特開 2024-86239 冷凍装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024086239

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】冷凍装置

(51)【国際特許分類】

   F25D 11/04 20060101AFI20240620BHJP

   F25D 16/00 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

F25D11/04

F25D16/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201265

(22)【出願日】2022-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】314005768

【氏名又は名称】ＰＨＣホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】豊岡 峻

【テーマコード（参考）】

3L045

【Ｆターム（参考）】

3L045AA06

3L045BA01

3L045CA03

3L045EA02

3L045KA16

3L045PA01

3L045PA04

3L045PA05

(57)【要約】

【課題】圧縮器の停止時に、蒸発器の出口付近の温度上昇を抑制できる冷凍装置を提供する。
【解決手段】冷凍装置は、自然対流により収納室内を冷却する冷凍装置であって、収納室を有する内箱と、冷媒が内箱の上部から下部に移動するように少なくとも内箱の側面に沿って配置された冷却管部を有する蒸発器と、内箱の下部領域において、冷却管部の周囲に配置された蓄冷剤と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自然対流により収納室内を冷却する冷凍装置であって、
前記収納室を有する内箱と、
冷媒が前記内箱の上部から下部に移動するように少なくとも前記内箱の側面に沿って配置された冷却管部を有する蒸発器と、
前記内箱の下部領域において、前記冷却管部の周囲に配置された蓄冷剤と、を備える、
冷凍装置。

【請求項2】

前記冷却管部は、
前記側面に沿って配置された側面側冷却管部と、
前記側面側冷却管部に接続され前記内箱の底面に沿って配置された底面側冷却管部と、を有し、
前記蓄冷剤は、前記側面側冷却管部の周囲、又は、前記底面側冷却管部の周囲に配置されている、
請求項１に記載の冷凍装置。

【請求項3】

前記蓄冷剤は、上下方向において前記側面側冷却管部に挟まれるように、前記内箱の側面に設けられている、
請求項２に記載の冷凍装置。

【請求項4】

前記蓄冷剤は、前記底面側冷却管部により囲まれるように、前記内箱の底面に配置されている、
請求項２に記載の冷凍装置。

【請求項5】

前記蓄冷剤は、上下方向において前記底面側冷却管部と重なるように、前記内箱の底面に配置されている、
請求項２に記載の冷凍装置。

【請求項6】

前記蓄冷剤は、前記内箱の底板部の上方に配置されている、
請求項１に記載の冷凍装置。

【請求項7】

前記蓄冷剤は、前記内箱の底板部の下方に配置されている、
請求項１に記載の冷凍装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍装置に関する。

【背景技術】

【0002】

冷凍装置は、収納室内を目標温度にするために、圧縮器、凝縮器、減圧器、及び蒸発器を備えている。例えば、特許文献１には、冷媒管で構成された蒸発器が、内箱の上下、左右、及び背面の外側面に屈曲した状態で配置されている冷凍装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－７６６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述のような冷凍装置において、圧縮器の停止時に、蒸発器の出口付近の温度が上昇する場合がある。このような蒸発器の温度上昇は、収納室内の温度を上昇させてしまう可能性がある。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧縮器の停止時に、蒸発器の出口付近の温度上昇を抑制できる、冷凍装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る冷凍装置の一態様は、
自然対流により収納室内を冷却する冷凍装置であって、
収納室を有する内箱と、
冷媒が内箱の上部から下部に移動するように少なくとも内箱の側面に沿って配置された冷却管部を有する蒸発器と、
内箱の下部領域において、冷却管部の周囲に配置された蓄冷剤と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、圧縮器の停止時に、蒸発器の出口付近の温度上昇を抑制できる冷凍装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施形態１に係る冷凍装置の斜視図である。

【図2】図２は、扉が開いた状態の冷凍装置の正面図である。

【図3】図３は、冷凍回路の回路図である。

【図4】図４は、蒸発器と蓄冷剤との配置関係を説明するための斜視図である。

【図5】図５は、蒸発器と蓄冷剤の配置関係を説明するための正面模式図である。

【図6】図６は、蒸発器と蓄冷剤との配置関係を説明するための平面模式図である。

【図7】図７は、冷凍装置の運転時における、蒸発器入口、蒸発器出口、及び庫内の温度変化を示す線図である。

【図8】図８は、本発明の実施形態２に係る冷凍装置における蒸発器と蓄冷剤との配置関係を説明するための斜視図である。

【図9】図９は、内箱、蒸発器、及び蓄冷剤の配置関係を説明するための正面模式図である。

【図10】図１０は、本発明の実施形態３に係る冷凍装置における蒸発器と蓄冷剤との配置関係を説明するための正面模式図である。

【図11】図１１は、蒸発器と蓄冷剤との配置関係を説明するための平面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明に係る冷凍装置について説明する。尚、同じ構成要素には同じ符号を付している。添付の図面と共に以下に記載される事項は、例示的な実施形態を説明するためのものであり、唯一の実施形態を示すためのものではない。

【0010】

［実施形態１］
図１～図７を参照して、本発明の実施形態１に係る冷凍装置１について説明する。

【0011】

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置１の斜視図である。又、図２は、扉が開いた状態の冷凍装置１の正面図である。尚、図２において、扉は省略されている。

