JP6946113B2 - 空気冷媒冷凍装置、空気冷媒冷凍システム及び空気冷媒冷凍方法 - Google Patents

Description

本開示は、空気を冷媒として用いる空気冷媒冷凍装置、空気冷媒冷凍システム及び空気冷媒冷凍方法に関する。

自然冷媒である空気を冷媒とし冷凍物を−６０℃以下の超冷温に冷凍可能な冷凍システムが知られている。
特許文献１及び２には、冷凍庫の庫内空気を含む空気冷媒を圧縮機で圧縮した後、圧縮機上流側の空気冷媒と熱交換させて冷却し、さらに、膨張タービンで断熱膨張して超低温となった空気冷媒を冷凍庫に供給する空気冷媒冷凍システムが開示されている。
特許文献１及び２に開示されているように、超低温の空気冷媒が冷凍庫内の空気と直接混じり合う冷却システムでは熱交換効率を高くすることができる。しかし、食品などの被冷凍物から蒸発した水分が空気冷媒に混入し、霜となって吹出ノズルや空気冷媒の循環路に氷結し閉塞させるおそれがあるため、定期的に冷凍運転を停止しデフロスト運転を行う必要がある。

特許文献１に開示された冷凍装置は、表面に吸着材が塗布され軸中心に回転可能な除湿ロータを備え、回転する除湿ロータの一方の領域で空気冷媒から水分を吸着しつつ、他方の領域で再生空気により吸着した水分を脱離させるので、冷凍運転中に空気冷媒の除湿を行うことができる。
特許文献２に開示された冷凍システムは、圧縮機上流側の空気冷媒と圧縮機下流側の空気冷媒とを熱交換させる熱交換器の流路に吸着材を塗布し、該吸着材で空気冷媒に含まれる水分を吸着するようにしている。

特開２００６−９０５９９号公報 特許第４１８５００４号公報

特許文献１に開示された冷凍システムでは、冷凍庫から取り出した−３０℃付近の空気冷媒を除湿ロータに導入しているので、−３０℃付近の空気冷媒に含まれる霜が除湿ロータの表面に氷結して除湿ロータの除湿機能が低下するおそれがある。また、一般的に、除湿ロータの表面に塗布された吸着材は０℃以下の環境では吸着機能が低下してしまい、空気冷媒の除湿ができないおそれがある。
特許文献２に開示された冷凍システムでも、冷凍庫内の−６０℃以下の超低温の空気冷媒が熱交換器に流入するので、特許文献１に開示された冷凍システムと同様の問題がある。

一実施形態は、上記課題に鑑み、空気冷媒冷凍システムにおいて、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分や霜を除去可能にすることを目的とする。

（１）一実施形態に係る空気冷媒冷凍装置は、
冷凍庫の内部に設けられる空気冷媒の吹出口及び庫内空気を含む前記空気冷媒の吸込口を有し、前記空気冷媒が循環する空気冷媒路と、
前記空気冷媒路に設けられ、前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引した前記空気冷媒を圧縮するための圧縮機と、
前記空気冷媒路に設けられ、前記圧縮機で圧縮された前記空気冷媒を減圧膨張して前記冷凍庫に戻すための膨張機と、
前記空気冷媒路に設けられ、前記圧縮機で圧縮された前記空気冷媒と前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引された前記空気冷媒を熱交換するための冷熱回収熱交換器と、
前記冷熱回収熱交換器の下流側で前記圧縮機の上流側の前記空気冷媒路に設けられる除湿機と、
を備える。

上記（１）の構成によれば、上記除湿機は冷熱回収熱交換器より空気冷媒の流れ方向下流側に設けられ、冷熱回収熱交換器で昇温した空気冷媒が流入するので、除湿機に氷結が発生せず、かつ除湿機が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。

（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記空気冷媒路は、前記吹出口と前記吸込口との間で外気の導入部を有しない。
上記（２）の構成によれば、空気冷媒路に外気が導入されないため、外気に含まれる水分が混入しない。そのため、空気冷媒に含まれる水分量の増加を抑制できる。

（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の構成において、
前記除湿機に前記冷熱回収熱交換器で０℃以上に昇温した前記空気冷媒が除湿対象として導入される。
上記（３）の構成によれば、除湿機に冷熱回収熱交換器で０℃以上に昇温した空気冷媒が除湿対象として導入されるので、除湿機に氷結は発生せず、かつ除湿機が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。

