JP6391148B2 - 空気冷却器及びその運転方法 - Google Patents

Description

本開示は、ＣＯ２を冷媒として循環させる循環路によって冷却されたＣＯ２を、冷却室内に設けられたファンによって流れる空気との間で熱交換して該空気を冷却する空気冷却器及びその運転方法に関する。

このようなＣＯ２を冷媒として空気を冷却する空気冷却器は、例えば、特許文献１に記載されているように、ＮＨ３を冷媒とする一次冷凍サイクル装置と、ＣＯ２を冷媒とする二次冷凍サイクル装置とを有して構成されているものがある。二次冷凍サイクル装置は、一次冷凍サイクル装置においてＮＨ３冷媒と熱交換して液化されたＣＯ２冷媒液を貯留するＣＯ２レシーバと、冷却室内に設置されＣＯ２レシーバから供給されたＣＯ２冷媒液と冷却室内の空気とを熱交換させて冷却室内の空気を冷却するＣＯ２冷媒液流路と、空気冷却器に冷却室内の空気を送出するファンとを有して構成される。

ＣＯ２レシーバに貯留されたＣＯ２冷媒液は、例えば−３２℃で冷却室内の空気冷却器に送られて、ファンによって流れる冷却室内の空気と熱交換し、冷却室内の空気を冷却する（例えば、−２５℃）。熱交換した冷媒ガスは、ＣＯ２レシーバに戻り、一次冷凍サイクル装置のＮＨ３冷媒で冷却液化されてＣＯ２レシーバに戻る。

空気冷却器６０は、図５に示すように、箱状に形成されたケーシング６１と、ケーシング６１内に配設され冷却されたＣＯ２冷媒液が流れるＣＯ２冷媒流路６２と、を有して構成される。ケーシング６１は、電動ファン４５によって冷却室４内の空気を取り入れてＣＯ２冷媒流路６２に接触させて排出するように形成されている（特許文献１参照）。

ＣＯ２冷媒流路６２は、ケーシング６１の幅方向一端部からケーシング６１の前壁部６１ａに沿ってケーシング６１の幅方向他端部側へ延びて、幅方向他端部において反対方向に折り返して前壁部に沿って延び、幅方向一端部において反対方向に折り返して前壁部６１ａに沿って延びるように、前壁部６１ａから後方側に向かって蛇行するように形成されている。ケーシング６１の後壁部６１ｂの外側には電動ファン４５が配設されている。この電動ファン４５によって、冷却室４内の空気がケーシング６１の前方からケーシング６１内に流入してＣＯ２冷媒流路６２の外側を流れてケーシング６１の後方から排出される。このケーシング６１内を流れる空気とＣＯ２冷媒流路を流れるＣＯ２の冷媒とが熱交換されて、冷却室４内の空気が冷却される。

特開２０１２−７７５７号

この従来のＣＯ２を冷媒として空気を冷却する空気冷却器は、露点温度が低い−２５℃以下に冷却室内を維持するもので、冷却室内に保管される物は、冷凍食品等の既に凍った物であり、保管物の水分の含有量は少ない。このため、ファンによって空気冷却器内に送られる空気に含まれる水分量は少ないので、ＣＯ２の冷媒と冷却室内の空気との熱交換時に、空気に含まれる水分が凝結してＣＯ２冷媒液流路に付着する霜の量は少ない。

一方、冷却室内に、野菜、牛乳、ヨーグルト等のチルド品を保管したいという要望がある。このようなチルド品を保管するには、冷却室内の温度を＋１０℃〜−５℃の範囲内にする必要があり、また冷却室内の温度を上げるためには、ＣＯ２冷媒液の液化温度を高くする必要があるが、例えば、冷却室内の温度を＋５℃にする場合には、ＣＯ２冷媒の圧力が高くなってＣＯ２冷媒循環路の耐圧圧力を超えてしまう。そこで、ＣＯ２冷媒循環路の耐圧圧力を超えない圧力で、許容できる上限の圧力以下になるようにＣＯ２冷媒の圧力を設定することが考えられる。しかしながら、このＣＯ２冷媒の上限の圧力に対応するＣＯ２冷媒液の温度は、冷却室内の温度と比較してかなり低くなり（例えば、−２５℃）、冷却室内との温度差が大きくなる。また、冷却室内に保管される野菜等のチルド品は、水分を多く含む物である。このため、冷却室内の空気と温度の低いＣＯ２冷媒とを熱交換させると、ＣＯ２冷媒流路に空気内の水分が霜となって多量に付着する。

