JP6955181B2 - 空気冷媒サイクルを用いた冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気冷媒サイクルを用いた冷却装置に関する。

種々の素材や加工品並びに生鮮食料品等を保存するために倉庫等の被冷却室に適用される冷却装置が広く知られている。このような冷却装置にあっては、従来、フロンなどの冷媒を利用していたが、近年、環境保全の観点から空気冷媒を用いた冷却装置が求められている。

空気冷媒を用いた冷却装置として、例えば、特許文献１に示されるように、被冷却室から配管経路内に取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された高圧高温の空気を冷却する熱交換器と、熱交換器により冷却された高圧低温の空気を低圧（略１気圧）に膨張させる膨張機と、を備え、膨張機により膨張された超低温の空気を配管経路から被冷却室に供給する開放式の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置がある。

このような開放式の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置にあっては、被冷却室の出入口から流入する外気（大気）や該被冷却室内で作業する作業者の呼気が混入することがあり、これらの外気や呼気により冷却装置内の空気に含まれる水分量が変化するため、冷却装置の配管経路内、特に温度が低い膨張機の下流側で空気中の水分が凝固して霜が形成され、この霜を多く含む超低温の空気が被冷却室に吹出されることがあった。そこで、特許文献１の冷却装置は、膨張機と被冷却室との間に超低温の空気に含まれる水分を捕集する除霜器を設けている。

国際公開第２００６／０１１２９７号公報（第７頁、第１図）

特許文献１の冷却装置は、空気冷媒サイクル内を循環移動する空気に伴う凝固若しくは昇華した水分、すなわち霜を除霜器によって捕集するものである。しかしながら、この冷却装置の配管経路において空気中の水分が凝固し易い膨張器の下流側では、霜がサイクル内を流動することなく、膨張器の下流側の壁面に付着したまま滞留するため、除霜器で補修することができなかった。このように滞留した霜が経時的に増大し、空気冷媒サイクル内の空気流路を阻害して、吹き出し空気の流れ場に乱れが生じ、膨張機の回転軸を支持する磁気軸受等の運転制御に影響を与えるという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、配管内部に付着する霜の影響を受けることなく、長期に亘り安定した冷却運転の制御を維持することのできる空気冷媒サイクルを用いた冷却装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置は、
被冷却室から回収した空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された空気を冷却する熱交換器と、前記熱交換器により冷却された空気を膨張させる膨張機とが配管により接続された空気冷媒サイクルを用いた冷却装置であって、
前記膨張機の下流側の配管部材の内部に向け圧縮空気を噴出させる噴流発生部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、空気冷媒サイクルにおいて低温環境となる膨張機よりも下流側の配管部材の内部に付着した霜を、当該内部に向けて噴出する圧縮空気によって剥離することができるため、冷却運転の制御を維持できる。また、この噴流空気を空気冷媒に混合して冷却することで、空気冷媒の一部として利用できる。

前記圧縮空気は、前記圧縮機で圧縮された空気であることを特徴としている。
この特徴によれば、空気冷媒サイクルの圧縮機で生成される圧縮空気を利用することができる。

前記噴流発生部は、前記膨張機の上流側と該膨張機の下流側とをバイパスする連通部を有していることを特徴としている。
この特徴によれば、膨張機の上流側の高圧の圧縮空気を、連通部を介し下流側に導出して噴流空気として利用することができる。

前記噴流発生部は、前記連通部を開閉する開閉弁を有していることを特徴としている。
この特徴によれば、開閉弁を間欠的に開放することで簡便に噴流空気を噴出させることができるとともに、常時は開閉弁を閉塞することで空気冷媒の冷却効率を維持することができる。

前記噴流発生部は、前記配管部材の前記内壁に形成された複数の噴流孔を有していることを特徴としている。
この特徴によれば、配管部材の内壁に形成された複数の噴流孔から噴出する噴流空気によって、当該内壁に付着した霜を剥離しやすい。

前記配管部材の外壁に、前記複数の噴流孔を外嵌する外嵌部材が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、外嵌部材の内側を介し複数の噴流孔を連通状態にできるため、これらの噴流孔から略同じ圧力の噴流空気を噴出させることができる。

前記配管部材よりも下流側に除霜器が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、噴流発生部により配管部材の内部にて剥離された霜を、配管部材よりも下流側の除霜器にて捕集することができる。

