JP2018071872A - 複合型冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ると共に、部品点数を削減することが可能な複合型冷凍機を提供する。
【解決手段】複合型冷凍機１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置２０および沸騰冷却装置３０を備える。複合型冷凍機１０は、冷凍サイクル装置２０の第１凝縮部２４と沸騰冷却装置３０の第２凝縮部３２とが、単一の熱交換器（すなわち、放熱用熱交換器６０）で構成されている。また、複合型冷凍機１０は、冷凍サイクル装置２０の第１蒸発部２８と沸騰冷却装置３０の第２蒸発部３４とが、単一の熱交換器（すなわち、吸熱用熱交換器７０）で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル装置および沸騰冷却装置を備える複合型冷凍機に関する。

従来、冷媒の強制循環によって通信機器が収容された筐体の内部を冷却する空気調和装置と、冷媒の自然循環によって筐体の内部を冷却する沸騰冷却装置とを備える通信中継基地局の冷却制御方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１３３０２３号公報

ところで、特許文献１に開示された装置は、空気調和装置および沸騰冷却装置それぞれが独立した凝縮器および蒸発器を備える構成となっており、装置全体として大型化することが避けられず、さらに、部品点数も増えてしまう。このような課題は、通信機器を冷却する装置に限らず、他の冷却対象を冷却する装置においても同様に生ずる。

本発明は上記点に鑑みて、小型化を図ると共に、部品点数を削減することが可能な複合型冷凍機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、第１冷媒の強制循環によって冷却対象空間に供給する供給空気を冷却する蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（２０）と、第２冷媒の自然循環によって供給空気を冷却する沸騰冷却装置（３０）と、を備える。

冷凍サイクル装置は、圧縮機（２２）、圧縮機から吐出された第１冷媒を外部空気に放熱させて凝縮させる第１凝縮部（２４）、第１凝縮部から流出した第１冷媒を減圧させる減圧機構（２６）、減圧機構で減圧された第１冷媒を蒸発させて供給空気から吸熱する第１蒸発部（２８）を含んで構成されている。

沸騰冷却装置は、第２冷媒を蒸発させて供給空気から吸熱する第２蒸発部（３４）、第２蒸発部で蒸発した気相状態の第２冷媒を外部空気に対して放熱させて凝縮させる第２凝縮部（３２）を含んで構成されている。

第１凝縮部および第２凝縮部を放熱用熱交換部とし、第１蒸発部および第２蒸発部を吸熱用熱交換部としたとき、放熱用熱交換部および吸熱用熱交換部のうち、少なくとも一方の熱交換部は、第１冷媒が流通する第１冷媒流路と第２冷媒が流通する第２冷媒流路とが個別に設定された単一の熱交換器で構成されている。

このように、放熱用熱交換部および吸熱用熱交換部の少なくとも一方の熱交換部を単一の熱交換器で構成すれば、複合型冷凍機における小型化を図ると共に、その部品点数を削減することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る複合型冷凍機の概略構成図である。 第１実施形態に係る複合型冷凍機の放熱用熱交換器の模式的な正面図である。 第１実施形態に係る複合型冷凍機の吸熱用熱交換器の模式的な正面図である。 第２実施形態に係る複合型冷凍機の概略構成図である。 第２実施形態に係る複合型冷凍機の放熱用熱交換器の模式的な正面図である。 第２実施形態に係る複合型冷凍機の吸熱用熱交換器の模式的な正面図である。

以下、本発明を実施する形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。本実施形態では、情報通信基地局において、通信機器ＣＥが収容された筐体ＣＵの内部を冷却する冷却システムに対して、本発明の複合型冷凍機１０を適用した例について説明する。

図１に示すように、本実施形態の筐体ＣＵの内部には、図示しないアンテナを介して携帯端末や他の基地局等と通信を行う通信機器ＣＥが収容されている。通信機器ＣＥは、その作動時に発熱することから所定温度以下となるように適宜冷却する必要がある。

本実施形態の冷却システムは、複合型冷凍機１０によって通信機器ＣＥが主要された筐体ＣＵの内部空間に低温の空気を供給することで、通信機器ＣＥを冷却する構成となっている。本実施形態では、通信機器ＣＥが収容された筐体ＣＵの内部空間が、冷却対象空間となっている。

ここで、通信機器ＣＥを冷却する手段としては、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置２０が挙げられるが、当該冷凍サイクル装置２０では、冷媒を強制循環させる圧縮機２２が必要となる。そして、冷凍サイクル装置２０は、エネルギ消費量が大きく、可動部品の部品点数も多いことから、ランニングコストおよびメンテナンス性に欠けるといった欠点がある。

前述の欠点を補うため、本実施形態では、通信機器ＣＥを冷却する手段として、冷凍サイクル装置２０だけでなく、沸騰冷却装置３０を備える複合型冷凍機１０を採用している。本実施形態の複合型冷凍機１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置２０、沸騰冷却装置３０、冷凍サイクル装置２０および沸騰冷却装置３０それぞれを制御する制御装置５０を含んで構成されている。

