JP7524008B2 - 冷却装置及び冷却システム - Google Patents

Description

本開示は、冷却装置及び該冷却装置を備える冷却システムに関する。

冷蔵倉庫などを冷却する冷却システムとして、例えば、アンモニアなどの一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、二酸化炭素などを二次冷媒として用いた二次冷媒回路とを備え、一次冷媒によって冷却された二次冷媒液を液レシーバに溜め、液レシーバ内の二次冷媒液を液ポンプで冷蔵倉庫に設けられたエアクーラなどの冷却負荷に供給する自然冷媒冷却システムが知られている。この冷却システムでは、液ポンプや液ポンプの吸込側配管の内部で圧力が低下してキャビテーションが発生すると、冷却負荷に二次冷媒液を送ることができなくなるため、液レシーバを液ポンプより高い位置に配置し、必要吸込ヘッド（ＮＰＳＨＲ：Ｒｅｑｕｉｒｅｄ Ｎｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｓｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｄ）以上の有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨＡ：Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎｅｔ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｓｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｄ）を確保する必要がある。この場合、装置全体の高さ寸法が大きくなり、設計や装置の配置に制約が生じる。また、デフロスト運転終了後の冷却運転時など液レシーバ内の冷媒圧力が急に減圧する場合には、液ポンプの吸込側でキャビテーションが発生する場合がある。

上記問題を解消するため、特許文献１及び２には、液レシーバの内部に冷却コイルを設けたり、あるいは液ポンプの吸込側配管に熱交換器を設け、該冷却コイルや該熱交換器に冷却媒体を供給する冷凍機を設け、液レシーバ内又は液ポンプの吸込側配管を流れる液冷媒を過冷却することで、液ポンプでキャビテーションが起るのを防止する手段が開示されている。

特開２００７－１５５３１５号公報 特許第６３２１５６８号公報

特許文献１及び２に開示された手段は、液冷媒を冷却するため液冷媒より低温の冷却媒体を生成するための冷凍機、液冷媒と該冷却媒体とを熱交換する熱交換器、及び該冷却媒体を該熱交換器に供給する配管類等が新たに必要となる。そのため、余分な設置スペースが必要であることや、設備費が高コストとなる問題がある。

本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、有効吸込ヘッドを確保することにによる制約を緩和し、かつ低コストで液ポンプや液ポンプの吸込側配管に発生するキャビテーションを抑制する手段を実現することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示に係る冷却装置の一態様は、液レシーバと、前記液レシーバ内の液冷媒を冷却負荷に送るための液ポンプと、前記液レシーバと前記液ポンプとの間に設けられた冷媒管と、入口及び出口が前記液レシーバに接続された前記液冷媒の循環管と、前記冷媒管側に設けられた吸熱面および前記循環管側に設けられた放熱面を有するペルチェ素子と、を備える。

本開示に係る冷却システムの一態様は、一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、前記一次冷媒回路に設けられた蒸発器を含む冷凍サイクル構成機器と、前記蒸発器で前記一次冷媒によって冷却された二次冷媒を前記冷却負荷に供給するための二次冷媒回路と、前記二次冷媒回路に設けられた上記構成の冷却装置と、を備え、前記液冷媒は前記二次冷媒として前記液レシーバに貯留され、かつ、前記冷媒管は前記液レシーバと前記液ポンプとの間で前記二次冷媒回路の一部を構成する。

本開示に係る冷却装置及び冷却システムによれば、ペルチェ素子を用いて液冷媒を過冷却することで、液冷媒が気化する圧力を下げることができる。これによって、液ポンプや吸込側配管の内部でキャビテーションが起るのを抑制できるため、有効吸込ヘッドを確保するための制約を緩和でき、冷却装置のコンパクト化と安定運転が可能になる。また、特許文献１及び２のように、冷凍機及び熱交換器等を新たに設ける必要がないため、装置の設置スペースの増加及び装置コストの増加を抑制できる。さらに、ペルチェ素子は吸熱面と放熱面との温度差が小さいほど、吸熱特性が向上するが、吸熱側の液冷媒と放熱側の液冷媒とは同じ液レシーバから供給され、両液冷媒の温度差は小さいので、良好な吸熱特性が得られる。また、放熱側の液冷媒は熱吸収時に相変化し、温度変化を伴わないため、良好な吸熱特性を維持できる。

一実施形態に係る冷凍システムの系統図である。 一実施形態に係る冷却装置の一部を示す正面図である。 図２中のＡ－Ａ線に沿う一部断裁側面図である。 一実施形態に係る冷却装置のモリエル線図である。 一実施形態に係る多孔質材料の拡大図である。 一実施形態に係る多孔質材料を示す図である。 一実施形態に係る冷却装置の一部を示す正面図である。 図７中のＢ－Ｂ線に沿う一部断裁側面図である。 多孔質材料による熱伝達係数の向上を示すグラフである。 多孔質材料による熱伝達係数の向上を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、一実施形態に係る冷凍システム１０の系統図である。冷凍システム１０は、一次冷媒が循環する一次冷媒回路１２と、二次冷媒が循環する二次冷媒回路１４と、を含む。一次冷媒回路１２には蒸発器１６を含む冷凍サイクル構成機器が設けられ、一次冷媒が冷凍サイクル構成機器を循環することで冷凍サイクルが構成される。二次冷媒回路１４を循環する二次冷媒は蒸発器１６で一次冷媒によって冷却され凝縮する。蒸発器１６で凝縮した二次冷媒液は冷却負荷１８に供給され、冷却負荷１８の冷熱源として用いられる。例えば、一次冷媒としてアンモニアなどの自然冷媒が使用され、二次冷媒として二酸化炭素などの自然冷媒が使用される。

一実施形態では、冷凍サイクル構成機器として、一次冷媒回路１２に圧縮機２０、凝縮器２２及び膨張弁２４等が設けられる。圧縮機２０で圧縮された一次冷媒は凝縮器２２で冷却されて凝縮し、凝縮した一次冷媒液は膨張弁２４を経て減圧され、一次冷媒回路１２の蒸発器として機能する蒸発器１６に送られる。蒸発器１６で一次冷媒液は二次冷媒から吸熱して気化し、気化した一次冷媒は圧縮機２０で再度圧縮される。

図１に示すように、一実施形態に係る冷却装置３０は、液冷媒を溜めるための液レシーバ３２を備え、液レシーバ３２と液ポンプ３４との間に冷媒管３６が設けられ、液レシーバ３２に溜まった液冷媒は、冷媒管３６を介して液ポンプ３４によって冷却負荷１８に送られる。さらに、冷却装置３０は、入口及び出口が液レシーバ３２に接続された液冷媒の循環管３８を備えると共に、冷媒管３６を流れる液冷媒と循環管３８を流れる液冷媒との間で熱伝達を行わせるためのペルチェ素子４０が設けられている。冷媒管３６は、液レシーバ３２と液ポンプ３４との間において、一端が液レシーバ３２の底面に接続され、液ポンプ３４に向かって下降する配管で構成される。一実施形態では、図１に示すように、鉛直方向に配置される。ペルチェ素子４０はこの下降する配管に設けられる。一実施形態では、図１に示すように、循環管３８は、上端が液レシーバ３２に接続され液レシーバ３２の底面から下方へ下降し、下端部から上方に折り返して液レシーバ３２の底面に接続するように構成される。