従って、ケーシング内のＣＯ２冷媒流路を流通する風路が詰った状態となり、電動ファンによる空気の吸引抵抗が増大して電動ファンを駆動させるモータが過負荷状態となる。その結果、頻繁にデフロスト運転が必要となり、チルド品の冷却時間が短くなって冷却不良が生じる。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一つの実施形態は、冷却室内に冷凍品を保管可能な運転と、冷却室内にチルド品を保管可能な運転とが切替可能であり、ＣＯ２冷媒と冷却室内の空気との間で熱交換して冷却室内の空気を冷却する場合に、冷却室内にチルド品を保管する際に、空気冷却器のＣＯ２冷媒流路に多量の霜が付着して電動ファンが過負荷状態とならない空気冷却器及びその運転方法を提供することを目的とする。

本発明の少なくとも一つの実施形態に係わる空気冷却器は、
低温のＣＯ２冷媒液が循環するＣＯ２冷媒流路と、被冷却品を保管する冷却室内で電動ファンによって循環する空気との間で熱交換して前記冷却室内の空気を冷却する空気冷却器であって、
前記ＣＯ２冷媒流路は、ＣＯ２冷媒液が並列に流れて並列流路を構成する第１冷媒流路及び第２冷媒流路を含み、
前記第１冷媒流路及び前記第２循環流路は、前記ファンによって流れる前記冷却室内の空気の流れ方向と対向して互いに異なる位置に配置され、
前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路の夫々に繋がる前記循環路の往路には、ＣＯ２冷媒液の流れを許容し及び遮断可能な第１開閉弁及び第２開閉弁が設けられ、
前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉によって、ＣＯ２冷媒液が同時に又は交互に流れるように構成されている。

上記空気冷却器によれば、第１冷媒流路及び第２冷媒流路は、ファンによって循環する冷却室内の空気の流れ方向と対向して互いに異なる位置に配置され、第１冷媒流路及び第２冷媒流路は、第１開閉弁及び第２開閉弁の開閉によって、冷却されたＣＯ２冷媒液が同時に又は交互に流れるように構成されている。このため、冷却室内に冷凍品を保管する場合には、第１開閉弁及び第２開閉弁を共に開として第１冷媒流路及び第２循環流路にＣＯ２冷媒液を同時に流し、冷却室内にチルド品を保管する場合には、第１開閉弁及び第２開閉弁を交互に開閉してＣＯ２冷媒液を第１冷媒流路及び第２循環流路に交互に流すことができる。従って、冷却室内に冷凍品を保管可能な運転と、冷却室内にチルド品を保管可能な運転とを切替可能な空気冷却器を実現できる。また、冷却室内にチルド品を保管する場合、低温のＣＯ２冷媒液が第１冷媒流路及び第２循環流路に交互に流れるが、ＣＯ２冷媒液が流れる冷媒流路にファンによって流れる冷却室内の空気が接触すると、ＣＯ２冷媒液と空気との間で熱交換がされて空気が冷却されるとともに、空気内の水分が霜となってＣＯ２冷媒液が流れる冷媒流路に付着する。一方、ＣＯ２冷媒液が流れていない冷媒流路にも、ファンによって流れる冷却室内の空気が接触する。このとき、冷却室内の空気は、チルド品を保管可能な温度（例えば、＋５℃）であるので、ＣＯ２冷媒液が流れていない冷媒流路に付着する霜を融かすことができる。即ち、ＣＯ２冷媒液が流れる冷媒流路によって、冷却室内の空気をチルド品が保管可能な温度にし、ＣＯ２冷媒液が流れていない冷媒流路によって、この冷媒流路に付着する霜を融かして除去する。このため、チルド品の保管時に空気冷却器の冷媒流路に多量の霜が付着して電動ファンが過負荷状態とならない空気冷却器を実現することができる。また、チルド品の保管時に、デフロスト運転のために、空気冷却器の運転を停止する必要がなく、空気冷却器の連続運転が可能となって、冷却不良が発生することを無くすことができる。

また、幾つかの実施形態では、
前記冷却室内の設定温度が冷凍品保管温度帯である場合には、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開として、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路に低温のＣＯ２冷媒液を同時に流し、前記冷却室内の設定温度がチルド品保管温度帯である場合には、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を交互に開閉して、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路に低温のＣＯ２冷媒液を交互に流すように構成されている。

この場合、冷却室内の設定温度が冷凍品保管温度帯である場合には、第１開閉弁及び第２開閉弁が開とされる。従って、低温のＣＯ２冷媒液は、第１冷媒流路及び第２冷媒流路に同時に流れ、ファンによって循環する冷却室内の空気は、第１冷媒流路及び第２冷媒流路に接触してＣＯ２冷媒液と空気との間で熱交換されて空気を冷却する。このため、冷却室内の温度を冷凍品保管温度帯に維持することができる。