（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記除湿機は、水分を吸着可能な吸着材を有し、該吸着材を前記空気冷媒に接触させて前記空気冷媒を除湿するように構成される。
上記（４）の構成によれば、吸着材によって除湿する除湿機を用いることで、空気冷媒の除湿効果を向上できる。

（５）一実施形態では、前記（４）の構成において、
前記除湿機に前記吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路を備える。
上記（５）の構成によれば、上記再生空気路から除湿機に供給される再生空気によって、吸着材に吸着された水分を除去して吸着材を再生できる。また、吸着材の再生に供された後の再生空気は廃棄されるので、冷凍庫の負荷にはならない。

（６）一実施形態では、前記（５）の構成において、
前記再生空気路は、前記除湿機に供給される前記再生空気を予熱するヒータを有する。
上記（６）の構成によれば、上記ヒータによって除湿機に供給される再生空気を加熱し、再生空気の相対湿度を低下できるため、吸着材の再生効果を向上できる。

（７）一実施形態では、前記（５）又は（６）の構成において、
前記再生空気路は、前記除湿機に供給される前記再生空気と前記圧縮機から吐出した前記空気冷媒とを熱交換させ、前記再生空気を予熱する予熱熱交換器を有する。
上記（７）の構成によれば、除湿機の再生工程において、除湿機に供給する再生空気を上記予熱熱交換器で予熱し、相対湿度を低下できるため、除湿機の再生効果を向上できる。また、予熱熱交換器の熱源は圧縮機から吐出された空気冷媒の保有熱で賄うことができると共に、予熱熱交換器で圧縮機から吐出された空気冷媒を冷却することで、空気冷媒冷凍装置の熱効率を向上できる。

（８）一実施形態では、前記（５）〜（７）の何れかの構成において、
前記除湿機は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、
前記除湿ロータは、前記空気冷媒路と前記再生空気路とに跨って配置される。
上記除湿ロータは、空気冷媒路に配置された領域で空気冷媒を除湿する除湿工程を行い、該除湿工程で水分が吸着材に吸着された領域は、除湿ロータが回転することで再生空気路に配置された領域に移動し、そこで吸着した水分を脱着する再生工程が行われる。
上記（８）の構成によれば、空気冷媒冷凍装置の冷凍運転中に吸着材を再生できるので、デフロスト運転が不要になり、冷凍運転を継続できる。

（９）一実施形態では、前記（５）〜（７）の何れかの構成において、
前記除湿機は、前記空気冷媒路に対して並列に設けられる複数の前記除湿機で構成され、
前記複数の除湿機の各々は前記再生空気路を備えると共に、前記空気冷媒路又は前記再生空気路に選択的に連通可能に構成される。
上記（９）の構成によれば、上記複数の除湿機のうち少なくとも１つで空気冷媒の除湿工程を行い、他の除湿機で吸着した水分を脱着する再生工程を行うことができる。従って、空気冷媒冷凍装置の冷凍運転を停止せずに再生工程を行うことができるので、デフロスト運転が不要になり、冷凍運転を継続できる。

（１０）一実施形態では、前記（８）の構成において、
前記再生空気路は、前記除湿ロータの出口側に前記再生空気を前記除湿ロータに誘引する誘引ファンを有する。
上記（１０）の構成によれば、再生工程中に上記誘引ファンによって再生空気を除湿ロータに供給することで、再生空気路が高圧とならない。従って、再生空気が空気冷媒路に流入するのを抑制できるため、高温の再生空気が圧縮機入口側の空気冷媒路に流入することによって起こる空気冷媒冷凍装置の効率低下を抑制できる。

（１１）一実施形態に係る空気冷媒冷凍システムは、
前記冷凍庫と、
前記（１）〜（１０）の何れかの構成を有する空気冷媒冷凍装置と、
を備える。
上記（１１）の構成によれば、除湿機が冷熱回収熱交換器より空気冷媒の流れ方向下流側に設けられ、除湿機に冷熱回収熱交換器で昇温した空気冷媒が流入するので、除湿ロータの表面に氷結が発生せず、かつ除湿機が吸着材を用いる除湿機の場合でも吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。

