(57)【要約】室温の上昇を抑制することができ、さらには、高効率、小型化の図れるスポットクーラー装置を提供する。  筐体１１０内が凝縮器室１１３と蒸発器室１１２とに仕切られ、前記筐体１１０内に圧縮機２１、凝縮器２２、減圧装置３２、蒸発器３１が設けられ、前記凝縮器２２が小型凝縮器２３と過冷却コイル５０とにより構成され、前記過冷却コイル５０が、前記凝縮器室１１３内又は前記蒸発器室１１２内に配置されている。
2021117254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内が凝縮器室と蒸発器室とに仕切られ、前記筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が設けられ、前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成され、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置されていることを特徴とするスポットクーラー装置。
【請求項２】
前記過冷却コイル及び前記減圧装置を接続する配管と、前記減圧装置とが、前記蒸発器室内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスポットクーラー装置。
【請求項３】
前記過冷却コイルが断熱材により覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスポットクーラー装置。
【請求項４】
前記小型凝縮器が前記凝縮器室の下部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のスポットクーラー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポットクーラー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場や作業所等において、空間全体を冷却するのではなく、局所的に冷却するスポットクーラー装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のスポットクーラー装置では、冷媒を凝縮させる凝縮器は全体が、吸気口に面して配置されており、凝縮器は全体が外気で冷却される構成となっている。
ところで、冷凍システムとしては、ガス冷媒を冷媒の加速現象によって減圧、及びエンタルピ減少を伴って液化、冷却する螺旋状の管を用いた冷凍システムも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３０７４４号公報
【特許文献２】特許第５４８５６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の装置は、凝縮器からの放熱量が大きく、室内に放熱されるので、室温の上昇を抑制できないという問題がある。
また、筐体内の冷凍システムの各機器が大きいために、スポットクーラーが大型化するという問題がある。
本発明は、上記従来の問題点を解消するためになされたものであり、室温の上昇を抑制することができ、さらには、高効率、小型化の図れるスポットクーラー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】
【０００５】
本発明は、筐体内が凝縮器室と蒸発器室とに仕切られ、前記筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が設けられ、前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成され、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置されていることを特徴とする。
前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成されるため、凝縮器の小型化が図れ、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置されているため、高効率を達成できる。【０００６】
上記発明において、前記過冷却コイル及び前記減圧装置を接続する配管と、前記減圧装置とが、前記蒸発器室内に配置されていてもよい。【０００７】
上記発明において、前記過冷却コイルが断熱材により覆われていてもよい。
