JP2020051646A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮器を通過する空気の圧力損失を低減させながら、結露水の蒸発を良好なものとすること。【解決手段】蒸発器３１、圧縮機３２及び膨張機構３４とともに冷媒が封入された冷凍回路を構成し、圧縮機３２で圧縮された冷媒を自身の周囲を通過する空気に放熱させて凝縮させる凝縮器３３と、凝縮器３３の後方側に設置され、蒸発器３１で生じた結露水を貯留する蒸発皿３６と、蒸発皿３６に立設されるとともに結露水を毛管現象により吸引するものであり、凝縮器３３で放熱された空気が周囲を通過することにより結露水を蒸発させる略直方体状の蒸発吸引体３７とを備え、蒸発器３１により冷却された空気により所定領域を冷却する冷却装置３０であって、蒸発吸引体３７は、上端部３７ａが、前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で形成されて成るものである。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却装置に関するものである。

従来、冷却装置として冷却ユニットと蒸発ユニットとを備えたものが知られている。冷却ユニットは、蒸発器と、圧縮機と、凝縮器とを備えて構成されている。蒸発器は、供給された冷媒を蒸発させて自身の周囲を通過する空気を冷却するものである。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。凝縮器は、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させるものである。この凝縮器と蒸発器との間には、膨張機構が設けられている。膨張機構は、凝縮器で凝縮した冷媒を断熱膨張させて蒸発器に供給するものである。

蒸発ユニットは、蒸発皿と蒸発シートとを備えて構成されている。蒸発皿は、冷却ユニットで生じた結露水を貯留するものである。蒸発シートは、蒸発皿に立設され、結露水を毛管現象により吸引するものである。

このような冷却装置においては、凝縮器が、圧縮機で圧縮された冷媒が左右方向に蛇行しながら上下方向に流れるよう立位姿勢で設置されており、蒸発ユニットが、該凝縮器の後方側に設置されている。そして、所定個所に設置された送風ファンが駆動することにより、凝縮器を通過した空気が蒸発ユニットを通過することで、結露水が蒸発するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５６８５９９４号公報

上述した特許文献１に提案されている冷却装置では、蒸発シートが平板状を成して蒸発皿に立設されており、凝縮器を通過した空気は冷媒の放熱により十分に加熱されているため、蒸発シートに吸引された結露水は、蒸発シートの上端部分に到達するまでに凝縮器を通過した空気により蒸発してしまう。つまり、蒸発シートの上端部分は、常時乾いた状態であり、結露水の蒸発に寄与しないばかりか通過する空気の抵抗となっており、凝縮器を通過する空気の圧力損失の要因となっていた。

本発明は、上記実情に鑑みて、凝縮器を通過する空気の圧力損失を低減させながら、結露水の蒸発を良好なものとすることができる冷却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、本発明に係る冷却装置は、蒸発器、圧縮機及び膨張機構とともに冷媒が封入された冷凍回路を構成し、かつ前記圧縮機で圧縮された冷媒を自身の周囲を通過する空気に放熱させて凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の後方側に設置され、前記蒸発器で生じた結露水を貯留する蒸発皿と、前記蒸発皿に立設されるとともに前記結露水を毛管現象により吸引するものであり、前記凝縮器で放熱された空気が周囲を通過することにより前記結露水を蒸発させる略直方体状の蒸発吸引体とを備え、前記蒸発器により冷却された空気により所定領域を冷却する冷却装置であって、前記蒸発吸引体は、上端部が、前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で形成されて成ることを特徴とする。

また本発明は、上記冷却装置において、前記蒸発吸引体は、上端部が、前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で傾斜して形成されて成ることを特徴とする。