（１２）一実施形態に係る空気冷媒冷凍方法は、
冷凍庫の内部に設けられる空気冷媒の吹出口及び庫内空気を含む前記空気冷媒の吸込口を有する空気冷媒路に前記空気冷媒を循環させる循環工程と、
前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引した前記空気冷媒を圧縮機で圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程で圧縮された前記空気冷媒を膨張機で減圧膨張して冷却し前記冷凍庫に戻す膨張工程と、
前記圧縮工程で圧縮された前記空気冷媒と前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引された前記空気冷媒を冷熱回収熱交換器で熱交換する冷熱回収工程と、
前記冷熱回収熱交換器で冷熱が回収された前記空気冷媒を除湿機で除湿する除湿工程と、
を備える。

上記（１２）の方法によれば、上記除湿工程において、冷熱回収熱交換器で冷熱が回収され昇温した空気冷媒を除湿機で除湿するので、除湿機に氷結が発生せず、かつ除湿機が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。

（１３）一実施形態では、前記（１２）の方法において、
前記循環工程において、
前記空気冷媒と被冷凍物とが直接接触する。
上記（１３）の方法によれば、空気冷媒と被冷凍物とが直接接触するため、空気冷媒と被冷凍物との熱交換効率を向上できる。

（１４）一実施形態では、前記（１２）又は（１３）の方法において、
前記除湿機は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、
前記除湿ロータに前記吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路を備え、
前記除湿工程は、
前記空気冷媒路を流れる前記空気冷媒を前記除湿ロータで除湿する除湿ステップと、
前記再生空気路から前記再生空気が供給されて前記吸着材を再生する再生ステップと、を含み、
前記除湿ロータが回転することで、前記除湿ロータの吸着材塗布領域で前記除湿ステップと前記再生ステップとが交互に行われる。

上記（１４）の方法によれば、上記除湿工程において、除湿ロータが回転することで、除湿ロータの吸着材塗布領域で除湿ステップと再生ステップとが交互に行われるため、除湿ステップを継続しながら吸着材の再生ステップを実施できる。

（１５）一実施形態では、前記（１４）の方法において、
前記再生ステップの前に、前記再生空気を前記圧縮機から吐出した前記空気冷媒と熱交換させ、前記再生空気を予熱する予熱ステップを備える。
上記（１５）の方法によれば、上記予熱ステップを行うことで、除湿機に供給される再生空気の相対湿度を低下できるため、吸着材の再生効果を向上できる。

一実施形態によれば、空気冷媒冷凍システムにおいて、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分や霜を効率良く除去できる。

一実施形態に係る空気冷媒冷凍システムの系統図である。 一実施形態に係る空気冷媒冷凍システムの系統図である。 一実施形態に係る除湿機の系統図である。 一実施形態に係る空気冷媒冷凍方法の工程図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１及び図２は、幾つかの実施形態に係る空気冷媒冷凍システム１０（１０Ａ、１０Ｂ）を示す。
図１及び図２において、冷凍庫１４の内部に空気冷媒路１６の吹出口１７ａ及び吸込口１７ｂが設けられる。空気冷媒路１６には、圧縮機１８、膨張機２０及び冷熱回収熱交換器２２を含むブレイトンサイクルを構成する空気冷媒冷凍装置１２（１２Ａ、１２Ｂ）が設けられる。圧縮機１８は、吸込口１７ｂから空気冷媒路１６に庫内空気を吸引し圧縮する。冷凍庫１４の内部では、被冷凍物から蒸発する水分で相対湿度がほぼ１００％となっている。膨張機２０は圧縮機１８で圧縮された空気冷媒を実質的に断熱下で減圧膨張させて−６０℃以下に冷却し、−６０℃以下の空気冷媒を吹出口１７ａから冷凍庫１４の内部に供給する。

冷熱回収熱交換器２２は、圧縮機１８で圧縮された空気冷媒と吸込口１７ｂから空気冷媒路１６に吸引された空気冷媒を熱交換し、圧縮機１８に供給する空気冷媒を加熱すると共に、膨張機２０に供給する空気冷媒を冷却することで、空気冷媒冷凍装置１２の熱効率を向上させる。
冷熱回収熱交換器２２の下流側で圧縮機１８の上流側の空気冷媒路１６に除湿機２４が設けられ、吸込口１７ｂから吸引され冷熱回収熱交換器２２で昇温した空気冷媒に含まれる水分を除去する。

