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JP2008180449A - Air-coolant refrigeration system - Google Patents

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JP2008180449A JP2007014520A JP2007014520A JP2008180449A JP 2008180449 A JP2008180449 A JP 2008180449A JP 2007014520 A JP2007014520 A JP 2007014520A JP 2007014520 A JP2007014520 A JP 2007014520A JP 2008180449 A JP2008180449 A JP 2008180449A
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伸哉 石塚
Keitaro Abe
啓太郎 阿部
Akito Machida
明登 町田
Junji Matsuda
潤二 松田
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Mayekawa Manufacturing Co
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Mayekawa Manufacturing Co
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air-coolant refrigeration system with high energy efficiency, capable of reducing facility costs by miniaturizing and simplifying a facility. <P>SOLUTION: The air-coolant refrigeration system has a freezer 1 forming a freezing space, a compressor 3 sucking in air of the freezer 1 and carrying out adiabatic compression, a primary cooler 5 cooling compressed air by heat exchange with a cooling fluid, and an expander 2 carrying out adiabatic expansion of the cooled compressed air. Low temperature air provided by the expander 2 is supplied to a freezing chamber to form the freezing space. The freezing space is partitioned into two communicated spaces via a heat insulating material 10, one space is used as a working space 11 cooling an object to be cooled, another space is used as a discharge space 15 discharging air used in cooling, a cold absorbing path 22 passing air having passed through the primary cooler 5 is provided in the discharge space, and air passing through the cold absorbing path is cooled to a predetermined temperature by heat exchange with the low temperature air flowing in from the working space 11 and passing through the discharge space 15. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、空気を直接断熱圧縮した後断熱膨張して、冷凍空間を冷却する空気冷媒冷凍装置に関し、特に、小型化且つ簡素化された装置構成を有するとともに、エネルギ効率を向上させることができる空気冷媒冷凍装置に関する。   The present invention relates to an air refrigerant refrigeration apparatus that cools a refrigeration space by directly adiabatically compressing and then adiabatically expanding air, and in particular, has a compact and simplified apparatus configuration and can improve energy efficiency. The present invention relates to an air refrigerant refrigeration apparatus.

従来、冷凍装置の冷媒としてはフロン系冷媒が多く用いられてきたが、フロンガスによるオゾン層破壊が問題となり、地球環境保全の見地からその使用が制限されつつある。また、これに代わる冷媒としてアンモニア系冷媒が用いられているが、このアンモニア系冷媒も安全性の面から問題が残る。そこで近年は、環境へ悪影響を及ぼさず且つ安全性の高い空気冷媒が注目を集めている。空気冷媒を用いた冷凍装置は、空気を直接断熱圧縮した後断熱膨張して、冷凍空間を冷却する装置である。フロン系冷媒或いはアンモニア系冷媒を用いた冷凍装置では、冷媒の流通する熱交換器で間接的に冷却空間を冷却する構成であるのに対して、この空気冷媒冷凍装置は空気を直接断熱膨張により冷却するので、前記熱交換器が不要で、同時に熱交換器性能維持のためのデフロスト操作が不要であるため、その分のエネルギロスが無くなるという利点を有する。
しかし、圧縮・膨張操作で液/ガスの相変化を伴うフロン系冷媒或いはアンモニア冷媒冷凍装置に比べて、潜熱利用のできない空気冷媒冷凍装置では、従来の利用頻度の多い温度域において効率(COP:成績係数)が低い。また装置が大型化するなどの難点があった。
Conventionally, chlorofluorocarbon refrigerants have been often used as refrigerants for refrigeration equipment, but ozone layer destruction by chlorofluorocarbon gas has become a problem, and its use is being restricted from the viewpoint of global environmental conservation. In addition, an ammonia-based refrigerant is used as an alternative refrigerant, but this ammonia-based refrigerant also has a problem in terms of safety. Therefore, in recent years, air refrigerants that do not adversely affect the environment and have high safety are attracting attention. A refrigeration apparatus using an air refrigerant is an apparatus that cools a refrigeration space by adiabatic expansion after directly adiabatically compressing air. In a refrigeration system using a CFC-based refrigerant or an ammonia-based refrigerant, the cooling space is indirectly cooled by a heat exchanger through which the refrigerant flows. Since the cooling is performed, the heat exchanger is unnecessary and, at the same time, a defrosting operation for maintaining the heat exchanger performance is unnecessary.
However, air refrigerant refrigeration apparatuses that cannot use latent heat are more efficient (COP: COP) than conventional fluorocarbon refrigerant or ammonia refrigerant refrigeration apparatuses that involve a liquid / gas phase change in compression / expansion operations. The coefficient of performance is low. In addition, there is a problem that the apparatus is enlarged.

一方、食品産業市場では、冷凍食品が高度に普及し、加えて高品質で安全性の高い食品を求める方向へ志向しており、−60℃以下の温度域での冷凍冷蔵のニーズが高まっている。ところが、空気冷媒冷凍装置において、従来利用頻度の多い温度域では、フロン系冷媒やアンモニア系冷媒利用の冷凍装置より低効率であったのが、その成績係数の温度依存性が小さく、装置の構成によっては−50℃近辺より逆転し、従来の冷凍方式より効率が高くなることがわかった。即ち、極低温の冷凍冷蔵においては、前記した環境安全問題とともに、空気冷媒冷凍装置が優位に立つ時代が到来することが予測される。   On the other hand, in the food industry market, frozen foods have become highly popular, and in addition, they are aiming for high-quality and safe foods, and the need for freezing and refrigeration in the temperature range of -60 ° C or lower has increased. Yes. However, in the air refrigerant refrigeration system, the temperature coefficient of the coefficient of performance is less dependent on the temperature range that has been frequently used in the past than the refrigeration system that uses chlorofluorocarbon refrigerant or ammonia refrigerant. It turned out that it reversed from the vicinity of -50 degreeC depending on some, and efficiency became higher than the conventional freezing system. That is, in cryogenic freezing and refrigeration, it is predicted that an era in which the air refrigerant refrigeration apparatus will prevail will be reached along with the environmental safety problems described above.

このような空気冷媒冷凍装置の基本構成は、特許文献1(特開2006−90599号公報)等に記載されるように、高温高圧の空気を生成する圧縮機と、該高温高圧空気を、外気若しくは冷却水との熱交換により冷却する熱交換器と、該冷却した空気を断熱膨張させる膨張機と、該断熱膨張にて得られた低温空気が供給される冷凍室とから構成される。このような空気冷媒冷凍装置では、圧縮機の吐出圧力を高くすると圧縮機の動力が嵩むため、この圧力を低くすることが望まれている。しかし吐出圧力が低いと、前記熱交喚器のみでは十分な冷却温度が得られないため、特許文献2(特開2005−265349号公報)、特許文献3(特開2006−71128号公報)等に記載されるように、前記熱交換器にて一次冷却した空気を、冷凍室から排出される冷熱と熱交換して更に温度を下げる冷熱回収用熱交換器を具備した構成が知られている。   The basic configuration of such an air refrigerant refrigeration apparatus is, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-90599) and the like, a compressor that generates high-temperature and high-pressure air, Or it comprises a heat exchanger that cools by heat exchange with cooling water, an expander that adiabatically expands the cooled air, and a freezer compartment that is supplied with low-temperature air obtained by the adiabatic expansion. In such an air refrigerant refrigeration apparatus, if the discharge pressure of the compressor is increased, the power of the compressor increases, so it is desired to reduce this pressure. However, if the discharge pressure is low, a sufficient cooling temperature cannot be obtained with only the heat exchanger, so Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-265349), Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-71128), and the like. As described in the above, there is known a configuration including a heat recovery heat exchanger for lowering the temperature by exchanging heat of the air first cooled in the heat exchanger with the cold heat discharged from the freezer compartment. .

