特許 6491465 冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6491465

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20190318BHJP

   F25D 15/00 20060101ALI20190318BHJP

   F25D 17/02 20060101ALI20190318BHJP

   F25B 39/02 20060101ALI20190318BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 101E

   F25D15/00

   F25D17/02 303

   F25B1/00 399Y

   F25B1/00 304L

   F25B39/02 M

   F25B1/00 304K

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-245546(P2014-245546)

(22)【出願日】2014年12月4日

(65)【公開番号】特開2016-44960(P2016-44960A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年9月27日

(31)【優先権主張番号】特願2014-168388(P2014-168388)

(32)【優先日】2014年8月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000114891

【氏名又は名称】ヤマト科学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】高野 誠

【審査官】 森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−１４１８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５３−０５９５５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−２２５１６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ３９／０２

Ｆ２５Ｄ １５／００

Ｆ２５Ｄ １７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を収容する槽と、
前記槽内の前記液体を加熱するための加熱手段と、
冷媒を通す冷凍機と凝縮器とキャピラリチューブと蒸発器を有し、前記蒸発器により前記液体を冷却する冷凍機回路と、を備え、
前記冷凍機回路には、前記凝縮器と前記キャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、前記蒸発器と前記冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ前記冷媒を通して前記冷媒の流量を調整するバイパス回路が連結されており、
前記凝縮器には、凝縮用給水配管および凝縮用排水配管が接続されており、
第２キャピラリチューブを介して前記高圧冷凍配管に接続されていて、前記凝縮用給水配管を通過する給水量を制御するための制水弁が前記凝縮用排水配管に設けられていることを特徴とする冷却システム。

【請求項2】

前記バイパス回路には、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁が配置されており、
前記膨張弁は、前記槽内の前記液体の温度に基づいて開度が調整されることで前記冷媒の流量を制御する電子式の膨張弁、または前記冷凍機へ送られる前記冷媒の温度に基づいて開度が調整されることで前記冷媒の流量を制御する機械式の膨張弁であることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

【請求項3】

前記槽の外部から前記槽内に前記液体を循環させる冷却液循環経路を有し、前記冷却液循環経路を通る前記液体は、前記冷凍機回路の前記蒸発器において前記冷媒との熱交換を行うことで冷却されることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

【請求項4】

前記凝縮器は、水冷により前記冷媒を冷却する水冷凝縮器、あるいは空冷により前記冷媒を冷却する空冷凝縮器であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の冷却システム。

【請求項5】

槽と、
前記槽内を加熱するための加熱手段と、
冷媒を通す冷凍機と凝縮器とキャピラリチューブと蒸発器を有し、前記槽内に配置された前記蒸発器により前記槽内を冷却する冷凍機回路と、を備え、
前記冷凍機回路には、前記凝縮器と前記キャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、前記蒸発器と前記冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ前記冷媒を通して前記冷媒の流量を調整するバイパス回路が連結されており、
前記高圧冷凍配管のうち前記凝縮器の上流側に接続し、前記冷凍機回路のうち前記キャピラリチューブの下流側で前記蒸発器の上流側に接続するホットガスバイパス配管と、
前記ホットガスバイパス配管に設けられた第１電磁弁と、
前記低圧冷凍配管のうち前記蒸発器の下流側と前記バイパス回路の下流端との間に設けられた第２電磁弁と、
前記第２電磁弁に対して並列に設けられ、前記第２電磁弁の上流側と下流側とに接続するホットガスバイパスキャピラリチューブと、を備えたことを特徴とする冷却システム。

【請求項6】

気体を収容する槽と、
前記槽内を加熱するための加熱手段と、
冷媒を通す冷凍機と凝縮器とキャピラリチューブと蒸発器を有し、前記槽内に配置された前記蒸発器により前記槽内を冷却する冷凍機回路と、を備え、
前記冷凍機回路には、前記凝縮器と前記キャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、前記蒸発器と前記冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ前記冷媒を通して前記冷媒の流量を調整するバイパス回路が連結され、
前記バイパス回路には、機械式の膨張弁が配置され、前記槽内には、前記蒸発器の温度を検知して、前記蒸発器の温度に応じて前記機械式の膨張弁の開度を調整するための缶温筒が配置されており、
前記高圧冷凍配管のうち前記凝縮器の上流側に接続し、前記冷凍機回路のうち前記キャピラリチューブの下流側で前記蒸発器の上流側に接続するホットガスバイパス配管と、
前記ホットガスバイパス配管に設けられた第１電磁弁と、
前記低圧冷凍配管のうち前記蒸発器の下流側と前記バイパス回路の下流端との間に設けられた第２電磁弁と、
前記第２電磁弁に対して並列に設けられ、前記第２電磁弁の上流側と下流側とに接続するホットガスバイパスキャピラリチューブと、を備えたことを特徴とする冷却システム。

【請求項7】

前記缶温筒は、前記槽内の前記気体の流れについて、前記蒸発器の下流側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の冷却システム。

【請求項8】

前記槽は科学機器を冷却するために設けられていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍機回路を備え、冷却水を循環させる冷却水循環装置や恒温器のような冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

図９は、従来の冷凍機回路を搭載して冷却水を循環させる冷却水循環装置５００を示している。この冷却水循環装置５００は、循環水Ｗを収容する槽６１８ａと、この循環水Ｗを循環させて冷却する冷凍機回路６００と、コントローラ６３０を有している。

【0003】

冷凍機回路６００は、冷凍機６０１と、空冷凝縮器６０３ｂと、キャピラリ６０５と、蒸発器６０７により構成されている。冷凍機６０１は冷媒の圧縮を行い、凝縮器６０３ｂは冷媒の凝縮を行い、キャピラリ６０５は冷媒の膨張を行い、そして蒸発器６０７は冷媒の蒸発気化を行う。

【0004】

外部から戻ってくる循環水Ｗは、循環水戻り配管６１６から蒸発器６０７と循環水戻り配管６１７を経て、槽６１８ａ内に入る。そして、槽６１８ａ内でヒータ６１９により加熱された循環水Ｗは、循環水吐出配管６２１とポンプ６２２と循環水吐出配管６２３を経て、循環水Ｗを供給する対象である発熱源の冷却を要する装置に対して吐出されるようになっている。

【0005】

また、図１０は、従来の別の冷却システムを示している。この冷却システムは、空気を収容する槽３５０と、冷凍機回路３００を搭載している恒温器である。

【0006】

この槽３５０内の温度制御は、冷凍機回路３００を構成する蒸発器３０７での冷却制御と、ヒータ３１５の加熱制御により行っている。蒸発器３０７とヒータ３１５は、槽３５０内に配置されている。冷凍機回路３００は、冷凍機３０１により冷媒を圧縮し、凝縮器３０３により冷媒凝縮をし、キャピラリチューブ３０５により冷媒膨張を行い、そして槽３５０内の蒸発器３０７により冷媒の気化を行う。槽３５０の外部にあるキャピラリチューブ３０５が冷媒膨張を行っているために、槽３５０内の温度に関わらず、蒸発器３０７での蒸発温度に変化はほとんどなかった。

