JP4928357B2 - Cooling system - Google Patents

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本発明は冷却システムに関するものであり、特に、アンモニア(NH3)等が媒体として循環される1次冷媒回路と二酸化炭素(CO2)等が媒体として循環される2次冷媒回路を有し、1次冷媒回路にて生じる冷熱により、2次冷媒回路の二酸化炭素等を凝縮・液化して使用する冷却システムに関するものである。   The present invention relates to a cooling system, and in particular, has a primary refrigerant circuit in which ammonia (NH 3) or the like is circulated as a medium and a secondary refrigerant circuit in which carbon dioxide (CO 2) or the like is circulated as a medium. The present invention relates to a cooling system that condenses and liquefies carbon dioxide or the like in a secondary refrigerant circuit using cold heat generated in the refrigerant circuit.

今日、地球温暖化の問題により地球温暖化係数が0かほぼ0に近い冷媒の採用が求められ、冷媒として利用技術が確立されているアンモニア等の自然媒体を使用するケースが増えて来ている。   Today, due to the problem of global warming, the adoption of refrigerants with a global warming potential of 0 or nearly zero is required, and there are increasing cases of using natural media such as ammonia, which has been established as a refrigerant. .

前記アンモニアは、人体に有害であるので、アンモニアをそのまま負荷側に供給すると、漏洩時にアンモニアが冷却空気等の被冷却流体内に拡散し、危険性が高い。そこで、従来からアンモニア冷媒回路は機械室等の限られた空間に設置し、負荷側冷却器との間における冷熱の移動にブラインを利用する構成のものがある。   Since the ammonia is harmful to the human body, if ammonia is supplied to the load side as it is, the ammonia diffuses into the fluid to be cooled such as cooling air at the time of leakage, and the danger is high. Therefore, conventionally, there is a configuration in which an ammonia refrigerant circuit is installed in a limited space such as a machine room and brine is used to transfer cold heat to and from a load side cooler.

しかし、ブラインにより冷熱を移送する場合には、ブラインを送るポンプに大なる動力を要し、ランニングコストが嵩み、省エネルギー化に資することができない。   However, in the case where cold heat is transferred by brine, the pump for sending the brine requires a large amount of power, increasing the running cost and cannot contribute to energy saving.

そこで、アンモニア冷媒回路とは別に二酸化炭素等の他の安全な冷媒を用いた2次冷媒回路を設け、アンモニア冷媒回路で生成した冷熱を2次冷媒回路における冷媒の凝縮用冷熱として利用し、該2次冷媒回路で生成した冷熱を負荷側に供給する構成とした装置がある(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, in addition to the ammonia refrigerant circuit, a secondary refrigerant circuit using another safe refrigerant such as carbon dioxide is provided, and the cold generated in the ammonia refrigerant circuit is used as cold for condensing the refrigerant in the secondary refrigerant circuit, There is an apparatus configured to supply cold heat generated in a secondary refrigerant circuit to a load side (see, for example, Patent Document 1).

上述した装置では、1次冷媒回路たるアンモニア冷媒回路の冷熱によって凝縮された液冷媒を、負荷側冷却器に液ポンプで送るのが一般的であるが、この液ポンプにより冷却器に送られる冷媒量は基本的に一定に制御される。   In the apparatus described above, the liquid refrigerant condensed by the cold heat of the ammonia refrigerant circuit as the primary refrigerant circuit is generally sent to the load-side cooler by a liquid pump, but the refrigerant sent to the cooler by this liquid pump. The amount is basically controlled to be constant.

ところで、冷却器内の液冷媒量は負荷の変動に伴って変化し、定常負荷の場合には冷却器内の液冷媒量は適正に保たれて安定した運転が行われるが、負荷が減少すると冷媒の蒸発量が小となって冷却器内の液冷媒量が増加する。   By the way, the amount of liquid refrigerant in the cooler changes as the load fluctuates, and in the case of a steady load, the amount of liquid refrigerant in the cooler is maintained properly and stable operation is performed, but when the load decreases The amount of refrigerant evaporated becomes small, and the amount of liquid refrigerant in the cooler increases.

上述した状態で負荷が急激に増大すると、冷媒の蒸発圧力が上昇するが、冷却器内には前記液ポンプによって一定量の液冷媒が送り込まれるため、さらに冷媒の蒸発圧力が上昇し、2次冷媒回路における運転が不安定なままの状態が解消されない。   When the load suddenly increases in the state described above, the evaporating pressure of the refrigerant increases. However, since a certain amount of the liquid refrigerant is fed into the cooler by the liquid pump, the evaporating pressure of the refrigerant further increases and the secondary pressure is increased. The state where the operation in the refrigerant circuit remains unstable is not solved.

しかも、2次冷媒回路における冷媒の蒸発圧力の上昇は、1次冷媒回路における蒸発圧力にも影響を及ぼし、1次冷媒回路の運転も不安定になる。   Moreover, the increase in the evaporation pressure of the refrigerant in the secondary refrigerant circuit also affects the evaporation pressure in the primary refrigerant circuit, and the operation of the primary refrigerant circuit becomes unstable.

