CN101029788A - 热交换器及采用它的冷冻循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热交换器，其能提高热交换器的耐压性及传热性能，尤其适合制冷剂使用二氧化碳的冷冻循环装置。蒸发器(16)(热交换器)，具备一对板材，至少作为一方的板材的外板(76)，周边部全周被固定在构成内侧罐(70)的底面(70B)的另一方的板材上，构成被封闭在两板材(76、70B)之间的制冷剂通路空间(77)，同时在外板(76)的周边部以外的部分上，形成相隔规定间隔地在多处被固定在底面(70B)上的内侧固定部(78)，与制冷剂通路空间(77)连通地安装多个制冷剂入口管(16A)及制冷剂出口管(16B)。

Description

热交换器及采用它的冷冻循环装置

技术领域

本发明涉及热交换器，尤其涉及具备压缩机、散热器、减压装置及蒸发器构成制冷剂回路的，作为制冷剂封入二氧化碳的冷冻循环装置所使用的热交换器及采用其的冷冻循环装置。

背景技术

以往，在具备压缩机、散热器、减压装置及蒸发器构成制冷剂回路的冷冻循环装置中，广泛使用氟利昂系制冷剂，但是，近年来，从防止臭氧层破坏或防止地球温度变暖等地球环境方面考虑，不能使用此种制冷剂，一直在进行作为制冷剂代替氟利昂使用二氧化碳的试验。目状

在使用该二氧化碳制冷剂的冷冻循环装置中，由于制冷剂回路内的压力与以往的氟利昂系制冷剂相比变得非常高，所以构成该制冷剂回路的各设备(压缩机、散热器、减压装置及蒸发器等)，也需要使用耐此高压的设备。另一方面，由于二氧化碳制冷剂，制冷剂回路的理论上的成绩系数，与以往的氟利昂系制冷剂相比非常低，所以希望使用传热能力高的热交换器(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：特开2005-37054号公报

但是，为了耐所述二氧化碳制冷剂的高压，需要增大构成热交换器的各部件的厚度，但由此产生导热损失增大的问题。尤其，在将该热交换器作为从冷却容器的外部冷却贮藏在该冷却容器的内部的被冷却物的蒸发器的时候，在其结构上，很难耐二氧化碳制冷剂的高压，并且也难确保高的传热性能。即，由于为了耐二氧化碳制冷剂的高压而加厚蒸发器的构成部件，导热损失更加增大，其结果，与使用以往的制冷剂的蒸发器相比，产生传热性能显著降低的问题。

此外，作为确保高的耐压强度的其它方法，也考虑作为蒸发器的制冷剂通路使用在形状方面强度优异的圆管，但是由于在圆管和贮藏被冷却物的冷却容器接触的部分，接触热阻力增大，所以不能避免所述传热性能的显著降低。

发明内容

因此，本发明是为解决所述以往技术的问题而提出的，其目的在于提供一种热交换器，其能提高热交换器的耐压性及传热性能，尤其适合作为制冷剂使用二氧化碳的冷冻循环装置。

第1发明的热交换器，其特征在于：具备一对板材，至少一方的板材，其周边部全周被固定在另一方的板材上，构成被封闭在两板材间的制冷剂通路空间，同时在一方的板材的周边部以外的部分上，形成相隔规定间隔地多处被固定在另一方的板材上的内侧固定部，与制冷剂通路空间连通地安装多个制冷剂入口管及制冷剂出口管。

此外，第2发明的热交换器，在上述发明中，其特征在于：内侧固定部以棋盘格子状或锯齿状相隔规定间隔地排列。

第3发明的热交换器，在上述发明中，其特征在于：制冷剂入口管，在制冷剂通路空间的中心部与该制冷剂通路空间连通，同时制冷剂出口管，在制冷剂通路空间的周边部与该制冷剂通路空间连通。

第4发明的冷冻循环装置，其特征在于：具备压缩机、散热器、减压装置及蒸发器，构成制冷剂回路，作为蒸发器采用如发明1～3中任何一项所述的热交换器，同时作为制冷剂封入二氧化碳，高压侧达到超临界压力。

第5发明的冷冻循环装置，在第4发明所述的发明中，其特征在于：另一方的板材的与一方的板材的相反侧的面，构成规定的被冷却空间的壁面，同时一方的板材的与另一方的板材的相反侧的面，被实施规定的隔热结构。

根据本发明，由于具备一对板材，至少一方的板材，其周边部全周被固定在另一方的板材上，构成被封闭在两板材间的制冷剂通路空间，同时在一方的板材的周边部以外的部分上，形成相隔规定间隔地在多处被固定在另一方的板材上的内侧固定部，所以，例如，在将一方的板材的周边部全周固定在另一方的板材上后，通过在两板材间施加压力，在两板材间鼓出形成制冷剂通路空间，能够确保该热交换器的耐压强度，同时提高制冷剂的传热性能。

此外，由于与制冷剂通路空间连通地安装多个制冷剂入口管及制冷剂出口管，所以能够确保该热交换器的制冷剂入口管及制冷剂出口管接合部的耐压强度，同时降低在热交换器的入口及出口处的制冷剂的压力损失。

另外，只要以棋盘格子状或锯齿状相隔规定间隔地排列内侧固定部，就能在不增大一方的板材及另一方的板材的厚度的情况下，提高热交换器的耐压强度。

又另外，根据本发明，由于制冷剂入口管，在制冷剂通路空间的中心部与该制冷剂通路空间连通，同时制冷剂出口管，在制冷剂通路空间的周边部与该制冷剂通路空间连通，因而从中心部流入制冷剂通路空间的制冷剂，以向周边部扩展的方式流动，所以制冷剂的分流性良好，能够防止或尽量消除制冷剂在该热交换器中的停滞。

由于本发明的热交换器的耐压强度优异，所以能够用作作为制冷剂封入二氧化碳的冷冻循环装置的蒸发器。由此，能够提高采用二氧化碳制冷剂的冷冻循环装置的性能。

附图说明

图1是应用本发明的一实施例的冷冻循环装置的简要构成图。

图2是表示冷却容器的简要结构的剖视图。

图3是表示一体形成于冷却容器上的蒸发器的简要结构的剖视图。

图4是蒸发器的简要构成图。

图5是本发明的另一实施例的冷冻循环装置的简要构成图。

图6是本发明的另一实施例的蒸发器的简要构成图。

图7是表示一例耐压破坏试验的结果的图示。

图中：1、200-冷冻循环装置，2-制冷剂回路，3-热水供应回路，5-储热水回路，7-冷却容器，10、80-压缩机，11、21、81-散热器，14、84-膨胀阀，16、86-蒸发器，16A、316A-制冷剂入口管，16B、316B-制冷剂出口管，70、370-内侧罐，72-外装罐，74-隔热材，76、376-外板，77、377-制冷剂通路空间，78、378-内侧固定部。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的热交换器、及具备该热交换器的冷冻循环装置的实施方式。

[实施例1]

本实施例的冷冻循环装置，是应用于到发货牛奶的期间冷却、保冷刚挤奶后的牛奶的装置的一例。图1是应用本发明的一实施例的冷冻循环装置的简要构成图。本实施例的冷冻循环装置1，以依次环状连接压缩机10、散热器11、作为减压装置的膨胀阀14及蒸发器16，形成闭路的方式构成制冷剂回路2。即，与压缩机10的排出侧连接的高压制冷剂配管40与散热器11的入口连接。该散热器11，是用于通过使制冷剂和热介质热交换，向热介质散发制冷剂的热的热交换器。在本实施例中，热介质为空气，使由风扇11F送风的空气和制冷剂热交换。

另外，与散热器11的出口连接的制冷剂配管41，与膨胀阀14的入口连接。膨胀阀14，是用于使被散热器11散热了的制冷剂减压的减压装置，与该膨胀阀14的出口连接的制冷剂配管42，与蒸发器16的入口连接。另外，吸入管45的一端与蒸发器16的出口连接，吸入管45的另一端与压缩机10的低压侧(吸入部)连接。此外，在连结蒸发器16和压缩机10的低压侧的该吸入管45中夹设储能器17，用于保护压缩机在向压缩机10吸入液体制冷剂时不受损伤等。另外，在吸入管45的蒸发器16和储能器17的之间设置以压缩机10侧(储能器17侧)为顺时针方向的止回阀18，用于防止制冷剂从制冷剂回路2的高压侧向蒸发器16逆流。

此外，在所述高压制冷剂配管40上，设置用于检测从压缩机10排出的高温高压的制冷剂温度的排出温度传感器T1，在所述蒸发器16或制冷剂配管42上，设置用于检测蒸发器16中的制冷剂的蒸发温度的蒸发温度传感器T6。另外，在吸入管45上，设置用于检测从蒸发器16进入压缩机10的制冷剂的温度的吸入制冷温度传感器T7。

另外，在上述的制冷剂回路2中，作为制冷剂封入天然制冷剂二氧化碳。由于该制冷剂回路2的高压侧的压力上升超过临界压力，所以该制冷剂循环成为过渡临界循环。此外，作为压缩机10的润滑油，例如，可使用矿物油、烷基苯油、醚油、酯油、PAG(聚烷撑二醇油)、POE(多元醇醚)等。

另一方面，所述蒸发器16，是用于冷却贮藏在冷却容器7的内侧罐70内的被冷却物(在本实施例中为牛奶)的热交换器，一体地形成在该冷却容器7上。此处，参照图2乃至图4详细说明本实施例的制冷容器7。图2是表示冷却容器7的简要结构的剖视图，图3是表示一体形成在该冷却容器7上的蒸发器16的简要结构的剖视图，图4是蒸发器16的简要构成图。该冷却容器7，在构成该冷却容器7的轮廓的外装罐72的内侧具备内侧罐70，该内侧罐70具有用于在内部贮藏被冷却物(牛奶)的规定的被冷却空间。此外，在内侧罐70的下面(在本实施例中为底面70B)设置由导热性高的板材构成的外板(一方的板材)76，该外板76的周边部全周被固定在构成内侧罐70的底面70B的另一方的板材上，构成被封闭在两板材间(内侧罐70的底面70B和外板76间)的制冷剂通路空间77，将其作为蒸发器16的制冷剂流路。

在此种情况下，另一方的板材(底面)70B的与外板(一方的板材)76的相反侧的面，构成贮藏所述被冷却物(牛奶)的规定的被冷却空间的壁面，同时对外板76的另一方的板材的与底面70B的相反侧的面，实施规定的隔热结构。即，在本实施例中，冷却容器7，在包含外板76的与底面70B的相反侧的面的内侧罐70和外装罐72的之间，例如，充填有由聚氨酯等发泡性材料构成的隔热材74。该隔热材74，在将外板76固定在内侧罐70上，另外将外装罐72组装在其外侧上后，被注入到内侧罐70和外装罐72的之间。

