JP2000039246A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取扱性の向上を図った冷却装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機８、水冷凝縮器９、膨張弁１１及
び蒸発器１２を順次環状に接続した冷凍機６を設ける。
室外ユニット１８に室外熱交換器２１を設ける。室外熱
交換器２１と水冷凝縮器９との間を第１冷却水配管３
１、第２冷却水配管３２で環状に接続する。配管に冷却
水を循環させるためのポンプ２２、逃がし弁及び空気抜
き弁を設け、室外熱交換器２１と共に室外ユニット１８
内に一体に組み込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却機器の廃熱
を、水冷凝縮器及び水配管を介して室外に放出する冷却
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より例えばスーパーマーケットなど
の店舗においては、例えば特開平９−１４５２３０号公
報（Ｆ２５Ｄ１９／００）に示されるように、低温ショ
ーケースや冷却貯蔵庫及び低温加工テーブルなどが設置
されると共に、これらを冷却するための冷凍機も設けら
れている。これら冷却機器の廃熱をそのまま室内に排出
すると、室内の温度が上昇して空気調和機の負荷が増大
してしまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、冷却機器の廃
熱を室外に排出する方法が考えられている。この場合、
従来では冷却機器の凝縮器を室外に設置して水冷するク
ーリングタワー方式が一般的に用いられていた。この場
合には室外に設置された凝縮器と室内の冷却機器との間
を冷媒配管（銅管）で結ぶ必要が生じるが、この種低温
ショーケースなどの冷却機器は店内のレイアウト変更の
必要性から設置場所が変更される。

【０００４】そのため、係るクーリングタワー方式の冷
却装置ではレイアウトの変更をする毎に面倒な配管・移
設工事が必要となる問題があった。一方、室内の冷却機
器の凝縮器を水冷凝縮器とし、室外に設置した室外ユニ
ット内に室外熱交換器を設置して、これらの間を水配管
で結び、冷却水をポンプで循環させて水冷凝縮器からの
廃熱を室外熱交換器に搬送する方法が考えられている。

【０００５】係る方式の冷却装置によれば水配管を柔軟
なホースなどで構成できるために、係る大がかりな工事
は必要とされない利点がある。

【０００６】そこで、本発明は後者の方式を採ると共
に、更に取扱性の向上を図った冷却装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、請求項１の発明の
冷却装置は圧縮機、水冷凝縮器、減圧装置及び蒸発器を
順次環状に接続して成る冷媒回路を備えた冷却機器と、
室外ユニットに設けられた室外熱交換器と、この室外熱
交換器と水冷凝縮器との間で冷却水を循環させるための
水配管及びポンプと、水配管に接続された逃がし弁及び
空気抜き弁とを備え、これらポンプ、逃がし弁及び空気
抜き弁を室外熱交換器と共に室外ユニット内に一体に組
み込んだものである。

【０００８】また、請求項２の発明の冷却装置は、上記
において室外熱交換器を、ポンプ、逃がし弁及び空気抜
き弁より高い位置に配設したものである。

【０００９】また、請求項３の発明の冷却装置は、請求
項１又は請求項２において、逃がし弁及び空気抜き弁を
ポンプより高い位置に配設したものである。

【００１０】また、請求項４の発明の冷却装置は、圧縮
機、水冷凝縮器、減圧装置及び蒸発器を順次環状に接続
して成る冷媒回路を備えた冷却機器と、室外に設置され
た室外ユニットに設けられた室外熱交換器と、この室外
熱交換器と水冷凝縮器との間で冷却水を循環させるため
の水配管及びポンプとを備え、このポンプの冷却水出口
側に室外熱交換器を接続したものである。

【００１１】また、請求項５の発明の冷却装置は、請求
項１、請求項２、請求項３又は請求項４において、逃が
し弁をポンプの冷却水入口側に接続したものである。

【００１２】また、請求項６の発明の冷却装置は、請求
項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５にお
いて、空気抜き弁をポンプの冷却水入口側に接続したも
のである。

