JP2004100993A - 冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全性はもとより地球環境に最も好適な冷却媒体である空気を用いて被冷却物を冷却する冷却装置を提供する。
【解決手段】空気を圧縮する圧縮機１と、圧縮機１で圧縮された空気から熱を放出させる放熱器２と、放熱器２で冷却された空気を減圧して膨張させる膨張機５と、膨張機５で減圧された空気により缶飲料Ｓを冷却する食品収容器６とを備えた構造となっている。これにより、地球環境に最適な空気により缶飲料Ｓが冷却される。
【選択図】 図１
【解決手段】空気を圧縮する圧縮機１と、圧縮機１で圧縮された空気から熱を放出させる放熱器２と、放熱器２で冷却された空気を減圧して膨張させる膨張機５と、膨張機５で減圧された空気により缶飲料Ｓを冷却する食品収容器６とを備えた構造となっている。これにより、地球環境に最適な空気により缶飲料Ｓが冷却される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶飲料等の被冷却物の冷却媒体として空気を使用する冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動販売機、冷凍・冷蔵ショーケース等に収納されている被冷却物（商品）を冷却する装置としてフロン冷媒を用いたものが一般的となっているが、近年はフロンによるオゾン層の破壊が重要な懸案事項となっており、フロン冷媒に代わる代替冷却媒体が種々検討されている。
【０００３】
この代替冷却媒体として、二酸化炭素やプロパン、ブタン等の炭化水素冷媒などが検討されており、これらの冷却媒体を用いてオゾン層の破壊防止、ひいては地球環境の保全を図るようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１５５５４０号公報（第２頁の段落番号［０００３］）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷媒として二酸化炭素を使用するときは地球温暖化の要因となるし、また、炭化水素冷媒は引火性を有するもの多く、取り扱い上危険なものとなっている。
【０００６】
本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、安全性はもとより地球環境に最も好適な冷却媒体である空気を用いて被冷却物を冷却する冷却装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、請求項１に係る冷却装置は、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気から熱を放出させる放熱器と、放熱器で冷却された空気を減圧して膨張させる膨張機と、膨張機で減圧された空気により缶飲料等の被冷却物を冷却する被冷却物冷却器とを備えた構造となっている。
【０００８】
請求項１の発明によれば、空気が圧縮機で断熱圧縮され、等エントロピ線に沿って変化し高温高圧の空気となる。この高温高圧の空気は放熱器で等圧状態で放熱される。この等圧空気は膨張機で断熱膨張され、等エントロピ線に沿って変化し低温空気となる。この低温空気を被冷却物に送風することにより、被冷却物が冷却される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に係る冷却装置において、放熱器で冷却された空気を貯留する空気貯留器と、空気貯留器から膨張機に導かれる空気流通を開閉制御する開閉弁とを有する構造となっている。
【００１０】
請求項２の発明によれば、空気貯留器内に放熱空気を予め貯留し、これを開閉弁で流通制御できるため、必要に合わせて被冷却物を冷却することできる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の冷却装置において、被冷却物冷却器として、被冷却物を収容しかつ膨張機で減圧された空気が流通する被冷却物収容器を用いるとともに、被冷却物収容器内の圧力を調整する圧力調整弁を設けた構造となっている。
【００１２】
請求項３の発明によれば、被冷却物を冷却するときは、これを被冷却物収容器に収容し、減圧された空気を被冷却物収容器内に流通させればよい。また、被冷却物収容器内の圧力が圧力調整弁で調整され、収容器の安全が確保される。
【００１３】
