JPWO2021117254A1 - Spot cooler device - Google Patents
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Abstract
室温の上昇を抑制することができ、さらには、高効率、小型化の図れるスポットクーラー装置を提供する。筐体110内が凝縮器室113と蒸発器室112とに仕切られ、前記筐体110内に圧縮機21、凝縮器22、減圧装置32、蒸発器31が設けられ、前記凝縮器22が小型凝縮器23と過冷却コイル50とにより構成され、前記過冷却コイル50が、前記凝縮器室113内又は前記蒸発器室112内に配置されている。Provided is a spot cooler device capable of suppressing an increase in room temperature and further achieving high efficiency and miniaturization. The inside of the housing 110 is divided into a condenser chamber 113 and an evaporator chamber 112, and a compressor 21, a condenser 22, a depressurizing device 32, and an evaporator 31 are provided in the housing 110, and the condenser 22 is small. It is composed of a condenser 23 and a supercooling coil 50, and the supercooling coil 50 is arranged in the condenser chamber 113 or the evaporator chamber 112.
Description
本発明は、スポットクーラー装置に関する。 The present invention relates to a spot cooler device.
従来、工場や作業所等において、空間全体を冷却するのではなく、局所的に冷却するスポットクーラー装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1のスポットクーラー装置では、冷媒を凝縮させる凝縮器は全体が、吸気口に面して配置されており、凝縮器は全体が外気で冷却される構成となっている。
ところで、冷凍システムとしては、ガス冷媒を冷媒の加速現象によって減圧、及びエンタルピ減少を伴って液化、冷却する螺旋状の管を用いた冷凍システムも知られている(例えば、特許文献2参照)。Conventionally, a spot cooler device that locally cools a space instead of cooling the entire space is known in a factory, a work place, or the like (see, for example, Patent Document 1). In the spot cooler device of Patent Document 1, the entire condenser for condensing the refrigerant is arranged facing the intake port, and the entire condenser is cooled by the outside air.
By the way, as a refrigerating system, a refrigerating system using a spiral tube that decompresses a gas refrigerant by an acceleration phenomenon of the refrigerant and liquefies and cools the gas refrigerant with a decrease in enthalpy is also known (see, for example, Patent Document 2).
従来の装置は、凝縮器からの放熱量が大きく、室内に放熱されるので、室温の上昇を抑制できないという問題がある。
また、筐体内の冷凍システムの各機器が大きいために、スポットクーラーが大型化するという問題がある。
本発明は、上記従来の問題点を解消するためになされたものであり、室温の上昇を抑制することができ、さらには、高効率、小型化の図れるスポットクーラー装置を提供することを目的とする。The conventional device has a problem that the amount of heat radiated from the condenser is large and the heat is radiated indoors, so that the rise in room temperature cannot be suppressed.
Further, since each device of the refrigerating system in the housing is large, there is a problem that the spot cooler becomes large.
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a spot cooler device capable of suppressing an increase in room temperature and further achieving high efficiency and miniaturization. do.
本発明は、筐体内が凝縮器室と蒸発器室とに仕切られ、前記筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が設けられ、前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成され、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置されていることを特徴とする。
前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成されるため、凝縮器の小型化が図れ、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置されているため、高効率を達成できる。In the present invention, the inside of the housing is divided into a condenser chamber and an evaporator chamber, a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are provided in the housing, and the condenser is a small condenser and a supercooling coil. The supercooling coil is arranged in the condenser chamber or the evaporator chamber.
Since the condenser is composed of a small condenser and a supercooling coil, the size of the condenser can be reduced, and the supercooling coil is arranged in the condenser chamber or the evaporator chamber, so that the efficiency is high. Can be achieved.
上記発明において、前記過冷却コイル及び前記減圧装置を接続する配管と、前記減圧装置とが、前記蒸発器室内に配置されていてもよい。 In the above invention, the piping connecting the supercooling coil and the decompression device and the decompression device may be arranged in the evaporator chamber.
上記発明において、前記過冷却コイルが断熱材により覆われていてもよい。
上記発明において、前記小型凝縮器が前記凝縮器室の下部に配置されていてもよい。In the above invention, the supercooling coil may be covered with a heat insulating material.
In the above invention, the small condenser may be arranged in the lower part of the condenser chamber.