【0012】

冷凍装置１は、例えば、超低温フリーザである。超低温フリーザとは、庫内を超低温（例えば－８０℃程度）まで冷却するものをいう。尚、冷凍装置１は、薬用保冷庫、血液保冷庫、又は恒温器であってもよい。

【0013】

尚、以下、冷凍装置１及び冷凍装置１を構成する各部材の構造を説明するにあたり、各図に示す直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を使用することもある。Ｘ方向は、冷凍装置１の前後方向に一致する。Ｘ方向＋側は、冷凍装置１の前側に一致する。Ｘ方向－側は、冷凍装置１の後側に一致する。

【0014】

又、Ｙ方向は、冷凍装置１の左右方向及び冷凍装置１の幅方向に一致する。Ｙ方向＋側は、冷凍装置１の前方から冷凍装置１を見た場合の左側に一致する。Ｙ方向－側は、冷凍装置１の前方から冷凍装置１を見た場合の右側に一致する。Ｚ方向は、冷凍装置１の上下方向に一致する。Ｚ方向＋側は、冷凍装置１の上側に一致する。Ｚ方向－側は、冷凍装置１の下側に一致する。

【0015】

以下、冷凍装置１の基本構成について簡単に説明する。本実施形態に係る冷凍装置１は、本体部１０と、その下方に設けられた機械収納部２０を備える。

【0016】

本体部１０は、内箱１１、外箱１２、内扉（不図示）、及び外扉１３を有する。

【0017】

内箱１１は、例えば、金属板及び／又は合成樹脂板で形成されている。内箱１１は、前面が開口した箱状部材により構成されている。

【0018】

本実施形態の場合、内箱１１は、上下に接合された２つの箱状部材により構成されている具体的には、内箱１１は、上側箱部１１ａ、及び、下側箱部１１ｂを有する。

【0019】

上側箱部１１ａは、前側及び下側が開口した箱状部材である。下側箱部１１ｂは、上側箱部１１ａの下側に配置され、前側及び上側が開口した箱状部材である。上側箱部１１ａの下端部と、下側箱部１１ｂの上端部とは、接合されている。上側箱部１１ａと下側箱部１１ｂとの接合部分には、つなぎ目１１９が設けられている。

【0020】

つなぎ目１１９の位置は、内箱１１の上下方向における高さの約半分（１／２）となる位置である。以下、内箱１１の構成について説明する。

【0021】

内箱１１は、天板部１１０、後板部１１１、左板部１１２、右板部１１３、及び底板部１１４を有する。又、内箱１１は、天板部１１０、後板部１１１、左板部１１２、右板部１１３、及び底板部１１４により囲まれた空間である収納室１１５を有する。

【0022】

本実施形態の場合、収納室１１５は、一つの空間により構成されている。但し、収納室１１５は、例えば、仕切り板等により、複数（例えば、二個）の収納室に区切られてもよい。

【0023】

外箱１２は、例えば、金属板及び／又は合成樹脂板により構成されている。外箱１２は、前面が開口した箱状部材により構成されている。外箱１２は、内箱１１よりも大きい箱状部材により構成されている。

【0024】

外箱１２は、内箱１１を収容している。外箱１２の内面と内箱１１の外面との間には、断熱材（不図示）が設けられている。

【0025】

外扉１３は、外箱１２の開口部を開閉可能な状態で、外箱１２に取り付けられている。外扉１３が外箱１２の開口部を塞いだ状態において、外箱１２は、密閉状態となる。外扉１３の内部には、断熱材（不図示）が配置されている。

【0026】

内扉（不図示）は、外扉１３より内部側に設けられている。尚、特に断らない限り、内部側とは、外扉１３及び内扉が閉じた状態において、内箱１１及び外箱１２に近い側を意味する。又、特に断らない限り、外部側とは、外扉１３及び内扉が閉じた状態において、内箱１１及び外箱１２から遠い側を意味する。

【0027】

内扉は、内箱１１の開口部を開閉可能な状態で、内箱１１に取り付けられている。

【0028】

機械収納部２０は、本体部１０の直下に配置されている。機械収納部２０には、冷凍回路３（図３参照）を構成する装置の一部の装置が配置されている。機械収納部２０に配置されている装置は、例えば、後述の高温側圧縮器３１Ａ、高温側減圧器３３Ａ、低温側圧縮器３１Ｂ、及び低温側減圧器３３Ｂである。冷凍回路３は、収納室１１５を所定温度以下（例えば、－８０℃以下）に冷却可能に構成されている。

