(57)【要約】【課題】冷却装置の効率を向上する。【解決手段】冷却装置３２は、気相冷媒を凝縮して液相冷媒とする二次熱交換部４６と、液相冷媒を気化させて気相冷媒とする蒸発器ＥＰとを、液配管４８およびガス配管５０で接続し、液配管４８を介して液相冷媒を二次熱交換部４６から蒸発器ＥＰへ流通させると共に、ガス配管５０を介して気相冷媒を蒸発器ＥＰから二次熱交換部４６へ流通させる二次回路４４を備えている。また冷却装置３２は、ガス配管５０に接続される連通管５４と、一方の端部が連通管５４に接続されると共に、他方の端部が閉塞された膨張タンク５６とを有し、連通管５４に介挿された電磁弁５８により、二次回路４４の内圧に応じて膨張タンク５６側への冷媒の流通を調節するよう構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相冷媒を凝縮して液相冷媒とする熱交換部(46)と、液相冷媒を気化させて気相冷媒とする蒸発器(EP)とを、液配管(48)およびガス配管(50)で接続し、液配管(48)を介して液相冷媒を熱交換部(46)から蒸発器(EP)へ流通させると共に、ガス配管(50)を介して気相冷媒を蒸発器(EP)から熱交換部(46)へ流通させる冷媒回路(44)が構成された冷却装置において、
前記液配管(48)または前記ガス配管(50)に接続される連通部(54)と、
一方の端部が前記連通部(54)に接続されると共に、他方の端部が閉塞された膨張容積部(56)と、
前記連通部(54)に設けられ、前記冷媒回路(44)の内圧、前記蒸発器(EP)の温度または該蒸発器(EP)で冷却される閉鎖空間(14)の温度の何れかを指標として前記膨張容積部(56)側への冷媒の流通を調節する管路開閉手段(58,64)とを備える
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記管路開閉手段(58)は、前記指標を検知する検知手段(60)の検知結果に基づいて前記連通部(54)を開閉するよう構成される請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
一次冷媒を圧縮機(CM)により機械的に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としての前記冷媒回路(44)と、
前記一次回路(34)の一次熱交換部(36)および前記冷媒回路(44)の熱交換部(46)が設けられ、該一次熱交換部(36)を流通する一次冷媒および熱交換部(46)を流通する二次冷媒の間で熱交換する熱交換器(HE)とを備え、
前記管路開閉手段(58)は、前記圧縮機(CM)の駆動時に前記連通部(54)を開放し、圧縮機(CM)の停止時に連通部(54)を閉成して、前記検知手段(60)の検知結果により連通部(54)を開放するよう構成される請求項２記載の冷却装置。
【請求項４】
前記管路開閉手段として圧力逃がし弁(64)が用いられ、前記連通部(54)とパラレルに前記膨張容積部(56)に接続されるバイパス部(66)に、該膨張容積部(56)側からの冷媒の流通を許容する一方、冷媒回路(44)側からの冷媒の流通を規制する逆止弁(68)が設けられる請求項１記載の冷却装置。
【請求項５】
前記連通部(54)は、前記ガス配管(50)に接続される請求項１〜４の何れか一項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記連通部(54)は、前記膨張容積部(56)が配設される機械室(20)内で前記冷媒回路(44)から分岐される請求項１〜５の何れか一項に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷媒が自然循環する冷媒回路を備えた冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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するよう構成した冷却装置がある(例えば特許文献１参照)。図５に示すように、冷却装置９０の一次回路９２は、気相一次冷媒を圧縮する圧縮機ＣＭと、圧縮した一次冷媒を液化する凝縮器ＣＤと、液相一次冷媒の圧力を低下させる膨張弁ＥＶと、熱交換器９４に設けられて液相一次冷媒を気化する一次熱交換部９６とを配管９８で接続して構成される。