JP2017219256A - 冷却ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】冷却運転と除霜運転との切り替えによる送風機の動作不良を防止するとともに、除霜運転時の密閉を確実に行うことができる冷却ユニットを提供する。
【解決手段】内部に閉空間を形成する筐体と、前記筐体の内部に配置される熱交換器と、前記筐体の側面のうちの１つに取り付けられた吸入フードと、前記筐体の側面のうちの他の１つの取り付けられたファンユニットと、前記ファンユニットの前記熱交換器側に取り付けられたダンパーユニットと、を備え、前記ダンパーユニットは、矩形筒状のダンパーケースと、その両端に設けられたシャフトが前記ダンパーケースの内側に回動自在に取り付けられたシャッタと、前記ダンパーケースの外面に沿って前記シャフトに当接又は近接するように取り付けられたヒータと、を有することを特徴とする冷却ユニット。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷却ユニットに関し、特に、冷却運転と除霜運転とを切り替えて実施可能なデフロスト機能付きの冷却ユニットに関する。

大型の冷蔵庫や冷凍庫等に冷気を供給する冷却ユニット（ユニットクーラー）は、筐体外部から取り入れた外気を筐体内部に配置された冷却器（蒸発器）を介して冷却し、これを冷蔵庫や冷凍庫内に供給する（この動作を「冷却運転」と称する）ように構成されている。
このような冷却ユニットにおいては、外気に含まれる水分が冷気となった際に霜として冷却器に付着することがあり、これにより冷却器の冷却能力が低下してしまうことがある。

上記のような冷却器に付着する霜を除去するために、従来は、冷却運転をいったん止めるとともに筐体の吸入口と排出口とを閉鎖して筐体内部を密閉し、その後冷却器をホットガスやヒータ等を用いて温めることにより該冷却器に付着した霜を融解させるいわゆる「デフロスト」動作を行っている（この動作を「除霜運転」と称する）。
これらのような冷却運転と除霜運転とを切り替えて使用されるユニットクーラーとして、例えば、冷却器及び送風機の下流側に位置するダクトにダンパを設けて、除霜運転時に冷却器チャンバの内部空間を密閉する構造のものが知られている（特許文献１参照）。

実開平５−５９１６７号公報

特許文献１に開示されているユニットクーラーでは、除霜運転時にチャンバ内部にホットガスによる熱量が供給されることにより冷却器に付着した霜が融解する。このとき、融解した霜の一部が水蒸気（もや）となって浮遊することがある。
しかしながら、ダンパが閉じていることによりチャンバ内部が密閉されているため、上記水蒸気がチャンバ内に充満すると、内部空間にある送風機の表面やダンパの開閉機構に水滴として付着することとなる。

このような状態で除霜運転から冷却運転に切り替えると、水滴が付着した送風機あるいはダンパの開閉機構に再度冷却器からの冷気が当たるため、水滴が氷塊として堆積する等して動作不良や故障の原因となってしまうことがあった。
除霜方式としては、上記のようにホットガスを用いるものだけでなく、ヒータを用いるもの、またそれらを組み合わせたもの等が知られているが、いずれもダンパの開閉機構に氷塊が形成されてしまい動作不良等の原因となっていた。
そこで、本発明の目的は、冷却運転と除霜運転との切り替えによる送風機の動作不良を防止するとともに、除霜運転時の密閉を確実に行うことができる冷却ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による冷却ユニットは、内部に閉空間を形成する筐体と、前記筐体の内部に配置される熱交換器と、前記筐体の側面のうちの１つに取り付けられた吸入フードと、前記筐体の側面のうちの他の１つの取り付けられたファンユニットと、前記ファンユニットの前記熱交換器側に取り付けられたダンパーユニットと、を備え、前記ダンパーユニットは、矩形筒状のダンパーケースと、その両端に設けられたシャフトが前記ダンパーケースの内側に回動自在に取り付けられたシャッタと、前記ダンパーケースの外面に沿って前記シャフトに当接又は近接するように取り付けられたヒータと、を有することを特徴とする。

また、前記シャッタを複数枚とし、かつ前記複数のシャフトの端部には、それぞれアーム部材の一端が固定されており、前記アーム部材の他端は、共通する連結バーの連結シャフトにそれぞれ取り付けられてもよい。

本発明による冷却ユニットによれば、冷却運転と除霜運転との切り替えによる送風機の動作不良を防止するとともに、除霜運転時にシャッタのシャフト（シャッタの回動軸）に付着した氷塊も融解させるため、筐体内部の密閉を確実に行うことができる。

