(57)【要約】冷凍装置（１）は、圧縮機（４０２）、凝縮器（４０４）、減圧器及び蒸発器（４０８）がこの順で環状に接続されてなる冷媒回路（４００）と、容器内に充填された作動流体が圧縮されるとともに、圧縮により生じる熱が放出される放熱部、及び、放熱部で圧縮された作動流体が膨張する吸熱部（１６０）を有する蓄冷式冷凍機（１００）とを備える。冷凍装置（１）では、凝縮器（４０４）と吸熱部（１６０）との間で熱交換して、凝縮器（４０４）内の冷媒が冷却される。
2016181957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器がこの順で環状に接続されてなる冷媒回路と、  容器内に充填された作動流体が圧縮されるとともに、圧縮により生じる熱が放出される放熱部、及び、前記放熱部で圧縮された作動流体が膨張する吸熱部を有する蓄冷式冷凍機と、を備え、  前記凝縮器と前記吸熱部との間で熱交換して、前記凝縮器内の冷媒が冷却されることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
第１の凝縮部及び第１の蒸発部を有する第１のサーマルサイフォンと、  前記蒸発器及び前記第１の蒸発部のそれぞれによって冷却される貯蔵室と、をさらに備え、  前記第１の凝縮部と前記吸熱部との間で熱交換して、前記第１の凝縮部内の冷媒が冷却されて凝縮し、  前記第１の蒸発部における前記冷媒の蒸発によって前記貯蔵室が冷却される請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
第１の凝縮部及び第１の蒸発部を有する第１のサーマルサイフォンと、  前記蒸発器によって冷却される第１の貯蔵室と、  前記第１の蒸発部によって冷却される第２の貯蔵室と、をさらに備え、  前記第１の凝縮部と前記吸熱部との間で熱交換して、前記第１の凝縮部内の冷媒が冷却されて凝縮し、  前記第１の蒸発部における前記冷媒の蒸発によって前記第２の貯蔵室が冷却される請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
第２の凝縮部及び第２の蒸発部を有する第２のサーマルサイフォンをさらに備え、  前記第２の凝縮部と前記吸熱部との間で熱交換して、前記第２の凝縮部内の冷媒が冷却されて凝縮し、  前記第２の蒸発部と前記凝縮器との間で熱交換して、前記凝縮器内の冷媒が冷却される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記吸熱部は、前記凝縮器に直に接する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記蓄冷式冷凍機は、スターリング冷凍機である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は冷凍装置に関し、特に、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後、蒸発器にて蒸発させて冷却作用を発揮する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、独立した二系統の冷媒回路を有し、高温側冷媒回路の蒸発器と低温側冷媒回路の凝縮器との間で熱交換する、いわゆる二次元冷凍方式の冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明者らは、上述した冷凍装置について鋭意研究を重ねた結果、従来の冷凍装置には構造を簡略化する余地があることを認識するに至った。【０００５】  本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍装置の構造を簡略化するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を解決するために、本発明のある態様は冷凍装置である。