(57)【要約】【課題】圧縮機のモータを小型化して電力消費量と騒音の削減を図ると、冷凍装置の始動性は通常は低下するが、始動性が低下しない構成にした二元冷凍装置を従来と同じ大きさの筐体を用いて製造する。【解決手段】筐体５０内に収納する低温側冷媒回路の冷媒凝縮部と高温側冷媒回路の冷媒蒸発部とを併設し、低温側冷媒回路の冷媒凝縮部を高温側冷媒回路の冷媒蒸発部で発生する冷熱により冷却して低温側冷媒回路の冷媒を冷媒凝縮部において凝縮させる二元冷凍装置において、高温側冷媒回路の低圧側に減圧手段を介して接続する高温側の冷媒タンク７と低温側冷媒回路の低圧側に減圧手段を介して接続する低温側の冷媒タンク１７とを設け、一方の冷媒タンク、例えば高温側の冷媒タンク７を筐体５０の背面に添設し、低温側の冷媒タンク１７を筐体５０の機器収納部５１に設置するようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に収納された低温側冷媒回路の冷媒凝縮部と高温側冷媒回路の冷媒蒸発部とが併設され、前記低温側冷媒回路の前記冷媒凝縮部が前記高温側冷媒回路の前記冷媒蒸発部で発生する冷熱により冷却されて前記低温側冷媒回路の冷媒が前記冷媒凝縮部において凝縮する二元冷凍装置において、前記高温側冷媒回路の低圧側に減圧手段を介して接続された高温側冷媒タンクと前記低温側冷媒回路の低圧側に減圧手段を介して接続された低温側冷媒タンクとを備え、一方の前記冷媒タンクは前記筐体内に設置され、他方の前記冷媒タンクは前記筐体背面に添設されたことを特徴とする二元冷凍装置。
【請求項２】
前記筐体背面に添設された高温側または低温側の前記冷媒タンクは複数本に分割して添設されたことを特徴とする請求項１記載の二元冷凍装置。
【請求項３】
前記筐体内に前記低温側冷媒タンクが設置され、前記筐体背面に前記高温側冷媒タンクが添設されたことを特徴とする請求項１または２記載の二元冷凍装置。
【請求項４】
前記筐体背面に添設された前記冷媒タンクより後端部が後方に位置する壁当部材が、前記筐体背面に添設されたことを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の二元冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温側冷媒回路と低温側冷媒回路とを備えて構成される二元冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の冷凍装置としては、例えば図４に示したように圧縮機１、凝縮器２、減圧弁３、蒸発器４を直列に連結して構成される高温側冷媒回路Ｈの、冷媒蒸発部である蒸発器４と、圧縮機１１、凝縮器１２、減圧弁１３、蒸発器１４を直列に連結して構成される低温側冷媒回路Ｌの、冷媒凝縮部である凝縮器１２とを併設し、蒸発器４で蒸発する高温側冷媒回路Ｈの冷媒の気化熱により、低温側冷媒回路Ｌの冷媒を凝縮器１２において冷却して凝縮させ、その凝縮した低温側冷媒回路Ｌの冷媒を蒸発器１４において蒸発させ、高温側冷媒回路Ｈの蒸発器４で得られる低温より一段と低い低温を低温側冷媒回路Ｌの蒸発器１４で得るように構成した二元冷凍装置１００Ｘが公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、低温側冷媒回路Ｌにおいては、破線で示したようにその低圧側、すなわち圧縮機１１の冷媒吸込側に、減圧手段であるキャピラリーチューブ１５が介在する接続管１６を介して冷媒タンク１７を接続する構成も公知である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
そして、従来の二元冷凍装置１００Ｘにおいては、高温側冷媒回路Ｈと低温側冷媒回路Ｌを構成する全ての機器が一般的な建家における戸口を通って研究室や、バクテリア、血液成分、骨髄、臨床試薬、菌糸類、各種細胞、精子、受精卵、核酸などを冷却保存しておくための保管室などに簡単に搬入することができるように、例えば幅が７７０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ２０００ｍｍ程度の大きさに形成された筐体５０の機器収納部に収納されている。
【０００５】
なお、図４に示したように冷媒同士が熱交換可能に高温側冷媒回路Ｈの蒸発器４と低温側冷媒回路Ｌの凝縮器１２とが併設されて一体化された熱交換機器は、カスケードコンデンサと称されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−９１０７４（図１）
【特許文献２】