本発明の実施例における空気冷媒サイクルを用いた冷却装置の冷却状態を示す図である。 （ａ）は、膨張タービンの内部構造を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。 （ａ）は、除霜器を示す平面視断面模式図であり、（ｂ）は、除霜器を示す側面視断面模式図である。 空気冷媒サイクルを用いた冷却装置のデフロスト状態を示す図である。 空気冷媒サイクルを用いた冷却装置の別形態を示す図である。 変形例における膨張タービンの内部構造を示す断面図である。

本発明に係る空気冷媒サイクルを用いた冷却装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る空気冷媒サイクルを用いた冷却装置につき、図１から図６を参照して説明する。先ず図１の符号１は、本発明の適用された空気冷媒サイクルを用いた冷却装置である。

図１に示されるように、本実施例における冷却装置１は、種々の素材や加工品並びに生鮮食料品等の被冷却物を保存するため空間である被冷却室２に接続される配管系統である。冷却装置１は、被冷却室２から空気を吸い込むとともに、該空気を冷却装置１内で冷却した後、被冷却室２に還元する空気冷媒サイクルを用いた冷却装置である。

より詳しくは、被冷却室２は、外部から作業者が出入り可能な出入口を有しているため、被冷却室２内には、出入口から流入する外気（大気）や該被冷却室内で作業する作業者の呼気が必然的に混入するようになっている。すなわち、冷却装置１内に取り込まれる空気に含まれる水分量が変化する、所謂開放式の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置となっている。尚、この冷却装置１は、系の温度・圧力の違いにより、冷凍用、冷蔵用、空調冷房用等に適用でき、より好適には−５５℃以下の超低温域の冷凍システムに適用される。

次に冷却装置１の構造について説明する。冷却装置１は、コンプレッサＣ（圧縮機）、第１熱交換器３、第２熱交換器４、膨張タービンＥ（膨張機）、除霜器６を主に備え、これらの機器が後述するように配管及び弁を介し連通可能状態で接続されている。

詳しくは、コンプレッサＣの下流側には、配管７ａを介して第１熱交換器３の高温側配管３ａが接続されている。第１熱交換器３の高温側配管３ａの下流側には、配管７ｂを介して第２熱交換器４の高温側配管４ａが接続されており、第２熱交換器４の高温側配管４ａの下流側には、配管７ｃを介して膨張タービンＥが接続されており、膨張タービンＥの下流側には、配管７ｅを介して除霜器６が接続されている。また、膨張タービンＥよりも上流側の配管７ｃと、膨張タービンＥよりも下流側の配管７ｅとの間に、膨張タービンＥをバイパスして連通する連通路としての連通管７ｄが設けられている。

除霜器６の下流側には、配管７ｆを介して入口弁８（切換手段）が接続されており、入口弁８の下流側は、配管７ｈを介して被冷却室２内の図示しない一方の通気口に接続されている。被冷却室２内の図示しない他方の通気口には、配管７ｊを介して三方切換弁である出口弁９（切換手段）が接続されており、出口弁９の下流側には、配管７ｋを介して第２熱交換器４の低温側配管４ｂが接続されており、第２熱交換器４の低温側配管４ｂの下流側には、配管７ｍを介してコンプレッサＣに接続されている。また、配管７ｆは、分岐するバイパス管７ｎを有し、バイパス管７ｎは、出口弁９に接続されている。

コンプレッサＣ及び膨張タービンＥは、モータ１０により駆動される。このモータ１０は、磁気軸受によって非接触状態で支持され同軸上に延びる一対の駆動軸１０ａ，１０ｂを備え、それぞれにコンプレッサＣと膨張タービンＥとが接続されており、膨張タービンＥの上流側の高圧空気により生じる該膨張タービンＥの回転動力が、駆動軸１０ｂを介してコンプレッサＣの駆動軸１０ａに伝達されることで、動力回収がなされるように構成されている。

また、モータ１０には、空冷用のファン１２ａにより空気が循環する空冷用循環流路１２が接続されており、ファン１２ａ及び空冷用循環流路１２により冷却されるようになっている。また、空冷用循環流路１２には、空冷用循環流路１２内の空気と熱交換するラジエータ１３が接続されている。