当該冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器がこの順で環状に接続されてなる冷媒回路と、容器内に充填された作動流体が圧縮されるとともに、圧縮により生じる熱が放出される放熱部、及び、放熱部で圧縮された作動流体が膨張する吸熱部を有する蓄冷式冷凍機と、を備える。当該冷凍装置では、凝縮器と吸熱部との間で熱交換して、凝縮器内の冷媒が冷却される。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、冷凍装置の構造を簡略化するための技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】一例に係る蓄冷式冷凍機の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係る冷凍装置の外観を模式的に示す正面図である。
【図４】図４（Ａ）は、変形例１に係る冷凍装置の外観を模式的に示す正面図である。図４（Ｂ）は、変形例２に係る冷凍装置の冷媒回路における凝縮器近傍を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に用いられる「第１の」、「第２の」等の用語は、いかなる順序や重要度を表すものではなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。
【００１０】  本実施の形態に係る冷凍装置は、貯蔵室内を−１５０℃程度の超低温まで冷却することができる装置である。本実施の形態の冷凍装置は、蓄冷式冷凍機と、冷媒回路とを組み合わせた構成を有する。言い換えれば、冷凍装置は、二元冷凍装置における高温側冷媒回路を蓄冷式冷凍機に置き換えた構成を有する。図１は、実施の形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図２は、一例に係る蓄冷式冷凍機の構造を模式的に示す断面図である。
【００１１】  本実施の形態に係る冷凍装置１は、蓄冷式冷凍機１００と、第１のサーマルサイフォン２００と、第２のサーマルサイフォン３００と、冷媒回路４００と、貯蔵室５００とを備える。以下、各部の構成について説明する。
【００１２】  蓄冷式冷凍機１００は、冷媒回路４００の凝縮器４０４を冷却するための冷凍機である。蓄冷式冷凍機１００としては、例えば、ギフォード・マクマホン式（ＧＭ）冷凍機、パルスチューブ冷凍機、スターリング冷凍機、ソルベー冷凍機、クロードサイクル冷凍機等を使用することができる。好ましくは、蓄冷式冷凍機１００は、スターリング冷凍機である。
【００１３】  図１及び図２に示すように、蓄冷式冷凍機１００は、容器１１０と、可動部材１２０と、蓄冷器１３０と、可動部材１４０とを有する。容器１１０は例えばシリンダであり、容器１１０内にはヘリウムガス等の作動流体が充填されている。作動流体は、容器１１０内に気密に保持される。可動部材１２０，１４０は例えばピストンであり、容器１１０内で往復移動することができる。蓄冷器１３０は、容器１１０内であって且つ可動部材１２０と可動部材１４０との間に配置される。蓄冷器１３０は、例えば金網の積層構造を備える。
【００１４】  蓄冷式冷凍機１００は、蓄冷器１３０を挟んで並ぶ放熱部１５０と吸熱部１６０とを有する。放熱部１５０は、言い換えれば圧縮部あるいは高温部であり、吸熱部１６０は、言い換えれば膨張部あるいは低温部である。蓄冷式冷凍機１００の冷凍サイクルは、例えば次の通りである。
【００１５】  まず、放熱部１５０において、可動部材１２０が蓄冷器１３０に近づく方向に移動することによって、作動流体が圧縮される（圧縮行程）。作動流体の圧縮により生じる熱は、容器１１０の周囲に設けられる放熱フィン（図示せず）等を介して放熱される。続いて、可動部材１２０と可動部材１４０とが両者の間の容積を保ったまま移動する。このとき、可動部材１２０は蓄冷器１３０に近づく方向に移動し、可動部材１４０は蓄冷器１３０から離れる方向に移動する。これにより、作動流体は、高圧のまま蓄冷器１３０を通過し、蓄冷器１３０によって冷却されながら吸熱部１６０側に移動する（予冷工程）。
