JP5627647B2 - オープンショーケース - Google Patents

Description

この発明は、例えば飲料、食料等の冷却対象となる商品を冷蔵陳列する保冷室と、冷気を生成するための冷凍サイクル装置とを一体構成により内蔵した冷気循環式のオープンショーケースに関するものである。

例えば、従来の冷気循環式内蔵オープンショーケース（以下、オープンショーケースという）は本体の下部に冷却器以外のサイクル要素部品を収納する機械室を備え、機械室の上方に上面、背面、下面を断熱材に囲まれ、飲料等を冷蔵陳列する保冷室を備え、保冷室と上面、背面、下面の断熱材との間に冷気を循環させる冷気循環風路を備える。幅方向に垂直断面において、機械室の上面は水平になっており、その上部に断熱材、冷気循環風路、保冷室が配置される。この断面形状は幅方向にほぼ同形状となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１３８９４８号公報（第４頁、第１図）

従来のオープンショーケースでは、例えば機械室に高さ寸法が高い機器を収納するような場合、断熱材および冷気循環風路、保冷室の位置をその分高くしていた。このため、例えばオープンショーケースの高さを同じにしようとすると保冷室の容量が犠牲になるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、例えば機械室に高さ寸法の高い収納物があるような場合でも保冷室の容量を確保することができるようなオープンショーケースを得ることを目的とする。

この発明に係るオープンショーケースは、圧縮機、凝縮器、膨張装置および冷却器を配管接続して構成した冷媒回路を有し、一部を開放した開口部を有し、冷却対象を収容する保冷室と、開口部の下側に位置する吸込口から流入した空気を、保冷室よりも下側に位置する底面風路および保冷室の背面側に位置し、ケース幅方向にわたって冷却器が配置される背面風路を通過させてケース幅方向にわたって開口する吹出し口に導く循環風路と、底面風路より下側に位置し、圧縮機、凝縮器および膨張装置を収容する機械室と、底面風路内に設置され、駆動により空気を循環させる複数の庫内ファンとを備えるオープンショーケースであって、底面風路の空気の流れに対して庫内ファンの下流側から冷却器に至るまでの風路部分に、機械室を突出させて空間を形成し、ケース幅方向の中央部分において機械室を突出させ、底面風路の空気の流れに対して庫内ファンの下流側から冷却器の下までの風路を、ケース幅方向に対して両端部分に分けた分割風路として形成し、各分割風路の空気流出側における、ケース幅方向の庫内ファン１台あたりの寸法について、吹出し口の各端部と冷却器とのケース幅方向における距離のうち、距離が長い方の端部と同じ側の分割風路の方が、寸法が狭くなるようにしたものである。

この発明によれば、底面風路の空気の流れに対して庫内ファンの下流側から冷却器に至るまでの風路部分に、機械室を突出させて空間を形成することにより、保冷室の容量を変化させることなく、機械室の容積を拡充することができる。そして、拡充部分においては冷凍サイクル装置に係る構成要素の配置の自由度を高めることができる。

この発明の実施の形態１におけるオープンショーケース１の正面図である。 この発明の実施の形態１におけるショーケース１の断面図である。 この発明の実施の形態１におけるショーケース１の断面図である。 この発明の実施の形態１におけるショーケース１の断面図である。 ショーケース１内の冷媒回路の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る幅方向の風速分布を説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る幅方向の風速分布を説明する図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるオープンショーケース（以下、ショーケース）１の正面図である。また、図２、図３および図４は、それぞれ図１に示すショーケース１のＡ部、Ｂ部、Ｃ部における断面を示す図である。ここで、図１における左右（方向）をケースの幅（方向）とし、上下（方向）をケースの高さ（方向）として説明する。

ショーケース１は、正面側に向かって開口部２ａを有し、下側、背面側、上側を断熱壁３で囲まれた保冷室２を有する。保冷室２は商品を保冷、陳列する商品棚４を備える。商品棚４には高さ位置を変更できる中間棚４ａと最下段の床棚４ｂとを有している。また、保冷室２と断熱壁３の断熱材との間には、保冷室２内の空気（冷気）を含む空気を循環させる風路となる冷気循環風路５を有する。冷気循環風路５は、空気吸込み口５ａ、底面風路５ｂ、背面風路５ｃ、天面風路５ｄおよびエアカーテン吹出し口５ｅを有している。

