JP7411929B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍装置に係り、特に、給湯により排熱回収を行うことのできる冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration system, and particularly to a refrigeration system that can recover exhaust heat by supplying hot water.
従来から、例えば、スーパーマーケットなどの大型店舗においては、多くの冷凍ショーケースや冷蔵ショーケースが設置され、これらのショーケースを冷凍機で運転する冷凍装置が多く用いられている。 BACKGROUND ART Conventionally, for example, large stores such as supermarkets have been equipped with many frozen showcases and refrigerated showcases, and refrigeration systems that operate these showcases with refrigerators are often used.
このような冷凍装置として、従来、例えば、インタークーラー、ガスクーラーに水配管が並列に接続され、それぞれに供給された冷却水で、インタークーラーでは低段側圧縮機構からの吐出冷媒との間で熱交換を行い、ガスクーラーでは高段側圧縮機構からの吐出冷媒との間で熱交換を行う技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in such a refrigeration system, for example, water pipes are connected in parallel to an intercooler and a gas cooler, and the cooling water supplied to each is used to exchange heat with the refrigerant discharged from the lower stage compression mechanism in the intercooler. A technique has been disclosed in which the refrigerant is exchanged with the refrigerant discharged from the high-stage compression mechanism in the gas cooler (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、前記従来の技術においては、給湯温度を高くするためには、インタークーラーおよびガスクーラーの水配管を流れる水の流量を減らす必要があった。そのため、水の流量を減らすことにより熱交換性能が低下し、インタークーラーおよびガスクーラーで冷媒の放熱不足が発生し、ガスクーラーの出口側の冷媒温度が高くなり、その結果、冷凍装置の冷凍能力が不足してしまうという課題があった。 However, in the conventional technology, in order to increase the hot water supply temperature, it was necessary to reduce the flow rate of water flowing through the water pipes of the intercooler and gas cooler. Therefore, by reducing the flow rate of water, the heat exchange performance decreases, causing insufficient heat dissipation of the refrigerant in the intercooler and gas cooler, and the refrigerant temperature on the outlet side of the gas cooler increases, resulting in the refrigeration capacity of the refrigeration system being reduced. There was a problem that there was a shortage.
本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、給湯温度を高くする場合でも、冷凍能力不足が発生せず、冷却機器を効率よく冷却することができる冷凍装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to provide a refrigeration system that can efficiently cool a cooling device without causing insufficient refrigerating capacity even when the hot water temperature is increased. That is.
前記目的を達成するため、本発明は、低段圧縮機構と、高段圧縮機構と、膨張機構と、前記低段圧縮機構からの吐出冷媒を冷却するインタークーラーと、前記高段圧縮機構からの吐出冷媒を冷却する主ガスクーラーと、前記主ガスクーラー通過後の冷媒を冷却する補助ガスクーラーと、を備え、冷媒と水との熱交換により冷媒を冷却し、冷媒を冷却する水の水流路が水配管で接続された冷凍装置であって、前記水配管は、第1水配管と、前記第1水配管の途中で分岐する第1分岐部と、第1合流部と、前記第1分岐部と前記第1合流部とを前記補助ガスクーラーを経由して接続する第2水配管と、前記第2水配管と合流することなく前記第1分岐部と前記第1合流部とを前記インタークーラーを経由して接続する第3水配管と、前記第1合流部と前記主ガスクーラーとを接続する第4水配管と、前記主ガスクーラーと給湯利用先とを接続する給湯配管と、から構成され、制御部と、前記水配管の中途部に設けられ流量を制御する送水機構と、前記第1水配管に設けられ、前記補助ガスクーラーと前記インタークーラーに入水する水温を検出する入口側水温センサーと、前記給湯配管に設けられた前記主ガスクーラーの出口側水温を検出する出口側水温センサーと、前記補助ガスクーラーを通過した冷媒の温度を測定する冷媒温度センサーと、前記第4水配管に設けられた排水配管と、前記主ガスクーラーと前記排水配管に流れる水流量を調整する第1流量調整機構と、を備え、前記制御部は、前記入口側水温センサーの検出値および前記冷媒温度センサーの検出値に基づいて前記送水機構を制御し、前記出口側水温センサーの検出値に基づいて前記第1流量調整機構を制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes a low-stage compression mechanism, a high-stage compression mechanism, an expansion mechanism, an intercooler that cools refrigerant discharged from the low-stage compression mechanism, and a refrigerant discharged from the high-stage compression mechanism. A main gas cooler that cools the refrigerant and an auxiliary gas cooler that cools the refrigerant after passing through the main gas cooler, the refrigerant is cooled by heat exchange between the refrigerant and water, and a water flow path for cooling the refrigerant is provided. The refrigeration system is connected by water piping, and the water piping includes a first water piping, a first branch part that branches in the middle of the first water piping, a first merging part, and the first branch part. and the first merging section via the auxiliary gas cooler; and a second water pipe connecting the first branching section and the first merging section to the intercooler without merging with the second water piping. A fourth water pipe connects the first merging part and the main gas cooler, and a hot water supply pipe connects the main gas cooler and a hot water supply place . , a control unit, a water supply mechanism provided in the middle of the water pipe to control the flow rate, and an inlet side water temperature sensor provided in the first water pipe to detect the temperature of water entering the auxiliary gas cooler and the intercooler. , an outlet side water temperature sensor for detecting the outlet side water temperature of the main gas cooler provided in the hot water supply pipe; a refrigerant temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant that has passed through the auxiliary gas cooler; and a refrigerant temperature sensor provided in the fourth water pipe. and a first flow rate adjustment mechanism that adjusts the flow rate of water flowing into the main gas cooler and the drainage pipe, and the control unit controls the detection value of the inlet-side water temperature sensor and the refrigerant temperature sensor. It is characterized in that the water supply mechanism is controlled based on the detected value, and the first flow rate adjustment mechanism is controlled based on the detected value of the outlet side water temperature sensor .