【0007】

また、この種の冷却水循環装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の冷却水循環装置は、循環水を溜める水槽と、循環水を冷却する冷凍機と、循環水を加熱するヒータを備え、循環水の温度変動幅を適切に制御するために、冷凍機をオン／オフ制御してヒータをオフ状態にする第１の運転モードと、冷凍機をオン状態にしてヒータを用いて循環水の精密温度制御を行う第２の運転モードを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７−４０６３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところが、図９に示す上述した従来の冷却水循環装置５００では、循環水戻り配管６１６から戻ってくる循環水Ｗの温度がある一定温度以上に高くなるにつれて、冷凍配管６０８内の冷媒温度が上昇してしまう。このように、冷凍配管６０８内の冷媒温度が上昇して、循環水Ｗの制御温度が例えば４０℃を超えてくると、蒸発器６０７より冷凍機６０１への戻る冷媒の温度基準を満足することができず、冷凍機６０１を動作させることが不可能であった。

【0010】

すなわち、槽６１８ａ内の温度がある一定温度（例えば４０℃）以上で制御される場合には、冷却器である蒸発器６０７より冷凍機６０１に戻る冷媒の温度が高くなってしまい、冷凍機６０１にかかる負荷が過大となる。このように冷凍機６０１にかかる負荷が過大になると、冷凍機６０１を停止させて、ヒータ６１９のみの温度制御を行っていた。

【0011】

また、図１０に示す別の従来例では、槽３５０内での最低温度への到達を考慮して冷凍機回路３００を構成するので、蒸発器３０７の蒸発温度は低温（マイナスの温度）にする必要がある。すなわち、蒸発器３０７において蒸発温度を低くしなければならない理由により、槽３５０内の空気の温度が、およそ２０℃〜４４℃の高温域の温度帯においては、高温域においては近似した蒸発温度となるため、蒸発器３０７には霜付けが多量に発生してしまうという問題があった。

【0012】

このように、蒸発器３０７に霜付きがあり、高温冷媒を蒸発器３０７に流して、蒸発器３０７に付着した霜を除去する場合には、一定の霜取り設定時間だけ、蒸発器３０７に高温冷媒を流す動作を行う。このために、蒸発器３０７における霜付き量が少ない場合には、霜取りが完了した後も、上記一定の霜取り設定時間分はこの霜取り動作が継続することになる。このため、蒸発器３０７の温度が高くなり、槽３５０内の温度が上昇してしまうという問題があった。

【0013】

また、特許文献１の冷却水循環装置は、第１の運転モードと第２の運転モードを用いて循環水の温度を複雑に制御する必要がある。

【0014】

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、槽内の温度が、予め定めたある一定温度以上に制御される場合に、増加する過剰な冷却能力を抑制して、加熱手段であるヒータ容量の低減と冷凍機戻りの冷媒温度の低減を図ることができる冷却システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題を達成するため、請求項１に記載の冷却システムは、液体を収容する槽と、前記槽内の前記液体を加熱するための加熱手段と、冷媒を通す冷凍機と凝縮器とキャピラリチューブと蒸発器を有し、前記蒸発器により前記液体を冷却する冷凍機回路と、を備え、前記冷凍機回路には、前記凝縮器と前記キャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、前記蒸発器と前記冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ前記冷媒を通して前記冷媒の流量を調整するバイパス回路が連結されていることを特徴とする。

【0016】

請求項１に記載の冷却システムでは、バイパス回路が、凝縮器とキャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、蒸発器と冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ通過させる冷媒の流量を調整するので、高圧冷凍配管からキャピラリチューブと蒸発器へ供給される冷媒の流量が減少する。このように、蒸発器への冷媒の流量が減少するので、槽内の温度が上昇するにつれて、蒸発器において増加しようとする過剰な冷却能力の抑制につながる。従って、槽内の液体の温度が、予め定めたある一定温度以上に制御される場合に、増加する過剰な冷却能力を抑制して、加熱手段であるヒータの容量の低減を図ることができる。

【0017】

請求項２に記載の冷却システムでは、前記バイパス回路には、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁が配置されており、前記膨張弁は、前記槽内の前記液体の温度に基づいて開度が調整されることで前記冷媒の流量を制御する電子式の膨張弁、または前記冷凍機へ送られる前記冷媒の温度に基づいて開度が調整されることで前記冷媒の流量を制御する機械式の膨張弁であることを特徴とする。

【0018】

請求項２に記載の冷却システムでは、電子式の膨張弁でも機械式の膨張弁でも使用することができ、用途に応じて膨張弁の種類を選択できる。

【0019】

請求項３に記載の冷却システムは、前記槽の外部から前記槽内に前記液体を循環させる冷却液循環経路を有し、前記冷却液循環経路を通る前記液体は、前記冷凍機回路の前記蒸発器において前記冷媒との熱交換を行うことで冷却されることを特徴とする。

【0020】

請求項３に記載の冷却システムでは、槽内に循環させる液体は、蒸発器において熱交換することで冷却でき、加熱手段の動作により、液体の温度を一定以上の温度にすることができる。

【0021】

請求項４に記載の冷却システムでは、前記凝縮器は、水冷により前記冷媒を冷却する水冷凝縮器、あるいは空冷により前記冷媒を冷却する空冷凝縮器であることを特徴とする。

【0022】

請求項４に記載の冷却システムでは、水冷凝縮器あるいは空冷凝縮器のいずれも用いることができ、用途に応じて凝縮器の種類を選択できる。

【0023】

また、請求項５に記載の冷却システムは、槽と、前記槽内を加熱するための加熱手段と、冷媒を通す冷凍機と凝縮器とキャピラリチューブと蒸発器を有し、前記槽内に配置された前記蒸発器により前記槽内を冷却する冷凍機回路と、を備え、前記冷凍機回路には、前記凝縮器と前記キャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、前記蒸発器と前記冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ前記冷媒を通して前記冷媒の流量を調整するバイパス回路が連結されていることを特徴とする。

【0024】

請求項５に記載の冷却システムでは、バイパス回路が、凝縮器とキャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、蒸発器と冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ通過させる冷媒の流量を調整するので、高圧冷凍配管からキャピラリチューブと蒸発器へ供給される冷媒の流量が減少する。このように、蒸発器への冷媒の流量が減少するので、槽内の温度が上昇するにつれて、蒸発器において増加しようとする過剰な冷却能力の抑制につながる。従って、槽内の温度が、予め定めたある一定温度以上に制御される場合に、増加する過剰な冷却能力を抑制して、加熱手段であるヒータの容量の低減を図ることができる。