此外，在外板76的周边部以外的部分上，形成按规定的间隔在多处被固定在所述内侧罐70的底面70B上的内侧固定部78(图3及图4)。具体是，通过缝焊将外板76的周边部全周固定在内侧罐70的底面上，该周边部以外的部分，按规定间隔，以基底格排列状或分散排列状，通过点焊固定(通过点焊固定的地方为内侧固定部78)。

此处，所述蒸发器16的制冷剂流路(制冷剂通路空间77)，通过压力加工而形成。具体是，在将外板76的周边部全周及所述内侧固定部78如前所述固定在内侧罐70的底部上后，通过对内侧罐70和外板76的之间施加压力，在内侧罐70和外板76间膨胀形成制冷剂通路空间77。因此，通过外板76的所述内侧固定部78以外的部分断面大致弓形地向外侧(在图2及图3中为下侧)鼓起，该鼓起为以基底格排列状或分散排列状多个连接的形状。

固定内侧罐70的外板76的底面70B，与所述外板76同样由导热性高的材质构成，以易于进行沿着蒸发器16的制冷剂流路(制冷剂通路空间77)流动的制冷剂和贮藏在该内侧罐70内的被冷却物(牛奶)的热交换。此外，其它的内侧罐70、外板76及外装罐72的材质，选择时最好考虑到腐蚀性或耐久性。例如，作为内侧罐70、外板76及外装罐72的材质，能够采用不锈钢。

此外，关于上述冷却容器7的形状，可考虑圆柱状、横置椭圆状、长方体等多种形状，但在本实施例中规定为横置椭圆状。此外，在本实施例中，为了能够有效地冷却被冷却物(牛奶)，规定，在内侧罐70的底面70B上配置外板76，形成蒸发器16的制冷剂流路(制冷剂通路空间77)，但也可以根据需要，另外形成在内侧罐70的侧面上。另外，在图2中为了简化图示没有示出，但在冷却容器7上设置用于投入被冷却物(牛奶)的投入口7A和用于取出被冷却物(牛奶)的取出口7B(图1)。

另外，在形成于内侧罐70的底面70B和外板76的之间的所述制冷剂通路空间77(蒸发器16的制冷剂流路)中，与该制冷剂通路空间77连通地安装制冷剂出口管16B。制冷剂入口管16A，用于使制冷剂流入蒸发器16(制冷剂通路空间77)，一端连接在该制冷剂通路空间77上。该制冷剂入口管16A的另一端与该制冷剂配管42连接，以使来自制冷剂配管42的制冷剂向制冷剂通路空间77分流。此外，制冷剂出口管16B，用于使制冷剂从蒸发器16(制冷剂通路空间77)流出，一端与所述制冷剂通路空间77连接。另外，该制冷剂出口管16B的另一端与吸入管45连接，以合流来自制冷剂出口管16B的制冷剂。

在本实施例的冷却容器7中，内侧罐70的板厚为2mm，外板76的板厚为1mm。此外，点焊部(内侧固定部78)的直径为6mm，点节距(从某内侧固定部78的中心部到与该内侧固定部78邻接的内侧固定部78的中心部的间隔)最好在20mm以下，以耐二氧化碳制冷剂的使用。关于具体的点节距的确定方法后述，但在本实施例中，将点节距规定为18.5mm。制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的外径，为了防止管接合部的强度下降，最好在点节距的1/2以下，在本实施例中，外径Φ为6.35mm(1/4英寸)，板厚为1.0mm。

此外，在本实施例中，所述制冷剂通路空间77，如图4所示，通过缝焊由在中央双分割区域的两个并排的制冷剂流路构成。即，为了将如前所述通过利用缝焊将外板76的周边部全周固定在内侧罐70的底面70B上而形成的制冷剂通路空间77，分割成独立的两个区域(在图4中上下两个区域)，通过缝焊将该外板76的中央附近固定在内侧罐70的底面70B上。由此，制冷剂通路空间77，成为两个并排的制冷剂通路，来自制冷剂配管42的制冷剂，经由制冷剂入口管16A被分别分流到各制冷剂通路。

另外，成为蒸发器16的制冷剂流路的制冷剂通路空间77，可通过利用缝焊分割自由地构成。在本实施例中，在中央附近分割区域，将制冷剂通路空间形成两个通路(两个制冷剂通路)，但是，例如，如本实施例，也可以不分割区域地形成1个通路，此外，作为其它的方法，也可以通过更细地分割区域，形成3条通路、4条通路、或更多条的通路。另外，也可以通过缝焊将制冷剂通路形成蛇形状或螺旋状。

接着，详细说明上述的蒸发器16的加工方法。首先，将成为内侧罐70的坯料的平板状的板材冲压切断成规定的尺寸，同样，将成为外板76的坯料的平板状的板材冲压切断成规定的尺寸。

接着，在成为内侧罐的底面70B的位置上，预先，重合在其上加工了多个成为用于连接制冷剂入口管16A的制冷剂入口及成为用于连接制冷剂出口管16B的制冷剂出口的外板76，如前所述以基底格排列状或分散排列状，通过点焊，按规定间隔固定该外板76。由此，在外板76上，形成按规定间隔在多处被固定在成为内侧罐70的底部的板材上的内侧固定部78。其后，通过缝焊将外板76的周边部全周固定在成为所述内侧罐70的底部的板材上，为了根据需要形成规定的制冷剂通路，再通过缝焊固定。在本实施例中，如前所述，通过缝焊在成为内侧罐70的底面70B的板材上固定外板76的中央附近，形成两个并排的制冷剂通路。

接着，通过滚压加工或冲压加工，将安装有上述外板76的内侧罐70的板材，加工成形成内侧罐70的规定的形状。在本实施例中，如前所述，由于是横置型的椭圆柱状，所以通过滚压加工进行平板滚压弯曲加工。其后，通过焊接与加工成规定形状的其它部件接合，形成内侧罐70。

在如上所述预先设在被安装在加工成规定的罐形状的内侧罐70上的外板76上的所述多个制冷剂入口用孔及制冷剂出口用孔上，通过焊接分别接合制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的一端。从外板76侧再度焊接与上述制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的接合部最接近的内侧固定部78P，进行加强。

另外，由于制冷剂入口管16A或制冷剂出口管16B，被接合在以基底格排列状或分散排列状，按规定间隔点焊的点焊间的大致中央，所以进行上述的加强的内侧固定部78P，相对于各制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B各有4个(图4)。

其后，从制冷剂入口管16A或制冷剂出口管16B注入加压用流体，对形成在内侧罐70和外板76之间的空间施加压力。由此，外板76的内侧固定部78以外的部分以断面大致弓形地向外侧变形，形成制冷剂通路空间77。此处，在如本实施例多条(在本实施例中为2条通路)形成蒸发器16的制冷剂通路的情况下，为了防止跑偏变形，最好同时对全部的制冷剂通路施加压力。

另外，在本实施例中，说明了通过点焊及缝焊进行内侧罐70和外板76的固定，但固定的方法也不限定于此，例如，也可以利用激光焊接等其它的方法固定。

另一方面，在投入该制冷容器7的被冷却物(牛奶)的投入口7A上，经由投入口阀可装卸地连接未图示的投入配管，同样，在取出口7B上，经由取出阀可装卸地连接用于取出牛奶的取出配管。另外，只在将被冷却物(牛奶)投入制冷容器7的内侧罐70内的时候，将该投入配管安装在投入口7A上，在其以外时，从投入口7A上取下，封闭该投入口7A。同样，只在取出制冷容器7的内侧罐70内的被冷却物(牛奶)的时候，将取出配管安装在取出口7B上，在其以外时，从取出口7B上取下，封闭该取出口7B。

此外，在制冷容器7的内侧罐70的外周面上，安装用于检测被冷却物(牛奶)的温度的被冷却物温度传感器T5。另外，为了在制冷容器7中促进制冷时的传热，同时减小贮藏在内侧罐70内的被冷却物(牛奶)的温度不均，进行正确的温度测定，设置用于搅拌被冷却物(牛奶)的未图示的搅拌机。

下面，按以上的构成，说明本实施例的冷冻循环装置1的操作。

(1)冷却运转时的操作

首先，说明冷却被冷却物即牛奶的冷却运转时的操作。通过未图示的投入配管连接与挤奶机相连的挤奶管线和冷却容器7的投入口7A，打开投入口阀，将刚挤出的牛奶投入冷却容器7中。此时，是所述取出阀完全被关闭，取出口7B也被封闭的状态。刚挤出的牛奶的温度，与牛的体温同等或稍低，具体在35℃到38℃的范围。因此，为防止细菌的发生，维持牛奶的品质，运转制冷剂回路2，进行牛奶的冷却和保冷。

挤奶开始后(开始投入牛奶后)，驱动制冷剂回路2的压缩机10，同时也驱动未图示的所述搅拌机。通常，在将规定量的牛奶贮存在冷却容器7内后，驱动压缩机10，开始冷却运转，但也可以通过考虑不引起冻结，并且防止搅拌机的空转，与牛奶投入开始同时、或从牛奶投入前开始冷却运转。

如果驱动压缩机10，就从吸入管45向压缩机10的低压侧(吸入部)吸入、压缩低温低压的制冷剂气体。由此，达到高温高压的制冷剂气体从排出侧进入高压制冷剂配管40，排向压缩机10的外部。此时，制冷剂被压缩到适当的超临界压力。

从压缩机10排出的高温高压的制冷剂，经由高压制冷剂配管40流入散热器11，在此处，通过来自风扇11F的通风对该空气散发热，冷却制冷剂，达到低温。此时，在散热器11中，由于制冷剂在超临界压力以上，因而未凝缩，所以从散热器11的入口向出口，制冷剂的温度随着向空气的散热缓慢下降。然后，在散热器11的出口，制冷剂的状态通常成为超临界压力以上的液相。

另外，从该散热器11出来的低温高压的制冷剂，通过制冷剂配管41，被膨胀阀14减压，在通过膨胀达到低压后，经由制冷剂配管42，分流给各制冷剂入口管16A，到达蒸发器16。另外，在该蒸发器16入口处的制冷剂的状态，是液相制冷剂和蒸气制冷剂混合的二相混合状态。另外，在该蒸发器16中，通过液相制冷剂从被冷却物即牛奶吸热，蒸发成为蒸气制冷剂。此时，通过该吸热冷却牛奶。

另外，在该蒸发器16中蒸发的制冷剂，在从各制冷剂出口管16B由该蒸发器16出来，合流后，进入吸入管45，经由止回阀18、储能器17，从低压侧再次被吸入压缩机10，重复如此的循环。通过重复以上的连续的循环，利用蒸发器16中的制冷剂的吸热冷却牛奶。

如果所述挤奶完成，就结束向冷却容器7的牛奶投入，但是其后上述的冷却运转也可继续到牛奶达到规定的温度。此处，牛奶的温度由安装在内侧罐70的外周面上的被冷却物温度传感器T5检测。所谓结束冷却运转的规定的温度，是从抑制牛奶内的细菌的发生，维持品质的角度设定的，具体为大约4℃。

