JP7496117B2

JP7496117B2 - 冷蔵装置の改造方法

Info

Publication number: JP7496117B2
Application number: JP2020115141A
Authority: JP
Inventors: 勝関
Original assignee: 新星冷蔵工業株式会社
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2040-07-02
Also published as: JP2022012954A

Description

本発明は、冷蔵装置の改造方法に関する。

従来、冷凍・冷蔵装置の冷媒としてフロンガスが利用されてきた。しかしながら、近年、地球温暖化やオゾン層破壊などの環境問題がクローズアップされており、１９９７年の京都議定書や２０１５年のパリ協定など、国際社会が一丸となって環境問題に取り組み始めている。こうした背景より、フッ素を含有しない冷媒（ノンフロン冷媒）の開発や、ノンフロン冷媒を利用した冷却システムの研究開発が進められている（例えば、特許文献１）。

特開２０１７－６７３９３号公報

ノンフロン冷媒としては、二酸化炭素、アンモニアやプロパン等の炭化水素等が知られている。ところが、二酸化炭素、アンモニアの場合には、冷媒を循環するための循環機構（配管等）の導入費用が高額となってしまう。また、プロパン等の炭化水素の場合には、可燃性の問題があった。このため、ノンフロン冷媒の冷却装置の普及が遅れていた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、導入コストが安い冷蔵装置の改造方法を提供しようとするものである。

本発明は、保存物収容室と機械収容室とが区画された筐体と、前記機械収容室に設けられたフロン系冷媒を凝縮する凝縮機と、前記フロン系冷媒を蒸発させる蒸発機と、前記凝縮機から前記蒸発機へ前記フロン系冷媒を送る冷媒送り管と、前記蒸発機から前記凝縮機へ前記フロン系冷媒を戻す冷媒戻し管と、を備えた既設の冷蔵装置の改造方法であって、可燃性冷媒の漏れを検知する冷媒センサを前記保存物収容室に取り付けるセンサ取付ステップと、前記冷蔵装置に設けられるコントローラに対し、前記冷媒センサを電気的に接続する配線ステップと、前記保存物収容室において前記可燃性冷媒を出す可燃性冷媒放出ステップと、前記可燃性冷媒放出ステップの後に行われ前記冷媒センサが前記可燃性冷媒の漏れを検知するか否かを判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ノンフロン冷媒の冷却装置の導入コストが安くなる。結果、ノンフロン冷媒の冷却装置の導入が広まるため、結果として、地球温暖化やオゾン層破壊などの環境問題の解決に至る。

スーパーマーケットにおける平面図である。冷蔵装置（改造前）の概要を示す断面図である。冷却装置の改造方法の概要を示すフローチャートである。冷蔵装置（改造後）の概要を示す断面図である。冷却装置の改造方法の概要を示すフローチャートである。冷却装置の改造方法の概要を示すフローチャートである。

図１に示すように、スーパーマーケットＳＰには、牛乳、肉や魚などの要冷蔵の商品を保管する冷蔵ショーケースＳＣ１や、アイスクリームや氷等の要冷凍の商品を保管する冷凍ショーケースＳＣ２や、野菜や駄菓子等の常温保管が可能な商品を保管する常温ショーケースＳＣ３等が、通路Ｒ１の両側に適宜配置されている。

冷蔵装置１０は、スーパーマーケットＳＰに設置され、冷蔵ショーケースＳＣ１や冷凍ショーケースＳＣ２として利用されるものである。図２に示すように、冷蔵装置１０は、保存物収容室２０Ａと機械収容室２０Ｂとが区画された筐体２０と、機械収容室２０Ｂに設けられる凝縮器３２と、機械収容室２０Ｂに設けられる圧縮機３０と、保存物収容室２０Ａに配される膨張弁３４と、保存物収容室２０Ａに配される蒸発機４０と、凝縮器３２から蒸発機４０へフロン系冷媒Ｆ１を送る冷媒送り管５０と、蒸発機４０から凝縮器３２へフロン系冷媒Ｆ１を戻す冷媒戻し管６０と、機械収容室２０Ｂに収容された機器（例えば、凝縮器３２、圧縮機３０や各コントローラ等）を冷却するためのファン７４と、機械収容室２０Ｂに設けられ各部を制御する既設コントローラ７５と、を備える。

