[go: up one dir, main page]

JP2019184232A - Cooling device - Google Patents

Cooling device Download PDF

Info

Publication number
JP2019184232A
JP2019184232A JP2019071340A JP2019071340A JP2019184232A JP 2019184232 A JP2019184232 A JP 2019184232A JP 2019071340 A JP2019071340 A JP 2019071340A JP 2019071340 A JP2019071340 A JP 2019071340A JP 2019184232 A JP2019184232 A JP 2019184232A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
low
refrigerant gas
pressure system
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019071340A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6694151B2 (en
Inventor
琢 外村
Migaku Tonomura
琢 外村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Corp
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Corp filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Corp
Publication of JP2019184232A publication Critical patent/JP2019184232A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6694151B2 publication Critical patent/JP6694151B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

【課題】低圧系統に配置される熱交換器を、冷媒ガスの圧力変化に対し応答性高く且つ確実に保護することができる冷却装置を提供する。【解決手段】低圧系統から吸入される冷媒ガスを圧縮する圧縮機Cと、圧縮機Cにより圧縮され高圧系統に吐出される冷媒ガスを冷却する冷却器3と、冷却器3により冷却された冷媒ガスを膨張させる膨張機Eと、膨張機Eにより膨張され低圧系統に吐出される冷媒ガスで冷却対象物を冷却する熱交換器5と、を備えた冷却装置1であって、冷媒ガスが密閉される密閉容器6と、密閉容器6と低圧系統とを接続する低圧接続路6bと、低圧接続路6bを開閉する低圧開閉弁9と、を少なくとも備え、低圧接続路6bは、熱交換器5よりも上流側で低圧系統と接続されている。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a cooling device that can reliably protect a heat exchanger disposed in a low-pressure system with a high response to a change in pressure of a refrigerant gas. A compressor C for compressing a refrigerant gas drawn from a low-pressure system, a cooler 3 for cooling the refrigerant gas compressed by the compressor C and discharged to a high-pressure system, and a refrigerant cooled by the cooler 3 A cooling device 1 comprising: an expander E for expanding a gas; and a heat exchanger 5 for cooling an object to be cooled by a refrigerant gas expanded by the expander E and discharged to a low-pressure system, wherein the refrigerant gas is sealed. And a low-pressure on-off valve 9 for opening and closing the low-pressure connection path 6b for connecting the low-pressure connection path 6b to the low-pressure connection path 6b. It is connected to the low pressure system on the more upstream side. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、窒素ガス等の冷媒ガス冷凍サイクルを用いた冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device using a refrigerant gas refrigeration cycle such as nitrogen gas.

種々の素材や加工品並びに生鮮食料品等を保存するために倉庫等の被冷却室に適用される冷却装置が広く知られている。このような冷却装置にあっては、従来、フロン等の冷媒を利用していたが、近年、環境保全の観点から空気や窒素ガス等の冷媒ガスを用いた冷却装置が求められている。   2. Description of the Related Art Cooling devices that are applied to cooling rooms such as warehouses for storing various materials, processed products, fresh foods, and the like are widely known. In such a cooling device, a refrigerant such as chlorofluorocarbon has been conventionally used. However, in recent years, a cooling device using a refrigerant gas such as air or nitrogen gas has been demanded from the viewpoint of environmental conservation.

冷媒ガスを用いた冷却装置としては、冷媒ガスが循環する冷媒ガス循環路において、冷媒ガス循環路内の冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された高圧高温の冷媒ガスを冷却する水冷式熱交換器(冷却器)と、水冷式熱交換器により冷却された高圧低温の冷媒ガスを膨張させる膨張機と、膨張機により膨張された低温低圧の冷媒ガスにより冷却対象物を冷却するブラインクーラ(熱交換器)と、が設けられる密閉型の冷却装置が知られている。尚、圧縮機及び膨張機は、モータの単一駆動軸に連結される圧縮膨張ユニットとして構成されたものがある(特許文献1参照)。   As a cooling device using a refrigerant gas, in a refrigerant gas circulation path through which the refrigerant gas circulates, a compressor that compresses the refrigerant gas in the refrigerant gas circulation path, and a high-pressure and high-temperature refrigerant gas compressed by the compressor are cooled. A cooling object is cooled by a water-cooled heat exchanger (cooler), an expander that expands the high-pressure and low-temperature refrigerant gas cooled by the water-cooled heat exchanger, and a low-temperature and low-pressure refrigerant gas expanded by the expander. A hermetic cooling device provided with a brine cooler (heat exchanger) is known. Some compressors and expanders are configured as compression / expansion units connected to a single drive shaft of a motor (see Patent Document 1).

このような密閉型の冷却装置にあっては、冷媒ガスが流れる冷媒ガス循環路内の容積が一定であるため、モータの回転数が低下した状態においては、通常運転時に比べて圧縮機における冷媒ガスの圧縮比が低くなっており、圧縮機吐出側から膨張機吸入側まで配設される高圧の配管機器系統(以下、高圧系統という)の冷媒ガスの圧力が相対的に低くなる。また、膨張機における冷媒ガスの膨張(減圧)が十分に行われず、膨張機吐出側から圧縮機吸入側まで配設される低圧の配管機器系統(以下、低圧系統という)の冷媒ガスの圧力が相対的に高くなるため、低圧系統を構成する低圧用の配管や機器に負荷がかかり、低圧系統内の冷媒ガスの一部を外部放出して圧力を低減する場合もあった。一方で、モータの回転数が上昇した状態においては、圧縮機における冷媒ガスの圧縮比が高くなっており、高圧系統の冷媒ガスの圧力が相対的に高くなるとともに、膨張機における冷媒ガスの膨張(減圧)が過剰に行われ、低圧系統の冷媒ガスの圧力が相対的に低くなり、場合によっては低圧系統が大気圧よりも低い圧力となるため、低圧系統を構成する配管や機器に外気が入り込む虞が生じていた。   In such a hermetic cooling device, since the volume in the refrigerant gas circulation path through which the refrigerant gas flows is constant, the refrigerant in the compressor is smaller than in normal operation when the motor speed is low. The gas compression ratio is low, and the pressure of the refrigerant gas in the high-pressure piping equipment system (hereinafter referred to as the high-pressure system) arranged from the compressor discharge side to the expander suction side is relatively low. Further, the refrigerant gas is not sufficiently expanded (decompressed) in the expander, and the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure piping system (hereinafter referred to as the low-pressure system) disposed from the expander discharge side to the compressor suction side is low. Since the pressure is relatively high, a load is applied to the low-pressure piping and equipment constituting the low-pressure system, and a part of the refrigerant gas in the low-pressure system may be discharged to reduce the pressure. On the other hand, in a state where the rotation speed of the motor is increased, the compression ratio of the refrigerant gas in the compressor is high, the pressure of the refrigerant gas in the high-pressure system is relatively high, and the expansion of the refrigerant gas in the expander (Pressure reduction) is performed excessively, and the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system becomes relatively low. In some cases, the low-pressure system is lower than the atmospheric pressure. There was a risk of getting in.

そこで、特許文献1の密閉型の冷却装置は、冷媒ガスが密閉される密閉容器と、密閉容器と高圧系統とを繋ぐ回収路(高圧接続路)、及び密閉容器と低圧系統とを繋ぐ補給路(低圧接続路)から主に構成される密閉系冷媒ガス給排装置と、低圧系統を流れる冷媒ガスの圧力を検出する圧力センサと、補給路及び回収路にそれぞれ設けられる電磁弁(開閉弁)の開閉制御を行うコントローラと、を備えている。よって例えば、モータの回転数の低下により低圧系統を流れる冷媒ガスの圧力が設計上の上限値を上回った場合には、コントローラにより回収路に設けられる電磁弁を開放し、回収路を介して高圧系統の冷媒ガスの一部を密閉容器内に回収することにより、膨張機により膨張される冷媒ガスの量を制限して低圧系統における圧力の上昇を抑えることで圧力調整を行なっている。また、モータの回転数の上昇により低圧系統を流れる冷媒ガスの圧力が設計上の下限値を下回った場合には、コントローラにより補給路に設けられる電磁弁を開放し、補給路を介して密閉容器内の冷媒ガスを低圧系統に供給することにより、圧縮機及び膨張機に流入する冷媒ガスの量を増加させ、低圧系統における圧力を上昇させることで圧力調整を行なっている。   Therefore, the hermetic cooling device of Patent Document 1 includes a hermetically sealed container in which refrigerant gas is sealed, a recovery path (high-pressure connection path) that connects the hermetic container and the high-pressure system, and a replenishment path that connects the hermetic container and the low-pressure system. A closed system refrigerant gas supply / discharge device mainly composed of (low pressure connection path), a pressure sensor for detecting the pressure of the refrigerant gas flowing through the low pressure system, and an electromagnetic valve (open / close valve) provided in each of the supply path and the recovery path And a controller for performing opening / closing control of. Therefore, for example, when the pressure of the refrigerant gas flowing through the low pressure system exceeds the upper design limit due to a decrease in the number of revolutions of the motor, the controller opens the solenoid valve provided in the recovery path, and the high pressure via the recovery path By collecting a part of the refrigerant gas in the system in a sealed container, the amount of the refrigerant gas expanded by the expander is limited to suppress an increase in pressure in the low-pressure system, thereby adjusting the pressure. In addition, when the pressure of the refrigerant gas flowing through the low-pressure system falls below the design lower limit due to the increase in the number of rotations of the motor, the controller opens the solenoid valve provided in the replenishment path and closes the sealed container via the replenishment path. By supplying the refrigerant gas in the low-pressure system, the amount of refrigerant gas flowing into the compressor and the expander is increased, and the pressure in the low-pressure system is increased to adjust the pressure.

特許第5934482号公報(第6頁、第1図)Japanese Patent No. 5934482 (page 6, FIG. 1)

しかしながら、特許文献1の冷却装置にあっては、密閉容器と低圧系統とを繋ぐ補給路が低圧系統に配置される熱交換器よりも下流側の圧縮機吸入側の近傍に接続されているため、補給路を介して密閉容器内から低圧系統に供給された冷媒ガスが圧縮機及び膨張機を経由して再び低圧系統に吐出され圧力調整が行われるまでの間、低圧系統の上流側に設置される熱交換器は、冷媒ガスの圧力変化の影響を受け続けることとなり、故障や破損等が発生しやすくなるという問題があった。   However, in the cooling device of Patent Document 1, the supply path connecting the sealed container and the low-pressure system is connected in the vicinity of the compressor suction side downstream of the heat exchanger arranged in the low-pressure system. Installed upstream of the low-pressure system until the refrigerant gas supplied from the closed container to the low-pressure system through the replenishment path is discharged to the low-pressure system again via the compressor and the expander. However, the heat exchanger to be used continues to be affected by the change in pressure of the refrigerant gas, and there is a problem that failure or breakage is likely to occur.

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、低圧系統に配置される熱交換器を、冷媒ガスの圧力変化に対し応答性高く且つ確実に保護することができる冷却装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and is a cooling device that can protect a heat exchanger arranged in a low-pressure system with high responsiveness to a pressure change of refrigerant gas and with certainty. The purpose is to provide.