空気吸込み口５ａは、開口部２ａの下側の部分に設けられ、風路への流入口となる。底面風路５ｂは、保冷室２の床下部分（保冷室よりも下側の位置）に設けられ、空気吸込み口５ａから流入した空気を通過させる。背面風路５ｃは保冷室２の背面部分に設けられ、底面風路５ｂから天面風路５ｄへ空気を通過させる。背面風路５ｃと保冷室２とは背面仕切り１５により仕切られている。そして、背面仕切り１５の一部には背面孔１６が設けられ、背面孔１６を介して、冷却器７を通過した背面風路５ｃの空気が保冷室２内に流入する。また、天面風路５ｄは保冷室２の天井部分（保冷室よりも上側の位置）に設けられ、背面風路５ｃからの空気をショーケース１の背面側から正面側へ通過させる。整流用のハニカムを有するエアカーテン吹出し口５ｅは、開口部２ａの上側の部分に設けられ、天面風路５ｄを通過した空気を開口部２ａ下方に向けて吹出す。

底面風路５ｂには、風路の幅方向（図１の左右方向）における寸法等に応じて、複数台の庫内冷気送風用の庫内ファン６を備えている。本実施の形態では、偶数台である２台有しているものとする。庫内ファン６が駆動することにより、保冷室２内から空気吸込み口５ａに空気が流入し、底面風路５ｂ、背面風路５ｃ、天面風路５ｄを通過してエアカーテン吹出し口５ｅから吹出して循環する流れが形成される。ここで、底面風路５ｂは、庫内ファン６とその周囲に設けられた仕切り板とにより、上流側と下流側とにさらに風路が分割されている。以下、それぞれの風路を底面上流風路５ｆ、底面下流風路５ｇと呼ぶ。

冷却器７は蒸気圧縮式ヒートポンプ回路を構成する蒸発器であり、背面風路５ｃの幅方向のほぼ全体に渡って配置される。例えば背面風路５ｃを通過する空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発ガス化させ、空気を冷却する熱交換器である。

図５はショーケース１内の蒸気圧縮式ヒートポンプ回路（冷媒回路）の構成を示す図である。図５において矢印は冷媒の流れる向きを示す。圧縮機９、凝縮器１０、膨張弁１１および前述した冷却器７を順に冷媒配管１２で接続し、蒸気圧縮式ヒートポンプ回路を構成している。圧縮機９は、冷媒を高温・高圧の状態に圧縮して吐出する。特に限定するものではないが、圧縮機９は、インバータ回路により回転数を制御可能な容量制御タイプで構成することができる。凝縮器１０は、例えば空気（保冷室２内以外の空気）と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化させる熱交換器である。流量調整手段（絞り装置）となる膨張弁１１は、冷媒の流量を調整し、減圧して膨張させるものである。

そして、圧縮機９、凝縮器１０および膨張弁１１は、ショーケース１の下部に位置する機械室８に収納されている。また、機械室８には、機械室８の外から空気を吸込み、凝縮器に送風するための機械室ファン１３や、冷却器７からのドレン水を蒸発させるためドレン蒸発器１４等も収納されている。

また、本実施の形態では、前述した底面下流風路５ｇは、幅方向（図１の左右方向）において間を空けて、背面風路５ｃの冷却器７の下まで分割され、幅方向両端部分に分かれる分割風路を形成している。分割された底面下流風路５ｇには庫内ファン６をそれぞれ１台ずつ備える（偶数台の場合には、それぞれ等しい台数とする）。図２および図４は左右それぞれの底面下流風路５ｇに設置される庫内ファン６がある位置の断面となっている。一方、図３は分割された底面下流風路５ｇの間の空間の断面である。分割された底面下流風路５ｇの間にできる空間は機械室８の一部の空間となり、この空間に圧縮機９を配置している。

