JP2006200765A - 冷却庫の除霜水蒸発装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蒸発皿内の除霜水の水面と蒸発促進ファンとの距離を一定に保ち、除霜水の水位の如何に関わらず高レベルの蒸発能力を維持できるようにする。
【解決手段】 冷却庫１は、スターリング冷凍機５０の吸熱部に二次冷媒循環回路を介して接続された低温側蒸発器５２を冷却器として庫内を冷却する。低温側蒸発器５２からの除霜水を受ける蒸発皿８１は引張コイルバネ８４からなる距離一定化手段により支持されている。除霜水の水量が増せば引張コイルバネ８４が伸びて蒸発皿８１が下降する。従って、蒸発皿８１内の除霜水の水位に関わらず、蒸発促進ファン８２と蒸発皿８１内の除霜水の水面Ｓとの距離は一定に保たれ、除霜水に吹き付ける風速は変わらない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷却器などからの除霜水を蒸発皿に受けて蒸発させる冷却庫の除霜水蒸発装置に関する。ここで「冷却庫」とは、食品その他の物品の温度を下げる装置全般を指す概念であり、「冷蔵庫」「冷凍庫」「冷凍冷蔵庫」「ショーケース」といった商品としての名称を問わない。

冷却庫においては、冷却器に付着した霜を適宜タイミングで溶かし、除霜水として排水する必要がある。また冷却器以外の箇所に付着した結露水も除霜水と一緒にして処理する必要がある。除霜水は容器に溜まるにまかせておくと溢れて床を濡らすことがあるので、貯水量が多くなりすぎる前に処理しなければならない。その処理にあたり、容器を取り出して除霜水を捨てに行くというのは使用者にとって大変面倒なので、通常は除霜水を蒸発皿で受けて強制的に蒸発させるものとし、使用者の手間の軽減を図っている。

例えば特許文献１に記載された冷却庫では、冷凍機としてスターリング冷凍機を使用し、スターリング冷凍機の廃熱を利用して除霜水を蒸発させている。また特許文献２に記載された低温ショーケースでは、４段の蒸発皿を上下に設置して除霜水を上の蒸発皿から下の蒸発皿へと順次溢出させるものとし、その中で上から２段目と３段目の蒸発皿には加熱手段としてコンプレッサからのホットガスを流す蒸発パイプを設け、最下段の蒸発皿には電気ヒータを取り付けている。
特開２００２−６２０２１号公報（第６頁−第７頁、図１−図３、図７、図８） 特開平８−２７８０７６号公報（第３頁−第５頁、図１−図４）

除霜水を蒸発させるのに、除霜水の水面に風を吹き付けて蒸発を促進するという手法が採用されることがある。除霜水に吹き付ける風速は、水面に水しぶきが立ったり、風下に水が吹き寄せられて蒸発皿の縁を乗り越えるといった、極端に速い風速は論外として、そうでないかぎり、できるだけ速くして蒸発能力を高めることが望ましい。しかしながら除霜水に吹き付けるときの風速は、水位が低下し、ファンとの距離が離れるに従って低下する。すなわち水位が下がると蒸発能力も下がってしまう。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、風により蒸発皿内の除霜水の蒸発を促進するに際し、除霜水の水位の如何に関わらず高レベルの蒸発能力を維持できるようにすることを目的とする。

（１）上記目的を達成するために本発明は、除霜水を受ける蒸発皿と、この蒸発皿内の除霜水に風を吹き付ける蒸発促進ファンとを備えた冷却庫の除霜水蒸発装置において、前記蒸発促進ファンと前記蒸発皿に貯留した除霜水の水面との距離を一定に保つための距離一定化手段を備えることを特徴としている。

この構成によると、蒸発皿内の除霜水の水位に関わらず、蒸発促進ファンと除霜水の水面との距離が一定に保たれるので、除霜水に吹き付ける風速は変わらず、常に高い蒸発能力を維持できる。

（２）また本発明は、上記構成の冷却庫の除霜水蒸発装置において、前記距離一定化手段は、前記蒸発皿を支持し、除霜水量によって変動する水面高さを一定に保つように前記蒸発皿の支持高さを変える弾性手段により構成されることを特徴としている。

