JP2005214465A - 保冷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保冷対象部との間で熱交換を行なう冷却媒体の温度を調節することが可能な保冷装置を提供する。
【解決手段】保冷対象部と冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換手段３と、冷却媒体を冷却する冷却手段２と、蓄熱剤の充填された密閉容器、及び密閉容器を貫通する管体を有し、管体内を流通する冷却媒体との熱交換によって蓄熱剤を冷却せしめる蓄熱手段３０と、冷却手段２と蓄熱手段３０との間で冷却媒体を循環させる第１の冷媒循環手段５，６と、熱交換手段３と蓄熱手段３０との間で冷却媒体を循環させる第２の冷媒循環手段７，８，９とを備える。第２の冷媒循環手段の往路７，８途中に、一定の内容積を有する混合槽４を介在せしめる。第２の冷媒循環手段の復路９途中から分岐し、且つ混合槽４に接続する分流手段１０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、スーパーや食料品店などで、陳列ケース内に納められた商品を冷却したり、或いは樹脂成形用の金型を冷却するための保冷装置に関する。

陳列商品を冷却する保冷装置として、従来、特開２００１−４１６４４号公報に開示されるものが知られている。

この保冷装置は、陳列ケース内に設けられた保冷対象部と冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、冷却媒体を冷却する冷却手段と、蓄熱剤の充填された密閉容器、及び該密閉容器を貫通する管体を有し、該管体内を流通する冷却媒体との熱交換によって前記蓄熱剤を氷点以下に冷却せしめる蓄熱手段と、前記冷却手段と蓄熱手段との間で冷却媒体を循環させる第１の冷媒循環手段と、前記熱交換手段と蓄熱手段との間で冷却媒体を循環させる第２の冷媒循環手段とを備える。

この保冷装置では、電力需要の少ない時間帯に、冷却手段により冷却媒体を冷却して当該冷却手段と蓄熱手段との間で循環させ、冷却媒体との間の熱交換により蓄熱手段の蓄熱剤を冷却して、これに蓄熱せしめる一方、電力需要の多い時間帯に、蓄熱手段と熱交換手段との間で冷却媒体を循環させ、氷結状態の蓄熱剤と冷却媒体との間の熱交換によって冷却媒体を冷却せしめるとともに、冷却された冷却媒体と保冷対象部との間の熱交換によって当該保冷対象部を冷却せしめる。

斯くして、この保冷装置によれば、電力需要の多い時間帯における保冷対象部の冷却に、需要の少ない時間帯の電力を利用することができるので、電力需要の平均化に寄与することができるという効果が得られるとともに、現在の電力料金体系に基づいた場合に、保冷に要する費用を削減することができるという効果も得られる。

特開２００１−４１６４４号公報

ところで、スーパーや食料品店などで保冷を要する食料品には様々なものがあり、保冷温度も対象となる食料品に応じて様々に異なる。例えば、冷凍食品については０℃以下の温度に保つ必要があり、肉，魚などの生鮮食品については５℃前後、野菜類については１０℃前後に保つ必要がある。

ところが、上記従来の保冷装置では、蓄熱手段の蓄熱剤が氷点以下の温度まで冷却されて氷となり、この蓄熱剤との熱交換によって冷却せしめられる冷却媒体も０℃付近の低温となって、この冷却媒体により冷却される保冷対象部の温度が必要以上に低温となるため、商品にとって適温とは言えず、この場合には、保冷装置の稼働をＯＮ，ＯＦＦして陳列ケース内の温度を生鮮食品や野菜類に適した温度に調整する必要がある。

また、保冷対象部の温度が０℃近く若しくは０℃以下の温度となると、保冷対象部に結露が発生して霜となり、これが徐々に成長するため、この霜の影響によって陳列ケース内の温度を適温に調整し難いという問題もある。

