JPWO2020021595A1 - ショーケースおよびクーリングユニット - Google Patents

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Abstract

本発明に係るショーケース(1)は、圧縮機(110)、凝縮器(120)、絞り装置(130)および蒸発器(140)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(100)を有し、蒸発器(140)において冷却された空気が送られる貯蔵室(11)を備えるショーケース(1)であって、冷凍サイクル装置(100)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バイパス配管(160)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(30)と、送風機駆動周波数に基づく風量で蒸発器(140)を通過させた空気を、貯蔵室(11)に送る室内送風機(15)と、蒸発器(140)の除霜を行うときに、室内温度センサー(30)の検出に係る室内温度に基づき、室内送風機(15)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(200)とを備えるものである。

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。
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。
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。
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。

Claims (11)

  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。
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