(57)【要約】【課題】作業操作がし易く、かつ、冷熱供給装置自体のコンパクト化も図ることができる冷熱供給装置を実現する。【解決手段】冷熱供給装置は、二次冷媒を循環配管５３に循環させることにより冷凍機５４で発生した冷熱を冷却対象である冷熱利用機器５２に供給する冷却装置５０と、冷却装置５０全体を制御する制御装置８１と、を具備する冷熱供給装置８０であって、制御装置８１は、冷却装置５０の前面側に縦向きにして配置される。【選択図】  図２
2004286369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次冷媒を循環配管に循環させることによりスターリング冷凍機で発生した冷熱を冷却対象に供給する冷却装置と、前記冷却装置全体を制御する制御装置と、を具備する冷熱供給装置であって、
前記制御装置は、前記冷却装置の前面側に配置されることを特徴とする冷熱供給装置。
【請求項２】
前記制御装置は、縦向きにして配置されることを特徴とする請求項１記載の冷熱供給装置。
【請求項３】
前記冷却装置及び前記制御装置は、筐体内に収納されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の冷熱供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二次冷媒を循環させることにより冷凍機を用いて発生した冷熱を冷熱利用機器に供給する冷却装置、及びこの冷却装置を制御する制御装置を搭載した冷熱供給装置に関し、特には、この冷熱供給装置における制御装置の配置構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題におけるフロン代替の冷凍装置として、又、従来の冷却装置より使用温度が広範囲であり、コンパクトで、しかも成績係数が高く、エネルギー効率が良好となる冷凍機として、スターリング冷凍機が脚光を浴びている。このため、スターリング冷凍機は、冷凍庫、冷蔵庫、投げ込み式クーラ等の業務用又は家庭用の冷熱利用機器をはじめ、低温液循環器、低温恒温器、恒温槽、ヒートショック試験装置、凍結乾燥機、温度特性試験装置、血液・細胞保存装置、コールドクーラ、その他各種の冷熱装置等のあらゆる産業分野の冷熱利用機器に適用可能な、冷熱供給源としての利用が検討されている。
【０００３】
図４及び図５に従来の冷熱供給装置３０の斜視図を示す。従来の冷熱供給装置３０では、冷却装置１の上面３２ａ全体の上に冷却装置１全体を制御する制御装置３１が横向きにして搭載されている。図４は、冷熱供給装置３０の外観を示したものであり、図５は、冷熱供給装置３０の概略的な外観と制御装置３０の配置位置を斜線で示して明確にしたものである。
【０００４】
冷却装置１及び制御装置３１は、それぞれ筐体３２、３３内に収納されている。制御装置３１には、冷熱利用機器から要求される冷熱量が供給できるように冷却装置１を制御する電子部品等（電装ボックス）や、制御装置３１を動作させるための操作パネル３４が含まれる。なお、図４及び図５では、制御装置３１の外観、つまり、制御装置３１が収納された筐体３３のみが図示されており、筐体３３内に収納されている制御装置３１の電子部品等の具体的構成は図示を省略している。
【０００５】
上述したように、冷熱供給装置３０では、冷却装置１の上面３２ａ上に横向きにして制御装置３１が搭載されている。したがって、制御装置３１が収納された筐体３３は、横方向（紙面奥行き方向）に長い直方体形状である。また、冷熱供給装置３０の高さｈ、つまり、冷却装置１が収納されている筐体３２の底辺３２ｂから制御装置３１が収納されている筐体３３の頂辺３３ａまでの高さｈは、およそ１２００ｍｍである（図５参照）。また、図５には、操作パネル３４の位置が示されている。操作パネル３４は、制御装置３１の前面３１ａに設けられている。このような冷熱供給装置３０のそばに作業者が立って、操作パネル３４を操作したり、制御装置３１及び冷却装置１についてのメンテナンス等の作業や管理を行ったりする。
【０００６】
なお、冷熱供給装置３０の底面３２ｃ（冷却装置１が収納されている筐体３２の底面３２ｃ）には、キャスター（車輪）が設けられており、冷熱供給装置３０を容易に移動できるようになっている。
【０００７】