冷凍サイクル装置２０および沸騰冷却装置３０それぞれは、図示しない外装箱の内部に収容されている。なお、通信機器ＣＥは、外装箱の内部に設置された筐体ＣＵの内部に収容されている。

冷凍サイクル装置２０は、第１冷媒の強制循環によって筐体ＣＵの内部空間に供給する供給空気を冷却する装置である。冷凍サイクル装置２０は、圧縮機２２、第１凝縮部２４、減圧機構２６、第１蒸発部２８を含んで構成されている。冷凍サイクル装置２０は、図１の矢印ＣＬ１で示すように、圧縮機２２、第１凝縮部２４、減圧機構２６、第１蒸発部２８の順に冷媒が流れるように、各構成部品が冷媒配管によって接続されている。

ここで、本実施形態では、冷凍サイクル装置２０を循環する冷媒を第１冷媒と称し、沸騰冷却装置を循環する冷媒を第２冷媒と称する。なお、第１冷媒および第２冷媒は、同じ冷媒が採用されていてもよいし、異なる冷媒が採用されていてもよい。

冷凍サイクル装置２０の圧縮機２２は、第１冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構、および圧縮機構を駆動する電動モータを有する電動圧縮機で構成されている。圧縮機２２は、通信機器ＣＥが収容された筐体ＣＵの外部に配置されている。圧縮機２２の電動モータは、制御装置５０からの制御信号に応じてその作動が制御される。

第１凝縮部２４は、圧縮機２２から吐出された高温高圧の第１冷媒を外部用送風機１２から送風された外部空気に放熱させて凝縮させる熱交換部である。第１凝縮部２４は、圧縮機２２と同様に、通信機器ＣＥが収容された筐体ＣＵの外部に配置されている。

第１凝縮部２４には、圧縮機２２から吐出された第１冷媒を導入する第１ガス冷媒導入口２４ａ、減圧機構２６に対して液相状態の第１冷媒を導出する第１液冷媒導出口２４ｂが設けられている。

本実施形態の複合型冷凍機１０は、冷凍サイクル装置２０の第１凝縮部２４と後述する沸騰冷却装置３０の第２凝縮部３２とが単一の放熱用熱交換器６０で構成されている。すなわち、本実施形態では、第１凝縮部２４および第２凝縮部３２を放熱用熱交換部としたとき、当該放熱用熱交換部が単一の熱交換器で構成されている。なお、放熱用熱交換器６０の詳細については後述する。

複合型冷凍機１０には、放熱用熱交換器６０に対して外部空気を送風する外部用送風機１２が設けられている。外部用送風機１２は、制御装置５０からの制御信号に応じてその作動が制御される。

減圧機構２６は、第１凝縮部２４から流出した第１冷媒を減圧膨張させる膨張弁で構成されている。減圧機構２６は、絞り開度が固定された固定絞りや、弁体の変位によって絞り開度を調整可能な可変絞り機構等で構成されている。

第１蒸発部２８は、減圧機構２６で減圧された第１冷媒を蒸発させて、筐体ＣＵの内部空間に供給する供給空気から吸熱する熱交換部である。第１蒸発部２８は、通信機器ＣＥが収容された筐体ＣＵの内部に配置されている。

第１蒸発部２８には、減圧機構２６で減圧された気液二相状態の第１冷媒を導入する第１液冷媒導入口２８ａ、圧縮機２２の冷媒吸入側に気相状態の第１冷媒を導出する第１ガス冷媒導出口２８ｂが設けられている。

本実施形態の複合型冷凍機１０は、冷凍サイクル装置２０の第１蒸発部２８と後述する沸騰冷却装置３０の第２蒸発部３４とが単一の吸熱用熱交換器７０で構成されている。すなわち、本実施形態では、第１蒸発部２８および第２蒸発部３４を吸熱用熱交換部としたとき、当該吸熱用熱交換部が単一の熱交換器で構成されている。なお、吸熱用熱交換器７０の詳細については後述する。

複合型冷凍機１０には、吸熱用熱交換器７０に対して供給空気を送風する内部用送風機１４が設けられている。内部用送風機１４は、外部用送風機１２と同様に、制御装置５０からの制御信号に応じてその作動が制御される。

続いて、沸騰冷却装置３０は、圧縮機による冷媒の強制循環ではなく、第２冷媒の自然循環によって筐体ＣＵの内部空間に供給する供給空気を冷却する装置である。本実施形態の沸騰冷却装置３０は、第２冷媒の蒸発および凝縮により熱移動を行うヒートパイプであり、気相状態の第２冷媒が流れる流路と液相状態の第２冷媒が流れる流路とが分離されたループ型のサーモサイフォンとなるように構成されている。

沸騰冷却装置３０は、第２冷媒を蒸発させて筐体ＣＵの内部空間に供給する供給空気から吸熱する第２蒸発部３４、第２蒸発部３４で蒸発した気相状態の第２冷媒を外部空気に放熱させて凝縮させる第２凝縮部３２を含んで構成されている。

