JP4569545B2 - ショーケース - Google Patents

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Description

本発明は、ショーケースに関し、より詳細には、例えばアイスクリーム等の商品を販売するショーケースの改良に関するものである。
従来、例えばアイスクリーム等の商品を販売するためのショーケースが知られている。このようなショーケースは、上面に開口部を有する筐体の内部に配設された商品収容箱と、該開口部を開閉するための例えば引戸式のガラス扉とを備えて構成されている。商品収容箱は、金属材料等の伝熱材から構成され、上面が開口した直方状の箱体である。この商品収容箱の周囲には断熱材が敷設されている。また、商品収容箱の外面には冷却路が巻回する態様で設けられているのが一般的である。この冷却路は、筐体内に配設された圧縮機、凝縮器等と冷凍回路を構成している。
そのようなショーケースでは、冷凍回路の作動によって商品収容箱に収容された商品が冷却され、ガラス扉が開動作されて開口部が開成された場合に、該開口部を通じて商品収容箱に収容された商品が取り出し可能な状態になる(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−045046号公報
ところが、上述したようなショーケースでは、冷却路が商品収容箱の外面を巻回する態様で設けられているため、商品収容箱の全体を画一的に冷却することしかできず、これにより、本来冷却することが必要な商品を冷却するのにあまり冷却することが必要でない部位(例えば、商品収容箱の内部の4隅)までも過剰に冷却してしまう虞れがあり、その結果、冷却効率に優れたものではなかった。
本発明は、上記実情に鑑みて、商品収容箱に収容された商品を効率よく冷却することができるショーケース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、本発明の請求項1に係るショーケースは、扉体により開閉自在となる開口部を上面に有する筐体と、前記筐体の内部に配設された商品収容箱と、前記商品収容箱の側面に熱的に接続する態様で設けられ、冷却された作動流体が通過することにより該商品収容箱に収容された商品を冷却する冷却路とを備え、前記開口部が開成された場合に前記商品収容箱に収容された商品が前記開口部を通じて取り出し可能な状態となるショーケースであって、前記冷却路は、面積が相対的に大きい商品収容箱の側面との接触面積が相対的に大きくなる態様で前記側面ごとに別個に設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項2に係るショーケースは、上述した請求項1において、前記冷却路は、それぞれ前記商品収容箱の側面に上下方向に沿って蛇行する態様で設けられ、上方から下方に向けて前記作動流体を通過させることを特徴とする。
また、本発明の請求項3に係るショーケースは、上述した請求項1または請求項2において、前記冷却路のそれぞれの入口側に設けられ、かつ前記作動流体の移動を許容、あるいは規制するための電磁弁と、前記冷却路を通過した作動流体のそれぞれの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出結果に基づき、対応する前記電磁弁の開閉を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求項4に係るショーケースは、上述した請求項1〜3のいずれか一つにおいて、前記冷却路を有し、該冷却路のそれぞれに前記作動流体を送出する一方、該冷却路のそれぞれを通過した作動流体を該作動流体の冷却個所に帰還させる輸送手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求項5に係るショーケースは、上述した請求項4において、前記輸送手段は、前記冷却路の任意の分岐個所から分岐して設けられ、前記分岐個所近傍で蒸発した作動流体を導入して、前記作動流体の冷却個所に戻す戻り流路を有することを特徴とする。
また、本発明の請求項6に係るショーケースは、上述した請求項1〜5のいずれか一つにおいて、前記作動流体の冷却源としてスターリング冷凍機を用いることを特徴とする。
