JP5842310B2 - Refrigeration apparatus and defrost method for load cooler - Google Patents

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
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Description

本発明は、冷凍装置、および負荷冷却器のデフロスト方法に関し、より詳細には、負荷冷却器を冷却するとともに、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能な冷凍装置、および熱輸送限界が大きくすることにより、デフロスト時間を短縮化可能な負荷冷却器のデフロスト方法に関する。   The present invention relates to a refrigeration apparatus and a defrosting method for a load cooler. More specifically, the present invention relates to a refrigeration apparatus capable of cooling a load cooler and defrosting while achieving energy saving, and a large heat transport limit. It is related with the defrost method of the load cooler which can shorten defrost time by doing.

従来、冷却した負荷冷却器のデフロスト(除霜)を行うのに、省エネルギー化の観点から、冷却運転中の排熱を利用して、デフロストを行う冷凍装置あるいは空気調和機が、たとえば、特許文献1および特許文献2に開示されている。   Conventionally, in order to perform defrosting (defrosting) of a cooled load cooler, from the viewpoint of energy saving, a refrigeration apparatus or an air conditioner that performs defrosting using exhaust heat during cooling operation is disclosed in, for example, Patent Literature 1 and Patent Document 2.

特許文献1の冷凍装置は、カスケードコンデンサーにより二酸化炭素冷媒とアンモニア冷媒の熱交換を行い、二酸化炭素冷媒を冷媒液に変えるとともに、アンモニア冷媒を気化させてなる二酸化炭素循環・冷却システムであり、カスケードコンデンサーから排出されたアンモニア冷媒回路内のアンモニア冷媒に生じる発熱により二酸化炭素冷媒を気化させてホットガス化するホットガス熱交換器と、ホットガス熱交換器内に二酸化炭素冷媒を送り、かつ、ホットガス熱交換器内で生成されるホットガスを負荷側冷却器内に供給して除霜するデフロスト回路を備えている。
このようなデフロスト回路によれば、冷却システム運転中に二酸化炭素冷媒回路の負荷側冷却器に付着する霜を除霜(デフロスト)する場合は、アンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒に生じる発熱(排熱)を、ホットガス熱交換器において二酸化炭素冷媒回路の二酸化炭素冷媒側に移して回収し、この回収した排熱により二酸化炭素冷媒を気化させてホットガスにし、ホットガスを負荷側冷却器に供給して負荷側冷却器に付着した霜を取り除くことが可能である。
The refrigeration apparatus of Patent Document 1 is a carbon dioxide circulation / cooling system in which heat exchange between a carbon dioxide refrigerant and an ammonia refrigerant is performed by a cascade condenser, the carbon dioxide refrigerant is changed into a refrigerant liquid, and the ammonia refrigerant is vaporized. A hot gas heat exchanger that vaporizes the carbon dioxide refrigerant by heat generated in the ammonia refrigerant in the ammonia refrigerant circuit discharged from the condenser to convert it into hot gas, and sends the carbon dioxide refrigerant into the hot gas heat exchanger, and A defrost circuit is provided for supplying and defrosting hot gas generated in the gas heat exchanger into the load-side cooler.
According to such a defrost circuit, when defrosting (defrost) frost adhering to the load side cooler of the carbon dioxide refrigerant circuit during operation of the cooling system, heat generated in the ammonia refrigerant of the ammonia refrigerant circuit (exhaust heat) Is transferred to the carbon dioxide refrigerant side of the carbon dioxide refrigerant circuit in the hot gas heat exchanger and recovered, the carbon dioxide refrigerant is vaporized by the recovered exhaust heat into hot gas, and the hot gas is supplied to the load side cooler. Thus, it is possible to remove frost adhering to the load side cooler.

特許文献2の空気調和機は、圧縮機と第1の四方切換弁との間に第2の四方切換弁を介してケミカル蓄熱装置を設け、暖房運転時にケミカル蓄熱装置を用いて圧縮機の吐出ガス冷媒より吸熱し、蓄熱を行ない、デフロスト運転時には蓄熱した熱で室内熱交換器の入口側で冷媒を加熱するようにしたものである。
このような空気調和機によれば、デフロスト運転時に室内側熱交換器の入口側において低温低圧の液冷媒がケミカル蓄熱装置に蓄熱された熱によって加熱され高温低圧のガス冷媒となって室内側熱交換器に導かれ室内側送風機によって送風される室内空気と熱交換され、室内側に暖気が送風され、一方高温低圧のガス冷媒は室内側熱交換器における放熱により低温となり圧縮機へ戻る。
よって、このようなデフロスト技術によれば、冷却運転中の排熱をいったん蓄熱し、その熱を利用して、デフロストすることが可能である。
In the air conditioner of Patent Document 2, a chemical heat storage device is provided between the compressor and the first four-way switching valve via a second four-way switching valve, and the discharge of the compressor is performed using the chemical heat storage device during heating operation. It absorbs heat from the gas refrigerant, stores heat, and heats the refrigerant on the inlet side of the indoor heat exchanger with the stored heat during the defrost operation.
According to such an air conditioner, the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant is heated by the heat stored in the chemical heat storage device on the inlet side of the indoor heat exchanger during the defrost operation and becomes a high-temperature and low-pressure gas refrigerant. Heat is exchanged with the indoor air that is guided to the exchanger and blown by the indoor fan, and warm air is blown into the indoor side, while the high-temperature and low-pressure gas refrigerant becomes low temperature due to heat radiation in the indoor heat exchanger and returns to the compressor.
Therefore, according to such a defrost technique, it is possible to store once the exhaust heat during the cooling operation, and to defrost using the heat.

しかしながら、このような従来のデフロスト技術には、以下のような技術的問題点が存する。
第1に、省エネルギー化が不十分な点である。より詳細には、冷却運転中の排熱を利用してデフロストを行う点では、ある程度の省エネルギー化が可能であるが、デフロスト運転中にも圧縮機を稼働しつつ、デフロストしている。
この点、特許文献2においては、冷却運転の排熱を蓄熱槽に蓄熱しているものの、特許文献1と同様に、圧縮機を稼働しながらデフロストしている。
However, such conventional defrost techniques have the following technical problems.
First, energy saving is insufficient. More specifically, it is possible to save energy to some extent in that defrosting is performed using exhaust heat during the cooling operation, but defrosting is performed while the compressor is operating even during the defrosting operation.
In this regard, in Patent Document 2, although exhaust heat from the cooling operation is stored in the heat storage tank, similarly to Patent Document 1, defrosting is performed while the compressor is operating.

第2に、冷却運転の排熱を利用するためには、熱輸送が必要であるところ、いわゆるウィック式では、毛細管現象に起因する熱輸送限界があり、一方いわゆる単なるサーモサイフォン式では、フラッディングに起因する熱輸送限界があり、いずれもその分、デフロスト時間がかかる。
より詳細には、ウィック式では、上に位置する高温部と下に位置する低温部との間での熱輸送形式となることから、毛細管現象を利用した輸送となるので、自ずと熱輸送限界が存在する。
それに対して、サーモサイフォン式では、下に位置する高温部と上に位置する低温部との間での熱輸送形式であり、自然循環を生じことから、ウィック式のような熱輸送限界はないが、下方に向かうコールド流れと上方に向かうホット流れとの間でフラッディングを生じることから、この観点から、熱輸送限界が生じる。
Secondly, in order to use the exhaust heat of the cooling operation, heat transport is necessary. In the so-called wick type, there is a heat transport limit due to the capillary phenomenon, while in the so-called simple thermosiphon type, flooding is performed. There is a heat transport limit due to this, and in both cases, it takes defrost time.
More specifically, in the wick type, since it is a heat transport type between the high temperature part located above and the low temperature part located below, since it is transport using capillary phenomenon, the heat transport limit is naturally. Exists.
On the other hand, the thermosiphon type is a heat transport type between the high-temperature part located below and the low-temperature part located above, and since natural circulation occurs, there is no heat transport limit like the wick type. However, since a flooding occurs between the cold flow going downward and the hot flow going upward, a heat transport limit occurs from this point of view.

以上のように、従来の熱輸送形式により冷却運転中の排熱を利用しようとすれば、熱輸送限界が小さく、それに起因して、デフロスト時間の長時間化を引き起こす。
特開2010−181093号 特開平05−79731号
As described above, if the exhaust heat during the cooling operation is used by the conventional heat transport mode, the heat transport limit is small, which causes a long defrost time.
JP 2010-181093 A Japanese Patent Laid-Open No. 05-79731

以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、負荷冷却器を冷却するとともに、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能な冷凍装置、および熱輸送限界を大きくすることにより、デフロスト時間を短縮化可能な負荷冷却器のデフロスト方法を提供することにある。   In view of the above technical problems, the object of the present invention is to reduce the defrost time by cooling the load cooler and defrosting while achieving energy saving, and by increasing the heat transport limit. It is an object of the present invention to provide a defrost method for a load cooler that can shorten the time.