此外，冷却运转中可调节膨胀阀14的开度，以使由设在制冷剂回路2的吸入管45上的吸入制冷剂温度传感器T7检测的从蒸发器16进入压缩机10的制冷剂的温度、和由设在蒸发器16或制冷剂配管42上的蒸发温度传感器T6检测的制冷剂的蒸发温度的差，即所谓过热度达到规定的值。即，在过热度大于规定的值的情况下，加大膨胀阀14的开度，相反，在过热度小于规定的值的情况下，缩小膨胀阀14的开度。

另外，冷却运转中的压缩机10的转速，可以是固定的，也可以通过变换器等调节。在本实施例中，从由安装在内侧罐70的外周面上的被冷却物温度传感器T5检测的牛奶的温度的时间上的变化，计算所要求的制冷能力，为达到与该计算结果相符的运动频率，控制压缩机10的转速。由此，能够谋求提高冷却效率。

下面，详细说明上述的控制。如上所述从维持被冷却物即牛奶的品质的观点考虑，确定在冷却容器7内冷却牛奶的规定的温度，但也基于同样的理由，确定冷却到规定的温度所需的规定的时间。冷却该牛奶的装置，由于牛的饲养规模因农场而异，所以为了在规定时间内完成到规定的温度的冷却，可与各自的饲养规模一致地选定，但是即使是相同的农场，由于每日的挤奶量也有变动，所以通常优先牛奶品质管理，使用具有足够大的冷却能力的冷冻循环装置。因此，在该装置中，在使冷却运转中的转速固定的时候，在实际的冷却运转时冷却容量过剩，不一定能说是高效率的运转。

因此，在本实施例中，规定，如上所述从由安装在内侧罐70的外周面上的被冷却物温度传感器T5检测的牛奶的温度的时间上的变化，计算冷却速度，调节压缩机10的转速，控制冷却能力，以在预先设定的冷却所需时间内完成冷却运转。即，在计算出要冷却的牛奶量小、可比规定的所需时间短的时间完成到规定的温度的冷却的情况下，进行控制，降下压缩机10的转速。由此，能够使蒸发温度上升，提高效率。从而，能够满足规定的冷却能力，确保牛奶的品质，削减冷却运转时的能源消耗。

另外，也可以通过考虑压缩机10的运转效率或变换器的变换效率等，优先最高效率的频率下的运转。在此种情况下，有时也因牛奶的量很小等条件，用比规定的冷却所需时间短的时间完成冷却运转。

如上所述，在本实施例的冷冻循环装置1的冷却运转中，能够将投入冷却容器7的刚挤的牛奶冷却到可维持其品质的规定的温度。

(2)保冷运转时的操作

如果通过上述的冷却运转牛奶的温度达到规定的值，就停止压缩机10，完全关闭膨胀阀14，并且停止未图示的搅拌机，结束冷却运转，进行贮藏在冷却容器7中的所述牛奶的保冷运转。在此种情况下，如上所述通过隔热材隔热冷却容器7，但是在长时间的贮藏中，因来自外部的热侵入牛奶的温度上升。

因此，在保冷运转中，规定，即使是停止压缩机10等的状态，仍继续用牛奶温度传感器T5检测贮存在冷却容器7内部的牛奶温度(以下，称为待机)，如果牛奶温度达到规定的值以上，再次开始所述冷却运转，冷却牛奶。然后，如果通过保冷运转中的冷却运转将牛奶冷却到规定的温度，就停止该冷却运转再次呈待机状态。所谓开始保冷运转中的冷却运转的规定的温度，具体是4.5℃，所谓停止冷却运转的规定的温度大约为4℃。

此外，在待机时完全关闭膨胀阀14，是为了与设在吸入管45上的蒸发器16和储能器17之间的止回阀18的作用合并，防止制冷剂从制冷剂回路2的高压侧向蒸发器16的逆流，抑制热向被冷却物即牛奶的侵入。另外，通过代替所述止回阀18，在吸入管45上设置断流阀，或代替膨胀阀14在制冷剂配管42或制冷剂配管41上设置断流阀等，在保冷运转中的待机时关闭该断流阀，也能够得到同样的效果。

此处，规定，在保冷运转的待机时，相隔一定的间隔地间歇驱动所述搅拌机。例如，按30分钟的间隔，进行2分钟的搅拌运转。如此间歇地驱动搅拌机，是为了防止因长时间的保冷中牛奶的温度差形成的密度差，在冷却容器7内部发生成层上的温度分布，不能进行正确的温度计测。

关于保冷运转中的制冷剂回路2的操作，由于与所述的挤奶时的冷却运转相同，所以此处省略详细的说明。但是，在该保冷运转时，规定，控制压缩机10，以与牛奶的量无关的、最高效率的转速运转。

(3)在普通的农场的冷却运转和保冷运转的运转程序

以上，说明了伴随挤奶时的牛奶的投入的冷却运转和保冷运转，但下面说明普通农场的冷却运转合保冷运转的程序。

在普通的农场中每日进行2～3次的挤奶，但在第2次以后的挤奶中，在贮存有结束冷却处于保冷中的牛奶的冷却容器7中，追加投入刚挤的牛奶。其结果，由于冷却容器7内部的牛奶温度上升，所以开始冷却运转，与上述同样，如果达到规定温度，就停止冷却运转，进行保冷运转。

此外，有时每日进行从冷却容器7的牛奶的取出(牛奶的集中)，有时隔日进行。因此，从初次挤奶时到牛奶的集中，2次至6次重复进行根据牛奶投入的冷却运转和保冷运转。

(4)关于制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B

接着，更详细地说明所述的制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的尺寸与点节距的关系、以及制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的根数与冷却容器7的容量的关系。

在本实施例的制冷剂回路2中，由于作为制冷剂使用二氧化碳，所以冷却运转中的蒸发器16内部的制冷剂压力，高于以往的氟利昂系制冷剂，大约为3MPA～5MPa的范围。因此，在压缩机10的运转时，考虑到安全性，认为至少需要超过20MPa程度的耐压强度。另外，如果考虑压缩机10的停止时的压力上升，最好确保25MPa程度的或更高的耐压强度。

尤其，由于蒸发器16的所述制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的接合部的耐压强度因该制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的外形尺寸或点节距而异，所以需要设定能够确保适合上述二氧化碳的使用的耐压的尺寸或点节距。

因此，首先，采用多种变更了点节距的蒸发器，进行耐压破坏试验。图7是该耐压破坏试验的一例结果，横轴表示各点焊的点节距(某内侧固定部78的中心部和与该内侧固定部78邻接的内侧固定部78的中心部的间隔，即点间距离)，纵轴表示破坏压力。从图7所示的试验结果看出，破坏压力，依赖于点节距，如果点节距超过20mm，很难确保25MPa以上的耐压强度，所以优选点节距在20mm以下。因此，在本实施例中，如前所述将点节距规定为18.5mm。

但是，此处，得知，如果如以往作为制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B，使用与制冷剂配管42、或吸入管45的尺寸(尤其外径)同等程度的，该制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的接合部，因焊接时的热，耐压强度显著降低。因此，通过按变更了制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的形状及管的尺寸的条件，进行耐压破坏试验，得出，通过将制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的外径设定在点节距的1/2，能够防止该制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的接合部的强度下降。因此，在本实施例中，如前所述作为制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B，规定采用外径Φ为6.35mm(1/4英寸)，板厚为1.0mm的配管。

另外，即使在采用口径比制冷剂配管42或吸入管45小的制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的时候，在如以往相对于1个蒸发器的制冷剂通路，分别逐根连接制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的情况下，由于该蒸发器16的制冷剂入口及制冷剂出口处的制冷剂的压力损失增大，所以导致冷冻循环装置1的效率下降。

因而，研究了制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的根数和冷却容器7的容量，结果发现，制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B，最好确保至少由以下的数式(1)求出的值以上的根数。

NT＝6.5×10^-3×V/N……数式(1)

在上述数式(1)中，NT为蒸发器16的制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的各自根数(根)、V为冷却容器7的额定容量(L)、N为每次集中的挤奶次数(次)。

在本发明的蒸发器16中，由于只经由内侧罐70进行被冷却物(牛奶)和制冷剂的热交换，所以能够提高制冷剂的传热性能，显著减小被冷却物(牛奶)和制冷剂的温度差。其结果，能够得到蒸发温度及蒸发压力增大、冷冻循环装置1的效率提高的效果。但是，在制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的根数，少于在按上述数式(1)求出的根数的时候，由于制冷剂在蒸发器16的入口及出口的压力损失增大，效率此程度下降，所以相抵在所述的传热性能方面的优异的效果。

即，如果蒸发器16中的制冷剂的压力损失增大，压缩机10的吸入压力下降，在制冷剂回路2内循环的制冷剂量(制冷剂循环量)减少。因此，产生蒸发器16中的冷却能力下降，压缩机10的高低压力差更加增大，冷冻循环装置1的效率下降的缺陷。

在本实施例中，使用额定容量1150升的冷却容器7，每1次的集中的挤奶次数为2次。因此，由于从数式(1)算出的NT(蒸发器16的制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的根数)为3.7，所以将蒸发器16的制冷剂入口管16A及制冷剂出口管16B的根数规定为4根。另外，在本实施例中，由于蒸发器16的制冷剂通路如前所述为2条通路，所以来自制冷剂配管42的制冷剂分别被分流给4根制冷剂入口管16A，从各制冷剂入口管16A流入蒸发器16的两个制冷剂通路中的任何一通路。因此，相对于1条制冷剂通路，连接2根制冷剂入口管16A，同样，也连接2根制冷剂出口管16B。

即，如果说明蒸发器16的一方的制冷剂通路中的制冷剂的流动，从2根制冷剂入口管16A流入蒸发器16的一方的制冷剂通路的制冷剂，在该一方的制冷剂通路内合流，在通过与被冷却物(牛奶)的热交换吸热、蒸发后，分成两个流动，分别进入制冷剂出口管16B，从蒸发器16流出，其后合流，流向吸入管45。

接着，说明外板76的面积。由于如前所述将构成于内侧罐70和外板76之间的制冷剂通路空间77作为蒸发器16的制冷剂通路，所以认为外板76的面积与蒸发器16的传热面积大致一致。因此，外板76的面积，应根据冷却容器7(内侧罐70)的容量，考虑到必须的冷却能力地决定。具体是，最好在由以下的数式(2)求出的面积以上。

A＝2×10^-3×V/N……数式(2)

在上述数式(2)中，A为外板的面积(m²)、V为冷却容器7的额定容量(L)、N为每次集中的挤奶次数(次)。

如果外板76的面积小于由上述数式(2)算出的值，由于被冷却物和蒸发器16内部的制冷剂温度差就增大，蒸发压力下降，其结果冷却能力和效率下降，不能进行高效率的冷却运转。