第１熱交換器３は、本実施例では水冷式の熱交換器であり、コンプレッサＣから第２熱交換器４に空気が流れる高温側配管３ａと、高温側配管３ａとは別系統であり冷却水が循環する低温側配管３ｂと、を備えており、高温側配管３ａと低温側配管３ｂとの間で熱交換を行うことにより、高温側配管３ａ内を流れる空気を冷却できるようになっている。尚、ここでいう高温側配管３ａ及び低温側配管３ｂとは、第１熱交換器３において熱交換を行う２つの配管の内部を流れる空気を比較したときの高温側、低温側である。

第２熱交換器４は、第１熱交換器３で冷却された空気が流れる高温側配管４ａと、被冷却室２からコンプレッサＣに空気が流れる低温側配管４ｂと、を備えており、高温側配管４ａと低温側配管４ｂとで熱交換することで高温側配管４ａを流れる空気を冷却できるようになっている。尚、ここでいう高温側配管４ａ及び低温側配管４ｂとは、第２熱交換器４において熱交換を行う２つの配管の内部を流れる空気を比較したときの高温側、低温側である。

図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、膨張タービンＥは、駆動軸１０ｂを回転駆動するタービン翼２１と、このタービン翼２１を密封状に外嵌し、タービン翼２１を回転させながら送出される空気を順次下流側に導出する筒状部材２２と、が主として構成されている。筒状部材２２は、下流側に向けて漸次拡径される略円錐台形状の管壁２２ｂを有し、管壁２２ｂの内部を空気が膨張しながら流れるように構成されており、管壁２２ｂの下流側に位置する大径側のフランジ２２ａが配管７ｅに接続されている。

また、筒状部材２２の略円錐台形状の管壁２２ｂには、該管壁２２ｂの内外を径方向に貫通する小径の噴出孔としての貫通孔２３が、周方向に沿って等配且つ、空気の流れ方向すなわち軸方向に沿って本実施例では３列にわたり複数形成されている。なお、これら貫通孔２３の配置は、本実施例に限られず、例えば螺旋状に離間して配置されてもよい。

また、筒状部材２２の管壁２２ｂには、これら複数の貫通孔２３をまとめて外嵌する筒状の外嵌部材２４が、管壁２２ｂの外面との間に隙間を形成して密封状に取り付けられている。この外嵌部材２４は、周方向に分割されるとともに軸方向の両端の内周部に環状のシール部材２５が設けられている。

さらに外嵌部材２４の管壁には、該管壁の内外を連通する連通孔２４ａが形成されるとともに、この連通孔２４ａに連通する連通管７ｄの一端側が密封状に接続されている。この連通管７ｄには、その内部を開閉可能な開閉弁５が介設されており、また図１に示されるように、連通管７ｄの他端側は、膨張タービンＥよりも上流側の配管７ｃに接続されている。すなわち、連通管７ｄは、膨張タービンＥよりも上流側の圧縮空気を膨張タービンＥに通さずに下流側に送出するバイパス管として機能するものである。

上記した筒状部材２２に形成された複数の貫通孔２３、外嵌部材２４、連通管７ｄ及び開閉弁５は、本発明に係る噴流発生部を構成している。

次に、図３（ａ），（ｂ）に示されるように、除霜器６は、上記した噴流発生部よりも下流側に設けられ、配管７ｅと配管７ｆとを接続する箱状のケース６ａと、ケース６ａを配管７ｅ側の空間と配管７ｆ側の空間とに区画する網目部材６ｂと、から構成されている。後述するように、膨張タービンＥから配管７ｅを介して配管７ｆに流れる空気が網目部材６ｂを通過するときに、該空気に含まれる水分が網目部材６ｂに霜として吸着するようになっている。なお、本実施例で除霜器６により捕捉される霜とは、空気中の水蒸気が昇華して個体化したものに限られず、空気中の水分が凝固した氷状の個体も含む。

また、除霜器６の周囲には、除霜器６の目詰まりを検知する検知手段１４が設けられている。この検知手段１４は、除霜器６の網目部材６ｂよりも上流側に接続される圧力計１４ａと、網目部材６ｂよりも下流側に接続される圧力計１４ｂと、圧力計１４ａ，１４ｂとの差圧を計測する差圧計１４ｃと、から構成されており、差圧計１４ｃにより計測される差圧が所定の閾値以上となったときに、除霜器６が目詰まりを生じたものとして検知する。冷却装置１は、検知手段１４が除霜器６の目詰まりを検知したときに、除霜器６及び各配管・機器内の霜取りを行うデフロスト運転に切り換えるようになっている。尚、デフロスト運転については、後に詳述する。

