TWI420063B - 冷卻裝置 - Google Patents

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TWI420063B
TWI420063B TW097142327A TW97142327A TWI420063B TW I420063 B TWI420063 B TW I420063B TW 097142327 A TW097142327 A TW 097142327A TW 97142327 A TW97142327 A TW 97142327A TW I420063 B TWI420063 B TW I420063B
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Kazuyoshi Seki
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Hoshizaki Electric Co Ltd
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Description

冷卻裝置
本發明係關於一種具備有利用熱交換部與蒸發器之間的溫度梯度而使冷媒產生自然對流之自然循環迴路之冷卻裝置。
使用有使冷媒產生自然對流之熱虹吸管(thermosiphon)之冷卻裝置，係由冷藏庫等貯藏設備或空調設備所採用。如第9圖所示，使用有熱虹吸管之第1習知例的冷卻裝置，係具有：將氣化冷媒予以冷凝而成為液化冷媒之冷凝器102；以及配置於此冷凝器102的下方，並且使液化冷媒蒸發而成為氣化冷媒之蒸發器104；並且設置有：使液化冷媒從冷凝器102經由液體配管106往蒸發器104流下，並使氣化冷媒從蒸發器104經由氣體配管108往冷凝器102流通之自然循環迴路100而構成。
於前述冷凝器102及蒸發器104中，於內部所設置之冷媒路徑102a、104a中流通之冷媒，係藉由與外部氣體或水等其他媒體進行熱交換，使冷媒冷凝或蒸發。亦即，由於冷卻裝置的冷卻效率係取決於冷媒及其他媒體之間所交換之熱量，所以，於第9圖所示之第1習知例的冷卻裝置中，係於冷凝器102及蒸發器104設置蛇行狀的冷媒路徑102a、104a，藉此增加冷媒路徑102a、104a與其他媒體之間的接觸面積(以下稱為熱交換面積)。此外，如第10圖所示之第2習知例的冷卻裝置，亦有提出一種從1條液體配管106平行地分歧而將2條冷媒路徑104a、104a設置於蒸發器104，並且使2條冷媒路徑104a、104a合流而匯合成1條氣體配管108而連接於冷凝器102之構成(例如日本特開2005-283022號公報)。
此外，如第11圖所示，亦有一種對1座冷凝器102設置3座蒸發器104之第3習知例的冷卻裝置，並提出藉由複數個蒸發器104來達到複數個對象物的冷卻之構成(例如參考日本特開2004-60956號公報)。於第3習知例的冷卻裝置中，從連接於冷凝器102之液體配管106，分歧為對應於各蒸發器104之液體支管106a，並經由此液體支管106a將液化冷媒供應至蒸發器104的冷媒路徑104a，連接於各蒸發器104之冷媒路徑104a的流出端之氣體支管108a係與氣體配管108合流，於氣體配管108所匯合之氣化冷媒則再回流至冷凝器102。
然而，於第1習知例的冷卻裝置中，若設定用以確保可獲得期望的冷卻效率之熱交換面積所需之配管長度，則冷媒路徑102a、104a增長，使該路徑102a、104a之冷媒的流通阻力增加，且為了使增長的冷媒路徑102a、104a達到小型化，會使冷媒路徑102a、104a的彎折部分增多，因而使冷媒的流通阻力更為增加。如第1習知例的冷卻裝置所示之使用熱虹吸管之方式中，由於是利用冷凝器102與蒸發器104之間的溫度梯度而使冷媒產生自然對流之構成，相較於以泵等對冷媒進行強制循環之方式，冷媒的循環力較弱，即使是些微的壓力損失或對冷媒之流動阻力，亦會大幅妨礙冷媒的順暢流動。於冷媒路徑102a、104a中，若冷媒無法順暢地流動，則使包含蒸發器104之自然循環迴路100內的冷媒循環惡化，或是冷媒產生逆流而使冷熱的運送能力降低，而產生無法有效率地冷卻對象之問題。因此，於第1習知例的冷卻裝置中，為了不使冷卻效率降低，乃必須因應冷媒的循環量，將冷媒路徑102a、104a的剖面積設定較大以降低冷媒的流通阻力，因而有必要使即使是些微的壓力損失亦會受到較大影響之冷媒的流通狀態達到穩定。然而，將構成冷媒路徑102a、104a之配管形成較大口徑者，在形成冷媒路徑上會受到較大限制，並且導致冷凝器102及蒸發器104的大型化，而使成本上升。
此外，如第2習知例的冷卻裝置，作為在蒸發器104中使冷媒路徑104a、104a分歧之構成，雖然可藉由減少冷媒路徑104a的彎折部分來降低壓力損失，但卻難以使冷媒均衡地分流至分歧的各冷媒路徑104a、104a。同樣地，如第3習知例的冷卻裝置，即使並列地設置複數個蒸發器104，亦難以使冷媒均衡地分流至各蒸發器104的冷媒路徑104a。此外，若使不均衡量的冷媒於冷媒路徑104a循環，不僅於冷媒供應量較少的冷媒路徑104a中冷卻效率會降低，並且對自然循環迴路整體的循環均衡會產生較大影響，導致整體的冷卻效率降低。因此，於第3習知例的冷卻裝置中，係將用以開閉管路之控制閥110，中介插入於蒸發器104所連接之液體支管106a，並根據蒸發器104之入口側的冷媒溫度與蒸發器104之出口側的冷媒溫度，以控制手段C對各控制閥110進行開閉控制，藉此來調節供應至各蒸發器104的冷媒路徑104a之冷媒量。然而，於第3習知例的冷卻裝置中，必須具備控制閥110、用以測定冷媒溫度之感測器TH及控制手段C等機器，使冷卻裝置的構成變得複雜，而有導致成本上升之缺失。如此，於使用有熱虹吸管之冷卻裝置中，即使在降低冷媒路徑102a、104a中之冷媒的流通阻力之目的下使冷媒路徑102a、104a分流，亦非常難以確保用以達成此目的所需的條件之冷媒路徑間之冷媒的均等流通，藉由使冷媒路徑102a、104a分流來降低各冷媒路徑102a、104a之冷媒的流通阻力者，乃伴隨著技術上的高困難性。