上記のような冷熱供給装置に関連する従来技術として、スターリング冷凍機の冷却ヘッド、冷却ヘッドで冷却される冷熱冷媒を流すポンプを有する冷熱冷媒管路及び冷熱利用機器の冷熱冷媒配管とから構成される冷熱冷媒の循環路を備えたスターリング冷却装置において、循環路内を循環する冷熱冷媒の収縮や圧力変動に対して冷熱冷媒流の補充、圧力調整を行い、冷熱冷媒の流れの安定性を図り良好な熱移送を可能とする、ベローズタンク装置を接続したスターリング冷却装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３０３４５９号公報（第１頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように、従来の冷熱供給装置では、冷却装置の上面全体の上に横向きにして制御装置が搭載されており、このような冷熱供給装置のそばに作業者が立って制御装置及び冷却装置の操作や管理を行っている。しかし、制御装置が冷却装置の上面上に搭載されているため、制御装置の高さ位置が高すぎて、作業者が制御装置についてメンテナンス等の作業操作を行う際に、作業しづらい。また、冷却装置、及び冷却装置の上面全体に搭載された制御装置から成る冷熱供給装置自体も大型化してしまう。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、作業操作がし易く、かつ、冷熱供給装置自体のコンパクト化も図ることができる冷熱供給装置を実現することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、二次冷媒を循環配管に循環させることによりスターリング冷凍機で発生した冷熱を冷却対象に供給する冷却装置と、前記冷却装置全体を制御する制御装置と、を具備する冷熱供給装置であって、前記制御装置は、前記冷却装置の前面側に配置されることを特徴とする冷熱供給装置を提供する。
【００１２】
前記制御装置は、縦向きにして配置されることが好ましい。
【００１３】
前記冷却装置及び前記制御装置は、筐体内に収納されていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る冷却供給装置の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。本発明に係る冷却装置を説明するにあたり、まず、スターリング冷凍機を用いた冷却装置の基本的な構成について説明する。
【００１５】
図３は、このようなスターリング冷凍機を用いた冷却装置１の概略的な構成を示す図である。冷却装置１は、冷却対象となる冷熱利用機器２に二次冷媒（冷却液）を循環させる循環配管３と、この循環配管３に設けられた冷凍機４と、循環配管３に設けられ、二次冷媒を冷熱利用機器２に循環させる二次冷媒ポンプ５と、循環する二次冷媒量を調整するリザーバタンク６と、を備える。
【００１６】
循環配管３を矢印ａに沿って循環する二次冷媒は、冷凍機４で冷却される。循環配管３に設けられる二次冷媒（冷却液）ポンプ５は、二次冷媒を循環させて、冷熱利用機器２に二次冷媒を送流して冷熱の利用に供する。
【００１７】
リザーバタンク６は、循環する二次冷媒量を調節するために設けられている。つまり、循環配管３を循環する二次冷媒は、冷凍機４で冷却されるにつれて体積が減少してしまう。このため二次冷媒を補充して二次冷媒量を調整するためにリザーバタンク６が設けられている。
【００１８】
リザーバタンク６の上部空間６’には、圧力調整ベローズ７、安全バルブ８、及び、タンクベント９が、内部に貫通孔が設けられた金属製の汎用品である角ブロック１０を介して、リザーバタンク６と連通するように接続されている。リザーバタンク６の上部には二次冷媒注入バルブ（フィル）１１が接続されている。一方、リザーバタンク６の二次冷媒の貯留部分６ａと循環配管３とは、電磁弁１２を介して接続されている。
【００１９】
圧力調整ベローズ７は、伸縮することにより、循環配管３内の圧力調整を行なうものである。つまり、二次冷媒が冷熱利用機器２で冷熱を与えることにより二次冷媒に温度上昇が生じ、この結果、二次冷媒の体積変化が生じる。この体積変化により生じる循環配管３内の圧力変動に応じて、圧力調整部ベローズ７が伸縮することで、循環配管３内の圧力変動を吸収する。
【００２０】