一方、冷却室内の設定温度がチルド品保管温度である場合には、第１開閉弁及び第２開閉弁が交互に開閉される。従って、低温のＣＯ２冷媒液は、第１冷媒流路及び第２冷媒流路に交互に流れ、ＣＯ２冷媒液が流れる冷媒流路にファンによって循環する冷却室内の空気が接触すると、ＣＯ２冷媒液と空気との間で熱交換されて循環する空気を冷却するとともに、該空気内の水分が霜となってＣＯ２冷媒液が流れる冷媒流路に付着する。このため、冷却室内の温度を冷凍品保管温度帯より高い温度帯とすることができ、ファンの発停によりチルド品保管温度帯に維持することができる。なお、ＣＯ２冷媒液が流れる冷媒流路は、第１冷媒流路及び第２冷媒流路のいずれか一方であるので、第１冷媒流路及び第２冷媒流路の両方にＣＯ２が流れる場合と比較して、冷媒流路の伝熱面積は半分になるが、ＣＯ２冷媒と冷却室内の空気との温度差が大きいため、冷却能力が損なわれることは無い。また、ＣＯ２冷媒液が流れていない冷媒流路には、ファンによって循環する冷却室内の空気が接触する。このとき、冷却室内の空気は、チルド品を保管可能な温度（例えば、＋５℃）であるので、冷却室内の空気によってＣＯ２冷媒液が流れていない冷媒流路に付着する霜を融かすことができる。このため、冷却室内の設定温度がチルド品保管温度である場合には、第１冷媒流路及び第２冷媒流路の一方に霜が付着しても、他方の流路に付着する霜は除去されるので、第１冷媒流路及び第２冷媒流路の両者に霜が付くことはない。従って、チルド品の保管時に空気冷却器の冷媒流路に多量の霜が付着して電動ファンが過負荷状態とならない空気冷却器を実現することができる。また、冷却室内の空気を第１冷媒流路及び第２冷媒流路に流すファンのモータの過負荷を防止することができる。さらに、チルド品の保管時に、デフロスト運転のために、空気冷却器の運転を停止する必要がなく、空気冷却器の連続運転が可能となって、冷却不良が発生することを無くすことができる。

また、幾つかの実施形態では、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉を制御する制御装置が設けられ、
前記制御装置は、前記冷却室内の設定温度がチルド品保管温度帯である場合に、予め設定された所定時間の経過毎に、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を交互に開閉するように構成されている。

この場合、制御装置は、冷却室内の設定温度がチルド品保管温度帯である場合に、予め設定された所定時間の経過毎に、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を交互に開閉するように制御するので、第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉制御のタイミングを時間で管理するので、デフロストのための開閉制御を容易にすることができる。

また、幾つかの実施形態では、
前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記ファンによって循環する空気の流れ方向上流側から下流側へ向かって前記空気冷却器内に延在している。

この場合、第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記ファンによって循環する空気の流れ方向上流側から下流側へ向かって前記空気冷却器内に延在しているので、設定温度がチルド品保管温度帯である場合、空気の循環時には、第１冷媒流路又は前記第２冷媒流の上流側に霜が多く付着し、下流側に付着する霜の量は少なくなる。このため、第１冷媒流路又は前記第２冷媒流路に付着した霜をファンによって循環する空気によって容易に霜を融かすことができる。

本発明の少なくとも一つの実施形態に係わる空気冷却器の運転方法は、
低温のＣＯ２冷媒液が循環するＣＯ２冷媒流路と、被冷却品を保管する冷却室内で電動ファンによって循環する空気との間で熱交換して前記冷却室内の空気を冷却する請求項１に記載の空気冷却器の運転方法であって、
前記冷却室内の設定温度がチルド品保管温度帯であるときに、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁のいずれか一方を開とし、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁のいずれか他方を閉として、前記第１冷媒流路及び前記第２循環流路のいずれか一方に前記循環路にＣＯ２冷媒液を流し、前記第１冷媒流路及び前記第２循環流路のいずれか他方に前記冷却されたＣＯ２冷媒液の流通を遮断する第１冷却工程と、
前記第１冷却工程の後に、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁のいずれか他方を開とし、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁のいずれか一方を閉として、前記第１冷媒流路及び前記第２循環流路のいずれか他方にＣＯ２冷媒液を流し、前記第１冷媒流路及び前記第２循環流路のいずれか一方にＣＯ２冷媒液の流通を遮断する第２冷却工程とからなるサイクルを繰り返すように構成される。

上記空気冷却器の運転方法によれば、冷却室内の設定温度がチルド品保管温度帯であるときには、第１冷媒流路及び第２循環流路の一方にＣＯ２冷媒液を流し、第１冷媒流路及び第２循環流路の他方にＣＯ２冷媒液の流通を遮断する第１冷却工程を行った後に、第１冷媒流路及び第２循環流路の他方に冷却されたＣＯ２冷媒液を流し、第１冷媒流路及び第２循環流路の一方にＣＯ２冷媒液の流通を遮断する第２冷却工程を行うサイクルを繰り返す。第１冷却工程では、ＣＯ２冷媒液は、第１冷媒流路及び第２冷媒流路の一方に流れ、ＣＯ２冷媒液と熱交換されて冷却室の空気を冷却するとともに、冷却室内の空気中の水分が霜となってＣＯ２冷媒液が流れる冷媒流路に付着する。このため、冷却室内の温度を冷凍品保管温度より高い温度帯とすることができ、ファンの発停によりチルド品保管温度帯に維持することができる。一方、ＣＯ２冷媒液が流れていない第１冷媒流路及び第２循環流路の他方には、ファンによって循環する冷却室内の空気が接触する。このとき、冷却室内の空気は、チルド品を保管可能な温度（例えば、＋５℃）であるので、冷却室内の空気によってＣＯ２冷媒液が流れていない冷媒流路に付着する霜を融かすことができる。