【0029】

冷凍回路３は、所謂二元冷凍回路であって、図３に示すように、互いに独立して冷媒が循環する高温側冷凍回路３Ａ及び低温側冷凍回路３Ｂを有する。

【0030】

高温側冷凍回路３Ａは、高温側圧縮器３１Ａ、高温側凝縮器３２Ａ、高温側減圧器３３Ａ、高温側蒸発器３４Ａ、乾燥器３５、及び受液器３６を有する。

【0031】

高温側蒸発器３４Ａは、後述するカスケードコンデンサ３９の外管であり、後述する第二熱交換器３８を取り囲んでいる。

【0032】

高温側圧縮器３１Ａから吐出された冷媒（高温側冷媒）が再び高温側圧縮器３１Ａに戻るように高温側冷凍回路３Ａを構成する各機器が配管（高温側配管）で接続されている。

【0033】

高温側冷媒は、図３中の矢印の方向に循環する。即ち、高温側冷凍回路３Ａでは、高温側冷媒が、高温側圧縮器３１Ａ、高温側凝縮器３２Ａ、乾燥器３５、高温側減圧器３３Ａ、高温側蒸発器３４Ａ、及び受液器３６の順に流れ、高温側圧縮器３１Ａに帰還する。尚、高温側冷凍回路３Ａにおける冷凍サイクルによって、高温側蒸発器３４Ａにおいて、例えば、－４０℃程度まで低温側冷媒の温度を下げることができる。

【0034】

低温側冷凍回路３Ｂは、低温側圧縮器３１Ｂ、第一熱交換器３７、第二熱交換器３８、低温側減圧器３３Ｂ、及び低温側蒸発器３４Ｂを有する。

【0035】

第一熱交換器３７は、その内部を通過する冷媒を気相のまま冷却する。尚、第一熱交換器３７は、その内部を通過する冷媒を凝縮させる凝縮器であってもよい。

【0036】

第二熱交換器３８は、カスケードコンデンサ３９の内管である。即ち、内管である第二熱交換器３８が、外管である高温側蒸発器３４Ａに囲まれている。カスケードコンデンサ３９内では、高温側蒸発器３４Ａ内を通過する低温の冷媒と第二熱交換器３８内を通過する高温の冷媒とが熱交換する。

【0037】

このとき、第二熱交換器３８内を通過する高温の冷媒は、凝縮する。尚、第一熱交換器３７が凝縮器である場合、第二熱交換器３８は、その内部を通過する液相の冷媒を冷却する。

【0038】

低温側蒸発器３４Ｂは、例えば銅又はアルミニウム製の配管である。後述のように、低温側蒸発器３４Ｂは、少なくとも一部が内箱１１の外側面に接するように配置されている。

【0039】

従って、冷媒が低温側蒸発器３４Ｂの内部で蒸発することによって、低温側蒸発器３４Ｂと接している内箱１１の外側面が冷却される。この結果、冷却室Ｒが冷却される。

【0040】

低温側圧縮器３１Ｂから吐出された冷媒（低温側冷媒）が再び低温側圧縮器３１Ｂに戻るように、低温側冷凍回路３Ｂを構成する各機器が配管（低温側配管）で接続されている。

【0041】

低温側冷媒は、図３中の矢印の方向に循環する。即ち、低温側冷凍回路３Ｂでは、低温側冷媒が、低温側圧縮器３１Ｂ、第一熱交換器３７、第二熱交換器３８、低温側減圧器３３Ｂ、及び低温側蒸発器３４Ｂの順に流れ、低温側圧縮器３１Ｂに帰還する。

【0042】

尚、低温側冷凍回路３Ｂにおける冷凍サイクルによって、低温側蒸発器３４Ｂにおいて、例えば－８０℃以下の超低温が得られる。

【0043】

冷凍装置１は、制御部５を備えている。制御部５は、入力された目標温度になるように、高温側圧縮器３１Ａ及び低温側圧縮器３１Ｂの動作を制御して、冷却室Ｒ内の温度を目標温度にする。

【0044】

図４は、本実施形態に係る冷凍装置１が備える低温側蒸発器３４Ｂを示す図である。

【0045】

低温側蒸発器３４Ｂは、蒸発器の一例に該当し、内箱１１に取り付けられる。低温側蒸発器３４Ｂは、冷媒が内箱１１の上部から下部に移動するように少なくとも内箱１１の側面に沿って配置された配管（具体的には、後述の側面側冷却管３４２）を有する。

【0046】

このような低温側蒸発器３４Ｂは、内箱１１を直接冷却する。つまり、低温側蒸発器３４Ｂは、内箱１１の収納室１１５を直接冷却する。

【0047】

本実施形態の場合、低温側蒸発器３４Ｂにより冷却された収納室１１５の冷気は、自然対流により移動する。このため、低温側蒸発器３４Ｂにより冷却された冷気は、収納室１１５の下部領域に滞留する。本実施形態の場合、冷凍装置１は、収納室１１５の冷気を強制的に循環させる装置（例えば、送風機）を備えていない。

【0048】

以下、図４を参照しつつ、低温側蒸発器３４Ｂの構成について説明する。

【0049】

低温側蒸発器３４Ｂは、上流側端部が配管を介して、冷凍回路３（具体的には、低温側冷凍回路３Ｂ）における低温側減圧器３３Ｂに接続されている。一方、低温側蒸発器３４Ｂは、下流側端部が配管を介して、冷凍回路３における低温側圧縮器３１Ｂに接続されている。よって、低温側減圧器３３Ｂにおいて膨張した冷媒が、低温側蒸発器３４Ｂに流入する。又、低温側蒸発器３４Ｂから流出した冷媒は、低温側圧縮器３１Ｂに流入する。