また二次回路１００は、熱交換器９４に設けられて気相二次冷媒を液化する二次熱交換部１０２と、液相二次冷媒を気化する蒸発器ＥＰとを別の配管１０４,１０６で接続して構成される。冷却装置９０は、熱交換器９４において一次冷媒と二次冷媒とが熱交換することで、最終的に蒸発器ＥＰが冷却されるようになっている。そして、冷却装置９０を備えた冷凍機器では、一次回路９２の構成部材ＣＭ,ＣＤ,ＥＶおよび熱交換器９４を、外気に晒された開放空間に配設すると共に、台板１１０を介して開放空間の下方に画成した閉鎖空間に二次回路１００を構成する蒸発器ＥＰを配設して、閉鎖空間内を冷却するよう構成される。
【０００３】
前記冷却装置９０では、一次回路９２において機械的に強制循環された一次冷媒により冷却される熱交換器９４で気相二次冷媒を液化することにより、二次回路１００において二次冷媒が自然循環するよう構成されている。このため、圧縮機ＣＭの運転停止により一次冷媒による熱交換器９４の冷却が中止されたり、熱交換器９４の熱交換不良が生じた場合、蒸発器ＥＰでの液相二次冷媒の気化により気相二次冷媒が増加する一方で、気相二次冷媒が二次熱交換部１０２で液化されなくなることから、二次回路１００の内圧が上昇する。すなわち、二次回路１００は、冷却装置９０の停止時における内圧上昇に耐え得るよう高い耐圧性能が要求され、設備の重厚化に繋がり、コストの増大を招いていた。そこで、二次回路１００には、膨張タンク１０８が設けられ、この膨張タンク１０８により当該回路１００の内容積を増やして内圧上昇に対応することがなされている。
【特許文献１】特開２００２−４８４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の如く、冷却装置９０では、二次回路１００に膨張タンク１０８を設けることで、該膨張タンク１０８の内容積により二次回路の内圧上昇を緩衝することができ、この際、蒸発器ＥＰにおける二次冷媒の飽和温度が低下する傾向がある。このため、圧縮機ＣＭの停止時等において、蒸発器ＥＰでは、該蒸発器ＥＰに滞留している液相二次冷媒が完全に蒸発してしまうドライアウトが起こり易くなる。冷却装置９０は、蒸発器ＥＰにおいてドライアウトした状態から復帰させる場合に、蒸発器ＥＰに液相二次冷媒を再度溜めなければならず、また冷却装置９０はプルダウン起動となる。そして、蒸発器ＥＰがドライアウトした状態では、蒸発器ＥＰにおける二次冷媒の伝熱面積が少ないために十分な冷却仕事を行なうことができず、蒸発器ＥＰによる冷却速度が遅くなる不都合がある。また、熱交換器９４における二次冷媒の冷却負荷が高くなるため、一次回路９２の圧縮機ＣＭを成績係数が低い高負荷で運転する必要があるので、消費電力が増加してしまう難点も生じる。そして、膨張タンク１０８に流通した二次冷媒が、該膨張タンク１０８で熱交換すると余分な熱量が二次回路１００に導入されるため、更に冷却効率を低下させる原因となる。
【０００５】
すなわち本発明は、従来の技術に係る冷却装置に内在する前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、冷却運転を効率よく行ない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】
【０００６】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の冷却装置は、
気相冷媒を凝縮して液相冷媒とする熱交換部と、液相冷媒を気化させて気相冷媒とする蒸発器とを、液配管およびガス配管で接続し、液配管を介して液相冷媒を熱交換部から蒸発器へ流通させると共に、ガス配管を介して気相冷媒を蒸発器から熱交換部へ流通させる冷媒回路が構成された冷却装置において、
前記液配管または前記ガス配管に接続される連通部と、
一方の端部が前記連通部に接続されると共に、他方の端部が閉塞された膨張容積部と、