図２は、ペルチェ素子４０及びその周辺を示す拡大正面図であり、図３は、図２中のＡ－Ａ線に沿う一部断裁断面図である。ペルチェ素子４０は、冷媒管３６側に設けられた吸熱面４０ａと、循環管３８側に設けられた放熱面４０ｂとを有する。冷媒管３６及び循環管３８には液レシーバ３２内の飽和液冷媒Ｌｒが供給されるが、導線４２を介してペルチェ素子４０に電流を流すと、吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂ間に温度差が形成され、冷媒管３６を流れる飽和液冷媒Ｌｒから循環管３８を流れる飽和液冷媒Ｌｒに熱移動が起る。これによって、冷媒管３６を流れる飽和液冷媒Ｌｒは過冷却され、循環管３８を流れる飽和液冷媒Ｌｒは熱を受けて少なくとも一部が気相に変化する。冷媒管３６を流れる液冷媒が過冷却されることで、液冷媒が気化する圧力を下げることができる。これによって、冷媒管３６に設けられた液ポンプ３４の吸込側における必要吸込ヘッド（ＮＰＳＨＲ）より有効吸入ヘッド（ＮＰＳＨＡ）を大きくできるため、有効吸込ヘッドを確保するための制約を緩和できる。これによって、液ポンプ３４や液ポンプ３４の吸込側配管の内部でキャビテーションが起るのを抑制できる。従って、冷却装置３０のコンパクト化と安定運転が可能になる。また、有効吸込ヘッドを確保するために、冷凍機や熱交換器等を新たに設ける必要がなく、循環管３８及びペルチェ素子４０等を追設するだけで済むため、装置の設置スペースの増加及び装置コストの増加も抑制できる。

また、ペルチェ素子４０は吸熱面４０ａと放熱面４０ｂとの温度差が小さいほど、少ない電力で多くの吸熱量が得られ、吸熱特性が向上する。冷媒管３６に流下する飽和液冷媒Ｌｒと循環管３８に流下する飽和液冷媒Ｌｒとは同じ液レシーバ３２から供給されるため、両飽和液冷媒Ｌｒの温度差は小さい。従って、ペルチェ素子４０は良好な吸熱特性が得られる。また、循環管３８を流れる飽和液冷媒Ｌｒは、熱吸収時に液冷媒の一部が蒸発して気相に変化するだけで液冷媒の温度変化を伴わないため、良好な吸熱特性を持続できる。

図４は、モリエル線図の一部を示す。同図中、点Ｐｃは臨界点を示し、点Ｐｃより左側のラインＸは飽和液線を示し、点Ｐｃより右側のラインＹは飽和蒸気線を示す。また、点ａは液レシーバ３２内の飽和液冷媒の状態量（例えば、－４０℃、１．０ＭＰａ）を示し、点ｃは液ポンプ３４内の最小静圧部の状態量を示す。液レシーバ３２から冷媒管３６に供給された液冷媒は、ペルチェ素子４０によって点ａより過冷却されて点ｂに示す状態量となる。一実施形態では、過冷却された点ｂの温度に相当する飽和液線Ｘ上の位置は点ｄである。この場合、点ｄにおける圧力Ｐｓは飽和液線Ｘ上の点ｃの圧力以下に降下している。従って、点ａから点ｃ（液ポンプ３４内の最小静圧）までの必要吸込ヘッド（ＮＰＳＨＲ）に対して、点ａから点ｄまでの有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨＡ。例えば、０．８ｍ）を確保できる状態量となるため、この液冷媒が液ポンプ３４に流入するとき、液ポンプ３４や液ポンプ３４の吸込側配管の内部でキャビテーションが起るのを抑制できる。

一実施形態では、図１に示すように、循環管３８は、液レシーバ３２から下方に向かって延びる下降管部３８ａと、折り返し部３８ｃを介して下降管部３８ａに接続され、上方の液レシーバ３２に向かって延在する上昇管部３８ｂと、を有する。ペルチェ素子４０の放熱面４０ｂは上昇管部３８ｂ側に設けられる。上昇管部３８ｂにおいて、放熱面４０ｂから熱を受けた飽和液冷媒Ｌｒは一部が気化し、気化したガス冷媒は浮力により上昇する。そのため、下降管部３８ａを自重により下降する飽和液冷媒Ｌｒとの間で密度差が生じ、液レシーバ３２→下降管部３８ａ→折り返し部３８ｃ→上昇管部３８ｂ→液レシーバ３２という自然循環の流れが形成される。従って、循環管３８の内部で冷媒を循環させるための動力が不要になる。

また、図１は、冷凍システム１０に冷却装置３０を組み込んだ場合の実施形態を示しており、図１に示す実施形態では、液レシーバ３２に貯留される液冷媒は二次冷媒であり、冷媒管３６は二次冷媒回路１４の一部を構成する。

一実施形態では、冷却負荷１８は、食料品などを保冷状態に保つ冷却庫４４（例えば、冷蔵庫、冷凍庫等）に設けられ、冷却庫４４内を冷却するためのエアクーラで構成され、二次冷媒回路１４は該エアクーラに導設されている。従って、この実施形態では、冷却庫４４に設けられたエアクーラに二次冷媒を供給する場合に、液ポンプ３４や液ポンプ３４の吸込側配管におけるキャビテーションの発生を抑制できるため、該エアクーラに二次冷媒を安定供給できる。

一実施形態では、図２及び図３に示すように、冷媒管３６又は循環管３８の少なくとも一方の配管内に伝熱促進部材４６が設けられる。伝熱促進部材４６は、吸熱面４０ａ又は放熱面４０ｂの法線Ｎの方向から視たとき、吸熱面４０ａ又は放熱面４０ｂとオーバラップする領域に設けられる。伝熱促進部材４６を備えることで、冷媒管３６又は循環管３８を流れる飽和液冷媒Ｌｒとの熱伝達を促進できるため、吸熱面４０ａ側から放熱面４０ｂ側への熱伝達を促進でき、冷媒管３６を流れる飽和液冷媒Ｌｒのペルチェ素子４０による冷却効果を向上できる。

図２及び図３に示す例示的な実施形態では、冷媒管３６及び循環管３８の両方に伝熱促進部材４６が設けられる。また、吸熱面４０ａと放熱面４０ｂとは、冷媒管３６及び循環管３８の管軸方向において全領域で互いにオーバラップし、このオーバラップした冷媒管３６及び循環管３８の全領域に伝熱促進部材４６が設けられる。これによって、オーバラップした全領域で伝熱が促進されるため、ペルチェ素子４０による飽和液冷媒Ｌｒの冷却効果を向上できる。