亦即，本發明為鑒於先前技術的冷卻裝置中所存在之前述問題，並為了適當地解決這些問題所提出之發明，其目的在於提供一種，於使用熱虹吸管使冷媒產生自然對流之自然循環迴路中，在維持期望的冷卻效率之下，不會導致冷媒的流通阻力、該迴路內的冷媒填入量以及各路徑的剖面積之增加，而降低成本並達到小型化之冷卻裝置。
根據本發明之冷卻裝置，可在維持期望的冷卻效率之下，不會導致冷媒的流通阻力、該迴路內的冷媒填入量以及各路徑的剖面積之增加，而降低成本並達到小型化。
目前為止，於具備冷藏庫或冷凍庫等冷卻裝置之設備中，就防止地球暖化的觀點來看，作為冷媒之氟氯碳的使用乃受到限制。尤其在營業用冷凍機器等之大型設備中，由於氟氯碳的使用量較多，所以對該使用量的減少或是非氟氯碳化之要求乃極為殷切。因此，就推動非氟氯碳化上較有利的迴路構成之二次環路式冷凍迴路，係受到極大矚目。二次環路式冷凍迴路係經介熱交換器，將對冷媒進行強制循環之機械壓縮式的一次側迴路、與使用熱虹吸管使冷媒產生自然對流之二次側迴路之互為獨立的2個迴路予以連接者，並且可使用氟氯碳以外的熱媒體作為於各迴路中循環之冷媒。然而，習知的二次環路式冷凍迴路，相較於使用氟氯碳作為冷媒之機械壓縮式的冷凍迴路，乃具有裝置整體大型化而要求較大的設置面積以及成本上升之缺點，相對於習知之使用氟氯碳之設備，就大小及價格上不具競爭力，而妨礙非氟氯碳化之推動。因此，本發明者係發明出一種可在不損及期望的冷卻效率下，達到小型化以及低成本的構成之本發明的冷卻裝置。例如，藉由將本發明之冷卻裝置適用在二次環路式冷凍迴路，可在與習知之使用氟氯碳之設備為同等大小及成本下，設計出具備二次環路式冷凍迴路之設備，消除前述缺點而獲得市場上的競爭力。亦即，就以防止地球暖化的觀點上受到重視之二次環路式冷凍迴路來推動非氟氯碳化技術的普及之方面而言，本發明之冷卻裝置係具有極為有效的技術定位。如此，本發明之冷卻裝置係藉由應用在二次環路式冷凍迴路，可消除以往二次環路式冷凍迴路之大型化以及成本高昂的缺點，而能夠成為一般普及之技術，就此點而言可說是極具意義之發明。
接著舉出較佳的實施例，參考附圖來說明本發明之冷卻裝置。於實施例中，係以使用於店舖等營業用途，可收納多量的蔬菜或肉類等物品之大型冷藏庫為例，並說明將應用本發明之冷卻裝置於二次側迴路之所謂的二次環路式冷凍迴路予以採用為該冷藏庫之冷卻設備之情況。
[實施例1]
如第1圖所示，冷藏庫10係具備：內部區隔成收納室14之隔熱構造的箱體12；以及設置於此箱體12的上方，並藉由金屬平板18來構成外壁之機殼16。於箱體12，往前側開放而成為物品的進出口之開口部12a，係連通於收納室14而開設，此開口部12a係由隔熱門22所關閉，此隔熱門22係以圖中未顯示之鉸鏈，以可開閉之方式支撐於箱體12的前部。
在前述機殼16的內部係區隔成機械室20，於此機械室20配設有用以冷卻收納室14之冷卻設備31的一部分及控制該冷卻設備31之控制用電箱(圖中未顯示)。於機械室20的底部，設置有載置於箱體12的頂板12b、且成為配設於該機械室20之機器的共通基板之台板24。於形成機殼16的外壁之金屬平板18，在適當的部位開設有連通於機械室20之空氣流通孔(未圖示)，經由此空氣流通孔，可使機械室20內的環境氣體與外部氣體互換。
於前述收納室14的上部，從箱體12之頂板12b的下面隔著一定間隔而配設有冷卻導管26，於此冷卻導管26、與經由開設於箱體12的頂板12b之缺口12c到達收納室14側之台板24之間，區隔成冷卻室28。此冷卻室28係經由形成於冷卻導管26的底部前側之吸入口26a及形成於後側之冷氣吹出口26b，與收納室14連通。於吸入口26a配設有送風風扇30，藉由驅動該送風風扇30，可將收納室14的空氣從吸入口26a導入至冷卻室28，並將冷卻室28的冷氣從冷氣吹出口26b送出至收納室14。頂板12b的缺口12c，係藉由台板24以氣密方式所關閉，收納室14(冷卻室28)與機械室20係以台板24所區隔而成為互相獨立之空間(參考第1圖)。
第2圖係顯示具備實施例1的二次冷卻裝置(冷卻裝置)70作為二次側迴路之冷卻設備31之概略迴路圖。如第2圖所示，冷卻設備31係採用二次環路式冷凍迴路，此二次環路式冷凍迴路係以經由熱交換器HE進行熱交換之方式，將使冷媒強制循環之機械壓縮式的一次冷卻裝置(一次側迴路)34、與由使冷媒產生自然對流之熱虹吸管所形成之二次冷卻裝置70，以可傳熱之方式予以連接(級聯(cascade)連接)。熱交換器HE係設置於機械室20，並且具備：構成一次冷卻裝置34之一次熱交換部36；以及形成於與此一次熱交換部36不同之其他系統，並構成二次冷卻裝置70之二次熱交換部(熱交換部)46。亦即，於一次冷卻裝置34及二次冷卻裝置70，分別形成有冷媒獨立進行循環之迴路，就於二次冷卻裝置70中循環之二次冷媒(冷媒)而言，係採用不具有毒性、可燃性及腐蝕性之安全性較高的二氧化碳。相對於此，於一次冷卻裝置34中循環之一次冷媒，係採用蒸發熱或飽和壓等之作為冷媒的特性較佳之丁烷或丙烷等HC系的冷媒或氨等，於實施例1中，係採用丙烷。亦即，冷卻設備31不需使用氟氯碳作為冷媒。熱交換器HE例如可使用平板式、雙管式及該衍生型或是屬於此類者。
前述一次冷卻裝置34係藉由冷媒配管38，將壓縮氣相一次冷媒之壓縮機CM、將壓縮後的一次冷媒予以液化之冷凝器CD、降低液相一次冷媒的壓力之膨脹閥EP、以及將液相一次冷媒予以氣化之熱交換器HE的一次熱交換部36予以連接而構成(參考第2圖)。壓縮機CM及冷凝器CD係於機械室20中共通地配設於台板24上，對冷凝器CD進行強制冷卻之冷凝器風扇FM亦與該冷凝器CD相對向而配設於台板24上。於一次冷卻裝置34中，藉由以壓縮機CM所進行之一次冷媒的壓縮，一次冷媒係依照壓縮機CM、冷凝器CD、膨脹閥EV、熱交換器HE的一次熱交換部36及壓縮機CM之順序進行強制循環，於各機器的作用下，於一次熱交換部36進行所需的冷卻(參考第2圖)。