本発明では、凝縮器の小型化が図れ、かつ高効率を達成できる。 In the present invention, the condenser can be miniaturized and high efficiency can be achieved.
以下、本発明の一実施形態を添付の図面を参照して説明する。
図1において、10は、冷凍システムを示す。この冷凍システム10は、圧縮機21と、凝縮器22と、減圧装置32と、蒸発器31と、圧縮機21、凝縮器22、減圧装置32、および、蒸発器31間を接続して冷媒が循環する配管40と、を備える。配管40は、液管41とガス管42とを備えている。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1, 10 indicates a freezing system. In this
凝縮器22は、小型凝縮器23と過冷却コイル50とにより構成される。小型凝縮器23は、過冷却コイル50を使用しない場合の凝縮器に比べると小型にできるため、本実施形態では、23を、小型凝縮器という。
過冷却コイル50は、小型凝縮器23と減圧装置32の間に位置する液管41に接続されている。The
The
過冷却コイル50は、運転時に冷媒が流れる。過冷却コイル50は、圧縮機21から吐出され、小型凝縮器23で液化した冷媒を、減圧装置32に至る前に、冷媒の加速現象によって冷却するコイル太管51、および、コイル太管51を経た冷媒を冷媒の加速現象によって過冷却するコイル細管52を備える。本実施形態では、コイル太管51、および、コイル細管52が直列に接続され、この直列に接続されたコイル太管51、および、コイル細管52が、並列に接続されて過冷却コイル50が構成される。
この過冷却コイル50は、冷媒にスピン回転を付与し、冷媒の流速を増加することで、冷媒を過冷却する機能を備える。Refrigerant flows through the
The supercooling
コイル太管51は、太管をコイル状に巻いた形態であり、その内径や巻き数は、圧縮機21の吐出容量や、冷凍システム10の冷凍能力等、様々な仕様から決定されるが、内径で2〜150mmまで許容し、望ましくは内径2〜50mmである。
本実施形態では、コイル太管51を二つ備えるが、二つのコイル太管51は共通化して1本のコイル太管としても良い。この場合、冷房時に冷媒が、1本のコイル太管を流れる。1本のコイル太管とした場合には、冷媒回路の構成を簡素化できる。The coil
In the present embodiment, two coil
コイル細管52は、細管をコイル状に巻いた形態であり、その内径や巻き数は、圧縮機21の吐出容量や、冷凍システム10の冷凍能力等、様々な仕様から決定されるが、コイル細管52の内径は、コイル太管51の内径よりも細く設定される。例えば、減圧装置32の絞り径が1mm程度とした場合、コイル細管52の内径は、8〜12mmが望ましい。
The coil
本実施形態では、コイル細管52を二つ備えるが、それぞれのコイル細管52は、コイル状に巻いたものを2本並列に接続した形態でも良い。また、3本以上を並列に接続した形態でも良い。
それぞれのコイル細管52は、巻き方向を異ならせてコイル状に巻いたものを、2本直列に接続した形態でも良く、それを更に並列に接続した形態でも良い。コイル細管52の冷媒の通る部分の断面積(複数本が並列に接続されている揚合は、複数本の断面積の合計)は、コイル太管51の断面積よりも小さい。
なお、過冷却コイル50のコイル太管51とコイル細管52や、配管40の材質は高熱伝導率の金属、例えば銅である。In the present embodiment, two coil
As for each coil
The material of the coil
図2は、本実施形態に係る冷凍システム10のP−h線図である。
本実施形態の冷凍システム10では、圧縮機21を駆動すると、冷媒は、図1の矢印で示すように、小型凝縮器23、過冷却コイル50の順に流れ、減圧装置32、蒸発器31を経た後に、圧縮機21に戻る。FIG. 2 is a Ph diagram of the
In the
圧縮機21から高温(40℃以上)・高圧(0.6MPa以上)のガス状の冷媒が吐出され(図2の点h〜点i)、冷媒は、小型凝縮器23に至り、ここで液化される(図2の点i〜点j)。小型凝縮器23で液化された冷媒は、過冷却コイル50のコイル太管51に入る。冷媒流路の断面積で見ると、小型凝縮器23を基準にして、コイル太管51では、小型凝縮器23の断面積よりも小さくなる。
A high-temperature (40 ° C. or higher) and high-pressure (0.6 MPa or higher) gaseous refrigerant is discharged from the compressor 21 (points h to i in FIG. 2), and the refrigerant reaches the
冷媒が、過冷却コイル50のコイル太管51に入ると、圧縮機21の吸引作用等により、冷媒が加速されて(冷媒の加速現象という)、減圧、及びエンタルピ減少を伴って、液化量を増してほぼ液化する(図2の点j〜点k)。
コイル太管51の出側では中圧の液冷媒となる。コイル太管51内での温度低下の主因は、コイル太管51内において熱エネルギである冷媒のエンタルピが運動エネルギへ変換し、冷媒のエンタルピが減少し、静温度低下の現象の生起に至ったものである。When the refrigerant enters the coil