前記連通部に設けられ、前記冷媒回路の内圧、前記蒸発器の温度または該蒸発器で冷却される閉鎖空間の温度の何れかを指標として前記膨張容積部側への冷媒の流通を調節する管路開閉手段とを備えることを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、冷媒回路の内圧、前記蒸発器の温度または該蒸発器で冷却される閉鎖空間の温度の指標に応じて管路開閉手段により膨張容積部への冷媒の流通を調節することで、冷却運転の停止時に管路開閉手段を閉成して蒸発器でのドライアウトを抑制でき、冷却運転を開始する際に立ち上がりを速くして冷却効率を向上することができる。また、冷媒回路の内圧が過剰になった際に、管路開閉手段を開放して膨張容積部に冷媒を逃がして内圧を緩衝することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明では、前記管路開閉手段は、前記指標を検知する検知手段の検知結果に基づいて前記連通部を開閉するよう構成されることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、検知手段による前記指標の検知結果に基づいて管路開閉手段を制御することで、ドライアウトおよび内圧の過剰な上昇をより適切に抑制することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明では、一次冷媒を圧縮機により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しての前記冷媒回路と、
前記一次回路の一次熱交換部および前記冷媒回路の熱交換部が設けられ、該一次熱交換部を流通する一次冷媒および熱交換部を流通する二次冷媒の間で熱交換する熱交換器とを備え、
前記管路開閉手段は、前記圧縮機の駆動時に前記連通部を開放し、圧縮機の停止時に連通部を閉成して、前記検知手段の検知結果により連通部を開放するよう構成されることを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、管路開閉手段を圧縮機に連動して制御することで、冷却運転の停止時に、蒸発器におけるドライアウトを適切に抑制し得る。
【０００９】
請求項４に係る発明では、前記管路開閉手段として圧力逃がし弁が用いられ、前記連通部とパラレルに前記膨張容積部に接続されるバイパス部に、該膨張容積部側からの冷媒の流通を許容する一方、冷媒回路側からの冷媒の流通を規制する逆止弁が設けられることを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、動力を必要としない圧力逃がし弁を用いることで、コストを低減し得る。
【００１０】
請求項５に係る発明では、前記連通部は、前記ガス配管に接続されることを要旨とする。
請求項５に係る発明によれば、液配管を流下する液相冷媒に影響を与えることを回避し得る。
【００１１】
請求項６に係る発明では、前記連通部は、前記膨張容積部が配設される機械室内で前記冷媒回路から分岐されることを要旨とする。
請求項６に係る発明によれば、連通部が膨張容積部を配設した機械室内で冷媒回路から分岐する構成であるから、冷媒回路、管路開閉手段および膨張容積部の組み付け作業を行ない易く、メンテナンス性も向上し得る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る冷却装置によれば、冷却運転を効率よく行ない得る
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係る冷却装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。なお、実施例では、店舗等の業務用途に用いられ、野菜や肉等の物品を多量に収納し得る大型の冷蔵庫に設けられる冷却装置を例に挙げて説明する。また、従来技術において説明した部材・構成と同一の部材・構成に関しては、同一の符号を付してある。
【実施例】
【００１４】
図１に示すように、実施例に係る冷蔵庫１０は、収納室(閉鎖空間)１４を内部画成した断熱構造の箱体１２と、この箱体１２の上方に設けられ、金属パネル１８により外壁を構成したキャビネット１６とを備えている。箱体１２には、前側に開放して物品の出し入れ口となる開口部１２ａが収納室１４に連通して開設される。また箱体１２の前部には、断熱扉２２が図示しないヒンジにより回動可能に配設され、断熱扉２２を開放することで開口部１２ａを介して収納室１４に対する物品の出し入れが許容されると共に、断熱扉２２を閉成することで収納室１４を密閉し得るようになっている。