上記課題を達成するために、本発明の冷凍装置は、
負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により順次接続して、冷却回路を構成する冷凍装置において、
前記蓄熱器が前記負荷冷却器より下方レベルに設置され、
前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記冷媒配管と、前記蓄熱器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記蓄熱器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記冷媒配管とを接続する第1バイパス管と、
前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管の前記いずれか一方の前記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管と、前記蓄熱器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記蓄熱器からの流出部を構成する前記冷媒配管の前記いずれか一方の前記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管とを接続する第2バイパス管と、を有し、
それにより、前記蓄熱器において前記負荷冷却器の冷却運転中に蓄熱した熱を利用することにより、前記蓄熱器から前記負荷冷却器へ前記第1バイパス配管を介して、冷媒ガスを送る一方、前記負荷冷却器から前記蓄熱器へ前記第2バイパス配管を介して、前記負荷冷却器をデフロストした結果生じる冷媒液を戻す、ループ型サーモサイフォンを構成する、構成としている。
In order to achieve the above object, the refrigeration apparatus of the present invention comprises:
In a refrigeration system that constitutes a cooling circuit by sequentially connecting a load cooler, a compressor, a heat accumulator, a condenser, a liquid receiver, and an expansion valve in this order by refrigerant piping,
The regenerator is installed at a lower level than the load cooler;
The refrigerant pipe that constitutes the inflow part to the load cooler or the refrigerant pipe that constitutes the outflow part from the load cooler and the inflow part to the heat accumulator A first bypass pipe connecting the refrigerant pipe or the refrigerant pipe of any one of the refrigerant pipes constituting the outflow portion from the regenerator;
The refrigerant pipe constituting the inflow part to the load cooler, or the other refrigerant pipe with respect to the one of the refrigerant pipes of the refrigerant pipe constituting the outflow part from the load cooler, and the heat accumulator A second bypass pipe connecting the other refrigerant pipe to the refrigerant pipe of any one of the refrigerant pipe constituting the inflow part to the refrigerant or the refrigerant pipe constituting the outflow part from the regenerator, Have
Thereby, while using the heat stored during the cooling operation of the load cooler in the heat accumulator, the refrigerant gas is sent from the heat accumulator to the load cooler via the first bypass pipe, A loop type thermosiphon is configured to return the refrigerant liquid generated as a result of defrosting the load cooler from the load cooler to the heat accumulator via the second bypass pipe.

以上の構成を有する冷凍装置によれば、冷却運転中、負荷冷却器を冷却することにより蒸発した冷媒ガスは、圧縮機により圧縮されて、蓄熱器において放熱し、その結果蓄熱され、冷媒ガスあるいは冷媒液が、コンデンサーで凝縮あるいは過冷却されて、冷媒液が受液器に受け入れられ、膨張弁を経て、再度負荷冷却器を冷却する冷却回路を構成することにより、負荷冷却器を冷却する。
一方、負荷冷却器のデフロスト運転中には、負荷冷却器の冷却運転中に蓄熱器に蓄熱した熱を利用することにより、蓄熱器から負荷冷却器へ第1バイパス配管を介して、冷媒ガスを送る一方、負荷冷却器から蓄熱器へ第2バイパス配管を介して、負荷冷却器をデフロストした結果生じる冷媒液を戻すことにより、下方に位置するホット側の蓄熱器と、上方に位置するコールド側の負荷冷却器との間で自然循環によるループ型サーモサイフォンを構成することで、圧縮機を停止した状態でのデフロストを可能とするとともに、従来のウィック式あるいはサーモサイフォン式による小さな熱輸送限界の問題を生じることなく、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能である。
According to the refrigeration apparatus having the above configuration, the refrigerant gas evaporated by cooling the load cooler during the cooling operation is compressed by the compressor and dissipated in the heat accumulator, and as a result, the heat is stored, and the refrigerant gas or The refrigerant liquid is condensed or supercooled by the condenser, and the refrigerant liquid is received by the liquid receiver, and the load cooler is cooled by configuring a cooling circuit that cools the load cooler again through the expansion valve.
On the other hand, during the defrost operation of the load cooler, by using the heat stored in the heat accumulator during the cooling operation of the load cooler, the refrigerant gas is supplied from the heat accumulator to the load cooler via the first bypass pipe. On the other hand, by returning the refrigerant liquid generated as a result of defrosting the load cooler from the load cooler to the heat accumulator through the second bypass pipe, the hot side heat accumulator located below and the cold side located above By constructing a loop-type thermosyphon with natural circulation with the load cooler, it is possible to defrost with the compressor stopped, and with a small heat transport limit by the conventional wick type or thermosyphon type It is possible to defrost while achieving energy saving without causing problems.

また、前記第1バイパス管は、前記負荷冷却器と前記圧縮機とを接続する第1冷媒配管と、前記蓄熱器と前記コンデンサーとを接続する第4冷媒配管とを接続し、
前記第2バイパス管は、前記膨張弁と前記負荷冷却器とを接続する第3冷媒配管と、前記圧縮機と前記蓄熱器とを接続する第2冷媒配管とを接続し、
前記第1冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置は、前記第3冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置より下方レベルとするのでもよい。
さらに、前記第1バイパス管の前記第4冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第1切替弁が設けられ、
前記第2バイパス管の前記第2冷媒配管への接続位置より、前記コンデンサー側に第2切替弁が設けられ、
前記第1バイパス管の前記第1冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第3切替弁が設けられ、
前記第1バイパス管の途中に第4切替弁が設けられるのがよい。
Further, the first bypass pipe connects a first refrigerant pipe connecting the load cooler and the compressor, and a fourth refrigerant pipe connecting the heat accumulator and the condenser,
The second bypass pipe connects a third refrigerant pipe connecting the expansion valve and the load cooler and a second refrigerant pipe connecting the compressor and the heat accumulator,
The connection position of the first refrigerant pipe to the load cooler may be at a lower level than the connection position of the third refrigerant pipe to the load cooler.
Furthermore, a first switching valve is provided on the compressor side from the connection position of the first bypass pipe to the fourth refrigerant pipe,
From the connection position of the second bypass pipe to the second refrigerant pipe, a second switching valve is provided on the condenser side,
From the connection position of the first bypass pipe to the first refrigerant pipe, a third switching valve is provided on the compressor side,
A fourth switching valve may be provided in the middle of the first bypass pipe.

さらにまた、前記第1バイパス管は、前記負荷冷却器と前記圧縮機とを接続する第1冷媒配管と、前記圧縮機と前記蓄熱器とを接続する第2冷媒配管とを接続し、
前記第2バイパス管は、前記膨張弁と前記負荷冷却器とを接続する第3冷媒配管と、前記蓄熱器と前記コンデンサーとを接続する第4冷媒配管とを接続し、
前記第1冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置は、前記第3冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置より上方レベルとするのでもよい。
加えて、前記第1バイパス管の前記第2冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第1切替弁が設けられ、
前記第2バイパス管の前記第4冷媒配管への接続位置より、前記コンデンサー側に第2切替弁が設けられ、
前記第1バイパス管の前記第1冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第3切替弁が設けられ、
前記第1バイパス管の途中に第4切替弁が設けられるのでもよい。
Furthermore, the first bypass pipe connects a first refrigerant pipe connecting the load cooler and the compressor and a second refrigerant pipe connecting the compressor and the heat accumulator,
The second bypass pipe connects a third refrigerant pipe connecting the expansion valve and the load cooler and a fourth refrigerant pipe connecting the heat accumulator and the condenser,
The connection position of the first refrigerant pipe to the load cooler may be a level above the connection position of the third refrigerant pipe to the load cooler.
In addition, a first switching valve is provided on the compressor side from the connection position of the first bypass pipe to the second refrigerant pipe,
From the connection position of the second bypass pipe to the fourth refrigerant pipe, a second switching valve is provided on the condenser side,
From the connection position of the first bypass pipe to the first refrigerant pipe, a third switching valve is provided on the compressor side,
A fourth switching valve may be provided in the middle of the first bypass pipe.