前述二次冷卻裝置70係具備：將氣相二次冷媒(氣化冷媒)予以液化之熱交換器HE的二次熱交換部46、以及將液相二次冷媒(液化冷媒)予以氣化之蒸發器EP，二次熱交換部46與蒸發器EP係以1對1的關係對應(參考第2圖)。此外，二次冷卻裝置70係具備連接二次熱交換部46與蒸發器EP之液體配管48及氣體配管50，並設置有自然循環迴路72，此自然循環迴路72係在重力的作用下，經由液體配管48將液相二次冷媒從二次熱交換部46供應至蒸發器EP，並經由氣體配管50，使氣相二次冷媒從蒸發器EP回流至二次熱交換部46。於實施例1之二次冷卻裝置70，係並列地建構互為獨立之複數個(圖示的例子為3個迴路)自然循環迴路72。二次熱交換部46係配設於機械室20，而蒸發器EP係配設於位在該機械室20的下方之冷卻室28，而以包夾台板24之方式於並比二次熱交換部46更下方之處，配置蒸發器EP。
於前述二次熱交換部46，並列地設置有複數條(於實施例1中為3條)冷凝路徑47(在需要特別區分時，係於符號47追加α、β、γ…)。此外，於蒸發器EP，並列地設置有複數條(於實施例1中為3條，在需要特別區分時，係於符號52追加α、β、γ…)蒸發管(蒸發路徑)52。於第2圖中，係以從連接於氣體配管50之流入端47a開始至連接於液體配管48之流出端47b為止之直線路徑來表示冷凝路徑47，並且以從連接於液體配管48之流入端52a開始至連接於氣體配管50之流出端52b為止之直線路徑來表示蒸發管52，但可使冷凝路徑47及蒸發管52蛇行，亦可形成為直線狀。在此，於二次冷卻裝置70中，複數條冷凝路徑47、複數條蒸發管52、複數條液體配管48(在需要特別區分時，係於符號48追加α、β、γ…)及複數條氣體配管50(在需要特別區分時，係於符號50追加α、β、γ…)為相同數目。於各自然循環迴路72中，液體配管48係將上端(始端)連接於二次熱交換部46之冷凝路徑47的流出端47b，並貫穿台板24而配管，並將位於冷卻室28側之下端(終端)連接於蒸發器EP之蒸發管52的流入端52a。於各自然循環迴路72中，氣體配管50係使位於冷卻室28側之下端(始端)連接於蒸發器EP之蒸發管52的流出端52b，並貫穿台板24而配管，並使位於機械室20側之上端(終端)連接於二次熱交換部46之冷凝路徑47的流入端47a。符號74為用以將冷媒填入於各自然循環迴路72而設置之冷媒注入口。
在前述二次冷卻裝置70中，於各自然循環迴路72，於藉由與強制冷卻的一次熱交換部36之熱交換所冷卻之二次熱交換部46、與蒸發器EP之間，係形成溫度梯度，二次冷媒於二次熱交換部46、液體配管48、蒸發器EP、氣體配管50中進行自然對流，並再次返回二次熱交換部46而形成冷媒的循環週期。於第2圖中，複數條蒸發管52係處於上下方的關係，但亦可並列於水平方向。
[實施例1的作用]
接下來說明具備實施例1的二次冷卻裝置70之冷卻設備31的作用。於冷卻設備31中，一旦開始冷卻運轉時，於一次冷卻裝置34及二次冷卻裝置70中分別開始冷媒的循環。首先說明一次冷卻裝置34，係驅動壓縮機CM及冷凝器風扇FM，於壓縮機CM壓縮氣相一次冷媒，將此一次冷媒經由冷媒配管38供應至冷凝器CD，並藉由冷凝器風扇FM所進行之強制冷卻進行冷凝液化而成為液相。液相一次冷媒係於膨脹手段EV中被減壓，並於熱交換器HE的一次熱交換部36中，從在二次熱交換部46中所流通的二次冷媒獲取熱量(吸熱)，而迅速地膨脹氣化。如此，一次冷卻裝置34係於熱交換器HE中具有藉由一次熱交換部36對二次熱交換部46進行強制冷卻之功能。於一次熱交換部36中蒸發之氣相一次冷媒，係重複進行經過冷媒配管38復歸至壓縮機CM之強制循環週期。
於前述二次冷卻裝置70中，由於二次熱交換部46藉由一次熱交換部36所冷卻，所以在各自然循環迴路72中，於二次熱交換部46的各冷凝路徑47流通之過程中，氣相二次冷媒會散熱而冷凝，由於從氣相變化為液相而使比重增加，因此，在重力的作用下，液相二次冷媒會沿著二次熱交換部46的各冷凝路徑47流下。於二次冷卻裝置70中，係將二次熱交換部46配置於機械室20，並且將蒸發器EP配置於位在該機械室20的下方之冷卻室28，而在二次熱交換部46與蒸發器EP之間設置落差。亦即，於各自然循環迴路72中，在重力的作用下，使液相二次冷媒經由連接於二次熱交換部46的下部之液體配管48，朝向蒸發器EP自然流下。液相二次冷媒係於蒸發器EP的各蒸發管52中流通之過程中，從該蒸發器EP的周圍環境氣體獲取熱量，進行蒸發而成為氣相。氣相二次冷媒係經由氣體配管50從蒸發器EP回流至二次熱交換部46，於二次冷卻裝置70中不需採用泵或馬達等動力，而在各自然循環迴路72中，以簡單的構成重複進行二次冷媒自然循環之週期。
將藉由前述送風風扇30從吸入口26a被吸引至冷卻室26之收納室14的空氣，吹往經冷卻的蒸發器EP，藉此，能夠使與蒸發器EP進行熱交換後的空氣成為冷氣。之後從冷卻室28經由冷氣吹出口26b將冷氣送出至收納室14，藉此來冷卻收納室14。冷氣係重複進行：於收納室14的內部循環並經由吸入口26a再回到冷卻室28內之循環週期。
於前述二次冷卻裝置70中，係以各自然循環迴路72不會伴隨有路徑或配管的分歧地互相獨立地構成1個迴路之方式，以液體配管48及氣體配管50來連接冷凝路徑47及蒸發管52。如此，由於各自然循環迴路72互相獨立，所以在冷凝路徑47、47彼此及氣體配管50、50彼此之間、或是於冷凝路徑47與蒸發管52之間，可抑制二次冷媒的不均勻存在，可使在各冷凝路徑47及各蒸發管52中所流通之二次冷媒的量達到一致。
此外，由於作用在二次冷卻裝置70之外部氣溫的變動等因素，於各自然循環迴路72中循環之二次冷媒亦可能不均勻地存在於冷凝路徑47或蒸發管52中任一者。然而，由於各自然循環迴路72構成有互相獨立的熱虹吸管，所以二次冷媒的均衡係自然地經調節而使各冷凝路徑47及各蒸發管52之二次冷媒的量達到一致。因此，於各冷凝路徑47及各蒸發管52中，不易造成二次冷媒的不均勻存在，即使產生二次冷媒的不均勻存在，調節力亦可產生作用，使在該冷凝路徑47及蒸發管52中所流通之二次冷媒的量達到一致，所以不需設置用以調節二次冷媒的均衡之閥等調節手段，而簡化二次冷卻裝置70的構成。並且於自然循環迴路72中，由於二次冷媒可順暢地自然對流，所以可提升蒸發器EP的冷卻效率。藉由將因應熱交換部46與蒸發器EP中所要求的熱交換面積之數目的自然循環迴路72，設置於二次冷卻裝置70，即可將所需之冷凝路徑47及蒸發管52配置於熱交換部46與蒸發器EP，而確保裝置整體所需之熱交換面積。