【００１５】
前記キャビネット１６の内部には、収納室１４を冷却するための冷却装置３２の一部および該冷却装置３２を制御する制御用電装箱Ｃが配設される機械室(開放空間)２０が画成される(図２参照)。機械室２０の底部には、箱体１２の天板１２ｂに載置されて、該機械室２０に配設する機器の共通基板となる台板２４が設置されている。そして、キャビネット１６の外壁をなす金属パネル１８には、機械室２０に連通する空気流通孔(図示せず)が適宜部位に開設され、この空気流通孔を介して機械室２０内の雰囲気と外気とが入替わるようになっている。
【００１６】
前記収納室１４の上部には、箱体１２における天板１２ｂの下面から所定間隔離間して冷却ダクト２６が配設され、この冷却ダクト２６と、箱体１２の天板１２ｂに開設した切欠口１２ｃを介して収納室１４側に臨む台板２４との間に冷却室２８が画成される。この冷却室２８は、冷却ダクト２６の底部前側に形成した吸込口２６ａおよび後側に形成した冷気吹出口２６ｂを介して収納室１４に連通して、閉鎖空間としての収納室１４の一部を構成している。吸込口２６ａには送風ファン３０が配設され、該送風ファン３０を駆動することで、吸込口２６ａから収納室１４の空気を冷却室２８に取込み、冷気吹出口２６ｂから冷却室２８の冷気が収納室１４に送出される。天板１２ｂの切欠口１２ｃは、台板２４で気密的に塞がれて、収納室１４(冷却室２８)と機械室２０とは、台板２４で区切られて互いに独立した空間となっている(図１参照)。
【００１７】
図３に示す如く、冷却装置３２は、冷媒を強制循環する機械圧縮式の一次回路３４と、冷媒が自然対流するサーモサイフォンからなる二次回路(冷媒回路)４４との２系統の回路を、熱交換器ＨＥを介して熱交換するように接続(カスケード接続)した二次ループ冷凍回路が採用される。熱交換器ＨＥは、一次回路３４を構成する一次熱交換部３６と、この一次熱交換部３６と別系統に形成されて、二次回路４４を構成する二次熱交換部(熱交換部)４６とを備え、熱交換器ＨＥは機械室２０の側方後側に位置して台板２４上に配設されている(図２参照)。すなわち、一次回路３４および二次回路４４には、独立した冷媒循環経路が夫々形成され、二次回路４４を循環する二次冷媒としては、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る。これに対し、一次回路３４を循環する一次冷媒としては、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ＨＣ系の冷媒またはアンモニアなどが採用され、実施例ではイソブタンまたはプロパンが用いられている。
【００１８】
前記一次回路３４は、気相一次冷媒を圧縮する圧縮機ＣＭと、圧縮した一次冷媒を液化する凝縮器ＣＤと、液相一次冷媒の圧力を低下させる膨張弁ＥＶと、液相一次冷媒を気化する熱交換器ＨＥの一次熱交換部３６とを冷媒配管３８で接続して構成される(図３参照)。ここで、圧縮機ＣＭは、冷却装置３２の冷却運転時に連続駆動され、冷却装置３２の停止時に停止される。圧縮機ＣＭおよび凝縮器ＣＤは、機械室２０において台板２４上に共通的に配設され、凝縮器ＣＤを強制冷却する凝縮器ファンＦＭも、該凝縮器ＣＤに対向して台板２４上に配設されている。ここで、凝縮器ＣＤは、キャビネット１６の前面をなす金属パネル(フロントパネル)１８に近接して機械室２０の前側に配置され、該凝縮器ＣＤの後側に凝縮器ファンＦＭが配置される。また圧縮機ＣＭは、凝縮器ファンＦＭの後側に配置される(図２参照)。このように機械室２０では、凝縮器ＣＤ,凝縮器ファンＦＭおよび圧縮機ＣＭが、機械室２０において凝縮器ファンＦＭにより生起される空気の流通方向に沿って一直線上に並んで配設される。すなわち、凝縮器ファンＦＭの駆動によりフロントパネル１８に開設した空気流通孔から外気が機械室２０に取込まれ、この外気が機械室２０の前側から後側に流通して凝縮器ＣＤおよび圧縮機ＣＭと熱交換するようになっている。
【００１９】
前記一次回路３４では、圧縮機ＣＭによる一次冷媒の圧縮により、圧縮機ＣＭ、凝縮器ＣＤ、膨張弁ＥＶ、熱交換器ＨＥの一次熱交換部３６および圧縮機ＣＭの順に、一次冷媒が強制循環され、各機器の作用下に一次熱交換部３６において所要の冷却を行なうようになっている(図３参照)。なお、前述した制御用電装箱Ｃは、機械室２０において凝縮器ファンＦＭによる空気の流れを阻害しない位置(実施例では機械室２０の側部)で台板２４上に配設されている。
