特許 7581634 冷却装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 5/04 20060101AFI20241106BHJP

   F25B 47/02 20060101ALI20241106BHJP

   F25D 21/06 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

F25B5/04 B

F25B47/02 510C

F25D21/06 H

F25B47/02 510F

F25B47/02 520B

F25B47/02 560

F25D21/06 D

F25D21/06 K

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020037569

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2021139547

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-02-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】中村 新吾

(72)【発明者】

【氏名】神保 直道

(72)【発明者】

【氏名】高野 幸裕

【審査官】町田 豊隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０９５１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５１－１４８０７８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２０－０１６３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００９８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１２９２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１６９２８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ５／０４

Ｆ２５Ｂ ４７／０２

Ｆ２５Ｄ ２１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮された冷媒を膨張させる第１膨張部と、
冷却する空気が送られる空気流路に設けられ、前記第１膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させる冷却用蒸発器と、
前記冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、前記冷却用蒸発器から流出する冷媒を膨張させる第２膨張部と、
前記冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、前記冷却用蒸発器に直列に接続され、前記第２膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させるとともに、前記冷却用蒸発器から気流により取り除かれた霜および水分を捕集する捕集時に蒸発器として機能する捕集用蒸発器と、を備え、
前記捕集用蒸発器は、冷却時に前記冷却用蒸発器から流出する冷媒が流入しないとともに、除霜時に前記冷却用蒸発器から流出する冷媒が流入するように構成されている、冷却装置。

【請求項2】

冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮された冷媒を膨張させる第１膨張部と、
冷却する空気が送られる空気流路に設けられ、前記第１膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させる冷却用蒸発器と、
前記冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、前記冷却用蒸発器から流出する冷媒を膨張させる第２膨張部と、
前記冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、前記冷却用蒸発器に直列に接続され、前記第２膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させるとともに、前記冷却用蒸発器から気流により取り除かれた霜および水分を捕集する捕集時に蒸発器として機能する捕集用蒸発器と、
前記空気流路内の前記冷却用蒸発器に対して空気を送る送風機と、
前記冷却用蒸発器の除霜時に、前記冷却用蒸発器の温度を冷却時よりも高くするとともに、前記送風機による送風により前記冷却用蒸発器の霜を気流により取り除く制御を行う制御部と、をさらに備える、冷却装置。

【請求項3】

前記冷却用蒸発器は、複数設けられ、
前記捕集用蒸発器は、複数の前記冷却用蒸発器のうち除霜されている前記冷却用蒸発器から流出する冷媒が前記第２膨張部を介して流入するとともに、複数の前記冷却用蒸発器のうち空気を冷却している前記冷却用蒸発器から流出する冷媒が流入しないように構成されている、請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記捕集用蒸発器は、前記冷却用蒸発器の除霜時に前記冷却用蒸発器から空気が送られる下流の空気流路内に設けられ、前記冷却用蒸発器の除霜時に、前記冷却用蒸発器から送られる空気を、前記冷却用蒸発器による冷却時の温度に冷却するように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項5】

前記冷却用蒸発器により空気流路の空気を冷却させる冷却時に、前記冷却用蒸発器から流出する冷媒を前記捕集用蒸発器を介さずに前記圧縮機に流入させる第１状態と、前記冷却用蒸発器の除霜時に、前記冷却用蒸発器から流出する冷媒を前記捕集用蒸発器を介して前記圧縮機に流入させる第２状態と、を切り替える第１冷媒流路切替部をさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項6】

前記第１冷媒流路切替部は、前記冷却用蒸発器および前記圧縮機を前記捕集用蒸発器を介さずに接続する第１冷媒流路と、前記冷却用蒸発器および前記捕集用蒸発器を前記第２膨張部を介して接続する第２冷媒流路と、前記第１冷媒流路に設けられた第１の弁と、前記第２冷媒流路に設けられた第１逆流防止部と、を含む、請求項５に記載の冷却装置。

【請求項7】

前記捕集用蒸発器の除霜時に、前記凝縮器から流出する冷媒を前記捕集用蒸発器に流入させた後、前記第１膨張部を介して前記冷却用蒸発器に流入させる第３状態と、前記冷却用蒸発器の除霜時に、前記凝縮器から流出する冷媒を前記第１膨張部を介して前記冷却用蒸発器に流入させた後、前記第２膨張部を介して前記捕集用蒸発器に流入させる第４状態と、を切り替える第２冷媒流路切替部をさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項8】

前記第２冷媒流路切替部は、前記冷却用蒸発器および前記圧縮機を前記捕集用蒸発器を介さずに接続する第１冷媒流路と、前記冷却用蒸発器および前記捕集用蒸発器を前記第２膨張部を介して接続する第２冷媒流路と、前記凝縮器および前記捕集用蒸発器を前記冷却用蒸発器を介さずに接続する第３冷媒流路と、前記捕集用蒸発器および前記冷却用蒸発器を前記第１膨張部を介して接続する第４冷媒流路と、前記凝縮器および前記冷却用蒸発器を前記捕集用蒸発器を介さずに接続する第５冷媒流路と、前記第１冷媒流路に設けられた第１の弁と、前記第２冷媒流路に設けられた第１逆流防止部と、前記第３冷媒流路に設けられた第２の弁と、前記第４冷媒流路に設けられた第２逆流防止部と、を含む、請求項７に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、冷却装置に関し、特に、冷却用蒸発器の霜を気流による昇華および剥離により取り除く冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、冷却用蒸発器の霜を気流による昇華および剥離により取り除く冷却装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を膨張させる膨張部と、膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させる冷却用蒸発器と、を備える冷却装置が開示されている。この特許文献１の冷却装置は、冷却用蒸発器の温度を冷却時よりも高くして、冷却時に冷却用蒸発器に空気を送る送風機により、冷却用蒸発器に風（気流）を送って、冷却用蒸発器の霜を気流による昇華および剥離により取り除くように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－０９５１７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載された冷却装置では、上記のように、冷却用蒸発器の温度を冷却時よりも高くして、冷却時に冷却用蒸発器に空気を送る送風機により、冷却用蒸発器に風（気流）を送って、冷却用蒸発器の霜を気流による昇華および剥離により取り除く。このため、冷却用蒸発器から取り除かれた霜や水分を含むとともに冷却時よりも温度が高い空気が冷却空間に流れ込んでしまう。そこで、冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、水分を含む高い温度の空気が冷却空間に流れ込むのを抑制することが望まれる。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、水分を含む高い温度の空気が冷却空間に流れ込むのを抑制することが可能な冷却装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の局面による冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を膨張させる第１膨張部と、冷却する空気が送られる空気流路に設けられ、第１膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させる冷却用蒸発器と、冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、冷却用蒸発器から流出する冷媒を膨張させる第２膨張部と、冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、冷却用蒸発器に直列に接続され、第２膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させるとともに、冷却用蒸発器から気流により取り除かれた霜および水分を捕集する捕集時に蒸発器として機能する捕集用蒸発器と、を備え、捕集用蒸発器は、冷却時に冷却用蒸発器から流出する冷媒が流入しないとともに、除霜時に冷却用蒸発器から流出する冷媒が流入するように構成されている。

