に直列に接続される切替えバルブ５５ａが開かれる。また、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機５２と冷却対象をー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４とを接続する配管に直列に接続される切替えバルブ５５ｄが開かれる。

そして、本実施の形態の空気冷媒冷却システムの起動後に、−６０℃に対応する主冷凍機５２に故障の生じた場合、直ちに主冷凍機５２が稼働停止される。そして、図５Ｂに示されるように切替えバルブ５５ｄが閉じられ、バックアップ用の空気冷媒冷凍機５１が起動される。次に、切替えバルブ５５ｃが開かれる。これにより、故障した−６０℃対応の主冷凍機５２に換わって、バックアップ用の冷凍機５１が−６０℃対応の冷凍機として駆動し、冷却対象をー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４における冷却機能が維持される。一方、本実施の形態の空気冷媒冷却システムの起動後に、−３０℃に対応する主冷凍機５０に故障の生じた場合、直ちに主冷凍機５０が稼働停止される。そして、図５Ｃに示されるように切替えバルブ５５ａが閉じられ、バックアップ用の空気冷媒冷凍機５１が起動される。次に、切替えバルブ５５ｂが開かれる。これにより、故障した−３０℃対応の主冷凍機５０に換わって、バックアップ用の冷凍機５１が−３０℃対応の冷凍機として駆動し、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３における冷却機能が維持される。

本実施の形態においては、−３０℃および―６０℃の２つの冷却温度に冷却するための主冷却空気冷媒冷凍機５０、５２を備えている。また、−３０℃および―６０℃に対応する主冷却冷凍装置５０、５２のそれぞれに対して並列に、バックアップ用の空気冷媒冷凍機５１が配置される。バックアップ用の空気冷媒冷凍機５１は、−３０℃に対応する主冷却冷凍機５０、あるいはー６０℃に対応する主冷却冷凍機５２の何れに対しても対応可能である。このため、本実施の形態においては、２つの温度に冷却するための冷凍庫５３，５４を有するにも係わらず、バックアップ用の冷凍機を１つ備えることにより、２つの温度の冷凍倉庫を冷却するための冷凍機の何れか一方が故障した際においても、常に一定の冷凍能力を維持したまま、それぞれの冷凍倉庫内に保管されている冷却対象を所定の温度に保冷することができる。このため、当該倉庫を、医薬試料や生体の保管用倉庫、あるいは貴重な冷凍標本等を保管するなど継続的な冷凍が必要不可欠な希少品に対して適用することが出来る。また、本実施の形態により、バックアップ機能を有した冷凍システムの製造コストの低減、および保全費用の削減を実現することができる。

（実施の形態２）
図６Ａに、本発明の実施の形態２に係わる空気冷媒冷凍システムの概略構成を示す。本実施の形態に係わるの空気冷媒冷凍システムは、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３と、−６０℃に冷却するための冷却倉庫５４とを備えている。ー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３には、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機５０と５１とが、それぞれ切替えバルブ５５ａおよび５５ｂを介した配管により接続されている。また、ー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４には、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機５２が切替えバルブ５５ｄを介した配管により接続されている。さらに、本実施の形態においては、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機５２とー３０℃対応の空気冷媒冷凍機５１とが、切替えバルブ５５ｃを介した配管により接続されている。

（実施の形態２の動作原理）
実施の形態２の空気冷媒冷却システムの通常運転時には、図６Ａに示されるように、切替えバルブ５５ｃが閉じられ、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機５０、および５１と冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３とを接続する配管に直列に接続される切替えバルブ５５ａおよび５５ｂが開かれる。また、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機５２と冷却対象をー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４とを接続する配管に直列に接続される切替えバルブ５５ｄが開かれる。本実施の形態においては、通常動作時において、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３には、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機５０および５１の２台が接続されることにより、１台が接続されている時の２倍の熱負荷に対応することができる。

本実施の形態の空気冷媒冷却システムの起動後に、−６０℃に対応する主冷凍機５２に故障の生じた場合、直ちに主冷凍機５２が稼働停止される。そして、図６Ｂに示されるように切替えバルブ５５ｄが閉じられる。次に切替えバルブ５５ｂが閉じられ、さらに切替えバルブ５５ｃが開かれる。これにより、故障した−６０℃対応の主冷凍機５２に換わって、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機５１が、−６０℃対応の冷凍機として機能し、冷却対象をー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４における冷却機能が維持される。一方、本実施の形態の空気冷媒冷却システムの起動後に、−３０℃に対応する主冷凍機５１に故障の生じた場合、直ちに主冷凍機５１が稼働停止される。そして、図６Ｃに示されるように切替えバルブ５５ｂが閉じられる。これにより、故障した−３０℃対応の主冷凍機５１は、製品をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３から実質的に切り離される。これにより、本実施の形態においては、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３における冷却機能が半分に低減することにより、−３０℃冷凍倉庫５３の熱負荷は、故障した−３０℃対応の主冷凍機５１が故障する前の半分に下げられるが、特にバックアップ用の冷凍機を備えなくとも、製品をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３における冷却機能が維持される。