同様に、０℃に近い温度の冷却媒体では、金型が急冷され過ぎて、局部的な熱歪を生じたり、金型面に結露水が付着するため、好ましくない。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、保冷対象部との間で熱交換を行なう冷却媒体の温度を調節することが可能な保冷装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、保冷対象部と冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、
冷却媒体を冷却する冷却手段と、
蓄熱剤の充填された密閉容器、及び該密閉容器を貫通する管体を有し、該管体内を流通する冷却媒体との熱交換によって前記蓄熱剤を冷却せしめる蓄熱手段と、
前記冷却手段から蓄熱手段に向かって冷却媒体を流通させる往路と、蓄熱手段から冷却手段に向かって冷却媒体を流通させる復路とから形成される循環路を有し、該循環路によって冷却手段と蓄熱手段との間で冷却媒体を循環させる第１の冷媒循環手段と、
前記蓄熱手段から熱交換手段に向かって冷却媒体を流通させる往路と、熱交換手段から蓄熱手段に向かって冷却媒体を流通させる復路とから形成される循環路を有し、該循環路によって熱交換手段と蓄熱手段との間で冷却媒体を循環させる第２の冷媒循環手段とを備えた保冷装置において、
前記第２の冷媒循環手段の往路途中に、一定の内容積を有する混合槽を介在せしめるとともに、
前記第２の冷媒循環手段の復路途中から分岐し、且つ前記混合槽に接続する流路を有し、前記熱交換手段から蓄熱手段に向かって流通する冷却媒体の一部を前記混合槽に流通せしめる分流手段を設けて構成した保冷装置に係る。

この保冷装置では、まず、冷却手段により冷却媒体を冷却し、冷却した冷却媒体を第１の冷媒循環手段によって冷却手段と蓄熱手段との間で循環させ、冷却媒体との間の熱交換によって蓄熱手段の蓄熱剤を氷点以下の温度に冷却し、これを氷結させる。

ついで、蓄熱剤が氷結状態となった後、第２の冷媒循環手段により蓄熱手段と熱交換手段との間で冷却媒体を循環させる。冷却媒体の循環により、氷結状態の蓄熱剤と冷却媒体との間で熱交換が行なわれて当該冷却媒体が冷却せしめられ、冷却された冷却媒体が前記往路内を流通して混合槽に流入する。また、熱交換手段から蓄熱手段に向かう復路には、その途中から分岐する流路の分流手段が接続しており、熱交換手段から蓄熱手段に向かって流通する冷却媒体の一部が分流手段の流路を経て混合槽に流入する。

斯くして、前記混合槽では、蓄熱剤の融点近傍の温度に冷えた状態で蓄熱手段から流入する冷却媒体と、熱交換手段から蓄熱手段に還流される冷却媒体の一部が流入し、同混合槽内で混合され、その温度が調整される。そして、このようにして温度調整された冷却媒体が混合槽から熱交換手段に供給され、当該冷却媒体と保冷対象部との間で熱交換が行なわれて、当該保冷対象部が冷却される。

以上のように、本発明に係る保冷装置によれば、保冷対象部を冷却せしめる冷却媒体の温度を調整することができるので、例えば、冷凍食品，生鮮食品，野菜類など保冷適温が異なる各食料品について、保冷装置の動力源（通常はコンプレッサ）を起動することなく、保冷対象部を冷却することができるので、エネルギ節減の効果が得られる。

また、例えば、この保冷装置を用いて金型を冷却する場合には、金型が急冷されるのを避けることができ、金型に局部的な熱歪や結露を生じるといった不都合が生じるのを回避することができる。

また、言うまでもないことであるが、本発明に係る保冷装置によれば、冷却手段を用いた蓄熱剤の冷却に需要の少ない時間帯の電力を利用することで、電力需要の平均化に寄与することができ、また、現行の料金体系を適切に選定することでコストダウン効果を享受することができる。

以下、本発明の好ましい実施の態様について、図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る保冷装置を示した概略構成図である。