安全バルブ８はリザーバタンク６の内圧が所定圧以上になると開弁することにより、リザーバタンク６の内圧が異常な高圧にならないようにするものである。
【００２１】
リザーバタンク６に設けられる二次冷媒注入バルブ（フィル）１１は、二次冷媒を冷却装置１内に注入する際に、開弁して用いるものである。また、タンクベント９は、リザーバタンク６を強制開放できるようにするものである。
【００２２】
循環配管３に設けられる気液分離配管２０は、冷熱利用機器２から戻ってきた二次冷媒中の残留エアを分離するためのものである。気液分離配管２０は、冷熱利用機器２と二次冷媒ポンプ５との間の配管３ａに設けられた気液分離管２０ａと、二次冷媒中の残留エアをリザーバタンク６に導く気体回収管２０ｂと、液体の二次冷媒を循環配管３に戻す液体戻管２０ｃ等と、により形成されている。
【００２３】
気液分離管２０ａと液体戻管２０ｃとは連通して、略逆Ｕ字状をなし、その頂部近傍に気体回収管２０ｂが接続されて、リザーバタンク６へ連通している。エアが残留している二次冷媒が、冷熱利用機器２から循環配管３ａに流動して二次冷媒ポンプ５に戻るまでの間に、二次冷媒に残留しているエアが気液分離管２０ａ内を上昇することにより気液分離が行われる。この二次冷媒に残留しているエアが、気体回収管２０ｂを介してリザーバタンク６に回収され、液体の二次冷媒は、液体戻管２０ｃを介して循環配管３に戻るようにする。
【００２４】
気液分離が行われると、二次冷媒ポンプ５には液体の二次冷媒のみが戻るので、気体の二次冷媒により生じる、二次冷媒ポンプ５のエアー噛み等の不都合が防止できる。
【００２５】
なお、液体戻管２０ｃには、フッ素液フィルタ２１を設けてもよい。フッ素液フィルタ２１は、例えばハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）の二次冷媒を用いた場合に、二次冷媒中で発生するフッ素化合物を取り除くためのものであり、例えば公知の活性アルミナカートリッジが用いられる。具体的には、上述した電磁弁１２を開いて循環配管３を循環する二次冷媒の一部をリザーバタンク６に流入させる。リザーバタンク６内の二次冷媒は、液体戻管２０ｃへ流出してフッ素液フィルタ２１を通り、二次冷媒中のフッ素化合物が取り除かれる。
【００２６】
冷却装置１全体は、冷熱利用機器２から要求される冷熱量が供給できるように図４及び図５で示したような制御装置３１により制御される。つまり、冷却装置１に制御装置３１が搭載されて、図４及び図５で示したような冷熱供給装置３０が完成する。
【００２７】
本発明は、以上のような基本構成を有する冷却装置を備える冷熱供給装置において、次のような構成を特徴とする。つまり、本発明の冷熱供給装置における制御装置の配置位置に改良を施すことにより、作業操作がし易く、かつ、冷熱供給装置自体のコンパクト化も図ることができる冷熱供給装置を実現する。以下に、本発明に係る実施例について具体的に説明する。
【００２８】
（実施例）
まず、本発明の冷熱供給装置を構成する冷却装置５０について具体的に説明する。図１は、冷却装置５０の概略的な構成を示す図である。本実施例の冷却装置５０は、冷却対象となる冷熱利用機器５２に二次冷媒（冷却液）を循環させる循環配管５３と、この循環配管５３に設けられた冷凍機５４と、循環配管５３に設けられ、二次冷媒を冷熱利用機器５２に循環させる二次冷媒ポンプ５５と、循環する二次冷媒量を調整するリザーバタンク５６と、を備える。
【００２９】
循環配管５３を循環する二次冷媒は、冷凍機５４で冷却される。冷凍機５４には、作動ガスを圧縮させて冷熱を発生するスターリング冷凍機が用いられる。循環配管５３に設けられる二次冷媒（冷却液）ポンプ５５は、二次冷媒を循環させて、冷熱利用機器５２に二次冷媒を送流して冷熱の利用に供する。
【００３０】
リザーバタンク５６は、循環する二次冷媒量を調節するために設けられている。つまり、循環配管５３を循環する二次冷媒は、冷凍機５４で冷却されるにつれて体積が減少してしまう。このため二次冷媒を補充して二次冷媒量を調整するためにリザーバタンク５６が設けられている。
【００３１】
