JP2017026177A - 冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】装置外部への霜の飛散を抑制することによって、商品への霜の付着による商品の品質劣化の抑制が可能な冷却装置を提供する。
【解決手段】この冷却装置100は、冷却用熱交換器8と、冷却用熱交換器8によって冷却された空気をX1方向に送風するとともに、空気を冷却する際における回転方向(C1)と逆方向(C2)に回転することにより除霜するファン8aと、X1方向とは逆方向のX2方向における冷却用熱交換器8の下流側に配置され、除霜された霜14を収容する霜収容部14aとを備える。
【選択図】図4

Description

この発明は、冷却装置に関し、特に、除霜するファンを備える冷却装置に関する。
従来、除霜するファン(ノズル)を備える冷却装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1に記載の冷却装置では、空気の冷却によって伝熱管に接合された複数のフィンの表面に生じた霜を除去するために、フィンの平面方向と平行もしくは直角に移動するとともに、フィンの表面に空気を噴射するノズルが設けられている。
特開2008−64326号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載された冷却装置では、ノズルから噴射される空気によって吹き飛ばされた霜が、冷却装置外に飛散するとともに商品に付着することによって、商品の品質が劣化するという問題点が考えられる。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、装置外部への霜の飛散を抑制することによって、商品への霜の付着による商品の品質劣化の抑制が可能な冷却装置を提供することである。
この発明の一の局面による冷却装置では、冷却用熱交換器と、冷却用熱交換器によって冷却された空気を第1方向に送風するとともに、空気を冷却する際における回転方向と逆方向に回転することにより除霜するファンと、第1方向とは逆方向の第2方向における冷却用熱交換器の下流側に配置され、除霜された霜を収容する霜収容部とを備える。
この発明の一の局面による冷却装置では、空気を冷却する際における回転方向と逆方向に回転することにより除霜するファンと、第1方向とは逆方向の第2方向における冷却用熱交換器の下流側に配置され、除霜された霜を収容する霜収容部とを備える。これにより、空気を冷却する際における、ファンの回転方向と逆方向にファンを回転することによって除霜が行われるので、第2方向における下流側に配置された霜収容部によって、冷却によって生じた霜を収容することができる。また、霜を霜収容部に収容することによって、冷却装置の外部への霜の飛散を抑制するので、冷蔵倉庫に配置されている商品への霜の付着による商品の品質劣化を抑制することができる。
上記一の局面による冷却装置では、好ましくは、除霜する際には、空気を冷却する際とは風向を逆にするとともに、空気を冷却する際よりも風速が大きくなるようにファンが制御されるように構成されている。このように構成すれば、除霜する際の風速が、空気を冷却する際の風速よりも大きくなるので、除霜の効率を向上させることができる。また、冷却する際の風速が、除霜する際の風速に比べて小さいので、冷却する際の霜の飛散を抑制することができるとともに、冷蔵倉庫に配置されている商品への霜の付着による商品の品質劣化を抑制することができる。
上記一の局面による冷却装置は、好ましくは、冷却用熱交換器およびファンを収納する筐体をさらに備え、霜収容部は、筐体の内部に設けられる。このように構成すれば、除霜する際に、冷却によって筐体内部に生じた霜を筐体外部に出さずに、霜収容部に収容することができるので、除霜による冷却装置の外部への霜の飛散をより抑制することができるとともに、商品への霜の付着による商品の品質劣化をより抑制することができる。
上記一の局面による冷却装置は、好ましくは、除霜の際に第2方向における霜収容部の下流側の流路に配置され、霜を通さないとともに空気を通す空気抵抗体をさらに備える。このように構成すれば、第2方向における霜収容部の下流側に、霜を通さないとともに空気を通す空気抵抗体が配置されるので、空気抵抗体によって除霜の際の霜の第2方向への移動が妨げられ、冷却装置の外部への霜の飛散をより効果的に抑制することができるとともに、商品への霜の付着による商品の品質劣化をより効果的に抑制することができる。また、空気抵抗体は空気を通すので、空気抵抗体によって空気が遮られるとともにはね返ることによる霜の逆流を抑制することができる。
この場合、好ましくは、空気抵抗体は、回動可能であるとともに、空気を冷却する際には霜収容部に蓋をするように回動され、除霜の際には下流側の流路を塞ぐように回動されるように構成されている。このように構成すれば、除霜する際には、下流側の流路を塞ぐように回動された空気抵抗体により、冷却装置の外部への霜の飛散を抑制することができるとともに、冷却する際には、空気抵抗体が霜収容部に蓋をするように回動するので、冷却する際の空気抵抗が低減され、冷却による消費電力の増加を抑制することができる。また、冷却する際において、霜収容部に収容されている霜を加熱することによって融解する場合に、空気抵抗体が霜収容部に蓋をするように回動されるので、加熱による熱が霜収容部から放熱されにくくなる。これにより、冷却による消費電力の増加の抑制および融解の高効率化を図ることができる。