【００１３】更に、請求項７の発明の冷却装置は、請求
項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請
求項６において、ポンプの冷却水出口側と冷却水入口側
を連通する細管から成るバイパス回路を設けたものであ
る。

【００１４】更にまた、請求項８の発明の冷却装置は、
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、
請求項６又は請求項７のにおいて、下部が冷却水入口、
上部が冷却水出口とされ、相互に並列接続された複数の
水通路を備えたプレートフィン型熱交換器にて室外熱交
換器を構成したものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明の冷却装置１の正面図、
図２は本発明の冷却装置１の室外ユニット１８の正面
図、図３は同室外ユニット１８の側面図、図４は本発明
の冷却装置１の配管構成図、図５は室外ユニット１８内
の配管構成図、図６は冷却装置１の電気回路図をそれぞ
れ示している。

【００１６】実施例の冷却装置１は、例えばスーパーマ
ーケットの店内や低温作業室などの室内２に据え付けら
れた低温ショーケース、冷却貯蔵庫や低温加工テーブル
などの冷却機器３と室外ユニット１８から構成される。
冷却機器３には、冷凍機ユニット４が設けられており、
この冷凍機ユニット４内には、冷凍機６が設けられてい
る。

【００１７】この冷凍機６は、フロンや炭化水素類など
の冷媒を圧縮する圧縮機８と、この圧縮機８で圧縮され
た冷媒を水冷する、例えばシェルアンドコイル形式の水
冷凝縮器９と、水冷凝縮器９で冷却された冷媒を膨張さ
せる減圧装置としての膨張弁１１と、蒸発器１２とを備
えており、これらの機器類が冷媒配管で連結され、冷凍
サイクルの周知の冷媒回路を構成している。

【００１８】そして、圧縮機８が稼働すると、圧縮機８
が蒸発器１２内の冷媒を吸い込み、圧縮して水冷凝縮器
９に吐出する。水冷凝縮機９において、冷媒は冷却（こ
の場合、水冷）され、次いで膨張弁１１において減圧さ
れる。減圧された冷媒は蒸発器１２に流入して蒸発し、
蒸発器１２の周囲の空気から吸熱することにより冷却し
て再び圧縮機８に戻る。これにより、冷却機器３の貯蔵
室或いは貯蔵漕などを冷却している。

【００１９】一方、室内２と壁１４で隔てられている室
外１６に室外ユニット１８が設置されている。即ち、冷
凍機６が設置されている部屋の外に室外ユニット１８が
設置されている。そして、室外ユニット１８のケース１
９内には、フィンチューブ型の室外熱交換器２１、冷却
水循環用のポンプ２２および熱交換器用送風機２３、自
動空気抜き弁２５、逃がし弁２６、圧力計２８、膨張タ
ンク２７などが設けられ、一体化されている。

【００２０】１８ａ及び１８ｂは室外熱交換器２１を構
成する配管及び放熱フィンであり、熱交換器用送風機２
３で室外熱交換器２１に送風することにより、配管１８
ａ内を流れる冷却水は放熱する。また、ケース１９に
は、換気用の図示しない開口が形成されている。

【００２１】また、室外熱交換器２１内には冷却水入口
２９ａが下部、冷却水出口２９ｂが上部にそれぞれ形成
された二系統の水通路２９、２９が配管１８ａにより上
下に形成されている。各水通路２９、２９の冷却水入口
２９ａ、２９ａは室外熱交換器２１の下部に形成された
冷却水入口側２１ａより分岐し、冷却水出口２９ｂ、２
９ｂは室外熱交換器２１の上部に形成された冷却水出口
側２１ｂにて合流し、これによって各水通路２９、２９
は相互に並列接続されている。