本実施の形態においては、熱負荷の異なる−３０℃および―６０℃の２つの冷却温度に冷却するための主空気冷媒冷凍機５０、５１、および５２が備えられている。そして、それぞれの主空気冷媒冷凍機５０、５１、および５２は、切替えバルブを介した配管により並列に接続され、当該配管は、−３０℃および―６０℃の冷凍倉庫に接続されている。本実施の形態の空気冷媒冷凍システムにおいては、どれか１つの主空気冷媒冷凍機が故障した場合においても、適宜切替えバルブの開閉状態を変更することにより、故障していない主空気冷媒冷凍機を２つの温度の倉庫それぞれに接続する。これにより、それそれの温度の倉庫に保管されている冷却対象の冷却温度を維持することができる。

本実施の形態においては、異なる温度の冷凍倉庫の数以上の空気冷媒冷凍装置が備えられている場合、特別にバックアップ用の空気冷媒冷凍装置を備えなくとも、配管に設置されている切替えバルブを適宜切替えることによって、当該温度の冷凍倉庫全てに関してその温度を維持することができる。このため、当該冷凍倉庫を、実施の形態１と同様に、医薬試料や生体、あるいは継続的な冷凍が必要不可欠な貴重な冷凍標本等を保管するための冷凍用倉庫に適用することが出来る。また、本実施の形態においては、バックアップ用の空気冷媒冷凍装置を備える必要が無いために、システムの製造コストが削減できるほか、保全費用の削減を実現することができる。

（実施の形態３）
図７Ａに、本発明の実施の形態３に係わる空気冷媒冷凍システムの概略構成を示す。本実施の形態に係わるの空気冷媒冷凍システムの実質的な構成は、実施の形態２のそれと同じである。但し、本実施の形態においては、実施の形態２とは異なり、冷却対象をー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４に対する熱負荷がー３０℃の倉庫の２倍になるような設定になっている。

本実施の形態においては、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３と、−６０℃に冷却するための冷却倉庫５４とを備えている。ー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４には、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機５１と５２とが、それぞれ切替えバルブ５５ｃおよび５５ｄを介した配管により接続されている。また、ー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３には、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機５０が切替えバルブ５５ａを介した配管により接続されている。さらに、本実施の形態においては、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機５０とー６０℃対応の空気冷媒冷凍機５１とが、切替えバルブ５５ｂを介した配管により接続されている。

本実施の形態の動作原理は、実施の形態２で説明したものと同様であり（図７Ｂ、図７Ｃの対応図参照）、ここではその説明を省略する。

本実施の形態においては、実施の形態２と同様、異なる温度の冷凍倉庫の数以上の空気冷媒冷凍装置が備えられている場合、特別にバックアップ用の空気冷媒冷凍装置を備えなくとも、配管に設置されている切替えバルブを適宜切替えることによって、当該温度の倉庫全てに関してその温度を維持することができる。このため、当該倉庫を、医薬試料、生体、あるいは継続的な冷凍が必要不可欠な貴重な冷凍標本等を保管するための保管用倉庫に適用することが出来る。また、本実施の形態においては、バックアップ用の空気冷媒冷凍装置を備える必要が無いために、システムの製造コストが削減できるほか、保全費用の削減を実現することができる。

（実施の形態４）
図８に、本発明の実施の形態４に係わる空気冷媒冷凍システムの概略構成を示す。本実施の形態の基本的な構成は、実施の形態２のそれと同様であるが、本実施の形態においては、さらに、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２を備えるとともに、特に、−３０℃の冷凍倉庫５３の冷却および−６０℃の冷却倉庫５４の冷却に、共通のブライン（冷熱流体）を用いた冷却を行っている。

本実施の形態に係わる空気冷媒冷凍システムは、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３と、−６０℃に冷却するための冷却倉庫５４とを備えている。ー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３には、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機８０（８０ａ〜８０ｅにより構成）と空気冷媒冷凍機８１（８１ａ〜８１ｅにより構成）とが、それぞれ切替えバルブ８０ｇ〜８０ｊ、および８１ｇ〜８１ｊを介した配管により接続されている。また、ー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４には、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機８３（８３ａ〜８３ｅにより構成）が、切替えバルブ８３ｇ〜８３ｊを介した配管により接続されている。さらに、本実施の形態においては、バックアップ用の空気冷凍冷凍機８２（８２ａ〜８２ｅにより構成）が、切替えバルブ８２ｇ〜８２ｊを介して配管により、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３および−６０℃に冷却するための冷却倉庫５４それぞれに接続されている。ここで、空気冷媒冷凍機８０（８０ａ〜８０ｅにより構成）、空気冷媒冷凍機８１（８１ａ〜８１ｅにより構成）、空気冷媒冷凍機８２（８２ａ〜８２ｅにより構成）、および空気冷媒冷凍機８３（８３ａ〜８３ｅにより構成）各々の構成については、図３を用いて既にその概略を説明しているので、ここではその説明を省略する。