そこで、従来、冷却器に送る冷媒量を一定に制御する手段として、(a)冷却器側に流量調整弁を設置するか、(b)集注器を設置して冷却器内に保有する冷媒量(液面)を制御するか、のいずれかの方法が採用されてきた。   Therefore, conventionally, as a means for controlling the amount of refrigerant sent to the cooler to be constant, (a) a flow rate adjusting valve is installed on the cooler side, or (b) an amount of refrigerant held in the cooler by installing a collector Either method of controlling (liquid level) has been adopted.

また、前記(a)の流量調整弁を設置する方法には、手動弁を使用して手動で一定量を常時供給する方法と、自動制御弁を使用して自動で流量調整を行い、一定量を常時供給する方法の、2種類の方法がある。   In addition, the method of installing the flow rate adjusting valve in (a) includes a method in which a constant amount is always supplied manually using a manual valve, and a flow rate is automatically adjusted by using an automatic control valve. There are two kinds of methods, a method of constantly supplying the energy.

このうち、手動弁を使用した場合が最も安価であるが、流量が一定となるため負荷変動時に供給量が過小になると、冷却器の伝熱面積を有効に使用できずに冷却不良を起こす。反対に、供給量が過大になると、冷却器内や吸入配管内に液溜まりが生じて冷媒蒸発が阻害される等の問題が生じる。   Of these, the use of a manual valve is the cheapest. However, since the flow rate is constant, if the supply amount becomes too small at the time of load fluctuation, the heat transfer area of the cooler cannot be used effectively, resulting in poor cooling. On the other hand, when the supply amount is excessive, a problem arises in that liquid accumulation occurs in the cooler or the suction pipe, and refrigerant evaporation is hindered.

他方、自動制御弁を使用した流量調整は、圧力や温度を検知し、負荷に応じた最適の流量を冷却器へ供給することができるが、コストが高くなる。   On the other hand, the flow rate adjustment using the automatic control valve can detect the pressure and temperature and supply the optimum flow rate according to the load to the cooler, but the cost becomes high.

前記(b)の集注器を設置する方法は、集注器によって冷却器内に一定量の媒体を保有するので、負荷変動にも対応でき、冷却器の伝熱面積を有効に使用することが可能となるが、設備が大型化となり設置スペースを圧迫する他、コスト高となる。
特開2003−166765号公報
The method (b) for installing the infusion device holds a certain amount of medium in the cooler by the infusion device, so it can cope with load fluctuations and can effectively use the heat transfer area of the cooler. However, the equipment becomes larger and the installation space is reduced, and the cost is increased.
JP 2003-166765 A

上述したように、冷却器内の液冷媒量は負荷の変動に伴って変化する。そして、冷却器への冷媒供給量が負荷に応じた最適量に制御されずに供給過小になると、冷却器の伝熱面積を有効に使用できずに冷却不良になることが多い。反対に、供給量が過大になると、冷却器内や吸入配管に液溜まりが生じ、蒸発した冷媒ガスの流れが阻害されることで冷却不良を招くことがある。   As described above, the amount of liquid refrigerant in the cooler changes as the load fluctuates. If the supply amount of refrigerant to the cooler becomes too low without being controlled to the optimum amount according to the load, the heat transfer area of the cooler cannot be used effectively and cooling often occurs. On the other hand, if the supply amount is excessive, a liquid pool is generated in the cooler or the suction pipe, and the flow of the evaporated refrigerant gas is hindered, which may cause a cooling failure.

本発明は、冷却器への冷媒供給量が負荷に応じて最適に制御されないことにより起こる冷却不良を容易且つ低廉に解決し、常に安定して運転することができるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。   The present invention should be solved in order to solve the cooling failure caused by the fact that the refrigerant supply amount to the cooler is not optimally controlled according to the load, easily and inexpensively, and to always operate stably. A technical problem arises, and the present invention aims to solve this problem.

