JP6987250B2 - ショーケースおよびクーリングユニット - Google Patents

Description

本発明は、スーパーマーケット、コンビニエンスストアなどの店舗に設置されるショーケースおよび冷凍冷蔵庫の冷却において使用するクーリングユニットに関するものである。

従来から、スーパーマーケット、コンビニエンスストアなどの店舗には、冷蔵または冷凍用のショーケースが設置されている。内蔵型のショーケースには、ショーケースの貯蔵室内の空気と冷媒とを熱交換する冷却器が内蔵されている。ここで、空気を冷却する冷却器には、霜が付きやすい。そこで、冷却器の除霜を行うため、ヒータを有するショーケースが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１４−７７５５３号公報

特許文献１に記載のショーケースでは、冷却器の除霜にヒータを使用している。たとえば、平形、６尺および冷凍食品タイプのショーケースは、冷却運転中において、約１６００Ｗ程度の電力を消費する。これに対し、ショーケースが除霜を行っているときには、ヒータに通電するので、約２０００Ｗ程度の電力を消費する。そして、除霜には約４５分程度かかるので、除霜時におけるエネルギー消費が多くなってしまう。また、近年、冷媒の高効率化に伴って、ショーケースを低電圧で動作させたいという需要がある。低電圧化したときに、除霜にヒータを用いると、ヒータの能力が抑えられてしまい、除霜が長時間になってしまうという課題があった。

そこで、本発明は、消費電力を抑えて除霜を行うことができるショーケースおよびクーリングユニットを提供することを目的とする。

本発明に係るショーケースは、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器を配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置を有し、蒸発器において冷却された空気が送られる貯蔵室を備えるショーケースであって、冷凍サイクル装置は、一端が圧縮機と凝縮器との間を接続する配管に接続され、他端が絞り装置と蒸発器との間を接続する配管に接続されるバイパス配管およびバイパス配管における冷媒の通過または停止を行う通過調整装置を冷媒回路に有し、貯蔵室内の室内温度を検出する室内温度センサーと、送風機駆動周波数に基づく風量で蒸発器を通過させた空気を、貯蔵室に送る室内送風機と、蒸発器の除霜を行うときに、室内温度センサーの検出に係る室内温度に基づき、室内送風機の送風機駆動周波数を制御し、あらかじめ設定された室内上限温度以下に室内温度を制御する制御装置とを備えるものである。
また、本発明に係るクーリングユニットは、圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器を配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置を有し、蒸発器において冷却された空気が室内に送られるクーリングユニットであって、冷凍サイクル装置は、一端が圧縮機と凝縮器との間を接続する配管に接続され、他端が絞り装置と蒸発器との間を接続する配管に接続されるバイパス配管およびバイパス配管における冷媒の通過または停止を行う通過調整装置を冷媒回路に有し、室内の室内温度を検出する室内温度センサーと、送風機駆動周波数に基づく風量で蒸発器を通過させた空気を、貯蔵室に送る室内送風機と、蒸発器の除霜を行うときに、室内温度センサーの検出に係る室内温度に基づき、室内送風機の送風機駆動周波数を制御し、あらかじめ設定された室内上限温度以下に室内温度を制御する制御装置とを備えるものである。

本発明によれば、圧縮機から吐出された冷媒を分岐配管に通過させ、蒸発器に流入するようにしたので、蒸発器に付いた霜を、蒸発器内部から加熱することができる。このため、除霜効率がよく、除霜における消費電力を低減し、省エネルギーをはかることができる。

本発明の実施の形態１に係るショーケース１の構成について説明する図である。 本発明の実施の形態１に係るドレン水蒸発装置２２の構成を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る蒸発器１４０について説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る除霜に係る運転時における冷媒などの温度および圧力の推移について説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る制御装置２００が行う処理の流れを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るホットガス管１６２の取り付けについて説明する図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、説明する。ここで、以下の説明においては、図面の上側を上とし、下側を下として説明する。また、図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適宜、適用することができる。そして、温度、圧力などの高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、システム、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るショーケース１の構成について説明する図である。図１に示すように、実施の形態１のショーケース１は、後述する冷凍サイクル装置１００を内蔵した縦型のショーケースである。ショーケース１は、断熱壁１０ａおよび断熱壁１０ａの両側に取り付けられる側板（図示せず）を有する。断熱壁１０ａの内側には間隔をおいて内層仕切板１０ｂが取り付けられている。また、断熱壁１０ａと内層仕切板１０ｂとの間が内層ダクト１０となる。そして、内層仕切板１０ｂの内側が、商品などが陳列される貯蔵室１１となる。