また、本発明の請求項7に係るショーケースは、上述した請求項1〜6のいずれか一つにおいて、前記作動流体として二酸化炭素を用いることを特徴とする。
本発明によれば、面積が相対的に大きい商品収容箱の側面との接触面積が相対的に大きくなる態様で冷却路を側面ごとに別個に設けたので、従来のように商品収容箱の全体を画一的に冷却することなく、必要な領域を冷却することにより収容された商品を冷却することができる。従って、商品収容箱に収容された商品を効率よく冷却することができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、本発明に係るショーケースの好適な実施の形態について詳細に説明する。
図1および図2は、それぞれ本発明の実施の形態におけるショーケースを簡略的に示したものであり、図1は正面図、図2は断面側面図である。ここに例示するショーケース1は、例えばアイスクリーム等の商品を販売するためのものであり、ケース本体10を備えている。
ケース本体10は、上面に開口部11を有した筐体であり、該開口部11を開閉するためのガラス扉(扉体)12を備えているとともに、内部に商品収容箱13、スターリング冷凍機20、冷熱輸送手段(輸送手段)30および高温排熱輸送手段40を備えている。
ガラス扉12は、例えば引戸式のものであり、開動作された場合には、開口部11を開成させる一方、閉動作されて全閉状態になった場合には、開口部11を閉成させるものである。
商品収容箱13は、例えば金属材料等の伝熱材から構成したものであり、上面が開口した直方状の箱体である。この商品収容箱13は、ケース本体10の内部において開口部11の下方域に配設してあり、商品を収容するためのものである。また商品収容箱13の周囲には、断熱ボード等の断熱材14が敷設してある。これにより、商品収容箱13は、断熱された態様でケース本体10の内部に配設してある。
スターリング冷凍機20は、ケース本体10の内部において開口部11の後方域であって、商品収容箱13よりも上方側に横置きに載置してある。このスターリング冷凍機20は、図3に示すように、駆動することにより冷熱を発生する円筒状の低温部21と、高温排熱を発生する円筒状の高温部22とを有している。
冷熱輸送手段30は、スターリング冷凍機20の低温部21で発生した冷熱を商品収容箱13まで輸送するものである。この冷熱輸送手段30は、図3に示すように、ヒートパイプであって内部に冷却用冷媒(作動流体)が封入してあり、凝縮熱交換器31と蒸発熱交換器32とを、液体配管33および気体配管34で別個に接続して構成してある。ここに、冷却用冷媒としては、例えば二酸化炭素等のように常温では気体であって、スターリング冷凍機20の低温部21からの冷熱では凍らないもの(不凍冷媒)が用いられている。
凝縮熱交換器31は、スターリング冷凍機20の低温部21の側周面を覆う態様で配設してある。より詳細に説明すると、凝縮熱交換器31は、スターリング冷凍機20の低温部21よりも拡径の円筒状の形状をなしており、その内部に冷却用冷媒が通過する流路(図示せず)が形成してある。かかる凝縮熱交換器31は上記低温部21に熱的に接続してあり、低温部21からの冷熱により流路の内部における冷却用冷媒は凝縮する。従って、凝縮熱交換器31は、スターリング冷凍機20の低温部21で発生した冷熱を受熱させる個所であり、冷却用冷媒を冷却する個所となる。
蒸発熱交換器32は、商品収容箱13の外面上に設けてあり、蒸発路(冷却路)32aを有してなるものである。蒸発路32aは、商品収容箱13の側面に熱的に接続する態様で設けてある。より詳細には、面積が相対的に大きい側面との接触面積が相対的に大きくなる態様で商品収容箱13の側面ごとに別個に設けてある。つまり、商品収容箱13の各側面のうち、面積が相対的に大きい側面に設けた蒸発路32aは、該側面との接触面積が、他の側面に設けた蒸発路32aに比して大きくなっている。また、蒸発路32aは、それぞれ商品収容箱13の側面に上下方向に沿って蛇行する態様で設けてある。ここに、蒸発路32aは、上方から下方に向けて冷却用冷媒が通過するためのものである。
