JP2014206292A - 蓄熱器及び収容庫 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を招来せずに周囲温度を所望の温度に調整する時間の短縮化を図ることができる蓄熱器及び収容庫を提供すること。【解決手段】内部に冷媒を通過させる冷媒配管３１と、冷媒配管３１の水平延在部３１１の外周面において、それぞれが冷媒配管３１の径外方向に向けて延在するとともに冷媒配管３１の軸方向に並ぶ態様で設けられた複数のフィン部材３４と、内部に蓄冷剤３５が封入された状態でフィン部材３４を含む冷媒配管３１の水平延在部３１１の外周域を覆うよう配設されたカバー部材３２とを備えた蓄熱器３０であって、カバー部材３２は、互いに隣接するフィン部材３４間に対応する部位が該フィン部材３４の径外方向端部よりも冷媒配管３１に近接する態様で配設されている。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄熱器及び収容庫に関し、より詳細には、収納する蓄熱剤に蓄えられた熱により周囲温度を所望の温度に調整する蓄熱器と、この蓄熱器を備えた収容庫とに関するものである。

従来、収納する蓄熱剤に蓄えられた熱により周囲温度を所望の温度に調整する蓄熱器として、複数の伝熱ケースと、蓄冷部材と、冷媒配管とを備えたものが知られている。

伝熱ケースは、一対の伝熱板が結合されることにより構成される平板状のものであり、それぞれが支持部材に支持されて所定間隔毎に並設されている。蓄冷部材は、可撓性を有する袋体にゾル状又はゲル状の蓄冷剤を収容してなるもので、各伝熱ケース内に収容されている。冷媒配管は、冷凍機から供給された冷媒が通過する配管であり、各伝熱ケース内において蓄冷部材に包み込まれるよう挿入されている。

このような蓄熱器においては、冷媒配管に冷媒が通過することにより、冷媒の熱（冷熱）が蓄冷部材の蓄冷剤に蓄えられ、蓄冷剤に蓄えられた冷熱により伝熱ケースの周囲空気を冷却することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２８０７１４号公報

ところで、上述したような蓄熱器では、蓄冷部材を収容する伝熱ケースは平板状の形態を成していたために、蓄冷剤に蓄えた冷熱により自身の周囲空気を冷却するための伝熱面積を拡大させるには伝熱ケースの容積を拡大させる必要があり、蓄熱器自体を大型化しなければならなかった。また、上記蓄熱器では、各伝熱ケース内において冷媒配管が蓄冷部材に包み込まれるよう挿入されていたので、冷媒配管の外周面を通じて該冷媒配管の径外方向に向かって冷媒の冷熱が蓄冷剤に伝達されることになる。つまり、蓄冷剤への冷熱の伝達は冷媒配管の径外方向という放射状の方向のみとなり、蓄冷剤によってはかかる放射状の方向に沿って冷媒配管から大きく離間した部位が存在すると、蓄冷剤を凍結させるための凍結時間、すなわち蓄熱剤に熱を蓄えさせるための蓄熱時間が長大化してしまう。このように蓄熱時間が長大化してしまうと、結果的に周囲温度を所望の冷却温度に要する時間の長大化を招来していた。

尚、ここでは蓄冷剤に冷熱を伝達して蓄えさせる蓄熱器について説明したが、蓄熱剤に例えば温熱を伝達して蓄えさせる蓄熱器においても同様の問題が生ずることはいうまでもない。