また、冷却装置１は、上記したモータ１０、入口弁８、出口弁９及び検知手段１４等と電気的に接続される図示しない制御部を有しており、当該制御部が、検知手段１４より受信した除霜器６の差圧の情報に基づき、モータ１０の駆動操作及び弁の開閉操作を行い、冷却運転若しくはデフロスト運転を切換え制御可能に構成されている。

次に、冷却装置１が冷却運転のときの動作について図１に基づいて説明する。尚、以下の説明において、被冷却室２内の庫内空気Ａ１（約１気圧，約−５５℃）を基準とし、高圧とは、庫内空気Ａ１と比べて高圧であることを指し、常圧とは、庫内空気Ａ１と略同圧であることを指し、同温とは、庫内空気Ａ１と比べて誤差１０℃以内の温度であることを指し、高温、低温とは、同温よりも高温、低温であることを指す。

冷却運転時には、入口弁８が開放され、除霜器６の下流側の配管７ｆと被冷却室２とが連通されるとともに、出口弁９のバイパス管７ｎ側が閉塞され、被冷却室２と第２熱交換器４の低温側配管４ｂが連通するように開放される冷却運転用循環流路が形成される。

図１に示されるように、コンプレッサＣ及び膨張タービンＥが駆動すると、コンプレッサＣは、配管７ｍ内の常圧高温空気Ａ１’を吸引して圧縮する。コンプレッサＣにより圧縮された高圧高温空気Ａ２は、配管７ａを通って第１熱交換器３の高温側配管３ａに吐出される。

冷却運転時には、第１熱交換器３の低温側配管３ｂ内を冷却水が循環しているため、第１熱交換器３の高温側配管３ａに吐出された高圧高温空気Ａ２は、第１熱交換器３の低温側配管３ｂの冷却水と熱交換され、約２気圧、約４５℃の高圧高温空気Ａ３となり、第２熱交換器４の高温側配管４ａに吐出される。

第２熱交換器４の高温側配管４ａに吐出された高圧高温空気Ａ３は、被冷却室２から第２熱交換器４の低温側配管４ｂを介してコンプレッサＣに吸い込まれる庫内空気Ａ１（約１気圧、約−５５℃）と熱交換され、高圧同温空気Ａ４となり、下流側の配管７ｃを介し膨張タービンＥに吐出される。このとき、高圧高温空気Ａ３は、庫内空気Ａ１と熱交換されることで、第２熱交換器４の高温側配管４ａの内周面に高圧高温空気Ａ３中に含まれる水分の一部が霜となって付着するため、下流側の配管７ｃに吐出される高圧同温空気Ａ４に含まれる水分量が減る。一方、約−５５℃の庫内空気Ａ１は、高圧高温空気Ａ３と熱交換されることにより、常圧高温空気Ａ１’となって配管７ｍに流入する。

膨張タービンＥに吐出された高圧同温空気Ａ４は、膨張タービンＥにより膨張され、常圧低温空気Ａ６となるとともに、該常圧低温空気Ａ６に含まれる水分の一部が霜となって冷気と混在し、配管７ｅ内を流れて除霜器６に吐出される。

また、図２（ｂ）に示されるように、この常圧低温空気Ａ６に含まれる水分の一部が霜Ｆとなって、膨張タービンＥを構成する筒状部材２２の管壁２２ｂの内面２２ｃに付着する。ここで、膨張タービンＥをバイパスする連通管７ｄに介設された開閉弁５を開放することで、膨張タービンＥよりも上流側の高圧同温空気Ａ４を分岐した高圧の圧縮空気Ａ５が、連通管７ｄを経て外嵌部材２４内に導入され、更に筒状部材２２の管壁２２ｂに貫通形成された複数の貫通孔２３より、筒状部材２２の内方に向けて噴流空気として勢いよく噴出される。このようにすることで、筒状部材２２の管壁２２ｂの内面２２ｃに付着した霜Ｆを剥離することができる。