この構成によると、蒸発皿内の除霜水量が多くなれば蒸発皿の支持高さが下がり、逆に除霜水量が少なくなれば蒸発皿の支持高さが上がって、蒸発促進ファンと除霜水の水面とが一定の距離を保つ。従って蒸発皿内の除霜水量に関係なく除霜水に吹き付ける風速は一定であり、常に高い蒸発能力を維持できる。また蒸発促進ファンは固定位置に取り付ければ良く、設置や配線が容易である。

（３）また本発明は、上記構成の冷却庫の除霜水蒸発装置において、前記距離一定化手段は、前記蒸発皿内の除霜水に浮くフロートと、このフロートに支持される前記蒸発促進ファンとにより構成されることを特徴としている。

この構成によると、蒸発皿内の除霜水量が多くなればフロートが持ち上げられ、除霜水量が少なくなればフロートが下がるので、蒸発皿内の除霜水量に関係なく除霜水に吹き付ける風速は一定であり、常に高い蒸発能力を維持できる。フロートは水位変動に忠実に追随するので、除霜水の水面と蒸発促進ファンとは常時正確に所定距離に保たれる。

上記構成を実施するにあたり、前記フロートが水平方向に移動するのを規制するガイド手段を設けることが好ましい。このようにすることにより、フロートは除霜水の水面を漂流しなくなり、水面上の風速分布を常に設計通りに維持できる。

（４）また本発明は、上記構成の冷却庫の除霜水蒸発装置において、前記蒸発促進ファンの支持レベルを検知する検知手段を備え、蒸発促進ファンが所定レベルまで上昇したことを前記検知手段が検知したとき、蒸発促進ファンをより高速の運転モードに切り替えることを特徴としている。

この構成によると、除霜水の貯水量が所定レベルに達すれば蒸発促進ファンの運転がパワーアップし、蒸発能力が高められるので、蒸発皿から除霜水が溢れるという事態を未然に防ぐことができる。

本発明によると、蒸発皿内の除霜水の水面と蒸発促進ファンとの距離の一定化を図ることにより、蒸発皿内の水位に関係なく除霜水に吹き付ける風速を一定にでき、常に高い蒸発能力を維持できる。

以下、本発明の第１実施形態を図１、２に基づき説明する。図１、２はいずれも冷却庫の垂直断面図であって、異なる動作状態を示すものである。

冷却庫１は食品保存用であり、ベース１２によって床上に支えられる断熱筐体１０が本体を構成する。断熱筐体１０の内部は水平仕切壁１１により上下２段に仕切られており、上段は冷蔵室２０及び解凍室２５、下段は冷凍室３０という設定になっている。冷蔵室２０及び解凍室２５と、冷凍室３０とは、共に前面（図１において左側）が食品を出し入れするための開口部となっており、この開口部を断熱扉２１、３１が閉ざす。

冷蔵室２０の内部には複数の棚板２２が設けられている。冷蔵室２０の最下部に隣接して断熱構造の解凍室２５がある。解凍室２５は、冷蔵室２０と断熱扉２１を共有する他、独自の断熱扉２６も備えている。

断熱筐体１０の背面部には機械室４０が形成される。機械室４０は板金製の部品を組み合わせて構成された直方体形状の構造物であり、背面側が開口している。この機械室４０の中にスターリング冷凍機５０が設置される。機械室４０は冷蔵室２０と冷凍室３０の間の高さに置かれている。

スターリング冷凍機５０はスターリング冷凍サイクルにより冷熱を発生するものであり、本体部に放熱部と吸熱部を備える。放熱部に取り付けられた高温側蒸発器に二次冷媒循環回路を介して高温側凝縮器５１が接続される。吸熱部に取り付けられた低温側凝縮器には、冷凍室３０の奥に配置された低温側蒸発器５２が二次冷媒循環回路を介して接続される。低温側蒸発器５２はスターリング冷凍サイクルにより得られた冷熱により庫内を冷却し、高温側凝縮器５１は庫内から奪った熱を大気中に廃熱として放出する。