於前述二次冷卻裝置70中，可於各熱交換部46與蒸發器EP配置複數條冷凝路徑47及蒸發管52。亦即，可縮小每一條冷凝路徑47及蒸發管52所要求之熱交換面積，並縮短各條冷凝路徑47及各蒸發管52的配管長度。藉此，於各條冷凝路徑47及各蒸發管52中，由於可降低為了達到所需的配管長度而彎繞之次數，並減少成為流通阻力之彎折部分，所以能夠降低在該冷凝路徑47及蒸發管52中所流通之二次冷媒的壓力損失。此外，由於各自然循環迴路72不需使液體配管48、氣體配管50、冷凝路徑47及蒸發管52分歧而能夠由1條冷媒路徑來構成，所以不會產生因配管等的分歧部所造成之壓力損失。再者，於各自然循環迴路72中，由於可降低於冷凝路徑47與蒸發管52之間進行自然對流所需之二次冷媒的落差，所以可使冷凝路徑47與蒸發管52之間所要求的落差降低，而縮小二次熱交換部46與蒸發器EP之上下的配置間隔，使二次冷卻裝置70達到小型化。此外，於各自然循環迴路72中，由於二次冷媒的壓力損失較小，因此即使選擇比以往還細的管徑作為液體配管48及氣體配管50，亦可使相同量的二次冷媒於迴路內循環，而減少迴路整體所填入之二次冷媒的量。
如此，由於可縮小各冷凝路徑47及各蒸發管52的長度或剖面積，所以不僅可使二次熱交換部46或蒸發器EP達到小型化，並可減少循環的冷媒量，藉此，亦可減小用以緩和自然循環迴路72的壓力上升之膨脹槽(未圖示)的容量等之附帶設備，使二次冷卻裝置70整體達到小型化，並降低成本。此外，藉由將液體配管48、氣體配管50及蒸發管52等予以細徑化，可減少於這些配管48、50、52中用以確保耐壓性能之所需厚度。亦即，不僅各配管48、50、52可達到細徑化，並且可減少各配管48、50、52的厚度，藉由兩者間的相乘效果，能夠更進一步地減少配管重量，並更加降低成本。
在此具體說明因液體配管48、氣體配管50及蒸發管52等配管之細徑化所帶來之成本降低的效果。
例如，具有耐壓性能P之配管的厚度t係由下列式子所求取。σ為材料的容許應力，D為配管的外徑。
t=PD/2(σ+P)．．．．．．(1)
長度L的配管重量M係由下列式子所求取。C為材料的比重，Di為配管的內徑。
M=πLC(D2 -Di2 )/4．．．．．．(II)
此外，由於可以Di=D-2t來表示，所以若將此代入至(II)式，則可導出下列式子。
M=πLC(Dt-t2 )．．．．．．(III)
若將(III)式代入至(I)式，則可導出下列式子。
M=(1-P/2(σ+P))×πLCPD2 /2(σ+P)．．．．．．(IV)
前述(IV)式係表示具有耐壓性能P之配管的重量。於(IV)式中，若D以外的條件不變，則可將π、L、C、P、σ的條件視為常數。因此，具有耐壓性能P之配管重量(配管的外徑D)，可由下列式子來表示。
M={(1-P/2(σ+P))×πLCP/2(σ+P)}×D2 ．．．．．．(V)
由於前述(V)式的{}內為前述般之常數，所以可表示為M=AD2 。
具有耐壓性能P之外徑D1 的配管重量MD1 為AD1 2 ，具有耐壓性能P之外徑D2 的配管重量MD2 為AD2 2 。
再者，配管重量MD1 與配管重量MD2 之比例係由下列式子所表示。
MD2 /MD1 =D2 2 /D1 2 ．．．．．．(VI)
將具體數字代入前述(VI)式來進行說明。於一般的冷卻裝置中，蒸發管的外徑大多設定在9.52mm。相對於此，若為實施例1之冷卻裝置，雖然因條件的不同而不同，但可使用外徑6.35mm的蒸發管。將這些條件代入前述(VI)式，可得到下列結果。
MDψ6.35 /MDψ9.52 =(6.35)2 /(9.52)2 =0.44
此外，於實施例1之冷卻裝置中，當使用外徑4.76mm的蒸發管時，可得到下列結果。
MDψ4.76 /MDψ9.52 =(4.76)2 /(9.52)2 =0.25
亦即，由於配管的重量比可視為配管的材料價格比，所以，根據實施例1之二次冷卻裝置70，相較於習知的冷卻裝置，更可達到配管的細徑化，而能夠大幅地降低成本。
前述冷卻設備31係以熱交換器HE連接一次冷卻裝置34與二次冷卻裝置70，於此熱交換器HE中，一次冷卻裝置34的一次冷媒與二次冷卻裝置70的二次冷媒在蒸發及冷凝的作用下進行熱交換。亦即，相較於僅以顯熱(sensible heat)所進行之熱交換，乃具有非常高的熱傳達率，因此可減小一次冷卻裝置34與二次冷卻裝置70之間的傳熱面積。此外，由於一次冷媒及二次冷媒均藉由潛熱來進行熱的輸送，而能夠以相對較少的量傳達較多的熱量，因此可在不會降低熱交換器HE的熱交換量下，減小一次冷卻裝置34與二次冷卻裝置70的內容積。因此，一次冷卻裝置34的一次冷媒量與二次冷卻裝置70的二次冷媒量均可減少，而達到成本降低，以及因一次冷卻裝置34與二次冷卻裝置70的小型化所帶來之冷卻設備31的省空間化。
由於前述一次冷卻裝置34所需的一次冷媒量較少，所以可設定在法令等所規定之冷媒的使用上限量以下。而擴展作為一次冷媒量使用之冷媒的種類之選擇範圍。此外，就對冷凝器CD及壓縮機CM進行空氣冷卻之狀況下，機械室20係形成為可更換空氣之開放的空間。如此，由於在機械室20配置一次冷卻裝置34，即使一次冷媒意外地洩漏出，亦不會留在機械室20。此外，由於機械室20藉由台板24與屬於封閉空間的收納室14形成氣密區隔，所以洩漏出的一次冷媒不會流入至收納室14，來自收納室14中所收納的物品之氨或硫化氫等腐蝕性氣體，亦不會流入至機械室20。並且，藉由一次冷卻裝置34與二次冷卻裝置70之二次環路式冷凍迴路來構成冷卻設備31，藉此可選擇安全性較高的二氧化碳等作為二次冷媒。亦即，於二次冷卻裝置70中，蒸發器EP係面對收納室14(冷卻室28)，即使二次冷媒洩漏至收納室14，亦可確保對使用者的安全性。