上記発明において、前記小型凝縮器が前記凝縮器室の下部に配置されていてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、凝縮器の小型化が図れ、かつ高効率を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態のスポットクーラー装置が備える冷凍システムの回路構成図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る冷凍システムのＰ−ｈ線図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るスポットクーラー装置の斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るスポットクーラー装置の断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を添付の図面を参照して説明する。
図１において、１０は、冷凍システムを示す。この冷凍システム１０は、圧縮機２１と、凝縮器２２と、減圧装置３２と、蒸発器３１と、圧縮機２１、凝縮器２２、減圧装置３２、および、蒸発器３１間を接続して冷媒が循環する配管４０と、を備える。配管４０は、液管４１とガス管４２とを備えている。
【００１１】
凝縮器２２は、小型凝縮器２３と過冷却コイル５０とにより構成される。小型凝縮器２３は、過冷却コイル５０を使用しない場合の凝縮器に比べると小型にできるため、本実施形態では、２３を、小型凝縮器という。
過冷却コイル５０は、小型凝縮器２３と減圧装置３２の間に位置する液管４１に接続されている。
【００１２】
過冷却コイル５０は、運転時に冷媒が流れる。過冷却コイル５０は、圧縮機２１から吐出され、小型凝縮器２３で液化した冷媒を、減圧装置３２に至る前に、冷媒の加速現象によって冷却するコイル太管５１、および、コイル太管５１を経た冷媒を冷媒の加速現象によって過冷却するコイル細管５２を備える。本実施形態では、コイル太管５１、および、コイル細管５２が直列に接続され、この直列に接続されたコイル太管５１、および、コイル細管５２が、並列に接続されて過冷却コイル５０が構成される。
この過冷却コイル５０は、冷媒にスピン回転を付与し、冷媒の流速を増加することで、冷媒を過冷却する機能を備える。
【００１３】
コイル太管５１は、太管をコイル状に巻いた形態であり、その内径や巻き数は、圧縮機２１の吐出容量や、冷凍システム１０の冷凍能力等、様々な仕様から決定されるが、内径で２〜１５０ｍｍまで許容し、望ましくは内径２〜５０ｍｍである。
本実施形態では、コイル太管５１を二つ備えるが、二つのコイル太管５１は共通化して１本のコイル太管としても良い。この場合、冷房時に冷媒が、１本のコイル太管を流れる。１本のコイル太管とした場合には、冷媒回路の構成を簡素化できる。
【００１４】
コイル細管５２は、細管をコイル状に巻いた形態であり、その内径や巻き数は、圧縮機２１の吐出容量や、冷凍システム１０の冷凍能力等、様々な仕様から決定されるが、コイル細管５２の内径は、コイル太管５１の内径よりも細く設定される。例えば、減圧装置３２の絞り径が１ｍｍ程度とした場合、コイル細管５２の内径は、８〜１２ｍｍが望ましい。
【００１５】
本実施形態では、コイル細管５２を二つ備えるが、それぞれのコイル細管５２は、コイル状に巻いたものを２本並列に接続した形態でも良い。また、３本以上を並列に接続した形態でも良い。
それぞれのコイル細管５２は、巻き方向を異ならせてコイル状に巻いたものを、２本直列に接続した形態でも良く、それを更に並列に接続した形態でも良い。コイル細管５２の冷媒の通る部分の断面積（複数本が並列に接続されている揚合は、複数本の断面積の合計）は、コイル太管５１の断面積よりも小さい。
なお、過冷却コイル５０のコイル太管５１とコイル細管５２や、配管４０の材質は高熱伝導率の金属、例えば銅である。
【００１６】
図２は、本実施形態に係る冷凍システム１０のＰ−ｈ線図である。
本実施形態の冷凍システム１０では、圧縮機２１を駆動すると、冷媒は、図１の矢印で示すように、小型凝縮器２３、過冷却コイル５０の順に流れ、減圧装置３２、蒸発器３１を経た後に、圧縮機２１に戻る。
【００１７】
圧縮機２１から高温（４０℃以上）・高圧（０．６ＭＰａ以上）のガス状の冷媒が吐出され（図２の点ｈ〜点ｉ）、冷媒は、小型凝縮器２３に至り、ここで液化される（図２の点ｉ〜点ｊ）。小型凝縮器２３で液化された冷媒は、過冷却コイル５０のコイル太管５１に入る。冷媒流路の断面積で見ると、小型凝縮器２３を基準にして、コイル太管５１では、小型凝縮器２３の断面積よりも小さくなる。
【００１８】
冷媒が、過冷却コイル５０のコイル太管５１に入ると、圧縮機２１の吸引作用等により、冷媒が加速されて（冷媒の加速現象という）、減圧、及びエンタルピ減少を伴って、液化量を増してほぼ液化する（図２の点ｊ〜点ｋ）。