貯蔵室１１内には商品陳列用の棚１２が架設されている。図１のショーケース１は、４段の棚１２を有するが、段数は特に限定するものではない。各棚１２の下面前部と貯蔵室１１の天井部１０ｃには、照明用の蛍光灯１３がそれぞれ取り付けられている。貯蔵室１１の底部には、内層ダクト１０に連通した底部ダクト１４が設けられている。そして、底部ダクト１４内には、室内送風機１５が設置されている。室内送風機１５は、底部ダクト１４、内層ダクト１０および貯蔵室１１の間で、空気を循環させる。また、貯蔵室１１の背方に位置する内層ダクト１０内の下部には、冷却器となる、後述する冷凍サイクル装置１００の蒸発器１４０が設置されている。室内送風機１５により循環する空気のうち、内層ダクト１０から貯蔵室１１に送られる空気は、蒸発器１４０により冷却され、貯蔵室１１に送られる。

貯蔵室１１の前面開口部１６の上縁には、内層ダクト１０から貯蔵室１１に送られる空気の吹出口１７が設置されている。また、前面開口部１６の下縁には、貯蔵室１１から底部ダクト１４に送られる空気の吸込口１８が設置されている。底部ダクト１４の壁となる底部仕切板１４ａの下方部が、機器が収容される機械室２０となる。

底部仕切板１４ａには、蒸発器１４０の除霜などにより発生するドレン水を捕集するドレンパン２１が設置される。ドレンパン２１は、排水口２１ａを有する。ドレン水は、排水口２１ａから、機械室２０内のドレン水蒸発装置２２に向けて落下する。

また、断熱壁１０ａの上部に設けられたカバー２５の外側に、ユーザ操作用の操作パネル２６が取り付けられている。操作パネル２６は、入力された指示に係る信号を、後述する制御装置２００に送る。また、吹出口１７の近辺に、室内温度センサー３０が設置されている。室内温度センサー３０は、貯蔵室１１内の室内温度を検出し、後述する制御装置２００に信号を送る。

機械室２０には、ドレン水蒸発装置２２、冷凍サイクル装置１００および制御装置２００が収容されている。制御装置２００は、ショーケース１が有する機器の制御を行う。制御装置２００は、時間、時刻などの計時を行う計時装置２１０を有する。制御装置２００は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を中心とするコンピュータなどの制御演算処理を行う装置で構成されている。そして、制御装置２００は、各部が行う信号処理方法の手順を、あらかじめプログラム化したものを実行して、各部の処理を実現する。ここで、記憶装置（図示せず）が、プログラムのデータを有する。記憶装置は、データを一時的に記憶できるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性記憶装置（図示せず）およびハードディスク、データを長期的に記憶できるフラッシュメモリなどの不揮発性の補助記憶装置（図示せず）を有する。

図２は、本発明の実施の形態１に係るドレン水蒸発装置２２の構成を説明する図である。図２において、矢印は、空気の通過方向を示している。実施の形態１のドレン水蒸発装置２２は、蒸発皿２３、複数の蒸発板２４および複数の支持部材２４ａを有する。蒸発皿２３は、落ちたドレン水を溜める。複数の蒸発板２４は、空気の通過方向と平行になるように並んで配置されている。複数の蒸発板２４は、蒸発皿２３上に配置されている。蒸発板２４は、たとえば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）とガラス繊維とが一体となった不織布および多孔質の樹脂成形体などを材料とする。複数の支持部材２４ａは、複数の蒸発板２４を一体的に支持する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００を示す図である。実施の形態１の冷凍サイクル装置１００は、ショーケース１に内蔵されている。実施の形態１における冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１１０、凝縮器１２０、絞り装置１３０および蒸発器１４０を冷媒配管で接続して構成した主となる冷媒回路を有する。

圧縮機１１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機１１０は、インバータ装置などを備え、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機１１０の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を細かく変化させることができる。凝縮器１２０は、空気との熱交換により、圧縮機１１０が吐出した気体状の冷媒を冷却し、凝縮させる。冷媒の冷却は、貯蔵室１１外の空気との熱交換により行う。凝縮器用送風機１２１は、凝縮器１２０に空気を送る。ここで、機械室２０内において、凝縮器用送風機１２１および制御装置２００は、凝縮器１２０の風上側に配置される。

また、減圧装置となる絞り装置１３０は、凝縮器１２０から流出した液状の冷媒である液冷媒を減圧させ、膨張させる。実施の形態１の絞り装置１３０は、制御装置２００の指示に基づいて開度を変化させることができる電子膨張弁であるものとする。そして、蒸発器１４０は、絞り装置１３０を通過した冷媒を蒸発させる。前述したように、蒸発器１４０において、冷媒との熱交換により冷却された空気が、貯蔵室１１に送られる。蒸発器１４０の構成については、後述する。