また、前記受液器と前記膨張弁とを接続する第5冷媒配管と、前記第4冷媒配管の前記第2切替弁の前記蓄熱器側とを接続する第3バイパス管がさらに設けられ、
前記第3バイパス管の途中に第5切替弁が設けられ、
前記受液器から前記第5冷媒配管の一部、前記第3バイパス管および前記第4冷媒配管の一部を介して、冷媒液を前記蓄熱器へ送るのがよい。
さらにまた、前記第2冷媒配管の前記第1切替弁と前記圧縮機との間の部分と、前記第4冷媒配管の前記第2切替弁と前記コンデンサーとの間の部分とを接続する蓄熱器バイパス管がさらに設けられ、
前記蓄熱器バイパス管の途中に第6切替弁が設けられるのでもよい。
加えて、前記蓄熱器の蓄熱材は、潜熱蓄熱材であるのが好ましい。
A third bypass pipe for connecting the fifth refrigerant pipe connecting the liquid receiver and the expansion valve and the heat storage side of the second switching valve of the fourth refrigerant pipe;
A fifth switching valve is provided in the middle of the third bypass pipe;
The refrigerant liquid may be sent from the liquid receiver to the heat accumulator through a part of the fifth refrigerant pipe, the third bypass pipe, and a part of the fourth refrigerant pipe.
Furthermore, a regenerator that connects a portion of the second refrigerant pipe between the first switching valve and the compressor and a portion of the fourth refrigerant pipe between the second switching valve and the condenser. A bypass pipe is further provided,
A sixth switching valve may be provided in the middle of the heat accumulator bypass pipe.
In addition, the heat storage material of the heat storage device is preferably a latent heat storage material.

また、デフロスト前に、前記受液器より前記負荷冷却器のデフロストに必要な冷媒量を前記第3バイパス管を介して自然供給するのがよい。
さらに、前記第5冷媒配管の前記受液器から前記第3バイパス管との分岐部までの間、または第3バイパス管の途中にポンプを設け、それにより、デフロスト前に、前記受液器より前記負荷冷却器のデフロストに必要な冷媒量を前記第3バイパス管を介して強制供給するのでもよい。
Moreover, it is good to naturally supply the refrigerant | coolant amount required for the defrost of the said load cooler from the said receiver via a said 3rd bypass pipe before defrost.
Furthermore, a pump is provided between the liquid receiver of the fifth refrigerant pipe and the branch portion with the third bypass pipe, or in the middle of the third bypass pipe, so that before defrosting, from the liquid receiver The amount of refrigerant necessary for defrosting the load cooler may be forcibly supplied via the third bypass pipe.

上記課題を達成するために、本発明の負荷冷却器のデフロスト方法は、
冷媒ガスを圧縮する圧縮機を有する冷却回路により冷却する、最上方レベルに位置する負荷冷却器のデフロスト方法であって、
負荷冷却器の冷却運転中に、圧縮機の吐出冷媒ガスの顕熱あるいは凝縮潜熱を蓄熱する段階と、
蓄熱した熱を利用して、サーモサイフォン方式により、前記負荷冷却器をデフロストする段階とを、
有する、構成としている。
In order to achieve the above object, a defrost method for a load cooler according to the present invention comprises:
A defrosting method for a load cooler located at the uppermost level, which is cooled by a cooling circuit having a compressor for compressing refrigerant gas,
Storing the sensible heat or latent heat of condensation of the refrigerant gas discharged from the compressor during the cooling operation of the load cooler;
Defrosting the load cooler by a thermosiphon method using the stored heat,
Have a configuration.

さらに、前記蓄熱段階は、前記負荷冷却器より下方レベルに設置される蓄熱器により行い、
前記サーモサイフォン方式は、前記負荷冷却器と前記蓄熱器との間にループ型デフロスト回路を構成するのがよい。
また、前記冷却運転中において、前記蓄熱段階終了後に、前記蓄熱器をバイパスする段階を有するのでもよい。
Furthermore, the heat storage stage is performed by a heat storage unit installed at a lower level than the load cooler,
In the thermosiphon system, a loop defrost circuit is preferably formed between the load cooler and the heat accumulator.
Further, the cooling operation may include a step of bypassing the heat storage device after the heat storage step.

本発明に係る冷凍装置の実施形態を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
図1に示すように、冷凍装置10は、負荷冷却器12、圧縮機14、蓄熱器16、コンデンサー18、受液器20、膨張弁22をこの順に冷媒配管により順次接続して、冷却回路を構成する。蓄熱器16が負荷冷却器12より下方レベル(レベル差H)に設置され、膨張弁22と負荷冷却器12とを接続する第3冷媒配管28と、圧縮機14と蓄熱器16とを接続する第2冷媒配管26とを接続する第1バイパス管27と、負荷冷却器12と圧縮機14とを接続する第1冷媒配管24と、蓄熱器16とコンデンサー18とを接続する第4冷媒配管30とを接続する第2バイパス管31とを有し、第1冷媒配管24の負荷冷却器12への接続位置は、第3冷媒配管28の負荷冷却器12への接続位置より下方レベル(レベル差h)としている。コンデンサー18と受液器20との間は、第6冷媒配管50により接続されている。
それにより、蓄熱器16において負荷冷却器12の冷却運転中に蓄熱した熱を利用することにより、蓄熱器16から負荷冷却器12へ第1バイパス管27を介して、冷媒ガスを送る一方、負荷冷却器12から蓄熱器16へ第2バイパス管31を介して、負荷冷却器12をデフロストした結果生じる冷媒液を戻す、ループ型サーモサイフォンを構成するようにしている。
蓄熱器16の負荷冷却器12に対する相対的な設置レベル差H、および第1冷媒配管24の負荷冷却器12への接続位置の第3冷媒配管28の負荷冷却器12への接続位置に対する相対的な設置レベル差hは、ループ型サーモサイフォンを構成する観点から、適宜定めればよい。
さらに、受液器20と膨張弁22とを接続する第5冷媒配管40と、第4冷媒配管30の第2切替弁34の蓄熱器16側とを接続する第3バイパス管42が設けられ、第3バイパス管42の途中に第5切替弁44が設けられ、受液器20から第5冷媒配管40の一部、第3バイパス管42および第4冷媒配管30の一部を介して、冷媒液を蓄熱器16へ送るようにしてある。
さらに、第2冷媒配管26と第4冷媒配管30とを接続する蓄熱器バイパス管46が設けられ、蓄熱器バイパス管46の途中に第6切替弁48が設けられる。
Embodiments of a refrigeration apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the refrigeration apparatus 10 includes a load cooler 12, a compressor 14, a heat accumulator 16, a condenser 18, a liquid receiver 20, and an expansion valve 22 sequentially connected in this order by refrigerant piping, Configure. The heat accumulator 16 is installed at a lower level (level difference H) than the load cooler 12 and connects the third refrigerant pipe 28 that connects the expansion valve 22 and the load cooler 12, the compressor 14, and the heat accumulator 16. A first bypass pipe 27 that connects the second refrigerant pipe 26, a first refrigerant pipe 24 that connects the load cooler 12 and the compressor 14, and a fourth refrigerant pipe 30 that connects the regenerator 16 and the condenser 18. And the connection position of the first refrigerant pipe 24 to the load cooler 12 is lower than the connection position of the third refrigerant pipe 28 to the load cooler 12 (level difference). h). The condenser 18 and the liquid receiver 20 are connected by a sixth refrigerant pipe 50.
Thereby, the refrigerant gas is sent from the heat accumulator 16 to the load cooler 12 via the first bypass pipe 27 by using the heat accumulated in the cooling operation of the load cooler 12 in the heat accumulator 16, while the load A loop-type thermosyphon is configured to return the refrigerant liquid generated as a result of defrosting the load cooler 12 from the cooler 12 to the heat accumulator 16 via the second bypass pipe 31.
The relative installation level difference H of the heat accumulator 16 with respect to the load cooler 12 and the relative position of the connection position of the first refrigerant pipe 24 to the load cooler 12 with respect to the connection position of the third refrigerant pipe 28 to the load cooler 12. An appropriate installation level difference h may be determined as appropriate from the viewpoint of configuring a loop thermosyphon.
Furthermore, a third bypass pipe 42 that connects the fifth refrigerant pipe 40 that connects the liquid receiver 20 and the expansion valve 22 and the heat storage 16 side of the second switching valve 34 of the fourth refrigerant pipe 30 is provided, A fifth switching valve 44 is provided in the middle of the third bypass pipe 42, and the refrigerant is supplied from the receiver 20 through a part of the fifth refrigerant pipe 40, the third bypass pipe 42, and a part of the fourth refrigerant pipe 30. The liquid is sent to the heat accumulator 16.
Furthermore, a regenerator bypass pipe 46 that connects the second refrigerant pipe 26 and the fourth refrigerant pipe 30 is provided, and a sixth switching valve 48 is provided in the middle of the regenerator bypass pipe 46.