上記構成によれば、除湿機２４は冷熱回収熱交換器２２より空気冷媒の流れ方向下流側に設けられ、冷熱回収熱交換器２２で昇温した空気冷媒が流入するので、除湿機２４に氷結が発生せず、かつ除湿機２４が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分や霜を除去できる。

一実施形態では、図１及び図２に示すように、圧縮機１８及び膨張機２０は駆動部２６の単一の出力軸２６ａに接続され、出力軸２６ａによって駆動される。
一実施形態では、駆動部２６は例えばモータであり、圧縮機１８及び膨張機２０は夫々ターボ型であり、モータの出力軸２６ａによって連動して回転駆動される。これによって、膨張機２０において空気冷媒の減圧膨張によって出力軸２６ａに加わる空気冷媒の回転力が駆動部２６の動力を補助するので、空気冷媒冷凍装置１２の熱効率を向上できる。

一実施形態では、圧縮機１８の下流側の空気冷媒路１６に一次冷却器２８を備える。圧縮機１８から吐出した高温の空気冷媒は一次冷却器２８で例えば冷却水ｗなどの冷却媒体によって冷却される。これによって、空気冷媒冷凍装置１２の熱効率を向上できる。

一実施形態では、空気冷媒路１６は吹出口１７ａと吸込口１７ｂとの間で外気の導入部を有しない。
この実施形態によれば、空気冷媒路１６に外気が導入されないため、外気に含まれる水分が混入しない。そのため、空気冷媒に含まれる水分量の増加を抑制できる。

一実施形態では、除湿機２４に冷熱回収熱交換器２２で０℃以上に昇温した空気冷媒が除湿対象として導入される。
この実施形態によれば、除湿機２４に冷熱回収熱交換器で０℃以上に昇温した空気冷媒が除湿対象として導入されるので、除湿機２４に氷結が発生しない。また、除湿機２４が吸着材を用いる除湿機であっても、空気冷媒が０℃以上の昇温しているので、吸着材の吸着機能が低下しない。そのため、除湿機２４は冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分の除湿機能を維持できる。

一実施形態では、除湿機２４は、水分を吸着可能な吸着材を有し、該吸着材を空気冷媒に接触させて空気冷媒を除湿するように構成される。
この実施形態によれば、吸着材によって除湿する除湿機を用いることで、空気冷媒の除湿効果を向上できる。
吸着材として例えばシリカゲル、ゼオライト、活性炭等の無機化合物系の吸着材を用いることができる。

一実施形態では、図１及び図２に示すように、除湿機２４に吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路３０を備える。再生空気として例えば外気ａが用いられる。
この実施形態によれば、再生空気路３０から除湿機２４に供給される再生空気によって、吸着材に吸着された水分を除去して吸着材を再生できる。また、吸着材の再生に供された後の再生空気は系外へ排気されるので、冷凍庫１４の負荷にはならない。

一実施形態では、図１及び図２に示すように、再生空気路３０は、除湿機２４に供給される再生空気を予熱するヒータ３２を有する。
この実施形態によれば、ヒータ３２によって除湿機２４に供給される再生空気を加熱し、再生空気の相対湿度を低下できるため、吸着材の再生効果を向上できる。

一実施形態では、図２に示すように、空気冷媒冷凍装置１２（１２Ｂ）において、再生空気路３０は予熱熱交換器３４を有する。予熱熱交換器３４は、除湿機２４に供給される再生空気と圧縮機１８から吐出した空気冷媒とを熱交換させ再生空気を予熱する。
この実施形態によれば、除湿機２４の再生工程において、除湿機２４に供給する再生空気を予熱熱交換器３４で予熱し、相対湿度を低下できるため、除湿機の再生効果を向上できる。また、予熱熱交換器３４の熱源は圧縮機１８から吐出された空気冷媒の保有熱で賄うことができると共に、予熱熱交換器３４で圧縮機１８から吐出された空気冷媒を冷却することで、空気冷媒冷凍装置１２（１２Ｂ）の熱効率を向上できる。