特に、貫通孔２３が筒状部材２２の管壁２２ｂに対し略直交方向、すなわち下流側に向けて貫通しているため、この貫通孔２３の周囲の内面２２ｃに付着した霜を剥離しやすく、またこのように剥離した霜を起点として更にその周囲、すなわち前述した貫通孔２３に隣接する貫通孔２３近傍の霜まで広範囲に剥離することができる。

開閉弁５は、図示しない制御ケーブルに接続された制御部によって開閉制御されるものであり、通常運転の常時は閉塞され、所定時間ごとに間欠的に短時間開放される。このようにすることで、大部分の空気冷媒を連通管７ｄにバイパスさせずに膨張タービンＥを通過させることができるため、駆動軸１０ｂの高い駆動効率を維持できる。なお、開閉弁５は必ずしも間欠的に開閉されるものに限られず、例えば膨張タービンＥの下流側に圧力計などのセンサを設け、当該センサによって霜の付着を検知した場合に開閉弁５を開放するように制御してもよい。

なお、前述した貫通孔２３から噴出される噴流空気は、膨張タービンＥを構成する筒状部材２２の管壁２２ｂの内面２２ｃに既に付着した霜を剥離させる効果ばかりではなく、内面２２ｃに付着しようとする霜を噴流空気によって吹き飛ばし、すなわち霜の付着を予防する効果も有する。また上述したように、膨張タービンＥを構成する筒状部材２２の管壁２２ｂに生じた霜が噴流空気によって剥離されるため、膨張タービンＥの下流側の常圧低温空気Ａ６には、剥離された霜が混在する。

除霜器６に吐出された常圧低温空気Ａ６は、除霜器６の網目部材６ｂを通過するときに、該常圧低温空気Ａ６に含まれる霜が網目部材６ｂに付着し、これにより、常圧低温空気Ａ６よりも水分量の少ない常圧低温空気Ａ７となる。常圧低温空気Ａ７は、配管７ｆを介し被冷却室２側に吐出される。このように、膨張タービンＥにより膨張された常圧低温空気Ａ６に含まれる霜などの水分が除霜器６により除去されるため、被冷却室２に霜が吹き出すことを抑制できる。

除霜器６の下流側に吐出された常圧低温空気Ａ７は、入口弁８を介して被冷却室２に吐出される。被冷却室２に吐出された常圧低温空気Ａ７は、被冷却室２の外部から流入される空気等と混ざることで、約−５５℃の庫内空気Ａ１となる。

以上、説明したように、本発明の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置１によれば、膨張機Ｅの下流側の配管部材である筒状部材２２の内部に向け圧縮空気を噴出させる噴流発生部が設けられていることで、空気冷媒サイクルにおいて低温環境となる筒状部材２２の内部に付着した霜Ｆを、当該内部に向けて噴出する圧縮空気によって剥離することができるため、磁気軸受に影響を与えることなく冷却運転の制御を維持できる。また、この噴流空気を空気冷媒に混合して冷却することで、空気冷媒の一部として利用できる。

また、この圧縮空気は、コンプレッサＣ（圧縮機）で圧縮された空気であることで、空気冷媒サイクルのコンプレッサＣで生成される圧縮空気を利用することができる。

また、本発明に係る噴流発生部は、膨張タービンＥ（膨張機）の上流側と膨張タービンＥの下流側とをバイパスする連通部としての連通管７ｄを有していることで、膨張タービンＥの上流側の高圧の圧縮空気を、連通管７ｄを介し下流側に導出して噴流空気として利用することができる。

更に、噴流発生部は、連通管７ｄを開閉する開閉弁５を有しているため、開閉弁５を間欠的に開放することで簡便に噴流空気を噴出させることができるとともに、常時は開閉弁５を閉塞することで空気冷媒の冷却効率を維持することができる。

また、噴流発生部は、筒状部材２２の内壁に形成された複数の噴流孔としての貫通孔２３を有していることで、筒状部材２２の内壁に形成された複数の貫通孔２３から噴出する噴流空気によって、当該内壁に付着した霜Ｆを剥離しやすい。

また、筒状部材２２の外壁に、複数の貫通孔２３をまとめて外嵌する外嵌部材２４が設けられていることで、外嵌部材２４の内側を介し複数の貫通孔２３を連通状態にできるため、これらの貫通孔２３から略同じ圧力の噴流空気を噴出させることができる。

