WO2021117254A1 - スポットクーラー装置 - Google Patents

スポットクーラー装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021117254A1
WO2021117254A1 PCT/JP2019/049078 JP2019049078W WO2021117254A1 WO 2021117254 A1 WO2021117254 A1 WO 2021117254A1 JP 2019049078 W JP2019049078 W JP 2019049078W WO 2021117254 A1 WO2021117254 A1 WO 2021117254A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
condenser
coil
chamber
refrigerant
evaporator
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/049078
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
杉山　直樹
光人 久重
智子 岡本
Original Assignee
株式会社Ｅ・Ｔ・Ｌ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ｅ・Ｔ・Ｌ filed Critical 株式会社Ｅ・Ｔ・Ｌ
Priority to PCT/JP2019/049078 priority Critical patent/WO2021117254A1/ja
Priority to JP2020539104A priority patent/JPWO2021117254A1/ja
Publication of WO2021117254A1 publication Critical patent/WO2021117254A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/02—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing
    • F24F1/022—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing comprising a compressor cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/02—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing
    • F24F1/032—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing characterised by heat exchangers
    • F24F1/0323—Self-contained room units for air-conditioning, i.e. with all apparatus for treatment installed in a common casing characterised by heat exchangers by the mounting or arrangement of the heat exchangers