これによれば、補助ガスクーラーとインタークーラーに並列入水することで、補助ガスクーラー出口冷媒およびインタークーラー出口冷媒の温度を入水温度付近まで冷却することができる。 According to this, by injecting water into the auxiliary gas cooler and the intercooler in parallel, the temperature of the auxiliary gas cooler outlet refrigerant and the intercooler outlet refrigerant can be cooled to around the inlet water temperature.
本発明によれば、補助ガスクーラーとインタークーラーに並列入水することで、補助ガスクーラー出口冷媒およびインタークーラー出口冷媒の温度を入水温度付近まで冷却することができる。その結果、主ガスクーラーと補助ガスクーラーとがあるため、少ない水の流量でも冷媒を十分冷却することが可能となる。 According to the present invention, by injecting water into the auxiliary gas cooler and the intercooler in parallel, the temperature of the auxiliary gas cooler outlet refrigerant and the intercooler outlet refrigerant can be cooled to around the inlet water temperature. As a result, since there is a main gas cooler and an auxiliary gas cooler, it is possible to sufficiently cool the refrigerant even with a small flow rate of water.
第1の発明は、低段圧縮機構と、高段圧縮機構と、膨張機構と、前記低段圧縮機構からの吐出冷媒を冷却するインタークーラーと、前記高段圧縮機構からの吐出冷媒を冷却する主ガスクーラーと、前記主ガスクーラー通過後の冷媒を冷却する補助ガスクーラーと、を備え、冷媒と水との熱交換により冷媒を冷却し、冷媒を冷却する水の水流路が水配管で接続された冷凍装置であって、前記水配管は、第1水配管と、前記第1水配管の途中で分岐する第1分岐部と、第1合流部と、前記第1分岐部と前記第1合流部とを前記補助ガスクーラーを経由して接続する第2水配管と、前記第2水配管と合流することなく前記第1分岐部と前記第1合流部とを前記インタークーラーを経由して接続する第3水配管と、前記第1合流部と前記主ガスクーラーとを接続する第4水配管と、前記主ガスクーラーと給湯利用先とを接続する給湯配管と、から構成され、前記水配管の中途部に送水機構を備えている。
これによれば、補助ガスクーラーとインタークーラーに並列入水することで、補助ガスクーラー出口冷媒およびインタークーラー出口冷媒の温度を入水温度付近まで冷却することができる。主ガスクーラーと補助ガスクーラーとがあるため、少ない水の流量でも冷媒を十分冷却することが可能となる。
A first invention includes a low-stage compression mechanism, a high-stage compression mechanism, an expansion mechanism, an intercooler that cools the refrigerant discharged from the low-stage compression mechanism, and a main body that cools the refrigerant discharged from the high-stage compression mechanism. A gas cooler and an auxiliary gas cooler that cools the refrigerant after passing through the main gas cooler, the refrigerant is cooled by heat exchange between the refrigerant and water, and a water flow path for cooling the refrigerant is connected by water piping. In the refrigeration system, the water pipe includes a first water pipe, a first branch part that branches in the middle of the first water pipe, a first confluence part, and the first branch part and the first confluence part. a second water pipe that connects the first branching part and the first merging part via the intercooler without merging with the second water pipe; It is composed of a third water pipe, a fourth water pipe that connects the first merging section and the main gas cooler, and a hot water pipe that connects the main gas cooler and a hot water usage place, and the water pipe It has a water supply mechanism in the middle.
According to this, by injecting water into the auxiliary gas cooler and the intercooler in parallel, the temperature of the auxiliary gas cooler outlet refrigerant and the intercooler outlet refrigerant can be cooled to around the inlet water temperature. Since there is a main gas cooler and an auxiliary gas cooler, it is possible to sufficiently cool the refrigerant even with a small flow rate of water.
第2の発明は、前記水配管の流量を制御する送水機構と、前記送水機構を制御する制御部と、前記給湯配管に設けられた前記主ガスクーラーの出口側水温を検出する出口側水温センサーと、を備え、前記制御部は、前記出口側水温センサーによる検出値に基づいて前記送水機構を制御する。
これによれば、送水機構により水配管を流れる水の流量を調整することができるので、所定温度の給湯を行いながら、冷凍能力を担保することができる。
A second invention includes a water supply mechanism that controls the flow rate of the water pipe, a control section that controls the water supply mechanism, and an outlet side water temperature sensor that detects the water temperature on the outlet side of the main gas cooler provided in the hot water supply pipe. The control unit controls the water supply mechanism based on a value detected by the outlet water temperature sensor.
According to this, since the flow rate of water flowing through the water pipe can be adjusted by the water supply mechanism, the refrigerating capacity can be ensured while supplying hot water at a predetermined temperature.