【００２２】また、この室外熱交換器２１の冷却水入口
側２１ａがポンプ２２の冷却水出口側に接続されてお
り、このポンプ２２の冷却水入口側に熱交換器側配管３
１ｂが接続されている。そしてこのポンプ２２の冷却水
入口側の熱交換器側配管３１ｂに圧力計２８と逃がし弁
２６が接続され、更に、この逃がし弁２６のポンプ２２
とは反対側に前記空気抜き弁２５が接続されている。膨
張タンク２７は圧力計２８と逃がし弁２６間に接続され
るが、逃がし弁２６と空気抜き弁２５の間でも良い。

【００２３】前記空気抜き弁２５はフロートの動作によ
って内部の空気を自動排出するもので、逃がし弁２６は
配管内の冷却水圧が過剰になった場合に逃がす動作をす
るものであり、切り換えにより全開状態にもすることが
できる。

【００２４】また、膨張タンク２７は膜と封入ガスとに
よって冷却水圧の変動を緩和するものである。そして、
これら室外熱交換器２１は室外ユニット１８内の上部に
配置され、その下方に逃がし弁２６、空気抜き弁２５が
配置されると共に、ポンプ２２と膨張タンク２７は更に
それらの下方の室外ユニット１８内の最下部（室外熱交
換器２１、逃がし弁２６、空気抜き弁２５の下方）に設
置されている。

【００２５】ポンプ２２の冷却水出口側となる室外熱交
換器２１の冷却水入口側２１ａと、空気抜き弁２５の逃
がし弁２６とは反対側に位置する熱交換器側配管３１ｂ
との間には細管３３ａが接続され、これによって、ポン
プ２２の冷却水入口側と出口側とを連通するバイパス回
路３３が形成されている。そして、室外熱交換器２１の
冷却水出口側２１ｂが熱交換器側配管３２ｂが接続され
ている。

【００２６】このような、室外ユニット１８と水冷凝縮
器９間は水配管としての第１及び第２冷却水配管３１及
び３２とで連結される。この場合、それぞれの冷却水配
管３１、３２は壁１４を貫通して、一方を室内２側に、
他方を室外１６側に延在されている。そして、第１冷却
水配管３１は、水冷凝縮器９の冷却水出口９ａに溶接な
どで固定されている凝縮器側配管３１ａと、室外熱交換
器２１の前記熱交換器側配管３１ｂと、これらを連結す
る連結配管３１ｃにて構成されている。この場合、連結
配管３１ｃは接続金具３４で凝縮器側配管３１ａ及び熱
交換器側配管３１ｂに着脱可能に接続されている。

【００２７】また、第２冷却水配管３２は、水冷凝縮器
９の冷却水入口９ｂに溶接などで固定されている凝縮器
側配管３２ａと、室外熱交換器２１の前記熱交換器側配
管３２ｂと、これらを連結する連結配管３２ｃにて構成
されている。この場合、連結配管３２ｃも接続金具３４
で凝縮器側配管３２ａ及び熱交換器側配管３２ｂに着脱
可能に接続されている。

【００２８】以上によって水冷凝縮器９、冷却水配管３
１、ポンプ２２、室外熱交換器２１、冷却水配管３２か
らなる環状の冷却水流路が構成される。そしてこれら凝
縮器側配管３１ａ、３２ａおよび熱交換器側配管３１
ｂ、３２ｂは、金属パイプ（銅管）で構成されると共
に、連結配管３１ｃ、３２ｃは、樹脂製の柔軟なホース
で構成されている。

【００２９】また、係る冷却水流路内には冷却水が所定
量注入される。この場合、逃がし弁２６をポンプ２２の
冷却水入口側に接続しているので、逃がし弁２６を前述
の如く全開状態としてポンプ２２を運転することによ
り、ポンプ２２の吸引力にて冷却水を注入することがで
きる。

【００３０】尚、冷却水は、水道水などの真水に不凍液
（たとえば、エチレングリコールやプロピレングリコー
ルなど）を混入して構成されている。なお、暖かい場所
に、冷却水配管３１、３２や室外ユニット１８などを設
置する際には、必ずしも、不凍液を混入する必要はな
い。