【００１６】  続いて、吸熱部１６０において、可動部材１４０が蓄冷器１３０から離れる方向に移動することによって、放熱部１５０で圧縮された作動流体が膨張する（膨張行程）。作動流体の膨張によって、吸熱部１６０の周囲の熱を奪うことができる。その後、可動部材１２０が蓄冷器１３０から離れる方向に移動し、可動部材１４０が蓄冷器１３０に近づく方向に移動する。これにより、作動流体が蓄冷器１３０を通過し、蓄冷器１３０を冷却しながら放熱部１５０側に移動する（昇温工程）。以上の工程により１サイクルが終了する。
【００１７】  本実施の形態の蓄冷式冷凍機１００は、蓄冷器１３０を介して一端側に高温側の圧縮部が配置され、他端側に低温側の膨張部が配置される構造を有するが、特にこの構造に限定されず、他の一般的な蓄冷式冷凍機を用いることができる。なお、蓄冷式冷凍機に代えて、ジュール・トムソン式（ＪＭ）冷凍機が用いられてもよい。
【００１８】  第２のサーマルサイフォン３００は、冷媒の気化熱を利用して冷却対象を冷却する装置であり、蓄冷式冷凍機１００の吸熱部１６０と、冷媒回路４００の凝縮器４０４との間の熱交換を仲介する。第２のサーマルサイフォン３００は、第２の凝縮部３１０と、第２の液体ライン３２０と、第２の蒸発部３４０と、第２の気体ライン３５０とを有する。
【００１９】  第２の凝縮部３１０は、蓄冷式冷凍機１００の吸熱部１６０との間で熱交換する。これにより第２の凝縮部３１０内の冷媒が冷却されて凝縮し、液体になる。冷媒としては、例えばＲ５０８Ａやエタン等の冷媒ガスを使用することができる。第２の凝縮部３１０には、第２の液体ライン３２０の一端が接続される。第２の液体ライン３２０は、第２の気体ライン３５０よりも小径の配管で構成される。第２の液体ライン３２０の他端は、第２の蒸発部３４０に接続される。第２の凝縮部３１０で液化した冷媒は、第２の液体ライン３２０を経て、第２の蒸発部３４０に流入する。第２の液体ライン３２０は、第２の気体ライン３５０に比べて細径であり、流路面積が小さい。これにより、第２の蒸発部３４０で気化した気体の第２の凝縮部３１０側への逆流を抑制することができる。第２のサーマルサイフォン３００中の冷媒は、第２の凝縮部３１０で液化して容積が減少している。このため、第２の液体ライン３２０を細径にしても、冷媒の流通に支障が生じない。なお、第２のサーマルサイフォン３００の全体を同一内径のパイプで構成し、パイプ内に部分的に芯を通すことで、第２の液体ライン３２０の流路面積を小さくしてもよい。
【００２０】  第２の蒸発部３４０は、冷媒回路４００の凝縮器４０４との間で熱交換可能に設けられる。本実施の形態では、第２の蒸発部３４０と凝縮器４０４とによりカスケード熱交換器が構成されている。第２の蒸発部３４０に流入した冷媒は、凝縮器４０４を流れる冷媒から吸熱して蒸発する。この冷媒の蒸発によって、凝縮器４０４内の冷媒が冷却される。第２の蒸発部３４０によって、凝縮器４０４内の冷媒を例えば−６０℃〜−４０℃程度に冷却することができる。
【００２１】  第２の蒸発部３４０には、第２の気体ライン３５０の一端が接続される。第２の気体ライン３５０の他端は、第２の凝縮部３１０に接続される。第２の蒸発部３４０で気化した冷媒は、第２の気体ライン３５０を経て第２の凝縮部３１０に流入する。そして、第２の凝縮部３１０において冷却され、再び液体となる。
【００２２】  冷媒回路４００は、圧縮機４０２（コンプレッサ）、凝縮器４０４（コンデンサ）、減圧器としてのキャピラリーチューブ４０６、及び蒸発器４０８を主要構成として備え、これらがこの順で環状に接続される。圧縮機４０２は、例えば一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機である。圧縮機４０２には、冷媒吐出管４１０が接続される。冷媒吐出管４１０は、補助凝縮器４１２に接続される。補助凝縮器４１２は、送風機４１４により冷却される。
【００２３】  補助凝縮器４１２は、凝縮器４０４に接続される。凝縮器４０４は、第２のサーマルサイフォン３００の第２の蒸発部３４０とともにカスケード熱交換器を構成する。冷媒回路４００の冷媒は、凝縮器４０４において第２の蒸発部３４０内の冷媒との間で熱交換する。これにより、凝縮器４０４と蓄冷式冷凍機１００の吸熱部１６０との間で熱交換されて、凝縮器４０４内の冷媒が冷却される。凝縮器４０４は、気液分離器４１６に接続される。