冷熱回収用熱交換器を具備した冷凍装置の一例を図8に示す。同図に示すように、空気冷媒冷凍装置は、冷凍庫51内の−60℃以下、相対湿度85%、大気圧の空気を吸引して冷熱回収用熱交換器52に導き、該熱交換器52の伝熱面を介して、一次冷却器56から膨張機54に導かれる一次冷却後の高圧空気と熱交換し、冷凍庫51からの低温空気の冷熱を前記一次冷却後の高圧空気に与える。温度上昇した空気は、圧縮機53で必要圧力まで圧縮され、これにより温度がさらに上昇するので一次冷却器56で水冷し常温付近まで冷却し、さらに上記したごとく冷熱回収用熱交換器52にて降温し、膨張機54に導入する。膨張機54で大気圧近傍まで膨張させ−70℃以下の冷風を得、この冷風を直接冷凍庫51内に供給し、庫内を冷凍空間に保つ構成となっている。
この冷熱回収用熱交換器52は熱効率を向上させるために用いられ、特に、圧縮機53の吐出圧力を低く維持したい場合に好適に用いられ、吐出圧力が小さくても所望の温度まで空気を冷却することができるようになる。
An example of a refrigeration apparatus equipped with a heat exchanger for cold energy recovery is shown in FIG. As shown in the figure, the air refrigerant refrigeration apparatus sucks air at −60 ° C. or less, relative humidity 85%, and atmospheric pressure in the freezer 51 and guides it to the cold heat recovery heat exchanger 52, and the heat exchanger 52 Through the heat transfer surface, heat exchange is performed with the high-pressure air after the primary cooling led from the primary cooler 56 to the expander 54, and the cold air of the low-temperature air from the freezer 51 is given to the high-pressure air after the primary cooling. The air whose temperature has risen is compressed to the required pressure by the compressor 53, and the temperature further rises. Therefore, the air is cooled by the primary cooler 56 and cooled to near room temperature. Further, as described above, in the heat exchanger 52 for recovering cold heat The temperature is lowered and introduced into the expander 54. It expands to near atmospheric pressure with an expander 54 to obtain cold air of −70 ° C. or less, and this cold air is directly supplied into the freezer 51 to keep the inside of the refrigerator in a freezing space.
This heat recovery heat exchanger 52 is used to improve the thermal efficiency, and is particularly suitable for maintaining the discharge pressure of the compressor 53 low, and cools the air to a desired temperature even if the discharge pressure is small. Will be able to.

特開2006−90599号公報JP 2006-90599 A 特開2005−265349号公報JP 2005-265349 A 特開2006−71128号公報JP 2006-71128 A

上記した特許文献2及び特許文献3に記載される冷熱回収用熱交換器には、例えばアルミ製のフィン付プレートが用いられるが、この熱交換器にて空気冷媒の大幅な降温が必要となるため装置が大型化してしまう。またこの熱交換器では、断熱機能を高く維持しなければならないため、従来はスタイルホーム等の発砲タイプの断熱材を肉厚100mm程度で構成していたが、この断熱材により装置がさらに大型化し、延いては設備コストが増大してしまうという問題があった。特に、圧縮機からの吐出圧力を小さく抑えようとすると、冷熱回収用熱交換器を大きくせざるを得ず、エネルギー効率の向上と、設備の小型化及び設備コストの低減を同時に解消できる構成が求められている。
従って、本発明は上記従来の技術の問題点に鑑み、設備の小型化且つ簡素化を可能として設備コストを低減でき、またエネルギ効率の高い空気冷媒冷凍装置を提供することを目的とする。
For example, an aluminum finned plate is used for the heat recovery heat exchanger described in Patent Document 2 and Patent Document 3 described above, and this heat exchanger requires a significant temperature drop of the air refrigerant. As a result, the apparatus becomes large. In addition, in this heat exchanger, since the heat insulation function must be maintained high, conventionally, a foam type heat insulation material such as a style home has been configured with a thickness of about 100 mm. However, this heat insulation material further increases the size of the device. As a result, there was a problem that the equipment cost would increase. In particular, if the discharge pressure from the compressor is to be kept small, the heat recovery heat exchanger must be made large, and a configuration that can simultaneously improve energy efficiency, reduce equipment size, and reduce equipment costs. It has been demanded.
Therefore, in view of the above-mentioned problems of the conventional technique, the present invention has an object to provide an air refrigerant refrigeration apparatus that can reduce the equipment cost by reducing the size and simplification of the equipment and has high energy efficiency.

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、冷凍空間を形成する冷凍室と、該冷凍室の空気を吸引して断熱圧縮する圧縮機と、圧縮空気を冷却用流体との熱交換により冷却する一次冷却器と、冷却圧縮空気を断熱膨張する膨張機とを有し、該膨張機により得られた低温空気を前記冷凍室に供給して前記冷凍空間を形成するようにした空気冷媒冷凍装置において、
前記冷凍空間を断熱材を介して2つの連通する空間に仕切り、一の空間は被冷却物を冷却する作用空間とし、他の空間は冷却に使用された空気を排出する排出空間とし、
前記排出空間内に、前記一次冷却器を経て一次冷却された空気が通過する冷熱吸収経路を設け、該冷熱吸収経路が前記膨張機の吸引側に接続されるようにし、
前記冷熱吸収経路を通過する空気が、前記作用空間から流入して前記排出空間を通過する低温空気との熱交換により所定温度まで冷却されるようにしたことを特徴とする。
Therefore, in order to solve such a problem, the present invention cools the compressed air by heat exchange with a cooling fluid, a freezing chamber that forms a freezing space, a compressor that sucks air in the freezing chamber and adiabatically compresses it, and a cooling fluid. An air refrigerant refrigeration apparatus having a primary cooler that performs heat expansion and an expander that adiabatically expands the cooled compressed air and supplies the low-temperature air obtained by the expander to the freezer compartment In
The freezing space is partitioned into two communicating spaces through a heat insulating material, one space is a working space for cooling the object to be cooled, and the other space is a discharge space for discharging the air used for cooling,
In the discharge space, a cold heat absorption path through which the primary cooled air passes through the primary cooler is provided, the cold heat absorption path is connected to the suction side of the expander,
The air passing through the cold heat absorption path is cooled to a predetermined temperature by heat exchange with low-temperature air flowing in from the working space and passing through the discharge space.

本発明によれば、従来は冷凍室とは別に設置されていた冷熱回収用熱交換器を冷凍室内に組み込んだ構成としたため、エネルギ効率が高い状態を維持しつつ装置の小型化及び簡素化が可能となり、設備コストを削減することができる。また、このような構成とすることにより、冷熱回収用熱交換器に用いていた防熱材を削減できるとともに、本発明の冷凍室内に設置する断熱材の肉厚を、従来の冷熱回収用熱交換器に使用する断熱材よりも薄くすることができる。   According to the present invention, the heat recovery heat exchanger that has been installed separately from the freezer compartment is incorporated in the freezer compartment, so that the apparatus can be downsized and simplified while maintaining a high energy efficiency state. It becomes possible, and the equipment cost can be reduced. Further, by adopting such a configuration, the heat insulating material used in the heat recovery heat exchanger can be reduced, and the thickness of the heat insulating material installed in the freezer compartment of the present invention can be reduced by the conventional heat recovery heat exchange. It can be made thinner than the thermal insulation used in the vessel.