一実施形態では、図１及び図２に示すように、除湿機２４は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成される。この除湿ロータは、空気冷媒路１６と再生空気路３０とに跨って配置される。除湿ロータのうち、空気冷媒路１６に配置された領域で空気冷媒を除湿する除湿工程が行われ、この除湿工程で水分が吸着材に吸着された領域は、除湿ロータが回転することで再生空気路３０に配置された領域に移動し、そこで吸着した水分を脱着する再生工程が行われる。
この実施形態によれば、空気冷媒冷凍装置１２の冷凍運転中に吸着材を再生できるので、デフロスト運転が不要になり、冷凍運転を継続できる。

一実施形態では、図３に示すように、除湿機２４は、空気冷媒路１６に対して並列に設けられる複数の除湿機２４（２４ａ、２４ｂ）で構成される。複数の除湿機２４は夫々再生空気路３０（３０ａ、３０ｂ）を備えると共に、空気冷媒路１６又は再生空気路３０に選択的に連通可能に構成される。
この実施形態によれば、複数の除湿機２４（２４ａ、２４ｂ）のうち少なくとも１つの除湿機で空気冷媒の除湿工程を行い、他の除湿機で吸着した水分を脱着する再生工程を行うことができる。従って、空気冷媒冷凍装置１２の冷凍運転を停止せずに再生工程を行うことができるので、デフロスト運転が不要になり、冷凍運転を継続できる。

一実施形態では、図３に示すように、除湿機２４は、空気冷媒路１６に対して並列に設けられる一対の除湿機２４（２４ａ、２４ｂ）で構成される。一対の除湿機２４（２４ａ、２４ｂ）に夫々空気冷媒路１６から分岐した一対の空気冷媒路１６（１６ａ、１６ｂ）が接続される。一対の除湿機２４（２４ａ、２４ｂ）には夫々再生空気路３０から分岐した再生空気路３０（３０ａ、３０ｂ）が接続される。
除湿機２４（２４ａ、２４ｂ）の上流側及び下流側で、一対の空気冷媒路１６及び一対の再生空気路３０（３０ａ、３０ｂ）に夫々切替弁３６及び３８が設けられる。

切替弁３６及び３８の開閉を制御することで、除湿機２４（２４ａ、２４ｂ）では、空気冷媒路１６（１６ａ、１６ｂ）と再生空気路３０（３０ａ、３０ｂ）とが交互に連通され、除湿工程と再生工程とが交互に行われる。図３では、除湿機２４（２４ａ）の切替弁３６が開放され、切替弁３８が閉鎖されて除湿工程が行われ、除湿機２４（２４ｂ）の切替弁３６が閉鎖され、切替弁３８が開放されて再生工程が行われている状態を示す。

一実施形態では、図１及び図２に示すように、除湿機２４として除湿ロータが用いられ、再生空気路３０は該除湿ロータの出口側に誘引ファン４０が設けられる。誘引ファン４０によって再生空気を除湿ロータに誘引している。
この実施形態によれば、再生工程中に誘引ファン４０によって再生空気を除湿ロータに供給することで、再生空気路３０が高圧とならない。従って、再生空気が空気冷媒路１６に流入するのを抑制できるため、高温の再生空気（例えば、水分を含む外気ａ）が圧縮機１８の入口側の空気冷媒路１６に流入することによって起こる空気冷媒冷凍装置１２の効率低下を抑制できる。

図１及び図２中の空気冷媒路１６の各部位に付記された数値は、各部位における空気冷媒の温度の一例を示す。

幾つかの実施形態に係る空気冷媒冷凍システム１０（１０Ａ、１０Ｂ）は、図１及び図２に示すように、冷凍庫１４と、空気冷媒冷凍装置１２（１２Ａ、１２Ｂ）と、を備える。
空気冷媒冷凍システム１０によれば、除湿機２４が冷熱回収熱交換器２２より空気冷媒の流れ方向下流側に設けられ、除湿機２４に冷熱回収熱交換器２２で昇温した空気冷媒が流入するので、除湿機２４の表面に氷結が発生せず、かつ除湿機２４が吸着材を用いる除湿機の場合でも、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。