【００２４】  気液分離器４１６には、気相配管４１８と液相配管４２０とが接続される。気相配管４１８は、気液分離器４１６で分離される未凝縮の気相冷媒を取り出すための配管である。液相配管４２０は、気液分離器４１６で分離される凝縮した液相冷媒を取り出すための配管である。気相配管４１８は、第１中間熱交換器４２２を経て第２中間熱交換器４２４に接続される。液相配管４２０は、キャピラリーチューブ４２６を経て第１中間熱交換器４２２に接続される。第１中間熱交換器４２２は、キャピラリーチューブ４２６で減圧された液相冷媒の蒸発により、気相配管４１８内を流れる気相冷媒を冷却して凝縮させる機能を有する。
【００２５】  第２中間熱交換器４２４は、第３中間熱交換器４２８に接続される。第３中間熱交換器４２８は、減圧器としてのキャピラリーチューブ４０６に接続される。第２中間熱交換器４２４及び第３中間熱交換器４２８は、キャピラリーチューブ４０６に向かう冷媒と、蒸発器４０８から圧縮機４０２に戻る冷媒との間で熱交換を行うための熱交換器である。
【００２６】  キャピラリーチューブ４０６は、蒸発器４０８に接続される。蒸発器４０８は、貯蔵室５００内部との間で熱交換可能に設けられる。例えば、蒸発器４０８は、貯蔵室５００の外壁面に取り付けられる。蒸発器４０８は、吸込配管４３０に接続される。吸込配管４３０は、第３中間熱交換器４２８、第２中間熱交換器４２４及び第１中間熱交換器４２２を経て、圧縮機４０２の吸込側に接続される。吸込配管４３０には、第１中間熱交換器４２２と圧縮機４０２との間において、キャピラリーチューブ４３２を介して膨張タンク４３４が接続される。膨張タンク４３４は、圧縮機４０２が停止した際に冷媒を貯留するタンクである。
【００２７】  冷媒回路４００には、冷媒として、例えば沸点の異なる４種類の混合冷媒が封入される。具体的には、Ｒ５０８Ａと、Ｒ１４と、Ｒ５０、Ｒ７４０とを含む非共沸混合冷媒が封入される。Ｒ５０８Ａは、Ｒ２３（トリフルオロメタン：ＣＨＦ３）と、Ｒ１１６（ヘキサフルオロエタン：ＣＦ３ＣＦ３）とから構成され、その組成は、Ｒ２３が３９重量％、Ｒ１１６が６１重量％である。Ｒ５０８Ａの沸点は、−８５．７℃である。Ｒ１４は、テトラフルオロメタン（四弗化炭素：ＣＦ４）であり、沸点は−１２７．９℃である。Ｒ５０は、メタン（ＣＨ４）であり、沸点は−１６１．５℃である。Ｒ７４０は、アルゴン（Ａｒ）であり、沸点は−１８５．８６℃である。なお、Ｒ５０８Ａに代えてＲ５０８Ｂが用いられてもよい。また、他の冷媒として、Ｒ２３、Ｒ１１６及びＲ１７０のいずれか１つの単独冷媒、あるいは２つ以上の混合冷媒であってもよい。
【００２８】  冷媒回路４００への冷媒の封入手順は、例えば以下の通りである。すなわち、まずＲ１４とＲ５０とを予め混合して不燃化状態とする。そして、Ｒ５０８Ａと、Ｒ１４とＲ５０の混合冷媒と、Ｒ７４０とを予め混合した状態で、冷媒回路４００に封入する。あるいは、沸点の高い順に封入する。
【００２９】  続いて、冷媒回路４００における冷媒の循環について説明する。まず、冷媒は圧縮機４０２において圧縮され、高温ガス状の冷媒となる。この冷媒は、冷媒吐出管４１０に吐出され、補助凝縮器４１２で冷却された後、凝縮器４０４に流入する。凝縮器４０４に流入する冷媒は、第２の蒸発部３４０との間の熱交換により冷却される。凝縮器４０４において、凝縮器４０４中の冷媒は−６０℃〜−４０℃程度に冷却される。これにより、冷媒中のＲ５０８Ａが凝縮する。そして、凝縮器４０４を通過した冷媒は、気液分離器４１６に流入する。この時点では、Ｒ１４、Ｒ５０及びＲ７４０は未だ凝縮せずにガス状である。したがって、気液分離器４１６において、Ｒ５０８Ａは主に液相配管４２０に、Ｒ１４、Ｒ５０及びＲ７４０は主に気相配管４１８に、それぞれ吐出される。
