JP6698490B2

JP6698490B2 - 冷却ユニット

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Publication number: JP6698490B2
Application number: JP2016189557A
Authority: JP
Inventors: 達也薄
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-09-28
Also published as: CN107869877B; KR102354159B1; JP2018054201A; CN107869877A; KR20180035144A

Description

本発明は、ダクトファンモジュール及びこれを用いた冷却ユニットに関し、特に、冷却ユニットの内壁に付着した結露水を排出するのに好適なダクトファンモジュール及びこれを用いた冷却ユニットに関する。

大型の冷蔵庫や冷凍庫等に冷気を供給する冷却ユニット（ユニットクーラー）は、筐体外部から取り入れた外気を筐体内部に配置された冷却器（蒸発器）を介して冷却し、これを冷蔵庫や冷凍庫内に供給する（この動作を「冷却運転」と称する）ように構成されている。
このような冷却ユニットにおいては、外気に含まれる水分が冷気となった際に霜として冷却器に付着することがあり、これにより冷却器の冷却能力が低下してしまうことがある。

上記のような冷却器に付着する霜を除去するために、従来は、冷却運転をいったん止めるとともに筐体内の保温効果を高めるために、その排気口を閉じて筐体内部をほぼ閉鎖状態とし、その後冷却器をホットガスやヒータ等を用いて温めることにより該冷却器に付着した霜を融解させるいわゆる「デフロスト」動作を行っている（この動作を「除霜運転」と称する）。
また、排気口を閉じるために、例えば、冷却器及び送風機の下流側に位置するダクトに風圧で開閉するダンパ（シャッタ）を設ける構造のユニットクーラーが知られている（特許文献１参照）。この特許文献１においては、排気用のダクトは水平に延びており、除霜運転時には、ファンを停止することによりダンパが自動的に閉鎖し、筐体内がほぼ閉鎖状態となる。
また、除霜運転を散水によって行う散水方式が採用されることもあり、この場合には、特にダンパを設けない構造の冷却ユニットも知られている（特許文献２参照）。特許文献２では、ファンがユニットクーラーの上部に設けられており、筐体側面から取り入れられた空気が筐体の上方から吹き出す構造となっているが、散水方式においても、特許文献１に記載されたような排気用のダクトが水平に延びる構造のものもある。

実用新案登録第２５２７０１５号公報実公昭５０−３２３５２号公報

加熱により除霜運転を行う場合、チャンバ内部にホットガス等による熱量が供給されることにより冷却器に付着した霜が融解し、その一部が水蒸気（もや）となって浮遊して、チャンバの内壁に付着、凝固することにより水滴となる。この水滴は、チャンバ内の下部に配置されたドレンパン内に落下して収容され、排水ポンプ等の適宜の手段によって外部に排出される。
ここで、除霜運転時には上述のダンパが閉じているので、チャンバ内部は閉鎖されているが、ダンパは羽根の自重で閉じている構造のため、ダンパの本体部とシャッタとの間等に若干の隙間が生じており、この隙間から水蒸気がダンパ下流側のダクト内面側に水滴として付着する。

しかしながら、排気用のダクトが水平に延びている場合、ダンパ下流側に結露した水滴は、ダンパより上流側に配置されたドレンパン内に流れず、この結果、当該冷却ユニットの冷却運転再開後に、ダクトの下面に滞留した水が、送風機で発生する風によってダクトの下流側に流れてしまうこととなる。
そして、ダクトが開放している場合には、ダクトから当該冷却ユニットの外部へ結露水が流れ出たり、あるいはダクトが開放していない場合には、ダクトから流れ出た結露水が冷却ユニットの下流側に配置された他の装置等に悪影響を及ぼすおそれがあった。
また、排気用ダクトが上方に延びている場合には、チャンバ天井に結露した水滴が、結露した位置からそのまま垂直に落下するため、結露水の回収が効率的に行われないおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、除霜運転で発生した水が滞留することを防止し、また効率的に回収することができるダクトファンモジュール及びこれを用いた冷却ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による冷却ユニットは、筐体と、前記筐体の内部に配置された熱交換器と、前記筐体の内部の下部に設けられたドレンパンと、取付端部を介して前記筐体の側面に取り付けられたダクトファンモジュールと、前記ダクトファンモジュールの前記筐体側に設けられ、前記筐体内部と外部を遮蔽可能な複数のシャッタと、を有し、前記ダクトファンモジュールは、両端が開口し、一端に前記取付端部が設けられた筒状のダクト部と、前記ダクト部の内部に取り付けられたファンユニットと、前記ダクト部の一端側に連続するように前記筐体の内部に設けられ、前記複数のシャッタが配置されたダンパ部と、を備え、前記ダクト部は、少なくとも下端部と、前記取付端部との成す角度が９０度未満であり、前記複数のシャッタは、前記ダンパ部に設けられた複数のシャフトに回転自在に取り付けられ、前記ファンユニットの駆動により前記筐体内部から外部へ空気が排出されるときはその空気の圧力により開放位置に回動し、前記ファンユニットが停止されると自重により閉鎖位置に戻るようにされており、前記複数のシャフトは、前記熱交換器と平行に配置されていることを特徴とする。