【0050】

以下、特に断ることなく、下流側又は上流側といった場合には、冷凍回路３において冷媒が流れる方向における下流側又は上流側を意味する。

【0051】

以下、低温側蒸発器３４Ｂの構成について、簡単に説明する。低温側蒸発器３４Ｂは、屈曲した配管により構成され、一部が内箱１１の外面に接して配置されている。冷媒は、低温側蒸発器３４Ｂにおいて、図４の矢印Ａ_３で示されている向きに流れる。

【0052】

低温側蒸発器３４Ｂは、流入側配管３４０、天面側冷却管３４１、側面側冷却管３４２、底面側冷却管３４３、及び流出側配管３４４を有する。天面側冷却管３４１、側面側冷却管３４２、及び底面側冷却管３４３はそれぞれ、冷却管部の一例に該当する。

【0053】

流入側配管３４０は、低温側蒸発器３４Ｂに流入する冷媒が流れる配管である。流入側配管３４０の上流側端部は、低温側減圧器３３Ｂに接続されている。流入側配管３４０の下流側端部は、天面側冷却管３４１に接続されている。

【0054】

流入側配管３４０は、内箱１１における後板部１１１の後側面近傍において上下方向に延在している。流入側配管３４０に流入した冷媒は、下方から上方に向かって流れる。尚、流入側配管３４０は、内箱１１の後板部１１１に接していない。

【0055】

天面側冷却管３４１は、内箱１１における天板部１１０の上側面に沿うように配置されている。天面側冷却管３４１は、内箱１１の天板部１１０に接している。天面側冷却管３４１は、蛇行状に形成されている。

【0056】

具体的には、天面側冷却管３４１は、天板部１１０の左右方向における第一端部（本実施形態の場合、右端部）から第二端部（本実施形態の場合、左端部）に向かって、前後方向に蛇行しつつ延在している。

【0057】

天面側冷却管３４１の上流側端部は、流入側配管３４０の下流側端部に接続されている。天面側冷却管３４１の下流側端部は、側面側冷却管３４１の上流側端部に接続されている。

【0058】

尚、天面側冷却管３４１の上流側端部は、低温側蒸発器３４Ｂの入り口の一例に該当する。低温側蒸発器３４Ｂの入り口は、低温側蒸発器３４Ｂにおいて内箱１１に接する部分の最も上流側の部分と捉えてよい。

【0059】

側面側冷却管３４１は、側面側冷却管部の一例に該当し、内箱１１の側板部に沿うように配置されている。具体的には、側面側冷却管３４１は、内箱１１における左板部１１２、後板部１１１、及び右板部１１３の外側面に沿うように配置されている。

【0060】

側面側冷却管３４１は、内箱１１の左板部１１２、後板部１１１、及び右板部１１３に接している。側面側冷却管３４１は、蛇行状に形成されている。

【0061】

具体的には、側面側冷却管３４１は、左板部１１２、後板部１１１、及び右板部１１３の上端部から下端部に向かって、水平方向に蛇行しつつ延在している。より具体的には、側面側冷却管３４１は、左板部１１２、後板部１１１、及び右板部１１３に沿うように水平に延在する複数の水平冷却管と、上下方向に隣り合う水平冷却管の端部同士を接続する垂直冷却管と、を有する。

【0062】

側面側冷却管３４１の上流側端部は、天面側冷却管３４１の下流側端部に接続されている。側面側冷却管３４１の下流側端部は、底面側冷却管３４３の上流側端部に接続されている。

【0063】

本実施形態の場合、側面側冷却管３４１における水平冷却管の上下方向における間隔（以下、上下方向ピッチと称する。）は、下側程大きい。換言すれば、側面側冷却管３４１の水平冷却管の上下方向における密度は、下側ほど低い。

【0064】

底面側冷却管３４３は、底面側冷却管部の一例に該当し、内箱１１の底板部１１４に沿うように配置されている。具体的には、底面側冷却管３４３は、内箱１１における底板部１１４の下側面に沿うように配置されている。底面側冷却管３４３は、低温側蒸発器３４Ｂの下流側冷却管の一例に該当する。

【0065】

底面側冷却管３４３は、内箱１１の底板部１１４に接している。本実施形態の場合、底面側冷却管３４３は、底板部１１４における所定の矩形領域１１６を囲む矩形枠状に形成されている。矩形領域１１６は、底板部１１４の下面における中央部を含む矩形状の領域である。矩形領域１１６は、後述の蓄冷剤４が配置される領域でもある。

【0066】

底面側冷却管３４３の上流側端部は、側面側冷却管３４１の下流側端部に接続されている。底面側冷却管３４３の下流側端部は、流出側配管３４４の上流側端部に接続されている。

【0067】

尚、底面側冷却管３４３の下流側端部は、低温側蒸発器３４Ｂの出口の一例に該当する。低温側蒸発器３４Ｂの出口は、低温側蒸発器３４Ｂにおいて内箱１１に接する部分の最も下流側の部分と捉えてよい。