【００３０】  液相配管４２０に流入した冷媒は、キャピラリーチューブ４２６で減圧された後、第１中間熱交換器４２２に流入する。気相配管４１８に流入した冷媒は、第１中間熱交換器４２２において、キャピラリーチューブ４２６で減圧された冷媒の蒸発により冷却される。また、蒸発器４０８から帰還してくる冷媒と熱交換して冷却される。この結果、第１中間熱交換器４２２の中間温度は−９５℃程度となり、気相配管４１８内のＲ１４が凝縮する。Ｒ５０及びＲ７４０は未だガス状態である。第１中間熱交換器４２２を通過した冷媒は、第２中間熱交換器４２４に流入する。ここで、中間熱交換器の中間温度とは、中間熱交換器の中央部の配管の温度をいう。
【００３１】  第２中間熱交換器４２４に流入した冷媒は、蒸発器４０８から帰還してくる冷媒と熱交換して冷却され、第３中間熱交換器４２８に流入する。第３中間熱交換器４２８に流入した冷媒は、蒸発器４０８から帰還してくる冷媒と熱交換して冷却され、キャピラリーチューブ４０６に流入する。第２中間熱交換器４２４及び第３中間熱交換器４２８での熱交換によって冷媒は冷却され、Ｒ５０及びＲ７４０が凝縮する。Ｒ５０は、主に第２中間熱交換器４２４で凝縮し、Ｒ７４０は、主に第３中間熱交換器４２８で凝縮する。第２中間熱交換器４２４の中間温度は−１１０℃程度であり、第３中間熱交換器４２８の中間温度は−１４０℃程度である。
【００３２】  冷媒は、キャピラリーチューブ４０６において減圧された後、蒸発器４０８に流入する。蒸発器４０８において、冷媒が周囲から熱を奪って蒸発する。これにより冷媒の冷却作用が発揮され、蒸発器４０８の周囲が−１６０℃〜−１５７℃程度の超低温に冷却される。蒸発器４０８の冷却によって、貯蔵室５００内の温度を−１５０℃程度まで冷却することができる。このように、冷媒回路４００では、各冷媒の沸点の差を利用して気相状態にある冷媒を次々に凝縮させることで、最終段の蒸発器４０８において、極めて低い温度を達成することができる。
【００３３】  蒸発器４０８で蒸発した冷媒は、吸込配管４３０に吐出され、第３中間熱交換器４２８、第２中間熱交換器４２４及び第１中間熱交換器４２２に順次流入する。そして、第１中間熱交換器４２２を通過する際に、第１中間熱交換器４２２において蒸発した冷媒と合流して圧縮機４０２に帰還する。
【００３４】  圧縮機４０２は、貯蔵室５００の庫内温度に基づいて、図示しない制御装置によりＯＮ、ＯＦＦの切換制御がなされる。制御装置により圧縮機４０２の運転が停止されると、冷媒は膨張タンク４３４に回収される。また、制御装置により圧縮機４０２の運転が開始されると、膨張タンク４３４内の冷媒は、キャピラリーチューブ４３２を介して徐々に圧縮機４０２内に戻される。
【００３５】  第１のサーマルサイフォン２００は、冷媒の気化熱を利用して冷却対象を冷却する装置であり、蓄冷式冷凍機１００の吸熱部１６０と、貯蔵室５００内との間の熱交換を仲介する。第１のサーマルサイフォン２００は、第１の凝縮部２１０と、第１の液体ライン２２０と、第１の蒸発部２４０と、第１の気体ライン２５０とを有する。
【００３６】  第１の凝縮部２１０は、蓄冷式冷凍機１００の吸熱部１６０との間で熱交換する。これにより第１の凝縮部２１０内の冷媒が冷却されて凝縮し、液体になる。冷媒としては、例えばＲ５０８Ａやエタン等の冷媒ガスを使用することができる。第１の凝縮部２１０には、第１の液体ライン２２０の一端が接続される。第１の液体ライン２２０は、第１の気体ライン２５０よりも小径の配管で構成される。第１の液体ライン２２０の他端は、第１の蒸発部２４０に接続される。第１の凝縮部２１０で液化した冷媒は、第１の液体ライン２２０を経て、第１の蒸発部２４０に流入する。第１の液体ライン２２０は、第１の気体ライン２５０に比べて細径であり、流路面積が小さい。これにより、第１の蒸発部２４０で気化した気体の第１の凝縮部２１０側への逆流を抑制することができる。第１のサーマルサイフォン２００中の冷媒は、第１の凝縮部２１０で液化して容積が減少している。このため、第１の液体ライン２２０を細径にしても、冷媒の流通に支障が生じない。なお、第１のサーマルサイフォン２００の全体を同一内径のパイプで構成し、パイプ内に部分的に芯を通すことで、第１の液体ライン２２０の流路面積を小さくしてもよい。