さらに、本発明による冷却ユニットは、前記ダクト部は円筒状又は角筒状であり、その中心軸が前記取付端部から９０度未満の角度を成していることを特徴とする。
さらに、本発明による冷却ユニットは、前記ダンパ部の底部に水を前記ドレンパンへ排出するためのドレンパイプが取り付けられていることを特徴とする。

本発明によるダクトファンモジュールによれば、除霜運転で発生した結露水が滞留することを防止し、効率的に結露水を回収することができる。
また、ダクトファンモジュールを冷却ユニットの側面に取付けた場合には、ダクトの下面に垂れ落ちた水を確実に排出できるため、本発明によるダクトファンモジュールを取り付けた冷却ユニットの下流側に配置された他の装置に悪影響を及ぼすことがない。
さらに、ダクトファンモジュールを冷却ユニットの上面に取付けた場合には、冷却ユニットの天井面に付着した結露水を効率的に排出することができる。

本発明の実施例１による冷却ユニットの概略を示す縦断面図である。図１に示した冷却ユニットの筐体に取り付けられるダクトファンモジュール及びダンパ部の概要を示す縦断面図である。図２に示したダクト部の端部構造の一例を示す概要図である。本発明の実施例２による冷却ユニットの概略を示す縦断面図である。図４に示した冷却ユニットの筐体に取り付けられるダクトファンモジュール及びダンパ部の概要を示す縦断面図である。本発明の実施例３による冷却ユニットの概略を示す側面図及び正面図である。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１による冷却ユニットの概略を示す縦断面図である。
図１に示すように、本発明の実施例１による冷却ユニット１０は、内部に略直方体状の空間を形成し、その下部にドレンパン１８を備えた筐体１２と、当該筐体１２の内部に配置される熱交換器２０と、上記筐体１２の後方側面に取り付けられた吸入フード１４と、上記筐体１２の前方側面に取り付けられたダクトファンモジュール１００と、を備えている。

筐体１２は、例えば直方体の形状を有しており、その側面のうちの１つ（後方側面１２ａ）には筐体１２の外部と連通する吸入フード１４が取り付けられる。この吸入フード１４は、下面側に開口部（下面側開口部１４ａ）を備えた箱状である。
一方、筐体１２の側面１２ａと対向する位置の側面（前方側面１２ｂ）の内側には、後述するダンパ部３０が、さらにその外側には、後述するダクトファンモジュール１００が取り付けられる。
冷却ユニット１０は、本実施例においては、例えば脚部１６を介して大型の冷蔵庫や冷凍庫等（図示せず）の底面Ｂに設置されるが、適宜の手段（例えば筐体１２の天井面に連結されたワイヤ等）を用いて当該冷蔵庫や冷凍庫の天井により垂下されるようにしてもよい。

熱交換器２０は、例えば冷却器であって、吸入フード１４から吸入された空気（外気）に直接接触して空気から抜熱する構成となっている。
また、筐体１２内には、除霜設備として、除霜運転時に熱交換器２０を温めるためのデフロストガス供給機構やヒータ、あるいは熱交換器２０に散水するための散水機構等（いずれも図示せず）が備えられている。