關於前述一次冷卻裝置34與二次冷卻裝置70，熱交換器HE的一次熱交換部36與二次熱交換部46係以可傳熱的方式連接，並且冷媒的循環路徑互相獨立。於停止冷卻設備31(壓縮機CM：停止)時，於一次冷卻裝置34中，高溫的液相一次冷媒會從冷凝器CD流入至一次熱交換部36。雖然藉此熱交換器HE會升溫，但由於二次冷卻裝置70為獨立存在，所以蒸發器EP不會升溫，而使停止冷卻設備31時之收納室14的溫度上升較緩慢。亦即，以冷卻設備31將收納室14冷卻至期望的設定溫度，藉此可在停止冷卻設備31後，延長再次驅動冷卻設備31為止之時間。因此，使冷卻設備31的運轉率降低而有助於耗電量的減少。
如此，藉由將實施例1的二次冷卻裝置70適用於由二次環路式冷凍迴路所形成之冷卻設備31，可在與習知之使用氟氯碳之設備為同等大小及成本下設計出該冷卻設備31，相較於使用氟氯碳作為冷媒之機械壓縮式的冷凍迴路，可消除因裝置整體的大型化而要求較大的設置面積及以成本上升之缺點，而獲得市場上的競爭力。亦即，就以防止地球暖化的觀點上受到重視之二次環路式冷凍迴路來推動非氟氯碳化技術的普及之方面而言，實施例1的二次冷卻裝置70係具有極為有效的技術定位。
[實施例2]
第3圖係顯示具備實施例2的二次冷卻裝置(冷卻裝置)44作為二次側迴路之冷卻設備32之概略迴路圖。實施例2之冷卻設備32係設置於實施例1中所說明之冷藏庫10。
如第3圖所示，實施例2之冷卻設備32係採用二次環路式冷凍迴路，此二次環路式冷凍迴路係以經由熱交換器HE進行熱交換之方式，將使冷媒強制循環之機械壓縮式的一次冷卻裝置(一次側迴路)34、與由使冷媒產生自然對流之熱虹吸管所形成之二次冷卻裝置44，以可傳熱之方式予以連接(級聯連接)。熱交換器HE係設置於機械室20，並且具備：構成一次冷卻裝置34之一次熱交換部36；以及形成於與此一次熱交換部36為不同之其他系統，並構成二次冷卻裝置44之二次熱交換部(熱交換部)46。亦即，於一次冷卻裝置34及二次冷卻裝置44，分別形成有冷媒獨立進行循環之迴路，於二次冷卻裝置44中循環之二次冷媒(冷媒)，係採用不具有毒性、可燃性及腐蝕性之安全性較高的二氧化碳。相對於此，於一次冷卻裝置34中循環之一次冷媒，係採用蒸發熱或飽和壓等之作為冷媒的特性較佳之丁烷或丙烷等HC系的冷媒或是氨等，於實施例2中，係採用丙烷。亦即，冷卻設備32不需使用氟氯碳作為冷媒。熱交換器HE，例如可使用平板式、雙管式及該衍生型或是屬於此類者。
前述一次冷卻裝置34係藉由冷媒配管38，將壓縮氣相一次冷媒之壓縮機CM、將壓縮後的一次冷媒予以液化之冷凝器CD、降低液相一次冷媒的壓力之膨脹閥EV、以及將液相一次冷媒予以氣化之熱交換器HE的一次熱交換部36予以連接而構成(參考第3圖)。壓縮機CM及冷凝器CD係於機械室20中共通地配設於台板24上，對冷凝器CD進行強制冷卻之冷凝器風扇FM亦與該冷凝器CD相對向而配設於台板24上。於一次冷卻裝置34中，藉由以壓縮機CM所進行之一次冷媒的壓縮，一次冷媒係依照壓縮機CM、冷凝器CD、膨脹閥EV、熱交換器HE的一次熱交換部36及壓縮機CM之順序進行強制循環，於各機器的作用下，於一次熱交換部36進行所需的冷卻(參考第3圖)。
前述二次冷卻裝置44係具備：將氣相二次冷媒(氣化冷媒)予以液化之熱交換器HE的二次熱交換部46、以及將液相二次冷媒(液化冷媒)予以氣化之蒸發器EP，二次熱交換部46與蒸發器EP係以2對1的關係對應(參考第3圖)。此外，二次冷卻裝置44係具備連接二次熱交換部46與蒸發器EP之液體配管48及氣體配管50，並設置有自然循環迴路45，此自然循環迴路45係在重力的作用下，經由液體配管48將液相二次冷媒從二次熱交換部46供應至蒸發器EP，並經由氣體配管50使氣相二次冷媒從蒸發器EP回流至二次熱交換部46。如前所述，二次熱交換部46係配設於機械室20，而蒸發器EP係配設於位在該機械室20的下方之冷卻室28，以包夾台板24之方式位在比二次熱交換部46更下方之處，配置有蒸發器EP。符號74為用以將冷媒填入於自然循環迴路45而設置之冷媒注入口。於實施例2之二次冷卻裝置44，由於自然循環迴路45為單一，所以冷媒注入口74及安全閥或膨脹槽(圖中均未顯示)等附帶設備，只需1組即足夠。
於前述二次熱交換部46，並列地設置有複數條(於實施例2中為3條)冷凝路徑47(在需要特別區分時，係於符號47追加α、β、γ…)。此外，於蒸發器EP，並列地設置有複數條(於實施例2中為3條，在需要特別區分時，係於符號52追加α、β、γ…)蒸發管(蒸發路徑)52。於第3圖中，係以從連接於氣體配管50之流入端47a開始至連接於液體配管48之流出端47b為止之直線路徑來表示冷凝路徑47，並且以連接於液體配管48之流入端52a開始至連接於氣體配管50之流出端52b為止之直線路徑來表示蒸發管52，但可使冷凝路徑47及蒸發管52蛇行，亦可形成為直線狀。在此，於二次冷卻裝置44中，複數條冷凝路徑47、複數條蒸發管52、複數條液體配管48(在需要特別區分時，係於符號48追加α、β、γ…)及複數條氣體配管50(在需要特別區分時，係於符號50追加α、β、γ…)為相同數目。液體配管48係使上端(始端)連接於二次熱交換部46之冷凝路徑47的流出端47b，並貫穿台板24而配管，使位於冷卻室28側之下端(終端)連接於蒸發器EP之蒸發管52的流入端52a。氣體配管50係使位於冷卻室28側之下端(始端)連接於蒸發器EP之蒸發管52的流出端52b，並貫穿台板24而配管，使位於機械室20側之上端(終端)連接於二次熱交換部46之冷凝路徑47的流入端47a。
於前述二次冷卻裝置44中，係將連接於冷凝路徑47的流出端47b之液體配管48，予以連接於與該冷凝路徑47的流入端47a連結之氣體配管50所連接之蒸發管52為不同條的蒸發管52而構成。此外，於二次冷卻裝置44中，係將連接於蒸發管52的流出端52b之氣體配管50，連接於與該蒸發管52的流入端52a連結之液體配管48所連接之冷凝路徑47為不同條的冷凝路徑47，並藉由複數條冷凝路徑47、複數條蒸發管52、複數條液體配管48、及複數條氣體配管50，構成整體為1個之自然循環迴路45。於二次冷卻裝置44中，於藉由與強制冷卻的一次熱交換部36之熱交換所冷卻之二次熱交換部46、與蒸發器EP之間，係形成溫度梯度，二次冷媒於二次熱交換部46、液體配管48、蒸發器EP、氣體配管50中進行自然對流，並再次返回二次熱交換部46而形成冷媒的循環週期。於第3圖中，複數條蒸發管52係處於上下方的關係，但亦可並列於水平方向。