分割された底面下流風路５ｇの間の空間に圧縮機９を配置しているので、機械室８の正面側の高さは圧縮機９よりも低くできる。そのため、機械室８の容積を拡充しつつ、保冷室２の容積を大きくし又は維持し、商品を多く陳列できる。また、開口部２ａの大きさも広くとれるため、ショーケース内の商品等を出し入れしやすい。また、例えば機械室８を部分的に高くして高さ寸法の大きい圧縮機９を搭載することができる。このとき、圧縮機９の表面積を大きくすることができ、放熱性能を高めることができる。このため、圧縮機９内部のモータの巻き線や固定子の温度を低く抑えることができ、損失を小さくできるので、ショーケース１の電力消費を小さくすることができる。

ここで、分割された底面下流風路５ｇの間の空間に配置する部品（機器等）を圧縮機９に限定する必要はない。例えば他の高さ寸法の高い部品を配置するようにしてもよい。また、高さ方向に複数の部品を重ねて配置するようにしてもよい。このように、空間に配置する部品について、部品の配置や冷媒配管１２の取り回しの自由度が高く、メンテナンスのし易い収納形態、製造がし易い形態、冷媒配管長が短く部品原価が低い形態などを選択することができる。

次に動作について説明する。このように構成されたショーケース１において、先ず全体の空気の流れについて説明する。図２の白抜き矢印および黒塗り矢印はショーケース１を循環する気流の大まかな流れを示している。庫内側は、庫内ファン６が駆動すると、空気吸込み口５ａから保冷室２の空気と外気とが混合した空気が、底面上流風路５ｆ内に取込まれる。底面上流風路５ｆに取込まれた空気は庫内ファン６を介して分割したそれぞれの底面下流風路５ｇへ吹出される。それぞれの底面下流風路５ｇからの空気は更に続く背面風路５ｃで合流し、背面風路５ｃにおいて冷却器７を通過し、ここで熱交換してより温度の低い冷気となり、冷却器７を通過した冷気の一部が背面仕切り１５に設けた背面孔１６から保冷室２へ吹出される。冷却器７を通過した冷気の残りは背面風路５ｃおよび天面風路５ｄを経由してエアカーテン吹出し口５ｅから下方に向かって吹出される。

一方、機械室８側については、機械室ファン１３の駆動により外部の空気が機械室８に吸込まれる。機械室８に吸込まれた空気は機械室ファン１３から吹出され、凝縮器１０を通過する。ここで熱交換して凝縮器１０から熱を奪い、より高温の空気となる。高温となった空気はドレン蒸発器１４を通過する際にドレン蒸発器１４に保持されている水分を蒸発させた後、ショーケース１の外部に放出される。

図６はこの発明の実施の形態１に係る底面下流風路５ｇ、背面風路５ｃにおける幅方向の風速分布を説明する図である。ショーケース１において、底面下流風路５ｇと背面風路５ｃとは概直角に交差するが、図６では簡易的に平面に表している。太い矢印は空気の流れを表している。図１との幅方向の位置関係を対比できるようにするために、図１で示したＡ部、Ｂ部、Ｃ部を記載している。

背面風路５ｃの上部の幅寸法はエアカーテンの幅寸法に等しい。冷却器７はフィンアンドチューブの熱交換器であり、チューブのヘアピン部分、冷媒配管１２の分配空間が必要となる。このため、フィンが並ぶ通風部７ａの幅方向の寸法は、背面風路５ｃの上部の幅方向の寸法よりも小さい。

庫内ファン６から底面下流風路５ｇに吹出した空気は、庫内ファン６の回転方向（図６では反時計回転方向）に旋回するため、底面下流風路５ｇから背面風路５ｃに流入する空気は幅方向にも風速分布を持つ。底面下流風路５ｇの左右端の風速が高くなり、中央の風速が低くなる。特に回転方向の下流側（図６では左側）の端において風速が大きくなる。

本実施の形態のショーケース１では、底面下流風路５ｇが幅方向に分割されている。このため、例えば図６（ｂ）に示すように、ショーケース１の幅方向における風速は背面風路５ｃに流入する空気の風速分布も分割されて風速の大小差が小さくなる。更に底面下流風路５ｇは間を空けて分割されているので、風速が大きい端と端が合流する中央付近においても風速が大きくならない。

