JP2019095164A

JP2019095164A - 冷却システム

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Publication number: JP2019095164A
Application number: JP2017227471A
Authority: JP
Inventors: 勝関; Masaru Seki
Original assignee: SHINSEI REIZOU KOGYO KK
Current assignee: SHINSEI REIZOU KOGYO KK
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: JP7340215B2

Abstract

【課題】導入コストが安い、ノンフロン冷媒の冷却システムを提供する。【解決手段】冷却システム２は、冷蔵庫１０と、冷蔵庫１０の外部空間に配された圧縮機２０と、収容空間ＳＫに配された蒸発機３０と、圧縮機２０から蒸発機３０へ可燃性の冷媒を送る冷媒送り管４１と、蒸発機から圧縮機２０へ冷媒を戻す冷媒戻し管４２と、制御ユニット８０と、を備える。冷媒漏れセンサ５１のセンシングデータの値が閾値未満の場合は、制御ユニット８０の制御の下、各弁６１〜６２は開状態となり、圧縮機２０及び蒸発機３０を運転し、各ファン５３〜５４は停止する。一方、センシングデータの値が閾値以上の場合は、制御ユニット８０の制御の下、各弁６１〜６２は閉状態となり、圧縮機２０及び蒸発機３０は停止し、各ファン５３〜５４は運転する。【選択図】図２

Description

本発明は、冷却システムに関する。

従来、冷凍・冷蔵装置の冷媒としてフロンガスが利用されてきた。しかしながら、近年、地球温暖化やオゾン層破壊などの環境問題がクローズアップされており、１９９７年の京都議定書や２０１５年のパリ協定など、国際社会が一丸となって環境問題に取り組み始めている。こうした背景より、フッ素を含有しない冷媒（ノンフロン冷媒）の開発や、ノンフロン冷媒を利用した冷却システムの研究開発が進められている（例えば、特許文献１）。

特開２０１７−６７３９３号公報

ノンフロン冷媒としては、二酸化炭素、アンモニアやプロパン等の炭化水素等が知られている。ところが、二酸化炭素、アンモニアの場合には、冷媒を循環するための循環機構（配管等）の導入費用が高額となってしまう。また、プロパン等の炭化水素の場合には、可燃性の問題があった。このため、ノンフロン冷媒の冷却システムの普及が遅れていた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、導入コストが安い、ノンフロン冷媒の冷却システムを提供しようとするものである。

本発明の冷却システムは、冷却品を収容する収容空間を有する冷却庫と、前記冷却庫の外に配された圧縮機と、前記収容空間に配された蒸発機と、前記圧縮機から前記蒸発機へ可燃性の冷媒を送る冷媒送り管と、前記蒸発機から前記圧縮機へ前記冷媒を戻す冷媒戻し管と、前記収容空間において下方に配された排気ファンと、前記冷媒送り管に設けられた送り側弁機構と、前記冷媒戻し管に設けられた戻し側弁機構と、前記冷媒の漏れを検出する冷媒漏れセンサと、各部を制御する制御部と、を備え、前記冷媒は空気よりも重く、前記制御部は、前記排気ファンが駆動するとともに前記弁機構が閉じた拡散状態と、前記排気ファンが停止するとともに前記弁機構が開いた非拡散状態と、の間で切替自在であり、前記制御部は、前記冷媒漏れセンサが検出した漏れ量が所定値以上の場合には前記拡散状態とし、前記漏れ量が所定値未満の場合には前記非拡散状態とすることを特徴とする。

本発明によれば、可燃性冷媒の系統が屋外にあるため、ノンフロン冷媒の冷却システムの導入コストが安くなる。結果、ノンフロン冷媒の冷却システムの導入が広まるため、結果として、地球温暖化やオゾン層破壊などの環境問題の解決に至る。

冷却システムの概要を示す斜視図である。冷蔵庫の収容空間の概要を示す斜視図である。冷却システムの構成部品の配置の概要を示す平面図である。

図１〜３に示すように、冷却システム２は、冷蔵品Ｍを収容する収容空間ＳＫを有する冷蔵庫１０と、冷蔵庫１０の外部空間に配された圧縮機２０と、収容空間ＳＫに配された蒸発機３０と、圧縮機２０から蒸発機３０へ可燃性の冷媒を送る冷媒送り管４１と、蒸発機から圧縮機２０へ冷媒を戻す冷媒戻し管４２と、制御ユニット８０と、を備える。

冷蔵庫１０は、人の出入りや冷蔵品Ｍの搬入・搬出のための開口と、開口に設けられたドアＤとを備える。開口は、ドアＤにより、収容空間ＳＫと外部空間が連通した開放状態と、収容空間ＳＫと外部空間が断絶した閉塞状態との間で切替自在となる。冷蔵庫１０と圧縮機２０との間の冷媒送り管４１及び冷媒戻し管４２は、外部空間に露出している。