另外，虽不用说，但由于有时容易根据冷却容器(内侧罐)的形状确保外板的面积，即传热面积，所以在此种情况下，也能够采用面积比由上述数式(2)算出的值大的外板。在本实施例中，使用额定容量1150升的冷却容器7，每1次的集中的挤奶次数为2次。因此，由于从数式(2)算出的A(外板76的面积)为1.15，但是如果考虑本实施例的内侧罐70的形状，由于可更加扩大面积，所以将外板76的面积规定为1.6m²。

如上所述，在本实施例中，由于按20mm以下的间隔，以基底格排列状或分散排列状固定构成蒸发器16的内侧罐70和外板76之间的制冷剂通路空间77，所以不会使内侧罐70及外板76的厚度加厚，能够提高蒸发器16的耐压强度。此外，通过将用于使制冷剂流入蒸发器16内的制冷剂入口管16A的外径规定为小于制冷剂配管42的外径，并且为点节距的1/2以下，同时将该制冷剂入口管16A多根连接在蒸发器16的制冷剂通路(制冷剂通路空间77)上，在将制冷剂入口管16A连接在蒸发器16上时，能够尽量防止该制冷剂入口管16A接合部的焊接造成的强度下降，并且还能够降低制冷剂的压力损失。

同样，通过将用于使制冷剂从蒸发器16流出的制冷剂出口管16B的外径规定为小于吸入管45的外径，并且为点节距的1/2以下，同时将该制冷剂出口管16B多根连接在蒸发器16的制冷剂通路(制冷剂通路空间77)上，在将制冷剂出口管16B连接在蒸发器16上时，能够尽量防止该制冷剂出口管16B接合部的焊接造成的强度下降，并且还能够降低制冷剂的压力损失。

另外，由于如上所述能够不使构成蒸发器16的内侧罐70及外板76的厚度加厚地，确保蒸发器16的耐压强度，从而能够只经由内侧罐70进行与被冷却物和沿着蒸发器16内部流动的制冷剂的热交换，所以能够谋求提高该蒸发器16的传热性能。

其结果，能够进一步缩小冷却运转中的被冷却物和制冷剂的温度差。由此，由于蒸发温度及蒸发压力上升，制冷剂回路2的制冷剂循环量增加，因此能够减小高低压差。通过以上，能够确保采用二氧化碳的冷冻循环装置中的热交换器(蒸发器16)的耐压强度，同时谋求提高冷却能力及效率。

[实施例2]

接着，说明应用本发明的另一实施例的冷冻循环装置。图5是应用本发明的另一实施例的冷冻循环装置的概略构成图。本实施方式的冷冻循环装置，用冷却容器冷却保冷刚挤出的牛奶(被冷却物)，同时用通过冷却该牛奶得到的热生成热水，将该热水用于冷却容器的自动清洗。另外，在以下图示中，附加与上述的图1乃至图4相同的符号的部分，由于具有同样或类似的作用或效果，所以省略详细说明。图5所示的冷冻循环装置200，其构成具备：制冷剂回路2，其包含压缩机10、散热器21、作为减压装置的膨胀阀14及蒸发器16；第2制冷剂回路8，其包含第2压缩机80、第2散热器81、作为减压装置的膨胀阀84及蒸发器86；包含热水贮存罐30的热水供应回路3；自动清洗装置9。

所述制冷剂回路2，以依次环状配管连接压缩机10、散热器21、膨胀阀14及蒸发器16，形成闭路的方式构成。具体是，与压缩机10的排出侧连接的高压制冷剂配管40与散热器21的入口连接。该散热器21，是构成热交换器13的一部的制冷剂通路，以可与热水供应回路3的水通路12热交换的方式设置。该热交换器13是可使散热器21和热水供应回路3的热水贮存罐30内的水热交换的水-制冷剂热交换型的热交换器，由作为散热器21的制冷剂通路和热水供应回路3的水通路12构成。在该热交换器13的一端上形成散热器21的制冷剂通路的入口和水通路12的出口，在其另一端上，分别形成散热器21的制冷剂通路的出口和水通路12的入口。因此，在热交换器13中，成为从压缩机10排出的、沿散热器21流动的高温高压的制冷剂和沿水通路12流动的水对向的流动。

另一方面，连接在散热器21的出口上的制冷剂配管41，与膨胀阀14的入口连接。与该膨胀阀14的出口连接的制冷剂配管42，与蒸发器16的入口连接。另外，在蒸发器16的出口上连接吸入管45的一端，吸入管45的另一端与压缩机10的低压侧(吸入部)连接。此外，在连结蒸发器16和压缩机10的低压侧的该吸入管45中夹设储能器17，用于保护压缩机在向压缩机10吸入液体制冷剂时不受损伤等。另外，在吸入管45的蒸发器16和储能器17的之间设置以压缩机10侧(储能器17侧)为顺时针方向的止回阀18，用于防止制冷剂从制冷剂回路2的高压侧向蒸发器16逆流。

此外，在制冷剂回路2的所述高压制冷剂配管40上，设置用于检测从压缩机10排出的高温高压的制冷剂温度的排出温度传感器T1。

另外，在上述的制冷剂回路2中，与所述实施例1的制冷剂回路2同样地，作为制冷剂封入天然制冷剂二氧化碳。另外，由于该制冷剂回路2的高压侧的压力上升超过临界压力，所以该制冷剂回路2成为过渡临界循环。此外，作为压缩机10的润滑油，例如，可使用矿物油、烷基苯油、醚油、酯油、PAG(聚烷撑二醇油)、POE(多元醇醚)等。

另一方面，所述蒸发器16，是用于冷却贮藏在冷却容器7的内侧罐70内的被冷却物(在本实施例中为牛奶)的热交换器，一体形成在该冷却容器7上。由于该制冷容器7的基本构成与图2乃至图4所示的本实施例1的制冷容器7相同，所以详细的说明省略。

在该制冷容器7上，设置如图5所示用于投入被冷却物(牛奶)的投入口7A、和取出被冷却物(牛奶)的未图示的取出口，在该投入口7A上经由投入口阀50B可装卸地连接牛奶投入配管50。此外，在所述牛奶取出口上，经由取出阀52B，可装卸地连接用于取出牛奶的取出配管52。另外，牛奶投入配管50只在将牛奶投入制冷容器7的内侧罐70内时安装在牛奶投入口7A上，在其以外时，从该牛奶投入口7A上取下，封闭该牛奶投入口7A。同样，牛奶取出配管52只在取出制冷容器7的内侧罐70内的牛奶的时候安装在牛奶取出口上，在其以外时，从牛奶取出口上取下，封闭该牛奶取出口。

此外，在制冷容器7的内侧罐70的外周面上，安装用于检测被冷却物即牛奶的温度的牛奶温度传感器T5。另外，在制冷容器7中，为了促进制冷时的传热，同时减小温度不均，进行正确的温度测定，设置搅拌牛奶的搅拌机75。搅拌机75，由搅拌叶片、搅拌电机和结合它们的轴构成。

另一方面，所述第2制冷剂回路8，以依次环状配管连接压缩机80、散热器81、膨胀阀84及蒸发器86，形成闭路的方式构成。具体是，与压缩机80的排出侧连接的高压制冷剂配管90与散热器81的入口连接。该散热器81，是构成热交换器83的一部的制冷剂通路，以能与热水供应回路3的第2水通路82热交换的方式设置。该热交换器83是可使散热器81和热水供应回路3的热水贮存罐30内的水热交换的水-制冷剂热交换型的热交换器，由作为散热器81的制冷剂通路和热水供应回路3的水通路82构成。在该热交换器83的一端上形成散热器81的制冷剂通路的入口和水通路12的出口，在其另一端上，分别形成散热器81的制冷剂通路的出口和水通路82的入口。因此，在该热交换器83中，成为从压缩机80排出的沿散热器81流动的高温高压的制冷剂和沿水通路82流动的水对向的流动。

另一方面，连接在散热器81的出口上的制冷剂配管91，与膨胀阀84的入口连接。膨胀阀84，是用于使由散热器81散热的制冷剂减压的装置，与该膨胀阀84的出口连接的制冷剂配管92，被连接在蒸发器86的入口上。该蒸发器86，例如，是管和散热片型的热交换器，由铜管和设在该铜管上的促进传热的铝散热片构成。另外，构成来自膨胀阀84的制冷剂在该铜管的内部流动的流路。此外，在蒸发器86的附近设置风扇86F，将用于与在铜管内流动的制冷剂热交换的作为热源的大气(空气)供给蒸发器86，同时设置用于驱动该风扇86F的风扇电机86M。另外，上述蒸发器86的热源不局限于上述的大气，也能够采用水、排水、太阳能、地下水或其它的热源。

另外，在蒸发器86的出口上连接吸入管95的一端，吸入管95的另一端与压缩机80的低压侧(吸入部)连接。此外，在连结蒸发器86和压缩机80的低压侧的该吸入管95中夹设储能器87，用于保护压缩机80在向压缩机80吸入液体制冷剂时不受损伤等。

此外，在第2制冷剂回路8的所述高压制冷剂配管90上，设置用于检测从压缩机80排出的高温高压的制冷剂温度的排出温度传感器T8。

另外，在第2制冷剂回路8中，也与所述制冷剂回路2同样，作为制冷剂封入天然制冷剂二氧化碳。另外，由于该第2制冷剂回路8的高压侧的压力上升超过临界压力，所以该制冷剂回路8为过渡临界循环。

另外，所述热水供应回路3，其构成具备：热水储存回路5，其通过从沿上述的制冷剂回路2的散热器21流动的制冷剂、或沿第2制冷剂回路8的散热器81流动的制冷剂接受热加热水，生成高温的热水，将该热水储存在热水贮存罐30中；向热水贮存罐30内供水的供水装置32；热水供应装置34，用于向自动清洗装置9或其它供热水负载装置供给储存在热水贮存罐30内的热水；后述的排出装置36。

上述热水贮存罐30，是用于将在热交换器13中用来自散热器21的散热、或在热交换器83中用来自散热器81的散热生成的高温的热水储存在内部的罐，形成外周面整体被隔热材覆盖的、储存在内部的热水不易变凉的结构。

另外，在热水贮存罐30的下部，连接低温配管47，用于从热水贮存罐30的下方取出储存在该热水贮存罐30中的温度低的热水(水)，该低温配管47，经由循环泵31、流量调节阀35，与形成在热交换器13的另一端上的水通路12的入口连接。上述循环泵31，用于使水在热水储存回路5内循环。本实施例的循环泵31，将从热水贮存罐30的下部取出的水排向热交换器13侧或热交换器83侧，以各热交换器13、83的水通路12、82内的水流，如前所述相对于散热器21、81内的制冷剂流成为对向流的方式，使热水储存回路5内的水循环(在图5中，按顺时针循环水)。此外，流量调节阀35，是用于调节通过该循环泵31循环的热水储存回路5内的温水的流量的阀装置。