本実施の形態においては、空気冷媒冷凍機８０〜８３で冷却されが空気冷媒が、それぞれ空気冷媒冷凍機８０〜８３に備わるブライン冷却器８０ｆ〜８３ｆにおいて、それぞれの温度のブラインとの間で熱交換される。そして、各々の温度帯の空気冷媒冷凍機の空気冷媒により冷却された共通ブラインは、−３０℃系統の場合、ポンプ８４ａにより−３０℃用のブラインタンク８４に充填される。そして、−３０℃用のブラインタンク８４に充填されたブラインは、ポンプ８４ｂにより、−３０℃の冷凍倉庫５３内を循環して倉庫内部を保冷する。一方、−６０℃系統向けに冷却された共通ブラインは、ポンプ８５ａにより−６０℃用のブラインタンク８５に充填される。そして、−６０℃用のブラインタンク８５に充填されたブラインは、ポンプ８５ｂにより、−６０℃の冷凍倉庫内を循環して倉庫内部を保冷する。

（実施の形態４の動作原理）
実施の形態４の空気冷媒冷却システムの動作原理は、基本的に実施の形態２のそれと同様である。ここでは、本実施の形態における、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２が備えられている場合について、実質的な動作原理について説明する。本実施の形態の通常運転時には、図９Ａに示されるように、切替えバルブ８２ｇおよび８２ｉが閉じられ、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２は、実質的に―３０℃およびー６０℃の冷凍倉庫５３、５４各々から切り離されている。ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機８０、８１と冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３とを接続する配管に直列に接続される切替えバルブ８０ｇ〜８０ｊおよび８１ｇ〜８１ｊが開かれる。また、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機８３と冷却対象をー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４とを接続する配管に直列に接続される切替えバルブ８３ｇ〜８３ｊがそれぞれ開かれる。本実施の形態においては、通常動作時において、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３には、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機８０および８１の２台が接続されることにより、１台が接続されている時の２倍の熱負荷に対応することができる。

そして、本実施の形態の空気冷媒冷却システムの起動後に、−３０℃に対応する主冷凍機８０に故障の生じた場合、直ちに主冷凍機８０が稼働停止される。そして、図９Ｂに示されるように切替えバルブ８０ｇ〜８０ｊが閉じられる。次に、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２が起動される。そして、切替えバルブ８２ｇ〜８２ｊが開かれる。これにより、故障した−３０℃対応の主冷凍機８０に換わって、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２が、−３０℃対応の冷凍機として機能し、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３における冷却機能が、熱負荷が通常の空気冷媒冷凍機１台が接続された場合の２倍のまま維持される。一方、本実施の形態の空気冷媒冷却システムの起動後に、−６０℃に対応する主冷凍機８３に故障の生じた場合、直ちに主冷凍機８３が稼働停止される。そして、図９Ｃに示されるように切替えバルブ８３ｇ〜８３ｊが閉じられる。これにより、故障した−６０℃対応の主冷凍機８３は、冷却対象をー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４から実質的に切り離される。次に、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２が起動される。そして、切替えバルブ８２ｇ〜８２ｊが開かれる。これにより、故障した−６０℃対応の主冷凍機８３に換わって、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２が、−６０℃対応の冷凍機として機能し、冷却対象をー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４における冷却機能が維持される。

本実施の形態においては、共通ブラインを用いることにより、それぞれの空気冷媒冷凍装置の配管に接続されている切替えバルブの開閉で、適宜それぞれの温度の冷凍倉庫５３、５４と、空気冷媒冷凍倉庫８０〜８３との接続形態を変更することにより、任意の温度帯域のいずれか１つの冷凍機が故障した場合においても、同じ熱負荷の条件で、バックアップ用空気冷媒冷凍機８２によるバックアップが可能である。

また、上記説明においては、バックアップ用の冷凍機の備わる例について説明してきたが、本実施の形態においては、実施の形態２で説明したように、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２が備わっていない場合においても、それぞれの冷凍倉庫５３、５４における冷却機能を適宜変更することにより、各々の温度の冷凍倉庫における設定温度を維持することができる。