第２冷却工程では、ＣＯ２冷媒液は、第１冷媒流路及び第２冷媒流路の他方に流れ、ＣＯ２冷媒液と空気との間で熱交換されて冷却室の空気を冷却するとともに、冷却室内の空気中の水分が霜となってＣＯ２冷媒液が流れる冷媒流路に付着する。このため、冷却室内の温度を冷凍品保管温度より高い温度帯とすることができ、ファンの発停によりチルド品保管温度帯に維持することができる。一方、ＣＯ２冷媒液の流れが遮断された第１冷媒流路及び第２冷媒流路の一方には、ファンによって循環する冷却室内の空気が接触する。このとき、冷却室内の空気は、チルド品を保管可能な温度（例えば、＋５℃）であるので、冷却室内の空気によってＣＯ２冷媒液が流れていない冷媒流路に付着する霜を融かすことができる。よって、冷却室内の設定温度がチルド品保管温度である場合には、第１冷媒流路及び第２冷媒流路の一方に霜が付着しても、他方の流路に付着する霜は除去されるので、第１冷媒流路及び第２冷媒流路の両者に霜が付くことはない。従って、チルド品の保管時に空気冷却器の冷媒流路に多量の霜が付着して電動ファンが過負荷とならない空気冷却器の運転方法を実現することができる。

本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、冷却室内に冷凍品を保管可能な運転と、冷却室内にチルド品を保管可能な運転とが切替可能であり、ＣＯ２冷媒液と冷却室内の空気との間で熱交換して冷却室内の空気を冷却する場合に、冷却室内にチルド品を保管する際に、空気冷却器のＣＯ２冷媒流路に多量の霜が付着して電動ファンが過負荷とならない空気冷却器及びその運転方法を提供することができる。

本発明の幾つかの実施形態に係る空気冷却器を含む概略構成図である。 本発明の幾つかの実施形態に係る空気冷却器の内部構造を示した概略説明図である。 本発明の幾つかの実施形態に係る制御装置の説明図である。 本発明の幾つかの実施形態に係る空気冷却器の内部構造を示し、同図（ａ）及び同図（ｂ）は、冷却室内の設定温度がチルド品保管温度帯である場合における空気冷却器内のＣＯ２冷媒液の循環状態図である。 従来の空気冷却器の内部構造図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。先ず、本発明の空気冷却器の運転方法の実施形態を説明する前に、空気冷却器の実施形態について説明する。なお、この実施形態として記載されている又は図示されている構成部品の材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

生鮮食品や冷凍食品等を低温で貯蔵する冷蔵倉庫の冷却温度帯には、Ｃ級、Ｆ級等の等級があり、これらの等級毎に冷却温度帯が異なっている。例えば、Ｃ級冷蔵倉庫は、−１０℃〜＋５℃の温度帯（以下、「チルド品保管温度帯」と記す）に保持され、Ｆ級蔵倉庫は、−３０℃〜−２０℃の温度帯（以下、「冷凍品保管温度帯」と記す）に保持される。本実施形態では、チルド品保管温度帯と冷凍品保管温度帯に切替可能な空気冷却器を例にして説明する。

図１は、本発明の幾つかの実施形態に係る空気冷却器を含む空気冷却装置１の概略構成図を示している。空気冷却装置１は、図１に示すように、ＮＨ３を一次冷媒とする一次冷却回路１０と、ＣＯ２を二次冷媒とする二次冷却回路２０とを有して構成されている。二次冷媒のＣＯ２は、一次冷媒のＮＨ３と熱交換されて冷却される。二次冷却回路２０には、冷蔵倉庫３の冷却室４内の空気と二次冷媒であるＣＯ２冷媒液との間で熱交換して冷却室４内の空気を冷却する空気冷却器２１が設けられている。冷蔵倉庫３は、冷却室４の隣に、荷解きや梱包等の作業を行う荷捌き室６が設けられている。空気冷却器２１の詳細は、後述する。