同図１に示すように、本例の保冷装置１は、冷却媒体を冷却して循環させる冷凍機２と、冷凍機２によって冷却された冷却媒体との熱交換によって蓄熱剤を氷点以下の温度に冷却させる蓄熱装置３０と、蓄熱装置３０から供給される冷却媒体との熱交換によって保冷対象部を冷却させる熱交換部３と、混合槽４などから構成される。尚、冷却媒体としては、フレオン系の冷却媒体、アンモニアなど自然系の冷却媒体、又はブライン等の液体を挙げることができる。

前記冷凍機２と蓄熱装置３０とは、冷凍機２から蓄熱装置３０に冷却媒体を供給する第１配管５と、蓄熱装置３０から冷凍機２に冷却媒体を還流する第２配管６によって相互に接続され、これら第１配管５及び第２配管６を介して冷凍機２と蓄熱装置３０との間で冷却媒体が循環する。

また、前記蓄熱装置３０と熱交換部３とは、蓄熱装置３０から熱交換部３に冷却媒体を供給する第３配管７及び第４配管８と、熱交換部３から蓄熱装置３０に冷却媒体を還流する第５配管９によって相互に接続され、これら第３配管７，第４配管８及び第５配管９を介して蓄熱装置３０と熱交換部３との間で冷却媒体が循環する。

尚、第３配管７と第４配管８との間には混合槽４が設けられ、第４配管８の中間部にはポンプ２０が設けられている。また、第３配管７は第２配管６に接続し、この第２配管６を介して蓄熱装置３０に接続しており、同様に、第５配管９は第１配管５に接続し、この第１配管５を介して間接的に蓄熱装置３０に接続している。

更に、一端が前記第５配管９に接続し、他端が混合槽４に接続した第６配管１０、一端が前記第１配管５に接続し、他端が混合槽４に接続した第７配管１１、及び一端が前記第５配管９に接続し、他端が第２配管６に接続した第８配管１２が設けられている。

また、第１配管５の第７配管１１が接続する部分と第５配管９が接続する部分との間には切換弁１３が、第２配管６の第３配管７が接続する部分と第８配管１２が接続する部分との間に切換弁１４がそれぞれ設けられ、更に、第３配管７，第５配管９，第６配管１０，第７配管１１，第８配管１２には、それぞれ切換弁１５，１６，１７，１８，１９が設けられている。

尚、特に図示しないが、前記冷凍機２、及び切換弁１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９は、それぞれ適宜制御装置、例えば、シーケンス制御装置に代表されるような制御装置によってその作動が制御されるようになっている。

前記蓄熱装置３０は、図２乃至図４に示すように、円筒状の外部容器３１と、この外部容器３１内に設けられる管体３２と、外部容器３１の両端部をそれぞれ閉塞する蓋体３３，３４と、管体３２に外嵌された状態で外部容器３１内に挿入され、外部容器３１内面と管体３２外面との間に空間Ｓを形成する間隔子３５，３５と、前記空間Ｓ内に充填された蓄熱剤３６などから構成されるユニットを複数並設し、隣接するユニットの管体３２端部を連結管３９によって直列的に連結した構造を備え、両端に位置するユニットの管体３２端部の一方に前記第１配管５が連結され、他方に第３配管７が連結される。

外部容器３１及び管体３２は熱伝導性に優れた銅やアルミなどから形成され、軽量化を図り、曲げ加工を容易（可塑性）にするため、強度を損なわない範囲内で薄肉に形成されている。

また、間隔子３５は、管体３２に外嵌されるリング部３７と、このリング部３７の外周から放射状に突出した４つのリブ部３７とから構成され、上述した如く、管体３２に外嵌された状態で外部容器３１内に挿入され、外部容器３１内面と管体３２外面との間に空間Ｓを形成する。