請求項４の発明の如く、圧縮機の回転駆動軸を膨張機の回転出力軸に連係させ、膨張機の回転出力により圧縮機を回転するようにしても良い。また、請求項５の発明の如く、膨張機の回転出力を発電機に伝達して発電機の駆動力として使用するようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４は本発明に係る冷却装置の一実施形態を示すもので、図１は冷却装置の空気循環回路図、図２は冷却装置のモリエル線図上に表した空気圧力・エンタルピの変化図、図３は食品収容器の概略構造図、図４は圧縮機と膨張機との連係構造を示す概略図である。
【００１５】
この冷却装置は空気を冷媒として使用するもので、図１に示すように、圧縮機１、放熱器２、空気貯留器３、電磁弁４、膨張機５、食品収容器６及び圧力調整弁７を順次連結し、実線矢印に示すように、順次空気を流すようになっている。
【００１６】
圧縮機１は外部から空気を吸入しこれを断熱圧縮するもので、この空気圧縮により、外気温度３５℃で１気圧の空気（大気）（図１のＡ，図２のＡ点）が、等エントロピ線に沿って圧力上昇し、１１０℃で２．５気圧にする（図１のＢ，図２のＢ点）。
【００１７】
放熱器２は圧縮機１で高温高圧となった空気を放熱するもので、高温高圧空気が通る熱交換コイル部２ａと送風機２ｂとからなる。ここで、送風機２ｂにより熱交換コイル部２ａに向かって大気を送風するときは、熱交換コイル部２ａの内部を通る空気と大気との間で熱交換し、熱交換コイル部２ａ内の空気の放熱を行う。これにより、空気圧を変えることなく（２．５気圧）、温度を３５℃に低下させる（図１のＣ，図２のＣ点）。
【００１８】
空気貯留器３は放熱器２で放熱された空気を貯留し、また、電磁弁４は空気貯留器３に貯留された空気の流通を開閉制御する。
【００１９】
膨張機５は空気貯留器３から流入した空気を減圧して断熱膨張させるものである。また、この膨張機５の断熱膨張により、温度がー３３℃となり、圧力を１気圧に戻している（図１のＤ，図２のＤ点）。また、膨張機５は空気が２．５気圧から１気圧に変動するため、膨張機５として例えばスクロール式の膨張機（図４に示す膨張機）を使用するときは、その差圧により回転力を得ることができる。この回転力をシャフト８を通じて発電機９に出力するときは、発電器９の駆動力として利用される。
【００２０】
食品収容器（被冷却物収容器）６は箱状に形成されたもので、図３に示すように、内部に被冷却物、例えば缶飲料Ｓを収容できるうようになっている。また、食品収容器６の側壁６ａには膨張機５から給送された空気を多数に亘って分岐する分岐管６ｂが設置されており、この分岐管６ｂを通じて缶商品Ｓ全体に膨張空気が吹き出されるようになっている。一方、側壁６ａと対向する側壁６ｃには複数（図３では三つ股）となっている集合管６ｄが設置されており、この集合管６ｄを通じて食品収容器６内の空気を圧力調整弁７側に流出させている。
【００２１】
圧力調整弁７は食品収容器６内の圧力を調整するもので、食品収容器６の下流に設置して食品収容器６の損壊を防止している。また、この圧力調整弁７を通過した空気は外部に放出されることとなる。
【００２２】
本実施形態によれば、圧縮機１で吸入された空気（大気）が断熱圧縮され、更に放熱器２で放熱されて空気貯留器３に貯留される。この貯留された空気は膨張機５により断熱膨張され冷却空気となる。そして、この冷却空気により缶飲料Ｓが冷却される。このように、缶飲料Ｓの冷却媒体として空気が用いられているため、地球環境に最適な冷却媒体で冷却されることとなる。
【００２３】
また、空気貯留器３に一旦貯留された冷却媒体が用いられ、また、冷却を必要とするときは電磁弁４を開放すればよいため、缶飲料Ｓを適宜冷却することができる。
【００２４】
更に、冷却を必要とする缶飲料Ｓのみを食品収容器６に収容すればよく、従来の自動販売機の如く無用に多数の缶飲料Ｓを冷却する必要がない。
【００２５】
更にまた、膨張機４で得られる回転出力が発電機９の駆動力として利用されるため、電気エネルギーを得ることができ、省エネが実現される。
【００２６】
図４は膨張機５の回転出力利用例の他の例を示すものである。前記実施形態では膨張機５の回転出力を発電機９の駆動力として利用しているが、ここでは、圧縮機１の駆動力として利用している。
【００２７】
即ち、圧縮機１及び膨張機５は図４に示すように共にスクロール式の圧縮・膨張機構を採用している。まず、圧縮機１はガス吸入口１１を外側にガス吐出口１２を中央にそれぞれ有するもので、旋回スクロール１３を図４の矢印方向（図４に向かって右回り）に回転してガス吸入口１１から流入した空気を固定スクロール１４との間で圧縮し、ガス吐出口１２から吐出する構成となっている。
【００２８】
