JP2007170758A

JP2007170758A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2007170758A
Application number: JP2005370463A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Kano; 靖明狩野
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】蒸発器を除霜している間も冷却対象空間を冷却することのできる冷凍装置を提供する。
【解決手段】ショーケース本体１０内を冷却する蒸発器２５を二つ備え、蒸発器２５の除霜を行うときは、圧縮機２１から吐出した高温冷媒の一部を流入側除霜回路２８を介して一方の蒸発器２５に流通することにより、一方の蒸発器２５を除霜するとともに、圧縮機２１から吐出する他の冷媒を他方の蒸発器２５に流通することにより、他方の蒸発器２５によって通風路１２内の空気を冷却するようにしたので、除霜中もショーケース本体１０内を冷却することができる。この場合、一方の蒸発器２５から流出した冷媒を蓄熱器３１で加熱するようにしたので、一方の蒸発器２５の除霜により凝縮した冷媒を蓄熱器３１で蒸発させることができ、圧縮機２１に吸入される冷媒を確実に気化することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばコンビニエンスストア等のショーケースに用いられる冷凍装置に関するものである。

一般に、コンビニエンスストア等の店舗で用いられるショーケースとしては、上面または前面を開口したショーケース本体と、ショーケース本体の内面に沿って形成された通風路と、通風路内に配置された蒸発器及び送風機とを備え、通風路内の蒸発器で冷却した空気をショーケース本体の開口部に沿って吐出することにより、ショーケース本体内を冷却するようにしたものが知られている。また、前記ショーケースに用いられる冷凍装置としては、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、膨張機構、蒸発器及び圧縮機の吸入側に順次流通させる冷媒回路を備えたものが一般的である。

ところで、前記冷凍装置では、蒸発器の温度が０℃以下になると、空気中の水分によって蒸発器に着霜が生じ、冷却効率を低下させるという問題がある。そこで、圧縮機から吐出する高温冷媒を直接蒸発器に流入させるように冷媒回路の流路を切換えることにより、蒸発器を高温冷媒の熱によって除霜するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−２５４３８５号公報

しかしながら、圧縮機から吐出する高温冷媒が直接蒸発器に流入するように流路を切換えると、蒸発器によって通風路の空気を冷却することができなくなるため、除霜中にショーケース本体内の温度が上昇し、ショーケース本体内の商品を劣化させるおそれがあるという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蒸発器を除霜している間も冷却対象空間を冷却することのできる冷凍装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、所定の冷却対象空間に供給される空気を蒸発器によって冷却するとともに、圧縮機から吐出した冷媒を用いて蒸発器を除霜可能な冷凍装置において、前記蒸発器を共通の冷却対象空間に対して少なくとも２つ有し、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、第１の膨張機構、蒸発器及び圧縮機の吸入側に順次流通させる冷媒回路と、圧縮機から吐出した冷媒の一部を一部の蒸発器に流入可能な流入側除霜回路と、流入側除霜回路から一部の蒸発器を介して流出した冷媒を第２の膨張機構を介して圧縮機の吸入側に流通する流出側除霜回路と、流出側除霜回路の第２の膨張機構から流出した冷媒を加熱する加熱手段と、圧縮機から吐出する冷媒の一部が流入側除霜回路に流入するように冷媒回路の流路を切換可能な第１の流路切換手段と、流入側除霜回路の冷媒が一部の任意の蒸発器に流入するように冷媒回路の流路を切換可能な第２の流路切換手段と、一部の蒸発器から流出する冷媒が流出側除霜回路に流入するように冷媒回路の流路を切換可能な第３の流路切換手段とを備えている。

これにより、蒸発器の除霜を行う場合は、圧縮機から吐出する冷媒の一部が流入側除霜回路に流入するように第１の流路切換手段によって流路を切換えるとともに、流入側除霜回路の冷媒が一部の蒸発器を流通して流出側除霜回路に流入するように第２の流路切換手段及び第３の流路切換手段によって流路を切換えることにより、圧縮機から吐出した高温冷媒の一部が流入側除霜回路を介して一部の蒸発器に流入し、一部の蒸発器が高温冷媒の熱によって除霜されるとともに、圧縮機から吐出する他の冷媒が他の蒸発器に流通し、他の蒸発器によって冷却対象空間が冷却される。その際、一部の蒸発器から流出した冷媒が流出側除霜回路の第２の膨張機構から流出した後に加熱手段によって加熱されて蒸発し、圧縮機の吸入側に流通する。

本発明の冷凍装置によれば、蒸発器の除霜中も冷却対象空間を冷却することができるので、除霜中に冷却対象空間の温度上昇を生ずることがなく、例えばショーケースに用いる場合にはショーケース本体内の商品の劣化を確実に防止することができる。この場合、一部の蒸発器の除霜により凝縮した冷媒を蒸発させて圧縮機の吸入側に流通することができるので、圧縮機に吸入される冷媒を確実に気化することができる。