關於在前述二次冷卻裝置44中所構成之自然循環迴路45，係參考第3圖來更詳細地說明。於實施例2之二次冷卻裝置44中，於二次熱交換部46設置有作為冷媒路徑之3條的冷凝路徑47α、47β、47γ，於蒸發器EP設置有作為冷媒路徑之3條的蒸發管52α、52β、52γ。於第1冷凝路徑47α的流出端47b，連接有第1液體配管48α的始端，該第1液體配管48α的終端係連接於第1蒸發管52α的流入端52a，以使二次液化冷媒經由第1液體配管48α從第1冷凝路徑47α供應至第1蒸發管52α。於第1蒸發管52α的流出端52b，連接有第1氣體配管50α的始端，該第1氣體配管50α的終端係連接於第2冷凝路徑47β的流入端47a，以使二次氣化冷媒經由第1氣體配管50α從第1蒸發管52α送回至第2冷凝路徑47β。於第2冷凝路徑47β的流出端47b，連接有第2液體配管48β的始端，該第2液體配管48β的終端係連接於第2蒸發管52β的流入端52a，以使二次液化冷媒經由第2液體配管48β從第2冷凝路徑47β供應至第2蒸發管52β。於第2蒸發管52β的流出端52b，連接有第2氣體配管50β的始端，該第2氣體配管50β的終端係連接於第3冷凝路徑47γ的流入端47a，以使二次氣化冷媒經由第2氣體配管50β，從第2蒸發管52β送回至第3冷凝路徑47γ。於第3冷凝路徑47γ的流出端47b，連接有第3液體配管48γ的始端，該第3液體配管48γ的終端係連接於第3蒸發管52γ的流入端52a，以使二次液化冷媒經由第3液體配管48γ從第3冷凝路徑47γ供應至第3蒸發管52γ。於第3蒸發管52γ的流出端52b，連接有第3氣體配管50γ的始端，該第3氣體配管50γ的終端係連接於第1冷凝路徑47α的流入端47a以使二次氣化冷媒經由第3氣體配管50γ，從第3蒸發管52γ送回至第1冷凝路徑47α，使二次冷媒於自然循環迴路45內循環二次。
[實施例2的作用]
接下來說明具備實施例2的二次冷卻裝置44之冷卻設備32的作用。於冷卻設備32中，一旦開始冷卻運轉，於一次冷卻裝置34及二次冷卻裝置44中分別開始冷媒的循環。一次冷卻裝置34的作用係與[實施例1的作用]中所說明者相同，因此省略該說明。
於前述二次冷卻裝置44中，由於二次熱交換部46藉由一次熱交換部36所冷卻，所以於二次熱交換部46的各冷凝路徑47中流通之過程中，氣相二次冷媒散熱而冷凝，由於從氣相改變為液相而使比重增加，因此，在重力的作用下，液相二次冷媒沿著二次熱交換部46的各冷凝路徑47流下。於二次冷卻裝置44中，係將二次熱交換部46配置於機械室20，並且將蒸發器EP配置於位在該機械室20的下方之冷卻室28，而在二次熱交換部46與蒸發器EP之間設置落差。亦即，在重力的作用下，可使液相二次冷媒經由連接於二次熱交換部46的下部之液體配管48，朝向蒸發器EP自然流下。液相二次冷媒係在流通於蒸發器EP的各蒸發管52之過程中，從該蒸發器EP的周圍環境氣體獲取熱量，進行蒸發而成為氣相。氣相二次冷媒係經由氣體配管50從蒸發器EP回流至二次熱交換部46，於二次冷卻裝置44中不需採用泵或馬達等動力，而能夠以簡單的構成重複進行二次冷媒自然循環之週期。
於二次冷卻裝置44中所構成之自然循環迴路45，係以互為不同之方式連接複數條冷凝路徑47以及與此冷凝路徑47為相同數目之蒸發管52，藉此，使二次冷媒交互地流通於1條冷凝路徑47與1條蒸發管52而形成1個熱虹吸管。亦即，根據自然循環迴路45，不需使液體配管48、氣體配管50、冷凝路徑47及蒸發管52分歧，而能夠在1個迴路中設置複數條冷凝路徑47及複數條蒸發管52。如此，由於自然循環迴路45係由1條冷媒路徑構成整體，所以在冷凝路徑47、47彼此及氣體配管50、50彼此之間、或是於冷凝路徑47與蒸發管52之間，可抑制二次冷媒的不均勻存在，可使在各冷凝路徑47及各蒸發管52中所流通之二次冷媒的量達到一致。
此外，由於作用在二次冷卻裝置44之外部氣溫的變動等因素，於自然循環迴路45中循環之二次冷媒亦可能不均勻地存在於冷凝路徑47或蒸發管52中任一者。然而，由於自然循環迴路45由1個熱虹吸管所構成，所以二次冷媒的均衡係自然地經調節成使各冷凝路徑47及各蒸發管52之二次冷媒的量達到一致。因此，於各冷凝路徑47及各蒸發管52中，不易造成二次冷媒的不均勻存在，即使產生二次冷媒的不均勻存在，調節力亦可產生作用，使在該冷凝路徑47及蒸發管52中所流通之二次冷媒的量達到一致，所以不需設置用以調節二次冷媒的均衡之閥等調節手段，而簡化二次冷卻裝置44的構成。並且於自然循環迴路45中，由於二次冷媒可順暢地自然對流，所以可提升蒸發器EP的冷卻效率。因此，可於熱交換部46與蒸發器EP設置複數條冷凝路徑47及蒸發管52，在不需使冷凝路徑47及蒸發管52產生彎折或分歧下，獲得熱交換面積。
於前述二次冷卻裝置44中，可於各熱交換部46與蒸發器EP配置複數條冷凝路徑47及蒸發管52。亦即，可縮小每一條冷凝路徑47及蒸發管52所要求之熱交換面積，並縮短各條冷凝路徑47及蒸發管52的配管長度。藉此，於各條冷凝路徑47及蒸發管52中，由於可降低為了達到所需的配管長度而彎繞之次數，並減少成為流通阻力之彎折部分，所以能夠降低在該冷凝路徑47及蒸發管52中所流通之二次冷媒的壓力損失。此外，由於自然循環迴路45不需使液體配管48、氣體配管50、冷凝路徑47及蒸發管52分歧而能夠由1條冷媒路徑來構成，所以不會產生因配管等的分歧部所造成之壓力損失。於自然循環迴路45中，由於可降低於冷凝路徑47與蒸發管52之間進行自然對流所需之二次冷媒的落差，所以可使冷凝路徑47與蒸發管52之間所要求的落差降低，而縮小二次熱交換部46與蒸發器EP之上下的配置間隔，使二次冷卻裝置44達到小型化。此外，於自然循環迴路45中，由於二次冷媒的壓力損失較小，即使選擇較以往還細的管徑作為液體配管48及氣體配管50，亦可使相同量的二次冷媒於迴路內循環，而減少迴路整體所填入之二次冷媒的量。