【0008】

第１の局面による冷却装置では、上記のように、冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、冷却用蒸発器に直列に接続され、第２膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させるとともに、冷却用蒸発器から気流により取り除かれた霜および水分を捕集する捕集用蒸発器を設ける。これにより、冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時において、冷却用蒸発器から気流により取り除かれた霜および水分を捕集用蒸発器により捕集することができる。また、捕集用蒸発器において冷媒を蒸発させることにより、霜および水分の捕集時に空気流路の空気を冷却させることができる。その結果、冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、水分を含む高い温度の空気が冷却空間に流れ込むのを抑制することができる。また、捕集用蒸発器を、冷却用蒸発器に対して直列に接続することにより、冷却用蒸発器を通過した冷媒を捕集用蒸発器において用いることができる。これにより、捕集用蒸発器を冷却用蒸発器に対して並列に接続する場合と異なり、冷却用蒸発器と捕集用蒸発器とに冷媒を分けて供給する必要がないので、循環させる冷媒の総量が多くなることを抑制することができる。

【0009】

第２の局面による冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を膨張させる第１膨張部と、冷却する空気が送られる空気流路に設けられ、第１膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させる冷却用蒸発器と、冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、冷却用蒸発器から流出する冷媒を膨張させる第２膨張部と、冷却用蒸発器の気流による昇華および剥離による除霜時に、冷却用蒸発器に直列に接続され、第２膨張部によって膨張された冷媒を蒸発させるとともに、冷却用蒸発器から気流により取り除かれた霜および水分を捕集する捕集時に蒸発器として機能する捕集用蒸発器と、空気流路内の冷却用蒸発器に対して空気を送る送風機と、冷却用蒸発器の除霜時に、冷却用蒸発器の温度を冷却時よりも高くするとともに、送風機による送風により冷却用蒸発器の霜を気流により取り除く制御を行う制御部と、をさらに備える。これにより、冷却用蒸発器の温度を冷却時よりも高くした状態で、送風機により冷却用蒸発器に送風することにより、冷却用蒸発器に付着した霜を容易に取り除くことができる。また、除霜時において冷却用蒸発器の温度を高くするので、冷却用蒸発器において冷媒が受け取る熱量を小さくすることができる。これにより、冷却用蒸発器に直列に接続され、冷却用蒸発器から流出する冷媒が流入する捕集用蒸発器において、冷媒が受けることが可能な熱量を大きくすることができる。その結果、捕集用蒸発器における冷却能力を向上させることができる。

【0010】

上記第１および第２の局面による冷却装置において、好ましくは、冷却用蒸発器は、複数設けられ、捕集用蒸発器は、複数の冷却用蒸発器のうち除霜されている冷却用蒸発器から流出する冷媒が第２膨張部を介して流入するとともに、複数の冷却用蒸発器のうち空気を冷却している冷却用蒸発器から流出する冷媒が流入しないように構成されている。このように構成すれば、冷却用蒸発器の除霜時に、除霜中の冷却用蒸発器から流出する液体の冷媒を蒸発させて捕集用蒸発器を冷却することができる。また、冷却用蒸発器による空気の冷却時に、冷却中の冷却用蒸発器から流出する気体の冷媒を捕集用蒸発器を介さずに圧縮機に戻すことができる。

【0011】

上記第１および第２の局面による冷却装置において、好ましくは、捕集用蒸発器は、冷却用蒸発器の除霜時に冷却用蒸発器から空気が送られる下流の空気流路内に設けられ、冷却用蒸発器の除霜時に、冷却用蒸発器から送られる空気を、冷却用蒸発器による冷却時の温度に冷却するように構成されている。このように構成すれば、冷却用蒸発器の除霜時においても、捕集用蒸発器により、空気を冷却時と同じ温度に冷却することができるので、冷却用蒸発器の除霜時および冷却時の両方において、冷却温度が変化するのを抑制することができる。

【0012】

上記第１および第２の局面による冷却装置において、好ましくは、冷却用蒸発器により空気流路の空気を冷却させる冷却時に、冷却用蒸発器から流出する冷媒を捕集用蒸発器を介さずに圧縮機に流入させる第１状態と、冷却用蒸発器の除霜時に、冷却用蒸発器から流出する冷媒を捕集用蒸発器を介して圧縮機に流入させる第２状態と、を切り替える第１冷媒流路切替部をさらに備える。このように構成すれば、冷却用蒸発器による空気の冷却時に捕集用蒸発器に冷媒を流入させない第１状態と、冷却用蒸発器の除霜時に捕集用蒸発器に冷媒を流入させる第２状態とを第１冷媒流路切替部により切り替えることができる。

【0013】

この場合、好ましくは、第１冷媒流路切替部は、冷却用蒸発器および圧縮機を捕集用蒸発器を介さずに接続する第１冷媒流路と、冷却用蒸発器および捕集用蒸発器を第２膨張部を介して接続する第２冷媒流路と、第１冷媒流路に設けられた第１の弁と、第２冷媒流路に設けられた第１逆流防止部と、を含む。このように構成すれば、冷却用蒸発器による空気の冷却時に、第１の弁を開くことにより第１冷媒流路に冷媒を流す第１状態にすることができる。また、冷却用蒸発器の除霜時に、第１の弁を閉じることにより第２冷媒流路に冷媒を流す第２状態にすることができる。また、第１の弁を開いている場合に、第２冷媒流路を冷媒が冷却用蒸発器側に逆流するのを第１逆流防止部により防止することができる。

【0014】

上記第１および第２の局面による冷却装置において、好ましくは、捕集用蒸発器の除霜時に、凝縮器から流出する冷媒を捕集用蒸発器に流入させた後、第１膨張部を介して冷却用蒸発器に流入させる第３状態と、冷却用蒸発器の除霜時に、凝縮器から流出する冷媒を第１膨張部を介して冷却用蒸発器に流入させた後、第２膨張部を介して捕集用蒸発器に流入させる第４状態と、を切り替える第２冷媒流路切替部をさらに備える。このように構成すれば、捕集用蒸発器の除霜時に、膨張部を介さずに捕集用蒸発器に冷媒を流入させることができるので、比較的温度および圧力が高い液体の冷媒を捕集用蒸発器に流入させることができる。これにより、捕集用蒸発器に流入する冷媒により捕集用蒸発器の霜を融解させることができるので、捕集用蒸発器の除霜のために、ヒータや気流による除霜のための送風機を別途設ける必要がない。

