JPH0547763U - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却性能の低下を防止しながら、超低温を得
る。 【構成】 吸熱部７１が冷凍室５０内に配置されたペル
チエ冷却器７０の放熱部７２を冷凍サイクル８０の蒸発
器８４により冷却する。 【効果】 ペルチエ冷却器７０の放熱部７２での放熱作
用が促進され、結果的にペルチエ冷却器７０での熱移動
が低温域で行われて超低温を得ることができるととも
に、超低温域に冷凍サイクル８０が配置されないので、
冷凍サイクル８０内のオイル凍結に起因する冷却性能の
低下を防止できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば超低温フリーザ等に利用される冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、フロン冷媒を使用する冷凍サイクルでは、その高温域と低温域との温 度差はおよそ８０度程度である。このため、−８５℃以下の超低温域を得るため に、冷凍サイクルを複数設けた多元冷凍サイクルを利用する技術が知られている 。

【０００３】 図２は２元冷凍サイクルが利用された従来の冷凍装置を示す構成図である。同 図に示すように、この冷凍装置は、Ｒ５０２等のフロン冷媒（以下「高沸点冷媒 」と称す）が封入された高温側冷凍サイクル１０と、Ｒ５０２よりも低沸点のＲ ５０３等のフロン冷媒（以下「低沸点冷媒」と称す）が封入された低温側冷凍サ イクル２０とを有している。そして、高温側冷凍サイクル１０の圧縮機１１で圧 縮された高沸点冷媒が、凝縮器１２で凝縮されて液化し、キャピラリチュ−ブ１ ３で減圧膨張した後、カスケード凝縮器１４で低温側冷凍サイクル２０の低沸点 冷媒から熱を吸収して気化し、圧縮機１１に戻る。一方、低温側冷凍サイクル２ ０の圧縮機２１で圧縮された低沸点冷媒は、カスケード凝縮器１４で上記高沸点 冷媒により冷却されて液化し、キャピラリチュ−ブ２３で減圧膨張した後、蒸発 器２４で冷凍室１内から熱を吸収して気化し、圧縮機２１に戻る。このように、 高温側冷凍サイクル１０により低温側冷凍サイクル２０の低沸点冷媒を凝縮して 、−８５℃以下の超低温を得るようにしている。

【０００４】 図３に他の従来の冷凍装置の構成図を示す。同図に示すように、冷凍庫３０の 壁部に取り付けられたペルチエ冷却器３２の吸熱部３２ａが冷凍室３１内に配置 されるとともに、放熱部３２ｂが冷凍室３１外部の機械室３３に配置される。こ の機械室３３内に放熱部３２ｂを冷却するための冷却ファン３４が取り付けられ る。この冷凍装置において、電源部３５からペルチエ冷却器３２に給電がなされ ると、冷凍室３１内の熱がペルチエ冷却器３２の吸熱部３２ａにより吸熱されて 放熱部３２ｂから放熱され、こうして冷凍室３１内が冷却される。そしてこの冷 却運転中、冷凍室３１内の温度がセンサ３６により検出されて制御装置３７に入 力され、制御装置３７はその検出温度に基づき電源部３５によるペルチエ冷却器 ３２への給電量を制御して冷凍室３１内を所定の設定温度に保つ。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図２の冷凍装置では、低温側冷凍サイクル２０の蒸発器２４周 辺の温度が−８５℃以下の超低温となるため、圧縮機２１から冷媒経路内に流出 した潤滑用オイルが蒸発器２４周辺で凍結して冷媒経路を封鎖し、これにより冷 媒の循環が阻止されて冷却性能が低下するという問題があった。

【０００６】 一方、図３の冷却装置では、ペルチエ冷却器３２の主要部が熱伝導度の高い金 属で構成されてその金属部への熱の移動による熱損失が大きいため、吸熱部３２ ａと放熱部３２ｂとの温度差は８０度程度が限界となっている。このため、−８ ５℃以下の超低温を得ることができないという問題があった。

【０００７】 この考案は、上記従来技術の問題を解消し、冷却性能の低下を防止しながら超 低温域を得ることができる冷凍装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この考案の冷凍装置は、吸熱部が冷凍室内に配置さ れたペルチエ冷却器の放熱部を前記冷凍室の外部に配置するとともに、圧縮機、 凝縮器、減圧手段および蒸発器からなる冷凍サイクルのその蒸発器を、前記放熱 部近傍に配置して、前記放熱部を前記蒸発器との熱交換により冷却するようにし ている。

【０００９】

【作用】 この考案の冷凍装置によれば、吸熱部が冷凍室内に配置されたペルチエ冷却器 の放熱部を、冷凍サイクルの蒸発器により冷却するようにしているため、ペルチ エ冷却器の放熱部での放熱作用が促進され、結果的にペルチエ冷却器による吸熱 部から放熱部への熱移動が低温域で行われるようになって冷凍室内に超低温を得 ることができる。また、超低温域である冷凍室内にに冷凍サイクルが配置されて いないので、冷凍サイクル内のオイル凍結に起因する冷却性能の低下も防止でき る。

【００１０】

【実施例】

図１はこの考案の一実施例である冷凍装置が適用された超低温フリーザを示す 構成図である。同図に示すように、このフリーザには、冷凍庫４０と、ペルチエ 冷却器７０と、冷凍サイクル８０とが設けられている。