【0025】

また、請求項６に記載の冷却システムは、気体を収容する槽と、前記槽内を加熱するための加熱手段と、冷媒を通す冷凍機と凝縮器とキャピラリチューブと蒸発器を有し、前記槽内に配置された前記蒸発器により前記槽内を冷却する冷凍機回路と、を備え、前記冷凍機回路には、前記凝縮器と前記キャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、前記蒸発器と前記冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ前記冷媒を通して前記冷媒の流量を調整するバイパス回路が連結され、前記バイパス回路には、機械式の膨張弁が配置され、前記槽内には、前記蒸発器の温度を検知して、前記蒸発器の温度に応じて前記機械式の膨張弁の開度を調整するための缶温筒が配置されていることを特徴とする。

【0026】

請求項６に記載の冷却システムでは、冷凍機回路には、凝縮器とキャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、蒸発器と冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ冷媒を通して冷媒の流量を調整するバイパス回路が連結され、バイパス回路には、機械式の膨張弁が配置され、槽内には、蒸発器の温度を検知して、蒸発器の温度に応じて機械式の膨張弁の開度を調整するための缶温筒が配置されている。このため、バイパス回路が、高圧冷凍配管と低圧冷凍配管の間に接続されていることと、缶温筒が槽内における蒸発器付近の温度に応じて、機械式の膨張弁の開度を制御することができる。

【0027】

これにより、槽内が低温域にある場合には、缶温筒が蒸発器の低温を検知して機械式の膨張弁の開度を小さくすることで、冷媒がバイパス回路を通る量が減るので、槽内にある蒸発器に流す冷媒量を増やして、蒸発器における蒸発温度を低く保つことで、最低到達温度を確保することができる。

【0028】

一方、槽内の温度が低温域から上がるにつれて、缶温筒が蒸発器の下流側の温度を検知して機械式の膨張弁の開度をリニアに大きくすることで、冷媒がバイパス回路を通る量が増えるので、槽の底部にある蒸発器に流れる冷媒量が減り、蒸発器における蒸発温度が上がるように作用する。

【0029】

このように、槽内の温度が低温域から上がるにつれて、蒸発器への冷媒の流量が減少するので、槽内の温度が上昇するにつれて、蒸発器において増加しようとする過剰な冷却能力の抑制につながる。従って、槽内の温度が、予め定めたある一定温度以上に制御される場合に、増加する過剰な冷却能力を抑制して、加熱手段であるヒータの容量の低減を図ることができる。

【0030】

請求項７に記載の冷却システムでは、前記缶温筒は、前記槽内の前記気体の流れについて、前記蒸発器の下流側に配置されていることを特徴とする。

【0031】

請求項７に記載の冷却システムでは、缶温筒は、槽内の気体の流れについて、蒸発器の下流側に配置されているので、缶温筒は、蒸発器の温度を正確に検知することができる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、槽内の温度が、予め定めたある一定温度以上に制御される場合に、増加する過剰な冷却能力を抑制して、加熱手段であるヒータの容量の低減を図ることができる冷却システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の冷却システムの第１の実施形態を示す図である。

【図2】図１に示す冷却システムのバイパス回路を示す図である。

【図3】本発明の冷却システムの第２の実施形態を示す図である。

【図4】本発明の冷却システムの第３の実施形態を示す図である。

【図5】本発明の冷却システムの第４の実施形態を示す図である。

【図6】本発明の冷却システムの第５の実施形態を示す図である。

【図7】本発明の冷却システムの第６の実施形態を示す図である。

【図8】本発明の冷却システムの第７の実施形態を示す図である。

【図9】従来例を示す図である。

【図10】別の従来例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態(以下、実施形態と称する)を説明する。

【0035】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の冷却システムの第１の実施形態を示す図である。図２は、図１に示す冷却システムに設けられたバイパス回路を示す図である。

【0036】

図１に示す冷却システム１００は、水冷式の冷却水循環装置である。この冷却システム１００は、壁部９９を有しており、この壁部９９の左側の領域が、冷却システム１００の内側部分であり、壁部９９の右側の領域が、冷却システム１００の外側部分である。

【0037】

この冷却システム１００は、壁部９９の外側部分に配置された冷却水供給対象である発熱源の冷却を要する装置に対して、ある一定温度以上（例えば４０℃以上）の冷却水Ｗを循環させながら供給するシステムである。この壁部９９には、外部循環戻り接続部９０と、外部循環吐出接続部９１と、凝縮用給水接続部９５と、凝縮用排水接続部９６が設けられている。

【0038】

図１に示す冷却システム１００は、循環水Ｗを収容する槽１８ａと、冷凍機回路１０１と、冷却水循環経路８０と、コントローラ２４を有している。

【0039】

槽１８ａは、循環水Ｗの収容槽である。この槽１８ａは、外部の発熱源の冷却を要する装置から外部循環戻り接続部９０を経て冷却水循環経路８０を通過して戻されてくる循環水（冷却水ともいう）Ｗを収容して、循環水Ｗを一定温度以上に温度調整した後に、冷却水循環経路８０を経て外部循環吐出接続部９１から、発熱源の冷却を要する装置に対して吐出すのに用いられる。

【0040】

槽１８ａの内部には、ヒータ１９が配置されており、槽１８ａの底部には、温度センサ２０が配置されている。温度センサ２０は、温度検知するための温度検出手段である。ヒータ１９は、槽１８ａ内の循環水Ｗを加熱するための加熱手段である。

【0041】

図１に示す冷凍機回路１０１について説明する。

【0042】

冷凍機回路１０１は、冷凍機１、高圧冷凍配管２、水冷凝縮器３ａ、高圧冷凍配管４、キャピラリチューブ５、低圧冷凍配管６、蒸発器７、低圧冷凍配管８を有している。冷凍機１は、高圧冷凍配管２と低圧冷凍配管８の間に配置されている。冷凍機１は、冷媒圧縮を行い、水冷凝縮器３ａは冷媒凝縮を行い、キャピラリチューブ５は冷媒膨張を行い、そして蒸発器７は冷媒の蒸発気化を行う。

【0043】

水冷凝縮器３ａの冷媒管路３ｔは、高圧冷凍配管２と高圧冷凍配管４の間に配置されている。キャピラリチューブ５は、高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管６の間に配置されている。蒸発器７の冷媒管路７ａは、低圧冷凍配管６と低圧冷凍配管８の間に配置されている。

【0044】

図１に示すように、水冷凝縮器３ａの管路３ｈの一端部は、凝縮用給水配管１２を介して凝縮用給水接続部９５に接続され、水冷凝縮器３ａの管路３ｈの他端部は、凝縮用排水配管１３と制水弁１４を介して凝縮用排水接続部９６に接続されている。この制水弁１４は、キャピラリチューブ１５を介して、高圧冷凍配管４に接続されている。制水弁１４は、水冷凝縮器３ａにおける熱交換効率を上げるために、凝縮用給水配管１２と凝縮用排水配管１３とキャピラリチューブ１５にて給水の圧力を検出することで、水冷凝縮器３ａの管路３ｈへの給水量をコントロールする。