一方、膨張機５は前記圧縮機１とは逆の構成、即ちガス吐出口５１を外側にガス吸入口５２を内側にそれぞれ有し、旋回スクロール５３を図４の矢印方向（図４に向かって左回り）に回転してガス吸入口５２から流入した空気を固定スクロール５４との間で膨張させ、ガス吐出口５１から吐出する構成となっている。
【００２９】
更に、圧縮機１の回転駆動軸と膨張機５の回転出力軸は図４に示すようにシャフト１０で連結しており、膨張機５の駆動により圧縮機１が駆動する構成となっている。
【００３０】
このように構成することにより、膨張機５の回転出力が圧縮機１の駆動力に利用され、これまた、省エネが実現される。
【００３１】
なお、前記実施形態では膨張機５と発電機９、膨張機５と圧縮機１をそれぞれシャフト８，１０で直結連係しているが、継手等を介して連結してもよいことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、被冷却物の冷却媒体として空気を用いており、地球環境に最適な冷却媒体となっている。
【００３３】
請求項２の発明によれば、空気貯留器内に放熱空気を予め貯留し、これを開閉弁で流通制御できるため、必要に合わせて被冷却物を冷却することできる。
【００３４】
請求項３の発明によれば、被冷却物収容器内の圧力が圧力調整弁で調整され、収容器の安全が確保される。
【００３５】
請求項４の発明によれば、膨張機の回転出力を発電機の駆動力として、また、請求項５の発明によれば、膨張機の回転出力を圧縮機の駆動力として利用することができるため、省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却装置の空気循環回路図
【図２】冷却装置のモリエル線図上に表した空気圧力・エンタルピの変化図
【図３】食品収容器の概略構造図
【図４】圧縮機と膨張機との連係構造を示す概略図
【符号の説明】
１…圧縮機、２…放熱器、３…空気貯留器、４…電磁弁、５…膨張機、６…食品収容器、７…圧力調整弁、８，１０…シャフト、９…発電機。
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶飲料等の被冷却物の冷却媒体として空気を使用する冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動販売機、冷凍・冷蔵ショーケース等に収納されている被冷却物（商品）を冷却する装置としてフロン冷媒を用いたものが一般的となっているが、近年はフロンによるオゾン層の破壊が重要な懸案事項となっており、フロン冷媒に代わる代替冷却媒体が種々検討されている。
【０００３】
この代替冷却媒体として、二酸化炭素やプロパン、ブタン等の炭化水素冷媒などが検討されており、これらの冷却媒体を用いてオゾン層の破壊防止、ひいては地球環境の保全を図るようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１５５５４０号公報（第２頁の段落番号［０００３］）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷媒として二酸化炭素を使用するときは地球温暖化の要因となるし、また、炭化水素冷媒は引火性を有するもの多く、取り扱い上危険なものとなっている。
【０００６】
本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、安全性はもとより地球環境に最も好適な冷却媒体である空気を用いて被冷却物を冷却する冷却装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため、請求項１に係る冷却装置は、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気から熱を放出させる放熱器と、放熱器で冷却された空気を減圧して膨張させる膨張機と、膨張機で減圧された空気により缶飲料等の被冷却物を冷却する被冷却物冷却器とを備えた構造となっている。
【０００８】
請求項１の発明によれば、空気が圧縮機で断熱圧縮され、等エントロピ線に沿って変化し高温高圧の空気となる。この高温高圧の空気は放熱器で等圧状態で放熱される。この等圧空気は膨張機で断熱膨張され、等エントロピ線に沿って変化し低温空気となる。この低温空気を被冷却物に送風することにより、被冷却物が冷却される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に係る冷却装置において、放熱器で冷却された空気を貯留する空気貯留器と、空気貯留器から膨張機に導かれる空気流通を開閉制御する開閉弁とを有する構造となっている。