【0015】

この場合、好ましくは、第２冷媒流路切替部は、冷却用蒸発器および圧縮機を捕集用蒸発器を介さずに接続する第１冷媒流路と、冷却用蒸発器および捕集用蒸発器を第２膨張部を介して接続する第２冷媒流路と、凝縮器および捕集用蒸発器を冷却用蒸発器を介さずに接続する第３冷媒流路と、捕集用蒸発器および冷却用蒸発器を第１膨張部を介して接続する第４冷媒流路と、凝縮器および冷却用蒸発器を捕集用蒸発器を介さずに接続する第５冷媒流路と、第１冷媒流路に設けられた第１の弁と、第２冷媒流路に設けられた第１逆流防止部と、第３冷媒流路に設けられた第２の弁と、第４冷媒流路に設けられた第２逆流防止部と、を含む。このように構成すれば、捕集用蒸発器の除霜時に、第２の弁を開くことにより第３冷媒流路に冷媒を流す第３状態にすることができるとともに、冷却用蒸発器の除霜時に、第１の弁および第２の弁を閉じることにより第２冷媒流路に冷媒を流す第４状態にすることができる。また、第１の弁を開いている場合に、第２冷媒流路を冷媒が冷却用蒸発器側に逆流するのを第１逆流防止部により防止することができる。また、第２の弁を閉じている場合に、第４冷媒流路を捕集用蒸発器側に冷媒が逆流するのを第２逆流防止部により防止することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、上記のように、冷却用蒸発器の除霜時に、水分を含む高い温度の空気が冷却空間に流れ込むのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態による冷却装置の冷媒流路の構成を示したブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態による冷却装置の空気流路を示した側面図である。

【図3】本発明の第１実施形態による冷却装置の冷却処理を説明するための冷媒流路図である。

【図4】本発明の第１実施形態による冷却装置の冷却処理を説明するための空気流路の側面図である。

【図5】本発明の第１実施形態による冷却装置の除霜処理の第１例を説明するための冷媒流路図である。

【図6】本発明の第１実施形態による冷却装置の除霜処理の第１例を説明するための空気流路の側面図である。

【図7】本発明の第１実施形態による冷却装置の除霜処理の第２例を説明するための冷媒流路図である。

【図8】本発明の第１実施形態による冷却装置の通常冷却時の冷媒の状態を説明するためのｐ－ｈ線図である。

【図9】本発明の第１実施形態による冷却装置の除霜時の冷媒の状態を説明するためのｐ－ｈ線図である。

【図10】本発明の第２実施形態による冷却装置の冷媒流路の構成を示したブロック図である。

【図11】本発明の第２実施形態による冷却装置の冷却処理を説明するための冷媒流路図である。

【図12】本発明の第２実施形態による冷却装置の除霜処理の第１例を説明するための冷媒流路図である。

【図13】本発明の第２実施形態による冷却装置の除霜処理の第２例を説明するための冷媒流路図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

【0019】

（第１実施形態）
図１～図９を参照して、第１実施形態による冷却装置１００の構成について説明する。

【0020】

冷却装置１００は、冷却空間を冷却するように構成されている。具体的には、冷却装置１００は、冷却空間を０℃以下の温度に冷却するように構成されている。たとえば、冷却装置１００は、冷却空間を－２０℃程度の温度に冷却するように構成されている。冷却装置１００は、冷却空間としての、ショーケース、冷蔵庫、冷凍庫、倉庫または部屋の内部を冷却するように構成されている。たとえば、冷却装置１００は、冷却空間の上部が開放され、冷凍食品、氷菓を冷却するアイスショーケースである。

【0021】

図１に示すように、冷却装置１００は、圧縮機１０を備えている。圧縮機１０は、冷媒を圧縮するように構成されている。圧縮機１０は、インバータ（図示せず）により制御されている。これにより、圧縮機１０は、圧縮機１０から吐出される冷媒の流量を調整可能に構成されている。なお、冷媒は、たとえば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２および二酸化炭素（ＣＯ_２）などである。

【0022】

また、冷却装置１００は、凝縮器２０を備えている。凝縮器２０は、圧縮機１０から吐出された冷媒を凝縮するように構成されている。凝縮器２０には、送風機２１が設けられている。送風機２１は、凝縮器２０に空気を送るように構成されている。そして、凝縮器２０の冷媒から、送風機２１により送られた空気に熱が伝達される。

【0023】

また、冷却装置１００は、膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃを備えている。膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、凝縮器２０により凝縮された冷媒を膨張させるように構成されている。また、膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、たとえば、ニードル弁から構成されている。また、膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃの開度は、膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃに取り付けられたステッピングモータ（図示せず）により調整される。また、膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃの開度が調整されることにより、それぞれの下流に設けられた蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃへの冷媒の流量が調整される。なお、膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、特許請求の範囲の「第１膨張部」の一例である。

【0024】

また、冷却装置１００は、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃを備えている。蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、それぞれ膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃによって膨張された冷媒を蒸発させるように構成されている。蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、図２に示すように、冷却する空気が送られる空気流路７１に設けられている。蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、互いに並列に設けられている。また、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、冷媒が流れる冷媒流路と、冷媒の温度を伝熱させる伝熱表面とを含む。具体的には、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、互いに平行に配置される複数の平板を含む。また、平板は、たとえば、アルミニウムなどの金属から構成されている。また、平板の表面および裏面が伝熱表面である。そして、冷媒流路は、複数の平板を貫通するとともに、蛇行するように設けられている。また、伝熱表面は、平坦であってもよいし、凹凸形状を有していてもよい。伝熱表面が凹凸形状を有することにより、付着した霜を取り除き易くすることが可能である。なお、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、特許請求の範囲の「冷却用蒸発器」の一例である。

【0025】

図１および図２に示すように、冷却装置１００は、送風機４１ａ、４１ｂ、４１ｃを備えている。送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）は、空気流路７１内の蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に対して空気を送るように構成されている。具体的には、送風機４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、それぞれ、冷却時に吸込口７４から吸入された空気を蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃを通して冷却して吹出口７３に送るように構成されている。また、送風機４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、それぞれ、除霜時に、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃに空気を送風（供給）するように構成されている。また、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）は、空気の流れ（気流）を冷却時とは逆方向にして蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）を含む空気流路７２内に空気を循環させて、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の霜を取り除くように構成されている。また、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）と吹出口７３との間に配置されている。

【0026】

また、冷却装置１００は、膨張部３１を備えている。膨張部３１は、通過する冷媒を減圧して膨張させるように構成されている。膨張部３１は、たとえば、キャピラリを含んでいる。つまり、膨張部３１の開度は一定であり、制御により調整されない。膨張部３１は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による昇華および剥離による除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から流出する冷媒を膨張させるように構成されている。