また、実施の形態１の冷凍サイクル装置１００は、バイパス配管１６０および通過調整装置となる電磁弁１６１を有する。バイパス配管１６０は、一端が圧縮機１１０と凝縮器１２０との間を接続する配管に接続され、他端が絞り装置１３０と蒸発器１４０との間を接続する配管に接続される。電磁弁１６１は、制御装置２００からの指示に基づいて開閉し、バイパス配管１６０に冷媒を通過させるかどうかの調整を行う。そして、圧縮機１１０の吐出側の配管には、圧縮機１１０が吐出する冷媒の吐出温度を検出し、前述した制御装置２００に信号を送る吐出ガス温度検出センサー２２０が設置されている。

図４は、本発明の実施の形態１に係る蒸発器１４０について説明する図である。図４に示すように、ヘアピン１４０ａは、複数のフィン１４０ｃを貫通する。Ｕベンド１４０ｂは、ヘアピン１４０ａを連結する。また、蒸発器１４０に流入する冷媒が通過する配管である蒸発器入口管１４０ｄは、蒸発器１４０を通過した冷媒の流出側の配管となる蒸発器出口管１４０ｇよりも上側に配置される。したがって、蒸発器１４０は、上下方向に配置される。蒸発器１４０において、蒸発器入口管１４０ｄを通過した冷媒は、２つに分岐される。分岐された一方の冷媒は、第１流路１４０ｅを通過し、他方の冷媒は、第２流路１４０ｆを通過する。第１流路１４０ｅおよび第２流路１４０ｆを通過した冷媒は、合流して蒸発器出口管１４０ｇから圧縮機１１０側に流れる。そして、蒸発温度検出センサー２３０は、蒸発器１４０の中央部のＵベンド１４０ｂにおける冷媒の温度を検出し、制御装置２００に信号を送る。

次に、実施の形態１に係るショーケース１の作動流体である冷媒について説明する。実施の形態１のショーケース１では、作動流体である冷媒として、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が１５００以下のＨＣ冷媒である可燃性冷媒が用いられる。この種の冷媒は、たとえば、プロパン、イソブタンなどである。プロパンの地球温暖化係数は、３．３である。また、イソブタンの地球温暖化係数は、４である。

前述したように、本実態の形態１のショーケース１は、内蔵ショーケースであるため、小型化をすることができる。そして、冷媒がプロパンの場合は、液密度が小さいので、冷媒回路内の冷媒の充填量は、５００ｇ程度に低減される。したがって、プロパンなどのように、地球温暖化係数が１５００以下の可燃性冷媒を用いた場合であっても、冷媒の漏れに対する安全性を確保することができる。

次に、実施の形態１のショーケース１の空気の流れについて説明する。室内送風機１５が駆動すると、底部ダクト１４内の空気は、後方の内層ダクト１０に向けて吹き出される。吹き出された空気は、蒸発器１４０において、冷媒と熱交換する。蒸発器１４０を通過した空気は、上方に向かって吹き上げられ、前面開口部１６上縁の吹出口１７から、下縁の吸込口１８に向けて吹き出される。吹き出された空気は、貯蔵室１１の前面開口部１６において、冷気エアーカーテンとなる。冷気エアーカーテンは、前面開口部１６からの外気の侵入を阻止または抑制する。また、冷気エアーカーテンの一部は、貯蔵室１１内に循環し、貯蔵室１１内を冷却する。ここで、図１では示していないが、閉店時など、冷気エアーカーテンを形成する必要がない場合には、前面開口部１６は、ナイトカバーによって塞がれる。そして、貯蔵室１１内の冷気などは吸込口１８から底部ダクト１４に帰還し、室内送風機１５に再び吸い込まれて吹き出される。

ショーケース１の運転中、蒸発器１４０からの除霜により溶けた水などのドレン水がドレンパン２１に落ちる。また、ドレンパン２１に落ちたドレン水が排水口２１ａからドレン水蒸発装置２２の蒸発板２４上に落ちて、蒸発皿２３にたまる。蒸発皿２３にたまったドレン水は、毛細管現象により蒸発板２４によって吸い上げられる。ここで、蒸発板２４にドレン水を含ませるために、さらに、蒸発皿２３にたまったドレン水を、ポンプなど（図示せず）で吸い上げて、蒸発板２４の上方から散水させてもよい。

そして、凝縮器用送風機１２１から送られる空気が、凝縮器１２０を通過して暖められた後、ドレン水蒸発装置２２に向かって流れる。ドレン水蒸発装置２２に流れた暖かい空気は、ドレン水蒸発装置２２の蒸発板２４を暖める。これにより、蒸発板２４に含まれたドレン水が、蒸発板２４から蒸発する。

