JP6737640B2 - 冷凍ユニット - Google Patents

Description

本明細書によって開示される技術は、冷却貯蔵庫の冷凍ユニットに関する。

冷却貯蔵庫には、圧縮機、凝縮器、冷却器（蒸発器）等が冷媒管によって循環接続された所謂冷凍サイクルからなる冷凍装置が備えられ、冷却器で行われる熱交換によって貯蔵庫内の空気が冷却される。例えば下記特許文献１に記載の冷蔵庫（冷却貯蔵庫）では、内部が冷蔵室とされる断熱箱体の天井壁に窓孔が設けられ、この窓孔に冷凍ユニットが配されている。すなわち、窓孔の上面を塞ぐように配されたユニット台の上面に圧縮機および凝縮器等が載置され、ユニット台の下面に冷却器が取り付けられて、これらがユニット台を上下に貫通した冷媒配管によって循環接続される。

特開２００５−７７００６号公報

近年、オゾン層破壊や地球温暖化などへの影響に配慮して、上記のような冷凍サイクルで使用されていたフロン系の冷媒から代替冷媒への移行が進められている。目下、代替冷媒として使用されているのは、プロパンやイソブタン等からなる可燃性冷媒である。可燃性冷媒が漏洩して局所的にでも濃度が高くなると、電気部品等を着火源として着火事故を招く虞があるため、安全性を向上させるための技術が求められていた。

本明細書に開示する技術は上記事情に基づいて完成されたものであり、可燃性冷媒を使用した冷凍ユニットの安全性を向上させることを目的とする。

本明細書によって開示される冷凍ユニットは、可燃性冷媒が封入された冷媒管の一部が外部に露出するように配された凝縮器を備えて冷却貯蔵庫に配される冷凍ユニットであって、前記凝縮器の前記冷媒管が露出した部位に対向するように、気体の通過を規制する遮蔽壁が形成され、前記遮蔽壁の前記冷媒管との対向面に、前記可燃性冷媒を検知可能なセンサが取り付けられている冷凍ユニットである。

上記構成によれば、凝縮器の冷媒管が露出した部位から可燃性冷媒が漏洩した場合、漏洩した可燃性冷媒の移動は遮蔽壁によって規制され、遮蔽壁に沿った可燃性冷媒の流路が形成される。よって、冷媒管から可燃性冷媒が漏洩した場合には、当該流路内、すなわち遮蔽壁の冷媒管との対向面近傍において漏洩冷媒の濃度が最も早く上昇すると考えられる。ここにセンサを設置することで、可燃性冷媒の漏洩をいち早く検知して対処することが可能になる。この結果、可燃性冷媒の濃度上昇による着火事故の危険性を低下させ、冷凍ユニットの安全性を向上させることができる。

本明細書によって開示される冷凍ユニットは、前記冷媒管が、前記凝縮器において上下複数段に亘るように蛇行配管すべく直線部と屈曲部とを備え、前記屈曲部が前記凝縮器の外部に露出していてもよい。

冷媒管内に封入された可燃性冷媒は、凝縮器内に蛇行配管された冷媒管の直線部と屈曲部との境界において漏洩しやすい。特に、屈曲部と直線部とを溶接接続する場合には、この接続部分において最も漏洩の可能性が高くなり得る。上記構成によれば、冷媒管の接続部分から可燃性冷媒が漏洩した場合であっても、露出した屈曲部に対向するように設けた遮蔽壁によって漏洩した可燃性冷媒の拡散が規制され、センサ設置箇所における可燃性冷媒の濃度が他に先行して上昇するため、早期の検知が可能となる。

本明細書によって開示される冷凍ユニットは、前記可燃性冷媒が、空気より重いものであって、前記凝縮器が載置され前記遮蔽壁が立設されるユニット台をさらに備え、前記屈曲部は、上下に並べて複数形成されており、前記センサは、前記可燃性冷媒を検知する検知部の検知開口が、上下に並べて形成された複数の前記屈曲部の高さ方向の中央よりも下方に配されるように、前記遮蔽壁に取り付けられていてもよい。

