JP2021181853A - オープンショーケース - Google Patents

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Abstract

【課題】効率の良い運転を可能とするオープンショーケースを提供する。【解決手段】オープンショーケースは、圧縮機を備え、収納された物品を冷蔵するもので;交流電圧100(V)を全波整流する全波整流回路と;前記全波整流回路の出力電圧を所定周波数の交流電圧に変換し、それを前記圧縮機のモータへの駆動電力として出力するスイッチング回路からなるインバータと;を備える。前記圧縮機のモータは、前記スイッチング回路の出力周波数に応じて回転数が変化し、前記スイッチング回路の出力周波数は15〜45(Hz)である。【選択図】図3

Description

本発明の実施形態は、食品や飲料を冷蔵するオープンショーケースに関する。
コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗には、食品や飲料等を冷蔵しながらこれらの商品を来店者に見えるようにかつ出し入れ自在に収容するオープンショーケースが設置される。このオープンショーケースは、圧縮機、凝縮器、蒸発器などを含む冷凍サイクルを備えるとともに、その圧縮機のモータ(圧縮機モータという)に駆動電力を供給するインバータを備える。
このインバータは、単相交流電源の交流電圧100(V)をリアクタを介して倍電圧整流回路に取込み、倍電圧整流回路の倍電圧整流により得られる直流電圧約280(V)をスイッチング回路のスイッチングにより所定周波数の三相交流電圧に変換し、圧縮機モータへの駆動電力として出力する。
特開2013−34364号公報
一般にオープンショーケースは、店舗に独立して設置される小形の装置であり、その冷凍能力は、他の冷凍機器たとえば空気調和機、熱源機、冷蔵装置等の冷凍能力に比べてかなり小さい。それにもかかわらず、オープンショーケースに搭載される圧縮機モータ駆動用のインバータは、空気調和機、熱源機、冷蔵庫等に搭載されるインバータと変わらない。このため、結果的にオープンショーケースでは効率の悪い運転となっており、省エネルギ性の面で改善すべき課題となっている。
本実施形態の目的は、効率の良い運転を可能とするオープンショーケースを提供することである。
請求項1のオープンショーケースは、圧縮機を備え、収納された物品を冷蔵するもので;交流電圧100(V)を全波整流する全波整流回路と;前記全波整流回路の出力電圧を所定周波数の交流電圧に変換し、それを前記圧縮機のモータへの駆動電力として出力するスイッチング回路からなるインバータと;を備える。前記圧縮機のモータは、前記スイッチング回路の出力周波数に応じて回転数が変化し、前記スイッチング回路の出力周波数は15〜45(Hz)である。
一実施形態に係わるオープンショーケースの冷凍サイクルを示す図。 一実施形態のオープンショーケースの外観を示す図。 一実施形態のオープンショーケースにおける電気回路構成を示す図。 一実施形態における圧縮機モータの運転周波数と効率との関係を従来と対比して示す図。
本発明の一実施形態ついて図面を参照して説明する。
図1に示すように、オープンショーケース1は、圧縮機19、凝縮器21、膨張弁22、蒸発器23を冷媒配管によって連結した冷凍サイクル及び凝縮器21と蒸発器23に通風を行う送風ファン24,25を備えている。この冷凍サイクルの冷媒としてはHFC、CO2等が使用される。圧縮機19の運転によって圧縮された高温冷媒は、凝縮器21で放熱し、膨張弁22で減圧されて低温となった冷媒が蒸発器23で吸熱する。凝縮器21は、送風ファン14によってオープンショーケース1が設置された店内の空気と内部を流れる冷媒とを熱交換させて冷媒を液化する。送風ファン25はショーケース1内部の冷気を循環する。この送風ファン25の送風経路に低温となる蒸発器23が配置され、ショーケース1内部の冷気を所望する低温に維持する。
このオープンショーケース1は、図2に示すように、各冷凍サイクル機器を後述のオープンショーケース用のインバータと共に収容した機械室2、この機械室2上に立設された背面部3、この背面部3上に配置された天板部4、この天板部4の下面と機械室2の上面との間に形成された開放形の陳列室5、この陳列室5に配置された複数段の陳列棚6を備え、食品や飲料等の商品を冷蔵しながら来店者に見えるようにかつ出し入れ自在に収容する。
このオープンショーケース1の定格内容積は300〜500(L)であり、最大消費電力は、600〜1000(W)、すなわち、定格圧縮機出力(呼称能力)750(W)クラスであり、空気調和機、熱源機、冷蔵装置等の消費電力に比べて小さい。これに伴い、オープンショーケース1の冷凍能力も、空気調和機、熱源機、冷蔵装置等の冷凍能力より小さい。
上記機械室2に収容されるオープンショーケース用のインバータ20は、図3に示すように、単相交流電源10の交流電圧100(V)をリアクタ11を介して全波整流回路12に取込み、その全波整流回路12の全波整流により得られる約140(V)の直流電圧を平滑コンデンサ13で平滑し、平滑した直流電圧をセンサレスベクトル制御等に基づくスイッチング回路14のスイッチングにより所定周波数F(Hz)の三相交流電圧に変換し、それを圧縮機19のモータ(圧縮機モータという)15への駆動電力として出力する。圧縮機モータ15は、高効率なブラシレスDCモータである。