Definitions

  • the present invention relates to a spot cooler device.
  • a spot cooler device that locally cools a space instead of cooling the entire space is known in factories, work places, and the like (see, for example, 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.
  • a refrigerating system a refrigerating system using a spiral pipe 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).
  • 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 refrigeration 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. To do.
  • the inside of the housing is divided into a condenser chamber and an evaporator chamber, and 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 condenser can be miniaturized, and the supercooling coil is arranged in the condenser chamber or the evaporator chamber, so that high efficiency is achieved. Can be achieved.
  • the piping connecting the supercooling coil and the decompression device and the decompression device may be arranged in the evaporator chamber.
  • the supercooling coil may be covered with a heat insulating material.
  • the small condenser may be arranged in the lower part of the condenser chamber.
  • the condenser can be miniaturized and high efficiency can be achieved.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a refrigeration system included in the spot cooler device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a Ph diagram of the refrigeration system according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of the spot cooler device according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of the spot cooler device according to the present embodiment.
  • reference numeral 10 denotes a freezing system.
  • the compressor 21, the condenser 22, the decompression device 32, the evaporator 31, the compressor 21, the condenser 22, the decompression device 32, and the evaporator 31 are connected to connect the refrigerant.
  • a circulating pipe 40 is provided.
  • the pipe 40 includes a liquid pipe 41 and a gas pipe 42.
  • the condenser 22 is composed of a small condenser 23 and a supercooling coil 50. Since the small condenser 23 can be made smaller than the condenser when the supercooling coil 50 is not used, the 23 is referred to as a small condenser in the present embodiment.
  • the supercooling coil 50 is connected to a liquid pipe 41 located between the small condenser 23 and the decompression device 32.
  • the supercooling coil 50 is a thick coil tube 51 and a thick coil tube 51 that cool the refrigerant liquefied by the small condenser 23 by the acceleration phenomenon of the refrigerant discharged from the compressor 21 before reaching the decompression device 32.
  • a coil thin tube 52 that supercools the passed refrigerant by the acceleration phenomenon of the refrigerant is provided.
  • the coil thick tube 51 and the coil thin tube 52 are connected in series, and the coil thick tube 51 and the coil thin tube 52 connected in series are connected in parallel to form the supercooling coil 50. Will be done.
  • the supercooling coil 50 has a function of supercooling the refrigerant by imparting spin rotation to the refrigerant and increasing the flow velocity of the refrigerant.
  • the thick coil tube 51 is a form in which a thick tube is wound into a coil, and the inner diameter and the number of turns are determined from various specifications such as the discharge capacity of the compressor 21 and the refrigerating capacity of the refrigerating system 10.
  • the inner diameter is allowed up to 2 to 150 mm, preferably the inner diameter is 2 to 50 mm.
  • two coil thick tubes 51 are provided, but the two coil thick tubes 51 may be shared to form one coil thick tube. In this case, the refrigerant flows through one coil thick tube during cooling. When one coil thick tube is used, the configuration of the refrigerant circuit can be simplified.
  • the coil thin tube 52 is a form in which a thin tube is wound into a coil shape, and the inner diameter and the number of turns thereof are determined from various specifications such as the discharge capacity of the compressor 21 and the refrigerating capacity of the refrigeration system 10, but the coil thin tube 52
  • the inner diameter of 52 is set to be smaller than the inner diameter of the thick coil tube 51.
  • the inner diameter of the coil thin tube 52 is preferably 8 to 12 mm.
  • each coil thin tube 52 may be in a form in which two coiled tubes are connected in parallel. Further, a form in which three or more are connected in parallel may be used. As for each coil thin tube 52, two coiled tubes having different winding directions may be connected in series, or they may be further connected in parallel.
  • the cross-sectional area of the portion of the coil thin tube 52 through which the refrigerant passes (the sum of the cross-sectional areas of the plurality of tubes connected in parallel is the sum of the cross-sectional areas of the plurality of tubes) is smaller than the cross-sectional area of the coil thick tube 51.
  • the material of the coil thick tube 51 and the coil thin tube 52 of the supercooling coil 50 and the pipe 40 is a metal having high thermal conductivity, for example, copper.
  • FIG. 2 is a Ph diagram of the refrigeration system 10 according to the present embodiment.
  • the refrigerant flows in the order of the small condenser 23 and the supercooling coil 50 as shown by the arrows in FIG. 1, and passes through the decompression device 32 and the evaporator 31. Later, it returns to the compressor 21.
