JP5912866B2

JP5912866B2 - 冷凍・冷蔵ショーケース

Info

Publication number: JP5912866B2
Application number: JP2012121684A
Authority: JP
Inventors: 小林　章; 章小林; 松田　徹; 徹松田
Original assignee: 中野冷機株式会社
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: JP2013245906A

Description

本発明は、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等において、冷凍食品や冷蔵食品、生鮮食品を冷却して販売するために用いられる冷凍・冷蔵ショーケースに関する。

従来、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等では、冷凍食品や冷蔵食品、生鮮食品を冷却して販売するために冷凍・冷蔵ショーケースが用いられている（例えば、下記特許文献１参照）。このような冷凍・冷蔵ショーケースは、冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された液体状の冷媒を減圧する膨張弁、減圧された冷媒を気化させる冷却器、冷却器を通過した冷媒が流入するとともに流入した冷媒中に液体状の冷媒が含まれていた場合にその液体状の冷媒を分離するアキュムレータ等を備えた冷凍装置を備えている。この冷凍装置では、冷却器のサイズや冷却器内に流入する冷媒の量は、冷凍装置が運転されている間は冷媒のほとんど全部が冷却器内で気化されるように設定されている。

特開平０５−６０４４９号公報

しかしながら、このような冷凍・冷蔵ショーケースでは、冷却器の除霜時やショーケース内の温度調節のために冷凍装置の運転を停止させる場合がある。冷凍装置の運転が停止された場合には、冷却器内に液体状の冷媒が滞留することがあり、冷却器がアキュムレータより上方に配置されているため、冷却器内に滞留した液体状の冷媒がアキュムレータ内に流れ落ちてしまう。

冷却器内に滞留した液体状の冷媒がアキュムレータ内に流れ落ち、アキュムレータ内に多量の液体状の冷媒が存在する状態から冷凍装置の運転を再開すると、アキュムレータ内で液体状の冷媒の分離を十分に行えず、液体状の冷媒がアキュムレータから圧縮機内に流入する場合がある。液体状の冷媒が圧縮機内に流入すると、圧縮機内で液圧縮が発生し、その液圧縮によって圧縮機が破損するおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、冷凍装置の運転を停止させた場合に冷却器内に滞留した液体状の冷媒がアキュムレータ内に流れ落ちることを防止し、冷凍装置の運転OLE_LINK1OLE_LINK2を再開した場合OLE_LINK1OLE_LINK2にアキュムレータ内の液体状の冷媒が圧縮機内に流入することを防止し、圧縮機内で液圧縮が発生することや液圧縮による圧縮機の破損を防止することができ、さらに、冷凍装置の運転を再開した場合に、冷媒の温度を素早く検出して膨張弁の開度調節を素早く行い、膨張弁の開度調節が遅れたことが原因となる液体状の冷媒の冷却器からの流出を防止することができる冷凍・冷蔵ショーケースを提供することである。

本発明に係る冷凍・冷蔵ショーケースは、前面が開口された貯蔵室と、内部に冷却器と送風ファンとを収容するとともに前記貯蔵室の前面を覆うエアカーテンを形成する冷気が流れるダクトとを有するケース本体と、前記ケース本体の下部に設けられ、前記冷却器に接続されるアキュムレータと圧縮機と凝縮器とを収容するベース部とを備え、前記冷却器の入口側にこの冷却器内に流入する冷媒の量を調節する膨張弁が設けられた冷凍・冷蔵ショーケースにおいて、前記冷却器から流出した冷媒を前記アキュムレータ内に導く前記冷却器の出口側配管に、前記圧縮機の運転を停止した場合に前記冷却器内に滞留する液体状の冷媒の水位より高い位置であって前記冷却器内に流入する冷媒の入口側配管の高さ位置以下の位置まで立上がった立上げ部を設け、冷媒の流れ方向に沿った前記立上げ部の最上部位置より上流側に、前記膨張弁の開度を調節するために冷媒の温度を検出する膨張弁感温筒を取付けたことを特徴としている。