第3の発明は、前記第1水配管に設けられ、前記補助ガスクーラーと前記インタークーラーに入水する水温を検出する水入口温度センサーと、前記補助ガスクーラーを通過した冷媒の温度を測定する冷媒温度センサーと、前記第4水配管に設けられた排水配管と、前記主ガスクーラーと前記排水配管に流れる水流量を調整する第1流量調整機構と、を備え、前記制御部は、前記第1流量調整機構を制御する。
これによれば、第1流量調整機構を用いることで、不要な水を排水することができるので、主ガスクーラーに流入する水流量を減らしながら、補助ガスクーラーおよびインタークーラーに流入する水流量を確保できる。これにより、冷凍能力を担保しながら、高段圧縮機構から吐出される冷媒温度まで水を加熱して給湯することが可能となる。
A third invention includes a water inlet temperature sensor that is provided in the first water pipe and detects the temperature of water entering the auxiliary gas cooler and the intercooler, and a refrigerant temperature sensor that measures the temperature of the refrigerant that has passed through the auxiliary gas cooler. The controller includes a sensor, a drainage pipe provided in the fourth water pipe, and a first flow rate adjustment mechanism that adjusts the flow rate of water flowing to the main gas cooler and the drainage pipe, and the control unit controls the first flow rate. Control the adjustment mechanism.
According to this, by using the first flow rate adjustment mechanism, unnecessary water can be drained, thereby ensuring the flow rate of water flowing into the auxiliary gas cooler and intercooler while reducing the flow rate of water flowing into the main gas cooler. can. This makes it possible to heat water to the temperature of the refrigerant discharged from the high-stage compression mechanism and supply hot water while maintaining the refrigerating capacity.
第4の発明は、前記送水機構が、前記第4水配管の前記第1合流部と前記第1流量調整機構との間に設けられている。
これにより、送水機構を第4水配管に設けているので、送水機構の排熱を給湯に利用することができ、より効率のよい給湯を行うことができる。また、補助ガスクーラーおよびインタークーラーに送られる水が送水機構で加熱されることがなく、補助ガスクーラーおよびインタークーラーに入水する水温度の低下を図ることができる。これにより、圧縮機構の効率が良くなり、冷凍能力を増加させることができる。
In a fourth invention, the water supply mechanism is provided between the first merging section of the fourth water pipe and the first flow rate adjustment mechanism.
Thereby, since the water supply mechanism is provided in the fourth water pipe, the exhaust heat of the water supply mechanism can be used for hot water supply, and hot water supply can be performed more efficiently. Moreover, the water sent to the auxiliary gas cooler and intercooler is not heated by the water supply mechanism, and the temperature of the water entering the auxiliary gas cooler and intercooler can be lowered. This improves the efficiency of the compression mechanism and increases the refrigerating capacity.
第5の発明は、前記排水配管と接続される外部放熱装置と、前記第1水配管上に設けられた第2合流部と、前記外部放熱装置と前記第2合流部とを接続する第5水配管と、を備えている。
これによれば、排水配管に流れる水を外部放熱装置において冷却することができ、冷却された水が水配管を介して補助ガスクーラーおよびインタークーラーに送られることにより、水を廃棄することなく再利用することができ、使用する水を低減させて冷凍装置を運転することが可能となる。
A fifth aspect of the present invention is an external heat radiating device connected to the drainage pipe, a second merging section provided on the first water pipe, and a fifth radiating device connecting the external heat radiating device and the second merging section. Equipped with water piping.
According to this, the water flowing into the drainage pipe can be cooled in an external heat radiating device, and the cooled water is sent to the auxiliary gas cooler and intercooler via the water pipe, allowing the water to be reused without being disposed of. This makes it possible to operate the refrigeration system while reducing the amount of water used.
第6の発明は、前記補助ガスクーラーと前記膨張機構との間に設けられた内部熱交換器と、前記内部熱交換器を通過後に設けられた冷媒分岐部と、前記高段圧縮機構の吸入側に設けられた冷媒合流部と、前記内部熱交換器を経由して前記冷媒分岐部と前記冷媒合流部を接続する冷媒戻し配管と、前記冷媒戻し配管上で前記内部熱交換器に流入前に設けられた第2膨張機構と、を備えている。
これによれば、内部熱交換器により、補助ガスクーラーから送られる冷媒と、冷媒戻し配管を介して第2膨張機構により膨張した冷媒を熱交換することにより、蒸発器に送られる冷媒温度を低下させることができ、冷凍能力を高めることができる。また、本発明では、インタークーラーの出口冷媒の温度が並列入水により入水温度付近まで下がることで、高段圧縮機構の吸込冷媒圧力、つまり第2膨張機構通過後の冷媒戻し配管内の冷媒圧力が低下し、内部熱交換器で冷却する側の冷媒温度をより低くすることができる。これにより、冷凍能力をさらに増加させることができる。
A sixth invention includes an internal heat exchanger provided between the auxiliary gas cooler and the expansion mechanism, a refrigerant branch section provided after passing through the internal heat exchanger, and an intake of the high-stage compression mechanism. a refrigerant confluence section provided on the side, a refrigerant return pipe connecting the refrigerant branch section and the refrigerant confluence section via the internal heat exchanger, and a refrigerant return pipe that connects the refrigerant branch section and the refrigerant confluence section via the internal heat exchanger; and a second expansion mechanism provided at.