伝熱促進部材４６の配置によって冷媒管３６を流れる液冷媒の圧力損失が大きくなると、圧力損失した分だけ有効吸込ヘッドを余分に確保する必要があるため、圧力損失をなるべく抑える必要がある。また、伝熱促進部材４６の伝熱面積を増加させることで熱伝達を促進できるため、伝熱促進部材４６は表面積が大きい材料が好ましい。

一実施形態では、図５及び図６に示すように、伝熱促進部材４６は、大きな表面積を有する多孔質材料で構成されている。これによって、多孔質材料を介した配管と液冷媒との熱伝達が促進される。また、多孔質材料の乱流促進効果によって液冷媒が乱流となることで、液冷媒の圧力損失を抑えながら配管と液冷媒との熱伝達を高めることができる。図５に示す多孔質材料４６（４６ａ）は、直径約２．４ｍｍのセル内に、孔径が約０．８ｍｍの空隙４７が形成されている。

図６に示す多孔質材料４６（４６ｂ）は、線状部材の集合体で構成されている。伝熱促進部材４６がこのような線状部材の集合体で構成されるため、表面積を大きくでき、冷媒管３６又は循環管３８を流れる液冷媒の圧力損失を抑えながら、冷媒管３６と循環管３８を流れる液冷媒の熱伝達を促進し、液冷媒の冷却効果を高めることができる。

一実施形態では、伝熱促進部材４６は、例えば、銅やアルミ等のように、熱伝導性の良い金属材料で構成された多孔質材料で構成される。これによって、伝熱促進部材４６の伝熱効果をさらに高め、冷媒管３６を流れる液冷媒の冷却効果をさらに高めることができる。

一実施形態では、ペルチェ素子４０は、冷媒管３６を流れる飽和液冷媒Ｌｒを液ポンプ３４の必要吸込ヘッドに相当する過冷却温度以上に冷却可能な冷却性能を有するように構成されている。これによって、ペルチェ素子４０によって冷媒管を流れる飽和液冷媒Ｌｒを液ポンプ３４の必要吸込ヘッド以上に沸点圧力を降下できるため、冷媒管３６に必要吸込ヘッドを形成しなくても、液ポンプ３４や液ポンプ３４の吸込側配管の内部でキャビテーションの発生を確実に抑制できる。

一実施形態では、図１に示すように、液レシーバ３２内の気相部の圧力を検出する圧力センサ４８と、液ポンプ３４の入口側の液冷媒の温度を検出する温度センサ４９と、圧力センサ４８及び温度センサ４９の検出値に基づいてペルチェ素子４０の作動を制御する制御部５０と、を備える。この実施形態によれば、制御部５０が圧力センサ４８の検出値に基づいてペルチェ素子４０の作動を制御し、かつ制御部５０は温度センサ４９の検出値に基づいてペルチェ素子をフィードバック制御することで、液ポンプ３４の入口付近における液冷媒の過冷却度が必要吸込ヘッド以上となるように正確に制御できる。
図１に示す実施形態では、制御部５０は、電源部４１を制御し、導線４２を介してペルチェ素子４０に流す電流値を制御する。

以下、制御部５０による具体的な制御の一例を説明する。まず、点ｂの温度Ｔｂを温度センサ４９で検出する。次に、液レシーバ３２内の圧力Ｐａを圧力センサ４８で検出する。圧力Ｐａと点ｂの温度Ｔｂとから、既知の下記式を用いて、点ｂのエンタルピｈｂを算出する。
ｈｂ＝ｆ（Ｐａ、Ｔｂ）
さらに、飽和液線Ｘ上でエンタルピｈｂとなる点ｄの圧力Ｐｓを既知の下記式を用いて算出する。
ｈｄ＝ｆ（Ｐｓ） ｈｄ＝ｈｂ
有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨＡ）ΔＰは、ΔＰ＝Ｐａ－Ｐｓから求めることができる。実際に用いられる液冷媒の有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨＡ）Ｈは下記式で求められる。
Ｈ＝ΔＰ／ρｄ・ｇ
ここで、ρｄは点ｄにおける液冷媒の密度であり、ｇは重力である。
ρｄは、圧力Ｐｓから既知式ρｄ＝ｆ（Ｐｓ）で求めることができる。用いられる液冷媒のヘッドＨが必要吸込ヘッド（ＮＰＳＨＲ）より大きくなるように、ペルチェ素子４０に供給する電流値を制御する。これによって、冷却負荷１８の冷熱量が変動して液レシーバ４２内の温度及び圧力が変動しても、液ポンプ３４及びその吸込側配管の内部でキャビテーションを確実に抑制できる。

一実施形態では、図１に示すように、冷媒管３６と循環管３８とは、少なくともペルチェ素子４０が設置される設置領域内において、互いに平行に配置されている。そして、ペルチェ素子４０は、冷媒管３６と循環管３８との間において、冷媒管３６及び循環管３８の管軸方向に沿って延在する。このように、冷媒管３６、循環管３８及びペルチェ素子４０が同一方向に沿って延在するので、吸熱面４０ａと放熱面４０ｂとの間のペルチェ素子４０の配置スペースを縮小でき、ペルチェ素子４０に配置が容易になる。また、広い吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂを容易に確保できるため、ペルチェ素子４０の効率を向上でき、冷媒管３６を流れる液冷媒の冷却効果を高めることができる。

図２及び図３に示す実施形態では、ペルチェ素子４０の本体を板状に形成している。このように、ペルチェ素子４０を板状に形成することで、冷媒管３６と循環管３８との間のスペースが狭くても、ペルチェ素子４０の配置が容易になる。

一実施形態では、図２、３及び図７、８に示すように、ペルチェ素子４０を挟むように、第１ブロック５２（５２ａ、５２ｂ）及び第２ブロック６２（６２ａ、６２ｂ）が設けられている。第１ブロック５２は、冷媒管３６が貫通する第１貫通孔５４及び吸熱面４０ａに当接する第１伝熱面５６を有し、冷媒管３６の周囲に設けられている。第２ブロック６２は、循環管３８が貫通する第２貫通孔６４及び放熱面４０ｂに当接する第２伝熱面６６を有し、循環管３８の周囲に設けられている。このような第１ブロック５２及び第２ブロック６２を備えるため、吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂの形成が容易になる。

図２、３及び図７、８に示す例示的な実施形態では、第２ブロック６２は循環管３８の上昇管部３８ｂの周囲に設けられている。これによって、上述のように、循環管３８に飽和液冷媒Ｌｒの自然循環流を形成できる。