【0027】

ここで、本実施形態では、冷却装置１００は、蒸発器４２を備えている。蒸発器４２は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による昇華および剥離による除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から気流により取り除かれた霜および水分を捕集するように構成されている。つまり、蒸発器４２は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から剥離した（取り除かれた）霜および水分を捕集する捕集部として設けられている。蒸発器４２は、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃに対して共通に設けられている。捕集部としての蒸発器４２は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による昇華および剥離による除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に直列に接続され、膨張部３１によって膨張された冷媒を蒸発させる。また、捕集部としての蒸発器４２は、捕集した霜を除霜する際に、ヒータまたはホットガスにより加温されて除霜される。蒸発器４２は、空気流路７２内に設けられている。

【0028】

冷却装置１００は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、空気流路７２に送風して、空気を循環させる送風機４３を備えている。送風機４３は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に駆動し、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時以外には停止する。

【0029】

また、冷却装置１００には、冷媒の流れに対して、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４２の下流側に、アキュムレータ１１（高圧の冷媒を蓄積する装置）が設けられている。また、冷却装置１００には、アキュムレータ１１の下流側に、ストレーナ１２（冷媒内の異物などを除去するための配管）が設けられている。また、ストレーナ１２の下流側には、圧縮機１０が設けられている。

【0030】

また、冷却装置１００には、圧縮機１０の冷媒の流入側と凝縮器２０の流出側とを接続するようにバイパス回路が設けられている。バイパス回路には、逆止弁１３と、ストレーナ１４と、キャピラリ１５とが設けられている。

【0031】

また、冷却装置１００は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）により空気流路７１の空気を冷却させる冷却時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から流出する冷媒を蒸発器４２を介さずに圧縮機１０に流入させる第１状態と、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から流出する冷媒を蒸発器４２を介して圧縮機１０に流入させる第２状態と、が切り替えられるように構成されている。

【0032】

具体的には、冷却装置１００は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）および圧縮機１０を蒸発器４２を介さずに接続する冷媒流路５１と、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）および蒸発器４２を膨張部３１を介して接続する冷媒流路５２と、冷媒流路５１に設けられた電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）と、冷媒流路５２に設けられた逆流防止弁５２ａ（５２ｂ、５２ｃ）と、を備えている。なお、冷媒流路５１は、特許請求の範囲の「第１冷媒流路」、「第１冷媒流路切替部」の一例である。また、電磁弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、特許請求の範囲の「第１の弁」、「第１冷媒流路切替部」の一例である。また、冷媒流路５２は、特許請求の範囲の「第２冷媒流路」、「第１冷媒流路切替部」の一例である。また、逆流防止弁５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、特許請求の範囲の「第１逆流防止部」、「第１冷媒流路切替部」の一例である。

【0033】

電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）による空気の冷却時（通常冷却時）に開かれる。これにより、冷媒流路５１に冷媒が流れる第１状態となる。また、電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に閉じられる。これにより、冷媒流路５２に冷媒が流れる第２状態となる。

【0034】

図１に示すように、冷却装置１００は、冷却装置１００の各部を制御する制御部６０を備えている。具体的には、制御部６０は、圧縮機１０の駆動を制御する。また、制御部６０は、送風機２１の駆動を制御する。また、制御部６０は、膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃの開閉を制御する。また、制御部６０は、送風機４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４３の駆動を制御する。また、制御部６０は、電磁弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃの開閉を制御する。

【0035】

また、制御部６０は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の温度を冷却時よりも高くするとともに、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）による送風により蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の霜を気流により取り除く制御を行うように構成されている。つまり、制御部６０は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の温度が高くなるように、膨張弁３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）の開度を調整して、冷媒の流量を調整する。たとえば、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に流入する冷媒は、冷却時に－４０℃程度にされ、除霜時に０℃程度にされる。

【0036】

図２に示すように、冷却装置１００は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）を通して送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）から吹出口７３に送られる空気の空気流路７１を備えている。また、冷却装置１００は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に空気が循環する空気流路７２を備えている。なお、図２では、蒸発器４０ａについての空気流路７１、７２を示しているが、蒸発器４０ｂおよび４０ｃの空気流路７１、７２についても同様である。

【0037】

図２に示すように、冷却装置１００は、除霜時における蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の下流側の空気流路７２内に配置され、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から送られる空気を空気流路７２に導いて、吸込口７４への空気の逆流を抑制する逆流抑制部７５を備えている。具体的には、逆流抑制部７５は、空気流路７２の流路を狭めるように形成されている。つまり、除霜時における空気流路７２の上流側から下流側にかけて流路を狭めるように構成されている。これにより、除霜時において、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から吹き出される空気が蒸発器４２側に導かれる。

【0038】

ここで、本実施形態では、蒸発器４２は、複数の蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃのうち除霜されている蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から流出する冷媒が膨張部３１を介して流入するとともに、複数の蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃのうち空気を冷却している蒸発器４０ｂ、４０ｃ（４０ａ）から流出する冷媒が流入しないように構成されている。

【0039】

また、本実施形態では、蒸発器４２は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から空気が送られる下流の空気流路７２内に設けられている。また、蒸発器４２は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から送られる空気を、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）による冷却時の温度に冷却するように構成されている。

【0040】

（冷却時の動作）
次に、冷却装置１００の冷却時の動作について説明する。

【0041】

まず、冷媒は、圧縮機１０により圧縮される。これにより、冷媒は、高温（６０℃程度）高圧となる。なお、圧縮機１０は、たとえば、６０Ｈｚの駆動周波数により駆動される。次に、圧縮機１０により圧縮された冷媒は、凝縮器２０により冷却されることにより凝縮（液化）される。これにより、冷媒は、中温（３０℃程度）高圧となる。

【0042】

次に、液化された冷媒が膨張弁３０ａ～３０ｃによって膨張される。これにより、冷媒の圧力は、比較的低くなる。たとえば、膨張弁３０ａ～３０ｃの開度は、全開の状態の約１０％である。次に、膨張弁３０ａ～３０ｃによって膨張された冷媒は、蒸発器４０ａ～４０ｃによって蒸発（気化）される。このとき、冷媒の気化熱によって、蒸発器４０ａ～４０ｃの伝熱表面の周囲の空気の温度が低下（冷却）される。たとえば、冷媒は、低温（－４０℃程度）低圧となる。また、送風機４１ａ～４１ｃによって、蒸発器４０ａ～４０ｃの伝熱表面に、空気が送風される。これにより、冷却された空気は、冷却対象となる冷却空間に送風される。また空気の熱量が冷媒に伝わることにより、冷媒は、低温（－２０℃程度）低圧となる。また、吸込口７４から吸入された－２０℃程度の空気は、蒸発器４０ａ～４０ｃにより－２５℃程度に冷却されて、吹出口７３から吹き出される。ここで、送風された空気が、伝熱表面によって冷却されるため、空気中の水分が、伝熱表面に凝縮（凍結）する。このため、伝熱表面に、霜が付着（成長）する。また、気化した冷媒は、再び圧縮機１０により圧縮される。