圧縮機19は、シリンダが1つの圧縮部を圧縮機モータ15と共に密閉ケースに収容したいわゆるシングル型ロータリー圧縮機であり、2.5〜4.5(cc/1回転)の排除容積を有する。望ましくは排除容積は2.5~3.5(cc/1回転)であり、本実施形態においては、例えば3.0(cc/1回転)の排除容積を有する。圧縮機19については2つのシリンダを備えた2シリンダ型ロータリー圧縮機でもよい。その場合、2つのシリンダの排除容積の合計が、2.5〜4.5(cc/1回転)となる。この2.5〜4.5(cc/1回転)という排除容積は、空気調和機、熱源機、冷蔵装置等に搭載される圧縮機の排除容積より小さいが、定格内容積が300〜500(L)で最大消費電力が600〜1000(W)の一般的なショーケースに搭載される圧縮機の排除容積よりも、相対的に大きい圧縮機19が選定されている。
圧縮機モータ15は、スイッチング回路14の出力周波数F(Hz)に応じて回転数が変化する。定格内容積が300〜500(L)で最大消費電力が600〜1000(W)クラスの一般的なショーケースに搭載される従来の排除容積の小さい圧縮機では、その排除容積が小さいことから、図4中の破線で示されるようにスイッチング回路14の出力周波数は30〜100(Hz)程度の範囲で用いられる。このような高回転数で圧縮機を駆動するためには、ブラシレスDCモータである圧縮機モータ15の生じる逆起電力に打ち勝ってモータを回転させるため、倍電圧整流回路によって直流電圧を約280(V)に上げたインバータが用いられる。すなわち、図4における従来の破線は、排除容積の小さい圧縮機を、倍電圧整流回路を備えたインバータで駆動した場合の効率を示している。
一方、本実施形態においては、相対的に大きな2.5〜4.5(cc/1回転)の排除容積を備えた圧縮機19を採用するとともに全波整流回路12を用いたインバータ20で駆動する。同時に従来よりも圧縮機19の排除容積が大きいことから圧縮機19の回転数可変範囲、すなわちインバータ20の出力周波数は低くなり、その運転範囲は15〜45(Hz)、望ましくは20〜40(Hz)となる。なお、インバータ20の出力周波数とは、圧縮機19の圧縮機構部の回転数を意味している。すなわち、インバータ20の出力周波数20〜40(Hz)は、圧縮機19の回転数20〜40(rps)に対応する。
このような大きめの排除容積の圧縮機19、全波整流回路12を用いたインバータ20を採用することで、図4の1点鎖線で示すように圧縮機モータ15の効率の良い実用上の回転数可変範囲である周波数15〜45(Hz)範囲内での運転を行うことができる。図4から分かるように40(Hz)以下においては、従来のショーケースよりも大幅に効率が高い。かつ、それぞれの効率のピーク点同士を比較しても本実施形態のショーケース1がより高効率となっていることが分かる。これは、従来の圧縮機は、小さい排除容積の圧縮機を用いるため、圧縮機モータもそれに合わせて小形化されている。このため、モータ効率のピーク値が低い。
なお、ロータリー圧縮機では、15(Hz)付近以下の低周波数において機械的な振動が大きくなる傾向があるため、概ね20(Hz)を最低周波数にすることが望ましい。ただし、2シリンダ型ロータリー圧縮機を採用する場合には、発生する振動が小さくなるため、15(Hz)のような低い周波数を用いることが可能となる。
また、大きめの排除容積の圧縮機19を従来の倍電圧整流回路を用いたインバータで駆動することはもちろん可能であるが、この場合、効率は、図4の一点鎖線で示す本実施形態におけるモータ効率特性よりも低い値となる。
以上のように、相交流電源10の交流電圧100(V)を従来の倍電圧整流回路ではなく全波整流回路12によって全波整流し、その全波整流により得られる直流電圧を所定周波数の三相交流電圧に変換し、それを相対的に排除容積の大きい圧縮機19の圧縮機モータ15へ駆動電力として供給することにより、オープンショーケース1の効率の良い運転が可能となる。
上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…単相交流電源、12…全波整流回路、13…平滑コンデンサ、14…スイッチング回路、15…圧縮機モータ、19…圧縮機

Claims (4)

  1. 圧縮機を備え、収納された物品を冷蔵するオープンショーケースにおいて、
    交流電圧100(V)を全波整流する全波整流回路と、
    前記全波整流回路の出力電圧を所定周波数の交流電圧に変換し、それを前記圧縮機のモータへの駆動電力として出力するスイッチング回路からなるインバータと、
    を備え、
    前記圧縮機のモータは、前記スイッチング回路の出力周波数に応じて回転数が変化し、前記スイッチング回路の出力周波数は15〜45(Hz)であること、
    を特徴とするオープンショーケース。
  2. 前記オープンショーケースの消費電力は、600〜1000(W)であり、
    前記圧縮機の排除容積は、2.5〜4.5(cc/1回転)である、
    ことを特徴とする請求項1に記載のオープンショーケース。
  3. 前記圧縮機の排除容積は、2.5〜3.5(cc/1回転)である、
    ことを特徴とする請求項2に記載のオープンショーケース。
  4. 前記スイッチング回路の出力周波数は20〜40(Hz)である、
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のオープンショーケース。
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店舗用機器カタログ SHOWCASE, JPN6023049406, February 2016 (2016-02-01), JP, ISSN: 0005210495 *

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