冷却器７を通過して幅方向の風速分布が小さい冷気が背面風路５ｃ、天面風路５ｄを経由してエアカーテン吹出し口５ｅから下方に吹出す。エアカーテン吹出し口５ｅから吹出す冷気の幅方向の風速分布が小さいので、風速の速度差によって生じる乱れが小さく、エアカーテンの流れの下方まで到達し、外部空気が保冷室２や空気吸込み口５ａに侵入する量が少なくなる。温度、湿度が高い外部空気の侵入量が少なくなるので、冷却器７において温度を低下させる熱負荷や空気に含まれる水分が凝縮、凝固する熱負荷が小さくなる。以上より、本実施の形態のショーケース１では、エネルギー消費が小さいショーケース１とすることができる。

次に冷却器７よりも上側（下流側）における幅方向寸法と底面下流風路５ｇの幅方向寸法とについて説明する。まず構成について説明する。先に述べたように冷却器７の通風部７ａにおける幅方向寸法は、背面風路５ｃ上部の幅方向寸法よりも小さい。通風部７ａと背面風路５ｃの端までの距離は、図６において右側がＤ１、左側がＤ２であり、右側距離が左側の距離よりも大きい（Ｄ１＞Ｄ２）。底面下流風路５ｇの背面風路５ｃとの接続部における幅方向寸法も左右で異なる。図６において右側がＥ１、左側がＥ２であり、右側の寸法が左側よりも小さい（Ｅ１＜Ｅ２）。

次にこのような構成における気流の特性について説明する。冷却器７の空気の流出側において幅方向にさらに広がる風路になるため、冷却器７の通風部７ａの端部付近から流出する冷気は幅方向に広がって流れる。このため、通風部７ａの端部付近を通過する冷気はエアカーテン吹出し口５ｅの幅方向端部付近の冷気も担っていることになる。

本実施の形態のショーケース１においては、通風部７ａと背面風路５ｃの端までの距離が大きい側（図６において右側）の底面下流風路５ｇの幅を小さくしている。搭載している庫内ファン６はそれぞれの底面下流風路５ｇに１台なので、通風部７ａと背面風路５ｃの端までの距離が大きい側の庫内ファン６の１台あたりにおける底面下流風路５ｇの幅を小さくしている。庫内ファン６の１台あたりにおける底面下流風路５ｇの幅を小さくすることにより、その下流側における単位幅あたりの風量が多くなる。

そのため、通風部７ａと背面風路５ｃの端までの距離が大きい側においてもエアカーテン吹出し口５ｅの端部の風速を確保し、中間部との速度差を小さくすることができる。したがって、風速の速度差によって、吹出す空気に生じる乱れが小さくなり、エアカーテンの流れが開口部２ａの下方まで到達することで、外部空気を遮断する効果が高める。このため、温度、湿度が高い外部空気が保冷室２や空気吸込み口５ａに侵入する量が少なくなり、冷却器７において温度を低下させる熱負荷や空気に含まれる水分が凝縮、凝固する熱負荷が小さくなる。以上より、本実施の形態のショーケース１を、エネルギー消費が少ないショーケース１とすることができる。

次に庫内ファン６の回転方向について述べる。図６に示すように、背面風路５ｃに近い外周部の回転方向が、庫内ファン６の１台あたりにおける幅方向寸法が小さい側（本実施の形態ではそれぞれ１台であるため、底面下流風路５ｇの幅が小さい側となっている）から広い側に向く方向（図６において反時計回り）になっている。

ここで、庫内ファン６の１台あたりにおける幅方向寸法が小さい側はその下流側における単位幅あたりの風量が多くなる。その中でも背面風路５ｃ側から見て回転方向の下流側における風量が多くなる。本実施の形態においては、底面下流風路５ｇの分割部分において最も単位幅あたりの風量が高くなる。