特開２００１−４０３４０（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の二元冷凍装置１００Ｘにおいては、高温側冷媒回路Ｈの蒸発器４で−４０℃程度の低温を得ようとして、高温側冷媒回路Ｈに１気圧における沸点が例えば−４０℃程度の非フロン系冷媒、例えばＲ４０７Ｄ（Ｒ３２（ジフルオロメタン：ＣＨ２Ｆ２）１５質量％、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン：ＣＨＦ２ＣＦ３）１５質量％、Ｒ１３４ａ（テトラフルオロエタン：ＣＨ２ＦＣＦ３）７０質量％）とペンタンとの混合冷媒（質量比で９４：６）を所定量封入すると、圧縮機１がシリンダ内でピストンを往復動作させて冷媒を圧縮するレシプロ型のときには停止平衡圧（冷媒吸込側圧力と冷媒吐出側圧力とが同圧となったときの圧力）は外気が３５℃のときで７３４ｋＰａにも達し、それを圧縮機１で圧縮すると冷媒吐出側のピーク圧力は２．７ＭＰａにも達するので、圧縮機１はモータのトルクが十分大きくないと始動することができない（蒸発器の温度が十分に低下した状態、すなわち冷媒が膨張弁を順調に通過するようになると、冷媒の搬送抵抗は大きく低下するので、圧縮機は小さいトルクでも回転する）。
【０００８】
そのため、従来の二元冷凍装置１００Ｘにおいては、圧縮機１に大型モータを備えた圧縮機を使用していたが、▲１▼電力消費量が多い、▲２▼騒音も大きい、と云った不都合があったため、例えば図３に示したように高温側冷媒回路Ｈの低圧側にキャピラリーチューブ５などの減圧手段を介して冷媒タンク７を接続し、高温側冷媒回路Ｈの停止平衡圧を下げて圧縮機１がトルクの小さい小型モータを備えた圧縮機であっても始動できるようにする必要があった。
【０００９】
しかし、高温側冷媒回路Ｈの低圧側と低温側冷媒回路Ｌの低圧側それぞれに減圧手段を介して接続する冷媒タンク７、１７を設けると、冷媒回路Ｈ、Ｌを構成する全ての機器を従来の大きさの筐体５０には収納することができなくなる。一方、冷媒回路Ｈ、Ｌを構成する全ての機器が収納可能に筐体５０を大型化すると、一般的な建家における戸口を通って研究室や、バクテリア、血液成分、骨髄、臨床試薬、菌糸類、各種細胞、精子、受精卵、核酸などを冷却保存しておくための保管室などに搬入することができなくなると云った問題点がある。
【００１０】
したがって、電力消費量と騒音の削減が可能に、高温側冷媒回路、低温側冷媒回路それぞれの低圧側にキャピラリーチューブなどの減圧手段を介して冷媒タンクを接続し、各冷媒回路における停止平衡圧を下げて圧縮機がトルクの小さい小型モータを備えた圧縮機であっても始動できるように構成した二元冷凍装置が、従来と同程度の大きさの筐体を使用して製造することができるようにする必要があり、それが解決すべき課題となっていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するため、筐体内に収納された低温側冷媒回路の冷媒凝縮部と高温側冷媒回路の冷媒蒸発部とが併設され、前記低温側冷媒回路の前記冷媒凝縮部が前記高温側冷媒回路の前記冷媒蒸発部で発生する冷熱により冷却されて前記低温側冷媒回路の冷媒が前記冷媒凝縮部において凝縮する二元冷凍装置において、前記高温側冷媒回路の低圧側に減圧手段を介して接続した高温側冷媒タンクと前記低温側冷媒回路の低圧側に減圧手段を介して接続した低温側冷媒タンクとを備え、一方の前記冷媒タンクは前記筐体内に設置し、他方の前記冷媒タンクは前記筐体背面に添設するようにした第１の構成の二元冷凍装置と、
【００１２】
前記第１の構成の二元冷凍装置において、前記筐体背面に添設する高温側または低温側の前記冷媒タンクは複数本に分割して添設するようにした第２の構成の二元冷凍装置と、
【００１３】
前記第１または第２の構成の二元冷凍装置において、前記筐体内に前記低温側冷媒タンクを設置し、前記筐体背面に前記高温側冷媒タンクを添設するようにした第３の構成の二元冷凍装置と、
【００１４】
前記第１〜第３何れかの構成の二元冷凍装置において、前記筐体背面に添設した前記冷媒タンクより後端部が後方に位置する壁当部材を、前記筐体背面に添設するようにした第４の構成の二元冷凍装置と、
を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に基づいて本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、理解を容易にするため、これらの図においても前記図４において説明した部分と同様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。