また、前述の本発明に係る冷凍・冷蔵ショーケースにおいて、膨張弁感温筒は、立上げ部の上部位置に取付けられていることが望ましい。

本発明に係る冷凍・冷蔵ショーケースによれば、冷却器の出口側配管に立上げ部が設けられ、この立上げ部が、圧縮機の運転を停止した場合に冷却器内に滞留する液体状の冷媒の水位より高い位置まで立上がっているため、圧縮機の運転を停止した場合に冷却器内に液体状の冷媒が滞留しても、滞留した液体状の冷媒がアキュムレータ内に流れ落ちることを防止することができ、圧縮機の運転を再開した場合に、アキュムレータ内に流れ落ちた液体状の冷媒がアキュムレータで分離されずに圧縮機内に流入することを防止することができ、圧縮機内で液圧縮が生じることや液圧縮により圧縮機が破損されることを防止することができる。

また、本発明により、冷却器を大きく設計した場合でも滞留した液体状の冷媒がアキュムレータ内に流れ落ちることを防止できるため、冷却器を大型化することにより冷却性能の高い冷凍・冷蔵ショーケースを提供することが可能となる。

さらに、膨張弁感温筒を冷媒の流れ方向に沿った立上げ部の最上部位置より上流側に取り付けることで、圧縮機の運転を再開した場合に、冷却器内の冷媒温度を素早く検出して膨張弁の開度調節を素早く行うことができ、膨張弁の開度調節が遅れたことが原因となる液体状の冷媒の冷却器からの流出を防止することができる。

また、冷却器内に滞留した液体状の冷媒がアキュムレータ内に流れ落ちることを防止できるため、従来よりもアキュムレータを小さく設計することができ、コストダウンを図ることが可能となる。

また、立上げ部の立上げ高さ位置は、冷却器内に流入する冷媒の入口側配管の高さ位置以下であるため、出口側配管に立上げ部を設けても出口側配管の設置スペースの増大を抑えることができる。

また、冷却器から流出した冷媒の温度を検出する膨張弁感温筒が立上げ部の上部位置に取付けられており、立上げ部内の冷媒の温度は上部ほど高くなるため、この膨張弁感温筒が検出する冷媒の温度が高くなり、この膨張弁感温筒の検出結果に応じて開度調節される膨張弁の開度を大きくすることができ、膨張弁の開度を大きくすることにより冷却器内に流入する冷媒の量を多くすることができる。そして、冷却器内に流入する冷媒の量が多くなることにより冷却器の熱交換効率を上げることができ、冷却器の熱交換効率が上がることにより貯蔵室内の温度調節のために圧縮機の運転を停止する時間を増やすことができる。この圧縮機の運転を停止する時間が増えることにより、消費電力の低減を図ることができる。

本発明の一実施形態の冷凍・冷蔵ショーケースを示す断面側面図である。冷凍装置の構成を示すブロック図である。冷却器の構造を示す正面図である。冷却器の構造を示す側面図である。立上げ部への膨張弁感温筒の取付構造を示す断面図である。冷却器の伝熱管や吐出側配管の配管構造を簡略化して示す説明図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、冷凍・冷蔵ショーケース１は、断熱壁２により構成されたケース本体３と、ケース本体３の下部に設けられたベース部４とを備えている。

ケース本体３には、貯蔵室５とダクト６とが形成されている。

貯蔵室５は、前面が開口された空間であり、その内部に上下方向に配列された複数段の商品陳列棚７と、最下段の商品陳列棚７の下側に位置する床デッキ部８とが設けられている。これらの商品陳列棚７と床デッキ部８とには、販売される商品が陳列される。

ダクト６は、貯蔵室５を囲むように断熱壁２の内側に形成された通路であり、このダクト６内には、後述する冷凍装置を構成する冷却器９と送風ファン１０と膨張弁１１とが収容されている。送風ファン１０は、ダクト６内の空気を冷却器９に向けて送風し、冷却器９に当たることにより冷却された空気（以下、「冷気」という。）をダクト６内で矢印で示す方向に流すように構成されている。ダクト６の上部側にはダクト６内を流れた冷気が吹出す吹出口１２が形成され、ダクト６の下部には吹出口１２から吹出した冷気が吸込まれる吸込口１３が形成されている。吹出口１２から吹出して吸込口１３に吸込まれる冷気は、貯蔵室５の前面を覆うエアカーテンを形成する。

