JP4239086B2

JP4239086B2 - 店舗用冷凍機

Info

Publication number: JP4239086B2
Application number: JP2003402556A
Authority: JP
Inventors: 智弘山下
Original assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: JP2005164108A

Description

この発明は、スーパーやコンビニエンスストアなどの店舗において、冷蔵冷凍ショーケースや空調機などの機器に冷媒を供給する冷凍機に関する。

上記した冷凍機は一般に冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、この圧縮機により高温高圧にされた冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器とを備え、この凝縮器で液化した液冷媒を店舗建屋内に設置された複数台の冷蔵冷凍ショーケースや空調機に供給している。この種の冷凍機については、例えば特許文献１に記載されているが、図１１にその従来構成の一例を示す。図１１において、店舗建屋１内に冷蔵冷凍ショーケース（図示例は多段式のオープンショーケース、以下、単に「ショーケース」という。）２が設置され、屋外に冷凍機（室外機）３が設置されており、ショーケース２と冷凍機３とは冷媒配管４により結ばれている。なお、図１１ではショーケース２は１台のみが示されているが、冷凍機３は複数台のショーケースや図示しない空調機（室内機）にも冷媒を供給することが可能である。

ショーケース２は、断熱壁からなるケース本体２ａ内に商品陳列室５が設けられ、その外側に内外二重の通風路６及び７が形成されている。内側通風路６には蒸発器８が設けられ、ケース本体下部には通風路６，７に共通に送風ファン９が設けられている。商品陳列室５には、図示しない商品を陳列する商品棚１０が多段に設けられている。送風ファン９の運転により、庫内空気は白抜き矢印で示すように循環し、商品陳列室５の前面開口にエアカーテンを形成する。一方、冷凍機３は圧縮機１１、その上方にＶ字形に配置された凝縮器１２、冷却ファン１３等からなり、冷却ファン１３の運転により、外気が黒塗り矢印で示すように凝縮器１２を通して吸排気される。

図１１において、圧縮機１１で高温高圧に圧縮された冷媒ガスは、凝縮器１２で外気との熱交換により冷却されて凝縮液化する。この液冷媒は冷媒配管４により蒸発器８に送られ、循環する庫内空気との熱交換により蒸発する。これにより、庫内空気が冷却され、この庫内空気に接触する商品陳列室５の商品が冷却される。蒸発器８で蒸発した冷媒ガスは再び圧縮機１１で圧縮される。図示しない空調機についても、冷凍機３から液冷媒が同様に蒸発器に供給され、蒸発器を通して循環する室内空気との熱交換により蒸発して店舗建屋内を冷房する。

特開２０００−２４０９８０号公報

図１１に示したような従来の冷凍機は室外機として店舗建屋の屋外に別置され、冷凍サイクルで発生した熱はそのまま外気に排出されている。また、この排熱を暖房などに利用しようとしても、冷凍機は屋外に位置するため店舗建屋への排気の引き込みが困難である。

この発明の課題は、冷凍機からの排熱を容易に利用し、エネルギ効率の向上と売り場環境の快適化を図ることにある。

上記課題を解決するために、この発明は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、この圧縮機により高温高圧にされた冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器とを備え、この凝縮器で液化した液冷媒を店舗建屋内に設置された機器に供給する店舗用冷凍機において、前記店舗建屋の壁及び床の内側に放熱チューブを這わせて前記凝縮器を構成し、前記壁及び床からの自然放熱により冷媒ガスを冷却液化させるようにするとともに、前記圧縮機からの冷媒ガスを前記壁側の凝縮器と前記床側の凝縮器とに配分する制御弁を設けるものとする（請求項１）。

請求項１の発明によれば、店舗建屋の壁及び床を凝縮器として構成することにより、床からの自然放熱で冬季には暖房し、夏季にはショーケースからの漏れ冷気の溜り（コールドアイル）を加熱するなど、冷凍機の排熱を有効利用することができる。その場合、制御弁で冷媒ガスを壁側の凝縮器と床側の凝縮器とに適度に配分することにより、床からの放熱量を適切に調整することができる。

請求項１の発明において、前記制御弁として、前記冷媒ガスを前記壁側の凝縮器又は前記床側の凝縮器のいずれかに切り換える切換弁を設けることができる（請求項２）。この切換弁により、夏季は壁側に切り換えて冷凍機の排熱を外部に排出し、冬季には床側に切り換えて暖房等に利用する。

