JP2010086748A - Cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED冷却機能を有する冷却システムに関するものである。 The present invention relates to a cooling system having an LED cooling function.
LEDによる店舗照明技術が特許文献1に開示されている。
LEDには、自己発熱による光度低下と寿命低下の問題があり、効果的な冷却手段を設ける必要がある。また冷却手段は店舗内環境の悪化を招かないことが慣用である。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、店舗照明用LEDの効果的な且つ店舗内環境の悪化を招かない冷却システムを提供することを目的とする。
LEDs have the problem of reduced luminous intensity and lifetime due to self-heating, and it is necessary to provide effective cooling means. Moreover, it is customary that the cooling means does not cause deterioration of the in-store environment.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a cooling system that is effective for the store lighting LED and does not cause deterioration of the store environment.
上記課題を解決するために、本発明においては、冷却装置と、冷却装置で冷却したブラインを熱負荷に循環させるブライン回路と、ブライン回路の一部が形成するジャケットに取り付けられたLEDとを備えることを特徴とする冷却システムを提供する。
LEDの冷却手段として、LEDを取り付けたジャケットに、店舗が備える空調装置や冷蔵ショーケースの冷媒を流すことが考えられる。しかし、従来の空調装置や冷蔵ショーケースは一般に炭化水素系冷媒を使用しており、蒸発器より下流の冷媒は一般に比熱が小さく且つジャケット周壁からの熱伝達率が低い気体なので、LEDの熱が冷媒に放出され難くLEDが効果的に冷却されないおそれがある。また万一冷媒がジャケットから漏洩した場合、店舗空間の環境悪化を招くおそれがある。本願の発明者は、プロピレンゴリコール、エチレンゴリコール、エタノール等と水との混合物を代表例とする不凍液(ブライン)を冷媒として使用する冷却システムが、食品の高鮮度管理や店舗内環境保全の観点から注目されており、今後一般化する可能性が高いことに着目して、冷却用のブライン回路の一部をLEDの冷却ジャケットとして利用することを着想した。ブラインは液体であり、気化した炭化水素系冷媒に比べて一般に比熱が大きく且つジャケット周壁からの熱伝達率が高いので、効果的にLEDを冷却することができる。また万一ジャケットから漏洩しても炭化水素系冷媒に比べて店舗内環境の悪化を招き難い。
In order to solve the above problems, the present invention includes a cooling device, a brine circuit that circulates brine cooled by the cooling device to a heat load, and an LED attached to a jacket formed by a part of the brine circuit. A cooling system is provided.
As a cooling means for the LED, it is conceivable that a refrigerant of an air conditioner or a refrigerated showcase provided in the store is caused to flow through a jacket to which the LED is attached. However, conventional air conditioners and refrigerated showcases generally use hydrocarbon refrigerants, and the refrigerant downstream from the evaporator is generally a gas with a small specific heat and a low heat transfer rate from the jacket peripheral wall, so the heat of the LED is low. There is a possibility that the LED is hardly cooled to the refrigerant and is not effectively cooled. In the unlikely event that the refrigerant leaks from the jacket, the environment of the store space may be deteriorated. The inventor of the present application uses a cooling system that uses an antifreeze (brine), typically a mixture of propylene glycol, ethylene glycol, ethanol, etc., and water as a refrigerant. Focusing on the fact that it is attracting attention from the viewpoint and is likely to be generalized in the future, the idea was to use a part of the cooling brine circuit as a cooling jacket for the LED. Since the brine is a liquid and generally has a large specific heat and a high heat transfer rate from the jacket peripheral wall as compared with the vaporized hydrocarbon-based refrigerant, the LED can be effectively cooled. Moreover, even if it leaks from a jacket, it is hard to cause deterioration of the in-store environment as compared with hydrocarbon refrigerants.