【００１６】
本発明の二元冷凍装置１００においては、図３に例示した二元冷凍回路を構成する機器の内、高温側冷媒回路Ｈの冷媒タンク７以外の機器が従来と同じ大きさ、すなわち幅が７７０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ２０００ｍｍ程度の大きさに形成された筐体５０の下部側に設けられた機器収納部５１に収納設置され、冷媒タンク７が筐体５０の背面に添設されている。
【００１７】
なお、図１、図２に例示した二元冷凍装置１００においては、冷媒タンク７は２本に分割されて添設される構成であるため、停止平衡圧を下げるために筐体５０の背面に添設した２個の壁当部材５２と、下方に装着されている消音カバー５３との間に必要な内容積、例えば２本の冷媒タンク７の内容積と、キャピラリーチューブ５から冷媒タンク７に至る間の接続管６の内容積との和が高温側冷媒回路Ｈの全内容積の、例えば３０〜７５％程度になるように設定しても、各冷媒タンク７の径を小さくすることができるので、冷媒タンク７を壁当部材５２より後方に突出しないように設置することができる。
【００１８】
２本の冷媒タンク７は、筐体５０の背面左側（背面側から見て）部分の上下に配置した２個のヒンジ５４により水平面内で回動可能に取り付けられた板状のタンク搭載部材５５に適宜の方法、例えば溶接により固定されて、２本の冷媒タンク７は筐体５０の背面左側部分において、左方向に回動可能に添設されている。
【００１９】
また、タンク搭載部材５５の左右両側には、Ｌ字状に起立した止め金具５６が設けられている。そして、ヒンジ５４が取り付けられていない側の止め金具５６には螺子５７を備えた回動防止手段５８が取り付けられ、螺子５７を筐体５０の背面に螺設した螺子孔５９に捩じ込むことにより、回動防止手段５８によってタンク搭載部材５５を筐体５０に回動しないように固定でき、それにより冷媒タンク７を筐体５０の背面に確実に添設することができる。
【００２０】
上記のように筐体５０の背面に添設された２本の冷媒タンク７は、冷媒タンク７側に直径が５〜１０ｃｍ程度のループ６Ｌを備えた接続管６により高温側冷媒回路Ｈの低圧側に接続されるので、例えば鉄（ステンレス鋼を含む）によって形成した冷媒タンク７の下端と筐体５０の背面との間を連結する接続管６を、例えば外径６．３５ｍｍ程度の銅パイプにより形成しても、冷媒タンク７を回動する回数が１０回程度であれば接続管６が破損することはない。
【００２１】
そして、螺子孔５９から回動防止手段５８の螺子５７を外してタンク搭載部材５５をヒンジ５４により回動し、タンク搭載部材５５に固定した冷媒タンク７を回動するのは、筐体５０の背面に取り付けた背面扉６０を開け、機器収納部５１に収納した機器を修理するときに限られるので、背面扉６０を開ける回数は一般的には１、２度あるか／ないかであり、５回を超えることは殆どない。したがって、銅パイプなどによって形成される接続管６は、１０度回動しても破損しなければ十分実用に耐え得る装置であると云える。
【００２２】
なお、バクテリア、血液成分、骨髄、臨床試薬、菌糸類、各種細胞、精子、受精卵、核酸などを冷却保存するために機器収納部５１の上方に設けられた被冷却物収納部６１は、例えばヒンジにより取り付けられた片開きの扉６２によって開閉される。
【００２３】
上記構成の本発明の二元冷凍装置１００においては、高温側冷媒回路Ｈの冷媒タンク７が従来と同じ大きさ、すなわち幅が７７０ｍｍ、奥行９００ｍｍ、高さ２０００ｍｍ程度の大きさに形成された筐体５０の背面に添設され、二元冷凍回路を構成するそれ以外の機器は機器収納部５１に収納されているので、一般的な建家における戸口を通って研究室や、バクテリア、血液成分、骨髄、臨床試薬、菌糸類、各種細胞、精子、受精卵、核酸などを冷却保存しておくための保管室などに簡単に搬入することができる。
【００２４】
また、筐体５０の背面に冷媒タンク７を添設してあるが、冷媒タンク７は壁当部材５２より後方に突出していないので、壁際に設置するときに二元冷凍装置１００を壁に押し付けても、冷媒タンク７が壁に当たって破損することはない。したがって、二元冷凍装置１００の設置には細心の注意を払う必要がなく、速やかな設置が可能になる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００２６】
例えば、機器収納部５１には高温側冷媒回路Ｈの低圧部に接続する冷媒タンク７を収納し、筐体５０の背面には低温側冷媒回路Ｌの低圧部に接続する冷媒タンク１７を添設するように構成することも可能である。
【００２７】