また、前記作用空間から前記排出空間に流入した空気の流れ方向に対して前記排出空間の下流側、若しくは前記冷凍室と前記圧縮機の間に、前記排出空間を通過した空気中に存在する異物を除去する異物除去フィルタを設けたことを特徴とする。
本発明によれば、冷凍室に飛散した異物を異物除去フィルタで除去することができ、冷凍サイクルの系内に異物が混入することを防止し、異物が圧縮機に詰まって故障するなどの不具合を防止することができる。
また、本発明では、異物除去フィルタを略常温の雰囲気下にて用いることができるため、該異物除去フィルタの構造を簡単にすることができ、またメンテナンスが容易に行える。メンテナンスでは、異物除去フィルタを定期的または連続的に洗浄するが、この洗浄の際にも冷凍空間へ与える熱負荷が小さくて済む。
Further, a foreign matter existing in the air that has passed through the discharge space downstream of the discharge space or between the freezer compartment and the compressor with respect to the flow direction of the air flowing into the discharge space from the working space. A foreign matter removing filter is provided to remove water.
According to the present invention, the foreign matter scattered in the freezing chamber can be removed by the foreign matter removal filter, and the foreign matter is prevented from being mixed into the system of the refrigeration cycle, and the foreign matter is clogged in the compressor and fails. Can be prevented.
Further, in the present invention, since the foreign matter removal filter can be used in an atmosphere at a substantially normal temperature, the structure of the foreign matter removal filter can be simplified and maintenance can be easily performed. In the maintenance, the foreign matter removal filter is periodically or continuously cleaned, but the thermal load applied to the refrigeration space can be reduced during this cleaning.

さらに、前記異物除去フィルタがロールフィルタであり、該ロールフィルタの一部にフィルタ洗浄手段を設けるとともに、前記圧縮機の吸引圧力を検知する圧力センサを設け、該検知された吸引圧力に基づいて前記フィルタ洗浄手段の作動を制御することを特徴とする。
本発明によれば、異物除去フィルタとしてロールフィルタを用いることで、異物を連続的に除去することができる。また、ロールフィルタを用いることにより、洗浄装置はフィルタの一部に設けるのみで全体の洗浄、メンテナンスを行うことができるため、洗浄装置の小型化が可能である。また圧縮機の吸引圧力に基づいてフィルタ洗浄手段を作動させることにより、フィルタの目詰まりを感知しきれない場合であっても自動的にフィルタ洗浄を行うことができるようになる。勿論、フィルタ洗浄を行う際には、ロールフィルタの巻き取り操作も同時に行うものとする。
Further, the foreign matter removal filter is a roll filter, a filter cleaning means is provided in a part of the roll filter, a pressure sensor for detecting the suction pressure of the compressor is provided, and the pressure sensor detects the suction pressure based on the detected suction pressure. The operation of the filter cleaning means is controlled.
According to the present invention, the foreign matter can be continuously removed by using the roll filter as the foreign matter removing filter. In addition, by using a roll filter, the cleaning device can be cleaned and maintained only by being provided in a part of the filter, so that the cleaning device can be downsized. In addition, by operating the filter cleaning means based on the suction pressure of the compressor, the filter cleaning can be automatically performed even when the filter cannot be completely clogged. Of course, when performing filter cleaning, a roll filter winding operation is also performed at the same time.

また、前記フィルタ洗浄手段が、前記ロールフィルタの下方に設置され、
前記一次冷却器にて得られた温排水をフィルタ面に対して下方から噴射する温排水噴射手段と、前記ロールフィルタの移動方向に対して少なくとも前記温排水噴射手段の後側に設置されて該ロールフィルタに付着した異物を掻き取る掻き取り手段と、からなることを特徴とする。
このように、一次冷却器から得られた温排水をフィルタ洗浄に用いることで、他から洗浄水を導入する必要がなく、また従来は洗浄水の加熱に使用していたボイラの重油を削減でき、省水、省エネルギー化が実現できる。
The filter cleaning means is installed below the roll filter,
A hot waste water injection means for injecting the hot waste water obtained by the primary cooler from below with respect to the filter surface; and at least a rear side of the hot waste water injection means with respect to the moving direction of the roll filter; And scraping means for scraping off foreign matter adhering to the roll filter.
In this way, by using the hot waste water obtained from the primary cooler for filter cleaning, there is no need to introduce cleaning water from other sources, and it is possible to reduce boiler heavy oil that was conventionally used to heat cleaning water. Water saving and energy saving can be realized.

さらに、前記排出空間の上流側若しくは前段に、前記異物除去フィルタよりも目開きが大きい吸入側フィルタを設け、前記作用空間を通過した低温空気中の異物及び氷を除去することを特徴とする。
本発明によれば、排出空間の上流側に吸入側フィルタを設置することで、水分負荷が増加した際に発生する大きな氷(雪を含む)を除去することができる。また、大型の異物の混入に対して、異物除去フィルタのみではすぐに閉塞を起こす可能性があるため、本発明のごとく2段階のフィルタリングを行うことによって系内への異物の侵入を阻止することができる。
Furthermore, a suction side filter having a larger opening than the foreign matter removal filter is provided upstream or upstream of the discharge space to remove foreign matter and ice in the low-temperature air that has passed through the working space.
According to the present invention, by installing the suction filter upstream of the discharge space, it is possible to remove large ice (including snow) that is generated when the moisture load increases. In addition, since there is a possibility that a large foreign matter is mixed and the foreign matter removal filter alone may cause clogging, the foreign matter can be prevented from entering the system by performing two-stage filtering as in the present invention. Can do.

さらにまた、前記一次冷却器にて得られた温排水を貯留する温水タンクと、該温水タンク内の温排水を前記冷凍室に供給する温排水供給経路とを備え、前記温排水を前記冷凍室の洗浄に用いるようにしたことを特徴とする。
これによれば、従来は一次冷却器から外気へ捨てていた熱を、温水タンクで回収し、貯蔵することで熱の有効利用が可能となる。
Furthermore, a hot water tank for storing the hot waste water obtained by the primary cooler, and a hot waste water supply path for supplying the hot waste water in the hot water tank to the freezer compartment, the hot waste water being supplied to the freezer compartment It is characterized by being used for cleaning.
According to this, heat can be effectively used by collecting and storing the heat that has been thrown away from the primary cooler to the outside air in the hot water tank.

