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公開番号2025126500
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-29
出願番号2024022720
出願日2024-02-19
発明の名称冷却システム
出願人株式会社神戸製鋼所,コベルコ・コンプレッサ株式会社
代理人弁理士法人三協国際特許事務所
主分類F25B 9/06 20060101AFI20250822BHJP(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】圧縮機と膨張機との間の熱の影響を抑制することができる冷却システムを提供する。
【解決手段】冷却システム10は、冷媒ガスが流れる循環流路12と、冷媒ガスを吐出するスクリュ式の圧縮機21と、クーラユニット29に含まれるプレクーラと、プレクーラで冷却された冷媒ガスを膨張させるスクリュ式の膨張機22と、膨張機から流出した冷媒ガスの冷熱を用いて冷却対象物を冷却するブラインクーラと、を備える。プレクーラとブラインクーラとは、クーラユニット29としてユニット化されている。圧縮機21は、圧縮機本体21aと圧縮機駆動部21bとを備える。膨張機22は、膨張機本体22aと膨張機従動部22bとを備える。圧縮機21は、膨張機22よりも上方に配置されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒ガスを用いて冷却対象物を冷却する冷却システムであって、
高圧ガス流路部と、低圧ガス流路部とを有し、前記冷媒ガスが流れる循環流路と、
前記冷媒ガスを圧縮するとともに前記高圧ガス流路部に向けて前記冷媒ガスを吐出するスクリュ式の圧縮機と、
前記高圧ガス流路部内の前記冷媒ガスと、前記低圧ガス流路部内の冷媒ガスとの間で熱交換させるプレクーラと、
前記プレクーラで冷却された前記高圧ガス流路部からの前記冷媒ガスを膨張させて前記低圧ガス流路部に当該冷媒ガスを流出させるスクリュ式の膨張機と、
前記低圧ガス流路部において、前記膨張機から流出した冷媒ガスの冷熱を用いて冷却対象物を冷却する冷却部と、
を備え、
前記圧縮機が、
スクリュロータを有する圧縮機本体と、
モータを有し、前記圧縮機本体における前記スクリュロータを駆動する圧縮機駆動部と、
を備え、
前記膨張機が、
スクリュロータを有する膨張機本体と、
発電機を有し、前記膨張機本体における前記スクリュロータにより駆動される膨張機従動部と、
を備え、
前記圧縮機が前記膨張機よりも上方に配置されている、冷却システム。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記圧縮機と前記膨張機とは、前記圧縮機本体の回転軸と前記膨張機本体の回転軸とが略平行となるように配置されている、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記冷却部が、第１の熱交換器で構成され、
前記プレクーラが、第２の熱交換器で構成され、
前記第２の熱交換器が、前記第１の熱交換器よりも上方に配置されている、請求項１または２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記第１の熱交換器と、前記第２の熱交換器とが一体に構成されている、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記高圧ガス流路部において前記圧縮機と前記プレクーラとの間に設けられるとともに、前記圧縮機から前記プレクーラへと向かう前記高圧ガス流路部内の前記冷媒ガスを冷却するガスクーラをさらに備え、
前記ガスクーラが、第３の熱交換器で構成され、
前記第３の熱交換器が、前記第２の熱交換器よりも上方に配置されている、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記冷却対象物がブラインであり、
前記冷却部と需要先熱負荷との間で前記ブラインを循環させるブライン循環装置をさらに備え、
前記ブライン循環装置が、
前記ブラインを貯留するブラインタンクと、
前記ブラインを循環させるためのブラインポンプと、
前記需要先熱負荷に流入する前記ブラインの温度を調整するヒータと、
を備え、
前記ブライン循環装置における前記ブラインタンク、前記ブラインポンプ、および前記ヒータが、前記膨張機および前記冷却部よりも下方に配置されている、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記膨張機、前記冷却部および前記プレクーラのそれぞれの表面を覆う断熱材をさらに備える、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記冷媒ガスが窒素ガスである、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記膨張機の下方から上方に向かって気流を発生させるファンをさらに備える、請求項１に記載の冷却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒ガスを用いた冷却システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍機やチラーでは、液化プロセスを含まない、いわゆる空気式の冷凍サイクルが利用されることがある。
【０００３】
特許文献１に開示されるコールドエアサプライユニットは、直方体形状の一つのケーシング内に収容された、空気圧縮膨張装置と、水対空気熱交換器と、空気対空気熱交換器と、空気配管と、を備える。空気圧縮膨張装置は、原動機としての電動モータ、圧縮機、ギアボックスおよび膨張機を一体的に組み合わせにより構成されており、ケーシング底盤の上に据付けられている。水対空気熱交換器および空気対空気熱交換器は、ケーシング内の上部空間に配置されている。空気配管は、空気圧縮膨張装置、水対空気熱交換器、および空気対空気熱交換器の相互間を接続する配管で合って、ケーシング内に収まるように配されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平９－２１０４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示のコールドエアサプライユニットでは、ギアボックスに対して一方側の箇所に圧縮機が配され、他方側の箇所に膨張器が配されている。このため、特許文献１に開示のコールドエアサプライユニットでは、空気圧縮膨張装置の設置面積を広く取る必要があり、ユニット全体の小型化が難しい。
【０００６】
ここで、上記コールドエアサプライユニットでは、圧縮機と膨張機との間隔を狭めてユニット全体の小型化を図るということも考えられる。
【０００７】
しかしながら、上記コールドエアサプライユニットにおいて、圧縮機と膨張機とを近づけるということは困難である。すなわち、圧縮機は高温（例えば数十度～数百度）となるのに対して、膨張機は低温（例えばマイナス数十度～マイナス数百度）となる。このため、上記コールドエアサプライユニットにおいて、ユニットの小型化のために高温になる圧縮機と低温になる膨張機とを強引に近づけることは、圧縮機と膨張機との間で熱的な問題を生じてしまうことが懸念される。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、圧縮機と膨張機との間の熱の影響を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る冷却システムは、冷媒ガスを用いて冷却対象物を冷却する冷却システムであって、循環流路と、スクリュ式の圧縮機と、プレクーラと、スクリュ式の膨張機と、冷却部と、を備える。前記循環流路は、高圧ガス流路部と、低圧ガス流路部とを有し、前記冷媒ガスが流れる。前記スクリュ式の圧縮機は、前記冷媒ガスを圧縮するとともに前記高圧ガス流路部に向けて前記冷媒ガスを吐出する。前記プレクーラは、前記高圧ガス流路部内の前記冷媒ガスと、前記低圧ガス流路部内の冷媒ガスとの間で熱交換させる。前記スクリュ式の膨張機は、前記プレクーラで冷却された前記高圧ガス流路部からの前記冷媒ガスを膨張させて前記低圧ガス流路部に当該冷媒ガスを流出させる。前記冷却部は、前記低圧ガス流路部において、前記膨張機から流出した冷媒ガスの冷熱を用いて冷却対象物を冷却する。
【００１０】
前記圧縮機が、スクリュロータを有する圧縮機本体と、モータを有し、前記圧縮機本体における前記スクリュロータを駆動する圧縮機駆動部と、を備える。また、前記膨張機が、スクリュロータを有する膨張機本体と、発電機を有し、前記膨張機本体における前記スクリュロータにより駆動される膨張機従動部と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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