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、少なくともいずれか一方に自然冷媒が循環される1次冷媒回路と2次冷媒回路を備え、1次冷媒回路にて生じる冷熱により2次冷媒回路の冷媒をカスケードコンデンサにより凝縮してレシーバーに貯留し、同レシーバー内の液冷媒を液ポンプによって負荷側の冷却器に送る自然冷媒冷却システムであって、
前記レシーバー内における前記冷媒の液量を検出する液量検出センサを備え、該センサにより検出される液量が予め設定された値以上である場合には前記冷却器に一定量の冷媒を供給するが、負荷が変動に伴って前記液量が予め設定された値以下になると、該液量の減少分に応じて前記冷却器への該冷媒を減少せしめるコントローラを備えた冷却システムにおいて、
上記レシーバーと上記冷却器との間に前記レシーバー内の液冷媒を前記冷却器内に送る液ポンプを備え、上記コントローラは前記液ポンプの液冷媒の供給量を、
前記液量検出センサで検出されたレシーバー内の二酸化炭素の液量及び圧力計で検出されたレシーバー内の圧力及び温度センサと処理回路を介して検出された二次冷媒回路の温度の入力に基づいて、
予めプログラムされている手順、即ち、マイクロコンピュータにプログラムされた制御の手順にて、前記液面センサにより検出される二酸化炭素レシーバー内の液量が予め設定された値以上である場合には、液ポンプを駆動させて冷却器に一定量の冷媒を供給し、また、負荷の変動等に伴い、液量が変動して予め設定された値以下になると、液量の減少分に応じて液ポンプを駆動回転数制御させて、冷却器への冷媒供給量を減少せしめるようにした手順に従って、制御する構成とした冷却システムを提供する。
The present invention has been proposed to achieve the above object, and the invention according to claim 1 includes a primary refrigerant circuit and a secondary refrigerant circuit in which natural refrigerant is circulated in at least one of the primary refrigerant circuit. A natural refrigerant cooling system in which the refrigerant in the secondary refrigerant circuit is condensed by a cascade condenser by the cold heat generated in the refrigerant circuit and stored in a receiver, and the liquid refrigerant in the receiver is sent to a load-side cooler by a liquid pump,
A liquid level detection sensor for detecting the liquid level of the refrigerant in the receiver is provided, and when a liquid level detected by the sensor is equal to or greater than a preset value, a certain amount of refrigerant is supplied to the cooler. However, in a cooling system including a controller that reduces the refrigerant to the cooler according to a decrease in the liquid amount when the liquid amount is equal to or less than a preset value due to a change in load,
A liquid pump that sends the liquid refrigerant in the receiver into the cooler between the receiver and the cooler, and the controller controls the supply amount of the liquid refrigerant in the liquid pump,
Based on the input of the liquid amount of carbon dioxide in the receiver detected by the liquid amount detection sensor and the pressure in the receiver detected by the pressure gauge and the temperature of the secondary refrigerant circuit detected via the temperature sensor and the processing circuit And
If the amount of liquid in the carbon dioxide receiver detected by the liquid level sensor is greater than or equal to a preset value in a preprogrammed procedure, that is, a control procedure programmed in the microcomputer, When the pump is driven to supply a certain amount of refrigerant to the cooler, and when the liquid volume fluctuates below a preset value due to load fluctuation, etc., the liquid pump the by controlling the driving speed to the procedure as allowed to reduce the refrigerant supply amount to the cooler thus provides a cooling system configured to control.

この構成によれば、冷媒として二酸化炭素を凝縮・液化して貯えたレシーバー内における二酸化炭素の液冷媒の量が液量検出センサにより検出され、この検出された液量が予め設定された値以上であるとき、コントローラは冷却器に冷媒を一定量供給するように制御する。一方、負荷の変動等によって液量が変動して予め設定された値以下になると、コントローラは冷却器に冷媒を供給する量を、液量の減少分に応じて減少せしめ、冷却器内における液冷媒の保有量が適正となるように制御する。これにより、冷却器の伝熱面積を有効に使用することができると同時に、液溜まりによる冷媒ガス流れの阻害を防止する。   According to this configuration, the amount of liquid refrigerant of carbon dioxide in the receiver stored by condensing and liquefying carbon dioxide as the refrigerant is detected by the liquid amount detection sensor, and the detected liquid amount is equal to or greater than a preset value. The controller controls to supply a certain amount of refrigerant to the cooler. On the other hand, when the liquid amount fluctuates below a preset value due to a load change or the like, the controller decreases the amount of refrigerant supplied to the cooler according to the decrease in the liquid amount, and the liquid in the cooler is reduced. Control the amount of refrigerant to be appropriate. Thereby, the heat transfer area of the cooler can be used effectively, and at the same time, obstruction of the refrigerant gas flow due to the liquid pool is prevented.

この構成によれば、コントローラで液ポンプの駆動回転数を制御することにより、冷却器に供給する液冷媒の量を簡単に調整することができる。   According to this configuration, the amount of liquid refrigerant supplied to the cooler can be easily adjusted by controlling the drive rotation speed of the liquid pump with the controller.

請求項記載の発明は、上記液ポンプと上記冷却器との間に前記冷却器内に送り込まれる液冷媒の供給量を制御する弁を設け、上記コントローラは前記弁を制御して前記液冷媒の供給量を制御して前記液冷媒の供給量を制御する構成とした請求項1記載の冷却システムを提供する。 According to a second aspect of the present invention, a valve for controlling a supply amount of liquid refrigerant fed into the cooler is provided between the liquid pump and the cooler, and the controller controls the valve to control the liquid refrigerant. The cooling system according to claim 1, wherein the supply amount of the liquid refrigerant is controlled by controlling the supply amount of the liquid refrigerant.

この構成によれば、液ポンプは駆動させた状態で、コントローラにより弁の開度等を制御すると、冷却器に供給する液冷媒の量を簡単に調整することができる。   According to this configuration, when the opening of the valve is controlled by the controller while the liquid pump is driven, the amount of liquid refrigerant supplied to the cooler can be easily adjusted.