図１乃至図４は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１はショーケースの全体斜視図、図２はその側面断面図、図３及び図４は冷凍装置の回路構成図である。

このショーケースは、上面を開口したショーケース本体１０と、ショーケース本体１０内を冷却するための冷凍装置２０とを備えている。

ショーケース本体１０は、前面、背面、両側面及び底面を断熱壁１０ａによって囲まれ、その下部には機械室１１が設けられている。ショーケース本体１０内には前面側、底面側及び背面側に沿って延びる通風路１２が設けられ、通風路１２はショーケース本体１０内に設けられた前面板１０ｂ、底面板１０ｃ及び背面板１０ｄと断熱壁１０ａとの間に形成されている。背面側通風路１２の上端には前方に向かって開口する空気吐出口１２ａが設けられ、前面側通風路１２の上端には後方に向かって開口する空気吸入口１２ｂが設けられている。また、底面側通風路１２内には送風機１３が設けられ、送風機１３によって通風路１２内を空気が流通するようになっている。

冷凍装置２０は、圧縮機２１、凝縮器２２、レシーバ２３、第１の膨張機構２４、一対の蒸発器２５及びアキュムレータ２６からなる冷媒回路２７と、圧縮機２１から吐出した冷媒の一部を何れか一方の蒸発器２５に流入可能な流入側除霜回路２８と、流入側除霜回路２８から一方の蒸発器２５を介して流出した冷媒を第２の膨張機構２９を介して圧縮機２１の吸入側に流通する流出側除霜回路３０と、流出側除霜回路３０の第２の膨張機構２９から流出した冷媒を加熱する加熱手段としての蓄熱器３１と、圧縮機２１から吐出する冷媒の一部が流入側除霜回路２８に流入するように冷媒回路２７の流路を切換可能な第１の流路切換手段としての第１の三方弁３２と、流入側除霜回路２８の冷媒が任意の蒸発器２５に流入するように冷媒回路２７の流路を切換可能な第２の流路切換手段としての一対の第２の三方弁３３と、一方の蒸発器２５から流出する冷媒が流出側除霜回路３０に流入するように冷媒回路２７の流路を切換可能な第３の流路切換手段としての一対の第３の三方弁３４とを備えている。

冷媒回路２７は、圧縮機２１から吐出した冷媒を凝縮器２２、レシーバ２３、第１の膨張機構２４、蒸発器２５、アキュムレータ２６及び圧縮機２１の吸入側に順次流通させるように構成され、各蒸発器２５は互いに並列に接続されている。即ち、冷媒回路２７には各蒸発器２５の流入側で分岐する一対の流入側回路２７ａが設けられ、各流入側回路２７ａにはそれぞれ第２の三方弁３３が設けられている。また、冷媒回路２７には各蒸発器２５の流出側で合流する一対の流出側回路２７ｂが設けられ、各流出側回路２７ｂにはそれぞれ第３の三方弁３４が設けられている。圧縮機２１及び凝縮器２２はショーケース本体１０の機械室１１内に配置され、凝縮器２２には凝縮器用送風機２２ａが設けられている。また、各蒸発器２５はショーケース本体１０の底面側通風路１２における送風機１４の下流側に設けられ、互いに上下に重なり合うように配置されている。この場合、各蒸発器２５の空気流入側は一対のダンパ２５ａによってそれぞれ開閉可能になっている。

流入側除霜回路２８は、一端側が第１の三方弁３２を介して冷媒回路２７の圧縮機２１の吐出側回路に接続され、その他端側は二流路に分岐するとともに、それぞれ各蒸発器２５の流入側回路２７ａに第２の三方弁３３を介して接続されている。

流出側除霜回路３０は、一端側が二流路に分岐するとともに、それぞれ各蒸発器２５の流出側回路２７ｂに第３の三方弁３４を介して接続され、その他端側はアキュムレータ２６に接続されている。

蓄熱器３１は、水、ブライン等を蓄熱媒体３１ａとして蓄熱するように構成され、蓄熱媒体３１ａには、冷媒回路２７における凝縮器２２の流入側回路２７ｃと、流出側除霜回路３０における第２の膨張機構２９の流出側回路３０ａがそれぞれ熱的に接触している。即ち、蓄熱器３１では、圧縮機２１から凝縮器２２側に吐出される高温冷媒により蓄熱媒体３１ａを蓄熱し、蓄熱媒体３１ａから流出側除霜回路３０の冷媒に放熱するようになっている。

第１の三方弁３２は、圧縮機２１から吐出された冷媒の一部を流入側除霜回路２８に分流するとともに、流入側除霜回路２８側の開度を全閉から任意の開度まで調整可能な流量制御型の周知の三方弁からなる。