【0045】

次に、図１と図２に示すバイパス回路４０を説明する。

【0046】

図２は、図１に示すバイパス回路４０を示しており、図１と図２に示すバイパス回路４０は、高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管８との間に接続されている。このバイパス回路４０は、高圧冷凍配管４より低圧冷凍配管８へ連結して冷媒をバイパスさせるために、配管９と配管１１、および配管９と配管１１の間に配置された膨張弁１０を有している。このバイパス回路４０は、水冷凝縮器３ａとキャプラリチューブ５との間の高圧冷凍配管４から、蒸発器７と冷凍機１との間の低圧冷凍配管８を直接接続するバイパス経路として、配置されている。

【0047】

図１に示す例では、バイパス回路４０の膨張弁１０は、電子式の膨張弁を用いている。この電子式の膨張弁１０の適正な開度制御は、温度センサ２０で検知した槽１８ａ内の循環水Ｗの温度に応じて、コントローラ２４の指令により行うようになっている。すなわち、電子式の膨張弁１０を用いる場合には、コントローラ２４は、温度センサ２０から得られる槽１８ａ内の温度を監視して、コントローラ２４は、槽１８ａ内の温度負荷に応じた膨張弁１０の適正な開度制御を行う。

【0048】

図１に示す冷却水循環経路８０について説明する。

【0049】

冷却水循環経路８０は、循環水戻り配管１６、蒸発器７の管路７ｂ、循環水戻り配管１７、循環水吐出配管２１、ポンプ２２、循環水吐出配管２３を有している。循環水戻り配管１６は、外部循環戻り接続部９０と管路７ｂの間に配置され、循環水戻り配管１７は、管路７ｂと槽１８ａの接続部１９ｃの間に配置されている。

【0050】

また、循環水吐出配管２１は、槽１８ａの接続部１９ｄとポンプ２２の間に配置され、循環水吐出配管２３は、ポンプ２２と外部循環吐出接続部９１の間に配置されている。温度センサ２０は、槽１８ａの接続部１９ｄの位置に配置されている。

【0051】

これにより、ポンプ２２が、コントローラ２４の指令により動作すると、外部の発熱源の冷却を要する装置から外部循環戻り接続部９０を経て戻される循環水Ｗは、循環水戻り配管１６を経て蒸発器７において熱交換されて冷却後に、循環水戻り配管１７を経て槽１８ａ内に収容される。そして、槽１８ａ内では、ヒータ１９が循環水Ｗを加熱して、ある一定温度以上（例えば４０℃〜８０℃）に温度調整した後に、循環水吐出配管２３を経て、外部循環吐出接続部９１から、外部の発熱源の冷却を要する装置に対して吐出すことができるようになっている。

【0052】

図１において破線で示すように、コントローラ２４は、加熱手段であるヒータ１９に対する通電制御を行い、冷却水循環経路８０のポンプ２２の動作の制御を行う。コントローラ２４は、電子式の膨張弁１０の開閉制御を行い、冷凍機１の動作制御を行う。また、温度センサ２０は、槽１８ａ内の循環水Ｗの温度を検出して、コントローラ２４に対して温度検出信号ＴＳを送る。

【0053】

次に、上述した水冷式の冷却水循環装置である冷却システム１００の動作例を説明する。

【0054】

図１に示す冷凍機回路１０１では、冷凍機１は、冷媒圧縮を行い、冷凍機１から吐出された圧縮された冷媒は、配管２を介して水冷凝縮器３ａの冷媒管路３ｔに送られて水冷凝縮器３ａにおいて液化凝縮される。

【0055】

液化凝縮された冷媒は、高圧冷凍配管４を介してキャピラリチューブ５に送られて、キャピラリチューブ５により蒸発気化される。気化された冷媒は、低圧冷凍配管６を介して冷却器としての蒸発器７の冷媒管路７ａに送られて、蒸発器７において蒸発と熱交換が行われる。熱交換した冷媒は、低圧冷凍配管８を介して冷凍機１に戻される。

【0056】

図１に示す冷却水循環経路８０では、ポンプ２２が、コントローラ２４の指令により動作すると、外部循環戻り接続部９０から戻される循環水Ｗは、循環水戻り配管１６を経て蒸発器７において冷媒との間で熱交換を行って冷却後に、循環水戻り配管１７を経て槽１８ａ内に収容される。そして、槽１８ａ内では、ヒータ１９が循環水Ｗを加熱して、ある一定温度以上（例えば４０℃〜８０℃）に温度調整した後に、循環水吐出配管２３を経て、外部循環吐出接続部９１から吐出す。

【0057】

図１に示すバイパス回路４０の電子式の膨張弁１０の適正な開度制御は、温度センサ２０で検知した槽１８ａ内の循環水Ｗの温度に応じて、コントローラ２４の指令により行うことができる。コントローラ２４が、槽１８ａ内の循環水Ｗの温度に応じて、電子式の膨張弁１０の開度を制御することで、高圧冷凍配管４内の冷媒の一部は、高圧冷凍配管４から低圧冷凍配管８へバイパスされるので、高圧冷凍配管４からキャピラリチューブ５と蒸発器７へ供給される冷媒の流量が減少する。

【0058】

このように、蒸発器７への冷媒の流量が減少するので、槽１８ａ内の循環水Ｗの温度が上昇するにつれて、蒸発器７において増加しようとする過剰な冷却能力の抑制につながる。槽１８ａ内の循環水Ｗの温度を制御する際に、ヒータ１９の容量＞蒸発器７の冷却能力でないと、温度制御が不可能になる。バイパス回路４０が、蒸発器７への冷媒の供給流量を減らすことで、蒸発器７における冷却能力の抑制を行うことができ、蒸発器７の冷却能力の抑制に伴ってヒータ１９の容量の低減化を図ることができる。

【0059】

これにより、高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管８との間にバイパス回路４０を設けることにより、バイパス回路４０を設けない場合に比べて、電子式の膨張弁１０の適切な開度制御を行うことで、蒸発器７の冷却能力の抑制を行うので、蒸発器７から低圧冷凍配管８を介して冷凍機１へ冷媒が戻る時に、この戻り冷媒の温度の低温化を図ることができる。

【0060】

従って、槽１８ａ内の循環水Ｗの温度を、予め定めたある一定温度以上に制御させる場合に、蒸発器７において増加する過剰な冷却能力を抑制できるので、ヒータ１９の容量の低減を図ることができる。槽１８ａ内の循環水Ｗの温度が、予め定めたある一定温度以上、例えば４０℃から８０℃の温度以上で制御される場合に、冷却器である蒸発器７から低圧冷凍配管８を介して冷凍機１に戻る冷媒の温度が高くなるのを防いで、冷凍機１にかかる負荷が過大とならないようにすることができる。従って、図１に示す冷却システム１００では、従来のように冷凍機を停止させてヒータのみで循環水Ｗの温度の制御を行う必要がなくなる。