請求項1に記載の発明は、冷媒として二酸化炭素を凝縮・液化して貯えたレシーバー内における二酸化炭素の冷媒の液量を液量検出センサで検出し、この液量が変動した場合には該冷却器に供給する液冷媒の量を制御して該冷却器内における冷媒の液量を適正にコントロールするようにしているので、負荷変動等に対して追従性の優れた冷却システムを実現することができる。   According to the first aspect of the present invention, when the amount of the carbon dioxide refrigerant in the receiver stored by condensing and liquefying carbon dioxide as the refrigerant is detected by a liquid amount detection sensor, Since the amount of liquid refrigerant supplied to the cooler is controlled to appropriately control the amount of refrigerant in the cooler, a cooling system with excellent followability to load fluctuations can be realized. Can do.

また、二酸化炭素を媒体とする2次冷媒回路の運転が常に安定して行われるので、アンモニアを媒体とする1次冷媒回路の冷却能力にさほどの余裕を持たせる必要がなく、システム全体の簡素化、小型化、低ランニングコスト化を期すことができる。   Further, since the operation of the secondary refrigerant circuit using carbon dioxide as a medium is always performed stably, it is not necessary to provide a sufficient margin for the cooling capacity of the primary refrigerant circuit using ammonia as a medium, and the entire system is simplified. Downsizing, downsizing, and low running cost.

さらに、構成が簡単で特殊な構成を要しないので、既存のシステムヘの適用が容易であるというメリットもある。   Furthermore, since the configuration is simple and does not require a special configuration, there is an advantage that it can be easily applied to an existing system.

の発明は、液ポンプの駆動回転数をコントローラで制御することにより冷却器への媒体供給量を簡単に制御することができるので、上記の効果に加えて、制御の簡略化を期することができる。 This invention is capable of easily controlling the medium supply amount to the cooler by controlling a driving number of revolutions of the liquid pump controller, in addition to the above effects, the sake of simplification of the control Can do.

請求項に記載の発明は、弁の開度をコントローラで制御することにより冷却器への媒体供給量を簡単に制御することができるので、上記の効果に加えて、制御の簡略化を期することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the amount of medium supplied to the cooler can be easily controlled by controlling the opening degree of the valve with the controller, in addition to the above effect, the control is simplified. can do.

冷却器への冷媒供給量が負荷に応じて最適に制御されないことにより起こる冷却不良を安価に解決し、常に安定して運転することができるようにするという目的を達成するために、アンモニアが冷媒として循環される1次冷媒回路と二酸化炭素が冷媒として循環される2次冷媒回路とを備え、前記1次冷媒回路にて生じる冷熱により、前記2次冷媒回路の冷媒を凝縮・液化してレシーバー内に貯留し、該レシーバー内の液冷媒を負荷側の冷却器に送る冷却システムにおいて、前記レシーバー内における前記冷媒の液量を検出する液量検出センサを備え、該センサにより検出される液量が予め設定された値以上である場合には前記冷却器に一定量の冷媒を供給するが、負荷の変動に伴って前記液量が変動し、該液量が予め設定された値以下になると、該液量の減少分に応じて前記冷却器への該冷媒の供給量を減少せしめるコントローラを備えることにより実現した。   In order to achieve the purpose of solving the poor cooling caused by the fact that the amount of refrigerant supplied to the cooler is not optimally controlled according to the load at low cost, and enabling stable operation at all times, ammonia is used as a refrigerant. As a primary refrigerant circuit and a secondary refrigerant circuit in which carbon dioxide is circulated as a refrigerant. The cold refrigerant generated in the primary refrigerant circuit condenses and liquefies the refrigerant in the secondary refrigerant circuit. In the cooling system that stores the liquid refrigerant in the receiver to a load-side cooler, the liquid system includes a liquid amount detection sensor that detects the liquid amount of the refrigerant in the receiver, and the liquid amount detected by the sensor Is equal to or greater than a preset value, a certain amount of refrigerant is supplied to the cooler, but the amount of liquid fluctuates with a change in load, and the amount of liquid falls below a preset value. When it was achieved by providing a controller allowed to decrease the supply amount of the refrigerant to the cooler in response to the decrease in liquid volume.

以下、本発明に係る冷却システムの実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of the cooling system according to the present invention will be described below in detail based on specific examples shown in the accompanying drawings.

本実施例の冷却システムは、冷媒をアンモニアとする1次冷媒回路1と、冷媒を二酸化炭素とする2次冷媒回路2と、該2次冷媒回路2内を循環する冷媒(二酸化炭素)の供給を
制御するコントローラCTとを備えている。
The cooling system of this embodiment includes a primary refrigerant circuit 1 that uses ammonia as a refrigerant, a secondary refrigerant circuit 2 that uses carbon dioxide as a refrigerant, and a refrigerant (carbon dioxide) that circulates in the secondary refrigerant circuit 2. And a controller CT for controlling.

前記1次冷媒回路1は、アンモニア圧縮機3、媒体アンモニア凝縮器兼レシーバー4、アンモニア膨張弁5、二酸化炭素/アンモニアガスケードコンデンサー6とを備え、これらを二酸化炭素/アンモニアユニット101内に収容配置している。   The primary refrigerant circuit 1 includes an ammonia compressor 3, a medium ammonia condenser / receiver 4, an ammonia expansion valve 5, and a carbon dioxide / ammonia gas-cade condenser 6, which are housed in a carbon dioxide / ammonia unit 101. is doing.