上記一の局面による冷却装置は、好ましくは、霜収容部の近傍に設けられ、霜収容部に収容された霜を融解する加熱部をさらに備え、加熱部は、電気ヒータまたは高温の冷媒が流れる冷却回路の高圧配管のうちの少なくとも一方を含む。このように構成すれば、電気ヒータによって、霜収容部に収容された霜を加熱するとともに融解することができる。また、冷却回路の高圧配管の発する熱によっても、霜収容部に収容された霜を加熱するとともに融解することができるので、冷却回路の高圧配管を電気ヒータの代わりまたは補助として使用することによって、電気ヒータの使用による消費電力を削減または低減することができる。
本発明によれば、上記のように、装置外部への霜の飛散を抑制することによって、商品への霜の付着による商品の品質劣化の抑制が可能な冷却装置を提供することができる。
本発明の第1および第2実施形態による冷却装置を設置した冷蔵倉庫の構成を示した断面図である。 本発明の第1実施形態による冷却装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の第1実施形態による空気冷却時における冷却装置の冷却用熱交換器周辺の構成を示した断面図である。 本発明の第1実施形態による除霜時における冷却装置の冷却用熱交換器周辺の構成を示した断面図である。 本発明の第2実施形態による冷却装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の第2実施形態による空気冷却時における冷却装置の冷却用熱交換器周辺の構成を示した断面図である。 本発明の第2実施形態による除霜時における冷却装置の冷却用熱交換器周辺の構成を示した断面図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
まず、図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態による冷却装置100について説明する。
(冷蔵倉庫の全体構成)
第1実施形態による冷却装置100は、図1に示すように、冷蔵倉庫1に設けられた冷蔵室2の内部空間2aを所定温度に冷却するために設置されている。冷却装置100は、冷蔵室2の天井3の下面3aに取り付けられている。また、内部空間2aは温度Tに維持されており、冷蔵室2に置かれている物品4は温度Tで冷却保管されている。
また、冷蔵室2の天井3の下面3aには、冷却装置100からの冷気を吸い込むとともに、吹き出した冷気を内部空間2a内に循環させるように構成されているエアカーテン装置6が設置されている。
ここで、冷蔵室2内の気流(冷気)の流れを説明する。図1に示すように、内部空間2aにおいては、冷却装置100により冷やされて冷却装置100の吹出口101から吹き出される冷気が天井部3の下面3aを矢印X1方向(水平方向)に伝ってエアカーテン装置6の吸込口6aに吸い込まれる。冷気は向きを変えてエアカーテン装置6の吹出口6bから気流P1となって斜め下方向(矢印Z2方向かつ矢印X2方向)に吹き出される。すなわち、吹出口6bは、吹き出される冷気が真下方向から所定角度だけX2側に向かう気流P1を形成するような開口形状を有している。その後、冷気(気流P1)は、床面5に到達した後、向きを変えてそのほとんどが床面5を矢印X2方向に沿って流通され、X2側の側壁部7近傍を矢印Z1方向に伝って冷却装置100の吸込口102に吸い込まれる。このように、内部空間2aには、時計回りに大きく循環する冷気循環流G1が形成される。以下では、図1に示すように、側壁部7に対して略垂直な方向をX方向(X1方向およびX2方向)、下面3aに対して略垂直な方向をZ方向(Z1方向およびZ2方向)とする。
(冷却装置の全体構成)
冷却装置100は、図2に示すように、冷却用熱交換器8と、圧縮機9と、凝縮器10と、膨張弁11と、制御部12とを含んでいる。
図2〜図4に示すように、冷却用熱交換器8と圧縮機9とは、配管100aによって接続されている。配管100aには、後述するように低圧の冷媒蒸気が流れており、低圧の冷媒蒸気は圧縮機9に吸い込まれるように構成されている。また、圧縮機9は、低圧の冷媒蒸気を圧縮することによって、高温高圧の冷媒蒸気に変化させるように構成されている。
圧縮機9と凝縮器10とは、配管100bによって接続されている。配管100bを流れる高温高圧の冷媒蒸気は、凝縮器10に入るように構成されている。凝縮器10は、凝縮器10を流れる冷却水またはファン10aから送風される空気により、高温高圧の冷媒蒸気を冷やすことによって、高温高圧の冷媒蒸気を高圧の冷媒液に変化させるように構成されている。
凝縮器10と膨張弁11とは、配管100cによって接続されている。配管100cを流れる高圧の冷媒液は、膨張弁11に入るように構成されている。膨張弁11は、膨張弁11に入った高圧の冷媒液を絞り膨張させることによって、高圧の冷媒液を低温低圧の状態に変化させるように構成されている。また、低温低圧の冷媒は、膨張弁11の出口近傍では、飽和蒸気と飽和液とが共存した湿り蒸気の状態となっている。なお、配管100cは、特許請求の範囲の「冷却回路の高圧配管」の一例である。