保存物収容室２０Ａは、冷蔵保管したい物品を収容するものであり、前面には、前面開口２０ＡＸが形成され、上面、下面、背面及び両側面は閉塞している。保存物収容室２０Ａには、冷蔵したい物品を載置するための棚２０ＳＨが適宜設けられる。保存物収容室２０Ａの上面、下面、背面及び両側面をなす上面部材、背面部材及び側面部材は、いずれも、断熱性を有する。このため、通路Ｒ１にいる消費者は、前面開口２０ＡＸを介して、棚２０ＳＨに配置された物品をみたり、購入希望の物品を手に取ることができる。

機械収容室２０Ｂは、所定の機械が収容されるものである。機械収容室２０Ｂの前面には、前面開口２０ＢＸが形成され、機械収容室２０Ｂの背面には、背面開口２０ＢＹが形成される。

凝縮器３２は、フロン系冷媒Ｆ１を凝縮する。凝縮器３２を経たフロン系冷媒Ｆ１は、気体から液体となる。圧縮機３０は、圧縮機３０によってフロン系冷媒Ｆ１の圧力は向上する。膨張弁３４を介して、圧縮されたフロン系冷媒Ｆ１を膨張させる。蒸発機４０は、保存物収容室２０Ａの背面部材に内蔵される。蒸発器４０によって、フロン系冷媒Ｆ１は蒸発する。冷媒送り管５０及び冷媒戻し管６０は、それぞれ、凝縮器３２から延びて保存物収容室２０Ａの下面部材を貫通して蒸発機４０に接続する。冷媒送り管５０及び冷媒戻し管６０を含む冷媒経路には、弁７６が適宜設けられる。弁７６は、冷媒経路に対する冷媒の供給または、冷媒経路からの冷媒の取り出しのために用いられる。

既設コントローラ７５が内蔵ポンプを駆動すると、フロン系冷媒Ｆ１は、冷媒経路を巡回する。そして、この巡回の過程で、既設コントローラ７５の制御の下、凝縮器３２ではフロン系冷媒が凝縮されるとともに、凝縮されたフロン系冷媒は、蒸発機４０によって蒸発する。フロン系冷媒の蒸発によって、保存物収容室２０Ａにおける熱が奪われ、保存物収容室２０Ａに収容された物品が冷却される。

ファン７４は、既設コントローラ７５の制御の下、所定の回転数で回転するものであり、機械収容室２０Ｂに設けられる。ファン７４のうち空気を吸い込む吸込面７４Ａは前面開口２０ＢＸに正対し、ファン７４のうち空気を吐き出す吐出面７４Ｂは背面開口２０ＢＹに正対する。これにより、ファン７４が駆動すると、筐体２０の外部空気を前面開口２０ＡＸから取り込み、背面開口２０ＢＹへ流すことができる。なお、ファン７４の吸込面７４Ａは前面開口２０ＡＸに近接することが好ましい。そして、ファン７４の吐出面７４Ｂと、背面開口２０ＢＹの間には、凝縮機３２、圧縮機３０や既設コントローラ７５等が設置されていることが好ましい。

フロン系冷媒とは、２０１４年２月現在における高圧法における可燃性に区分されない冷媒である。フロン系冷媒としては、クロロフルオロカーボン (CFC) や、塩素を含まないフルオロカーボン (FC) 、水素を含むハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC) 、ハイドロフルオロカーボン (HFC)や、臭素を含むハロン等がある。