前記アンモニア圧縮機3の吐出側は、アンモニア冷媒往管7aを介して媒体アンモニア凝縮器兼レシーバー4の入口に接続されている。該媒体アンモニア凝縮器兼レシーバー4の出口は、途中にアンモニア膨張弁5を設けたアンモニア冷媒往管7bを介して二酸化炭素/アンモニアガスケードコンデンサー6の1次側入口に接続されている。また、二酸化炭素/アンモニアガスケードコンデンサー6の1次側出口は、アンモニア冷媒往管7cを介してアンモニア圧縮機3の入口側に接続されている。   The discharge side of the ammonia compressor 3 is connected to the inlet of the medium ammonia condenser / receiver 4 via an ammonia refrigerant forward pipe 7a. The outlet of the medium ammonia condenser / receiver 4 is connected to the primary side inlet of the carbon dioxide / ammonia gas-cade condenser 6 through an ammonia refrigerant forward pipe 7b provided with an ammonia expansion valve 5 in the middle. The primary side outlet of the carbon dioxide / ammonia gas-cade condenser 6 is connected to the inlet side of the ammonia compressor 3 via the ammonia refrigerant forward pipe 7c.

なお、媒体アンモニア凝縮器兼レシーバー4には、水が循環される冷却水回路が組み込まれ、該冷却水回路の入口側に冷却水往管8a及び出口側に冷却水復管8bがそれぞれ接続されている。   The medium ammonia condenser / receiver 4 incorporates a cooling water circuit in which water is circulated, and a cooling water forward pipe 8a is connected to the inlet side of the cooling water circuit and a cooling water return pipe 8b is connected to the outlet side. ing.

前記2次冷媒回路2は、二酸化炭素レシーバー9、二酸化炭素液ポンプ10(以下、「液ポンプ10」という)、二酸化炭素冷却器11(以下、「冷却器11」という)とを備え、冷却器11を負荷側設備102内に収容配置し、二酸化炭素レシーバー9及び液ポンプ10を二酸化炭素/アンモニアユニット101内に配置している。   The secondary refrigerant circuit 2 includes a carbon dioxide receiver 9, a carbon dioxide liquid pump 10 (hereinafter referred to as “liquid pump 10”), and a carbon dioxide cooler 11 (hereinafter referred to as “cooler 11”). 11 is accommodated in the load side equipment 102, and the carbon dioxide receiver 9 and the liquid pump 10 are arranged in the carbon dioxide / ammonia unit 101.

前記二酸化炭素レシーバー9には、該二酸化炭素レシーバー9内に凝縮・液化して貯留されている二酸化炭素媒体の液量を、液面の高さから検出する液面センサ12と、二酸化炭素レシーバー9内の圧力を検出する圧力計13が取り付けられている。   The carbon dioxide receiver 9 includes a liquid level sensor 12 that detects the amount of the carbon dioxide medium that is condensed and liquefied and stored in the carbon dioxide receiver 9 from the height of the liquid level, and the carbon dioxide receiver 9. A pressure gauge 13 for detecting the internal pressure is attached.

前記二酸化炭素レシーバー9の出口は、二酸化炭素冷媒往管14aを介して液ポンプ10の吸入口と接続されている。該液ポンプ10の吐出口側は、途中に二酸化炭素電磁弁15を設けた二酸化炭素冷媒往管14b介して冷却器11の入口側に接続されている。一方、冷却器11の出口側には、二酸化炭素冷媒復管14cを介して二酸化炭素/アンモニアガスケードコンデンサー6の2次側入口及び二酸化炭素レシーバー9の入口側に接続され、二酸化炭素/アンモニアガスケードコンデンサー6で凝縮・液化された二酸化炭素の液冷媒が二酸化炭素レシーバー9に戻されるようになっている。   The outlet of the carbon dioxide receiver 9 is connected to the suction port of the liquid pump 10 through the carbon dioxide refrigerant forward pipe 14a. The discharge port side of the liquid pump 10 is connected to the inlet side of the cooler 11 through a carbon dioxide refrigerant forward pipe 14b provided with a carbon dioxide electromagnetic valve 15 in the middle. On the other hand, the outlet side of the cooler 11 is connected to the secondary side inlet of the carbon dioxide / ammonia gas cascade condenser 6 and the inlet side of the carbon dioxide receiver 9 via the carbon dioxide refrigerant return pipe 14c. The liquid refrigerant of carbon dioxide condensed and liquefied by the cascade condenser 6 is returned to the carbon dioxide receiver 9.

前記コントローラCTは、2次冷媒回路2内を循環する冷媒(二酸化炭素)の供給量を制御する冷媒供給量制御手段を構成しているものであり、マイクロコンピュータ(通称「マイコン」という)を主体として構成されている。   The controller CT constitutes a refrigerant supply amount control means for controlling the supply amount of refrigerant (carbon dioxide) circulating in the secondary refrigerant circuit 2, and is mainly composed of a microcomputer (commonly called "microcomputer"). It is configured as.