沸騰冷却装置３０は、図１の矢印ＣＬ２で示すように、第２蒸発部３４で蒸発した第２冷媒が第２凝縮部３２に流入し、第２凝縮部３２で凝縮した第２冷媒が第２蒸発部３４に流入するように、各構成部品が配管によって接続されている。

第２凝縮部３２は、第１凝縮部２４と同様に、通信機器ＣＥが収容された筐体ＣＵの外部に配置されている。第２凝縮部３２には、第２蒸発部３４で蒸発した気相状態の第２冷媒が流入する第２ガス冷媒導入口３２ａ、その内部で凝縮した液相状態の第２冷媒を第２蒸発部３４に導出する第２液冷媒導出口３２ｂが設けられている。

第２凝縮部３２は、内部で凝縮した液相状態の第２冷媒が、自重によって第２液冷媒導出口３２ｂ側に向かって流れるように、第２ガス冷媒導入口３２ａよりも下方側となる位置に第２液冷媒導出口３２ｂが設けられている。具体的には、第２凝縮部３２は、上端側に第２ガス冷媒導入口３２ａが設けられ、下端側に第２液冷媒導出口３２ｂが設けられている。

第２蒸発部３４は、第１蒸発部２８と同様に、通信機器ＣＥが収容された筐体ＣＵの内部に配置されている。第２蒸発部３４には、第２凝縮部３２で凝縮した液相状態の第２冷媒が流入する第２液冷媒導入口３４ａ、その内部で蒸発した気相状態の第２冷媒を第２凝縮部３２に導出する第２ガス冷媒導出口３４ｂが設けられている。

第２蒸発部３４は、内部で蒸発した気相状態の第２冷媒が、浮力によって第２ガス冷媒導出口３４ｂ側に向かって流れるように、第２液冷媒導入口３４ａよりも上方側となる位置に第２ガス冷媒導出口３４ｂが設けられている。具体的には、第２蒸発部３４は、下端側に第２液冷媒導入口３４ａが設けられ、上端側に第２ガス冷媒導出口３４ｂが設けられている。

ここで、本実施形態の放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０について、図２、図３を参照して説明する。図２、図３に示す矢印ＤＲｕｄは、放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０を設置した状態における上下方向を示している。

まず、放熱用熱交換器６０は、図２に示すように、複数のプレートフィン６２、第１チューブ６４、および第２チューブ６６を備えるフィンアンドチューブ方式の熱交換器で構成されている。

第１チューブ６４は、第１冷媒が流通する第１冷媒流路を形成するものである。第２チューブ６６は、第２冷媒が流通する第２冷媒流路を形成するものである。また、第１チューブ６４および第２チューブ６６それぞれは、外部空気と熱交換する部位が上下方向ＤＲｕｄに対して並行に並ぶように蛇行した形状を有している。

放熱用熱交換器６０は、第１チューブ６４および第２チューブ６６によって第１冷媒流路と第２冷媒流路とが個別に設定されている。本実施形態の放熱用熱交換器６０は、第１凝縮部２４と第２凝縮部３２とが外部空気の流入方向に対して並列に並ぶように配置されている。すなわち、本実施形態の放熱用熱交換器６０は、第１冷媒流路と第２冷媒流路とが外部空気の流入方向に対して並列に並ぶように、第１チューブ６４が第２チューブ６６の上方に配置されている。本実施形態の複合型冷凍機１０では、放熱用熱交換器６０における上方側の部位が第１凝縮部２４を構成し、放熱用熱交換器６０における下方側の部位が第２凝縮部３２を構成している。

複数のプレートフィン６２は、第１チューブ６４を流れる第１冷媒と外部空気との熱交換を促進すると共に、第２チューブ６６を流れる第２冷媒と外部空気との熱交換を促進する伝熱促進部である。複数のプレートフィン６２は、第１チューブ６４および第２チューブ６６と直交する方向に延びる板状部材で構成されている。本実施形態の第１チューブ６４および第２チューブ６６は、複数のプレートフィン６２によって連結されている。

ここで、冷凍サイクル装置２０は、圧縮機２２にて第１冷媒を強制循環させる装置であり、第２冷媒を自然循環させる沸騰冷却装置３０に比べて、サイクル内の高低圧差が大きくなる。すなわち、放熱用熱交換器６０では、第１凝縮部２４を流通する第１冷媒の温度が第２凝縮部３２を流通する第２冷媒の温度よりも高くなる。

このことを考慮せずに、放熱用熱交換器６０において、第１チューブ６４および第２チューブ６６を設定すると、第１冷媒と第２冷媒とが熱交換してしまう。放熱用熱交換器６０において、第１冷媒と第２冷媒とが熱交換すると、放熱用熱交換器６０における外部空気への放熱機能を充分に発揮させることができなくなる虞がある。