ここで、除霜設備としてデフロストガス供給機構やヒータを用いる場合には、除霜時にダンパ部３０が遮蔽されて筐体１２の内部がほぼ密閉状態とされるが、散水機構を用いる場合には、ダンパ部３０は特に配置されなくても良い。
このような構成により、筐体１２の内部において除霜運転時に霜が融解した水は、ドレンパン１８内に溜められ、その後、排出ポンプ等の適宜の手段を介して外部に排出される（矢印Ｄ１参照）。

図２は、図１に示した冷却ユニットの筐体に取り付けられるダクトファンモジュール及びダンパ部の概要を示す縦断面図である。
本発明の実施例１によるダクトファンモジュール１００は、両端が開口した筒状のダクト部１１０と、ダクト部１１０の一端側の内部に取り付けられたファンユニット１２０と、を備える。

ダクト部１１０は、断面円形又は多角形の筒状の部材であって、図２に示すように、その中心軸Ｘ及び下面（下端部）１１２は、水平面に対して所定角度αだけ傾斜した態様で配置される。
このとき、ダクト部１１０の上流側の開口端部（取付端部）１１３と中心軸Ｘ及び下面（下端部）１１２とのなす角度はβであり、α＋β＝９０度となる。すなわち、βは９０度未満であるが、７５度前後とすることもできる。

ダクト部１１０の上流側の開口端部１１３に取り付けられたダンパ部３０は、矩形筒状のダンパケース３０ａに、複数のシャッタ３２がシャフト３１を介して回動自在に取り付けられている。
複数のシャッタ３２は、後述するファンユニット１２０側に開閉するように構成されており、ファンユニット１２０の送風機１２１が駆動されて筐体１２の内部から外部へ空気が排出されるときは、その空気の圧力により開放位置Ｐ１に回動し、送風機１２１の駆動が停止されると自重により下がって閉鎖位置Ｐ２に戻る。
また、ダンパケース３０ａの底部には、除霜運転により生じた結露水を筐体１２のドレンパン１８に排出する（矢印Ｄ２参照）ためのドレンパイプ３３が取り付けられている。

ダクト部１１０の下流側の開口端部１１４側の内面に取り付けられるファンユニット１２０は、羽根車１２２を有する送風機１２１と、送風機１２１をダクト部１１０に固定するステイ１２３とを備える。
送風機１２１が回転駆動すると、羽根車１２２の回転によりダンパ部３０のシャッタ３２が開き、吸入フード１４の下面側開口部１４ａから筐体１２内に空気が吸い込まれ、熱交換器２０にて冷却された空気がダクト部１１０から矢印Ａ２の方向に排出される。
そして、ダクト部１１０から排出された冷気は、ダクト部１１０に接続された供給配管（図示せず）を介して冷蔵庫や冷凍庫等に供給される。

図３は、図２に示したダクト部の端部構造の一例を示す概要図であって、図３（ａ）はダクト部を上流側から見た状態を示し、図３（ｂ）はダクト部を下流側から見た状態を示す。
図３（ａ）に示すように、ダクト部１１０の上流側に配置された開口端部１１３は、中央部にダクト部１１０と連通する貫通穴が形成された板状部材として構成され、複数の締結穴１１５が形成されている。
そして、ダクト部１１０は、開口端部１１３の締結穴１１５に挿入したボルト等の締結手段を介して、筐体１２の前方側面１２ｂに取り付けられる。

一方、ダクト部１１０の下流側に配置された開口端部１１４は、図３（ｂ）に示すように、中央部にダクト部１１０と連通する貫通穴が形成された板状部材として構成され、複数の締結穴１１５が形成されている。また、ダクト部１１０における開口端部１１４の近傍には、上記した羽根車１２２を有する送風機１２１が、ステイ１２３を介して取り付けられている。
そして、ダクト部１１０は、開口端部１１４の締結穴１１５に挿入したボルト等の締結手段を介して、下流に配置された冷蔵庫や冷凍庫等に接続する供給配管（図示せず）に取り付けられる。