空気よりも重い可燃性冷媒を使用した場合、上記構成において凝縮器等から漏洩した可燃性冷媒は、流下してユニット台の上面に沿って移動する。すなわち、ユニット台の上面と遮蔽壁とによって形成される漏洩冷媒の流路の中でも、下方ほど可燃性冷媒の濃度が高くなる。上記構成によれば、このように可燃性冷媒が集まりやすい下方にセンサ検知部の検知開口が配されるため、早期の検知が可能となる。なお、検知開口は、上下に並べて形成された複数の屈曲部のうち、最も下に配される屈曲部とほぼ同じ高さに配されることが望ましい。

本明細書によって開示される冷凍ユニットにおいて、前記遮蔽壁には、前記センサの前記検知開口の上方を覆うように配される傘部が形成されていてもよい。

冷凍ユニットは、冷却貯蔵庫において、例えば上方が開放された構造の機械室内に配設されることがあり、センサの検知部に油や埃が堆積すると検知感度が低下し、ひいては正常に作動しなくなることが懸念される。上記構成によれば、遮蔽壁に傘部を形成したことにより、検知開口からの異物の侵入を軽減してセンサ検知部を保護し、検知不良を抑制することができる。

本明細書によって開示される冷凍ユニットにおいて、前記センサは、前記検知開口が水平方向を指向するように取り付けられていてもよい。

センサを、検知開口が上方を指向するように取り付けると、検知開口から埃等の異物が侵入しやすく、誤作動や検知不良を起こす可能性が高くなる。逆に、検知開口が下方を指向するように取り付けると、空気よりも重い可燃性冷媒を使用した場合には、可燃性冷媒を検知しにくくなってしまう。上記構成によれば、検知開口は水平に指向することとなり、検知部への異物の侵入を抑制しつつ、漏洩した可燃性冷媒の検知を行いやすい構造となる。

本明細書によって開示される技術によれば、可燃性冷媒を使用した冷凍ユニット、ひいてはそのような冷凍ユニットを備える冷却貯蔵庫の安全性を向上させることができる。

一実施形態に係る冷凍ユニットを備えた冷却貯蔵庫の外観正面図 冷却貯蔵庫の縦断面図 断熱箱体の天井壁に取り付けられた冷凍ユニットを左後方から見た斜視図 断熱箱体の天井壁に取り付けられた冷凍ユニットの平面図 断熱箱体の天井壁に取り付けられた冷凍ユニット（ユニット台下面への冷却器等の取り付け前の状態）の正面図

以下、一実施形態に係る冷凍ユニットを備えた冷却貯蔵庫について、図１から図５に基づいて説明する。以下の説明では、図１における紙面手前側を前（正面）、右側を右、上側を上とする。図３では、紙面左下側が前、右下側が右、紙面手前上側が上となる。なお、複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。

図１および図２に示すように、本実施形態の冷凍ユニット２を備えた冷却貯蔵庫Ｒ１は、縦型の２ドア冷蔵庫であって、内部を貯蔵室１０とする断熱箱体１が底面の四隅に設けられた脚１３によって支持され、断熱箱体１の上面に機械室２０が設けられている。断熱箱体１の前面に形成された開口部には、水平な仕切枠１４が取り付けられて上下２つの開口が形成され、各開口に扉１５が装着されている。貯蔵室１０には棚板１６が設けられており、貯蔵物は棚板１６の上に載置して収容されるようになっている。

機械室２０は、断熱箱体１の天井壁１１の前縁に沿って前面パネル２０Ｆが、左右両側縁に沿って側面パネル２０Ｓが立てられることで画成されている。機械室２０の内部には、本実施形態に係る冷凍ユニット２が配設される。詳しくは、断熱箱体１の天井壁１１に窓孔１２が設けられ、窓孔１２の上面を塞ぐようにユニット台２１が配設される。このユニット台２１の上面に、後面に凝縮器ファン２２Ａ（図４等参照）を備える凝縮器２２および圧縮機２３が載置され、ユニット台２１の下面に冷却器２４が取り付けられて、これらがユニット台２１を上下に貫通した冷媒管２５（図３等参照）によって循環接続される。冷媒管２５内には、プロパンやイソブタンからなる、空気よりも重い可燃性冷媒が封入される。