上記のことを考慮して、本実施形態の放熱用熱交換器６０は、第１凝縮部２４にて低温となる第１液冷媒導出口２４ｂと、第２凝縮部３２にて高温となる第２ガス冷媒導入口３２ａとが隣り合う配置構成となっている。また、本実施形態の放熱用熱交換器６０は、第１凝縮部２４にて高温となる第１ガス冷媒導入口２４ａと、第２凝縮部３２にて低温となる第２液冷媒導出口３２ｂとが隣り合わない配置構成となっている。

具体的には、放熱用熱交換器６０は、第１凝縮部２４における外部空気に放熱した後の第１冷媒が流れる第１液冷媒導出口２４ｂが、第２凝縮部３２に近接するように、第１凝縮部２４における下端側に配置されている。また、放熱用熱交換器６０は、第１凝縮部２４における外部空気に放熱する前の第１冷媒が流れる第１ガス冷媒導入口２４ａが、第２凝縮部３２から離れるように、第１凝縮部２４における上端側に配置されている。

一方、放熱用熱交換器６０は、第２凝縮部３２における外部空気に放熱する前の第２冷媒が流れる第２ガス冷媒導入口３２ａが、第１凝縮部２４に近接するように、第２凝縮部３２における上端側に配置されている。また、放熱用熱交換器６０は、第２凝縮部３２における外部空気に放熱した後の第２冷媒が流れる第２液冷媒導出口３２ｂが第２凝縮部３２における下端側に配置されている。

続いて、吸熱用熱交換器７０は、図３に示すように、複数のプレートフィン７２、第１チューブ７４、および第２チューブ７６を備えるフィンアンドチューブ方式の熱交換器で構成されている。

第１チューブ７４は、第１冷媒が流通する第１冷媒流路を形成するものである。第２チューブ７６は、第２冷媒が流通する第２冷媒流路を形成するものである。また、第１チューブ７４および第２チューブ７６それぞれは、通信機器ＣＥに供給する供給空気と熱交換する部位が上下方向ＤＲｕｄに対して並行に並ぶように蛇行した形状を有している。

吸熱用熱交換器７０は、第１チューブ７４および第２チューブ７６によって第１冷媒流路と第２冷媒流路とが個別に設定されている。本実施形態の吸熱用熱交換器７０は、第１蒸発部２８と第２蒸発部３４とが外部空気の流入方向に対して並列に並ぶように配置されている。すなわち、本実施形態の吸熱用熱交換器７０は、第１冷媒流路と第２冷媒流路とが供給空気の流入方向に対して並列に並ぶように、第１チューブ７４が第２チューブ７６の下方に配置されている。本実施形態の複合型冷凍機１０では、吸熱用熱交換器７０における下方側の部位が第１蒸発部２８を構成し、吸熱用熱交換器７０における上方側の部位が第２蒸発部３４を構成している。

複数のプレートフィン７２は、第１チューブ７４を流れる第１冷媒と供給空気との熱交換を促進すると共に、第２チューブ７６を流れる第２冷媒と供給空気との熱交換を促進する伝熱促進部である。複数のプレートフィン７２は、第１チューブ７４および第２チューブ７６と直交する方向に延びる板状部材で構成されている。本実施形態の第１チューブ７４および第２チューブ７６は、複数のプレートフィン７２によって連結されている。

ここで、冷凍サイクル装置２０は、圧縮機２２にて第１冷媒を強制循環させる装置であり、第２冷媒を自然循環させる沸騰冷却装置３０に比べて、サイクル内の高低圧差が大きくなる。このため、吸熱用熱交換器７０では、第１蒸発部２８を流通する第１冷媒の温度が第２蒸発部３４を流通する第２冷媒の温度よりも低くなる。

このことを考慮せずに、吸熱用熱交換器７０において、第１チューブ７４および第２チューブ７６を設定すると、第１冷媒と第２冷媒とが熱交換してしまう。吸熱用熱交換器７０において、第１冷媒と第２冷媒とが熱交換すると、吸熱用熱交換器７０における供給空気からの吸熱機能を充分に発揮させることができなくなる虞がある。

上記のことを考慮して、本実施形態の吸熱用熱交換器７０は、第１蒸発部２８にて高温となる第１ガス冷媒導出口２８ｂと、第２蒸発部３４にて低温となる第２液冷媒導入口３４ａとが隣り合う配置構成となっている。また、本実施形態の吸熱用熱交換器７０は、第１蒸発部２８にて低温となる第１液冷媒導入口２８ａと、第２蒸発部３４にて高温となる第２ガス冷媒導出口３４ｂとが隣り合わない配置構成となっている。

具体的には、吸熱用熱交換器７０は、第１蒸発部２８における供給空気から吸熱した後の第１冷媒が流れる第１ガス冷媒導出口２８ｂが、第２蒸発部３４に近接するように、第１蒸発部２８における上端側に配置されている。また、吸熱用熱交換器７０は、第１蒸発部２８における供給空気から吸熱する前の第１冷媒が流れる第１液冷媒導入口２８ａが、第２蒸発部３４から離れるように、第１蒸発部２８における下端側に配置されている。