ベース部４には、上述した冷却器９と送風ファン１０と膨張弁１１とともに後述する冷凍装置を構成する圧縮機１４と、凝縮器１５と、アキュムレータ１６と、送風ファン１７とが収容されている。

図２に基づいて、冷凍装置１８の構成を説明する。冷凍装置１８は、圧縮機１４と凝縮器１５と膨張弁１１と冷却器９とアキュムレータ１６とをこの順で冷媒が流れる配管で接続することにより構成されている。さらに、冷却器９に向けて送風する位置に送風ファン１０が配置され、凝縮器１５に向けて送風する位置に送風ファン１７が配置されている。

圧縮機１４は気体状の冷媒を圧縮するように構成され、凝縮器１５は圧縮機１４で圧縮された冷媒を凝縮して液化するように構成されている。膨張弁１１は凝縮器１５で液化された冷媒を減圧するとともに減圧された冷媒を冷却器９内に流入させるように構成されている。また、膨張弁１１は、開度調節可能に設けられており、開度が調節されることにより冷却器９内に流入する冷媒の量を調節するように構成されている。冷却器９は、後述するようにフィンと伝熱管とを有し、流入した冷媒を気化するように構成されている。アキュムレータ１６は、冷却器９から流出した冷媒が流入されるとともに流入した冷媒中に液体状の冷媒が含まれていた場合にその液体状の冷媒を分離し、気体状の冷媒のみを圧縮機１４内に流入させるように構成されている。図２に示した矢印は、冷凍装置１８における冷媒の流れ方向を示している。

冷却器９は、図３及び図４に示すように、所定ピッチで平行に配列された複数のプレート状のフィン１９と、フィン１９を貫通してジグザグ状に配管された伝熱管２０とを備え、伝熱管２０内を冷媒が流れるように構成されている。フィン１９と伝熱管２０とは、熱伝導性の高い金属、例えば、アルミニウムや銅で形成されている。

伝熱管２０の一端側には、膨張弁１１で減圧された冷媒が冷却器９内に流入する入口側配管２１が接続されている。この入口側配管２１と伝熱管２０との接続箇所は、冷却器９の側面の上部側とされている。

伝熱管２０の他端側には、冷却器９内を通過した冷媒がこの冷却器９から流出し、流出した冷媒をアキュムレータ１６に導く出口側配管２２が接続されている。伝熱管２０と出口側配管２２との接続箇所は、冷却器９の側面の下部側とされている。

出口側配管２２には、冷却器９の側面に沿って上向きに立上がり、立上がった最上部位置から下向きに折れ曲がった逆Ｕ字型の立上げ部２３が形成されている。この立上げ部２３の立上げ高さは、冷凍装置１８の運転を停止した場合（圧縮機１４の運転を停止した場合と同義）に冷却器９内に滞留する液体状の冷媒の水位より高い位置とされている。さらに、立上げ部２３の立上げ高さ位置は、冷却器９内に冷媒が流入する入口側配管２１の高さ位置以下とされている。図３及び図４において示す矢印は、冷却器９内に流入する冷媒の流れ方向と、冷却器９から流出する冷媒の流れ方向とを示している。

また、図３及び図４に示すように、立上げ部２３には、膨張弁感温筒２４が取付けられている。立上げ部２３への膨張弁感温筒２４の取付けは、銅製のバンド２５を用いて立上げ部２３の外周面と膨張弁感温筒２４の外周面とを密着させて行われている。この膨張弁感温筒２４は、立上げ部２３内を流れる冷媒の温度を検出するように構成され、この膨張弁感温筒２４の検出結果に基づいて膨張弁１１の開度調節がなされる。

膨張弁感温筒２４による冷媒の温度の検出結果と、その検出結果に基づいて調節される膨張弁１１の開度との関係は、以下のように設定されている。膨張弁感温筒２４により検出された冷媒の温度が低い場合には、冷却器９内で気化しきれない液体状の冷媒が立上げ部２３内を流れているものと考えられ、冷却器９内に流入する冷媒の量を少なくするように膨張弁１１の開度が調節される。一方、膨張弁感温筒２４により検出された冷媒の温度が高い場合には、立上げ部２３を気体状の冷媒のみが流れていて、冷却器９内には冷媒を気化する能力に余裕があるものと考えられ、冷却器９内に流入する冷媒の量を多くするように膨張弁１１の開度が調節される。

