JP5046621B2 - 冷凍システム及び冷凍システムの運転方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態に係る冷凍システム1の全体図を示している。冷凍システム1は、予冷室2aにおいて液体窒素を用いて冷凍対象物11の表面部分だけを凍結した後、主冷凍室2bにおいて空気冷媒冷凍機12を用いて中心部分まで凍結する。冷凍システム1は、冷凍室2と、コンベヤ4と、液体窒素供給装置5と、シート7と、巻き取り装置8と、温度センサ9と、温度センサ10と、空気冷媒冷凍機12と、排冷風回収ダクト13と、冷風供給ダクト25と、後述する制御装置30とを備えている。冷凍室2は、予冷室2aと主冷凍室2bとに仕切られている。予冷室2aには入口2cが設けられている。予冷室2aと主冷凍室2bとを接続する接続口2dが設けられている。主冷凍室2bには出口2eが設けられている。コンベヤ4(例示:ベルトコンベヤ)は、冷凍対象物11が入口2cから予冷室2aに入り、予冷室2aを通過して接続口2dから主冷凍室2bに入り、主冷凍室2bを通過して出口2eから出るように冷凍対象物11を搬送する。液体窒素供給装置5は、液体窒素を予冷室2a内に噴き出す。温度センサ9は、予冷室2a内の温度を検出する。排冷風回収ダクト13は、主冷凍室2bと空気冷媒冷凍機12とを接続している。冷風供給ダクト25は、主冷凍室2bと空気冷媒冷凍機12とを接続している。空気冷媒冷凍機12は、排冷風回収ダクト13の排冷風回収口13aから主冷凍室2b内の空気を取り込み、取り込んだ空気を冷却し、冷却した空気を冷風供給ダクト25の冷風供給口25aから主冷凍室2b内に戻す。温度センサ10は、主冷凍室2b内の温度を検出する。シート7は、接続口2dを部分的に塞ぐことが可能なように設けられている。ここで、接続口2dを部分的に塞ぐとは、コンベヤ4が冷凍対象物11を搬送することが可能なように塞ぐことを意味する。巻き取り装置8は、図2に示されるように、シート7が取り付けられたローラを正逆方向に回転してシート7を巻き取り、巻き戻す。巻き取られた状態のシート7は接続口2dの比較的小さい部分を塞ぐ。巻き戻された状態のシート7は接続口2dの比較的大きい部分を塞ぐ。シート7を巻き取り巻き戻すことにより予冷室2aと主冷凍室2bとの間のガスの移動及びそれに伴なう熱移動が調節される。
はじめに、冷凍運転時の冷凍システム1の運転方法について説明する。シート7は、巻き取り装置8によって巻き戻された状態であり、接続口2dの比較的大きい部分を塞いでいる。冷凍対象物11は、コンベヤ4によって搬送され、入口2cから冷凍室2に入り、予冷室2a、接続口2d、主冷凍室2bを順に通過して出口2eから冷凍室2の外に出る。このとき、冷凍対象物11は、予冷室2aにおいて液体窒素により表面部分が凍結される。それから冷凍対象物11は、主冷凍室2bにおいて中心部分まで凍結される。冷凍対象物11は表面部分が凍結された状態で主冷凍室2bに搬入されるため、冷凍対象物11の湿分が雰囲気に移動して空気冷媒冷凍機12に持ち込まれることが防がれる。冷凍運転により、初期温度20℃の冷凍対象物11は、凍結されて−60℃になる。
2…冷凍室
2a…予冷室
2b…主冷凍室
2c…入口
2d…接続口
2e…出口
4…コンベヤ
5…液体窒素供給装置
7…シート
8…巻き取り装置
9、10…温度センサ
11…冷凍対象物
12…空気冷媒冷凍機
13…排冷風回収ダクト
13a…排冷風回収口
14…主冷凍室出口側弁
14a、14b、14c…ポート
15…第1配管
16…コンプレッサ
17…モータ
17a…磁気軸受
18…膨張タービン