ショーケース１が運転中、ショーケース１内の室内温度が約１０℃以下の状態を継続していると、蒸発器１４０には霜が付く。蒸発器１４０への着霜が進むと、蒸発器１４０の熱交換量が低下し、蒸発性能が低下する。そこで、制御装置２００は、ショーケース１内の冷凍サイクル装置１００に、蒸発器１４０の除霜に係る運転を行わせる。ここで、実施の形態１の制御装置２００は、計時装置２１０の計時に基づいて、圧縮機１１０の積算駆動時間が、あらかじめ設定された除霜設定時間を経過したものと判定すると、冷凍サイクル装置１００に、蒸発器１４０の除霜に係る運転を行わせる。ただし、これに限定するものではない。制御装置２００は、設定時刻など、定期的に、冷凍サイクル装置１００に除霜に係る運転を行わせるようにしてもよい。また、蒸発器１４０の霜を検出する霜センサー（図示せず）を設置し、制御装置２００は、霜センサーからの信号により得られる、実際の蒸発器１４０の着霜状態により、冷凍サイクル装置１００に除霜に係る運転を行わせるかどうかを判定するようにしてもよい。

冷凍サイクル装置１００が除霜に係る運転を行うときには、制御装置２００は、電磁弁１６１を開放させて、バイパス配管ホットガス流路に圧縮機１１０が吐出した冷媒を通過させる。以下、ホットガス流路を通過する圧縮機１１０が吐出した冷媒をホットガスという。除霜の際には、凝縮器１２０の熱を利用して、ドレン水を蒸発させるため、凝縮器１２０にも冷媒を流す。このため、制御装置２００は、絞り装置１３０の開度および凝縮器用送風機１２１による風量を調整する。ホットガス流路を通過したホットガスは、蒸発器１４０の冷媒流入側から流入して、蒸発器１４０の内部に冷媒を通過し、冷媒流出側から流出する。ホットガスが有する熱により、蒸発器１４０の内部から霜を加熱して、蒸発器１４０の除霜を行う。

除霜が行われると、前述したように、ドレン水がドレンパン２１に落ち、ドレン水が排水口２１ａからドレン水蒸発装置２２の蒸発板２４に落ちて、蒸発皿２３にたまる。ここで、蒸発皿２３に、制御装置２００がドレン水の量を検知するためのフロートスイッチ（図示せず）を設置してもよい。

ここで、実施の形態１において、冷凍サイクル装置１００を循環する冷媒として用いるプロパンは、圧縮機１１０から吐出される吐出温度がＲ４１０Ａ冷媒と比べて低くなる。たとえば、ＲＡＣ（ルームエアコン）Ｚ４０冷房定格条件相当となる、凝縮器１２０の凝縮温度を４３℃とし、蒸発器１４０の蒸発温度を１２℃とする条件においては、Ｒ４１０Ａが冷媒の場合には、圧縮機１１０の吐出温度は、約５７℃となる。一方、プロパンが冷媒の場合には、圧縮機１１０の吐出温度は、約４７℃程度となる。

前述したように圧縮機１１０は、インバータ駆動装置を有するので、圧縮機駆動周波数を任意に変化させることができる。そこで、制御装置２００は、除霜に係る運転を開始してから、定められた駆動周波数設定時間、吐出ガス温度検出センサー２２０の検出に係る吐出温度が、設定された設定吐出温度範囲になるように、圧縮機駆動周波数を制御して、圧縮機１１０を駆動させる。ここで、実施の形態１では、制御装置２００が、除霜に係る運転を開始してから駆動周波数設定時間、吐出温度が設定吐出温度範囲になるように、圧縮機１１０を駆動させるが、これに限定するものではない。除霜に係る運転の開始所定時間前から駆動周波数設定時間、吐出温度が、設定吐出温度範囲になるように圧縮機１１０を駆動させるようにしてもよい。

図５は、本発明の実施の形態１に係る除霜に係る運転時における冷媒などの温度および圧力の推移について説明する図である。図５では、蒸発器１４０およびドレンパン２１の温度並びに冷媒回路内における冷媒の圧力（以下、これらの温度および圧力という）の推移について示している。除霜に係る運転時におけるこれらの温度および圧力の推移は、同じ傾向を示す。

図５に示すように、除霜に係る運転の開始からしばらくの間、これらの温度および圧力は、上昇する。そして、蒸発器１４０の温度が、霜が溶けてドレン水になる０℃近辺まで上がると、これらの温度および圧力は、しばらく一定になる。そして、蒸発器１４０に霜が溶けてからは、これらの温度および圧力は、再度上昇する。ここで、蒸発器１４０の霜が溶けても、特にドレンパン２１などの周囲部分は、しばらく暖めないと残氷する。そこで、制御装置２００は、これらの温度および圧力が再上昇を開始してから、あらかじめ設定された設定継続時間は、除霜に係る運転を継続させる。