そのような蒸発熱交換器32では、詳細は後述するが、商品収容箱13に収容された商品および商品収容箱13の内部雰囲気から得た熱により蒸発路32aのそれぞれを通過する冷却用冷媒が蒸発して蒸気になる。換言すると、商品収容箱13に収容された商品等は、冷却用冷媒が蒸発することによって熱が奪われることになり冷却される。また、蒸発熱交換器32は、商品収容箱13を外面上に設けてあるため、スターリング冷凍機20の低温部21の基準高さよりも下方側に配置されることになる。
液体配管33は、凝縮熱交換器31と蒸発熱交換器32とを繋ぐ管である。この液体配管33は、凝縮熱交換器31で凝縮した冷却用冷媒を、該凝縮熱交換器31から蒸発熱交換器32まで送出するためのものであり、途中に設けられた分岐点で分岐して各蒸発路32aに冷却用冷媒を送出するものである。また、液体配管33の各下流側、すなわち各蒸発路32aの入口となる個所には、電磁弁V1〜V4が設けてある。電磁弁V1〜V4は、後述する主制御部C(制御手段:図4参照)から指令が与えられることにより、それぞれ別個に開閉動作するものである。より詳細に説明すると、電磁弁V1〜V4は、開動作した場合には、凝縮熱交換器31で凝縮した冷却用冷媒の移動を許容する一方、閉動作した場合には、凝縮熱交換器31で凝縮した冷却用冷媒の移動を規制するためのものである。
気体配管34は、上記液体配管33とは別個に、凝縮熱交換器31と蒸発熱交換器32とを繋ぐ管である。この気体配管34は、蒸発熱交換器32で蒸発した冷却用冷媒を、該蒸発熱交換器32から凝縮熱交換器31まで帰還させるためのものであり、途中に設けられた合流点で各蒸発路32aを通過した冷却用冷媒を合流させて帰還させるものである。
また、上記冷熱輸送手段30は、蒸発熱交換器32を構成する蒸発路32aの任意の分岐個所P1から分岐して気体配管34に接続する態様で戻り配管(戻り流路)35が設けてある。戻り配管35は、単数であっても複数であっても構わないが、本実施の形態では複数設けてある。このような戻り配管35は、上記分岐個所P1よりも上方側に設けてあり、より詳細には、分岐個所P1から上方に延在した後、蛇行、あるいは略水平方向に延在する態様で気体配管34に接続してある。戻り配管35は、分岐個所P1近傍の蒸発路32aで蒸発した冷却用冷媒(気体)、すなわち分岐個所P1の上流側および下流側を通過中に蒸発した冷却用冷媒を導入し、導入した冷却用冷媒を気体配管34に送出して凝縮熱交換器31に戻すためのものである。このような戻り配管35は、配管径が蒸発路32aよりも大きく構成してある。すなわち、戻り配管35は、蒸発路32aよりも拡径に構成してある。
また、戻り配管35の一部は、商品収容箱13の外面に配設してあり、かかる戻り配管35を通過する冷却用冷媒と、商品収容箱13の商品または内部雰囲気との間での熱交換が可能になっている。
かかる冷熱輸送手段30は、冷却用冷媒が、別個に設けられた液体配管33および気体配管34を通じて、凝縮熱交換器31と蒸発熱交換器32との間で循環するものであり、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと称されるものである。
高温排熱輸送手段40は、スターリング冷凍機20の高温部22で発生した高温排熱を外部に輸送するものであり、図3に示すように、ヒートパイプであって内部に放熱用冷媒が封入してあり、放熱熱交換器41と空気熱交換器42とを、第1輸送配管43および第2輸送配管44で別個に接続して構成してある。ここに、放熱用冷媒としては、例えば二酸化炭素、水等が用いられるが、本実施の形態では放熱用冷媒を二酸化炭素として説明する。
放熱熱交換器41は、スターリング冷凍機20の高温部22の側周面を覆う態様で配設してある。より詳細に説明すると、放熱熱交換器41は、スターリング冷凍機20の高温部22よりも拡径の円筒状の形状をなしており、その内部に放熱用冷媒が通過する流路(図示せず)が形成してある。かかる放熱熱交換器41は上記高温部22に熱的に接続してあり、高温部22からの高温排熱により流路の内部における放熱用冷媒は蒸発し、もしくは夏場等の外気温が31℃を超える場合には超臨界状態となる。
