JP2004053074A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置場所の雰囲気温度上昇を効果的に抑制できる冷却装置を提供すること。
【解決手段】この冷媒回路１は、圧縮機１０により圧縮された冷媒が、水冷式凝縮器２０及び空冷式凝縮器３０を通って凝縮され、更に膨張弁４０を通って膨張した後に蒸発器５０を通って蒸発し圧縮機１０に循環されるように構成されており、水冷式凝縮器２０は空冷式凝縮器３０よりも圧縮機１０側に配置されていることを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍機、冷却機、冷蔵庫といった冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍機における従来の冷媒回路は、圧縮機により圧縮された冷媒ガスが、凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し圧縮機に循環されるように構成されている。ここで、凝縮過程の効率を上げることや、空冷式凝縮器の排熱を低減させることを目的として、空冷式凝縮器と水冷式凝縮器とを直列に配置する技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように水冷式凝縮器と空冷式凝縮器とを二段に構成する冷却装置は、空冷式凝縮器が前に配置されたものが知られている。このような構成では、空冷式凝縮器に高温高圧の冷媒が循環することとなり、特に室内に設置した場合には、空冷式凝縮器の排気熱によって室内温度が上昇する恐れがある。
【０００４】
そこで本発明では、設置場所の雰囲気温度上昇を効果的に抑制できる冷却装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷却装置は、圧縮機により圧縮された冷媒が、水冷式凝縮器及び空冷式凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し圧縮機に循環されるように冷媒回路が構成されており、水冷式凝縮器は空冷式凝縮器よりも冷媒回路において圧縮機側に配置されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、冷媒回路において水冷式凝縮器が空冷式凝縮器よりも圧縮機側に配置されているので、高温高圧の冷媒が最初に水冷式凝縮器で冷却され、ある程度温度が下がった状態で冷媒が空冷式凝縮器に送られることとなる。従って、空冷式凝縮器の冷却ファンを稼動させた場合であっても雰囲気温度の上昇を比較的抑制できる。
【０００７】
本発明の冷却装置は、圧縮機により圧縮された冷媒が、水冷式凝縮器及び空冷式凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し圧縮機に循環されるように冷媒回路が構成されており、水冷式凝縮器内に冷却水を循環させる冷却水管に設置される冷却水弁と、水冷式凝縮器と圧縮機との間の冷媒回路と冷却水弁とを接続する分岐管とを更に備え、分岐管には電磁弁が設けられており、冷却水弁は電磁弁の開閉に応じて分岐管に流入する冷媒の圧変化に応じて開閉されるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、分岐管に設けられた電磁弁を開閉することによって、冷媒回路内の冷媒を冷却水弁に導くことができる。冷却水弁は、その冷媒の圧変化に応じて開閉されるので、冷却水弁の開閉を電磁弁の開閉によって制御できる。従って、電磁弁の開閉によって水冷式凝縮器を効率的に稼動させることができ、空冷式凝縮器の冷却ファンを稼動させた場合であっても雰囲気温度の上昇を比較的抑制できる。
