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公開番号2024013118
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-31
出願番号2022115070
出願日2022-07-19
発明の名称冷却装置
出願人ホシザキ株式会社
代理人個人,個人
主分類F25B 1/00 20060101AFI20240124BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】二重管構造に構成した熱交換部の熱交換効率を向上し得る冷却装置を提供する。
【解決手段】圧縮機CMの作動により一次冷媒を強制循環する一次回路34と、二次冷媒を自然循環する二次回路44と、一次回路34を構成する一次冷媒経路36を流通する一次冷媒および二次回路44を構成する二次冷媒経路46を流通する二次冷媒の間で熱交換して当該二次冷媒を液化する熱交換部HEと、二次回路44の経路に設けられて二次冷媒を気化して冷却する冷却部EPと、を備え、空気の流通が許容される開放空間20に、一次回路34を配置する。そして、一次冷媒経路36を形成する内管104を流通する一次冷媒が、二次冷媒経路46を形成する外管102の内部において上方側に偏った位置を流通するよう、当該内管104を外管102に挿通して熱交換部を構成する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
圧縮機の作動により一次冷媒を強制循環する一次回路と、二次冷媒を自然循環する二次回路と、前記一次回路を構成する一次冷媒経路を流通する一次冷媒および前記二次回路を構成する二次冷媒経路を流通する二次冷媒の間で熱交換して当該二次冷媒を液化する熱交換部と、前記二次回路の経路に設けられて二次冷媒を気化して冷却する冷却部と、を備え、空気の流通が許容される開放空間に、前記一次回路を配置すると共に、当該開放空間から区画した冷却空間に、前記冷却部を配置するよう構成された冷却装置において、
前記一次冷媒経路を形成する第１の配管が前記二次冷媒経路を構成する第２の配管の内部を挿通するよう前記熱交換部が構成されると共に、
前記第１の配管は、当該第１の配管内を流通する一次冷媒が前記第２の配管の内部において上方側に偏った位置を流通するよう当該第２の配管の内部に配置されている
ことを特徴とする冷却装置。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記第１の配管の下方に支持部材が配置され、当該支持部材により前記第１の配管が前記第２の配管の内部において上方側に偏って位置するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記支持部材の上部に窪み部が設けられ、当該窪み部で前記第１の配管を支持するよう構成されていることを特徴とする請求項２記載の冷却装置。
【請求項４】
前記支持部材に前記第２の配管の内側の空間に繋がる流通空間を設けて、当該第２の配管を流通する二次冷媒が当該支持部材の流通空間を流通し得るよう構成されていることを特徴とする請求項２または３記載の冷却装置。
【請求項５】
前記支持部材は、線材をコイル状に巻回して形成されていることを特徴とする請求項２記載の冷却装置。
【請求項６】
コイル状に形成された前記支持部材を、前記第１の配管の延在方向に当該支持部材の開口方向が向くよう配置すると共に、当該支持部材が横長の扁平形状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の冷却装置。
【請求項７】
前記第１の配管は、一次冷媒が流通する管本体部から下方に突出する突出部を備え、当該突出部により前記管本体部が前記第２の配管の内部において上方側に偏って位置するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関し、更に詳細には、一次冷媒を機械的に強制循環する一次回路と二次冷媒を自然循環する二次回路と、一次冷媒および二次冷媒の熱交換を行なう熱交換部とを備える冷却装置に関するものである。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば冷蔵庫等の貯蔵設備や空調設備等に用いられる冷却装置として、一次冷媒を機械的に強制循環させる一次回路と、二次冷媒が自然循環する二次回路とを備え、一次冷媒と二次冷媒との間で熱交換して二次回路内に温度勾配を設けることで冷媒に密度差を形成し、密度の不均一によって重力の作用下に生じる自然対流を利用して熱伝達を行なうサーモサイフォンと呼ばれる熱輸送機構が知られている(特許文献１、特許文献２、特許文献３参照)。このような冷却装置の概略構成は、気相一次冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した一次冷媒を液化する凝縮器と、熱交換器に設けられて液相一次冷媒を気化する一次熱交換部とを配管で接続するようにして一次回路を構成すると共に、熱交換器に設けられて気相二次冷媒を液化する二次熱交換部と、液相二次冷媒を気化する冷却器とを別の配管で接続するようにして二次回路を構成して、熱交換器において一次冷媒と二次冷媒とが熱交換することで、最終的に二次回路の冷却器を冷却するようになっている。そして、このような冷却装置の一次冷媒には、蒸発熱や飽和圧等の冷媒としての特性に優れているブタンやプロパン等の炭化水素(ＨＣ系)またはアンモニアなどが採用されると共に、二次冷媒には、毒性、可燃性および腐食性を有していない安全性の高い二酸化炭素が採用されており、自然冷媒の利用によった環境負荷の削減が図られている。