【００２０】
前記二次回路４４は、気相二次冷媒(気化冷媒)を液化する熱交換器ＨＥの二次熱交換部４６と、液相二次冷媒(液化冷媒)を気化する蒸発器ＥＰとを備えている(図３参照)。また、二次回路４４は、二次熱交換部４６と蒸発器ＥＰとを接続する配管として、二次熱交換部４６から蒸発器ＥＰへ重力の作用下に液相二次冷媒を導く液配管４８と、蒸発器ＥＰから二次熱交換部４６へ気相二次冷媒を導くガス配管５０とを有している。前述した如く、二次回路４４の二次熱交換部４６は、機械室２０に配設される一方、蒸発器ＥＰは、当該機械室２０の下方に位置する冷却室２８に配設され、台板２４を挟んで二次熱交換部４６より下方に蒸発器ＥＰが配置される。ここで蒸発器ＥＰは、台板２４の下面に固定されて、台板２４と一体的に取扱い可能とされる。なお、蒸発器ＥＰの下方に位置する冷却ダクト２６は、蒸発器ＥＰから滴下する除霜水等を受容する露受皿としても機能する。
【００２１】
前記液配管４８は、上端を二次熱交換部４６の下部に接続して台板２４を貫通して配管され、冷却室２８に臨む下端が蒸発器ＥＰに接続される。ガス配管５０は、上端を二次熱交換部４６の上部に接続して台板２４を貫通して配管され、冷却室２８に臨む下端が蒸発器ＥＰに接続される。そして、二次回路４４には、強制冷却される一次熱交換部３６との熱交換により冷却される二次熱交換部４６と蒸発器ＥＰとの間に温度勾配が形成され、二次冷媒が二次熱交換部４６、液配管４８、蒸発器ＥＰおよびガス配管５０を自然循環して二次熱交換部４６に再び戻る冷媒循環サイクルが形成される。なお、液配管４８およびガス配管５０における台板２４の貫通部位は、シール等により気密的に封止されている。
【００２２】
前記蒸発器ＥＰは、管路を蛇行させた蒸発管５２と、この蒸発管５２に設けられたフィン５３とから構成されている。蒸発管５２は、液配管４８の下端に接続する流入端５２ａが、蒸発器ＥＰの下部に配置されると共に、ガス配管５０の下端に接続する蒸発管５２の流出端５２ｂが、蒸発器ＥＰの上部に配置され、蒸発管５２の流入端５２ａが流出端５２ｂより下方に位置するように構成される(図３参照)。また蒸発管５２の管路は、流入端５２ａと流出端５２ｂとの上下位置の間で延在して、蒸発管５２に流入した液相二次冷媒を、該液相二次冷媒の蒸発による作用下に管路に沿って流出端５２ｂ側まで拡散させるように導くようになっている。より具体的には、蒸発管５２は、傾斜する直線部分が上下の関係で葛折り状態で折り重なると共に、屈曲部分が横方向に離間した蛇行形状に管路が形成され、この管路が流入端５２ａ側から流出端５２ｂ側に向かうにつれて上り勾配となるよう構成されている。
【００２３】
図３に示すように、前記二次回路４４には、ガス配管５０に接続する連通管(連通部)５４と、一方の端部が連通管５４に接続されると共に、他方の端部が閉塞された膨張タンク(膨張容積部)５６と、連通管５４に介挿された管路開閉手段としての電磁弁５８とからなる圧力緩衝手段が付加されている。連通管５４は、ガス配管５０における機械室２０内に延在する部位に該ガス配管５０から分岐するよう連通接続され、ガス配管５０から気相二次冷媒を膨張タンク５６側へ導くようになっている。実施例の膨張タンク５６は、一方の端部が二次冷媒の出入り口となる中空の容器であって、機械室２０に配置されている。なお、膨張タンク５６は、外側をウレタンフォーム等の断熱材(図示せず)で被覆して断熱処理をしてもよい。電磁弁５８は、制御用電装箱Ｃに設けられた図示しない制御手段の制御下に連通管５４を開閉可能に構成される。電磁弁５８を開閉制御するための指標として、二次回路４４の内圧、蒸発器ＥＰの温度または該蒸発器ＥＰで冷却される収納室１４の温度の何れかを採用することができるが、実施例では二次回路４４の内圧に応じて電磁弁５８を開閉制御することで膨張タンク５６側への二次冷媒の流通を調節している。すなわち、圧力緩衝手段では、電磁弁５８の開放時に、二次回路４４の内圧が膨張タンク５６の内圧より高いと、連通管５４を介して二次冷媒が膨張タンク５６に流入し、二次回路４４の内圧が膨張タンク５６の内圧より低いと、膨張タンク５６に滞留している二次冷媒が二次回路４４に戻るよう構成される。また、圧力緩衝手段は、電磁弁５８が連通管５４を閉成することで、二次回路４４と膨張タンク５６との間の二次冷媒の流通を阻むようになっている。