請求項１の発明において、前記制御弁として、前記壁側の凝縮器及び前記床側の凝縮器にそれぞれ流す前記冷媒ガスの流量を調整する流量調整弁を設けることができる（請求項３）。流量調整弁によれば、床側に流す冷媒ガス流量を任意に調整できるので、暖房等の温度調節が容易になる。

請求項１の発明において、前記店舗建屋内に設置される冷蔵冷凍ショーケースからの漏れ冷気が滞留する場所に前記床側の凝縮器を設けることができる（請求項４）。これにより、冷凍機の排熱をコールドアイルの解消に利用する。

請求項１の発明において、前記店舗建屋内に設置される冷蔵冷凍ショーケースからの漏れ冷気が滞留する場所とその他の場所とに区分して前記床側の凝縮器を設けることができる（請求項５）。これにより、冷凍機の排熱をコールドアイルの解消と暖房の両方に区分して利用する。

また、この発明は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、この圧縮機により高温高圧にされた冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器とを備え、この凝縮器で液化した液冷媒を店舗建屋内に設置された機器に供給する店舗用冷凍機において、前記店舗建屋の壁の内部にダクトを形成し、このダクトに前記凝縮器と冷却ファンとを収容して、この冷却ファンにより前記ダクトを通して前記凝縮器に外気を通風するようにするとともに、前記凝縮器を通流した暖気を前記機器が設置される売り場の外部と内部とに分けて排気するようにし、かつこれらの排気の排気口に排気量を調整するエアダンパをそれぞれ設けるものとする（請求項６）。

請求項６の発明は、壁内部の空間を利用して凝縮器を収容するもので、これにより冷凍機が店舗建屋内部（売り場）に接近し、冷凍機排熱の利用が容易になる。そこで、冷却ファンにより壁内部のダクトを通して凝縮器に外気を通風し、生じた暖気を売り場の外部と内部とに分けて排気し、売り場に排気した暖気で暖房する。売り場に排気する暖気の流量はエアダンパにより調整することができる。

請求項６の発明において、前記売り場の内部に排気する暖気は、この売り場の床面上に流すことができる（請求項７）。これにより、売り場の足元を直に暖房する。

請求項６の発明において、前記売り場の内部に排気する暖気は、この売り場の床下に流すことができる（請求項８）。これにより、売り場を床暖房する。

この発明によれば、店舗建屋の壁及び床を凝縮器として構成し、あるいは店舗建屋の壁に凝縮器を収容することにより、冷凍機を店舗建屋に接近させ排熱を暖房等に容易に利用してエネルギー効率を高め得るとともに、コールドアイルを解消して店舗内の快適性を高めることができる。また、凝縮器の壁内への組込みにより、冷凍機の設置スペースの縮小を図ることができる。

以下、図１〜図１０に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用いるものとする。

図１は、この発明の実施例１を示す店舗建屋の縦断面図である。図１において、店舗建屋１における壁１４の外装パネル１５の内側に放熱チューブ１６が蛇行するように這わされて壁側凝縮器１２Ａが構成され、床１７のフロアパネル１８の内側に放熱チューブ１９が蛇行するように這わされて床側凝縮器１２Ｂが構成されている。後述するように、壁側凝縮器１２Ａ及び床側凝縮器１２Ｂは、蒸発器８及び圧縮機１１に対して互いに並列に接続されている。圧縮機１１からの高温高圧の冷媒ガスは壁側凝縮器１２Ａ及び床側凝縮器１２Ｂに送られ、壁１４及び床１７からの自然放熱で冷却されて液化する。この液冷媒はショーケース２の蒸発器８に送られて蒸発し、再び圧縮機１１に吸引されて圧縮される。

図２は図１における建屋の壁の一部分を破断して示した斜視図、図３は図２における壁パネルの斜視図、図４は同じく壁パネルの縦断面図である。図２〜図４に示すように、店舗建屋１の壁１４は、定尺の壁パネル２０が複数枚連結されて構成されている。圧縮機１１は、壁パネル２０の下部凹所内に設置されている。

図３及び図４に示すように、壁パネル２０は、外装パネル１５と、この外装パネル１５に放熱チューブ１６を挟んで対向する内装パネル２１と、その間に注入された断熱材２２とからなっている。外装パネル１５は熱伝導性のよい金属板、例えばカラー鋼板からなり、銅パイプからなる放熱チューブ１６は外装パネル１５の内側面に、粘着テープ２３（図４）により固定されている。放熱チューブ１６は、接着剤で外装パネル１５に接着してもよい。内装パネル２１には、合板などの一般の建材が使用される。断熱材２２は、例えば発泡ウレタンが用いられ、放熱チューブ１６の取り付け後に、外装パネル１５と内装パネル２１との間に注入されて発泡固化する。