一実施形態では、図２及び図３に示すように、吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂは、冷媒管３６及び循環管３８の管軸方向に沿って互いに平行に配置され、第１ブロック５２（５２ａ）又は第２ブロック６２（６２ａ）の少なくとも一方は、吸熱面４０ａ又は放熱面４０ｂに沿う第１分割面５５ａ又は第２分割面６５ａに沿って分割された２つ以上の分割片５３ａ、５３ｂ又は６３ａ、６３ｂで構成される。分割片５３ａ及び５３ｂの各々は、第１貫通孔５４を形成する凹部を有し、分割片５３ａ及び５３ｂの少なくとも１つは、第１伝熱面５６を有する。また、分割片６３ａ及び６３ｂの各々は、第２貫通孔６４を形成する凹部を有し、分割片６３ａ及び６３ｂの少なくとも１つは、第２伝熱面６６を有する。このように、第１ブロック５２（５２ａ）又は第２ブロック６２（６２ａ）が、２つ以上の分割片で構成されるため、第１ブロック５２（５２ａ）又は第２ブロック６２（６２ａ）の冷媒管３６又は循環管３８への装着が容易になる。

図２及び図３に示す例示的な実施形態では、第２ブロック６２（６２ａ）は循環管３８の上昇管部３８ｂの周囲に設けられている。これによって、上述のように、循環管３８に飽和液冷媒Ｌｒの自然循環流を形成できる。

図２及び図３に示す例示的な実施形態では、第１ブロック５２（５２ａ）は、吸熱面４０ａに沿う面を第１分割面５５ａとし、第１分割面５５ａに沿って分割された２つの分割片５３ａ及び５３ｂで構成される。また、第２ブロック６２（６２ａ）は、放熱面４０ｂに沿う面を第２分割面６５ａとし、第２分割面６５ａに沿って分割された２つの分割片６３ａ及び６３ｂで構成される。

図２及び図３に示す例示的な実施形態では、第１ブロック５２（５２ａ）及び第２ブロック６２（６２ａ）は直方体の形状に形成される。これによって、第１伝熱面５６及び第２伝熱面６６の面積を大きく取ることができる。また、第１ブロック５２（５２ａ）は第１分割面５５ａに沿って半割りに分割された２つの分割片５３ａ及び５３ｂで構成され、夫々横断面が半円形の凹部が形成されている。該凹部で冷媒管３６を挟み込むように分割片５３ａ及び５３ｂを配置することで、第１ブロック５２（５２ａ）を冷媒管３６の周囲に容易に配置できる。同様に、第２ブロック６２（６２ａ）は第２分割面６５ａに沿って半割りに分割された２つの分割片６３ａ及び６３ｂで構成され、夫々横断面が半円形の凹部が形成されている。該凹部で循環管３８の上昇管部３８ｂを挟み込むように分割片６３ａ及び６３ｂを配置することで、第２ブロック６２（６２ａ）を循環管３８の上昇管部３８ｂの周囲に容易に配置できる。

図２及び図３に示す例示的な実施形態では、分割片５３ａと５３ｂ、及び分割片６３ａと６３ｂとは、夫々第１分割面５５ａ又は第２分割面６５ａにおいて互いの面が当接された状態で、法線Ｎの方向に沿って延在するように配置されたボルト７０で結合される。

一実施形態では、図７及び図８に示すように、吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂは、冷媒管３６及び循環管３８の管軸方向に沿って互いに平行に配置され、第１ブロック５２（５２ｂ）又は第２ブロック６２（６２ｂ）の少なくとも一方は、冷媒管３６及び循環管３８の管軸を含み吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂに交差する面に沿う第１分割面５５ｂ又は第２分割面６５ｂによって分割された２つ以上の分割片５３ｃ、５３ｄ又は６３ｃ、６３ｄで構成される。分割片５３ｃ及び５３ｄの各々は、第１貫通孔５４を形成する凹部を有し、分割片５３ｃ及び５３ｄの少なくとも１つは、第１伝熱面５６を有する。また、分割片６３ｃ及び６３ｄの各々は、第２貫通孔６４を形成する凹部を有し、分割片６３ｃ及び６３ｄの少なくとも１つは、第２伝熱面６６を有する。

このように、第１ブロック５２（５２ｂ）又は第２ブロック６２（６２ｂ）が、２つ以上の分割片で構成されるため、第１ブロック５２（５２ｂ）又は第２ブロック６２（６２ｂ）の冷媒管３６又は循環管３８への装着が容易になる。また、２つ以上の分割片は、冷媒管３６及び循環管３８の管軸を含み吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂに交差する面に沿って分割され、これらの分割面が吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂと交差する方向に沿って生じる熱伝達を遮らない方向に配置され、伝熱抵抗とならないため、伝熱性能を向上できる。

図７及び図８に示す例示的な実施形態では、第２ブロック６２（６２ｂ）は循環管３８の上昇管部３８ｂの周囲に設けられている。これによって、上述のように、循環管３８に飽和液冷媒Ｌｒの自然循環流を形成できる。

図７及び図８に示す例示的な実施形態では、第１ブロック５２（５２ｂ）及び第２ブロック６２（６２ｂ）は、冷媒管３６及び循環管３８の管軸を含みかつ法線Ｎを含む面を第１分割面５５ｂ又は第２分割面６５ｂとし、第１分割面５５ｂ又は第２分割面６５ｂに沿って分割された２つの分割片５３ｃ、５３ｄ及び６３ｃ、６３ｄで構成される。これによって、第１分割面５５ｂ又は第２分割面６５ｂは、吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂと直交する方向に沿って生じる熱伝達を遮らない方向に配置され、伝熱抵抗とならないため、伝熱性能を向上できる。

図７及び図８に示す例示的な実施形態では、第１ブロック５２（５２ｂ）及び第２ブロック６２（６２ｂ）は直方体の形状に形成される。これによって、第１伝熱面５６及び第２伝熱面６６の面積を大きく取ることができる。また、第１ブロック５２（５２ｂ）は第１分割面５５ｂに沿って半割りに分割された２つの分割片５３ｃ及び５３ｄで構成され、夫々横断面が半円形の凹部が形成されている。該凹部で冷媒管３６を挟み込むように分割片５３ｃ及び５３ｄを配置することで、第１ブロック５２（５２ｂ）を冷媒管３６の周囲に容易に配置できる。同様に、第２ブロック６２（６２ｂ）は第２分割面６５ｂに沿って半割りに分割された２つの分割片６３ｃ及び６３ｄで構成され、夫々横断面が半円形の凹部が形成されている。該凹部で循環管３８の上昇管部３８ｂを挟み込むように分割片６３ｃ及び６３ｄを配置することで、第２ブロック６２（６２ｂ）を循環管３８の上昇管部３８ｂの周囲に容易に配置できる。

図７及び図８に示す例示的な実施形態では、分割片５３ｃと５３ｄ、及び分割片６３ｃと６３ｄとは、夫々第１分割面５５ｂ又は第２分割面６５ｂにおいて互いの面が当接された状態で、管軸方向及び法線Ｎの方向に直交する方向に沿って延在するように配置されたボルト７１で結合される。

なお、さらに別な実施形態として、図２及び図３に示す第１ブロック５２（５２ａ）と、図７及び図８に示す第２ブロック６２（６２ｂ）とを組み合わせて用いることができる。また、図２及び図３に示す第２ブロック６２（６２ａ）と、図７及び図８に示す第１ブロック５２（５２ｂ）とを組み合わせて用いることができる。

