特許ウォッチ

公開番号2024051573
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022157813
出願日2022-09-30
発明の名称固体冷凍装置
出願人ダイキン工業株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類F25B 21/00 20060101AFI20240404BHJP(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】固体冷凍装置の大型化や複雑化を回避しつつ低温側熱交換器の除霜を行えるようにする。
【解決手段】固体冷凍装置(1)は、加熱運転と、デフロスト運転とを行う。デフロスト運転では、加熱運転で第2熱交換器(17)に付着した霜を取り除く。固体冷媒物質(12)は、熱量効果が最大となる温度が異なる複数の物質(12a～12e)を含み、前記複数の物質(12a～12e)は、内部流路(13)に沿って前記温度の高低順に配置される。デフロスト運転において、力場変動の位相に対する内部流路(13)における熱媒体の搬送方向を、加熱運転とは反対向きに切り替える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
固体冷媒物質（12）、及び熱媒体が前記固体冷媒物質（12）と熱交換して流れる内部流路（13）を有する収容部（11）と、
前記収容部（11）内の前記固体冷媒物質（12）に力場変動を付与して熱量効果を誘発させる力場変調部（15）と、
第１熱交換器（16）と、
第２熱交換器（17）と、
前記第１熱交換器（16）と前記第２熱交換器（17）と前記内部流路（13）とが接続される熱媒体回路（C）と、
前記熱媒体回路（C）において前記力場変動に応じて前記熱媒体を前記収容部（11）内の前記固体冷媒物質（12）に対して往復的に搬送する熱媒体搬送部（21,50,100）とを備え、
前記固体冷媒物質（12）により加熱した前記熱媒体を前記第１熱交換器（16）で放熱させ且つ前記固体冷媒物質（12）により冷却した前記熱媒体を前記第２熱交換器（17）で吸熱させる加熱運転と、前記加熱運転で前記第２熱交換器（17）に付着した霜を取り除くデフロスト運転とを行う固体冷凍装置（1）であって、
前記固体冷媒物質（12）は、熱量効果が最大となる温度が異なる複数の物質（12a～12e）を含み、
前記複数の物質（12a～12e）は、前記内部流路（13）に沿って前記温度の高低順に配置され、
前記デフロスト運転において、前記力場変動の位相に対する前記内部流路（13）における前記熱媒体の搬送方向を、前記加熱運転とは反対向きに切り替える、
固体冷凍装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記収容部（11）は、前記熱媒体回路（C）において互いに直列接続された複数の部分収容部（11a～11e）を含み、
前記複数の部分収容部（11a～11e）のそれぞれは、前記複数の物質（12a～12e）のうち少なくとも１つの物質を有する、
固体冷凍装置。
【請求項３】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記力場変調部（15）と前記熱媒体搬送部（21,50,100）とを電気的に制御して、前記力場変動の位相に対する前記内部流路（13）における前記熱媒体の搬送方向を切り替える、
固体冷凍装置。
【請求項４】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記力場変調部（15）と前記熱媒体搬送部（100）とを機械的に制御して、前記力場変動の位相に対する前記内部流路（13）における前記熱媒体の搬送方向を切り替える、
固体冷凍装置。
【請求項５】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記第２熱交換器（17）に送風するファン（17f）をさらに備え、
前記第２熱交換器（17）の温度が当該第２熱交換器（17）の周囲温度よりも高い場合、前記デフロスト運転では前記ファン（17f）を停止する、
固体冷凍装置。
【請求項６】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記第１熱交換器（16）は、室内熱交換器であり、
前記室内熱交換器に送風する室内ファン（16f）をさらに備え、
前記デフロスト運転では前記室内ファン（16f）を停止する、
固体冷凍装置。
【請求項７】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記デフロスト運転では前記力場変動の周波数を高くする、
固体冷凍装置。
【請求項８】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記デフロスト運転では、前記熱媒体回路（C）における前記熱媒体の流量を増大させる、
