JP6157729B2 - ユニットクーラ - Google Patents

Description

この発明は、冷凍庫内や冷蔵庫内等を冷却するために、コンデンシングユニットと組み合わせて用いられるユニットクーラに関するものである。

一般に、ユニットクーラは、冷却熱源であるコンデンシングユニットと組み合わせて用いられ、主として、業務用の大型の冷凍庫や冷蔵庫内等を冷却するものである。そしてこのユニットクーラには、吸込口および吹出口が形成された本体ケースと、本体ケース内に収容された膨張弁、蒸発器および送風機を備えているものが多い。

ユニットクーラの各部材の機能について簡単に説明する。膨張弁は、コンデンシングユニットに搭載されている圧縮機から供給された冷媒を減圧および冷却する。また蒸発器は、膨張弁で冷却した冷媒を蒸発させることで空気を冷却する。送風機は、庫内の空気を蒸発器に供給するとともに、蒸発器により冷却された空気を庫内に供給する。

上述のユニットクーラは、冷却運転中に湿った空気が低温の熱交換器に接触するため、熱交換器に霜が付着し、冷却能力が低下するという問題がある。そのため付着した霜を除去する除霜運転を行う必要があるが、この除霜運転は省エネに反している。

除霜運転を削減する技術の一つとしてアクティブフロストがある。これは、熱交換器の手前の風路に着霜を積極的に誘発させるための配管（以降、これを「アクティブフロスト管」という）を設置し、熱交換器に除湿された乾いた空気を供給させることで熱交換器への着霜を遅らせる技術であり、ショーケースなどに採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２４７５０１号公報

上述のアクティブフロスト管をユニットクーラに採用して熱交換器への着霜を遅らせることが考えられる。しかし、ユニットクーラはショーケースと構造が大きく異なり、かつ天井面に接して設置されることが多いので、風速分布を踏まえた最適なアクティブデフロスト管の設置位置やＣＯＰ（Coefficient Of Performance：動作係数）の確保など多くの課題があり、採用までには至っていない。

この発明は、上記課題を解決するために成されたもので、アクティブフロスト管を採用しつつ、筐体の大型化や冷却運転中のＣＯＰの悪化を防ぐことができるユニットクーラを提供するものである。

上記目的を達成するため、この発明にかかるユニットクーラは、
吸込口および吹出口が形成された中空の筐体と、
当該筐体内に収容され、前記筐体内に風路を形成する送風機と、
前記筐体内に収容され、外部から供給された液冷媒を減圧させる膨張弁と、
前記吸込口と前記送風機との間に設置され、前記膨張弁から供給されたガス冷媒を用いて、前記吸込口から吸込まれた空気を冷却する熱交換器と、
前記膨張弁と前記熱交換器とを結ぶ配管の途中に設けられ、表面に着霜させるアクティブフロスト管と、を備え、
当該アクティブフロスト管は、前記吸込口と前記熱交換器との間の前記風路、かつ前記吸込口の下部に設置されることを特徴とする。

この発明にかかるユニットクーラは、熱交換器に乾いた空気を均一に供給するよう構成したので、熱交換器の着霜を遅らせることができ、更に風量分布改善による熱交換器の高効率化を実現できる。

この発明にかかるユニットクーラを含む冷凍・冷却装置の冷媒回路図である。 この発明の実施の形態にかかるユニットクーラの斜視図である。 同ユニットクーラの側面図である。 ユニットクーラ運転時の庫内の気流を示した図である。

以下、この発明にかかるユニットクーラについて、図面を参照して説明する。最初に、図１の冷媒回路図に基づき、本実施の形態にかかるユニットクーラを採用した冷凍・冷却装置の構成を説明する。

冷凍・冷却装置１は、圧縮機３および凝縮器４を備えたコンデンシングユニット２と、蒸発器６、膨張弁７およびアクティブフロスト管８を備えたユニットクーラ３で構成されており、各部材は冷媒を移送する配管９で接続されている。

コンデンシングユニット２は冷却熱源として使用され、圧縮機３で圧縮されたガス冷媒は凝縮器４において送風機の風によって冷却されて液化された後、ユニットクーラ５の膨張弁７に移送される。液冷媒は膨張弁７において減圧されて二相化した後、蒸発器６において蒸発して周りの熱を奪い、蒸発器６を冷却する。図示しない送風機で起こされた風は、蒸発器６を通過する間に冷やされた後、庫内に供給される。

本実施の形態では、膨張弁７と蒸発器６の間にアクティブフロスト管８を配置してアクティブフロスト管８に着霜を誘発させ、除湿された乾いた空気を、風路の下流に設置された蒸発器６に供給している。

図２および図３に本実施の形態にかかるユニットクーラ５の基本的な構成を示す。図２は本実施の形態にかかるユニットクーラ５の全体構成を示す斜視図、図３は図２のユニットクーラを側面から見た図である。図中、図１と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して説明を省略する。また配管９について、液冷媒を移送する配管を「液管９ａ」、ガス冷媒を移送する配管を「ガス管９ｂ」と云う。

図２および図３において、ユニットクーラ５の本体を構成する直方体状の中空の筐体５１の対抗する側面には、吸込口５２および吹出口５３が設けられ、その内部に、庫内の風を循環させる送風機５４および冷媒と空気を熱交換させる熱交換器５５が収容されている。

熱交換器５５は、蒸発器６を構成する蛇行して配置された配管の周囲にフィンが取り付けられたもので、気化した冷媒を蒸発させることによって周りの熱を奪い、通過する空気を冷却する。本実施の形態では、後述するアクティブフロスト管８の設置スペースを確保