【0068】

又、底面側冷却管の構成（具体的には、形状）は、本実施形態の底面側冷却管３４３の構成に限定されない。底面側冷却管は、内箱１１の底板部１１４において、蓄冷剤４が配置される領域を囲むように形成されていればよい。

【0069】

流出側配管３４４は、低温側蒸発器３４Ｂから流出する冷媒が流れる配管である。流出側配管３４４の上流側端部は、底面側冷却管３４３に接続されている。流出側配管３４４の下流側端部は、低温側圧縮器３１Ｂに接続されている。

【0070】

流出側配管３４４は、内箱１１における底板部１１４の下面から後方に延在している。尚、流出側配管３４４は、内箱１１の底板部１１４に接していない。

【0071】

上述のように、本実施形態の冷凍装置１は、内箱１１（つまり、収納室１１５）を直接冷却する低温側蒸発器３４Ｂを備えている。又、内箱１１（つまり、収納室１１５）内の冷気は、自然対流により移動する。このような構成を有する冷凍装置を、直冷式の冷凍装置とも称する。

【0072】

以上のような構成を有する本実施形態の冷凍装置１は、内箱１１の下部領域における低温側蒸発器３４Ｂの周囲に蓄冷剤４を有する。蓄冷剤４は、矩形板状である。

【0073】

尚、内箱１１の下部領域とは、内箱１１（換言すれば、本体部１０）において、下から、内箱１１（換言すれば、本体部１０）の高さの１／２までの領域であってよい。換言すれば、内箱１１の下部領域とは、内箱１１において、内箱１１のつなぎ目１１９（図４参照）よりも下方の領域であってよい。本実施形態に係る冷凍装置１から得られる作用・効果の観点から、より好ましくは、内箱１１の下部領域とは、内箱１１（換言すれば、本体部１０）において、下から、内箱１１（換言すれば、本体部１０）の高さの１／４までの領域であってもよい。又、内箱１１の下部領域とは、側面側冷却管３４１のうち、下から２番目の水平冷却管よりも下方の領域であってもよい。又、内箱１１の下部領域とは、内箱１１の底板部１１４の周囲の領域であってもよい。更に、内箱１１の下部領域とは、内箱１１の底板部１１４よりも下方の領域であってもよい。内箱１１の下部領域は、内箱１１の内部の領域に限らず、内箱１１の外部の領域を含んでもよい。

【0074】

本実施形態の場合、蓄冷剤４は、内箱１１における底板部１１４の下側面に設けられている。つまり、蓄冷剤４は、内箱１１の外部に設けられている。

【0075】

具体的には、蓄冷剤４は、底板部１１４の下面における矩形領域１１６に配置されている。蓄冷剤４は、底面側冷却管３４３により周囲を囲まれている。具体的には、蓄冷剤４は、図６に示すように、平面視において、矩形状の外形を、全周にわたり底面側冷却管３４３により囲まれている。

【0076】

換言すれば、蓄冷剤４は、底面側冷却管３４３の周囲（近傍）に、底面側冷却管３４３との熱交換を可能な状態で配置されている。

【0077】

このような蓄冷剤４は、後述の機能を発揮することができる種々の蓄冷剤であってよい。以下、図７を参照して、蓄冷剤４を設けたことによる、作用・効果について説明する。

【0078】

図７は、上述の蓄冷剤４が設けられていない状態の冷凍装置１の運転時における、蒸発器入口、蒸発器出口、及び庫内の温度変化を示す線図である。

【0079】

蒸発器入口の温度は、低温側蒸発器３４Ｂにおける天面側冷却管３４１の上流側端部の温度に相当する。蒸発器出口の温度は、低温側蒸発器３４Ｂにおける底面側冷却管３４３の下流側端部の温度に相当する。庫内の温度は、収納室１１５の上下方向における中央位置の温度に相当する。

【0080】

図７において、破線は、蒸発器入口の温度を示す。図７において、細い実線は、蒸発器出口の温度を示す。図７において、太い実線は、庫内の温度を示す。冷凍装置１は、図７に示すように、冷凍回路３（具体的には、低温側冷凍回路３Ｂ）を制御して、庫内の温度を約－８０℃に維持する。

【0081】

図７における時刻Ｔ_１において、冷凍回路３の低温側圧縮器３１Ｂが停止する（換言すれば、ＯＦＦ状態となる）。低温側圧縮器３１ＢがＯＦＦ状態になると、時間経過とともに、蒸発器入口の温度及び蒸発器出口の温度が上昇する。

【0082】

図７に示すように、蒸発器入口の温度は、約－５３℃まで上昇する。又、蒸発器出口の温度は、約－４９℃まで上昇する。このように、低温側圧縮器３１ＢがＯＦＦ状態になると、蒸発器出口の温度の方が、蒸発器入口の温度よりも高温まで上昇する傾向にある。

【0083】

次に、図７における時刻Ｔ_２において、冷凍回路３の低温側圧縮器３１Ｂが始動する（換言すれば、ＯＮ状態となる）。低温側圧縮器３１ＢがＯＮ状態になると、短時間で、蒸発器入口の温度及び蒸発器出口の温度が下降する。