図2に示すように、膨張弁11と冷却用熱交換器8とは、配管100dによって接続されている。配管100dを流れる低温低圧の湿り蒸気は、冷却用熱交換器8に入るように構成されている。冷却用熱交換器8では、冷却用熱交換器8を流れる低温低圧の湿り蒸気が、ファン8aから送風される空気の熱を奪うことによって、低圧の冷媒蒸気に変化するように構成されている。また、低温低圧の湿り蒸気によって熱を奪われたファン8aからの空気は、冷却空気となって冷却装置100の外部に出ることによって、内部空間2a(図1参照)を冷却する。
図2〜図4に示すように、冷却用熱交換器8およびファン8aは、筐体8bの内部に設けられている。
図2に示すように、制御部12は、ファン8a、ファン10a、圧縮機9、膨張弁11および筐体8b内部の後述するフロストキャッチャー13(図3および図4参照)と接続されているとともに、それぞれの動作を制御するように構成されている。
図3および図4に示すように、冷却用熱交換機8には、高温流体の熱を低温側の流体に伝える複数のフィン8cが接合されている。複数のフィン8cは、冷却用熱交換器8の内部において、Y1方向に対して略垂直方向に並んで配置されている。以下では、図3および図4に示すように、X方向およびZ方向のそれぞれに対して略垂直な方向を、Y(Y1)方向とする。
ここで、第1実施形態では、冷却用熱交換器8と、冷却用熱交換器8によって冷却された空気をX1方向に送風するとともに、空気を冷却する際における回転方向(C1)と逆方向(C2)に回転することにより除霜するファン8aと、X1方向とは逆方向のX2方向における冷却用熱交換器8の下流側に配置され、除霜された霜14を収容する霜収容部14aとを備えるように構成されている。具体的には、図3および図4に示すように、冷却用熱交換機8は、筐体8b内において、X2方向側に傾けて配置されている。また、除霜する際の冷却用熱交換器8を通る風向A2(図4参照)の延長線上に、凹形状の霜収容部14aが設けられている。また、除霜する際は、ファン8aの回転する方向を逆にすることによって、フィン8cに付着している霜14を、霜収容部14aに向かって吹き飛ばすように構成されている。また、ファン8aは、冷却用熱交換器8の霜収容部14a側(X2方向側)とは反対側(X1方向側)に配置されている。
また、第1実施形態では、除霜する際には、空気を冷却する際(風向A1)とは風向(風向A2)を逆にするとともに、空気を冷却する際よりも風速が大きくなるようにファン8aが制御されるように構成されている。具体的には、空気を冷却する際(図3参照)のファン8aの回転方向(C1)に対して、除霜する際(図4参照)のファン8aの回転方向を逆(C2)にすることによって、風向を反対にするように制御するように構成されている。また、除霜する際は、空気を冷却する際よりも、ファン8aの回転数を大きくするとともに風速を大きくするように制御するように構成されている。
また、第1実施形態では、除霜の際にX2方向における霜収容部14aの下流側の流路8dに配置され、霜14を通さないとともに空気を通すフロストキャッチャー13をさらに備える。具体的には、図4に示すように、除霜の際にフロストキャッチャー13は、流路8dに対して略垂直になるように配置されており、流路8dはフロストキャッチャー13で覆われるように構成されている。また、フロストキャッチャー13は、メッシュ状の形状であり、金属で形成されている。なお、フロストキャッチャー13は、特許請求の範囲の「空気抵抗体」の一例である。
また、第1実施形態では、フロストキャッチャー13は、回動可能であるとともに、空気を冷却する際には霜収容部14aに蓋をするように回動されるように構成されている。具体的には、図3に示すように、空気を冷却する際において、フロストキャッチャー13は、回動することによって霜収容部14aと流路8dとを分断するような位置に配置される。
また、第1実施形態では、霜収容部14aの近傍に設けられ、霜収容部14aに収容された霜14を融解する電気ヒータ15を備える。具体的には、図3および図4に示すように、2つの電気ヒータ15はそれぞれ、霜収容部14aの底面14bに接触した状態で配置されている。
霜収容部14aには、配水管16が繋がっており、電気ヒータ15の熱で融解されるとともに液化した霜14は、配水管16を通って排水されるように構成されている。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態では、上記のように、冷却用熱交換器8と、冷却用熱交換器8によって冷却された空気をX1方向に送風するとともに、空気を冷却する際における回転方向(C1)と逆方向(C2)に回転することにより除霜するファン8aと、X1方向とは逆方向のX2方向における冷却用熱交換器8の下流側に配置され、除霜された霜14を収容する霜収容部14aとを備えるように構成する。これにより、空気を冷却する際における回転方向(C1)と逆方向(C2)に回転することにより除霜するファン8aと、X1方向とは逆方向のX2方向における冷却用熱交換器8の下流側に配置され、除霜された霜14を収容する霜収容部14aとを備える。