【０００９】
本発明の冷却装置は、圧縮機により圧縮された冷媒が、水冷式凝縮器及び空冷式凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し圧縮機に循環されるように冷媒回路が構成されており、空冷式凝縮器の冷却ファンの稼動を制御するファン制御手段と、水冷式凝縮器内に冷却水を循環させる冷却水管に設置される第１の冷却水弁及び第２の冷却水弁と、水冷式凝縮器と圧縮機との間の冷媒回路と、第１の冷却水弁とを接続する分岐管とを更に備え、第１の冷却水弁は、冷媒回路から分岐管に流入する冷媒の圧変化に応じて開閉されるように構成され、第２の冷却水弁は、第１の冷却水弁の開閉とは独立して開閉可能なように構成されている。
【００１０】
本発明によれば、冷媒回路内が高温高圧になると、分岐管内の冷媒にも圧変化が生じ、その圧変化に応じて第１の冷却水弁が開くので水冷式凝縮器内に冷却水が導入される。従って、冷媒回路内の圧変化に応じて水冷式凝縮器が稼動するので、空冷式凝縮器の冷却ファンを稼動させた場合であっても雰囲気温度の上昇を比較的抑制できる。また、第２の冷却水弁は第１の冷却水弁の開閉とは独立して開閉するように構成されているので、例えば第２の冷却水弁を閉めておけば第１の冷却水弁が開いても水冷式凝縮器内に冷却水が循環しないようにできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１２】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態である製氷機（冷却装置）の冷媒回路について図１を用いて説明する。冷媒回路１は、圧縮機１０と、水冷式凝縮器２０と、空冷式凝縮器３０と、レシーバタンク８０と、ドライヤ９０と、膨張弁（膨張器）４０と、蒸発器５０とを含んで構成される。圧縮機１０、水冷式凝縮器２０、空冷式凝縮器３０、レシーバタンク８０、ドライヤ９０、膨張弁４０、及び、蒸発器５０は、冷媒パイプ１００〜１０６によって相互に接続され、この冷媒パイプ１００〜１０６を経由して冷媒を循環させている。
【００１３】
圧縮機１０により圧縮された冷媒ガスは、冷媒パイプ１００を経由して水冷式凝縮器２０に送られる。水冷式凝縮器２０を通って冷媒ガスは水冷され、冷媒の飽和温度である約６０℃にまで降温することにより気液混合状態となって、冷媒パイプ１０１を経由して空冷式凝縮器３０に送られる。冷媒は、図示しない冷却ファンによって常時冷却空気が供給される空冷式凝縮器３０を通ることにより空冷されて凝縮する。図示しない冷却ファンは、スイッチ（ファン制御手段）３０ａによってその駆動が制御されている。つまり、スイッチ３０ａを閉じると冷却ファンが駆動し、スイッチ３０ａを開くと冷却ファンは停止する。
【００１４】
次いで、冷媒は冷媒パイプ１０２を経由してレシーバタンク８０に導かれて完全に液化する。液化した冷媒は冷媒パイプ１０３を経由してドライヤ９０に送られ、ドライヤ９０を経てから冷媒パイプ１０４を経由して膨張弁４０に送られる。冷媒は、膨張弁４０において急減圧され、冷媒パイプ１０５を経由して送られる蒸発器５０において蒸発することにより製氷水から熱を奪って製氷作用を行い、その後冷媒パイプ１０６を経由して再び圧縮機１０へ循環する。冷媒パイプ１０６は実際の機器構成においては、冷媒パイプ１０３と近接して配置されており、その近接して配置されている部分において熱交換するように構成されている。蒸発器５０において氷が成長完了すると、ホットガス弁２７が開弁することにより、高温高圧ガスがホットガスパイプ１０７を流れ、製氷室としての蒸発器５０を暖めることによって、蒸発器５０の中にできた氷の表面を少し溶かすことによって氷が自重落下する。
【００１５】