【００２４】
前記圧力緩衝手段は、電磁弁５８が圧力検知手段(検知手段)６０による二次回路４４の内圧検知結果に連動して開閉するよう制御される。ここで、圧力検知手段６０は、二次回路４４の内圧を検知し得るよう該二次回路４４に設けられ、実施例では、二次回路４４のガス配管５０における機械室２０内に延在する部位で、連通管５４との分岐部位より上流側に設けられている。圧力緩衝手段は、圧力検知手段６０が二次回路４４の内圧が予め設定された設定内圧より高いことを検知すると、電磁弁５８を開放するよう制御される。すなわち、圧力緩衝手段は、二次回路４４の内圧が設定内圧以下である場合に電磁弁５８の閉成状態が維持され、圧力検知手段６０が二次回路４４の設定内圧を検知した場合に、電磁弁５８が閉成状態から開放される。そして、圧力緩衝手段は、圧力検知手段６０が設定内圧以下を検知した場合、開放している電磁弁５８を閉成するよう制御される。ここで、設定内圧は、二次回路４４の耐圧性能との関係で決定され、二次回路の耐圧圧力から余裕を見て該耐圧圧力より低く設定される。すなわち、圧力緩衝手段は、二次回路４４の内圧が該二次回路４４の耐圧圧力を越えて上昇しないように、電磁弁５８を開放して膨張タンク５６で圧力緩衝するよう構成される。
【００２５】
〔実施例の作用〕
次に、実施例に係る冷却装置の作用について説明する。冷却装置３２では、冷却運転を開始すると、一次回路３４および二次回路４４の夫々で冷媒の循環が開始される。先ず、一次回路３４について説明すると、圧縮機ＣＭおよび凝縮器ファンＦＭが駆動され、圧縮機ＣＭで気相一次冷媒が圧縮されて、この一次冷媒を冷媒配管３８を介して凝縮器ＣＤに供給して、凝縮器ファンＦＭによる強制冷却により凝縮液化することで液相とする。液相一次冷媒は、膨張手段ＥＶで減圧され、熱交換器ＨＥの一次熱交換部３６において二次熱交換部４６を流通する二次冷媒から熱を奪って(吸熱)一挙に膨張気化する。このように一次回路３４は、熱交換器ＨＥにおいて、一次熱交換部３６により二次熱交換部４６を強制冷却するように機能している。そして、一次熱交換部３６で気化した気相一次冷媒は、冷媒配管３８を経て圧縮機ＣＭに帰還する強制循環サイクルを繰返す。
【００２６】
前記二次回路４４では、二次熱交換部４６が一次熱交換部３６により冷却されているから、二次熱交換部４６で気相二次冷媒が放熱して凝縮し、気相から液相に状態変化することで比重が増加することから、重力の作用下に二次熱交換部４６に沿って液相二次冷媒が流下する。二次回路４４では、二次熱交換部４６を機械室２０に配置する一方、蒸発器ＥＰを機械室２０の下方に位置する冷却室２８に配設することで、二次熱交換部４６と蒸発器ＥＰとの間に落差を設けてある。すなわち、液相二次冷媒を、二次熱交換部４６の下部に接続した液配管４８を介して、蒸発器ＥＰへ向けて重力の作用下に自然流下させることができる。液相二次冷媒は、蒸発器ＥＰの蒸発管５２を流通する過程で該蒸発器ＥＰの周囲雰囲気から熱を奪って気化して気相に移行する。気相二次冷媒は、ガス配管５０を介して蒸発器ＥＰから二次熱交換部４６へ還流し、二次回路４４ではポンプやモータ等の動力を用いることなく、簡単な構成で二次冷媒が自然循環するサイクルが繰返される。ここで、圧縮機ＣＭが駆動された冷却装置３２の冷却運転において、電磁弁５８は圧力検知手段６０が二次回路４４の設定内圧を検知するまで閉成されて、二次回路４４と膨張タンク５６との間の二次冷媒の流通が規制されている。そして、二次回路４４の内圧が高くなって圧力検知手段６０が二次回路４４の設定内圧を検知すると、電磁弁５８を開放して二次回路４４と膨張タンク５６との間の二次冷媒の流通を許容して膨張タンク５６に二次冷媒を逃がすことで、膨張タンク５６の容積により二次回路４４の内圧上昇を緩衝することができる。
【００２７】
前記送風ファン３０により吸込口２６ａから冷却室２８に吸引された収納室１４の空気を、冷却された蒸発器ＥＰに吹付けることで、蒸発器ＥＰと熱交換した空気が冷気となる。そして冷気を、冷却室２８から冷気吹出口２６ｂを介して収納室１４に送出することで、収納室１４が冷却される。冷気は、収納室１４の内部を循環して、吸込口２６ａを介して再び冷却室２８内に戻るサイクルを反復する。