コイル太管５１の出側では中圧の液冷媒となる。コイル太管５１内での温度低下の主因は、コイル太管５１内において熱エネルギである冷媒のエンタルピが運動エネルギへ変換し、冷媒のエンタルピが減少し、静温度低下の現象の生起に至ったものである。
【００１９】
コイル太管５１で中圧の液冷媒となった冷媒は、コイル細管５２に入る。ほぼ液化した冷媒がコイル細管５２に入ると、圧縮機２１の吸引作用等により、冷媒が加速されて（冷媒の加速現象という）、減圧、及びエンタルピ減少を伴って、液化冷媒が過冷却される（図２の点ｋ〜点ｌ）。コイル細管５２の出側では、減圧され、冷却されて低温の液体となり、圧力も下がり低圧液となる。
コイル細管５２内での温度低下の主因も、コイル太管５１内での温度低下と同様に、熱エネルギである冷媒のエンタルピが運動エネルギへ変換し、エンタルピが減少し、静温度低下の現象の生起に至ったものである。
【００２０】
コイル細管５２により過冷却され、低温液体となった冷媒は、減圧装置３２に至り、ここで減圧されて、蒸発器３１に送られる。蒸発器３１では、等圧、等温膨張の吸熱により、冷媒が蒸発し（図２の点ｌ〜点ｈ）、これにより冷凍サイクルが完了する。
【００２１】
本実施形態では、冷房時に、二つの径のコイル５１、５２内で、冷媒は、スピン回転を受けて、流速を増加して流れ、これにより過冷却される。
種々の実証試験を行った結果、本構成の過冷却コイル５０を流れる過程においては、冷媒が、スピン回転及び増速され、過冷却されることを突き止めた。すなわち、過冷却コイル５０を経た冷媒は、過冷却コイル５０を含まない従来のサイクルで液管４１を流れる冷媒に比べて、ほぼ完全に液化することが判明した。ほぼ完全に液化した冷媒は、減圧装置３２で減圧され、蒸発器３１に流入する。
本実施形態では、過冷却コイル５０において、冷媒が過冷却され、ほぼ完全に液化して減圧される分だけ、従来に比べ、エネルギ効率が格段に向上する。従来比で、例えば１６％の省エネ化が達成できた。
【００２２】
過冷却コイル５０の螺旋状の流路は、上流から下流に向けて徐々に細径に形成することが望ましい。しかし、徐々に細径とすることは、生産技術上で困難である。従って、本実施形態では、生産技術上、製造容易な形態とするために、二本の直列したコイル５１，５２が採用されており、この場合、下流のコイル５２が、上流のコイル５１よりも細径のコイルで構成されている。
【００２３】
図３は、本実施形態のスポットクーラー装置１００の斜視図である。図４は、本実施形態のスポットクーラー装置１００の縦断面を示す模式図である。
スポットクーラー装置１００は、箱状の筐体１１０を備える。筐体１１０の内部には、上述の冷凍システム１０が収容される。
【００２４】
筐体１１０内には、仕切板１１１が設けられている。仕切板１１１は、筐体１１０内を蒸発器室１１２と凝縮器室１１３とに仕切る。
蒸発器室１１２には、蒸発器３１が配置される。蒸発器３１に対向して、筐体１１０の側面には吸気口１１４が形成される。吸気口１１４は、蒸発器３１の大きさに応じた大きさの開口である。吸気口１１４を通じて外気が蒸発器室１１２に取り込まれる。蒸発器室１１２の上方には、冷気が吹き出す吹き出しホース１２０が配置されている。吹き出しホース１２０は筐体１１０の上部に接続され内部が蒸発器室１１２に連通している。本実施形態では２つの吹き出しホース１２０が接続されている。
【００２５】
凝縮器室１１３には、凝縮器２２の小型凝縮器２３が配置される。小型凝縮器２３は、凝縮器室１１３の下部に配置される。小型凝縮器２３は、蒸発器３１よりも高さ方向に小さく、凝縮器室１１３の高さ方向全体に対して下方に偏って配置される。
凝縮器室１１３の温度は下方よりも上方が高い。温度の比較的低い下方に小型凝縮器２３を配置することで、小型凝縮器２３の効率が向上する。
小型凝縮器２３が凝縮器室１１３の高さ方向全体に対して凝縮器室１１３の下方に偏って配置されるため、凝縮器室１１３の上方には、スペース１１７を生み易い。よって、スペース１１７を利用して、冷凍システム１０の各部材を配置可能であり、冷凍システム１０の各部材のレイアウトの自由度が増している。
【００２６】
小型凝縮器２３に対向する筐体１１０の側面には、吸気口１１５が形成される。吸気口１１５は、小型凝縮器２３の大きさに応じた大きさの開口である。吸気口１１５は、吸気口１１４よりも開口面積が小さい。吸気口１１５を通じて外気が凝縮器室１１３に取り込まれる。凝縮器室１１３の上方に対応して、筐体１１０には排気孔１１６が形成されている。排気孔１１６を通じて凝縮器室１１３内の暖気が排気される。
【００２７】