本実施の形態においては、バックアップ用の空気冷媒冷凍機も含めて、異なる温度の冷凍倉庫の数以上の空気冷媒冷凍装置が備えられている場合、共通のブラインを使用しているため、特に温度帯の違いによるブラインの切り分けをする装置を備えなくとも、配管に設置されている切替えバルブを適宜切替えることによって、当該温度の冷凍倉庫全てに関してその温度を維持することができる。このため、当該冷凍倉庫を、医薬試料や生体、あるいは継続的な冷凍が必要不可欠な貴重な冷凍標本等を保管するための保管用倉庫に適用することが出来る。また、本実施の形態においては、システムの構成要素となる空気冷媒冷凍装置の数を必要最低限の台数に抑えることができるため、システムの製造コストが削減できるほか、保全費用の削減を実現することができる。

（実施の形態５）
図１０に、本発明の実施の形態５に係わる空気冷媒冷凍システムの概略構成を示す。本実施の形態の基本的な構成は、実施の形態４のそれと同様であるが、本実施の形態においては、特に、−３０℃の冷凍倉庫５３を冷却するのと、−６０℃の冷凍倉庫８５を冷却するのとに、それぞれ別々のブライン（冷熱流体）を用いている。このため、本実施の形態の空気冷媒冷凍機８０〜８３は、実施の形態４で備えられていた共通ブライン用のブライン冷却器８０ｆに換わって、それぞれ−３０℃用のブラインと熱交換するための−３０℃用ブライン冷却機器８０ｍ〜８３ｍと、−６０℃用のブラインと熱交換するための−６０℃用ブライン冷却機器８０ｎ〜８３ｎとを備えている。

本実施の形態に係わるの空気冷媒冷凍システムは、製品をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３と、−６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４とを備えている。ー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３には、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機８０（８０ａ〜８０ｅにより構成）、および空気冷媒冷凍機８１（８１ａ〜８１ｅにより構成）が、それぞれ切替えバルブ８０ｇ〜８０ｊ、および８１ｇ〜８１ｊを介した配管により接続されている。また、ー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４には、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機８３（８３ａ〜８３ｅにより構成）が、切替えバルブ８３ｇ〜８３ｊを介した配管により接続されている。さらに、本実施の形態においては、バックアップ用の空気冷凍冷凍機８２（８２ａ〜８２ｅにより構成）が、切替えバルブ８２ｇ〜８２ｊを介して配管により、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３、および−６０℃に冷却するための冷却倉庫５４それぞれに接続されている。

本実施の形態においては、空気冷媒冷凍機８０〜８３で冷却されが空気冷媒が、それぞれ空気冷媒冷凍機８０〜８３に備わる−３０℃用のブライン冷却器８０ｍ〜８３ｍにおいて−３０℃用のブラインと、そして、−６０℃用のブライン冷却器８０ｎ〜８３ｎにおいて−６０℃用のブラインと各々熱交換される。そして、各々の温度帯の空気冷媒冷凍機の空気冷媒により冷却された各々の温度帯のブラインは、−３０℃系統の場合、ポンプ８４ａにより−３０℃用のブラインタンク８４に充填される。そして、−３０℃用のブラインタンク８４に充填されたブラインは、ポンプ８４ｂにより、−３０℃の冷凍倉庫５３内を循環し、倉庫内部を保冷する。一方、−６０℃系統向けに冷却された共通ブラインは、ポンプ８５ａにより−６０℃用のブラインタンク８５に充填される。そして、−６０℃用のブラインタンク８５に充填されたブラインは、ポンプ８５ｂにより、−６０℃の冷凍倉庫内を循環し、倉庫内部を保冷する。

本実施の形態の動作原理については、実施の形態４のそれと同様であり、ここではその説明を省略する。

本実施の形態においては、ブラインをそれぞれの温度帯毎に個別の系統に別けて使用することにより、実施の形態４と比較して、特にー３０℃用には安価なブラインを使用することができ、これにより、ブライン購入費用およびブラインの保守費用の低減が実現する。また、実施の形態４と同様に、それぞれの空気冷媒冷凍装置の配管に接続されている切替えバルブの開閉で、適宜それぞれの温度の冷凍倉庫５３、５４と、空気冷媒冷凍倉庫８０〜８３との接続形態を変更することにより、任意の温度帯域のいずれか１つの冷凍機が故障した場合においても、同じ熱負荷の条件で、バックアップ用空気冷媒冷凍機８２によるバックアップが可能である。さらに、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２が備わっていない場合においても、冷凍倉庫５３、５４における冷却機能を適宜変更することにより、それぞれの温度の冷凍倉庫の冷却温度を維持することができる。