また、冷媒の温度および圧力の再上昇の際、冷媒回路において、低圧側の圧力の上昇につれて、高圧側の圧力も上昇する。このため、冷媒回路内の圧力が高くなりすぎると、保護装置（高圧カット（図示せず））が作動するおそれがある。このような場合に対応して、制御装置２００は、吐出ガス温度検出センサー２２０の検出に係る吐出温度が、しきい値吐出温度以上であると判定すると、圧縮機１１０の圧縮機駆動周波数を下げるようにし、除霜に係る運転を継続する。そして、制御装置２００は、蒸発器１４０に設置された蒸発温度検出センサー２３０が設定温度になったと判定すると、冷凍サイクル装置１００における除霜に係る運転を終了させる。ここでは、制御装置２００は、吐出温度に基づいて圧縮機１１０の圧縮機駆動周波数を下げるかどうかを判定するようにしたが、これに限定するものではない。制御装置２００が、高圧側圧力センサー（図示せず）が規定圧力を超えたかどうかを判定して、圧縮機１１０の圧縮機駆動周波数を下げるようにしてもよい。

次に、蒸発器１４０における冷媒の流れについて説明する。蒸発器１４０における冷媒の流れは、通常運転および除霜に係る運転において同じである。したがって、蒸発器入口管１４０ｄからのホットガスが流入することで、蒸発器入口管１４０ｄに近い部分で溶けて暖かくなったドレン水が、蒸発器１４０下部の方に落ちてくる。暖かいドレン水は、蒸発器１４０下部の霜を溶かす。このため、さらに効率よく蒸発器１４０を除霜することができる。

また、除霜に係る運転においては、バイパス配管１６０に流れなかった冷媒は、凝縮器１２０側に流れる。そこで、除霜に係る運転においても、凝縮器用送風機１２１を駆動させておくことで、万一、冷媒漏れが発生した場合でも、冷媒を拡散させることができる。

また、実施の形態１においては、冷媒として可燃性冷媒であるプロパンを用いている。冷媒漏れによる発火を防ぐため、除霜に係る運転を行っているときでも、制御装置２００は、室内送風機１５を駆動させて、漏れた冷媒を攪拌できるようにする。

図６は、本発明の実施の形態１に係る制御装置２００が行う処理の流れを示す図である。制御装置２００は、除霜を行っているときに、室内送風機１５の駆動を制御する。制御装置２００は、除霜に係る運転を開始したときは、室内送風機１５を、通常運転と同じ送風機駆動周波数で駆動させる（ステップＳ１）。そして、制御装置２００は、室内温度センサー３０の検出に係る温度が、設定した室内上限温度以上に上昇したかどうかを判定する（ステップＳ２）。制御装置２００は、室内温度センサー３０の検出に係る温度が室内上限温度以上に上昇したと判定すると、除霜に係る熱が、できる限り貯蔵室１１内に送られないように、送風機駆動周波数を下げて室内送風機１５を駆動させる制御を行う（ステップＳ３）。そして、ショーケース１内の室内温度が、室内上限温度以上にならないようにする。ここで、下げたときの室内送風機１５の送風機駆動周波数は、冷媒が攪拌できる程度の風量を確保する。制御装置２００は、除霜が終了したものと判定すると（ステップＳ４）、処理を終了する。

実施の形態１においては、吹出口１７近辺に室内温度センサー３０を設置したが、これに限定するものではない。吸込口１８の近辺に第２室内温度センサー（図示せず）を設置し、室内温度センサー３０の検出に係る温度と第２室内温度センサーの検出に係る温度とを平均した温度を室内温度としてもよい。

また、プロパンを冷媒に使用した場合、ショーケース１において、凝縮器１２０の風上に、凝縮器用送風機１２１および制御装置２００を配置する。凝縮器１２０の風下に、凝縮器用送風機１２１および制御装置２００を配置すると、凝縮器１２０から冷媒が漏れたとき、冷媒を含んだ空気が凝縮器用送風機１２１および制御装置２００に流れる。このため、凝縮器用送風機１２１および制御装置２００が、冷媒の発火源となるおそれがある。そこで、凝縮器用送風機１２１および制御装置２００は、凝縮器１２０の風上に設置する。

以上のように、実施の形態１に係るショーケース１によれば、圧縮機１１０、凝縮器１２０、絞り装置１３０および蒸発器１４０が配管接続された冷媒回路を有する冷凍サイクル装置１００を内蔵する内蔵型である。また、冷媒回路は、バイパス配管１６０が接続され、除霜に係る運転において、蒸発器１４０に冷媒をホットガスとして通過させることができる。そして、冷媒回路を循環する冷媒は、プロパンなど、地球温暖化係数が１５００以下の可燃性冷媒である。蒸発器１４０にホットガスを通過させることで、ヒータを用いて除霜を行う場合よりも消費電力を低減することができ、通常運転と同程度の消費電力で除霜を行うことができる。また、ヒータによる除霜の場合は、エネルギーの半分程度しか除霜に用いられないが、実施の形態１のショーケース１では、蒸発器１４０に付着した霜を蒸発器１４０の内部から加熱することで、除霜効率を向上することができる。また、ヒータのように表面温度が４００℃以上に対して、ホットガスとなる冷媒の温度は約７０℃程度であるため、冷媒洩れが発生したときにも発火することはなく、安全である。