【0043】

また、蒸発器４０ａ～４０ｃの全てにおいて、空気を冷却する場合は、図３に示すように、電磁弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃが開にされる。これにより、蒸発器４０ａから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ａを介して圧縮機１０に流入する。また、蒸発器４０ｂから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ｂを介して圧縮機１０に流入する。また、蒸発器４０ｃから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ｃを介して圧縮機１０に流入する。なお、この場合、冷媒流路５２には、膨張部３１があるため、冷媒流路５１の方が圧力損失が小さくなる。このため、冷媒流路５２には冷媒がほとんど流れない。

【0044】

また、図４に示すように、冷却時は、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）が順方向に駆動されて、吸込口７４から空気を吸入し、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）を通り、吹出口７３から冷却された空気が吹き出される。

【0045】

また、全ての蒸発器４０ａ～４０ｃにより冷却処理を行っている場合に、捕集部としての蒸発器４２の除霜が行われる。蒸発器４２の霜は、加熱されることにより融解されて、排出部７６より排水される。

【0046】

また、図８に示すように、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）による空気の冷却時では、圧縮機１０において、冷媒は、Ａ１の状態からＡ２の状態に（加圧）圧縮される。そして、凝縮器２０において、冷媒は、Ａ２の状態からＡ３の状態に凝縮される。そして、膨張弁３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）において、冷媒は、Ａ３の状態からＡ４の状態に減圧（膨張）される。そして、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）において、冷媒は、Ａ４の状態からＡ１の状態にされる。

【0047】

（除霜時の動作）
次に、冷却装置１００の除霜時の動作について説明する。なお、除霜とは、蒸発器４０ａ～４０ｃの伝熱表面に付着した霜を取り除くことを意味する。

【0048】

除霜時には、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の伝熱表面に、冷却時よりも速い流速の空気が送られる。具体的には、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）から送られる空気の流速が、冷却時に送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）から送られる空気の流速よりも大きくなるように、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）が駆動される。また、除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の温度が高くなるように冷媒の流量が調整される。ただし、除霜時の蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の伝熱表面の温度は、０℃以下である。たとえば、冷媒は、膨張弁３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）において、０℃中圧とされ、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に流入する。また、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）では、低温空気（－２５℃程度）による気流による除霜により、冷媒は、－１０℃中圧の過冷却状態となる。伝熱表面の温度を、冷却時の伝熱表面の温度よりも高くすることにより、霜の付着強度は小さくなる。これにより、除霜時に、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）から送風される空気によって、伝熱表面に付着した霜を容易に取り除くことが可能になる。

【0049】

蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から取り除かれて下流に飛ばされた霜は、捕集部としての蒸発器４２により捕集される。この際に、蒸発器４２は、除霜中の蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から冷媒が供給されて冷却される。この場合、蒸発器４２は、除霜中の蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）よりも低い温度に冷却される。たとえば、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から流出する－１０℃中圧の過冷却状態の冷媒は、膨張部３１により膨張されて、低温（－４０℃程度）低圧となる。そして、蒸発器４２において、流入した低温（－４０℃程度）低圧の冷媒が蒸発されて、空気が冷却されるとともに、水分および霜の捕集が行われる。これにより、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による除霜により－２０℃程度に上昇した空気温度が、蒸発器４２により再冷却されて－２５℃程度にされる。また、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時には、送風機４３が駆動される。

【0050】

また、蒸発器４０ａ～４０ｃの除霜処理は、たとえば、数時間毎に、数分間の間に行われる。なお、除霜の時間は、環境温度、湿度、冷却装置１００の大きさなどによって異なるので、上記の時間に限られない。

【0051】

図５に示す除霜処理の第１例では、蒸発器４０ａの除霜処理が行われる。また、蒸発器４０ｂおよび４０ｃでは、冷却処理が行われる。

【0052】

蒸発器４０ａの除霜が行われ、蒸発器４０ｂおよび４０ｃにおいて空気を冷却する場合は、図５に示すように、電磁弁５１ａが閉にされ、電磁弁５１ｂ、５１ｃが開にされる。これにより、蒸発器４０ａから流出した冷媒は、冷媒流路５２の逆流防止弁５２ａ、膨張部３１を介して蒸発器４２に流入する。そして、蒸発器４２から流出した冷媒は、圧縮機１０に流入する。また、蒸発器４０ｂから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ｂを介して圧縮機１０に流入する。また、蒸発器４０ｃから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ｃを介して圧縮機１０に流入する。

【0053】

なお、図５では、蒸発器４０ａの除霜を行い、蒸発器４０ｂおよび４０ｃでは、冷却を行う例を示しているが、蒸発器４０ａまたは４０ｃの除霜を行う場合も同様である。つまり、蒸発器４０ｂの除霜が行われ、蒸発器４０ａおよび４０ｃにおいて空気を冷却する場合は、電磁弁５１ｂが閉にされ、電磁弁５１ａ、５１ｃが開にされる。また、蒸発器４０ｃの除霜が行われ、蒸発器４０ａおよび４０ｂにおいて空気を冷却する場合は、電磁弁５１ｃが閉にされ、電磁弁５１ａ、５１ｂが開にされる。

【0054】

除霜処理が行われる蒸発器４０ａでは、吸込口７４から吸入する空気の温度が蒸発器４０ａの伝熱表面の温度よりも高くなるため、冷媒から熱量（エネルギー）が奪われる。また、除霜処理が行われる蒸発器４０ａでは、霜の融解により冷媒から熱量（エネルギー）が奪われる。

【0055】

図６に示すように、除霜時は、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）が逆方向に駆動される。そして、除霜時は、吸込口７４から空気を吸入し、蒸発器４０ａを含む空気流路７１および７２内を空気が循環する。また、蒸発器４２により冷却および除湿された空気が吹出口７３から吐出される。なお、図６では、蒸発器４０ａの除霜を行い、蒸発器４０ｂおよび４０ｃでは、冷却を行う例を示しているが、蒸発器４０ａまたは４０ｃの除霜を行う場合も同様である。

【0056】

図７に示す除霜処理の第２例では、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃの除霜処理が行われる。

【0057】

蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃの全ての除霜が行われる場合は、図７に示すように、電磁弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃが閉にされる。これにより、蒸発器４０ａから流出した冷媒は、冷媒流路５２の逆流防止弁５２ａ、膨張部３１を介して蒸発器４２に流入する。また、蒸発器４０ｂから流出した冷媒は、冷媒流路５２の逆流防止弁５２ｂ、膨張部３１を介して蒸発器４２に流入する。また、蒸発器４０ｃから流出した冷媒は、冷媒流路５２の逆流防止弁５２ｃ、膨張部３１を介して蒸発器４２に流入する。そして、蒸発器４２から流出した冷媒は、圧縮機１０に流入する。