本発明の実施例１による冷却ユニットの概略を示す縦断面図である。 実施例１による冷却ユニットに適用されるダンパーユニットの概略を模式的に示す図であって、図２（ａ）は図１の送風機側から見た概略正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の右側面図である。 実施例２による冷却ユニットに適用されるダンパーユニットの概略を模式的に示す図であって、図３（ａ）はダンパーユニットを送風機側から見た概略正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の右側面図である。 図３（ａ）に示すダンパーユニットの上端近傍を矢印Ｄ１の方向から見た部分拡大図である。 図３（ａ）に示すダンパーユニットの上端近傍を矢印Ｄ２の方向から見た部分拡大図であり、図５（ａ）はシャッタが開放位置にある状態を示し、図５（ｂ）はシャッタが閉鎖位置にある状態を示している。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１による冷却ユニットの概略を示す縦断面図である。
図１に示すように、本発明の実施例１による冷却ユニット１０は、内部に閉空間を形成する筐体１２と、当該筐体１２の内部に配置される熱交換器２０と、上記筐体１２の側面のうちの１つに取り付けられた吸入フード１４と、上記筐体１２の側面のうちの他の１つの取り付けられたファンユニット３０と、当該ファンユニット３０の熱交換器２０が配置された側に取り付けられたダンパーユニット１００と、を備えている。

本実施例１において、筐体１２は例えば直方体の形状を有しており、その側面のうちの１つ（符号１２ａ参照）には筐体１２の外部と連通する吸入フード１４が取り付けられる。この吸入フード１４は、下面側に開口部（下面側開口部１４ａ）を備えた箱状である。
一方、筐体１２の側面１２ａと対向する位置の側面１２ｂには、筐体１２の内面側にダンパーユニット１００が、また筐体１２の外面側にファンユニット３０が、それぞれ取り付けられる。
筐体１２は、本実施例においては、例えば脚部１６を介して大型の冷蔵庫や冷凍庫等（図示せず）の底面Ｂに設置されるが、適宜の手段を用いて当該冷蔵庫や冷凍庫の天井により垂下されるようにしてもよい。

熱交換器２０は、例えば冷却器であって、吸入フード１４から吸入された空気（外気）に直接接触して空気から抜熱する構成となっている。
また、熱交換器２０には、除霜運転時に当該熱交換器２０を温めるためのデフロストガス供給機構（図示せず）が備えられている。

熱交換器２０は、筐体１２の底面に対してスペーサ２２を介して載置されている。一方、筐体１２の底面には、除霜運転により霜が融解した水を外部に排出するドレン機構（図示せず）が設けられている。
このような構成により、除霜運転時に霜が融解した水は外部に排出される。

ファンユニット３０は、筐体１２の側面１２ｂに取り付けられた排気ダクト３２と、当該排気ダクト３２にステイ３６を介して取り付けられた送風機３４と、を備えており、排気ダクト３２の熱交換器２０と対向する側には、後述するダンパーユニットが設けられている。
送風機３４が回転駆動すると、羽根車３４ａの回転によりダンパーユニット１００が開き、吸入フード１４の下面側開口部１４ａから筐体１２内に空気が吸い込まれ、熱交換器２０にて冷却された空気が排気ダクト３２から矢印Ａ２の方向に排出され、冷気が上記冷蔵庫や冷凍庫等の室内に供給される。

図２は、実施例１による冷却ユニットに適用されるダンパーユニットの概略を模式的に示す図であって、図２（ａ）は図１の送風機３４側から見た概略正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の右側面図である。
図２に示すように、実施例１によるダンパーユニット１００は、矩形筒状のダンパーケース１１０と、複数シャッタ１２２と、上記ダンパーケースの外面に沿って取り付けられたヒータ１３０とを備えており、各シャッタ１２２の左右に設けられたシャフト１２０がダンパーケース１１０の側面内側に回動自在に取り付けられている

この結果、図２（ｂ）に示すように、各シャッタ１２２は、ファンユニット３０側に開閉するように構成されている。
すなわち、シャッタ１２２は、送風機３４が駆動されて筐体１２の内部から外部へ空気が排出されるときはその空気の圧力により開放位置Ｐ１に回動し、送風機３４の駆動が停止されると自重により下がって閉鎖位置Ｐ２に戻る。