また、タンク搭載部材５５に搭載する冷媒タンク７（１７）は、金属製バンドなどにより固定することも可能である。
【００２８】
また、筐体５０の背面に添設した冷媒タンク７（１７）に接続する接続管６は筐体５０の内側に設ける部分と、筐体５０の外側に設ける部分とに分割し、それぞれを筐体５０の裏板に取り付けた螺子付き連結手段などに袋ナットなどにより連結して２本の接続管６同士を連通させるように構成し、冷媒タンク７（１７）を回動するときには、筐体５０の外側にあって冷媒タンク７（１７）に連結されている接続管６を螺子付き連結手段などから外して、冷媒タンク７（１７）を筐体５０の外側に位置する部分の接続管６と回動するように構成しても良い。
【００２９】
また、壁当部材５２には、壁などに固定するための螺子などからなる適宜の固定手段を設け、地震発生時にも二元冷凍装置１００が転倒しないように構成することも可能である。
【００３０】
また、筐体５０に断熱に支障がない程度の窪みを設けて設置することなども可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力消費量と騒音の削減が可能に、高温側冷媒回路、低温側冷媒回路それぞれの低圧側にキャピラリーチューブなどの減圧手段を介して冷媒タンクを接続し、各冷媒回路における停止平衡圧を下げて圧縮機がトルクの小さい小型モータを備えた圧縮機であっても始動できるように構成した二元冷凍装置が、従来と同程度の大きさの筐体を使用して製造することができるようになったので、一般的な建家における戸口を通って研究室や、バクテリア、血液成分、骨髄、臨床試薬、菌糸類、各種細胞、精子、受精卵、核酸などを冷却保存しておくための保管室などに簡単に搬入することができる。
【００３２】
また、筐体背面に添設する高温側または低温側の冷媒タンクは複数本に分割して添設するようにした発明によれば、停止平衡圧を下げるために筐体背面に添設する冷媒タンクの総内容積を大きくしても、各冷媒タンクの径を小さくすることができるので、前後方向の寸法を小さくすることができる。
【００３３】
また、筐体内に低温側冷媒タンクを設置し、筐体背面に高温側冷媒タンクを添設するようにした発明によれば、低温側冷媒回路は従来と全く同様に配置し、高温側冷媒回路も従来と殆ど同様に配置し、筐体背面に設けた冷媒タンクと筐体内に配置した高温側冷媒回路の低圧側とを筐体内に設けた減圧手段を介して接続するだけで製造することができるので、製造工程および使用部材を従来と大きく変えることなく製造することができる。
【００３４】
また、筐体背面に添設した冷媒タンクより後端部が後方に位置する壁当部材を筐体背面に添設するようにした発明によれば、冷媒タンクは壁当部材より後方に突出することはないので、壁際に設置するときに二元冷凍装置を壁に押し付けても、冷媒タンクが壁に当たって破損することはない。したがって、本発明の二元冷凍装置の設置には細心の注意を払う必要がなく、速やかな設置が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視説明図であり、（Ａ）は冷媒タンクを回動していないときの説明図、（Ｂ）は冷媒タンクを回動したときの説明図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す平面説明図であり、（Ａ）は冷媒タンクを回動していないときの説明図、（Ｂ）は冷媒タンクを回動したときの説明図である。
【図３】本発明の二元冷凍装置の冷媒回路を示す説明図である。
【図４】従来の二元冷凍装置の冷媒回路を示す説明図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  凝縮器
３  減圧弁
４  蒸発器
５  キャピラリーチューブ
６  接続管
６Ｌ  ループ
７  冷媒タンク
８  電磁開閉弁
９  バイパス管
１０  制御器
１１  圧縮機
１２  凝縮器
１３  減圧弁
１４  蒸発器
１５  キャピラリーチューブ
１６  接続管
１７  冷媒タンク
５０  筐体
５１  機器収納部
５２  壁当部材
５３  消音カバー
５４  ヒンジ
５５  タンク搭載部材
５６  止め金具
５７  螺子
５８  回動防止手段
５９  螺子孔
６０  背面扉
６１  被冷却物収納部
６２  扉
Ｈ  高温側冷媒回路
Ｌ  低温側冷媒回路
１００、１００Ｘ  二元冷凍装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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