図２に示すように、窓孔１２の前縁（図２における左側）の下側からは、冷却ダクトを兼ねたドレンパン１７が、断熱箱体１の後壁に向かって下り勾配となるように張設されて、ユニット台２１とドレンパン１７との間に冷却器室３０が形成されている。ユニット台２１が窓孔１２の上面を塞ぐように設置されると、冷却器２４は、冷却器室３０内に浮いた状態で収容される。ドレンパン１７の前側には、モータで駆動される庫内ファン３１が装備され、ドレンパン１７の後側には、冷気の吹出部３２が形成されている。

冷却運転時には、圧縮機２３、庫内ファン３１および凝縮器ファン２２Ａが駆動される。庫内ファン３１の駆動により、図２の矢印に示すように、貯蔵室１０の空気が冷却器室３０内に吸引され、冷却器２４を通過する間に熱交換されて生成された冷気が吹出部３２から貯蔵室１０内に吹き出される、といった具合に循環されることで、貯蔵室１０内が冷却される。なお、本実施形態に係る冷却貯蔵庫Ｒ１では、図示しない庫内サーミスタによって貯蔵室１０内の温度が検知され、この検知温度が設定温度よりも低くなると、圧縮機２３および庫内ファン３１が停止され、検知温度が設定温度よりも高くなると、圧縮機２３および庫内ファン３１が再駆動されるといった制御が繰り返されて、貯蔵室１０内がほぼ設定温度に維持されるようになっている。

図３から図５は、断熱箱体１の天井壁１１に取り付けられた冷凍ユニット２を表している。一定の厚みを有する板状に形成されたユニット台２１は、天井壁１１上面の後寄り（図３の右上方寄り）の位置に、窓孔１２の上方を塞ぐようにして配設される。ユニット台２１の上面において左右中央やや左寄りの位置には、凝縮器２２および圧縮機２３が前後に並ぶように載置され、これらの左側においてユニット台２１を貫通して下方と連結された冷媒管２５によって、ユニット台２１の下方に取り付けられる冷却器２４と循環接続される。冷媒管２５は、凝縮器２２内において、上下複数段に亘って水平方向に延出する直線部２５Ｌと、凝縮器２２の左右両側面においてＵ字状をなすように屈曲された屈曲部２５Ｂと、を有して蛇行配管され、直線部２５Ｌに溶接接続された屈曲部２５Ｂが凝縮器２２の左右両側面において露出している。

本実施形態に係る冷凍ユニット２では、ユニット台２１の上面に、図示しないリレー部品が内部に収容されるリレーボックス４１（電装箱）が、凝縮器２２の右方に間隔を空けて載置される。なお、リレー部品は、冷却貯蔵庫Ｒ１に備えられた各種サーミスタ（図示しない）等からの信号等を中継して、冷却貯蔵庫Ｒ１の運転を制御するために必要とされる部品であるが、収容されるリレー部品の用途や構造は特に限定されるものではない。また、リレーボックス４１の左側壁４１Ｌには、内部に収容される部品や基板等を取り付けるための取付孔や、内部に収容された部品に接続されるリード線を導通するための導通孔を含む、貫通孔４１Ｈが、複数穿孔されている。

リレーボックス４１の後方で圧縮機２３の右方には、ドライブボックス４２（箱体）が載置される。ドライブボックス４２には、圧縮機２３等を制御するための図示しない制御基板を収容される。ドライブボックス４２の左側壁４２Ｌは、内部に収容された制御基板の放熱を行うための放熱板として機能するものであり、貫通孔等のないように形成されて、気体の通過を規制するものとされている。ドライブボックス４２は、図４等に表されているように、後壁がユニット台２１の後縁にほぼ重なるように配設される。