一次冷却回路１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、カスケードコンデンサ１４等の冷凍サイクル構成機器を有して構成されている。凝縮器１２には、冷却水循環路１５が接続され、凝縮器１２で冷却水によって凝縮したＮＨ３は、一旦ＮＨ３レシーバ１６に貯留された後、カスケードコンデンサ１４に送られ、カスケードコンデンサ１４で２次冷媒であるＣＯ２と熱交換して蒸発する。カスケードコンデンサ１４で蒸発したＮＨ３は、圧縮機１１で圧縮された後、凝縮器１２に送られる。冷却水循環路１５は、屋外に設けられた冷却塔（図示せず）に接続され、凝縮器１２でＮＨ３を冷却した冷却水は冷却塔で冷却される。

二次冷却回路２０は、ＣＯ２レシーバ２３、空気冷却器２１等を有して構成されている。ＣＯ２レシーバ２３は、カスケードコンデンサ１４で冷却されて液化したＣＯ２冷媒液を貯留する。二次冷却回路２０は、ＣＯ２レシーバ２３とカスケードコンデンサ１４とを接続するＣＯ２循環路２４と、ＣＯ２レシーバ２３と空気冷却器２１との間を接続してＣＯ２冷媒液を空気冷却器２１に送るＣＯ２冷媒供給路２５と、空気冷却器２１とＣＯ２レシーバ２３との間を接続して空気と熱交換したＣＯ２冷媒液（気液二相状態も含む）をＣＯ２レシーバに戻すＣＯ２冷媒戻し路２６とを有してなる。ＣＯ２冷媒供給路２５には、ＣＯ２冷媒供給路２５から分岐して空気冷却器２１に接続されたＣＯ２冷媒分岐路２７が接続されている。

ＣＯ２冷媒供給路２５及びＣＯ２冷媒分岐路２７には、ＣＯ２冷媒液の循環を許容し及び遮断可能な第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０が設けられている。これら第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０は、電動式又は電磁式の開閉弁であり、制御装置４０によって第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０の開閉が制御される。

図２は、本発明の幾つかの実施形態に係る空気冷却器２１の内部構造を示した概略説明図である。空気冷却器２１は、図２に示すように、箱状に形成されたケーシング３２と、ＣＯ２冷媒供給路２５に連通して一次冷却回路１０（図１参照）の冷凍サイクルによって冷却されたＣＯ２冷媒液が流れる第１冷媒流路３３と、ＣＯ２冷媒分岐路２７に連通して一次冷却回路１０の冷凍サイクルによって冷却されたＣＯ２冷媒液が流れる第２冷媒流路３４が設けられている。つまり、第１冷媒流路３３と第２冷媒流路３４は、二次冷却回路２０の一部であって、ＣＯ２冷媒液が並列に流れる並列流路を構成している。

第１冷媒流路３３は、ケーシング３２の幅方向一端部からケーシング３２の前壁部３２ａに沿ってケーシング３２の幅方向中央部側へ延びて、幅方向中央部において反対方向に折り返して前壁部３２ａに沿って延び、幅方向一端部において再び反対方向に折り返して前壁部３２ａに沿って延びるようにして、前壁部３２ａから後方側に向かって蛇行するように形成されている。また、第２冷媒流路３４は、第１冷媒流路３３と同様に、ケーシング３２の幅方向他端部からケーシング３２の前壁部３２ａに沿ってケーシング３２の幅方向中央部側へ延びて、幅方向中央部において反対方向に折り返して前壁部３２ａに沿って延び、幅方向他端部において再び反対方向に折り返して前壁部３２ａに沿って延びるようにして、前壁部３２ａから後方側に向かって蛇行するように形成されている。

ケーシング３２の前壁部３２ａ及び後壁部３２ｂには、空気の循環が可能な孔部（図示せず）が設けられている。また、ケーシング３２内には、第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４との周辺に形成されて前壁部３２ａの孔部から流入した空気を流す風路３５が設けられている。このため、前壁部３２ａの孔部から流入した空気は、風路３５を流れて後壁部３２ｂに設けられた孔部（図示せず）から排出される。

ケーシング３２の後壁部３２ｂの後方側には、電動ファン４５が設けられている。電動ファン４５は、図１及び図２に示すように、モータ４５ａの駆動によって羽根車４５ｂが回転するように構成されている。電動ファン４５は、駆動によって冷却室４内の空気を、空気冷却器２１を介して吸引して冷却室４内を循環させる。つまり、電動ファン４５が駆動すると、冷却室４内の空気は、空気冷却器２１の前壁部３２ａの孔部及び空気冷却器２１内の風路３５を通って空気冷却器２１の後壁部３２ｂの孔部から排出されて冷却室４内を循環する。電動ファン４５の作動は、制御装置４０によって制御される。

図３は、本発明の幾つかの実施形態に係る制御装置４０の説明図である。制御装置４０には、図３に示すように、温度設定スイッチ４７、温度センサ４８、第１開閉弁２９、第２開閉弁３０、電動ファン４５が電気的に接続されている。温度設定スイッチ４７は、冷却室４内の温度を設定するためのスイッチであり、チルド品保管温度帯（−１０℃〜＋５℃の）のチルドスイッチ４７ａと、冷凍品保管温度帯（−３０℃〜−２０℃）の冷凍スイッチ４７ｂが設けられている。

