JP6347427B2 - 冷凍システム - Google Patents
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Description
しかし、一般に広く利用されている冷凍システムにおいては、冷凍サイクルからの冷却廃熱は放熱器から大気などに捨てられている。その一方で、同一施設内で利用するお湯をボイラーなどにより別の熱源を利用して供給することが行われている。このように、従来から広く利用されている冷凍システムでは、冷却廃熱が有効に利用されていないという問題があった。
一方、近年、二酸化炭素冷媒を用いた空冷冷凍機の改良が進んでおり、従来のHFC冷媒を用いた冷凍機と比較して冷凍領域および冷蔵領域おいて、年間の消費電力は少なくなってきている。
しかしながら、二酸化炭素冷媒を用いた空冷冷凍機は、冷蔵領域において、夏季など高外気温時に、HFC冷媒を用いた冷凍機に比べて消費電力が大きくなる領域があり、猛暑時にピーク電力を押し上げるおそれがあるため、消費電力の増加を招いてしまうという問題を有している。
このようにガスクーラ13を通る外気の流れを確保するため、熱交換器室20の底部に設けた仕切り板18の中央部分は、比較的空間が確保されている。そこで、過冷却熱交換器14をこの仕切り板18の中央付近に配置することにより、従来の冷凍機11に対して容易に過冷却熱交換器14を設置することが可能となる。
過冷却熱交換器14の出口側には、空調用戻り配管34の中途部に接続される冷水用戻り配管37が設けられている。空調用往き配管33の中途部には、空調用開閉弁38が設けられており、冷水用往き配管36の中途部には、冷水用開閉弁39が設けられている。
また、第1コントローラ60は、夏季など外気温が高温の場合において、過冷却熱交換器14に冷水を供給する場合は、冷凍機11の運転状態の急変を防止するため、冷水用開閉弁39を徐々に開くように制御することで、過冷却熱交換器14に送られる冷水の量を徐々に増やすように制御するものである。
冷温水機32としては、例えば、排熱投入型(直火式または蒸気式または排ガス式)吸収冷温水機、高温水・低温水吸収冷温水機、排熱駆動吸着式冷温水機など種々適用することが可能であるが、本実施形態においては、排熱投入型直火式吸収冷温水機を用いた場合について説明する。
また、低温再生器71には、稀中間液配管77の途中から分岐する稀中間液分岐配管81から稀中間吸収液が送られるように構成されており、低温再生器71にて、稀中間吸収液は、高温再生器70から送られる冷媒蒸気と熱交換し濃吸収液となる。この濃吸収液は、高温再生器70から出て稀中間吸収液と熱交換した濃中間吸収液と混合されて、濃吸収液配管82を介して吸収器75の上部に設置された濃吸収液散布装置83から散布されるように構成されている。一方、低温再生器71により、冷媒蒸気は、冷媒液となり、冷媒ドレン配管84を介して、稀吸収液配管79から分岐した稀吸収液分岐配管85と熱交換して凝縮器73に送られるように構成されている。
吸収器75には、冷却水配管86が挿通されており、吸収器75においては、蒸発器74から流れ込む冷媒蒸気が濃吸収液散布装置83から散布される濃吸収液に吸収されて濃度が低くなるとともに、冷却水配管86を流れる冷却水と熱交換され、低温の稀吸収液となる。
なお、冷却水配管86の入口側および出口側は、それぞれ図示しない冷却塔などの冷却水装置に接続されるようになっている。
このように排熱投入型吸収冷温水機32は、排温水を利用して冷温水配管88の冷温水の冷却を効率よく行うことができるものである。
まず、第1コントローラ60により、冷温水用三方弁55を開、冷水用開閉弁39を開、暖房用開閉弁43を閉に切換制御するとともに、冷温水機32、排熱源用ポンプ52および空調用ポンプ35を動作させる。これにより、冷温水機32で冷却された冷水が、空調用ポンプ35により、空調用往き配管33を介して空調系統に送られるとともに、冷水の一部が冷水用往き配管36を介して過冷却熱交換器14に送られる。