各冷媒配管(第1冷媒配管24、第2冷媒配管26、第4冷媒配管30)には、以下に説明するように、通常運転モードとデフロスト運転モードとの切替の観点から、切替弁が設けられている。
より詳細には、第1バイパス管27の第2冷媒配管26への接続位置より、圧縮機14側に第1切替弁32が設けられ、第2バイパス管31の第4冷媒配管30への接続位置より、コンデンサー18側に第2切替弁34が設けられ、第2バイパス管31の第1冷媒配管24への接続位置より、圧縮機14側に第3切替弁36が設けられ、第1バイパス管27の途中に第4切替弁38が設けられる。
なお、第2冷媒配管26には、蓄熱器16から圧縮機14への冷媒の流れを阻止する逆止弁62、第2バイパス管31には、蓄熱器16から負荷冷却器12への冷媒の流れを阻止する逆止弁64、および第3バイパス管42には、蓄熱器16から受液器20への冷媒の流れを阻止する逆止弁66がそれぞれ設けられる。
As described below, each refrigerant pipe (the first refrigerant pipe 24, the second refrigerant pipe 26, and the fourth refrigerant pipe 30) is provided with a switching valve from the viewpoint of switching between the normal operation mode and the defrost operation mode. It has been.
More specifically, the first switching valve 32 is provided on the compressor 14 side from the connection position of the first bypass pipe 27 to the second refrigerant pipe 26, and the second bypass pipe 31 is connected to the fourth refrigerant pipe 30. The second switching valve 34 is provided on the condenser 18 side from the position, and the third switching valve 36 is provided on the compressor 14 side from the connection position of the second bypass pipe 31 to the first refrigerant pipe 24, and the first bypass A fourth switching valve 38 is provided in the middle of the pipe 27.
The second refrigerant pipe 26 has a check valve 62 that blocks the flow of refrigerant from the regenerator 16 to the compressor 14, and the second bypass pipe 31 has a refrigerant flow from the heat accumulator 16 to the load cooler 12. The check valve 64 that blocks the flow and the check valve 66 that blocks the flow of the refrigerant from the heat accumulator 16 to the liquid receiver 20 are respectively provided in the third bypass pipe 42.

負荷冷却器12は、たとえば、冷凍庫、冷蔵倉庫、出荷室等の庫内を冷却するのに、庫内に設置される。
蓄熱器16の蓄熱材は、潜熱製蓄熱材でもよく、顕熱製蓄熱材でもよい。たとえば、潜熱製蓄熱材としては、パラフィン系があり、 顕熱製蓄熱材としては、水がある。
The load cooler 12 is installed in, for example, a refrigerator such as a freezer, a refrigerated warehouse, and a shipping room.
The heat storage material of the heat storage device 16 may be a latent heat storage material or a sensible heat storage material. For example, the latent heat storage material is paraffinic, and the sensible heat storage material is water.

後に説明するように、デフロスト運転モードの初期において、デフロスト前に、受液器20より負荷冷却器12のデフロストに必要な冷媒量を第3バイパス管42を介して自然供給するようにしている。
より詳細には、圧縮機14を停止した際、受液器20と膨張弁22との間の第5冷媒配管40内の冷媒は、圧縮機14より下流であり、比較的高圧であり、一方、第1バイパス管27と第2バイパス管31とにより負荷冷却器12と蓄熱器16とを接続することにより構成されるループ型サーモサイフォンにおいては、高圧側の蓄熱器16と低圧側の負荷冷却器12とが連通することにより、比較的中圧となることから、この差圧により、冷媒を受液器20から負荷冷却器12へ自然供給することが可能である。
変形例として、第5冷媒配管40の受液器20から第3バイパス管42との分岐部までの間、または第3バイパス管42の途中にポンプ(図示せず)を設け、それにより、デフロスト前に、受液器20より負荷冷却器12のデフロストに必要な冷媒量を第3バイパス管42を介して強制供給してもよい。
As will be described later, in the initial stage of the defrost operation mode, the refrigerant amount necessary for defrosting the load cooler 12 is naturally supplied from the liquid receiver 20 via the third bypass pipe 42 before defrosting.
More specifically, when the compressor 14 is stopped, the refrigerant in the fifth refrigerant pipe 40 between the liquid receiver 20 and the expansion valve 22 is downstream from the compressor 14 and has a relatively high pressure. In the loop type thermosiphon configured by connecting the load cooler 12 and the heat accumulator 16 by the first bypass pipe 27 and the second bypass pipe 31, the high-pressure side heat accumulator 16 and the low-pressure side load cooling are connected. By communicating with the vessel 12, a relatively medium pressure is obtained, so that the refrigerant can be naturally supplied from the liquid receiver 20 to the load cooler 12 by this differential pressure.
As a modification, a pump (not shown) is provided between the receiver 20 of the fifth refrigerant pipe 40 and the branching section with the third bypass pipe 42 or in the middle of the third bypass pipe 42, thereby defrosting. Before, the amount of refrigerant necessary for defrosting the load cooler 12 may be forcibly supplied from the liquid receiver 20 via the third bypass pipe 42.

以上の構成を有する冷凍装置10について、図2ないし図5を参照しながら、その作用を、冷凍装置10の運転方法の説明を通じて、以下に説明する。
冷凍装置10の運転方法について、運転モードとして、通常運転モード1(蓄熱段階)(図2)、通常運転モード2(蓄熱終了以降)(図3)、デフロスト運転モード(初期段階)(図4)、およびデフロスト運転モード(通常段階)(図5)に分かれる。
The operation of the refrigeration apparatus 10 having the above configuration will be described below with reference to FIGS. 2 to 5 through the description of the operation method of the refrigeration apparatus 10.
Regarding the operation method of the refrigeration apparatus 10, as operation modes, normal operation mode 1 (heat storage stage) (FIG. 2), normal operation mode 2 (after the end of heat storage) (FIG. 3), defrost operation mode (initial stage) (FIG. 4) And defrost operation mode (normal stage) (FIG. 5).

まず、図2に示すように、通常運転モード1(蓄熱段階)においては、第1切替弁32、第2切替弁34、第3切替弁36および膨張弁22を開き、一方第4切替弁38および第5切替弁44を閉じた状態で、圧縮機14を運転する。
なお、第1バイパス管27の第4切替弁38は閉じており、第2バイパス管31の逆止弁64により、第1バイパス管27および第2バイパス管31を介して、冷媒がバイパスしないようにしている。
冷媒は、負荷冷却器12から第1冷媒配管24を介して圧縮機14に流入し、ここで圧縮され、さらに圧縮機14から第2冷媒配管26を介して蓄熱器16に流入し、ここで冷媒は放熱し、蓄熱器16に蓄熱され、さらに蓄熱器16から第4冷媒配管30を介してコンデンサー18に流入し、ここで凝縮あるいは過冷却され、さらにコンデンサー18から第6冷媒配管50を介して受液器20に流入し、ここで一定量の冷媒液が受け入れられ、さらに液状の冷媒は、受液器20から第5冷媒配管40を介して膨張弁22に流入し、ここで膨張弁22の開度を調整することにより、冷媒の過熱度を調整し、さらに膨張弁22から第3冷媒配管28を介して負荷冷却器12に戻り、冷却回路を構成するようにしている。
以上のように、冷媒は、図2の矢印で示すように流れ、負荷冷却器12から圧縮機14を介して蓄熱器16までの間でガス状態、特に、負荷冷却器12と圧縮機14との間は、低圧のガス状態、一方圧縮機14と蓄熱器16と間は高圧のガス状態、一方、蓄熱器16から膨張弁22を介して負荷冷却器12までの間で液または湿り蒸気状態である。
First, as shown in FIG. 2, in the normal operation mode 1 (heat storage stage), the first switching valve 32, the second switching valve 34, the third switching valve 36 and the expansion valve 22 are opened, while the fourth switching valve 38. The compressor 14 is operated with the fifth switching valve 44 closed.
The fourth switching valve 38 of the first bypass pipe 27 is closed so that the refrigerant is not bypassed by the check valve 64 of the second bypass pipe 31 via the first bypass pipe 27 and the second bypass pipe 31. I have to.
The refrigerant flows into the compressor 14 from the load cooler 12 through the first refrigerant pipe 24, is compressed here, and further flows into the heat accumulator 16 from the compressor 14 through the second refrigerant pipe 26, where The refrigerant dissipates heat, is stored in the heat accumulator 16, further flows from the heat accumulator 16 into the condenser 18 through the fourth refrigerant pipe 30, where it is condensed or supercooled, and further from the condenser 18 through the sixth refrigerant pipe 50. Then, a certain amount of refrigerant liquid is received, and the liquid refrigerant flows from the liquid receiver 20 into the expansion valve 22 via the fifth refrigerant pipe 40, where the expansion valve The degree of superheat of the refrigerant is adjusted by adjusting the opening degree of 22, and the refrigerant is further returned from the expansion valve 22 to the load cooler 12 via the third refrigerant pipe 28 to constitute a cooling circuit.
As described above, the refrigerant flows as shown by the arrows in FIG. 2, and is in a gas state between the load cooler 12 and the heat accumulator 16 through the compressor 14, particularly the load cooler 12 and the compressor 14. Between the compressor 14 and the heat accumulator 16, and between the compressor 14 and the regenerator 16, while between the regenerator 16 and the load cooler 12 via the expansion valve 22, a liquid or wet steam state It is.