【0061】

（第２の実施形態）
図３は、本発明の冷却システムの第２の実施形態を示している。

【0062】

図３に示す冷却システム１００Ａは、水冷式の冷却水循環装置であり、冷却システム１００Ａの構成は、一部の構成部分を除いて、図１に示す冷却システム１００の構成と、実質的に同じであるので、同様の箇所には同じ符号を記してその説明を省略する。

【0063】

図３に示すように、バイパス回路４０が、冷凍機回路１０１の高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管８の間に配置されている。高圧冷凍配管４内の冷媒の一部は、高圧冷凍配管４から低圧冷凍配管８へバイパスされるので、高圧冷凍配管４からキャピラリチューブ５と蒸発器７へ供給される冷媒の流量が減少する。

【0064】

図３に示す冷却システム１００Ａでは、図１の電子式の膨張弁１０に代えて、機械式の膨張弁１０Ｒを用いている。機械式の膨張弁１０Ｒを用いる場合には、図１に示す冷却システム１００の場合とは異なり、温度センサ２０が設けられておらず、その代わりに低圧冷凍配管８には缶温筒５０が設けられている。

【0065】

この缶温筒５０は、低圧冷凍配管８とバイパス回路４０の配管１１の合流位置５１以降の冷凍機１寄りの低圧冷凍配管８に設置されている。缶温筒５０は、表面の温度をガス圧として検知し、キャピラリにて機械式の膨張弁１０Ｒに圧力値を伝える。

【0066】

缶温筒５０は、蒸発器７から低圧冷凍配管８を経て冷凍機１へ通る冷媒の温度をガス圧として検出することで、機械式の膨張弁１０Ｒの開度を調整する。缶温筒５０には、専用ガスが封入され、機械式の膨張弁１０Ｒとキャピラリチューブで接続された構造であり、缶温筒５０で温度を検知して、機械的に膨張弁１０Ｒの開度調整を行う。

【0067】

従って、槽１８ａ内の循環水Ｗの温度を、予め定めたある一定温度以上（例えば４０℃〜８０℃）に制御させる場合に、低圧冷凍配管８内の冷媒の温度に応じて、機械式の膨張弁１０の開度を制御することで、高圧冷凍配管４内の冷媒の一部は、高圧冷凍配管４から低圧冷凍配管８へバイパスされるので、高圧冷凍配管４からキャピラリチューブ５と蒸発器７へ供給される冷媒の流量が減少する。

【0068】

このように、蒸発器７への冷媒の流量が減少するので、槽１８ａ内の循環水Ｗの温度が上昇するにつれて、蒸発器７において増加しようとする過剰な冷却能力の抑制につながる。槽１８ａ内の循環水Ｗの温度を制御する際に、ヒータ１９の容量＞蒸発器７の冷却能力でないと、温度制御が不可能になる。バイパス回路４０が、蒸発器７への冷媒の供給流量を減らすことで、蒸発器７における冷却能力の抑制を行うことができ、蒸発器７の冷却能力の抑制に伴ってヒータ１９の容量の低減化を図ることができる。

【0069】

これにより、高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管８との間にバイパス回路４０を設けることにより、バイパス回路４０を設けない場合に比べて、機械式の膨張弁１０Ｒの適切な開度制御を行うことで、蒸発器７の冷却能力の抑制を行うので、蒸発器７から低圧冷凍配管８を介して冷凍機１へ冷媒が戻る時に、この戻り冷媒の温度の低温化を図ることができる。

【0070】

従って、槽１８ａ内の循環水Ｗの温度を、予め定めたある一定温度以上に制御させる場合に、蒸発器７において増加する過剰な冷却能力を抑制できるので、ヒータ１９の容量の低減を図ることができる。槽１８ａ内の循環水Ｗの温度が、予め定めたある一定温度以上、例えば４０℃から８０℃の温度以上で制御される場合に、冷却器である蒸発器７から低圧冷凍配管８を介して冷凍機１に戻る冷媒の温度が高くなるのを防いで、冷凍機１にかかる負荷が過大とならないようにすることができる。

【0071】

（第３の実施形態）
図４は、本発明の冷却システムの第３の実施形態を示している。

【0072】

図４に示す冷却システム１００Ｂは、空冷式の冷却水循環装置であり、冷却システム１００Ｂの構成は、一部の構成部分を除いて、図１に示す冷却システム１００の構成と、実質的に同じであるので、同様の箇所には同じ符号を記してその説明を省略する。

【0073】

図４に示すバイパス回路４０が、冷凍機回路１０１Ｂの高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管８の間に配置されている。このバイパス回路４０の電子式の膨張弁１０の適正な開度制御は、温度センサ２０で検知した槽１８ａ内の循環水Ｗの温度に応じて、コントローラ２４の指令により行うことができることは、図１に示す本発明の第１の実施形態と同じである。

【0074】

図１に示す冷却システム１００では、水冷凝縮器３ａが用いられているが、図４に示す冷却システム１００Ｂでは、この水冷凝縮器３ａに代えて、空冷凝縮器３ｂが用いられている。この空冷凝縮器３ｂは、ファン２５を備えており、このファン２５は、空冷凝縮器３ｂの熱交換効率を上げるために、コントローラ２４の指令により動作する。

【0075】

（第４の実施形態）
図５は、本発明の冷却システムの第４の実施形態を示している。

【0076】

図５に示す第４の実施形態では、冷却システム１００Ｂの冷凍機回路１０１Ｂにおいても、電子式の膨張弁１０に代えて、機械式の膨張弁１０Ｒを用いることができる。機械式の膨張弁１０Ｒを用いる場合には、槽１８ａの底部に温度センサを設けるのに代えて、低圧冷凍配管８には缶温筒５０が設けられることは、図３に示す第２の実施形態と同様である。

【0077】

（第５の実施形態）
図６は、本発明の冷却システムの第５の実施形態を示している。

【0078】

図６に示す冷却システム１００Ｃは、内部の温度を保つための恒温器（恒温槽）である。図６に示す冷却システム１００Ｃの構成が、図１に示す冷却システム１００の構成と、実質的に同様の箇所には、同じ符号を記してその説明を省略する。

【0079】

恒温器である冷却システム１００Ｃでは、空気密閉槽である槽１８ｂが用いられている。この槽１８ｂ内の槽内(例えば底部)には、冷却器である蒸発器７と、ヒータ１９と、温度センサ２０が配置されている。冷却システム１００Ｃでは、温度センサ２０が槽１８ａの槽内に設けられ、電子式の膨張弁１０を用いている。

【0080】

冷却システム１００Ｃの冷凍機回路１０１Ｃでは、蒸発器７は、低圧冷凍配管６と低圧冷凍配管８の間に接続されている。キャピラリチューブ５は、低圧冷凍配管６と高圧冷凍配管４の間に配置され、空冷凝縮器３ｂは、高圧冷凍配管４と高圧冷凍配管２の間に配置されている。冷凍機１は、低圧冷凍配管８と高圧冷凍配管２の間に配置されている。低圧冷凍配管８の途中には、電磁弁３０と、ホットガスバイパスキャピラリチューブ２９が、並列に接続されている。また、低圧冷凍配管６と高圧冷凍配管２には、ホットガスバイパス配管２６，２８が並列に接続されており、ホットガスバイパス配管２６，２８の間には、電磁弁２７が配置されている。バイパス回路４０は、低圧冷凍配管８と高圧冷凍配管４の間に配置されている。

