JP2013019555A - 冷媒回路装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱器の小型化を図ることができる冷媒回路装置を提供すること。
【解決手段】蒸発器３５と、圧縮機３１と、第１放熱器３２と、第２放熱器３３と、膨張機構３４とを冷媒配管３６で接続して成る冷媒回路３０を備えた冷媒回路装置において、空気導入口１４を通じて導入した空気を、第１放熱器３２を通過させてから第２放熱器３３を通過させる態様で送風する送風ファン４０と、空気導入口１４から第１放熱器３２に至る部位に配設され、かつ空気導入口１４を通じて導入した空気と熱交換可能な熱取得部４１１と、第２放熱器３３に熱的に接続させた熱放出部４１２との間で封入された作動流体を循環させることで空気導入口１４より導入した空気の熱を第２放熱器３３まで輸送する熱輸送手段４１とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒回路装置に関し、より詳細には、収納対象となる商品を所望の温度状態に保持するようにしたショーケースに適用される冷媒回路装置に関するものである。

従来、収納対象となる商品を所望の温度状態に保持するようにしたショーケースとして、次のようなものが知られている。前面に開口が形成されたケース本体の内部の収納室に、複数の商品載置棚が上下方向に沿って複数段設けられており、それぞれの商品載置棚に商品が載置されている。また、ケース本体の内部であって収納室外となる個所には、吸込口を通じて吸い込んだ収納室内の空気の通路が形成してあり、この空気通路には蒸発器が配設されている。

蒸発器は、ケース本体の内部であって収納室及び空気通路とは別個の機械室に配設された圧縮機、第１放熱器、第２放熱器及び膨張機構と冷媒配管で接続されることで冷媒回路を構成している。蒸発器は、供給された冷媒を蒸発させるものである。圧縮機は、蒸発器で蒸発した冷媒を吸引して圧縮するものである。第１放熱器は、圧縮機で圧縮した冷媒を放熱させるものである。第２放熱器は、第１放熱器で放熱した冷媒を放熱させるものである。膨張機構は、第２放熱器で放熱した冷媒を断熱膨張させるものである。

このような冷媒回路で冷媒が循環する結果、上記空気通路を通過する空気は、蒸発器で冷却され、その後に収納室の上部に設けられた吹出口より吹き出される。吹出口から吹き出された空気が吸込口に吸い込まれて循環することにより、収納室の前面開口近傍に冷気のエアカーテンが形成され、商品載置棚に載置された商品が所望の温度に調整されて保持される。

また、上記ショーケースにおいては、機械室に設けられた空気導入口より外気を導入し、かつ導入した空気が第２放熱器を通過した後に第１放熱器を通過するよう送風する送風手段を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−５１３６９号公報

ところで、放熱器での熱交換量（Ｑ）は、通過冷媒と通過空気との対数平均温度差（ΔＴｍ）、熱交換面積（Ａ）及び通過空気の風量の関数である熱通過率（Ｋ）の積で示されるのが一般的である（Ｑ＝Ｋ・Ａ・ΔＴｍ）。上述したショーケースでは、送風手段が、空気導入口より導入した空気が第２放熱器を通過した後に第１放熱器を通過するよう送風しており、しかも第２放熱器を通過する冷媒は、第１放熱器で放熱したものである。そのため、第２放熱器においては、通過冷媒と通過空気との温度差を十分に確保できないため、熱交換量を満足なものとするためには、熱交換面積を拡大させる必要があり、これでは、結果的に放熱器の大型化を招来することとなる。

本発明は、上記実情に鑑みて、放熱器の小型化を図ることができる冷媒回路装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷媒回路装置は、供給された冷媒を蒸発させて周囲空気を冷却する蒸発器と、蒸発器で蒸発した冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮した冷媒を放熱させる第１放熱器と、第１放熱器で放熱した冷媒を放熱させる第２放熱器と、第２放熱器で放熱した冷媒を断熱膨張させる膨張機構とを冷媒配管で接続して成る冷媒回路を備え、該冷媒回路に前記冷媒を循環させるようにした冷媒回路装置において、空気導入口を通じて導入した空気を、前記第１放熱器を通過させてから前記第２放熱器を通過させる態様で送風する送風手段と、前記空気導入口から前記第１放熱器に至る部位に配設され、該空気導入口を通じて導入した空気と熱交換可能な熱取得部と、前記第２放熱器に熱的に接続させた熱放出部とを備え、これら熱取得部と熱放出部との間で封入された作動流体を循環させることで前記空気導入口より導入した空気の熱を前記第２放熱器まで輸送する熱輸送手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る冷媒回路装置は、上述した請求項１において、前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする。