温度センサ４８は、冷却室４内の温度を検出する。制御装置４０は、温度設定スイッチ４７の冷凍スイッチ４７ｂがＯＮ操作されると、第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０を共に開弁させるとともに、電動ファン４５のモータ４５ａ（図１参照）を駆動させる。従って、ＣＯ２冷媒液は、図２に示すように、第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４を流れて、冷却室４内の空気と熱交換する。このため、冷却室４内の空気は冷却されて、冷却室４内が冷凍品保管温度になる。

また、制御装置４０は、温度設定スイッチ４７のチルドスイッチ４７ａがＯＮ操作されると、第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０を所定時間毎に交互に開閉させるとともに、電動ファン４５のモータ４５ａを発停駆動させる。従って、ＣＯ２冷媒液は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４を所定時間毎に交互に流れて、冷却室４内の空気と熱交換する。このため、冷却室４内の空気は冷却されて、ファンの発停により冷却室４内がチルド品保管温度に維持される。なお、第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０の開閉の切替時期を所定時間の経過時としたが、電動ファン４５のモータ４５ａ（図１参照）に流れる電流値を検出し、検出された電流値が所定値を超えると、第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０の開閉の切り替えるようにしてもよい。

次に、空気冷却器２１の運転方法について、図２、図３、図４を参照しながら説明する。図４（ａ）は冷却室４内の設定温度がチルド品保管温度帯である場合における空気冷却器２１の第１冷媒流路３３にＣＯ２が流れている状態を示し、図４（ｂ）は、冷却室４内の設定温度がチルド品保管温度帯である場合における空気冷却器２１の第２冷媒流路３４にＣＯ２が流れている状態を示している。

先ず、冷却室４内を冷凍品保管温度（例えば、−２５℃）にするための空気冷却器２１の運転方法について説明する。図１、図２、図３に示すように、温度設定スイッチ４７の冷凍スイッチ４７ｂがＯＮ操作されると、制御装置４０は、第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０を共に開くとともに、電動ファン４５のモータ４５ａを駆動させる。従って、一次冷却回路１０でＣＯ２冷媒液は、ＣＯ２冷媒供給路２５を通って第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４を流れる。

従って、ＣＯ２冷媒液は、第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４の循環時に、電動ファン４５によって吸引されて空気冷却器２１内を流れる空気と熱交換する。熱交換された空気は冷却されて冷却室４内に排出され、冷却室４内に排出された空気は、冷却室４内を循環して再び空気冷却器２１内に流入して冷却される。このような空気の循環によって、冷却室４内は冷凍品保管温度（例えば、−２５℃）に維持される。

なお、冷却室４内の温度を冷凍品保管温度、例えば、−２５℃に維持するためには、ＣＯ２冷媒液の温度を約−３２℃にする必要があり、この場合の冷却室４内の露点温度は低い。また、冷却室４内に保管される物は、冷凍食品等の既に凍った物であるので、水分の含有量は少ない。このため、電動ファン４５によって空気冷却器２１内に送られる空気に含まれる水分量は少ない。従って、ＣＯ２冷媒液と空気との熱交換時に、第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４の上流側に付着する霜の量は少ない。従って、電動ファン４５による空気の吸引抵抗の増大が抑制されて、電動ファン４５のモータ４５ａが過負荷となることはない。

次に、冷却室４内をチルド品保管温度（例えば、＋５℃）にするための空気冷却器２１の運転方法について説明する。図１、図３、図４（ａ）に示すように、温度設定スイッチ４７のチルドスイッチ４７ａがＯＮ操作されると、制御装置４０は、第１開閉弁２９を開とし、第２開閉弁３０を閉とし、電動ファン４５のモータ４５ａを駆動させる。従って、一次冷却回路１０からのＣＯ２冷媒液は、ＣＯ２冷媒供給路２５を通って第１冷媒流路３３を流れる。

従って、ＣＯ２冷媒液は、第１冷媒流路３３の循環時に、電動ファン４５によって吸引されて空気冷却器２１内を流れる空気と熱交換して、冷却室４からの空気を冷却する。冷却された空気は冷却室４内に排出され、冷却室４内を循環して再び空気冷却器２１内に流入して冷却される。ここで、空気冷却器２１は、第１冷媒流路３３と第２冷媒流路３４にＣＯ２冷媒液を流すことで、冷却室４内を冷凍品保管温度にすることが可能な冷却能力を有している。このため、第１冷媒流路３３のみにＣＯ２冷媒液を流すと、その冷媒能力は、第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４にＣＯ２の冷媒を流した場合と比較して、約半分になる。このため、第１冷媒流路３３にのみＣＯ２冷媒液を循環させることで、冷却室４内を冷凍品保管温度より高い温度にすることができ、電動ファン４５を発停させることでチルド品保管温度（例えば、＋５℃）にすることができる。