水冷式凝縮器２０には、給水側の冷却水パイプ２０ａ及び排水側の冷却水パイプ２０ｂが接続されている。冷却水パイプ２０ａには止水栓２０ｃが設置されており、冷却水パイプ２０ｂには自動給水弁（冷却水弁）２０ｄが設置されている。自動給水弁２０ｄには、冷媒パイプ１００から分岐されている分岐管に接続されているキャピラリチューブ（分岐管）２６が接続されており、キャピラリチューブ２６内の圧変化に応じて自動給水弁２０ｄが開閉されるように構成されている。冷媒パイプ１００から分岐されている分岐管には電磁弁２５が設置されている。電磁弁２５は任意に開閉可能であり、冷媒パイプ１００内が十分に高圧であれば、電磁弁２５の開閉に応じて自動給水弁２０ｄが開閉する。
【００１６】
本実施形態の冷媒回路１を含む冷却装置は、周囲の温度状況に応じて次のように操作することで、好適な運転を実現できる。まず、秋から冬にかけての比較的室温が低い場合について説明する。この場合には、止水栓２０ｃは開いていても閉じていてもよい。スイッチ３０ａが閉じられており、空冷式凝縮器３０の冷却ファンは駆動している。電磁弁２５には通電されず閉じられた状態である。この状態で圧縮機１０を通過した高温高圧の冷媒は冷媒パイプ１００を通って水冷式凝縮器２０に送られる。
【００１７】
止水栓２０ｃが閉じていれば水冷式凝縮器２０内には冷却水が循環しないけれども、止水栓２０ｃが開いていても電磁弁２５が閉じられているためにキャピラリチューブ２６内には圧変化が生じないので自動給水弁２０ｄは閉じられたままとなり水冷式凝縮器２０内には冷却水が循環しない。従って、水冷式凝縮器２０に入った高温高圧の冷媒はそのまま冷媒パイプ１０１から空冷式凝縮器３０に送られる。
【００１８】
空冷式凝縮器３０の冷却ファンは回転しているために、空冷式凝縮器３０に送られた高温高圧の冷媒は温度が下げられて高圧冷媒液となる。この際に冷媒と熱交換を行なった空気は暖められて機外に排気され、室内暖房に利用することもできる。一方、空冷式凝縮器３０を通過した高圧冷媒液はレシーバタンク８０に導かれて完全に液化する。以降の循環は既に説明した通りである。
【００１９】
引き続いて春から秋にかけての比較的室温が高い場合について説明する。この場合には、止水栓２０ｃは開いているものとする。スイッチ３０ａは開いており、空冷式凝縮器３０の冷却ファンは停止している。電磁弁２５には通電されて開かれた状態である。この状態で圧縮機１０を通過した高温高圧の冷媒は冷媒パイプ１００を通って水冷式凝縮器２０に送られる。
【００２０】
電磁弁２５も開いているためにキャピラリチューブ２６内は冷媒パイプ１００内の圧変化に応じて圧変化が生じ、自動給水弁２０ｄが開かれて水冷式凝縮器２０内に冷却水が循環する。従って、水冷式凝縮器２０に入った高温高圧の冷媒は温度が下げられて高圧冷媒液となる。この高圧冷媒液は冷媒パイプ１０１から空冷式凝縮器３０に送られる。
【００２１】
空冷式凝縮器３０の冷却ファンは停止しているために、空冷式凝縮器３０に送られた高圧冷媒液は熱交換を行なわずに空冷式凝縮器３０を通過し、レシーバタンク８０に導かれて完全に液化する。以降の循環は既に説明した通りである。
【００２２】
引き続いて夏の非常に室温が高い場合について説明する。この場合には、止水栓２０ｃは開いているものとする。スイッチ３０ａが閉じられており、空冷式凝縮器３０の冷却ファンは駆動している。電磁弁２５には通電されて開かれた状態である。この状態で圧縮機１０を通過した高温高圧の冷媒は冷媒パイプ１００を通って水冷式凝縮器２０に送られる。
【００２３】
電磁弁２５も開いているためにキャピラリチューブ２６内は冷媒パイプ１００内の圧変化に応じて圧変化が生じ、自動給水弁２０ｄが開かれて水冷式凝縮器２０内に冷却水が循環する。従って、水冷式凝縮器２０に入った高温高圧の冷媒は温度が下げられる。雰囲気温度が非常に高い場合には高圧冷媒液とはならずに冷媒パイプ１０１から空冷式凝縮器３０に送られる。
