JPWO2006011251A1

JPWO2006011251A1 - 冷却庫及び空気冷媒式冷却システム

Info

Publication number: JPWO2006011251A1
Application number: JP2006527788A
Authority: JP
Inventors: 重光菊池; 奥田　誠一; 誠一奥田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; International Center for Environmental Technology Transfer
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; International Center for Environmental Technology Transfer
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2008-05-01
Also published as: WO2006011251A1; EP1783444A4; EP1783444A1; US20100313596A1; EP1783444B1; US20070169503A1

Abstract

空気冷媒式冷却装置を用いて冷却庫内を均一に冷却することを目的とする。冷却庫の内部の空気を吸い取る配管を設置する。その配管によって吸い取られた空気（より高温）を、空気冷媒式冷却装置から送られてきた空気（より低温）と予め混合して、冷却庫の内部に吹き込む。混合された空気は、空気冷媒式冷却装置から送られてきた空気よりも冷却庫内の温度に近いため、冷却庫内はより均一に冷却される。さらに、冷却庫の内部から吸い取られた空気によって、冷却庫の内部に吹き込む空気の風量および風速が上がるため、冷却庫内の空気が撹拌され、冷却庫内はより均一に冷却される。

Description

本発明は、空気冷媒を用いた冷却装置と、それによって冷却される冷却庫に関する。

従来のフロンを冷媒とした冷却装置に変えて、近年では空気を冷媒とした冷却装置が開発されている。こうした空気冷媒の冷却装置は、冷媒として使用される空気を冷却室に直接吹き込んで冷却する方式が一般的である。

特開平８−６１８２１号公報には、冷凍空間内の低温空気を冷凍空間外における冷却部との間を循環させる循環設備によって、前記冷凍空間内を目標温度に冷却する低温、冷凍庫であり、前記低温空気を循環させる循環設備は、循環経路において、空気圧縮機、圧縮空気冷却器、膨張機および冷却器を空気の流れの順に配置しシステム化してなり、圧縮空気を膨張させて低温空気を生成する主機ユニットと、この主機ユニットからの、充分除湿された乾燥冷気である低温空気を、前記冷凍空間内の空気と混合しながら、冷凍空間内へ直接噴射する混合噴射ノズルと、前記冷凍空間内の空気を吸気して前記主機ユニットへ直接戻す吸気孔とを備えてなることを特徴とする低温、冷凍庫が開示されている。

空気冷媒を用いた冷却装置による冷却庫の冷却は、フロンを冷媒に用いた装置に比べて、風量・風速は小さいのが一般的である。そのため、容器が大きい場合は、倉庫内に十分に冷風を循環させ容器内の温度を均一化することが難しい。食品倉庫の場合は、倉庫内の温度分布が目標温度に対して上下に２℃以内に制御されることが望まれるため、この課題は重要である。

本発明の目的は、空気冷媒式冷却装置を用いた冷却庫の冷却をより均一化する技術を提供することである。

本発明による冷却庫は、空気冷媒式冷却装置により冷却された第１冷却空気を導入する第１冷却空気導入管と、冷却庫の内部の第２冷却空気を取り入れる第２冷却空気導入管と、第１冷却空気と第２冷却空気とを混合した混合空気を冷却庫の内部に導入する空気導入口とを備える。

本発明による冷却庫において、空気導入口は、冷却庫の内部に設置されたダクトに開けられている。

本発明による冷却庫において、第２冷却空気導入管は、冷却庫の外部に設置され、一方の端部側が冷却庫の壁面に開口している。

本発明による冷却庫において、第２冷却空気導入管は、冷却庫の内部に設置されている。

本発明による空気冷媒式冷却システムは、空気冷媒式冷却装置と、冷却庫とを備える。空気冷媒式冷却装置は、冷却庫から出た冷媒空気を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサから出た冷媒空気を冷却する熱交換器と、熱交換器から出た冷媒空気を膨張させ、冷却庫に供給する膨張タービンとを備える。冷却庫は、膨張タービンから出た冷媒空気を導入する第１冷却空気導入管と、冷却庫の内部の冷却空気を取り入れる第２冷却空気導入管と、第１冷却空気導入間の導入する冷媒空気と冷却空気とを混合した混合空気を冷却庫の内部に導入する空気導入口とを備える。

