JPH07318180A

JPH07318180A - 冷却装置

Info

Publication number: JPH07318180A
Application number: JP11522794A
Authority: JP
Inventors: Moritoshi Nagaoka; 守利長岡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】空気の相対湿度を常に１００パーセントもし
くは１００パーセントに近い状態に保つとともに、エネ
ルギー効率の向上も可能とする冷却装置を提供する。【構成】冷媒を圧縮する圧縮器と、圧縮された冷媒を
蒸発させて周囲の空気を冷却する冷却器とを備えた冷却
装置において、複数の熱交換器を設け、各熱交換器は、
冷却すべき空気が通過する室内に設けられた冷却器を備
え、熱交換器の少なくとも１つがその冷却器が冷媒の供
給を受けている冷却サイクルにあり、他の熱交換器の少
なくとも１つが冷媒の供給を中断して放熱を行う放冷サ
イクルにあるときに、冷却サイクルにある熱交換器への
空気の供給を遮断し、放冷サイクルにある熱交換器のみ
に空気の供給を行うためのダンパーを設けた冷却装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮器と熱交換器との
間を循環する熱媒体により、熱交換器側を流れる空気を
冷却するように動作する冷却装置にに関し、とくに吹出
し空気の相対湿度を、常に１００パーセントもしくは１
００パーセントに近い値に保つことが可能な熱交換装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮器と熱交換器との間を循環する熱媒
体により、熱交換器側を流れる空気を冷却するように動
作する冷却装置として、フレオンもしくはその代替物を
熱媒体とする、冷凍または冷房機、あるいはヒートポン
プ式と呼ばれている方式の冷凍または冷房機等の種々の
形式のものが開発され、一般に使用されている。いずれ
の方式のものも、空気を冷却する側では、熱交換器内に
空気を流し、この空気を冷却する。

【０００３】上記のような従来の冷却装置において、圧
縮器を運転して熱交換器の表面温度を低下させ、これに
接触する空気の温度を低下させる場合、空気の相対湿度
が大幅に低下するという問題が伴う。

【０００４】すなわち熱交換器の表面温度を低下させる
と、熱交換器を通過する空気に含まれている水分は、熱
交換器表面温度がこの空気の露点温度より低くなるた
め、その表面に結露または着霜する。このような湿度の
低下は、冷却装置が冷蔵庫に適用された場合には、庫内
空気の減湿を招き、庫内に保存された生鮮食品などを乾
燥させてしまうという欠点があることはよく知られてい
る。

【０００５】また熱交換器の表面に着霜すると、熱交換
効率を著しく悪くさせエネルギーを浪費する。図３は湿
度を保つためにとられている従来の一例を示すもので、
図中、符号は３１熱交換器の冷却管、３２は冷却管１に
直接触れないように壁３４で囲まれた庫内、３３は熱交
換器の容器をそれぞれ示す。このように構成された冷却
装置は、熱交換器による除湿作用を防ぐために考えられ
た、いわゆるチルド冷蔵庫と呼ばれているものに適用さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の冷
却装置においては、熱交換の考え方が、冷凍サイクルに
おける蒸発器表面と空気との直接的接触による熱交換、
あるいは間接的な場合でも基本的な手法は同じため、下
記のような欠点がある。（１）熱交換器の表面温度が空気の露点温度より低くな
るため、冷却と同時に減湿が行なわれ、どうしても庫内
空気は乾燥する。（２）間接的に冷却する場合庫内はこのような現象はお
きないが、エネルギーの無駄が多く、また、氷点下の場
合には庫内の壁じたいが露点温度より低くなるため、上
記と同様に減湿が行なわれ庫内空気は乾燥する。（３）熱交換器に着霜した場合、熱交換効率を著しく悪
くするため、除霜するための運転が必要になり、その間
庫内温度は上昇する。

【０００７】また図３に示したような、熱交換器を囲む
構成では、容器の外側の熱交換器を完全密閉しない限
り、外部の空気との接触により着霜し、定期的な除霜運
転が必要になる。また間接的な冷蔵になるため熱交換効
率が悪くエネルギーを浪費するという欠点がある。

【０００８】この発明は、熱交換器の冷却動作を中断さ
せることなく、空気温度の一定化を実現するとともに、
空気の相対湿度を常に１００パーセントもしくは１００
パーセントに近い状態に保つとともに、エネルギー効率
の向上も可能とする冷却装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、冷媒を
圧縮する圧縮器と、圧縮された冷媒を蒸発させて周囲の
空気を冷却する冷却器とを備えた冷却装置において、複
数の熱交換器を設け、各熱交換器は、冷却すべき空気が
通過する、相互に並列の関係で接続された室と、この各
内に設けられた冷却器とを備え、前記熱交換器の少なく
とも１つがその冷却器が冷媒の供給を受けている冷却サ
イクルにあり、他の熱交換器の少なくとも１つがその冷
却器への冷媒の供給を中断して放熱を行う放冷サイクル
にあるときに、前記冷却サイクルにある熱交換器への空
気の供給を遮断し、前記放冷サイクルにある熱交換器の
みに空気の供給を行うためのダンパーを設けたことを特
徴とする冷却装置が提供される。