また、コントローラCTには、前記液面計12で検出された二酸化炭素レシーバー9内の二酸化炭素の液量及び圧力計13で検出された二酸化炭素レシーバー9内の圧力及び温度センサ17と処理回路18を介して検出された2次冷媒回路2内の温度の各情報がそれぞれ入力される。そして、これらの各情報に基づいて、予めプログラムされている手順に従って液ポンプ10による冷却器11への冷媒供給量を制御する。   Further, the controller CT includes a liquid amount of carbon dioxide in the carbon dioxide receiver 9 detected by the liquid level gauge 12 and a pressure and temperature sensor 17 in the carbon dioxide receiver 9 detected by the pressure gauge 13 and a processing circuit 18. Each information of the temperature in the secondary refrigerant circuit 2 detected via is input. And based on these each information, the refrigerant | coolant supply amount to the cooler 11 by the liquid pump 10 is controlled according to the procedure programmed beforehand.

ここでのコントローラCTの制御は、液面センサ12により検出される二酸化炭素レシーバー9内の液量が予め設定された値以上である場合には、液ポンプ10を駆動させて冷却器11に一定量の冷媒を供給する。また、負荷の変動等に伴い、液量が変動して予め設定された値以下になると、液量の減少分に応じて液ポンプ10を駆動回転数制御させ、冷却器10への冷媒供給量を減少せしめる。これにより、冷却器10内に供給される二酸化炭素の液媒の量が、冷却器10の出口で完全にガス化するように制御する。   In this case, the controller CT controls the cooler 11 by driving the liquid pump 10 when the amount of liquid in the carbon dioxide receiver 9 detected by the liquid level sensor 12 is equal to or greater than a preset value. Supply an amount of refrigerant. Further, when the amount of liquid fluctuates and falls below a preset value due to a change in the load, etc., the liquid pump 10 is driven to control the rotational speed according to the decrease in the amount of liquid, and the amount of refrigerant supplied to the cooler 10 Decrease. Thereby, the amount of the liquid medium of carbon dioxide supplied into the cooler 10 is controlled so as to be completely gasified at the outlet of the cooler 10.

このように構成された冷却システムの動作を次に説明する。1次冷媒回路2側では、アンモニア圧縮機3で圧縮されたアンモニアガスは、媒体アンモニア凝縮器兼レシーバー4で凝縮し、アンモニア膨張弁5で減圧されて二酸化炭素/アンモニアガスケードコンデンサー6に供給される。   Next, the operation of the cooling system configured as described above will be described. On the primary refrigerant circuit 2 side, the ammonia gas compressed by the ammonia compressor 3 is condensed by the medium ammonia condenser / receiver 4, depressurized by the ammonia expansion valve 5, and supplied to the carbon dioxide / ammonia gas-cade condenser 6. The

他方、2次冷媒回路3側における冷却器11への冷媒(二酸化炭素)の供給量は、二酸化炭素レシーバー9の液面センサ12によって検知され、該液面センサ12で検出された液量が予め設定された値以上である場合には、液ポンプ10を駆動して冷却器11に一定量の液冷媒を供給する。一方、負荷の変動に伴って液量が変動して予め設定された値以下になると液ポンプ10を駆動回転数制御し、液量の減少分に応じて冷却器11への冷媒供給量を減少せしめる。また、液量が一定量以上になると再び液ポンプ10で一定量送り、二酸化炭素レシーバー9内の液量がほぼ一定量となるように制御する。   On the other hand, the supply amount of the refrigerant (carbon dioxide) to the cooler 11 on the secondary refrigerant circuit 3 side is detected by the liquid level sensor 12 of the carbon dioxide receiver 9, and the liquid amount detected by the liquid level sensor 12 is determined in advance. If it is equal to or greater than the set value, the liquid pump 10 is driven to supply a certain amount of liquid refrigerant to the cooler 11. On the other hand, when the amount of liquid fluctuates with a change in load and falls below a preset value, the liquid pump 10 is driven to control the rotational speed of rotation, and the amount of refrigerant supplied to the cooler 11 is reduced according to the decrease in the amount of liquid. Let me. Further, when the liquid amount becomes a certain amount or more, the liquid pump 10 again feeds a constant amount, and the liquid amount in the carbon dioxide receiver 9 is controlled so as to become a substantially constant amount.

これにより冷却器10内の液冷媒保有量が、冷却器11の出口で完全にガス化するのに適正な量に制御され、冷却器11の伝熱面積を有効に使用できるようにすると同時に、液溜まりによる冷媒ガス流れの阻害を防止する。   As a result, the amount of liquid refrigerant held in the cooler 10 is controlled to an appropriate amount for complete gasification at the outlet of the cooler 11, and the heat transfer area of the cooler 11 can be used effectively, Prevents obstruction of refrigerant gas flow due to liquid pool.