そのため、底面下流風路５ｇを分割している部分の上方の冷却器７にも空気が流れ易く、冷却器７に流入する空気の速度が低下しづらくなる。それに伴い、冷却器７から背面風路５ｃへ流れる空気（冷気）の風速分布の差も小さくすることができる。この結果、エアカーテン吹出し口５ｅから吹出す冷気の幅方向の風速分布を小さくでき、風速の速度差によって生じる乱れが小さく、外部空気が保冷室２や空気吸込み口５ａに侵入する量が少なくなる。以上より、本実施の形態のショーケース１では、エネルギー消費が小さいショーケース１とすることができる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、庫内ファン６を偶数台搭載し、分割した底面下流風路５ｇにそれぞれ同数ずつ配置するようにした。本実施の形態では、庫内ファン６を奇数台搭載する場合の実施の形態を示す。

図７はこの発明の実施の形態２に係る底面下流風路５ｇ、背面風路５ｃにおける幅方向の風速分布を説明する図である。本実施の形態では、背面側から見て右側の底面下流風路５ｇには庫内ファン６を２台搭載し、左側の底面下流風路５ｇには庫内ファン６を１台搭載しているものとする。また、通風部７ａと背面風路５ｃの端までの距離については、図７に示すように、右側をＤ３とし、左側をＤ４とする、右側の距離Ｄ３が左側の距離Ｄ４よりも大きい（Ｄ３＞Ｄ４）。

庫内ファン６の台数を多くすることにより、その下流側における単位幅あたりの風量が多くなる。そのため、通風部７ａと背面風路５ｃの端までの距離が大きい側においてもエアカーテン吹出し口５ｅの端部の風速を確保し、中間部（中央部分）との速度差を小さくすることができる。このため、風速の速度差によって生じる乱れが小さく、エアカーテンの流れの下方まで到達し、外部空気が保冷室２や空気吸込み口５ａに侵入する量が少なくなる。温度、湿度が高い外部空気の侵入量が少なくなるので、冷却器７において温度を低下させる熱負荷や空気に含まれる水分が凝縮、凝固する熱負荷が小さくなる。以上より、本実施の形態のショーケース１では、エネルギー消費が小さいショーケース１とすることができる。

さらに、底面下流風路５ｇの背面風路５ｃとの接続部における幅方向寸法について触れておく。図７に示すように、底面下流風路５ｇの幅方向寸法は背面側から見て右側がＥ３であり、左側がＥ４である。このため、通風部７ａと背面風路５ｃの端までの距離が大きい側の庫内ファン６の１台あたりにおける底面下流風路５ｇの幅を小さくすることが望ましい（Ｅ３＜２・Ｅ４）。

以上のような構成とすることにより、通風部７ａと背面風路５ｃの端までの距離が大きい側の風量を高め、冷却器７から背面風路５ｃに流出する際の風路幅拡大による風速低下の影響をより小さくできる。そして、エアカーテン吹出し口５ｅの風速均一化による省エネルギー効果をより高めることができる。

１ オープンショーケース、２ 保冷室、２ａ 開口部、３ 断熱壁、４ 商品棚、４ａ 中間棚、４ｂ 床棚、５ 冷気循環風路、５ａ 空気吸込み口、５ｂ 底面風路、５ｃ 背面風路、５ｄ 天面風路、５ｅ エアカーテン吹出し口、５ｆ 底面上流風路、５ｇ 底面下流風路、６ 庫内ファン、７ 冷却器、７ａ 通風部、８ 機械室、９ 圧縮機、１０ 凝縮器、１１ 膨張弁、１２ 冷媒配管、１３ 機械室ファン、１４ ドレン蒸発器、１５ 背面仕切り、１６ 背面孔。