尚、前記蓄熱剤７としては、水や、塩化ナトリウム水溶液、塩化アンモニウム水溶液、塩化カリウム水溶液、炭酸水素カリウム水溶液、炭酸ソーダ水溶液、エチレングリコール水溶液などの無機系及び有機系溶質を含む水溶液などを好適に用いることができる。

次に、以上の構成を備えた本例の保冷装置１による保冷の態様について説明する。

まず、切換弁１５，１６，１７，１８，１９を閉じ、切換弁１３，１４を開いた状態で冷凍機２を稼働させ、この冷凍機２により冷却媒体を冷却させるとともに、冷却された冷却媒体を第１配管５を通じて蓄熱装置３０に供給し、その管体３２内を流通，流出した冷却媒体を第２配管６を通じて冷凍機２に還流させ、もって、冷凍機２と蓄熱装置３０との間で冷却媒体を循環させる。

これにより、蓄熱装置３０において、管体３２内を流通する冷却媒体と蓄熱剤７と間の熱交換により蓄熱剤７が冷却されて氷結し、この蓄熱によって蓄熱剤７は−５℃〜−２℃の温度となる。尚、この蓄熱の際の冷凍機２の稼働は、需要の低い時間帯の電力を用いて行なうのが好ましい。

次に、閉状態にある切換弁１５，１６，１７を開き、開状態にある切換弁１３，１４を閉じてポンプ２０を稼動させる。これにより、蓄熱装置３０から冷却媒体が流出し、流出した冷却媒体が第３配管７を通じて混合槽４に流入し、この混合槽４から第４配管８及びポンプ２０を経て熱交換部３に流入して当該熱交換部３から流出するとともに、流出した冷却媒体が、第５配管９及び第１配管５を通じてその一部が蓄熱装置３０に還流され、残りが第６配管１０を通じて混合槽４に還流され、もって、蓄熱装置３０と熱交換部３との間、及び混合槽４と熱交換部３とので冷却媒体が循環せしめられる。

斯くして、蓄熱装置３０の管体３２内を冷却媒体が流通することにより、冷却媒体と蓄熱剤との間で熱交換が行なわれて当該冷却媒体が冷却され、このようにして冷却された冷却媒体が混合槽４に流入する。尚、蓄熱剤との間の熱交換により、冷却媒体は０℃以下の温度に冷却される。

混合槽４では、上記のようにして、蓄熱装置３０から０℃以下の低温の冷却媒体流入する一方、これより高温の冷却媒体が第６配管１０を通じて熱交換部３から流入し、かかる低温の冷却媒体と高温の冷却媒体とが混合されて、当該冷却媒体の温度調整が図られ、調温された冷却媒体が熱交換部３に供給される。

そして、熱交換部３では、上記のようにして調温された冷却媒体と保冷対象部との間で熱交換が行なわれて、当該保冷対象部が冷却される。

このように、本例の保冷装置１によれば、保冷対象部を冷却せしめる冷却媒体の温度を調整することができるので、例えば、冷凍食品，生鮮食品，野菜類などの保冷適温が異なる各食料品に対し、保冷装置の稼働をＯＮ，ＯＦＦすることなく、常時それぞれに応じた最適の温度となるように、保冷対象部を冷却することができる。

また、例えば、この保冷装置を用いて金型を冷却する場合には、金型が急冷されるのを避けることができ、金型に局部的な熱歪や金型面への結露を生じるといった不都合が生じるのを回避することができる。

また、需要の低い時間帯の電力を用いて冷凍機２を稼動することで、電力需要の平均化に寄与することができるとともに、電力料金体系を適切に選定することでコストダウン効果を享受することができる。

尚、熱交換部３の構成は、何ら限定されるものではないが、例えば、所定容積の部屋内を冷却する場合には、これを、一端が第４配管８に接続し、他端が第５配管９に接続したコイル状の管体（コイル管）と、このコイル管に向けて部屋内の空気を吹き付けるファンとから構成して、これらを部屋内に配設したものとすれば良く、或いは、金型を冷却する場合には、金型内部に冷却媒体の流路を形成し、この流路の一端を第４配管８に接続し、他端を第５配管９に接続した構成としても良い。