図３～４に示すように、冷却装置の改造方法１００は、冷媒センサ８２を保存物収容室２０Ａに取り付けるセンサ取付ステップＳ１１０と、遮断弁８４を取り付ける遮断弁取付ステップＳ１２０と、機械収容室２０Ｂにアラーム８６を取り付けるアラーム取付ステップＳ１３０と、機械収容室２０Ｂに新設コントローラ８８を取り付ける新設コントローラ取付ステップＳ１４０と、新設コントローラ８８に対し、冷媒センサ８２、遮断弁８４及びアラーム８６を電気的に接続する配線ステップＳ１５０と、冷媒送り管５０及び冷媒戻し管６０を含む冷媒経路からフロン系冷媒Ｆ１を取り出すフロン系冷媒取出ステップＳ１６０と、冷媒経路に対して置換用ガスを供給する置換ステップＳ１７０と、冷媒経路に対し可燃性冷媒Ｆ２を供給する可燃性冷媒供給ステップＳ１８０と、保存物収容室２０Ａにおいて可燃性冷媒Ｆ２を出す可燃性冷媒放出ステップＳ１９０と、可燃性冷媒放出ステップの後に行われ冷媒センサ８２が可燃性冷媒Ｆ２を検知するか否かを判定する判定ステップＳ２００と、を備える。

冷媒センサ８２は、可燃性冷媒Ｆ２の漏れを検知するものであり、より詳しくは、冷媒センサ８２の設置環境における可燃性冷媒Ｆ２の濃度を検出するものである。そして、冷媒センサ８２が検出した可燃性冷媒Ｆ２の濃度が、あらかじめ設定された閾値よりも大きい場合には、その旨を示すセンシング信号を新設コントローラ８８へ出力する。なお、閾値は、新設コントローラ８８によって調節可能となっている。

遮断弁８４は、冷媒送り管５０または冷媒戻し管６０の少なくともいずれか一方に設けられるものであり、冷媒送り管５０または冷媒戻し管６０における流通を規制する閉状態と、冷媒送り管５０または冷媒戻し管６０における流通を許可する開状態と、の間で切り替え自在となっている。遮断弁８４が閉状態となった場合には、内蔵ポンプの運転に関わらず、冷媒が循環しないため、冷媒経路から漏れる冷媒の量は最低限に抑えることができる。なお、遮断弁８４は、冷媒送り管５０に設けられることが好ましい。これにより、冷媒漏れが発生した際、保存物収容室２０Ａに漏れ出す冷媒の量を低減することができる。

アラーム８６は、新設コントローラ８８の制御の下、冷蔵装置１０の管理者や、消費者に対し、所定のアラームを出力する。アラームとしては、音や光等がある。

新設コントローラ８８は、冷媒センサ８２からのセンシング信号の入力を契機に、遮断弁８４を閉じるものである。また、新設コントローラ８８は、冷媒センサ８２からのセンシング信号の入力を契機に、アラーム８６を駆動するものである。

置換用ガスには、窒素等の不活性ガスが用いられる。また、可燃性冷媒とは、２０１４年２月現在における高圧法における可燃性に区分する冷媒である。冷媒の中でも、空気よりも重いものが好ましく、例えば、炭化水素（プロピレン、プロパン、ブタン等）がある。

センサ取付ステップＳ１１０では、スーパーマーケットＳＰに設置された冷蔵装置１０に対し、運転が停止した状態で、冷媒センサ８２を取り付ける。図では、可燃性冷媒の比重が空気よりも重いため、保存物収容室２０Ａの下方部分であり、冷媒経路近傍に冷媒センサ８２を取り付けた様子を示す。

遮断弁取付ステップＳ１２０では、冷媒送り管５０に遮断弁８４を取り付ける。冷媒送り管５０における遮断弁８４の取付位置は、機械収容室２０Ｂ側に設けられることがより好ましい。

アラーム取付ステップＳ１３０では、機械収容室２０Ｂにアラーム８６を取り付ける。新設コントローラ取付ステップＳ１４０では、機械収容室２０Ｂに新設コントローラ８８を取り付ける。配線ステップＳ１５０では、新設コントローラ８８に対し、冷媒センサ８２、遮断弁８４及びアラーム８６を電気的に接続する。これにより、冷媒センサ８２から出力されたセンシング信号が新設コントローラ８８へ入力可能になるとともに、新設コントローラ８８から出力された制御信号が、遮断弁８４及びアラーム８６に対してそれぞれ入力可能となる。