【0081】

このように、高圧冷凍配管２と低圧冷凍配管６の間には、ホットガスバイパス配管２６，２８と電磁弁２７が、高温の冷媒を蒸発器７へ供給するために配置され、しかも低圧冷凍配管８には、電磁弁３０と、ホットガスバイパスキャピラリチューブ２９が、並列に配置されている。冷却システム１００Ｃを通常運転する場合には、電磁弁２７が「閉」状態で、電磁弁３０が「開」状態で運転を行う。

【0082】

コントローラ２４は、電磁弁２７，３０の開度を制御する。空冷凝縮器３ｂは、ファン２５を備えており、このファン２５は、空冷凝縮器３ｂの熱交換効率を上げるために、コントローラ２４の指令により動作する。

【0083】

図５に示すバイパス回路４０が、冷凍機回路１０１の高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管８の間に配置されている。このバイパス回路４０の電子式の膨張弁１０の適正な開度制御は、温度センサ２０で検知した槽１８ａ内の温度に応じて、コントローラ２４の指令により行うことができる。コントローラ２４が、槽１８ａ内の温度に応じて、電子式の膨張弁１０の開度を制御することで、冷媒の一部は、高圧冷凍配管４から低圧冷凍配管８へバイパスされるので、蒸発器７への冷媒の流量が減少する。このように、蒸発器７への冷媒の流量が減少すると、槽１８ａ内の温度の上昇につれて、増加しようとする過剰な冷却能力の抑制につながる。ヒータ１９の容量＞蒸発器７の冷却能力でないと、温度制御が不可能になる。バイパス回路４０が、蒸発器７への冷媒の供給流量を減らすことで、蒸発器７における冷却能力の抑制を行うことができ、蒸発器７の冷却能力の抑制に伴ってヒータ１９の容量の低減化を図ることができる。

【0084】

これにより、高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管８との間にバイパス回路４０を設けることにより、バイパス回路４０を設けない場合に比べて、電子式の膨張弁１０の適切な開度制御を行うことで、蒸発器７の冷却能力の抑制を行うので、蒸発器７から低圧冷凍配管８を介して冷凍機１へ冷媒が戻る時に、この戻り冷媒の温度の低温化を図ることができる。

【0085】

従って、槽１８ａ内の循環水Ｗの温度を、予め定めたある一定温度以上に制御させる場合に、蒸発器７において増加する過剰な冷却能力を抑制できるので、ヒータ１９の容量の低減を図ることができる。槽１８ａ内の温度が、予め定めたある一定温度以上、例えば４０℃から８０℃の温度以上で制御される場合に、冷却器である蒸発器７から低圧冷凍配管８を介して冷凍機１に戻る冷媒の温度が高くなるのを防いで、冷凍機１にかかる負荷が過大とならないようにすることができる。従って、図６に示す冷却システム１００Ｃでは、従来のように冷凍機を停止させてヒータのみで循環水Ｗの温度の制御を行う必要がなくなる。

【0086】

（第６の実施形態）
図７は、本発明の冷却システムの第６の実施形態を示している。

【0087】

図７に示す第６の実施形態では、冷却システム１００Ｃの冷凍機回路１０１Ｃにおいても、電子式の膨張弁１０に代えて、機械式の膨張弁１０Ｒを用いている。機械式の膨張弁１０Ｒを用いる場合には、槽１８ａの槽内に温度センサを設けるのに代えて、低圧冷凍配管８には缶温筒５０が設けられる。

【0088】

本発明の実施形態の冷却システム１００（１００Ａ，１００Ｂ）は、液体を収容する槽１８ａと、槽１８ａ内の液体を加熱するための加熱手段（ヒータ１９）と、冷媒を通す冷凍機１と凝縮器３ａとキャピラリチューブ５と蒸発器７を有し、蒸発器７により液体を冷却する冷凍機回路１０１（１０１Ｂ）と、を備え、冷凍機回路には、凝縮器３ａとキャピラリチューブ５を接続する高圧冷凍配管４から、蒸発器７と冷凍機１を接続する低圧冷凍配管８へ冷媒を通して冷媒の流量を調整するバイパス回路４０が連結されている。

【0089】

これにより、バイパス回路が、凝縮器とキャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、蒸発器と冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ通過させる冷媒の流量を調整するので、高圧冷凍配管からキャピラリチューブと蒸発器へ供給される冷媒の流量が減少する。このように、蒸発器への冷媒の流量が減少するので、槽内の温度が上昇するにつれて、蒸発器において増加しようとする過剰な冷却能力の抑制につながる。従って、槽内の液体の温度が、予め定めたある一定温度以上に制御される場合に、増加する過剰な冷却能力を抑制して、加熱手段であるヒータの容量の低減を図ることができる。

【0090】

冷却システムでは、バイパス回路４０には、冷媒の流量を調整するための膨張弁１０（１０Ｒ）が配置されており、膨張弁は、槽１８ａ内の液体の温度に基づいて開度が調整されることで冷媒の流量を制御する電子式の膨張弁１０、または冷凍機へ送られる冷媒の温度に基づいて開度が調整されることで冷媒の流量を制御する機械式の膨張弁１０Ｒである。これにより、電子式の膨張弁でも機械式の膨張弁でも使用することができ、用途に応じて膨張弁の種類を選択できる。

【0091】

冷却システムは、槽１８ａの外部から槽１８ａ内に液体を循環させる冷却液循環経路８０を有し、冷却液循環経路８０を通る液体は、冷凍機回路１００（１００Ａ，１００Ｂ）の蒸発器３ａにおいて冷媒との熱交換を行うことで冷却される。これにより、槽内に循環させる液体は、蒸発器において熱交換することで冷却でき、加熱手段（ヒータ１９）により、液体の温度を一定以上の温度にすることができる。

【0092】

冷却システムでは、凝縮器は、水冷により冷媒を冷却する水冷凝縮器３ａ、あるいは空冷により冷媒を冷却する空冷凝縮器３ｂである。これにより、水冷凝縮器あるいは空冷凝縮器のいずれも用いることができ、用途に応じて凝縮器の種類を選択できる。

【0093】

冷却システム１００Ｃは、槽１８ｂと、槽１８ｂ内を加熱するための加熱手段（ヒータ１９）と、冷媒を通す冷凍機１と凝縮器３ａ（３ｂ）とキャピラリチューブ５と蒸発器７を有し、槽１８ｂ内に配置された蒸発器７により槽１８ｂ内を冷却する冷凍機回路１０１Ｃと、を備え、冷凍機回路１０１Ｃには、凝縮器３ｂとキャピラリチューブ５を接続する高圧冷凍配管４から、蒸発器７と冷凍機１を接続する低圧冷凍配管８へ冷媒を通過させて冷媒の流量を調整するバイパス回路４０が連結されている。