【0058】

また、図９に示すように、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時では、圧縮機１０において、冷媒は、Ｂ１の状態からＢ２の状態に（加圧）圧縮される。そして、凝縮器２０において、冷媒は、Ｂ２の状態からＢ３の状態に凝縮される。そして、膨張弁３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）において、冷媒は、Ｂ３の状態からＢ４の状態に減圧（膨張）される。そして、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）において、冷媒は、Ｂ４の状態からＢ５の状態に凝縮される。そして、膨張部３１において、冷媒は、Ｂ５の状態からＢ６の状態に減圧（膨張）される。そして、蒸発器４２において、冷媒は、Ｂ６の状態からＢ１の状態にされる。

【0059】

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0060】

第１実施形態では、上記のように、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による昇華および剥離による除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に直列に接続され、膨張部３１によって膨張された冷媒を蒸発させるとともに、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から気流により取り除かれた霜および水分を捕集する蒸発器４２を設ける。これにより、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による昇華および剥離による除霜時において、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から気流により取り除かれた霜および水分を蒸発器４２により捕集することができる。また、蒸発器４２において冷媒を蒸発させることにより、霜および水分の捕集時に空気流路７１および７２の空気を冷却させることができる。その結果、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による昇華および剥離による除霜時に、水分を含む高い温度の空気が冷却空間に流れ込むのを抑制することができる。また、蒸発器４２を、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に対して直列に接続することにより、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）を通過した冷媒を蒸発器４２において用いることができる。これにより、蒸発器４２を蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に対して並列に接続する場合と異なり、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）と蒸発器４２とに冷媒を分けて供給する必要がないので、循環させる冷媒の総量が多くなることを抑制することができる。

【0061】

また、第１実施形態では、上記のように、制御部６０を、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の温度を冷却時よりも高くするとともに、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）による送風により蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の霜を気流により取り除く制御を行うように構成する。これにより、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の温度を冷却時よりも高くした状態で、送風機４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）により蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に送風することにより、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に付着した霜を容易に取り除くことができる。また、除霜時において蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の温度を高くするので、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）において冷媒が受け取る熱量を小さくすることができる。これにより、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に直列に接続され、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から流出する冷媒が流入する蒸発器４２において、冷媒が受けることが可能な熱量を大きくすることができる。その結果、蒸発器４２における冷却能力を向上させることができる。

【0062】

また、第１実施形態では、上記のように、蒸発器４２を、複数の蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃのうち除霜されている蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から流出する冷媒が膨張部３１を介して流入するとともに、複数の蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃのうち空気を冷却している蒸発器４０ｂ、４０ｃ（４０ａ）から流出する冷媒が流入しないように構成する。これにより、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、除霜中の蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から流出する液体の冷媒を蒸発させて蒸発器４２を冷却することができる。また、蒸発器４０ｂ、４０ｃ（４０ａ）による空気の冷却時に、冷却中の蒸発器４０ｂ、４０ｃ（４０ａ）から流出する気体の冷媒を蒸発器４２を介さずに圧縮機１０に戻すことができる。

【0063】

また、第１実施形態では、上記のように、蒸発器４２を、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から空気が送られる下流の空気流路７２内に設ける。また、蒸発器４２を、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から送られる空気を、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）による冷却時の温度に冷却するように構成する。これにより、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時においても、蒸発器４２により、空気を冷却時と同じ温度に冷却することができるので、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時および冷却時の両方において、冷却温度が変化するのを抑制することができる。

【0064】

また、第１実施形態では、上記のように、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）および圧縮機１０を蒸発器４２を介さずに接続する冷媒流路５１と、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）および蒸発器４２を膨張部３１を介して接続する冷媒流路５２と、冷媒流路５１に設けられた電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）と、冷媒流路５２に設けられた逆流防止弁５２ａ（５２ｂ、５２ｃ）と、を設ける。これにより、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）による空気の冷却時に、電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）を開くことにより冷媒流路５１に冷媒を流す第１状態にすることができる。また、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）を閉じることにより冷媒流路５２に冷媒を流す第２状態にすることができる。また、電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）を開いている場合に、冷媒流路５２を冷媒が蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）側に逆流するのを逆流防止弁５２ａ（５２ｂ、５２ｃ）により防止することができる。

【0065】

（第２実施形態）
次に、図１０～図１３を参照して、第２実施形態による冷却装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、蒸発器４２の除霜時に、蒸発器４２から流出する冷媒を蒸発器４０ａ～４０ｃに流入させる構成の例について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

【0066】

図１０に示すように、冷却装置２００は、圧縮機１０と、凝縮器２０と、膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、を備えている。また、冷却装置２００は、膨張部３１と、蒸発器４２と、を備えている。また、冷却装置２００は、アキュムレータ１１と、ストレーナ１２と、を備えている。また、冷却装置２００は、逆止弁１３と、ストレーナ１４と、キャピラリ１５と、を備えている。また、冷却装置２００は、送風機２１と、送風機４１ａ、４１ｂ、４１ｃと、送風機４３と、を備えている。

【0067】

また、冷却装置２００は、冷媒流路５１と、電磁弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃと、を備えている。また、冷却装置２００は、冷媒流路５２と、逆流防止弁５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、を備えている。

【0068】

ここで、第２実施形態では、冷却装置２００は、蒸発器４２の除霜時に、凝縮器２０から流出する冷媒を蒸発器４２に流入させた後、膨張弁３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）を介して蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に流入させる第３状態と、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、凝縮器２０から流出する冷媒を膨張弁３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）を介して蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に流入させた後、膨張部３１を介して蒸発器４２に流入させる第４状態と、が切り替えられるように構成されている。

【0069】

具体的には、冷却装置２００は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）および圧縮機１０を蒸発器４２を介さずに接続する冷媒流路５１と、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）および蒸発器４２を膨張部３１を介して接続する冷媒流路５２と、を備えている。また、冷却装置２００は、凝縮器２０および蒸発器４２を蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）を介さずに接続する冷媒流路５３と、蒸発器４２および蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）を膨張弁３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）を介して接続する冷媒流路５４と、を備えている。また、冷却装置２００は、凝縮器２０および蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）を蒸発器４２を介さずに接続する冷媒流路５５と、冷媒流路５１に設けられた電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）と、を備えている。また、冷却装置２００は、冷媒流路５２に設けられた逆流防止弁５２ａ（５２ｂ、５２ｃ）と、冷媒流路５３に設けられた電磁弁５３ａと、冷媒流路５４に設けられた逆流防止弁５４ａと、を備えている。なお、冷媒流路５１は、特許請求の範囲の「第１冷媒流路」、「第２冷媒流路切替部」の一例である。また、電磁弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、特許請求の範囲の「第１の弁」、「第２冷媒流路切替部」の一例である。また、冷媒流路５２は、特許請求の範囲の「第２冷媒流路」、「第２冷媒流路切替部」の一例である。また、逆流防止弁５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、特許請求の範囲の「第１逆流防止部」、「第２冷媒流路切替部」の一例である。また、冷媒流路５３は、特許請求の範囲の「第３冷媒流路」、「第２冷媒流路切替部」の一例である。また、電磁弁５３ａは、特許請求の範囲の「第２の弁」、「第２冷媒流路切替部」の一例である。また、冷媒流路５４は、特許請求の範囲の「第４冷媒流路」、「第２冷媒流路切替部」の一例である。また、逆流防止弁５４ａは、特許請求の範囲の「第２逆流防止部」、「第２冷媒流路切替部」の一例である。また、冷媒流路５５は、特許請求の範囲の「第５冷媒流路」、「第２冷媒流路切替部」の一例である。