以前記載のごとく本発明によれば、従来は冷凍室とは別に設置されていた冷熱回収用熱交換器を冷凍室内に組み込んだ構成とすることにより、エネルギ効率が高い状態を維持しつつ装置の小型化及び簡素化が可能となり、設備コストを削減することができる。また、このような構成とすることにより、冷熱回収用熱交換器に用いていた防熱材を削減できる。
また、排出空間の下流側に異物除去フィルタを設置することにより、冷凍室内で発生した異物が冷凍サイクルに侵入することを回避でき、圧縮機の故障等の冷凍サイクルの不具合を防止することができる。さらに、異物除去フィルタを略常温の雰囲気下にて用いることができるため、該異物除去フィルタの構造を簡単にすることができ、またメンテナンスが容易に行える。
さらにまた、異物除去フィルタをロールフィルタとすることにより、フィルタの洗浄装置を小型化できる。また圧縮機の吸引圧力に基づいてフィルタ洗浄手段を作動させることにより、フィルタの目詰まりを感知しきれない場合であっても自動的にフィルタ洗浄を行うことができるようになる。
As described above, according to the present invention, by adopting a configuration in which a heat exchanger for recovering cold heat, which has been conventionally installed separately from the freezer compartment, is incorporated in the freezer compartment, the energy efficiency of the apparatus is maintained while maintaining a high energy efficiency state. Miniaturization and simplification are possible, and equipment costs can be reduced. Moreover, the heat insulating material used for the heat exchanger for cold-heat collection | recovery can be reduced by setting it as such a structure.
In addition, by installing a foreign matter removal filter downstream of the discharge space, foreign matter generated in the freezer compartment can be prevented from entering the refrigeration cycle, and problems in the refrigeration cycle such as a compressor failure can be prevented. . Furthermore, since the foreign matter removal filter can be used in an atmosphere at a substantially normal temperature, the structure of the foreign matter removal filter can be simplified and maintenance can be easily performed.
Furthermore, the filter cleaning device can be miniaturized by using the foreign matter removal filter as a roll filter. In addition, by operating the filter cleaning means based on the suction pressure of the compressor, the filter cleaning can be automatically performed even when the filter cannot be completely clogged.

また、排出空間の上流側若しくは前段に吸入側フィルタを設置することで、水分負荷が増加した際の大きな氷を除去することができるとともに、大型の異物の混入に対して、異物除去フィルタのみではすぐに閉塞を起こす可能性があるため、2段階のフィルタリングによって系内への物粉の流入を阻止することができる。
さらに、一次冷却器から得られた温排水をフィルタ洗浄、若しくは冷凍室洗浄に用いることで、省水、省エネルギー化が実現できる。
In addition, by installing a suction-side filter upstream or upstream of the discharge space, it is possible to remove large ice when the moisture load increases. Since clogging may occur immediately, the inflow of powder into the system can be prevented by two-stage filtering.
Furthermore, by using the hot waste water obtained from the primary cooler for filter cleaning or freezer compartment cleaning, water saving and energy saving can be realized.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の実施例1に係る空気冷媒冷凍装置の構成図、図2は本発明の実施例2に係る空気冷媒冷凍装置の構成図、図3は図2の実施例2を応用した図、図4は図3のフィルタを説明する図、図5は図2及び図3の実施例2を応用した図、図6は本発明の実施例3に係る空気冷媒冷凍装置の構成図、図7は本発明の実施例3に係るフィルタ洗浄装置の概略図である。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
1 is a block diagram of an air refrigerant refrigeration apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an air refrigerant refrigeration apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 3 is an application of Embodiment 2 of FIG. FIG. 4, FIG. 4 is a diagram for explaining the filter of FIG. 3, FIG. 5 is a diagram obtained by applying Example 2 of FIGS. 2 and 3, and FIG. 6 is a configuration diagram of an air refrigerant refrigeration apparatus according to Example 3 of the present invention. FIG. 7 is a schematic view of a filter cleaning apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

図1を参照して、本実施例に係る空気冷媒冷凍装置の基本構成を説明する。
本実施例に係る空気冷媒冷凍装置は、断熱材により囲繞された冷凍空間を有し、該冷凍空間にて被冷却物を低温空気と接触させて冷凍温度以下まで冷却する冷凍庫(冷凍室)1を備えている。この冷凍庫1の空気排出口から排出された空気は、圧縮機3、一次冷却器5、膨張機2の順に配設された冷凍サイクルによって冷却され、生成した低温空気は冷凍庫1の空気吸入口より庫内に供給されるようになっている。
具体的には、冷凍庫1の空気排出口は、空気排出経路23を介して圧縮機3の吸引側に接続され、該圧縮機3の吐出側は一次冷却器5の空気入口に接続される。該一次冷却器5は、井戸水や水道水等の冷却水との熱交換により圧縮機3からの高温高圧空気を冷却する装置である。また一次冷却器5の出口側は、後述する冷凍庫1の冷熱吸収経路22を通って膨張機2の吸入側に接続される。膨張機2の吐出側は、冷凍庫1の空気吸入口に接続される。前記圧縮機3と膨張機2の回転軸は、モータ4の駆動軸に同軸的に接続されて駆動する構成となっている。
With reference to FIG. 1, the basic structure of the air refrigerant freezing apparatus which concerns on a present Example is demonstrated.
The air refrigerant refrigeration apparatus according to the present embodiment has a refrigeration space surrounded by a heat insulating material, and in this refrigeration space, an object to be cooled is brought into contact with low-temperature air to cool to a freezing temperature or lower (freezer compartment) 1. It has. The air discharged from the air discharge port of the freezer 1 is cooled by a refrigeration cycle arranged in the order of the compressor 3, the primary cooler 5, and the expander 2, and the generated low-temperature air is supplied from the air intake port of the freezer 1. It is to be supplied into the cabinet.
Specifically, the air discharge port of the freezer 1 is connected to the suction side of the compressor 3 via the air discharge path 23, and the discharge side of the compressor 3 is connected to the air inlet of the primary cooler 5. The primary cooler 5 is a device that cools high-temperature and high-pressure air from the compressor 3 by heat exchange with cooling water such as well water or tap water. Further, the outlet side of the primary cooler 5 is connected to the suction side of the expander 2 through a cold heat absorption path 22 of the freezer 1 described later. The discharge side of the expander 2 is connected to the air intake port of the freezer 1. The rotary shafts of the compressor 3 and the expander 2 are connected to the drive shaft of the motor 4 so as to be driven.

さらに本実施例では、その特徴的な構成として、従来は冷凍庫1とは別に設けられていた冷熱回収用熱交換器(図8参照)の機能を、冷凍庫1内に装備した構成としている。
具体的には、冷凍庫1内の冷凍空間を、断熱材10を介して2つの連通する空間に仕切り、空気吸入口側に位置する空間を、被冷却物30を冷却する作用空間11とし、空気排出口側に位置する空間を、冷却後の低温空気を排出する排出空間15としている。そしてこの排出空間15には、前記一次冷却器5を経て一次冷却された空気が通過する冷熱吸収経路22を設けている。ここでは、冷熱吸収経路22を通過する高温側の空気と、作用空間11から排出空間15に流入する低温側の空気とを熱交換するようになっており、冷熱吸収経路22を経た空気は、冷凍庫1内の低温空気から冷熱を与えられて冷却(二次冷却)され膨張機2に導かれる。一方、排出空間15を通過する空気は、冷熱吸収経路22内の空気との熱交換により昇温されて冷凍庫1の空気排出口より排出される。
Further, in the present embodiment, as a characteristic configuration, the function of a heat exchanger for cold energy recovery (see FIG. 8) that is conventionally provided separately from the freezer 1 is provided in the freezer 1.
Specifically, the freezing space in the freezer 1 is partitioned into two communicating spaces via the heat insulating material 10, and the space located on the air inlet side is defined as an action space 11 for cooling the object 30 to be cooled. The space located on the discharge port side is a discharge space 15 for discharging the cooled low-temperature air. The discharge space 15 is provided with a cold absorption path 22 through which the primary cooled air passes through the primary cooler 5. Here, heat exchange is performed between the high-temperature air passing through the cold absorption path 22 and the low-temperature air flowing into the discharge space 15 from the working space 11, and the air passing through the cold absorption path 22 is Cooling is applied from the low-temperature air in the freezer 1 to cool (secondary cooling), and it is guided to the expander 2. On the other hand, the air passing through the discharge space 15 is heated by heat exchange with the air in the cold absorption path 22 and discharged from the air discharge port of the freezer 1.