また、実施の形態１のショーケース１は、内蔵型であるため、延長配管、別体の冷凍サイクル装置などを設置しなくてもよく、冷媒の充填量を低減することができる。したがって、可燃性冷媒を用いた場合であっても、冷媒の漏れに対する安全性を確保することができる。また、圧損による冷却能力の低下および冷凍機油の戻り不具合による圧縮機損傷を回避することができ、ショーケース１の信頼性および安全性を確保することができる。また、延長配管、別体の装置などの位置を考慮する必要がないため、ショーケース１の設置場所を容易に選定することができる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す図である。図７において、図３と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１において、説明したことと同様の構成、動作などを行う。ショーケース１が有する冷凍サイクル装置１００について、実施の形態２においては、バイパス配管１６０の一部が、ホットガス管１６２となっている。ホットガス管１６２は、ドレンパン２１の加熱を行う管である。

図８は、本発明の実施の形態２に係るホットガス管１６２の取り付けについて説明する図である。図８は、ドレンパン２１を下部側から見た図である。図８に示すように、ドレンパン２１の下部の排水口２１ａの近辺の位置にホットガス管１６２を配置する。そして、複数の小穴１６３ａが空いたホットガス管取付板１６３により、ホットガス管１６２を固定する。ドレンパン２１の排水口２１ａ付近のドレン水が凍って氷になると、後から蒸発器１４０から落ちたドレン水が流れなくなる可能性がある。このため、排水口２１ａの近辺に、まず、圧縮機１１０が吐出したホットガスをホットガス管１６２に流して、ドレンパン２１を暖めてから、蒸発器１４０に流れるようにする。

また、ホットガス管１６２をドレンパン２１に固定する際、ホットガス管取付板１６３に取り付け、ドレンパン２１に当接する。ここで、ホットガス管取付板１６３には、ドレン水が抜けるように、貫通穴である小穴１６３ａが空けられており、ホットガス管取付板１６３とホットガス管１６２との隙間にドレン水が溜まらないようにした。このため、隙間のドレン水が凍結して、ホットガス管１６２を損傷させることを防ぐことができる。

前述したように、ホットガスをホットガス管１６２に通過させてドレンパン２１を加熱してもよいが、ドレンパン２１の加熱は、ヒータを用いるようにしてもよい。このとき、加熱におけるヒータの表面温度は、冷媒であるプロパンの自己着火温度４７０℃よりも低い、２００℃〜３００℃程度としてもよい。ドレンパン２１下部または上部にヒータを配置することで、蒸発器１４０から落ちたドレン水で、ヒータの表面温度上昇を抑えることができる。このため、蒸発器１４０から冷媒漏れした場合でも安全を確保することができる。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す図である。図９において、図３などと同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１で説明したことと同様の動作を行う。実施の形態３のショーケース１の冷凍サイクル装置１００は、電磁弁１６１の代わりに、三方弁１６４を設置したものである。除霜に係る運転のときには、三方弁１６４により、流路を切り替えて、バイパス配管１６０に冷媒を流すようにしても、実施の形態１で説明したことと同様の効果を奏することができる。

実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す図である。図１０において、図３などと同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１で説明したことと同様の動作を行う。圧縮機バイパス配管１１１は、圧縮機１１０と並列に設置され、圧縮機１１０をバイパスさせて冷媒を通過させる配管である。そして、圧縮機バイパス配管１１１には、圧縮機バイパス電磁弁１１２が設置されている。また、絞り装置バイパス配管１３１は、絞り装置１３０と並列に設置され、絞り装置１３０をバイパスさせて冷媒を通過させる配管である。そして絞り装置バイパス配管１３１には、絞り装置バイパス電磁弁１３２が設置されている。ここで、実施の形態４においては、蒸発器１４０は、凝縮器１２０よりも上方の位置に配置されている。

実施の形態４の冷凍サイクル装置１００において、制御装置２００は、通常運転中は、圧縮機バイパス電磁弁１１２および絞り装置バイパス電磁弁１３２を閉止させ、圧縮機バイパス配管１１１および絞り装置バイパス配管１３１に冷媒が流れないようにする。