蒸発器室１１２および凝縮器室１１３の下方には、底壁１１８が設けられている。底壁１１８の下方には、蒸発器３１の表面に凝縮する凝縮水を回収、貯留するドレンパン１４０およびドレンタンク１４１が配置されている。
【００２８】
本実施形態では、圧縮機２１は、凝縮器室１１３に配置される。
凝縮器２２の過冷却コイル５０は、蒸発器室１１２に配置される。そのため、過冷却コイル５０及び減圧装置３２を接続する配管１５１は、蒸発器室１１２に配置される。過冷却コイル５０の出口の冷媒温度は低い。蒸発器室１１２の温度は、凝縮器室１１３の温度よりも低い。配管１５１が、凝縮器室１１３に比べて、比較的温度の低い蒸発器室１１２に配置されるため、過冷却コイル５０を出た冷媒は、低い温度を保ったまま、減圧装置３２に至るため、温度降下が少なく冷凍サイクルの効率が向上する。
【００２９】
過冷却コイル５０は、凝縮器室１１３に配置してもよい。この場合、減圧装置３２は、蒸発器室１１２に配置し、過冷却コイル５０の出口は、蒸発器室１１２に臨ませることが重要である。これにより、過冷却コイル５０及び減圧装置３２を接続する配管１５１は、凝縮器室１１３に比べて、比較的温度の低い蒸発器室１１２に配置されるため、過冷却コイル５０を出た冷媒は、低い温度を保ったまま、減圧装置３２に至るため、温度降下が少なく冷凍サイクルの効率が向上する。
過冷却コイル５０は、断熱材１２１が巻かれた状態で、蒸発器室１１２に配置されている。過冷却コイル５０は放熱し、周囲の温度上昇に影響を与えるが、過冷却コイル５０が断熱材１２１で巻かれているため、蒸発器室１１２内への放熱が抑制される。
【００３０】
仕切板１１１には、モーター１３０が設置されている。モーター１３０は、いわゆる、両軸モーターである。モーター１３０のモーター軸１３１は、仕切板１１１を跨いで蒸発器室１１２と凝縮器室１１３に延びている。モーター軸１３１の蒸発器室１１２側の端部には、蒸発器ファン１３２が支持されている。蒸発器ファン１３２が回転すると、吸気口１１４を通じて外気が蒸発器室１１２に取り込まれると共に、蒸発器室１１２内の冷気が吹き出しホース１２０を通じて吹き出される。
【００３１】
モーター軸１３１の凝縮器室１１３側の端部には、凝縮器ファン１３３が支持されている。凝縮器ファン１３３の送風量が抑制されており、モーター１３０の駆動力が抑制され、消費電力を削減することができる。
【００３２】
次に、スポットクーラー装置１００の作用を説明する。
スポットクーラー装置１００では、不図示のスイッチが投入されると、圧縮機２１が駆動して冷凍システム１０が作動すると共に、モーター１３０が作動してファン１３２、１３３が回転する。
【００３３】
蒸発器室１１２では、蒸発器ファン１３２の回転により、吸気口１１４を通じて外気が蒸発器室１１２に取り込まれる。蒸発器室１１２に取り込まれた外気は、蒸発器３１を通過する際に冷媒と熱交換して冷却され、いわゆる、冷気となる。冷気は、吹き出しホース１２０を通じて蒸発器室１１２から吹き出され、筐体１１０の外部空間を局所的に冷却する。
【００３４】
凝縮器室１１３では、凝縮器ファン１３３の回転により、吸気口１１５を通じて外気が凝縮器室１１３に取り込まれる。凝縮器室１１３に取り込まれた外気は、凝縮器２２を通過する際に冷媒と熱交換して昇温され、いわゆる、暖気となる。暖気は、排気孔１１６を通じて凝縮器室１１３から室内に排気される。
【００３５】
本実施形態では、スポットクーラー装置１００の凝縮器２２は、過冷却コイル５０を備える。過冷却コイル５０では外気で冷却することなく冷媒が冷却されるため、外気で冷却する凝縮器２２の部分を小型凝縮器２３とすることができる。このため、凝縮器２２を通過する外気の量は、過冷却コイル５０を備えない場合に比べて少量となり、冷気の生成量に対して排気量が減り、本実施形態のスポットクーラー装置１００では、ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が改善される。
【００３６】
過冷却コイル５０では外気で冷却することなく冷媒が冷却されるが、小型凝縮器２３からの冷媒が流入してくるため上流側は下流側に比べて温度が高い。過冷却コイル５０は断熱材１２１が巻かれた状態で蒸発器室１１２に配置されるため、蒸発器室１１２の温度に影響を与え難くなっている。
【００３７】
小型凝縮器２３は、凝縮器室１１３の下部に配置されている。このため、凝縮器室１１３の上方にスペース１１７を生み出すことができ、スポットクーラー装置１００のレイアウトの自由度を確保することができる。
【符号の説明】
【００３８】
２１  圧縮機
２２  凝縮器
２３  小型凝縮器
３１  蒸発器
３２  減圧装置
５０  過冷却コイル
１００  スポットクーラー装置
１１０  筐体