冷媒は、可燃性冷媒であり、２０１４年２月現在における高圧法における可燃性に区分する冷媒である。冷媒の中でも、空気よりも重いものが好ましく、例えば、炭化水素（プロピレン、プロパン、ブタン等）がある。

制御ユニット８０は、各部を操作する操作部と、操作部や内蔵プログラムに従い各部を制御する制御部と、アラームの通知や各部の状態を表示する出力部と、を備える。冷媒送り管４１と冷媒戻し管４２とによって、圧縮機２０と蒸発機３０との間に冷媒の循環路が形成される。

さらに、冷却システム２は、冷媒の漏れを検出する冷媒漏れセンサ５１と、収容空間ＳＫの温度を検出する温度センサ（図示省略）と、収容空間ＳＫにおいて下方に配された排気ファン５４と、収容空間ＳＫにおいて上方に配された給気ファン５５と、冷媒送り管４１に設けられた送り側弁６１と、冷媒戻し管４２に設けられた戻し側弁６２と、を備える。

冷媒漏れセンサ５１は、収容空間ＳＫに複数配されることが好ましい。冷媒漏れセンサ５１の設置場所としては、冷媒の循環経路（例えば蒸発機３０）の下方、冷媒の循環経路（例えば蒸発機３０）の近傍、排気ファン５４の近傍や給気ファン５５の近傍等がある。冷媒漏れセンサ５１としては、冷媒の濃度を検出可能な濃度センサを用いることができる。温度センサは、収容空間ＳＫに複数配されることが好ましく、冷媒漏れセンサ５１の近傍に配置されていてもよい。

排気ファン５４は、収容空間ＳＫにある気体を冷蔵庫１０の外部空間へ送り出すものであり、給気ファン５５は、冷蔵庫１０の外部空間にある気体を収容空間ＳＫへ送るものである。排気ファン５４と給気ファン５５により収容空間ＳＫにおける冷媒の濃度を低下させることができる。排気ファン５４は、給気ファン５５よりも低い位置に配されることが好ましい。排気ファン５４は、冷媒の循環経路に対して対向する位置に設けられることが好ましい。例えば、冷媒の循環経路が冷蔵庫１０のある内壁に設けられている場合、排気ファン５４は、当該内壁と対向する内壁に設けられることが好ましい。給気ファン５５は、排気ファン５４に対向するように配されてもよいが、図示するように、冷媒の循環経路と排気ファン５４との間に配されてもよい。また、排気ファン５４による空気の吸引方向Ｄ５４は、給気ファン５５による空気の供給方向Ｄ５５と交差することが好ましく、直交することが好ましい。

送り側弁６１は冷蔵庫１０の外にある送り側外弁６１Ｇと、収容空間ＳＫにある送り側内弁６１Ｎとを備える。同様に、戻し側弁６２は、冷蔵庫１０の外にある戻し側外弁６２Ｇと、収容空間ＳＫにある戻し側内弁６２Ｎとを備える。

制御ユニット８０は、各センサ５１のセンシングデータを読み取る。さらに、制御ユニット８０は、各ファン５３〜５４の運転及び停止や各弁６１〜６２の開閉操作等を行う。

次に、冷却システム２の使用方法について説明する。

制御ユニット８０は、冷媒漏れセンサ５１のセンシングデータを読み取み、センシングデータの値と、あらかじめ設定された閾値（例えば、10％ＬＥＬ。ＬＥＬ：爆発下限界）とを比較する。読み取った値が閾値未満の場合は、制御ユニット８０の制御の下、各弁６１〜６２は開状態となり、圧縮機２０及び蒸発機３０を運転し、各ファン５４〜５５は停止する（非拡散状態）。このため、冷媒の循環路を冷媒が循環し、圧縮機２０では冷媒が圧縮され、蒸発機３０では圧縮された冷媒が周りの熱を奪って蒸発する。この結果、収容空間ＳＫに収容された冷蔵品Ｍが冷やされる。

一方、制御ユニット８０は、センシングデータの値と閾値とを比較し、読み取った値が閾値以上の場合は、制御ユニット８０の制御の下、各弁６１〜６２は閉状態となり、圧縮機２０及び蒸発機３０は停止し、各ファン５４〜５５は運転する（拡散状態）。この結果、収容空間ＳＫ内の気体は冷蔵庫１０の外部空間へ排気される。したがって、冷媒の漏れがおきたときには、収容空間ＳＫ内の気体は冷蔵庫１０の外部空間へ排気されるため、可燃性の冷媒が収容空間ＳＫに留まることがない。したがって、可燃性冷媒の漏れによる引火等のリスクを低減することができる。

なお、センシングデータの値が閾値以上の場合は、制御ユニット８０の制御の下、各弁６１〜６２は閉状態としたが、閉状態にする順序としては、送り側外弁６１Ｇ及び戻し側外弁６２Ｇを閉状態とした後に、送り側内弁６１Ｎ及び戻し側内弁６２Ｎを閉状態とすることが好ましい。また、拡散状態へ遷移した後、制御ユニット８０は、センシングデータの値と閾値とを比較し、センシングデータの値が閾値未満となった場合には、制御ユニット８０は各部を制御して非拡散状態とすることがよい。このとき、弁６１〜６２を開状態にする順序としては、送り側内弁６１Ｎ及び戻し側内弁６２Ｎを開状態とした後に、送り側外弁６１Ｇ及び戻し側外弁６２Ｇを開状態としてもよい。