空気熱交換器42は、スターリング冷凍機20から所定の距離だけ離隔した位置に配設してある。この空気熱交換器42は、蛇行する放熱路42aを有している。放熱路42aは、放熱用冷媒が通過するためのものである。そのような空気熱交換器42では、放熱用冷媒が放熱路42aを通過する際に放熱熱交換器41で受熱した高温排熱を周囲空気へ放熱する。これにより、周囲空気は、高温排熱により加熱される。また、空気熱交換器42は、スターリング冷凍機20の高温部22の基準高さよりも上方側に配置してある。そして、空気熱交換器42の周辺の所定個所には、放出用送風ファン(図示せず)が設けてある。放出用送風ファンは、空気熱交換器42により加熱された空気を外部に放出するためのものである。
第1輸送配管43は、放熱熱交換器41と空気熱交換器42とを繋ぐ管である。この第1輸送配管43は、放熱熱交換器41で高温排熱を受熱した放熱用冷媒を空気熱交換器42に移動させるためのものである。
第2輸送配管44は、上記第1輸送配管43とは別個に、放熱熱交換器41と空気熱交換器42とを繋ぐ管である。この第2輸送配管44は、空気熱交換器42で放熱した放熱用冷媒を放熱熱交換器41に移動させるためのものである。
そのような高温排熱輸送手段40では、スターリング冷凍機20の高温部22からの高温排熱を次のようにして外部に放出する。放熱熱交換器41の流路を通過する放熱用冷媒が高温部22で発生した高温排熱を受熱して上方に移動し、その後、第1輸送配管43を通じて空気熱交換器42まで移動する。この空気熱交換器42において、放熱用冷媒は、放熱路42aを通過しながら該空気熱交換器42の周囲空気に高温排熱を放熱する。つまり、空気熱交換器42の周囲空気は加熱される。加熱された空気は、放出用送風ファンが駆動することにより外部に送出される。ところで、空気熱交換器42で放熱した放熱用冷媒は、第2輸送配管44を通じて放熱熱交換器41に至り、その後、流路を通過する際に再び高温排熱を受熱して、上述したようなサイクルを繰り返す。ここで、夏場等の外気温が31℃を超える場合には、放熱用冷媒である二酸化炭素は、超臨界状態で循環することになる。
かかる高温排熱輸送手段40は、放熱用冷媒が、別個に設けられた第1輸送配管43および第2輸送配管44を通じて、放熱熱交換器41と空気熱交換器42との間で循環するものであり、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと称されるものである。
主制御部Cは、メモリMに格納された各種情報に基づいて各温度センサS1〜S4からの情報に応じて電磁弁V1〜V4の開閉動作を制御するものである。メモリMは、例えばROMやRAM等であって各種情報を格納するものであるが、特に本実施の形態に関係するものとしては、温度管理情報を格納している。かかる温度管理情報は、蒸発路32aのそれぞれを通過した冷却用冷媒の基準温度(閾値)に関する情報である。温度センサS1〜S4は、図3に示すように、気体配管34の合流点の上流側に設けてあり、蒸発路32aのそれぞれを通過した冷却用冷媒の温度を検出するものである。温度センサS1〜S4は、検出した温度を温度信号として主制御部Cに出力するものである。これにより、主制御部Cは、各温度センサS1〜S4から出力された温度信号に含まれる検出温度と、メモリMに格納してある温度管理情報に含まれる基準温度とを比較して検出温度が基準温度を超えている場合には、対応する電磁弁V1〜V4に開動作するべき旨を指令を与える一方、検出温度が基準温度を下回っている場合には、対応する電磁弁V1〜V4に閉動作するべき旨の指令を与えるものである。
以上のようなショーケース1においては、冷熱輸送手段30を通じて、スターリング冷凍機20の低温部21からの冷熱を次のようにして商品収容箱13に輸送する。ここで、すべての電磁弁V1〜V4は、主制御部Cから指令を与えられて開動作しているものとする。低温部21から発生した冷熱により凝縮熱交換器31の流路を通過する冷却用冷媒(気体冷媒)が冷却されて凝縮され、液化してその重力により下方に向けて移動する。その後、冷却用冷媒は、液体配管33を通過し、途中の分岐点で分岐して蒸発熱交換器32を構成する蒸発路32aのそれぞれまで移動する。この蒸発熱交換器32において、冷却用冷媒は、蒸発路32aのそれぞれを上方から下方に向けて通過しながら商品収容箱13に収容された商品や該商品収容箱13の内部雰囲気の熱により蒸発する。つまり、商品収容箱13に収容された商品や該商品収容箱13の内部雰囲気は、熱が奪われることになって冷却され、これにより、スターリング冷凍機20の低温部21で発生した冷熱を商品収容箱13に輸送されたことになる。ところで、蒸発熱交換器32で蒸発した冷却用冷媒は、気体配管34に進入し、該気体配管34の途中の合流点で合流して凝縮熱交換器31に至り、流路を通過する際に再び凝縮され、上述したようなサイクルを繰り返す。これにより、商品収容箱13に収容された商品および該商品収容箱13の内部雰囲気は、所望の冷却温度(例えば、−20℃等)に冷却される。