一方、冷凍用圧縮機12を動作させることにより、二酸化炭素冷媒が圧縮されてガスクーラ13に送られ、ガスクーラ13により、外気と熱交換して冷却されて高圧冷媒として過冷却熱交換器14に送られる。そして、過冷却熱交換器14により、冷媒は冷水用往き配管36を介して送られる冷水と熱交換して過冷却され、ショーケース2の冷凍用蒸発器15に送られて、ショーケース2の庫内空気と熱交換することにより、ショーケース2の庫内空気を冷却するようになっている。そして、過冷却熱交換器14を出た冷水は、冷水用戻り配管37および空調用戻り配管34を介して冷温水機32に戻される。
この場合において、冬季において、過冷却熱交換器14による熱交換が不要の場合は、第1コントローラ60により冷水用開閉弁39を閉に制御するものであり、また、冬季暖房運転時に温熱源が安定して十分ある場合は、冷温水用三方弁55を閉に制御して、暖房用熱交換器40のみにより暖房を行うものである。
10 冷凍サイクル回路
11 冷凍機
12 冷凍用圧縮機
13 ガスクーラ
14 過冷却熱交換器
15 冷凍用蒸発器
16 冷凍用冷媒配管
17 送風ファン
18 仕切り板
30 空調回路
31 空気調和装置
32 冷温水機
33 空調用往き配管
34 空調用戻り配管
35 空調用ポンプ
36 冷水用往き配管
37 冷水用戻り配管
38 空調用開閉弁
39 冷水用開閉弁
40 暖房用熱交換器
41 暖房用往き配管
42 暖房用戻り配管
43 暖房用開閉弁
50 排熱源
51 排熱源用配管
52 排熱源用ポンプ
53 排熱源供給配管
54 排熱源戻り配管
55 冷温水機用三方弁
56 暖房用熱交換器用三方弁
60 第1コントローラ
64 第2コントローラ
70 高温再生器
71 低温再生器
72 排熱再生器
73 凝縮器
74 蒸発器
75 吸収器
Claims (8)
- 空冷式ガスクーラを備え二酸化炭素冷媒を用いた冷凍機を構成する冷凍サイクル回路と、冷温水機の冷水により空調を行う空調回路と、を備え、
前記冷凍サイクル回路は、前記冷温水機の冷水を利用して前記ガスクーラから出た冷媒の過冷却を行う過冷却熱交換器を備え、
前記冷温水機は、駆動熱源として燃料や蒸気や排熱を利用した冷温水機であることを特徴とする冷凍システム。 - 前記空調回路は、前記冷温水機からの冷水を空調系統に送る空調用往き配管を備え、前記空調用往き配管から分岐した冷水用往き配管を介して前記過冷却熱交換器に冷水を送ることを特徴とする請求項1に記載の冷凍システム。
- 前記空調回路は、空調系統からの冷水を前記冷温水機に戻す空調用戻り配管を備え、前記空調用戻り配管から分岐した冷水用往き配管を介して前記過冷却熱交換器に冷水を送ることを特徴とする請求項1に記載の冷凍システム。
- 前記冷温水機は、前記排熱として、コジェネレーションの排熱または自然エネルギから得られる熱を利用したものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の冷凍システム。
- 前記空調回路による空調運転が不要な場合に、前記空調用往き配管の冷水の流れを遮断する手段を備えていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の冷凍システム。
- 前記過冷却熱交換器による過冷却が不要な場合に、前記冷水用往き配管の冷水の流れを遮断する手段を備えていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の冷凍システム。
- 高外気温時に、前記過冷却熱交換器に冷水を供給する場合、前記過冷却熱交換器に送られる冷水の量を徐々に増やすように制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の冷凍システム。
- 状態急変による全体システムの発停や異常停止防止のため、前記過冷却熱交換器に冷水を供給開始する、あるいは停止する際に、前記過冷却熱交換器に送られる冷水の流量を徐々に増やす、あるいは徐々に減らすように制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の冷凍システム。
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