【0070】

また、冷却装置２００は、蒸発器４２および圧縮機を接続する冷媒流路５６と、冷媒流路５６に設けられた電磁弁５６ａを備えている。

【0071】

また、第２実施形態では、蒸発器４２は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による昇華および剥離による除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から気流により取り除かれた霜および水分を捕集するように構成されている。つまり、蒸発器４２は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）から剥離した（取り除かれた）霜および水分を捕集する捕集部として設けられている。蒸発器４２は、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃに対して共通に設けられている。捕集部としての蒸発器４２は、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による昇華および剥離による除霜時に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に直列に接続され、膨張部３１によって膨張された冷媒を蒸発させる。

【0072】

また、捕集部としての蒸発器４２は、捕集した霜を除霜する際に、凝縮器２０から流出する中温（たとえば、３０℃程度）高圧の冷媒により加温されて除霜される。

【0073】

蒸発器４２の除霜が行われ、蒸発器４０ａ～４０ｃの全てにおいて、空気を冷却する場合は、図１１に示すように、電磁弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃが開にされる。また、電磁弁５３ａが開にされる。また、電磁弁５５ａが閉にされる。また、電磁弁５６ａが閉にされる。これにより、凝縮器２０から流出した冷媒は、冷媒流路５３を介して蒸発器４２に流入する。そして、蒸発器４２から流出した冷媒は、冷媒流路５４を介して膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃに流入する。膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃから流出した冷媒は、それぞれ、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃに流入する。また、蒸発器４０ａから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ａを介して圧縮機１０に流入する。また、蒸発器４０ｂから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ｂを介して圧縮機１０に流入する。また、蒸発器４０ｃから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ｃを介して圧縮機１０に流入する。なお、この場合、冷媒流路５２には、膨張部３１があるため、冷媒流路５１の方が圧力損失が小さくなる。このため、冷媒流路５２には冷媒がほとんど流れない。

【0074】

図１１に示す例では、冷媒は、圧縮機１０により圧縮される。これにより、冷媒は、高温（６０℃程度）高圧となる。次に、圧縮機１０により圧縮された冷媒は、凝縮器２０により冷却されることにより凝縮（液化）される。これにより、冷媒は、中温（３０℃程度）高圧となる。次に、中温（３０℃程度）高圧の冷媒は、蒸発器４２の除霜により、熱量が奪われて１０℃中圧の過冷却状態となる。蒸発器４２から流出する１０℃中圧の過冷却状態の冷媒は、膨張弁３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）において、低温（－４０℃程度）低圧となる。そして、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）において、流入した低温（－４０℃程度）低圧の冷媒が蒸発されて、空気が冷却される。これにより、冷媒は、－３０℃低圧となる。その後、冷媒は、冷媒流路５１を通って圧縮機１０に戻される。

【0075】

蒸発器４０ａの除霜が行われ、蒸発器４０ｂおよび４０ｃにおいて空気を冷却する場合は、図１２に示すように、電磁弁５１ａが閉にされ、電磁弁５１ｂ、５１ｃが開にされる。また、電磁弁５３ａが閉にされる。また、電磁弁５５ａが開にされる。また、電磁弁５６ａが開にされる。これにより、凝縮器２０から流出した冷媒は、冷媒流路５５を介して膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃに流入する。膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃから流出した冷媒は、それぞれ、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃに流入する。蒸発器４０ａから流出した冷媒は、冷媒流路５２の逆流防止弁５２ａ、膨張部３１を介して蒸発器４２に流入する。そして、蒸発器４２から流出した冷媒は、冷媒流路５６を介して圧縮機１０に流入する。また、蒸発器４０ｂから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ｂを介して圧縮機１０に流入する。また、蒸発器４０ｃから流出した冷媒は、冷媒流路５１の電磁弁５１ｃを介して圧縮機１０に流入する。

【0076】

図１２に示す例では、冷媒は、圧縮機１０により圧縮される。これにより、冷媒は、高温（６０℃程度）高圧となる。次に、圧縮機１０により圧縮された冷媒は、凝縮器２０により冷却されることにより凝縮（液化）される。これにより、冷媒は、中温（３０℃程度）高圧となる。次に、中温（３０℃程度）高圧の冷媒は、膨張弁３０ａにより膨張されて、０℃中圧とされ、蒸発器４０ａに流入する。また、中温（３０℃程度）高圧の冷媒は、膨張弁３０ｂ（３０ｃ）により膨張されて、－４０℃低圧とされ、蒸発器４０ｂ（４０ｃ）に流入する。また、蒸発器４０ａでは、低温空気（－２５℃程度）による気流による除霜により、冷媒は、－１０℃中圧の過冷却状態となる。また、蒸発器４０ｂ（４０ｃ）において、流入した低温（－４０℃程度）低圧の冷媒が蒸発されて、空気が冷却される。これにより、冷媒は、－３０℃低圧となる。蒸発器４０ａから流出する－１０℃中圧の過冷却状態の冷媒は、膨張部３１により膨張されて、低温（－４０℃程度）低圧となる。そして、蒸発器４２において、流入した低温（－４０℃程度）低圧の冷媒が蒸発されて、空気が冷却されるとともに、水分および霜の捕集が行われる。これにより、冷媒は、－３０℃低圧となる。そして、蒸発器４０ｂ、４０ｃ、および４２から流出するー３０℃低圧の冷媒は、圧縮機１０に戻される。

【0077】

なお、図１２では、蒸発器４０ａの除霜を行い、蒸発器４０ｂおよび４０ｃでは、冷却を行う例を示しているが、蒸発器４０ａまたは４０ｃの除霜を行う場合も同様である。つまり、蒸発器４０ｂの除霜が行われ、蒸発器４０ａおよび４０ｃにおいて空気を冷却する場合は、電磁弁５１ｂが閉にされ、電磁弁５１ａ、５１ｃが開にされる。また、電磁弁５３ａが閉にされる。また、電磁弁５５ａが開にされる。また、電磁弁５６ａが開にされる。また、蒸発器４０ｃの除霜が行われ、蒸発器４０ａおよび４０ｂにおいて空気を冷却する場合は、電磁弁５１ｃが閉にされ、電磁弁５１ａ、５１ｂが開にされる。また、電磁弁５３ａが閉にされる。また、電磁弁５５ａが開にされる。また、電磁弁５６ａが開にされる。