また本発明は、上記冷却装置において、前記凝縮器は、横倒姿勢よりも前後方向の長さが短くなる立位姿勢で設置されており、前記蒸発吸引体の後方側に設けられた風洞の上部開口を閉塞する態様で水平に設けられ、前記凝縮器を通過した空気が前記蒸発吸引体を通過した後に前記風洞の内部を通過して前記上部開口から上方に向けて送出されるよう該空気を送風する送風ファンを備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記冷却装置において、前記送風ファンは、左右方向に沿って並ぶ態様で複数設けられており、前記風洞は、前記送風ファンに応じて左右方向に沿って互いに離隔して設けられた壁部材を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、蒸発吸引体は、上端部が、前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で形成されて成るので、凝縮器に近接する部分である前方部分の上端部分まで結露水を蒸発させるための有効な領域とすることができ、しかも通過する空気の抵抗部分を削減することができる。これにより、凝縮器を通過する空気の圧力損失を低減させながら、結露水の蒸発を良好なものとす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却装置が適用されたショーケースの内部構造を模式的に示す断面側面図である。 図２は、図１に示した冷却装置を示す斜視図である。 図３は、図２に示した冷却装置の要部を示す斜視図である。 図４は、図３に示した冷却装置の要部の縦断面を示す斜視図である。 図５は、図３及び図４に示した蒸発吸引体を前方から見た場合を示す拡大図である。 図６は、図３及び図４に示した風洞の内部構造を示す斜視図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却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却装置が適用されたショーケースの内部構造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（以下、前面開口ともいう）１０ａを有する断熱筐体である。このケース本体１０は、その内部に収納室１１が画成してあるとともに、空気循環手段２０及び冷却装置３０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５つ）の商品載置棚１２が上下方向に沿って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。

かかる収納室１１の底部にはデッキパン１３が設けてある。このデッキパン１３は、上記商品載置棚１２と同様に商品を載置するためのものである。

また収納室１１の前方下部には吸込口１４が形成してあるとともに、収納室１１の前方上部には吹出口１５が形成してある。

吸込口１４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。吹出口１５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１５は、収納室１１の左右方向に延設してある。この吹出口１５には、図には明示しないが、ハニカム構造の整流部材が適宜取り付けてある。

空気循環手段２０は、空気風路２０ａと循環ファン２０ｂとを備えて構成してある。空気風路２０ａは、吸込口１４から吹出口１５に至る空気の風路である。

このような空気風路２０ａは、吸込口１４に連通し、かつ収納室１１外であってその下方にある下方側空気風路２１と、収納室１１外であってその背面側にある背面側空気風路２２と、収納室１１外であってその上方にある収納ボックス２３と、収納室１１外であってその上方にあり、かつ上記吹出口１５に連通する上方側空気風路２４とを互いに連通した態様で構成してある。

循環ファン２０ｂは、駆動して空気を循環させるものであり、下方側空気風路２１の所定部位に設けてある。本実施の形態においては、循環ファン２０ｂは下方側空気風路２１の所定部位に設けてあるが、本発明では、循環ファン２０ｂ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２０ｂの機能を発揮することができる個所であればどこに設けられても構わない。

このような空気循環手段２０においては、循環ファン２０ｂが駆動することにより吸込口１４を通じて収納室１１の内部にある空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気が空気風路２０ａを通過する態様で吹出口１５まで送出され、吹出口１５を通じて空気が収納室１１の内部に吹き出されることにより、収納室１１の内部と外部との間で空気を循環させるものである。

図２は、図１に示した冷却装置３０を示す斜視図である。この図２にも示すように、冷却装置３０は、冷却ユニット３０ａと蒸発ユニット３０ｂとを備えている。

冷却ユニット３０ａは、蒸発器３１と、圧縮機３２と、凝縮器３３と、膨張機構３４とが冷媒管路３５により順次接続されて構成してある。蒸発器３１は、収納ボックス２３の内部に設置されており、供給された冷媒が蒸発することにより収納ボックス２３の内部を通過する空気を冷却するものである。圧縮機３２は、駆動することにより、蒸発器３１で蒸発した冷媒を吸引して圧縮するものである。