さて、第１冷媒流路３３を流れるＣＯ２冷媒液の温度は、約−３２℃であり、冷却室４内には、水分量が多い野菜等のチルド品が収容される場合がある。このため、冷却室４内の空気の絶対湿度は高くなり、電動ファン４５によって空気冷却器２１内に送られる空気に含まれる水分量は多くなる。従って、ＣＯ２冷媒液と冷却室４内の空気との熱交換時に、空気に含まれる水分は、ＣＯ２冷媒液の流れる第１冷媒流路３３の上流側に霜として付着し、この付着する霜の量は多くなる。

しかしながら、第２冷媒流路３４にはＣＯ２冷媒液が流れていないので、電動ファン４５によって空気冷却器２１内に吸引された空気は、その温度が０℃以上であれば、第２冷媒流路３４に付着する霜を融かすことができる。このため、第２冷媒流路３４の周りの風路３５が確保され、電動ファン４５による空気の吸引抵抗の増大による過負荷を防止することができる。

第１冷媒流路３３へのＣＯ２冷媒液の循環が所定時間を経過すると、制御装置４０は、第１開閉弁２９を閉とし、第２開閉弁３０を開とする。電動ファン４５のモータ４５ａは駆動状態に維持される。従って、一次冷却回路１０からのＣＯ２冷媒液は、ＣＯ２冷媒供給路２５、ＣＯ２冷媒分岐路２７を通って第２冷媒流路３４を流れる一方、第１冷媒流路３３へのＣＯ２冷媒液の循環は遮断される。

従って、ＣＯ２冷媒液は、第２冷媒流路３４の循環時に、電動ファン４５によって吸引されて空気冷却器２１内を流れる空気と熱交換して、空気を冷却する。この冷却された空気は冷却室４内に排出され、冷却室４内を循環して再び空気冷却器２１内に流入して冷却される。ここで、前述したように、空気冷却器２１は、第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４の両流路にＣＯ２冷媒液を流すことで、冷却室４内を冷凍品保管温度にすることが可能な冷却能力を有しているので、第２冷媒流路３４のみにＣＯ２冷媒液を流すと、その冷媒能力は、第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４にＣＯ２冷媒液を流した場合の約半分になる。このため、第２冷媒流路３４にのみＣＯ２冷媒液を流すことで、冷却室４内を冷凍品保管温度より高い温度にすることができ、電動ファン４５を発停させることでチルド品保管温度（例えば、＋５℃）にすることができる。

また、第２冷媒流路３４を流れるＣＯ２冷媒液の温度は、約−３２℃であり、冷却室４内には、水分量が多い野菜等のチルド品が収容されている。このため、冷却室４内の空気の絶対湿度は高くなり、電動ファン４５によって空気冷却器内に送られる空気に含まれる水分量は多くなる。従って、ＣＯ２冷媒液との熱交換時に、空気に含まれる水分は、第２冷媒流路３４の上流側に霜として付着し、この付着する霜の量は多くなる。

しかしながら、第１冷媒流路３３にはＣＯ２冷媒液が流れていないので、電動ファン４５によって空気冷却器２１内に吸引された空気は、その温度が０℃以上であれば、第１冷媒流路３３に付着する霜を融かすことができる。このため、第１冷媒流路３３の周りの風路３５が確保され、電動ファン４５による空気の吸引抵抗の増大による過負荷を防止することができる。

このように、所定時間が経過する毎に、制御装置４０は、第１開閉弁２９及び第２開閉弁３０の開閉を、一方を開き他方を閉じるように制御するので、第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４の一方によって、冷却室４内の空気の温度をチルド品保管温度に冷却することができ、また第１冷媒流路３３及び第２冷媒流路３４の他方に付着する霜が冷却室４内の空気によって融かされる。このため、チルド品の保管時に空気冷却器２１の冷媒流路に多量の霜が付着して、電動ファン４５のモータ４５ａが過負荷とならない空気冷却器２１を実現することができる。従って、チルド品の保管時に、デフロスト運転のために、空気冷却器２１の運転及びＣＯ２冷媒液の循環を停止する必要がなく、空気冷却器２１の連続運転が可能となって、冷却不良が発生することを無くすことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。例えば、上述した各種実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１ 空気冷却装置
３ 冷蔵倉庫
４ 冷却室
６ 荷捌き室
１０ 一次冷却回路
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器
１３ 膨張弁
１４ カスケードコンデンサ
１５ 冷却水循環路
１６ ＮＨ３レシーバ
２０ 二次冷却回路（循環路）
２１、６０ 空気冷却器
２３ ＣＯ２レシーバ
２４ ＣＯ２循環路
２５ ＣＯ２冷媒供給路
２６ ＣＯ２冷媒戻し路
２７ ＣＯ２冷媒分岐路
２９ 第１開閉弁
３０ 第２開閉弁
３２、６１ ケーシング
３２ａ、６１ａ 前壁部
３２ｂ、６１ｂ 後壁部
３３ 第１冷媒流路
３４ 第２冷媒流路
３５ 風路
４０ 制御装置
４５ 電動ファン（ファン）
４５ａ モータ
４５ｂ 羽根車
４７ 温度設定スイッチ
４７ａ チルドスイッチ
４７ｂ 冷凍スイッチ
４８ 温度センサ
６２ ＣＯ２冷媒流路