さらに、図２及び図３に示す例示的な実施形態では、第１ブロック５２（５２ａ）の吸熱面４０ａ側で第１ブロック５２（５２ａ）の縦横２辺より大きな２辺を有する結合板５８ａが第１ブロック５２（５２ａ）に一体に形成されている。また、第２ブロック６２（６２ａ）の放熱面４０ｂ側で第２ブロック６２（６２ａ）の縦横２辺より大きな２辺を有する結合板６８ａが第２ブロック６２（６２ａ）に一体に形成されている。図７及び図８に示す例示的な実施形態では、冷媒管３６の管軸方向と直交する方向に沿う一辺が第１ブロック５２（５２ｂ）の辺より大きな辺を有する結合板５８ｂが第１ブロック５２（５２ｂ）と一体に設けられ、循環管３８の上昇管部３８ｂの管軸方向と直交する方向に沿う一辺が第２ブロック６２（６２ｂ）の辺より大きな辺を有する結合板６８ｂが第２ブロック６２（６２ｂ）と一体に設けられている。このように、結合板５８ａ、５８ｂ及び６８ａ、６８ｂを備えるため、広い吸熱面４０ａ、放熱面４０ｂ及び第１伝熱面５６、第２伝熱面６６の形成が可能になる。

図２、図３及び図７、８に示す例示的な実施形態では、結合板５８ａ、５８ｂ及び６８ａ、６８ｂにボルト孔を形成し、結合板５８ａ、５８ｂ及び６８ａ、５８ｂをボルト７２及びナット７４で結合することで、ペルチェ素子４０の両側面に結合板５８ａ、５８ｂ及び６８ａ、６８ｂを容易に固定できる。

一実施形態では、図７及び図８に示すように、伝熱促進部材４６は、冷媒管３６及び循環管３８の両方に設けられている。そして、冷媒管３６又は循環管３８の管軸方向において、伝熱促進部材４６が設けられた循環管３８の第１領域Ｌ_１は、伝熱促進部材４６が設けられた冷媒管３６の第２領域Ｌ_２より広範囲である。冷媒管３６で発生する飽和液冷媒Ｌｒの圧力損失は、ペルチェ素子４０による過冷却で低減した沸点圧力の低減分を相殺してしまい、液ポンプ３４でキャビテーションが発生しやすくなる。そこで、第２領域Ｌ_２＜第１領域Ｌ_１とすることで、冷媒管３６を流れる飽和液冷媒Ｌｒの圧力損失を小さくすることができる。一方、循環管３８を流れる冷媒は放熱面４０ｂで加熱されて沸騰領域にあり、また、上昇流であるため流速も遅い。従って、圧力損失は大きくならない。そのため、第２領域Ｌ_２を管軸方向に沿って広げることで伝熱を促進できる。

図７に示す例示的な実施形態では、吸熱面４０ａと放熱面４０ｂとは、管軸方向の全領域で互いにオーバラップし、冷媒管３６に充填された伝熱促進部材４６の第２領域Ｌ_２は該オーバラップ領域より狭い範囲であり、循環管３８の上昇管部３８ｂに充填された伝熱促進部材４６の第１領域Ｌ_１は該オーバラップ領域より広範囲である。これによって、冷媒管３６において圧力損失を低減できると共に、循環管３８において熱伝達を促進できる。

一実施形態では、冷媒管３６と第１貫通孔５４を形成する第１ブロック５２の壁面との間、吸熱面４０ａと第１伝熱面５６との間、循環管３８と第２貫通孔６４を形成する第２ブロック６２の壁面との間、及び放熱面４０ｂと第２伝熱面６６との間の少なくとも１か所に、伝熱性グリスが充填されている。これによって、吸熱面４０ａ及び放熱面４０ｂを介した冷媒管３６から循環管３８への熱伝達をさらに促進できる。

図２及び図３に示す実施形態において、第１分割面５５ａ又は第２分割面６５ａに伝熱性グリスを充填することができる。これによって、分割片５３ａ、５３ｂ間及び分割片６３ａ、６３ｂ間の伝熱を促進できる。また、図７及び図８に示す実施形態において、第１分割面５５ｂ又は第２分割面６５ｂに伝熱性グリスを充填することができる。これによって、分割片５３ｃ、５３ｄ間及び分割片６３ｃ、６３ｄ間の伝熱を促進できる。
なお、図７及び図８に示す実施形態では、第１分割面５５ｂ及び第２分割面６５ｂが法線Ｎに沿う方向に形成されているので、第１分割面５５ｂ及び第２分割面６５ｂが吸熱面４０ａから冷媒管３６側へ向かう熱伝達及び放熱面４０ｂから循環管３８側へ向かう熱伝達を妨げないため、伝熱性能を向上できるという利点がある。

図９及び図１０は、図２及び図３に示す冷却装置３０において、冷媒管３６及び循環管３８に温度－２０℃の液冷媒（二酸化炭素液）を流して熱伝達係数を求めた実験データを示す。図９及び図１０中、黒丸は、図６に示すアルミ製の多孔質材料を冷媒管３６及び循環管３８に充填した場合であり、白丸は、冷媒管３６及び循環管３８に該多孔質材料を充填していない場合を示す。図９の横軸は液冷媒の流量を表す指標となるレイノルズ数Ｒｅを示し、図１０の横軸は熱流束を示す。図９から、多孔質材料を充填したときに得られた熱伝達係数は、多孔質材料を充填しないときの熱伝達係数の４倍程度増加することがわかった。また、図１０から、多孔質材料を充填したときに得られた熱伝達係数は、多孔質材料を充填しないときの熱伝達係数の１．５倍程度増加することがわかった。

一実施形態では、制御部５０は、冷凍システム１０の負荷が増加したとき、ペルチェ素子４０に流す電流値を減少させ、冷凍システム１０の負荷が減少したとき、ペルチェ素子４０に流す電流値を増加させるように構成されている。即ち、冷凍システム１０の負荷が増加したとき、液レシーバ３２内の圧力も増加するので、必要有効吸込ヘッドは減少する。従って、ペルチェ素子４０に流す電流値を減少させ、液冷媒の過冷却度を減少させても、液ポンプ３４や液ポンプ３４の吸込側配管の内部でキャビテーションの発生を抑制できる。逆に、冷凍システム１０の負荷が減少したとき、液レシーバ３２内の圧力も減少するので、逆に必要有効吸込ヘッドは増加する。従って、ペルチェ素子４０に流す電流値を増加させ液冷媒の過冷却度を増加させることで、液ポンプ３４や液ポンプ３４の吸込側配管の内部でキャビテーションの発生を抑制できる。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