【００３１】次に、図６において、商用の交流電源など
の電源３６に、第１スイッチ３７を介して、圧縮機８お
よび冷却水循環用の前記ポンプ２２が連結されており、
圧縮機８と冷却水循環用のポンプ２２とは並列に接続さ
れている。更に、電源３６には、第２スイッチ３８を介
して、前記熱交換器用送風機２３が接続されている。こ
の第２スイッチ３８は、略常時ＯＮとなっており、熱交
換器用送風機２３は略常時回転している。この熱交換器
用送風機２３は、ケース１９の外の空気を、一方の換気
用の開口から吸い込み、室外熱交換器２１に送風し、他
方の換気用の開口から排出している。この様にして、熱
交換器用送風機２３にて室外熱交換器２１を空冷してい
る。

【００３２】また、冷却装置１は、前述の冷凍機６、室
外熱交換器２１、冷却水循環用のポンプ２２、熱交換器
用送風機２３および冷却水配管３１、３２などで構成さ
れている。そして、第１スイッチ３７がＯＮとなると、
圧縮機８および冷却水循環用のポンプ２２が略同時に稼
働する。この圧縮機８の稼働により、冷凍機６の冷媒が
流れて、蒸発器１２は温度が低下し、蒸発器１２周囲の
空気の温度を低下させる。

【００３３】一方、冷却水循環用のポンプ２２は、第１
冷却水配管３１を介して水冷凝縮器９の冷却水を吸い込
み、室外熱交換器２１に搬送する。そして、室外熱交換
器２１に流入した冷却水は、第２冷却水配管３２を介し
て再び水冷凝縮器９に戻る（図４及び図５に矢印で示
す）。この様にして、冷却水は循環しており、室外熱交
換器２１で空冷されることにより温度が低下するととも
に、水冷凝縮器９において、冷媒を冷却している。この
冷媒を冷却する際、冷却水の温度は上昇する。即ち、冷
却水によって冷凍機６の廃熱を室外に搬送する。

【００３４】また、蒸発器１２で冷却された空気は、冷
却機器３たとえば低温ショーケースの陳列室などに供給
される。そして、陳列室などの温度が低下して、設定温
度となると、第１スイッチ３７がＯＦＦとなり、圧縮機
８および冷却水循環用のポンプ２２は略同時に停止す
る。逆に、陳列室などの温度が上昇して、設定温度以上
になると、第１スイッチ３７がＯＮとなり、圧縮機８お
よび冷却水循環用のポンプ２２は略同時に稼働する。

【００３５】この場合、室外ユニット１８内に室外熱交
換器２１と共に、ポンプ２２、逃がし弁２６及び空気抜
き弁２５を一体に組み込んでいるので、室外ユニット１
８の保守点検作業を容易に行なうことが可能となる。ま
た、設置現場での工事を簡素化させることが可能となる
と共に、ポンプ２２、逃がし弁２６及び空気抜き弁２５
より高い位置に室外熱交換器２１を配設しているので、
それら機器から冷却水が漏れた場合でも室外熱交換器２
１が濡れて腐食してしまうのを阻止することが可能とな
る。

【００３６】また、ポンプ２２の冷却水出口側に室外熱
交換器２１を接続しているので、冷却水の注入時に室外
熱交換器２１に滞留している空気を押し出し、容易に室
外熱交換器２１内に冷却水の注入を行なうことが可能と
なる。

【００３７】また、逃がし弁２６をポンプ２２の冷却水
入口側に接続しているので、前述の如く冷却水の注入時
に逃がし弁２６から冷却水を注入することができる。こ
れにより、格別な注入装置を用いること無くポンプ２２
の吸引力にて冷却水を注入することが可能となり、冷却
水の補充も容易に行なうことができる。