【０００３】
ところで、一次冷媒として炭化水素やアンモニアなどを利用する場合は、経年劣化や何らかの外的要因により冷媒が循環する配管が損傷して一次冷媒が漏出する可能性があることから、圧縮機が配置される機械室に一次冷媒が流通する熱交換器が配置されている。しかしながら、熱交換器を断熱材で囲うなどして熱交換効率の低下を防止する必要があり、メンテナンス作業時の作業性の低下を招いたり、コストが嵩む要因となっていた。
【０００４】
一方で、一次冷媒の漏出を検出するガスセンサや、一次冷媒の漏出時に熱交換器への一次冷媒の供給を遮断するように一次回路に遮断弁を設けることにより、冷却器が配置される冷却空間内に熱交換器を配置することも可能になる。しかしながら、ガスセンサの検出精度が低く、漏出した一次冷媒以外のガスに反応する難点があり、またガスセンサに霜が付着して検出不能になる恐れがあり、冷却空間内に熱交換器を配置することは現実的に困難であった。また、高価なガスセンサや遮断弁を採用する必要があることから、コストの抑制には繋がりにくい問題も指摘される。
【０００５】
このような課題に鑑みて、本願出願人は、一次回路を構成する一次冷媒経路が冷却空間に露出しないように当該冷却空間に熱交換部を配置する構成を発明し、特願２０２２－１７３２６号として特許出願している。この特許出願では、一次冷媒経路を形成する配管が二次冷媒経路を構成する配管の内部を挿通するように熱交換部を二重管構造に構成することで、一次冷媒経路を形成する配管から一次冷媒が漏出した場合でも、二次冷媒経路を構成する配管の内部に一次冷媒を留まらせることを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００２－４８４８４号公報
特開２００１－１１８１３４号公報
特開２０１０－７９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一次冷媒が流通する配管(内管)を、二次冷媒が流通する配管(外管)の内部を挿通するよう熱交換部を構成した場合、当該内管を流通する一次冷媒と外管を流通する二次冷媒との間の熱交換効率が冷却装置全体の冷却性能に大きく影響する。
【０００８】
そこで、本発明は、前述した課題を好適に解決するべく提案されたものであって、二重管構造に構成した熱交換部の熱交換効率を向上し得る冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、第１の発明は、
圧縮機の作動により一次冷媒を強制循環する一次回路と、二次冷媒を自然循環する二次回路と、前記一次回路を構成する一次冷媒経路を流通する一次冷媒および前記二次回路を構成する二次冷媒経路を流通する二次冷媒の間で熱交換して当該二次冷媒を液化する熱交換部と、前記二次回路の経路に設けられて二次冷媒を気化して冷却する冷却部と、を備え、空気の流通が許容される開放空間に、前記一次回路を配置すると共に、当該開放空間から区画した冷却空間に、前記冷却部を配置するよう構成された冷却装置において、
前記一次冷媒経路を形成する第１の配管が前記二次冷媒経路を構成する第２の配管の内部を挿通するよう前記熱交換部が構成されると共に、
前記第１の配管は、当該第１の配管内を流通する一次冷媒が前記第２の配管の内部において上方側に偏った位置を流通するよう当該第２の配管の内部に配置されていることを要旨とする。
このように、一次冷媒が流通する第１の配管を第２の配管の内部において上方側に偏った位置に配置するよう構成することで、第２の配管を流通する液相二次冷媒に第１の配管が浸る(埋まる)のを防止して、気相二次冷媒と第１の配管との接触面積を拡大することができる。このため、第２の配管内を流通する気相二次冷媒に第１の配管が接触しやすくなり、熱交換部での熱交換効率を向上し得ると共に、第２の配管内の液相二次冷媒の流れを第１の配管が阻害することなく良好に液相二次冷媒を循環させることができるから、冷却能力を高めることに繋がる。
【００１０】
第２の発明は、
前記第１の配管の下方に支持部材が配置され、当該支持部材により前記第１の配管が前記第２の配管の内部において上方側に偏って位置するよう構成されていることを要旨とする。
このように、第１の配管の下方を支持部材で支持することで、第１の配管を第２の配管の内部において上方側に偏った位置に良好に位置付けることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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