凝縮器３３は、本体キャビネットの天壁部の前方において立位姿勢で設置してある。この凝縮器３３は、図３に示すように、冷媒流路が複数並設された扁平な冷媒通路管３３ａが左右方向に蛇行しながら上下方向に沿って延設されており、この冷媒通路管３３ａの入口側には入口ヘッダ３３ｂが、冷媒通路管３３ａの出口側には出口ヘッダ３３ｃが接続してある。そして、冷媒通路管３３ａの水平延在部位間にコルゲート状のフィン部材３３ｄが熱的に接続してある。入口ヘッダ３３ｂには、圧縮機３２の出口側に接続された冷媒管路３５が接続されており、出口ヘッダ３３ｃには、膨張機構３４に接続された冷媒管路３５が接続してある。このような凝縮器３３は、圧縮機３２で圧縮され、かつ冷媒流路を通過する冷媒と、周囲を通過する空気とを熱交換させて該冷媒を凝縮させるものである。

つまり、凝縮器３３は、圧縮機３２で圧縮された冷媒が左右方向に蛇行しながら上下方向に流れる立位姿勢で設けられており、圧縮機３２で圧縮された冷媒が左右方向に蛇行しながら前後方向に流れる横倒姿勢よりも前後方向の長さが短くなる態様で設置してある。

膨張機構３４は、凝縮器３３で凝縮された冷媒を断熱膨張させて低温低圧の状態にさせて、上記蒸発器３１に供給するものである。

蒸発ユニット３０ｂは、図４に示すように、凝縮器３３の後方側であって収納ボックス２３の前方側に設置してあり、蒸発皿３６と蒸発吸引体３７とを備えて構成してある。

蒸発皿３６は、図示せぬ樋を通じて冷却ユニット３０ａを構成する蒸発器３１で生じた結露水を貯留するためのものである。

蒸発吸引体３７は、複数（図示の例では２つ）設けてあり、それぞれ略直方体状の形態を成している。これら蒸発吸引体３７は、凝縮器３３の後方側において、互いに左右に並ぶ態様で蒸発皿３６に立設してある。かかる蒸発吸引体３７は、濾紙を加工して構成したものであり、より詳細には、図５に示すように前方から見た場合に、互いに平行となる態様で左右に離隔する平板状の平型シート部材３７１の間に波形状の波型シート部材３７２が挟まれて構成してある。かかる蒸発吸引体３７は、平型シート部材３７１で蒸発皿３６に貯留される結露水を吸い上げて波型シート部材３７２に分散させる態様で、該結露水を毛管現象により吸引するものである。

そのような蒸発吸引体３７は、上端部３７ａが、前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で傾斜して形成されて成り、上面３７ｂが傾斜面と成っている。

上記蒸発皿３６の上方域であって、かつ蒸発吸引体３７の後方側に風洞４０が設けてある。風洞４０は、図６にも示すように、左右一対の側壁４１と、これら側壁４１の後端同士を連結する後壁４２と、これら側壁４１の上端同士を連結するとともに後壁４２の上端にも連続する上壁４３と、この上壁４３に対向する態様で設けられた台座壁４４とを備えて構成してある。つまり、風洞４０は、前面が開口した直方体状を成している。尚、側壁４１は、その前端部が上壁４３及び台座壁４４よりも前方に向けて延在しており、蒸発吸引体３７の両側域を覆っている。

風洞４０の上壁４３には、略全域に亘って矩形状の上部開口４３ａが形成してあり、この上部開口４３ａを閉塞する態様で複数（図示の例では４つ）の送風ファン４５が左右方向に並んで水平に設けてある。これら送風ファン４５は、駆動する場合に風洞４０を通過した空気を上部開口４３ａより上方に向けて送出するものである。

風洞４０の台座壁４４には、複数（図示の例では３つ）の壁部材４６が設けてある。これら壁部材４６は、台座壁４４において、互いに隣接する送風ファン４５の間となる部分に対向する個所からそれぞれ上方に向けて延在するよう左右方向に沿って互いに離隔しながら設けてある。つまり、壁部材４６は、送風ファン４５に応じて左右方向に沿って互いに離隔して設けてある。