【００１０】すなわち本発明の冷却装置では、蒸発器に
よる冷却が行われる冷却サイクルと、所望の温度まで冷
却されたのちに蒸発器による冷却を中断し、周囲の空気
を冷却する放冷サイクルとを交互に繰り返し、冷却サイ
クルにある熱交換器には通気を行わず、冷却サイクルが
終了して所望の温度まで冷却された熱交換器に空気を接
触させて冷却を行う。

【００１１】これにより、冷却サイクルに入った場合、
蓄冷された熱交換器は、一定温度を維持する状態、また
は温度上昇の方向にあり、これに接触する空気は減湿さ
れ難い状態で冷却されることになる。つまり熱交換器の
温度が一定もしくは上昇の方向にある場合、これに接触
する空気は、熱交換器の周りのごく限られた部分のみで
減湿されるが、大部分は熱を奪われるだけで減湿を免れ
る。このことが相対湿度を上げる結果となり、所定の温
度まで冷却されると、バランスした空気の湿度変化のみ
になり、減湿はなくなる。したがって相対湿度が１００
パーセントもしくは１００パーセント近い湿度の空気が
つくられることになる。

【００１２】また本発明において、蓄冷剤は充分蓄冷で
きるものであれば材質は問わない。なお蓄冷剤の容器の
材質も、熱伝導がよいものであれば、どのようなものも
利用できる。またその形状は、熱交換効率がよい形が望
ましいがどのような形状でもかまわない。なお熱交換器
は、蓄冷剤を使用しない通常の蒸発器でもよい。

【００１３】この発明においては、熱交換器のみを冷却
するため、エネルギーが非常に少なくてすむ。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図面にしたがって説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例による冷却装置
の熱交換器部分を示す断面図である。この例では、２個
の熱交換器ＡおよびＢが設けられ、その各々に、図示し
ない圧縮器から圧縮された冷媒が膨張弁５を介して供給
されるようになっている。なお図示の例では、２個の熱
交換器を使用したが、３もしくはそれ以上の熱交換器を
設けることも可能である。

【００１６】第１および第２の熱交換器Ａ，Ｂは、冷却
すべき空気がファン８の作用で所定の流量で流れる管路
１１内に、隔壁１２を介して区画された状態で互いに隣
接する室１内に設けられ、各熱交換器ＡまたはＢの入口
側および出口側にそれぞれ設けたダンパー３を切り替え
ることにより、いずれか一方のみが開放されるようにな
っている。図示の状態では、ダンパー３は第１の熱交換
器Ａ側を閉じる位置に置かれており、したがってファン
８の作用で管路１１内を流れる空気は、まず矢印９で示
す経路を通って第２の熱交換器Ｂに入り、ついで矢印１
０で示す経路を通って排出される。管路１１に導入され
る空気は、本発明の冷却装置が冷蔵庫または冷凍庫に適
用された場合には、庫内空気であり、空調装置に適用さ
れた場合には空調対象室内の空気である。そして熱交換
器ＡまたはＢを通過した空気は、庫内または室内に戻さ
れる。

【００１７】熱交換器Ａは、蓄冷剤が充填された冷却器
６と、この冷却器６の内部を通り、一端が膨張弁５を介
して圧縮器の出口側に接続され、他端が圧縮器の入口側
に接続された管４とを備えている。冷却器６は、所定量
の蓄冷剤を密閉状態で収容する気密容器の形態のもの
で、好ましくはその周囲の空気との熱交換効率を高める
ために、表面積を大きくとれるような形状を有する。こ
の例では、複数の偏平な板状の部分を重ね、各板状部分
を順次に連結した構造が採用されているが、高い熱交換
効率が得られるものであれば、どのような形態であって
もよい。あるいは冷却器６は、管４に接続された、蓄冷
材を使用しない通常の形態の蒸発器であってもよい。

【００１８】なお室１内の温度変化による空気の容積の
変化が管路１１に過度の圧力を加えることを避けるため
に、室１内の空気と外気との流通を許容する通気口７が
設けられ、この通気口７には、好ましくはフィルタが取
り付けられる。

【００１９】なお第２の熱交換器Ｂは、第１の熱交換器
Ａと同じ構造を有するので、同一の部分は同じ符号で示
し、その説明を省略する。

【００２０】つぎに本発明の冷却装置の動作を説明す
る。

【００２１】図１の状態は、ダンパー３が第１の熱交換
器Ａ側を閉じ、圧縮器からの冷媒は第１の熱交換器Ａの
みに供給されている状態である。この状態では、室内ま
たは庫内から導入された空気は、第２の熱交換器Ｂを通
って室内または庫内に戻される。

【００２２】第１の熱交換器Ａでは、室１は実質的に密
閉されており、したがって内部の空気は、管４を流れる
冷媒により冷却されている冷却器６との接触により冷却
される。この冷却サイクルで室１内の空気が所定の温度
まで冷却された時点で、冷媒の流れを、第１の熱交換器
Ａの管４から、第２の熱交換器Ｂの管４側に切り替え、
同時にダンパー３を第１の熱交換器Ａ側から第２の熱交
換器Ｂ側に切り替える。