冷熱吸収経路22の構成は、所望の伝熱効率が得られる構成であれば特に限定されないが、例えば、排出空間15に一又は複数のチューブを配設した構成、またはこのチューブにフィンを付設して伝熱面積を増大させた構成、または一又は複数のプレートを配設した構成などが挙げられる。冷熱吸収経路22に使用される材料は伝熱性の高い金属材料とし、例えばアルミニウム合金等が用いられる。   The configuration of the cooling heat absorption path 22 is not particularly limited as long as a desired heat transfer efficiency can be obtained. For example, a configuration in which one or a plurality of tubes are disposed in the discharge space 15 or fins are attached to the tubes. Examples include a configuration in which the heat transfer area is increased, or a configuration in which one or a plurality of plates are provided. The material used for the cold heat absorption path 22 is a metal material having high heat conductivity, such as an aluminum alloy.

冷凍庫1の作用空間11は、被冷却物30を低温空気により冷却する構成であれば特に限定されない。この作用空間11の一例として、図に示すように、搬送コンベア13上に被冷却物30が載置され、該搬送コンベア13の直上に設けられた空気噴流部12から被冷却物30に低温空気を噴出させ、この衝突流により冷却物30を冷却する構成がある。空気噴流部12はコンベア搬送方向に複数設置される。この構成により被冷却物30を所定温度まで冷却する。搬送コンベア13は、コンベアベルトにメッシュベルトなどの空気を下方に通過させる構造を用い、下方に吹き抜けた低温空気は排出空間15に流入するようになっている。
尚、本実施例においては、系内に除湿手段を設けることが好ましい。この除湿手段の構成は特に限定されないが、例えば、系内に除湿装置を設置したり、高分子化合物等の除湿剤を装置に組み込む構成が採用できる。
The working space 11 of the freezer 1 is not particularly limited as long as the object to be cooled 30 is cooled by low-temperature air. As an example of the working space 11, as shown in the figure, an object 30 to be cooled is placed on the conveyor 13, and the low-temperature air is supplied to the object 30 from the air jet 12 provided immediately above the conveyor 13. The coolant 30 is cooled by this collision flow. A plurality of air jet sections 12 are installed in the conveyor conveyance direction. With this configuration, the object to be cooled 30 is cooled to a predetermined temperature. The transport conveyor 13 uses a structure that allows air such as a mesh belt to pass downward through the conveyor belt, and the low-temperature air blown downward flows into the discharge space 15.
In this embodiment, it is preferable to provide a dehumidifying means in the system. The configuration of the dehumidifying means is not particularly limited. For example, a configuration in which a dehumidifying device is installed in the system or a dehumidifying agent such as a polymer compound is incorporated in the device can be employed.

次に、本実施例1の空気冷媒冷凍装置の動作につき説明する。尚、ここに記載される温度、圧力、相対湿度等の数値は一例であり、これに限定されるものではない。
まず、冷凍庫1の空気吸入口から−60℃以下、大気圧の空気が冷凍空間内に流入し、空気噴流部12を介して作用空間11に噴出して被冷却物30が冷却される。該作用空間11を通過した−60℃程度の低温空気は排出空間15に流入し、冷熱吸収経路22を通過する40℃の高温側空気と熱交換され、該低温空気は35℃程度まで昇温して空気排出口より排出される。一方、冷熱吸収経路22を通過した40℃の高温側空気は、−55℃程度まで二次冷却されて排出される。
Next, the operation of the air refrigerant refrigeration apparatus of the first embodiment will be described. The numerical values such as temperature, pressure, and relative humidity described here are merely examples, and the present invention is not limited thereto.
First, air at −60 ° C. or less and atmospheric pressure flows from the air intake port of the freezer 1 into the refrigeration space, and is ejected into the working space 11 through the air jet 12 to cool the object 30 to be cooled. The low-temperature air of about −60 ° C. that has passed through the working space 11 flows into the discharge space 15 and is heat-exchanged with the high-temperature side air of 40 ° C. that passes through the cold absorption path 22, and the low-temperature air is heated to about 35 ° C. And discharged from the air outlet. On the other hand, the high temperature side air of 40 ° C. that has passed through the cold heat absorption path 22 is secondarily cooled to about −55 ° C. and discharged.

冷凍庫1の空気排出口を出た35℃程度空気は圧縮機2に導かれ、該圧縮機2にて圧縮されて温度90℃、圧力0.17MPaの高温高圧空気となる。この高温高圧空気は、一次冷却器5にて冷却水により40℃まで冷却された後、冷凍庫1の排出空間15に設置された冷熱回収経路22に導入される。そして、該冷熱回収経路22にて、上記したように−55℃まで二次冷却されて排出される。
冷熱回収経路22を出た空気は膨張機3に導入され、該膨張機3にて大気圧近傍まで膨張され−60℃以下、好適には−80℃程度の低温空気を得て、この低温空気を冷凍庫1に直接供給し、庫内を冷凍空間に保つようになっている。
The air of about 35 ° C. exiting the air discharge port of the freezer 1 is guided to the compressor 2 and is compressed by the compressor 2 to become high-temperature high-pressure air having a temperature of 90 ° C. and a pressure of 0.17 MPa. The high-temperature and high-pressure air is cooled to 40 ° C. by the cooling water in the primary cooler 5 and then introduced into the cold recovery path 22 installed in the discharge space 15 of the freezer 1. Then, in the cold recovery path 22, it is secondarily cooled to −55 ° C. and discharged as described above.
The air exiting the cold heat recovery path 22 is introduced into the expander 3 and expanded to near atmospheric pressure by the expander 3 to obtain low temperature air of −60 ° C. or less, preferably about −80 ° C. Is directly supplied to the freezer 1 to keep the inside of the refrigerator in a freezing space.

本実施例によれば、従来は冷凍庫1とは別に設置されていた冷熱回収用熱交換器を、冷凍庫1内に組み込んだ構成としたため、エネルギ効率を高く維持した状態で装置の小型化及び簡素化が可能となり、設備コストを削減することができる。また、このような構成とすることにより、冷熱回収用熱交換器に用いていた防熱材を削減できるとともに、本実施例の冷凍庫1内に設置する断熱材10の肉厚を、従来の冷熱回収用熱交換器に使用する断熱材よりも薄くすることができる。   According to this embodiment, since the heat recovery heat exchanger that has been installed separately from the freezer 1 is incorporated in the freezer 1, the apparatus can be downsized and simplified while maintaining high energy efficiency. The cost of equipment can be reduced. Moreover, by setting it as such a structure, while being able to reduce the heat insulating material used for the heat exchanger for cold energy collection | recovery, the thickness of the heat insulating material 10 installed in the freezer 1 of a present Example is used for the conventional cold energy collection | recovery. It can be made thinner than the heat insulating material used in the heat exchanger for the car.