本発明によれば、送風手段が、空気導入口を通じて導入した空気を、第１放熱器を通過させてから第２放熱器を通過させる態様で送風するので、通過冷媒と通過空気との温度差を十分に大きいものとすることができ、第１放熱器での熱交換量を増大させることができる。これにより、第１放熱器での熱交換量を従来のものと同等のものとすれば、第１放熱器を小型化させることができる。しかも、空気導入口から第１放熱器に至る部位に配設され、かつ該空気導入口を通じて導入した空気と熱交換可能な熱取得部と、第２放熱器に熱的に接続させた熱放出部とを備えた熱輸送手段が、これら熱取得部と熱放出部との間で封入された作動流体を循環させることで空気導入口より導入した空気の熱を第２放熱器まで輸送するので、第２放熱器に外気温度に略等しい熱を与えることができ、第２放熱器を通過する冷媒が第１放熱器で放熱したものであっても通過冷媒との温度差を十分に大きいものとすることができ、第２放熱器での熱交換量を従来のものと同等のものとすれば、第２放熱器を小型化させることができる。従って、放熱器の小型化を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置が適用されたショーケースの内部構造を側方から見た場合を模式的に示す断面側面図である。 図２は、図１に示した機械室における第１放熱器及び第２放熱器での空気の流れを模式的に示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷媒回路装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置が適用されたショーケースの内部構造を側方から見た場合を模式的に示す断面側面図である。ここで例示するショーケースは、ケース本体１０を備えている。

ケース本体１０は、前面に開口１０ａが形成された略直方状の断熱筐体であり、その内部には収納室１１が画成してあるとともに、空気循環手段２０が設けてある。

収納室１１は、上記前面開口１０ａを臨む態様で画成された室であり、複数（図示の例では４つ）の商品載置棚１２が上下方向に沿って複数段並べて配設してある。商品載置棚１２は、それぞれ商品を載置するためのものである。

空気循環手段２０は、空気通路２１と循環ファン２２とを備えて構成してある。空気通路２１は、吸込口２１１から吹出口２１２に至る空気の通路である。ここに吸込口２１１は、収納室１１の内部の空気を吸い込むための開口であり、収納室１１の左右方向に沿って延設してある。この吸込口２１１は、収納室１１の下側前方縁部、すなわちケース本体１０の前面開口１０ａ近傍の下部に配設してある。吹出口２１２は、収納室１１の内部に空気を吹き出すための開口である。この吹出口２１２は、収納室１１の左右方向に延設してあって、収納室１１の上側前方縁部、すなわちケース本体１０の前面開口１０ａ近傍の上部に配設してある。

このような空気通路２１は、収納室１１外であってその下方にある下方ダクト２１ａと、収納室１１外であってその背面側にある背面ダクト２１ｂと、収納室１１外であってその上方にある上方ダクト２１ｃとを互いに連通した態様で構成してある。

循環ファン２２は、空気を循環させるものであり、下方ダクト２１ａの所定部位に配設してある。本実施の形態においては、循環ファン２２は下方ダクト２１ａの所定部位に配設してあるが、本発明では、循環ファン２２の配設位置は特に限定されるものではなく、後述する循環ファン２２の機能を発揮することができる個所であればどこに配設しても構わない。

このような空気循環手段２０においては、循環ファン２２が駆動することにより吸込口２１１を通じて収納室１１の内部にある空気（内部空気）を吸い込み、吸い込んだ空気が空気通路２１を通過する態様で吹出口２１２まで送出し、吹出口２１２を通じて送出した空気を収納室１１の内部に吹き出すことにより、収納室１１の内部と外部との間で空気を循環させて、収納室１１の前面開口１０ａ近傍にエアカーテンＡＣを形成するものである。