【００３７】  第１の蒸発部２４０は、貯蔵室５００内部との間で熱交換可能に設けられる。例えば、第１の蒸発部２４０は、貯蔵室５００の外壁面に取り付けられる。第１の蒸発部２４０に流入した冷媒は、貯蔵室５００内から吸熱して蒸発する。この冷媒の蒸発によって、貯蔵室５００内が冷却される。第１の蒸発部２４０によって、貯蔵室５００内を−９０℃〜−８０℃程度に冷却することができる。
【００３８】  第１の蒸発部２４０には、第１の気体ライン２５０の一端が接続される。第１の気体ライン２５０の他端は、第１の凝縮部２１０に接続される。第１の蒸発部２４０で気化した冷媒は、第１の気体ライン２５０を経て第１の凝縮部２１０に流入する。そして、第１の凝縮部２１０において冷却され、再び液体となる。
【００３９】  冷媒回路４００が正常に動作している状態では、貯蔵室５００内の温度は−１５０℃程度まで冷却される。このため、第１の蒸発部２４０で冷媒は蒸発しない。よって、第１のサーマルサイフォン２００における冷媒の循環は停止している。一方、例えば冷媒回路４００の圧縮機４０２が故障する等して冷媒回路４００の動作に異常が生じ、貯蔵室５００内の温度が上昇すると、第１の蒸発部２４０で冷媒が蒸発するようになる。これにより、第１のサーマルサイフォン２００における冷媒の循環が開始される。その結果、第１のサーマルサイフォン２００によって貯蔵室５００内の温度が−９０℃〜−８０℃程度に維持される。
【００４０】  図３は、本実施の形態に係る冷凍装置１の外観を模式的に示す正面図である。冷凍装置１は、正面が開放された断熱箱体２と、貯蔵室５００と、機械室６００とを有する。貯蔵室５００には、例えば冷凍食品、生体組織あるいは検体等が収容される。機械室６００には、蓄冷式冷凍機１００、及び圧縮機４０２等が設置される。
【００４１】  本実施の形態では、機械室６００は、貯蔵室５００に対して断熱箱体２の上部に配置される。これにより、蓄冷式冷凍機１００の吸熱部１６０に熱的に接触する第１の凝縮部２１０を、貯蔵室５００に熱的に接する第１の蒸発部２４０に対して鉛直方向上方に配置することができる。このため、第１の凝縮部２１０内で液化した冷媒を、重力を利用して容易に第１の蒸発部２４０に送り出すことができる。また、第１の蒸発部２４０内で気化した冷媒の第１の凝縮部２１０への移動も容易になる。したがって、第１のサーマルサイフォン２００において、円滑に冷媒を循環させることができる。
【００４２】  また、機械室６００において、第２のサーマルサイフォン３００の第２の凝縮部３１０は、第２の蒸発部３４０よりも鉛直方向上方に配置される。例えば、蓄冷式冷凍機１００は、吸熱部１６０が上になるように姿勢が定められて設置され、凝縮器４０４が吸熱部１６０よりも鉛直方向下方に配置される。これにより、第２の凝縮部３１０内で液化した冷媒を、重力を利用して容易に第２の蒸発部３４０に送り出すことができる。また、第２の蒸発部３４０内で気化した冷媒の第２の凝縮部３１０への移動も容易になる。したがって、第２のサーマルサイフォン３００において、円滑に冷媒を循環させることができる。
【００４３】  以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍装置１は、冷媒回路４００と、蓄冷式冷凍機１００とを備える。そして、冷媒回路４００の凝縮器４０４と蓄冷式冷凍機１００の吸熱部１６０との間で熱交換することで、凝縮器４０４内の冷媒を凝縮させる。すなわち、冷凍装置１は、従来の二元冷凍装置における高温側冷媒回路を蓄冷式冷凍機１００に置き換えた構造を有する。これにより、従来の二元冷凍装置に比べて、冷凍装置の構造を簡略化することができる。
【００４４】  また、従来の二元冷凍装置では、高温側冷媒回路によって低温側冷媒回路の冷媒を−４０℃〜−３５℃程度まで冷却していた。これに対し、本実施の形態では、蓄冷式冷凍機１００によって冷媒を−６０℃〜−４０℃程度まで冷却することができる。このため、従来の二元冷凍装置の低温側冷媒回路に相当する冷媒回路４００に設ける中間熱交換器の数を、削減することができる。よって、この点でも冷凍装置の構造を簡略化することができる。また、冷媒組成の簡略化を図ることもできる。