【００３８】また、空気抜き弁２５をポンプ２２の冷却
水入口側に接続しているので、冷却水の注入時に室外熱
交換器２１から戻って来た空気を、ポンプ２２に入る以
前に空気抜き弁２５にて排出することが可能となる。

【００３９】また、ポンプ２２の冷却水出口側と冷却水
入口側を連通する細管３３ａから成るバイパス回路３３
を設けているので、配管詰まりなどが発生した場合にバ
イパス回路３３にてポンプ２２の冷却水出口側と入口側
とを通過させることが可能となる。

【００４０】また、下部を冷却水入口２９ａ、上部を冷
却水出口２９ｂとした複数の水通路２９、２９を室外熱
交換器２１に備えているので、室外熱交換器２１内に冷
却水を容易に注入することが可能となり、これによっ
て、室外熱交換器２１内に空気が滞留するのを阻止する
ことが可能となる。

【００４１】また、冷却水循環用のポンプ２２と圧縮機
８とを略同時に、稼働または停止させるスイッチ機構
（第１スイッチ３７）を設けているので、水冷凝縮器９
の冷却が必要な時だけ、冷却水循環用のポンプ２２が稼
働することが可能となる。これにより、冷却装置１のラ
ンニングコストを削減することができるようになる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述した如く請求項１の発明によれ
ば、冷却機器の廃熱を、水冷凝縮器及び水配管を介して
冷却水により室外熱交換器にポンプで搬送し、室外に放
出することができるので、冷却機器が設置された室内の
温度上昇を防止することができる。

【００４３】特に、室外ユニット内に室外熱交換器と共
に、ポンプ、逃がし弁及び空気抜き弁を一体に組み込ん
だので、設置現場での工事を簡素化させることが可能と
なるものである。

【００４４】請求項２の発明によれば、上記に加えて室
外熱交換器を、ポンプ、逃がし弁及び空気抜き弁より高
い位置に配設したので、冷却水漏れが発生し易いポン
プ、逃がし弁及び空気抜き弁が室外熱交換器より下方と
なり、漏れ出した冷却水によって室外熱交換器の表面が
腐食するなどの不都合を効果的に回避することが可能と
なるものである。

【００４５】請求項３の発明によれば、上記に加えて逃
がし弁及び空気抜き弁をポンプより高い位置に配設した
ので、重量の大きいポンプが室外ユニットの下部に配置
されることになり、重心が下がって室外ユニットの安定
性が向上するものである。

【００４６】請求項４の発明によれば、同様に冷却機器
の廃熱を、水冷凝縮器及び水配管を介して冷却水により
室外熱交換器にポンプで搬送し、室外に放出することが
できるので、冷却機器が設置された室内の温度上昇を防
止することができる。

【００４７】特に、ポンプの冷却水出口側に室外熱交換
器を接続しているので、冷却水の注入時に空気が滞留し
易い室外熱交換器内に、ポンプによって冷却水を押し込
むことができるようになり、円滑に冷却水の注入作業性
を行うことができるようになるものである。

【００４８】請求項５の発明によれば、上記に加えて逃
がし弁をポンプの冷却水入口側に接続したので、冷却水
の注入時に逃がし弁から冷却水を注入することにより、
格別な注入装置を用いること無くポンプの吸引力にて冷
却水を注入することができるようになる。また、逃がし
弁から冷却水を注入することで、格別な注入口も不要と
なり、部品点数とコストの低減を図ることができるよう
になるものである。

【００４９】請求項６の発明によれば、上記に加えて空
気抜き弁をポンプの冷却水入口側に接続したので、冷却
水の注入時に室外熱交換器から戻って来た空気を、ポン
プに入る前に空気抜き弁にて排出することができるよう
になり、注入作業に要する時間を短縮することができる
ようになるものである。

