JP6762247B2 - 冷凍冷蔵装置 - Google Patents

Description

本発明は、２系統の冷凍サイクルを有するとともに、蒸発器が集約された冷凍冷蔵装置に関する。本発明の冷凍冷蔵装置は、特にショーケースに適用されて好適である。

本発明に係る冷凍冷蔵装置は、２系統の冷凍サイクルを有するとともに、蒸発器が集約されているが、同様の冷凍冷蔵装置は例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の冷凍冷蔵装置（冷凍装置）では、一方の冷凍サイクル（冷凍回路）に能力可変式の圧縮機（インバータ圧縮機）が設けられ、他方の冷凍サイクルに別の圧縮機が設けられている。両冷凍サイクルの蒸発器は、一つの蒸発器に集約されており、当該蒸発器内において、インバータ圧縮機を有する一方の冷凍サイクルの蒸発管は下側の領域に配管され、他方の冷凍サイクルの蒸発管は上側の領域に配管されている（特許文献１の請求項１）。蒸発器の最下端には、除霜ヒータが設けられている。

特許文献１において、冷蔵庫本体の天井壁の上方には冷却ダクトが形成されており、この冷却ダクト内に蒸発器と庫内ファンが設けられている。冷却ダクトの前端側には、下方に開口して冷蔵庫本体に連通する吸込口が形成されており、吸込口には庫内ファンが設けられている。冷却ダクトの後端側には吹出口が形成されており、庫内ファンにより吸込口を介して冷却ダクト内に吸い込まれた庫内空気は、蒸発器により冷却されたのち、吹出口より冷蔵庫本体内に吹き出されるようになっている。蒸発器は、冷却ダクトを区画する上壁の内面に密着するように固定されており、冷却ダクトの下壁と蒸発器の下端との間には間隙が形成されている。ドレン水は、上記の間隙を通って排水されるように構成されている。

特許文献１において、冷却運転時には、庫内温度が所定の温度となるように、インバータ圧縮機の増減速制御が行われ、庫内負荷の増加や、周囲温度の上昇により、インバータ圧縮機のみでは能力不足と判断された場合には、他方の冷凍サイクルの圧縮機が駆動されるようになっている。つまり、インバータ圧縮機を有する一方の冷凍サイクルが、常態的に作動されるメインの冷凍サイクルであり、他方の冷凍サイクルが、補助的に作動されるサブの冷凍サイクルとされている。

特許第５４０５０１１号公報

特許文献１のように、下方側に開口された吸込口に指向するように庫内ファンが設けられていると、当該庫内ファンにより冷却ダクト内に吸い込まれた庫内空気の大部分は、冷却ダクト内の上壁面に衝突して変向されたのち、該上壁面に沿って流れる。このため、特許文献１のように常態的に駆動されるメインの冷凍サイクルを構成する蒸発管が蒸発器の下方側に配されている形態では、当該蒸発管に庫内空気を効率的に接触させることが難しく、常態時における蒸発器による冷却効率や冷却能力が低下する不利がある。

本発明は以上のような従来の冷凍装置の抱える問題を解決するためになされたものであり、常態時における蒸発器の冷却効率の向上を図り、より冷却性能に優れた冷凍冷蔵装置を提供することにある。

本発明は、常態的に駆動されるメインの冷凍サイクル１１と、臨時的に駆動されるサブの冷凍サイクル１２と、冷気循環路４７内に配置されて、これら２つの冷凍サイクル１１・１２により共用された一つの集約蒸発器３２とを備える冷凍冷蔵装置を対象とする。集約蒸発器３２は、冷気循環路４７の冷気流通方向と交差する方向に間隔を開けて並設された複数枚のフィン５５からなるフィン群５６と、各フィン５５を貫通して配管された冷凍サイクル１１・１２を構成する蒸発管５７・５８とを有する。集約蒸発器３２が配置された冷気循環路４７内に、気体流量の大きな第１の循環領域４７ａと、該第１の循環領域４７ａよりも気体流量が小さな第２の循環領域４７ｂとが形成されている。そして、メインの冷凍サイクル１１の蒸発管５７が第１の循環領域４７ａ側に配置され、サブの冷凍サイクル１２の蒸発管５８が第２の循環領域４７ｂ側に配置されていることを特徴とする。