【0078】

蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃの全ての除霜が行われる場合は、図１３に示すように、電磁弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃが閉にされる。また、電磁弁５３ａが閉にされる。また、電磁弁５５ａが開にされる。また、電磁弁５６ａが開にされる。これにより、凝縮器２０から流出した冷媒は、冷媒流路５５を介して膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃに流入する。膨張弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃから流出した冷媒は、それぞれ、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃに流入する。蒸発器４０ａから流出した冷媒は、冷媒流路５２の逆流防止弁５２ａ、膨張部３１を介して蒸発器４２に流入する。また、蒸発器４０ｂから流出した冷媒は、冷媒流路５２の逆流防止弁５２ｂ、膨張部３１を介して蒸発器４２に流入する。また、蒸発器４０ｃから流出した冷媒は、冷媒流路５２の逆流防止弁５２ｃ、膨張部３１を介して蒸発器４２に流入する。そして、蒸発器４２から流出した冷媒は、圧縮機１０に流入する。

【0079】

図１３に示す例では、冷媒は、圧縮機１０により圧縮される。これにより、冷媒は、高温（６０℃程度）高圧となる。次に、圧縮機１０により圧縮された冷媒は、凝縮器２０により冷却されることにより凝縮（液化）される。これにより、冷媒は、中温（３０℃程度）高圧となる。次に、中温（３０℃程度）高圧の冷媒は、膨張弁３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）により膨張されて、０℃中圧とされ、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）に流入する。また、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）では、低温空気（－２５℃程度）による気流による除霜により、冷媒は、－１０℃中圧の過冷却状態となる。蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃから流出する－１０℃中圧の過冷却状態の冷媒は、膨張部３１により膨張されて、低温（－４０℃程度）低圧となる。そして、蒸発器４２において、流入した低温（－４０℃程度）低圧の冷媒が蒸発されて、空気が冷却されるとともに、水分および霜の捕集が行われる。これにより、冷媒は、－３０℃低圧となる。そして、蒸発器４２から流出するー３０℃低圧の冷媒は、圧縮機１０に戻される。

【0080】

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0081】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の気流による昇華および剥離による除霜時に、水分を含む高い温度の空気が冷却空間に流れ込むのを抑制することができる。また、循環させる冷媒の総量が多くなることを抑制することができる。

【0082】

また、第２実施形態では、上記のように、蒸発器４２の除霜時に、電磁弁５３ａを開くことにより冷媒流路５３に冷媒を流す第３状態にすることができるとともに、蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）の除霜時に、電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）および電磁弁５３ａを閉じることにより冷媒流路５２に冷媒を流す第４状態にすることができる。また、電磁弁５１ａ（５１ｂ、５１ｃ）を開いている場合に、冷媒流路５２を冷媒が蒸発器４０ａ（４０ｂ、４０ｃ）側に逆流するのを逆流防止弁５２ａ（５２ｂ、５２ｃ）により防止することができる。また、電磁弁５３ａを閉じている場合に、冷媒流路５４を冷媒が蒸発器４２側に逆流するのを逆流防止弁５４ａにより防止することができる。

【0083】

また、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。

【0084】

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0085】

たとえば、上記第１および第２実施形態では、冷却のための蒸発器を３つ設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却のための蒸発器を１つ、２つ、または、４つ以上設けてもよい。

【0086】

また、上記第１および第２実施形態では、複数の蒸発器を１つずつ順次除霜処理を行う構成、複数の蒸発器の全てを並行して除霜処理を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１以上の蒸発器により冷却処理を行いながら、複数の蒸発器の除霜処理を行ってもよい。

【0087】

また、上記第１および第２実施形態では、蒸発器（冷却用蒸発器）による空気の冷却時と、蒸発器（冷却用蒸発器）の除霜時とにおいて、蒸発器（冷却用蒸発器）に送る気流（風）の向きが反対(逆)である構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却用蒸発器による空気の冷却時と、冷却用蒸発器の除霜時とにおいて、冷却用蒸発器に送る気流（風）の向きが同じであってもよい。

【0088】

また、上記第１および第２実施形態では、第１膨張部として膨張弁を用いる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１膨張部として、エジェクタなどの膨張弁以外の部材を用いてもよい。

【0089】

また、上記第１および第２実施形態では、第２膨張部として開度が一定である膨張部を用いる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２膨張部として膨張弁を用いて、第２膨張部の開度を制御により調整してもよい。

【0090】

また、上記第１および第２実施形態では、冷却のための複数の蒸発器（冷却用蒸発器）に対して、霜を捕集するための共通の蒸発器（捕集用蒸発器）を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却のための冷却用蒸発器に対して、個別に捕集用蒸発器を設けてもよい。この場合、同じ空気の流路に配置された対応する冷却用蒸発器および捕集用蒸発器の冷媒流路を直列に接続することが好ましい。

【0091】

また、上記第１および第２実施形態では、電磁弁の開閉により冷媒流路を切り替える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、三方弁などにより、冷媒流路を切り替えてもよい。

【0092】

また、上記第２実施形態では、蒸発器（冷却用蒸発器）による空気の冷却時に、凝縮器から流出する冷媒を捕集部としての蒸発器（捕集用蒸発器）を介して蒸発器（冷却用蒸発器）に流入させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却用蒸発器による空気の冷却時に、凝縮器から流出する冷媒を捕集用蒸発器を介さずに、冷却用蒸発器に流入させてもよい。つまり、第２実施形態において、蒸発器４０ａ、４０ｂ、４０ｃ（冷却用蒸発器）による空気の冷却時に、電磁弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５５ａを開にし、電磁弁５３ａを閉にしてもよい。

【符号の説明】

【0093】

１０ 圧縮機
２０ 凝縮器
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ 膨張弁（第１膨張部）
３１ 膨張部（第２膨張部）
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 蒸発器（冷却用蒸発器）
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 送風機
４２ 蒸発器（捕集用蒸発器）
５１ 冷媒流路（第１冷媒流路、第１冷媒流路切替部、第２冷媒流路切替部）
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 電磁弁（第１の弁、第１冷媒流路切替部、第２冷媒流路切替部）
５２ 冷媒流路（第２冷媒流路、第１冷媒流路切替部、第２冷媒流路切替部）
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ 逆流防止弁（第１逆流防止部、第１冷媒流路切替部、第２冷媒流路切替部）
５３ 冷媒流路（第３冷媒流路、第２冷媒流路切替部）
５３ａ 電磁弁（第２の弁、第２冷媒流路切替部）
５４ 冷媒流路（第４冷媒流路、第２冷媒流路切替部）
５４ａ 逆流防止弁（第２逆流防止部、第２冷媒流路切替部）
５５ 冷媒流路（第５冷媒流路、第２冷媒流路切替部）
６０ 制御部
７１、７２ 空気流路
１００、２００ 冷却装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】