また、制御装置２００は、蒸発器１４０を除霜する際には、圧縮機バイパス電磁弁１１２および絞り装置バイパス電磁弁１３２を開放させる。そして、下方に設置された凝縮器１２０と上方に設置された蒸発器１４０とのヘッド差により、冷媒を自然循環させる。そして、除霜時においては、制御装置２００は、除霜に係る運転を開始したときは、室内送風機１５を、通常運転と同じ送風機駆動周波数で駆動させる。そして、制御装置２００は、室内温度センサー３０の検出に係る温度が、室内上限温度以上に上昇したと判定すると、送風機駆動周波数を下げて駆動させる、停止させるなどの制御を行い、ショーケース１内の室内温度が、室内上限温度以上にならないようにする。以上のように、実施の形態４のショーケース１においては、蒸発器１４０を除霜する際、圧縮機１１０を駆動させる必要がないので、さらに消費電力の低減をはかることができる。

実施の形態５．
上述した実施の形態１〜実施の形態４のショーケース１は、縦型ショーケースについて説明したが、これに限定するものではない。たとえば、冷凍装置内蔵型平形ショーケース、冷凍装置内蔵型リーチインショーケースなどにも適用することができる。

実施の形態６．
上述した実施の形態１〜実施の形態５のショーケース１は、冷凍サイクル装置１００を内蔵する内蔵型ショーケースで説明したが、これに限定するものではない。たとえば、プレハブ冷凍冷蔵庫の冷却において使用する、天井置き、壁貫通形などの小形一体形クーリングユニットにも適用することができる。

１ ショーケース、１０ 内層ダクト、１０ａ 断熱壁、１０ｂ 内層仕切板、１０ｃ
天井部、１１ 貯蔵室、１２ 棚、１３ 蛍光灯、１４ 底部ダクト、１４ａ 底部仕切板、１５ 室内送風機、１６ 前面開口部、１７ 吹出口、１８ 吸込口、２０ 機械室、２１ ドレンパン、２１ａ 排水口、２２ ドレン水蒸発装置、２３ 蒸発皿、２４
蒸発板、２４ａ 支持部材、２５ カバー、２６ 操作パネル、３０ 室内温度センサー、１００ 冷凍サイクル装置、１１０ 圧縮機、１１１ 圧縮機バイパス配管、１１２
圧縮機バイパス電磁弁、１２０ 凝縮器、１２１ 凝縮器用送風機、１３０ 絞り装置、１３１ 絞り装置バイパス配管、１３２ 絞り装置バイパス電磁弁、１４０ 蒸発器、１４０ａ ヘアピン、１４０ｂ Ｕベンド、１４０ｃ フィン、１４０ｄ 蒸発器入口管、１４０ｅ 第１流路、１４０ｆ 第２流路、１４０ｇ 蒸発器出口管、１６０ バイパス配管、１６１ 電磁弁、１６２ ホットガス管、１６３ ホットガス管取付板、１６３ａ 小穴、１６４ 三方弁、２００ 制御装置、２１０ 計時装置、２２０ 吐出ガス温度検出センサー、２３０ 蒸発温度検出センサー。

Claims (16)