  • a high-temperature (40 ° C. or higher) / 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 small condenser 23, where it is liquefied. (Points i to j in FIG. 2).
  • the refrigerant liquefied by the small condenser 23 enters the coil thick tube 51 of the supercooling coil 50. Looking at the cross-sectional area of the refrigerant flow path, the coil thick tube 51 is smaller than the cross-sectional area of the small condenser 23 with reference to the small condenser 23.
  • the refrigerant When the refrigerant enters the coil thick tube 51 of the supercooling coil 50, the refrigerant is accelerated by the suction action of the compressor 21 (referred to as the acceleration phenomenon of the refrigerant), and the amount of liquefaction is reduced with decompression and enthalpy reduction. Increased and almost liquefied (points j to k in FIG. 2).
  • the acceleration phenomenon of the refrigerant On the outlet side of the thick coil pipe 51, it becomes a medium-pressure liquid refrigerant.
  • the main cause of the temperature drop in the coil thick tube 51 is that the enthalpy of the refrigerant, which is the thermal energy, is converted into kinetic energy in the coil thick tube 51, the enthalpy of the refrigerant decreases, and the phenomenon of static temperature drop occurs. It is a thing.
  • the refrigerant that has become a medium-pressure liquid refrigerant in the thick coil tube 51 enters the thin coil tube 52.
  • the refrigerant is accelerated by the suction action of the compressor 21 (referred to as the acceleration phenomenon of the refrigerant), and the liquefied refrigerant is supercooled with decompression and enthalpy reduction. (Points k to l in FIG. 2).
  • the pressure is reduced and cooled to become a low-temperature liquid, and the pressure also drops to become a low-pressure liquid.
  • the main cause of the temperature decrease in the coil thin tube 52 is that the enthalpy of the refrigerant, which is the thermal energy, is converted into kinetic energy, the enthalpy decreases, and the static temperature decrease occurs. It was the one that led to the occurrence.
  • the refrigerant supercooled by the coil thin tube 52 and turned into a low-temperature liquid reaches the decompression device 32, where the depressurization is performed and sent to the evaporator 31.
  • the refrigerant evaporates due to the endothermic heat of isobaric and isothermal expansion (points l to h in FIG. 2), thereby completing the refrigeration cycle.
  • the refrigerant receives spin rotation in the coils 51 and 52 having two diameters and flows at an increased flow velocity, whereby supercooling is performed.
  • the refrigerant spins and accelerates and is supercooled. That is, it was found that the refrigerant that has passed through the supercooling coil 50 is almost completely liquefied as compared with the refrigerant that flows through the liquid pipe 41 in the conventional cycle that does not include the supercooling coil 50.
  • the almost completely liquefied refrigerant is decompressed by the decompression device 32 and flows into the evaporator 31.
  • the energy efficiency is remarkably improved as compared with the conventional case because the refrigerant is supercooled and almost completely liquefied and depressurized. Compared with the conventional method, for example, 16% energy saving could be achieved.
  • the spiral flow path of the supercooling coil 50 is gradually formed to have a smaller diameter from the upstream to the downstream.
  • the downstream coil 52 is larger than the upstream coil 51. It is composed of a coil with a small diameter.
  • FIG. 3 is a perspective view of the spot cooler device 100 of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a vertical cross section of the spot cooler device 100 of the present embodiment.
  • the spot cooler device 100 includes a box-shaped housing 110.
  • the above-mentioned refrigeration system 10 is housed inside the housing 110.
  • a partition plate 111 is provided in the housing 110.
  • the partition plate 111 partitions the inside of the housing 110 into an evaporator chamber 112 and a condenser chamber 113.
  • An evaporator 31 is arranged in the evaporator chamber 112.
  • An intake port 114 is formed on the side surface of the housing 110 so as to face the evaporator 31.
  • the intake port 114 is an opening having a size corresponding to the size of the evaporator 31.
  • the outside air is taken into the evaporator chamber 112 through the intake port 114.
  • a blow-out hose 120 for blowing cold air is arranged above the evaporator chamber 112, a blow-out hose 120 for blowing cold air is arranged.
  • the blow hose 120 is connected to the upper part of the housing 110 and the inside communicates with the evaporator chamber 112. In this embodiment, two blow-out hoses 120 are connected.
  • a small condenser 23 of the condenser 22 is arranged in the condenser chamber 113.
  • the small condenser 23 is arranged in the lower part of the condenser chamber 113.
  • the small condenser 23 is smaller in the height direction than the evaporator 31, and is arranged so as to be biased downward with respect to the entire height direction of the condenser chamber 113.
  • the temperature of the condenser chamber 113 is higher above than below.
  • each member of the refrigerating system 10 can be arranged by using the space 117, and the degree of freedom in layout of each member of the refrigerating system 10 is increased.
  • An intake port 115 is formed on the side surface of the housing 110 facing the small condenser 23.
  • the intake port 115 is an opening having a size corresponding to the size of the small condenser 23.
