(57)【要約】      （修正有）【課題】凝縮器を小型化することのできる水冷式冷凍機を提供する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機２と、圧縮機２から吐出された冷媒を冷却水によって冷却する凝縮器３と、凝縮器３からの冷媒を減圧する膨張弁４と、膨張弁４からの冷媒を蒸発させて圧縮機２へと送る蒸発器５と、圧縮機２と凝縮器３とを連結する連結配管６を覆う被覆管７と、被覆管７内に冷却水を供給する冷却塔８と、被覆管７内を減圧する真空ポンプＰ１と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却水によって冷却する凝縮器と、
前記凝縮器からの冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁からの冷媒を蒸発させて前記圧縮機へと送る蒸発器と、
前記圧縮機と凝縮器とを連結する配管の少なくとも一部を覆う被覆管と、
前記被覆管内に冷却水を供給する冷却水供給手段と、
前記被覆管内を減圧する減圧手段と、
を備えた、水冷式冷凍機。
【請求項２】
前記配管は、前記圧縮機から凝縮器に向かって下向きに傾斜している、請求項１に記載の水冷式冷凍機。
【請求項３】
前記冷却水供給手段は、前記被覆管内に冷却水を供給するとともに、前記凝縮器へも冷却水を供給する、請求項１又は２に記載の水冷式冷凍機。
【請求項４】
前記被覆管内から排出された冷却水を冷却するための熱交換器をさらに備え、
前記熱交換器は、前記冷却水供給手段から直接供給される冷却水と、前記被覆管内から供給される冷却水とを熱交換させる、請求項１から３のいずれかに記載の水冷式冷凍機。
【請求項５】
前記冷却水供給手段は、冷却塔を有する、請求項１から４のいずれかに記載の水冷式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水冷式冷凍機は、特許文献１に記載されているように、圧縮機、水冷式の凝縮器、膨張弁、蒸発器が冷媒配管によってこの順に環状に接続された構成となっている。このうち、圧縮機によって圧縮されて高温・高圧のガス状となった冷媒は、水冷式の凝縮器へと送られて、冷却水と熱交換することによって冷却されて凝縮し液体となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、圧縮機から吐出されて凝縮器へと送られた冷媒は、凝縮器へと送られてくる冷却水によって冷却されて、飽和蒸気、凝縮という過程を経る。この冷媒の凝縮過程においては冷却水の顕熱だけしか利用していないため、凝縮器は大きな伝熱面積が必要となり大型化せざるを得ないという問題がある。そこで、本発明は、凝縮器を小型化することのできる水冷式冷凍機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る水冷式冷凍機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却水によって冷却する凝縮器と、前記凝縮器からの冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁からの冷媒を蒸発させて前記圧縮機へと送る蒸発器と、前記圧縮機と凝縮器とを連結する連結配管の少なくとも一部を覆う被覆管と、前記被覆管内に冷却水を供給する冷却水供給手段と、前記被覆管内を減圧する減圧手段と、を備えている。
【０００６】
この構成によれば、減圧手段により被覆管内を減圧するため、被覆管内に供給された冷却水が連結配管内を流れる冷媒と熱交換することによって蒸発し、この蒸発する冷却水は連結配管内を流れる冷媒から気化熱を奪い冷媒を冷却することができる。このように冷却水の潜熱を用いて、連結配管内を流れる冷媒を冷却しているため、凝縮器を小型化することができる。
【０００７】
上記連結配管は、前記圧縮機から凝縮器に向かって下向きに傾斜しているように構成することが好ましい。
【０００８】
また、上記冷却水供給手段は、被覆管内に冷却水を供給するとともに、凝縮器へも冷却水を供給するような構成とすることができる。
【０００９】
また、上記被覆管内から排出された冷却水を冷却するための熱交換器をさらに備え、熱交換器は、冷却水供給手段から直接供給される冷却水と、被覆管内から供給される冷却水とを熱交換させることが好ましい。
【００１０】
また、上記冷却水供給手段は冷却塔とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る水冷式冷凍機によれば、凝縮器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本実施形態に係る水冷式冷凍機の概要を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る水冷式冷凍機の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図中の矢印は、冷媒や冷却水の流れ方向を示している。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る水冷式冷凍機１は、圧縮機２、水冷式凝縮器３、膨張弁４、及び蒸発器５が冷媒配管によってこの順に接続された構成となっており、圧縮機２と水冷式凝縮器３とを連結する冷媒配管（連結配管）６は、その一部の外周が被覆管７によって覆われている。また、水冷式冷凍機１は、凝縮器３や被覆管７などに冷却水を供給するための冷却塔（冷却水供給手段）８をさらに備えている。なお、この水冷式冷凍機１内を循環する冷媒は、例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ２４５、Ｒ４０７Ａ、Ｒ４０７Ｃなどを用いることができる。