According to this, the internal heat exchanger exchanges heat between the refrigerant sent from the auxiliary gas cooler and the refrigerant expanded by the second expansion mechanism via the refrigerant return pipe, thereby reducing the temperature of the refrigerant sent to the evaporator. refrigeration capacity can be increased. In addition, in the present invention, the temperature of the refrigerant at the outlet of the intercooler is reduced to near the inlet water temperature by parallel water injection, thereby reducing the suction refrigerant pressure of the high-stage compression mechanism, that is, the refrigerant pressure in the refrigerant return pipe after passing through the second expansion mechanism. However, the temperature of the refrigerant on the side cooled by the internal heat exchanger can be lowered. This allows the refrigeration capacity to be further increased.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る冷凍装置の第1実施の形態を示す冷媒回路図である。
図1に示すように、冷凍装置1は、冷凍装置1から送られる冷媒により冷却される冷却機器に接続されるものであり、冷却機器は、例えば、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの施設に設置され、陳列された冷蔵・冷凍商品を冷却するショーケースなどである。
また、本実施の形態においては、冷凍装置1は、高圧側の冷媒圧力(高圧圧力)が臨界圧力以上(超臨界)となる二酸化炭素を冷媒として用いている。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性および毒性などを考慮した自然冷媒である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a first embodiment of a refrigeration system according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the refrigeration device 1 is connected to a cooling device that is cooled by a refrigerant sent from the refrigeration device 1, and the cooling device is installed in a facility such as a convenience store or a supermarket, for example. These are showcases that cool displayed refrigerated and frozen products.
Further, in the present embodiment, the refrigeration apparatus 1 uses carbon dioxide as a refrigerant in which the refrigerant pressure on the high pressure side (high pressure) is equal to or higher than the critical pressure (supercritical). This carbon dioxide refrigerant is a natural refrigerant that is environmentally friendly and takes into account flammability and toxicity.
冷凍装置1は、圧縮機10を備えている。本実施の形態において、圧縮機10は、低段圧縮機構11と、高段圧縮機構12との2段の圧縮機構を備えている。
なお、本実施の形態においては、圧縮機10に低段圧縮機構11と、高段圧縮機構12との2段圧縮機構を備えたが、圧縮機2台を、それぞれ低段側圧縮機、高段側圧縮機として用いても同等の機能が得られる。
低段圧縮機構11には、低段吸込口13および低段吐出口14が設けられており、高段圧縮機構12には、高段吸込口15および高段吐出口16が設けられている。
低段吸込口13には、冷却機器の蒸発器40に接続される低圧冷媒配管17が接続されており、低圧冷媒配管17を介して冷却機器の蒸発器40から送られる低圧冷媒を低段吸込口13から低段圧縮機構11に送る。
The refrigeration system 1 includes a
In this embodiment, the
The low stage compression mechanism 11 is provided with a low
The low-
低段圧縮機構11は、低段吸込口13から吸い込まれた低温低圧の冷媒を圧縮して中間圧まで昇圧して低段吐出口14から吐出する。低段圧縮機構11により圧縮された中間圧の冷媒は、中間圧吐出配管18、インタークーラー30、中間圧吸込配管19をそれぞれ介して高段吸込口15から吸い込まれ、高段圧縮機構12により圧縮して高圧まで昇圧し、高段吐出口16から吐出するように構成されている。
The low-stage compression mechanism 11 compresses the low-temperature, low-pressure refrigerant sucked in from the low-
低段圧縮機構11に接続された中間圧吐出配管18は、インタークーラー30の一方の流路の入口側30aに接続されている。
インタークーラー30の一方の流路の出口側30bには、中間圧吸込配管19が接続されており、中間圧吸込配管19は、高段圧縮機構12の高段吸込口15に接続されている。
An intermediate
An intermediate
また、高段圧縮機構12の高段吐出口16には、高圧吐出配管20が接続されており、高圧吐出配管20は、主ガスクーラー31の一方の流路の入口側31aに接続されている。
主ガスクーラー31の一方の流路の出口側31bには、冷媒配管21を介して補助ガスクーラー32の一方の流路の入口側32aに接続されている。補助ガスクーラー32の一方の流路の出口側32bは、冷媒配管22を介して冷却機器の膨張機構41に接続されている。膨張機構41には、蒸発器40が接続されており、蒸発器40には、低段圧縮機構11が接続されている。
Further, a high-
An
補助ガスクーラー32、主ガスクーラー31およびインタークーラー30の他方の流路には、水配管50が接続されている。
水配管50は、第1水配管51と、第1水配管51の途中で分岐する第1分岐部52と、第1合流部53と、第1分岐部52と第1合流部53とを補助ガスクーラー32の入口側32cおよび出口側32dを経由して接続する第2水配管54と、第2水配管54と合流することなく第1分岐部52と前記第1合流部53とをインタークーラー30の入口側30cおよび出口側30dを経由して接続する第3水配管55と、第1合流部53と主ガスクーラー31の入口側31cとを接続する第4水配管56と、主ガスクーラー31の出口側31dと給湯利用先とを接続する給湯配管57と、から構成されている。
A
The
このように本実施の形態においては、水配管50は、第2水配管54、第3水配管55により補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に並列に接続されており、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に接続された第2水配管54、第3水配管55は、第4水配管56により主ガスクーラー31と直列に接続するように構成されている。
As described above, in this embodiment, the
水配管50の第1水配管51には、例えば、送水ポンプなどの送水機構60が設けられている。
補助ガスクーラー32およびインタークーラー30の出口側に接続されて合流した第4水配管56の中途部には、第1流量調整機構としての第1流量調整弁61が設けられている。水配管50に接続されていない箇所には、排水配管58が接続されている。
なお、本実施の形態においては、第1流量調整弁61に三方弁を備えたが、2つの二方弁を第1流量調整弁61として用いても同等の機能が得られる。
The
A first flow
In this embodiment, the first flow
冷媒配管22には、補助ガスクーラー32の出口側の冷媒温度を検出する冷媒温度センサー71が設けられている。第1水配管51には、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に入水する水の温度を検出する入口側水温センサー72が設けられており、主ガスクーラー31の出口側の給湯配管57には、出口側水温センサー73が設けられている。
The
図2は、本実施の形態の制御構成を示すブロック図である。
図2に示すように、本実施の形態においては、冷凍装置1は、各部を統括して制御する制御部70を備えている。この制御部70は、圧縮機10の駆動制御や膨張機構41の開度制御を行う。また、制御部70は、冷媒温度センサー71、入口側水温センサー72および出口側水温センサー73による検出値に基づいて、送水機構60および第1流量調整弁61の駆動を制御するように構成されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the control configuration of this embodiment.