1. 圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器を配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置を有し、前記蒸発器において冷却された空気が送られる貯蔵室を備えるショーケースであって、
   前記冷凍サイクル装置は、
   一端が前記圧縮機と凝縮器との間を接続する配管に接続され、他端が前記絞り装置と前記蒸発器との間を接続する配管に接続されるバイパス配管および前記バイパス配管における前記冷媒の通過または停止を行う通過調整装置を前記冷媒回路に有し、
   前記貯蔵室内の室内温度を検出する室内温度センサーと、
   送風機駆動周波数に基づく風量で前記蒸発器を通過させた空気を、前記貯蔵室に送る室内送風機と、
   前記蒸発器の除霜を行うときに、前記室内温度センサーの検出に係る前記室内温度に基づき、前記室内送風機の前記送風機駆動周波数を制御し、あらかじめ設定された室内上限温度以下に前記室内温度を制御する制御装置と
   を備えるショーケース。
2. 前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度を検出する吐出ガス温度検出センサーを備え、
   前記制御装置は、前記圧縮機の駆動時間または時刻を計時する計時装置を有し、
   前記圧縮機の積算駆動時間または設定時刻に基づいて、前記蒸発器の前記除霜を開始させ、前記除霜の開始から、あらかじめ設定された駆動周波数設定時間における、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出温度が、設定吐出温度範囲となるように、前記圧縮機の圧縮機駆動周波数を制御する請求項１に記載のショーケース。
3. 前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度を検出する吐出ガス温度検出センサーを備え、
   前記制御装置は、前記吐出ガス温度検出センサーの検出に係る前記冷媒の吐出温度が、しきい値吐出温度以上であると判定すると、前記圧縮機の圧縮機駆動周波数を低下させる制御を行う請求項１に記載のショーケース。
4. 前記絞り装置は、前記制御装置により開度が制御される電子膨張弁であり、
   前記制御装置は、前記除霜を行う際、前記電子膨張弁を閉じる制御を行う請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のショーケース。
5. 前記蒸発器は、前記除霜の前記蒸発器を通過する前記冷媒が、上側から下側に向かって流れるように配置される請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のショーケース。
6. 前記通過調整装置は、前記バイパス配管に設置された電磁弁である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のショーケース。
7. 前記通過調整装置は、前記圧縮機が吐出した前記冷媒を前記バイパス配管側に流すかまたは前記凝縮器側に流すかを切り替える三方弁である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のショーケース。
8. 前記蒸発器に発生するドレン水を捕集するドレンパンを備え、
   前記バイパス配管の一部となるホットガス管が、前記ドレンパンの下部に取り付けられる請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のショーケース。
9. 前記ホットガス管は、複数の貫通穴を有するホットガス管取付板が固定され、前記ホットガス管取付板が前記ドレンパンに当接して、前記ドレンパンに取り付けられる請求項８に記載のショーケース。
10. 圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器を配管で接続した冷媒回路を有する冷凍サイクル装置を内蔵し、前記蒸発器において冷却された空気が送られる貯蔵室を備えるショーケースであって、
    前記冷凍サイクル装置は、
    前記蒸発器は、前記凝縮器よりも上方の位置に配置され、
    前記圧縮機と並列に接続された圧縮機バイパス配管と、
    該圧縮機バイパス配管における冷媒の通過を調整する圧縮機バイパス電磁弁と、
    前記絞り装置と並列に接続された絞り装置バイパス配管と、
    該絞り装置バイパス配管における冷媒の通過を調整する絞り装置バイパス電磁弁とを、前記冷媒回路に有し、
    前記蒸発器の除霜を行うとき、前記圧縮機バイパス電磁弁および絞り装置バイパス電磁弁を開放し、前記圧縮機を停止させ、室内送風機を駆動させる制御装置を備えるショーケース。
11. 前記冷媒回路を循環する前記冷媒は、地球温暖化係数が１５００以下の冷媒である請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のショーケース。
12. 圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器を配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置を有し、前記蒸発器において冷却された空気が室内に送られるクーリングユニットであって、
    前記冷凍サイクル装置は、
    一端が前記圧縮機と凝縮器との間を接続する配管に接続され、他端が前記絞り装置と前記蒸発器との間を接続する配管に接続されるバイパス配管および前記バイパス配管における前記冷媒の通過または停止を行う通過調整装置を前記冷媒回路に有し、
    前記室内の室内温度を検出する室内温度センサーと、
    送風機駆動周波数に基づく風量で前記蒸発器を通過させた空気を、前記室内に送る室内送風機と、
    前記蒸発器の除霜を行うときに、前記室内温度センサーの検出に係る前記室内温度に基づき、前記室内送風機の前記送風機駆動周波数を制御し、あらかじめ設定された室内上限温度以下に前記室内温度を制御する制御装置と
    を備えるクーリングユニット。
13. 前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度を検出する吐出ガス温度検出センサーを備え、
    前記制御装置は、前記圧縮機の駆動時間または時刻を計時する計時装置を有し、
    前記圧縮機の積算駆動時間または設定時刻に基づいて、前記蒸発器の前記除霜を開始させ、前記除霜の開始から、あらかじめ設定された駆動周波数設定時間における、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出温度が、設定吐出温度範囲となるように、前記圧縮機の圧縮機駆動周波数を制御する請求項１２に記載のクーリングユニット。
14. 前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度を検出する吐出ガス温度検出センサーを備え、
    前記制御装置は、前記吐出ガス温度検出センサーの検出に係る前記冷媒の吐出温度が、しきい値吐出温度以上であると判定すると、前記圧縮機の圧縮機駆動周波数を低下させる制御を行う請求項１２に記載のクーリングユニット。
15. 前記絞り装置は、前記制御装置により開度が制御される電子膨張弁であり、
    前記制御装置は、前記除霜を行う際、前記電子膨張弁を閉じる制御を行う請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載のクーリングユニット。
16. 圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器を配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置を有し、前記蒸発器において冷却された空気が室内に送られるクーリングユニットであって、
    前記冷凍サイクル装置は、
    前記蒸発器は、前記凝縮器よりも上方の位置に配置され、
    前記圧縮機と並列に接続された圧縮機バイパス配管と、
    該圧縮機バイパス配管における冷媒の通過を調整する圧縮機バイパス電磁弁と、
    前記絞り装置と並列に接続された絞り装置バイパス配管と、
    該絞り装置バイパス配管における冷媒の通過を調整する絞り装置バイパス電磁弁とを、前記冷媒回路に有し、
    前記蒸発器の除霜を行うとき、前記圧縮機バイパス電磁弁および前記前期絞り装置バイパス電磁弁を開放し、前記圧縮機を停止させ、室内送風機を駆動させる制御装置を備えるクーリングユニット。

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