本発明は、上記実情に鑑みて、大型化を招来せずに周囲温度を所望の温度に調整する時間の短縮化を図ることができる蓄熱器及び収容庫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に係る蓄熱器は、内部に冷媒を通過させる冷媒配管と、前記冷媒配管の所定領域の外周面において、それぞれが該冷媒配管の径外方向に向けて延在するとともに該冷媒配管の軸方向に並ぶ態様で設けられた複数のフィン部材と、内部に蓄熱剤が封入された状態で前記フィン部材を含む前記冷媒配管の所定領域の外周域を覆うよう配設されたカバー部材とを備えた蓄熱器であって、前記カバー部材は、互いに隣接するフィン部材間に対応する部位が該フィン部材の径外方向端部よりも前記冷媒配管に近接する態様で配設されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る蓄熱器は、上述した請求項１において、前記カバー部材における互いに隣接するフィン部材間に対応する部位の一部を覆う態様で配設され、かつ自身が覆う被覆部分を該フィン部材の径外方向端部よりも前記冷媒配管に近接させる態様で該被覆部分の径方向の大きさを規制する環状の規制部材を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る蓄熱器は、上述した請求項１又は請求項２において、前記カバー部材は、前記冷媒配管を覆うよう封止された部分が前記蓄熱剤よりも上方となるよう設けられたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る蓄熱器は、上述した請求項１〜３のいずれか１つにおいて、前記カバー部材は、樹脂材料から構成されることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る蓄熱器は、上述した請求項１〜４のいずれか１つにおいて、前記カバー部材と前記フィン部材との間に介在し、かつ前記蓄熱剤の通過を許容する孔部が形成された薄膜状の保護部材を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る蓄熱器は、上述した請求項１〜５のいずれか１つにおいて、前記所定領域が互いに平行となる態様で複数の冷媒配管が並設される場合、あるいは前記所定領域が互いに平行となる態様で１つの冷媒配管が蛇行する態様で配設される場合において、それぞれの所定領域を覆うカバー部材の外周端部が該所定領域における冷媒の通過方向から見て互いに重なり合うように配置されたことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る収容庫は、上記請求項１〜６のいずれか１つに記載の蓄熱器を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、カバー部材は、互いに隣接するフィン部材間に対応する部位が該フィン部材の径外方向端部よりも冷媒配管に近接する態様で配設されているので、蓄熱剤を封入するカバー部材の表面には凹凸が形成されることとなり、この結果、自身の周囲空気に対する伝熱面積を拡大させることができ、これにより、大型化を抑制することができる。また、カバー部材は、互いに隣接するフィン部材間に対応する部位が該フィン部材の径外方向端部よりも冷媒配管に近接する態様で配設されていることで、冷媒配管及びフィン部材と、カバー部材との離間距離を略一定にすることができ、つまり冷媒配管及びフィン部材から大きく離隔した局部を形成しないので、蓄熱剤に熱を蓄えさせるための蓄熱時間の短縮化を図ることができる。従って、大型化を招来せずに周囲温度を所望の温度に調整する時間の短縮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蓄熱器が適用された収容庫、すなわち本発明の実施の形態である収容庫の内部構造を模式的に示す模式図である。 図２は、図１に示した蓄熱器の縦断面を模式的に示す断面図である。 図３は、図１及び図２に示した蓄熱器の変形例を示す説明図である。 図４は、図１及び図２に示した蓄熱器の変形例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る蓄熱器及び収容庫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蓄熱器が適用された収容庫、すなわち本発明の実施の形態である収容庫の内部構造を模式的に示す模式図である。ここで例示する収容庫は、内部に収容された商品を所望の温度に冷却した状態に保持するためのもので、収容庫本体１と蓄熱器３０とを備えて構成されている。

収容庫本体１は、本体キャビネット１０と前面扉２０とを備えて構成されている。本体キャビネット１０は、複数の金属板を適宜組み合わせることによって前面が開口した直方体状に構成されており、その内面に予め板状に成形した断熱ボード（図示せず）が配設されることにより断熱構造を有するものである。断熱ボードは、発泡ウレタン等の断熱材によって成形した板状部材の表裏両面にそれぞれ面材として樹脂フィルムやクラフト紙が貼着されたものである。

このような本体キャビネット１０の下部にはキャスタ１１が配設されており、本体キャビネット１０は移動可能なものである。本体キャビネット１０の内部は、仕切板１２により上下に区画されており、仕切板１２の上部空間は、蓄熱器３０を収容するための装置収容空間１０ａであり、仕切板１２の下部空間は、商品を収容するための商品収容空間１０ｂである。図には明示しないが、仕切板１２には、装置収容空間１０ａと商品収容空間１０ｂとを連通するための複数の連通孔が穿設されている。

前面扉２０は、本体キャビネット１０の前面開口を開閉するためのものであり、断熱構造を有している。

蓄熱器３０は、仕切板１２の上面に載置されている。図２は、図１に示した蓄熱器の縦断面を模式的に示す断面図である。この図２に示すように、蓄熱器３０は、冷媒配管３１と、カバー部材３２と、規制部材３３とを備えて構成されている。

冷媒配管３１は、例えば金属等の熱伝導性に優れた材料から構成されており、内部に冷媒を通過させるための冷媒通路３１ａが形成されている。この冷媒配管３１は、全体として略コ字状に屈曲されている。より詳細には、冷媒配管３１は、水平方向に沿って延在する水平延在部３１１と、この水平延在部３１１の左端部より上方に向けて延在する左方上延部３１２と、該水平延在部３１１の右端部より上方に向けて延在する右方上延部３１３とを有している。