１１２  蒸発器室
１１３  凝縮器室
１２１  断熱材
１５１  配管
【図１】
2021117254.tif 000003
【図２】
2021117254.tif 000004
【図３】
2021117254.tif 000005
【図４】
2021117254.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月29日(2020.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内が凝縮器室と蒸発器室とに仕切られ、前記筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が設けられ、前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成され、前記過冷却コイルが、前記蒸発器室内に配置され又は前記過冷却コイルの出口を前記蒸発器室に臨ませた状態で前記凝縮器室内に配置され、前記過冷却コイル及び前記減圧装置を接続する配管の全体と、前記減圧装置とが、前記蒸発器室内に配置されていることを特徴とするスポットクーラー装置。
【請求項２】
筐体内が凝縮器室と蒸発器室とに仕切られ、前記筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が設けられ、前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成され、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置され、前記過冷却コイルが断熱材により覆われていることを特徴とするスポットクーラー装置。
【請求項３】
前記過冷却コイル及び前記減圧装置を接続する配管と、前記減圧装置とが、前記蒸発器室内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のスポットクーラー装置。
【請求項４】
前記小型凝縮器が前記凝縮器室の下部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のスポットクーラー装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】  本発明は、筐体内が凝縮器室と蒸発器室とに仕切られ、前記筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が設けられ、前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成され、前記過冷却コイルが、前記蒸発器室内に配置され又は前記過冷却コイルの出口を前記蒸発器室に臨ませた状態で前記凝縮器室内に配置され、前記過冷却コイル及び前記減圧装置を接続する配管の全体と、前記減圧装置とが、前記蒸発器室内に配置されていることを特徴とする。
前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成されるため、凝縮器の小型化が図れ、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置されているため、高効率を達成できる。
本発明は、筐体内が凝縮器室と蒸発器室とに仕切られ、前記筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が設けられ、前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成され、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置され、前記過冷却コイルが断熱材により覆われていることを特徴とする。
前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成されるため、凝縮器の小型化が図れ、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置されているため、高効率を達成できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】  上記発明において、前記小型凝縮器が前記凝縮器室の下部に配置されていてもよい。
【国際調査報告】
2021117254.tif 000007
2021117254.tif 000008
2021117254.tif 000009
2021117254.tif 000010
2021117254.tif 000011
2021117254.tif 000012