本発明の好ましい態様においては、ジャケットを形成するブライン回路の一部は熱負荷の下流に配設されている。
ジャケットを形成するブライン回路の一部が熱負荷の下流に配設されていれば、ブライン回路の本来的機能である熱負荷冷却機能を損なわない。
In a preferred embodiment of the present invention, a part of the brine circuit forming the jacket is disposed downstream of the heat load.
If a part of the brine circuit forming the jacket is disposed downstream of the heat load, the heat load cooling function, which is the original function of the brine circuit, is not impaired.
本発明の好ましい態様においては、複数のジャケットが並列に配設されている。
複数のジャケットを配設する場合、これらを直列に接続すると下流側のジャケットを流れるブラインの温度が上昇し、下流側のジャケットに取り付けられたLEDの温度が上昇し光度が低下する。他方、複数のジャケットを並列に接続すれば、ジャケット毎のブライン温度のばらつきが発生せず、ジャケット毎のLED光度のばらつきが発生しない。
In a preferred embodiment of the present invention, a plurality of jackets are arranged in parallel.
When a plurality of jackets are arranged in series, the temperature of the brine flowing through the downstream jacket increases, the temperature of the LED attached to the downstream jacket increases, and the luminous intensity decreases. On the other hand, if a plurality of jackets are connected in parallel, there will be no variation in brine temperature for each jacket, and there will be no variation in LED luminous intensity for each jacket.
本発明の好ましい態様においては、ジャケット内のブラインの流れが下降流である。
ジャケット内のブラインの流れが下降流であれば、ブライン循環ポンプの負荷が減少するので、当該ポンプの小型化が可能になる。
In a preferred embodiment of the invention, the brine flow in the jacket is a downward flow.
If the flow of the brine in the jacket is a downward flow, the load of the brine circulation pump is reduced, so that the size of the pump can be reduced.
本発明の好ましい態様においては、ブライン回路のジャケットを形成する一部は熱負荷に直列に接続され、冷却システムは更に、ブライン回路のジャケットを形成する一部を迂回するバイパス流路と、ブライン回路のジャケットを形成する一部へのブラインの流入流量を可変制御する手段とを備える。
店舗照明の必要性は、日中は低く夜間は高い。従って、LEDの光度は、日中は低くても良く、夜間は高いことが必要である。ブライン回路のジャケットを形成する一部を熱負荷に直列に接続し、ブライン回路のジャケットを形成する一部を迂回するバイパス流路を配設し、ブライン回路のジャケットを形成する一部へのブラインの流入流量を可変制御して、日中には前記流量を小に、夜間には前記流量を大にすれば、LED冷却効果が昼間は減少し夜間に増加するので、LEDへの電力供給を可変制御することなく、LEDの光度を日中には低く、夜間には高くすることができる。また日中にはLEDの冷却に寄与するブラインの流量が減少するので、ブライン冷却装置の負荷が軽減される。また。日中にはブライン回路のジャケットを形成する一部を流れるブラインの流量が減少して、ブライン回路全体の圧力損失が減少するので、ブライン循環ポンプの負荷も軽減される。
In a preferred embodiment of the present invention, a part forming the jacket of the brine circuit is connected in series with the heat load, the cooling system further includes a bypass flow path bypassing the part forming the jacket of the brine circuit, and the brine circuit And a means for variably controlling the flow rate of the brine flowing into the part forming the jacket.
The need for store lighting is low during the day and high at night. Therefore, the luminous intensity of the LED may be low during the day and high at night. A part forming the jacket of the brine circuit is connected in series with the heat load, a bypass flow path bypassing the part forming the jacket of the brine circuit is disposed, and the brine to the part forming the jacket of the brine circuit If the flow rate of the LED is variably controlled and the flow rate is reduced during the day and the flow rate is increased during the night, the LED cooling effect decreases during the day and increases during the night. Without variably controlling, the luminous intensity of the LED can be low during the day and high during the night. Moreover, since the flow rate of the brine contributing to the cooling of the LED decreases during the day, the load on the brine cooling device is reduced. Also. During the day, the flow rate of the brine flowing through the part forming the jacket of the brine circuit is reduced and the pressure loss of the entire brine circuit is reduced, so that the load of the brine circulation pump is also reduced.