具体的には、冷気循環路４７内の上方側に気体流量の大きな第１の循環領域４７ａが形成され、冷気循環路４７内の下方側に該第１の循環領域４７ａよりも気体流量が小さな第２の循環領域４７ｂが形成されており、メインの冷凍サイクル１１の蒸発管５７が集約蒸発器３２の上方側に配置され、サブの冷凍サイクル１２の蒸発管５８が集約蒸発器３２の下方側に配置されており、集約蒸発器３２の除霜を担う除霜ヒータ６１が、集約蒸発器３２の最下端部に配されている形態を採ることができる。

両冷凍サイクル１１・１２を構成する蒸発管５７・５８に対する冷媒の入口５７ａ・５８ａが、冷気流通方向の風下側に配置され、蒸発管５７・５８に対する冷媒の出口５７ｂ・５８ｂが冷気流通方向の風上側に配置されている形態を採ることができる。

本発明に係る冷凍冷蔵装置においては、集約蒸発器３２が配置された冷気循環路４７内に、気体流量の大きな第１の循環領域４７ａと、該第１の循環領域４７ａよりも気体流量が小さな第２の循環領域４７ｂとを形成した。加えて、メインの冷凍サイクル１１を構成する蒸発管５７を、気体流量の大きな第１の循環領域４７ａ側に配置した。以上より、メインの冷凍サイクル１１のみが運転される常態においては、冷気循環路４７内に吸い込まれた庫内空気のうち、より大量の空気を蒸発管５７に接触させることができるので、庫内空気と蒸発管５７との間の熱交換をより効率的に行うことができる。以上より、本発明によれば、常態時における蒸発器の冷却効率の向上を図り、より冷却性能に優れた冷凍冷蔵装置を得ることができる。

具体的には、冷気循環路４７内の上方側に気体流量の大きな第１の循環領域４７ａが形成され、冷気循環路４７内の下方側に第２の循環領域４７ｂが形成され、メインの冷凍サイクル１１の蒸発管５７が集約蒸発器３２の上方側に配置され、サブの冷凍サイクル１２の蒸発管５８が集約蒸発器３２の下方側に配置された形態を採ることができる。このときに、集約蒸発器３２の除霜を担う除霜ヒータ６１が、集約蒸発器３２の最下端部に配されていると、除霜ヒータ６１の発熱により形成された暖気が上昇することで、上方側の蒸発管５７に対して優先的に除霜を行うことができる。従って、特に蒸発管５７に付着の霜を、より効率的に除霜することができる。

両冷凍サイクル１１・１２を構成する蒸発管５７・５８に対する冷媒の入口５７ａ・５８ａが、冷気流通方向の風下側に配置され、蒸発管５７・５８に対する冷媒の出口５７ｂ・５８ｂが冷気流通方向の風上側に配置されていると、蒸発管５７の表面温度を、相対的に風下側を低温とし、風上側を高温とすることができる。これにより、冷気循環路４７内に吸い込まれた庫内空気と、蒸発管５７の表面温度との温度差を小さくすることができるので、蒸発管５７の表面に多量に着霜することを効果的に防ぐことができる。

本発明に係る冷凍冷蔵装置が適用されるショーケースの要部の縦断側面図である。 ショーケースの概略構造を示す正面図である。 ショーケースの概略構造を示す縦断側面図である。 冷凍サイクルの構成図である。 蒸発器の概略構造を示す横断平面図である。 凝縮器の概略構造を示す縦断側面図である。

（実施例） 図１ないし図６に、本発明に係る冷凍冷蔵装置をリーチイン型のショーケースに適用した実施例を示す。本実施例における前後、左右、上下とは、図１、図２、図３、及び図５に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。図２、及び図３に示すように、本実施例に係るリーチイン型のショーケースは、断熱箱体からなる本体ケース１を備える。本体ケース１の内部は多段状の棚体２を備えた貯蔵室３となっており、貯蔵室３の前面に設けたスライドドア４を開閉することにより、食品や飲料などの貯蔵対象を出し入れできる。本体ケース１の下側に区画された機械室５の内部には、貯蔵室３の内部を一定温度に冷却するための冷凍冷蔵装置の要部が収容されている。また、貯蔵室３の上部には熱交換部としてのダクト６が区画されており、当該ダクト６の内部にも冷凍冷蔵装置の一部が配置されている。