【００２８】
前記冷却装置３２の運転停止等により圧縮機ＣＭが停止されて熱交換器ＨＥで熱交換が行なわれなくなると、蒸発器ＥＰにおいて液相二次冷媒が気化して気相二次冷媒が発生する一方で、熱交換器ＨＥにおいて気相二次冷媒が液化されなくなることから、二次回路４４中の気相二次冷媒量が増加する。この際、圧力緩衝手段は、二次回路４４の耐圧圧力を越えない設定内圧に至るまでは電磁弁５８の閉成状態を維持し、膨張タンク５６へ二次冷媒を流入させない。そして、圧力緩衝手段は、圧力検知手段６０が二次回路４４の内圧が設定内圧を越えたことを検知すると電磁弁５８を開放し、連通管５４を介して膨張タンク５６へ二次冷媒を逃がし、二次回路４４の内圧上昇を緩衝することができる。そして、圧力緩衝手段は、圧力検知手段６０が二次回路４４の内圧が設定内圧以下になったことを検知すると電磁弁５８を閉成し、膨張タンク５６への二次冷媒の流通を再び規制する。
【００２９】
前記二次回路４４は、圧縮機ＣＭの停止時に、膨張タンク５６への二次冷媒の流通が電磁弁５８により規制されて内圧が上昇するものの、二次冷媒の飽和温度が高くなって蒸発器ＥＰに滞留した液相二次冷媒が蒸発し難くなるので、液相二次冷媒を蒸発器ＥＰに留めることができ、蒸発器ＥＰにおけるドライアウトを抑制することができる。すなわち、圧縮機ＣＭを再び駆動開始して冷却運転に移行した際に、蒸発器ＥＰに液相二次冷媒が滞留して伝熱面積が確保されているので、冷却速度が速くなり、冷却運転の効率を向上することができる。また、熱交換器ＨＥにおける二次冷媒の冷却負荷を低くすることができるため、一次回路３４の圧縮機ＣＭを成績係数が高い低負荷で運転することで、消費電力を抑えることができる。しかも、冷却運転停止時において、膨張タンク５６が電磁弁５８により二次回路４４から隔てられているので、膨張タンク５６に流通した二次冷媒が熱交換して余分な熱量が二次回路４４に導入されることはなく、膨張タンク５６による内圧緩衝により冷却効率の低下を招くことはない。
【００３０】
前記二次回路４４は、圧縮機ＣＭの停止時間が長くなった場合等、内圧が上昇した際には、電磁弁５８が開放されて、二次回路４４における圧力緩衝用の空間として膨張タンク５６が機能するので、二次回路４４の各配管４８,５０,５２や熱交換器ＨＥに要求される耐圧性能を抑制でき、コスト削減を図り得る。また、二次回路４４中の気相二次冷媒を逃がす大型の膨張タンクを別途設ける必要がなくなるから、部品点数削減によるコスト削減が図られると共に、冷却装置３２の小型化を図り得る。
【００３１】
前記冷却装置３２は、連通管５４を二次回路４４のガス配管５０に接続する構成であるから、液配管４８を流下する液相二次冷媒の挙動に影響を与えず、二次回路４４における冷媒の循環への悪影響を回避し得る。また、二次回路４４の内圧は、二次熱交換部４６、液配管４８、ガス配管５０および蒸発管５２の何れの部位でも同一であるが、圧力検知手段６０をガス配管５０に設けることで、液配管４８を流下する液相二次冷媒の挙動に影響を与えず、二次回路４４における冷媒の循環への悪影響を回避し得る。そして、連通管５４、膨張タンク５６、電磁弁５８および圧力検知手段６０を機械室２０に設けることで、これらの部材の組み付けが容易になり、またメンテナンスを行ない易くなる。
【００３２】
(変更例)
本発明に係る冷却装置としては、前述した実施例のものに限られるものではなく、種々の変更が可能である。
(１)図４は、変更例に係る圧力緩衝手段を設けた冷却装置を示す概略回路図である。変更例の圧力緩衝手段は、管路開閉手段として圧力逃がし弁６４が用いられ、連通管５４とパラレルに膨張タンク(膨張容積部)５６に接続されるバイパス管(バイパス部)６６に、膨張タンク５６側からの二次冷媒の流通を許容する一方、二次回路４４側からの二次冷媒の流通を規制する逆止弁６８が設けられる。変更例の圧力緩衝手段は、実施例の圧力緩衝手段と同様の作用効果を示し、圧力逃がし弁６４は、二次回路４４の内圧が設定内圧を越えた際に自動的に開いて一部を膨張タンク５６へ逃がして減圧するので、圧力検知手段および動力等を必要とせず、コストを低減し得る。なお、図４において実施例で説明した部材・構成と同一の部材・構成に関しては、同一の符号を付してある。
【００３３】