図2乃至5により、本実施例2に係る空気冷媒冷凍装置につき説明する。尚、以下の実施例2及び実施例3において、上記した実施例1と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図2を参照して、本実施例2の空気冷媒冷凍装置は実施例1の構成に加えて、冷凍庫1の排出空間15の下流側、若しくは冷凍庫1と圧縮機3の間に、排出空間15を通過した空気中に存在する異物を除去する異物除去フィルタ16を備えた構成となっている。該異物除去フィルタ16は排出空間15を横断するごとく配設され、排出空間15にて昇温された35℃程度の空気がこのフィルタを通過するように構成される。同図にて、異物除去フィルタ16は排出空間15内に設置した構成としているが、冷凍庫1の空気排出口直後の空気排出経路23に設けるようにしてもよい。異物除去フィルタ16は、作用空間11にて被冷却物30の冷却時に発生して庫内に飛散する物粉を除去するものである。
The air refrigerant refrigeration apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the following second and third embodiments, detailed description of the same configurations as those of the first embodiment will be omitted.
Referring to FIG. 2, the air refrigerant refrigeration apparatus of the second embodiment has a discharge space 15 downstream of the discharge space 15 of the freezer 1 or between the freezer 1 and the compressor 3 in addition to the configuration of the first embodiment. The foreign matter removing filter 16 for removing the foreign matter existing in the air that has passed through is provided. The foreign matter removal filter 16 is arranged so as to cross the discharge space 15, and is configured such that air of about 35 ° C. heated in the discharge space 15 passes through this filter. In the figure, the foreign matter removal filter 16 is installed in the discharge space 15, but may be provided in the air discharge path 23 immediately after the air discharge port of the freezer 1. The foreign matter removing filter 16 removes the dust generated when the object 30 is cooled in the working space 11 and scattered in the storage.

本実施例によれば、庫内に飛散した物粉を異物除去フィルタ16で除去することができ、冷凍サイクルの系内に異物が流入することを防止し、圧縮機3の故障等の不具合を防止することができる。
また、本実施例では、異物除去フィルタ16を略常温(本実施例では35℃)の雰囲気下にて用いることができるため、該異物除去フィルタ16の構造を簡単にすることができ、またメンテナンスが容易に行える。メンテナンスでは、異物除去フィルタ16を定期的または連続的に洗浄するが、この洗浄の際にも冷凍空間へ与える熱負荷が小さくて済む。
According to the present embodiment, the dust scattered in the warehouse can be removed by the foreign matter removal filter 16, and the foreign matter can be prevented from flowing into the system of the refrigeration cycle. Can be prevented.
Further, in this embodiment, the foreign matter removal filter 16 can be used in an atmosphere at a substantially normal temperature (35 ° C. in this embodiment), so that the structure of the foreign matter removal filter 16 can be simplified and maintenance can be performed. Can be done easily. In maintenance, the foreign matter removal filter 16 is periodically or continuously cleaned, but the thermal load applied to the refrigeration space can be reduced during this cleaning.

図3に、本実施例2を応用した構成を示す。同図に示すように、ここでは異物除去フィルタ16としてロールフィルタ31を用いる構成としている。さらに、ロールフィルタ31の一側の端部にフィルタ31を洗浄する洗浄装置32を設けている。このとき、ロールフィルタ31の一側の端部を冷凍庫1の外部に設けて、同様に冷凍庫外部に設けた洗浄装置32によりロールフィルタ31を洗浄するようにしてもよい。
また、圧縮機2の吸引圧力を検知する圧力センサ33を設けており、検知された圧縮機吸引圧力に基づいて、ロールフィルタ31及び洗浄装置32の作動を制御するようになっている。即ち、圧縮機吸引圧力が予め設定された所定の圧力以下となったらロールフィルタ31の巻き取り操作を行い、同時に洗浄装置32を作動させるようにする。
これは、ロールフィルタ31面に物粉が付着すると、空気流路が狭まり、圧縮機吸引側の圧力が低下する。従って、この吸引圧力を検知することで、フィルタの目詰まりを感知しきれない場合であっても自動的にフィルタ31の巻き取り、洗浄を行うことができるようになる。
FIG. 3 shows a configuration to which the second embodiment is applied. As shown in the figure, here, a roll filter 31 is used as the foreign matter removal filter 16. Further, a cleaning device 32 for cleaning the filter 31 is provided at one end of the roll filter 31. At this time, one end of the roll filter 31 may be provided outside the freezer 1 and the roll filter 31 may be cleaned by a cleaning device 32 provided outside the freezer as well.
Moreover, the pressure sensor 33 which detects the suction pressure of the compressor 2 is provided, and the action | operation of the roll filter 31 and the washing | cleaning apparatus 32 is controlled based on the detected compressor suction pressure. That is, when the compressor suction pressure is equal to or lower than a predetermined pressure set in advance, the roll filter 31 is wound up and the cleaning device 32 is operated at the same time.
This is because when dust is attached to the surface of the roll filter 31, the air flow path is narrowed, and the pressure on the compressor suction side is reduced. Therefore, by detecting this suction pressure, the filter 31 can be automatically wound and washed even when the filter is not completely clogged.

本実施例によれば、異物除去フィルタとしてロールフィルタ31を用いることで、物粉を連続的に除去することができる。
また、ロールフィルタ31を用いることにより洗浄装置32の小型化が可能である。その理由を、図4を参照して説明する。図4(A)は本実施例のロールフィルタを具備した冷凍装置の側面図、(B)は比較例の固定式フィルタを具備した冷凍装置の側面図である。
同図において、作用空間11は横長に形成され、該空間を貫通するごとく搬送コンベア13が設けられている。この構成は、特開平11−63777号公報に記載されており、本実施例は、これに適用できるものである。
また、作用空間11のコンベア搬送方向の上流側には前室14aが設けられ、下流側には後室14bが設けられている。前室14a及び後室14bは、外気との連通部位を有しており、作用空間11の冷却雰囲気を保持する目的で設けられている。作用空間11の上方には、排出空間15が形成されており、この排出空間15の後流側には異物除去フィルタ31が設けられている。
According to the present embodiment, by using the roll filter 31 as the foreign matter removal filter, the powder can be continuously removed.
Further, the cleaning device 32 can be downsized by using the roll filter 31. The reason will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a side view of the refrigeration apparatus provided with the roll filter of the present embodiment, and FIG. 4B is a side view of the refrigeration apparatus provided with the fixed filter of the comparative example.
In this figure, the working space 11 is formed in a horizontally long shape, and a transport conveyor 13 is provided so as to penetrate the space. This configuration is described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-63777, and this embodiment can be applied to this.
A front chamber 14a is provided on the upstream side of the working space 11 in the conveyor conveyance direction, and a rear chamber 14b is provided on the downstream side. The front chamber 14a and the rear chamber 14b have a communication part with outside air, and are provided for the purpose of maintaining a cooling atmosphere of the working space 11. A discharge space 15 is formed above the working space 11, and a foreign matter removal filter 31 is provided on the downstream side of the discharge space 15.

図4(B)の固定式フィルタを具備した例では、フィルタ洗浄のために、フィルタと同等のサイズの洗浄・メンテナンス用点検口35が必要となる。
これに対して、図4(A)に示した本実施例のロールフィルタを具備した例では、フィルタの一部に洗浄装置35を設けることで全体の洗浄・メンテナンスを行うことができ、洗浄装置32及び点検口35を小型化することができる。
In the example provided with the fixed filter of FIG. 4B, a cleaning / maintenance inspection port 35 having the same size as the filter is required for cleaning the filter.
On the other hand, in the example provided with the roll filter of the present embodiment shown in FIG. 4A, the entire cleaning / maintenance can be performed by providing the cleaning device 35 in a part of the filter. 32 and the inspection port 35 can be reduced in size.