図４において冷凍冷蔵装置は、第１冷凍サイクル（メインの冷凍サイクル）１１と第２冷凍サイクル（サブの冷凍サイクル）１２の２系統の冷凍サイクルを備えている。第１冷凍サイクル１１は、回転数が可変のインバータ圧縮機１４と、凝縮器１５と、ドライヤー１６と、膨張器１７と、蒸発器１８と、アキュムレータ１９を冷媒配管２０でループ状に接続して構成される。第２冷凍サイクル１２は、回転数が一定の一定速圧縮機２４と、凝縮器２５と、ドライヤー２６と、膨張器２７と、蒸発器２８と、アキュムレータ２９を冷媒配管３０でループ状に接続して構成される。第１冷凍サイクル１１の蒸発器１８と、第２冷凍サイクル１２の蒸発器２８は、一つの集約蒸発器３２として構成されている。同様に、第１冷凍サイクル１１の凝縮器１５と、第２冷凍サイクル１２の凝縮器２５は、一つの集約凝縮器３３として構成されている。

図３において、符号３４は、凝縮ファンを示しており、先の第１冷凍サイクル１１・第２冷凍サイクル１２の構成要素のうち、圧縮機１４・２４、凝縮器１５・２５（集約凝縮器３３）、および一個の凝縮器ファン３４が、機械室５内に配置されている。蒸発器１８・２８（集約蒸発器３２）、及び該集約蒸発器３２に貯蔵室３内の庫内空気を送給するための蒸発器ファン４０が、上方側のダクト６内に配置されている。

図６に示すように、集約凝縮器３３は、機械室５の底壁に固定されるケーシング３５と、ケーシング３５の後面に固定される風導３６を備えており、ケーシング３５の内部にフィン群３７を配置し、各冷凍サイクル１１・１２の凝縮管３８・３９をフィン群３７に折返し配置して、フィン群３７を共用している。風導３６の内部にフィン群３７および凝縮管３８・３９に冷却空気を送給する、先の凝縮器ファン３４が配置されている。

図１に示すように、集約蒸発器３２が配されるダクト６の前方側には吸込口４５が開口され、後方側には熱交換後の冷気を貯蔵室３に向けて送り出すための送給口４６が開口されており、ダクト６と、本体ケース１の上壁面１ａとの間には、吸込口４５から吸い込まれた庫内空気を、集約蒸発器３２により熱交換して冷気としたのち、送給口４６より貯蔵室３に向けて送り出すための冷気循環路４７が形成されている。ダクト６は、後方側に向かって下がる傾斜姿勢に形成されており、従って、冷気循環路４７は、後方に行くに従って漸次流路幅が大きくなる拡幅状に形成されている。また、集約蒸発器３２等より排出された除霜水（ドレン水）は、傾斜姿勢に形成されたダクト６に沿って前方から後方に向かって流れたのち、ダクト６の後端に接続された排水管４８を介して庫外に排出されるようになっている。

吸込口４５の上方には、庫内空気をダクト６の冷気循環路４７内に吸い込んで、庫内空気を集約蒸発器３２に送り込むための蒸発器ファン４０が配されている。蒸発器ファン４０は、通風路を有するハウジング５０と、通風路内に組み付けられた回転翼体５１と、回転翼体５１を回転させるモーター５２とを含む軸流ファンである。蒸発器ファン４０は、モーター５２の回転軸が真下を向く鉛直姿勢で吸込口４５の上方に配されており、蒸発器ファン４０により吸込口４５から吸い込まれた庫内空気の大部分は、上方に進んで本体ケース１の上壁面１ａに衝突したのち、当該上壁面１ａに沿って後方側に変向されるようになっている。以上より、ダクト６の冷気循環路４７内の上壁面に沿う上方側には、空気流量の大きな上循環領域４７ａ（第１の循環領域）が形成され、冷気循環路４７の下方側には、該上循環領域４７ａよりも空気流量が小さな下循環領域４７ｂ（第２の循環領域）が形成される。