Claims (4)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張装置および冷却器を配管接続して構成した冷媒回路を有し、
   一部を開放した開口部を有し、冷却対象を収容する保冷室と、
   前記開口部の下側に位置する吸込口から流入した空気を、前記保冷室よりも下側に位置する底面風路および前記保冷室の背面側に位置し、ケース幅方向にわたって前記冷却器が配置される背面風路を通過させて前記ケース幅方向にわたって開口する吹出し口に導く循環風路と、
   前記底面風路より下側に位置し、前記圧縮機、前記凝縮器および前記膨張装置を収容する機械室と、
   前記底面風路内に設置され、駆動により前記空気を循環させる複数の庫内ファンと
   を備えるオープンショーケースであって、
   前記底面風路の前記空気の流れに対して前記庫内ファンの下流側から前記冷却器に至るまでの風路部分に、前記機械室を突出させて空間を形成し、
   前記ケース幅方向の中央部分において前記機械室を突出させ、前記底面風路の前記空気の流れに対して前記庫内ファンの下流側から前記冷却器の下までの風路を、前記ケース幅方向に対して両端部分に分けた分割風路として形成し、
   各分割風路の空気流出側における、前記ケース幅方向の前記庫内ファン１台あたりの寸法について、
   前記吹出し口の各端部と前記冷却器との前記ケース幅方向における距離のうち、前記距離が長い方の端部と同じ側の前記分割風路の方が、前記寸法が狭くなるようにしたことを特徴とするオープンショーケース。
2. 圧縮機、凝縮器、膨張装置および冷却器を配管接続して構成した冷媒回路を有し、
   一部を開放した開口部を有し、冷却対象を収容する保冷室と、
   前記開口部の下側に位置する吸込口から流入した空気を、前記保冷室よりも下側に位置する底面風路および前記保冷室の背面側に位置し、ケース幅方向にわたって前記冷却器が配置される背面風路を通過させて前記ケース幅方向にわたって開口する吹出し口に導く循環風路と、
   前記底面風路より下側に位置し、前記圧縮機、前記凝縮器および前記膨張装置を収容する機械室と、
   前記底面風路内に設置され、駆動により前記空気を循環させる複数の庫内ファンと
   を備えるオープンショーケースであって、
   前記底面風路の前記空気の流れに対して前記庫内ファンの下流側から前記冷却器に至るまでの風路部分に、前記機械室を突出させて空間を形成し、
   前記ケース幅方向の中央部分において前記機械室を突出させ、前記底面風路の前記空気の流れに対して前記庫内ファンの下流側から前記冷却器の下までの風路を、前記ケース幅方向に対して両端部分に分けた分割風路として形成し、
   前記分割風路に空気を送る前記庫内ファンの数について、
   前記吹出し口の各端部と前記冷却器との前記ケース幅方向における距離のうち、前記距離が長い方の端部と同じ側の前記分割風路に空気を送る前記庫内ファンの数が多くなるようにしたことを特徴とするオープンショーケース。
3. 圧縮機、凝縮器、膨張装置および冷却器を配管接続して構成した冷媒回路を有し、
   一部を開放した開口部を有し、冷却対象を収容する保冷室と、
   前記開口部の下側に位置する吸込口から流入した空気を、前記保冷室よりも下側に位置する底面風路および前記保冷室の背面側に位置し、ケース幅方向にわたって前記冷却器が配置される背面風路を通過させて前記ケース幅方向にわたって開口する吹出し口に導く循環風路と、
   前記底面風路より下側に位置し、前記圧縮機、前記凝縮器および前記膨張装置を収容する機械室と、
   前記底面風路内に設置され、駆動により前記空気を循環させる複数の庫内ファンと
   を備えるオープンショーケースであって、
   前記底面風路の前記空気の流れに対して前記庫内ファンの下流側から前記冷却器に至るまでの風路部分に、前記機械室を突出させて空間を形成し、
   前記ケース幅方向の中央部分において前記機械室を突出させ、前記底面風路の前記空気の流れに対して前記庫内ファンの下流側から前記冷却器の下までの風路を、前記ケース幅方向に対して両端部分に分けた分割風路として形成し、
   前記庫内ファンの外周部分のうち、前記背面風路に近い方の空気の流れについて、
   各分割風路の空気流出側における前記ケース幅方向の前記庫内ファン１台あたりの寸法が狭い方の前記分割風路から広い方の前記分割風路に向かう流れを有するように、前記庫内ファンを回転させることを特徴とするオープンショーケース。
4. 前記圧縮機が、突出させて形成した前記空間の一部を占めることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のオープンショーケース。

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