図５は、立上げ部２３への膨張弁感温筒２４の取付構造を示す断面図である。立上げ部２３と膨張弁感温筒２４とには、それらの外周面を密着させた状態で銅製のバンド２５が巻回されている。このバンド２５はネジ２６により締付けられ、この締付けにより立上げ部２３と膨張弁感温筒２４との密着状態が維持されている。

図６は、冷却器９の配管構造を簡略化して示す説明図である。冷却器９の上部側に位置する伝熱管２０の一端側に入口側配管２１が接続され、冷却器９の下部側に位置する伝熱管２０の他端側に出口側配管２２が接続され、出口側配管２２には立上げ部２３が形成されている。立上げ部２３には、バンド２５により膨張弁感温筒２４が取付けられており、膨張弁感温筒２４の立上げ部２３への取付位置は、冷媒の流れ方向に沿った立上げ部２３の最上部位置より上流側であって、立上げ部２３の上部位置とされている。

また、図６は、冷凍装置１８の運転を停止した場合を示しており、伝熱管２０内には気体状の冷媒Ｇとともに液体状の冷媒Ｌが滞留している。

このような構成において、冷凍装置１８の運転中には図２の矢印で示すように、冷媒が冷凍装置１８内を循環し、気体状の冷媒が圧縮機１４で圧縮され、圧縮された冷媒が凝縮器１５で凝縮されて液化され、液化した冷媒が膨張弁１１で減圧され、膨張弁１１で減圧された冷媒が冷却器９内に流入して気化され、冷却器９内で気化された冷媒がアキュムレータ１６を経由して圧縮機１４に戻る。

そして、ダクト６内に収容された冷却器９に向けて送風ファン１０で送風することにより、ダクト６内の空気が冷却器９により冷却されて冷気となり、この冷気がダクト６に形成されたスリット等の隙間部分から貯蔵室５内に導かれ、貯蔵室５内が冷却される。さらに、ダクト６内の冷気は図１の矢印で示すようにダクト６内を流れ、吹出口１２から吹出した冷気が吸込口１３から吸込まれることにより貯蔵室５の前面を覆うエアカーテンが形成され、このエアカーテンが形成されることにより貯蔵室５内の冷却性能が高くなる。

冷凍・冷蔵ショーケース１では、冷却器９に付着した霜を除霜する除霜時や貯蔵室５内の温度が設定温度になった場合には、冷凍装置１８の運転が停止される。冷凍装置１８の運転が停止されると、図６に示すように冷却器９の伝熱管２０内に液体状の冷媒Ｌが滞留する場合がある。

本実施形態の冷凍・冷蔵ショーケース１では、冷却器９とアキュムレータ１６とを接続する冷却器９の出口側配管２２に立上げ部２３が形成され、この立上げ部２３の立上げ高さが、冷凍装置１８の運転を停止させた場合に冷却器９内に滞留する液体状の冷媒の水位より高い位置とされている。このため、冷凍装置１８の運転を停止させた場合に冷却器９内に液体状の冷媒が滞留しても、その液体状の冷媒がアキュムレータ１６に流れ落ちることを防止することができる。したがって、冷凍装置１８の運転を再開した場合に、アキュムレータ１６内に多量の液体状の冷媒が存在するという事態は発生せず、アキュムレータ１６内に液体状の冷媒が多量に存在するためにアキュムレータ１６内での液体状の冷媒の分離が十分に行われず、液体状の冷媒が圧縮機１４内に流入するということを防止することができる。このため、圧縮機１４内での液圧縮の発生を防止することができ、液圧縮が原因となる圧縮機１４の破損を防止することができる。

また、立上げ部２３を設けることにより、冷凍装置１８の運転停止時においてアキュムレータ１６内への液体状の冷媒の流れ落ちを防止できるため、アキュムレータ１６を小さく設計することができ、アキュムレータ１６を小型化することによりコストダウンを図ることができる。