19…タービンユニット
20…冷却用ラジエータ
21…冷却ファン
22…第2配管
23…第3配管
24…主冷凍室入口側弁
24a、24b…ポート
25…冷風供給ダクト
25a…冷風供給口
26…第1熱交換器
27…排熱回収熱交換器
28…除霜器
29…デフロストライン
30…制御装置
Claims (4)
- 予冷室と主冷凍室とに仕切られた冷凍室と、
冷凍対象物が前記予冷室及び前記主冷凍室をこの順番に通過するように冷凍対象物を搬送するコンベヤと、
液体窒素を前記予冷室内に供給する液体窒素供給装置と、
空気冷媒冷凍機と、
シートと、
前記シートを巻き取るための巻き取り装置と、
前記主冷凍室内の温度を検出する温度センサと、
制御装置と
を具備し、
前記空気冷媒冷凍機は、前記主冷凍室内から空気を取り込み、取り込んだ空気を圧縮し、圧縮した空気を冷却し、冷却した空気を膨張タービンにより膨張させ、膨張させた空気を前記主冷凍室内に戻すように構成され、
前記液体窒素供給装置は、液体窒素を前記予冷室内に噴き出すように構成され、
前記コンベヤは、冷凍対象物を前記予冷室と前記主冷凍室とを接続する接続口から前記主冷凍室内に搬入し、前記主冷凍室に設けられた出口から搬出するように設けられ、
前記シートは、前記接続口を部分的に塞ぐことが可能なように設けられ、
前記制御装置は、
前記巻き取り装置が前記シートを巻き取った状態にあるとき、前記液体窒素供給装置に液体窒素を噴き出すことを開始させ、且つ、前記空気冷媒冷凍機に運転を開始させ、
前記温度が所定の温度より低下したことに基づいて前記巻き取り装置に前記シートを巻き戻させ、
前記巻き取り装置に前記シートを巻き戻させた後に前記コンベヤに運転を開始させる
冷凍システム。 - 冷凍システムの運転方法であって、
前記冷凍システムは、
予冷室と主冷凍室とに仕切られた冷凍室と、
冷凍対象物が前記予冷室及び前記主冷凍室をこの順番に通過するように冷凍対象物を搬送するコンベヤと、
空気冷媒冷凍機と、
シートと
を具備し、
前記空気冷媒冷凍機は、前記主冷凍室内から空気を取り込み、取り込んだ空気を圧縮し、圧縮した空気を冷却し、冷却した空気を膨張タービンにより膨張させ、膨張させた空気を前記主冷凍室内に戻すように構成され、
前記コンベヤは、冷凍対象物を前記予冷室と前記主冷凍室とを接続する接続口から前記主冷凍室に搬入し、前記主冷凍室に設けられた出口から搬出するように設けられ、
前記シートは、前記接続口を部分的に塞ぐことが可能なように設けられ、
前記冷凍システムの運転方法は、
前記シートが前記接続口の比較的小さい部分を塞いでいる状態のときに、前記予冷室内に液体窒素を噴き出すことを開始し、且つ、前記空気冷媒冷凍機の運転を開始する開始工程と、
前記主冷凍室内の温度が所定の温度より低下したことに基づいて前記シートで前記接続口の比較的大きい部分を塞ぐ工程と、
前記予冷室内に液体窒素を噴き出しながら、前記空気冷媒冷凍機を運転する工程と
を具備し、
前記シートで前記接続口の比較的大きい部分を塞ぐ前記工程の後に前記コンベヤが運転を開始する
冷凍システムの運転方法。 - 前記開始工程においては、前記予冷室内に液体窒素を噴き出すことが開始された後に前記空気冷媒冷凍機の運転が開始される
請求項2に記載の冷凍システムの運転方法。 - 前記空気冷媒冷凍機を運転する前記工程において、前記予冷室内の温度が−90℃より低く−196℃より高くなるように前記予冷室内に噴き出す液体窒素の量が制御される
請求項2又は3に記載の冷凍システムの運転方法。
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