断熱筐体１０の内部には、背面側の内壁に沿って垂直方向に延びる冷却ダクト６０、６１が設けられる。冷却ダクト６０は奥側に位置し、冷却ダクト６１はその手前側に位置する。冷却ダクト６０は冷凍室３０の途中までの高さで終わるが、ダクト６１は冷蔵室２０の天井まで続く。

冷却ダクト６０の下端には冷凍室３０から庫内空気を吸い込む吸気口６２が設けられる。吸気口６２の上方には低温側蒸発器５２が設置され、さらにその上方には、冷却ダクト６１に空気を吹き出す送風機６３が設けられる。

また図示しないが、冷蔵室２０及び解凍室２５から空気を回収する戻りダクトも断熱筐体１０に設けられている。戻りダクトは低温側蒸発器５２に向かい合う位置に吹出口を有し、回収した空気を低温側蒸発器５２に供給する。

スターリング冷凍機５０を運転し、低温側蒸発器５２に冷熱を伝えておいて送風機６３を運転すると、冷却ダクト６０の下端の吸気口６２から冷凍室３０の中の空気が吸い込まれ、低温側蒸発器５２を通過する。また前記図示しない戻りダクトを通じ、冷蔵室２０及び解凍室２５の中の空気が冷却ダクト６０に吸い込まれ、同じく低温側蒸発器５２を通過する。低温側蒸発器５２を通過する空気は冷却されて冷気となる。

冷気は送風機６３により冷却ダクト６１に吹き込まれ、冷却ダクト６１の上方部分（水平仕切壁１１より上の部分）に設けられた吹出口６４を通じて冷蔵室２０に、また冷却ダクト６１の下方部分（水平仕切壁１１より下の部分）に設けられた吹出口６５を通じて冷凍室３０に、それぞれ送り込まれる。解凍室２５にも冷気が送り込まれる。このようにして冷蔵室２０、解凍室２５、及び冷凍室３０にはそれぞれ所定量の冷気が送り込まれ（または送り込まれず）、冷蔵室２０、解凍室２５、及び冷凍室３０はそれぞれ所定の温度に冷却される。断熱筐体１０の背面上部に設置された制御部１３が上記の運転制御を司る。

冷却庫１の運転を続けていると、庫内の空気中の水分が霜となって低温側蒸発器５２に付着する。霜は低温側蒸発器５２の熱交換効率を低下させるので、制御部１３は適宜のタイミングで霜取りヒータ（図示せず）に通電し、低温側蒸発器５２の除霜を行う。霜が溶けた除霜水は冷却ダクト６０の底部のドレンパン７０に受けられ、そこからドレンパイプ７１を通じて庫外に排水される。

断熱筐体１０の底壁の下には蒸発皿空間８０が設けられ、ここに、ドレンパイプ７１から滴下する除霜水を受ける蒸発皿８１が設置される。蒸発皿空間８０の天井面、すなわち断熱筐体１０の下面には蒸発促進ファン８２が取付枠８３を介して取り付けられている。蒸発促進ファン８２は蒸発皿８１の底面中央部に向かい合う位置に設置され、蒸発皿８０に貯留された除霜水に上から風を吹き付けて蒸発を促進する。

さて、蒸発皿８１の中の除霜水の水位は一定ではない。本発明では、除霜水の水位の如何に関わらず高レベルの蒸発能力を維持できるよう、蒸発皿８１の支持に次のような工夫をこらす。

すなわち本発明では、蒸発皿８１に対し、その中に貯留した除霜水の水面Ｓと蒸発促進ファン８２との距離を一定に保つための距離一定化手段を設ける。距離一定化手段は、蒸発皿８１を支持し、除霜水量によって変動する水面Ｓの高さを一定に保つように蒸発皿８１の支持高さを変える弾性手段により構成される。第１実施形態では、弾性手段として引張コイルバネ８４を用いている。引張コイルバネ８４は蒸発皿８１の周囲に複数個配置され、蒸発皿８１を断熱筐体１０に吊り下げ支持する。