【００２４】
空冷式凝縮器３０の冷却ファンは回転しているために、空冷式凝縮器３０に送られた冷媒は温度が下げられて高圧冷媒液となる。この際に冷媒と熱交換を行なった空気は暖められて機外に排気されることになるけれども、冷媒が水冷式凝縮器３０において温度を下げられているために、排気熱は比較的低くなる。空冷式凝縮器３０を通過した高圧冷媒液はレシーバタンク８０に導かれて完全に液化する。以降の循環は既に説明した通りである。
【００２５】
本実施形態にあっては、冷媒パイプ１００から分岐された分岐管に設けられた電磁弁２５を開閉することによって、冷媒回路内の冷媒を自動給水弁２０ｄに導くことができる。自動給水弁２０ｄは、その冷媒の圧変化に応じて開閉されるので、自動給水弁２０ｄの開閉を電磁弁２５の開閉によって制御できる。従って、電磁弁２５の開閉によって水冷式凝縮器２０を効率的に稼動させることができ、真夏のように雰囲気温度が高い季節に空冷式凝縮器３０の冷却ファンを稼動させた場合であっても雰囲気温度の上昇を比較的抑制できる。
【００２６】
（第二実施形態）
本発明の第二実施形態である製氷機（冷却装置）の冷媒回路について図２を用いて説明する。冷媒回路１は、圧縮機１０と、空冷式凝縮器３０と、水冷式凝縮器２０と、レシーバタンク８０と、ドライヤ９０と、膨張弁（膨張器）４０と、蒸発器５０とを含んで構成される。圧縮機１０、空冷式凝縮器３０、水冷式凝縮器２０、レシーバタンク８０、ドライヤ９０、膨張弁４０、及び、蒸発器５０は、冷媒パイプ１００〜１０６によって相互に接続され、この冷媒パイプ１００〜１０６を経由して冷媒を循環させている。
【００２７】
圧縮機１０により圧縮された冷媒ガスは、冷媒パイプ１００を経由して空冷式凝縮器３０に送られる。空冷式凝縮器３０を通って冷媒ガスは空冷され、冷媒の飽和温度である約６０℃にまで降温することにより気液混合状態となって、冷媒パイプ１０１を経由して水冷式凝縮器２０に送られる。冷媒は、水冷式凝縮器２０を通ることにより水冷されて凝縮する。空冷式凝縮器３０の図示しない冷却ファンは、スイッチ（ファン制御手段）３０ａによってその駆動が制御されている。つまり、スイッチ３０ａを閉じると冷却ファンが駆動し、スイッチ３０ａを開くと冷却ファンは停止する。
【００２８】
次いで、冷媒パイプ１０２を経由してレシーバタンク８０に導かれて完全に液化する。液化した冷媒は冷媒パイプ１０３を経由してドライヤ９０に送られ、ドライヤ９０を経てから冷媒パイプ１０４を経由して膨張弁４０に送られる。冷媒は、膨張弁４０において急減圧され、冷媒パイプ１０５を経由して送られる蒸発器５０において蒸発することにより製氷水から熱を奪って製氷作用を行い、その後冷媒パイプ１０６を経由して再び圧縮機１０へ循環する。冷媒パイプ１０６は実際の機器構成においては、冷媒パイプ１０３と近接して配置されており、その近接して配置されている部分において熱交換するように構成されている。蒸発器５０において氷が成長完了すると、ホットガス弁２７が開弁することにより、高温高圧ガスがホットガスパイプ１０７を流れ、製氷室としての蒸発器５０を暖めることによって、蒸発器５０の中にできた氷の表面を少し溶かすことによって氷が自重落下する。
【００２９】
水冷式凝縮器２０には、給水側の冷却水パイプ２０ａ及び排水側の冷却水パイプ２０ｂが接続されている。冷却水パイプ２０ａには止水栓（第２の冷却水弁）２０ｃが設置されており、冷却水パイプ２０ｂには自動給水弁（第１の冷却水弁）２０ｄが設置されている。自動給水弁２０ｄには、冷媒パイプ１００から分岐されている分岐管に接続されているキャピラリチューブ（分岐管）２６が接続されており、キャピラリチューブ２６内の圧変化に応じて自動給水弁２０ｄが開閉されるように構成されている。