【００４５】  また、本実施の形態に係る冷凍装置１は、第１のサーマルサイフォン２００を備える。そして、冷媒回路４００の蒸発器４０８によってだけでなく、第１のサーマルサイフォン２００の第１の蒸発部２４０によっても貯蔵室５００を冷却できるように構成されている。従来の二元冷凍装置では、高温側冷媒回路及び低温側冷媒回路のいずれか一方のみでは冷媒回路として機能しなかった。このため、いずれか一方の冷媒回路が故障すると、貯蔵室内を冷却することができなかった。これに対し、本実施の形態の冷凍装置１によれば、冷媒回路４００が故障した場合でも、第１のサーマルサイフォン２００によって貯蔵室５００内をある程度冷却することができる。このため、冷凍装置１の信頼性を向上させることができる。
【００４６】  本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えることも可能であり、さらなる変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態への変形の追加によって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、及び変形それぞれの効果をあわせもつ。
【００４７】  （変形例１）  図４（Ａ）は、変形例１に係る冷凍装置１の外観を模式的に示す正面図である。変形例１に係る冷凍装置１は、断熱箱体２と、第１の貯蔵室５１０と、第２の貯蔵室５２０と、機械室６００とを有する。例えば、第１の貯蔵室５１０と第２の貯蔵室５２０とは、互いに断熱されている。そして、第１の貯蔵室５１０は、冷媒回路４００の蒸発器４０８によって冷却される。一方、第２の貯蔵室５２０は、第１のサーマルサイフォン２００によって冷却される。すなわち、第１のサーマルサイフォン２００の第１の凝縮部２１０（図１参照）と蓄冷式冷凍機１００の吸熱部１６０（図１参照）との間で熱交換して、第１の凝縮部２１０内の冷媒が冷却され凝縮する。そして、第１の蒸発部２４０における冷媒の蒸発によって第２の貯蔵室５２０が冷却される。
【００４８】  このような構成により、室内温度の異なる２つの貯蔵室を冷凍装置１に設けることができる。よって、冷凍装置１の利便性を向上させることができる。また、冷媒回路４００が故障した場合でも、第１のサーマルサイフォン２００による第２の貯蔵室５２０の冷却を維持することができる。よって、冷凍装置１の信頼性を向上させることができる。
【００４９】  （変形例２）  図４（Ｂ）は、変形例２に係る冷凍装置１の冷媒回路における凝縮器４０４近傍を模式的に示す図である。変形例２に係る冷凍装置１では、蓄冷式冷凍機１００の吸熱部１６０が、冷媒回路４００の凝縮器４０４に直に接する。すなわち、第２のサーマルサイフォン３００を介さずに、吸熱部１６０と凝縮器４０４との間で熱交換がなされる。このような構成によっても、実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、第２のサーマルサイフォン３００を省略することで、冷凍装置１の構造をより簡略化することができる。
【符号の説明】
【００５０】  １  冷凍装置、  １００  蓄冷式冷凍機、  １１０  容器、  １２０  可動部材、  １４０  可動部材、  １５０  放熱部、  １６０  吸熱部、  ２００  第１のサーマルサイフォン、  ２１０  第１の凝縮部、  ２４０  第１の蒸発部、  ３００  第２のサーマルサイフォン、  ３１０  第２の凝縮部、  ３４０  第２の蒸発部、  ４００  冷媒回路、  ４０２  圧縮機、  ４０４  凝縮器、  ４０８  蒸発器、  ５００  貯蔵室、  ５１０  第１の貯蔵室、  ５２０  第２の貯蔵室。
【産業上の利用可能性】
【００５１】  本願は、冷凍装置に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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