【0084】

ここで、図７に示すように、蒸発器入口の温度は、図７における時刻Ｔ_３まで、下降し続ける。図７における時刻Ｔ_３は、冷凍回路３の低温側圧縮器３１Ｂが停止する時刻である。つまり、蒸発器入口の温度は、冷凍回路３の低温側圧縮器３１Ｂが始動してから停止するまで、下降し続ける。

【0085】

一方、図７に示すように、蒸発器出口の温度は、図７における時刻Ｔ_２を僅かに過ぎた時点で、下降から上昇に転ずる。つまり、蒸発器出口の温度は、冷凍回路３の低温側圧縮器３１Ｂが停止する前に、上昇し始める。この理由の一つは、収納室１１５の空気により温められた冷媒が、蒸発器出口に流れてくるからである。

【0086】

このような蒸発器出口の温度上昇は、結果的に、収納室１１５の温度上昇につながる可能性がある。又、収納室１１５の温度に対する、蒸発器出口の温度上昇の影響を小さくしようとすると、冷凍回路３における消費電力が増大する可能性がある。

【0087】

つまり、蒸発器出口の温度上昇を抑制することができれば、結果的に、収納室１１５の温度上昇を抑制することができ、冷凍回路３における消費電力を低減できる。

【0088】

そこで、本実施形態の場合、蒸発器の出口である底面側冷却管３４３の周囲（近傍）に、上述の蓄冷剤４を設けている。

【0089】

このような蓄冷剤４は、図７における時刻Ｔ_２～Ｔ_３の間（つまり、低温側圧縮器３１ＢのＯＮ状態において）、低温側蒸発器３４Ｂの底面側冷却管３４３により冷却される。つまり、蓄冷剤４は、図７における時刻Ｔ_２～Ｔ_３の間（つまり、低温側圧縮器３１ＢのＯＮ状態において）、蓄冷する。

【0090】

又、本実施形態の場合、図７における時刻Ｔ_２～Ｔ_３の間（つまり、低温側圧縮器３１ＢのＯＮ状態において）、低温側蒸発器３４Ｂにより冷却された冷気が、収納室１１５の下部領域に滞留する。そして、蓄冷剤４は、収納室１１５の下部領域に滞留した冷気により、冷却される。本実施形態の場合、低温側蒸発器３４Ｂは、底面側冷却管３４３を有している。このため、収納室１１５の下部領域の温度を、低く維持することができる。この結果、収納室１１５の下部領域の冷気による、蓄冷剤４の冷却効果を向上できる。

【0091】

一方、蓄冷剤４は、図７における時刻Ｔ_１～Ｔ_２の間（つまり、低温側圧縮器３１ＢのＯＦＦ状態において）、蓄えた冷熱により底面側冷却管３４３を冷却する。このため、低温側圧縮器３１ＢのＯＦＦ状態における、蒸発器出口の温度上昇の速度を遅くすることができる。よって、低温側圧縮器３１ＢのＯＦＦ状態における、蒸発器出口の最高温度（図７の時刻Ｔ_２における蒸発器出口の温度）を、蓄冷剤４を設けていない場合の温度よりも低くできる。この結果、冷凍回路３における消費電力を低減できる。

【0092】

尚、蓄冷剤４は、主に、低温側蒸発器３４Ｂの底面側冷却管３４３を冷却するために設けられている。本実施形態の冷凍装置１は、所謂直冷式の冷凍装置であるため、低温側蒸発器３４Ｂにより冷却された冷気は、上側から下側に移動して、収納室１１５の下部領域に滞留する。

【0093】

つまり、収納室１１５において冷気は、下側から上側に移動することは、ほぼない。このため、内箱１１（つまり、収納室１１５）の下部領域に設けられた蓄冷剤４は、収納室１１５の冷却にはほぼ寄与しない。

【0094】

又、蓄冷剤４は、収納室１１５の下部領域に滞留する冷気、及び、低温側蒸発器３４Ｂの底面側冷却管３４３により冷却され、蓄冷する。このため、蓄冷剤４の温度は、収納室１１５の設定温度（本実施形態の場合、－８０℃）よりも大幅に低くなることはない。

【0095】

このような観点からも、本実施形態の蓄冷剤４は、収納室１１５の冷却にはほぼ寄与しない。以上のように、本実施形態の場合、蓄冷剤４は、収納室１１５の冷却を目的とせず、低温側蒸発器３４Ｂの底面側冷却管３４３の冷却を目的として設けられている。このため、蓄冷剤４を内箱１１の下部領域（特に、底板部１１４よりも下方）に配置する構成を採用できる。

【0096】

［実施形態２］
図８及び図９を参照して、本発明の実施形態２に係る冷凍装置１Ａについて説明する。冷凍装置１Ａは、低温側蒸発器３４Ｃ及び蓄冷剤４Ａの構成が、上述の実施形態１の冷凍装置１の低温側蒸発器３４Ｂ及び蓄冷剤４の構成と異なる。その他の冷凍装置１Ａの構成は、実施形態１の冷凍装置１の構成と同様である。以下、冷凍装置１Ａについて、実施形態１の冷凍装置１と異なる構成を中心に説明する。