するために、小型かつパス数を増加した熱交換器を用い、アクティブフロスト管のドレンをドレンパンに納めるようにしている。

モータ５６（図３参照）によって送風機５４が回転すると、図２に矢印で示すように、庫内の空気は吸込口５２から吸込まれ、熱交換器５５で冷やされた後、吹出口５３から庫内に供給される。

筐体５１内の空洞部のうち吸込口５２の近傍には、膨張弁７および分配器５７が設置されている。更に、熱交換器５５に供給される風を除湿させるためのアクティブフロスト管８が、吸込口５２を水平方向に横切るように設置されている。

アクティブフロスト管８は４本の直線状の配管５８で構成され、配管５８の一方の端は分配器５７に接続され、他方の端は、熱交換器５５を構成する４本のガス管（図示せず）に接続されている。４本のガス管は、それぞれ熱交換器５５内を蛇行するように配置され、先端は図示しない合流器で１本のガス９ｂに合流し、ガス冷媒がコンデンシングユニット２に戻される。

図２に示すように、庫内の湿った風がアクティブフロスト管８に供給されて除湿され、熱交換器５５には乾いた風が、上下方向に均一に供給される。

図４にユニットクーラ５が設置された庫内の風の流れを示すが、ユニットクーラは天井面に接して設置されることが多いため、風量はユニットクーラ５の吸込口５２の上方より下方の方が大きい。本実施の形態では、この点を考慮して、図３に示すように、アクティブフロスト管８を構成する４本の配管５８を吸込口５２の下部に設置している。このように構成されたユニットクーラ５は、不均一に供給される風量分布を改善し、熱交換器５５の能力を効率的に使用できる。

また本実施の形態では、コンデンシングユニット２からの液冷媒を膨張弁７に供給する液管９ａを、アクティブフロスト管８と熱交換器５５との間で、かつ熱交換器５５の手前の風路を横切るように配置している。その結果、液管９ａに冷風が当たるため、サブクール値を上昇させて膨張弁７を安定化させると共にＣＯＰが改善される。

更に、本実施の形態では、アクティブフロスト管８と平行にかつこれらに接する状態で、直線状の２本のヒータ５９を配置し、熱交換器５５に付いた霜を効率的に溶かすようにしている。これにより除霜にかかる時間を短縮でき、着霜耐力が改善される。そして、ＣＯＰが改善した分、熱交換器５５を小型化することにより、アクティブフロスト管８の設置スペースを確保している。更に、圧力損失の増加を防ぐためパス数を増加することにより、熱交換器の能力が低下するのを防止している。

上述したように、本実施の形態では、ユニットクーラの構造を考慮して、最適の位置に最適の構成のアクティブフロスト管を配置しており、熱交管器に供給される風が除湿されることで、熱交管器は乾いた風と冷媒とで熱交換を行う。結果として、筐体の大型化やＣＯＰの低下を避けながら、熱交換器の着霜体力を向上させて省エネを実現している。

なお、本実施の形態では、アクティブフロスト管を４本の直線状の配管で構成したが、配管の数は４本に限定されない。大型のユニットクーラの場合、風路の面積に応じて配管の数を増やせばよい。また本実施の形態では、４本の配管に接する状態で、直線状の２本のヒータを設置したが、ヒータの代わりにホットガスデフロストを設けても、同様の効果を得ることができる。

１ 冷凍・冷却装置
２ コンデンシングユニット
３ 圧縮機
４ 凝縮器
５ ユニットクーラ
６ 蒸発器
７ 膨張弁
６ 分配器
８ アクティブフロスト管
９、５８ 配管
９ａ 液管
９ｂ ガス管
５１ 筐体
５２ 吸込口
５３ 吹出口
５４ 送風機
５５ 熱交換器
５６ モータ
５７ 分配器
５９ ヒータ

Claims (6)

1. 吸込口および吹出口が形成された中空の筐体と、
   当該筐体内に収容され、前記筐体内に風路を形成する送風機と、
   前記筐体内に収容され、外部から供給された液冷媒を減圧させる膨張弁と、
   前記吸込口と前記送風機との間に設置され、前記膨張弁から供給されたガス冷媒を用いて、前記吸込口から吸込まれた空気を冷却する熱交換器と、
   前記膨張弁と前記熱交換器とを結ぶ配管の途中に設けられ、表面に着霜させるアクティブフロスト管と、を備え、
   当該アクティブフロスト管は、前記吸込口と前記熱交換器との間の前記風路、かつ前記吸込口の下部に設置されることを特徴とするユニットクーラ。
2. 前記筐体は、直方体状であってその上面が天井面に接して設けられており、前記吸込口は、前記筐体の一方の側面に設けられ、前記吹出口は、前記筐体の前記一方の側面に対向する他方の側面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のユニットクーラ。
3. 前記吸込口と前記熱交換器との間の前記風路に設けられ、前記液冷媒を前記膨張弁に送る第１の配管をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のユニットクーラ。
4. 前記第１の配管は、前記風路を横切るように水平方向に設けられている請求項３に記載のユニットクーラ。
5. 前記アクティブフロスト管の上流側に、前記アクティブフロスト管を複数の第２の配管に分ける分配器をさらに備え、
   前記第１の配管は、前記第２の配管と平行に、かつ当該複数の第２の配管の間の前記風路に設けられている、請求項４に記載のユニットクーラ。
6. 前記複数の第２の配管のいずれかに接するように設置されるヒータをさらに備えた請求項４に記載のユニットクーラ。

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