上記空気通路２１を構成する背面ダクト２１ｂには、蒸発器３５が設けてある。蒸発器３５は、圧縮機３１、第１放熱器３２、第２放熱器３３及び膨張機構３４と冷媒配管３６で接続されることで例えば二酸化炭素等の冷媒を循環させる冷媒回路３０を構成している。この冷媒回路３０は、送風ファン４０とともに冷媒回路装置を構成するものである。

圧縮機３１は、ケース本体１０の内部であって、収納室１１及び空気通路２１とは別個の機械室１３に配設してある。圧縮機３１は、冷媒を圧縮するものである。

第１放熱器３２は、圧縮機３１と同様に機械室１３に配設したフィンチューブ型の熱交換器であり、圧縮機３１で圧縮された冷媒を放熱させるものである。第２放熱器３３は、圧縮機３１及び第１放熱器３２と同様に機械室１３に配設したフィンチューブ型の熱交換器であり、第１放熱器３２の後方側に配設してある。この第２放熱器３３は、第１放熱器３２で放熱した冷媒を放熱させるものである。

膨張機構３４は、圧縮機３１や第１放熱器３２及び第２放熱器３３と同様に機械室１３に配設してあり、例えばキャピラリーチューブや膨張弁により構成されるものである。この膨張機構３４は、通過する冷媒を断熱膨張させて低温低圧の状態にさせるものである。

蒸発器３５は、膨張機構３４で断熱膨張した冷媒を蒸発させることで自身の周囲空気、すなわち背面ダクト２１ｂを通過する空気を冷却するものである。この蒸発器３５で蒸発した冷媒は、圧縮機３１に吸引される。上記冷媒回路３０には、内部熱交換器３７が配設してある。内部熱交換器３７は、第３放熱器３７１と吸熱器３７２とを備えて構成してある。第３放熱器３７１は、第２放熱器３３と膨張機構３４との間に設けてあり、第２放熱器３３を通過した冷媒を通過させるものである。吸熱器３７２は、蒸発器３５と圧縮機３１との間に設けてあり、蒸発器３５を通過した冷媒を通過させるものである。このような内部熱交換器３７は、第３放熱器３７１を通過する冷媒と、吸熱器３７２を通過する冷媒とが互いに熱交換可能に構成してあり、これにより第２放熱器３３を通過した冷媒と蒸発器３５を通過した冷媒との間で熱交換させるものである。

送風ファン４０は、機械室１３に配設してあり、自身が駆動することにより機械室１３の前面に設けた空気導入口１４を通じて導入した空気を第１放熱器３２及び第２放熱器３３に送風する送風手段である。より詳細に説明すると、送風ファン４０は、空気導入口１４を通じて導入した空気を、第１放熱器３２を通過させてから第２放熱器３３を通過させる態様で送風するものである。ここで図１中の符号１５は、空気導入口１４を覆う態様で配設されたフィルタである。

このような冷媒回路装置においては、複数の熱輸送手段４１が配設してある。それぞれの熱輸送手段４１は、例えばヒートパイプのようなもので、内部に水やアルコール等の作動流体が封入されており、熱取得部４１１と熱放出部４１２とを有している。

熱取得部４１１は、空気導入口１４から第１放熱器３２に至る部位に配設してある。この熱取得部４１１は、空気導入口１４を通じて導入した空気と熱交換可能なもので、該空気の熱を作動流体に取得させるものである。

熱放出部４１２は、第２放熱器３３の図示せぬフィン部材に熱的に接続させて配設してある。この熱放出部４１２は、作動流体の熱を第２放熱器３３に放出することで伝達するものである。

これにより、かかる熱輸送手段４１は、作動流体が循環することで、空気導入口１４より導入した空気の熱を第２放熱器３３まで輸送するものである。

以上のような構成によるショーケースにおいては、循環ファン２２及び圧縮機３１が駆動することにより、各商品載置棚１２に載置された商品を所望の温度に保持することができる。すなわち、循環ファン２２の駆動により、収納室１１の内部の空気は、吸込口２１１を通じて吸い込まれ、下方ダクト２１ａを通過した後に背面ダクト２１ｂに至る。背面ダクト２１ｂの途中で蒸発器３５で冷却され、冷気となって背面ダクト２１ｂ及び上方ダクト２１ｃを通過し、吹出口２１２より吹き出される。この吹出口２１２より吹き出された空気（冷気）は、吸込口２１１に向けて流れることによりエアカーテンＡＣを形成し、収納室１１の内部にある商品、すなわち商品載置棚１２に載置された商品を冷却することになる。