図２において、隣接する壁パネル２０の放熱チューブ１６同士は接続パイプ２４を介して連結され、圧縮機１１及び図示しないショーケースの蒸発器とは冷媒配管４（図１）により接続される。図２では、壁側凝縮器１２Ａは４枚の壁パネル２０により構成されているが、壁パネル２０は枚数を増減することにより、壁側凝縮器１２Ａの容量を調節することができる。図３及び図４は壁１４を構成する壁パネル２０を示すものであるが、床１７も同様の床パネルで構成される。

図５は、図１における冷媒回路図を示すものである。図５において、壁側凝縮器１２Ａ及び床側凝縮器１２Ｂは、冷媒の配分を制御する制御弁としての切換弁（三方弁）２５及び２６を介して、圧縮機１１及び蒸発器８に互いに並列に接続され、圧縮機１１からの冷媒ガスは切換弁（三方弁）２５及び２６により壁側凝縮器１２Ａと床側凝縮器１２Ｂとに配分されている。三方弁２６と蒸発器８との間には受液器２７及び膨張弁２８が順次挿入され、蒸発器８と圧縮機１１との間には気液分離器２９が挿入されている。

図５の冷媒回路において、夏季には三方弁２５，２６は壁側凝縮器１２Ａ側に切り換えられ、冷媒は実線矢印で示すように送られる。すなわち、圧縮機１１からの高温高圧の冷媒ガスは三方弁２５を通して壁側凝縮器１２Ａに送られ、外装パネル１５（図１）からの自然放熱により冷却されて液化する。この液冷媒は三方弁２６を通して受液器２７に貯留された後、膨張弁２８で減圧されて蒸発器８に送られ、ショーケース２（図１）の庫内空気を冷却して蒸発する。蒸発後の低温低圧の冷媒ガスは、気液分離器２９で未蒸発の液分が分離された後、ガス分だけが圧縮機１１に吸引されて再圧縮される。この冷凍サイクルにおいて、壁側凝縮器１２Ａの排熱は夏季には大気中に放出される。

一方、図５の冷媒回路において、冬季には三方弁２５，２６は床側凝縮器１２Ｂ側に切り換えられ、圧縮機１１からの高温高圧の冷媒ガスは、破線矢印で示すように三方弁２５を通して壁側凝縮器１２Ｂに送られ、フロアパネル１８（図１）からの自然放熱により冷却されて液化する。この液冷媒は夏季の場合と同様に、三方弁２６、受液器２７、膨張弁２８を経て蒸発器８に送られ、蒸発した後に気液分離器２９を経て圧縮機１１で再圧縮される。この冷凍サイクルにおいて、冬季には床側凝縮器１２Ｂの排熱により売り場の床暖房が行われる。なお、三方弁２５，２６はそれぞれ２個の二方弁で代替可能である。

図６は、図１における冷媒回路の異なる態様を示すものである。図５の冷媒回路においては、圧縮機１１を出た高温高圧の冷媒ガスは三方弁２５，２６の切り換えにより、全量が壁側凝縮器１２Ａ又は床側凝縮器１２Ｂのいずれかに配分されるが、その場合には排熱が暖房に必要とする熱量を上回ることがある。そこで、図６の冷媒回路では制御弁として、壁側凝縮器１２Ａ及び床側凝縮器１２Ｂの入り口に、冷媒の流量を調整する流量調整弁３０及び３１をそれぞれ挿入したものである。流量調整弁３０，３１には、例えばニードルの進退により、流量を０％（全閉）から１００％（全開）まで調整可能なものが用いられる。

図６の冷媒回路において、圧縮機１１からの冷媒ガスは、夏季には実線矢印で示すように壁側凝縮器１２Ａに送られて放出され、冬季には破線矢印で示すように床側凝縮器１２Ｂに送られて床暖房に利用されるが、冬季においても流量調整弁３０，３１の操作により床側凝縮器１２Ｂに配分される冷媒の流量が加減され、床暖房の放熱量が適切に調整される。