図５に示すように、集約蒸発器３２は、冷気循環路４７の冷気流通方向（前後方向）に伸びるとともに、該冷気流通方向（前後方向）と交差する方向（左右方向）に等間隔を置いて並設された複数枚のフィン５５からなるフィン群５６と、フィン群５６を貫通して配管された各冷凍サイクル１１・１２の蒸発管５７・５８と、フィン群５６の左右両端に配されたエンドプレート５９・５９とを備えている。各冷凍サイクル１１・１２を構成する蒸発管５７・５８は、左右方向に延びる直管部と、直管部を連結するＵ字状の湾曲部とが連続する一筆書き状に形成されている。それぞれの蒸発管５７・５８の冷媒の入口５７ａ・５８ａは後端側に形成され、冷媒の出口５７ｂ・５８ｂは前端側に形成されており、冷媒の入口５７ａ・５８ａから蒸発管５７・５８内に送給された冷媒は、蛇行しながら後方から前方に向かって進み、冷媒の出口５７ｂ・５８ｂから送出されるようになっている。

図１に示すように、集約蒸発器３２は、第１冷凍サイクル１１を構成する蒸発器１８が上方側に位置し、第２冷凍サイクル１２を構成する蒸発器２８が下方側に位置する、上下二段状に構成されており、その上端面が本体ケース１の上壁面１ａに接する状態で冷気循環路４７内に固定されている。以上のように冷気循環路４７内に集約蒸発器３２を固定したとき、該集約蒸発器３２の第１冷凍サイクル１１の蒸発管５７が上循環領域４７ａ側に配置され、第２冷凍サイクル１２の蒸発管５８が下循環領域４７ｂ側に配置される。

図１に示すように、集約蒸発器３２の下面には、除霜ヒータ６１が装着されている。かかる除霜ヒータ６１は、シーズヒータであり、フィン群の下面に形成された装着溝６２に嵌合された状態で蛇行状に配管されている。

以上のようなショーケースでは、第１冷凍サイクル１１が常態的に駆動されるメインの冷凍サイクルとして運転されるのに対して、第２冷凍サイクル１２は第１冷凍サイクル１１だけでは貯蔵室３内の温度（庫内温度）を所定の温度以下に維持できない場合にのみ、臨時的に駆動されるサブの冷凍サイクルとして運転される。インバータ圧縮機１４は、予め運転制御部に格納されたコントロール冷却特性に従うように、回転速度が増減制御されるようになっており、より具体的には、所定のサンプリング時間ごとに検出された庫内温度から算出される温度降下度と、予め格納されているコントロール冷却特性とを比較し、温度降下度がコントロール冷却特性に近づくように、インバータ圧縮機１４が増速制御、或いは減速制御されるようになっている。

このように第１冷凍サイクル１１のみが運転される常態においては、集約蒸発器３２による熱交換は、上方側の蒸発管５７のみで行われる。このとき、第１冷凍サイクル１１を構成する上方側の蒸発管５７は、空気流量の大きな上循環領域４７ａ側に配置されているため、冷気循環路４７内に吸い込まれた庫内空気のうち、より大量の空気を蒸発管５７に接触させることができる。従って、庫内空気と蒸発管５７との間の熱交換をより効率的に行うことができる。

また、蒸発管５７の冷媒の入口５７ａを、冷気流通方向の風下側である後方側に配置し、冷媒の出口５７ｂを、冷気流通方向の風上側である前方側に配置したので、蒸発管５７の表面温度を、相対的に後方側を低温とし、前方側を高温とすることができる。これにより、冷気循環路４７内に吸い込まれた庫内空気と、蒸発管５７の表面温度との温度差を可及的に小さくすることができるので、蒸発管５７の表面に多量に着霜が生じることを効果的に防ぐことができる。

また、ダクト６を後方側に向かって下がる傾斜姿勢に形成して、冷気循環路４７を後方に行くに従って漸次流路幅が大きくなる拡幅状に形成したので、冷気循環路４７の前方側における空気流速に比べて、冷気循環路４７の後方側における空気流速を遅くすることができる。これにより、表面温度が相対的に低い蒸発管５７の後方側において、より低速で庫内空気を流して、蒸発管５７と庫内空気との接触機会を増やすことができるので、集約蒸発器３２による熱交換率を向上させることができる。