冷凍ユニット２には、図３から図５に示すように、凝縮器２２の右側面と、リレーボックス４１の左側壁４１Ｌとの間に、気体の通過を規制する遮蔽壁５０が配設される。遮蔽壁５０としては、例えば金属製の板材等を必要に応じて折り曲げて使用することができる。気体の通過を規制できるものであれば材質は特に限定されないが、安全性等を考慮すると、難燃性の材料で構成することが好ましい。本実施形態に係る遮蔽壁５０は、ドライブボックス４２の前壁から、ユニット台２１の前縁に至る幅で凝縮器２２の高さとほぼ同じ高さの略矩形状に形成された垂直部５１と、垂直部５１の上側前寄りの位置において水平をなすように屈曲形成された水平部５２（傘部）と、を有する。遮蔽壁５０は、垂直部５１の下側において垂直に屈曲された下縁部５３をユニット台２１の適当な位置に、垂直部５１の後方に延出形成された連結部５４をドライブボックス４２の左側壁４２Ｌに、また水平部５２を凝縮器２２の上壁に、それぞれネジ止めすることで固着される。これにより、凝縮器２２の左右両側面において露出する冷媒管２５の屈曲部２５Ｂと、リレーボックス４１の左側壁４１Ｌとの間に、遮蔽壁５０の垂直部５１が配され、また水平部５２が屈曲部２５Ｂの上方を覆うように配される。

さて、図３ないし図５に示すように、遮蔽壁５０の垂直部５１において凝縮器２２の屈曲部２５Ｂに対向する面には、冷媒管２５内に封入された可燃性冷媒を検知可能なセンサ６０が取り付けられる。センサ６０としては、例えば可燃性冷媒に含まれる特定の化学構造に接触すると抵抗値が変化するような素子を備えた検知部（図示しない）を内部に有し、抵抗値が一定値以上に変化すると警告音を発するように構成されたものを用いることができる。センサ６０には、検知部に繋がる検知開口６１が形成されており、検知開口６１からセンサ６０内に流入して検知部に接触した気体について、上記のような検知が行われる。

センサ６０は、図５等に表されているように、遮蔽壁５０の垂直部５１下縁付近、凝縮器２２の側面において露出した複数の屈曲部２５Ｂのうち、最も下方に位置する屈曲部２５Ｂとほぼ同じ高さにおいて、検知開口６１が水平方向を指向するように取り付けられる。なお、センサ６０は、ユニット台２１の上面が液体の付着等により汚損された場合の影響を受けにくくするため、底面がユニット台２１の上面に直接接触しないように取り付けることが好ましい。

本実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。
上記のように構成された冷凍ユニット２では、可燃性冷媒が封入された冷媒管２５が、凝縮器２２において直線部２５Ｌと屈曲部２５Ｂとを備えて蛇行配管されており、溶接接続される屈曲部２５Ｂと直線部２５Ｌとの境界において可燃性冷媒が漏洩しやすい構造となっている。屈曲部２５Ｂが多数集合して露出されている凝縮器２２の側面付近で可燃性冷媒が漏洩した場合には、屈曲部２５Ｂに対向するように設けられた遮蔽壁５０の垂直部５１によって拡散移動が規制され、垂直部５１の屈曲部２５Ｂとの対向面近傍において漏洩した可燃性冷媒の濃度が最も早く上昇すると考えられる。本実施形態にかかる冷凍ユニット２では、上記部位にセンサ６０を設置することで、可燃性冷媒の漏洩をいち早く検知して対処可能とされている。この結果、可燃性冷媒の濃度上昇による着火事故の危険性を低下させ、冷凍ユニット２、ひいてはこれを備える冷却貯蔵庫Ｒ１の安全性が向上されている。

冷媒管２５内に封入される可燃性冷媒として空気よりも重いものを使用した場合、凝縮器２２等の冷媒管２５から漏洩した可燃性冷媒は、流下してユニット台２１の上面に滞留するか、ユニット台２１の上面と垂直部５１に沿って移動する。本実施形態に係る冷凍ユニット２では、垂直部５１において、これと対向する凝縮器２２の側面に上下に並べて露出されている複数の屈曲部２５Ｂのうち最も下方に配されるものと同じ高さに、センサ６０が取り付けられている。すなわち、センサ６０の検知開口６１は、垂直部５１に沿った流路の中でも可燃性冷媒の濃度が高くなりがちな下方に配されるため、より早期の検知が可能となっている。

本実施形態のように、冷却貯蔵庫Ｒ１において上方が開放された構造の機械室２０内に冷凍ユニット２を配設した場合、設置環境によっては、上方から油や埃が降下することがある。このような油や埃がセンサ６０の検知部に付着すると、検知感度が低下し、ひいては正常に作動しなくなることが懸念される。本実施形態では、遮蔽壁５０の上縁に、センサ６０の上方を覆う水平部５２を形成したことにより、検知開口６１からの異物の侵入を軽減してセンサ６０の検知部を保護し、検知不良を抑制することができる。