ところで、図１において、ショーケース２の前面開口はエアカーテンにより外気からの遮断が図られているが、それでも破線矢印で示すように庫内からの冷気の漏れは否めず、この漏れ冷気はショーケース２の前方の床面上に冷気の溜り（コールドアイル）３２となって滞留する。このコールドアイル３２は、夏季においても利用客の足元を過度に冷やし不快感を与える。そこで図７はコールドアイル対策として、図６の冷媒回路における床側の凝縮器１２Ｂをコールドアイル３２が滞留する場所とその他の場所とに区分して設けたものである。

すなわち、図７において、図６の床側凝縮器１２Ｂは１２Ｂ１と１２Ｂ２とに区分され、床側凝縮器１２Ｂ１と１２Ｂ２とは、それぞれ流量調整弁３１及び３３を介して互いに並列に圧縮機１１に接続されている。そして、床側凝縮器１２Ｂ２はコールドアイル３２（図１）が生じやすい場所に、また床側凝縮器１２Ｂ１はその他の場所に配置される。図７の冷媒回路において、圧縮機１１からの冷媒ガスは、夏季には主として壁側凝縮器１２Ａに送られ、冬季には主として床側凝縮器１２Ｂ１及び１２Ｂ２に送られるが、夏季においても床側凝縮器１２Ｂ２に一部の冷媒ガスが送られ、部分床暖房によりコールドアイル３２の解消が図られる。なお、コールドアイル対策としては、図５あるいは図６の冷媒回路における床側凝縮器１２Ｂは、専らコールドアイル用として構成することも可能である。

上記した実施例１によれば、従来は大気に放出していた凝縮器１２の排熱を暖房やコールドアイル３２の解消に利用することにより、エネルギ効率と売り場の快適性の向上を図ることができる。また、圧縮機１１からの高温高圧の冷媒ガスを壁１４及び床１７を放熱面とする自然放熱で凝縮させるので、凝縮器１２の冷却のための冷却ファンや通風ダクトが不要になる。その場合、定尺の壁パネル２０や床パネルを連結して壁１４や床１７を形成することにより、工場生産したパネル材を現地で連結するだけで、建屋の壁１４や床１７の施工と凝縮器１２の組込みとを同時に行うことができ現地作業が簡単になる。

図８はこの発明の実施例２を示す店舗建屋の縦断面図、図９は図８における冷凍機の一部を破断して示した斜視図である。図８において、凝縮器１２は店舗建屋１の壁１４に組み込まれ、ショーケース２は背面が壁１４に近接するように設置されている。圧縮機１１は凝縮器１２の下部空間に設置されている。壁１４は外装パネル１５と内装パネル２１とからなり、凝縮器１２が組み込まれる部分には、外装パネル１５と内装パネル２との間にダクト３４が形成され、かつ内装パネル２１には凝縮器１２の輪郭に合わせて切欠が設けられている。一方、ダクト３４の上部には冷却ファン１３が収容され、外装パネル１５には冷却ファン１３に合わせて吸気穴３５があけられている。

ここで、図９に示すように、冷凍機３は圧縮機１１と凝縮器１２とが一体的にユニット化されて構成されている。すなわち、図９において、ベース３６の前端部にＬ字形に立ち上げられた支持板３７の上端部にプレートフィン・チューブ型の凝縮器１２が取り付け支持され、圧縮機１１はベース３６上に据え付けられている。支持板３７には屋外に臨むように排気口３８が形成され、かつこの排気口３８には排気量を調整するエアダンパ３９が取り付けられている。

図８に示すように、冷凍機３は切欠を通して壁１４に室内側から嵌め込まれ、外装パネル１５に押し当てられる。次いで、ショーケース２がその背面が凝縮器１２に接するように設置される。これにより、凝縮器１２の室内側の面はショーケース２のケース本体２ａで塞がれ、また凝縮器１２の下部空間は、冷凍機３に合わせて斜めに形成されたケース本体２ａの角面及びショーケース２の中空箱状のベース４０で塞がれる。しかして、ベース４０には凝縮器１２の下部空間から店舗建屋内の売り場４１の床面上に向かう排気口４２が形成され、かつこの排気口４２には排気量を調整するエアダンパ４３が取り付けられている。冷凍機３とショーケース２の蒸発器８とは、冷媒配管４により接続されている。