ヒータ１３０は、線状あるいは帯状の発熱体であり、例えば通電により発熱する。このヒータ１３０は、図２（ｂ）に示すように、ダンパーケース１１０の側辺において複数のシャフト１２０の端部近傍あるいは端部に接触する位置に配置され、ダンパーケース１１０の外面の少なくとも左右両辺に沿って取り付けられている。
ここで、ヒータ１３０は、その全体が発熱するものであっても、あるいは少なくとも各シャフト１２０の端部近傍における部分のみが発熱するものであっても良い。
ダンパーケース１１０の側辺に配置されたヒータ１３０は、シャフト１２０の端部すなわちダンパーケース１１０とシャフト１２０との回動支持部の近傍に位置するため、仮に上記回動支持部に霜が付着して氷塊を形成したとしても、ヒータ１３０の加熱により当該氷塊を融解してダンパーケース１１０とシャフト１２０との固着を防止する。

次に、本発明の実施例１による冷却ユニット１０の動作について説明する。
まず、冷却ユニット１０が冷却運転する場合、熱交換器２０を駆動しつつ、ファンユニット３０の送風機３４を回転駆動させる。

送風機３４が回転駆動すると、羽根車３４ａが回転し、筐体１２の内部から排気ダクト３２を通って空気を排出する（矢印Ａ３参照）。
このとき、ファンユニット３０内部の空気が排出されるため、図２（ｂ）に示すように筐体１２内部でダンパーユニット１００に向かう空気の流れが生じ（矢印Ａ３参照）、ダンパーユニット１００のシャッタ１２２が開放位置Ｐ１まで回動する。

ダンパーユニット１００のシャッタ１２２が開放すると、筐体１２内部の空気の流れが生じ、吸入フード１４から外気が吸入される（矢印Ａ１参照）。
そして、吸入フード１４から吸入された外気は、熱交換器２０を通る際に抜熱され、ダンパーユニット１００を通過してファンユニット３０に至り、排気ダクト３２から冷気として排出される。

一方、冷却運転により筐体１２内部の熱交換器２０やダンパーユニット１００に付着した霜による氷塊を除去する除霜運転を行う場合、熱交換器２０及びファンユニット３０の送風機３４の駆動を停止する。
すると、ファンユニット３０の排気ダクト３２からの排気が止まるため、ダンパーユニット１００のシャッタ１２２が閉鎖位置Ｐ２に位置するように回動する。
これにより、筐体１２の内部は、ダンパーユニット１００を境に外部に対して密閉される状態となり、吸入フード１４からの外気の吸入も止まる。

この状態で、ホットガスによる除霜動作を行い、熱交換器２０や筐体１２内部等に付着した霜あるいは氷塊を融解させる。
そして、融解した霜あるいは氷塊は水となり、筐体１２の底面に設けられたドレン機構により筐体１２の外部に排出される。

また、冷却運転から除霜運転に切り替える際に、ダンパーユニット１００のヒータ１３０を駆動する。
これにより、ダンパーユニット１００のダンパーケース１１０とシャフト１２０との回動支持部等に霜あるいは氷塊が付着していたとしても、ヒータ１３０からの熱でダンパーケース１１０とシャフト１２０との回動支持部の近傍を加熱するため、霜あるいは氷塊が融解して確実にシャッタ１２２が閉鎖位置Ｐ２に位置するように回動する。

以上のような構成を備えることにより、本発明の実施例１による冷却ユニット１０は、冷却運転から除霜運転に切り替える際に、ダンパーユニット１００のダンパーケース１１０とシャッタ１２２を取り付けたシャフト１２０との回動支持部及びその近傍をヒータ１３０によって加熱する。
このため、冷却運転中に上記回動支持部を含むダンパーユニット１００が凍結したとしても、ヒータ１３０からの熱により付着した霜あるいは氷塊を融解させることができるため、シャッタ１２２を確実に回動させて筐体１２の内部の密閉を確保し、ホットガスを用いた除霜動作を効率的に行うことができる。

また、除霜運転の開始時にはダンパーユニット１００のシャッタ１２２が閉じて、筐体１２内部が密閉されるため、除霜運転で発生した水蒸気（もや）がダンパーユニット１００で遮断されてモータを含むファンユニット３０に付着することがない。
さらに、本実施例１においては、熱交換器２０が配置された筐体１２と送風機３４との間にダンパーユニット１００が配置されているので、冷房運転から除霜運転に切り替わるとき、あるいはその逆の切り替え等の際における筐体１２内の温度変化が送風機３４に伝達されない。この結果、送風機３４のモータ内部に水分が混入することも効果的に防止できる。
なお、本実施例１においては、複数のシャッタ１２２が設けられる場合を例示したが、シャッタ１２２は１つであっても良い。