本実施の形態においては、バックアップ用の空気冷媒冷凍機も含めて、異なる温度の倉庫の数以上の空気冷媒冷凍装置が備えられている場合、共通のブラインを使用しているため、特に温度帯の違いによるブラインの切り分けをする装置を備えなくとも、配管に設置されている切替えバルブを適宜切替えることによって、当該温度の冷凍倉庫全てに関してその温度を維持することができる。このため、当該冷凍倉庫を、医薬試料や生体、あるいは継続的な冷凍が必要不可欠な貴重な冷凍標本等を保管するための保管用倉庫に適用することが出来る。また、本実施の形態においては、システムの構成要素となる空気冷媒冷凍装置の数を必要最低限の台数に抑えることができるため、システムの製造コストが削減できるほか、保守費用の削減を実現することができる。

（実施の形態６）
図１１に、本発明の実施の形態６に係わる空気冷媒冷凍システムの概略構成を示す。本実施の形態の基本的な構成は、実施の形態４および５と同様であるが、本実施の形態においては、特に、冷却媒体としてブラインを使用せず、冷却した空気冷媒により、冷却対象となる倉庫を直接、あるいは熱交換器を介して−３０℃、あるいは−６０℃に冷却するものである。このため、本実施の形態の空気冷媒冷凍機８０〜８３は、実施の形態４、または実施の形態５に備えられていたブライン冷却器を備えず、それぞれにおいて冷却された空気冷媒は、その温度帯毎に、接続された配管を介して直接対応する温度の冷凍倉庫に運ばれる。

本実施の形態に係わるの空気冷媒冷凍システムは、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３と、−６０℃に冷却するための冷却倉庫５４とを備えている。ー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３には、ー３０℃対応の空気冷媒冷凍機８０（８０ａ〜８０ｅにより構成）、および空気冷媒冷凍機８１（８１ａ〜８１ｅにより構成）が、それぞれ切替えバルブ８０ｇ〜８０ｊ、および８１ｇ〜８１ｊを介した配管により接続されている。また、ー６０℃に冷却するための冷凍倉庫５４には、ー６０℃対応の空気冷媒冷凍機８３（８３ａ〜８３ｅにより構成）が、切替えバルブ８３ｇ〜８３ｊを介した配管により接続されている。さらに、本実施の形態においては、バックアップ用の空気冷凍冷凍機８２（８２ａ〜８２ｅにより構成）が、切替えバルブ８２ｇ〜８２ｊを介して配管により、冷却対象をー３０℃に冷却するための冷凍倉庫５３、および−６０℃に冷却するための冷却倉庫５４それぞれに接続されている。

本実施の形態においては、空気冷媒冷凍機８０〜８３で冷却されが空気冷媒が、その冷却温度帯毎に、それぞれ切替えバルブが接続されている配管を通り、対応する温度帯の冷凍倉庫に送られる。そして、冷却された−３０℃用の空気冷媒は、−３０℃の冷凍倉庫５３に送られて、直接倉庫内部に吹き出されることにより、当該倉庫５３を冷却してもよいし、あるいは、空気対空気の熱交換器を介して当該倉庫５３を冷却しても良い。

なお、直接倉庫内部に空気冷媒が吹き出されることにより、当該倉庫５３を冷却する場合は直接冷却対象物を冷却するため、熱効率が良い点で有効である。一方、空気対空気の熱交換器を介して当該倉庫５３を冷却する場合は、直接空気冷媒によって冷却対象を冷却しないため、当該倉庫５３内の湿度が変化しにくくなり、湿度を一定に保持する湿分を保持する必要がある冷却対象物に対して特に有効である。

同様に、冷却された−６０℃用の空気冷媒は、−６０℃の冷凍倉庫５４に送られて、直接倉庫内部に吹き出されることにより、当該倉庫５４を冷却してもよいし、あるいは、空気対空気の熱交換器を介して当該倉庫５４を冷却しても良い。効果についても同様に、直接倉庫内部に空気冷媒が吹き出されることにより、当該倉庫５４を冷却する場合は直接冷却対象物を冷却するため、熱効率が良い点で有効である。一方、空気対空気の熱交換器を介して当該倉庫５４を冷却する場合は、直接空気冷媒によって冷却対象を冷却しないため、当該倉庫５４内の湿度が変化しにくくなり、湿度を一定に保持する湿分を保持する必要がある冷却対象物に対して特に有効である。