以上の構成においては、空気吸入口１２ｂから通風路１２内に吸入された空気が蒸発器２５によって冷却され、通風路１２の空気吐出口１２ａから吐出されることにより、ショーケース本体１０の上面開口部にエアカーテンが形成される。

その際、冷凍装置２０においては、図３の実線矢印で示すように圧縮機２１から吐出した冷媒が第１の三方弁３２を介して凝縮器２２側に流通するとともに、凝縮器２２、レシーバ２３、第１の膨張機構２４、蒸発器２５、アキュムレータ２６及び圧縮機２１の吸入側に順次流通する。その際、第１の三方弁３２から流出した高温冷媒が蓄熱器３１を流通し、高温冷媒によって蓄熱器３１が蓄熱される。また、前記動作において、各第２の三方弁３３及び各第３の三方弁３４によって各蒸発器２４の流入側回路２７ａをそれぞれ冷媒回路２７に連通させることにより、図３に示すように第１の膨張機構２４から流出した冷媒が各蒸発器２４に流通し、何れか一方の流入側回路２７ａを冷媒回路２７に連通させることにより、第１の膨張機構２４から流出した冷媒が一方の蒸発器２４のみに流通する。

ここで、冷凍装置２０において蒸発器２５の除霜を行う場合は、圧縮機２１から吐出する冷媒が凝縮器２２側及び流入側除霜回路２８に分流するように第１の三方弁３２によって流路を切換えるとともに、流入側除霜回路２８の冷媒が何れか一方の蒸発器２５を流通して流出側除霜回路３０に流入するように各第２の三方弁３３及び各第３の三方弁３４によって流路を切換える。これにより、図４の破線矢印で示すように圧縮機２１から吐出した高温冷媒の一部が流入側除霜回路２８を介して一方の蒸発器２５に流入し、一方の蒸発器２５が高温冷媒の熱によって除霜される。その際、一方の蒸発器２５に対応するダンパ２５ａが閉鎖され、一方の蒸発器２５への空気の流入が規制される。また、一方の蒸発器２５から流出した冷媒は流出側除霜回路３０の第２の膨張機構２９を介して蓄熱器３１を流通し、蓄熱器３１で加熱されて蒸発した後、アキュムレータ２６を介して圧縮機２１の吸入側に流通する。この時、圧縮機２１から吐出した冷媒のうち流入側除霜回路２８に流入する一部の冷媒以外の冷媒は、図４の実線矢印で示すように凝縮器２２、レシーバ２３、第１の膨張機構２４、他の蒸発器２５、アキュムレータ２６及び圧縮機２１の吸入側に順次流通することから、一方の蒸発器２５が除霜中であっても他方の蒸発器２５によって通風路１２内の空気が冷却される。また、一方の蒸発器２５の除霜が完了した後は、各第２の三方弁３３及び各第３の三方弁３４により流入側除霜回路２８及び流出側除霜回路３０の流路を切換えることにより、一方の蒸発器２５に低温冷媒を流通し、他方の蒸発器２５に高温冷媒を流通させれば、他方の蒸発器２５が除霜中であっても一方の蒸発器２５によって通風路１２内の空気が冷却される。

このように、本実施形態によれば、共通の冷却対象空間であるショーケース本体１０内を冷却する蒸発器２５を二つ備え、蒸発器２５の除霜を行うときは、圧縮機２１から吐出した高温冷媒の一部を流入側除霜回路２８を介して一方の蒸発器２５に流通することにより、一方の蒸発器２５を除霜するとともに、圧縮機２１から吐出する他の冷媒を他方の蒸発器２５に流通することにより、他方の蒸発器２５によって通風路１２内の空気を冷却するようにしたので、除霜中もショーケース本体１０内を冷却することができ、除霜中の温度上昇によるショーケース本体１０内の商品の劣化を確実に防止することができる。この場合、一方の蒸発器２５から流出した冷媒を蓄熱器３１で加熱するようにしたので、一方の蒸発器２５の除霜により凝縮した冷媒を蓄熱器３１で蒸発させることができ、圧縮機２１に吸入される冷媒を確実に気化することができる。

また、圧縮機２１から凝縮器２２側に吐出される冷媒によって蓄熱器３１を蓄熱し、流出側除霜回路３０の冷媒に放熱するようにしたので、凝縮器２２側の冷媒の熱を利用して流出側除霜回路３０の冷媒を加熱することができ、装置全体の効率を向上させることができる。

更に、圧縮機２１から吐出された冷媒の一部を第１の三方弁３２によって流入側除霜回路２８に流量制御可能に分流するようにしたので、例えば一方の蒸発器２５を除霜しているときに他方の蒸発器２５による冷却能力が不足した場合は、第１の三方弁３２によって流入側除霜回路２８への冷媒の流量を少なくすることにより、他方の蒸発器２５による冷却能力の低下を防止することができる。