本発明による輸送機器は、空気冷媒式冷却装置と、冷却庫と、空気冷媒式冷却装置と冷却庫とを積載する移動体とを備える。空気冷媒式冷却装置は、冷却庫から出た冷媒空気を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサから出た冷媒空気を冷却する熱交換器と、熱交換器から出た冷媒空気を膨張させ、冷却庫に供給する膨張タービンとを備える。冷却庫は、膨張タービンから出た冷媒空気を導入する第１冷却空気導入管と、冷却庫の内部の冷却空気を取り入れる第２冷却空気導入管と、第１冷却空気導入間の導入する冷媒空気と冷却空気とを混合した混合空気を冷却庫の内部に導入する空気導入口とを備える。

本発明によれば、空気冷媒式冷却装置を用いた冷却庫の冷却をより均一化する技術が提供される。

図１は、背景技術における空気冷媒式冷却装置の構成を示す。図２は、冷却庫における空気の流れを示す。図３は、冷却庫における空気の流れを示す。図４は、空気冷媒式冷却装置の構成を示す。図５は、移動体に積載された空気冷媒式冷却装置を示す。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

図１を参照すると、空気冷媒式冷却装置の構成が示されている。冷却装置は、冷凍装置、冷蔵装置、空調冷房装置を含む（冷却庫についても同様である）。系の温度・圧力レベルを変えて冷凍、冷蔵、空調冷房に適用することができるからである。空気冷媒式冷却装置１は、モータ４によって駆動されるコンプレッサ２を備えている。コンプレッサ２は、第１冷却空冷式熱交換器６に接続されている。第１冷却空冷式熱交換器６は、空冷式でない熱交換器でもよい。第１冷却空冷式熱交換器６は、第２冷却熱交換器１０に接続されている。第２冷却熱交換器１０は、モータ４によって駆動される膨張タービン１２に接続されている。膨張タービン１２は、冷却庫１４に接続されている。冷却庫１４は、開閉可能な扉を有し、扉を閉じることにより密閉された空間を内部に形成する倉庫である。冷却庫１４は、第２冷却熱交換器１０に接続されている。第２冷却熱交換器１０は、コンプレッサ２に接続されている。

こうした空気冷媒式冷却装置１において、冷却庫１４から排出された空気が第２冷却熱交換器１０を介してコンプレッサ２に導入される。その空気はコンプレッサ２により高温・高圧の状態となる。コンプレッサ２から吐出された空気は、第１冷却空冷式熱交換器６により外気による空冷が行われる。その外気はファン８により第１冷却空冷式熱交換器６の内部を流れる。第１冷却空冷式熱交換器６を出た空気は、第２冷却熱交換器１０において冷却庫１４から排出された空気と熱交換を行うことによりさらに冷却される。第２冷却熱交換器１０から出た空気は、膨張タービン１２において断熱膨張させられることにより、さらに低温の冷却空気となる。その冷却空気は、冷却庫１４の内部に導入され、冷却庫１４を冷やす。

冷媒（冷却空気）と冷却庫の内部との温度差は、フロンを冷媒に使用した冷却装置よりも空気冷媒の冷却装置の方が大きいことが一般的なので、冷却庫１４に送り込まれる冷却空気の風量・風速は、空気冷媒冷却装置の方が少なくて済む。

図２を参照すると、冷却庫の付近における空気の流れが示されている。空気冷媒式冷却装置１によって製造された冷却空気は、冷却空気導入管２６によって冷却庫１４の近くまで送られる。冷却庫１４の壁面には穴が設けられており、穴には倉庫内空気取入管２２が接続されている。倉庫内空気取入管２２の他端は、冷却空気導入管２６に接続されている。倉庫内空気取入管２２の内部には、冷却倉庫１４の壁面の穴から冷却空気導入管２６との接続部の方へ空気を送風する方向に回転する冷風送風ファン２４が取り付けられている。

冷却空気導入管２６は、倉庫内空気取入管２２との接続部よりも下流側において、冷却庫１４の内部に敷設されたダクト２８に接続している。ダクト２８には、複数の冷風噴出口３０が設けられている。ダクト２８に代えて、あるいはダクト２８と共に、冷却空気導入管２６と倉庫内空気取入管２２との混合空気を冷却庫１４に供給する他の供給機構が設けられてもよい。そうした供給機構は、冷却庫１４の広い範囲に空気を分配するものであることが好ましい。供給機構は例えば、空気を冷却庫１４の複数の場所に案内する案内板である。ダクト２８または供給機構に加えて、空気を冷却庫１４の広い範囲に分配するファンを用いることも好ましい。