如此，由於可縮小各冷凝路徑47及各蒸發管52的長度或剖面積，所以不僅可使二次熱交換部46或蒸發器EP達到小型化，並可減少循環的冷媒量，藉此，亦可縮小用以緩和自然循環迴路45的壓力上升之膨脹槽(未圖示)的容量等之附帶設備，使二次冷卻裝置44整體達到小型化，並降低成本。此外，藉由將液體配管48、氣體配管50及蒸發管52等配管予以細徑化，可減少於這些配管48、50、52中用以確保耐壓性能之所需厚度。亦即，不僅各配管48、50、52可達到細徑化，並且可減少各配管48、50、52的厚度，藉由兩者間的相乘效果，能夠更進一步地減少配管重量，並更加降低成本。再者，即使是實施例2之冷卻設備32，亦可達到第16頁第16行至第20頁第5行所說明之作用效果。
實施例2之二次冷卻裝置44，由於以單一的自然循環迴路45所構成，所以僅需以對應該自然循環迴路45之數目，來設置冷媒注入口74或用以防止壓力的過度上升之安全閥或膨脹槽(圖中均未顯示)等附帶設備。亦即，相較於如實施例1的二次冷卻裝置70之具備獨立的複數個自然循環迴路72之構成，可一邊維持二次冷媒之不均勻流動的防止或配管管徑的細徑化等優點，一邊使附帶設備達到小型化，而能夠降低成本。此外，實施例2之二次冷卻裝置44，由於僅對單一的自然循環迴路45進行製程或維修中之冷媒的填入作業，所以可提升作業性及維修性。
前述實施例2之二次冷卻裝置亦可進行如下變更。於變更例中，未特別進行說明者，係採用實施例2的構成。
(1)第4圖係顯示變更例1的冷卻裝置60之概略圖。變更例1之冷卻裝置60係具備：複數個(3座)二次熱交換部46A、46B、46C；以及與此二次熱交換部46A、46B、46C相同數目(3座)之蒸發器EP1、EP2、EP3。此外，於各二次熱交換部46A、46B、46C分別設置有1條冷凝路徑47，於各蒸發器EP1、EP2、EP3分別設置有1條蒸發管52。變更例1之自然循環迴路，係將連接於冷凝路徑47的流出端47b之液體配管48，連接於與該冷凝路徑47的流入端47a連結之氣體配管50所連接之蒸發管52為不同條的蒸發管52，並且將連接於蒸發管52的流出端52b之氣體配管50，連接於與該蒸發管52的流入端52a連結之液體配管48所連接之冷凝路徑47為不同條的冷凝路徑47，而構成整體為1個迴路。在此，於變更例1之冷卻裝置60中，係從各蒸發器EP的蒸發管52，使氣化冷媒回流至與具有接受液化冷媒的供應之冷凝路徑47的二次熱交換部46為不同之二次熱交換部46的冷凝路徑47而構成。此外，於變更例1之冷卻裝置60中，係從各二次熱交換部46的冷凝路徑47，將液化冷媒供應至與具有接受氣化冷媒的供應之蒸發管52的蒸發器EP為不同之蒸發器EP的蒸發管52而構成。
根據變更例1之冷卻裝置60，係具有與實施例2中所說明之前述作用效果為相同之作用效果。此外，即使具備複數個二次熱交換部46及蒸發器EP，亦以1對1的關係藉由液體配管48及氣體配管50連接冷凝路徑47及蒸發管52，使各液體配管48及各氣體配管50相對於自然循環迴路整體之尺寸變短，使各液體配管48及各氣體配管50之冷媒的流通阻力降低，而能夠降低壓力損失。
(2)第5圖係顯示變更例2的冷卻裝置62之概略圖。變更例2之冷卻裝置62係具備：1座二次熱交換部46；以及複數個(3座)蒸發器EP1、EP2、EP3。此外，於各蒸發器EP1、EP2、EP3分別設置有1條蒸發管52，於二次熱交換部46設置有與蒸發管52的總數相同之冷凝路徑47。變更例2之自然循環迴路，係將連接於冷凝路徑47的流出端47b之液體配管48，連接於與該冷凝路徑47的流入端47a連結之氣體配管50所連接之蒸發管52為不同條的蒸發管52，並且將連接於蒸發管52的流出端52b之氣體配管50，連接於與該蒸發管52的流入端52a連結之液體配管48所連接之冷凝路徑47為不同條的冷凝路徑47，而構成整體為1個迴路。在此，於變更例2之冷卻裝置62中，係從二次熱交換部46的各冷凝路徑47，將液化冷媒供應至與具有接受氣化冷媒的供應之蒸發管52的蒸發器EP為不同之蒸發器EP的蒸發管52。
根據變更例2之冷卻裝置62，係具有與實施例2中所說明之前述作用效果為相同之作用效果。此外，即使具備複數個蒸發器EP，但供應至各蒸發器EP的蒸發管52之液化冷媒的的量為一致，所以可藉由複數個蒸發器EP，均衡地對各個對象進行冷卻。設置於複數個蒸發器EP之蒸發管52並不限定為1條，即使如第6圖所示之變更例3的冷卻裝置64，為2條以上的複數條，亦可使每個蒸發器EP中的條數成為不同。
(3)第7圖係顯示變更例4的冷卻裝置66之概略圖。變更例4之冷卻裝置66係具備：複數個(3座)二次熱交換部46A、46B、46C；以及1座蒸發器EP。此外，於各二次熱交換部46A、46B、46C分別設置有1條冷凝路徑47，於蒸發器EP設置有與冷凝路徑47的總數相同(3條)之蒸發管52。變更例4之自然循環迴路，係將連接於冷凝路徑47的流出端47b之液體配管48，連接於與該冷凝路徑47的流入端47a連結之氣體配管50所連接之蒸發管52為不同條的蒸發管52，並且將連接於蒸發管52的流出端52b之氣體配管50，連接於與該蒸發管52的流入端52a連結之液體配管48所連接之冷凝路徑47為不同條的冷凝路徑47，而構成整體為1個迴路。在此，於變更例4之冷卻裝置66中，係從各蒸發器EP的蒸發管52，使氣化冷媒回流至與具有接受液化冷媒的供應之冷凝路徑47的二次熱交換部46為不同之二次熱交換部46的冷凝路徑47而構成。
根據變更例4之冷卻裝置66，係具有與實施例2中所說明之前述作用效果為相同之作用效果。此外，即使設置複數個二次熱交換部46，亦由於在各二次熱交換部46的冷凝路徑47中循環之氣化冷媒的的量為一致，所以可避免冷媒的不均勻存在，於蒸發器EP中能夠有效率地對各個對象進行冷卻。設置於複數個二次熱交換部46之冷凝路徑47並不限定為1條，即使如第8圖所示之變更例5的冷卻裝置68，為2條以上的複數條，亦可使每個二次熱交換部46中的條數成為不同。
(4)實施例2及變更例之冷卻裝置，係具備1個自然循環迴路而構成，但亦可具備互相獨立之複數個自然循環迴路而構成。