本発明の好ましい態様においては、冷却システムは、LEDへの電力供給を可変制御する手段を備える。
LEDへの電力供給を可変制御して日中には電力供給を小にし、夜間には電力供給を大にする。これに同期して日中にはジャケットへのブライン供給を小にし、或いは零にし、夜間にはジャケットへのブライン供給を大にする。日中には電力供給が小なのでLEDの光度が低下し、夜間には電力供給が大なのでLEDの光度が増加する。日中はLEDの発熱が小なので、ジャケットへのブライン供給が小でも、LEDは十分に冷却される。ジャケットへのブライン供給が零でも、LEDは空冷で十部に冷却される。この結果LEDの耐久性が向上する。夜間はLEDの発熱が大になるが、ジャケットへのブラインの供給が大なのでLEDは十分に冷却される。
In a preferred aspect of the present invention, the cooling system includes means for variably controlling the power supply to the LEDs.
The power supply to the LED is variably controlled to reduce the power supply during the day and increase the power supply at night. In synchronism with this, the brine supply to the jacket is made small or zero during the day, and the brine supply to the jacket is made large at night. Since the power supply is small during the day, the luminous intensity of the LED decreases, and at night the power supply is large, so the luminous intensity of the LED increases. During the day, the heat generation of the LED is small, so even if the brine supply to the jacket is small, the LED is sufficiently cooled. Even if the brine supply to the jacket is zero, the LED is cooled to ten parts by air cooling. As a result, the durability of the LED is improved. At night, the heat generation of the LED is large, but the supply of brine to the jacket is large so that the LED is sufficiently cooled.
本発明により、店舗照明用LEDの効果的な且つ店舗内環境の悪化を招かない冷却システムが提供される。 According to the present invention, there is provided a cooling system that is effective for the store lighting LED and does not cause deterioration of the store environment.
本発明の第1実施例に係る冷却システムを説明する。
図1に示すように、冷却システムAは、圧縮機1と、凝縮器2と、膨張弁3と、カスケードコンデンサー4とを相互に連結した回路にアンモニアやCO2等の自然系冷媒を循環させる冷却装置5と、ブライン循環ポンプ6とカスケードコンデンサー4と複数の冷蔵ショーケースの電磁弁7と熱負荷を形成する吸熱用熱交換器8とを相互に連結し、プロピレンゴリコール、エチレンゴリコール、エタノール等と水との混合物を代表例とする不凍液(ブライン)を循環させるブライン回路9とを備えている。
ブライン回路9の一部がジャケット10を形成し、ジャケット10の外面に複数の店舗照明用LED11が取り付けられている。ジャケットを形成するブライン回路9の一部は、ブライン回路9内のブラインの流れに関して吸熱用熱交換器8の下流に配設され、吸熱用熱交換器8に直列に接続されている。
ジャケット10内のブラインの流れは下降流を形成している。
冷却装置5は店舗外に配設されており、ブライン回路9の電磁弁7、吸熱用熱交換器8、ジャケット10、LED11は店舗内に配設されている。