前記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、
低圧系統から吸入される冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮され高圧系統に吐出される冷媒ガスを冷却する冷却器と、前記冷却器により冷却された冷媒ガスを膨張させる膨張機と、前記膨張機により膨張され前記低圧系統に吐出される冷媒ガスで冷却対象物を冷却する熱交換器と、を備えた冷却装置であって、
冷媒ガスが密閉される密閉容器と、前記密閉容器と前記低圧系統とを接続する低圧接続路と、前記低圧接続路を開閉する低圧開閉弁と、を少なくとも備え、
前記低圧接続路は、前記熱交換器よりも上流側で前記低圧系統と接続されていることを特徴としている。
この特徴によれば、低圧系統の冷媒ガスが設計上の圧力範囲を超えた場合に、低圧開閉弁を開放し低圧系統と密閉容器とを連通し、低圧系統における冷媒ガスの量を調整することで、低圧接続路よりも下流側に設置される熱交換器に流入する冷媒ガスの圧力変化に対し、応答性高く且つ確実に保護することができる。
In order to solve the above problems, the cooling device of the present invention includes:
A compressor that compresses refrigerant gas sucked from the low-pressure system, a cooler that cools the refrigerant gas compressed by the compressor and discharged to the high-pressure system, and an expander that expands the refrigerant gas cooled by the cooler And a heat exchanger that cools an object to be cooled with a refrigerant gas that is expanded by the expander and discharged to the low-pressure system,
A sealed container in which refrigerant gas is sealed, a low-pressure connection path that connects the sealed container and the low-pressure system, and a low-pressure on-off valve that opens and closes the low-pressure connection path,
The low-pressure connection path is connected to the low-pressure system on the upstream side of the heat exchanger.
According to this feature, when the refrigerant gas in the low-pressure system exceeds the designed pressure range, the low-pressure on-off valve is opened to connect the low-pressure system and the sealed container to adjust the amount of refrigerant gas in the low-pressure system. Thus, it is possible to protect the pressure of refrigerant gas flowing into the heat exchanger installed on the downstream side of the low-pressure connection path with high response and reliability.

前記低圧接続路は、前記熱交換器及び、該熱交換器からの戻り冷媒ガスを用いる排熱回収熱交換器よりも上流側で前記低圧系統と接続されていることを特徴としている。
この特徴によれば、熱交換器に加え、低圧接続路よりも下流側に設置される排熱回収熱交換器に流入する冷媒ガスの圧力変化に対し、応答性高く且つ確実に保護することができる。
The low-pressure connection path is connected to the low-pressure system on the upstream side of the heat exchanger and the exhaust heat recovery heat exchanger using the return refrigerant gas from the heat exchanger.
According to this feature, in addition to the heat exchanger, it is possible to reliably and reliably protect against a change in pressure of the refrigerant gas flowing into the exhaust heat recovery heat exchanger installed downstream of the low pressure connection path. it can.

前記低圧開閉弁は、前記圧縮機の駆動軸の回転数に基づき開閉制御されることを特徴としている。
この特徴によれば、冷媒ガスの圧力変化の発端となる圧縮機の駆動軸の回転数の変動に基づき、低圧開閉弁を開閉制御できるため、冷媒ガスの圧力変化に対して極めて応答性高く熱交換器を保護できる。
The low-pressure on-off valve is controlled to open and close based on the rotational speed of the drive shaft of the compressor.
According to this feature, the low-pressure on-off valve can be controlled to open and close based on fluctuations in the rotational speed of the compressor drive shaft, which is the beginning of the refrigerant gas pressure change. Can protect the exchanger.

前記低圧接続路に、該低圧接続路を流通する冷媒ガスの流量を調整する流量調整部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、低圧系統の冷媒ガスが低圧開閉弁を介し密閉容器内から短時間に且つ大量に流出してしまう虞を解消し、当該冷媒ガスが流量調整部で流量調整されるため、急激な圧力変動が抑制され、圧力制御の精度を高めることができる。
The low-pressure connection path is provided with a flow rate adjusting unit that adjusts the flow rate of the refrigerant gas flowing through the low-pressure connection path.
According to this feature, the refrigerant gas of the low-pressure system is eliminated from the inside of the closed container in a short time and in large quantities via the low-pressure on-off valve, and the flow rate of the refrigerant gas is adjusted by the flow rate adjustment unit. Sudden pressure fluctuations are suppressed, and the accuracy of pressure control can be increased.

前記密閉容器と前記高圧系統とを接続する高圧接続路と、前記高圧接続路を開閉する高圧開閉弁と、を更に備えることを特徴としている。
この特徴によれば、低圧系統の冷媒ガスの圧力が設計上の上限値を上回った場合には、高圧開閉弁を開放することで、高圧系統の冷媒ガスを密閉容器内に迅速に回収することができる。
It is further provided with the high voltage | pressure connection path which connects the said airtight container and the said high voltage | pressure system, and the high voltage | pressure on-off valve which opens and closes the said high voltage | pressure connection path.
According to this feature, when the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system exceeds the upper design limit, the high-pressure system refrigerant gas can be quickly collected in the sealed container by opening the high-pressure on-off valve. Can do.

前記高圧接続路は、前記熱交換器からの戻り冷媒ガスを用いる排熱回収熱交換器よりも上流側で前記高圧系統と接続されていることを特徴としている。
この特徴によれば、排熱回収熱交換器を通過する前の冷媒ガスを、高圧接続路を介して密閉容器内に回収することができるため、この密閉容器内の冷媒ガスを低圧接続路を介し低圧系統に供給することで、昇温用バイパスラインの一部として利用することができる。
The high-pressure connection path is connected to the high-pressure system on the upstream side of the exhaust heat recovery heat exchanger that uses the return refrigerant gas from the heat exchanger.
According to this feature, the refrigerant gas before passing through the exhaust heat recovery heat exchanger can be recovered in the sealed container via the high-pressure connection path. By supplying it to the low-pressure system, it can be used as a part of the temperature raising bypass line.

前記高圧開閉弁は、前記圧縮機の駆動軸の回転数に基づき開閉制御されることを特徴としている。
この特徴によれば、冷媒ガスの圧力変動の発端となる圧縮機の駆動軸の回転数の変動に基づき、高圧開閉弁を開閉制御できるため、冷媒ガスの圧力変化に対して極めて応答性高く熱交換器を保護できる。
The high-pressure on-off valve is controlled to open and close based on the rotational speed of the drive shaft of the compressor.
According to this feature, the high-pressure on-off valve can be controlled to open and close based on fluctuations in the rotational speed of the compressor drive shaft, which is the starting point of refrigerant gas pressure fluctuations. Can protect the exchanger.

前記高圧系統と前記低圧系統との間を接続するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉可能なバランス弁と、を備え、
前記バイパス流路は、前記高圧接続路よりも上流側で前記高圧系統に接続されていることを特徴としている。
この特徴によれば、バイパス流路に設けられるバランス弁を開放することにより、高圧系統から低圧系統に高圧接続路よりも上流側で冷媒ガスを迂回させることができるため、密閉容器による冷媒ガスの流動の影響を抑え且つ迅速にサージングを防止することができる。
A bypass channel connecting between the high-pressure system and the low-pressure system, and a balance valve capable of opening and closing the bypass channel,
The bypass flow path is connected to the high pressure system upstream of the high pressure connection path.
According to this feature, by opening the balance valve provided in the bypass flow path, the refrigerant gas can be bypassed from the high pressure system to the low pressure system upstream of the high pressure connection path. The influence of flow can be suppressed and surging can be prevented quickly.

前記高圧接続路に、該高圧接続路を流通する冷媒ガスの流量を調整する流量調整部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、高圧系統の冷媒ガスが高圧開閉弁を介し密閉容器内に短時間に且つ大量に流入してしまう虞を解消し、当該冷媒ガスが流量調整部で流量調整されるため、急激な圧力変動が抑制され、圧力制御の精度を高めることができる。
The high-pressure connection path is provided with a flow rate adjusting unit that adjusts the flow rate of the refrigerant gas flowing through the high-pressure connection path.
According to this feature, the refrigerant gas of the high-pressure system is eliminated from flowing in a large amount in a short time into the sealed container via the high-pressure on-off valve, and the flow rate of the refrigerant gas is adjusted by the flow rate adjustment unit. Sudden pressure fluctuations are suppressed, and the accuracy of pressure control can be increased.

前記高圧接続路に、該高圧接続路を流通する冷媒ガスを圧縮して前記密閉容器に送出する冷媒圧縮部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、高圧系統に存在する冷媒の圧力を、冷媒圧縮部により強制的に高め更なる高圧状態として密閉容器に蓄圧できるため、密閉容器の内容量を小さくすることができる。
The high-pressure connection path is provided with a refrigerant compression section that compresses the refrigerant gas flowing through the high-pressure connection path and sends it out to the sealed container.
According to this feature, the pressure of the refrigerant existing in the high-pressure system can be forcibly increased by the refrigerant compression unit and stored in the closed container as a further high-pressure state, so that the internal capacity of the closed container can be reduced.

前記密閉容器には、冷媒ガス補充用のボンベが開閉弁を介して接続されていることを特徴としている。
この特徴によれば、密閉容器内の冷媒ガスの圧力が低下した場合には、開閉弁を開放しボンベから冷媒ガスを補充することができるため、密閉容器内の冷媒ガスの圧力を低圧系統よりも高い状態に維持することができる。
A cylinder for replenishing refrigerant gas is connected to the sealed container through an on-off valve.
According to this feature, when the pressure of the refrigerant gas in the sealed container decreases, the on-off valve can be opened and the refrigerant gas can be replenished from the cylinder. Can be maintained in a high state.

本発明の実施例における冷媒ガス冷凍サイクルを用いた冷却装置を示す図である。It is a figure which shows the cooling device using the refrigerant gas refrigerating cycle in the Example of this invention. 実施例における制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus in an Example. 実施例における制御装置による第1電磁弁及び第2電磁弁の開閉制御のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the opening / closing control of the 1st solenoid valve by the control apparatus in an Example, and a 2nd solenoid valve. 本発明の第1の変形例における冷媒ガス冷凍サイクルを用いた冷却装置の一部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a part of cooling device using the refrigerant gas refrigerating cycle in the 1st modification of this invention. 本発明の第2の変形例における冷媒ガス冷凍サイクルを用いた冷却装置の一部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a part of cooling device using the refrigerant gas refrigerating cycle in the 2nd modification of this invention. 本発明の第3の変形例における冷媒ガス冷凍サイクルを用いた冷却装置の一部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows a part of cooling device using the refrigerant gas refrigerating cycle in the 3rd modification of this invention.

本発明に係る冷媒ガス冷凍サイクルを用いた冷却装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing the cooling device using the refrigerant gas refrigerating cycle which concerns on this invention is demonstrated below based on an Example.

実施例に係る冷媒ガス冷凍サイクルを用いた冷却装置につき、図1から図3を参照して説明する。   A cooling device using the refrigerant gas refrigeration cycle according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図1に示されるように、本実施例における冷却装置1は、種々の素材や加工品並びに生鮮食料品等を保存する冷凍庫等の冷却対象物を冷却するために、後述する循環路内に密封された冷媒ガスを利用した、冷媒ガス冷凍サイクルを構成している。尚、この冷却装置1は、系の温度・圧力の違いにより、冷凍用、冷蔵用、空調冷房用等に適用でき、冷却対象に応じて好適な冷却温度領域の冷凍システムに適用される。更に尚、本実施例では冷媒ガスとして乾燥窒素ガスを適用しているが、密閉された循環路内を循環可能な冷媒であればこれに限らず、種々のガスや空気を適用することができる。   As shown in FIG. 1, the cooling device 1 in this embodiment is sealed in a circulation path to be described later in order to cool a cooling object such as a freezer for storing various materials, processed products, and fresh foods. The refrigerant gas refrigeration cycle using the produced refrigerant gas is configured. The cooling device 1 can be applied to refrigeration, refrigeration, air conditioning cooling, and the like depending on the temperature and pressure of the system, and is applied to a refrigeration system having a cooling temperature region suitable for the object to be cooled. Furthermore, in this embodiment, dry nitrogen gas is used as the refrigerant gas. However, the present invention is not limited to this, and various gases and air can be applied as long as the refrigerant can circulate in the closed circulation path. .