(２)実施例の圧力緩衝手段は、圧力検知手段による二次回路の内圧検知結果のみに連動しして電磁弁を開閉制御したが、電磁弁を一次回路の圧縮機の駆動・停止および圧力検知手段による二次回路の内圧検知結果に連動して開閉するよう制御してもよい。圧力緩衝手段は、電磁弁が圧縮機の駆動時に電磁弁が開放される一方、圧縮機の停止時に原則として電磁弁が閉成するよう開閉制御される。また圧力緩衝手段は、前述の如く圧縮機の停止時に電磁弁が連通管を閉成するよう制御されるが、圧力検知手段が二次回路の内圧が予め設定された設定内圧より高いことを検知すると、電磁弁を開放するよう制御される。すなわち、圧力緩衝手段は、圧縮機が駆動状態から停止された際に、圧力検知手段が設定内圧を検知している場合、電磁弁の開放状態が維持され、圧縮機の停止時に、圧力検知手段が設定内圧を検知した場合、電磁弁が閉成状態から開放される。そして、圧力緩衝手段は、圧力検知手段が設定内圧以下を検知した場合、開放している電磁弁を閉成するよう制御される。なお、圧力緩衝手段は、圧縮機が停止状態から駆動されると、圧力検知手段の内圧検知結果に関わらず、閉成している電磁弁が開放される。すなわち、圧力緩衝手段は、圧縮機の停止時に二次回路の内圧が該二次回路の耐圧圧力を越えて上昇しないように、電磁弁を開放して膨張タンクで圧力緩衝するよう構成される。
【００３４】
(３)実施例では、管路開閉手段である電磁弁を開閉制御するための指標として二次回路の内圧を用いたが、蒸発器の温度または蒸発器で冷却される閉鎖空間である収納室の温度を指標として用いることができる。すなわち、蒸発器の温度(二次冷媒の飽和温度)および収納室の温度が上昇すると、二次回路内の気相二次冷媒が増加し、二次回路の内圧が上昇する。このように、蒸発器の温度および収納室の温度と二次回路の内圧とは、相関関係にあるので、蒸発器の温度および収納室の温度を指標として管路開閉手段を開閉制御しても、実施例と同様の作用効果を得られる。なお、蒸発器の温度は、蒸発器に設けた温度検知手段(検知手段)で検知され、収納室の温度は、収納室に設けた温度検知手段(検知手段)で検知される。
【００３５】
(４)膨張容積部は、圧力緩衝用の空間を確保し得る構成であれば、実施例の膨張タンクの如く容器状に限定されず、管状やその他形状であってもよい。
(５)連通管が液配管に接続する構成であってもよい。また圧力検知手段を液配管に設けることも可能である。
(６)連通管の二次回路への接続部位および圧力検知手段の設置部位は、機械室内に限定されず、台板内や冷却室側であってもよい。
(７)実施例では、冷却装置を冷蔵庫に採用する場合を例にして説明したが、冷凍庫、冷凍・冷蔵庫、ショーケースおよびプレハブ庫等の所謂貯蔵庫、その他空調機器等にも適用可能である。
(８)実施例では、機械室に配設する機器の共通基板となる台板により、機械室と収納室との間で空気の流通がないように収納室と機械室とを区切る構成であるが、機械室と収納室とを箱体の天板で区切る構成であってもよい。
(９)実施例では管路開閉手段として電磁弁を用いたが、制御手段の制御下に連通部を開閉し得るものであれば、電動弁やその他を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例に係る冷却装置により冷却される冷蔵庫を示す側断面図である。
【図２】実施例に係る冷蔵庫における機械室を示す平断面図である。
【図３】実施例に係る冷却装置を示す概略回路図である。
【図４】変更例に係る圧力緩衝手段を備えた冷却装置を示す概略回路図である。
【図５】従来の冷却装置を示す概略回路図である。
【符号の説明】
【００３７】
１４ 収納室(閉鎖空間)，２０ 機械室，３４ 一次回路，３６ 一次熱交換部，
４４ 冷媒回路，４６ 二次熱交換部(熱交換部)，４８ 液配管，５０ ガス配管，
５４ 連通管(連通部)，５６ 膨張タンク(膨張容積部)，５８ 電磁弁(管路開閉手段)，
６０ 圧力検知手段(検知手段)，６４ 圧力逃がし弁(管路開閉手段)，
６６ バイパス部，６８ 逆止弁，ＥＰ 蒸発器，ＣＭ 圧縮機，ＨＥ 熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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