次いで、図3に示すように、通常運転モード2(蓄熱終了以降)においては、通常運転モード1(図2)と同様に、第1切替弁32、第2切替弁34、第3切替弁36および膨張弁を開き、一方第4切替弁38および第5切替弁44を閉じた状態で、圧縮機14を運転する。
なお、通常運転モード1(図2)と同様に、第1バイパス管27の第4切替弁38は閉じており、第2バイパス管31の逆止弁64により、第1バイパス管27および第2バイパス管31を介して、冷媒がバイパスしないようにしている。
本運転モードは、図2の運転モードと同様に、通常運転モードであるが、図2においては蓄熱中であったが、図3の通常運転モード2においては、蓄熱終了以降のモードである。
Next, as shown in FIG. 3, in the normal operation mode 2 (after the end of heat storage), as in the normal operation mode 1 (FIG. 2), the first switching valve 32, the second switching valve 34, and the third switching valve 36. The compressor 14 is operated with the expansion valve open and the fourth switching valve 38 and the fifth switching valve 44 closed.
As in the normal operation mode 1 (FIG. 2), the fourth switching valve 38 of the first bypass pipe 27 is closed, and the first bypass pipe 27 and the second bypass valve 64 of the second bypass pipe 31 are closed by the check valve 64. The refrigerant is prevented from bypassing through the bypass pipe 31.
The normal operation mode is the normal operation mode as in the operation mode of FIG. 2, but the heat is being stored in FIG. 2, but the normal operation mode 2 of FIG. 3 is a mode after the end of the heat storage.

より詳細には、圧縮機14からの吐出冷媒ガスの流路は、蓄熱終了以降も図2の蓄熱中と同様としてもよい。
つまり、冷媒は、負荷冷却器12から第1冷媒配管24を介して圧縮機14に流入し、ここで圧縮され、さらに圧縮機14から第2冷媒配管26を介して蓄熱器16に流入し、ここで冷媒は放熱し、蓄熱器16に蓄熱され、さらに蓄熱器16から第4冷媒配管30を介してコンデンサー18に流入し、ここで凝縮あるいは過冷却され、さらにコンデンサー18から第6冷媒配管50を介して受液器20に流入し、ここで一定量の冷媒液が受け入れられ、さらに液状の冷媒は、受液器20から第5冷媒配管40を介して膨張弁22に流入し、ここで膨張弁22の開度を調整することにより、冷媒の過熱度を調整し、さらに膨張弁22から第3冷媒配管28を介して負荷冷却器12に戻り、冷却回路を構成するようにしている。
しかしながら、圧縮機14からの吐出冷媒ガスが蓄熱器16を介してコンデンサー18まで流れることにより、蓄熱器16での圧力損失が不可避的に生じることから、このような圧力損失を排除するために、第1切替弁32を閉じる代わりに、第6切替弁48を開くことにより、圧縮機14からの吐出冷媒ガスが蓄熱器バイパス管46を介して蓄熱器16をバイパスするようにしている。
More specifically, the flow path of the refrigerant gas discharged from the compressor 14 may be the same as that during heat storage in FIG.
That is, the refrigerant flows into the compressor 14 from the load cooler 12 through the first refrigerant pipe 24, is compressed here, and further flows into the heat accumulator 16 from the compressor 14 through the second refrigerant pipe 26, Here, the refrigerant dissipates heat, is stored in the heat accumulator 16, and further flows from the heat accumulator 16 into the condenser 18 via the fourth refrigerant pipe 30, where it is condensed or supercooled, and further from the condenser 18 to the sixth refrigerant pipe 50. Into the receiver 20 where a certain amount of refrigerant liquid is received, and the liquid refrigerant flows into the expansion valve 22 from the receiver 20 via the fifth refrigerant pipe 40, where By adjusting the opening degree of the expansion valve 22, the degree of superheat of the refrigerant is adjusted, and the refrigerant is returned from the expansion valve 22 to the load cooler 12 through the third refrigerant pipe 28 to constitute a cooling circuit.
However, since the discharge refrigerant gas from the compressor 14 flows to the condenser 18 through the heat accumulator 16, a pressure loss in the heat accumulator 16 is inevitably generated. In order to eliminate such pressure loss, Instead of closing the first switching valve 32, the refrigerant gas discharged from the compressor 14 bypasses the heat accumulator 16 via the heat accumulator bypass pipe 46 by opening the sixth switching valve 48.

次いで、図4に示すように、デフロスト運転モード(初期段階)においては、圧縮機14を停止するとともに、第4切替弁38および第5切替弁44を開き、一方第1切替弁32、第2切替弁34、第3切替弁36および膨張弁22を閉じる。
つまり、通常運転モードにおける冷却回路を停止しながら、第1バイパス管27、第2バイパス管31および第3バイパス管42による冷媒の流れを可能にすることで、冷媒液が受液器20から第3バイパス管42を介して蓄熱器16に流れるとともに、蓄熱器16と負荷冷却器12との間で自然循環によるループ型サーモサイフォンを構成するようにしている。
Next, as shown in FIG. 4, in the defrosting operation mode (initial stage), the compressor 14 is stopped and the fourth switching valve 38 and the fifth switching valve 44 are opened, while the first switching valve 32 and the second switching valve 32 are opened. The switching valve 34, the third switching valve 36, and the expansion valve 22 are closed.
That is, the refrigerant liquid is allowed to flow from the receiver 20 by allowing the refrigerant to flow through the first bypass pipe 27, the second bypass pipe 31, and the third bypass pipe 42 while stopping the cooling circuit in the normal operation mode. While flowing to the heat accumulator 16 via the 3 bypass pipe 42, a loop-type thermosiphon by natural circulation is configured between the heat accumulator 16 and the load cooler 12.

この場合、特に冷凍運転直後のデフロスト運転モード(初期段階)であり、受液器20と膨張弁22との間の第5冷媒配管40内の冷媒は、圧縮機14より下流であり、比較的高圧であり、一方、第1バイパス管27と第2バイパス管31とにより負荷冷却器12と蓄熱器16とを接続することにより構成されるループ型サーモサイフォンにおいては、高圧側の蓄熱器16と低圧側の負荷冷却器12とが連通することにより、比較的中圧となることから、この差圧により、冷媒を受液器20から負荷冷却器12へ自然供給することが可能である。
このとき、必要な冷媒量とは、ループ型サーモサイフォンにおいて、サーモサイフォンが円滑に循環し、かつ負荷冷却器12のデフロストに必要な所定の熱輸送が得られるに十分な量であり、負荷冷却器12の容量、ループ型サーモサイフォンの一部である第1バイパス管27、第2バイパス管31それぞれの配管長に応じて変わるものである。
なお、圧縮機14を停止した時点において、保有冷媒量が十分な場合には、受液器20から第3バイパス管42を介して蓄熱器16への送り込みは不要であり、第5切替弁44を閉じた状態で、ループ型サーモサイフォンによるデフロスト運転のみを行えばよい。
以上のように、冷媒は、図4の矢印で示すように流れ、受液器20から第5冷媒配管40および第3バイパス管を介して蓄熱器16までは液状、蓄熱器16から第2冷媒配管26および第1バイパス管27を介して負荷冷却器12まではガス状態、負荷冷却器12から第2バイパス管31を介して蓄熱器16までは液状である。
In this case, in particular, the defrosting operation mode (initial stage) immediately after the freezing operation, the refrigerant in the fifth refrigerant pipe 40 between the liquid receiver 20 and the expansion valve 22 is downstream from the compressor 14 and relatively On the other hand, in the loop type thermosyphon configured by connecting the load cooler 12 and the heat accumulator 16 by the first bypass pipe 27 and the second bypass pipe 31, The communication with the load cooler 12 on the low-pressure side results in a relatively medium pressure, so that the refrigerant can be naturally supplied from the liquid receiver 20 to the load cooler 12 by this differential pressure.
At this time, the necessary amount of refrigerant is an amount sufficient for the thermosyphon to circulate smoothly and to obtain the predetermined heat transport necessary for defrosting the load cooler 12 in the loop thermosyphon. It changes according to the capacity | capacitance of the container 12, and the piping length of each of the 1st bypass pipe 27 and the 2nd bypass pipe 31 which are some loop-type thermosiphons.
If the amount of refrigerant retained is sufficient when the compressor 14 is stopped, it is not necessary to feed the receiver 14 from the receiver 20 via the third bypass pipe 42 and the fifth switching valve 44. It is only necessary to perform the defrost operation with the loop type thermosiphon in a state where is closed.
As described above, the refrigerant flows as shown by the arrows in FIG. 4, and the liquid is from the liquid receiver 20 to the heat accumulator 16 through the fifth refrigerant pipe 40 and the third bypass pipe, and from the heat accumulator 16 to the second refrigerant. A gas state is obtained from the pipe 26 and the first bypass pipe 27 to the load cooler 12, and a liquid state is obtained from the load cooler 12 to the heat accumulator 16 through the second bypass pipe 31.