【００３０】
本実施形態の冷媒回路２を含む冷却装置は、周囲の温度状況に応じて次のように操作することで、好適な運転を実現できる。まず、秋から冬にかけての比較的室温が低い場合について説明する。この場合には、止水栓２０ｃは閉じられているものとする。スイッチ３０ａが閉じられており、空冷式凝縮器３０の冷却ファンは駆動している。この状態で圧縮機１０を通過した高温高圧の冷媒は冷媒パイプ１００を通って空冷式凝縮器３０に送られる。空冷式凝縮器３０の冷却ファンは回転しているために、空冷式凝縮器３０に送られた高温高圧の冷媒は温度が下げられて高圧冷媒液となる。この際に冷媒と熱交換を行なった空気は暖められて機外に排気され、室内暖房に利用することもできる。一方、空冷式凝縮器３０を通過した高圧冷媒液は冷媒パイプ１０１を通って水冷式凝縮器２０に送られる。
【００３１】
止水栓２０ｃが閉じているために、キャピラリチューブ２６内に圧変化が生じて自動給水弁２０ｄが開いても水冷式凝縮器２０内には冷却水が循環しない。従って、水冷式凝縮器２０に入った高圧冷媒液はそのまま冷媒パイプ１０２からレシーバタンク８０に導かれて完全に液化する。以降の循環は既に説明した通りである。
【００３２】
引き続いて春から秋にかけての比較的室温が高い場合について説明する。この場合には、止水栓２０ｃは開いているものとする。スイッチ３０ａは開いており、空冷式凝縮器３０の冷却ファンは停止している。この状態で圧縮機１０を通過した高温高圧の冷媒は冷媒パイプ１００を通って空冷式凝縮器３０に送られる。空冷式凝縮器３０の冷却ファンは停止しているために、空冷式凝縮器３０に送られた高温高圧の冷媒は熱交換を行なわずに空冷式凝縮器３０を通過し、冷媒パイプ１０１を通って水冷式凝縮器２０に送られる。
【００３３】
キャピラリチューブ２６内は冷媒パイプ１００内の圧変化に応じて圧変化が生じるため自動給水弁２０ｄが開かれ、止水栓２０ｃも開いているので水冷式凝縮器２０内に冷却水が循環する。従って、水冷式凝縮器２０に入った高温高圧の冷媒は温度が下げられて高圧冷媒液となる。この高圧冷媒液は冷媒パイプ１０１からレシーバタンク８０に導かれて完全に液化する。以降の循環は既に説明した通りである。
【００３４】
本実施形態では、空冷式凝縮器３０が水冷式凝縮器２０よりも圧縮機１０側に配置されているが、水冷式凝縮器２０が空冷式凝縮器３０よりも圧縮機１０側に配置されているようにしてもよい。
【００３５】
本実施形態にあっては、冷媒回路内が高温高圧になると、冷媒パイプ１００に接続されたキャピラリチューブ２６内の冷媒にも圧変化が生じ、その圧変化に応じて自動給水弁２０ｄが開くので水冷式凝縮器２０内に冷却水が導入される。従って、冷媒回路内の圧変化に応じて水冷式凝縮器２０が稼動させることができる。また、水冷式凝縮器２０が空冷式凝縮器３０よりも圧縮機１０側に配置されているようにした場合には、空冷式凝縮器３０の冷却ファンを稼動させた場合であっても、雰囲気温度の上昇を抑制できる。
【００３６】
図３に、上述の実施形態における冷媒回路１及び冷媒回路２を実際の製氷機とした場合の外観図を示す。図３に示すように、空冷式凝縮器３０の近傍には冷却ファン３０ｂが配置されている。製氷室としての蒸発器５０には、ポンプモータ２０３の圧送によって水が噴射されて氷が成長する。製氷室としての蒸発器５０で成長した氷は自重落下すると、貯氷室２０２に収容される。また、コントロールボックス２００の操作部には、空水冷切替スイッチ２０１が取り付けられている。図４は、空水冷切替スイッチ２０１近傍の拡大図である。空水冷切替スイッチ２０１を「水冷」に切り替えると水冷機に、「空冷」に切り替えると空冷機に、「空水冷」に切り替えると空水冷機になる。