一方、吸熱用熱交換器７０は、第２蒸発部３４における供給空気から吸熱する前の第２冷媒が流れる第２液冷媒導入口３４ａが、第１蒸発部２８に近接するように、第２蒸発部３４における下端側に配置されている。また、吸熱用熱交換器７０は、第２蒸発部３４における供給空気から吸熱した後の第２冷媒が流れる第２ガス冷媒導出口３４ｂが第２蒸発部３４における上端側に配置されている。

続いて、複合型冷凍機１０の電子制御部を構成する制御装置５０について、図１を参照して説明する。図１に示す制御装置５０は、プロセッサ、記憶部（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ）を含むマイクロコンピュータと、その周辺回路から構成されている。

制御装置５０は、その入力側に通信機器ＣＥの機器温度、または通信機器ＣＥの周囲の空気温度を検出する機器温度センサ５２等のセンサ群が接続されている。また、制御装置５０は、記憶部に記憶された制御プログラムに基づいて、各種演算、処理を行う。制御装置５０は、出力側に接続された圧縮機２２、外部用送風機１２、内部用送風機１４等の各種機器の作動を制御する。

次に、本実施形態の複合型冷凍機１０の作動について説明する。本実施形態の複合型冷凍機１０では、通信機器ＣＥの機器温度が所定の許容温度に近い温度まで上昇すると、制御装置５０が圧縮機２２、外部用送風機１２、内部用送風機１４を作動させる。

これにより、複合型冷凍機１０では、吸熱用熱交換器７０の第１蒸発部２８および第２蒸発部３４を流れる各冷媒が供給空気から吸熱することで、供給空気の温度が低下する。そして、低温の供給空気が通信機器ＣＥに送風されることで、通信機器ＣＥが冷却される。

また、本実施形態の複合型冷凍機１０では、通信機器ＣＥの機器温度が許容温度よりも低い基準温度を下回ると、制御装置５０が外部用送風機１２、内部用送風機１４の作動を維持した状態で、圧縮機２２の作動を停止させる。

これにより、複合型冷凍機１０では、吸熱用熱交換器７０の第２蒸発部３４を流れる第２冷媒が供給空気から吸熱することで、供給空気の温度が低下する。そして、低温の供給空気が通信機器ＣＥに送風されることで、通信機器ＣＥの温度上昇が抑制される。

以上説明した複合型冷凍機１０は、所定の条件下において、冷凍サイクル装置２０の圧縮機２２の作動を停止して、沸騰冷却装置３０を利用した通信機器ＣＥの冷却を行う構成となっている。

これによれば、複合型冷凍機１０において、冷凍サイクル装置２０の圧縮機２２の稼働時間を抑えられるので、複合型冷凍機１０の消費電力の削減、および長寿命化を図ることができる。

特に、本実施形態の複合型冷凍機１０は、冷凍サイクル装置２０の第１凝縮部２４と沸騰冷却装置３０の第２凝縮部３２とが、単一の熱交換器（すなわち、放熱用熱交換器６０）で構成されている。

また、本実施形態の複合型冷凍機１０は、冷凍サイクル装置２０の第１蒸発部２８と沸騰冷却装置３０の第２蒸発部３４とが、単一の熱交換器（すなわち、吸熱用熱交換器７０）で構成されている。

本実施形態の如く、放熱用熱交換部および吸熱用熱交換部それぞれを単一の熱交換器（すなわち、放熱用熱交換器６０、吸熱用熱交換器７０）で構成すれば、複合型冷凍機１０における小型化を図ると共に、その部品点数を削減することができる。

また、本実施形態の放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０は、第１冷媒流路と第２冷媒流路とが、供給空気または外部空気の流入方向に対して並列に並ぶように設定されている。これによると、放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０における第１冷媒と第２冷媒との熱交換を抑制して、放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０における外部空気への放熱機能または供給空気からの吸熱機能を充分に発揮させることが可能となる。

具体的には、本実施形態の放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０は、第１冷媒流路の冷媒出口側が第２冷媒流路の冷媒入口側と隣り合うと共に、第１冷媒流路の冷媒入口側が第２冷媒流路の冷媒出口側と隣り合わないように設定されている。これによると、第１冷媒流路および第２冷媒流路における近接する部位を流れる第１冷媒と第２冷媒との温度差が縮小されるので、放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０における第１冷媒と第２冷媒との熱交換を充分に抑制することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図４〜図６を参照して説明する。本実施形態では、放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａにおける第１冷媒流路および第２冷媒流路の流路構成が第１実施形態と相違している。なお、図５、図６に示す矢印ＤＲｕｄは、放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａを設置した状態における上下方向を示している。

図４に示すように、本実施形態の複合型冷凍機１０は、第１凝縮部２４と第２凝縮部３２とが単一の熱交換器である放熱用熱交換器６０Ａで構成され、第１蒸発部２８と第２蒸発部３４とが単一の熱交換器である吸熱用熱交換器７０Ａで構成されている。