冷却装置1は、コンプレッサC(圧縮機)、水冷熱交換器3(冷却器)、排熱回収熱交換器4、膨張タービンE(膨張機)、ブライン冷却器5(熱交換器)を主に備え、これらの機器が後述する冷媒ガス循環路として各種配管により密閉状に接続されている。   The cooling device 1 mainly includes a compressor C (compressor), a water-cooled heat exchanger 3 (cooler), an exhaust heat recovery heat exchanger 4, an expansion turbine E (expander), and a brine cooler 5 (heat exchanger). These devices are connected in a sealed manner by various pipes as a refrigerant gas circulation path to be described later.

冷媒ガス循環路について詳しくは、コンプレッサCの下流側(吐出側)には、配管7aを介して水冷熱交換器3の高温側配管3aが接続されている。水冷熱交換器3の高温側配管3aの下流側には、配管7bを介して排熱回収熱交換器4の高温側配管4aが接続されており、排熱回収熱交換器4の高温側配管4aの下流側には、配管7cを介して膨張タービンEが接続されており、膨張タービンEの下流側(吐出側)には、配管7dを介してブライン冷却器5の冷媒ガス配管5aが接続されている。ブライン冷却器5の冷媒ガス配管5aの下流側には、配管7eを介して排熱回収熱交換器4の低温側配管4bが接続されており、排熱回収熱交換器4の低温側配管4bの下流側には、配管7fを介してコンプレッサCが接続されている。   In detail about the refrigerant gas circulation path, the high temperature side pipe 3a of the water-cooled heat exchanger 3 is connected to the downstream side (discharge side) of the compressor C via the pipe 7a. The high temperature side pipe 4a of the exhaust heat recovery heat exchanger 4 is connected to the downstream side of the high temperature side pipe 3a of the water-cooled heat exchanger 3 via a pipe 7b, and the high temperature side pipe of the exhaust heat recovery heat exchanger 4 is connected. The expansion turbine E is connected to the downstream side of 4a via a pipe 7c, and the refrigerant gas pipe 5a of the brine cooler 5 is connected to the downstream side (discharge side) of the expansion turbine E via a pipe 7d. Has been. A low temperature side pipe 4b of the exhaust heat recovery heat exchanger 4 is connected to the downstream side of the refrigerant gas pipe 5a of the brine cooler 5 via a pipe 7e, and a low temperature side pipe 4b of the exhaust heat recovery heat exchanger 4 is connected. The compressor C is connected to the downstream side of this via a pipe 7f.

尚、本実施例においては、冷媒ガスを圧縮するコンプレッサCの下流側(吐出側)から膨張タービンEの上流側(吸入側)までの間に配設される配管7a、水冷熱交換器3(高温側配管3a)、配管7b、排熱回収熱交換器4(高温側配管4a)及び配管7cにより高圧系統が構成され、また、冷媒ガスを膨張させる膨張タービンEの下流側(吐出側)からコンプレッサCの上流側(吸入側)までの間に配設される配管7d、ブライン冷却器5(冷媒ガス配管5a)、配管7e、排熱回収熱交換器4(低温側配管4b)及び配管7fにより低圧系統が構成されるものとして説明する。   In this embodiment, the pipe 7a disposed between the downstream side (discharge side) of the compressor C for compressing the refrigerant gas and the upstream side (suction side) of the expansion turbine E, the water-cooled heat exchanger 3 ( The high temperature side pipe 3a), the pipe 7b, the exhaust heat recovery heat exchanger 4 (high temperature side pipe 4a) and the pipe 7c constitute a high pressure system, and from the downstream side (discharge side) of the expansion turbine E which expands the refrigerant gas. Pipe 7d, brine cooler 5 (refrigerant gas pipe 5a), pipe 7e, exhaust heat recovery heat exchanger 4 (low temperature side pipe 4b), and pipe 7f arranged between the upstream side (suction side) of compressor C Will be described as a low-pressure system.

また、高圧系統を構成する配管7bには、バイパス配管16a(バイパス流路)が接続され、バイパス配管16aは、バランス弁14により流路を開閉可能に構成されている。バイパス配管16aに設けられるバランス弁14の下流側には、三方切換弁15が設けられ、三方切換弁15から分岐する一方の分岐バイパス配管16bが低圧系統を構成する配管7fと接続され、他方の分岐バイパス配管16cが低圧系統を構成する配管7dと接続されている。尚、三方切換弁15から分岐する他方の分岐バイパス配管16cは、高圧系統を構成する配管7bから低圧系統を構成する配管7dに高温の冷媒ガスを直接供給することにより低圧系統の除霜等を行うための昇温用バイパスラインとして機能する。   Further, a bypass pipe 16 a (bypass flow path) is connected to the pipe 7 b constituting the high-pressure system, and the bypass pipe 16 a is configured to be able to open and close the flow path by the balance valve 14. On the downstream side of the balance valve 14 provided in the bypass pipe 16a, a three-way switching valve 15 is provided, and one branch bypass pipe 16b branched from the three-way switching valve 15 is connected to the pipe 7f constituting the low-pressure system, and the other A branch bypass pipe 16c is connected to a pipe 7d constituting the low-pressure system. The other branch bypass pipe 16c that branches from the three-way switching valve 15 is configured to perform defrosting of the low-pressure system by directly supplying high-temperature refrigerant gas from the pipe 7b that configures the high-pressure system to the pipe 7d that configures the low-pressure system. It functions as a temperature-increasing bypass line.

また、高圧系統を構成する配管7bには、バイパス配管16aよりも下流側の位置に接続配管6a(高圧接続路)が接続されるとともに、低圧系統を構成する配管7dには、三方切換弁15から分岐する他方の分岐バイパス配管16cを介して接続配管6b(低圧接続路)が接続されることにより、高圧系統と低圧系統との間に接続配管6a,6bを介して密閉容器としての膨張タンク6が接続されている。また、接続配管6aは、第1電磁弁8(高圧開閉弁)により流路を開閉可能に構成されるとともに、接続配管6bは、第2電磁弁9(低圧開閉弁)により流路を開閉可能に構成されている。   The pipe 7b constituting the high-pressure system is connected to a connecting pipe 6a (high-pressure connection path) at a position downstream of the bypass pipe 16a, and the pipe 7d constituting the low-pressure system is connected to the three-way switching valve 15. The connection pipe 6b (low-pressure connection path) is connected via the other branch bypass pipe 16c that branches from the expansion tank, so that the expansion tank as a sealed container is connected between the high-pressure system and the low-pressure system via the connection pipes 6a and 6b. 6 is connected. The connection pipe 6a is configured to open and close the flow path by the first electromagnetic valve 8 (high pressure on-off valve), and the connection pipe 6b can be opened and closed by the second electromagnetic valve 9 (low pressure on-off valve). It is configured.

コンプレッサC及び膨張タービンEは、モータ10により駆動される。このモータ10は、同軸上に延びる一対の駆動軸10a,10bを備え、それぞれにコンプレッサCと膨張タービンEとが接続されており、膨張タービンEの上流側(吸入側)の高圧冷媒ガスにより生じる該膨張タービンEの回転動力が、駆動軸10bを介してコンプレッサCの駆動軸10aに伝達されることで、動力回収がなされるように構成されている。   The compressor C and the expansion turbine E are driven by the motor 10. The motor 10 includes a pair of drive shafts 10a and 10b extending on the same axis, to which a compressor C and an expansion turbine E are connected, and is generated by a high-pressure refrigerant gas upstream (suction side) of the expansion turbine E. The rotational power of the expansion turbine E is transmitted to the drive shaft 10a of the compressor C via the drive shaft 10b, so that the power is recovered.

また、モータ10には、空冷用のファンFにより空気が循環する空冷用循環流路12が接続されており、ファンF及び空冷用循環流路12によりモータ10が冷却されるようになっている。また、空冷用循環流路12には、空冷用循環流路12内の空気と熱交換するラジエータ13が接続されている。   The motor 10 is connected to an air cooling circulation passage 12 through which air is circulated by an air cooling fan F, and the motor 10 is cooled by the fan F and the air cooling circulation passage 12. . The air cooling circulation channel 12 is connected to a radiator 13 that exchanges heat with the air in the air cooling circulation channel 12.

また、モータ10には、コンプレッサCの駆動軸10a(以下、単に駆動軸10aともいう)の回転数を検出するための回転数計が設けられている。回転数を検出する方法としてはロータリエンコーダ式、パルス式等があるが、本実施例ではロータリエンコーダ式を例に取り説明する。図2に示されるように、モータ10には、駆動軸10aの回転数を検出するためのロータリエンコーダ11が設けられ、ロータリエンコーダ11は、モータ10の駆動を制御する制御装置2に接続されている。この制御装置2は、ロータリエンコーダ11により検出された駆動軸10aの回転数に基づき、前述した第1電磁弁8及び第2電磁弁9に制御信号を送ることにより、第1電磁弁8及び第2電磁弁9の開閉制御を行うことができるようになっている。また、制御装置2は、コンプレッサCの駆動軸10aの回転数の変動と低圧系統の圧力の変動との対応データのテーブルを記憶した図示しない記憶部に接続されている。尚、本実施例では、制御装置2は、高圧系統及び低圧系統の適所に設けられた圧力センサ(図示略)にも接続されており、これらの圧力センサにより検出された高圧系統及び低圧系統の内部圧力に基づき、第1電磁弁8及び第2電磁弁9の開閉制御を行うこともできるようになっている。   Further, the motor 10 is provided with a rotation speed meter for detecting the rotation speed of the drive shaft 10a of the compressor C (hereinafter also simply referred to as the drive shaft 10a). As a method for detecting the rotational speed, there are a rotary encoder type, a pulse type and the like. In this embodiment, a rotary encoder type will be described as an example. As shown in FIG. 2, the motor 10 is provided with a rotary encoder 11 for detecting the rotational speed of the drive shaft 10 a, and the rotary encoder 11 is connected to a control device 2 that controls driving of the motor 10. Yes. The control device 2 sends a control signal to the first electromagnetic valve 8 and the second electromagnetic valve 9 described above based on the rotational speed of the drive shaft 10a detected by the rotary encoder 11, whereby the first electromagnetic valve 8 and the first electromagnetic valve 8 2 The opening / closing control of the solenoid valve 9 can be performed. Further, the control device 2 is connected to a storage unit (not shown) that stores a table of data corresponding to fluctuations in the rotational speed of the drive shaft 10a of the compressor C and fluctuations in pressure in the low-pressure system. In this embodiment, the control device 2 is also connected to pressure sensors (not shown) provided at appropriate positions in the high-pressure system and the low-pressure system, and the high-pressure system and the low-pressure system detected by these pressure sensors. Based on the internal pressure, opening / closing control of the first electromagnetic valve 8 and the second electromagnetic valve 9 can be performed.