On the outlet side of the coil
コイル太管51で中圧の液冷媒となった冷媒は、コイル細管52に入る。ほぼ液化した冷媒がコイル細管52に入ると、圧縮機21の吸引作用等により、冷媒が加速されて(冷媒の加速現象という)、減圧、及びエンタルピ減少を伴って、液化冷媒が過冷却される(図2の点k〜点l)。コイル細管52の出側では、減圧され、冷却されて低温の液体となり、圧力も下がり低圧液となる。
コイル細管52内での温度低下の主因も、コイル太管51内での温度低下と同様に、熱エネルギである冷媒のエンタルピが運動エネルギへ変換し、エンタルピが減少し、静温度低下の現象の生起に至ったものである。The refrigerant that has become a medium-pressure liquid refrigerant in the coil
Similar to the temperature drop in the coil
コイル細管52により過冷却され、低温液体となった冷媒は、減圧装置32に至り、ここで減圧されて、蒸発器31に送られる。蒸発器31では、等圧、等温膨張の吸熱により、冷媒が蒸発し(図2の点l〜点h)、これにより冷凍サイクルが完了する。
The refrigerant supercooled by the coil
本実施形態では、冷房時に、二つの径のコイル51、52内で、冷媒は、スピン回転を受けて、流速を増加して流れ、これにより過冷却される。
種々の実証試験を行った結果、本構成の過冷却コイル50を流れる過程においては、冷媒が、スピン回転及び増速され、過冷却されることを突き止めた。すなわち、過冷却コイル50を経た冷媒は、過冷却コイル50を含まない従来のサイクルで液管41を流れる冷媒に比べて、ほぼ完全に液化することが判明した。ほぼ完全に液化した冷媒は、減圧装置32で減圧され、蒸発器31に流入する。
本実施形態では、過冷却コイル50において、冷媒が過冷却され、ほぼ完全に液化して減圧される分だけ、従来に比べ、エネルギ効率が格段に向上する。従来比で、例えば16%の省エネ化が達成できた。In the present embodiment, during cooling, the refrigerant undergoes spin rotation in the
As a result of various verification tests, it was found that the refrigerant spins and accelerates and is supercooled in the process of flowing through the supercooling
In the present embodiment, in the supercooling
過冷却コイル50の螺旋状の流路は、上流から下流に向けて徐々に細径に形成することが望ましい。しかし、徐々に細径とすることは、生産技術上で困難である。従って、本実施形態では、生産技術上、製造容易な形態とするために、二本の直列したコイル51,52が採用されており、この場合、下流のコイル52が、上流のコイル51よりも細径のコイルで構成されている。
It is desirable that the spiral flow path of the supercooling
図3は、本実施形態のスポットクーラー装置100の斜視図である。図4は、本実施形態のスポットクーラー装置100の縦断面を示す模式図である。
スポットクーラー装置100は、箱状の筐体110を備える。筐体110の内部には、上述の冷凍システム10が収容される。FIG. 3 is a perspective view of the spot
The spot
筐体110内には、仕切板111が設けられている。仕切板111は、筐体110内を蒸発器室112と凝縮器室113とに仕切る。
蒸発器室112には、蒸発器31が配置される。蒸発器31に対向して、筐体110の側面には吸気口114が形成される。吸気口114は、蒸発器31の大きさに応じた大きさの開口である。吸気口114を通じて外気が蒸発器室112に取り込まれる。蒸発器室112の上方には、冷気が吹き出す吹き出しホース120が配置されている。吹き出しホース120は筐体110の上部に接続され内部が蒸発器室112に連通している。本実施形態では2つの吹き出しホース120が接続されている。A
An
凝縮器室113には、凝縮器22の小型凝縮器23が配置される。小型凝縮器23は、凝縮器室113の下部に配置される。小型凝縮器23は、蒸発器31よりも高さ方向に小さく、凝縮器室113の高さ方向全体に対して下方に偏って配置される。
凝縮器室113の温度は下方よりも上方が高い。温度の比較的低い下方に小型凝縮器23を配置することで、小型凝縮器23の効率が向上する。
小型凝縮器23が凝縮器室113の高さ方向全体に対して凝縮器室113の下方に偏って配置されるため、凝縮器室113の上方には、スペース117を生み易い。よって、スペース117を利用して、冷凍システム10の各部材を配置可能であり、冷凍システム10の各部材のレイアウトの自由度が増している。In the
The temperature of the
Since the