図１の状態では、蒸発皿８１に貯留された除霜水の水量が少なく、引張コイルバネ８４にかかる荷重が小さい。そのため引張コイルバネ８４はそれほど伸びず、蒸発皿８１を比較的高い位置に支持している。この時、除霜水の水面Ｓと蒸発促進ファン８２との間には所定の距離が確保される。

蒸発皿８１に貯留された除霜水の水量が多くなると、引張コイルバネ８４にかかる荷重が増し、図２に見られるように引張コイルバネ８４が伸びて蒸発皿８１は降下する。蒸発により除霜水の水量が減れば蒸発皿８１は再び上昇する。このように蒸発皿８１中の除霜水の水面Ｓと蒸発皿８１の支持高さとは互いに逆の挙動を示す。引張コイルバネ８４のバネ定数を、蒸発皿８１の中における除霜水の水面Ｓの上下と、蒸発皿８１の支持高さの変動とがつり合うように設定しておけば、除霜水の水面Ｓと蒸発促進ファン８２との距離は、除霜水の水量と無関係に一定となる。

このように、蒸発皿８１内の除霜水量が多くなれば蒸発皿８１の支持高さが下がり、逆に除霜水量が少なくなれば蒸発皿８１の支持高さが上がって、蒸発促進ファン８２と除霜水の水面Ｓとが一定の距離を保つので、蒸発皿８１内の除霜水量に関係なく除霜水に吹き付ける風速は一定となり、常に高い蒸発能力を維持できる。また蒸発促進ファン８２は固定位置に取り付ければ良く、設置や配線が容易である。

図３、４に第２実施形態を示す。図３、４はいずれも冷却庫の部分垂直断面図であって、異なる動作状態を示すものである。

第２実施形態は、弾性手段として、蒸発皿８１を上から吊り下げる引張コイルバネでなく、蒸発皿８１を下から支える圧縮コイルバネ８５を用いる。圧縮コイルバネ８５は、その下端をベース１２に連結し、上端を蒸発皿８１に連結している。

図３の状態では、蒸発皿８１に貯留された除霜水の水量が少なく、圧縮コイルバネ８５にかかる荷重が小さい。そのため引張コイルバネ８５はそれほど縮まず、蒸発皿８１を比較的高い位置に支持している。この時、除霜水の水面Ｓと蒸発促進ファン８２との間には所定の距離が確保される。

蒸発皿８１に貯留された除霜水の水量が多くなると、圧縮コイルバネ８５にかかる荷重が増し、図４に見られるように圧縮コイルバネ８５が縮んで蒸発皿８１は降下する。蒸発により除霜水の水量が減れば蒸発皿８１は再び上昇する。圧縮コイルバネ８５のバネ定数を、蒸発皿８１の中における除霜水の水面Ｓの上下と、蒸発皿８１の支持高さの変動とがつり合うように設定しておけば、除霜水の水面Ｓと蒸発促進ファン８２との距離は、除霜水の水量と無関係に一定となる。

図５、６に第３実施形態を示す。図５、６はいずれも冷却庫の部分垂直断面図であって、異なる動作状態を示すものである。

第３実施形態では、距離一定化手段として、弾性手段でなく、除霜水に浮くフロート８６を用いる。蒸発皿８１は高さ不動である。フロート８６は単一の環状部材により構成してもよく、複数の部材を環状に配置して構成してもよい。フロート８６の上面に取付枠８３を介して蒸発促進ファン８２を支持する。取付枠８３は蒸発促進ファン８２より少し上に突き出しており、蒸発促進ファン８２が最も上昇したときでも、断熱筐体１０の下面と蒸発促進ファン８２との間に空気を吸い込む隙間が確保されるようになっている。またフロート８６と取付枠８３には、水面Ｓに吹き付けられた風をフロート８６の外に逃がすための隙間が適所に設けられている。

フロート８６は、蒸発促進ファン８２を除霜水の水面Ｓの上に所定距離持ち上げるだけの浮力を有する。なお、フロート８６が水面上を漂流しないようにするため、フロート８６が水平方向に移動するのを規制するガイド手段を設ける。第３実施形態では、蒸発皿８１の底面から垂直に立ち上がってフロート６を取り囲む複数のガイドポール８７がガイド手段を構成する。