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the refrigeration apparatus 1 includes a
次に、第1実施の形態の動作について説明する。
まず、圧縮機10を動作させることにより、低段圧縮機構11の低段吸込口13により冷却機器の蒸発器40から送られる冷媒を吸込み、吸い込まれた冷媒は、低段圧縮機構11により、中間圧力に圧縮されて低段吐出口14から吐出される。
Next, the operation of the first embodiment will be explained.
First, by operating the
また、低段圧縮機構11の低段吐出口14から吐出された冷媒は、中間圧吐出配管18を介してインタークーラー30に流入する。流入した冷媒は、このインタークーラー30で水と熱交換して冷却され、高段圧縮機構12の高段吸込口15に送られる。
インタークーラー30から送られた冷媒は、高段圧縮機構12により圧縮して高段吐出口16から吐出され、主ガスクーラー31に送られる。
Further, the refrigerant discharged from the low
The refrigerant sent from the
高段圧縮機構12から送られた冷媒は、主ガスクーラー31で水と熱交換した後、補助ガスクーラー32で熱交換して、膨張機構41を介して蒸発器40に送られる。
The refrigerant sent from the high-
ここで、本実施の形態においては、水配管50は、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に並列に接続された後、主ガスクーラー31に直列に接続されている。
そのため、水配管50を流れる水は、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に同時に流れ、その後、主ガスクーラー31に流れる。
これにより、補助ガスクーラー32とインタークーラー30に並列入水することで、補助ガスクーラー32出口冷媒およびインタークーラー30出口冷媒の温度を入水温度付近まで冷却することができる。
主ガスクーラー31と補助ガスクーラー32とがあるため、少ない水の流量でも冷媒を十分冷却することが可能となる。
Here, in this embodiment,
Therefore, water flowing through the
Thereby, by injecting water into the
Since there is a
また、送水機構60によって水配管50を流れる水の流量を調整することができるので、所定温度の給湯を行いながら、冷凍能力を担保することができる。
第1流量調整弁61を用いることで、所定温度の給湯を行うために不要な量の水を主ガスクーラー31に流入する手前で排水することができるので、主ガスクーラー31に流入する水流量を減らしながら、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に流入する水流量を確保できる。これにより、冷凍能力を担保しながら、高段圧縮機構12から吐出される冷媒温度まで水を加熱して給湯することが可能となる。
Further, since the flow rate of water flowing through the
By using the first flow
次に、第1実施の形態の制御動作について説明する。
図3は、第1実施の形態の動作を示すフローチャートである。
図3に示すように、給水(給湯)の流量制御を行う場合は、制御部70は、まず、初期の流量となるように設定し、運転を開始する(ST1)。
その後、制御部70は、目標給湯温度設定値Tg、出口側水温センサー73による現在の出口側水温度Tout、入口側水温センサー72による入口側水温Tin、冷媒温度センサー71による冷媒出口温度Trefを取得する(ST2)。
Next, the control operation of the first embodiment will be explained.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the first embodiment.
As shown in FIG. 3, when controlling the flow rate of water supply (hot water supply), the
Thereafter, the
制御部70は、冷媒出口温度Trefが入口側水温Tin+Δtin1より高いか否かを判断する(ST3)。
冷媒出口温度Trefが入口側水温Tin+Δtin1より高いと判断した場合は(ST3:YES)、送水機構60によって流量を増加するように制御する。(ST4)。
そして、流量制御の終了信号が入力されるまで(ST5:NO)、前述の制御を継続する。
The
If it is determined that the refrigerant outlet temperature Tref is higher than the inlet water temperature Tin+Δtin1 (ST3: YES), the
Then, the above-described control is continued until a flow rate control end signal is input (ST5: NO).