小型凝縮器23に対向する筐体110の側面には、吸気口115が形成される。吸気口115は、小型凝縮器23の大きさに応じた大きさの開口である。吸気口115は、吸気口114よりも開口面積が小さい。吸気口115を通じて外気が凝縮器室113に取り込まれる。凝縮器室113の上方に対応して、筐体110には排気孔116が形成されている。排気孔116を通じて凝縮器室113内の暖気が排気される。
An
蒸発器室112および凝縮器室113の下方には、底壁118が設けられている。底壁118の下方には、蒸発器31の表面に凝縮する凝縮水を回収、貯留するドレンパン140およびドレンタンク141が配置されている。
A
本実施形態では、圧縮機21は、凝縮器室113に配置される。
凝縮器22の過冷却コイル50は、蒸発器室112に配置される。そのため、過冷却コイル50及び減圧装置32を接続する配管151は、蒸発器室112に配置される。過冷却コイル50の出口の冷媒温度は低い。蒸発器室112の温度は、凝縮器室113の温度よりも低い。配管151が、凝縮器室113に比べて、比較的温度の低い蒸発器室112に配置されるため、過冷却コイル50を出た冷媒は、低い温度を保ったまま、減圧装置32に至るため、温度降下が少なく冷凍サイクルの効率が向上する。In this embodiment, the
The supercooling
過冷却コイル50は、凝縮器室113に配置してもよい。この場合、減圧装置32は、蒸発器室112に配置し、過冷却コイル50の出口は、蒸発器室112に臨ませることが重要である。これにより、過冷却コイル50及び減圧装置32を接続する配管151は、凝縮器室113に比べて、比較的温度の低い蒸発器室112に配置されるため、過冷却コイル50を出た冷媒は、低い温度を保ったまま、減圧装置32に至るため、温度降下が少なく冷凍サイクルの効率が向上する。
過冷却コイル50は、断熱材121が巻かれた状態で、蒸発器室112に配置されている。過冷却コイル50は放熱し、周囲の温度上昇に影響を与えるが、過冷却コイル50が断熱材121で巻かれているため、蒸発器室112内への放熱が抑制される。The supercooling
The supercooling
仕切板111には、モーター130が設置されている。モーター130は、いわゆる、両軸モーターである。モーター130のモーター軸131は、仕切板111を跨いで蒸発器室112と凝縮器室113に延びている。モーター軸131の蒸発器室112側の端部には、蒸発器ファン132が支持されている。蒸発器ファン132が回転すると、吸気口114を通じて外気が蒸発器室112に取り込まれると共に、蒸発器室112内の冷気が吹き出しホース120を通じて吹き出される。
A
モーター軸131の凝縮器室113側の端部には、凝縮器ファン133が支持されている。凝縮器ファン133の送風量が抑制されており、モーター130の駆動力が抑制され、消費電力を削減することができる。
A
次に、スポットクーラー装置100の作用を説明する。
スポットクーラー装置100では、不図示のスイッチが投入されると、圧縮機21が駆動して冷凍システム10が作動すると共に、モーター130が作動してファン132、133が回転する。Next, the operation of the spot
In the spot
蒸発器室112では、蒸発器ファン132の回転により、吸気口114を通じて外気が蒸発器室112に取り込まれる。蒸発器室112に取り込まれた外気は、蒸発器31を通過する際に冷媒と熱交換して冷却され、いわゆる、冷気となる。冷気は、吹き出しホース120を通じて蒸発器室112から吹き出され、筐体110の外部空間を局所的に冷却する。
In the
凝縮器室113では、凝縮器ファン133の回転により、吸気口115を通じて外気が凝縮器室113に取り込まれる。凝縮器室113に取り込まれた外気は、凝縮器22を通過する際に冷媒と熱交換して昇温され、いわゆる、暖気となる。暖気は、排気孔116を通じて凝縮器室113から室内に排気される。
In the
本実施形態では、スポットクーラー装置100の凝縮器22は、過冷却コイル50を備える。過冷却コイル50では外気で冷却することなく冷媒が冷却されるため、外気で冷却する凝縮器22の部分を小型凝縮器23とすることができる。このため、凝縮器22を通過する外気の量は、過冷却コイル50を備えない場合に比べて少量となり、冷気の生成量に対して排気量が減り、本実施形態のスポットクーラー装置100では、COP(Coefficient Of Performance)が改善される。
In this embodiment, the
過冷却コイル50では外気で冷却することなく冷媒が冷却されるが、小型凝縮器23からの冷媒が流入してくるため上流側は下流側に比べて温度が高い。過冷却コイル50は断熱材121が巻かれた状態で蒸発器室112に配置されるため、蒸発器室112の温度に影響を与え難くなっている。
In the supercooling
小型凝縮器23は、凝縮器室113の下部に配置されている。このため、凝縮器室113の上方にスペース117を生み出すことができ、スポットクーラー装置100のレイアウトの自由度を確保することができる。
The
21 圧縮機
22 凝縮器
23 小型凝縮器
31 蒸発器
32 減圧装置
50 過冷却コイル
100 スポットクーラー装置
110 筐体
112 蒸発器室
113 凝縮器室
121 断熱材
151 配管21
