[发明专利]冷冻装置

说明书

本发明涉及一种利用了空气循环的冷冻装置。

到现在为止，例如在由日本冷冻协会发行的《新版冷冻空调便览第4版基础编》一书的第P45～P48中，记述了进行空气循环的冷冻机；在日本国公开特许公报特开平5-238489号公报中，论述的也是利用了空气循环的空调装置。因利用该空气循环，能在不使用以氟利昂冷媒为首的人工合成冷媒的情况下进行冷冻工作，故在人们越来越关心环境问题的社会环境下，它越来越受人重视。

具体而言，上述公报中所述的空调装置，具备依次将膨胀机、热交换器、压缩机连接起来而进行空气循环的回路。制冷过程如下：第1空气被吸到该回路中作进行空气循环的工作流体，被吸入的第1空气经由膨胀机被降到一个大气压以下、低温，该已降为低温的第1空气又在热交换器中与第2空气进行热交换，通过该热交换使第2空气冷却，并将该已被冷却的第2空气供向室内，即可制冷。在热交换器中从第2空气吸收了热量的第1空气又受压缩机的压缩而被压缩到大气压，最后被从上述回路排出。

还有，在上述空调装置中，膨胀机为涡轮装置构成，压缩机为涡轮压缩机。膨胀机和压缩机的每一个叶轮通过涡轮轴相互连接在一起。而且，还将马达连接在涡轮轴上，通过该马达来驱动压缩机和膨胀机。还有，空气在膨胀机中膨胀时的膨胀工作又通过涡轮轴而作为压缩机的驱动力用。

在上述公报所述的装置中，是让被吸入的空气保持着原样在膨胀机中膨胀的。因此，在空气在膨胀机中膨胀这一段时间内，水分在该空气中冷凝。换句话说，空气膨胀时膨胀工作的一部分被该水分作为它的冷凝热吸走。这样，上述装置就不能将空气在膨胀机中的膨胀工作全部回收起来。而且，若膨胀工作不能完全被回收起来，驱动压缩机所需的动力就增大，COP(效能比)便会因此而下降。

本发明就是为解决上述问题而发明出来的。其目的在于：降低在利用了空气循环的冷冻装置中压缩空气所需的动力以提高COP。

本发明所述的第1解决方案，以冷却冷却对象的冷冻装置为对象。其中设有吸入吸热空气并使其减压，还压缩减压后从冷却对象吸热的吸热空气的空气循环部(11)；及对吸热空气除湿并将其供向上述空气循环部(11)的除湿机构(60)。

本发明所述的第2解决方案，以冷却冷却对象的冷冻装置为对象。其中设有空气循环部(11)，它又包括：吸入吸热空气并其使其减压的膨胀机(22)、在膨胀机(22)被减了压的吸热空气从冷却对象吸热的吸热部(30)、及压缩在吸热部(30)吸了热的吸热空气的压缩机(21)；及对吸热空气除湿并将其供向上述空气循环部(11)中的膨胀机(22)的除湿机构(60)。

本发明所述的第3解决方案，为在上述第1及第2解决方案中，包括：让在除湿机构(60)被除湿且被供向空气循环部(11)的吸热空气和自冷却对象吸了热的减压状态的吸热空气在其中进行热交换的内部热交换器(15)。

本发明所述的第4解决方案，为在上述第3解决方案中，构成内部热交换器(15)，做到：将水分供向自冷却对象吸了热的减压状态的吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热冷却被供向空气循环部(11)的吸热空气。

本发明所述的第5解决方案，为在从上述第1到第4解决方案中的任一个解决方案中，包括：通过对在空气循环部(11)被减了压的吸热空气加湿而使它冷却的加湿冷却机构(90)；构成上述空气循环部(11)，做到：使在加湿冷却机构(90)被冷却了的吸热空气从冷却对象吸热。

本发明所述的第6解决方案，为在从上述第1到第5解决方案中的任一个解决方案中，构成空气循环部(11)，做到：将水分供向从冷却对象吸热的吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热从冷却对象吸热。

本发明所述的第7解决方案，为在从上述第1到第6解决方案中的任一个解决方案中，构成空气循环部(11)，做到：从被冷却空气即冷却对象中吸热，还将在该冷却空气中冷凝了的水分供向从该被冷却空气吸热的吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热从被冷却空气中吸热。

本发明所述的第8解决方案，为在上述第2解决方案中，构成空气循环部(11)，做到：在吸热部(30)从被冷却空气即冷却对象吸热；构成吸热部(30)，做到：由水分可透过的隔离部件隔离被冷却空气和吸热空气，并将借助该隔离部件两侧的压力差而在被冷却空气中冷凝了的水分供向吸热空气，并利用该水分的蒸发潜热从被冷却空气中吸热。

本发明所述的第9解决方案，为在从上述第1到第8解决方案中的任一个解决方案中，包括：将水分供向吸热空气，以便使水分在在空气循环部(11)中处于压缩过程的吸热空气中蒸发的供水机构(99)。