＜実施例２＞
図３〜図５を用いて、本発明の実施例２による冷却ユニットの概要を説明する。
実施例２による冷却ユニットは、ダンパーユニットの構成においてのみ実施例１による冷却ユニットと異なるため、以下においては、実施例２による冷却ユニットに適用されるダンパーユニットの構成のみを説明し、冷却ユニットにおける実施例１と共通するその他の構成についての説明は省略する。

図３は、実施例２による冷却ユニットに適用されるダンパーユニットの概略を模式的に示す図であって、図３（ａ）はダンパーユニットを送風機３４側から見た概略正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の右側面図である。
図３に示すように、実施例２によるダンパーユニット２００は、矩形筒状のダンパーケース２１０と、複数のシャッタ２２２と、上記ダンパーケース２１０の外面に沿って取り付けられたヒータ２３０と、上記複数のシャッタ２２２の動きをアーム部材２４４を介して一体に連結する連結バー２４０と、を備えており、各シャッタ２２２の左右に設けられたシャフト２２０が、ダンパーケース２１０の側面内側に回動自在に取り付けられている。

この結果、図３（ｂ）に示すように、各シャッタ２２２は図１に示すファンユニット３０側に開閉するように構成されている。
なお、実施例２においても、各シャッタ２２２は、筐体１２の内部から外部へ排出される空気の圧力により開放位置に回動し、空気の排出が行われないときは自重により下がって閉鎖位置に戻るように構成されている。

ヒータ２３０は、実施例１と同様に、例えば通電により発熱する線状あるいは帯状の発熱体である。このヒータ２３０は、図３（ｂ）に示すように、ダンパーケース２１０の側辺において複数のシャフト２２０の端部近傍あるいは端部に接触する位置であって、かつ連結バー２４０に沿うように、ダンパーケース２１０の外面の少なくとも左右両辺に取り付けられている。
ダンパーケース２１０の側辺に配置されたヒータ２３０は、ダンパーケース２１０とシャフト２２０との回動支持部の近傍に位置するため、仮に上記回動支持部に霜が付着して氷塊を形成したとしても、ヒータ２３０の加熱により当該氷塊を融解してダンパーケース２１０とシャフト２２０との固着を防止する。

図４は、図３（ａ）に示すダンパーユニットの上端近傍を矢印Ｄ１の方向から見た部分拡大図である。
実施例２による冷却ユニットにおいて、シャッタ２２２に取り付けられたシャフト２２０の端部には、略Ｌ字状のアーム部材２４４の一端２４４ａが固着されている。
そして、上記アーム部材２４４の他端２４４ｂは、連結シャフト２４２を介して連結バー２４０に取り付けられている。

ここで、アーム部材２４４の一端２４４ａとシャフト２２０の端部とは、シャフト２２０の回動に追従するように固着されており、アーム部材２４４はシャフト２２０の回動に応じて供回りする。
一方、アーム部材２４４の他端２４４ｂは、連結シャフト２４２に回動自在に取り付けられており、結果として、アーム部材２４４の他端２４４ｂは連結バー２４０に対して相対的に回動する。

図４に示すように、ヒータ２３０は、アーム部材２４４の外側の面に接するとともにシャフト２２０の端部と接するあるいはその近傍の位置であって、かつダンパーケース２１０における熱交換器側の端面近傍の位置に配置される。
また、連結バー２４０は、図示上でアーム部材２４４の外側、すなわちヒータ２３０が配置されている側に取り付けられる。

図５は、図３（ａ）に示すダンパーユニットの上端近傍を矢印Ｄ２の方向から見た部分拡大図であり、図５（ａ）はシャッタが開放位置にある状態を示し、図５（ｂ）はシャッタが閉鎖位置にある状態を示している。
まず、冷却ユニットが冷却運転状態にある場合、図１に示すファンユニット３０の送風機３４が回転駆動しているため、吸入フード１４から筐体１２の内部を通って排気ダクト３２に至る空気の流れが生じ、ダンパーユニット２００のシャッタ２２２は開放位置に位置している。
このとき、アーム部材２４４は、シャッタ２２２とともに回動するシャフト２２０の回動に追従して回動し、連結バー２４０が下限位置Ｐ３に位置する。