更に、筒状部材２２よりも下流側に除霜器６が設けられていることで、噴流発生部により筒状部材２２の内部にて剥離された霜Ｆを、筒状部材２２よりも下流側の除霜器６にて捕集することができる。

次に、冷却装置１のデフロスト運転について図４に基づいて説明する。前述したように、冷却装置１の冷却運転時において、差圧計１４ｃにより除霜器６の上流側と下流側との差圧が所定の閾値以上となったことを検知したときに、この除霜器６内に一定以上の霜が目詰まりしたものとして、冷却装置１の制御部（図示略）がデフロスト運転に切り換える。

図４に示されるように、デフロスト運転時には、入口弁８が閉塞されることで配管７ｆが被冷却室２に非連通状態となり、出口弁９のバイパス管７ｎ側が開放されることでバイパス管７ｎと配管７ｋとが連通するとともに、出口弁９の配管７ｊと配管７ｋとの間が閉塞されることで被冷却室２と第２熱交換器４の低温側配管４ｂが非連通となるデフロスト運転用循環流路が形成される。

デフロスト運転時におけるコンプレッサＣ及び膨張タービンＥは、冷却運転時の回転速度よりも低い回転速度（例えば３分の１程度）のモータ１０で駆動される。コンプレッサＣは、配管７ｍ内の空気Ａ１１’を吸引して圧縮する。コンプレッサＣにより圧縮された空気Ａ２１は、冷却運転時の第２熱交換器４の低温側配管４ｂに比べて、低圧・低温となっており、配管７ａを通って第１熱交換器３の高温側配管３ａに吐出される。

デフロスト運転時には、空気Ａ２１は、熱交換されず高温が保たれた空気Ａ３１となり、第２熱交換器４の高温側配管４ａに吐出される。第２熱交換器４の高温側配管４ａに吐出された空気Ａ３１は、第２熱交換器４の低温側配管４ｂと熱交換されて比較的高温の空気Ａ４１となり、膨張タービンＥに吐出される。

またデフロスト運転時に開閉弁５を開放してもよく、開放した場合、空気Ａ４１の一部を分岐した空気Ａ５１が連通管７ｄに吐出される。これらの空気Ａ４１及び空気Ａ５１によって、筒状部材２２の内壁に残置されたわずかな霜Ｆを溶かすことができる。

膨張タービンＥに吐出された空気Ａ４１は、膨張タービンＥにより膨張されて空気Ａ６１となり、除霜器６に吐出される。尚、膨張タービンＥの回移転速度が冷却運転時の回転速度よりも低いため、膨張タービンＥにより膨張される空気Ａ６１は、冷却運転時に比べて小幅な温度低下となり、すなわち比較的高温となる。この空気Ａ６１によって、膨張タービンＥを構成する筒状部材２２の内面２２ｃに残置された霜を溶かすことができるようになっている。

デフロスト運転時には、除霜器６内に電熱部が接続されたヒータ（図示略）が作動するようになっており、これにより除霜器６内に積もった霜を溶かすことができるようになっている。除霜器６に吐出された空気Ａ６１は、ヒータから発せられる熱により温められた除霜器６内の空気と混ざって空気Ａ７１となり、下流側の配管７ｆに吐出される。

尚、図３（ａ），（ｂ）に示されるように、除霜器６の底面６ｃは、すり鉢状に形成されており、除霜器６の底面の最下部には、外部と連通する開閉式のドレンバルブ６ｄが設けられている。これによれば、ヒータにより除霜器６の霜が溶かされ発生した水を、ドレンバルブ６ｄを介して外部に排出することができるようになっている。

除霜器６の下流側の配管７ｆに吐出された空気Ａ７１は、ヒータの熱により温められるため、第２熱交換器４よりも下流側の所定区間（配管７ｃ、膨張タービンＥ、配管７ｅ、除霜器６の区間）を流れる空気の温度が、上記した経路を循環するに伴って上昇する。

このように、デフロスト運転時にあっては、膨張タービンＥの回移転速度が低いこと、被冷却室２から冷たい空気（庫内空気Ａ１）が入り込まないこと、ヒータが作動すること等の原因により、冷却装置１内の空気の温度が冷却運転時よりも高くなり、冷却装置１内の霜を溶かすことができる。