これにより、空気を冷却する際における、ファン8aの回転方向(C1)と逆方向(C2)にファン8aを回転することによって除霜が行われるので、X2方向における下流側に配置された霜収容部14aによって、冷却によって生じた霜14を収容することができる。また、霜14を霜収容部14aに収容することによって、冷却装置100の外部への霜14の飛散を抑制するので、冷蔵倉庫1に配置されている商品4への霜14の付着による商品4の品質劣化を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、除霜する際には、空気を冷却する際(風向A1)とは風向(風向A2)を逆にするとともに、空気を冷却する際よりも風速が大きくなるようにファン8aが制御されるように構成する。これにより、除霜する際の風速が、空気を冷却する際の風速よりも大きくなるので、除霜の効率を向上させることができる。また、冷却する際の風速が、除霜する際の風速に比べて小さいので、冷却する際の霜14の飛散を抑制することができるとともに、冷蔵倉庫1に配置されている商品4への霜14の付着による商品4の品質劣化を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、冷却用熱交換器8およびファン8aを収納する筐体8bをさらに備え、霜収容部14aは、筐体8bの内部に設けるように構成する。これにより、除霜する際に、冷却によって筐体8b内部に生じた霜14を筐体8b外部に出さずに、霜収容部14aに収容することができるので、除霜による冷却装置100の外部への霜14の飛散をより抑制することができるとともに、商品4への霜14の付着による商品4の品質劣化をより抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、除霜の際にX2方向における霜収容部14aの下流側の流路8dに配置され、霜14を通さないとともに空気を通すフロストキャッチャー13をさらに備えるように構成する。これにより、X2方向における霜収容部14aの下流側に、霜14を通さないとともに空気を通すフロストキャッチャー13が配置されるので、フロストキャッチャー13によって除霜の際の霜14のX2方向への移動が妨げられ、冷却装置100の外部への霜14の飛散をより効果的に抑制することができるとともに、商品4への霜14の付着による商品4の品質劣化をより効果的に抑制することができる。また、フロストキャッチャー13は空気を通すので、フロストキャッチャー13によって空気が遮られるとともにはね返ることによる霜14の逆流を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、フロストキャッチャー13を、回動可能であるとともに、空気を冷却する際には霜収容部14aに蓋をするように回動され、除霜の際には下流側の流路8dを塞ぐように回動されるように構成する。これにより、除霜する際には、下流側の流路8dを塞ぐように回動されたフロストキャッチャー13により、冷却装置100の外部への霜14の飛散を抑制することができるとともに、冷却する際には、フロストキャッチャー13が霜収容部14aに蓋をするように回動するので、冷却する際の空気抵抗が低減され、冷却による消費電力の増加を抑制することができる。また、冷却する際において、霜収容部14aに収容されている霜14を加熱することによって融解する場合に、フロストキャッチャー13が霜収容部14aに蓋をするように回動される。これにより、加熱による熱が霜収容部14aから放熱されにくくなるので、冷却による消費電力の増加の抑制および融解の高効率化を図ることができる。
(第2実施形態)
次に、図5〜図7を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、電気ヒータ15による霜14の加熱および融解をする上記第1実施形態と異なり、配管200cによって霜14の加熱および融解を行っている。なお、配管200cは、特許請求の範囲の「冷却回路の高圧配管」の一例である。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
(冷却装置の全体構成)
冷却装置200は、図5に示すように、冷却用熱交換器8と、圧縮機9と、凝縮器10と、膨張弁11と、制御部212とを含んでいる。
図5に示すように、凝縮器10と膨張弁11とは、配管200cによって接続されている。配管200cを流れる高圧の冷媒液は、膨張弁11に入るように構成されている。膨張弁11は、膨張弁11に入った高圧の冷媒液を絞り膨張させることによって、高圧の冷媒液を低温低圧の状態に変化させるように構成されている。また、低温低圧の冷媒は、膨張弁11の出口近傍では、飽和蒸気と飽和液とが共存した湿り蒸気の状態となっている。なお、配管200cは、特許請求の範囲の「冷却回路の高圧配管」の一例である。
図5〜図7に示すように、冷却用熱交換器8およびファン8aは、筐体208bの内部に設けられている。
図5に示すように、制御部212は、ファン8a、ファン10a、圧縮機9、膨張弁11および筐体208b内部のフロストキャッチャー13(図6および図7参照)と接続されているとともに、それぞれの動作を制御するように構成されている。
また、図5に示すように、配管200cは、筐体208bの内部を通るように構成されている。