本実施形態の放熱用熱交換器６０Ａは、第１実施形態と同様に、フィンアンドチューブ方式の熱交換器で構成されている。本実施形態の放熱用熱交換器６０Ａは、図４、図５に示すように、第１凝縮部２４と第２凝縮部３２とが外部空気の流入方向ＡＦ１に対して直列に並ぶように配置されている。すなわち、本実施形態の放熱用熱交換器６０Ａは、第１冷媒流路と第２冷媒流路とが外部空気の流入方向ＡＦ１に対して直列に並ぶように、第１チューブ６４および第２チューブ６６が配置されている。

ここで、放熱用熱交換器６０Ａは、第１冷媒流路が第２冷媒流路よりも外部空気の流れ方向の上流側に位置するように、第１チューブ６４および第２チューブ６６を配置することが考えられる。

しかし、このような配置構成とすると、放熱用熱交換器６０Ａに流入した外部空気が、第１冷媒との熱交換によって、第２冷媒流路を流れる第２冷媒の温度以上となることがある。この場合、第２冷媒流路を流れる第２冷媒を外部空気に放熱させることができなくなってしまう。第２凝縮部３２における放熱の停止は、沸騰冷却装置３０における第２冷媒の自然循環が停止して、沸騰冷却装置３０の機能を発揮できなくなる要因となることから好ましくない。

上記のことを考慮して、本実施形態の放熱用熱交換器６０Ａは、第１冷媒流路が第２冷媒流路よりも外部空気の流れ方向の下流側に位置するように、第１チューブ６４および第２チューブ６６が配置されている。

さらに、本実施形態の放熱用熱交換器６０は、第１冷媒と第２冷媒との熱交換を抑えるために、第１冷媒流路を流れる第１冷媒と第２冷媒流路を流れる第２冷媒とが並行流となるように、第１チューブ６４および第２チューブ６６が設定されている。すなわち、本実施形態の放熱用熱交換器６０Ａは、第１凝縮部２４の第１ガス冷媒導入口２４ａと第２凝縮部３２の第２ガス冷媒導入口３２ａとが隣り合う配置構成となっている。加えて、本実施形態の放熱用熱交換器６０Ａは、第１凝縮部２４の第１液冷媒導出口２４ｂと第２凝縮部３２の第２液冷媒導出口３２ｂとが隣り合う配置構成となっている。

具体的には、放熱用熱交換器６０Ａは、第１ガス冷媒導入口２４ａが第１凝縮部２４の上端側に配置されると共に、第２ガス冷媒導入口３２ａが第２凝縮部３２の上端側に配置されている。また、放熱用熱交換器６０Ａは、第１液冷媒導出口２４ｂが第１凝縮部２４の下端側に配置されると共に、第２液冷媒導出口３２ｂが第２凝縮部３２の下端側に配置されている。

続いて、本実施形態の吸熱用熱交換器７０Ａは、図４、図６に示すように、フィンアンドチューブ方式の熱交換器で構成されている。本実施形態の吸熱用熱交換器７０Ａは、第１蒸発部２８と第２蒸発部３４とが供給空気の流入方向ＡＦ２に対して直列に並ぶように配置されている。すなわち、本実施形態の吸熱用熱交換器７０Ａは、第１冷媒流路と第２冷媒流路とが供給空気の流入方向ＡＦ２に対して直列に並ぶように、第１チューブ７４および第２チューブ７６が配置されている。

ここで、吸熱用熱交換器７０Ａは、第１冷媒流路が第２冷媒流路よりも供給空気の流れ方向の上流側に位置するように、第１チューブ７４および第２チューブ７６を配置することが考えられる。

しかし、このような配置構成とすると、吸熱用熱交換器７０Ａに流入した供給空気が、第１冷媒との熱交換によって、第２冷媒流路を流れる第２冷媒の温度以下となることがある。この場合、第２冷媒流路を流れる第２冷媒による供給空気からの吸熱を行うことができなくなってしまう。第２蒸発部３４における吸熱の停止は、沸騰冷却装置３０における第２冷媒の自然循環が停止して、沸騰冷却装置３０の機能を発揮できなくなる要因となることから好ましくない。

上記のことを考慮して、本実施形態の吸熱用熱交換器７０Ａは、第１冷媒流路が第２冷媒流路よりも供給空気の流れ方向の下流側に位置するように、第１チューブ７４および第２チューブ７６が配置されている。

さらに、本実施形態の吸熱用熱交換器７０Ａは、第１冷媒と第２冷媒との熱交換を抑えるために、第１冷媒流路を流れる第１冷媒と第２冷媒流路を流れる第２冷媒とが並行流となるように、第１チューブ７４および第２チューブ７６が設定されている。すなわち、本実施形態の吸熱用熱交換器７０Ａは、第１蒸発部２８の第１ガス冷媒導出口２８ｂと第２蒸発部３４の第２ガス冷媒導出口３４ｂとが隣り合う配置構成となっている。加えて、本実施形態の吸熱用熱交換器７０Ａは、第１蒸発部２８の第１液冷媒導入口２８ａと、第２蒸発部３４の第２液冷媒導入口３４ａとが隣り合う配置構成となっている。