すなわち、空水冷切替スイッチ２０１を「水冷」にした場合には、冷却ファン３０ｂの駆動が停止され、自動給水弁２０ｄは開かれることとなる。空水冷切替スイッチ２０１を「空冷」にした場合には、冷却ファン３０ｂが駆動され、自動給水弁２０ｄは閉じられることとなる。また、空水冷切替スイッチ２０１を「空水冷」にした場合には、冷却ファン３０ｂが駆動され、自動給水弁２０ｄは開かれることとなる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、冷媒回路において水冷式凝縮器が空冷式凝縮器よりも圧縮機側に配置されているので、高温高圧の冷媒が最初に水冷式凝縮器で冷却され、ある程度温度が下がった状態で冷媒が空冷式凝縮器に送られることとなる。よって、空冷式凝縮器の冷却ファンを稼動させた場合であっても雰囲気温度の上昇を比較的抑制できる。従って本発明の目的とする、設置場所の雰囲気温度上昇を効果的に抑制できる冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態である冷媒回路を示す図である。
【図２】本発明の第二実施形態である冷媒回路を示す図である。
【図３】本発明の実施形態である冷媒回路を適用した製氷機を示す図である。
【図４】図３の空水冷切替スイッチ近傍を示した図である。
【符号の説明】
１…冷媒回路、１０…圧縮機、２０…水冷式凝縮器、２０ａ、２０ｂ…冷却水パイプ、２０ｃ…止水栓、２０ｄ…自動給水弁、３０…空冷式凝縮器、３０ａ…スイッチ、２５…電磁弁、２６…キャピラリチューブ、４０…膨張弁、５０…蒸発器、８０…レシーバタンク、９０…ドライヤ、１００〜１０６…冷媒パイプ。

Claims (3)

1. 圧縮機により圧縮された冷媒が、水冷式凝縮器及び空冷式凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し前記圧縮機に循環されるように冷媒回路が構成されている冷却装置において、
   前記水冷式凝縮器は前記空冷式凝縮器よりも前記冷媒回路において前記圧縮機側に配置されていることを特徴とする冷却装置。
2. 圧縮機により圧縮された冷媒が、水冷式凝縮器及び空冷式凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し前記圧縮機に循環されるように冷媒回路が構成されている冷却装置において、
   前記水冷式凝縮器内に冷却水を循環させる冷却水管に設置される冷却水弁と、
   前記水冷式凝縮器と前記圧縮機との間の冷媒回路と前記冷却水弁とを接続する分岐管とを更に備え、
   前記分岐管には電磁弁が設けられており、
   前記冷却水弁は前記電磁弁の開閉に応じて前記分岐管に流入する冷媒の圧変化に応じて開閉されるように構成されていることを特徴とする冷却装置。
3. 圧縮機により圧縮された冷媒が、水冷式凝縮器及び空冷式凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し前記圧縮機に循環されるように冷媒回路が構成されている冷却装置において、
   前記空冷式凝縮器の冷却ファンの稼動を制御するファン制御手段と、
   前記水冷式凝縮器内に冷却水を循環させる冷却水管に設置される第１の冷却水弁及び第２の冷却水弁と、
   前記水冷式凝縮器と前記圧縮機との間の冷媒回路と、前記第１の冷却水弁とを接続する分岐管とを更に備え、
   前記第１の冷却水弁は、前記冷媒回路から前記分岐管に流入する冷媒の圧変化に応じて開閉されるように構成され、
   前記第２の冷却水弁は、前記第１の冷却水弁の開閉とは独立して開閉可能なように構成されていることを特徴とする冷却装置。

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