図５の状態では、蒸発皿８１に貯留された除霜水の水量が少なく、水面Ｓが低い。そのため、フロート８６と、これに支持された蒸発促進ファン８２は低い位置にある。図６のように除霜水の水量が増し、水面Ｓが上昇するとフロート８６及び蒸発促進ファン８２も上昇する。但し蒸発促進ファン８２がいくら上下しても、水面Ｓとの距離は常に一定である。

このように、蒸発皿８１内の除霜水量が多くなればフロート８６が持ち上げられ、除霜水量が少なくなればフロート８６が下がるので、蒸発皿８１内の除霜水量に関係なく除霜水に吹き付ける風速は一定であり、常に高い蒸発能力を維持できる。またフロート８６は水位変動に忠実に追随するので、除霜水の水面Ｓと蒸発促進ファン８２とは常時正確に所定距離に保たれる。

図７に第４実施形態を示す。図７は冷却庫の部分垂直断面図である。

第４実施形態は、第３実施形態の構成に、蒸発促進ファン８２の支持レベルを検知する検知手段を付加したものである。検知手段を構成するのは断熱筐体１０の下面に配置されたマイクロスイッチ８８である。フロート８６がある高さまで上昇すると取付枠８３がマイクロスイッチ８８のアクチュエータを押す。マイクロスイッチ８８の発する信号により、制御部１３は蒸発促進ファン８２が所定レベルまで上昇したと判断し、蒸発促進ファン８２をより高速の運転モードに切り替える。

このように、除霜水の貯水量が所定レベルに達すれば蒸発促進ファン８２の運転がパワーアップし、蒸発能力が高められるので、蒸発皿８１から除霜水が溢れるという事態を未然に防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は家庭用又は業務用の冷却庫に広く利用可能である。

本発明の第１実施形態に係る冷却庫の垂直断面図 図１と異なる状態を示す垂直断面図 本発明の第２実施形態に係る冷却庫の部分垂直断面図 図３と異なる状態を示す部分垂直断面図 本発明の第３実施形態に係る冷却庫の部分垂直断面図 図５と異なる状態を示す部分垂直断面図 本発明の第４実施形態に係る冷却庫の部分垂直断面図

符号の説明

１ 冷却庫
１０ 断熱筐体
２０ 冷蔵室
３０ 冷凍室
４０ 機械室
５０ スターリング冷凍機
５１ 高温側凝縮器
５２ 低温側蒸発器
７０ ドレンパン
８０ 蒸発皿空間
８１ 蒸発皿
８２ 蒸発促進ファン
８４ 引張コイルバネ（距離一定化手段）
８５ 圧縮コイルバネ（距離一定化手段）
８６ フロート（距離一定化手段）
８７ ガイドポール（ガイド手段）
８８ マイクロスイッチ（検知手段）

Claims (4)

1. 除霜水を受ける蒸発皿と、この蒸発皿内の除霜水に風を吹き付ける蒸発促進ファンとを備えた冷却庫の除霜水蒸発装置において、
   前記蒸発促進ファンと前記蒸発皿に貯留した除霜水の水面との距離を一定に保つための距離一定化手段を備えることを特徴とする冷却庫の除霜水蒸発装置。
2. 前記距離一定化手段は、前記蒸発皿を支持し、除霜水量によって変動する水面高さを一定に保つように前記蒸発皿の支持高さを変える弾性手段により構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却庫の除霜水蒸発装置。
3. 前記距離一定化手段は、前記蒸発皿内の除霜水に浮くフロートと、このフロートに支持される前記蒸発促進ファンとにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷却庫の除霜水蒸発装置。
4. 前記蒸発促進ファンの支持レベルを検知する検知手段を備え、蒸発促進ファンが所定レベルまで上昇したことを前記検知手段が検知したとき、蒸発促進ファンをより高速の運転モードに切り替えることを特徴とする請求項３に記載の冷却庫の除霜水蒸発装置。

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