水平延在部３１１は、本発明の所定領域に相当するものであり、左右方向が長手方向となる長尺状のものである。この水平延在部３１１の外周面には、該水平延在部３１１の軸方向（左右方向）に沿って複数のフィン部材３４が所定間隔毎に並設されている。これらフィン部材３４は、それぞれ外径及び内径が略同じ大きさの円環状の形態を成しており、特に内径は冷媒配管３１（水平延在部３１１）の外径と同等か僅かに大きいものである。このようなフィン部材３４は、それぞれの中空部分３４１に水平延在部３１１が相対的に進入してロウ付け等されることで該水平延在部３１１に熱的に接続されており、それぞれが水平延在部３１１（冷媒配管３１）の径外方向に向けて延在するよう放射状に配設されている。

左方上延部３１２は、水平延在部３１１に配設されたフィン部材３４よりも上方に向けて延在しており、その上端部が冷媒供給管２に連結されている。右方上延部３１３は、水平延在部３１１に配設されたフィン部材３４よりも上方に向けて延在しており、その上端部が冷媒送出管３に連結されている。

冷媒供給管２及び冷媒送出管３は、それぞれ蓄熱器３０（冷媒配管３１）と冷凍機４０とを接続するための配管である。

冷凍機４０は、図１に示すように、圧縮機４１及び凝縮器４２を備えて構成されている。圧縮機４１は、その入口側が冷媒送出管３に接続されており、この冷媒送出管３を通じて蓄熱器３０から冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。凝縮器４２は、その入口側が圧縮機４１の出口側に接続された配管に接続されており、その出口側が冷媒供給管２に接続されている。この凝縮器４２は、圧縮機４１で圧縮されて吐出された冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させ、冷媒供給管２を通じて凝縮させた冷媒を蓄熱器３０に供給するものである。

このような冷凍機４０は、本発明の実施の形態においては、収容庫に対して着脱可能に設けられている。図には明示しないが、冷媒供給管２の供給端部と、左方上延部３１２の上端部とはコネクタ部材を介して着脱可能となっており、冷媒送出管３の送出端部と、右方上延部３１３の上端部とはコネクタ部材を介して着脱可能となっている。

そして、冷媒配管３１に冷媒を通過させる場合には、冷媒供給管２及び冷媒送出管３と、冷媒配管３１とを接続し、冷媒配管３１に冷媒を通過させる必要がない場合には、冷媒供給管２及び冷媒送出管３と、冷媒配管３１とを離脱させるようにしている。

尚、本発明においては、冷凍機４０は、収容庫に対して着脱可能なものではなく、常時収容庫に収容されるものであってもよい。この場合、冷凍機４０は、本体キャビネット１０において商品収容空間１０ｂの下方において該商品収容空間１０ｂと画成された収容室に収容されてもよいし、本体キャビネット１０の強度が十分に大きければ、本体キャビネット１０の上面に載置されてもよい。

冷媒供給管２は、冷凍機４０から蓄熱器３０に冷媒を供給するための配管であり、上述したように冷媒配管３１の左方上延部３１２の上端部に接続されている。この冷媒供給管２には、図には明示しないが、その途中に膨張機構が配設されている。膨張機構は、膨張弁若しくはキャピラリーチューブ等により構成されており、凝縮器４２で凝縮された冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。

冷媒送出管３は、蓄熱器３０から冷凍機４０に冷媒を送出するための配管であり、上述したように送出端部が右方上延部３１３に接続されている。

カバー部材３２は、例えばフィルム等の薄膜状の樹脂材料から構成されるものであり、両端部が開放した筒状の形態を成すものである。ここでカバー部材３２は、その内部に樹脂繊維等が埋め込まれて補強されたものであることが好ましい。

このカバー部材３２は、フィン部材３４を含む冷媒配管３１の水平延在部３１１の外周域を覆うよう、内部に例えば塩水等の蓄冷剤３５が封入された状態で両端部がそれぞれ封止部材３６に封止されている。より詳細には、カバー部材３２の一端部は、左方上延部３１２の下方部を覆った状態で一方の封止部材３６に封止されており、カバー部材３２の他端部は、右方上延部３１３の下方部を覆った状態で他方の封止部材３６に封止されている。ここで、カバー部材３２は、封止部材３６により封止される部分が蓄冷剤３５よりも上方、すなわち蓄冷剤３５の液面よりも高さＨだけ上方となるよう配設されている。