Claims (5)

1. 低温のＣＯ２冷媒液が循環するＣＯ２冷媒流路と、被冷却品を保管する冷却室内で電動ファンによって循環する空気との間で熱交換して前記冷却室内の空気を冷却する空気冷却器であって、
   前記ＣＯ２冷媒流路は、ＣＯ２冷媒液が並列に流れて並列流路を構成する第１冷媒流路及び第２冷媒流路を含み、
   前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記ファンによって流れる前記冷却室内の空気の風路上にて互いに異なる位置に配置され、
   前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路の夫々に繋がる前記ＣＯ２冷媒流路の往路には、ＣＯ２冷媒液の流れを許容し及び遮断可能な第１開閉弁及び第２開閉弁が設けられ、
   前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉によって、ＣＯ２冷媒液が同時に又は交互に流れるように構成され、
   前記冷却室内の設定温度が冷凍品保管温度帯である場合には、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を開として、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路に低温のＣＯ２冷媒液を同時に流し、前記冷却室内の設定温度がチルド品保管温度帯である場合には、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を交互に開閉して、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路に低温のＣＯ２冷媒液を交互に流すように構成されている
   ことを特徴とする空気冷却器。
2. 前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉を制御する制御装置が設けられ、
   前記制御装置は、前記冷却室内の設定温度がチルド品保管温度帯である場合に、予め設定された所定時間の経過毎に、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を交互に開閉するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気冷却器。
3. 前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記ファンによって循環する空気の流れ方向上流側から下流側へ向かって前記空気冷却器内に延在している
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気冷却器。
4. 低温のＣＯ２冷媒液が循環するＣＯ２冷媒流路と、被冷却品を保管する冷却室内で電動ファンによって循環する空気との間で熱交換して前記冷却室内の空気を冷却する空気冷却器であって、
   前記ＣＯ２冷媒流路は、ＣＯ２冷媒液が並列に流れて並列流路を構成する第１冷媒流路及び第２冷媒流路を含み、
   前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記ファンによって流れる前記冷却室内の空気の風路上にて互いに異なる位置に配置され、
   前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路の夫々に繋がる前記ＣＯ２冷媒流路の往路には、ＣＯ２冷媒液の流れを許容し及び遮断可能な第１開閉弁及び第２開閉弁が設けられ、
   前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路は、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉によって、ＣＯ２冷媒液が同時に又は交互に流れるように構成され、
   前記風路の上流側に位置する前壁部と、前記風路の下流側に位置する後壁部と、を含んで箱状に形成され、前記風路を形成する内部空間を有するケーシングを備え、
   前記第１冷媒流路は、前記ケーシング内において、前記ケーシングの幅方向一端部から前記ケーシングの幅方向中央部へ延びて、該幅方向中央部において前記幅方向一端部へと反対方向に折り返して前記前壁部に沿って延びる折り返し部を含む蛇行形状を有し、
   前記第２冷媒流路は、前記ケーシング内において、前記ケーシングの幅方向他端部から前記ケーシングの幅方向中央部へ延びて、該幅方向中央部において前記幅方向他端部へと反対方向に折り返して前記前壁部に沿って延びる折り返し部を含む蛇行形状を有する
   ことを特徴とする空気冷却器。
5. 低温のＣＯ２冷媒液が循環するＣＯ２冷媒流路と、被冷却品を保管する冷却室内で電動ファンによって循環する空気との間で熱交換して前記冷却室内の空気を冷却する請求項１に記載の空気冷却器の運転方法であって、
   前記冷却室内の設定温度がチルド品保管温度帯であるときに、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁のいずれか一方を開とし、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁のいずれか他方を閉として、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路のいずれか一方に前記ＣＯ２冷媒流路にＣＯ２冷媒液を流し、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路のいずれか他方に前記冷却されたＣＯ２冷媒液の流通を遮断する第１冷却工程と、
   前記第１冷却工程の後に、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁のいずれか他方を開とし、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁のいずれか一方を閉として、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路のいずれか他方にＣＯ２冷媒液を流し、前記第１冷媒流路及び前記第２冷媒流路のいずれか一方にＣＯ２冷媒液の流通を遮断する第２冷却工程とからなるサイクルを繰り返す
   ことを特徴とする空気冷却器の運転方法。

Images