ところで、上記ショーケースを構成する冷媒回路装置では、送風ファン４０が、空気導入口１４を通じて導入した空気を、第１放熱器３２を通過させてから第２放熱器３３を通過させる態様で送風しており、しかも第１放熱器３２は圧縮機３１で圧縮された冷媒が通過する。そのため、通過冷媒と通過空気との温度差を十分に大きいものとすることができ、第１放熱器３２での熱交換量を増大させることができる。これにより、第１放熱器３２での熱交換量を従来のものと同等のものとすれば、第１放熱器３２を小型化させることができる。

そして、図２に示すように、それぞれの熱輸送手段４１が、作動流体の循環により、熱取得部４１１を通じて取得した空気導入口１４より導入した空気の熱を、熱放出部４１２を通じて放出することで第２放熱器３３まで輸送することができ、これにより第２放熱器３３のフィン部材等に外気温度に略等しい熱を与えることができ、第２放熱器３３を通過する冷媒が第１放熱器３２で放熱したものであっても通過冷媒との温度差を十分に大きいものとすることができる。これにより、第２放熱器３３での熱交換量を従来のものと同等のものとすれば、第２放熱器３３を小型化させることができる。

本実施の形態である冷媒回路装置によれば、このように第１放熱器３２及び第２放熱器３３のそれぞれにおいて通過冷媒との温度差を増大させることで、熱交換量（Ｑ）を増大させることが可能となる。よって、熱交換量を従前のものと同等のものとすれば、第１放熱器３２及び第２放熱器３３をそれぞれ小型化することが可能となり、これにより放熱器の小型化を図ることができる。

また、上記冷媒回路装置によれば、放熱器（第１放熱器３２及び第２放熱器３３）での熱交換量を十分に確保することができるので、かかる放熱器及び圧縮機３１での異常な温度上昇による高圧圧力の増大を回避することができ、信頼性の向上を図ることができる。

以上のように、本発明に係る冷媒回路装置は、収納対象となる商品を所望の温度状態に保持するショーケースに有用である。

１０ ケース本体
１０ａ 前面開口
１１ 収納室
１２ 商品載置棚
１３ 機械室
１４ 空気導入口
１５ フィルタ
２０ 空気循環手段
２１ 空気通路
２１ａ 下方ダクト
２１ｂ 背面ダクト
２１ｃ 上方ダクト
２１１ 吸込口
２１２ 吹出口
２２ 循環ファン
３０ 冷媒回路
３１ 圧縮機
３２ 第１放熱器
３３ 第２放熱器
３４ 膨張機構
３５ 蒸発器
３６ 冷媒配管
３７ 内部熱交換器
４０ 送風ファン
４１ 熱輸送手段
４１１ 熱取得部
４１２ 熱放出部
ＡＣ エアカーテン

Claims (2)

1. 供給された冷媒を蒸発させて周囲空気を冷却する蒸発器と、蒸発器で蒸発した冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮した冷媒を放熱させる第１放熱器と、第１放熱器で放熱した冷媒を放熱させる第２放熱器と、第２放熱器で放熱した冷媒を断熱膨張させる膨張機構とを冷媒配管で接続して成る冷媒回路を備え、該冷媒回路に前記冷媒を循環させるようにした冷媒回路装置において、
   空気導入口を通じて導入した空気を、前記第１放熱器を通過させてから前記第２放熱器を通過させる態様で送風する送風手段と、
   前記空気導入口から前記第１放熱器に至る部位に配設され、かつ該空気導入口を通じて導入した空気と熱交換可能な熱取得部と、前記第２放熱器に熱的に接続させた熱放出部とを備え、これら熱取得部と熱放出部との間で封入された作動流体を循環させることで前記空気導入口より導入した空気の熱を前記第２放熱器まで輸送する熱輸送手段と
   を備えたことを特徴とする冷媒回路装置。
2. 前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１に記載の冷媒回路装置。

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