次いで、図5に示すように、デフロスト運転モード(通常段階)においては、図4と同様に、圧縮機14を停止するとともに、第4切替弁38を開き、一方第1切替弁32、第2切替弁34、第3切替弁36、第5切替弁44および膨張弁22を閉じる。
より詳細には、蓄熱器16の蓄熱により蒸発(吸熱)した冷媒ガスは、第2冷媒配管26から第1バイパス管27を経て負荷冷却器12に流れ、ここで冷媒ガスは、凝縮(放熱)することにより、負荷冷却器12のデフロストを行い、負荷冷却器12に付着した霜取りが行われ、冷媒液は、第2バイパス管31から第4冷媒配管30を経て蓄熱器16に戻り、この自然循環を繰り返すことにより、ループ型サーモサイフォンを構成する。
なお、負荷冷却器12内に流入する圧縮機14の油は、第3冷媒配管28より下方レベルの第1冷媒配管24に流出し、ベンド部80に送り込まれるようにしている。
このデフロスト運転により、負荷冷却器12の霜取りが完了したら、通常運転モード1に戻り、次のデフロスト運転に備えて、蓄熱を再開すればよい。
Next, as shown in FIG. 5, in the defrost operation mode (normal stage), the compressor 14 is stopped and the fourth switching valve 38 is opened, while the first switching valve 32 and the second switching valve 38 are opened as in FIG. The switching valve 34, the third switching valve 36, the fifth switching valve 44 and the expansion valve 22 are closed.
More specifically, the refrigerant gas evaporated (heat absorption) by the heat storage of the heat accumulator 16 flows from the second refrigerant pipe 26 through the first bypass pipe 27 to the load cooler 12, where the refrigerant gas is condensed (heat radiation). As a result, the defrosting of the load cooler 12 is performed, the defrosting attached to the load cooler 12 is performed, and the refrigerant liquid returns from the second bypass pipe 31 to the heat accumulator 16 through the fourth refrigerant pipe 30, and this natural By repeating the circulation, a loop thermosyphon is formed.
Note that the oil of the compressor 14 flowing into the load cooler 12 flows out from the third refrigerant pipe 28 to the first refrigerant pipe 24 at a lower level and is sent to the bend unit 80.
When the defrosting of the load cooler 12 is completed by this defrosting operation, it is sufficient to return to the normal operation mode 1 and resume heat storage in preparation for the next defrosting operation.

通常運転モード(図2および図3)とデフロスト運転モード(図4および図5)との間の切替のタイミングは、負荷冷却器12における霜の発生状況に応じて、適宜手動で切替えてもよいし、あるいは負荷冷却器12における負荷が比較的一定で、霜の進行が比較的規則的である場合には、予めタイマー設定をして、自動的に切替るようにしてもよい。
通常運転モード1(図2)から通常運転モード2(図3)への切替のタイミング、およびデフロスト運転モード(初期)(図2)からデフロスト運転モード(通常)(図3)への切替のタイミングについては、たとえば、タイマーにより自動設定してもよいし、あるいは負荷冷却器12の伝熱管(図示せず)の温度を検出し、検出した温度により設定してもよい。
The switching timing between the normal operation mode (FIGS. 2 and 3) and the defrost operation mode (FIGS. 4 and 5) may be manually switched as appropriate according to the state of frost generation in the load cooler 12. Alternatively, when the load in the load cooler 12 is relatively constant and the progress of frost is relatively regular, a timer may be set in advance to automatically switch.
Timing of switching from normal operation mode 1 (FIG. 2) to normal operation mode 2 (FIG. 3), and timing of switching from defrost operation mode (initial) (FIG. 2) to defrost operation mode (normal) (FIG. 3) For example, the temperature may be automatically set by a timer, or the temperature of a heat transfer tube (not shown) of the load cooler 12 may be detected and set based on the detected temperature.

以上の構成を有する冷凍装置10によれば、冷却運転中、負荷冷却器12を冷却することにより蒸発した冷媒ガスは、圧縮機14により圧縮されて、蓄熱器16において放熱し、その結果蓄熱され、冷媒ガスあるいは冷媒液が、コンデンサー18で凝縮あるいは過冷却されて、冷媒液が受液器20に受け入れられ、膨張弁22を経て、再度負荷冷却器12を冷却する冷却回路を構成することにより、負荷冷却器12を冷却する。 According to the refrigeration apparatus 10 having the above configuration, the refrigerant gas evaporated by cooling the load cooler 12 during the cooling operation is compressed by the compressor 14 and dissipated in the heat accumulator 16, and as a result, heat is stored. The refrigerant gas or the refrigerant liquid is condensed or supercooled by the condenser 18, and the refrigerant liquid is received by the liquid receiver 20, and the cooling circuit is configured to cool the load cooler 12 again through the expansion valve 22. The load cooler 12 is cooled.

一方、負荷冷却器12のデフロスト運転中には、負荷冷却器12の冷却運転中に蓄熱器16に蓄熱した熱を利用することにより、蓄熱器16から負荷冷却器12へ第1バイパス管27を介して、冷媒ガスを送る一方、負荷冷却器12から蓄熱器16へ第2バイパス管31を介して、負荷冷却器12をデフロストした結果生じる冷媒液を戻すことにより、下方に位置するホット側の蓄熱器16と、上方に位置するコールド側の負荷冷却器12との間で自然循環によるループ型サーモサイフォンを構成することで、圧縮機14を停止した状態でのデフロストを可能とするとともに、従来のウィック式あるいはサーモサイフォン式による小さな熱輸送限界の問題を生じることなく、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能である。 On the other hand, during the defrost operation of the load cooler 12, the first bypass pipe 27 is connected from the heat accumulator 16 to the load cooler 12 by using the heat stored in the heat accumulator 16 during the cooling operation of the load cooler 12. The refrigerant gas is sent to the heat accumulator 16 from the load cooler 12 via the second bypass pipe 31 and the refrigerant liquid generated as a result of defrosting the load cooler 12 is returned to the hot side located below. By constructing a loop-type thermosiphon by natural circulation between the heat accumulator 16 and the cold-side load cooler 12 positioned above, it is possible to perform defrost in a state where the compressor 14 is stopped. It is possible to perform defrosting while achieving energy saving without causing the problem of a small heat transport limit due to the wick type or thermosiphon type.

以上の構成を有する負荷冷却器12のデフロスト(除霜)方法によれば、冷媒ガスを圧縮する圧縮機14を有する冷却回路により冷却する、最上方レベルに位置する負荷冷却器12のデフロスト方法であって、負荷冷却器12の冷却運転中に、圧縮機14の吐出冷媒ガスの顕熱あるいは凝縮潜熱を蓄熱する段階と、蓄熱した熱を利用して、サーモサイフォン方式により、負荷冷却器12をデフロストする段階とを、有し、蓄熱段階は、負荷冷却器12より下方レベルに設置される蓄熱器16により行い、サーモサイフォン方式は、負荷冷却器12と蓄熱器16との間にループ型デフロスト回路を構成しており、冷却運転中において、蓄熱段階終了後に、蓄熱器16をバイパスする段階を有するのでもよい。         According to the defrosting (defrosting) method of the load cooler 12 having the above configuration, the load cooler 12 is defrosted by the cooling circuit having the compressor 14 for compressing the refrigerant gas and is positioned at the uppermost level. Then, during the cooling operation of the load cooler 12, the stage of storing the sensible heat or latent heat of condensation of the refrigerant gas discharged from the compressor 14 and the thermosyphon method are used to store the load cooler 12 using the stored heat. A defrosting stage, and the heat storage stage is performed by a heat storage unit 16 installed at a lower level than the load cooler 12, and the thermosiphon system is a loop type defrost between the load cooler 12 and the heat storage unit 16. A circuit may be configured, and a step of bypassing the heat accumulator 16 may be provided after the heat storage step is completed during the cooling operation.