さらに、図5に本実施例2を応用した構成を示す。同図に示すように、異物除去フィルタ16に加えて、排出空間15の吸入側に、吸入側フィルタ17を設けた構成となっている。該吸入側フィルタ17は、異物除去フィルタ16より目開きが大きいものとすることが好ましい。また、該吸入側フィルタ17の設置位置は、作用空間11より後流側で且つ排出空間15の前段側、若しくは該排出空間15の上流側で且つ水の凍結温度以下の温度域とする。この吸入側フィルタ17を通過した空気はダクト18を通って排出空間15に流入する。
この吸入側フィルタ17は、作用空間11にて発生した氷(雪を含む)を除去するものである。
本実施例によれば、排出空間15の上流側に吸入側フィルタ17を設置することで、水分負荷が増加した際の大きな雪、氷を除去することができる。また、大型の物粉の混入に対して、異物除去フィルタ16のみではすぐに閉塞を起こす可能性があるため、2段階のフィルタリングによって系内への物粉の流入を阻止することができる。
Further, FIG. 5 shows a configuration in which the second embodiment is applied. As shown in the figure, in addition to the foreign matter removal filter 16, a suction side filter 17 is provided on the suction side of the discharge space 15. The suction filter 17 preferably has a larger opening than the foreign matter removal filter 16. Further, the installation position of the suction-side filter 17 is set to a temperature range that is downstream of the working space 11 and upstream of the discharge space 15 or upstream of the discharge space 15 and below the freezing temperature of water. The air that has passed through the suction filter 17 flows into the discharge space 15 through the duct 18.
The suction filter 17 removes ice (including snow) generated in the working space 11.
According to the present embodiment, by installing the suction side filter 17 on the upstream side of the discharge space 15, it is possible to remove large snow and ice when the moisture load increases. Moreover, since there is a possibility that the foreign substance removal filter 16 alone will cause clogging with respect to the mixing of large-sized powder, the inflow of powder into the system can be prevented by two-stage filtering.

図6及び図7により、本実施例3に係る空気冷媒冷凍装置につき説明する。
まず、図6を参照して、本実施例の空気冷媒冷凍装置は、一次冷却器5にて昇温された温排水21を貯留する温水タンク37と、該温水タンク37の温排水を冷凍庫1に供給する温排水供給経路39とが設けられた構成となっている。温排水供給経路39を介して冷凍庫1に供給された温排水は、冷凍庫1の洗浄に使用される。
また、別の構成として、温排水と、洗浄用水とを熱交換して、熱エネルギを回収する構成としてもよい。この場合、温排水は冷却されて再度一次冷却器5の熱交換に用いることができ、バルブ38により一次冷却器5への供給量が調整される。
The air refrigerant refrigeration apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
First, referring to FIG. 6, the air refrigerant refrigeration apparatus of the present embodiment includes a hot water tank 37 that stores hot waste water 21 that has been heated by the primary cooler 5, and hot water waste water from the hot water tank 37 that is stored in the freezer 1. The structure is provided with a warm drainage supply path 39 for supplying to the water. The warm drainage supplied to the freezer 1 via the warm drainage supply path 39 is used for washing the freezer 1.
Moreover, it is good also as a structure which collect | recovers heat energy by heat-exchanging warm water and cleaning water as another structure. In this case, the warm waste water is cooled and can be used again for heat exchange of the primary cooler 5, and the supply amount to the primary cooler 5 is adjusted by the valve 38.

一次冷却器5では、圧縮機3からの高温高圧水との熱交換により、最高で80℃程度まで冷却水を昇温できる機能を有する。従って、温水タンク37には、80℃までの温度域で所望の温度の温水を貯留することができる。勿論、水道水や井戸水等の冷却水と混合して温度調整するようにしてもよい。
これによれば、従来は一次冷却器5から外気へ捨てていた熱を、温水タンク37で回収し、貯蔵することで熱の有効利用が可能となる。
一般に、冷凍装置の終業後には、冷凍庫1内部の洗浄工程が入る。従来は洗浄工程にて、ボイラによって加熱された温水を利用していたが、本実施例の構成とすることで、一次冷却器5からの排熱を回収し、得られた温排水を終業後の庫内洗浄に用いることで、従来ボイラにより加熱されていた分のエネルギを削減することができ、エネルギ効率の向上が図れる。
The primary cooler 5 has a function of raising the temperature of the cooling water up to about 80 ° C. by heat exchange with the high-temperature and high-pressure water from the compressor 3. Therefore, the hot water tank 37 can store hot water having a desired temperature in a temperature range up to 80 ° C. Of course, the temperature may be adjusted by mixing with cooling water such as tap water or well water.
According to this, heat that has been conventionally thrown away from the primary cooler 5 to the outside air is recovered by the hot water tank 37 and stored, thereby enabling effective use of the heat.
Generally, after the completion of the refrigeration apparatus, a cleaning process inside the freezer 1 is entered. Conventionally, hot water heated by a boiler was used in the cleaning process, but by adopting the configuration of the present embodiment, the exhaust heat from the primary cooler 5 is recovered and the obtained hot waste water is used after the end of work. By using this for cleaning the inside of the cabinet, the energy that has been heated by the conventional boiler can be reduced, and the energy efficiency can be improved.

また、上記した温排水の利用先として、図7に示す構成がある。これは、実施例2に示したロールフィルタ31の洗浄装置32に利用するものである。同図に示すようにこの洗浄装置32は、ロールフィルタ31の復路、即ち下側に位置するフィルタの下方に、該フィルタ下面側に向けて前記温排水を噴射する噴射ノズル32aを設けるとともに、コンベア搬送方向に対して該噴射ノズル32aの少なくとも後側に掻き取りブレード32bを設けている。掻き取りブレード32bは、噴射ノズル32aの前後に設けることが好ましい。
この洗浄装置32では、フィルタ洗浄時に噴射ノズル32aから温排水を噴射して、フィルタ面に付着した物粉を除去するとともに、フィルタ面に氷結して固着した物粉を温排水の熱により融解させ、後側の掻き取りブレード32bにより掻き取ることにより、フィルタ面を洗浄する。本実施例における洗浄は、連続的若しくは断続的に行うようになっている。
Moreover, there exists a structure shown in FIG. This is used for the cleaning device 32 of the roll filter 31 shown in the second embodiment. As shown in the figure, the cleaning device 32 is provided with an injection nozzle 32a for injecting the warm waste water toward the lower surface of the filter, on the return path of the roll filter 31, that is, below the filter located on the lower side. A scraping blade 32b is provided at least on the rear side of the ejection nozzle 32a with respect to the transport direction. The scraping blade 32b is preferably provided before and after the spray nozzle 32a.
In this cleaning device 32, hot waste water is sprayed from the spray nozzle 32a during filter cleaning to remove the powder adhering to the filter surface, and the powder powder frozen and fixed on the filter surface is melted by the heat of the hot water drain. The filter surface is cleaned by scraping with the rear scraping blade 32b. Cleaning in this embodiment is performed continuously or intermittently.

従来は、水道水をボイラで加熱した温水を噴射ノズル32aから噴射していたが、本実施例のように、一次冷却器5から得られた温排水をフィルタ洗浄に用いることで、他から洗浄水を導入する必要がなく、また洗浄水の加熱に使用していたボイラの重油を削減でき、省水、省エネルギー化が実現できる。   Conventionally, hot water obtained by heating tap water with a boiler was jetted from the jet nozzle 32a. However, as in this embodiment, the hot waste water obtained from the primary cooler 5 is used for filter washing, so that the hot water is washed from the other. It is not necessary to introduce water, and it is possible to reduce boiler heavy oil used for heating cleaning water, thus realizing water and energy savings.