【００１１】 略ボックス状の冷凍庫４０は、一面側に開口５２が形成された冷凍庫本体５１ と、冷凍庫本体５１に開閉自在に取り付けられて開口５２をパッキン５３を介し て閉塞自在な蓋体５４とで構成されている。冷凍庫４０の本体５１および蓋体５ ４は、それぞれその表面部が金属パネル５５により構成されるとともに、内部に 断熱材５６が挿入される。

【００１２】 冷凍庫本体５１の奥壁内には低温室５７が形成され、ペルチエ冷却器７０が、 その吸熱部７１を冷凍室５０に臨ませるようにして低温室５７に取り付けられる 。

【００１３】 一方、冷凍サイクル８０は、圧縮機８１と、凝縮器８２と、キャピラリチュ− ブ８３等の減圧手段と、低温室５７内に収容される蒸発器８４と、これらを接続 する冷媒経路８５とで構成され、この冷凍サイクル８０内にはＲ５０２等のフロ ン冷媒が封入される。さらに、上記蒸発器８４はペルチエ冷却器７０の放熱部７ ２に接するように配置され、これにより放熱部７２が蒸発器８４との熱交換によ り冷却されるように構成している。

【００１４】 冷凍室５０内および低温室５７内には温度検出センサ６１，６２が配置される とともに、これらのセンサ６１，６２と、ペルチエ冷却器７０に給電するための 電源部６３と、圧縮機８１とが制御装置１００にそれぞれ接続されている。

【００１５】 このフリーザにおいて、制御装置１００に動作開始指令を与えると、圧縮機８ １が駆動するとともに、ペルチエ冷却器７０への給電が開始される。これにより 、圧縮機８１から吐出された高温のフロン冷媒が凝縮器８２により凝縮されて液 化し、キャピラリチュ−ブ８３で減圧膨張した後、蒸発器８４でペルチエ冷却器 ７０の放熱部７２から熱を吸収して気化し、圧縮機８１に戻る。

【００１６】 また、ペルチエ冷却器７０では、冷凍室５０内の熱が吸熱部７１で吸熱されて 放熱部７２から放出され、こうして吸熱部７１から放熱部７２に向けて熱が移動 して冷凍室５０内が冷却される。このとき、放熱部７２側が冷凍サイクル８０の 蒸発器８４により冷却されるので、放熱部７２での放熱作用が促進され、結果的 にペルチエ冷却器７０での熱移動が低温域で行われて冷凍室５０内が超低温に冷 却される。例えば、装置周囲温度が常温の場合、上述したようにペルチエ冷却器 ７０および冷凍サイクル８０の吸熱側と放熱側の温度差はともに８０度程度であ るため、放熱側の温度が低くなると、熱損失を考慮しても冷凍室５０内を−８５ ℃以下の超低温に冷却することができる。

【００１７】 一方、フリーザの駆動中、冷凍室５０内および低温室５７内の温度が温度セン サ６１，６２により逐一検出されて制御装置１００に入力され、制御装置１００ は冷凍室５０内の温度が、あらかじめ設定された温度と等しくなるように電源部 ６３によるペルチエ冷却器７０への給電量を制御するとともに、低温室５７内の 温度が、あらかじめ設定された温度範囲内に保たれるように圧縮機８１の駆動・ 停止を行う。

【００１８】 このフリーザによれば、吸熱部７１が冷凍室５０内に配置されたペルチエ冷却 器７０の放熱部７２を、冷凍サイクル８０の蒸発器８４により冷却するようにし ているため、ペルチエ冷却器７０の放熱部７２での放熱作用が促進し、結果的に ペルチエ冷却器７０での熱移動が低温域で行われて、冷凍室５０内を超低温に冷 却できる。

【００１９】 また、超低温域である冷凍室５０外に冷凍サイクル８０は配置されるため、冷 凍サイクル８０内のオイル凍結に起因する冷却性能の低下を防止できる。

【００２０】 また、図２に示す２元冷凍サイクルを利用した従来の冷凍装置と比較した場合 、故障発生率の高い圧縮機の数が２個から１個となるので、故障の発生も半減し て装置の信頼性に優れるとともに、運転音も小さくなる。

【００２１】

【考案の効果】

以上のように、この冷凍装置によれば、吸熱部が冷凍室内に配置されたペルチ エ冷却器の放熱部を、冷凍サイクルの蒸発器により冷却するようにしているため 、ペルチエ冷却器の放熱部での放熱作用が促進され、結果的にペルチエ冷却器で の熱移動が低温域で行われて超低温を得ることができるとともに、超低温域に冷 凍サイクルが配置されないので、冷凍サイクル内のオイル凍結に起因する冷却性 能の低下を防止できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の冷凍装置が適用されたフ
リーザを示す構成図である。

【図２】従来の２元冷凍サイクルが適用された冷凍装置
を示す構成図である。

【図３】他の従来の冷凍装置を示す構成図である。

【符号の説明】

５０ 冷凍室 ７０ ペルチエ冷却器 ７１ 吸熱部 ７２ 放熱部 ８０ 冷凍サイクル ８１ 圧縮機 ８２ 凝縮器 ８３ キャピラリチュ−ブ ８４ 蒸発器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸熱部が冷凍室内に配置されたペルチエ
   冷却器の放熱部を前記冷凍室の外部に配置するととも
   に、圧縮機、凝縮器、減圧手段および蒸発器からなる冷
   凍サイクルのその蒸発器を、前記放熱部近傍に配置し
   て、前記放熱部を前記蒸発器との熱交換により冷却する
   ことを特徴とした冷凍装置。