水冷熱交換器3は、コンプレッサCにより圧縮された冷媒ガスが流れる高温側配管3aと、高温側配管3aとは別系統であり冷却水が循環する低温側配管3bと、を備えており、高温側配管3aと低温側配管3bとの間で熱交換を行うことにより、高温側配管3a内を流れる冷媒ガスを冷却できるようになっている。尚、ここでいう高温側配管3a及び低温側配管3bとは、水冷熱交換器3において熱交換を行う2つの配管の内部を流れる冷媒ガスの温度を比較したときの高温側、低温側に基づくものである。   The water-cooled heat exchanger 3 includes a high-temperature side pipe 3a through which the refrigerant gas compressed by the compressor C flows, and a low-temperature side pipe 3b that is a separate system from the high-temperature side pipe 3a and in which cooling water circulates. By performing heat exchange between the side pipe 3a and the low temperature side pipe 3b, the refrigerant gas flowing in the high temperature side pipe 3a can be cooled. The high temperature side pipe 3a and the low temperature side pipe 3b referred to here are based on the high temperature side and the low temperature side when the temperatures of the refrigerant gases flowing through the two pipes performing heat exchange in the water-cooled heat exchanger 3 are compared. Is.

排熱回収熱交換器4は、水冷熱交換器3で冷却された冷媒ガスが流れる高温側配管4aと、ブライン冷却器5からの戻り冷媒ガスが流れる低温側配管4bと、を備えており、高温側配管4aと低温側配管4bとの間で熱交換を行うことにより、高温側配管4a内を流れる冷媒ガスを冷却できるようになっている。尚、ここでいう高温側配管4a及び低温側配管4bとは、排熱回収熱交換器4において熱交換を行う2つの配管の内部を流れる冷媒ガスの温度を比較したときの高温側、低温側に基づくものである。   The exhaust heat recovery heat exchanger 4 includes a high temperature side pipe 4a through which the refrigerant gas cooled by the water cooling heat exchanger 3 flows, and a low temperature side pipe 4b through which the return refrigerant gas from the brine cooler 5 flows. By performing heat exchange between the high temperature side pipe 4a and the low temperature side pipe 4b, the refrigerant gas flowing in the high temperature side pipe 4a can be cooled. The high temperature side pipe 4a and the low temperature side pipe 4b referred to here are the high temperature side and the low temperature side when the temperatures of the refrigerant gas flowing through the two pipes that perform heat exchange in the exhaust heat recovery heat exchanger 4 are compared. It is based on.

ブライン冷却器5は、膨張タービンEで膨張させた低圧の冷媒ガスが流れる配管7dに接続された冷媒ガス配管5aと、冷媒ガス配管5aとは別系統でありブラインが循環するブライン配管5bと、を備えており、冷媒ガス配管5aとブライン配管5bとの間で熱交換を行うことにより、ブライン配管5b内を流れるブラインを冷却できるようになっている。尚、ブライン配管5bは、図示しない冷却対象物である冷凍庫の内部に配設される熱交換管と接続されており、冷却されたブラインが熱交換管を流れることにより、冷凍庫内を冷却できるようになっている。   The brine cooler 5 includes a refrigerant gas pipe 5a connected to a pipe 7d through which the low-pressure refrigerant gas expanded by the expansion turbine E flows, a brine pipe 5b that is a separate system from the refrigerant gas pipe 5a, and in which the brine circulates. The brine flowing through the brine pipe 5b can be cooled by exchanging heat between the refrigerant gas pipe 5a and the brine pipe 5b. The brine pipe 5b is connected to a heat exchange pipe disposed inside the freezer, which is a cooling target (not shown), so that the cooled brine can cool the inside of the freezer by flowing through the heat exchange pipe. It has become.

膨張タンク6は、所定の内部容量で密閉状に構成され、高圧系統の冷媒ガスを収容可能な耐圧性能を備えている。膨張タンク6内には、冷却装置1の冷媒ガス循環路に供給された冷媒ガスと同じく乾燥窒素ガスが封入されている。尚、膨張タンク6内の乾燥窒素ガスの封入圧力は、少なくとも接続配管6bを介して接続される低圧系統を構成する配管7d内の冷媒ガスの圧力よりも高くなるように設定されている。   The expansion tank 6 is hermetically sealed with a predetermined internal capacity, and has pressure resistance capable of accommodating the refrigerant gas of the high-pressure system. In the expansion tank 6, dry nitrogen gas is sealed in the same manner as the refrigerant gas supplied to the refrigerant gas circulation path of the cooling device 1. The sealed pressure of the dry nitrogen gas in the expansion tank 6 is set to be higher than the pressure of the refrigerant gas in the pipe 7d constituting at least the low pressure system connected via the connection pipe 6b.

次に、冷却装置1の通常運転である冷却運転時の動作について説明する。尚、以下の説明において、配管7f内の冷媒ガスA1(例えば約4kPa、約35℃)を基準とし、高圧とは、冷媒ガスA1と比べて高圧であることを指し、低圧とは、冷媒ガスA1と略同圧(誤差5kPa以内)であることを指し、常温とは、冷媒ガスA1と略同温(誤差5℃以内)であることを指し、高温、低温とは、常温よりも高温、低温であることを指す。尚、高圧・低圧系統の各所における冷媒ガスの圧力、温度の数値は、例示に過ぎず当該数値に限られるものではない。また、本実施例においては、冷媒ガスの圧力の数値は大気圧(約101kPa)との差であり、0kPaは大気圧を示している。   Next, the operation | movement at the time of the cooling operation which is the normal driving | operation of the cooling device 1 is demonstrated. In the following description, on the basis of the refrigerant gas A1 (for example, about 4 kPa, about 35 ° C.) in the pipe 7f, the high pressure means a higher pressure than the refrigerant gas A1, and the low pressure means the refrigerant gas A1 indicates substantially the same pressure (within 5 kPa error), normal temperature indicates substantially the same temperature as refrigerant gas A1 (within 5 ° C error), and high temperature and low temperature are higher than normal temperature. Refers to low temperature. Note that the numerical values of the pressure and temperature of the refrigerant gas at various points in the high-pressure / low-pressure system are merely examples, and are not limited to the numerical values. In this embodiment, the numerical value of the pressure of the refrigerant gas is a difference from the atmospheric pressure (about 101 kPa), and 0 kPa indicates the atmospheric pressure.

冷却運転時において、モータ10が駆動すると、コンプレッサCは、配管7f内の低圧常温の冷媒ガスA1(約4kPa、約35℃)を吸引して圧縮する。コンプレッサCにより圧縮され昇温した高圧高温冷媒ガスA2(約81kPa、約119℃)は、配管7aを通って水冷熱交換器3の高温側配管3aに吐出される。   When the motor 10 is driven during the cooling operation, the compressor C sucks and compresses the low-pressure, normal-temperature refrigerant gas A1 (about 4 kPa, about 35 ° C.) in the pipe 7f. The high-pressure high-temperature refrigerant gas A2 (about 81 kPa, about 119 ° C.) compressed by the compressor C and heated is discharged to the high-temperature side pipe 3a of the water-cooled heat exchanger 3 through the pipe 7a.

冷却運転時には、水冷熱交換器3の低温側配管3b内を冷却水が循環しているため、水冷熱交換器3の高温側配管3aに吐出された高圧高温冷媒ガスA2は、水冷熱交換器3の低温側配管3b内を流れる冷却水と熱交換され、高圧高温冷媒ガスA3(約80kPa、約43℃)となり、排熱回収熱交換器4の高温側配管4aに吐出される。   During the cooling operation, since the cooling water circulates in the low temperature side pipe 3b of the water cooling heat exchanger 3, the high pressure high temperature refrigerant gas A2 discharged to the high temperature side pipe 3a of the water cooling heat exchanger 3 is the water cooling heat exchanger. The heat is exchanged with the cooling water flowing in the low temperature side pipe 3b of No. 3, and becomes high-pressure high-temperature refrigerant gas A3 (about 80 kPa, about 43 ° C.), which is discharged to the high-temperature side pipe 4a of the exhaust heat recovery heat exchanger 4.

排熱回収熱交換器4の高温側配管4aに吐出された高圧高温冷媒ガスA3は、排熱回収熱交換器4の低温側配管4b内を流れる後述する低圧低温冷媒ガスA6と熱交換され、高圧低温冷媒ガスA4(約79kPa、約−77℃)となり、膨張タービンEに吐出される。   The high-pressure high-temperature refrigerant gas A3 discharged to the high-temperature side pipe 4a of the exhaust heat recovery heat exchanger 4 is heat-exchanged with a low-pressure low-temperature refrigerant gas A6 described later flowing in the low-temperature side pipe 4b of the exhaust heat recovery heat exchanger 4, The high-pressure and low-temperature refrigerant gas A4 (about 79 kPa, about −77 ° C.) is discharged to the expansion turbine E.

膨張タービンEに吐出された高圧低温冷媒ガスA4は、膨張タービンEにより膨張され、低圧低温冷媒ガスA5(約7kPa、約−100℃)となり、ブライン冷却器5の冷媒ガス配管5aに吐出される。   The high-pressure and low-temperature refrigerant gas A4 discharged to the expansion turbine E is expanded by the expansion turbine E, becomes low-pressure low-temperature refrigerant gas A5 (about 7 kPa, about −100 ° C.), and is discharged to the refrigerant gas pipe 5a of the brine cooler 5. .

冷却運転時には、ブライン冷却器5のブライン配管5b内をブラインが循環しているため、ブライン冷却器5の冷媒ガス配管5aに吐出された低圧低温冷媒ガスA5は、ブライン冷却器5のブライン配管5b内を流れるブラインと熱交換され、低圧低温冷媒ガスA6(約6kPa、約−85℃)となり、排熱回収熱交換器4の低温側配管4bに吐出される。   During the cooling operation, since the brine is circulating in the brine pipe 5b of the brine cooler 5, the low-pressure low-temperature refrigerant gas A5 discharged to the refrigerant gas pipe 5a of the brine cooler 5 is the brine pipe 5b of the brine cooler 5. Heat is exchanged with the brine flowing in the interior, and the low-pressure low-temperature refrigerant gas A6 (about 6 kPa, about −85 ° C.) is discharged to the low-temperature side pipe 4 b of the exhaust heat recovery heat exchanger 4.

排熱回収熱交換器4の低温側配管4bに吐出された低圧低温冷媒ガスA6は、排熱回収熱交換器4の高温側配管4a内を流れる前述した高圧高温冷媒ガスA3と熱交換され、低圧常温冷媒ガスA1(約4kPa、約35℃)となり、配管7fに吐出される。   The low-pressure low-temperature refrigerant gas A6 discharged to the low-temperature side pipe 4b of the exhaust heat recovery heat exchanger 4 is heat-exchanged with the above-described high-pressure high-temperature refrigerant gas A3 flowing in the high-temperature side pipe 4a of the exhaust heat recovery heat exchanger 4. The low-pressure room-temperature refrigerant gas A1 (about 4 kPa, about 35 ° C.) is discharged to the pipe 7f.

尚、上述した冷却装置1の冷却運転時の空気冷凍サイクルにおける圧力及び温度は、モータ10(コンプレッサCの駆動軸10a)の回転数が約19000rpmの条件のものを例に説明している。   The pressure and temperature in the air refrigeration cycle during the cooling operation of the cooling device 1 described above are described as an example under the condition that the rotational speed of the motor 10 (drive shaft 10a of the compressor C) is about 19000 rpm.

冷却運転時において、制御装置2は、常時、ロータリエンコーダ11により検出されるモータ10の回転数を監視して前述したコンプレッサCの駆動軸10aの回転数の変動と低圧系統の圧力の変動との対応データのテーブルを記憶した記憶部と照会しており、ロータリエンコーダ11により検出されるコンプレッサCの駆動軸10aの回転数の変動値が上限基準値を上回った場合、あるいは下限基準値を下回った場合に、制御信号を送信して第1電磁弁8、あるいは第2電磁弁9を開放できるようになっている。   During the cooling operation, the control device 2 constantly monitors the number of rotations of the motor 10 detected by the rotary encoder 11, and detects the change in the number of rotations of the drive shaft 10 a of the compressor C and the change in the pressure of the low-pressure system. Inquiries are made with the storage unit that stores the table of corresponding data, and the fluctuation value of the rotational speed of the drive shaft 10a of the compressor C detected by the rotary encoder 11 exceeds the upper limit reference value or falls below the lower limit reference value. In this case, the first electromagnetic valve 8 or the second electromagnetic valve 9 can be opened by transmitting a control signal.