本実施の形態の動作原理については、実施の形態４および５のそれと同様であり、ここではその説明を省略する。

本実施の形態においては、ブラインを使用しないため、実施の形態４および５と比較して、ブライン購入費用およびブラインの保守費用の低減が実現する。また、実施の形態４および５と同様に、それぞれの空気冷媒冷凍装置の配管に接続されている切替えバルブの開閉で、適宜それぞれの温度の冷凍倉庫５３、５４と、空気冷媒冷凍倉庫８０〜８３との接続形態を変更することにより、任意の温度帯域のいずれか１つの冷凍機が故障した場合においても、同じ熱負荷の条件で、バックアップ用空気冷媒冷凍機８２によるバックアップが可能である。また、バックアップ用の空気冷媒冷凍機８２が備わっていない場合においても、それぞれの冷凍倉庫５３、５４における冷却機能を適宜変更することにより、それぞれの温度の冷凍倉庫の冷却温度を維持することができる。本実施の形態においては、シャットバルブ８０ｕ〜８３ｕ、８０ｖ〜８３ｖ、８０ｗ〜８３ｗ、８０ｘ〜８３ｘを、それぞれ切り替えバルブ８０ｓ〜８３ｓ、８０ｔ〜８３ｔと、それぞれの冷却倉庫５３、５４との間に設置しているが、各々の空気冷媒冷凍装置と切替えバルブとの間に設置しても良い。その際には、シャットバルブは設置しなくとも良い。さらに、本実施の形態においては、バックアップ用の空気冷媒冷凍機も含めて、異なる温度の倉庫の数以上の空気冷媒冷凍装置が備えられている場合、共通のブラインを使用しているため、特に温度帯の違いによるブラインの切り別けをする装置を備えなくとも、配管に設置されている切替えバルブを適宜切替えることによって、当該温度の冷凍倉庫全てに関してその温度を維持することができる。このため、当該冷凍倉庫を、医薬試料や生体、あるいは継続的な冷凍が必要不可欠な貴重な冷凍標本等を保管するための保管用倉庫に適用することが出来る。また、本実施の形態においては、システムの構成要素となる空気冷媒冷凍装置の数を必要最低限の台数に抑えることができるため、システムの製造コストが削減できるほか、保守費用の削減を実現することができる。

従来のＨＦＣ冷凍機によるバックアップ機能を備えた冷凍システムの概略構成を示す図である。 従来のＨＦＣ冷凍機によるバックアップ機能を備えた冷凍システムの概略構成を示す図である。 冷却温度帯別の適用冷媒冷凍機を示す図である。 空気冷媒冷凍機による冷凍システムの概略構成を示す図である。 空気冷媒冷凍機による性能曲線（冷却対象となる倉庫の冷却温度と、それぞれの冷却温度における冷凍性能との関係）を示す図である。 実施の形態１の概略構成を示す図である（通常運転時における配管接続形態）。 実施の形態１の概略構成を示す図である（−６０℃機故障時における配管接続形態）。 実施の形態１の概略構成を示す図である（−３０℃機故障時における配管接続形態）。 実施の形態２の概略構成を示す図である（通常運転時における配管接続形態）。 実施の形態２の概略構成を示す図である（−６０℃機故障時における配管接続形態）。 実施の形態２の概略構成を示す図である（−３０℃機故障時における配管接続形態）。 実施の形態３の概略構成を示す図である（通常運転時における配管接続形態）。 実施の形態３の概略構成を示す図である（−６０℃機故障時における配管接続形態）。 実施の形態３の概略構成を示す図である（−３０℃機故障時における配管接続形態）。 実施の形態４の概略構成を示す図である。 実施の形態４の概略構成を示す図である（通常運転時における配管接続形態）。 実施の形態４の概略構成を示す図である（−３０℃機故障時における配管接続形態）。 実施の形態４の概略構成を示す図である（−６０℃機故障時における配管接続形態）。 実施の形態５の概略構成を示す図である。 実施の形態６の概略構成を示す図である。

符号の説明

１Ａ…−３０℃用ＨＦＣ冷凍機（主冷凍機）
１Ｂ…−３０℃用ＨＦＣ冷凍機（主冷凍機、負荷５０％）
２Ａ…−３０℃用ＨＦＣ冷凍機（バックアップ）
２Ｂ…−３０℃用ＨＦＣ冷凍機（主冷凍機、負荷５０％）
３、５３…−３０℃冷凍倉庫
４Ａ…−６０℃用ＨＦＣ冷凍機（主冷凍機）
４Ｂ…−６０℃用ＨＦＣ冷凍機（主冷凍機、負荷５０％）
５Ａ…−６０℃用ＨＦＣ冷凍機（バックアップ）
５Ｂ…−６０℃用ＨＦＣ冷凍機（主冷凍機、負荷５０％）
６、５４…−６０℃冷凍倉庫
３０…空気冷媒冷凍システム
３１、８０ｃ、８１ｃ、８２ｃ、８３ｃ…モータ
３２、８０ｂ、８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ…膨張タービン
３４…空冷式熱交換器
３５…排熱回収熱交換器
３６…除霜器
３７…冷凍倉庫
３８、８０ａ、８１ａ、８２ａ、８３ａ…コンプレッサ
４０…タービンユニット
５０…−３０℃用空気冷媒冷凍機（主冷凍機）
５１…空気冷媒冷凍機（バックアップ）
５２…−６０℃用空気冷媒冷凍機（主冷凍機）
５５ａ〜５５ｄ…切替えバルブ
６０…空気冷媒冷凍装置
８０〜８３…空気冷媒冷凍機
８０ｄ、８１ｄ、８２ｄ、８３ｄ…第１熱交換器
８０ｅ、８１ｅ、８２ｅ、８３ｅ…第２熱交換器
８０ｆ、８１ｆ、８２ｆ、８３ｆ…ブライン冷却器
８０ｇ、８０ｉ、８１ｇ、８１ｉ…シャットバルブ
８２ｇ、８２ｉ、８３ｇ、８３ｉ…シャットバルブ
８０ｈ、８０ｊ、８１ｈ、８１ｊ…切替えバルブ
８２ｈ、８２ｊ、８３ｈ、８３ｊ…切替えバルブ
８４…−３０℃用ブラインタンク
８４ａ、８４ｂ…ポンプ
８５…−６０℃用ブラインタンク
８５ａ、８５ｂ…ポンプ