  • the intake port 115 has a smaller opening area than the intake port 114.
  • the outside air is taken into the condenser chamber 113 through the intake port 115.
  • An exhaust hole 116 is formed in the housing 110 corresponding to the upper part of the condenser chamber 113. The warm air in the condenser chamber 113 is exhausted through the exhaust hole 116.
  • a bottom wall 118 is provided below the evaporator chamber 112 and the condenser chamber 113. Below the bottom wall 118, a drain pan 140 and a drain tank 141 for collecting and storing the condensed water condensed on the surface of the evaporator 31 are arranged.
  • the compressor 21 is arranged in the condenser chamber 113.
  • the supercooling coil 50 of the condenser 22 is arranged in the evaporator chamber 112. Therefore, the pipe 151 connecting the supercooling coil 50 and the decompression device 32 is arranged in the evaporator chamber 112.
  • the refrigerant temperature at the outlet of the supercooling coil 50 is low.
  • the temperature of the evaporator chamber 112 is lower than the temperature of the condenser chamber 113. Since the pipe 151 is arranged in the evaporator chamber 112, which has a relatively lower temperature than the condenser chamber 113, the refrigerant leaving the supercooling coil 50 reaches the decompression device 32 while maintaining a low temperature. , The temperature drop is small and the efficiency of the refrigeration cycle is improved.
  • the supercooling coil 50 may be arranged in the condenser chamber 113.
  • the decompression device 32 is arranged in the evaporator chamber 112 and the outlet of the supercooling coil 50 faces the evaporator chamber 112.
  • the pipe 151 connecting the supercooling coil 50 and the decompression device 32 is arranged in the evaporator chamber 112, which has a relatively lower temperature than the condenser chamber 113, so that the refrigerant leaving the supercooling coil 50 can be removed. Since the pressure reducing device 32 is reached while maintaining a low temperature, the temperature drop is small and the efficiency of the refrigeration cycle is improved.
  • the supercooling coil 50 is arranged in the evaporator chamber 112 with the heat insulating material 121 wound around it.
  • the supercooling coil 50 dissipates heat and affects the temperature rise in the surroundings, but since the supercooling coil 50 is wound with the heat insulating material 121, heat dissipation into the evaporator chamber 112 is suppressed.
  • a motor 130 is installed on the partition plate 111.
  • the motor 130 is a so-called double-screw motor.
  • the motor shaft 131 of the motor 130 extends across the partition plate 111 to the evaporator chamber 112 and the condenser chamber 113.
  • An evaporator fan 132 is supported at the end of the motor shaft 131 on the evaporator chamber 112 side. When the evaporator fan 132 rotates, the outside air is taken into the evaporator chamber 112 through the intake port 114, and the cold air in the evaporator chamber 112 is blown out through the blow-out hose 120.
  • a condenser fan 133 is supported at the end of the motor shaft 131 on the condenser chamber 113 side. The amount of air blown by the condenser fan 133 is suppressed, the driving force of the motor 130 is suppressed, and the power consumption can be reduced.
  • the operation of the spot cooler device 100 will be described.
  • the spot cooler device 100 when a switch (not shown) is turned on, the compressor 21 is driven to operate the refrigeration system 10, and the motor 130 is operated to rotate the fans 132 and 133.
  • the outside air is taken into the evaporator chamber 112 through the intake port 114 by the rotation of the evaporator fan 132.
  • the outside air taken into the evaporator chamber 112 exchanges heat with the refrigerant when passing through the evaporator 31 and is cooled to become so-called cold air.
  • the cold air is blown out from the evaporator chamber 112 through the blow-out hose 120 to locally cool the external space of the housing 110.
  • the outside air is taken into the condenser chamber 113 through the intake port 115 by the rotation of the condenser fan 133.
  • the outside air taken into the condenser chamber 113 exchanges heat with the refrigerant when passing through the condenser 22 to raise the temperature, resulting in so-called warm air.
  • the warm air is exhausted from the condenser chamber 113 into the room through the exhaust hole 116.
  • the condenser 22 of the spot cooler device 100 includes a supercooling coil 50.
  • the refrigerant is cooled without being cooled by the outside air, so that the portion of the condenser 22 that is cooled by the outside air can be a small condenser 23. Therefore, the amount of outside air passing through the condenser 22 is smaller than that in the case where the supercooling coil 50 is not provided, and the displacement is reduced with respect to the amount of cold air generated.
  • COP Coefficient Of Performance
  • the refrigerant is cooled without being cooled by the outside air, but the temperature on the upstream side is higher than that on the downstream side because the refrigerant from the small condenser 23 flows in. Since the supercooling coil 50 is arranged in the evaporator chamber 112 in a state where the heat insulating material 121 is wound, it is difficult to affect the temperature of the evaporator chamber 112.
  • the small condenser 23 is arranged in the lower part of the condenser chamber 113. Therefore, a space 117 can be created above the condenser chamber 113, and the degree of freedom in the layout of the spot cooler device 100 can be ensured.