モータ10の回転数の上昇値が上限基準値を上回った状態においては、コンプレッサCにおける冷媒ガスの圧縮比が高くなり、配管7fからコンプレッサCに吸引された冷媒ガスが過剰に圧縮され、高圧系統の冷媒ガスの圧力が相対的に高くなるとともに、膨張タービンEにおける冷媒ガスの膨張(減圧)が過剰に行われ、低圧系統の冷媒ガスの圧力が相対的に低くなり、低圧系統を流れる冷媒ガスの圧力が相対的に大きく低下する。このとき、低圧系統の冷媒ガスの圧力が設計上の下限値(例えば大気圧)を下回った場合、低圧系統を構成する配管や機器に外気が入り込む虞がある。   In a state where the increase value of the rotation speed of the motor 10 exceeds the upper limit reference value, the compression ratio of the refrigerant gas in the compressor C becomes high, the refrigerant gas sucked into the compressor C from the pipe 7f is excessively compressed, and the high pressure system The refrigerant gas in the expansion turbine E is excessively expanded (decompressed), the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system is relatively low, and the refrigerant gas flowing through the low-pressure system is relatively high. The pressure of the water drops relatively greatly. At this time, when the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system falls below a design lower limit value (for example, atmospheric pressure), there is a possibility that outside air may enter the pipes and equipment constituting the low-pressure system.

そのため、ロータリエンコーダ11により検出されるモータ10の回転数の上昇値が上限基準値を上回った場合、制御装置2により第2電磁弁9を開放することにより、膨張タンク6と低圧系統を構成する配管7dとが接続配管6b及び他方の分岐バイパス配管16cを介して連通され、膨張タンク6内に封入されていた冷媒ガスが低圧系統を構成する配管7dに供給し、低圧系統を流れる冷媒ガスの圧力を上昇させ、大気圧よりも大きい圧力(0kPa<低圧系統の冷媒ガスの圧力)に調整することができる。   Therefore, when the increase value of the rotation speed of the motor 10 detected by the rotary encoder 11 exceeds the upper limit reference value, the control device 2 opens the second electromagnetic valve 9 to configure the expansion tank 6 and the low pressure system. The piping 7d communicates with the connecting piping 6b and the other branch bypass piping 16c, and the refrigerant gas sealed in the expansion tank 6 is supplied to the piping 7d constituting the low-pressure system, and the refrigerant gas flowing through the low-pressure system The pressure can be increased and adjusted to a pressure greater than atmospheric pressure (0 kPa <pressure of refrigerant gas in the low-pressure system).

一方で、モータ10の回転数の下降値が下限基準値を下回った状態においては、コンプレッサCにおける冷媒ガスの圧縮比が低くなり、配管7fからコンプレッサCに吸引された冷媒ガスが十分に圧縮されず、高圧系統の冷媒ガスの圧力が相対的に低くなるとともに、膨張タービンEにおける冷媒ガスの膨張(減圧)が十分に行われず、低圧系統を流れる冷媒ガスの圧力が相対的に大きく上昇する。低圧系統を構成する配管や機器は、その耐圧性能が低圧仕様であることから、低圧系統の冷媒ガスの圧力が設計上の上限値(例えば10kPa)を上回った場合、破損する虞がある。   On the other hand, in a state where the lowering value of the rotational speed of the motor 10 is lower than the lower limit reference value, the refrigerant gas compression ratio in the compressor C becomes low, and the refrigerant gas sucked into the compressor C from the pipe 7f is sufficiently compressed. However, the pressure of the refrigerant gas in the high-pressure system is relatively low, the refrigerant gas is not sufficiently expanded (decompressed) in the expansion turbine E, and the pressure of the refrigerant gas flowing through the low-pressure system is relatively large. Since the pressure resistance performance of the pipes and equipment constituting the low-pressure system is a low-pressure specification, there is a risk of damage if the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system exceeds a design upper limit (for example, 10 kPa).

そのため、ロータリエンコーダ11により検出されるモータ10の回転数の下降値が下限基準値を下回った場合、制御装置2により第1電磁弁8が開放されることにより、膨張タンク6と高圧系統を構成する配管7bとが接続配管6aを介して連通され、高圧系統から膨張タンク6内に冷媒ガスが回収されることにより、膨張タービンEにおいて吸入・吐出される冷媒ガスの量を制限し、低圧系統を流れる冷媒ガスの圧力を低下させ、耐圧性能を満たす圧力(例えば低圧系統の冷媒ガスの圧力<10kPa)に調整することができる。   Therefore, when the lowering value of the rotational speed of the motor 10 detected by the rotary encoder 11 falls below the lower limit reference value, the first electromagnetic valve 8 is opened by the control device 2, thereby constituting the expansion tank 6 and the high pressure system. And the piping 7b to be communicated via the connecting piping 6a, and the refrigerant gas is recovered from the high pressure system into the expansion tank 6, thereby limiting the amount of refrigerant gas sucked and discharged in the expansion turbine E, and the low pressure system. Can be adjusted to a pressure satisfying the pressure resistance performance (for example, the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system <10 kPa).

次に、制御装置2における第1電磁弁8及び第2電磁弁9の開閉による圧力調整に関わるシステムフローについて図3を用いて説明する。図3に示されるように、制御装置2は、先ずステップSA1において、ロータリエンコーダ11からモータ10の回転数データ(回転数の変動値)を取得すると、ステップSA2に移り、取得した回転数データの値(上昇値)が上限基準値よりも大きいか否かの判断をし、上限基準値よりも大きい場合、ステップSA3に移り、制御信号を送信して第1電磁弁8を開放する。そして、ステップSA4に移り、再度ロータリエンコーダ11からモータ10の回転数データを取得すると、ステップSA5に移り、取得した回転数データの値(上昇値)が上限基準値近傍の所定の設定値以下か否かの判断をし、当該設定値以下の場合、ステップSA6に移り、制御信号を送信して第1電磁弁8を閉塞する。尚、上記した所定の設定値として、上限基準値自体を設定してもよい。   Next, a system flow relating to pressure adjustment by opening and closing the first electromagnetic valve 8 and the second electromagnetic valve 9 in the control device 2 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, when the control device 2 first acquires the rotational speed data (variation value of the rotational speed) of the motor 10 from the rotary encoder 11 in step SA1, the control device 2 proceeds to step SA2 and stores the acquired rotational speed data. It is determined whether or not the value (increased value) is greater than the upper limit reference value. If the value (increased value) is greater than the upper limit reference value, the process proceeds to step SA3, where a control signal is transmitted to open the first electromagnetic valve 8. If the rotational speed data of the motor 10 is acquired from the rotary encoder 11 again, the process proceeds to step SA4, and the process proceeds to step SA5, where the value (increase value) of the acquired rotational speed data is equal to or less than a predetermined set value near the upper limit reference value. If it is determined that the value is equal to or less than the set value, the process proceeds to step SA6, where a control signal is transmitted to close the first electromagnetic valve 8. Note that the upper limit reference value itself may be set as the predetermined set value.

更に尚、ステップSA5において、取得した回転数データの値(上昇値)が当該設定値よりも大きい場合、モータ10の回転数の変動値が設定範囲内に戻っていないと判断し、ステップSA4に戻る。   Furthermore, in step SA5, when the value (increase value) of the acquired rotation speed data is larger than the set value, it is determined that the fluctuation value of the rotation speed of the motor 10 has not returned within the set range, and the process proceeds to step SA4. Return.

また、ステップSA2において、取得した回転数データの値(下降値)が上限基準値よりも小さいと判断した場合、ステップSA2’に移り、取得した回転数データの値(下降値)が下限基準値よりも小さいか否かの判断をし、下限基準値よりも小さい場合、ステップSA3’に移り、制御信号を送信して第2電磁弁9を開放する。そして、ステップSA4’に移り、再度ロータリエンコーダ11からモータ10の回転数データを取得すると、ステップSA5’に移り、取得した回転数データの値(下降値)が下限基準値近傍の所定の設定値以上か否かの判断をし、当該設定値以上の場合、モータ10の回転数の変動値が設定範囲内であると判断し、ステップSA6’に移り、制御信号を送信して第2電磁弁9を閉塞する。尚、上記した所定の設定値として、下限基準値自体を設定してもよい。   If it is determined in step SA2 that the acquired value (decrease value) of the rotational speed data is smaller than the upper limit reference value, the process proceeds to step SA2 ′, where the acquired value (decrease value) of the rotational speed data is the lower limit reference value. If it is smaller than the lower limit reference value, the process proceeds to step SA3 ′, where a control signal is transmitted to open the second electromagnetic valve 9. Then, the process proceeds to step SA4 ′, and when the rotational speed data of the motor 10 is acquired again from the rotary encoder 11, the process proceeds to step SA5 ′, where the value (decrease value) of the acquired rotational speed data is a predetermined set value near the lower limit reference value. It is determined whether or not the value is equal to or greater than the set value. If the value is equal to or greater than the set value, it is determined that the fluctuation value of the rotation speed of the motor 10 is within the set range, and the process proceeds to Step SA6 ′. 9 is closed. Note that the lower limit reference value itself may be set as the predetermined set value.

尚、ステップSA5’において、取得した回転数データの値(下降値)が当該設定値よりも小さい場合、モータ10の回転数が設定範囲内に戻っていないと判断し、ステップSA4’に戻る。   In step SA5 ', if the value (decrease value) of the acquired rotation speed data is smaller than the set value, it is determined that the rotation speed of the motor 10 has not returned within the set range, and the flow returns to step SA4'.

また、ステップSA2’において、取得した回転数データの値(下降値)が下限基準値よりも小さいか否かの判断をし、下限基準値よりも大きい場合、モータ10の回転数の変動値は、設定範囲内であると判断し、ステップSA1に戻る。   In step SA2 ′, it is determined whether or not the value (decrease value) of the acquired rotation speed data is smaller than the lower limit reference value. If the value is larger than the lower limit reference value, the fluctuation value of the rotation speed of the motor 10 is , It is determined that it is within the set range, and the process returns to step SA1.

このように、制御装置2は、ロータリエンコーダ11からモータ10の回転数データを取得し、モータ10の回転数の変動値が設定範囲内となるまで、第1電磁弁8及び第2電磁弁9の開閉制御を行うことができるため、低圧系統を流れる冷媒ガスの圧力を所定の設定範囲(0kPa<低圧系統の冷媒ガスの圧力<10kPa)内に調整することができる。   As described above, the control device 2 acquires the rotation speed data of the motor 10 from the rotary encoder 11, and the first electromagnetic valve 8 and the second electromagnetic valve 9 until the fluctuation value of the rotation speed of the motor 10 falls within the set range. Therefore, the pressure of the refrigerant gas flowing through the low-pressure system can be adjusted within a predetermined setting range (0 kPa <pressure of the refrigerant gas of the low-pressure system <10 kPa).