此外，在低温配管47的所述循环泵31的上游侧设置三通阀47A，以经由该三通阀47A从低温配管47分支的方式连接旁通管49的一端。该旁通管49的另一端连接在高温配管48的途中部上。另外，通过切换三通阀47A，可择一地切换用循环泵31使热水贮存罐30下方的水流动，或用循环泵31使通过热交换器13后的热水(水)、或通过热交换器83后的热水(水)流动。

另外，在低温配管47的流量调节阀35的下游侧设置三通阀47B，以经由该三通阀47B从低温配管47分支的方式连接低温配管97。该低温配管97连接在形成于热交换器83的另一端上的水通路82的入口上。该三通阀47B可择一地切换，使通过流量调节阀35的水向热交换器13流动，或向热交换器83流动。

另外，在形成于热交换器83的一端上的水通路82的出口上，连接高温配管98的一端，该高温配管98的另一端与高温配管48的途中部连接。

另一方面，在形成于热交换器13的一端上的水通路12的出口上，连接高温配管48的一端，该高温配管48的另一端与所述热水贮存罐30的上部(在本实施例中在上端)连接。在该高温配管48的所述高温配管98的连接处的下游侧设置出水温度传感器T2，用于检测在热交换器13通过来自散热器21的散热、或在热交换器83通过来自散热器81的散热生成的、进入热水贮存罐30内的高温的热水的温度。

此外，在所述热水贮存罐30的上部，连接所述高温配管48，同时设置用于从该热水贮存罐30内取出高温的热水的高温热水取出口37。在该高温热水取出口37上连接热水供应装置34的高温热水取出配管34A。此外，在热水贮存罐30的下部，连接所述低温配管47，同时设置用于从该热水贮存罐30内取出低温的热水的低温热水取出口38。在该低温热水取出口38上连接热水供应装置34的低温热水取出配管34B。

此外，在所述高温热水取出配管34A上连接清洗用热水供应配管60，从热水取出口37取出的热水贮存罐30内的高温的热水，经由清洗用热水供应配管60也供给自动清洗装置9。该自动清洗装置9，是用于清洗所述冷却容器7的装置，从清洗用热水供应配管60取出贮存在热水贮存罐30中的高温的热水，用作冷却容器7的清洗用水。此外，在清洗用热水供应配管60中，设置用于防止在该清洗用热水供应配管60内流动的热水向热水贮存罐30逆流的止回阀61、和用于进行作为清洗用水的该热水的供应供水阀(供热水阀)62。此外，在图5中虽未图示，但在清洗用热水供应配管60中，也能够根据需要设置检测在清洗用热水供应配管60内流动的热水的温度的温度传感器、检测热水量的流量传感器、或流量开关等。

另外，在本实施例中，将从清洗用热水供应配管60供给的高温的热水用作冷却容器7的清洗，但也能够通过将清洗用热水供应配管60连接在冷却容器7以外的装置，例如清洗挤奶机或挤奶管线(未图示。但是，一部与所述牛奶投入配管50连接)等的清洗装置上，用作清洗它们的热水。

此外，在图5中65是混合阀，该混合阀65，用于混合从高温热水取出配管34A取出的热水贮存罐30内的高温的热水和从低温热水取出配管34B取出的热水贮存罐30内的低温热水、或经由低温热水取出配管34B供给的来自给水装置32的水，在调节到最佳的温度后，供给上述清洗用途以外的供热水负载设备。该混合阀65，分别与清洗用途以外的供热水负载设备连接。另外，向清洗用途以外的供热水负载设备的热水的供给，通过打开未图示的供热水阀进行。此外，在与混合阀65连接的高温热水取出配管34A、低温热水取出配管34B上分别设置止回阀67，用于防止从热水贮存罐30内向高温热水取出配管34A、或低温热水取出配管34B取出的热水向该热水贮存罐30逆流。

此外，在从混合阀65到达各供热水负载设备的热水供配管68上，设置用于防止向热水贮存罐30的逆流的止回阀68B和用于热水供应控制的温度传感器T3。另外，由该温度传感器T3检测供给该供热水负载设备的热水的温度。另外，供热水阀，例如是供热水用的水龙头等，其不局限于1个，也可以设置多个。此外，在热水供配管68上，也可以根据需要，设置流量传感器或流量开关(都未图示)等。

另外，在热水贮存罐30的下部，经由减压阀32B连接给水装置32的给水配管32A。该给水装置32，用于向热水贮存罐30内供水，从给水配管32A向热水贮存罐30内供给相当于热水贮存罐30内的热水的使用量的水，例如自来水。在该给水配管32A中，夹设未图示的给水阀，该给水阀32，通常为平时打开的状态。

又另外，在热水贮存罐30的下部，经由排出阀69B连接排出管69A，用于在该热水贮存罐30的不使用时排出热水贮存罐30内的热水。

此处，所述的排出装置36，用于排出热水贮存罐30内的水(热水)，设在高温热水取出口37的下方，低温热水取出口38的上方。在本实施例中，在热水贮存罐30的高温热水取出口37的下方、低温热水取出口38的上方的位置上，经由热水排出阀36B连接该排出装置36的热水排出管36A。如此，通过将排出装置36配置在高温热水取出口37的下方，低温热水取出口38的上方，从该排出装置36取出的热水贮存罐30内的热水，成为温度比由高温热水取出口37取出的热水低的，且比由低温热水取出口38取出的水高的中温热水。因此，可根据需要，通过开放热水排出阀36B，从热水贮存罐30内排出中温的热水。

另一方面，在热水贮存罐30的下面，从上部到下部，按适当的间隔配设多个储存热水传感器T4。该储存热水传感器T4，是分别检测贮存在热水贮存罐30内的热水的各部的温度和热水的有无的传感器。如此，通过变化高度地设置多个储存热水传感器T4，通过检测各部的温度，能够把握从热水贮存罐30的上部到下部的温度分布，同时能够检测贮存在热水贮存罐30内的热水的量。

另外，上述热水贮存罐30的容量，必须在充分考虑了投入冷却容器7的被冷却物即牛奶的量和设想的供热水负载后决定。即，在冷却运转时，如果从热水贮存罐30的下部不是取出低温的水，而是取出高温的热水，流入热交换器13的水通路12，会显著降低散热器21的散热量，其结果，制冷剂回路2的冷却能力和COP都恶化。因此，热水贮存罐30的容量，应规定能够通常从热水贮存罐30的下部取出低温的水，向热交换器13的水通路12流动的充分的容积。

具体是，需要与使用条件一致地分别研究，例如，在不与冷却运转同时使用热水的情况下，优选，采用与假设为1次冷却运转中投入冷却容器7内的被冷却物即牛奶的最大量同等、或超过其的容量的热水贮存罐。例如，在投入冷却容器7中被冷却物(牛奶)为500升的情况下，优选，热水贮存罐30的容量为500升、或超过其的容量。此外，在假设在冷却运转中使用热水的情况下，也能够使热水贮存罐30的容量小于上述的容量。

此外，所述自动清洗装置9，其构成包括：循环清洗回路100，其依次连接清洗用循环泵101、清洗配管102、冷却容器7、取出阀52B、循环切换阀104及清洗返回配管105；清洗水排出通路110，其经由清洗排出阀110B连接在该循环清洗回路100的清洗返回配管105上；清洗用缓冲罐115，其与循环清洗回路100的清洗返回配管105连接。

在清洗用缓冲罐115上，连接用于供给洗涤剂或杀菌剂的至少1个以上的洗涤剂供应管116、用于供应清洗用水(在本实施例中为自来水)的给水配管117、用于从所述热水供应回路3供给清洗用的热水的清洗用热水供应配管60。在给水配管117上设置给水阀117B，通过该给水阀117B控制向清洗用缓冲罐115的供水。在洗涤剂供应管116上，设置用于供给洗涤剂的洗涤剂供给泵(未图示)，洗涤剂供应管116的另一端连接在洗涤剂容器(未图示)上。

根据以上的构成，说明本实施例的冷冻循环装置200的操作。

(1)被冷却物(牛奶)的冷却运转

首先，说明冷却被冷却物即牛奶的冷却运转时的操作。通过所述牛奶投入配管50连接与未图示的挤奶机相连的挤奶管线和冷却容器7，打开投入口阀50B，将刚挤出的牛奶投入冷却容器7中。此时，是牛奶取出阀52B关闭的状态。刚挤出的牛奶的温度，与牛的体温同等或稍低，具体在从35℃到38℃的范围。因此，为防止细菌的发生，维持牛奶的品质，运转制冷剂回路2，进行牛奶的冷却和保冷。

挤奶开始后(开始投入牛奶后)，驱动制冷剂回路2的压缩机10，同时也驱动搅拌机75。通常，在将规定量的牛奶贮存在冷却容器7内后，驱动压缩机10，开始冷却运转，但也可以在考虑到不引起冻结，并且防止搅拌机的空转的情况下，与牛奶投入开始同时，或从牛奶投入前开始冷却运转。

如果驱动压缩机10，就从吸入管45向压缩机10的低压侧(吸入部)吸入低温低压的制冷剂气体，将其压缩。由此，达到高温高压的制冷剂气体从排出侧进入高压制冷剂配管40，排向压缩机10的外部。此时，制冷剂被压缩到适当的超临界压力。

从压缩机10排出的高温高压的制冷剂，经由高压制冷剂配管40，从散热器21的入口流入热交换器13内。然后，该高温高压的制冷剂气体，在通过热交换器13的散热器21的过程中，通过向沿着与散热器21热交换地设置的水通路12流动的热水贮存回路5的水放出热而被冷却，达到低温。另外，通过该散热器21的散热作用，加热水通路12内的水，生成高温的热水。

在本实施例中，作为制冷剂采用二氧化碳，散热器21内的制冷剂压力在临界压力以上。因此，由于不在散热器21内部产生制冷剂的凝缩，所以从该散热器21的入口朝出口，制冷剂的温度随着向水通路12内的水散热，缓慢下降。另一方面，在热交换器13的水通路12内，水的温度从入口朝出口，随着来自制冷剂的吸热，缓慢上升。如此，通过采用二氧化碳制冷剂，将散热器21内的制冷剂压力设定在临界压力以上，与以往的制冷剂，例如HFC系制冷剂在一定温度下的凝缩散热相比，可进行高效率的热交换，并且能够生成高温的热水。此外，在该热交换器13中，由于如前所述成对向流地设置构成散热器21的制冷剂通路和水通路12，所以能够更高效率地使水和制冷剂热交换。

另外，被散热器21冷却的低温高压的制冷剂，从该散热器21的出口，由热交换器13出来，通过制冷剂配管41，在膨胀阀14膨胀，成为低压，经由制冷剂配管42到达蒸发器16。另外，该蒸发器16入口处的制冷剂的状态，是液相制冷剂和蒸气制冷剂混合的二相混合状态。另外，在该蒸发器16中，通过液相制冷剂从被冷却物即牛奶吸热，蒸发成为蒸气制冷剂。此时，通过该吸热冷却牛奶。