また、スライドドア４の開閉が頻繁に行われる、周囲温度が急激に上昇する、或いは庫内負荷が増加する等の様々な理由により、インバータ圧縮機１４を所定速度以上で駆動させているにもかかわらず、庫内温度が上昇していく場合には、第１冷凍サイクル１１のみでは能力不足であり、第１冷凍サイクル１１が過負荷状態に陥っていると判断されて、一定速圧縮機２４が駆動され、第２冷凍サイクル１２が運転される。これにより、第１冷凍サイクル１１を構成する上方側の蒸発管５７だけでなく、第２冷凍サイクル１２を構成する下方側の蒸発管５８によっても、冷気循環路４７内に吸い込まれた庫内空気に対する熱交換が行われる。このように両冷凍サイクル１１・１２が運転されると、両蒸発管５７・５８を使って庫内空気に対する熱交換を行うことが可能となり、集約蒸発器３２の冷却能力が向上するため、過負荷状態からより短時間で脱出できる。

除霜運転を行う場合には、蒸発器ファン４０を含む冷凍冷蔵装置の全体が停止された状態で、除霜ヒータ６１に通電されて、該除霜ヒータ６１が発熱される。本実施例では、常態的に運転される第１冷凍サイクル１１を構成する蒸発管５７を集約蒸発器３２の上方側に配するとともに、除霜ヒータ６１を集約蒸発器３２の最下部に形成したため、除霜ヒータ６１の発熱により形成された暖気が上昇することで、上方側の蒸発管５７に対して優先的に除霜が行われる。従って、特に蒸発管５７に付着の霜を、より効率的に除霜することができる。

上記実施例においては、冷気循環路４７の上方側に第１の循環領域４７ａを形成し、下方側に第２の循環領域４７ｂを形成したが、本発明は上記実施例に限られず、冷気循環路４７内に庫内空気を案内するためのガイド構造を設けることで、冷気循環路４７内に空気流量の異なる２つの循環領域を形成してもよく、要は、空気流量の大きな第１の循環領域４７ａに第１冷凍サイクル１１を構成する蒸発管５７を配置すればよい。

１１ メインの冷凍サイクル（第１冷凍サイクル）
１２ サブの冷凍サイクル（第２冷凍サイクル）
３２ 集約蒸発器
４７ 冷気循環路
４７ａ 第１の循環領域（上循環領域）
４７ｂ 第２の循環領域（下循環領域）
５５ フィン
５６ フィン群
５７ 蒸発管
５８ 蒸発管
６１ 除霜ヒータ

Claims (3)

1. 常態的に駆動されるメインの冷凍サイクル（１１）と、臨時的に駆動されるサブの冷凍サイクル（１２）と、冷気循環路（４７）内に配置されて、これら２つの冷凍サイクル（１１・１２）により共用された一つの集約蒸発器（３２）とを備える冷凍冷蔵装置において、
   集約蒸発器（３２）は、冷気循環路（４７）の冷気流通方向と交差する方向に間隔を開けて並設された複数枚のフィン（５５）からなるフィン群（５６）と、各フィン（５５）を貫通して配管された冷凍サイクル（１１・１２）を構成する蒸発管（５７・５８）とを有し、
   集約蒸発器（３２）が配置された冷気循環路（４７）内に、気体流量の大きな第１の循環領域（４７ａ）と、該第１の循環領域（４７ａ）よりも気体流量が小さな第２の循環領域（４７ｂ）とが形成されており、
   メインの冷凍サイクル（１１）の蒸発管（５７）が第１の循環領域（４７ａ）側に配置され、サブの冷凍サイクル（１２）の蒸発管（５８）が第２の循環領域（４７ｂ）側に配置されていることを特徴とする冷凍冷蔵装置。
2. 冷気循環路（４７）内の上方側に気体流量の大きな第１の循環領域（４７ａ）が形成され、冷気循環路（４７）内の下方側に該第１の循環領域（４７ａ）よりも気体流量が小さな第２の循環領域（４７ｂ）が形成されており、
   メインの冷凍サイクル（１１）の蒸発管（５７）が集約蒸発器（３２）の上方側に配置され、サブの冷凍サイクル（１２）の蒸発管（５８）が集約蒸発器（３２）の下方側に配置されており、
   集約蒸発器（３２）の除霜を担う除霜ヒータ（６１）が、集約蒸発器（３２）の最下端部に配されている、請求項１記載の冷凍冷蔵装置。
3. 両冷凍サイクル（１１・１２）を構成する蒸発管（５７・５８）に対する冷媒の入口（５７ａ・５８ａ）が、冷気流通方向の風下側に配置され、蒸発管（５７・５８）に対する冷媒の出口（５７ｂ・５８ｂ）が冷気流通方向の風上側に配置されている、請求項１又は２記載の冷凍冷蔵装置。

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