尚、制御装置2は、低圧系統の適所に設けられた圧力センサにより検出される低圧系統の冷媒ガスの圧力が、所定の設定範囲(0kPa<低圧系統の冷媒ガスの圧力<10kPa)内となった場合に、制御信号を送信して第1電磁弁8及び第2電磁弁9を閉塞するように構成されてもよい。   In the control device 2, the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system detected by the pressure sensor provided at an appropriate position in the low-pressure system is within a predetermined setting range (0 kPa <pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system <10 kPa). In this case, the first electromagnetic valve 8 and the second electromagnetic valve 9 may be closed by transmitting a control signal.

更に尚、制御装置2は、低圧系統の適所に設けられた圧力センサにより検出される低圧系統の冷媒ガスの圧力が、低圧系統の設計上の上限値を上回った場合、あるいは設計上の下限値を下回った場合に、制御信号を送信して第1電磁弁8、あるいは第2電磁弁9を開放するように構成されてもよい。   Furthermore, the control device 2 is configured so that the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system detected by a pressure sensor provided at an appropriate position in the low-pressure system exceeds the design upper limit value of the low-pressure system, or the design lower limit value. It may be configured to open the first electromagnetic valve 8 or the second electromagnetic valve 9 by transmitting a control signal when the value is lower than.

以上説明したように、本発明に係る冷却装置1によれば、低圧系統の冷媒ガスの圧力が設計上の上限値を上回った場合には、第1電磁弁8(高圧開閉弁)を開放し高圧系統の冷媒ガスを膨張タンク6(密閉容器)内に回収することで、低圧系統における冷媒ガスの量を制限して低圧系統における圧力の上昇を抑えることができ、また、低圧系統の冷媒ガスの圧力が設計上の下限値を下回った場合には、第2電磁弁9(低圧開閉弁)を開放し膨張タンク6内の冷媒ガスを低圧系統に供給することで、接続配管6b(低圧接続路)よりも下流側に設置されるブライン冷却器5(熱交換器)に流入する冷媒ガスの圧力を速やかに上昇させることができるため、低圧系統に配置されるブライン冷却器5、及び排熱回収熱交換器4に流入する冷媒ガスの圧力変化に対し、応答性高く且つ確実に保護することができる。   As described above, according to the cooling device 1 according to the present invention, when the pressure of the refrigerant gas in the low-pressure system exceeds the design upper limit value, the first electromagnetic valve 8 (high-pressure on-off valve) is opened. By collecting the refrigerant gas of the high-pressure system in the expansion tank 6 (sealed container), it is possible to limit the amount of refrigerant gas in the low-pressure system and suppress an increase in pressure in the low-pressure system. Is lower than the design lower limit value, the second solenoid valve 9 (low-pressure on-off valve) is opened and the refrigerant gas in the expansion tank 6 is supplied to the low-pressure system, thereby connecting pipe 6b (low-pressure connection). The pressure of the refrigerant gas flowing into the brine cooler 5 (heat exchanger) installed on the downstream side of the path) can be quickly increased, so that the brine cooler 5 disposed in the low-pressure system and the exhaust heat The refrigerant gas flowing into the recovered heat exchanger 4 To force changes, it is possible to protect responsive high and reliably.

また、第1電磁弁8(高圧開閉弁)、及び第2電磁弁9(低圧開閉弁)は、コンプレッサC(圧縮機)の駆動軸10aの回転数に基づき開閉制御されることで、冷媒ガスの圧力変動の発端となるコンプレッサCの駆動軸10aの回転数の変動に基づき、第1電磁弁8及び第2電磁弁9を開閉制御できるため、冷媒ガスの圧力変化に対して極めて応答性高くブライン冷却器5、及び排熱回収熱交換器4を保護できる。   The first solenoid valve 8 (high pressure on-off valve) and the second solenoid valve 9 (low pressure on-off valve) are controlled to open and close based on the rotational speed of the drive shaft 10a of the compressor C (compressor), so that the refrigerant gas Since the first electromagnetic valve 8 and the second electromagnetic valve 9 can be controlled to open and close based on fluctuations in the rotational speed of the drive shaft 10a of the compressor C, which is the starting point of the pressure fluctuation, the responsiveness to the pressure change of the refrigerant gas is extremely high. The brine cooler 5 and the exhaust heat recovery heat exchanger 4 can be protected.

また、接続配管6a(高圧接続路)は、ブライン冷却器5(熱交換器)からの戻り冷媒ガスを用いる排熱回収熱交換器4よりも上流側で高圧系統と接続されていることで、排熱回収熱交換器4を通過する前の比較的高温の冷媒ガスを、接続配管6aを介して膨張タンク6内に回収することができるため、この膨張タンク6内の冷媒ガスを接続配管6b(低圧接続路)及び他方の分岐バイパス配管16cを介し低圧系統に供給することで、低圧系統の除霜等の際に使用される昇温用バイパスラインの一部として利用することができる。   Further, the connection pipe 6a (high-pressure connection path) is connected to the high-pressure system on the upstream side of the exhaust heat recovery heat exchanger 4 using the return refrigerant gas from the brine cooler 5 (heat exchanger). Since the relatively high-temperature refrigerant gas before passing through the exhaust heat recovery heat exchanger 4 can be recovered in the expansion tank 6 through the connection pipe 6a, the refrigerant gas in the expansion tank 6 is connected to the connection pipe 6b. By supplying to the low-pressure system via the (low-pressure connection path) and the other branch bypass pipe 16c, it can be used as a part of the temperature-rising bypass line used for defrosting of the low-pressure system.

また、高圧系統と低圧系統との間を接続するバイパス配管16a(バイパス流路)は、接続配管6a(高圧接続路)よりも上流側で高圧系統に接続されていることで、バイパス配管16aに設けられるバランス弁14を開放することにより、接続配管6aよりも上流側で冷媒ガスを迂回させることができるため、膨張タンク6による冷媒ガスの流動の影響を抑え且つ迅速にサージングを防止することができる。   In addition, the bypass pipe 16a (bypass flow path) connecting the high pressure system and the low pressure system is connected to the high pressure system upstream of the connection pipe 6a (high pressure connection path), so that the bypass pipe 16a By opening the balance valve 14 provided, the refrigerant gas can be detoured upstream of the connection pipe 6a, so that the influence of the refrigerant gas flow by the expansion tank 6 can be suppressed and surging can be prevented quickly. it can.

また、膨張タンク6は、接続配管6a(高圧接続路)により水冷熱交換器3(冷却器)の高温側配管3aよりも下流側で高圧系統に接続されていることで、水冷熱交換器3において冷却された冷媒ガスA3(約43℃)を回収することができるため、膨張タンク6による冷媒ガスの管理を行いやすい。   Further, the expansion tank 6 is connected to the high-pressure system downstream of the high-temperature side pipe 3a of the water-cooled heat exchanger 3 (cooler) by the connection pipe 6a (high-pressure connection path), so that the water-cooled heat exchanger 3 Since the refrigerant gas A3 (about 43 ° C.) cooled in the step can be recovered, the refrigerant gas can be easily managed by the expansion tank 6.

次に、第1の変形例に係る冷却装置につき、図4を参照して説明する。本変形例の冷却装置は、後述する膨張タンク6に接続される機器を除き、他の構成機器は上述した実施例と同様であるため、その説明を省略する。本変形例の膨張タンク6には、上記した実施例と同じく接続配管6a、第1電磁弁8、接続配管6b、第2電磁弁9が接続されるほか、供給配管17aを介して乾燥窒素ガスが封入されるボンベ17が接続されている。また、供給配管17aは、電磁弁18(開閉弁)により流路を開閉可能に構成されている。更に、膨張タンク6には、その内部の圧力を検知する圧力センサ19が接続されている。また、電磁弁18及び圧力センサ19は、制御装置2に接続されている。   Next, a cooling device according to a first modification will be described with reference to FIG. Since the cooling apparatus of this modification is the same as that of the above-described embodiment except for the equipment connected to the expansion tank 6 described later, description thereof will be omitted. The expansion tank 6 of this modification is connected to the connection pipe 6a, the first electromagnetic valve 8, the connection pipe 6b, and the second electromagnetic valve 9 as in the above-described embodiment, and also dried nitrogen gas via the supply pipe 17a. Is connected to a cylinder 17. The supply pipe 17a is configured to be able to open and close the flow path by an electromagnetic valve 18 (open / close valve). Furthermore, the expansion tank 6 is connected to a pressure sensor 19 that detects the pressure inside the expansion tank 6. The solenoid valve 18 and the pressure sensor 19 are connected to the control device 2.

制御装置2は、圧力センサ19により検出された膨張タンク6内の圧力が所定値を下回った場合、電磁弁18を開放する制御信号を送ることにより、ボンベ17内の乾燥窒素ガスを膨張タンク6内に補充し、この膨張タンク6内の圧力を高める制御を行う。   When the pressure in the expansion tank 6 detected by the pressure sensor 19 falls below a predetermined value, the control device 2 sends dry nitrogen gas in the cylinder 17 by sending a control signal for opening the electromagnetic valve 18. The inside is replenished and control which raises the pressure in this expansion tank 6 is performed.

このように、膨張タンク6に、冷媒ガス補充用のボンベ17が電磁弁18(開閉弁)を介して接続されていることで、膨張タンク6内の冷媒ガスの圧力が低下した場合には、電磁弁18を開放しボンベ17から冷媒ガスを補充することができるため、膨張タンク6内の冷媒ガスの圧力を低圧系統よりも高い状態に維持することができる。   As described above, when the refrigerant gas refill cylinder 17 is connected to the expansion tank 6 via the electromagnetic valve 18 (open / close valve), when the pressure of the refrigerant gas in the expansion tank 6 decreases, Since the solenoid valve 18 can be opened and the refrigerant gas can be replenished from the cylinder 17, the pressure of the refrigerant gas in the expansion tank 6 can be maintained higher than that of the low pressure system.

次に、第2の変形例に係る冷却装置につき、図5を参照して説明する。本変形例の冷却装置は、後述する膨張タンク6に接続される機器を除き、他の構成機器は上述した実施例と同様であるため、その説明を省略する。本変形例の膨張タンク6には、上記した実施例と同じく接続配管6a、第1電磁弁8、接続配管6b、第2電磁弁9が接続されるほか、接続配管6a(高圧接続路)において第1電磁弁8のフランジと膨張タンク6のフランジとの間に、冷媒の流量調整用の第1オリフィスフランジ21が介設され、これらが締結部材25で締結されている。また接続配管6b(低圧接続路)において第2電磁弁9のフランジと膨張タンク6のフランジとの間に、同じく冷媒の流量調整用の第2オリフィスフランジ22が介設され、これらが締結部材25で締結されている。すなわち、これら第1オリフィスフランジ21及び第2オリフィスフランジ22は、本発明の流量調整部を構成している。   Next, a cooling device according to a second modification will be described with reference to FIG. Since the cooling apparatus of this modification is the same as that of the above-described embodiment except for the equipment connected to the expansion tank 6 described later, description thereof will be omitted. The expansion tank 6 of this modification is connected to the connection pipe 6a, the first electromagnetic valve 8, the connection pipe 6b, and the second electromagnetic valve 9 in the same manner as in the above embodiment, and in the connection pipe 6a (high pressure connection path). A first orifice flange 21 for adjusting the flow rate of the refrigerant is interposed between the flange of the first electromagnetic valve 8 and the flange of the expansion tank 6, and these are fastened by a fastening member 25. Further, a second orifice flange 22 for adjusting the flow rate of the refrigerant is interposed between the flange of the second electromagnetic valve 9 and the flange of the expansion tank 6 in the connection pipe 6b (low pressure connection path). It is concluded with. That is, the first orifice flange 21 and the second orifice flange 22 constitute a flow rate adjusting unit of the present invention.