A cooling system according to a first embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the cooling system A is a cooling system in which a natural refrigerant such as ammonia or
A part of the
The flow of brine in the
The cooling device 5 is disposed outside the store, and the
冷却システムAにおいては、冷却装置5のカスケードコンデンサー4を流れる自然系冷媒とブラインとの間で熱交換が行われて、ブラインが冷却される。冷却装置5で冷却されたブラインは、冷蔵ショーケースの吸熱用熱交換器8で冷蔵ショーケース内の空気と熱交換し、前記空気を冷却し、ひいては冷蔵ショーケース内の食品を冷却する。
吸熱用熱交換器8を通過したブラインは、ブライン回路9の一部が形成するジャケット10を通過し、ジャケット10に取り付けられたLEDを冷却した後、冷却装置5のカスケードコンデンサー4へ還流する。
LED11が冷却されることにより、LEDの光度低下と寿命低下とが防止される。
ブラインは液体であり、一般に比熱が大きく且つジャケット10からの熱伝達率が高いので、効果的にLEDを冷却することができる。また万一ジャケット10からブラインが漏洩しても、炭化水素系冷媒に比べて店舗内環境の悪化を招き難い。
ジャケット10を形成するブライン回路9の一部が、ブラインの流れに関して、熱負荷である冷蔵ショーケースの吸熱用熱交換器8の下流に配設されているので、LED11を冷却しても、ブライン回路9の本来的機能である熱負荷冷却機能を損なわず、冷蔵ショーケース内の商品はLEDの熱によって加熱されたブラインの影響を受けない。
ジャケット10内のブラインの流れが下降流なので、ブライン循環ポンプ6の負荷が減少する。この結果、ブライン循環ポンプ6の小型化が可能になる。
In the cooling system A, heat is exchanged between the natural refrigerant flowing through the cascade condenser 4 of the cooling device 5 and the brine to cool the brine. The brine cooled by the cooling device 5 exchanges heat with the air in the refrigerated showcase by the
The brine that has passed through the heat
By cooling the
Since the brine is a liquid and generally has a large specific heat and a high heat transfer rate from the
A part of the
Since the brine flow in the
本発明の第2実施例に係る冷却システムを説明する。
図2に示すように、冷却システムBは、圧縮機21と、凝縮器22と、膨張弁23と、カスケードコンデンサー24とを相互に連結した回路にアンモニアやCO2等の自然系冷媒を循環させる冷却装置25と、ブライン循環ポンプ26とカスケードコンデンサー24と電磁弁27と熱負荷を形成する空調装置の吸熱用熱交換器28とを相互に連結し、プロピレンゴリコール、エチレンゴリコール、エタノール等と水との混合物を代表例とする不凍液(ブライン)を循環させるブライン回路29とを備えている。
ブライン回路29の一部がジャケット30を形成し、ジャケット30の外面に複数の店舗照明用LED31が取り付けられている。ジャケットを形成するブライン回路29の一部は、ブライン回路29内のブラインの流れに関して吸熱用熱交換器28の下流に配設され、吸熱用熱交換器28に直列に接続されている。
ジャケット30内のブラインの流れは下降流を形成している。
冷却装置25は店舗外に配設されており、ブライン回路29の電磁弁27、吸熱用熱交換器28、ジャケット30、LED31は店舗内に配設されている。
冷却システムBにおいても、冷却システムAと同様の作用効果が得られる。
A cooling system according to a second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 2, the cooling system B is a cooling system in which a natural refrigerant such as ammonia or
A part of the
The flow of brine in the
The
Also in the cooling system B, the same effect as the cooling system A is obtained.