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。

Description

スポットクーラー装置
　本発明は、スポットクーラー装置に関する。
　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）。
特開２００２−１３０７４４号公報 特許第５４８５６０２号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
図１は、本発明の一実施形態のスポットクーラー装置が備える冷凍システムの回路構成図である。 図２は、本実施形態に係る冷凍システムのＰ−ｈ線図である。 図３は、本実施形態に係るスポットクーラー装置の斜視図である。 図４は、本実施形態に係るスポットクーラー装置の断面を示す模式図である。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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

Claims (4)

  1. 　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スポットクーラー装置。
  2. 　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ることを特徴とする請求項１に記載のスポットクーラー装置。
  3. 　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請求項１又は２に記載のスポットクーラー装置。
  4. 　前記小型凝縮器が前記凝縮器室の下部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のスポットクーラー装置。
PCT/JP2019/049078 2019-12-09 2019-12-09 スポットクーラー装置 WO2021117254A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/049078 WO2021117254A1 (ja) 2019-12-09 2019-12-09 スポットクーラー装置
JP2020539104A JPWO2021117254A1 (ja) 2019-12-09 2019-12-09 スポットクーラー装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/049078 WO2021117254A1 (ja) 2019-12-09 2019-12-09 スポットクーラー装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021117254A1 true WO2021117254A1 (ja) 2021-06-17

Family

ID=76330204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/049078 WO2021117254A1 (ja) 2019-12-09 2019-12-09 スポットクーラー装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2021117254A1 (ja)
WO (1) WO2021117254A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5358145A (en) * 1976-11-04 1978-05-25 Nippon Denso Co Ltd Unit type cooler
JPS5614971A (en) * 1979-07-19 1981-02-13 Toshiba Corp Self-powered type neutron detector
JPS56136226A (en) * 1980-03-28 1981-10-24 Toshiba Corp Detector for biting at material to be rolled
JPS5724924A (en) * 1980-07-21 1982-02-09 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Preparing device for flashlight photographying in flashing apparatus self-containing camera
JP4411349B2 (ja) * 2005-09-26 2010-02-10 株式会社Ｈａｒａ Ｔｅｃｈ 凝縮用熱変換装置及びそれを用いた冷凍システム
JP6406485B1 (ja) * 2018-02-09 2018-10-17 株式会社Ｅ・Ｔ・Ｌ 冷暖房システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5358145A (en) * 1976-11-04 1978-05-25 Nippon Denso Co Ltd Unit type cooler
JPS5614971A (en) * 1979-07-19 1981-02-13 Toshiba Corp Self-powered type neutron detector
JPS56136226A (en) * 1980-03-28 1981-10-24 Toshiba Corp Detector for biting at material to be rolled
JPS5724924A (en) * 1980-07-21 1982-02-09 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Preparing device for flashlight photographying in flashing apparatus self-containing camera
JP4411349B2 (ja) * 2005-09-26 2010-02-10 株式会社Ｈａｒａ Ｔｅｃｈ 凝縮用熱変換装置及びそれを用いた冷凍システム
JP6406485B1 (ja) * 2018-02-09 2018-10-17 株式会社Ｅ・Ｔ・Ｌ 冷暖房システム

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021117254A1 (ja) 2021-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2543941B1 (en) Chiller
JP5346343B2 (ja) 二段圧縮ヒートポンプサイクル装置
JP4411349B2 (ja) 凝縮用熱変換装置及びそれを用いた冷凍システム
JP2007218459A (ja) 冷凍サイクル装置および保冷庫
JP4118254B2 (ja) 冷凍装置
JP2009133593A (ja) 冷却装置
JP6406485B1 (ja) 冷暖房システム
JP2012102992A (ja) 室外機のパラレルフロー多段凝縮過冷却器
JP5213986B2 (ja) 冷凍サイクル装置
WO2017038376A1 (ja) ターボ冷凍装置
JP5485602B2 (ja) 冷凍システム
WO2021117254A1 (ja) スポットクーラー装置
JP4720510B2 (ja) 冷媒サイクル装置
JP2007051788A (ja) 冷凍装置
JP2007093167A (ja) 空気調和機用液ガス熱交換器
JP3894222B2 (ja) 冷凍装置
JP2005331232A (ja) 冷媒冷却回路
JP2005226913A (ja) 遷臨界冷媒サイクル装置
JP6458918B1 (ja) 冷暖房システム
JP7353514B1 (ja) 冷凍サイクル装置
JP7357804B2 (ja) 冷凍サイクル装置
WO2022107343A1 (ja) 冷凍装置
KR20120020425A (ko) 차량 에어컨 시스템용 액체냉매 과냉장치
JP2010007986A (ja) 冷却装置
KR101220374B1 (ko) 선팽창 기구를 이용한 에어컨 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020539104

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19955611

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19955611

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1