こうした冷却庫１４において、空気冷媒式冷却装置１によって製造された冷却空気が冷却空気導入管２６に流れる。その冷却空気の温度は例えば−６０℃である。倉庫内空気取入管２２には、冷風送風ファン２４により倉庫１４の内部の空気が取り込まれる。その空気の温度は例えば−３０℃である。冷却空気導入管２６と倉庫内空気取入管２２の接続部の下流側では、両者の管から流入した空気が混合する。その混合空気３２の温度は例えば−４０℃である。混合空気３２は、ダクト２８の冷風噴出口３０から冷却庫１４の内部に吹き出す。

空気冷媒の冷却装置はフロン冷媒の冷却装置に対して吹き出す空気の風量・風速が小さいが、本実施の形態の冷却庫では倉庫内部の空気が吸い出され、空気冷媒式冷却装置１から送られてくる冷風に足されているため、その分、風量・風速が大きくなる。そのため、冷却庫１４の内部の空気の撹拌が促され、温度分布がより均一となる。さらに、混合空気３２は空気冷媒式冷却装置１から送られてくる冷風よりも冷却倉庫１４の庫内の温度に近いため、冷却倉庫１４の庫内の温度分布はさらに均一となる。

さらに本実施の形態においては、冷風送風ファン２４が冷却庫１４の外部にあり、それに伴って冷風送風ファン２４を回転させるためのモータも冷却庫１４の外部に設置されるため、モータが発する熱が冷却庫１４の内部に放出されることがなく、冷却が効率的に行われる。

図３を参照すると、本発明の他の実施の形態における冷却庫の付近の空気の流れが示されている。空気冷媒式冷却装置１によって製造された冷却空気は、冷却空気導入管３８によって冷却庫１４の内部まで送られる。冷却庫１４の内部には、倉庫内空気取入管３４が設置されている。その一端は冷却庫１４の内部に開口している。倉庫内空気取入管３４の他端は、冷却庫１４の内部において冷却空気導入管３８に接続されている。倉庫内空気取入管３４の内部には、冷却倉庫１４の内部に開口する一端から冷却空気導入管３８との接続部の方へ空気を送風する方向に回転する冷風送風ファン３６が取り付けられている。

冷却空気導入管３８は、倉庫内空気取入管３４との接続部よりも下流側において、冷却庫１４の内部に敷設されたダクト２８に接続している。ダクト２８には、複数の冷風噴出口３０が設けられている。

こうした冷却庫１４において、空気冷媒式冷却装置１によって製造された冷却空気が冷却空気導入管３８に流れる。その冷却空気の温度は例えば−６０℃である。倉庫内空気取入管３４には、冷風送風ファン３６により倉庫１４の内部の空気が取り込まれる。その空気の温度は例えば−３０℃である。冷却空気導入管３８と倉庫内空気取入管３４の接続部の下流側では、両者の管から流入した空気が混合する。その混合空気４０の温度は例えば−４０℃である。混合空気４０は、ダクト２８の冷風噴出口３０から冷却庫１４の内部に吹き出す。

本実施の形態においても、図２を参照して説明された実施の形態と同じく、風量・風速が大きく、冷却庫１４の内部の空気の撹拌が促され、温度分布がより均一となるという効果が奏される。さらに、混合空気４０は空気冷媒式冷却装置１から送られてくる冷風よりも冷却倉庫１４の庫内の温度に近いため、冷却倉庫１４の庫内の温度分布はさらに均一となるという効果も奏される。

さらに本実施の形態においては、図２のように冷却庫１４の壁面に倉庫内空気取入管２２を取り付けるための穴を開け、倉庫の壁面の外部に倉庫内空気取入管２２を配管して冷風送風ファン２４を設置する工事が必要ない。倉庫内空気取入管３４と冷風送風ファン３６は冷却庫１４の内部に取り付ければよい。そのため、既存の倉庫を改造して本実施の形態による冷却庫とする場合には、工事が容易に済む。

本実施の形態においては、空気冷媒式冷却装置１によって冷却されるのは、扉を閉じることにより密閉される冷却庫であった。しかしそれ以外にも、半密閉式で、空気冷媒式冷却装置１により冷却された空間を食品等がベルトコンベアにより通過することで冷却食品とされる例に本発明を適用することも可能である。さらに、医薬品の製造過程において冷却する医療品反応装置にも使用可能である。