一方、冷媒出口温度Trefが入口側水温Tin+Δtin1より低いと判断した場合は(ST3:NO)、制御部70は、冷媒出口温度Trefが入口側水温Tin+Δtin2より低いか否かを判断する(ST6)。
冷媒出口温度Trefが入口側水温Tin+Δtin2より低いと判断した場合は(ST6:YES)、制御部70は、送水機構60によって流量を減少するように制御する(ST7)。その後は、流量制御の終了信号が入力されるまで(ST5:NO)、前述の制御を継続する。
On the other hand, if it is determined that the refrigerant outlet temperature Tref is lower than the inlet water temperature Tin+Δtin1 (ST3: NO), the
If it is determined that the refrigerant outlet temperature Tref is lower than the inlet water temperature Tin+Δtin2 (ST6: YES), the
冷媒出口温度Trefが入口側水温Tin+Δtin2より高いと判断した場合は(ST6:NO)、制御部70は、出口側水温Toutが目標給湯温度設定値Tg+Δtgより高いか否かを判断する(ST8)。
そして、出口側水温Toutが目標給湯温度設定値Tg+Δtgより高いと判断した場合は(ST8:YES)、制御部70は、第1流量調整弁61の出湯側の流量を増加するように制御する(ST9)。その後は、流量制御の終了信号が入力されるまで(ST5:NO)、前述の制御を継続する。
If it is determined that the refrigerant outlet temperature Tref is higher than the inlet side water temperature Tin+Δtin2 (ST6: NO), the
Then, if it is determined that the outlet side water temperature Tout is higher than the target hot water supply temperature setting value Tg+Δtg (ST8: YES), the
そして、出口側水温Toutが目標給湯温度設定値Tg+Δtgより低いと判断した場合は(ST8:NO)、制御部70は、出口側水温Toutが目標給湯温度設定値Tg-Δtgより低いか否かを判断する(ST10)。
出口側水温Toutが目標給湯温度設定値Tg-Δtgより低いと判断した場合は(ST10:YES)、制御部70は、第1流量調整弁61の出湯側の流量を減少するように制御する(ST11)。
If it is determined that the outlet side water temperature Tout is lower than the target hot water supply temperature setting value Tg+Δtg (ST8: NO), the
If it is determined that the outlet side water temperature Tout is lower than the target hot water supply temperature setting value Tg-Δtg (ST10: YES), the
出口側水温Toutが目標給湯温度設定値Tg-Δtgより高いと判断した場合は(ST10:NO)、流量制御の終了信号が入力されるまで(ST5:NO)、前述の制御を継続する。
その後、流量制御の終了信号が入力されたら(ST5:YES)、流量制御を終了する。
If it is determined that the outlet side water temperature Tout is higher than the target hot water supply temperature set value Tg-Δtg (ST10: NO), the above-described control is continued until a flow control end signal is input (ST5: NO).
Thereafter, when a flow control end signal is input (ST5: YES), the flow control is ended.
以上説明したように、第1実施の形態によれば、低段圧縮機構11からの吐出冷媒を冷却するインタークーラー30と、高段圧縮機構12からの吐出冷媒を冷却する主ガスクーラー31と、主ガスクーラー31通過後の冷媒を冷却する補助ガスクーラー32と、を備え、水配管50は、第1水配管51と、第1水配管51の途中で分岐する第1分岐部52と、第1合流部53と、第1分岐部52と第1合流部53とを補助ガスクーラー32を経由して接続する第2水配管54と、第2水配管54と合流することなく第1分岐部52と第1合流部53とをインタークーラー30を経由して接続する第3水配管55と、第1合流部53と主ガスクーラー31とを接続する第4水配管56と、主ガスクーラー31と給湯利用先とを接続する給湯配管57と、から構成され、水配管50の中途部に送水機構60を備えている。
これによれば、補助ガスクーラー32とインタークーラー30に並列入水することで、補助ガスクーラー32出口冷媒およびインタークーラー30出口冷媒の温度を入水温度付近まで冷却することができる。また、主ガスクーラー31と補助ガスクーラー32とがあるため、少ない水の流量でも冷媒を十分冷却することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the
According to this, by injecting water into the
また、本実施の形態においては、水配管50の流量を制御する送水機構60と、送水機構60を制御する制御部70と、主ガスクーラー31の給湯配管57の出口側水温を検出する出口側水温センサー73と、を備え、制御部70は、出口側水温センサー73による検出値に基づいて送水機構60を制御する。
これによれば、送水機構60により水配管50を流れる流量の調整ができ、所定温度の給湯を行いながら、冷凍能力を担保することができる。
In addition, in this embodiment, a
According to this, the flow rate flowing through the
また、本実施の形態においては、第1水配管51に設けられ、補助ガスクーラー32とインタークーラー30に入水する水温を検出する水入口温度センサーと、補助ガスクーラー32を通過した冷媒の温度を測定する冷媒温度センサー71と、第4水配管56に設けられた排水配管58と、主ガスクーラー31と排水配管58に流れる水流量を調整する第1流量調整弁61と、を備え、制御部70は、第1流量調整弁61を制御する。
これによれば、第1流量調整弁61を用いることで、所定温度の給湯を行うために不要な量の水を排水することができるので、主ガスクーラー31に流入する水流量を減らしながら、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に流入する水流量を確保できる。これにより、冷凍能力を担保しながら、高段圧縮機構12から吐出される冷媒温度まで水を加熱して給湯することが可能となる。
In addition, in this embodiment, a water inlet temperature sensor is provided in the
According to this, by using the first flow
次に、本発明の第2実施の形態について説明する。
図4は、本発明の第2実施の形態を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
図4に示すように、本実施の形態においては、送水機構60は、第4水配管56の第1合流部53と第1流量調整弁61との間に設けられている。
また、排水配管58には、外部放熱装置80が接続されており、外部放熱装置80は、第5水配管81を介して第1水配管51上に設けられた第2合流部82に合流している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration system showing a second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the
Further, an external
また、補助ガスクーラー32と膨張機構41との間には、内部熱交換器83が設けられている。内部熱交換器83の下流側には冷媒分岐部84が設けられ、高段圧縮機構12の吸入側には冷媒合流部85が設けられている。冷媒分岐部84、内部熱交換器83および冷媒合流部85を接続する冷媒戻し配管86a,86bが設けられており、冷媒戻し配管86aの内部熱交換器83への流入前には、第2膨張機構87が設けられている。
その他の構成は、第1実施の形態と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
また、送水機構60、第1流量調整弁61の制御についても、第1実施の形態と同様であるため、その説明を省略する。
Further, an
The other configurations are the same as those in the first embodiment, so the same parts are given the same reference numerals and the explanation thereof will be omitted.
