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公開番号2025072807
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-12
出願番号2023183155
出願日2023-10-25
発明の名称冷却装置
出願人株式会社前川製作所
代理人個人,個人,個人
主分類F25B 1/00 20060101AFI20250501BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】冷凍サイクル内の二酸化炭素の固体への相変化を抑制しつつ、フリーザー内の温度を略一定の低温状態に維持することができる冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却装置1は、冷凍サイクル10と、フリーザー2と、加熱部と、温度検出部と、を備えている。冷凍サイクル10は、二酸化炭素を冷媒として用いる。フリーザー2は、冷凍サイクル10によって内部が冷却される。加熱部は、フリーザー2内に配置される。温度検出部は、フリーザー2内の温度を検出する。加熱部は、温度検出部の検出温度に基づいて加熱が実行される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素を冷媒として用いる冷凍サイクルと、
前記冷凍サイクルによって内部が冷却されるフリーザーと、
前記フリーザー内に配置される加熱部と、
前記フリーザー内の温度を検出する温度検出部と、を備え、
前記加熱部は、前記温度検出部の検出温度に基づいて加熱が実行されることを特徴とする冷却装置。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記加熱部は、前記温度検出部の検出温度がフリーザー内設定温度よりも低い規定の閾値温度以下となったときに加熱が実行されることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記加熱部は複数設けられ、
前記閾値温度は温度が段階的に低下するように複数設定され、
前記加熱部と前記閾値温度は、各前記閾値温度に対し、閾値が低いものほど総熱量が増大するように加熱を実行する前記加熱部が対応づけられていることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記加熱部は、前記温度検出部の検出温度が前記閾値温度以下となったときに、当該検出温度と前記閾値温度との温度差に応じた熱量によって加熱が実行されることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記冷凍サイクルは、当該冷凍サイクルの蒸発器が前記フリーザーの内部に配置され、当該冷凍サイクルの膨張弁を通過した冷媒の冷熱を前記蒸発器で前記フリーザー内の空気と直接熱交換する直接膨張式の冷凍サイクルであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記加熱部は、前記蒸発器のフリーザー内の空気の流入側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記加熱部は、電気ヒータであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の冷却装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒に二酸化炭素（ＣＯ２）を用いた冷凍サイクル及びフリーザーによって製品を冷却する冷却装置に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
冷凍食品や冷蔵食品の製造工場では、製品をコンベア等によってフリーザー内に移動させ、製品を凍結または冷却する。ここで用いられる冷却装置は、圧縮機、ガスクーラー、膨張弁、蒸発器等を持つ冷凍サイクルを備え、冷凍サイクルの蒸発器がフリーザー内に設置されている。冷凍サイクルは、当該冷凍サイクル内の冷媒が圧縮機によって圧縮され、その圧縮された冷媒がガスクーラーと膨張弁を通過した後にフリーザー内の蒸発器の内部を流れる。蒸発器は内部を流れる冷媒が液相から気相に変化する際の潜熱によってフリーザー内の空気を冷却する。蒸発器を通過した冷媒は圧縮機の吸入側に戻される。
【０００３】
この種の冷却装置では、近年、地球環境の保護等の観点から、冷凍サイクルで使用する冷媒が、フロン系冷媒から二酸化炭素（ＣＯ２）やアンモニア（ＮＨ３）等の自然冷媒に切り替えられつつある。これらの自然冷媒は、地球環境の保護の観点からは好ましいが、高圧化するもの等もあり、冷却装置に用いるときには取り扱いに注意が必要となる。
【０００４】
特に、二酸化炭素（ＣＯ２）を冷却装置の冷媒として使用する場合には、二酸化炭素の三重点の温度が－５６．６℃であり冷凍サイクルに干渉する虞がある温度であることから、フリーザー内の熱負荷が小さいときには、冷凍サイクル内の二酸化炭素が固体へ相変化（ドライアイス化）する虞がある。そして、二酸化炭素が冷凍サイクル内でドライアイス化すると、冷凍サイクル内での冷媒のスムーズな循環が妨げられてしまうとともに、冷却装置が破損する虞がある。
【０００５】
冷凍食品や冷蔵食品の製造工場では、フリーザー内に製品を投入する前にフリーザー内の冷やし込み運転を行い、フリーザー内が所定温度以下に達したところで冷却装置の運転が待機運転状態になる。待機運転の間は、圧縮機は部分負荷運転（アンロード運転）になる。また、フリーザーよりも上流側の製造ラインのトラブル等によって製品の投入がストップした場合等においても、冷却装置は上記と同様に待機運転を行う。
【０００６】
冷却装置の冷媒としてフロン系冷媒やアンモニア冷媒等を用いる場合には、圧縮機の部分負荷を最小にした状態で膨張弁の開度が絞られて吸入圧が大きく低下しても、フリーザー内を問題なく一定温度に維持することができる。しかし、冷却装置の冷媒として二酸化炭素を用いる場合には、圧縮機の吸入圧が大きく低下すると、冷凍サイクル内の低圧部の二酸化炭素の温度が三重点の温度に達してしまうことがある。この場合、上述のように二酸化炭素がドライアイス化し、冷凍サイクル内での冷媒のスムーズな循環が妨げられてしまうとともに、冷却装置が破損する虞がある。
【０００７】
この対策として、待機運転時には、二酸化炭素のドライアイス化を回避するように圧縮機の作動停止と再起動を適宜タイミングで行うようにした冷却装置が案出されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００８－１６４２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、待機運転時に圧縮機の作動を一度停止すると、圧縮機が再起動して圧縮機の回転数が所定の回転数に達するまでに長時間を要してしまう。このため、待機運転時に圧縮機の作動停止と再起動が繰り返されると、フリーザー内の温度が大きく変動し、フリーザー内の温度及び製品の温度を一定に保つことが難しくなる。
【００１０】
また、待機運転時に圧縮機の停止と再起動が繰り返されると、圧縮機のモータと起動器に大きな負荷がかかるため、圧縮機、モータ、及び、起動器の寿命低下の原因となり易い。
（【００１１】以降は省略されています）

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