以下に、図6を参照しながら、本願発明の第2実施形態を説明する。以下の説明においては、第1実施形態の構成要素と同じ構成要素には、同じ参照番号を付することにより、その説明は省略することとし、本実施形態の特徴部分について、詳細に説明する。
本実施形態の特徴部分は、ループ型デフロスト回路の部分にあり、より詳細には、第1バイパス管27および第2バイパス管31それぞれの負荷冷却器12への接続位置にある。
より具体的には、第1実施形態と同様に、冷媒ガスを負荷冷却器12に送る第1バイパス管27の負荷冷却器12への接続位置は、冷媒液を負荷冷却器12から送る第2バイパス管31の負荷冷却器12への接続位置より上方レベル(レベル差h)であるのは共通であるが、第1実施形態と異なり、本実施形態において、第1バイパス管27の負荷冷却器12への接続位置は、負荷冷却器12の下流側、すなわち第1冷媒配管24であり、一方であり、第2バイパス管31の負荷冷却器12への接続位置は、負荷冷却器12の上流側、すなわち第3冷媒配管28である。
これは、第1実施形態においては、冷媒の循環を通じて負荷冷却器12内に、圧縮機14の油が流入する場合に、この油を負荷冷却器12の下流側の第1冷媒配管24に設けたベンド部80に送り込むために、このような冷媒の流れ方向に沿う接続関係としたのであるが、たとえば、負荷冷却器12または負荷冷却器12の上流側にオイルセパレータ(図示せず)等の油分離機能を設置する場合には、必ずしもこのような接続関係にする必要はなく、本実施形態のような接続関係も可能である。
なお、具体的なデフロスト方法については、ループ型デフロスト回路において、蓄熱器と負荷冷却器との間でのデフロスト用流体の流路が異なるのみであり、それ以外は第1実施形態と共通であるので、その説明は省略する。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same constituent elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The characteristic portions of the present embodiment will be described in detail.
The characteristic part of the present embodiment is in the loop type defrost circuit, and more specifically, in the connection positions of the first bypass pipe 27 and the second bypass pipe 31 to the load cooler 12.
More specifically, as in the first embodiment, the connection position of the first bypass pipe 27 that sends the refrigerant gas to the load cooler 12 to the load cooler 12 is the second position where the refrigerant liquid is sent from the load cooler 12. Although it is common that the level is higher than the connection position of the bypass pipe 31 to the load cooler 12 (level difference h), unlike the first embodiment, the load cooler of the first bypass pipe 27 is different from the first embodiment. The connection position to 12 is the downstream side of the load cooler 12, that is, the first refrigerant pipe 24. On the other hand, the connection position of the second bypass pipe 31 to the load cooler 12 is upstream of the load cooler 12. Side, that is, the third refrigerant pipe 28.
In the first embodiment, when the oil of the compressor 14 flows into the load cooler 12 through the circulation of the refrigerant, this oil is provided in the first refrigerant pipe 24 on the downstream side of the load cooler 12. In order to send it to the bend section 80, the connection relationship along the flow direction of the refrigerant is used. When installing the oil separation function, such a connection relationship is not necessarily required, and a connection relationship as in the present embodiment is also possible.
The specific defrosting method is the same as that of the first embodiment except that the flow path of the defrosting fluid is different between the heat accumulator and the load cooler in the loop type defrost circuit. Therefore, the description is omitted.

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において、当業者であれば、種々の修正あるいは変更が可能である。
たとえば、第1実施形態および第2実施形態において、第1バイパス管27の蓄熱器16側への接続として、第2冷媒配管26側、一方第2バイパス管31の蓄熱器16側の接続として、第4冷媒配管30側として説明したが、それに限定されることなく、第1バイパス管27の蓄熱器16側への接続として、第4冷媒配管30側、一方第2バイパス管31の蓄熱器16側の接続として、第2冷媒配管26側としてもよい。
たとえば、本実施形態において、蓄熱器16として説明したが、それに限定されることなく、冷媒からの蓄熱が可能である限り、蓄熱槽でもよい。
たとえば、本実施形態において、通常運転における蓄熱の終了段階(図3)において、蓄熱槽での圧力損失を排除するために、第1切替弁32を閉じる代わりに、第6切替弁48を開くことにより、蓄熱器16をバイパスするものとして説明したが、それに限定されることなく、蓄熱器16での圧力損失が高くなければ、蓄熱器バイパス管46を省略してもよい。
The embodiments of the present invention have been described in detail above, but various modifications or changes can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
For example, in the first embodiment and the second embodiment, as the connection of the first bypass pipe 27 to the regenerator 16 side, as the connection of the second refrigerant pipe 26 side, one second bypass pipe 31 to the regenerator 16 side, Although described as the 4th refrigerant | coolant piping 30 side, it is not limited to it, As the connection to the heat accumulator 16 side of the 1st bypass pipe 27, the heat accumulator 16 of the 4th refrigerant | coolant piping 30 side, one side 2nd bypass pipe 31 is used. The side connection may be on the second refrigerant pipe 26 side.
For example, in this embodiment, although demonstrated as the heat storage device 16, it is not limited to it, A heat storage tank may be sufficient as long as the heat storage from a refrigerant | coolant is possible.
For example, in this embodiment, at the end stage of heat storage in normal operation (FIG. 3), the sixth switching valve 48 is opened instead of closing the first switching valve 32 in order to eliminate pressure loss in the heat storage tank. However, the present invention is not limited thereto, and the heat accumulator bypass pipe 46 may be omitted if the pressure loss in the heat accumulator 16 is not high.

たとえば、本実施形態において、デフロスト運転初期(図4)において、ループ式サーモサイフォンに必要な冷媒量を送り込むためのものとして説明したが、それに限定されることなく、圧縮機14を停止した時点において保有される冷媒量で十分な場合には、このような運転は不要であり、場合により、第3バイパス管42自体を省略してもよい。 For example, in the present embodiment, in the initial stage of the defrost operation (FIG. 4), it has been described that the refrigerant amount required for the loop thermosyphon is fed. However, the present invention is not limited thereto, and at the time when the compressor 14 is stopped. If the amount of refrigerant retained is sufficient, such an operation is not necessary, and the third bypass pipe 42 itself may be omitted depending on circumstances.

本発明の第1実施形態に係る冷凍装置10の構成図である。1 is a configuration diagram of a refrigeration apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る冷凍装置10において、蓄熱中の通常冷却運転を示す図1と同様な図である。In the refrigeration apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 本発明の第1実施形態に係る冷凍装置10において、蓄熱終了以降の通常冷却運転を示す図1と同様な図である。In the refrigeration apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment of this invention, it is a figure similar to FIG. 1 which shows the normal cooling driving | operation after completion | finish of heat storage. 本発明の第1実施形態に係る冷凍装置10において、初期のデフロスト運転を示す図1と同様な図である。In the refrigeration apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention, it is the same diagram as FIG. 1 showing the initial defrost operation. 本発明の第1実施形態に係る冷凍装置10において、通常のデフロスト運転を示す図1と同様な図である。In refrigeration apparatus 10 concerning a 1st embodiment of the present invention, it is the same figure as Drawing 1 showing usual defrost operation. 本発明の第2実施形態に係る冷凍装置10の図1と同様な図である。It is a figure similar to FIG. 1 of the freezing apparatus 10 which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

h レベル差
H レベル差
10 冷凍装置
12 負荷冷却器
14 圧縮機
16 蓄熱器
18 コンデンサー
20 受液器
22 膨張弁
24 第1冷媒配管
26 第2冷媒配管
28 第3冷媒配管
30 第4冷媒配管
27 第1バイパス管
31 第2バイパス管
32 第1切替弁
34 第2切替弁
36 第3切替弁
38 第4切替弁
40 第5冷媒配管
42 第3バイパス管
44 第5切替弁
46 蓄熱器バイパス管
48 第6切替弁
50 第6冷媒配管
62 逆止弁
64 逆止弁
66 逆止弁
80 ベンド部
h level difference H level difference 10 refrigeration apparatus 12 load cooler 14 compressor 16 heat accumulator 18 condenser 20 receiver 22 expansion valve 24 first refrigerant pipe 26 second refrigerant pipe 28 third refrigerant pipe 30 fourth refrigerant pipe 27 first 1 bypass pipe 31 2nd bypass pipe 32 1st switching valve 34 2nd switching valve 36 3rd switching valve 38 4th switching valve 40 5th refrigerant | coolant piping 42 3rd bypass pipe 44 5th switching valve 46 Regenerator bypass pipe 48 1st 6 switching valve 50 6th refrigerant piping 62 check valve 64 check valve 66 check valve 80 bend part

Claims (10)