本実施形態に係る冷凍ユニット２において、センサ６０は、検知開口６１が水平方向を指向するように取り付けられる。センサ６０を、検知開口６１が上方を指向するように取り付けると、上方からの埃等の異物が検知開口６１内に容易に侵入して、誤作動や検知不良を起こす可能性が高くなる。逆に、検知開口６１が下方を指向するように取り付けると、空気よりも重い可燃性冷媒を使用した場合には、可燃性冷媒が検知開口６１内に流入しにくくなるため、これを検知しにくくなってしまう。本実施形態では、検知開口６１を水平方向を指向するように取り付けたため、検知開口６１内への異物の侵入を抑制しつつ、漏洩した可燃性冷媒を検知しやすい構造となっている。
以上のように、本実施形態に係る冷凍ユニット２は、可燃性冷媒が漏洩した場合に、これをいち早く検知できるものとされており、これにより、冷凍ユニット２、ひいてはこれを備える冷却貯蔵庫Ｒ１の安全性が向上されている。

＜その他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術は、上記記述および図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、遮蔽壁５０が前後方向に延出するように配設したが、このようなものに限定されない。例えば、左右方向に延出するようにして、凝縮器２２等を前側に、リレーボックス４１を後側に配設し、機械室２０前面のパネルから漏洩した可燃性冷媒が流出するようにしてもよい。もしくは、凝縮器２２等を後側に配設して、機械室２０の開放された後面から可燃性冷媒が流出できるように構成してもよい。或いは、リレーボックス４１の周囲を包囲するように遮蔽壁５０を設置してもよい。

（２）本明細書に開示する冷却貯蔵庫Ｒ１は、縦型の２ドア冷蔵庫に限定されない。例えば、横型や４枚扉等の冷却貯蔵庫Ｒ１でも、本明細書が開示する冷凍ユニットを好適に用いることができる。また、冷凍ユニット２は、冷却貯蔵庫Ｒ１の貯蔵室１０の上方に配設されるものに限定されない。例えば貯蔵室１０の側方、下方、もしくは後方に機械室を設けて、冷凍ユニット２を配設してもよい。

Ｒ１： 冷却貯蔵庫
２： 冷凍ユニット
１１： 天井壁
２１： ユニット台
２２： 凝縮器
２３： 圧縮機
２４： 冷却器
２５： 冷媒管
２５Ｂ： 屈曲部
２５Ｌ： 直線部
４１： リレーボックス
４１Ｌ： 左側壁
４２： ドライブボックス
４２Ｌ： 左側壁
５０： 遮蔽壁
５１： 垂直部
５２： 水平部（傘部）
６０： センサ
６１： 検知開口

Claims (3)

1. 可燃性冷媒が封入された冷媒管の一部が外部に露出するように配された凝縮器を備えて冷却貯蔵庫に配される冷凍ユニットであって、
   前記凝縮器の前記冷媒管が露出した部位に対向するように、気体の通過を規制する遮蔽壁が形成され、
   前記遮蔽壁の前記冷媒管との対向面に、前記可燃性冷媒を検知可能なセンサが取り付けられており、
   前記冷媒管が、前記凝縮器において上下複数段に亘るように蛇行配管すべく直線部と屈曲部とを備え、前記屈曲部が前記凝縮器の外部に露出しており、
   前記可燃性冷媒が、空気より重いものであって、
   前記凝縮器が載置され前記遮蔽壁が立設されるユニット台をさらに備え、
   前記屈曲部は、上下に並べて複数形成されており、
   前記センサは、前記可燃性冷媒を検知する検知部の検知開口が、上下に並べて形成された複数の前記屈曲部の高さ方向の中央よりも下方に配されるように取り付けられている冷凍ユニット。
2. 前記遮蔽壁には、前記センサの前記検知開口の上方を覆うように配される傘部が形成されている請求項１に記載の冷凍ユニット。
3. 前記センサは、前記検知開口が水平方向を指向するように取り付けられている請求項１または請求項２に記載の冷凍ユニット。

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