第1オリフィスフランジ21は、SUS等の鋼材からなる略円形のフランジ板であり、第1電磁弁8及び膨張タンク6のフランジに締結する締結部材用の複数のボルト孔と、当該フランジ板の中心部に貫通形成された小径のオリフィス孔21aとを備える。オリフィス孔21aの孔径は、接続配管6aの内径よりも十分に小径であり、当該配管に接続されるフランジ板の外径に対し概ね5%〜15%程度の範囲で適宜設定されると好ましく、例えば外径φ100のフランジ板の場合、オリフィス孔21aの孔径はφ5,φ7.5,φ10若しくはφ12.5の中から選定されるとよい。   The first orifice flange 21 is a substantially circular flange plate made of a steel material such as SUS, a plurality of bolt holes for fastening members that are fastened to the flanges of the first electromagnetic valve 8 and the expansion tank 6, and the center of the flange plate. And a small-diameter orifice hole 21a formed through the portion. The hole diameter of the orifice hole 21a is sufficiently smaller than the inner diameter of the connection pipe 6a, and is preferably set appropriately in a range of about 5% to 15% with respect to the outer diameter of the flange plate connected to the pipe. For example, in the case of a flange plate having an outer diameter of φ100, the hole diameter of the orifice hole 21a may be selected from φ5, φ7.5, φ10, or φ12.5.

また第2オリフィスフランジ22は、上記した第1オリフィスフランジ21と同様の構成を有し、フランジ板の中心部に貫通形成され、接続配管6bの内径よりも十分に小径のオリフィス孔22aを備えるものであるが、この第2オリフィスフランジ22のオリフィス孔22aは、第1オリフィスフランジ21のオリフィス孔21aと異なる孔径であってもよく、例えば低圧系統の冷媒の流量を調整する第2オリフィスフランジ22のオリフィス孔22aは、高圧系統の冷媒の流量を調整する第1オリフィスフランジ21のオリフィス孔21aよりも大径に形成されてもよい。   The second orifice flange 22 has the same configuration as the first orifice flange 21 described above, and is formed through the center portion of the flange plate and has an orifice hole 22a having a diameter sufficiently smaller than the inner diameter of the connection pipe 6b. However, the orifice hole 22a of the second orifice flange 22 may have a hole diameter different from that of the orifice hole 21a of the first orifice flange 21, for example, the second orifice flange 22 for adjusting the flow rate of the refrigerant in the low-pressure system. The orifice hole 22a may be formed with a larger diameter than the orifice hole 21a of the first orifice flange 21 that adjusts the flow rate of the refrigerant in the high-pressure system.

このように、第1電磁弁8と膨張タンク6との間に、冷媒の流量調整用の第1オリフィスフランジ21が介設されていることで、上記実施例で説明したように、制御装置2が、ロータリエンコーダ11からモータ10の回転数データを取得し、モータ10の回転数の変動値が設定範囲内となるまで、第1電磁弁8を開放する際に、高圧系統の冷媒ガスが第1電磁弁8を介し膨張タンク6内に短時間に且つ大量に流入してしまう虞を解消し、当該冷媒ガスが第1オリフィスフランジ21のオリフィス孔21aで流量調整され、一定時間をかけて少量ずつ膨張タンク6内に流入される。よって、急激な圧力変動が抑制され、モータの10の回転数に基づく圧力制御の精度を高めることができる。   In this way, the first orifice flange 21 for adjusting the flow rate of the refrigerant is interposed between the first electromagnetic valve 8 and the expansion tank 6, and as described in the above embodiment, the control device 2. However, when the rotational speed data of the motor 10 is acquired from the rotary encoder 11 and the first electromagnetic valve 8 is opened until the fluctuation value of the rotational speed of the motor 10 falls within the set range, the refrigerant gas of the high-pressure system 1 eliminates the possibility of a large amount flowing into the expansion tank 6 through the solenoid valve 8 in a short time, and the flow rate of the refrigerant gas is adjusted at the orifice hole 21a of the first orifice flange 21 so that the amount of the refrigerant gas is small over a certain period of time. It flows into the expansion tank 6 one by one. Therefore, rapid pressure fluctuations are suppressed, and the accuracy of pressure control based on the number of rotations of the motor 10 can be increased.

またこのように、第2電磁弁9と膨張タンク6との間に、冷媒の流量調整用の第2オリフィスフランジ22が介設されていることで、上記実施例で説明したように、制御装置2が、ロータリエンコーダ11からモータ10の回転数データを取得し、モータ10の回転数の変動値が設定範囲内となるまで、第2電磁弁9を開放する際に、低圧系統の冷媒ガスが第2電磁弁9を介し膨張タンク6内から短時間に且つ大量に流出してしまう虞を解消し、当該冷媒ガスが第2オリフィスフランジ22のオリフィス孔22aで流量調整され、一定時間をかけて少量ずつ膨張タンク6内から流出される。よって、急激な圧力変動が抑制され、モータの10の回転数に基づく圧力制御の精度を高めることができる。   Further, as described in the above embodiment, the control device is provided with the second orifice flange 22 for adjusting the flow rate of the refrigerant interposed between the second electromagnetic valve 9 and the expansion tank 6 as described above. 2 acquires the rotation speed data of the motor 10 from the rotary encoder 11, and when the second electromagnetic valve 9 is opened until the fluctuation value of the rotation speed of the motor 10 falls within the set range, the refrigerant gas of the low-pressure system The possibility of flowing out of the expansion tank 6 through the second electromagnetic valve 9 in a short time and in a large amount is eliminated, and the flow rate of the refrigerant gas is adjusted in the orifice hole 22a of the second orifice flange 22 over a certain period of time. A small amount is discharged from the expansion tank 6. Therefore, rapid pressure fluctuations are suppressed, and the accuracy of pressure control based on the number of rotations of the motor 10 can be increased.

なお、本変形例では、接続配管6a(高圧接続路)に流量調整部としての第1オリフィスフランジ21が設けられ、且つ、接続配管6b(低圧接続路)に流量調整部としての第2オリフィスフランジ22が設けられているが、必ずしもこれらが併設されるに限られず、接続配管6a(高圧接続路)のみに流量調整部が設けられてもよいし、あるいは接続配管6b(低圧接続路)のみに流量調整部が設けられても構わない。また流量調整部は、必ずしも第1,第2電磁弁8,9と膨張タンク6との間に設けられるものに限られず、高圧接続路,低圧接続路を構成する配管部であれば、適宜の箇所に設けることができる。また本変形例2に係る流量調整部の構成と、上記した変形例1に係るボンベ17、及び電磁弁18に係る構成とを併設しても構わない。   In this modification, a first orifice flange 21 as a flow rate adjusting unit is provided in the connection pipe 6a (high pressure connection path), and a second orifice flange as a flow rate adjustment unit in the connection pipe 6b (low pressure connection path). However, it is not necessarily limited to these, and the flow rate adjusting unit may be provided only in the connection pipe 6a (high pressure connection path), or only in the connection pipe 6b (low pressure connection path). A flow rate adjusting unit may be provided. Further, the flow rate adjusting unit is not necessarily limited to that provided between the first and second electromagnetic valves 8 and 9 and the expansion tank 6, and may be appropriately selected as long as it is a piping unit that constitutes the high pressure connection path and the low pressure connection path. It can be provided at a location. Further, the configuration of the flow rate adjustment unit according to the second modification and the configuration according to the cylinder 17 and the electromagnetic valve 18 according to the first modification may be provided side by side.

次に、第3の変形例に係る冷却装置につき、図6を参照して説明する。本変形例の冷却装置は、また膨張タンク26が上記した実施例の膨張弁6よりも小容量であり、また後述する膨張タンク26に接続される機器を除き、他の構成機器は上述した実施例と同様であるため、その説明を省略する。本変形例の膨張タンク26には、上記した実施例と同じく接続配管6a、第1電磁弁8、接続配管6b、第2電磁弁9が接続されるほか、接続配管6a(高圧接続路)において第1電磁弁8のフランジと膨張タンク26のフランジとの間に、高圧系統の冷媒を圧縮して圧力を更に高め、膨張タンク26に送出する第2コンプレッサ27が介設され、これらが締結部材で締結されている。すなわち、この第2コンプレッサ27は、本発明の冷媒圧縮部を構成している。   Next, a cooling device according to a third modification will be described with reference to FIG. In the cooling device of this modification, the expansion tank 26 has a smaller capacity than the expansion valve 6 of the above-described embodiment, and other components are the same as those described above except for the device connected to the expansion tank 26 described later. Since it is the same as that of an example, the description is abbreviate | omitted. The expansion tank 26 of this modification is connected to the connection pipe 6a, the first electromagnetic valve 8, the connection pipe 6b, and the second electromagnetic valve 9 in the same manner as in the above embodiment, and in the connection pipe 6a (high pressure connection path). Between the flange of the 1st solenoid valve 8 and the flange of the expansion tank 26, the 2nd compressor 27 which compresses the refrigerant | coolant of a high voltage | pressure system, raises a pressure further, and sends it out to the expansion tank 26 is interposed, These are fastening members. It is concluded with. That is, this 2nd compressor 27 comprises the refrigerant | coolant compression part of this invention.

本変形例の第2コンプレッサ27は、いわゆるロータリブロワ式の圧縮機であり、ケーシング28内に配設された一対のロータ29,29が、互いに接しながら反対方向に回転することで、ケーシング28の吸気口28aから吸入された高圧系統の冷媒が、ケーシング28内壁と相互のロータ29,29とに形成される領域を通じて排気口28bに向けて強制的に送出され、この排気口28bに接続された膨張タンク26内の冷媒が漸次更なる高圧状態となる構造となっている。   The second compressor 27 of the present modification is a so-called rotary blower type compressor, and a pair of rotors 29 and 29 disposed in the casing 28 rotate in opposite directions while being in contact with each other. The refrigerant of the high-pressure system sucked from the intake port 28a is forcibly sent toward the exhaust port 28b through the region formed in the inner wall of the casing 28 and the mutual rotors 29, 29, and is connected to the exhaust port 28b. The refrigerant in the expansion tank 26 is structured to gradually become a higher pressure state.

このようにすることで、高圧系統に存在する冷媒の圧力を、第2コンプレッサ27により強制的に高め、更なる高圧状態として膨張タンク26に蓄圧できるため、本変形例の膨張タンク26の内容量を上述した実施例の膨張タンク6よりも小さくでき、すなわち本変形例の膨張タンク26を小型化することができる。   By doing so, the pressure of the refrigerant existing in the high-pressure system can be forcibly increased by the second compressor 27 and accumulated in the expansion tank 26 as a further high-pressure state. Can be made smaller than the expansion tank 6 of the embodiment described above, that is, the expansion tank 26 of the present modification can be reduced in size.

なお、本発明の冷媒圧縮部として、必ずしもロータリブロワ式の圧縮機に限られず、例えば容積形の回転式若しくは往復式等に属する種々のタイプの圧縮機を適用することができる。   The refrigerant compressor of the present invention is not necessarily limited to the rotary blower type compressor, and various types of compressors belonging to, for example, a displacement type rotary type or a reciprocating type can be applied.

また、また本変形例3に係る冷媒圧縮部の構成と、上記した変形例1に係るボンベ17及び電磁弁18に係る構成、及び/又は変形例2に係る流量調整部の構成とを併設しても構わない。   In addition, the configuration of the refrigerant compression unit according to the third modification, the configuration according to the cylinder 17 and the electromagnetic valve 18 according to the first modification, and / or the configuration of the flow rate adjusting unit according to the second modification are also provided. It doesn't matter.

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。   Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and modifications and additions within the scope of the present invention are included in the present invention. It is.