フロン系冷媒取出ステップＳ１６０では、真空引きされた真空ボンベを、弁７６を介して冷媒経路に接続し、フロン系冷媒Ｆ１を取り出す。

置換ステップＳ１７０では、弁７６を介して、窒素が充填された窒素用ボンベを冷媒経路に接続し、冷媒経路に対し窒素を充てんする。窒素の充てん後、一定時間（例えば２４時間）放置し、冷媒経路における圧力低下量が所定の範囲であるか否かを調べる。そして、冷媒経路における圧力低下量が所定の範囲を超えた場合には、冷媒経路のどこかで漏れが発生しているため、冷却装置の改造方法１００を中止し、冷媒経路を構成する部品の交換を行う。一方、冷媒経路における圧力低下量が所定の範囲内である場合には、次のステップに進む。

次に、可燃性冷媒供給ステップＳ１８０では、可燃性冷媒Ｆ２が充填された可燃性冷媒用ボンベを、弁７６を介して冷媒経路に接続し、冷媒経路に対し可燃性冷媒Ｆ２を充てんする。その後、冷蔵装置１０の試運転を行う。

可燃性冷媒放出ステップＳ１９０では、弁７６を緩めて、保存物収容室２０Ａにおいて可燃性冷媒Ｆ２を所定量だけ出す。

判定ステップＳ２００では、可燃性冷媒放出ステップＳ１９０において放出された可燃性冷媒Ｆ２を冷媒センサ８２が検知するか否かを判定する。冷媒センサ８２が可燃性冷媒Ｆ２を検知したか否かは、アラーム８６により認知できる。冷媒センサ８２が可燃性冷媒Ｆ２を検知した場合には、冷媒センサ８２の取付位置が適正であると判断できる。一方、冷媒センサ８２が可燃性冷媒Ｆ２を検知しなかった場合には、冷媒センサ８２の取付位置が適正でないと判断できる。この場合には、冷媒センサ８２の設置場所の見直しや、冷媒センサ８２の閾値を調節した後、改めて、可燃性冷媒放出ステップＳ１９０及び判定ステップＳ２００を行えばよい。そして、必要に応じて、可燃性冷媒放出ステップＳ１９０や判定ステップＳ２００の後、冷媒経路に対し可燃性冷媒Ｆ２を補充することが好ましい。

冷媒センサ８２は、可燃性冷媒Ｆ２の漏れを検知するものであり、より詳しくは、冷媒センサ８２の設置環境における可燃性冷媒Ｆ２の濃度を検出するものである。そして、冷媒センサ８２が検出した可燃性冷媒Ｆ２の濃度が、あらかじめ設定された閾値よりも大きい場合には、その旨を示すセンシング信号を新設コントローラ８８へ出力する。なお、閾値は、新設コントローラ８８によって変更可能となっている。

遮断弁８４は、冷媒送り管５０または冷媒戻し管６０の少なくともいずれか一方に設けられるものであり、冷媒送り管５０または冷媒戻し管６０における流通を規制する閉状態と、冷媒送り管５０または冷媒戻し管６０における流通を許可する開状態と、の間で切り替え自在となっている。

本発明によれば、スーパーマーケットＳＰ等の店舗に設置された冷蔵装置１０に対して、フロン系冷媒から可燃性冷媒の交換作業を行うことにより、フロン系冷媒の冷蔵装置から可燃性冷媒の冷蔵装置へ改造することが可能となる。この改造は、冷媒の交換作業とともに、冷媒漏れ対策に必要な機器を取り付けるだけで済む。結果、新設のノンフロン系冷媒の冷蔵装置の買い替えに比べ安価に済む。

また、冷媒センサ８２の設置場所は、冷蔵装置の型番等により一義的に決まらず、運転開始日、設置環境（周囲に配される物体の有無、発熱体の有無等）、設置条件（温度や湿度等）や運転頻度等により異なる場合も多い。本発明では、判定ステップを行って、冷媒センサ８２の設置場所の適否を判定することができるため、ユーザが保有の冷蔵装置に対して最適な場所に冷媒センサ８２を設置することが可能となる。

また、本発明においては、既設の冷蔵装置１０に対し、冷媒センサ８２と、遮断弁８４と、アラーム８６と、各部を制御可能な新設コントローラ８８とを設置する。この制御系は、既設の制御系とは独立しているため、内蔵ポンプやファン７４との制御連動を気にせずに、冷媒センサ８２による冷媒漏れの検出、遮断弁８４の閉操作による冷媒漏れの停止や、アラーム８６による冷媒漏れ検出の旨の報知をおこなうことができる。