另外，由蒸发器16蒸发的制冷剂，重复从该蒸发器16出来，进入吸入管45，经由止回阀18、储能器17，从低压侧(吸入部)再次被吸入压缩机10的循环。通过重复以上的循环，利用蒸发器16的吸热冷却牛奶，同时用来自散热器21的散热生成热水。

如果完成所述挤奶，就结束向冷却容器7的牛奶投入，但是其后上述的冷却运转也可持续到牛奶达到规定的温度。此处，牛奶的温度由安装在内侧罐70的外周面上的牛奶温度传感器T5检测。所谓结束冷却运转的规定的温度，是从抑制牛奶内的细菌的发生，维持品质的观点设定的，具体为大约4℃。

另外，冷却运转中调节膨胀阀14的开度，使由设置在制冷剂回路2的高压制冷剂配管40上的排出温度传感器T1检测的制冷剂的温度达到规定的值。具体是，如果由排出温度传感器T1检测的制冷剂温度高于规定的值，就扩大膨胀阀14的开度，相反，如果由排出温度传感器T1检测的制冷剂温度低于规定的值，就缩小膨胀阀14的开度。由此，能够进行在可生成适合清洗用途的高温的热水的运转中的在优选条件下的高效率的运转。

另外，冷却运转中的压缩机10的转速，可以是固定的，也可以通过变换器等调节。关于该转速的控制，由于与已在实施例1中说明的相同，因此省略详细的说明。

(2)冷却运转时的热水供应回路3的操作

接着，说明冷却运转时的热水供应回路3的操作。首先，切换三通阀47A，使来自热水贮存罐30下部的水流入循环泵31，切换三通阀47B，使通过流量调节阀35的水流入制冷剂回路2(牛奶冷却用的制冷剂回路2)的热交换器13。

另外，如果开始上述的冷却运转，就起动热水供应回路3的循环泵31，从热水贮存罐30的下部，低温的热水、或水(以下省略为水)，经由低温配管47，被吸入循环泵31，向连接在该循环泵31的出口上的热交换器13侧的低温配管47压出。由此，从循环泵31压出的水，经由流量调节阀35，从水通路12的入口流入热交换器13内。在热交换器13中，如上所述，通过与沿着散热器21流动的制冷剂的热交换，在水通路12内流动的水从散热器21吸收热后被加热，生成高温的热水。然后，从水通路12的出口由热交换器13出来的高温的热水，通过热水贮存回路5的高温配管48，从热水贮存罐30的上部(上端)被注入到热水贮存罐30内。在该热水贮存罐30中，由于从上部注入由热交换器13生成的高温的热水，从下部取出，所以可利用水温的差异形成的密度差，在上部贮留高温度水，在下部贮存低温的水。

此外，所述流量调节阀35，调节水的流量，使热交换器13的水通路12出口的热水的温度达到规定的值。在本实施例中，基于由出热水温度传感器T2检测的热交换器13的水通路12出口的热水的温度，控制流量调节阀35。即，在由出热水温度传感器T2检测的水通路12出口的热水的温度高于规定温度的情况下，扩大流量调节阀35的开度。从而，能够增加在该热水贮存回路5内循环的水的循环量(流量)。

另一方面，在由出热水温度传感器T2检测的水通路12出口的热水的温度低于规定温度的情况下，缩小流量调节阀35的开度。由此，能够减小在该热水贮存回路5内循环的水的循环量(流量)。另外，在本实施例中，规定用设在高温配管48上的出热水温度传感器T2检测水通路12出口的热水的温度，但也不局限于此，当然也可以规定在热交换器13的水通路12出口上设置温度传感器，检测水通路12出口的热水的温度。此外，所谓上述规定的温度，是适合热水用途(也包括清洗用途)的温度，具体是，优选，在50℃～85℃的范围内根据使用用途决定。

如上所述，在本实施例的冷冻循环装置200的冷却运转中，为了维持牛奶的品质，能够将投入冷却容器7的刚挤的牛奶冷却到规定的温度，同时通过制冷剂回路2的高温侧的散热生成高温的热水，并且将其贮存在热水贮存罐30内。

(3)保冷运转时的操作

冷冻循环装置200，如果通过上述的冷却运转牛奶的温度达到规定的值，与所述实施例1的冷冻循环装置1同样地进行保冷牛奶的保冷运转。由于该保冷运转时的运转条件及运转方法等与所述实施例1相同，所以省略详细的说明。关于该保冷运转中的制冷剂回路2的作用或热水供应回路3的操作等，与上述的冷却运转时相同。另外，在本实施例的冷冻循环装置200中，即使在该保冷运转中的冷却运转中，也能够与牛奶的冷却同时进行有效利用了冷却时的排热的热水贮存。

另外，关于普通农场的冷却运转和保冷运转的运转程序，由于与已在实施例1中说明的相同，因此详细的说明省略。

(4)清洗运转

接着，说明清洗运转。如上所述在冷却容器7内被冷却保冷的牛奶，在牛奶集中时，从所述取出口取出。具体是，在牛奶取出阀52B上连接牛奶取出配管52，打开牛奶取出阀52B，从冷却容器7取出牛奶。另外，在取出牛奶后，为了使冷却容器7内保持清洁，抑制细菌的繁殖，确保牛奶的品质，进行利用自动清洗装置9的清洗运转。

通常，由于冷却容器7的清洗在从冷却容器7中取出牛奶后进行，所以在每日集中时1日进行1次，在隔日集中时2日进行1次。此外，在本实施例中，还能够为未图示的挤奶机或挤奶线路等的清洗供给清洗用的热水，但挤奶机或挤奶线路等的清洗每次在挤奶结束后进行，1日进行2～3次。

清洗工序，无论在清洗冷却容器7时还是在清洗挤奶管线等时都基本相同。即，进行利用水的冲洗工序、利用热水的冲洗工序、利用多种洗涤剂例如碱性洗涤剂或酸性洗涤剂等的清洗工序、利用杀菌剂的杀菌工序。在如此的各工序中，在供给了热水或水，并且按规定量供给了规定种类的洗涤剂及杀菌剂后，根据需要使该清洗液(所述热水或水和洗涤剂等的混合液)在装置内(在进行冷却容器7的清洗时，在循环清洗回路100内)循环清洗规定时间，然后排出清洗液。

此外，上述各工序，按规定的顺序按所需次数进行，例如，首先，进行利用水的冲洗工序、接着进行利用热水的冲洗工序、利用热水和碱性洗涤剂的碱清洗工序、利用热水的冲洗工序、利用热水和酸性洗涤剂的酸清洗工序及利用水的冲洗工序，然后进行利用杀菌剂的杀菌工序。

构成是，在牛奶集中完成，进行清洗之前，首先，从取出阀52B上卸下牛奶取出配管52，清洗水从取出阀52B流向清洗返回配管105，形成取出阀52B打开的状态。在利用水的冲洗工序中，以关闭清洗用排出阀110B及循环切换阀104，清洗用循环泵101停止的状态，打开给水阀117B，经由给水配管117，向清洗用缓冲罐115供给规定量的清洗用水。另外，清洗用缓冲罐115内的水量是否达到规定的值的判断，例如，可通过浮动式水平开关等检测。

另外，如果上述的清洗用缓冲罐115内的水量达到规定的值，就关闭给水阀117B，使循环泵101呈运转状态。由此，清洗用缓冲罐115内的水通过清洗配管102，供给冷却容器7内。在从清洗配管102向冷却容器7内注入水时，为了进行高效率的清洗，从喷嘴喷射水，并且均匀地向冷却容器7内部的各部分喷雾。此外，也可以根据需要运转搅拌机75。

如果清洗用缓冲罐115内的水没有了，停止清洗用循环泵101的运转，打开循环切换阀104及清洗用排出阀110B，从清洗水排出通路110排出冲洗水。以上是利用水的冲洗的一工序，根据需要，按规定次数重复此工序。

另一方面，利用热水的冲洗工序，是基本上与所述的利用水的冲洗工序相同的操作。不同之处只在于代替水供给高温的热水。即，在利用水的冲洗工序中，打开给水阀117B供给水，但在利用热水的冲洗工序中，通过打开给水阀62，经由清洗用热水供应配管60，向清洗用缓冲罐115内供给贮存在热水贮存罐30中的高温的热水。对于其它相同的操作省略说明。

在利用洗涤剂的清洗工序中，关闭清洗用排出阀110B及循环切换阀104，以清洗用循环泵101停止的状态，打开给水阀62，经由清洗用热水供应配管60，向清洗用缓冲罐115内供给规定量的热水。与此同时，驱动洗涤剂供给泵(未图示)，经由洗涤剂供给配管116，向清洗用缓冲罐115内按规定量供给规定种类的洗涤剂。供给的洗涤剂的种类或量，根据各工序预先确定，该洗涤剂的量可通过洗涤剂供给泵(未图示)的驱动时间调节。

另外，如果清洗用缓冲罐115内的热水量(热水和洗涤剂的混合液)达到规定的值，就关闭给水阀62，使循环泵101呈运转状态。由此，清洗用缓冲罐115内的清洗液通过清洗配管102，供给冷却容器7内。在从清洗配管102向冷却容器7注入清洗液时，为了进行高效率的清洗，从喷嘴喷射清洗液，并且均匀地向冷却容器7内部的各部分喷雾。此外，也可以根据需要运转搅拌机75。

此外，如果清洗用缓冲罐115内的水没有了，就停止清洗用循环泵101的运转。直到在冷却容器7内贮存规定量的清洗液，重复以循环切换阀104及清洗用排出阀110B关闭的原状，再次打开给水阀62，向清洗用缓冲罐115内供给规定量的热水，然后，关闭给水阀62，驱动循环泵101，向冷却容器7内供给热水的操作。此处，由于供给、贮存在冷却容器7内的热水的量，可从清洗用缓冲罐115的容量和重复上述操作的次数得知，所以可通过预先设定向清洗用缓冲罐115贮存的次数，控制适当的量。

如果在冷却容器7内贮存了规定量的清洗液(热水和洗涤剂的混合液)，就打开循环切换阀104，按规定时间驱动清洗用循环泵101。清洗液，从冷却容器7依次经由取出阀52B、循环切换阀104、清洗返回配管105、清洗用循环泵101及清洗配管102，返回到冷却容器7，在循环清洗回路100内循环。由此，能够除去冷却容器7内部的牛奶形成的污垢。另外，在从清洗配管102向冷却容器7内注入清洗液时，为了进行高效率的清洗，从喷嘴喷射清洗液，并且均匀地向冷却容器7内部的各部分喷雾。此外，也可以根据需要运转搅拌机75。

另外，在进行了规定时间的清洗液的循环后，停止清洗用循环泵101，打开清洗用排出阀110B，从清洗水排出通路110排出循环清洗回路100内的清洗液。

杀菌工序的操作，基本上与利用洗涤剂的清洗工序的操作相同。不同之处在于，注入的洗涤剂是杀菌剂、代替热水利用水、及循环等的时间不同，等等。杀菌工序与下次的使用时间一致地进行，通过以将杀菌液(杀菌剂和水的混合液)保持在冷却容器7或循环清洗回路100的系内的原状，放置规定时间，提高杀菌效果。关于与冲洗工序、或利用洗涤剂的清洗工序共通的操作，省略详细的说明。