一実施形態に係る空気冷媒冷凍方法は、図４に示すように、冷凍庫１４の内部に設けられる空気冷媒の吹出口１７ａ及び庫内空気を含む空気冷媒の吸込口１７ｂを有する空気冷媒路１６に空気冷媒を循環させる（循環工程Ｓ１０）。冷凍庫１４で被冷凍物を冷却して昇温し、かつ庫内の被冷凍物から蒸発した水分を含み、相対湿度がほぼ１００％の庫内空気は空気冷媒路１６に設けられた圧縮機１８で空気冷媒路１６に吸引され、圧縮機１８で圧縮される（圧縮工程Ｓ１２）。圧縮機１８で圧縮された空気冷媒は膨張機２０で実質的に断熱条件下で減圧膨張して−６０℃以下に冷却され、冷凍庫１４に戻される（膨張工程Ｓ１４）。冷凍庫１４の内部は超低温の空気冷媒によって−６０℃以下に冷却される。

圧縮工程Ｓ１２で圧縮された空気冷媒と吸込口１７ｂから空気冷媒路１６に吸引された空気冷媒とは冷熱回収熱交換器２２で熱交換され、吸込口１７ｂから空気冷媒路１６に吸引された空気冷媒は、圧縮工程Ｓ１２で圧縮された高温の空気冷媒を冷却する（冷熱回収工程Ｓ１６）。次に、冷熱回収熱交換器２２で冷熱が回収され昇温した空気冷媒を除湿機２４で除湿する（除湿工程Ｓ１８）。

上記方法によれば、除湿工程Ｓ１８において、冷熱回収熱交換器２２で冷熱が回収され昇温した空気冷媒を除湿機２４で除湿するので、除湿機２４に氷結が発生せず、かつ除湿機２４が吸着材を用いる除湿機であっても、吸着材の吸着機能が低下しないため、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。

一実施形態では、循環工程Ｓ１０において、冷凍庫１４の庫内で空気冷媒と被冷凍物とが直接接触する。
この実施形態によれば、空気冷媒と被冷凍物とが直接接触するため、空気冷媒と被冷凍物との熱交換効率を向上できる。

一実施形態では、除湿機２４は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、この除湿ロータに吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路３０を備える。そして、除湿工程Ｓ１８は、図４に示すように、まず、空気冷媒路１６を流れる空気冷媒が流入する除湿ロータの領域で空気冷媒を除湿ロータで除湿する（除湿ステップＳ１８ａ）。次に、除湿ロータが回転して空気冷媒中の水分を吸着した領域がは再生空気路３０が流入する領域に移り、水分を吸着した吸着材は再生空気に曝されて水分を放出し吸着材が再生される（再生ステップＳ１８ｃ）。
このように、除湿ロータが回転することで、除湿ロータの吸着材塗布領域で除湿ステップＳ１８ａと再生ステップＳ１８ｃとが交互に行われる。

この実施形態によれば、除湿工程Ｓ１８において、除湿ロータが回転することで、除湿ロータの吸着材塗布領域で除湿ステップＳ１８ａと再生ステップＳ１８ｃとが交互に行われるため、除湿ステップＳ１８ａを継続しながら吸着材の再生ステップＳ１８ｃを行うことができる。

一実施形態では、図２に示すように、再生ステップＳ１８ｃの前に、再生空気を圧縮機１８から吐出した空気冷媒と熱交換させ、再生空気を予熱する（予熱ステップＳ１８ｂ）。
この実施形態によれば、予熱ステップＳ１８ｂを行うことで、除湿機２４に供給される再生空気の相対湿度を低下できるため、吸着材の再生効果を向上できる。

一実施形態によれば、空気冷媒冷凍システムにおいて、冷凍運転中に空気冷媒に含まれる水分を除去できる。

１０（１０Ａ、１０Ｂ） 空気冷媒冷凍システム
１２（１２Ａ、１２Ｂ） 空気冷媒冷凍装置
１４ 冷凍庫
１６（１６ａ、１６ｂ） 空気冷媒路
１７ａ 吹出口
１７ｂ 吸込口
１８ 圧縮機
２０ 膨張機
２２ 冷熱回収熱交換器
２４（２４ａ、２４ｂ） 除湿機
２６ 駆動部
２６ａ 出力軸
２８ 一次冷却器
３０（３０ａ、３０ｂ） 再生空気路
３２ ヒータ
３４ 予熱熱交換器
３６，３８ 切替弁
４０ 誘引ファン
ａ 外気

Claims (11)