次に、本発明の実施例１による冷却ユニット１０の動作を、除霜設備としてデフロストガス供給機構を適用した場合について説明する。
まず、冷却ユニット１０が冷却運転する場合、熱交換器２０を駆動しつつ、ダクトファンモジュール１００の送風機１２１を回転駆動させる。

送風機１２１が回転駆動すると、羽根車１２２が回転してダクト部１１０内部の空気が矢印Ａ２の方向に排出されるため、図２に示すように、ダンパ部３０のシャッタ３２が開放位置Ｐ１まで回動する。
そして、図１に示すように、筐体１２内部でダクトファンモジュール１００に向かう空気の流れが生じる（矢印Ａ３参照）。

筐体１２内部に矢印Ａ３に向かう空気の流れが生じると、吸入フード１４から外気が吸入される（矢印Ａ１参照）。
このような一連の空気の流れにより、吸入フード１４から吸入された外気は、熱交換器２０を通る際に抜熱され、ダクトファンモジュール１００のダクト部１１０から冷気として排出される。

一方、冷却運転によって筐体１２内部の熱交換器２０やダクトファンモジュール１００の上流側に配置されたダンパ部３０等に付着した霜あるいは氷塊を除去する除霜運転を行う場合、熱交換器２０及びダクトファンモジュール１００の送風機１２１の駆動を停止する。
すると、ダクトファンモジュール１００のダクト部１１０からの排気が止まるため、ダンパ部３０のシャッタ３２が閉鎖位置Ｐ２に位置するように回動する。
これにより、筐体１２の内部は、ダンパ部３０を境に外部に対して密閉される状態となり、吸入フード１４からの外気の吸入も止まる。

この状態で、熱交換器２０のデフロストガス供給機構を駆動してホットガスによる除霜動作を行い、熱交換器２０や筐体１２内部等に付着した霜あるいは氷塊を融解させる。
そして、融解した霜あるいは氷塊は水となり、筐体１２の底面に設けられたドレンパン１８に滞留し、その後、所定の排出手段により筐体１２の外部に排出される。

一方、ダンパ部３０のシャフト３１やシャッタ３２に付着していた水は、ダンパケース３０ａの底部に設けられたドレンパイプ３３を通って筐体１２内部のドレンパン１８に排出される。
また、除霜運転時にダクト部１１０内で融解した水が生じたとしても、ダクト部１１０の下面（下端部）１１２がダンパ部３０に向けて傾斜する形状となっているため、水はダクト部１１０からダンパ部３０側に流れ、上記ドレンパイプ３３から外部に排出される。

以上のような構成を備えることにより、本発明の実施例１による冷却ユニット１０は、ダクトファンモジュール１００におけるダクト部１１０の下面（下端部）１１２が、上流に配置された筐体１２側に向けて傾斜する形状となっているため、除霜運転後にダクト部１１０内に水が生成されたとしても、当該水がダクト部１１０に滞留することがない。
このため、除霜運転後に冷却運転に戻した後に、ダクトファンモジュール１００から排出される冷気（風）に押されて下流側に流れることもないため、冷却ユニット１０の下流側に配置された他の装置等に悪影響を及ぼすことを防止できる。

＜実施例２＞
図４は、本発明の実施例２による冷却ユニットの概略を示す縦断面図である。なお、実施例２において、図１及び図２に示した実施例１と同一又は共通の機能又は構成を有するものについては、同一の符号を付して再度の説明を省略する。
図４に示すように、本発明の実施例２による冷却ユニット１０は、下部にドレンパン１８を有する筐体１２と、当該筐体１２の内部に配置される熱交換器２０と、上記筐体１２の側面のうちの１つに取り付けられた吸入フード１４と、上記筐体１２の側面のうちの他の１つの取り付けられたダクトファンモジュール２００と、を備えている。

図５は、図４に示した冷却ユニットの筐体に取り付けられるダクトファンモジュール及びダンパ部の概要を示す縦断面図である。
本発明の実施例２によるダクトファンモジュール２００は、両端が開口した筒状のダクト部２１０と、ダクト部２１０の他端側の内部に取り付けられたファンユニット２２０と、を備える。