【００５０】請求項７の発明によれば、上記に加えてポ
ンプの冷却水出口側と冷却水入口側を連通する細管から
成るバイパス回路を設けたので、配管詰まりなどが発生
した場合にバイパス回路にてポンプの冷却水出口側と入
口側とをバイパスできるようになり、それによって、ポ
ンプの過負荷による破損事故を未然に防止することがで
きるようになるものである。

【００５１】請求項８の発明によれば、上記に加えて下
部が冷却水入口、上部が冷却水出口とされ、相互に並列
接続された複数の水通路を備えたプレートフィン型熱交
換器にて室外熱交換器を構成したので、室外熱交換器内
に空気が滞留することを効果的に防止して、冷却水の注
入作業性を一層改善することができるようになると共
に、室外熱交換器内の冷却水流の圧力損失も軽減するこ
とができるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却装置の正面図である。

【図２】本発明の冷却装置の室外ユニットの正面図であ
る。

【図３】同室外ユニットの側面図である。

【図４】本発明の冷却装置の配管構成図である。

【図５】室外ユニットの詳細な配管構成図である。

【図６】冷却装置の電気回路図である。

【符号の説明】

１ 冷却装置 ２ 室内 ３ 冷却機器 ６ 冷凍機 ８ 圧縮機 ９ 水冷凝縮器 １１ 膨張弁 １２ 蒸発器 １８ 室外ユニット １９ ケース ２１ 室外熱交換器 ２２ ポンプ ２３ 熱交換器用送風機 ２５ 空気抜き弁 ２６ 逃がし弁 ２７ 膨張タンク ２９ 水通路 ２９ａ 冷却水入口 ２９ｂ 冷却水出口 ３１ 第１冷却水配管 ３２ 第２冷却水配管 ３３ バイパス回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間瀬 徳太郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L045 AA03 BA01 CA02 DA02 FA02 HA01 PA04 PA05 PA06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、水冷凝縮器、減圧装置及び蒸発
   器を順次環状に接続して成る冷媒回路を備えた冷却機器
   と、室外ユニットに設けられた室外熱交換器と、この室
   外熱交換器と前記水冷凝縮器との間で冷却水を循環させ
   るための水配管及びポンプと、前記水配管に接続された
   逃がし弁及び空気抜き弁とを備え、 これらポンプ、逃がし弁及び空気抜き弁を前記室外熱交
   換器と共に前記室外ユニット内に一体に組み込んだこと
   を特徴とする冷却装置。
2. 【請求項２】 室外熱交換器を、ポンプ、逃がし弁及び
   空気抜き弁より高い位置に配設したことを特徴とする請
   求項１の冷却装置。
3. 【請求項３】 逃がし弁及び空気抜き弁をポンプより高
   い位置に配設したことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２の冷却装置。
4. 【請求項４】 圧縮機、水冷凝縮器、減圧装置及び蒸発
   器を順次環状に接続して成る冷媒回路を備えた冷却機器
   と、室外に設置された室外ユニットに設けられた室外熱
   交換器と、この室外熱交換器と前記水冷凝縮器との間で
   冷却水を循環させるための水配管及びポンプとを備え、 このポンプの冷却水出口側に前記室外熱交換器を接続し
   たことを特徴とする冷却装置。
5. 【請求項５】 逃がし弁をポンプの冷却水入口側に接続
   したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又
   は請求項４の冷却装置。
6. 【請求項６】 空気抜き弁をポンプの冷却水入口側に接
   続したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項
   ３、請求項４又は請求項５の冷却装置。
7. 【請求項７】 ポンプの冷却水出口側と冷却水入口側を
   連通する細管から成るバイパス回路を設けたことを特徴
   とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求
   項５又は請求項６の冷却装置。
8. 【請求項８】 下部が冷却水入口、上部が冷却水出口と
   され、相互に並列接続された複数の水通路を備えたプレ
   ートフィン型熱交換器にて室外熱交換器を構成したこと
   を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項
   ４、請求項５、請求項６又は請求項７の冷却装置。