【００２３】この結果、ファン８により強制された空気
は、第１の熱交換器Ａの室１を通って流れ、この間に、
すでに所定の温度まで冷却されている冷却器６表面に接
触して冷却される。ここで重要なことは、第１の熱交換
器Ａの冷却器６は冷媒による冷却がすでに終了して、そ
の表面温度は上昇過程にあり、冷却器６表面に接触した
空気は、湿度の低下をほとんど伴わずに冷却されること
になる。つまり絶対湿度は変わらず、その時の温度にお
いて１００パーセントを越える分の水分のみが冷却器６
に付着することになる。したがって相対湿度は常に１０
０パーセントもしくは１００パーセントに近い値に保た
れる。

【００２４】一方、第２の熱交換器Ｂは、ダンパー３が
第１の熱交換器Ａ側から第２の熱交換器Ｂ側に切り替え
られた時点から冷却サイクルに入り、圧縮器からの冷媒
の供給を受けて冷却器６の冷却が行われる。

【００２５】冷却器６の冷却サイクルと放冷サイクルと
は、第１の熱交換器Ａと第２の熱交換器Ｂとの間で所定
の時間間隔で交互に行われ、これにより管路１１内を流
れる空気は連続的に冷却されることになる。

【００２６】なお図２には、冷却器６として、密閉容器
内に充填された蓄冷剤の全体を均等に冷却できるよう
に、蒸発器の管４を密閉容器内の広い範囲に分布させた
が、蓄冷剤を充填した密閉容器と、蒸発器の管を収容す
る容器とを通路で連結し、この２つの容器間で蓄冷剤を
ポンプで循環させるようにしてもよい。

【００２７】図２に、本発明の典型的な湿り空気線図上
の状態変化が示されている。符号Ｈで示すカーブは、相
対湿度１００％の線である。温度Ｔ₁、相対湿度Ｘ％の
状態の空気の温度をＩから目的とする温度Ｔ₂まで下げ
るとすると、相対湿度を上げながらＩＩ点まで理想的な
線を描く。また扉の開閉等による温度上昇で温度がＴ ₂
からＴ₃まで上がった場合には、絶対湿度Ｘの空気が流
入することになり、ＩＩ点からＩＩＩ点までの変化を示
して、常に１００％から１００％近い相対湿度を保つこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の冷却
装置によれば、きわめて良好な湿度維持を行うことがで
き、たとえば冷蔵庫に適用した場合には、理想的な保管
が可能になる。また本発明の冷却装置を空調機に適用し
た場合には、室内の湿度を一定に保つことができ、室内
の冷やし過ぎに起因する、いわゆる冷房病の予防に役立
つ。

【００２９】さらに本発明において、蓄冷剤を使用した
冷却器を使用した場合には、蓄冷剤のみを冷却するた
め、非常な省エネルギーになり、従来の直接熱交換方式
とは異なり、余分なエネルギーを浪費することがなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による冷却装置の熱交換器部
分を示す縦断面図。

【図２】図１の冷却装置における湿り空気線図上の状態
変化を示すグラフ。

【図３】従来の冷却装置の熱交換器部分を示す説明図。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ熱交換器１室３ダンパー４管５減圧弁６冷却器７通気口８ファン１１管路１２隔壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒を圧縮する圧縮器と、圧縮された冷
媒を蒸発させて周囲の空気を冷却する冷却器とを備えた
冷却装置において、複数の熱交換器を設け、各熱交換器
は、冷却すべき空気が通過する、相互に並列の関係で接
続された室と、この各内に設けられた冷却器とを備え、
前記熱交換器の少なくとも１つがその冷却器が冷媒の供
給を受けている冷却サイクルにあり、他の熱交換器の少
なくとも１つがその冷却器への冷媒の供給を中断して放
熱を行う放冷サイクルにあるときに、前記冷却サイクル
にある熱交換器への空気の供給を遮断し、前記放冷サイ
クルにある熱交換器のみに空気の供給を行うためのダン
パーを設けたこことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】前記冷却器が蒸発器である請求項１に記
載の冷却装置。
【請求項３】前記冷却器が、蓄熱材を収容する密閉容
器と、この容器内に配置された、前記冷媒を通す管とで
構成されている請求項１または請求項２に記載の冷却装
置。
【請求項４】前冷却器が、蓄冷剤を充填した密閉容器
と、蒸発器の管を密蒸発器の管を収容する容器とを通路
で連結して構成され、この２つの容器間で蓄冷剤をポン
プで循環させるようにしたことを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の冷却装置。
【請求項５】前記熱交換器の室内と外気との間の圧力
調整用通気口が設けられている請求項１〜４のいずれか
１項３に記載の冷却装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷
却装置を備えた冷蔵庫。
【請求項７】請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷
却装置を備えた冷房装置。