１）一つの態様に係る冷却装置（３０）は、液レシーバ（３２）と、前記液レシーバ（３２）内の液冷媒を冷却負荷に送るための液ポンプ（３４）と、前記液レシーバ（３２）と前記液ポンプ（３４）との間に設けられた冷媒管（３６）と、入口及び出口が前記液レシーバ（３２）に接続された前記液冷媒の循環管（３８）と、前記冷媒管（３６）側に設けられた吸熱面（４０ａ）及び前記循環管（３８）側に設けられた放熱面（４０ｂ）を有するペルチェ素子（４０）と、を備える。

このような構成によれば、上記ペルチェ素子によって上記冷媒管を流れる液冷媒から循環管を流れる液冷媒への熱移動が起り、液ポンプの吸込側で液冷媒が過冷却するので、液冷媒が気化する圧力を下げることができる。これによって、液ポンプや吸込側配管の内部でキャビテーションが起るのを抑制できるため、有効吸込ヘッドを確保するための制約を緩和でき、冷却装置のコンパクト化と安定運転が可能になる。また、特許文献１及び２のように、冷凍機及び熱交換器等を新たに設ける必要がないため、装置の設置スペースの増加及び装置コストの増加を抑制できる。さらに、ペルチェ素子は吸熱面と放熱面との温度差が小さいほど、吸熱特性が向上するが、吸熱側の液冷媒と放熱側の液冷媒とは同じ液レシーバから供給され、両液冷媒の温度差は小さいので、良好な吸熱特性が得られる。また、放熱側の液冷媒は熱吸収時に相変化し、温度変化を伴わないため、良好な吸熱特性を維持できる。

２）別な態様に係る冷却装置は、１）に記載の冷却装置であって、前記冷媒管（３６）又は前記循環管（３８）の少なくとも一方の配管内において、前記ペルチェ素子（４０）の前記吸熱面（４０ａ）又は前記放熱面（４０ｂ）の法線（Ｎ）の方向から視たとき、前記配管（３６、３８）のうち前記吸熱面（４０ａ）又は前記放熱面（４０ｂ）とオーバラップする領域に設けられる伝熱促進部材（４６）を備える。

このような構成によれば、冷媒管又は循環管の内部に設けられた伝熱促進部材によって、冷媒管又は循環管とこれらの配管を流れる液冷媒との熱伝達を促進できるため、吸熱面側から放熱面側への熱伝達を促進でき、これによって、冷媒管を流れる液冷媒の冷却効果を高めることができる。

３）さらに別な態様に係る冷却装置は、２）に記載の冷却装置であって、前記伝熱促進部材（４６）は、多孔質材料（４６（４６ａ、４６ｂ））で構成されている。

このような構成によれば、表面積が大きい多孔質材料によって、多孔質材料を介した配管壁面と液冷媒との熱伝達が促進される。また、多孔質材料の乱流促進効果によって、液冷媒が乱流となることで、液冷媒の圧力損失を抑えながら配管と液冷媒との熱伝達を高めることができる。

４）さらに別な態様に係る冷却装置は、２）又は３）に記載の冷却装置であって、前記伝熱促進部材（４６）は、前記冷媒管（３６）及び前記循環管（３８）の内部に設けられ、前記冷媒管（３６）又は前記循環管（３８）の管軸方向において、前記伝熱促進部材（４６）が設けられた前記循環管（３８）の第１領域（Ｌ_１）は、前記伝熱促進部材（４６）が設けられた前記冷媒管（３６）の第２領域（Ｌ_２）より広範囲である。

冷媒管で発生する飽和液冷媒の圧力損失は、ペルチェ素子による過冷却で低減した沸点圧力（液冷媒が気化する圧力）の低減分を相殺してしまい、液ポンプの吸込み側でキャビテーションが発生しやすくなる。上記構成によれば、伝熱促進部材が充填された冷媒管の第１領域を狭い範囲とすることで、冷媒管を流れる飽和液冷媒の圧力損失を小さくすることができる。一方、循環管を流れる冷媒は加熱されて沸騰領域にありかつ上昇流であるため流速も遅い。従って、圧力損失は大きくならないため、第２領域を広げることで伝熱を促進できる。

５）さらに別な態様に係る冷却装置は、１）乃至４）の何れかに記載の冷却装置であって、前記循環管（３８）は、前記液レシーバ（３２）から下方に向かって延びる下降管部（３８ａ）と、折り返し部（３８ｃ）を介して該下降管部（３８ａ）に接続されて前記液レシーバ（３２）へと上方に向かって延びる上昇管部（３８ｂ）と、を含み、前記ペルチェ素子（４０）の前記放熱面（４０ｂ）は前記上昇管部（３８ｂ）側に設けられる。

このような構成によれば、上記上昇管部において、上記放熱面から熱を受けた飽和液冷媒は一部が気化し、気化したガス冷媒は浮力により上昇する。そのため、下降管部を自重により下降し、上昇管部を上昇する冷媒の自然循環が起る。従って、循環管の内部で冷媒を循環させるための動力が不要になる。

６）さらに別な態様に係る冷却装置は、１）乃至５）の何れかに記載の冷却装置であって、前記ペルチェ素子（４０）は、前記冷媒管（３６）を流れる前記液冷媒（Ｌｒ）を前記液ポンプ（３４）の必要吸込ヘッド（ＮＰＳＨＲ）に相当する過冷却温度以上に冷却可能に構成されている。

このような構成によれば、ペルチェ素子によって冷媒管を流れる液冷媒を液ポンプの必要吸込ヘッド以上に沸点圧力を降下できるため、冷媒管に必要吸込ヘッドを形成しなくても、液ポンプや液ポンプの吸込側配管の内部におけるキャビテーションの発生を抑制できる。

７）さらに別な態様に係る冷却装置は、１）乃至６）の何れかに記載の冷却装置であって、前記液レシーバ（３２）内の圧力を検出する圧力センサ（４８）と、前記液ポンプ（３４）の入口側の前記液冷媒の温度を検出する温度センサ（４９）と、前記圧力センサ（４８）及び前記温度センサ（４９）の検出値に基づいて前記ペルチェ素子（４０）を制御する制御部（５０）と、を備える。

このような構成によれば、上記制御部が、上記圧力センサの検出値に基づいてペルチェ素子の作動を制御し、かつ上記温度センサの検出値に基づいてペルチェ素子をフィードバック制御する。これによって、冷却負荷が変動して液レシーバ内の圧力又は温度が変動しても、液ポンプや液ポンプの吸込側配管の内部におけるキャビテーションの発生を確実に抑制できる。

８）さらに別な態様に係る冷却装置は、１）乃至７）の何れかに記載の冷却装置であって、前記冷媒管（３６）と前記循環管（３８）とは、少なくとも、前記ペルチェ素子（４０）が設置される設置領域内において、互いに平行に配置され、前記ペルチェ素子（４０）は、前記冷媒管（３６）および前記循環管（３８）の間において、前記冷媒管（３６）および前記循環管（３８）の管軸方向に沿って延在する。

このような構成によれば、冷媒管、循環管及びペルチェ素子が同一方向に沿って延在するので、冷媒管と循環管との間のペルチェ素子の配置スペースを縮小でき、ペルチェ素子の配置が容易になる。また、広い吸熱面及び放熱面を容易に確保できるため、ペルチェ素子の効率を向上できる。