また、蒸発器２５の除霜を行わない場合は、各第２の三方弁３３及び各第３の三方弁３４により、冷媒回路２７の冷媒が何れか一方の蒸発器２５を流通する流路と各蒸発器２５をそれぞれ流通する流路の何れか一方に切換えるようにしたので、除霜時以外の通常運転時において、熱負荷が小さい場合は一方の蒸発器２５のみによって通風路１２の空気を冷却し、熱負荷が大きい場合は両方の蒸発器２５によって通風路１２の空気を冷却することができ、常に熱負荷に応じた適正な冷却運転を行うことができる。

図５は本発明の第２の実施形態を示す冷凍装置の回路構成図であり、第１の実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

本実施形態の冷凍装置２０は、前記実施形態の蓄熱器３１に代わる加熱手段として、圧縮機２１から凝縮器２２側に吐出される冷媒と流出側除霜回路３０の冷媒とを熱交換する熱交換器３５を備えている。これにより、前記実施形態と同様、凝縮器２２側の冷媒の熱を利用して流出側除霜回路３０の冷媒を加熱することができるので、装置全体の効率を向上させることができる。

図６は本発明の第３の実施形態を示す冷凍装置の回路構成図であり、第１の実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

本実施形態の冷凍装置２０は、前記実施形態の第１の三方弁３２に代わる第１の流路切換手段として、流出側除霜回路３０に設けられた開閉弁３６を備えている。これにより、第１の流路切換手段を三方弁よりも安価に構成することができ、低コスト化に有利である。また、開閉弁３６は周知の流量制御弁からなり、前記実施形態と同様、流入側除霜回路２８への冷媒の流量を調整することにより、他方の蒸発器２５による冷却能力の低下を防止することができる。

尚、前記実施形態では、ショーケースに用いられる冷凍装置２０を示したが、冷蔵庫や自動販売機等、他の冷熱機器の冷凍装置にも本発明を適用することができる。

本発明の冷凍装置を備えたショーケースの全体斜視図ショーケースその側面断面図本発明の第１の実施形態を示す冷凍装置の回路構成図本発明の第１の実施形態を示す冷凍装置の回路構成図本発明の第２の実施形態を示す冷凍装置の回路構成図本発明の第３の実施形態を示す冷凍装置の回路構成図

符号の説明

２０…冷凍装置、２１…圧縮機、２２…凝縮器、２４…第１の膨張機構、２５…蒸発器、２７…冷媒回路、２８…流入側除霜回路、２９…第２の膨張機構、３０…流出側除霜回路、３１…蓄熱器、３２…第１の三方弁、３３…第２の三方弁と、３４…第３の三方弁、３５…熱交換器、３６…開閉弁。

Claims

所定の冷却対象空間に供給される空気を蒸発器によって冷却するとともに、圧縮機から吐出した冷媒を用いて蒸発器を除霜可能な冷凍装置において、
前記蒸発器を共通の冷却対象空間に対して少なくとも２つ有し、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、第１の膨張機構、蒸発器及び圧縮機の吸入側に順次流通させる冷媒回路と、
圧縮機から吐出した冷媒の一部を一部の蒸発器に流入可能な流入側除霜回路と、
流入側除霜回路から一部の蒸発器を介して流出した冷媒を第２の膨張機構を介して圧縮機の吸入側に流通する流出側除霜回路と、
流出側除霜回路の第２の膨張機構から流出した冷媒を加熱する加熱手段と、
圧縮機から吐出する冷媒の一部が流入側除霜回路に流入するように冷媒回路の流路を切換可能な第１の流路切換手段と、
流入側除霜回路の冷媒が一部の任意の蒸発器に流入するように冷媒回路の流路を切換可能な第２の流路切換手段と、
一部の蒸発器から流出する冷媒が流出側除霜回路に流入するように冷媒回路の流路を切換可能な第３の流路切換手段とを備えた
ことを特徴とする冷凍装置。
前記加熱手段を、圧縮機から凝縮器側に吐出される冷媒により蓄熱して流出側除霜回路の冷媒に放熱する蓄熱器によって形成した
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
前記加熱手段を、圧縮機から凝縮器側に吐出される冷媒と流出側除霜回路の冷媒とを熱交換する熱交換器によって形成した
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
前記第１の流路切換手段を、圧縮機から吐出された冷媒の一部を流入側除霜回路に分流する流量制御可能な三方弁によって形成した
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の冷凍装置。
前記第１の流路切換手段を、流入側除霜回路を開閉する流量制御可能な開閉弁によって形成した
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の冷凍装置。
前記冷媒回路を、第１の膨張機構から流出した冷媒が一部の蒸発器のみに流通する流路と全ての蒸発器に流通する流路の何れか一方に切換可能に構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の冷凍装置。