另外，在保冷运转的待机时，为了降低制冷剂进入蒸发器16内部造成的热损失，将膨胀阀14形成全闭状态，但在清洗运转时，尤其，在利用热水进行清洗时，为了避免蒸发器16内部的异常高压，最好将膨胀阀14形成打开状态。

此外，在要求的供热水负载大、光利用通过牛奶冷却发生的热水量不足的情况下，也可以在清洗运转中进行冷却运转生成热水。例如，在杀菌工序中，通过以将杀菌液保持在冷却容器7内的原状进行冷却运转，能够进行以杀菌液作为热源的高效的供热水运转(热泵运转)。另外，也可以根据需要，在冷却容器7内追加投入成为热源的水，进行冷却运转(供热水运转)。

(5)清洗用途以外的热水供应操作

接着，说明向上述的清洗用途以外的用途供给热水的操作。对清洗用途以外的供热水负载的热水的供给，通过打开所述供热水阀进行。如果打开供热水阀，贮存在热水贮存罐30中的高温的热水就从热水贮存罐30的上部，经由高温热水取出配管34A流入混合阀65，同时来自给水装置32的水、或来自热水贮存罐30内下部的低温的热水，经由与热水贮存罐30的下部连接的低温热水取出配管34B，流入混合阀65。另外，通过混合阀65，混合高温的热水和水或低温的热水，在调节到规定的温度后，该热水经由供热水阀供给各供热水负载设备。

另外，供给的热水的温度，由设在连接混合阀65和供热水阀的配管68上的温度传感器T3检测。另外，由于给水装置32的给水阀(未图示)，通常为平时打开状态，所以相当于供给其它的供热水负载设备(自动清洗装置9以外的供热水负载设备)的热水量的数量的自来水，从给水装置32的给水配管32A供给供热水回路3的热水贮存罐30。

如上所述，根据本实施例的冷冻循环装置200，能够冷却被冷却物即牛奶，同时能够有效地利用在冷却过程中发生的制冷剂回路2的高温侧的热生成热水，并且，通过利用采用二氧化碳制冷剂的过渡临界循环，能够形成高温的热水，并将该热水用于所述冷却容器7等的清洗等。因此，与以往为了清洗用途而用锅炉等烧热水供应时相比，能够大幅度削减所消耗的能源。此外，由于也能削减从制冷剂回路2的高温侧向大气放出的热，所以还能抑制周围温度的上升。

(6)采用第2制冷剂回路8的供热水运转

接着，说明第2制冷剂回路8的操作。第2制冷剂回路8，是为在供热水负载大、光用在冷却牛奶时得到的热水不足的情况下，进行从空气等牛奶以外的热源吸热生成热水的供热水运转(热泵运转)而设置的。

第2制冷剂回路8中的操作，由于与所述制冷剂回路2几乎相同，所以省略详细的说明。与制冷剂回路2的不同之处在于，在蒸发器86中制冷剂从大气中吸热。即，通过蒸发器86制冷剂从大气吸热，向以用热交换器83与散热器81进行热交换的方式设置的水通路82散发该热。由此加热沿水通路82流动的水，生成高温的热水。

在供热水运转中，调节膨胀阀84的开度，使由设置在第2制冷剂回路8的高压制冷剂配管90上的排出温度传感器T8检测的排出制冷剂的温度，达到规定的值。具体是，如果由排出温度传感器T8检测的制冷剂温度高于规定的值，就扩大膨胀阀84的开度。相反，如果由排出温度传感器T8检测的制冷剂温度低于规定的值，就缩小膨胀阀14的开度。由此，能够进行在可生成适合清洗用途的高温的热水的运转中的在优选条件下的高效率的运转。

接着，说明该供热水运转时的供热水回路3的操作。在此种情况下，切换三通阀47A，使来自热水贮存罐30下部的水流入循环泵31，切换三通阀47B，使通过流量调节阀35的水流入热交换器83。在供热水运转中，运转供热水回路3的循环泵31，从热水贮存罐30的下部，低温的热水或水，通过低温配管47，经由循环泵31、流量调节阀35及低温配管97，流入热交换器83的水流路82的入口。在热交换器83中，如上所述，通过与沿着散热器81流动的制冷剂热交换，在水流路82内流动的水被加热，生成高温的热水。然后，由热交换器83的水流路82出来的高温的热水，依次经由高温配管98、高温配管48，从热水贮存罐30的上部被注入到热水贮存罐30内。由于在热水贮存罐30中从上部注入高温的热水，从下部取出低温的热水，所以可利用水温的差异形成的密度差，在热水贮存罐30内的上部贮存高温度水，在下部贮存低温的水。

此外，流量调节阀35调节水的流动，使热交换器83的水流路82出口的热水的温度达到规定的值。具体是，在水流路82出口的热水的温度高于规定的温度时，加大流量调节阀35的开度，增加水的流量，相反，在水流路82出口的温度低时，缩小流量调节阀35的开度，减小水的流量。水流路82出口的热水的温度，由安装在高温配管48上的出热水温度传感器T2检测。此外，所谓上述规定的温度，是适合热清洗用途或其它的供热水用途的温度，具体是，优选，在50℃～85℃的范围内根据使用用途决定。

如上所述，利用第2制冷剂回路8的供热水运转，是在通过牛奶冷却运转发生的热水量不能满足所要求的供热水负载的情况下进行的，根据所要求的热水量，决定进行供热水运转的时间的长短，即发生的热水的量。但是，如果用高温的热水注满热水贮存罐30内全部，在冷却运转时从热水贮存罐30的下部向热交换器13流入高温的热水，冷却能力和效率显著降低，难进行牛奶的冷却。因此，在供热水运转中，不用高温的热水注满热水贮存罐30内全部，一定要在热水贮存罐30的下部确保相当于冷却运转中使用的量的冷水部分(温度低的水的部分)。

在利用第2制冷剂回路8的供热水运转中贮存在热水贮存罐30内的热水的量，依赖于使用冷冻循环装置200的条件，即牛奶的量(饲养规模)或使用的热水的量等，例如，如果热水的量达到热水贮存罐30的1/5以下，就开始利用第2制冷剂回路8的供热水运转，如果达到1/2以上，就停止利用第2制冷剂回路8的供热水运转，如此进行控制。另外，贮存在热水贮存罐30中的热水的量，可通过所述贮存热水传感器T4把握。

如上所述，本实施例的冷冻循环装置200，由于具备第2制冷剂回路8，所以在只用牛奶的冷却运转时发生的热水，不能满足所要求的供热水负载时，通过进行以大气作为热源的供热水运转，能够产生不足部分的热水。由此，由于不需要用于追加热水供应的辅助锅炉等，并且，进行高效率的热泵供热水，所以可谋求能源消耗的进一步削减。

(7)三通阀47A切换操作

接着，说明三通阀47A的操作。三通阀47A，用于在冷却运转及供热水运转的起动时及停止时，防止低温的热水向热水贮存罐30的上部流入，打乱热水贮存罐30内部的温度成层。从冷却运转或供热水运转的开始，以规定的时间TL1隔断三通阀47A的热水贮存罐30侧，进行切换，使来自旁通管49的热水(或水)流向循环泵31。由此，在从冷却运转或供热水运转的开始的规定的时间TL1，从热交换器13的水通路12、或第2制冷剂回路8的热交换器83的水通路82流出的热水，不流入热水贮存罐30，而沿着从高温配管48，经由旁通管49、三通阀47A、循环泵31，返回到热交换器13的水通路12、或第2制冷剂回路8的热交换器83的水通路82的闭路流动。

同时，调节开度，从冷却运转或供热水运转的开始，在规定的时间TL2，将流量调节阀35固定在能够确保充分的流量的规定的开度，在经过规定的时间TL2后缓慢缩小开度，减小流量，最终，使安装在高温配管48上的出热水温度传感器T2达到规定的值。

在经过所述规定时间TL1后，通过三通阀47A进行切换，隔断旁通管49侧，使来自热水贮存罐30的下部的水向循环泵31流动。其结果，在热交换器13的水通路12、或第2制冷剂回路8的热交换器83的水通路82生成的热水流向热水贮存罐30。

所述规定的时间TL1及TL2，也能够预先确定一定的时间，或以用出热水温度传感器T2检测的热交换器13、或第2制冷剂回路8的热交换器83的出口处的热水的温度为基准操作。即，从冷却运转开始，将流量调节阀35固定在规定的开度，如果出热水温度上升到规定的值以上，缓慢缩小流量调节阀35的开度，如果出热水温度更加上升，达到第2规定的温度，只要切换三通阀47A，隔断旁通管49侧，使来自热水贮存罐30的下部的水流向循环泵31就可以。

由此得出，能够避免打乱已经贮存在热水贮存罐30中的热水的温度成层，降低贮存的热水的温度的问题。其结果，可降低贮存的热水的热损失，有效地利用热水。

另外，如上所述，通过从冷却运转或供热水运转的开始，在规定的时间TL2，将流量调节阀35固定在能够确保充分的流量的规定的开度，还能够避免刚起动压缩机10(或压缩机80)后的排出温度的异常上升或异常高压。

另一方面，在冷却运转或供热水运转的刚停止后，如果从压缩机10(或压缩机80)的运转停止经过规定的时间，或者，出热水温度达到规定的值以下，就隔断切换三通阀47A的热水贮存罐30侧，切换到使来自旁通管49的热水(或水)向循环泵31流动，其后也按规定的时间运转循环泵31。由此，从热交换器13的水通路12、或第2制冷剂回路8的热交换器83的水通路82流出的热水，不流入热水贮存罐30，而沿着从高温配管48，经由旁通管49、三通阀47A、循环泵31，返回到热交换器13的水通路12、或第2制冷剂回路8的热交换器83的水通路82的闭路流动。

由此得出，能够防止低温的热水从热水贮存罐30的上部流入热水贮存罐30内，打乱热水贮存罐30内部的温度成层，同时能够进行热交换器13、或第2制冷剂回路8的热交换器83的适当的制冷。

另外，除所述的起动时及停止时外，在通常的冷却运转或供热水运转时，切换三通阀47A，隔断旁通管49侧，使来自热水贮存罐30的下部的水流向循环泵31。此外，在不进行冷却运转或供热水运转中的任何一项时，切换三通阀47A，隔断热水贮存罐30侧，连通旁通管49侧。在不进行冷却运转或供热水运转中的任何一项时，在通过切换到上述的状态，进行清洗用途等的高温的热水的供给的情况下，能够避免从给水配管32流入热水贮存罐30下部的冷水，经由热交换器13、或第2制冷剂回路8的热交换器83侧的贮存热水回路5，流入热水贮存罐30的上部，使供给的热水的温度降低的问题。