【0097】

低温側蒸発器３４Ｃは、流入側配管３４０、天面側冷却管３４１、側面側冷却管３４２、底面側冷却管３４３Ａ、及び流出側配管３４４を有する。

【0098】

低温側蒸発器３４Ｃの流入側配管３４０、天面側冷却管３４１、側面側冷却管３４２、及び流出側配管３４４の構成は、実施形態１における低温側蒸発器３４Ｂの流入側配管３４０、天面側冷却管３４１、側面側冷却管３４２、及び流出側配管３４４の構成と同様である。

【0099】

底面側冷却管３４３Ａは、内箱１１における底板部１１４の下側面に沿うように配置されている。底面側冷却管３４３Ａは、内箱１１の底板部１１４に接している。底面側冷却管３４３Ａは、蛇行状に形成されている。

【0100】

具体的には、底面側冷却管３４３Ａは、底板部１１４の左右方向における第一端部（本実施形態の場合、左端部）から第二端部（本実施形態の場合、右端部）に向かって、前後方向に蛇行しつつ延在している。底面側冷却管３４３Ａは、底面側冷却管部の一例に該当する。

【0101】

底面側冷却管３４３Ａの上流側端部は、側面側冷却管３４１の下流側端部に接続されている。底面側冷却管３４３Ａの下流側端部は、流出側配管３４４の上流側端部に接続されている。尚、底面側冷却管３４３Ａの下流側端部は、低温側蒸発器３４Ｃの出口の一例に該当する。

【0102】

蓄冷剤４Ａは、内箱１１の下部領域における低温側蒸発器３４Ｃの周囲に設けられている。本実施形態の場合、蓄冷剤４Ａは、内箱１１における側板部の外側面に設けられている。つまり、蓄冷剤４Ａは、内箱１１の外部に設けられている。

【0103】

具体的には、蓄冷剤４Ａは、左側蓄冷剤４１、後側蓄冷剤４２、及び右側蓄冷剤４３を有する。

【0104】

左側蓄冷剤４１は、内箱１１における左板部１１２の外側面（つまり、左側面）に設けられている。左側蓄冷剤４１は、上下方向において、低温側蒸発器３４Ｃにおける側面側冷却管３４１の水平冷却管３４２ａと水平冷却管３４２ｂとに挟まれるように設けられている。水平冷却管３４２ａ、３４２ｂはそれぞれ、側面側冷却管部の一例に該当する。

【0105】

水平冷却管３４２ａは、側面側冷却管３４１の水平冷却管のうち、下から２番目の水平冷却管である。又、水平冷却管３４２ｂは、側面側冷却管３４１の水平冷却管のうち、最も下側の水平冷却管である。

【0106】

水平冷却管３４２ａと水平冷却管３４２ｂとの上下方向における間隔（つまり、上下方向ピッチ）は、低温側蒸発器３４Ｃにおいて上下方向に隣り合う他の水平冷却管同士の上下方向における間隔（つまり、上下方向ピッチ）よりも大きい。

【0107】

水平冷却管３４２ａ、３４２ｂはそれぞれ、水平な状態で、内箱１１の左板部１１２から後板部１１１を通り、右板部１１３まで延在している。

【0108】

後側蓄冷剤４２は、内箱１１における後板部１１１の外側面（つまり、後側面）に設けられている。後側蓄冷剤４２は、上下方向において、低温側蒸発器３４Ｃにおける側面側冷却管３４１の水平冷却管３４２ａと水平冷却管３４２ｂとに挟まれるように設けられている。

【0109】

右側蓄冷剤４３は、内箱１１における右板部１１３の外側面（つまり、右側面）に設けられている。右側蓄冷剤４３は、低温側蒸発器３４Ｃにおける側面側冷却管３４１の水平冷却管３４２ａと水平冷却管３４２ｂとの間に設けられている。

【0110】

本実施形態の場合、水平冷却管３４２ａ、３４２ｂ及び底面側冷却管３４３Ａが、低温側蒸発器３４Ｃの下流側冷却管の一例に該当する。

【0111】

左側蓄冷剤４１は、低温側圧縮器３１Ｂ（図３参照）のＯＦＦ状態において、蓄えた冷熱により水平冷却管３４２ａ、３４２ｂにおいて左側蓄冷剤４１の周囲に配置された部分（換言すれば、左板部１１２に配置された部分）を冷却する。

【0112】

後側蓄冷剤４２は、低温側圧縮器３１Ｂ（図３参照）のＯＦＦ状態において、蓄えた冷熱により水平冷却管３４２ａ、３４２ｂにおいて後側蓄冷剤４２の周囲に配置された部分（換言すれば、後板部１１１に配置された部分）を冷却する。

【0113】

右側蓄冷剤４３は、低温側圧縮器３１Ｂ（図３参照）のＯＦＦ状態において、蓄えた冷熱により水平冷却管３４２ａ、３４２ｂにおいて右側蓄冷剤４３の周囲に配置された部分（換言すれば、右板部１１３に配置された部分）を冷却する。