(i)本發明之冷卻裝置亦可適用於空調設備等之冷卻裝置。
(ii)蒸發器亦可為以壁來區隔箱體內部而形成冷媒路徑之型式的蒸發器。
(iii)本發明之冷卻裝置亦可適用於冷凍庫、冷凍‧冷藏庫、展示櫃及預貯庫等之所謂的貯藏庫。
(iv)亦可採用吸收式或其他冷凍迴路作為冷卻設備的一次冷卻裝置。此外，本發明之冷卻裝置亦可為藉由風扇所進行的送風等來冷卻熱交換部之空冷式。
(v)熱交換器可由不同構成體來構成一次熱交換部及二次熱交換部，亦可為其他方式的熱交換器。
(vi)於實施例中，於一次冷卻裝置中係使用膨脹閥作為對液化冷媒進行減壓之手段，但並不限定於此，亦可採用毛細管(capillary tube)或其他手段。
(vii)於實施例中，係說明於具備二次環路式冷凍迴路之冷卻設備的二次側，使用本發明之冷卻裝置者為例來進行說明。如前所述，由於可消除具備二次環路式冷凍迴路之冷卻設備的缺點，所以，將本發明之冷卻裝置應用於二次環路式冷凍迴路者，乃非常有用。然而，本發明之冷卻裝置並不限定於應用在二次環路式冷凍迴路者，亦可使用該單體作為冷卻裝置。
(viii)於實施例1之冷卻裝置中，可對1個熱交換部設置複數個蒸發器。亦即，於1個熱交換部設置有複數個冷凍循環迴路的各冷凝路徑，並且設置有對應於各蒸發器之冷凍循環迴路的蒸氣路徑。此外，於實施例1之冷卻裝置中，可對複數個熱交換部設置1個蒸發器。亦即，於1個蒸發器設置有複數個冷凍循環迴路的各蒸發路徑，並且設置有對應於各熱交換部之冷凍循環迴路的冷凝路徑。
10．．．冷藏庫
12．．．箱體
12a．．．開口部
12b．．．頂板
12c．．．缺口
14．．．收納室
16．．．機殼
18．．．金屬平板
20．．．機械室
22．．．隔熱門
24．．．台板
26．．．冷卻導管
26a．．．吸入口
26b．．．冷氣吹出口
28．．．冷卻室
30．．．送風風扇
31、32、60、62、64、66．．．冷卻設備
34．．．一次冷卻裝置(一次側迴路)
36．．．一次熱交換部
38．．．冷媒配管
45、72、100．．．自然循環迴路
46、46A、46B、46C．．．二次熱交換部(熱交換部)
47α、47β、47γ．．．冷凝路徑
47a、52a．．．流入端
47b、52b．．．流出端
48α、48β、48γ、106．．．液體配管
50α、50β、50γ、108．．．氣體配管
52α、52β、52γ．．．蒸發管(蒸發路徑)
70、44．．．二次冷卻裝置(冷卻裝置)
74．．．冷媒注入口
102、CD．．．冷凝器
102a、104a．．．冷媒路徑
104、EP、EP1、EP2、EP3．．．蒸發器
106a．．．液體支管
108a．．．氣體支管
110．．．控制閥
C．．．控制手段
CM．．．壓縮機
EV．．．膨脹閥(膨脹手段)
FM．．．冷凝器風扇
HE．．．熱交換器
第1圖係顯示具備本發明之較佳實施例1的冷卻裝置作為冷卻設備的二次迴路之冷藏庫之側視剖面圖。
第2圖係顯示具備實施例1的冷卻裝置作為二次迴路之冷卻設備的主要部分之概略迴路圖。
第3圖係顯示具備實施例2的冷卻裝置作為二次迴路之冷卻設備的主要部分之概略迴路圖。
第4圖係顯示變更例1的冷卻裝置之概略迴路圖。
第5圖係顯示變更例2的冷卻裝置之概略迴路圖。
第6圖係顯示變更例3的冷卻裝置之概略迴路圖。
第7圖係顯示變更例4的冷卻裝置之概略迴路圖。
第8圖係顯示變更例5的冷卻裝置之概略迴路圖。
第9圖係顯示第1習知例的冷卻裝置之概略迴路圖。
第10圖係顯示第2習知例的冷卻裝置之概略迴路圖。
第11圖係顯示第3習知例的冷卻裝置之概略迴路圖。
20．．．機械室
24．．．台板
28．．．冷卻室
31．．．冷卻設備
34．．．一次冷卻裝置(一次側迴路)
36．．．一次熱交換部
38．．．冷媒配管
72．．．自然循環迴路
46．．．二次熱交換部(熱交換部)
47α、47β、47γ．．．冷凝路徑
47a、52a．．．流入端
47b、52b．．．流出端
48α、48β、48γ．．．液體配管
50α、50β、50γ．．．氣體配管
52α、52β、52γ．．．蒸發管(蒸發路徑)
70．．．二次冷卻裝置(冷卻裝置)
74．．．冷媒注入口
CD．．．冷凝器
CM．．．壓縮機
EP．．．蒸發器
EV．．．膨脹閥(膨脹手段)
FM．．．冷凝器風扇
HE．．．熱交換器

Claims (1)

  1. 一種冷卻裝置，係具有：將於冷凝路徑(47)中流通之氣化冷媒予以冷凝而成為液化冷媒之熱交換部(46)；以及配置於此熱交換部(46)的下方，並且使於蒸發路徑(52)中流通之液化冷媒蒸發而成為氣化冷媒之蒸發器(EP)；並且設置有：使液化冷媒從熱交換部(46)的冷凝路徑(47)經由液體配管(48)往蒸發器(EP)的蒸發路徑(52)流下，並使氣化冷媒從蒸發器(EP)的蒸發路徑(52)經由氣體配管(50)往熱交換部(46)的冷凝路徑(47)流通之自然循環迴路(45)，該自然循環迴路(45)經介前述熱交換部(46)，以可傳熱之方式連接於使冷媒強制循環之機械壓縮式之一次側迴路(34)，該冷卻裝置之特徵為：對於複數個前述熱交換部(46)設置有1個前述蒸發器(EP)，將複數個自然循環迴路(45)互相獨立地構成，構成相異自然循環迴路(45)的前述蒸發路徑(52)係設於前述蒸發器(EP)，前述各自然循環迴路(45)係具備：設於前述蒸發器(EP)的複數個蒸發路徑(52)；以及分配於前述複數個熱交換部(46)而設之與該複數個蒸發路徑(52)相同數目之冷凝路徑(47)；將連接於前述冷凝路徑(47)的流出端(47b)之液體配管(48)予以連接於與連結於該冷凝路徑(47)的流入端(47a)之氣體配管(50)所連接之蒸發路徑(52)為不同 的蒸發路徑(52)，並且將連接於蒸發路徑(52)的流出端(52b)之氣體配管(50)予以連接於與連結於該蒸發路徑(52)的流入端(52a)之液體配管(48)所連接之冷凝路徑(47)為不同的冷凝路徑(47)，而構成整體為一個之自然循環迴路(45)。
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