また、冷凍装置１８の運転停止時に冷却器９内に滞留する液体状の冷媒の量は、冷却器９が大型化するほど多くなり、冷却器９内に流入する冷媒の負荷が小さくなるほど多くなる。しかし、本実施形態の冷凍・冷蔵ショーケース１では、冷却器９を大型化するとともに冷却器９内に流入する冷媒の負荷を小さくすることにより運転停止時に冷却器９内に滞留する液体状の冷媒の量が多くなっても、立上げ部２３が設けられていることによりその液体状の冷媒がアキュムレータ１６内に流れ落ちることや、運転を再開した場合に液体状の冷媒が圧縮機１４内に流入することを防止することができる。このため、冷却器９を大型化することや、冷却器９内に流入する冷媒の負荷を小さくして冷却器９内への冷媒の流入量を多くすることにより冷却器９の冷却性能を向上させることができ、夏季の高温時においても十分に冷却性能を発揮することができる。

また、立上げ部２３は、その立上げ高さ位置が、冷却器９内に流入する冷媒の入口側配管２１の高さ位置以下であるため、出口側配管２２に立上げ部２３を設けても出口側配管２２の設置スペースの増大を抑えることができる。これにより、立上げ部２３を設けたにも係らず、伝熱管２０とフィン１９とからなる冷却器９の本体部分の大きさが制約されることを防止することができ、冷却器９の大きさを維持できるとともに冷却性能を維持することができる。

また、冷却器９から流出した冷媒の温度を検出し、その検出結果に基づいて膨張弁１１の開度を調節する膨張弁感温筒２４が、立上げ部２３の上部位置に取付けられている。立上げ部２３内の冷媒は、上部になるほど気化が進んで温度が高くなっている。このため、膨張弁感温筒２４が立上げ部２３の上部位置に取付けられることにより、膨張弁感温筒２４が検出する冷媒の温度が高くなり、膨張弁感温筒２４が検出する温度が高くなることに伴って膨張弁１１の開度が大きくなるとともに冷却器９内に流入する冷媒の量が多くなり、冷却器９の熱交換効率を上げることができる。冷却器９の熱交換効率が上がることにより貯蔵室５内の温度調節のために冷凍装置１８の運転を停止する時間を長くすることができ、それに伴って消費電力を低減することができる。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１冷凍・冷蔵ショーケース
２断熱壁
３ケース本体
４ベース部
５貯蔵室
６ダクト
７商品陳列棚
８床デッキ部
９冷却器
１０送風ファン
１１膨張弁
１２吹出口
１３吸込口
１４圧縮機
１５凝縮器
１６アキュムレータ
１７送風ファン
１８冷凍装置
１９フィン
２０伝熱管
２１入口側配管
２２出口側配管
２３立上げ部
２４膨張弁感温筒
２５バンド
２６ネジ
Ｇ気体状の冷媒
Ｌ液体状の冷媒

Claims

前面が開口された貯蔵室と、内部に冷却器と送風ファンとを収容するとともに前記貯蔵室の前面を覆うエアカーテンを形成する冷気が流れるダクトとを有するケース本体と、前記ケース本体の下部に設けられ、前記冷却器に接続されるアキュムレータと圧縮機と凝縮器とを収容するベース部とを備え、前記冷却器の入口側にこの冷却器内に流入する冷媒の量を調節する膨張弁が設けられた冷凍・冷蔵ショーケースにおいて、
前記冷却器から流出した冷媒を前記アキュムレータ内に導く前記冷却器の出口側配管に、前記圧縮機の運転を停止した場合に前記冷却器内に滞留する液体状の冷媒の水位より高い位置であって前記冷却器内に流入する冷媒の入口側配管の高さ位置以下の位置まで立上がった立上げ部を設け、冷媒の流れ方向に沿った前記立上げ部の最上部位置より上流側に、前記膨張弁の開度を調節するために冷媒の温度を検出する膨張弁感温筒を取付けたことを特徴とする冷凍・冷蔵ショーケース。
前記膨張弁感温筒は、前記立上げ部の上部位置に取付けられていることを特徴とする請求項１記載の冷凍・冷蔵ショーケース。