図８において、冷却ファン１３の運転により吸引された外気は、黒塗り矢印で示すようにダクト３４を通して凝縮器１２に通風され、圧縮機１１から凝縮器１２に送られた冷媒ガスは外気との熱交換により凝縮する。生じた液冷媒は蒸発器８に送られ、蒸発して庫内商品を冷却する。凝縮器１２を通流した暖気は、排気口３８及び４２から売り場４１の外部（図示は屋外）と内部とに分けて排気され、売り場４１の内部に排気された暖気は床面上に放出されて室内を暖房し、またコールドアイル３２を解消する。売り場４１の外部と内部の排気量の割合はエアダンパ３９及び４３の開度で調整される。この実施例２によっても、凝縮器１２の排熱が暖房及びコールドアイル３２の解消に有効に利用される。

図１０は、この発明の実施例３を示す店舗建屋の縦断面図である。この実施例３は、図８の実施例２における売り場側の排気で床暖房を行うようにしたものである。すなわち、図１０において、排気口４２から排出された暖気は、エアダンパ４３を介して床下に導かれ排気口４４から屋外に排出される。これにより、凝縮器１２の排熱で床暖房が行われる。その他の構成は実施例２と同じであるので説明を省略する。

この発明の実施例１を示す店舗建屋及び冷凍機の縦断面図である。図１における建屋の壁の斜視図である。図２における壁パネルを示す斜視図である。図３の壁パネルの縦断面図である。図１における冷媒回路を示す図である。図１における異なる冷媒回路を示す図である。図１における更に異なる冷媒回路を示す図である。この発明の実施例２を示す店舗建屋及び冷凍機の縦断面図である。図８における冷凍機の斜視図である。この発明の実施例３を示す店舗建屋及び冷凍機の縦断面図である。従来例を示す店舗建屋及び冷凍機の縦断面図である。

符号の説明

１店舗建屋
２冷蔵冷凍ショーケース
３冷凍機
４冷媒配管
８蒸発器
１１圧縮機
１２凝縮器
１３冷却ファン
１４壁
１６放熱チューブ
１７床
１９放熱チューブ
２５三方弁
２６三方弁
３０流量調整弁
３１流量調整弁
３２コールドアイル
３３流量調整弁
３４ダクト
３８排気口
３９エアダンパ
４２排気口
４３エアダンパ

Claims

冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、この圧縮機により高温高圧にされた冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器とを備え、この凝縮器で液化した液冷媒を店舗建屋内に設置された機器に供給する店舗用冷凍機において、
前記店舗建屋の壁及び床の内側に放熱チューブを這わせて前記凝縮器を構成し、前記壁及び床からの自然放熱により冷媒ガスを冷却液化させるようにするとともに、前記圧縮機からの冷媒ガスを前記壁側の凝縮器と前記床側の凝縮器とに配分する制御弁を設けたことを特徴とする店舗用冷凍機。
前記制御弁として、前記冷媒ガスを前記壁側の凝縮器又は前記床側の凝縮器のいずれかに切り換える切換弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の店舗用冷凍機。
前記制御弁として、前記壁側の凝縮器及び前記床側の凝縮器に送る前記冷媒ガスの流量を調整する流量調整弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の店舗用冷凍機。
前記店舗建屋内に設置される冷蔵冷凍ショーケースからの漏れ冷気が滞留する場所に前記床側の凝縮器を設けたことを特徴とする請求項１記載の店舗用冷凍機。
前記床側の凝縮器を前記店舗建屋内に設置される冷蔵冷凍ショーケースからの漏れ冷気が滞留する場所とその他の場所とに区分して設けたことを特徴とする請求項１記載の店舗用冷凍機。
冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、この圧縮機により高温高圧にされた冷媒ガスを冷却液化させる凝縮器とを備え、この凝縮器で液化した液冷媒を店舗建屋内に設置された機器に供給する店舗用冷凍機において、
前記店舗建屋の壁の内部にダクトを形成し、このダクトに前記凝縮器と冷却ファンとを収容して、この冷却ファンにより前記ダクトを通して前記凝縮器に外気を通風するようにするとともに、前記凝縮器を通流した暖気を前記機器が設置される売り場の外部と内部とに分けて排気するようにし、かつこれらの排気の排気口に排気量を調整するエアダンパをそれぞれ設けたことを特徴とする店舗用冷凍機。
前記売り場の内部に排気する暖気をこの売り場の床面上に通風することを特徴とする請求項６記載の店舗用冷凍機。
前記売り場の内部に排気する暖気をこの売り場の床下に通風することを特徴とする請求項６記載の店舗用冷凍機。