９）さらに別な態様に係る冷却装置は、１）乃至８）の何れかに記載の冷却装置であって、前記冷媒管が貫通する第１貫通孔（５４）および前記吸熱面（４０ａ）に当接する第１伝熱面（５６）を有し、前記冷媒管（３６）の周囲に設けられた第１ブロック（５２）と、前記循環管（３８）が貫通する第２貫通孔（６４）および前記放熱面（４０ｂ）に当接する第２伝熱面（６６）を有し、前記ペルチェ素子（４０）を挟んで前記第１ブロックに対向する位置で前記循環管の周囲に設けられた第２ブロック（６２）と、を備える。

このような構成によれば、上記構成の第１ブロック及び上記第２ブロックを備えるため、ペルチェ素子の配置と吸熱面及び放熱面の形成とが容易になる。

１０）さらに別な態様に係る冷却装置は、９）に記載の冷却装置であって、前記吸熱面（４０ａ）及び前記放熱面（４０ｂ）は、前記冷媒管（３６）及び前記循環管（３８）の管軸方向に沿って互いに平行に配置され、前記第１ブロック（５２）又は前記第２ブロック（６２）の少なくとも一方は、前記吸熱面（４０ａ）又は前記放熱面（４０ｂ）に沿って分割された２つ以上の分割片（５３ａ、５３ｂ、６３ａ、６３ｂ）で構成され、前記分割片の各々は、前記第１貫通孔（５４）又は前記第２貫通孔（６４）を形成する凹部を有し、前記分割片の少なくとも１つは、前記第１伝熱面（５６）又は前記第２伝熱面（６６）を有する。

このような構成によれば、第１ブロック又は第２ブロックが、２つ以上の分割片で構成されるため、第１ブロック又は第２ブロックの冷媒管又は循環管への装着が容易になる。

１１）さらに別な態様に係る冷却装置は、９）に記載の冷却装置であって、前記吸熱面（４０ａ）及び前記放熱面（４０ｂ）は、前記冷媒管（３６）及び前記循環管（３８）の管軸方向に沿って互いに平行に配置され、前記第１ブロック（５２）又は前記第２ブロック（６２）の少なくとも一方は、前記冷媒管（３６）および前記循環管（３８）の管軸を含み前記吸熱面（４０ａ）及び前記放熱面（４０ｂ）に交差する面に沿って分割された２つ以上の分割片（５３ｃ、５３ｄ、６３ｃ、６３ｄ）で構成され、前記分割片の各々は、前記第１貫通孔（５４）又は前記第２貫通孔（６４）を形成する凹部を有し、前記分割片の少なくとも１つは、前記吸熱面（４０ａ）又は前記放熱面（４０ｂ）を有する。

このような構成によれば、第１ブロック又は第２ブロックが、２つ以上の分割片で構成されるため、第１ブロック又は第２ブロックの冷媒管又は循環管への装着が容易になる。また、２つ以上の分割片は、冷媒管及び循環管の管軸を含み吸熱面及び放熱面に交差する面に沿って分割され、分割面が熱伝達を遮らない方向に配置され、伝熱抵抗とならないため、吸熱面から冷媒管に向かう伝熱性能及び放熱面から循環管に向かう伝熱性能を向上できる。

１２）さらに別な態様に係る冷却装置は、９）乃至１１）の何れかに記載の冷却装置であって、前記冷媒管（３６）と前記第１貫通孔（５４）を形成する前記第１ブロック（５２）の壁面との間、前記吸熱面（４０ａ）と前記第１伝熱面（５６）との間、前記循環管（３８）と前記第２貫通孔（６４）を形成する前記第２ブロック（６２）の壁面との間、および、前記放熱面（４０ｂ）と前記第２伝熱面（６６）との間の少なくとも１か所に、伝熱性グリスが充填されている。

このような構成によれば、上記箇所に伝熱性グリスが充填されるため、吸熱面及び放熱面を介した冷媒管から循環管への熱伝達をさらに促進できる。

１３）本開示に係る冷却システム（１０）は、一次冷媒が循環する一次冷媒回路（１２）と、前記一次冷媒回路（１２）に設けられた蒸発器（１６）を含む冷凍サイクル構成機器と、前記蒸発器（１６）で前記一次冷媒によって冷却された二次冷媒を前記冷却負荷（１８）に供給するための二次冷媒回路（１４）と、前記二次冷媒回路（１４）に設けられた上述の冷却装置（３０）と、を備え、前記液冷媒は前記二次冷媒として前記液レシーバ（３２）に貯留され、かつ、前記冷媒管（３６）は前記液レシーバ（３２）と前記液ポンプ（３４）との間で前記二次冷媒回路（１４）の一部を構成する。

このような構成によれば、ペルチェ素子によって液ポンプの吸込側で液冷媒が過冷却するので、沸点圧力を下げることができ、これによって、液ポンプや液ポンプの吸込側配管の内部でキャビテーションが起るのを抑制できるため、有効吸込ヘッドを確保するための制約を緩和できる。従って、冷却装置のコンパクト化と安定運転が可能になる。また、冷凍機及び熱交換器等を新たに設ける必要がないため、装置の設置スペース及び装置コストの増加を抑制できる。

１４）別な態様に係る冷却システムは、１３）に記載の冷却システムであって、前記冷却負荷（１８）は冷却庫に設けられたエアクーラであり、前記二次冷媒回路（１４）は前記エアクーラに導設されている。

このような構成によれば、冷却庫に設けられたエアクーラに二次冷媒を供給する場合に、液ポンプや液ポンプの吸込側配管の内部でキャビテーションの発生を抑制できるため、該エアクーラに二次冷媒を安定供給できる。

１５）さらに別な態様に係る冷却システムは、１３）又は１４）に記載の冷却システムであって、前記液レシーバ（３２）内の圧力を検出する圧力センサ（４８）と、前記液ポンプ（３４）の入口側の前記液冷媒の温度を検出する温度センサ（４９）と、前記圧力センサ（４８）及び前記温度センサ（４９）の検出値に基づいて前記ペルチェ素子（４０）を制御する制御部（５０）と、を備え、前記制御部（５０）は、前記冷却システムの負荷が増加したとき、前記ペルチェ素子（４０）に流す電流値を減少させ、前記冷却システムの負荷が減少したとき、前記ペルチェ素子（４０）に流す電流値を増加させるように構成されている。

このような構成によれば、冷却システムの負荷が変動しても、負荷変動に応じてペルチェ素子に流す電流値を変えることで、液ポンプや液ポンプの吸込側配管の内部でキャビテーションの発生を確実に抑制できる。