Further, since the control of the
本実施の形態においては、送水機構60を第4水配管56に設けるようにしているので、送水機構60の排熱を給湯に利用することができ、より効率のよい給湯を行うことができる。
また、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に送られる水が送水機構60で加熱されることがなく、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に入水する水温度の低下を図ることができる。これにより、圧縮機構の効率が良くなり、冷凍能力を増加させることができる。さらに、送水機構60で放熱される熱量の一部を使用して主ガスクーラー31に入水する水温度を上げることができるので、効率的に所定の給湯温度まで上げることができる。
In this embodiment, since the
Further, the water sent to the
また、本実施の形態においては、第4水配管56から第1流量調整弁61を介して排水配管58に流れる水は、外部放熱装置80に送られ、外部放熱装置80において冷却される。
この冷却された水は、第5水配管81、第1水配管51、第2水配管54および第3水配管55をそれぞれ介して補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に送られる。これにより、水を廃棄することなく再利用することができ、使用する水を低減させて冷凍装置1を運転することが可能となる。
Further, in this embodiment, water flowing from the
This cooled water is sent to the
また、内部熱交換器83により、補助ガスクーラー32から送られる冷媒と、冷媒戻し配管86aを介して第2膨張機構87により膨張した冷媒を熱交換することにより、蒸発器40に送られる冷媒温度を低下させることができ、冷凍能力を高めることができる。
さらに、本実施の形態では、インタークーラー30の出口冷媒の温度が並列入水により入水温度付近まで下がることで、高段圧縮機構12の吸込冷媒圧力、つまり第2膨張機構87通過後の冷媒戻し配管86a、86b内の冷媒圧力が低下し、内部熱交換器83で冷却する側の冷媒温度をより低くすることができる。これにより、冷凍能力をさらに高めることができる。
In addition, the
Furthermore, in this embodiment, the temperature of the outlet refrigerant of the
以上述べたように、本実施の形態においては、送水機構60は、第4水配管56の第1合流部53と第1流量調整弁61との間に設けられている。
これによれば、送水機構60を第4水配管56に設けるようにしているので、送水機構60の排熱を給湯に利用することができ、より効率のよい給湯を行うことができる。
また、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に送られる水が送水機構60で加熱されることがなく、補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に入水する水温度の低下を図ることができる。これにより、圧縮機10の効率が良くなり、冷凍能力を増加させることができる。
As described above, in this embodiment, the
According to this, since the
Further, the water sent to the
また、本実施の形態においては、排水配管58と接続される外部放熱装置80と、第1水配管51上に設けられた第2合流部82と、外部放熱装置80と第2合流部82とを接続する第5水配管81と、を備えている。
これによれば、外部放熱装置80を設けることにより、外部放熱装置80で冷却された水を補助ガスクーラー32およびインタークーラー30に送ることができ、水を廃棄することなく再利用することができ、使用する水を低減させて冷凍装置1を運転することが可能となる。
Further, in the present embodiment, an external
According to this, by providing the external
また、本実施の形態においては、補助ガスクーラー32と膨張機構41との間に設けられた内部熱交換器83と、内部熱交換器83を通過後に設けられた冷媒分岐部84と、高段圧縮機構12の吸入側に設けられた冷媒合流部85と、内部熱交換器83を経由して冷媒分岐部84と冷媒合流部85を接続する冷媒戻し配管86a,86bと、冷媒戻し配管86a上で前記内部熱交換器83に流入前に設けられた第2膨張機構87と、を備えている。
これによれば、内部熱交換器83で熱交換させることにより、蒸発器40に送られる冷媒温度を低下させることができ、冷凍能力を高めることができる。また、インタークーラー30の出口冷媒の温度が並列入水により入水温度付近まで下がることで、高段圧縮機構12の吸込冷媒圧力、つまり第2膨張機構87通過後の冷媒戻し配管86a、86b内の冷媒圧力が低下し、内部熱交換器83で冷却する側の冷媒温度を低くすることができる。これにより、冷凍能力をさらに高めることができる。
Further, in this embodiment, an
According to this, by exchanging heat with the
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変更が可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
以上のように、本発明に係る冷凍装置は、給湯温度を高くする場合でも、冷凍能力を維持することができる冷凍装置に、好適に利用可能である。さらに、本発明に係る冷凍装置は、冷媒と水との間で熱交換を行い、熱交換により発生したお湯を用いた給湯、温水暖房などの用途に用いる給湯、温水暖房機器にも好適に利用可能である。 As described above, the refrigeration system according to the present invention can be suitably used as a refrigeration system that can maintain refrigerating capacity even when the hot water supply temperature is increased. Furthermore, the refrigeration device according to the present invention exchanges heat between a refrigerant and water, and can be suitably used for hot water supply using the hot water generated by heat exchange, hot water supply for hot water heating, and hot water heating equipment. It is possible.