具体的には、吸熱用熱交換器７０Ａは、第１ガス冷媒導出口２８ｂが第１蒸発部２８の上端側に配置されると共に、第２ガス冷媒導出口３４ｂが第２蒸発部３４の上端側に配置されている。また、吸熱用熱交換器７０Ａは、第１液冷媒導入口２８ａが第１蒸発部２８の下端側に配置されると共に、第２液冷媒導入口３４ａが第２蒸発部３４の下端側に配置されている。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の複合型冷凍機１０は、第１実施形態の複合型冷凍機１０と同様の構成から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

特に、本実施形態の放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａは、第１冷媒流路と第２冷媒流路とが、供給空気または外部空気の流入方向に対して直列に並ぶように設定されている。

これによると、冷凍サイクル装置２０の圧縮機２２が停止された状態であっても、放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０における第２冷媒の熱交換面積を充分に確保することができる。従って、本実施形態の複合型冷凍機１０では、放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａにおける外部空気への放熱機能または供給空気からの吸熱機能を充分に発揮させることが可能となる。

また、本実施形態の放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａは、第１冷媒流路が第２冷媒流路よりも供給空気または外部空気の流れ方向の下流側に位置するように設定されている。

これによると、第１冷媒と供給空気または外部空気との温度差を確保しつつ、第２冷媒と供給空気または外部空気との温度差を確保することができる。従って、放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａにおける外部空気への放熱機能または供給空気からの吸熱機能を充分に発揮させることが可能となる。

具体的には、本実施形態の放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａは、第１冷媒と第２冷媒とが並行流となるように第１冷媒流路および第２冷媒流路が設定されている。

これによると、第１冷媒流路および第２冷媒流路における近接する部位を流れる第１冷媒と第２冷媒との温度差が縮小される。このため、放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａにおける第１冷媒流路を流れる第１冷媒と第２冷媒流路を流れる第２冷媒との熱交換を充分に抑制することが可能となる。

（他の実施形態）
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

上述の各実施形態では、放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０をフィンアンドチューブ方式の熱交換器で構成する例を説明したが、これに限定されない。放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０は、例えば、隣り合うチューブの間にコルゲートフィンを配置する方式の熱交換器で構成されていてもよい。

上述の各実施形態では、放熱用熱交換部および吸熱用熱交換部の双方を単一の熱交換器で構成する例について説明したが、これに限定されない。複合型冷凍機１０は、例えば、放熱用熱交換部および吸熱用熱交換部の一方が単一の熱交換器で構成されていてもよい。

また、複合型冷凍機１０は、放熱用熱交換部および吸熱用熱交換部のうち、一方の熱交換部が第１実施形態で説明した熱交換器構造を有し、他方の熱交換部が第２実施形態で説明した熱交換器構造を有する構成となっていてもよい。

上述の第１実施形態の如く、放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０において第１冷媒流路における冷媒入口側と第２冷媒流路における冷媒出口側とが隣り合わない配置構成とすることが望ましいが、これに限定されない。放熱用熱交換器６０および吸熱用熱交換器７０は、例えば、第１冷媒流路における冷媒入口側と第２冷媒流路における冷媒出口側とが隣り合う配置構成となっていてもよい。

上述の第２実施形態の如く、放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａにおいて第１冷媒と第２冷媒とが並行流となるように、第１冷媒流路および第２冷媒流路を設定することが望ましいが、これに限定されない。放熱用熱交換器６０Ａおよび吸熱用熱交換器７０Ａは、例えば、第１冷媒と第２冷媒とが対向流となるように、第１冷媒流路および第２冷媒流路が設定されていてもよい。

上述の各実施形態では、通信機器ＣＥが収容された筐体ＣＵの内部空間を冷却する冷却システムに対して、本発明の複合型冷凍機１０を適用する例について説明したが、これに限定されない。本発明の複合型冷凍機１０は、例えば、家屋等の室内空間を冷却する装置に対して適用可能である。

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、複合型冷凍機は、以下の構成となっている。すなわち、複合型冷凍機において、冷凍サイクル装置の第１凝縮部および沸騰冷却装置の第２凝縮部を放熱用熱交換部とし、冷凍サイクル装置の第１蒸発部および沸騰冷却装置の第２蒸発部を吸熱用熱交換部としたとする。この際、放熱用熱交換部および吸熱用熱交換部のうち、少なくとも一方の熱交換部は、第１冷媒が流通する第１冷媒流路と第２冷媒が流通する第２冷媒流路とが個別に設定された単一の熱交換器で構成されている。

第２の観点によれば、複合型冷凍機の熱交換器は、第１冷媒流路と第２冷媒流路とが、供給空気または外部空気の流入方向に対して並列に並ぶように設定されている。これによると、熱交換器における第１冷媒流路を流れる第１冷媒と第２冷媒流路を流れる第２冷媒との熱交換を抑制して、熱交換器における外部空気への放熱機能または供給空気からの吸熱機能を充分に発揮させることが可能となる。