固体冷凍装置。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか１項の固体冷凍装置において、
前記固体冷媒物質（12）は、磁気作業物質（12）であり、
前記力場変調部（15）は、前記磁気作業物質（12）に磁場変動を付与する磁場変調部（15）である、
固体冷凍装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体冷凍装置に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された磁気冷凍装置は、複数のベッド、高温側熱交換器、及び低温側熱交換器を有する。ベッド、高温側熱交換器、及び低温側熱交換器は熱媒体回路に接続される。ベッドでは、磁気作業物質の磁場変動に伴い、磁気作業物質が発熱又は吸熱する。熱媒体回路の熱媒体は、発熱する磁気作業物質により加熱され、或いは、吸熱する磁気作業物質により冷却される。このような動作により、高温側熱交換器の熱媒体と低温側熱交換器の熱媒体との間に温度差が生じる。
【０００３】
低温側熱交換器では熱媒体の温度が低くなるので、低温側熱交換器の表面に霜が付くことがある。特許文献１では、高温側熱交換器に貯まった熱媒体を低温側熱交換器に搬送することで、低温側熱交換器に対し除霜（デフロスト）を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－１１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のデフロスト方法によると、高温側熱交換器に貯まった熱媒体を低温側熱交換器の除霜に利用しているため、霜を溶かすために十分な温熱を確保するためには、高温側熱交換器のサイズを低温側熱交換器に対して大きくする必要がある。また、流路切り替えにより高温側と低温側とを入れ替えて、磁気作業物質の生成する温熱で除霜する方法が提案されているが、この方法では、熱媒体回路にバルブを追加する必要がある。また、高温側の温熱を蓄熱すると共に除霜時に流路を切り替えて、蓄熱した温熱で除霜する方法が提案されているが、この方法では、熱媒体回路にバルブとタンクを追加する必要がある。
【０００６】
本開示の目的は、磁気冷凍装置等の固体冷凍装置の大型化や複雑化を回避しつつ低温側熱交換器の除霜を行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様は、収容部（11）と、力場変調部（15）と、第１熱交換器（16）と、第２熱交換器（17）と、熱媒体回路（C）と、熱媒体搬送部（21,50,100）とを備える固体冷凍装置（1）である。前記収容部（11）は、固体冷媒物質（12）と、熱媒体が前記固体冷媒物質（12）と熱交換して流れる内部流路（13）とを有する。前記力場変調部（15）は、前記収容部（11）内の前記固体冷媒物質（12）に力場変動を付与して熱量効果を誘発させる。前記熱媒体回路（C）には、前記第１熱交換器（16）と前記第２熱交換器（17）と前記内部流路（13）とが接続される。前記熱媒体搬送部（21,50,100）は、前記熱媒体回路（C）において前記力場変動に応じて前記熱媒体を前記収容部（11）内の前記固体冷媒物質（12）に対して往復的に搬送する。前記固体冷凍装置（1）は、加熱運転と、デフロスト運転とを行う。前記加熱運転では、前記固体冷媒物質（12）により加熱した前記熱媒体を前記第１熱交換器（16）で放熱させ且つ前記固体冷媒物質（12）により冷却した前記熱媒体を前記第２熱交換器（17）で吸熱させる。前記デフロスト運転では、前記加熱運転で前記第２熱交換器（17）に付着した霜を取り除く。前記固体冷媒物質（12）は、熱量効果が最大となる温度が異なる複数の物質（12a～12e）を含み、前記複数の物質（12a～12e）は、前記内部流路（13）に沿って前記温度の高低順に配置される。前記デフロスト運転において、前記力場変動の位相に対する前記内部流路（13）における前記熱媒体の搬送方向を、前記加熱運転とは反対向きに切り替える。
【０００８】
第１の態様では、デフロスト運転において、力場変動の位相に対する内部流路（13）における熱媒体の搬送方向を、加熱運転とは反対向きに切り替える。これにより、高温側熱交換器の大型化、又はバルブ若しくはタンク等の追加による装置構造の複雑化を回避しつつ低温側熱交換器の除霜を行うことができる。
【０００９】
本開示の第２の態様は、前記第１の態様において、前記収容部（11）は、前記熱媒体回路（C）において互いに直列接続された複数の部分収容部（11a～11e）を含み、前記複数の部分収容部（11a～11e）のそれぞれは、前記複数の物質（12a～12e）のうち少なくとも１つの物質を有する。
【００１０】
第２の態様では、固体冷媒物質（12）のカスケード配置構成の自由度が高くなる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許