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２０ｂが駆動することにより、収納室１１の内部の空気が吸込口１４を通じて吸い込まれ、下方側空気風路２１及び背面側空気風路２２を通過し、収納ボックス２３に進入する。収納ボックス２３に進入した空気は、上方側空気風路２４を通過して吹出口１５に至り、該吹出口１５より吹き出される。吹出口１５から吹き出された空気は、各商品載置棚１２の先端部を通過しながら吸込口１４に向けて流れることでエアカーテンを形成する。

上記冷却装置３０においては、圧縮機３２が駆動することにより、圧縮機３２で圧縮された冷媒が凝縮器３３で凝縮し、膨張機構３４に至る。膨張機構３４に送られた冷媒は、断熱膨張して蒸発器３１に送出され、蒸発器３１の冷媒流路を通過中に収納ボックス２３を通過する空気と熱交換して蒸発する。蒸発した冷媒は、圧縮機３２に吸引されて循環する。

このように圧縮機３２が駆動することにより、収納ボックス２３を通過する空気が冷却され、吹出口１５からは冷却された空気が吹き出されることになり、この結果、収納室１１の内部空気が冷却され、商品載置棚１２及びデッキパン１３に載置された商品が冷却される。

また圧縮機３２が駆動することにより、蒸発器３１では結露水が生じ、生じた結露水は樋を通じて蒸発皿３６に供給され、該蒸発皿３６に貯留される。

そして、上記冷却装置３０においては、送風ファン４５が駆動することにより、ケース本体１０の外部の空気が凝縮器３３を前方から後方に向けて通過し、その後に蒸発吸引体３７を通過する。このようにして蒸発吸引体３７を通過した空気は、風洞４０の内部に至り、側壁４１と壁部材４６との間、若しくは壁部材４６同士の間を通過して上部開口４３ａより上方に送出される。

ところで、蒸発吸引体３７のうち凝縮器３３に近接する前方部分には、凝縮器３３で加熱された空気が通過し、蒸発吸引体３７のうち凝縮器３３から離隔する後方部分には、上記前方部分で結露水を蒸発させた空気が通過することとなる。つまり、蒸発吸引体３７の前方部分には、飽和水蒸気圧との差が大きい空気が通過し、蒸発吸引体３７の後方部分には、飽和水蒸気圧との差が小さい空気が通過することとなる。

そのため、凝縮器３３で加熱された空気を通過させている状態においては、蒸発吸引体３７の前方部分で蒸発皿３６から結露水を吸い上げることができる高さと、蒸発吸引体３７の後方部分で蒸発皿３６から結露水を吸い上げることができる高さとでは、差が生じ、後方部分の方が前方部分よりも結露水を吸い上げることができる高さが大きくなる。

これにより、仮に蒸発吸引体において前方部分の上下寸法と後方部分の上限寸法とを同等のものにした場合、前方部分の上端部分は常に乾いた状態となり、結露水の蒸発に寄与しない無駄な領域となってしまう。

この点、本発明の実施の形態である冷却装置３０によれば、蒸発吸引体３７は、上端部３７ａが前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で傾斜して形成されて成るので、凝縮器３３に近接する部分である前方部分の上端部分まで結露水を蒸発させるための有効な領域とすることができ、しかも通過する空気の抵抗部分を削減することができる。これにより、凝縮器３３を通過する空気の圧力損失を低減させながら、結露水の蒸発を良好なものとすることができる。

上記冷却装置３０によれば、凝縮器３３が横倒姿勢よりも前後方向の長さが短くなる立位姿勢で設置されており、この凝縮器３３の後方側において、蒸発皿３６に立設された蒸発吸引体３７の後方側に設けられた風洞４０の上部開口４３ａを閉塞する態様で水平に設けられた送風ファン４５が、凝縮器３３を通過した空気が蒸発吸引体３７を通過した後に風洞４０の内部を通過して上部開口４３ａから上方に向けて送出されるよう空気を送風するので、従来のように凝縮器を横倒姿勢で設置することに比べて、前後方向の寸法を低減させることができ、装置全体の小型化を図ることができる。しかも、送風ファン４５により凝縮器３３を前方から後方に向けて通過した空気を風洞４０の上部開口４３ａより上方に向けて送出するので、上部開口４３ａから送出された空気が該送風ファン４５の作用により凝縮器３３を通過することを抑制することができる。