一方、高温排熱輸送手段40を通じて、スターリング冷凍機20の高温部22からの高温排熱を次のようにして外部に放出する。放熱熱交換器41の流路を通過する放熱用冷媒が高温部22で発生した高温排熱を受熱して上方に移動し、その後、第1輸送配管43を通じて空気熱交換器42まで移動する。この空気熱交換器42において、放熱用冷媒は、放熱路42aを通過しながら該空気熱交換器42の周囲空気に高温排熱を放熱する。つまり、空気熱交換器42の周囲空気は加熱される。加熱された空気は、放出用送風ファンが駆動することにより外部に送出される。ところで、空気熱交換器42で放熱した放熱用冷媒は、第2輸送配管44を通じて放熱熱交換器41に至り、その後、流路を通過する際に再び高温排熱を受熱して、上述したようなサイクルを繰り返す。ここで、夏場等の外気温が31℃を超える場合には、放熱用冷媒である二酸化炭素は、超臨界状態で循環することになる。
そして、上記ショーケース1においては、蒸発路32aが、面積が相対的に大きい側面との接触面積が相対的に大きくなる態様で商品収容箱13の側面ごとに別個に設けてあるので、従来のように商品収容箱13の全体を画一的に冷却することなく、必要な領域を冷却することにより収容された商品を冷却することができる。つまり、例えば商品収容箱13の内部の4隅のような冷却することがあまり必要でない部位まで過剰に冷却する虞れがない。従って、商品収容箱13に収容された商品を効率よく冷却することができる。
特に、本発明の実施の形態1におけるショーケース1では、蒸発路32aを通過した冷却用冷媒の温度を温度センサS1〜S4で検出し、かかる検出温度と、メモリMに格納してある閾値とに基づいて主制御部Cが電磁弁V1〜V4の開閉動作を制御するので、既に十分に冷却されている側面には冷却用冷媒を供給しない。これにより、冷却が不十分な側面に冷却用冷媒を重点的に供給することができ、冷却効率を向上させることができるとともに、商品収容箱13の内部雰囲気の温度を早期に均一にすることが可能になる。
上記ショーケース1においては、蒸発熱交換器32を構成する蒸発路32aの任意の分岐個所P1から分岐して気体配管34に接続する態様で戻り配管35が設けてあるので、蒸発路32aにおける分岐個所P1近傍で蒸発した冷却用冷媒は、戻り配管35を通過した後、気体配管34を通じて凝縮熱交換器31に移動することになる。すなわち、戻り配管35は、分岐個所P1近傍で蒸発した冷却用冷媒を導入し、導入した冷却用冷媒を気体配管34に送出して凝縮熱交換器31に戻している。このように戻り配管35を通じて蒸発した冷却用冷媒を凝縮熱交換器31に戻すことにより、凝縮熱交換器31に帰還する冷却用冷媒の量を増大させることが可能になる。これにより、冷却用冷媒の循環を安定させることができ、スターリング冷凍機20の低温部21で発生した冷熱の安定的な輸送が可能になり、商品を安定して冷却することができる。また、低温部21の温度が急激に低下してしまう異常低温の発生を抑制でき、消費電力量の増大を防ぐことができる。特に、戻り配管35を蒸発路32aよりも拡径に構成してあるので、蒸発した冷却用冷媒が通過する際の圧力損失の低減化を図ることができ、これにより、冷却用冷媒の循環量の増大化を図ることができる結果、冷却能力を向上させることが可能になる。
また、ショーケース1によれば、冷却用冷媒が蒸発熱交換器32の蒸発路32aのそれぞれを上方から下方に向けて通過するようにしたので、冷却用冷媒が商品収容箱13の上方域を先に通過することになり、その結果、開口部11等の影響で最も侵入熱量の大きい商品収容箱13の上方域を良好に冷却することができる。
更に、ショーケース1によれば、冷却用冷媒の冷却源としてスターリング冷凍機20を用いるので、フロン系ガスを用いることがない。従って、地球環境に優しいものである。