なお、判定ステップＳ２００の判定条件として、「可燃性冷媒放出ステップＳ１９０において放出された可燃性冷媒Ｆ２を冷媒センサ８２が検知するか否か」ではなく、「遮断弁８４が正常に作動するか否か」としてもよい。

上記実施形態では、冷媒センサ８２を保存物収容室２０Ａに取り付けたが本発明はこれに限られず、冷媒センサ８２を機械収容室２０Ｂに取り付けてもよいし、冷媒センサ８２を保存物収容室２０Ａ及び機械収容室２０Ｂの両方に設けてもよい。また、２つ目のファン７４（図４の右側）を、吐出面７４Ｂが背面２０ＡＸに近接するように追加してもよい。

また、判定ステップＳ２００の判定条件として、「可燃性冷媒Ｆ２の濃度が、基準値以下出るか否か」としてもよい。この基準値としては、例えば、２．１％ＬＥＬとしてもよい（ＬＥＬ：爆発下限界）。

上記実施形態では、ステップ１６０～１７０の前にステップＳ１１０～Ｓ１５０を行ったが、本発明はこれに限られず、ステップＳ１１０～Ｓ１５０の前にステップ１６０～１７０を行ってもよい。

上記実施形態では、可燃性冷媒放出ステップＳ１９０及び判定ステップＳ２００を可燃性冷媒供給ステップＳ１８０の後に行ったが、本発明はこれに限られない。例えば、図５の冷却装置の改造方法２００においては、配線ステップＳ１５０とフロン系冷媒取出ステップＳ１６０との間に、可燃性冷媒放出ステップＳ１５２及び判定ステップＳ１５４を行ってもよい。可燃性冷媒放出ステップＳ１５２では、可燃性冷媒が充填された容器（スプレー缶等）を用いて、保存物収容室２０Ａにおいて可燃性冷媒Ｆ２を所定量だけ出す。判定ステップＳ１５４では、可燃性冷媒放出ステップＳ１５２において放出された可燃性冷媒Ｆ２を冷媒センサ８２が検知するか否かを判定する。冷媒センサ８２が可燃性冷媒Ｆ２を検知したか否かは、アラーム８６により認知できる。冷媒センサ８２が可燃性冷媒Ｆ２を検知した場合には、冷媒センサ８２の取付位置が適正であると判断できる。一方、冷媒センサ８２が可燃性冷媒Ｆ２を検知しなかった場合には、冷媒センサ８２の取付位置が適正でないと判断できる。この場合には、冷媒センサ８２の設置場所の見直しや、冷媒センサ８２の閾値を調節した後、改めて、可燃性冷媒放出ステップＳ１５２及び判定ステップＳ１５４を行えばよい。

なお、ファン７４は、冷蔵装置１０の運転状態において、常時運転していることが好ましい。これにより、前面開口２０ＢＸから背面開口２０ＢＹに向かう空気の流れができている。このため、機械収容室２０Ｂにおいて可燃性冷媒の漏れが起こっても爆発下限界にならない。なお、機械収容室２０Ｂにおいて可燃性冷媒の漏れが起こった場合において、ファン７４の常時運転によって爆発下限界にならないことを確認すべく、機械収容室２０Ｂにおいて、可燃性冷媒放出ステップＳ１９０や判定ステップＳ２００と同様の可燃性冷媒放出ステップや判定ステップを行ってもよい。図６に概要を示す。冷却装置の改造方法３００は、冷媒センサ８２を機械収容室２０Ｂに仮設置するセンサ仮設置ステップＳ３１０と、遮断弁８４を取り付ける遮断弁取付ステップＳ１２０と、機械収容室２０Ｂにアラーム８６を取り付けるアラーム取付ステップＳ１３０と、機械収容室２０Ｂに新設コントローラ８８を取り付ける新設コントローラ取付ステップＳ１４０と、新設コントローラ８８に対し、冷媒センサ８２、遮断弁８４及びアラーム８６を電気的に接続する配線ステップＳ１５０と、機械収容室２０Ｂにおいて可燃性冷媒Ｆ２を出す可燃性冷媒放出ステップＳ３６０と、可燃性冷媒放出ステップＳ３６０の後に行われ冷媒センサ８２が可燃性冷媒Ｆ２を検知するか否かを判定する判定ステップＳ３７０と、を備える。このような冷却装置の改造方法３００は、スーパーマーケットＳＰ内において、前面開口２０ＢＸや背面開口２０ＢＹの正面に十分な通気スペースが設けられていない場合に効果的である。冷却装置の改造方法３００は、前述した冷却装置の改造方法１００や冷却装置の改造方法２００と併用してもよい。