Claims (9)

1. 冷却対象を保冷するための、それぞれ異なった冷却温度に設定される複数の冷凍庫の各々に１つずつ設けられる主空気冷媒冷凍装置と、
   前記複数の冷凍庫の各々と前記複数の冷凍庫各々に対応する前記主空気冷媒冷凍装置との間に設けられる共通配管と、
   前記共通配管は、前記複数の冷凍庫各々と前記複数の冷凍庫各々に対応する前記主空気冷媒冷凍装置とを接続および遮断することのできる遮断弁を有し、
   前記複数の冷凍庫全体に対して、少なくとも１つ以上設けられるバックアップ用空気冷媒冷凍装置と、
   前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置の接続先を前記複数の冷凍庫のいずれか１つに設定することのできる切替えバルブを有し、前記複数の冷凍庫各々と前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置とを接続するバックアップ空気冷媒冷凍装置用配管と
   を具備し、
   前記主空気冷媒冷凍装置及び前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置の各々は、コンプレッサと、前記コンプレッサで圧縮された空気冷媒を膨張させる膨張タービンとを備える
   空気冷媒冷凍システム。
2. 冷却対象を保冷するための、それぞれ異なった冷却温度に設定される複数の冷凍庫の各々に少なくとも１つ以上設けられる主空気冷媒冷凍装置と、
   前記主空気冷媒冷凍装置各々の接続先を前記複数の冷凍庫のいずれか１つに設定することのできる切替えバルブを有し、前記主空気冷媒冷凍装置各々と前記複数の冷凍庫それぞれとを接続する共通配管と
   を具備し、
   前記主空気冷媒冷凍装置各々は、コンプレッサと、前記コンプレッサで圧縮された空気冷媒を膨張させる膨張タービンとを備え、
   前記複数の冷凍庫は、第１冷凍庫及び第２冷凍庫を含み、
   前記主空気冷媒冷凍装置は、第１主空気冷媒冷凍装置、第２主空気冷媒冷凍装置及び第３主空気冷媒冷凍装置を含み、
   前記切替えバルブは、第１切替えバルブ、第２切替えバルブ、第３切替えバルブ及び第４切替えバルブを含み、
   前記第１主空気冷媒冷凍装置は、前記第１切替えバルブを介して前記第１冷凍庫に接続され、
   前記第２主空気冷媒冷凍装置は、前記第２切替えバルブを介して前記第１冷凍庫に接続され、前記第３切替えバルブを介して前記第２冷凍庫に接続され、
   前記第３主空気冷媒冷凍装置は、前記第４切替えバルブを介して前記第２冷凍庫に接続され、
   前記切替えバルブは、
   前記第１切替えバルブ、前記第２切替えバルブ及び前記第４切替えバルブが開き、前記第３切替えバルブが閉じた状態と、
   前記第１切替バルブ及び前記第３切替えバルブが開き、前記第２切替えバルブ及び前記第４切替えバルブが閉じた状態と
   をとる
   空気冷媒冷凍システム。
3. 請求項１または２に記載の空気冷媒冷凍システムにおいて、
   前記複数の冷凍庫の温度は、少なくとも−２０℃から−１００℃までの温度を包括した範囲に渡って設定される空気冷媒冷凍システム。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の空気冷媒冷凍システムにおいて、
   前記主空気冷媒冷凍装置および前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置は、それぞれ共通ブラインとの間で熱交換を行うための共通ブライン熱交換器を有し、
   前記複数の冷凍庫それぞれは、前記バックアップ空気冷媒冷凍装置用配管、あるいは前記共通配管により運ばれる前記複数の冷凍庫それぞれに設定されている冷却温度に対応する前記共通ブラインにより冷却される空気冷媒冷凍システム。
5. 請求項１に記載の空気冷媒冷凍システムにおいて、
   前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置は、前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置の前記空気冷媒としてのバックアップ用空気冷媒との熱交換により第１ブラインを冷却する第１ブライン熱交換器と、前記バックアップ用空気冷媒との熱交換により前記第１ブラインと種類が異なる第２ブラインを冷却する第２ブライン熱交換器とを備え、
   前記複数の冷凍庫は、前記第１ブラインにより冷却される第１冷凍庫と、前記第２ブラインにより冷却される第２冷凍庫とを含む
   空気冷媒冷凍システム。
6. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の空気冷媒冷凍システムにおいて、