1. 冷凍庫の内部に設けられる空気冷媒の吹出口及び庫内空気を含む前記空気冷媒の吸込口を有し、前記空気冷媒が循環する空気冷媒路と、
   前記空気冷媒路に設けられ、前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引した前記空気冷媒を圧縮するための圧縮機と、
   前記空気冷媒路に設けられ、前記圧縮機で圧縮された前記空気冷媒を減圧膨張して前記冷凍庫に戻すための膨張機と、
   前記空気冷媒路に設けられ、前記圧縮機で圧縮された前記空気冷媒と前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引された前記空気冷媒を熱交換するための冷熱回収熱交換器と、
   水分を吸着可能な吸着材を有し、前記冷熱回収熱交換器の下流側で前記圧縮機の上流側の前記空気冷媒路に設けられ、該吸着材を前記空気冷媒に接触させて前記空気冷媒を除湿するように構成される除湿機と、
   前記除湿機に前記吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路と、
   を備え、
   前記再生空気路は、前記除湿機に供給される前記再生空気を予熱するヒータを有することを特徴とする空気冷媒冷凍装置。
2. 前記空気冷媒路は、前記吹出口と前記吸込口との間で外気の導入部を有しないことを特徴とする請求項１に記載の空気冷媒冷凍装置。
3. 前記除湿機に前記冷熱回収熱交換器で０℃以上に昇温した前記空気冷媒が除湿対象として導入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気冷媒冷凍装置。
4. 前記再生空気路は、前記除湿機に供給される前記再生空気と前記圧縮機から吐出した前記空気冷媒とを熱交換させ、前記再生空気を予熱する予熱熱交換器を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の空気冷媒冷凍装置。
5. 前記除湿機は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、
   前記除湿ロータは、前記空気冷媒路と前記再生空気路とに跨って配置されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の空気冷媒冷凍装置。
6. 前記除湿機は、前記空気冷媒路に対して並列に設けられる複数の前記除湿機で構成され、
   前記複数の除湿機の各々は前記再生空気路を備えると共に、前記空気冷媒路又は前記再生空気路に選択的に連通可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の空気冷媒冷凍装置。
7. 前記再生空気路は、前記除湿ロータの出口側に前記再生空気を前記除湿ロータに誘引する誘引ファンを有することを特徴とする請求項５に記載の空気冷媒冷凍装置。
8. 前記冷凍庫と、
   請求項１乃至７の何れか一項に記載の空気冷媒冷凍装置と、
   を備えることを特徴とする空気冷媒冷凍システム。
9. 冷凍庫の内部に設けられる空気冷媒の吹出口及び庫内空気を含む前記空気冷媒の吸込口を有する空気冷媒路に前記空気冷媒を循環させる循環工程と、
   前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引した前記空気冷媒を圧縮機で圧縮する圧縮工程と、
   前記圧縮工程で圧縮された前記空気冷媒を膨張機で減圧膨張して冷却し前記冷凍庫に戻す膨張工程と、
   前記圧縮工程で圧縮された前記空気冷媒と前記吸込口から前記空気冷媒路に吸引された前記空気冷媒を冷熱回収熱交換器で熱交換する冷熱回収工程と、
   前記冷熱回収熱交換器で冷熱が回収された前記空気冷媒を除湿機で除湿する除湿工程と、
   を備え、
   前記除湿機は、軸中心に回転可能に構成され吸着材が塗布された除湿ロータで構成され、
   前記除湿ロータに前記吸着材を再生する再生空気を供給するための再生空気路を備え、
   前記再生空気路は、前記除湿機に供給される前記再生空気を予熱するヒータを有し、
   前記除湿工程は、
   前記空気冷媒路を流れる前記空気冷媒を前記除湿ロータで除湿する除湿ステップと、
   前記再生空気路から、前記ヒータが予熱した前記再生空気が供給されて前記吸着材を再生する再生ステップと、を含み、
   前記除湿ロータが回転することで、前記除湿ロータの吸着材塗布領域で前記除湿ステップと前記再生ステップとが交互に行われることを特徴とする空気冷媒冷凍方法。
10. 前記循環工程において、
    前記空気冷媒と被冷凍物とが直接接触することを特徴とする請求項９に記載の空気冷媒冷凍方法。
11. 前記再生ステップの前に、前記再生空気を前記圧縮機から吐出した前記空気冷媒と熱交換させ、前記再生空気を予熱する予熱ステップを備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の空気冷媒冷凍方法。
    

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