ダクト部２１０は、図５に示すように、一方の開口端２１３と他方の開口端２１４とが鉛直方向に平行配置されるとともに、下面（下端部）２１２が水平面に対して所定角度αだけ傾斜した筒状の形状を有する部材として形成される。
すなわち、ダクト部２１０は、上流側の開口端部２１３から下流側の開口端部２１４に向けて、下面（下端部）２１２が傾斜しつつ断面積が縮小する形状を有する。
また、上流側の開口端部２１３及び下流側の開口端部２１４は、実施例１の場合と同様に、図３に示すものと同一の構成として形成されている。

ダクト部２１０の上流側の開口端部２１３に取り付けられたダンパ部３０は、実施例１と同様に、矩形筒状のダンパケース３０ａに、複数のシャッタ３２がシャフト３１を介して回動自在に取り付けられており、後述するファンユニット２２０の送風機２２１が駆動されて筐体１２の内部から外部へ空気が排出されるときは、その空気の圧力により開放位置Ｐ１に回動し、送風機２２１の駆動が停止されると自重により下がって閉鎖位置Ｐ２に戻る。
また、ダンパケース３０ａの底部には、除霜運転により生じた結露水を筐体１２のドレンパン１８に排出するためのドレンパイプ３３が取り付けられている。

ダクト部２１０の下流側の開口端部２１４側の内面に取り付けられるファンユニット２２０は、羽根車２２２を有する送風機２２１と、送風機２２１をダクト部２１０に固定するステイ２２３とを備える。
送風機２２１が回転駆動すると、実施例１と同様に、羽根車２２２の回転によりダンパ部３０のシャッタ３２が開くとともに吸入フード１４の下面側開口部１４ａから筐体１２内に空気が吸い込まれ、熱交換器２０にて冷却された空気がダクト部２１０から矢印Ａ２の方向に排出される。
そして、ダクト部２１０から排出された冷気は、ダクト部２１０に接続された供給配管（図示せず）を介して冷蔵庫や冷凍庫等に供給される。

次に、本発明の実施例２による冷却ユニット１０の動作を、除霜設備としてデフロストガス供給機構を適用した場合について説明する。
本発明の実施例２による冷却ユニット１０において、冷却運転によって筐体１２内部の熱交換器２０やダクトファンモジュール２００のダンパ部３０等に付着した霜あるいは氷塊を除去する除霜運転を行う場合、熱交換器２０及びダクトファンモジュール２００の送風機２２１の駆動を停止する。
すると、ダクトファンモジュール２００のダクト部２１０からの排気が止まるため、ダンパ部３０のシャッタ３２が閉鎖位置Ｐ２に位置するように回動し、吸入フード１４からの外気の吸入も止まる。

このとき、ダンパ部３０のシャフト３１やシャッタ３２に付着していた水は、ダンパケース３０ａの底部に設けられたドレンパイプ３３を通って筐体１２内部のドレンパン１８に排出される。
また、除霜運転時にダクト部２１０内で融解した水が生じたとしても、ダクト部２１０の下面（下端部）２１２がダンパ部３０に向けて傾斜する形状となっているため、水はダクト部２１０からダンパ部３０側に流れ、上記ドレンパイプ３３から外部に排出される。

以上のような構成を備えることにより、本発明の実施例２による冷却ユニット１０は、ダクトファンモジュール２００におけるダクト部２１０の下面（下端部）２１２が、上流に配置された筐体１２側に向けて傾斜する形状となっているため、実施例１と同様に、除霜運転後にダクト部２１０内に水が生成されたとしても、当該水がダクト部２１０に滞留することがない。
また、上記の効果に加えて、ダクト部２１０の上流側の開口端部２１３と下流側の開口端部２１４とが鉛直方向に平行配置されるため、ダクトファンモジュール２００を介して、その上流側に配置された冷却ユニット１０の筐体１２と下流側に配置された供給配管との接続が容易となる。

＜実施例３＞
図６は、本発明の実施例３による冷却ユニットの概略を示す図であって、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は正面図を示す。図６において、図１〜図５と同一の符号が付されている構成については、実施例１又は２で説明したものと同一又は同等の部分を表しているので、その説明は省略する。