   前記複数の冷凍庫それぞれは、前記バックアップ空気冷媒冷凍装置用配管、あるいは前記共通配管により運ばれる前記複数の冷凍庫それぞれに設定されている冷却温度に対応する、前記主空気冷媒冷凍装置、あるいは前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置により冷却される空気冷媒により冷却される空気冷媒冷凍システム。
7. 異なった複数の冷却温度に設定される冷凍庫各々に１つずつ設けられる主空気冷媒冷凍装置のうち、任意の前記主空気冷媒冷凍装置が故障したときに、
   故障した前記主空気冷媒冷凍装置の稼働を停止する故障冷凍装置停止ステップと、
   故障した前記主空気冷媒冷凍装置と前記主空気冷媒冷凍装置により冷却された前記冷凍庫とを接続する主空気冷媒冷凍装置用配管を遮断する遮断ステップと、
   前記複数の冷凍庫全体に対して、少なくとも１つ以上と接続可能なバックアップ用空気冷媒冷凍装置を起動するバックアップ起動ステップと、
   前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置の接続先を前記故障した前記主空気冷媒冷凍装置の接続されていた前記冷凍庫に切替えるバックアップ用空気冷媒冷凍装置流路変更ステップと、
   前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置流路変更ステップにより切替えられた前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置と前記故障した前記主空気冷媒冷凍装置の接続されていた前記冷凍庫との流路を開放する流路開放ステップと
   を具備し、
   前記主空気冷媒冷凍装置及び前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置の各々は、コンプレッサと、前記コンプレッサで圧縮された空気冷媒を膨張させる膨張タービンとを備える
   空気冷媒冷凍システムのバックアップ方法。
8. 異なった複数の冷却温度に設定される冷凍庫の各々に少なくとも１つ以上設けられる主空気冷媒冷凍装置のうち、任意の前記主空気冷媒冷凍装置が故障したときに、
   故障した前記主空気冷媒冷凍装置の稼働を停止する故障冷凍装置停止ステップと、
   故障した前記主空気冷媒冷凍装置と前記主空気冷媒冷凍装置により冷却されていた前記冷凍庫とを接続する共通配管を遮断する共通配管遮断ステップと、
   １つの前記冷凍庫に接続されている複数の故障していない前記主空気冷媒冷凍装置のうちの任意の前記主空気冷媒冷凍装置をバックアップ装置として選択し、前記バックアップ装置と前記バックアップ装置が現在接続されている前記冷凍庫とを接続する共通配管を遮断する一時遮断ステップと、
   前記バックアップ装置の接続先を、前記故障した前記主空気冷媒冷凍装置の接続されていた前記冷凍庫に切替える共通配管流路変更ステップと、
   前記バックアップ装置と前記故障した前記主空気冷媒冷凍装置の接続されていた前記冷凍庫とを接続する前記共通配管の流路を開放する共通配管開放ステップと
   を具備し、
   前記主空気冷媒冷凍装置各々は、コンプレッサと、前記コンプレッサで圧縮された空気冷媒を膨張させる膨張タービンとを備える
   空気冷媒冷凍システムのバックアップ方法。
9. 請求項７に記載の空気冷媒冷凍システムのバックアップ方法において、
   前記複数の冷凍庫は、前記故障した前記主空気冷媒冷凍装置の接続されていた前記冷凍庫としての第１冷凍庫と、他の冷凍庫としての第２冷凍庫とを含み、
   前記第１冷凍庫は第１ブラインにより冷却され、
   前記第２冷凍庫は前記第１ブラインと種類が異なる第２ブラインにより冷却され、
   前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置は、前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置の前記空気冷媒としてのバックアップ用空気冷媒との熱交換により前記第１ブラインを冷却する第１ブライン熱交換器と、前記バックアップ用空気冷媒との熱交換により前記第２ブラインを冷却する第２ブライン熱交換器とを備え、
   前記バックアップ用空気冷媒冷凍装置流路変更ステップにおいて、前記バックアップ用空気冷媒の通路を前記第１ブライン熱交換器に切り替える
   空気冷媒冷凍システムのバックアップ方法。

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