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公開番号2024154289
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-30
出願番号2023068041
出願日2023-04-18
発明の名称冷却システム
出願人伸和コントロールズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F28D 15/02 20060101AFI20241023BHJP(熱交換一般)
要約【課題】従来の冷凍方式では使用されることがなかった物質を熱サイクルの冷媒として使用できるようになる又は熱サイクルの冷媒として使用できる物質の範囲を拡大させることができる冷却システムの提供。
【解決手段】一実施の形態に係る冷却システムは、冷媒を通流させる冷媒流路11と、冷媒流路11に設けられ冷媒の通流を制御する制御弁14とを含む冷媒通流装置10と、冷媒流路11の下流端11Dに接続して冷媒流路11から気体を吸引する導入口20Aと、冷媒流路11の上流端11Uに接続し、導入口20Aから吸引した気体を冷媒流路11の上流端11Uから冷媒流路11に流入させる流出口20Bとを含む減圧装置20と、を備える。冷媒通流装置10は、減圧装置20から流入する気体に含まれる冷媒を通流させる。そして、冷媒通流装置10は、冷媒流路11における制御弁14の下流側に、冷媒により温度制御対象を冷却する温度制御部16を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒を通流させる冷媒流路と、前記冷媒流路に設けられ前記冷媒の通流を制御する制御弁とを含む冷媒通流装置と、
前記冷媒流路の下流端に接続して前記冷媒流路から気体を吸引する導入口と、前記冷媒流路の上流端に接続し、前記導入口から吸引した前記気体を前記冷媒流路の上流端から前記冷媒流路に流入させる流出口とを含む減圧装置と、を備え、
前記冷媒流路は、前記減圧装置から流入する前記気体に含まれる前記冷媒を通流させ、
前記冷媒通流装置は、前記冷媒流路における前記制御弁の下流側に、前記冷媒により温度制御対象を冷却する温度制御部を備える、冷却システム。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記冷媒通流装置は、前記冷媒流路における前記温度制御部の下流側に、前記温度制御部を通過した前記冷媒のうちの気相の部分が液相の部分よりも下流側に流動するように前記気相の部分と前記液相の部分とを分離する気液分離器を備える、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記冷媒通流装置は、前記冷媒流路における前記制御弁の上流側に、前記減圧装置から前記冷媒流路に流入した前記気体から液相となった前記冷媒を貯留するリザーバタンクを備え、
前記制御弁は、前記リザーバタンクから流入する液相の前記冷媒の通流を制御する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記リザーバタンクは、前記減圧装置から流入した前記気体を冷却し、前記気体から前記冷媒を液化させる冷却器を有する、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記冷媒通流装置は、前記冷媒流路における前記制御弁と前記温度制御部との間に、二層流分離器を備え、
前記二層流分離器は、前記制御弁からの前記冷媒を流入させる入口と、前記入口よりも下方に設けられ、前記入口から流入した前記冷媒を流出させる出口とを含む、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記冷媒流路における前記制御弁と前記温度制御部との間の部分と、前記冷媒流路における前記温度制御部の下流側の部分とが、それぞれを通流する前記冷媒同士を互いに熱交換可能とする内部熱交換器を構成する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記減圧装置の動作及び前記制御弁の絞り状態により、前記冷媒流路における前記制御弁の下流側の部分の内部の圧力が、前記冷媒流路における前記制御弁の上流側の部分の内部の圧力よりも低くなる状態を形成する、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記冷媒は、大気圧下での沸点が３０℃以上となる物質である、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記冷媒は、ＧＷＰが１０以下である、請求項８に記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記冷媒は、ＨＦＯ－１３３６ｍｚｚ－Ｚである、請求項９に記載の冷却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、減圧による冷媒の温度降下を利用する冷却システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
蒸気圧縮式の冷凍装置は、多くの分野で広く利用されている。
【０００３】
蒸気圧縮式の冷凍装置では、圧縮機で冷媒が圧縮され、圧縮機から流出する冷媒が凝縮器で冷却される。凝縮器から流出する冷媒は膨張弁で膨張され、膨張弁から流出する冷媒は、蒸発器で温度制御対象と熱交換を行う。冷媒は、蒸発器で温度制御対象の熱を吸収することで冷却を行う。蒸発器から流出する冷媒は圧縮機に循環し、その後、凝縮器で熱を放出する。
【０００４】
蒸気圧縮式の冷凍装置で使用される冷媒は、通常、フッ素系冷媒である。フッ素系冷媒は、温室効果ガスであり、燃性を有する場合もあるが、高効率の運転を実現できる等の種々のメリットを有する。
【０００５】
一方で、フッ素系冷媒が環境に与える影響（温室効果）を考慮し、従前より、地球温暖化係数（ＧＷＰ）を低く抑えることのできる蒸気圧縮式用のフッ素系冷媒の開発が進められている。そして、非常にＧＷＰの低い蒸気圧縮式用のＨＦＯ系冷媒が既に実用化されている。具体的には、例えばＧＷＰが１０以下のＨＦＯ系冷媒が実用化されている。しかしながら、この冷媒は、燃性や毒性について安全性が十分に確保されているとは必ずしも言えない状況である。そのため、低ＧＷＰ且つ安全性を確保できる蒸気圧縮式用の冷媒の開発は、現在も盛んに行われている。
【０００６】
また、蒸気圧縮式の冷凍装置で用いられる圧縮機は、長期にわたり運転を行う。そのため、回転部分等の駆動部分を潤滑油で潤滑する必要がある。ただし、潤滑油は、冷媒側への流出の問題がある。そして、この潤滑油の流出により、圧縮機における油切れが生じることがあり、圧縮機の運転の安定性が損なわれることがある。また、蒸発器に潤滑油が滞留することにより、蒸発器の冷却効率が損なわれることがある。そのため、蒸気圧縮式の冷凍装置は、圧縮機を使用する点でも種々改善の余地を有している。
【０００７】
一方で、圧縮機を使用しない冷却装置としては、例えば特許文献１～３に開示されるような沸騰冷却装置が知られている。
【０００８】
沸騰冷却装置は、液体を温度制御対象と熱交換させる際に、液体を気化させることで、潜熱による吸熱により効率的に温度制御対象を冷却できる。そして、通常、液体又はこれが気化した気体を循環させるためのポンプが必要になるが、ポンプは、潤滑油が不要か又は必要であっても少量で済む。また、ポンプのエネルギー消費量は比較的小さい。したがって、沸騰冷却装置は、環境性能に優れた装置と言える。
【０００９】
ただし、沸騰冷却装置では、一般に例えば０℃を大きく下回る温度帯での冷却はできず、冷却温度及び温度制御対象が非常に制約される。そのため、沸騰冷却装置により、低温又は超低温の温度帯で高い冷凍能力を確保することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０１１－１４２２９８号公報
国際公開２０１７／１１９１１３号
特開２０２１－１６２１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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