リザーバタンク５６の上部空間５６’には、圧力調整ベローズ５７、安全バルブ５８、及び、タンクベント５９が角ブロック６０を介して、リザーバタンク５６と連通するように接続されている。つまり、圧力調整ベローズ５７、安全バルブ５８、及び、タンクベント５９は、内部に貫通孔が設けられた金属製の汎用品である角ブロック６０に装着されており、この角ブロック６０がリザーバタンク５６の上部空間５６’に配置されている。また、リザーバタンク５６の上部には二次冷媒注入バルブ（フィル）６１が接続されている（設けられている）。さらに、リザーバタンク５６の液体の二次媒体の貯留部分５６ａと循環配管５３とは、電磁弁６２を介して接続されている。
【００３２】
圧力調整ベローズ５７は、伸縮することにより、後述する気体回収管７０ｂ、及び気液分離管７０ａ等を介して循環配管５３内の圧力調整を行なうものである。つまり、二次冷媒が冷熱利用機器５２で冷熱を与えることにより二次冷媒に温度上昇が生じ、この結果二次冷媒の体積変化が生じる。この体積変化により生じる循環配管５３内の圧力変動に応じて、圧力調整ベローズ５７が伸縮することで、循環配管５３内の圧力変動を吸収する。
【００３３】
安全バルブ５８はリザーバタンク５６の内圧が所定圧以上になると開弁することにより、リザーバタンク５６の内圧が異常な高圧にならないようにするものである。
【００３４】
リザーバタンク５６に設けられる二次冷媒注入バルブ（フィル）６１は、二次冷媒を冷却装置５０内、つまりリザーバタンク５６に注入する際に、開弁して用いるものである。また、タンクベント５９は、リザーバタンク５６を強制開放できるようにするものである。具体的には、二次冷媒を冷却装置５０内に注入するとき、フィル６１を開いてリザーバタンク５６に二次冷媒（冷却液）を注ぎ込む。このとき、空気（エア）がリザーバタンク５６から逃げられるようにするため、タンクベント５９を開く。
【００３５】
循環配管５３には、二次冷媒の気液分離を行う気液分離配管７０が設けられている。気液分離配管７０は、冷熱利用機器５２側から戻ってきた二次冷媒中の残留エアを分離し、液体の二次冷媒を循環配管５３に戻るようにするものである。気液分離配管７０は、冷熱利用機器５２と二次冷媒ポンプ５５との間の配管５３ａに設けられた気液分離管７０ａと、気液分離された二次冷媒に残留しているエアをリザーバタンク５６に導く気体回収管７０ｂと、液体の二次冷媒を循環配管５３に戻す液体戻管７０ｃ等と、により形成されている。
【００３６】
気液分離管７０ａと液体戻管７０ｃとは連通して、略逆Ｕ字状をなし、その頂部近傍に気体回収管７０ｂが接続されて、リザーバタンク５６へ連通している。二次冷媒が、冷熱利用機器５２から循環配管５３ａに流動して二次冷媒ポンプ５５に戻るまでの間に、二次冷媒中に残留しているエアが気液分離管７０ａ内を上昇することにより気液分離が行われる。この二次冷媒中の残留エアは、気体回収管７０ｂを介してリザーバタンク５６に回収される。
【００３７】
気液分離が行われると、二次冷媒ポンプ５５には液体の二次冷媒のみが戻るので、二次冷媒中の残留エアにより生じる、二次冷媒ポンプ５５でのエアー噛み等の不都合が防止できる。
【００３８】
なお、液体戻管７０ｃには、フッ素液フィルタ７１を設けてもよい。フッ素液フィルタ７１は、例えばハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）の二次冷媒を用いた場合に、二次冷媒中で発生するフッ素化合物を取り除くためのものであり、例えば公知の活性アルミナカートリッジが用いられる。具体的には、上述した電磁弁６２を開いて循環配管５３を循環する二次冷媒の一部をリザーバタンク５６に流入させる。リザーバタンク５６内の二次冷媒は、液体戻管７０ｃへ流出してフッ素液フィルタ７１を通り、二次冷媒中のフッ素化合物が取り除かれる。
【００３９】
冷却装置５０全体は、冷熱利用機器５２から要求される冷熱量が供給できるように制御装置８１（図２参照）により制御される。つまり、冷却装置５０に制御装置８１が搭載されて、本発明に係る冷熱供給装置８０（図２参照）が完成する。
【００４０】
図２は、本発明の実施例に係る冷熱供給装置８０の概略的な斜視図である。本発明の冷熱供給装置８０の特徴は、制御装置８１が冷却装置５０の前面側に縦向きにして配置されていることである。図２では、冷熱供給装置８０における制御装置８１の配置位置を斜線で示して明確にしている。
【００４１】