図４は、本発明の更に他の実施の形態における空気冷媒式冷却装置の構成を示す。図１と同様の構成要素には同一の番号が付けられ、それらの説明は省略される。

膨張タービン１２と冷却庫１４との間には除霜器４２が介設されている。除霜器４２の出口は配管４３を介して冷却庫１４の入口に接続される。冷却庫１４の出口に接続された配管４４は、三方弁を介して配管４６と配管４８とに分岐する。配管４６は除霜器４２の入口に接続される。配管４８は第２冷却熱交換器１０の低温側配管に接続される。

こうした空気冷媒式冷却装置１が運転されると、膨張タービン１２から低温の冷却空気が出される。その冷却空気は、除霜器４２によって湿分を除去された後、冷却庫１４の内部に導入される。冷却庫１４の内部の空気は配管４４に引き出される。配管４４を流れる空気は、配管４６と配管４８とに分岐する。配管４６を流れる空気の温度は、冷却庫１４の内部の空気の温度と同じか、やや高い。配管４６を流れる空気は除霜器４２に導入され、膨張タービン１２から出た空気と混合して冷却庫１４に流入する。

本実施の形態においても、図２を参照して説明された実施の形態及び図３を参照して説明された実施の形態と同じく、風量・風速が大きく、冷却庫１４の内部の空気の撹拌が促され、温度分布がより均一となるという効果が奏される。さらに、配管４３を流れる混合空気は膨張タービン１２が供給する冷風よりも冷却倉庫１４の庫内の温度に近いため、冷却倉庫１４の庫内の温度分布はさらに均一となるという効果も奏される。配管４６を流れる空気は除霜器４２にて除霜されてから冷却庫１４に導入されるため、冷却庫１４の内部に付着する霜が低減する。

図５は、空気冷媒式冷却装置１をコンテナに利用した空気冷媒式冷却システムの例を示す。空気冷媒式冷却システムは、車両５１（鉄道の貨物車、船などでもよい）と車両５１に積載されたコンテナ５０とを含む。コンテナ５０は空気冷媒式冷却装置１と冷却庫１４とを積載している。車両５１はバッテリ５２を積んでいる。空気冷媒式冷却装置１が備えるモータ４とファン８、冷却庫１４が備える冷風送風ファン２４または冷風送風ファン３６などはバッテリ５２から給電されて駆動する。こうした空気冷媒式冷却システムにより、コンテナ内の貨物が冷却された状態で運搬される。

Claims

空気冷媒式冷却装置により冷却された第１冷却空気を導入する第１冷却空気導入管と、
冷却庫の内部の第２冷却空気を取り入れる第２冷却空気導入管と、
前記第１冷却空気と前記第２冷却空気とを混合した混合空気を前記冷却庫の内部に導入する空気導入口
とを具備する
冷却庫。
請求項１に記載された冷却庫であって、
前記空気導入口は、前記冷却庫の内部に設置されたダクトに開けられている
冷却庫。
請求項１に記載された冷却庫であって、
前記第２冷却空気導入管は、前記冷却庫の外部に設置され、一方の端部側が前記冷却庫の壁面に開口している
冷却庫。
請求項１に記載された冷却庫であって、
前記第２冷却空気導入管は、前記冷却庫の内部に設置されている
冷却庫。
空気冷媒式冷却装置と、
冷却庫
とを具備し、
前記空気冷媒式冷却装置は、
前記冷却庫から出た冷媒空気を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサから出た前記冷媒空気を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器から出た前記冷媒空気を膨張させ、前記冷却庫に供給する膨張タービン
とを備え、
前記冷却庫は、
前記膨張タービンから出た前記冷媒空気を導入する第１冷却空気導入管と、
前記冷却庫の内部の冷却空気を取り入れる第２冷却空気導入管と、
前記第１冷却空気導入間の導入する前記冷媒空気と前記冷却空気とを混合した混合空気を前記冷却庫の内部に導入する空気導入口
とを備える
空気冷媒式冷却システム。
空気冷媒式冷却装置と、
冷却庫と、
前記空気冷媒式冷却装置と前記冷却庫とを積載する移動体
とを具備し、
前記空気冷媒式冷却装置は、
前記冷却庫から出た冷媒空気を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサから出た前記冷媒空気を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器から出た前記冷媒空気を膨張させ、前記冷却庫に供給する膨張タービン
とを備え、
前記冷却庫は、
前記膨張タービンから出た前記冷媒空気を導入する第１冷却空気導入管と、
前記冷却庫の内部の冷却空気を取り入れる第２冷却空気導入管と、
前記第１冷却空気導入間の導入する前記冷媒空気と前記冷却空気とを混合した混合空気を前記冷却庫の内部に導入する空気導入口
とを備える
輸送機器。