【００１０】
請求項２の発明によれば、空気貯留器内に放熱空気を予め貯留し、これを開閉弁で流通制御できるため、必要に合わせて被冷却物を冷却することできる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の冷却装置において、被冷却物冷却器として、被冷却物を収容しかつ膨張機で減圧された空気が流通する被冷却物収容器を用いるとともに、被冷却物収容器内の圧力を調整する圧力調整弁を設けた構造となっている。
【００１２】
請求項３の発明によれば、被冷却物を冷却するときは、これを被冷却物収容器に収容し、減圧された空気を被冷却物収容器内に流通させればよい。また、被冷却物収容器内の圧力が圧力調整弁で調整され、収容器の安全が確保される。
【００１３】
請求項４の発明の如く、圧縮機の回転駆動軸を膨張機の回転出力軸に連係させ、膨張機の回転出力により圧縮機を回転するようにしても良い。また、請求項５の発明の如く、膨張機の回転出力を発電機に伝達して発電機の駆動力として使用するようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４は本発明に係る冷却装置の一実施形態を示すもので、図１は冷却装置の空気循環回路図、図２は冷却装置のモリエル線図上に表した空気圧力・エンタルピの変化図、図３は食品収容器の概略構造図、図４は圧縮機と膨張機との連係構造を示す概略図である。
【００１５】
この冷却装置は空気を冷媒として使用するもので、図１に示すように、圧縮機１、放熱器２、空気貯留器３、電磁弁４、膨張機５、食品収容器６及び圧力調整弁７を順次連結し、実線矢印に示すように、順次空気を流すようになっている。
【００１６】
圧縮機１は外部から空気を吸入しこれを断熱圧縮するもので、この空気圧縮により、外気温度３５℃で１気圧の空気（大気）（図１のＡ，図２のＡ点）が、等エントロピ線に沿って圧力上昇し、１１０℃で２．５気圧にする（図１のＢ，図２のＢ点）。
【００１７】
放熱器２は圧縮機１で高温高圧となった空気を放熱するもので、高温高圧空気が通る熱交換コイル部２ａと送風機２ｂとからなる。ここで、送風機２ｂにより熱交換コイル部２ａに向かって大気を送風するときは、熱交換コイル部２ａの内部を通る空気と大気との間で熱交換し、熱交換コイル部２ａ内の空気の放熱を行う。これにより、空気圧を変えることなく（２．５気圧）、温度を３５℃に低下させる（図１のＣ，図２のＣ点）。
【００１８】
空気貯留器３は放熱器２で放熱された空気を貯留し、また、電磁弁４は空気貯留器３に貯留された空気の流通を開閉制御する。
【００１９】
膨張機５は空気貯留器３から流入した空気を減圧して断熱膨張させるものである。また、この膨張機５の断熱膨張により、温度がー３３℃となり、圧力を１気圧に戻している（図１のＤ，図２のＤ点）。また、膨張機５は空気が２．５気圧から１気圧に変動するため、膨張機５として例えばスクロール式の膨張機（図４に示す膨張機）を使用するときは、その差圧により回転力を得ることができる。この回転力をシャフト８を通じて発電機９に出力するときは、発電器９の駆動力として利用される。
【００２０】
食品収容器（被冷却物収容器）６は箱状に形成されたもので、図３に示すように、内部に被冷却物、例えば缶飲料Ｓを収容できるうようになっている。また、食品収容器６の側壁６ａには膨張機５から給送された空気を多数に亘って分岐する分岐管６ｂが設置されており、この分岐管６ｂを通じて缶商品Ｓ全体に膨張空気が吹き出されるようになっている。一方、側壁６ａと対向する側壁６ｃには複数（図３では三つ股）となっている集合管６ｄが設置されており、この集合管６ｄを通じて食品収容器６内の空気を圧力調整弁７側に流出させている。
【００２１】
圧力調整弁７は食品収容器６内の圧力を調整するもので、食品収容器６の下流に設置して食品収容器６の損壊を防止している。また、この圧力調整弁７を通過した空気は外部に放出されることとなる。
【００２２】
本実施形態によれば、圧縮機１で吸入された空気（大気）が断熱圧縮され、更に放熱器２で放熱されて空気貯留器３に貯留される。この貯留された空気は膨張機５により断熱膨張され冷却空気となる。そして、この冷却空気により缶飲料Ｓが冷却される。このように、缶飲料Ｓの冷却媒体として空気が用いられているため、地球環境に最適な冷却媒体で冷却されることとなる。
【００２３】
また、空気貯留器３に一旦貯留された冷却媒体が用いられ、また、冷却を必要とするときは電磁弁４を開放すればよいため、缶飲料Ｓを適宜冷却することができる。