第３の観点によれば、複合型冷凍機の熱交換器は、第１冷媒流路における冷媒出口側が第２冷媒流路における冷媒入口側と隣り合うと共に、第１冷媒流路における冷媒入口側が第２冷媒流路における冷媒出口側と隣り合わないように設定されている。

これによると、第１冷媒流路および第２冷媒流路における近接する部位を流れる第１冷媒と第２冷媒との温度差が縮小されるので、熱交換器における第１冷媒流路を流れる第１冷媒と第２冷媒流路を流れる第２冷媒との熱交換を充分に抑制することが可能となる。

第４の観点によれば、複合型冷凍機の熱交換器は、第１冷媒流路と第２冷媒流路とが、供給空気または外部空気の流入方向に対して直列に並ぶようにように設定されている。これによると、冷凍サイクル装置の圧縮機が停止された状態であっても、熱交換器における第２冷媒の熱交換面積を充分に確保することができるので、熱交換器における外部空気への放熱機能または供給空気からの吸熱機能を充分に発揮させることが可能となる。

第５の観点によれば、複合型冷凍機の熱交換器は、第１冷媒流路が第２冷媒流路よりも供給空気または外部空気の流れ方向の下流側に位置するように設定されている。これによると、第１冷媒と供給空気または外部空気との温度差を確保しつつ、第２冷媒と供給空気または外部空気との温度差を確保することができるので、熱交換器における外部空気への放熱機能または供給空気からの吸熱機能を充分に発揮させることが可能となる。

第６の観点によれば、複合型冷凍機の熱交換器は、第１冷媒と第２冷媒とが並行流となるように第１冷媒流路および第２冷媒流路が設定されている。これによると、第１冷媒流路および第２冷媒流路における近接する部位を流れる第１冷媒と第２冷媒との温度差が縮小されるので、熱交換器における第１冷媒流路を流れる第１冷媒と第２冷媒流路を流れる第２冷媒との熱交換を充分に抑制することが可能となる。

１０ 複合型冷凍機
２０ 冷凍サイクル装置
２２ 圧縮機
２４ 第１凝縮部
２６ 減圧機構
２８ 第１蒸発部
３０ 沸騰冷却装置
３２ 第２凝縮部
３４ 第２蒸発部

Claims (6)

1. 第１冷媒の強制循環によって冷却対象空間に供給する供給空気を冷却する蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（２０）と、
   第２冷媒の自然循環によって前記供給空気を冷却する沸騰冷却装置（３０）と、を備え、
   前記冷凍サイクル装置は、圧縮機（２２）、前記圧縮機から吐出された第１冷媒を外部空気に放熱させて凝縮させる第１凝縮部（２４）、前記第１凝縮部から流出した第１冷媒を減圧させる減圧機構（２６）、前記減圧機構で減圧された第１冷媒を蒸発させて前記供給空気から吸熱する第１蒸発部（２８）を含んで構成されており、
   前記沸騰冷却装置は、第２冷媒を蒸発させて前記供給空気から吸熱する第２蒸発部（３４）、前記第２蒸発部で蒸発した気相状態の第２冷媒を前記外部空気に対して放熱させて凝縮させる第２凝縮部（３２）を含んで構成されており、
   前記第１凝縮部および第２凝縮部を放熱用熱交換部とし、前記第１蒸発部および第２蒸発部を吸熱用熱交換部としたとき、
   前記放熱用熱交換部および前記吸熱用熱交換部のうち、少なくとも一方の熱交換部は、第１冷媒が流通する第１冷媒流路と第２冷媒が流通する第２冷媒流路とが個別に設定された単一の熱交換器で構成されている複合型冷凍機。
2. 前記熱交換器は、前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路とが、前記供給空気または前記外部空気の流入方向に対して並列に並ぶように設定されている請求項１に記載の複合型冷凍機。
3. 前記熱交換器は、前記第１冷媒流路における冷媒出口側が前記第２冷媒流路における冷媒入口側と隣り合うと共に、前記第１冷媒流路における冷媒入口側が前記第２冷媒流路における冷媒出口側と隣り合わないように設定されている請求項２に記載の複合型冷凍機。
4. 前記熱交換器は、前記第１冷媒流路と前記第２冷媒流路とが、前記供給空気または前記外部空気の流入方向に対して直列に並ぶようにように設定されている請求項１に記載の複合型冷凍機。
5. 前記熱交換器は、前記第１冷媒流路が前記第２冷媒流路よりも前記供給空気または前記外部空気の流れ方向の下流側に位置するように設定されている請求項４に記載の複合型冷凍機。
6. 前記熱交換器は、前記第１冷媒と前記第２冷媒とが並行流となるように前記第１冷媒流路および前記第２冷媒流路が設定されている請求項４または５に記載の複合型冷凍機。

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