実施例１及び２は空気が筐体１２の側面から吹き出す形態であるが、この実施例３は、筐体５１２の上面（天井面）から空気が吹き出す形態の例である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）において、冷却ユニット５１０の筐体５１２の天井面５１２ａは、水平面に対して角度αの傾斜を有しており、この天井面５１２ａに図１〜図３に示されたダクトファンモジュール１００の上流側開口端部１１３が取り付けられている。また、ダクト部１１０の中心軸Ｘ（すなわちダクトファンモジュール１００の中心軸）と開口端部（取付端部）１１３（すなわち天井面５１２ａ）との成す角度はβである。なお、符号５１２ｂは外気の取入口を示している。
冷却ユニット５１０の設置時には、中心軸Ｘは垂直に設定される。そして、筐体５１２内には熱交換器２０や除霜設備（図示せず）が配置され、また必要に応じて、ダクトファンモジュール１００の上流側又は下流側には、除霜時に筐体内を封鎖するダンパやシャッタ等が設けられる。

以上の説明から明らかなように、この実施例３においては、筐体５１２の天井面５１２ａの内壁（下面側）が水平面に対してαの角度を成す傾斜面となっているので、天井面５１２ａの内壁に結露水が付着したとしても、その傾斜に沿って結露水が筐体５１２の側面内壁に案内されて、効率的にドレンパン１８に落下させ、排水口１８ａから排出することができる。
なお、この実施例３においても、実施例２で説明したダクトファンモジュール２００の構成を採用することができる。

なお、本発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、種々の改変を施すことがで
きる。
例えば、実施例１及び２において、ダンパ部に複数のシャッタが設けられる場合を例示したが、シャッタは１つであっても良い。

また、ダクトファンモジュールのファンよりも上流側にシャッタを設けるものとしたが、このシャッタを設ける代わりに、ダクトファンモジュールのファンよりも下流側、すなわちダクトファンモジュールの開口端部に、締結孔を利用して風圧で開閉するダンパ（図示せず）を設置しても良い。
さらに、上記の説明においては、ホットガスを用いた除霜方式を併用するものとして説明したが、本発明は特にこれのみに限定されることはなく、ヒータ、散水又はこれらの組合せ等によるあらゆる除霜方式を併用するものであっても良いことは当然である。

１０、５１０冷却ユニット
１２、５１２筐体
１４吸入フード
１８ドレンパン
２０熱交換器
２２スペーサ
３０ダンパ部
３１シャフト
３２シャッタ
３３ドレンパイプ
１００、２００ダクトファンモジュール
１１０、２１０ダクト部
１２０、２２０ファンユニット
１２１、２２１送風機
１２２、２２２羽根車
１２３、２２３ステイ
５１２ａ天井面

Claims

筐体と、前記筐体の内部に配置された熱交換器と、前記筐体の内部の下部に設けられたドレンパンと、取付端部を介して前記筐体の側面に取り付けられたダクトファンモジュールと、前記ダクトファンモジュールの前記筐体側に設けられ、前記筐体内部と外部を遮蔽可能な複数のシャッタと、を有し、
前記ダクトファンモジュールは、両端が開口し、一端に前記取付端部が設けられた筒状のダクト部と、前記ダクト部の内部に取り付けられたファンユニットと、前記ダクト部の一端側に連続するように前記筐体の内部に設けられ、前記複数のシャッタが配置されたダンパ部と、を備え、
前記ダクト部は、少なくとも下端部と、前記取付端部との成す角度が９０度未満であり、
前記複数のシャッタは、前記ダンパ部に設けられた複数のシャフトに回転自在に取り付けられ、前記ファンユニットの駆動により前記筐体内部から外部へ空気が排出されるときはその空気の圧力により開放位置に回動し、前記ファンユニットが停止されると自重により閉鎖位置に戻るようにされており、
前記複数のシャフトは、前記熱交換器と平行に配置されている
ことを特徴とする冷却ユニット。
前記ダクト部は円筒状又は角筒状であり、その中心軸が前記取付端部から９０度未満の角度を成している
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却ユニット。
前記ダンパ部の底部に水を前記ドレンパンへ排出するためのドレンパイプが取り付けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却ユニット。