【００１５】
圧縮機２は、駆動装置（図示省略）によって駆動され、吸引した冷媒を内部で圧縮して高圧・高温のガス状とし、凝縮器３側へと吐出するように構成されている。
【００１６】
凝縮器３は、水冷式であって、その内部において、冷媒と、冷却塔８から送られてくる冷却水とを熱交換させるための熱交換器である。この凝縮器３は、シェル（胴体）３１内に複数のチューブ（伝熱管）３２を収めたシェルアンドチューブタイプの熱交換器によって構成することができる。なお、本実施形態では、シェル３１内に冷媒を流し、チューブ３２内に冷却水を流している。
【００１７】
膨張弁４は、冷媒を急激に減圧して温度を下げるとともに圧力も下げるように構成されており、凝縮器３の下流側に配管を介して接続されている。
【００１８】
蒸発器５は、その内部において、膨張弁４から送られてくる冷媒と、蒸発器５に送られてくる冷却対象の水とを熱交換させるための熱交換器である。この蒸発器５は、凝縮器３と同じく、シェル５１内に複数のチューブ５２を収めたセルアンドチューブタイプの熱交換器によって構成することができる。なお、本実施形態では、シェル５１内に冷媒を流し、チューブ５２内に冷却対象の水が流れている。
【００１９】
圧縮機２と凝縮器３とを連結する連結配管６は、圧縮機２の吐出側と、凝縮器３の上部とを連結しており、後述するように一部凝縮した冷媒が凝縮器３へと流れ落ちるよう下方へ傾斜している。なお、この連結配管６の材質として、ステンレスなどを使用することが好ましい。
【００２０】
連結配管６の一部の外周は被覆管７によって覆われている。被覆管７は、その内壁面と連結配管６の外壁面との間で画定される内部空間において、冷却塔８から供給された冷却水と、連結配管６内を流れる冷媒とを熱交換させるためのものである。被覆管７は、全体的に円筒状に形成されており、冷却塔８からの冷却水を内部空間へ取り入れるための給水ポート７１を有するとともに、冷媒と熱交換し終わった冷却水を内部空間から排出するための排水ポート７２を有し、その内部空間は密閉されている。なお、給水ポート７１からは冷却水が供給されるため、この冷却水によって給水ポート７１側は密閉されている。また、排水ポート７２の下流側には、熱交換器９が接続されており、この熱交換器９において、蒸発した冷却水は冷却塔８からの冷却水と熱交換して液体に戻るため、排水ポート７２側も冷却水により密閉された状態となっている。そして、このように密閉された状態の被覆管７の内部空間を減圧するための真空ポンプＰ１が被覆管７に接続されている。なお、冷却塔８からの冷却水が被覆管７内に散布されるよう、被覆管７の上部に、冷却塔８と接続された散水手段を設置することもできる。
【００２１】
また、凝縮器３、被覆管７、及び熱交換器９への冷却水は、冷却塔８から供給される。この冷却塔８は、冷却水と大気とを熱交換させることで冷却水を冷却し、その冷却された冷却水を、凝縮器３や、被覆管７、熱交換器９へと配管を介して供給する。
【００２２】
次に上述した水冷式冷凍機１の作動方法について説明する。
【００２３】
まず、圧縮機２によって高温・高圧の過熱蒸気となった冷媒は、連結配管６へと吐出される。この連結配管６内を流れる間、過熱蒸気の状態の冷媒は、被覆管７内に供給された冷却水と熱交換を行うことにより冷却されて飽和状態となり、また、一部は連結配管６の出口（被覆管７の下流端に対応する位置）において凝縮する。このように凝縮した冷媒は、連結配管６の傾斜に沿って凝縮器３へと流れ、凝縮器３の底部に溜まる。なお、この被覆管７内は、真空ポンプＰ１によって６０〜９０ｋＰａ程度にまで減圧されているため、被覆管７内の冷却水は、冷媒と熱交換して蒸発することにより、冷媒から気化熱を奪う。
【００２４】
被覆管７内において蒸発した冷却水は、排水ポート７２を介しガス状態にて熱交換器９へと送られる。この熱交換器９には、冷却塔８から冷却水が直接送られてくるため、ガス状態になった冷却水は、液体状態の冷却水と熱交換して液体状体に戻る。そして、熱交換器９を出た各冷却水は、冷却塔８へと戻り、同じサイクルを繰り返す。
【００２５】
一方、連結配管６内において飽和状態となった冷媒は、凝縮器３へと送られる。凝縮器３では、冷却塔８から送られる冷却水によって冷却されることで、飽和状態の冷媒は凝縮し、液体の状態になる。このように液体の状態になった冷媒は、凝縮器３の底部に溜まり、膨張弁４へ送られる。膨張弁４へと送られた冷媒は、膨張弁４によって急激に減圧されることで、低温・低圧となり、次に蒸発器５へと送られる。なお、凝縮器３において冷媒を冷却した冷却水は、冷却塔８へと戻って冷却されて再度凝縮器３へと供給されるというサイクルを繰り返す。
【００２６】
蒸発器５に送られた冷媒は、蒸発器５へと送られてくる水と熱交換することによって、低温・低圧のガス状冷媒となる。ここで、この冷媒が蒸発することによって、蒸発器５へと送られてくる水を冷却することができる。そして、蒸発器５を出た冷媒は、圧縮機２へと送られ、上述したサイクルを繰り返す。
【００２７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１    水冷式冷凍機
２    圧縮機
３    凝縮器
４    膨張弁
５    蒸発器
６    連結配管
７    被覆管
８    冷却塔
Ｐ１    真空ポンプ
【図１】
2013040727.tif 000003