負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により
順次接続して、冷却回路を構成する冷凍装置において、
前記蓄熱器が前記負荷冷却器より下方レベルに設置され、
通常冷却運転の際に前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または通常冷却
運転の際に前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記冷
媒配管と、通常冷却運転の際に前記蓄熱器への流入部を構成する前記冷媒配管、または通
常冷却運転の際に前記蓄熱器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記
冷媒配管とを接続する第1バイパス管と、
通常冷却運転の際に前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または通常冷却
運転の際に前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管の前記いずれか一方の前
記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管と、通常冷却運転の際に前記蓄熱器への流入部を
構成する前記冷媒配管、または通常冷却運転の際に前記蓄熱器からの流出部を構成する前
記冷媒配管の前記いずれか一方の前記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管とを接続する
第2バイパス管と、を有し、
それにより、前記蓄熱器において前記負荷冷却器の冷却運転中に蓄熱した熱を利用するこ
とにより、前記蓄熱器から前記負荷冷却器へ前記第1バイパス配管を介して、冷媒ガスを
送る一方、前記負荷冷却器から前記蓄熱器へ前記第2バイパス配管を介して、前記負荷冷
却器をデフロストした結果生じる冷媒液を戻す、ループ型サーモサイフォンを構成するこ
とを特徴とする冷凍装置。
In a refrigeration system that constitutes a cooling circuit by sequentially connecting a load cooler, a compressor, a heat accumulator, a condenser, a liquid receiver, and an expansion valve in this order by refrigerant piping,
The regenerator is installed at a lower level than the load cooler;
The refrigerant pipe that is one of the refrigerant pipe that forms the inflow portion to the load cooler during normal cooling operation or the refrigerant pipe that forms the outflow portion from the load cooler during normal cooling operation And the refrigerant pipe that constitutes the inflow part to the regenerator during the normal cooling operation, or the refrigerant pipe that constitutes the outflow part from the heat accumulator during the normal cooling operation. A first bypass pipe connecting the
The refrigerant pipe constituting the inflow part to the load cooler during normal cooling operation or the refrigerant pipe of the refrigerant pipe constituting the outflow part from the load cooler during normal cooling operation The other refrigerant pipe with respect to the pipe, the refrigerant pipe constituting the inflow part to the regenerator during the normal cooling operation, or the refrigerant pipe constituting the outflow part from the regenerator during the normal cooling operation. A second bypass pipe connecting the other refrigerant pipe to the one of the refrigerant pipes,
Thereby, while using the heat stored during the cooling operation of the load cooler in the heat accumulator, the refrigerant gas is sent from the heat accumulator to the load cooler via the first bypass pipe, A refrigeration apparatus comprising a loop thermosyphon that returns a refrigerant liquid generated as a result of defrosting the load cooler from the load cooler to the heat accumulator via the second bypass pipe.
前記第1バイパス管は、前記負荷冷却器と前記圧縮機とを接続する第1冷媒配管と、前記
蓄熱器と前記コンデンサーとを接続する第4冷媒配管とを接続し、
前記第2バイパス管は、前記膨張弁と前記負荷冷却器とを接続する第3冷媒配管と、前記
圧縮機と前記蓄熱器とを接続する第2冷媒配管とを接続し、
前記第1冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置は、前記第3冷媒配管の前記負荷冷却器
への接続位置より下方レベルとする、請求項1に記載の冷凍装置。
The first bypass pipe connects a first refrigerant pipe connecting the load cooler and the compressor, and a fourth refrigerant pipe connecting the heat accumulator and the condenser,
The second bypass pipe connects a third refrigerant pipe connecting the expansion valve and the load cooler and a second refrigerant pipe connecting the compressor and the heat accumulator,
2. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein a connection position of the first refrigerant pipe to the load cooler is lower than a connection position of the third refrigerant pipe to the load cooler.
前記第1バイパス管の前記第4冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第1切替弁が
設けられ、
前記第2バイパス管の前記第2冷媒配管への接続位置より、前記コンデンサー側に第2切
替弁が設けられ、
前記第1バイパス管の前記第1冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第3切替弁が
設けられ、
前記第1バイパス管の途中に第4切替弁が設けられる、請求項2に記載の冷凍装置。
From the connection position of the first bypass pipe to the fourth refrigerant pipe, a first switching valve is provided on the compressor side,
From the connection position of the second bypass pipe to the second refrigerant pipe, a second switching valve is provided on the condenser side,
From the connection position of the first bypass pipe to the first refrigerant pipe, a third switching valve is provided on the compressor side,
The refrigeration apparatus according to claim 2, wherein a fourth switching valve is provided in the middle of the first bypass pipe.
前記第1バイパス管は、前記負荷冷却器と前記圧縮機とを接続する第1冷媒配管と、前記
圧縮機と前記蓄熱器とを接続する第2冷媒配管とを接続し、
前記第2バイパス管は、前記膨張弁と前記負荷冷却器とを接続する第3冷媒配管と、前記
蓄熱器と前記コンデンサーとを接続する第4冷媒配管とを接続し、
前記第1冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置は、前記第3冷媒配管の前記負荷冷却器
への接続位置より上方レベルとする、請求項1に記載の冷凍装置。
The first bypass pipe connects a first refrigerant pipe connecting the load cooler and the compressor, and a second refrigerant pipe connecting the compressor and the heat accumulator,
The second bypass pipe connects a third refrigerant pipe connecting the expansion valve and the load cooler and a fourth refrigerant pipe connecting the heat accumulator and the condenser,
2. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein a connection position of the first refrigerant pipe to the load cooler is an upper level than a connection position of the third refrigerant pipe to the load cooler.
前記第1バイパス管の前記第2冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第1切替弁が
設けられ、
前記第2バイパス管の前記第4冷媒配管への接続位置より、前記コンデンサー側に第2切
替弁が設けられ、
前記第1バイパス管の前記第1冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第3切替弁が
設けられ、
前記第1バイパス管の途中に第4切替弁が設けられる、請求項4に記載の冷凍装置。
From the connection position of the first bypass pipe to the second refrigerant pipe, a first switching valve is provided on the compressor side,
From the connection position of the second bypass pipe to the fourth refrigerant pipe, a second switching valve is provided on the condenser side,
From the connection position of the first bypass pipe to the first refrigerant pipe, a third switching valve is provided on the compressor side,
The refrigeration apparatus according to claim 4, wherein a fourth switching valve is provided in the middle of the first bypass pipe.
さらに、前記受液器と前記膨張弁とを接続する第5冷媒配管と、前記第4冷媒配管の前記
第2切替弁の前記蓄熱器側とを接続する第3バイパス管が設けられ、
前記第3バイパス管の途中に第5切替弁が設けられ、
前記受液器から前記第5冷媒配管の一部、前記第3バイパス管および前記第4冷媒配管の
一部を介して、冷媒液を前記蓄熱器へ送る、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記
載の冷凍装置。
Furthermore, a third bypass pipe is provided for connecting the fifth refrigerant pipe connecting the liquid receiver and the expansion valve and the heat storage side of the second switching valve of the fourth refrigerant pipe,
A fifth switching valve is provided in the middle of the third bypass pipe;
The refrigerant liquid is sent from the liquid receiver to the heat accumulator through a part of the fifth refrigerant pipe, the third bypass pipe, and a part of the fourth refrigerant pipe. The refrigeration apparatus according to claim 1.
さらに、前記第2冷媒配管の前記第1切替弁と前記圧縮機との間の部分と、前記第4冷媒
配管の前記第2切替弁と前記コンデンサーとの間の部分とを接続する蓄熱器バイパス管が
設けられ、
前記蓄熱器バイパス管の途中に第6切替弁が設けられる、請求項1ないし請求項6のいず
れか1項に記載の冷凍装置。
Furthermore, a regenerator bypass that connects a portion of the second refrigerant pipe between the first switching valve and the compressor and a portion of the fourth refrigerant pipe between the second switching valve and the condenser. A tube is provided,
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a sixth switching valve is provided in the middle of the regenerator bypass pipe.
前記蓄熱器の蓄熱材は、潜熱蓄熱材である、請求項1に記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the heat storage material of the heat storage device is a latent heat storage material. デフロスト前に、前記受液器より前記負荷冷却器のデフロストに必要な冷媒量を前記第3
バイパス管を介して自然供給する、請求項6に記載の冷凍装置。
Prior to defrosting, the amount of refrigerant necessary for defrosting the load cooler from the receiver is set to the third amount.
The refrigeration apparatus according to claim 6, which is naturally supplied via a bypass pipe.
前記第5冷媒配管の前記受液器から前記第3バイパス管との分岐部までの間、または第3
バイパス管の途中にポンプを設け、それにより、デフロスト前に、前記受液器より前記負
荷冷却器のデフロストに必要な冷媒量を前記第3バイパス管を介して強制供給する、請求
項6に記載の冷凍装置。
Between the liquid receiver of the fifth refrigerant pipe and a branch portion with the third bypass pipe, or a third
The pump is provided in the middle of the bypass pipe, thereby forcibly supplying the refrigerant amount necessary for defrosting the load cooler from the receiver via the third bypass pipe before defrosting. Refrigeration equipment.
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