図２中の符号３７は保護部材である。保護部材３７は、例えばメッシュ材のように複数の孔部（図示せず）が形成された薄膜状のものであり、両端部が開放した筒状の形態を成している。この保護部材３７は、両端部３７ａがゴム等の弾性体によりその径方向が伸縮可能となっており、フィン部材３４とカバー部材３２との間に介在する態様ですべてのフィン部材３４を内包するよう、両端部３７ａが水平延在部３１１の両端近傍に取り付けられている。この保護部材３７の孔部は、蓄冷剤３５が通過することを許容するものである。

規制部材３３は、左右一対の半円環状の規制部３３１どうしの端部３３２を合わせて接合させることで円環状の形態を成すものである。このような規制部材３３の外径は、フィン部材３４の外径よりも小さいものであり、内径は、冷媒配管３１の外径よりも大きいものである。かかる規制部材３３は、互いに隣接するフィン部材３４間、最も左方のフィン部材３４と左方上延部３１２との間、並びに最も右方のフィン部材３４と右方上延部３１３との間において、カバー部材３２の一部を覆うようにして対応する規制部３３１どうしを接合することにより設けられている。これにより、規制部材３３は、自身が覆う被覆部分をフィン部材３４の径外方向端部よりも冷媒配管３１に近接させる態様で該被覆部分の径方向の大きさを規制している。この結果、カバー部材３２は、少なくとも互いに隣接するフィン部材３４間に対応する部位が該フィン部材３４の径外方向端部よりも冷媒配管３１に近接する態様で配設されている。

このような構成を有する収容庫においては、蓄熱器３０の蓄冷剤３５を凍結させる場合、すなわち蓄冷剤３５を蓄熱させる場合には、冷媒供給管２及び冷媒送出管３と、冷媒配管３１とを接続して冷凍機４０を駆動させる。

これにより、圧縮機４１で圧縮された高温高圧の冷媒が凝縮器４２で凝縮された後に冷媒供給管２を通過し、その途中で膨張機構により断熱膨張して低温低圧の冷媒となって蓄熱器３０の冷媒配管３１を通過する。冷媒配管３１を通過する冷媒は、該冷媒配管３１を通過中にフィン部材３４等を通じて蓄冷剤３５と熱交換を行うことで蒸発し、その後に冷媒送出管３を通じて圧縮機４１に吸引されて循環を繰り返す。この結果、蓄冷剤３５は、冷媒配管３１を通過する冷媒により冷却されて凍結する。

このように本実施の形態である蓄熱器３０においては、カバー部材３２は、互いに隣接するフィン部材３４間に対応する部位、最も左方のフィン部材３４と左方上延部３１２との間に対応する部位、並びに最も右方のフィン部材３４と右方上延部３１３との間に対応する部位が該フィン部材３４の径外方向端部よりも冷媒配管３１に近接する態様で配設されているので、蓄冷剤３５を封入するカバー部材３２の表面には凹凸が形成されることとなり、この結果、大型化を抑制して自身の周囲空気に対する伝熱面積を拡大させることができる。また、カバー部材３２は、互いに隣接するフィン部材３４間に対応する部位等が該フィン部材３４の径外方向端部よりも冷媒配管３１に近接する態様で配設されていることで、冷媒配管３１及びフィン部材３４と、カバー部材３２との離間距離を略一定にすることができ、つまり冷媒配管３１及びフィン部材３４から大きく離隔した局部を形成しないので、蓄冷剤３５を凍結させるための凍結時間、すなわち蓄熱剤に熱を蓄えさせるための蓄熱時間の短縮化を図ることができる。

従って、本発明の実施の形態である蓄熱器３０によれば、大型化を招来せずに周囲温度を所望の温度に調整する時間の短縮化を図ることができる。

また、上記蓄熱器３０によれば、カバー部材３２は、封止部材３６により封止される部分が蓄冷剤３５よりも上方、すなわち蓄冷剤３５の液面よりも高さＨだけ上方となるよう配設されているので、蓄冷剤３５の凍結及び融解等による蓄冷剤３５の体積変動が生じても蓄冷剤３５を良好に封止させることができる。

また、上記蓄熱器３０によれば、蓄冷剤３５の通過を許容する複数の孔部が形成された保護部材３７が、カバー部材３２とフィン部材３４との間に介在するよう設けられているので、フィン部材３４のエッジ部分等でカバー部材３２が損傷等することを防止することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