【0094】

本発明の冷却システム１００Ｃでは、バイパス回路が、凝縮器とキャピラリチューブを接続する高圧冷凍配管から、蒸発器と冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ通過させる冷媒の流量を調整するので、高圧冷凍配管からキャピラリチューブと蒸発器へ供給される冷媒の流量が減少する。このように、蒸発器への冷媒の流量が減少するので、槽内の温度が上昇するにつれて、蒸発器において増加しようとする過剰な冷却能力の抑制につながる。従って、槽内の温度が、予め定めたある一定温度以上に制御される場合に、増加する過剰な冷却能力を抑制して、加熱手段であるヒータの容量の低減を図ることができる。

【0095】

（第７の実施形態）
図８は、本発明の冷却システムの第７の実施形態を示している。

【0096】

図８に示す冷却システム２００Ｘは、内部の温度を保つための恒温器（恒温槽）である。この冷凍システム２００Ｘは、槽２５０と、冷凍機回路２０１Ｒを備えていて、槽２５０の内部を恒温状態に保つためのシステムである。この恒温器の槽２５０は、例えば内部に気体の一例である空気を収容して、その空気を恒温に保つための空気密閉槽である。

【0097】

図８に示す冷却システム２００Ｘの槽２５０内には、冷却器（冷却手段）である蒸発器２０７と、缶温筒２２０Ｂと、加熱手段としてのヒータ２１５と、槽内撹拌手段としての槽内ファン２１６が、この順番に配置されている。槽２５０内の空気の温度制御は、冷凍機回路２０１Ｒを構成要素である蒸発器２０７による冷却制御と、ヒータ２１５の加熱制御の両方を用いて行っている。

【0098】

また、槽２５０の内部には、槽２５０に収容される空気の温度を測定するための槽内の温度検出手段としての温度センサ２１７が配置されている。槽内撹拌手段としての槽内ファン２１６は、コントローラ２２４の指令により動作することで、槽２５０内の空気を、矢印Ｃ方向に沿って撹拌させる役割がある。加熱手段としてのヒータ２１５は、槽２５０内の空気を加熱する役割を有する。

【0099】

この冷却システム２００Ｘでは、槽内ファン２１６は、矢印Ｃ方向で示すように、空気を、蒸発器２０７、缶温筒２２０Ｂ、そしてヒータ２１５の順番に流す。

【0100】

缶温筒２２０Ｂが槽２５０内の底部に設けられているが、この缶温筒２２０Ｂは、蒸発器２０７の空気の下流側であって、ヒータ２１５の上流側に配置されている。缶温筒２２０Ｂは、槽２５０内での気体の流れについて、蒸発器２０７の下流側に配置されているので、缶温筒２２０Ｂは、蒸発器２０７から流れてくる空気の温度を、直接的に正確に検知することができる。

【0101】

この缶温筒２２０Ｂ内には例えば専用の気体が収容されている。缶温筒２２０Ｂ内の専用の気体が、槽２５０内の蒸発器２０７の下流側の温度の変化に応じて膨張することにより、後で説明する機械式の膨張弁２２０Ａの弁開度を調整することができる。すなわち、缶温筒２２０Ｂは、槽１５０内における蒸発器７付近の温度を正確に検知して、缶温筒２２０Ｂが検知した温度が高くなると、機械式の膨張弁２２０Ａの開度を大きくする。また、逆に温筒２２０Ｂが検知した温度が低くなると、機械式の膨張弁２２０Ａの開度を小さくするようになっている。

【0102】

図８に示すように、冷却システム２００Ｘの冷凍機回路２０１Ｒは、低圧冷凍配管２０６と低圧冷凍配管２０８を有している。槽２５０内に配置されている蒸発器２０７は、低圧冷凍配管２０６と低圧冷凍配管２０８の間に接続されている。キャピラリチューブ２０５は、槽２５０の外部において、低圧冷凍配管６と高圧冷凍配管４の間に配置されている。

【0103】

図８に示す凝縮器２０３は、高圧冷凍配管２０２と高圧冷凍配管２０４の間に配置されている。この凝縮器２０３は、凝縮器ファン２２３を有している。高圧冷凍配管２０４は、凝縮器２０３により液化された冷媒を、キャピラリチューブ２０５へ供給する。キャピラリチューブ２０５は、液化された冷媒を蒸発気化させる。低圧冷凍配管２０６は、気化された冷媒を蒸発器７側に供給する。

【0104】

冷凍機２０１は、低圧冷凍配管２１０と高圧冷凍配管２０２の間に配置されている。高圧冷凍配管２０２は、冷凍機２０１から吐出された冷媒を、凝縮器２０３へ供給する配管である。凝縮器２０３は、冷媒を液化して凝縮する。低圧冷凍配管２０８と低圧冷凍配管２１０の間には、電磁弁２０９が配置されている。

【0105】

図８に示す高圧冷凍配管２０２と低圧冷凍配管２０６の間には、高圧冷凍配管２０４とは別の経路である高圧冷凍配管２１１と高圧冷凍配管２１３が、並列に接続されている。高圧冷凍配管２１１の途中には、電磁弁２１２が配置されている。高圧冷凍配管２１１と高圧冷凍配管２１３と電磁弁２１２は、凝縮器２０３とキャピラリチューブ２０５と高圧冷凍配管２０４とは、並列になっている。低圧冷凍配管２０８は、蒸発器２０７において槽２５０内の空気との間で熱交換された冷媒を、冷凍機２０１に戻して供給する。

【0106】

図８に示すように、高圧冷凍配管２０４と低圧冷凍配管２１０の間には、バイパス回路２７０が、接続されている。

【0107】

このバイパス回路２７０は、バイパス冷凍配管２１９と、機械式の膨張弁２２０Ａと、バイパス冷凍配管２２１を有している。キャピラリチューブ２１４は、バイパス冷凍配管２１０と低圧冷凍配管２０８の間に接続されている。

【0108】

冷却システム２００Ｘを通常運転する場合には、コントローラ２２４の指令により、一方の電磁弁２１２が「閉」状態で、他方の電磁弁２０９が「開」状態で運転を行う。

【0109】

図８に示すコントローラ２２４は、電磁弁２１２，２０９の開閉動作をするために、電磁弁２１２，２０９に対して通電制御ＳＤ、ＳＧをそれぞれ行う。コントローラ２２４は、冷凍機２０１を駆動するために、冷凍機２０１に対して通電制御ＳＦをする。凝縮器２０３の凝縮器ファン２２３は、回転することで空冷凝縮器２０３の熱交換効率を上げて、液化凝縮効率を上げるために設けられている。