【００２４】
更に、冷却を必要とする缶飲料Ｓのみを食品収容器６に収容すればよく、従来の自動販売機の如く無用に多数の缶飲料Ｓを冷却する必要がない。
【００２５】
更にまた、膨張機４で得られる回転出力が発電機９の駆動力として利用されるため、電気エネルギーを得ることができ、省エネが実現される。
【００２６】
図４は膨張機５の回転出力利用例の他の例を示すものである。前記実施形態では膨張機５の回転出力を発電機９の駆動力として利用しているが、ここでは、圧縮機１の駆動力として利用している。
【００２７】
即ち、圧縮機１及び膨張機５は図４に示すように共にスクロール式の圧縮・膨張機構を採用している。まず、圧縮機１はガス吸入口１１を外側にガス吐出口１２を中央にそれぞれ有するもので、旋回スクロール１３を図４の矢印方向（図４に向かって右回り）に回転してガス吸入口１１から流入した空気を固定スクロール１４との間で圧縮し、ガス吐出口１２から吐出する構成となっている。
【００２８】
一方、膨張機５は前記圧縮機１とは逆の構成、即ちガス吐出口５１を外側にガス吸入口５２を内側にそれぞれ有し、旋回スクロール５３を図４の矢印方向（図４に向かって左回り）に回転してガス吸入口５２から流入した空気を固定スクロール５４との間で膨張させ、ガス吐出口５１から吐出する構成となっている。
【００２９】
更に、圧縮機１の回転駆動軸と膨張機５の回転出力軸は図４に示すようにシャフト１０で連結しており、膨張機５の駆動により圧縮機１が駆動する構成となっている。
【００３０】
このように構成することにより、膨張機５の回転出力が圧縮機１の駆動力に利用され、これまた、省エネが実現される。
【００３１】
なお、前記実施形態では膨張機５と発電機９、膨張機５と圧縮機１をそれぞれシャフト８，１０で直結連係しているが、継手等を介して連結してもよいことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、被冷却物の冷却媒体として空気を用いており、地球環境に最適な冷却媒体となっている。
【００３３】
請求項２の発明によれば、空気貯留器内に放熱空気を予め貯留し、これを開閉弁で流通制御できるため、必要に合わせて被冷却物を冷却することできる。
【００３４】
請求項３の発明によれば、被冷却物収容器内の圧力が圧力調整弁で調整され、収容器の安全が確保される。
【００３５】
請求項４の発明によれば、膨張機の回転出力を発電機の駆動力として、また、請求項５の発明によれば、膨張機の回転出力を圧縮機の駆動力として利用することができるため、省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却装置の空気循環回路図
【図２】冷却装置のモリエル線図上に表した空気圧力・エンタルピの変化図
【図３】食品収容器の概略構造図
【図４】圧縮機と膨張機との連係構造を示す概略図
【符号の説明】
１…圧縮機、２…放熱器、３…空気貯留器、４…電磁弁、５…膨張機、６…食品収容器、７…圧力調整弁、８，１０…シャフト、９…発電機。
Claims (5)
- 空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された空気から熱を放出させる放熱器と、
前記放熱器で冷却された空気を減圧して膨張させる膨張機と、
前記膨張機で減圧された空気により缶飲料等の被冷却物を冷却する被冷却物冷却器とを備えた
冷却装置。 - 前記放熱器で冷却された空気を貯留する空気貯留器と、該空気貯留器から前記膨張機に導かれる空気流通を開閉制御する開閉弁とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。 - 前記被冷却物冷却器として、被冷却物を収容しかつ前記膨張機で減圧された空気が流通する被冷却物収容器を用いるとともに、該被冷却物収容器内の圧力を調整する圧力調整弁を設けた
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷却装置。 - 前記圧縮機の回転駆動軸は前記膨張機の回転出力軸に連係した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の冷却装置。 - 前記膨張機の回転出力軸は発電機の回転軸に連係した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の冷却装置。
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