また、冷却器11から二酸化炭素レシーバー9への吸引は、二酸化炭素/アンモニアガスケードコンデンサー6で二酸化炭素ガスがアンモニア冷媒によって冷却され、該二酸化炭素ガスが液体に相変化することで、二酸化炭素/アンモニアガスケードコンデンサー6の冷却境界壁面で圧力が低下し、吸引作用が起こることにより吸引される。   Further, the suction from the cooler 11 to the carbon dioxide receiver 9 is performed by cooling the carbon dioxide gas with the ammonia refrigerant in the carbon dioxide / ammonia gas-cade condenser 6 and changing the phase of the carbon dioxide gas into a liquid. The pressure is reduced at the cooling boundary wall surface of the ammonia gas-cade condenser 6 and suction is performed by the suction action.

他方、液ポンプ10は、負荷変動に関係なく一定量の冷媒液を冷却器11へ供給するが、液面センサ12の検知で、二酸化炭素レシーバー9の液面を一定に制御することで、負荷変動が生じても冷却器11内の二酸化炭素媒体の保有量を一定に保持することができる。   On the other hand, the liquid pump 10 supplies a constant amount of refrigerant liquid to the cooler 11 regardless of load fluctuations, but the liquid level of the carbon dioxide receiver 9 is controlled to be constant by detection of the liquid level sensor 12. Even if the fluctuation occurs, the retained amount of the carbon dioxide medium in the cooler 11 can be kept constant.

したがって、この実施例における冷却システムによれば、二酸化炭素媒体を凝縮・液化して貯えた二酸化炭素レシーバー9内における二酸化炭素媒体の液量を液量検出センサである液面センサ12で検出し、この検出された液量が予め設定された値以上であるときには、液ポンプ10により二酸化炭素媒体を冷却器11へ一定量供給するが、負荷の変動等に伴って液量が変動して予め設定された値以下になると、コントローラCTが液ポンプ10の駆動回転数制御させ、液ポンプ10が冷却器11へ供給している二酸化炭素媒体の量を、二酸化炭素レシーバー9内の減少分に応じて減少せしめ、冷却器11内における液冷媒量を適正にコントロールするので、負荷の変動に対する追従性に優れた冷却システムが得られる。   Therefore, according to the cooling system in this embodiment, the liquid amount of the carbon dioxide medium in the carbon dioxide receiver 9 which is stored by condensing and liquefying the carbon dioxide medium is detected by the liquid level sensor 12 which is a liquid amount detection sensor. When the detected liquid amount is greater than or equal to a preset value, a predetermined amount of carbon dioxide medium is supplied to the cooler 11 by the liquid pump 10, but the liquid amount varies in accordance with a change in load or the like and is preset. When the value is equal to or less than the value, the controller CT controls the drive rotation speed of the liquid pump 10, and the amount of the carbon dioxide medium supplied to the cooler 11 by the liquid pump 10 is set according to the decrease in the carbon dioxide receiver 9. Since the amount of liquid refrigerant in the cooler 11 is appropriately controlled, a cooling system with excellent followability to load fluctuations can be obtained.

また、二酸化炭素を媒体とする2次冷媒回路2の運転が常に安定して行われるので、アンモニアを媒体とする1次冷媒回路1の冷却能力にさほどの余裕を持たせる必要がなく、システム全体の簡素化、小型化、低ランニングコスト化を期すことができる。   Further, since the operation of the secondary refrigerant circuit 2 using carbon dioxide as a medium is always performed stably, it is not necessary to provide a sufficient margin for the cooling capacity of the primary refrigerant circuit 1 using ammonia as a medium, and the entire system. Simplification, downsizing, and low running cost can be expected.

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。   It should be noted that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.

例えば、上記実施の形態の構成では、二酸化炭素レシーバー9内の冷媒液を冷却器11内に送る媒体供給量の制御を、コントローラCTが液ポンプ10を駆動・停止させて行う構成について説明したが、液ポンプ10は常に駆動させておき、コントローラCTが二酸化炭素自動調整弁15の開度を調節して、冷却器11に送る媒体供給量を制御するようにしてもよい。   For example, in the configuration of the above embodiment, the configuration in which the controller CT drives and stops the liquid pump 10 to control the medium supply amount for sending the refrigerant liquid in the carbon dioxide receiver 9 into the cooler 11 has been described. The liquid pump 10 may be driven at all times, and the controller CT may adjust the opening of the carbon dioxide automatic adjustment valve 15 to control the amount of medium supplied to the cooler 11.

また上述した実施例においては自然冷媒としてアンモニア、二酸化炭素を使用する場合について説明したが、他の自然冷媒とし水を使用する場合もあるし、一方の冷媒回路においては自然冷媒に代えて、R318,R245fa,R404A,R410A,R407C,R407E,R507A,R134aなどのフロン系冷媒を使用する場合もある。   In the above-described embodiments, the case where ammonia or carbon dioxide is used as the natural refrigerant has been described. However, water may be used as another natural refrigerant, and in one refrigerant circuit, instead of the natural refrigerant, R318 is used. , R245fa, R404A, R410A, R407C, R407E, R507A, R134a, etc. may be used.