上記実施形態では、冷蔵装置１０の前面に開口を有する冷蔵装置１０について述べたが、本発明はこれに限られない。冷蔵装置１０の背面に物品の補充用の開口を設けてもよい。この場合には、冷蔵装置１０の前面及び背面に通路Ｒ１を設定すればよい。このようにすれば、消費者は、前面開口２０ＡＸから物品を取り出し可能となるとともに、店舗側のスタッフは、背面側の開口から補充すべき物品を棚２０ＳＨへ補充することもできる。

上記実施形態では、冷蔵ショーケース（いわゆる冷蔵庫）として説明したが、本発明は冷蔵庫に限られず、冷凍ショーケース（いわゆる冷凍庫）などの冷蔵装置も適用可能である。

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０冷蔵装置
２０筐体
２０Ａ保存物収容室
２０ＡＸ前面開口
２０Ｂ機械収容室
２０ＢＸ前面開口
２０ＢＹ背面開口
２０ＳＨ棚
３０圧縮機
４０蒸発機
７４ファン
７５既設コントローラ
７６弁
８０制御ユニット
８２冷媒センサ
８４遮断弁
８６アラーム
８８新設コントローラ

Claims

保存物収容室と機械収容室とが区画された筐体と、
前記機械収容室に設けられたフロン系冷媒を凝縮する凝縮機と、
前記フロン系冷媒を蒸発させる蒸発機と、
前記凝縮機から前記蒸発機へ前記フロン系冷媒を送る冷媒送り管と、
前記蒸発機から前記凝縮機へ前記フロン系冷媒を戻す冷媒戻し管と、を備えた既設の冷蔵装置の改造方法であって、
可燃性冷媒の漏れを検知する冷媒センサを前記保存物収容室に取り付けるセンサ取付ステップと、
前記冷蔵装置に設けられるコントローラに対し、前記冷媒センサを電気的に接続する配線ステップと、
前記保存物収容室において前記可燃性冷媒を出す可燃性冷媒放出ステップと、
前記可燃性冷媒放出ステップの後に行われ前記冷媒センサが前記可燃性冷媒の漏れを検知するか否かを判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする冷蔵装置の改造方法。
前記可燃性冷媒放出ステップでは、前記保存物収容室において、前記可燃性冷媒が封入された容器から当該可燃性冷媒を出すことを特徴とする請求項１記載の冷蔵装置の改造方法。
前記冷媒送り管または前記冷媒戻し管の少なくともいずれか一方に遮断弁を取り付ける遮断弁取付ステップを備え、
前記配線ステップでは、前記冷蔵装置に設けられるコントローラに対し、前記冷媒センサ及び前記遮断弁を電気的に接続し、
前記コントローラは、前記冷媒センサからのセンシング信号の入力を契機に、前記遮断弁を閉じることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵装置の改造方法。
前記冷媒送り管及び前記冷媒戻し管を含む冷媒経路から前記フロン系冷媒を取り出すフロン系冷媒取出ステップと、
前記冷媒経路に対して、置換用ガスを供給する置換ステップと、
前記冷媒経路に対し、可燃性冷媒を供給する可燃性冷媒供給ステップと、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の冷蔵装置の改造方法。
前記可燃性冷媒放出ステップでは、前記冷媒送り管または前記冷媒戻し管に設けられた弁を開くことを特徴とする請求項１記載の冷蔵装置の改造方法。