また、デフロスト運転時には、入口弁８が閉塞されることで配管７ｇが被冷却室２に非連通状態となり、出口弁９のバイパス管７ｎ側が開放されることでバイパス管７ｎと配管７ｋとが連通するとともに、出口弁９の配管７ｊと配管７ｋとの間が閉塞されることで被冷却室２と第２熱交換器４の低温側配管４ｂが非連通となるデフロスト運転用循環流路が形成される。すなわち、デフロスト運転時には、除霜器６内を温めるヒータの熱により温められた空気Ａ７１が吐出されるため、他の部位に比べて霜が発生しやすい第２熱交換器４よりも下流側の所定区間（配管７ｃ、膨張タービンＥ、配管７ｅ、除霜器６、配管７ｆの区間）を流れる空気を早く温めることができる。尚、上記したデフロスト運転によって、配管系内の温度が上昇しているため、デフロスト運転の終了後は、配管７ｆ、バイパス管７ｎ及び配管７ｋを開放するとともに、被冷却室２側を閉塞した状態のまま、配管系内の温度が下がるまでの一定時間冷却運転を行い、一定時間の経過後、被冷却室２側を開放すると好ましい。このようにすることで、被冷却室２内の温度上昇を防ぐことができる。

なお、図５に示されるように、第２熱交換器４の高温側配管４ａと膨張タービンＥ及び連通管７ｄとの間に補助除霜器１６を設けてもよい。これによれば、補助除霜器１６により高温側配管４ａから膨張タービンＥに流れる高圧同温空気Ａ４に含まれる水分を霜として捕集できるため、膨張タービンＥから除霜器６に流れる常圧低温空気Ａ６に含まれる水分量をさらに少なくできる。尚、補助除霜器１６の構造は、上記した除霜器６と同様であるため説明を省略する。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、圧縮空気を噴出させる噴流孔として、筒状部材２２の管壁２２ｂを径方向に貫通する貫通孔２３が形成されているが、これに限らず例えば、噴出孔の変形例として図６に示されるように、筒状部材２２の管壁２２ｂの内面２２ｃに、外嵌部材２４の内部に連通した噴出ノズル２６が配設されてもよく、この噴出ノズル２６の噴出口２７を内面２２ｃに沿って若しくは内面２２ｃに向けて、噴流空気を噴出させるようにしてもよい。この場合、筒状部材２２内部の流れ場を乱さないために、噴出ノズル２６を管壁２２ｂの内面２２ｃから極力突出させずに平坦形状が好ましい。

１ 冷却装置
２ 被冷却室
３ 第１熱交換器
４ 第２熱交換器
５ 開閉弁（噴流発生部）
６ 除霜器
７ｄ 連通管（連通部、噴流発生部）
８ 入口弁
９ 出口弁
１０ モータ
１０ａ，１０ｂ 駆動軸
１４ 検知手段
２１ タービン翼
２２ 筒状部材（配管部材）
２２ｂ 管壁
２２ｃ 内面
２３ 貫通孔（噴流孔、噴流発生部）
２４ 外嵌部材（噴流発生部）
２６ 噴出ノズル
２７ 噴出口
Ｃ コンプレッサ（圧縮機）
Ｅ 膨張タービン（膨張機）

Claims (6)

1. 被冷却室から回収した空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された空気を冷却する熱交換器と、前記熱交換器により冷却された空気を膨張させる膨張機とが配管により接続された空気冷媒サイクルを用いた冷却装置であって、
   前記膨張機の下流側の配管部材の内部に向け圧縮空気を噴出させる噴流発生部が設けられ、前記噴流発生部は、前記配管部材の内壁に形成された複数の噴流孔を有していることを特徴とする空気冷媒サイクルを用いた冷却装置。
2. 前記圧縮空気は、前記圧縮機で圧縮された空気であることを特徴とする請求項１に記載の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置。
3. 前記噴流発生部は、前記膨張機の上流側と該膨張機の下流側とをバイパスする連通部を有していることを特徴とする請求項２に記載の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置。
4. 前記噴流発生部は、前記連通部を開閉する開閉弁を有していることを特徴とする請求項３に記載の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置。
5. 前記配管部材の外壁に、前記複数の噴流孔を外嵌する外嵌部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置。
6. 前記配管部材よりも下流側に除霜器が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の空気冷媒サイクルを用いた冷却装置。

Images