本発明の一実施の形態として示す冷却システムの概略構成図。The schematic block diagram of the cooling system shown as one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 1次冷媒回路
2 2次冷媒回路
3 アンモニア圧縮機
4 媒体アンモニア凝縮器兼レシーバー
6 二酸化炭素/アンモニアガスケードコンデンサー
9 二酸化炭素レシーバー
10 二酸化炭素液ポンプ(液ポンプ)
11 冷却器
12 液面センサ(液量検出センサ)
17 温度センサ
101 二酸化炭素/アンモニアユニット
102 負荷側設備
CT コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Primary refrigerant circuit 2 Secondary refrigerant circuit 3 Ammonia compressor 4 Medium ammonia condenser and receiver 6 Carbon dioxide / ammonia gas-cade condenser 9 Carbon dioxide receiver 10 Carbon dioxide liquid pump (liquid pump)
11 Cooler 12 Liquid level sensor (Liquid level detection sensor)
17 Temperature sensor 101 Carbon dioxide / ammonia unit 102 Load side equipment CT controller

Claims (2)

少なくともいずれか一方に自然冷媒が循環される1次冷媒回路と2次冷媒回路を備え、1次冷媒回路にて生じる冷熱により2次冷媒回路の冷媒をカスケードコンデンサにより凝縮してレシーバーに貯留し、同レシーバー内の液冷媒を液ポンプによって負荷側の冷却器に送る自然冷媒冷却システムであって、
前記レシーバー内における前記冷媒の液量を検出する液量検出センサを備え、該センサにより検出される液量が予め設定された値以上である場合には前記冷却器に一定量の冷媒を供給するが、負荷が変動に伴って前記液量が予め設定された値以下になると、該液量の減少分に応じて前記冷却器への該冷媒を減少せしめるコントローラを備えた冷却システムにおいて、
上記レシーバーと上記冷却器との間に前記レシーバー内の液冷媒を前記冷却器内に送る液ポンプを備え、上記コントローラは前記液ポンプの液冷媒の供給量を、
前記液量検出センサで検出されたレシーバー内の二酸化炭素の液量及び圧力計で検出されたレシーバー内の圧力及び温度センサと処理回路を介して検出された二次冷媒回路の温度の入力に基づいて、
予めプログラムされている手順、即ち、マイクロコンピュータにプログラムされた制御の手順にて、前記液面センサにより検出される二酸化炭素レシーバー内の液量が予め設定された値以上である場合には、液ポンプを駆動させて冷却器に一定量の冷媒を供給し、また、負荷の変動等に伴い、液量が変動して予め設定された値以下になると、液量の減少分に応じて液ポンプを駆動回転数制御させて、冷却器への冷媒供給量を減少せしめるようにした手順に従って、制御する構成としたことを特徴とする冷却システム。
A primary refrigerant circuit and a secondary refrigerant circuit in which natural refrigerant is circulated in at least one of them, and the refrigerant in the secondary refrigerant circuit is condensed by a cascade condenser by cold heat generated in the primary refrigerant circuit and stored in the receiver. A natural refrigerant cooling system that sends liquid refrigerant in the receiver to a load-side cooler by a liquid pump,
A liquid level detection sensor for detecting the liquid level of the refrigerant in the receiver is provided, and when a liquid level detected by the sensor is equal to or greater than a preset value, a certain amount of refrigerant is supplied to the cooler. However, in a cooling system including a controller that reduces the refrigerant to the cooler according to a decrease in the liquid amount when the liquid amount is equal to or less than a preset value due to a change in load,
A liquid pump that sends the liquid refrigerant in the receiver into the cooler between the receiver and the cooler, and the controller controls the supply amount of the liquid refrigerant in the liquid pump,
Based on the input of the liquid amount of carbon dioxide in the receiver detected by the liquid amount detection sensor and the pressure in the receiver detected by the pressure gauge and the temperature of the secondary refrigerant circuit detected via the temperature sensor and the processing circuit And
If the amount of liquid in the carbon dioxide receiver detected by the liquid level sensor is greater than or equal to a preset value in a preprogrammed procedure, that is, a control procedure programmed in the microcomputer, When the pump is driven to supply a certain amount of refrigerant to the cooler, and when the liquid volume fluctuates below a preset value due to load fluctuation, etc., the liquid pump the by controlling the driving speed to the procedure as allowed to reduce the refrigerant supply amount to the cooler Therefore, the cooling system, characterized in that the configuration of controlling.
上記液ポンプと上記冷却器との間に前記冷却器内に送り込まれる液冷媒の供給量を制御する弁を設け、上記コントローラは前記弁を制御して前記液冷媒の供給量を制御して前記液冷媒の供給量を制御する構成としたことを特徴とする
請求項1記載の冷却システム。
Provided between the liquid pump and the cooler is a valve for controlling the supply amount of the liquid refrigerant sent into the cooler, and the controller controls the valve to control the supply amount of the liquid refrigerant to The cooling system according to claim 1, wherein the supply amount of the liquid refrigerant is controlled.
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