制御ユニット８０は、冷媒漏れセンサ５１や温度センサのセンシングデータを内蔵する記憶媒体に記憶していることが好ましい。これにより、拡散状態において、冷蔵庫１０内の温度が所定の閾値以上となっているか否かを判別することができる。これにより、収容されていた冷蔵品Ｍの品質を管理することができる。なお、冷媒の濃度の閾値としては、拡散状態での温度上昇を見越して設定しておくことが好ましい。

制御ユニット８０は、冷媒漏れセンサ５１や温度センサのセンシングデータの値が閾値以上となった場合、その旨を通報するアラームを出力してもよい。

上記実施形態では、冷蔵庫として説明したが、本発明は冷蔵庫に限られず、冷凍庫や空調などの冷却システムにも適用可能である。

排気ファン５４には、排気ダクト６４が設けられていることが好ましい。排気ダクト６４は、通気性のよいところまで延びていることが好ましい。これにより、冷蔵庫１０内の気体を外部空間へ拡散することができる。

なお、冷却システム２は、冷媒を送るためのポンプを備えていてもよい。ポンプは、冷媒送り管４１又は冷媒戻し管４２に配されることが好ましい。ポンプの設置場所は、冷蔵庫１０の外と収容空間ＳＫのいずれでもよいが、冷蔵庫１０の外部空間の方が好ましい。制御ユニット８０は、ポンプの運転及び停止を行うことが可能であり、非拡散状態の場合にはポンプを運転させて、拡散状態の場合にはポンプを停止させる、としてもよい。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

２冷却システム
１０冷蔵庫
２０圧縮機
３０蒸発機
４１冷媒送り管
４２冷媒戻し管
５１冷媒漏れセンサ
５４排気ファン
５５給気ファン
６１送り側弁
６１Ｇ送り側外弁
６１Ｎ送り側内弁
６２戻し側弁
６２Ｇ戻し側外弁
６２Ｎ戻し側内弁
６４排気ダクト
８０制御ユニット

Claims

冷却品を収容する収容空間を有する冷却庫と、
前記冷却庫の外に配された圧縮機と、
前記収容空間に配された蒸発機と、
前記圧縮機から前記蒸発機へ可燃性の冷媒を送る冷媒送り管と、
前記蒸発機から前記圧縮機へ前記冷媒を戻す冷媒戻し管と、
前記収容空間において下方に配された排気ファンと、
前記冷媒送り管に設けられた送り側弁機構と、
前記冷媒戻し管に設けられた戻し側弁機構と、
前記冷媒の漏れを検出する冷媒漏れセンサと、
各部を制御する制御部と、を備え、
前記冷媒は空気よりも重く、
前記制御部は、前記排気ファンが駆動するとともに前記弁機構が閉じた拡散状態と、前記排気ファンが停止するとともに前記弁機構が開いた非拡散状態と、の間で切替自在であり、
前記制御部は、前記冷媒漏れセンサが検出した漏れ量が所定値以上の場合には前記拡散状態とし、前記漏れ量が所定値未満の場合には前記非拡散状態とすることを特徴とする冷却システム。
前記送り側弁機構及び前記戻し側弁機構は、
前記冷却庫の外にある外弁と、
前記収容空間にある内弁と、をそれぞれ備え、
前記制御部は、前記冷媒漏れセンサが検出した漏れ量が所定値以上の場合、両方の前記外弁を閉じた後に、両方の前記内弁を閉めることを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
前記冷媒漏れセンサは、前記冷媒の循環経路の下方、前記冷媒の循環経路の近傍、及び前記排気ファンの近傍のうち少なくとも１つに配されたことを特徴とする請求項１または２記載の冷却システム。
前記排気ファンは、前記冷媒の循環経路に対向するように配されたことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の冷却システム。
前記収容空間において上方に配された給気ファンを備え、
前記拡散状態では前記給気ファン及び前記排気ファンが駆動し、
前記非拡散状態では前記給気ファン及び前記排気ファンが停止することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項記載の冷却システム。
前記給気ファンは、前記冷媒の循環経路と同じ高さ、又は前記冷媒の循環経路よりも上方に位置し、
前記冷媒漏れセンサは、前記給気ファンの近傍に配されたことを特徴とする請求項５記載の冷却システム。
前記排気ファンの排気方向は前記給気ファンの給気方向と交差することを特徴とする請求項５または６記載の冷却システム。
前記給気ファンは、前記冷媒の循環経路及び前記排気ファンの間に配されたことを特徴とする請求項５ないし７のうちいずれか１項記載の冷却システム。