本発明は、筐体内が凝縮器室と蒸発器室とに仕切られ、前記筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が設けられ、前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成され、前記過冷却コイルが、前記蒸発器室内に配置され又は前記過冷却コイルの出口を前記蒸発器室に臨ませた状態で前記凝縮器室内に配置され、前記過冷却コイル及び前記減圧装置を接続する配管の全体と、前記減圧装置とが、前記蒸発器室内に配置されていることを特徴とする。
前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成されるため、凝縮器の小型化が図れ、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置されているため、高効率を達成できる。
本発明は、筐体内が凝縮器室と蒸発器室とに仕切られ、前記筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が設けられ、前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成され、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置され、前記過冷却コイルが断熱材により覆われていることを特徴とする。
前記凝縮器が小型凝縮器と過冷却コイルとにより構成されるため、凝縮器の小型化が図れ、前記過冷却コイルが、前記凝縮器室内又は前記蒸発器室内に配置されているため、高効率を達成できる。 In the present invention, the inside of the housing is divided into a condenser chamber and an evaporator chamber, a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are provided in the housing, and the condenser is a small condenser and a supercooling coil. is constituted by the supercooling coil, the evaporator is disposed in a room or the arranged the outlet of the subcooling coil to said condenser chamber in a state of facing to the evaporator chamber, said subcooling coil and the vacuum The entire pipe connecting the device and the decompression device are arranged in the evaporator chamber .
Since the condenser is composed of a small condenser and a supercooling coil, the size of the condenser can be reduced, and the supercooling coil is arranged in the condenser chamber or the evaporator chamber, so that the efficiency is high. Can be achieved.
In the present invention, the inside of the housing is divided into a condenser chamber and an evaporator chamber, a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are provided in the housing, and the condenser is a small condenser and a supercooling coil. The supercooling coil is arranged in the condenser chamber or the evaporator chamber, and the supercooling coil is covered with a heat insulating material.
Since the condenser is composed of a small condenser and a supercooling coil, the size of the condenser can be reduced, and the supercooling coil is arranged in the condenser chamber or the evaporator chamber, so that the efficiency is high. Can be achieved.
上記発明において、前記小型凝縮器が前記凝縮器室の下部に配置されていてもよい。In the above SL invention, the miniature condenser may be disposed under the condenser chamber.
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