冷却装置５０及び制御装置８１は、それぞれ筐体８２、８３内に収納されている。制御装置８１には、冷熱利用機器５２（図１参照）から要求される冷熱量が供給できるように冷却装置５０を制御する電子部品等（電装ボックス）や、制御装置８１を動作させるための操作パネル８４が含まれる。図２では、制御装置８１の外観、つまり、制御装置８１が収納された筐体８３のみが図示されており、筐体８３内に収納されている制御装置８１の電子部品等の具体的構成は図示を省略している。
【００４２】
上述したように、冷熱供給装置８０では、冷却装置５０の前面側に縦向きにして制御装置８１が搭載されている。つまり、冷却装置５０が収納されている筐体８２は前面側（紙面正面側）、さらに詳しくは、前面上方側の一部分の空間８２ｂが欠けたＬ字形状であり、この欠けた空間８２ｂに制御装置８１が収納された筐体８３が搭載されている。制御装置８１は縦向きに搭載されているため、制御装置８１が収納された筐体８３は、縦方向（紙面上下方向）に長い直方体形状をしている。また、制御装置８１を動作させるための操作パネル８４は、制御装置８１の前面８１ａに設けられている。
【００４３】
冷熱供給装置８０の底面８２ｃ（冷却装置８１が収納されている筐体８２の底面８２ｃ）には、キャスター（車輪）８６が例えば４つ設けられており、冷熱供給装置３０を容易に移動できるようになっている。
【００４４】
このような冷熱供給装置８０のそばに作業者が立って、操作パネル８４を操作したり、制御装置８１についてのメンテナンス等の作業を行う。制御装置８１が冷却装置５０の前面側に縦向きに配置されているため、作業者にとって制御装置５０の高さ位置が適切であり、作業者は制御装置８１について操作や作業を容易に行うことができ、メンテナンス性を向上させることができる。
【００４５】
また、本実施例の冷熱供給装置８０では、従来のように冷却装置１の上面３２ａ全体の上に制御装置３１が横向きで搭載（図５参照）されていないため、冷熱供給装置８０の高さｈ’は、従来の冷熱供給装置３０よりも低くすることができ、コンパクト化を図ることができる。
【００４６】
以上、本発明に係る冷熱供給装置の実施形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は特にこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
以上の構成から成る本発明に係る冷熱供給装置によると、制御装置の作業操作がし易く、かつ、冷熱供給装置自体のコンパクト化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る冷却装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る冷熱供給装置の概略的な外観と制御装置の配置位置を明確にした斜視図である。
【図３】冷却装置の概略的な基本的構成を示す図である。
【図４】従来の冷熱供給装置の外観を示した斜視図である。
【図５】従来の冷熱供給装置の概略的な外観と制御装置の配置位置を明確にした斜視図である。
【符号の説明】
１、５０    冷却装置
２、５２    冷熱利用機器
３、５３    循環配管
３ａ、５３ａ、５３ｂ    配管
４、５４    冷凍機
５、５５    二次冷媒（冷却液）ポンプ
６、５６    リザーバタンク
６ａ、５６ａ    貯留部分
６’、５６’    上部空間
７、５７    圧力調整ベローズ
８、５８    安全バルブ
９、５９    タンクベント
１０、６０    角ブロック
１１、６１    二次冷媒注入バルブ（フィル）
１２、６２    電磁弁
２０、７０    気液分離配管
２０ａ、７０ａ    気液分離管
２０ｂ、７０ｂ    気体回収管
２０ｃ、７０ｃ    液体戻管
２１、７１    フッ素液フィルタ
３０、８０    冷熱供給装置
３１、８１    制御装置
３２、３３、８２、８３    筐体
３４、８４    操作パネル
３１ａ、８１ａ    前面
３２ａ    上面
３２ｂ    底辺
３３ａ頂辺
３２ｃ、８２ｃ    底面
３６、８６    キャスター
８２ｂ    空間
【図１】
2004286369.tif 000003
【図２】
2004286369.tif 000004
【図３】
2004286369.tif 000005
【図４】
2004286369.tif 000006
【図５】
2004286369.tif 000007