また更に、ショーケース1によれば、高温排熱輸送手段40を通じて、放熱用冷媒を放熱熱交換器41、第1輸送配管43、空気熱交換器42および第2輸送配管44の間で循環させることによりスターリング冷凍機20の高温部22で発生した高温排熱を外部に輸送するので、ケース本体10の内部に高温排熱が滞留する虞れがなく、しかもスターリング冷凍機20の運転効率の向上を図ることができる。
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ず種々の変更を行うことができる。例えば、各電磁弁V1〜V4の開閉動作時間に時間差を設けても良い。これによれば、商品収容箱13の内部に温度差を生じさせることが可能になる。
以上のように、本発明に係るショーケースは、例えばアイスクリーム等の商品を販売するのに有用である。
本発明の実施の形態におけるショーケースを簡略的に示した正面図である。 本発明の実施の形態におけるショーケースを簡略的に示した断面側面図である。 図1および図2に示したスターリング冷凍機、冷熱輸送手段および高温排熱輸送手段を模式的に示した説明図である。 本発明の実施の形態におけるショーケースの制御系の要部を示したブロック図である。
符号の説明
1 ショーケース
10 ケース本体(筐体)
11 開口部
12 ガラス扉(扉体)
13 商品収容箱
20 スターリング冷凍機
21 低温部
22 高温部
30 冷熱輸送手段
31 凝縮熱交換器
32 蒸発熱交換器
32a 蒸発路(冷却路)
33 液体配管
34 気体配管
35 戻り配管
40 高温排熱輸送手段
41 放熱熱交換器
42 空気熱交換器
42a 放熱路
43 第1輸送配管
44 第2輸送配管
C 主制御部
M メモリ
P1 分岐個所P1
S1〜S4 温度センサ
V1〜V4 電磁弁

Claims (7)

  1. 扉体により開閉自在となる開口部を上面に有する筐体と、
    前記筐体の内部に配設された商品収容箱と、
    前記商品収容箱の側面に熱的に接続する態様で設けられ、冷却された作動流体が通過することにより該商品収容箱に収容された商品を冷却する冷却路と
    を備え、前記開口部が開成された場合に前記商品収容箱に収容された商品が前記開口部を通じて取り出し可能な状態となるショーケースであって、
    前記冷却路は、面積が相対的に大きい商品収容箱の側面との接触面積が相対的に大きくなる態様で前記側面ごとに別個に設けたことを特徴とするショーケース。
  2. 前記冷却路は、それぞれ前記商品収容箱の側面に上下方向に沿って蛇行する態様で設けられ、上方から下方に向けて前記作動流体を通過させることを特徴とする請求項1に記載のショーケース。
  3. 前記冷却路のそれぞれの入口側に設けられ、かつ前記作動流体の移動を許容、あるいは規制するための電磁弁と、
    前記冷却路を通過した作動流体のそれぞれの温度を検出する温度検出手段と、
    前記温度検出手段による検出結果に基づき、対応する前記電磁弁の開閉を制御する制御手段と
    を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のショーケース。
  4. 前記冷却路を有し、該冷却路のそれぞれに前記作動流体を送出する一方、該冷却路のそれぞれを通過した作動流体を該作動流体の冷却個所に帰還させる輸送手段を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のショーケース。
  5. 前記輸送手段は、前記冷却路の任意の分岐個所から分岐して設けられ、前記分岐個所近傍で蒸発した作動流体を導入して、前記作動流体の冷却個所に戻す戻り流路を有することを特徴とする請求項4に記載のショーケース。
  6. 前記作動流体の冷却源としてスターリング冷凍機を用いることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のショーケース。
  7. 前記作動流体として二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のショーケース。
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