冷却システムA、Bにおいて、ジャケット10、30を複数配設する場合には、図1、2に一点鎖線で示すように、複数のジャケット10、30を並列に配設するのが望ましい。複数のジャケット10、30を直列に接続すると下流側のジャケットを流れるブラインの温度が上昇し、下流側のジャケットに取り付けられたLED11、31の温度が上昇し光度が低下する。他方、複数のジャケット10、30を並列に接続すれば、ジャケット毎のブライン温度のばらつきが発生せず、ジャケット毎のLED11、31光度のばらつきが発生しない。
In the cooling systems A and B, when a plurality of
図3(a)〜(d)に示すように、ブライン回路9、29のジャケット10、30を形成する一部を迂回するバイパス流路9’、29’を配設し、ブライン回路9、29のジャケット10、30を形成する一部へのブラインの流入流量を可変制御する手段、即ちブライン回路9、29のジャケット10、30を形成する一部とバイパス流路9’、29’との分岐点に取り付けた3方弁41、42や、ブライン回路9、29のジャケット10、30を形成する一部とバイパス流路9’、29’とに取り付けた開閉弁43、44や、ブライン回路9、29のジャケット10、30を形成する一部に取り付けた流量調整弁45を配設しても良い。
店舗照明の必要性は、日中は低く夜間は高い。従って、LED11、31の光度は、日中は低くても良く、夜間は高いことが必要である。3方弁41、42、開閉弁43、44、流量調整弁45を用いてブライン回路9、29のジャケット10、30を形成する一部へのブラインの流入流量を可変制御し、日中には前記流量を小に、夜間には前記流量を大にすれば、LED11、31の冷却効果が昼間は減少し夜間に増加するので、LED11、31への電力供給を可変制御することなく、LED11、31の光度を日中には低く、夜間には高くすることができる。また日中にはLED11、31の冷却に寄与するブラインの流量が減少するので、冷却装置5の負荷が軽減される。また。日中にはブライン回路9、29のジャケットを形成する一部を流れるブラインの流量が減少し、前記一部よりも短いバイパス流路9’、29’を流れるブラインの流量が増加するので、ブライン回路全体の圧力損失が減少し、ブライン循環ポンプ6の負荷が軽減される。
As shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d),
The need for store lighting is low during the day and high at night. Accordingly, the luminous intensity of the
図3の構成に加えて、LED11、31への電力供給を可変制御するインバータ制御装置や、可変抵抗器を配設しても良い。
LED11、31への電力供給を可変制御して日中には電力供給を小にし、夜間には電力供給を大にする。これに同期して日中にはジャケット10、30へのブライン供給を小にし、或いは零にし、夜間にはジャケット10、30へのブライン供給を大にする。日中には電力供給が小なのでLED11、31の光度が低下し、夜間には電力供給が大なのでLED11、31の光度が増加する。日中はLED11、31の発熱が小なので、ジャケット10、30へのブライン供給が小でも、LED11、31は十分に冷却される。ジャケット10、30へのブライン供給が零でも、LED11、31は空冷で十部に冷却される。この結果LED11、31の耐久性が向上すると共に、日中の冷却装置5とブライン循環ポンプ6の負荷が減少する。夜間はLED11、31の発熱が大になるが、ジャケット10、30へのブラインの供給が大なのでLED11、31は十分に冷却される。
In addition to the configuration of FIG. 3, an inverter control device that variably controls power supply to the
The power supply to the
LED11、31は店舗内を照明するものでも良く、店舗外を照明するものでも良く、或いは冷蔵ショーケース内を照明するものでも良い。
ジャケット10、30の形状には特に限定は無い。ブライン流路を形成するものであって、外面にLED11、31を取り付けることができるものであれば良い。
ジャケット10、30は横置きでも縦置きでも良い。直列に連結した複数のジャケットから成るジャケット組立体を複数並列に接続しても良い。ジャケットが単一の場合には、或いは単一のジャケットを複数並列に配設する場合には、当該ジャケットの入口よりも出口を下方に配設し、直列に連結した複数のジャケットから成るジャケット組立体を配設する場合にはジャケット組立体の入口よりも出口を下方に配設して、ジャケット内のブラインの流れを下降流にするのが、ブライン循環ポンプ6の負荷軽減の観点から望ましい。
The
The shape of the
The
A、B 冷却システム
1、21 圧縮機
2、22 凝縮器
3、23 膨張弁
4、24 蒸発器
5、25 冷却装置
6、26 ブライン循環ポンプ
7、27 電磁弁
8、28 吸熱用熱交換器
9、29 ブライン回路
9’、29’ バイパス流路
10、30 ジャケット
11、31 LED
41、42 3方弁
43、44 開閉弁
45 流量調整弁
A,
41, 42 3-
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