【0114】

その他の構成及び作用・効果は、上述の実施形態１に係る冷凍装置１と同様である。尚、本実施形態に係る冷凍装置１Ａを実施する場合に、底面側冷却管３４３Ａは省略されてもよい。

【0115】

［実施形態３］
図１０及び図１１を参照して、本発明の実施形態３に係る冷凍装置１Ｂについて説明する。冷凍装置１Ｂは、主に、低温側蒸発器３４Ｃ及び蓄冷剤４Ｂの構成が、上述の実施形態１の冷凍装置１の低温側蒸発器３４Ｂ及び蓄冷剤４の構成と異なる。尚、冷凍装置１Ｂの低温側蒸発器３４Ｃの構成は、上述の実施形態２における低温側蒸発器３４Ｃの構成と同様である。以下、冷凍装置１Ｂについて、実施形態１、２の冷凍装置１、１Ａと異なる構成を中心に説明する。

【0116】

本実施形態の場合、蓄冷剤４Ｂは、内箱１１の下部領域における低温側蒸発器３４Ｃの周囲に設けられている。具体的には、蓄冷剤４Ｂは、内箱１１における底板部１１４の上側面に設けられている。つまり、蓄冷剤４Ｂは、内箱１１の内部に設けられている。蓄冷剤４Ｂは、矩形板状である。

【0117】

蓄冷剤４Ｂは、図１１に示すように、平面視において、底面側冷却管３４３Ａと重なる。このような蓄冷剤４Ｂは、底面側冷却管３４３Ａの周囲（近傍）に、底面側冷却管３４３Ａとの熱交換を可能な状態で配置されている。

【0118】

又、内箱１１は、蓄冷剤４Ｂの上方に、仕切り板１１７を有する。仕切り板１１７は、内箱１１の内部空間を、上側の収納室１１５Ａと、下側の蓄冷剤収容部１１８と、に区切っている。蓄冷剤収容部１１８には、蓄冷剤４Ｂが配置されている。

【0119】

本実施形態の場合、蓄冷剤４Ｂは、低温側圧縮器３１Ｂ（図３参照）のＯＦＦ状態において、蓄えた冷熱により底面側冷却管３４３Ａにおいて底面側冷却管３４３Ａと上下方向に重なる部分を冷却する。その他の構成及び作用・効果は、上述の実施形態１に係る冷凍装置１と同様である。

【0120】

［付記］
本発明に係る冷凍装置を実施する場合に、内箱の収納室の数は、上述の実施形態の場合に限定されない。例えば、冷凍装置は、仕切り板により上下に仕切られた二つの収容室を有してもよい。このような構成の冷凍装置の場合も、蓄冷剤は、冷凍装置全体の下部領域に配置されてよい。

【0121】

又、蓄冷剤は、大型の１つの蓄冷剤により構成されてよい。又、蓄冷剤は、組み合わされた複数の蓄冷剤（蓄冷剤要素とも称する。）により構成されてもよい。この場合、隣り合う蓄冷剤要素同士は、固定手段（不図示）により固定されてよい。或いは、複数の蓄冷剤要素は、例えば、袋状のアルミシート（不図示）に収納された状態で、真空パック（換言すれば、チャッキング）されることにより、１つにまとめられてもよい。又、複数の蓄冷剤要素同士は、互いに、異なる形状を有してもよい。このような構成を採用した場合、蓄冷剤が収納されるスペースの形状に応じて蓄冷剤要素を選択することより、当該スペースの形状に最適な形状を有する蓄冷剤を得ることができる。

【0122】

又、上述の実施形態１～３の冷凍装置１、１Ａ、１Ｂが備える構成は、適宜組み合わせて実施されてよい。

【産業上の利用可能性】

【0123】

本発明は、種々の冷凍装置に適用できる。

【符号の説明】

【0124】

１、１Ａ、１Ｂ 冷凍装置
１０ 本体部
１１ 内箱
１１ａ 上側箱部
１１ｂ 下側箱部
１１０ 天板部
１１１ 後板部
１１２ 左板部
１１３ 右板部
１１４ 底板部
１１５、１１５Ａ 収納室
１１６ 矩形領域
１１７ 仕切り板
１１８ 蓄冷剤収容部
１１９ つなぎ目
１２ 外箱
１３ 外扉
２０ 機械収納部
３ 冷凍回路
３Ａ 高温側冷凍回路
３Ｂ 低温側冷凍回路
３１Ａ 高温側圧縮器
３１Ｂ 低温側圧縮器
３２Ａ 高温側凝縮器
３３Ａ 高温側減圧器
３３Ｂ 低温側減圧器
３４Ａ 高温側蒸発器
３４Ｂ、３４Ｃ 低温側蒸発器
３４０ 流入側配管
３４１ 天面側冷却管
３４２ 側面側冷却管
３４２ａ、３４２ｂ 水平冷却管
３４３ 底面側冷却管
３４４ 流出側配管
３５ 乾燥器
３６ 受液器
３７ 第一熱交換器
３８ 第二熱交換器
３９ カスケードコンデンサ
４、４Ａ、４Ｂ 蓄冷剤
４１ 左側蓄冷剤
４２ 後側蓄冷剤
４３ 右側蓄冷剤
５ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】