上述した実施の形態では、規制部材３３は、左右一対の半円環状の規制部３３１どうしの端部３３２を合わせて接合させることで円環状の形態を成すものであったが、本発明では、弾性体を内蔵することで径方向に伸縮可能な円環状のものであっても良い。また、本発明では、かかる規制部材３３は、必須ではなく、加熱等により、カバー部材における互いに隣接するフィン部材間に対応する部位を熱収縮させることで当該部位をフィン部材の径外方向端部よりも冷媒配管に近接させるようにしても良い。

上述した実施の形態では、保護部材３７が設けられていたが、本発明においては、かかる保護部材３７は設けられていなくても良い。

上述した実施の形態では、略コ字状に屈曲された１つの冷媒配管３１を備えた蓄熱器３０について説明したが、本発明においては、所定領域である水平延在部３１１が互いに平行となる態様で複数の冷媒配管３１が並設された蓄熱器３０に対しても適用することができる。この場合、各冷媒配管３１の水平延在部３１１を覆うカバー部材３２は、図３に示すように、それぞれの水平延在部３１１を覆うカバー部材３２の外周端部が該水平延在部３１１における冷媒の通過方向から見て互いに重なり合うように配置されていることが好ましい。このような構成によれば、単位体積あたりのカバー部材３２表面と周囲空気との接触面積を増大させることができ、蓄熱器３０全体の大型化を抑制しつつ周囲温度を所望の温度に調整する時間の短縮化を図ることができる。

上述した実施の形態では、略コ字状に屈曲された１つの冷媒配管３１を備えた蓄熱器３０について説明したが、本発明においては、所定領域である水平延在部３１１が互いに平行となる態様で１つの冷媒配管３１が蛇行する態様で設けられた蓄熱器３０に対しても適用することができる。この場合、各水平延在部３１１を覆うカバー部材３２は、図４に示すように、外周端部が該水平延在部３１１における冷媒の通過方向から見て互いに重なり合うように配置されていることが好ましい。このような構成によれば、単位体積あたりのカバー部材３２表面と周囲空気との接触面積を増大させることができ、蓄熱器３０全体の大型化を抑制しつつ周囲温度を所望の温度に調整する時間の短縮化を図ることができる。

１ 収容庫本体
１０ 本体キャビネット
２０ 前面扉
３０ 蓄熱器
３１ 冷媒配管
３１ａ 冷媒通路
３１１ 水平延在部
３１２ 左方上延部
３１３ 右方上延部
３２ カバー部材
３３ 規制部材
３３１ 規制部
３４ フィン部材
３５ 蓄冷剤（蓄熱剤）
３６ 封止部材
３７ 保護部材

Claims (7)

1. 内部に冷媒を通過させる冷媒配管と、
   前記冷媒配管の所定領域の外周面において、それぞれが該冷媒配管の径外方向に向けて延在するとともに該冷媒配管の軸方向に並ぶ態様で設けられた複数のフィン部材と、
   内部に蓄熱剤が封入された状態で前記フィン部材を含む前記冷媒配管の所定領域の外周域を覆うよう配設されたカバー部材と
   を備えた蓄熱器であって、
   前記カバー部材は、互いに隣接するフィン部材間に対応する部位が該フィン部材の径外方向端部よりも前記冷媒配管に近接する態様で配設されていることを特徴とする蓄熱器。
2. 前記カバー部材における互いに隣接するフィン部材間に対応する部位の一部を覆う態様で配設され、かつ自身が覆う被覆部分を該フィン部材の径外方向端部よりも前記冷媒配管に近接させる態様で該被覆部分の径方向の大きさを規制する環状の規制部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱器。
3. 前記カバー部材は、前記冷媒配管を覆うよう封止された部分が前記蓄熱剤よりも上方となるよう設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄熱器。
4. 前記カバー部材は、樹脂材料から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の蓄熱器。
5. 前記カバー部材と前記フィン部材との間に介在し、かつ前記蓄熱剤の通過を許容する孔部が形成された薄膜状の保護部材を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の蓄熱器。
6. 前記所定領域が互いに平行となる態様で複数の冷媒配管が並設される場合、あるいは前記所定領域が互いに平行となる態様で１つの冷媒配管が蛇行する態様で配設される場合において、それぞれの所定領域を覆うカバー部材の外周端部が該所定領域における冷媒の通過方向から見て互いに重なり合うように配置されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の蓄熱器。
7. 上記請求項１〜６のいずれか１つに記載の蓄熱器を備えたことを特徴とする収容庫。

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