【0110】

コントローラ２２４は、凝縮器ファン２２３の動作をするために、通電制御ＳＥをする。コントローラ２２４は、槽２５０内の底部のヒータ２１５を発熱させるために、通電制御ＳＣをする。コントローラ２２４は、槽内ファン２１６を駆動するために、通電制御ＳＢを行う。コントローラ２２４は、温度センサ２１７から得られる槽２５０内の空気の温度情報ＳＡを得て槽内温度のコントロールを行う。

【0111】

図８に示すバイパス回路２４０の機械式の膨張弁２２０Ａの適正な開度制御は、缶温筒２２０Ｂで検知した槽２５０内の蒸発器２０７の下流側での温度の上昇、下降に応じて、コントローラ２２４とは独立して行うことができる。

【0112】

蒸発器２０７に付着した霜を除去するための霜取り機構について説明する。この霜取り機構は、上述した高圧冷凍配管２１１と高圧冷凍配管２１３と電磁弁２１２と、低温冷凍配管２０８，２１０側の電磁弁２０９とキャピラリチューブ２１４とにより構成されている。この霜取り機構では、高圧冷凍配管２１１と高圧冷凍配管２１３と電磁弁２１２は、槽２５０内において、蒸発器２０７に付着した霜を除去するために、この蒸発器２０７に対して高温の冷媒を供給するようになっている。

【0113】

次に、上述した図８に示す冷却システム２００Ｘの動作を説明する。

【0114】

まず、通常の冷却運転を行う場合には、図８のコントローラ２２４の指令により、電磁弁２１２が「閉」状態であって、霜取り機構の電磁弁２０９は「開」状態で運転を行う。一方、蒸発器２０７の霜取りを行う霜取り運転を行う場合には、コントローラ２２４の指令により、逆の動作になり、電磁弁２１２が「開」状態であって、電磁弁２０９は「閉」状態で運転を行うようになっている。

【0115】

バイパス回路２７０が、高圧冷凍配管２０４と低圧冷凍配管２１０の間に接続されていることと、缶温筒２２０Ｂが槽２５０内において蒸発器２０７の下流側（蒸発器２０７の近傍）の温度の上昇や下降に応じて、機械式の膨張弁２２０Ａの開度を制御するようになっている。

【0116】

これにより、槽２５０内の空気が低温域にある場合においては、缶温筒２２０Ｂが蒸発器２０７の下流側の低温を検知して、機械式の膨張弁２２０Ａの開度を小さくすることで、冷媒がバイパス回路２７０を通る量が減るので、槽２５０内にある蒸発器２０７に流れる冷媒量が増えて、蒸発器２０７における蒸発温度を低く保つことで、最低到達温度を確保することができる。

【0117】

一方、槽２５０内の空気の温度が低温域から上がる（例えば、〜４４℃）につれて、缶温筒２２０Ｂが蒸発器２０７の下流側の温度を検知して、缶温筒２２０Ｂは機械式の膨張弁２２０Ａの開度をリニアに大きくする。これにより、冷媒がバイパス回路２７０を通る量が増えるので、槽２５０の底部にある蒸発器２０７に流れる冷媒量が減り、蒸発器２０７における蒸発温度が上がるように作用する。

【0118】

次に、もしも蒸発器２０７に霜が付着した場合には、冷凍機２０１から送られる高温冷媒により、蒸発器２０７の霜付けを除去する動作について説明する。上述したように、蒸発器２０７の霜取りを行う霜取り運転を行う場合には、コントローラ２２４の指令により、通常運転とは逆の動作になり、電磁弁２１２が「開」状態であって、電磁弁２０９は「閉」状態で運転を行うことになる。このため、冷凍機２０１からの高温冷媒は、高圧冷凍配管２１１と電磁弁２１２と高圧冷凍配管２１３と低圧冷凍配管２０６と、蒸発器２０７と、低温冷凍配管２０８とキャピラリチューブ２１４と低温冷凍配管２１０を通って、冷凍機２０１に戻る。

【0119】

その際に、蒸発器２０７に霜が付着している場合には、缶温筒２２０Ｂが槽２５０内の低温を検知するので、缶温筒２２０Ｂは機械式の膨張弁２２０Ａの開度を小さくして、バイパス回路２７０に流れる冷媒の量を減らすことで、蒸発器２０７に流れる高温冷媒の冷媒量を多くして、蒸発器２０７の霜取り能力を最大限に上げる。

【0120】

そして、蒸発器２０７に付着している霜が減ってくると、缶温筒２２０Ｂが槽２５０内の蒸発器２０７の下流側の温度上昇を検知するので、缶温筒２２０Ｂは機械式の膨張弁２２０Ａの開度を大きくして、バイパス回路２７０に流れる高温冷媒の冷媒量を多くする。このため、蒸発器２０７へ流れる高温冷媒の冷媒量を減少させて、槽２５０内の温度上昇を低減させる効果がある。これにより、蒸発器２０７への霜付きが多量に発生してしまうのを防ぎ、蒸発器２０７に霜付きがある場合に、槽２５０内の温度が不要に上昇してしまうのを防ぐことができる。

【0121】

このようにして、冷却システム２００Ｘでは、槽２５０内の温度が、予め定めたある一定温度以上に制御される場合に、増加する過剰な冷却能力を抑制して、加熱手段であるヒータの容量の低減を図ることができる。

【0122】

尚、図８に示すように、缶温筒２２０Ｂは、槽２５０内において、蒸発器２０７の空気の下流側に配置されているが、これに限らず槽２５０内において、蒸発器２０７の上部や下部等の近傍の位置に配置することもできる。また、槽２５０は、空気以外の気体を収容するものであっても良い。

【0123】

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、各実施形態は一例であり、特許請求の範囲に記載される発明の範囲は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更できるものである。

【0124】

例えば、本発明の各実施形態では、液体としては、循環水を例に挙げているが、液体の種類に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0125】

１ 冷凍機
２ 高圧冷凍配管
３ａ 水冷凝縮器（凝縮器）
３ｂ 空調凝縮器
４ 高圧冷凍配管
５ キャピラリチューブ
６ 低圧冷凍配管
７ 蒸発器
８ 低圧冷凍配管
９ バイパス回路の配管
１０ バイパス回路の電子式の膨張弁
１０Ｒ バイパス回路の機械式の膨張弁
１１ バイパス回路の配管
１９ ヒータ（加熱手段）
２０ 温度センサ（温度検出手段）
２４ コントローラ
４０ バイパス回路
８０ 冷却水循環経路
１００ 冷却システム
１００Ａ 冷却システム
１００Ｂ 冷却システム
１００Ｃ 冷却システム
１０１ 冷凍機回路
１０１Ｂ 冷凍機回路
１０１Ｃ 冷凍機回路
Ｗ 循環水（液体の一例）
２００Ｘ 冷却システム
２０７ 蒸発器
２２０Ａ 機械式の膨張弁
２２０Ｂ 缶温筒
２５０ 槽
２７０ バイパス回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】