1 冷凍装置
10 圧縮機
11 低段圧縮機構
12 高段圧縮機構
13 低段吸込口
14 低段吐出口
15 高段吸込口
16 高段吐出口
17 低圧冷媒配管
18 中間圧吐出配管
19 中間圧吸込配管
20 高圧吐出配管
21 冷媒配管
22 冷媒配管
30 インタークーラー
31 主ガスクーラー
32 補助ガスクーラー
40 蒸発器
41 膨張機構
50 水配管
51 第1水配管
52 第1分岐部
53 第1合流部
54 第2水配管
55 第3水配管
56 第4水配管
57 給湯配管
58 排水配管
60 送水機構
61 第1流量調整弁
70 制御部
71 冷媒温度センサー
72 入口側水温センサー
73 出口側水温センサー
80 外部放熱装置
81 第5水配管
82 第2合流部
83 内部熱交換器
84 冷媒分岐部
85 冷媒合流部
86a,86b 冷媒戻し配管
87 第2膨張機構
1
Claims (4)
前記水配管は、
第1水配管と、
前記第1水配管の途中で分岐する第1分岐部と、
第1合流部と、
前記第1分岐部と前記第1合流部とを前記補助ガスクーラーを経由して接続する第2水配管と、
前記第2水配管と合流することなく前記第1分岐部と前記第1合流部とを前記インタークーラーを経由して接続する第3水配管と、
前記第1合流部と前記主ガスクーラーとを接続する第4水配管と、
前記主ガスクーラーと給湯利用先とを接続する給湯配管と、から構成され、
制御部と、
前記水配管の中途部に設けられ流量を制御する送水機構と、
前記第1水配管に設けられ、前記補助ガスクーラーと前記インタークーラーに入水する水温を検出する入口側水温センサーと、
前記給湯配管に設けられた前記主ガスクーラーの出口側水温を検出する出口側水温センサーと、
前記補助ガスクーラーを通過した冷媒の温度を測定する冷媒温度センサーと、
前記第4水配管に設けられた排水配管と、
前記主ガスクーラーと前記排水配管に流れる水流量を調整する第1流量調整機構と、を備え、
前記制御部は、前記入口側水温センサーの検出値および前記冷媒温度センサーの検出値に基づいて前記送水機構を制御し、前記出口側水温センサーの検出値に基づいて前記第1流量調整機構を制御することを特徴とする冷凍装置。 a low-stage compression mechanism, a high-stage compression mechanism, an expansion mechanism, an intercooler that cools the refrigerant discharged from the low-stage compression mechanism, a main gas cooler that cools the refrigerant discharged from the high-stage compression mechanism, and the main gas cooler that cools the refrigerant discharged from the high-stage compression mechanism. An auxiliary gas cooler that cools the refrigerant after passing through the gas cooler, the refrigerant is cooled by heat exchange between the refrigerant and water, and a water flow path for cooling the refrigerant is connected by water piping. ,
The water piping is
A first water pipe,
a first branch part that branches in the middle of the first water pipe;
A first confluence part,
a second water pipe connecting the first branch part and the first merging part via the auxiliary gas cooler;
a third water pipe that connects the first branch part and the first merging part via the intercooler without merging with the second water pipe;
a fourth water pipe connecting the first confluence section and the main gas cooler;
Consisting of a hot water supply pipe that connects the main gas cooler and a hot water usage place,
a control unit;
a water supply mechanism that is installed in the middle of the water pipe and controls the flow rate;
an inlet-side water temperature sensor that is provided on the first water pipe and detects the temperature of water entering the auxiliary gas cooler and the intercooler;
an outlet side water temperature sensor that detects the outlet side water temperature of the main gas cooler provided in the hot water supply pipe;
a refrigerant temperature sensor that measures the temperature of the refrigerant that has passed through the auxiliary gas cooler;
a drainage pipe provided in the fourth water pipe;
A first flow rate adjustment mechanism that adjusts the flow rate of water flowing into the main gas cooler and the drainage pipe,
The control unit controls the water supply mechanism based on the detected value of the inlet side water temperature sensor and the detected value of the refrigerant temperature sensor, and controls the first flow rate adjustment mechanism based on the detected value of the outlet side water temperature sensor. A refrigeration device characterized by :
前記第1水配管上に設けられた第2合流部と、
前記外部放熱装置と前記第2合流部とを接続する第5水配管と、を備えていることを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。 an external heat radiator connected to the drainage pipe;
a second confluence section provided on the first water pipe;
The refrigeration system according to claim 2, further comprising a fifth water pipe connecting the external heat radiating device and the second merging section.
前記内部熱交換器を通過後に設けられた冷媒分岐部と、
前記高段圧縮機構の吸入側に設けられた冷媒合流部と、
前記内部熱交換器を経由して前記冷媒分岐部と前記冷媒合流部を接続する冷媒戻し配管と、
前記冷媒戻し配管上で前記内部熱交換器に流入前に設けられた第2膨張機構と、を備えていることを特徴とする請求項3に記載の冷凍装置。 an internal heat exchanger provided between the auxiliary gas cooler and the expansion mechanism;
a refrigerant branch provided after passing through the internal heat exchanger;
a refrigerant confluence section provided on the suction side of the high-stage compression mechanism;
a refrigerant return pipe connecting the refrigerant branch section and the refrigerant confluence section via the internal heat exchanger;
The refrigeration system according to claim 3 , further comprising a second expansion mechanism provided on the refrigerant return pipe before the refrigerant flows into the internal heat exchanger .
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