ここで、第2実施形態では、図6に示すように、配管200cは、霜収容部14aの近傍に設けられ、霜収容部14aに収容された霜14を融解するように構成されている。具体的には、配管200cは、霜収容部14aの内部を通るように構成されている。
なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第2実施形態では、上記のように、霜収容部14aの近傍に設けられ、霜収容部14aに収容された霜14を融解する配管200cをさらに備えるように構成する。これにより、配管200cの発する熱によって、霜収容部14aに収容された霜14を加熱するとともに融解することができるので、配管200cを電気ヒータ15の代わりとして使用することによって、電気ヒータ15の使用による消費電力を削減することができる。
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第1および第2実施形態では、冷却用熱交換器を流路に対して斜めに傾けて配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。冷却用熱交換器を流路に対して斜め方向に傾けずに配置してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、上記第1および第2実施形態では、複数のフィンをY1方向に対して略垂直に並べるように配置する例について示したが、本発明はこれに限られない。複数のフィンをY1方向に対して略水平に並べるように配置してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、それぞれ、電気ヒータによる加熱、または、冷却回路の高圧配管による加熱を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。加熱ヒータおよび冷却回路の高圧配管の両方によって加熱を行ってもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、フロストキャッチャーの形状がメッシュ状である例を示したが、本発明はこれに限られない。メッシュ状以外の形状でもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、フロストキャッチャーの材質が金属である例を示したが、本発明はこれに限られない。金属以外の材質でもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、除霜する際に、フロストキャッチャーが流路に対して略垂直になる例を示したが、本発明はこれに限られない。略垂直にならなくても流路がフロストキャッチャーによって塞がれていればよい。
また、上記第2実施形態では、冷却回路の高圧配管を霜収容部の内部を通るように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。霜収容部の近傍であれば、冷却回路を霜収容部の内部以外の場所に配置してもよい。
8 冷却用熱交換器
8a ファン
8b、208b 筐体
8d 流路
13 フロストキャッチャー(空気抵抗体)
14 霜
14a 霜収容部
15 電気ヒータ
100、200 冷却装置
100c、200c 配管(冷却回路の高圧配管)
A1 空気を冷却する際の風向
A2 除霜する際の風向
C1 空気を冷却する際のファン8aの回転方向
C2 除霜する際のファン8aの回転方向

Claims (6)

  1. 冷却用熱交換器と、
    前記冷却用熱交換器によって冷却された空気を第1方向に送風するとともに、前記空気を冷却する際における回転方向と逆方向に回転することにより除霜するファンと、
    前記第1方向とは逆方向の第2方向における前記冷却用熱交換器の下流側に配置され、除霜された霜を収容する霜収容部とを備える、冷却装置。
  2. 除霜する際には、前記空気を冷却する際とは風向を逆にするとともに、前記空気を冷却する際よりも風速が大きくなるように前記ファンが制御されるように構成されている、請求項1に記載の冷却装置。
  3. 前記冷却用熱交換器および前記ファンを収納する筐体をさらに備え、
    前記霜収容部は、前記筐体の内部に設けられる、請求項1または2に記載の冷却装置。
  4. 除霜の際に前記第2方向における前記霜収容部の下流側の流路に配置され、前記霜を通さないとともに前記空気を通す空気抵抗体をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の冷却装置。
  5. 前記空気抵抗体は、回動可能であるとともに、前記空気を冷却する際には前記霜収容部に蓋をするように回動され、除霜の際には前記下流側の流路を塞ぐように回動されるように構成されている、請求項4に記載の冷却装置。
  6. 前記霜収容部の近傍に設けられ、前記霜収容部に収容された前記霜を融解する加熱部をさらに備え、
    前記加熱部は、電気ヒータまたは高温の冷媒が流れる冷却回路の高圧配管のうちの少なくとも一方を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷却装置。
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