上記冷却装置３０によれば、蒸発吸引体３７は、前方から見た場合に、互いに平行となる態様で左右に離隔する平板状の平型シート部材３７１の間に波形状の波型シート部材３７２が挟まれて構成されているので、送風ファン４５により送風される空気との接触面積を増大させることができるとともに、平型シート部材３７１と波型シート部材３７２との隙間を空気が通過することで該空気の送風量を十分に確保することができる。従って、結露水を良好に蒸発させることができる。しかも、蒸発吸引体３７を通過する空気は、凝縮器３３を通過した空気であるので、該凝縮器３３で温度上昇して相対湿度が低下した空気が蒸発吸引体３７を通過することとなり、結露水を良好に蒸発させることができる。

上記冷却装置３０によれば、風洞４０を構成する台座壁４４に壁部材４６が送風ファン４５に応じて左右方向に沿って互いに離隔して設けてあるので、送風ファン４５の駆動により風洞４０の内部の空気が側壁４１と壁部材４６との間、若しくは壁部材４６同士の間を通過することで壁部材４６が空気を案内する整流部材として作用し、これにより複数の送風ファン４５の駆動により通過する空気が互いに干渉して乱流が生じてしまうことを抑制することができる。

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、蒸発吸引体３７は、上端部３７ａが前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で傾斜して形成されて成るものであったが、本発明においては、必ずしも傾斜して形成されている必要はなく、上端部が、例えば前方から後方に向かうに連れて階段状に上方に向けて延在する態様で形成されてもよい。つまり、上端部が、前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で形成されて成るものであればその形態は限定されるものではない。

上述した実施の形態では、ショーケースに適用される冷却装置３０について説明したが、本発明においては、ショーケースに限られず、自動販売機等に適用されてもよい。

上述した実施の形態では、蒸発吸引体３７は、前方から見た場合に、互いに平行となる態様で上下に離隔する平板状の平型シート部材３７１の間に波形状の波型シート部材３７２が挟まれて構成されていたが、本発明においては前方から見た場合にハニカム構造を有していてもよい。

３０ 冷却装置
３０ａ 冷却ユニット
３０ｂ 蒸発ユニット
３１ 蒸発器
３２ 圧縮機
３３ 凝縮器
３４ 膨張機構
３６ 蒸発皿
３７ 蒸発吸引体
３７ａ 上端部
４０ 風洞
４３ａ 上部開口
４５ 送風ファン

Claims (4)

1. 蒸発器、圧縮機及び膨張機構とともに冷媒が封入された冷凍回路を構成し、かつ前記圧縮機で圧縮された冷媒を自身の周囲を通過する空気に放熱させて凝縮させる凝縮器と、
   前記凝縮器の後方側に設置され、前記蒸発器で生じた結露水を貯留する蒸発皿と、
   前記蒸発皿に立設されるとともに前記結露水を毛管現象により吸引するものであり、前記凝縮器で放熱された空気が周囲を通過することにより前記結露水を蒸発させる略直方体状の蒸発吸引体と
   を備え、前記蒸発器により冷却された空気により所定領域を冷却する冷却装置であって、
   前記蒸発吸引体は、上端部が、前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で形成されて成ることを特徴とする冷却装置。
2. 前記蒸発吸引体は、上端部が、前方から後方に向かうに連れて漸次上方に向けて延在する態様で傾斜して形成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記凝縮器は、横倒姿勢よりも前後方向の長さが短くなる立位姿勢で設置されており、
   前記蒸発吸引体の後方側に設けられた風洞の上部開口を閉塞する態様で水平に設けられ、前記凝縮器を通過した空気が前記蒸発吸引体を通過した後に前記風洞の内部を通過して前記上部開口から上方に向けて送出されるよう該空気を送風する送風ファンを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記送風ファンは、左右方向に沿って並ぶ態様で複数設けられており、
   前記風洞は、前記送風ファンに応じて左右方向に沿って互いに離隔して設けられた壁部材を備えたことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。

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