また、本例においては、切換弁１４，１６，１８を閉じ、切換弁１３，１５，１７，１９を開いた状態で冷凍機２及びポンプ２０を稼働させ、冷凍機２によって冷却した冷却媒体を蓄熱装置３０に供給して当該蓄熱装置３０内において蓄熱させながら、熱交換部３にも冷却媒体を供給して保冷対象部を冷却するようにしても良い。このようにすれば、蓄熱時にも保冷対象部を冷却することができる。

更に、切換弁１４，１６を閉じ、且つ切換弁１３，１５，１７，１８，１９を開いた状態、又は、切換弁１３，１４を閉じ、且つ切換弁１５，１６，１７，１８，１９を開いた状態で冷凍機２及びポンプ２０を稼働させると、冷凍機２によって冷却した冷却媒体を直接混合槽４に供給することができ、混合槽４内において調温される冷却媒体の温度をより低くすることができる。求められる保冷対象部の冷却温度が低い場合、蓄熱装置３０による冷却のみでは、十分に冷却媒体を冷却し得ないことがあるが、冷凍機２によって冷却した冷却媒体を直接混合槽４に供給することで、必要な温度に冷却媒体を冷却することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は何らこれに限定されるものではない。

例えば、前記外部容器３１及び管体３２を熱伝導性に優れた金属から構成したが、これらを樹脂によって形成しても良い。

また、上記蓄熱装置３０の形態は、図２に示したものに限られず、例えば、図５に示すように、外部容器３１’及び管体３２’をジグザグ形状に曲げ加工したものや、図６に示すように、外部容器３１”及び管体３２”を渦巻き形状に曲げ加工したものとしても良い。

以上、詳述したように、本発明に係る保冷装置は、食料品の保冷や金型の冷却に好適に用いることができる。

本発明の一実施形態に係る保冷装置を示した概略構成図である。 本実施形態に係る蓄熱装置を示した正面図である。 本実施形態に係る蓄熱装置の一つのユニットを示した断面図である。 図３における矢視Ａ−Ａ方向の断面図である。 本発明の他の形態に係る蓄熱装置を示した正面図である。 本発明の他の形態に係る蓄熱装置を示した正面図である。

符号の説明

１ 保冷装置
２ 冷凍機
３ 熱交換部
４ 混合槽
３０ 蓄熱装置

Claims (1)

1. 保冷対象部と冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、
   冷却媒体を冷却する冷却手段と、
   蓄熱剤の充填された密閉容器、及び該密閉容器を貫通する管体を有し、該管体内を流通する冷却媒体との熱交換によって前記蓄熱剤を冷却せしめる蓄熱手段と、
   前記冷却手段から蓄熱手段に向かって冷却媒体を流通させる往路と、蓄熱手段から冷却手段に向かって冷却媒体を流通させる復路とから形成される循環路を有し、該循環路によって冷却手段と蓄熱手段との間で冷却媒体を循環させる第１の冷媒循環手段と、
   前記蓄熱手段から熱交換手段に向かって冷却媒体を流通させる往路と、熱交換手段から蓄熱手段に向かって冷却媒体を流通させる復路とから形成される循環路を有し、該循環路によって熱交換手段と蓄熱手段との間で冷却媒体を循環させる第２の冷媒循環手段とを備えた保冷装置において、
   前記第２の冷媒循環手段の往路途中に、一定の内容積を有する混合槽を介在せしめるとともに、
   前記第２の冷媒循環手段の復路途中から分岐し、且つ前記混合槽に接続する流路を有し、前記熱交換手段から蓄熱手段に向かって流通する冷却媒体の一部を前記混合槽に流通せしめる分流手段を設けて構成したことを特徴とする保冷装置。

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