本発明は、地球環境に優しく且つ安全性の高い空気冷媒冷凍装置を適用する際に、エネルギ効率が高い状態を維持しつつ小型化及び簡素化された装置とすることができるため、食品産業分野における冷凍食品の製造技術を始めとして、各種産業の冷凍技術に有効に利用可能である。   When applying an air refrigerant refrigeration apparatus that is friendly to the global environment and high in safety, the present invention can be a downsized and simplified apparatus while maintaining high energy efficiency. It can be effectively used for freezing technology in various industries including frozen food manufacturing technology in Japan.

本発明の実施例1に係る空気冷媒冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the air refrigerant freezing apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る空気冷媒冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the air refrigerant freezing apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 図2の実施例2を応用した図である。It is the figure which applied Example 2 of FIG. 図3のフィルタを説明する図で、(A)はロールフィルタを具備した冷凍装置の側面図、(B)は固定式フィルタを具備した冷凍装置の側面図である。It is a figure explaining the filter of FIG. 3, (A) is a side view of the freezing apparatus provided with the roll filter, (B) is a side view of the freezing apparatus provided with the fixed filter. 図2、図3の実施例2を応用した図である。It is the figure which applied Example 2 of FIG. 2, FIG. 本発明の実施例3に係る空気冷媒冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the air refrigerant freezing apparatus which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係るフィルタ洗浄装置の概略図である。It is the schematic of the filter washing | cleaning apparatus which concerns on Example 3 of this invention. 従来の空気冷媒冷凍装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional air refrigerant freezing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 冷凍庫(冷凍室)
2 膨張機
3 圧縮機
5 一次冷却器
10 断熱材
11 作用空間
12 空気噴流部
13 搬送コンベア
15 排出空間
16 異物除去フィルタ
17 吸入側異物除去フィルタ
22 冷熱吸収経路
23 空気排出経路
24 圧縮空気供給経路
31 ロールフィルタ
32 洗浄装置
32a 噴射ノズル
32b 掻き取りブレード
33 圧力センサ
37 温水タンク
39 温排水利用経路
1 Freezer (freezer room)
2 expander 3 compressor 5 primary cooler 10 heat insulating material 11 working space 12 air jet 13 transport conveyor 15 discharge space 16 foreign matter removal filter 17 suction side foreign matter removal filter 22 cold heat absorption path 23 air discharge path 24 compressed air supply path 31 Roll filter 32 Cleaning device 32a Spray nozzle 32b Scraping blade 33 Pressure sensor 37 Hot water tank 39 Warm drainage route

Claims (6)

冷凍空間を形成する冷凍室と、該冷凍室の空気を吸引して断熱圧縮する圧縮機と、圧縮空気を冷却用流体との熱交換により冷却する一次冷却器と、冷却圧縮空気を断熱膨張する膨張機とを有し、該膨張機により得られた低温空気を前記冷凍室に供給して前記冷凍空間を形成するようにした空気冷媒冷凍装置において、
前記冷凍空間を断熱材を介して2つの連通する空間に仕切り、一の空間は被冷却物を冷却する作用空間とし、他の空間は冷却に使用された空気を排出する排出空間とし、
前記排出空間内に、前記一次冷却器を経て一次冷却された空気が通過する冷熱吸収経路を設け、該冷熱吸収経路が前記膨張機の吸引側に接続されるようにし、
前記冷熱吸収経路を通過する空気が、前記作用空間から流入して前記排出空間を通過する低温空気との熱交換により所定温度まで冷却されるようにしたことを特徴とする空気冷媒冷凍装置。
A freezing chamber that forms a freezing space, a compressor that aspirates and compresses the air in the freezing chamber, a primary cooler that cools the compressed air by heat exchange with a cooling fluid, and adiabatic expansion of the cooled compressed air An air refrigerant refrigeration apparatus having an expander and supplying the low-temperature air obtained by the expander to the freezer compartment to form the refrigeration space.
The freezing space is partitioned into two communicating spaces through a heat insulating material, one space is a working space for cooling the object to be cooled, and the other space is a discharge space for discharging the air used for cooling,
In the discharge space, a cold heat absorption path through which the primary cooled air passes through the primary cooler is provided, the cold heat absorption path is connected to the suction side of the expander,
An air refrigerant refrigeration apparatus, wherein air passing through the cold heat absorption path is cooled to a predetermined temperature by heat exchange with low-temperature air flowing from the working space and passing through the discharge space.
前記作用空間から前記排出空間に流入した空気の流れ方向に対して前記排出空間の下流側、若しくは前記冷凍室と前記圧縮機の間に、前記排出空間を通過した空気中に存在する異物を除去する異物除去フィルタを設けたことを特徴とする請求項1記載の空気冷媒冷凍装置。   Foreign matter present in the air passing through the discharge space is removed downstream of the discharge space with respect to the flow direction of the air flowing into the discharge space from the working space, or between the freezer compartment and the compressor. The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 1, further comprising a foreign matter removing filter. 前記異物除去フィルタがロールフィルタであり、該ロールフィルタの一部にフィルタ洗浄手段を設けるとともに、前記圧縮機の吸引圧力を検知する圧力センサを設け、該検知された吸引圧力に基づいて前記フィルタ洗浄手段の作動を制御することを特徴とする請求項2記載の空気冷媒冷凍装置。   The foreign matter removing filter is a roll filter, a filter cleaning means is provided in a part of the roll filter, a pressure sensor for detecting the suction pressure of the compressor is provided, and the filter cleaning is performed based on the detected suction pressure. 3. The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 2, wherein the operation of the means is controlled. 前記フィルタ洗浄手段が、前記ロールフィルタの下方に設置され、
前記一次冷却器にて得られた温排水をフィルタ面に対して下方から噴射する温排水噴射手段と、前記ロールフィルタの移動方向に対して少なくとも前記温排水噴射手段の後側に設置されて該ロールフィルタに付着した異物を掻き取る掻き取り手段と、からなることを特徴とする請求項3記載の空気冷媒冷凍装置。
The filter cleaning means is installed below the roll filter,
A hot waste water injection means for injecting the hot waste water obtained by the primary cooler from below with respect to the filter surface; and at least a rear side of the hot waste water injection means with respect to the moving direction of the roll filter; 4. The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 3, further comprising scraping means for scraping off foreign matter adhering to the roll filter.
前記排出空間の上流側若しくは前段に、前記異物除去フィルタよりも目開きが大きい吸入側フィルタを設け、前記作用空間を通過した低温空気中の異物及び氷を除去することを特徴とする請求項2若しくは3記載の空気冷媒冷凍装置。   The suction side filter having a larger opening than the foreign matter removal filter is provided upstream or upstream of the discharge space to remove foreign matter and ice in the low temperature air that has passed through the working space. Or the air refrigerant freezing apparatus of 3. 前記一次冷却器にて得られた温排水を貯留する温水タンクと、該温水タンク内の温排水を前記冷凍室に供給する温排水供給経路とを備え、前記温排水を前記冷凍室の洗浄に用いるようにしたことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の空気冷媒冷凍装置。   A hot water tank for storing the hot waste water obtained by the primary cooler; and a hot waste water supply path for supplying the hot waste water in the hot water tank to the freezer compartment. The hot waste water is used for washing the freezer compartment. 6. The air refrigerant refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the air refrigerant refrigeration apparatus is used.
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