１０ 冷凍システム
１２ 一次冷媒回路
１４ 二次冷媒回路
１６ 蒸発器
２２ 凝縮器
１８ 冷却負荷
２０ 圧縮機
２４ 膨張弁
３０ 冷却装置
３２ 液レシーバ
３４ 液ポンプ
３６ 冷媒管
３８ 循環管
３８ａ 下降管部
３８ｂ 上昇管部
３８ｃ 折り返し部
４０ ペルチェ素子
４０ａ 吸熱面
４０ｂ 放熱面
４１ 電源部
４２ 導線
４４ 冷却庫
４６ 伝熱促進部材
４６（４６ａ、４６ｂ） 多孔質材料
４７ 空隙
４８ 圧力センサ
４９ 温度センサ
５０ 制御部
５２（５２ａ、５２ｂ） 第１ブロック
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ 分割片
５４ 第１貫通孔
５５ａ、５５ｂ 第１分割面
５６ 第１伝熱面
５８ａ、５８ｂ、６８ａ、６８ｂ 結合板
６２（６２ａ、６２ｂ） 第２ブロック
６４ 第２貫通孔
６５ａ、６５ｂ 第２分割面
６６ 第２伝熱面
７０、７１、７２ ボルト
７４ ナット
Ｘ 飽和液線
Ｙ 飽和蒸気線
Ｌ_１ 第１領域
Ｌ_２ 第２領域
Ｌｒ 飽和液冷媒
Ｎ 法線
ＮＰＳＨＲ 必要吸込ヘッド
ＮＰＳＨＡ 有効吸込ヘッド
Ｐｃ 臨界点

Claims (15)

1. 液レシーバと、
   前記液レシーバ内の液冷媒を冷却負荷に送るための液ポンプと、
   前記液レシーバと前記液ポンプとの間に設けられた冷媒管と、
   入口及び出口が前記液レシーバに接続された前記液冷媒の循環管と、
   前記冷媒管側に設けられた吸熱面および前記循環管側に設けられた放熱面を有するペルチェ素子と、
   を備える冷却装置。
2. 前記冷媒管又は前記循環管の少なくとも一方の配管内において、前記ペルチェ素子の前記吸熱面又は前記放熱面の法線方向から視たとき、前記配管のうち前記吸熱面又は前記放熱面とオーバラップする領域に設けられる伝熱促進部材を備える請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記伝熱促進部材は、多孔質材料で構成されている請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記伝熱促進部材は、前記冷媒管及び前記循環管の内部に設けられ、
   前記冷媒管又は前記循環管の管軸方向において、前記伝熱促進部材が設けられた前記循環管の第１領域は、前記伝熱促進部材が設けられた前記冷媒管の第２領域より広範囲である請求項２又は３に記載の冷却装置。
5. 前記循環管は、前記液レシーバから下方に向かって延びる下降管部と、折り返し部を介して該下降管部に接続されて前記液レシーバへと上方に向かって延びる上昇管部と、を含み、
   前記ペルチェ素子の前記放熱面は前記上昇管部側に設けられる請求項１乃至４の何れか一項に記載された冷却装置。
6. 前記ペルチェ素子は、前記冷媒管を流れる前記液冷媒を前記液ポンプの必要有効吸込ヘッドに相当する過冷却温度以上に冷却可能に構成されている請求項１乃至５の何れか一項に記載の冷却装置。
7. 前記液レシーバ内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記液ポンプの入口側の前記液冷媒の温度を検出する温度センサと、
   前記圧力センサ及び前記温度センサの検出値に基づいて前記ペルチェ素子を制御する制御部と、
   を備える請求項１乃至６の何れか一項に記載の冷却装置。
8. 前記冷媒管と前記循環管とは、少なくとも、前記ペルチェ素子が設置される設置領域内において、互いに平行に配置され、
   前記ペルチェ素子は、前記冷媒管および前記循環管の間において、前記冷媒管および前記循環管の管軸方向に沿って延在する請求項１乃至７の何れか一項に記載の冷却装置。
9. 前記冷媒管が貫通する第１貫通孔および前記吸熱面に当接する第１伝熱面を有し、前記冷媒管の周囲に設けられた第１ブロックと、
   前記循環管が貫通する第２貫通孔および前記放熱面に当接する第２伝熱面を有し、前記ペルチェ素子を挟んで前記第１ブロックに対向する位置で前記循環管の周囲に設けられた第２ブロックと、を備える請求項１乃至８の何れか一項に記載の冷却装置。
10. 前記吸熱面及び前記放熱面は、前記冷媒管及び前記循環管の管軸方向に沿って互いに平行に配置され、
    前記第１ブロック又は前記第２ブロックの少なくとも一方は、前記吸熱面又は前記放熱面に沿って分割された２つ以上の分割片で構成され、
    前記分割片の各々は、前記第１貫通孔又は前記第２貫通孔を形成する凹部を有し、
    前記分割片の少なくとも１つは、前記第１伝熱面又は前記第２伝熱面を有する請求項９に記載の冷却装置。
11. 前記吸熱面及び前記放熱面は、前記冷媒管及び前記循環管の管軸方向に沿って互いに平行に配置され、
    前記第１ブロック又は前記第２ブロックの少なくとも一方は、前記冷媒管および前記循環管の管軸を含み前記吸熱面及び前記放熱面に交差する面に沿って分割された２つ以上の分割片で構成され、
    前記分割片の各々は、前記第１貫通孔又は前記第２貫通孔を形成する凹部を有し、
    前記分割片の少なくとも１つは、前記吸熱面又は前記放熱面を有する請求項９に記載の冷却装置。
12. 前記冷媒管と前記第１貫通孔を形成する前記第１ブロックの壁面との間、前記吸熱面と前記第１伝熱面との間、前記循環管と前記第２貫通孔を形成する前記第２ブロックの壁面との間、および、前記放熱面と前記第２伝熱面との間の少なくとも１か所に、伝熱性グリスが充填されている請求項９乃至１１の何れか一項に記載の冷却装置。
13. 一次冷媒が循環する一次冷媒回路と、
    前記一次冷媒回路に設けられた蒸発器を含む冷凍サイクル構成機器と、
    前記蒸発器で前記一次冷媒によって冷却された二次冷媒を前記冷却負荷に供給するための二次冷媒回路と、
    前記二次冷媒回路に設けられた請求項１乃至１２の何れか一項に記載の冷却装置と、
    を備え、
    前記液冷媒は前記二次冷媒として前記液レシーバに貯留され、かつ、前記冷媒管は前記液レシーバと前記液ポンプとの間で前記二次冷媒回路の一部を構成する冷却システム。
14. 前記冷却負荷は冷却庫に設けられたエアクーラであり、前記二次冷媒回路は前記エアクーラに導設されている請求項１３に記載の冷却システム。
15. 前記液レシーバ内の圧力を検出する圧力センサと、
    前記液ポンプの入口側の前記液冷媒の温度を検出する温度センサと、
    前記圧力センサ及び前記温度センサの検出値に基づいて前記ペルチェ素子を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記冷却システムの負荷が増加したとき、前記ペルチェ素子に流す電流値を減少させ、前記冷却システムの負荷が減少したとき、前記ペルチェ素子に流す電流値を増加させるように構成された請求項１３又は１４に記載の冷却システム。

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