例えば、前記実施例では、膨張タンク6は、接続配管6aを介して高圧系統を構成する配管7bに接続されている態様として説明したが、膨張タンク6は、接続配管6aにより高圧系統を構成する配管7a,7b,7cのいずれかに接続されていればよい。   For example, in the above-described embodiment, the expansion tank 6 has been described as being connected to the pipe 7b constituting the high-pressure system via the connection pipe 6a. However, the expansion tank 6 constitutes the high-pressure system by the connection pipe 6a. What is necessary is just to be connected to either piping 7a, 7b, 7c.

また、前記実施例では、膨張タンク6は、接続配管6b及び他方の分岐バイパス配管16cを介して低圧系統を構成する配管7dに接続されている態様として説明したが、膨張タンク6は、接続配管6bにより低圧系統を構成する配管7dに直接接続されていてもよい。   In the above embodiment, the expansion tank 6 is described as being connected to the pipe 7d constituting the low-pressure system via the connection pipe 6b and the other branch bypass pipe 16c. 6b may be directly connected to the pipe 7d constituting the low-pressure system.

また、前記実施例では、制御装置2は、モータ10の駆動と第1電磁弁8及び第2電磁弁9の開閉の両方を制御する態様として説明したが、モータ10の駆動と第1電磁弁8及び第2電磁弁9の開閉を制御する制御装置はそれぞれ別体に構成されていてもよい。   In the above embodiment, the control device 2 has been described as a mode for controlling both the driving of the motor 10 and the opening and closing of the first electromagnetic valve 8 and the second electromagnetic valve 9, but the driving of the motor 10 and the first electromagnetic valve are described. The control devices that control the opening and closing of the 8 and the second electromagnetic valve 9 may be configured separately.

また、膨張タンク6は、接続配管6b(低圧接続路)により低圧系統のみに接続され、高圧系統には接続されなくてもよく、この場合、膨張タンク6には、冷媒ガス補充用のボンベが接続されることが好ましい。   Further, the expansion tank 6 is connected only to the low-pressure system by the connection pipe 6b (low-pressure connection path), and may not be connected to the high-pressure system. In this case, the expansion tank 6 is provided with a cylinder for refilling the refrigerant gas. It is preferable to be connected.

1 冷却装置
2 制御装置
3 水冷熱交換器(冷却器)
4 排熱回収熱交換器
5 ブライン冷却器(熱交換器)
6 膨張タンク(密閉容器)
6a 接続配管(高圧接続路)
6b 接続配管(低圧接続路)
7a〜7c 配管(高圧系統の配管)
7d〜7f 配管(低圧系統の配管)
8 第1電磁弁(高圧開閉弁)
9 第2電磁弁(低圧開閉弁)
10 モータ
10a,10b 駆動軸
11 ロータリエンコーダ
14 バランス弁
16a バイパス配管(バイパス流路)
17 ボンベ
18 電磁弁(開閉弁)
21 第1オリフィスフランジ(流量調整部)
21a オリフィス孔
22 第2オリフィスフランジ(流量調整部)
22a オリフィス孔
26 膨張タンク(密閉容器)
27 第2コンプレッサ(冷媒圧縮部)
C コンプレッサ(圧縮機)
E 膨張タービン(膨張機)
1 Cooling device 2 Control device 3 Water-cooled heat exchanger (cooler)
4 Waste heat recovery heat exchanger 5 Brine cooler (heat exchanger)
6 Expansion tank (sealed container)
6a Connection piping (high pressure connection path)
6b Connection piping (low pressure connection path)
7a-7c piping (high-pressure piping)
7d-7f piping (low pressure system piping)
8 First solenoid valve (high pressure on-off valve)
9 Second solenoid valve (low pressure on-off valve)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor 10a, 10b Drive shaft 11 Rotary encoder 14 Balance valve 16a Bypass piping (bypass flow path)
17 cylinder 18 solenoid valve (open / close valve)
21 First orifice flange (flow rate adjustment part)
21a Orifice hole 22 Second orifice flange (flow rate adjusting part)
22a Orifice hole 26 Expansion tank (sealed container)
27 Second compressor (refrigerant compressor)
C Compressor
E Expansion turbine (expander)

Claims (11)

低圧系統から吸入される冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮され高圧系統に吐出される冷媒ガスを冷却する冷却器と、前記冷却器により冷却された冷媒ガスを膨張させる膨張機と、前記膨張機により膨張され前記低圧系統に吐出される冷媒ガスで冷却対象物を冷却する熱交換器と、を備えた冷却装置であって、
冷媒ガスが密閉される密閉容器と、前記密閉容器と前記低圧系統とを接続する低圧接続路と、前記低圧接続路を開閉する低圧開閉弁と、を少なくとも備え、
前記低圧接続路は、前記熱交換器よりも上流側で前記低圧系統と接続されていることを特徴とする冷却装置。
A compressor that compresses refrigerant gas sucked from the low-pressure system, a cooler that cools the refrigerant gas compressed by the compressor and discharged to the high-pressure system, and an expander that expands the refrigerant gas cooled by the cooler And a heat exchanger that cools an object to be cooled with a refrigerant gas that is expanded by the expander and discharged to the low-pressure system,
A sealed container in which refrigerant gas is sealed, a low-pressure connection path that connects the sealed container and the low-pressure system, and a low-pressure on-off valve that opens and closes the low-pressure connection path,
The cooling apparatus, wherein the low-pressure connection path is connected to the low-pressure system on the upstream side of the heat exchanger.
前記低圧接続路は、前記熱交換器及び、該熱交換器からの戻り冷媒ガスを用いる排熱回収熱交換器よりも上流側で前記低圧系統と接続されていることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。   The low-pressure connection path is connected to the low-pressure system on the upstream side of the heat exchanger and an exhaust heat recovery heat exchanger that uses return refrigerant gas from the heat exchanger. The cooling device according to 1. 前記低圧開閉弁は、前記圧縮機の駆動軸の回転数に基づき開閉制御されることを特徴とする請求項1または2に記載の冷却装置。   The cooling device according to claim 1 or 2, wherein the low-pressure on-off valve is controlled to open and close based on the number of rotations of the drive shaft of the compressor. 前記低圧接続路に、該低圧接続路を流通する冷媒ガスの流量を調整する流量調整部が設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein a flow rate adjusting unit for adjusting a flow rate of the refrigerant gas flowing through the low pressure connection channel is provided in the low pressure connection channel. 前記密閉容器と前記高圧系統とを接続する高圧接続路と、前記高圧接続路を開閉する高圧開閉弁と、を更に備えることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a high-pressure connection path that connects the sealed container and the high-pressure system, and a high-pressure on-off valve that opens and closes the high-pressure connection path. 前記高圧接続路は、前記熱交換器からの戻り冷媒ガスを用いる排熱回収熱交換器よりも上流側で前記高圧系統と接続されていることを特徴とする請求項5に記載の冷却装置。   The cooling apparatus according to claim 5, wherein the high-pressure connection path is connected to the high-pressure system on the upstream side of the exhaust heat recovery heat exchanger using the return refrigerant gas from the heat exchanger. 前記高圧開閉弁は、前記圧縮機の駆動軸の回転数に基づき開閉制御されることを特徴とする請求項5または6に記載の冷却装置。   The cooling apparatus according to claim 5 or 6, wherein the high-pressure on-off valve is controlled to open and close based on the rotational speed of the drive shaft of the compressor. 前記高圧系統と前記低圧系統との間を接続するバイパス流路と、前記バイパス流路を開閉可能なバランス弁と、を備え、
前記バイパス流路は、前記高圧接続路よりも上流側で前記高圧系統に接続されていることを特徴とする請求項5ないし7のいずれかに記載の冷却装置。
A bypass channel connecting between the high-pressure system and the low-pressure system, and a balance valve capable of opening and closing the bypass channel,
The cooling device according to any one of claims 5 to 7, wherein the bypass flow path is connected to the high-pressure system upstream of the high-pressure connection path.
前記高圧接続路に、該高圧接続路を流通する冷媒ガスの流量を調整する流量調整部が設けられていることを特徴とする請求項5ないし8のいずれかに記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 5 to 8, wherein a flow rate adjusting unit for adjusting a flow rate of the refrigerant gas flowing through the high pressure connection channel is provided in the high pressure connection channel. 前記高圧接続路に、該高圧接続路を流通する冷媒ガスを圧縮して前記密閉容器に送出する冷媒圧縮部が設けられていることを特徴とする請求項5ないし9のいずれかに記載の冷却装置。   The cooling according to any one of claims 5 to 9, wherein the high-pressure connection path is provided with a refrigerant compression section that compresses the refrigerant gas flowing through the high-pressure connection path and sends the compressed gas to the sealed container. apparatus. 前記密閉容器には、冷媒ガス補充用のボンベが開閉弁を介して接続されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 1 to 10, wherein a cylinder for replenishing refrigerant gas is connected to the sealed container via an on-off valve.
JP2019071340A 2018-04-05 2019-04-03 Cooling system Active JP6694151B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018072899 2018-04-05
JP2018072899 2018-04-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019184232A true JP2019184232A (en) 2019-10-24
JP6694151B2 JP6694151B2 (en) 2020-05-13

Family

ID=68340631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019071340A Active JP6694151B2 (en) 2018-04-05 2019-04-03 Cooling system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6694151B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110864470A (en) * 2019-11-28 2020-03-06 广东美的制冷设备有限公司 Compressed air heat exchange system
WO2023199421A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 三菱電機株式会社 Refrigeration cycle device
JP7502674B1 (en) 2022-12-02 2024-06-19 三菱重工冷熱株式会社 Cooling system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110864470A (en) * 2019-11-28 2020-03-06 广东美的制冷设备有限公司 Compressed air heat exchange system
WO2023199421A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-19 三菱電機株式会社 Refrigeration cycle device
JP7502674B1 (en) 2022-12-02 2024-06-19 三菱重工冷熱株式会社 Cooling system
JP2024085428A (en) * 2022-12-02 2024-06-27 三菱重工冷熱株式会社 Cooling system

Also Published As

Publication number Publication date
JP6694151B2 (en) 2020-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2102569B1 (en) Methods and systems for controlling an air conditioning system operating in free cooling mode
CN102348945B (en) For running the control system of condenser fan
EP2102570B1 (en) Methods and systems for controlling air conditioning systems having a cooling mode and a free-cooling mode
WO2009119023A1 (en) Freezing apparatus
CN1806152B (en) Freezer apparatus
KR101602741B1 (en) Constant temperature liquid circulating device and operation method thereof
US10830509B2 (en) Refrigerant cooling for variable speed drive
JP5984456B2 (en) Heat source system control device, heat source system control method, heat source system, power adjustment network system, and heat source machine control device
JP2015161499A (en) turbo refrigerator
JP2010249452A (en) Air conditioner
JP2006071137A (en) Refrigeration equipment
JP6694151B2 (en) Cooling system
WO2017068640A1 (en) Operation control device
JP2019138499A (en) Air conditioning apparatus
US20180031258A1 (en) Systems and methods for temperature and humidity control
JP2016166710A (en) Air-conditioning system
JP5649388B2 (en) Vapor compression heat pump and control method thereof
JP5517891B2 (en) Air conditioner
JP2005180810A (en) Air conditioner
CN113614469A (en) Air conditioner
JP2018071864A (en) Air conditioner
WO2009098900A1 (en) Refrigeration system
JP7566952B2 (en) Refrigeration Cycle Equipment
JP6785381B2 (en) Refrigeration cycle equipment
JP4726658B2 (en) Refrigeration system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190425

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200305

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200317

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200330

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6694151

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250