一方、冷却ユニットが除霜運転状態にある場合、送風機３４が停止することにより上記の空気の流れが止まるため、シャッタ２２２が自重により矢印Ｄ３の方向に回動し、これに伴いアーム部材２４４も矢印Ｄ４の方向に移動する。
このとき、連結バー２４０は、アーム部材２４４に対して相対的に回動するように取り付けられているため、図示上の上下方向の姿勢を維持した状態で上限位置Ｐ４に位置するように移動する。
この状態で、ホットガスによる除霜動作を行い、熱交換器２０や筐体１２内部等に付着した霜あるいは氷塊を融解させる。

そして、冷却運転から除霜運転に切り替える際に、ダンパーユニット２００のヒータ２３０を駆動する。
このとき、ヒータ２３０がアーム部材２４４の外側の面及びシャフト２２０の端部と接しているため、ダンパーケース２１０とシャフト２２０との回動支持部等に付着した霜あるいは氷塊は確実に融解する。
また、ヒータ２３０からの熱は、アーム部材２４４から連結シャフト２４２を介して連結バー２４０にも伝達するため、連結シャフト２４２と連結バー２４０との支持部に霜あるいは氷塊が付着したとしても、これらを融解することにより確実にシャッタ２２２を閉鎖位置に回動させる。

以上のような構成を備えることにより、本発明の実施例２による冷却ユニット１０は、実施例１で示した効果に加えて、シャッタ２２２を取り付けた複数のシャフト２２０を、アーム部材２４４を介して共通の連結バー２４０に連結する構成を採用したため、複数のシャッタ２２２の開閉動作が連結バー２４０を介して連動することとなり、複数のシャッタ２２２のうちで機能しないシャッタが生じるのを防止できる。
また、ヒータ２３０からの熱をアーム部材２４４を介してシャフト２２０あるいは連結シャフト２４２に伝達するため、シャフト２２０と連結シャフト２４２とを個別に加熱する機構を設ける必要がなく、全体の構造を簡素化できる。

なお、本発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、種々の改変を施すことがで
きる。
例えば、実施例１及び２において、図示上ではヒータを左右両側から別々にダンパーケースの外面に沿って配置する場合を例示したが、連続するヒータとしてダンパーケースの外周全面に配置するように構成してもよい。

また、実施例２において、自重によって回動するシャッタの動きに応じて連結バーが移動する場合を例示したが、連結バーを進退させる駆動機構（図示せず）を取り付けて、連結バーを移動させることにより、アーム部材及びシャフトを介してシャッタの開閉駆動を行うように構成してもよい。
さらに、上記の説明においては、ホットガスを用いた除霜方式を併用するものとして説明したが、本発明は特にこれのみに限定されることはなく、ヒータ、散水又はこれらの組合せ等によるあらゆる除霜方式を併用するものであっても良いことは当然である。

１０ 冷却ユニット
１２ 筐体
１４ 吸入フード
２０ 熱交換器
２２ スペーサ
３０ ファンユニット
３２ 排気ダクト
３４ 送風機
３４ａ 羽根車
３６ ステイ
１００、２００ ダンパーユニット
１１０、２１０ ダンパーケース
１２０、２２０ シャフト
１２２、２２２ シャッタ
１３０、２３０ ヒータ
２４０ 連結バー
２４２ 連結シャフト
２４４ アーム部材

Claims (2)

1. 内部に閉空間を形成する筐体と、
   前記筐体の内部に配置される熱交換器と、
   前記筐体の側面のうちの１つに取り付けられた吸入フードと、
   前記筐体の側面のうちの他の１つの取り付けられたファンユニットと、
   前記ファンユニットの前記熱交換器側に取り付けられたダンパーユニットと、
   を備えた冷却ユニットであって、
   前記ダンパーユニットは、矩形筒状のダンパーケースと、その両側に設けられたシャフトが前記ダンパーケースの内側に回動自在に取り付けられたシャッタと、前記ダンパーケースの外面に沿って前記シャフトに当接又は近接するように取り付けられたヒータと、を有する
   ことを特徴とする冷却ユニット。
2. 前記シャッタは複数であり、
   前記複数のシャフトの端部には、それぞれアーム部材の一端が固定されており、
   前記アーム部材の他端は、共通する連結バーの連結シャフトにそれぞれ取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却ユニット。

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