(8)排出装置36的操作

可是，在冷冻循环装置200中，在冷却运转时，如果因冷却负载的增大、或供热水负载的降低，贮留在热水贮存罐30内的高温的热水量过剩，从热水贮存罐30的下部取出的热水的温度也上升，其结果产生向热交换器13流入高温的热水的问题。

如果如此向热交换器13流入高温的热水，就在热交换器13的散热器21中，沿着该散热器21流动的制冷剂向沿着水通路12流动的水放出热，使制冷剂的散热量显著下降、或不足。由此，由于在该散热器21中不能使制冷剂达到低温，所以产生流向蒸发器16的制冷剂的比热函也上升，蒸发器16的冷却能力、及冷冻循环装置200的效率显著下降，给蒸发器16中的被冷却物的冷却带来障碍的问题。

为了解决如此的问题，本实施例的冷冻循环装置200，规定，在热水贮存罐30内的水、或在散热器21和用于使热水贮存罐30内的水热交换的热交换器13中循环的水的温度、或者散热器21内的或从该散热器21出来的制冷剂的温度上升到规定的值以上时，通过排出装置36排出热水贮存罐30内的水。

此处，说明利用该排出装置36排出热水贮存罐30内的水的操作。在本实施例的冷冻循环装置200中，在散热器21和用于使热水贮存罐30内的水热交换的热交换器13中循环的水的温度上升到规定的值以上，例如25℃～30℃时，通过该排出装置36排出热水贮存罐30内的水。另外，用排出装置36排出热水贮存罐30内的水的温度，如本实施例，不局限于在散热器21和用于使热水贮存罐30内的水热交换的热交换器13中循环的水的温度，也可以是由贮存热水传感器T4检测的热水贮存罐30内的水的温度，此外，也可以是热交换器13的散热器21内的制冷剂的温度、或是由散热器21出来的制冷剂的温度。

此外，设在排出装置36的热水排出管36A上的热水排出阀36B，通常被关闭，在此状态下，可认定热水贮存罐30内的水不能从热水排出管36A排出。

另外，在冷却运转中，在散热器21和用于使热水贮存罐30内的水热交换的热交换器13中循环的水的温度(热交换器13的水通路12的入口的水的温度)上升到规定的值以上时，开放热水排出管36A的热水排出阀36B。由此，水温比由热水贮存罐30内的高温热水取出口37取出的热水低的、且比由低温热水取出口38取出的水高的即中温的热水，从热水排出管36A被排向热水贮存罐30的外部。

与来自该热水排出管36A的热水的排出同样，从给水装置32的给水配管32A向热水贮存罐30内供给相当于排出的热水量的数量的冷水。另外，只要是适合的用途，都可利用从上述热水排出管36A排向热水贮存罐30的外部的热水。

如此，通过从热水排出管36A向热水贮存罐30的外部排出热水，同时，向热水贮存罐30内供给相当于排出的热水量的冷水，能够降低热水贮存罐30内的下部的热水的温度，能够向热交换器13供给该热水贮存罐30内下部的温度下降的热水，或者供给从给水装置32供给热水贮存罐30内的冷水。

由此，在热交换器13中，制冷剂能够确保维持蒸发器16的冷却作用所需的散热量。即，在热交换器13中，由于能够充分向沿着水通路12流动的水放出沿着散热器21流动的制冷剂的热，使制冷剂的温度降低，所以能够维持蒸发器16的冷却能力，确实进行被冷却物的冷却。

[实施例3]

在上述各实施例(实施例1及实施例2)中，作为冷却保冷被冷却物的容器，采用呈横置椭圆柱状的冷却容器7进行了说明，但是冷却容器的形状，如前所述也可以是其它形状。因此，在本实施例中，说明采用呈圆柱状的冷却容器时的情况。另外，在本实施例中，由于只有冷却容器的形状与上述的各实施例不同，所以只说明不同的事项，对于其它事项，由于与上述各实施例相同、或者类似，所以省略说明。

图6是从内侧罐370的底面侧看本实施例的蒸发器316时的简要构成图。由于本实施例的冷却容器307的形状是纵置圆柱状，所以内侧罐370的底面370B(另一方的板材)的形状为大致圆形，固定在该底面370B上的外板376(一方的板材)的形状也呈大致圆形。

所述外板376的周边部全周，如图6所示通过缝焊被固定在内侧罐370的底面370B上，构成被封闭在两板材间(内侧罐370的底面370B和外板376间)的制冷剂通路空间377，将其作为蒸发器316的制冷剂流路。

此外，在外板376的周边部以外的部分上，形成按规定的间隔多处被固定在所述内侧罐370的底面370B上的内侧固定部378。具体是，通过缝焊将外板376的周边部全周固定在内侧罐370的底面上，该周边部以外的部分，按规定间隔，以基底格排列状或分散排列状，通过点焊固定(通过点焊固定的地方为内侧固定部378)。

另外，在形成于内侧罐370的底面370B和外板376的之间的所述制冷剂通路空间377(蒸发器316的制冷剂流路)上，与该制冷剂通路空间377连通地安装多个制冷剂入口管316A及制冷剂出口管316B。另外，如图6所示，这些多个制冷剂入口管316A的一端，在所述制冷剂通路空间377的中心部与该制冷剂通路空间377连通，同时各制冷剂出口管316B的一端，在制冷剂通路空间377的周边部与制冷剂通路空间377连通。

所述各制冷剂入口管316A与大致呈圆形的外板376排列成同心圆形状，并分别以大致相等间隔的方式与制冷剂连通空间377的中心部连通连接，各制冷剂出口管316B与大致成圆形的外板376通信圆状排列，并分别以大致相等间隔的方式与制冷剂连通空间377的周边部连通连接。

另一方面，制冷剂入口管316A的另一端，以来自制冷剂配管42的制冷剂分流到制冷剂通路空间377的方式与制冷剂配管42连接。另外，制冷剂出口管316B的另一端，以合流来自制冷剂出口管316B的制冷剂的方式与吸入管45连接。

此外，在本实施例中，也与所述各实施例同样，内侧罐370的板厚为2mm、外板376的板厚为1mm。此外，点焊部(内侧固定部78)的直径为6mm，点节距为18.5mm，制冷剂入口管316A及制冷剂出口管316B的外径Φ为6.35mm(1/4英寸)，制冷剂入口管316A及制冷剂出口管316B的板厚为1.0mm的配管。

如已在所述实施例1中说明，制冷剂入口管316A及制冷剂出口管316B的根数、以及外板376的面积，可从所述数式(1)及数式(2)算出。在本实施例中，使用额定容量1000升的冷却容器307，每1次的集中的挤奶次数为2次。因此，由于从数式(2)算出的NT(蒸发器316的制冷剂入口管316A及制冷剂出口管316B的根数)为3.25，所以将制冷剂入口管316A及制冷剂出口管316B的根数规定为4根。此外，由于从所述数式(2)算出的A(外板376的面积)为1，所以在本实施例中将该外板376的面积规定为1.13m²。

本实施例的蒸发器316的制冷剂通路为1条通路，制冷剂入口管316A及制冷剂出口管316B的根数分别为4根。因此，来自制冷剂配管42的制冷剂被分流成4个流动，在各制冷剂入口管316A内流动，从各制冷剂入口管316A进入蒸发器316的制冷剂通路(制冷剂通路空间77的中心部)。另外，从各制冷剂入口管316A流入蒸发器316的中心部的制冷剂，在该蒸发器316内一度合流，从中心部朝圆周方向流动。在该过程中，通过与被冷却物的热交换吸热、蒸发。蒸发的制冷剂被分成4个流动，分别进入制冷剂出口管316B，在从各制冷剂出口管316B向蒸发器316的外部流出后，合流在一起，然后向吸入管45流动。

如以上详述，在本实施例的蒸发器316中，由于制冷剂入口管316A在制冷剂通路空间377的中心部，与该制冷剂通路空间377连通，同时制冷剂出口管316B在制冷剂通路空间377的周边部与该制冷剂通路空间377连通，从而从中心部附近流入蒸发器316内的制冷剂，以向圆周方向扩展的方式流动，所以能够抑制与制冷剂的蒸发同时增大压力损失的问题。

即，由于随着制冷剂蒸发，比容积增大，所以在使从蒸发器316的制冷剂入口到出口之间的制冷剂通路的面积相同的时候，随着制冷剂蒸发，压力损失增大。但是，如本实施例，由于通过在制冷剂通路空间377的中心部设置制冷剂入口管316A，在制冷剂通路空间377的周边部设置制冷剂出口管316B，该蒸发器316的制冷剂通路面积在蒸发器316的入口变得最窄，随着朝向出口缓慢增大，在该蒸发器316的出口达到最大，因此能够进一步降低所述的压力损失。

另外，由于通过形成上述结构，制冷剂的分流性也良好，所以能够防止在该蒸发器316内的制冷剂的滞留，还能期待提高传热性能。

另外，在上述各实施例中，作为蒸发器使用本发明的热交换器，但也不局限于此，也可以用作散热器，在作为散热器使用本发明的热交换器的情况下，能够谋求提高散热器的热交换能力。

另外，在以上说明中作为可把握的发明，除权利要求范围中的各权利要求外，也可考虑以下的发明。即，

在权利要求1的发明中，提供一种热交换器，其特征在于，在将所述一方的板材的周边部全周固定在所述另一方的板材上后，通过对两板材间施加压力，在两板材间鼓出形成所述制冷剂通路空间。

如上述各实施例所述，本发明不仅可用于冷却、保冷刚挤奶后的牛奶的装置，例如，也能够用于与食品等的加工相关的装置、或自动售货机、要求冷却·保冷的其它产业领域。

Claims (5)

1.一种热交换器，其特征在于：具备一对板材，至少一方的所述板材，其周边部全周被固定在另一方的所述板材上，构成被封闭在两板材间的制冷剂通路空间，同时在所述一方的板材的所述周边部以外的部分，形成相隔规定间隔而在多处被固定在所述另一方的板材上的内侧固定部，并且，以与所述制冷剂通路空间连通的方式安装有多个制冷剂入口管及制冷剂出口管。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于：所述内侧固定部，以棋盘格子状或锯齿状相隔规定间隔而排列。

3.如权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于：所述制冷剂入口管在所述制冷剂通路空间的中心部与该制冷剂通路空间连通，同时所述制冷剂出口管在所述制冷剂通路空间的周边部与该制冷剂通路空间连通。

4.一种冷冻循环装置，其特征在于：具备压缩机、散热器、减压装置及蒸发器而构成制冷剂回路，作为所述蒸发器采用如权利要求1～3中任何一项所述的热交换器，同时作为制冷剂封入二氧化碳，高压侧达到超临界压力。

5.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于：所述另一方的板材的与所述一方的板材的相反侧的面，构成规定的被冷却空间的壁面，同时所述一方的板材的与所述另一方的板材相反侧的面，被实施规定的隔热结构。

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