JP5573931B2 - ショーケース - Google Patents

Description

本発明は、冷凍・冷蔵用のショーケースに関する。

冷凍あるいは冷蔵用のショーケースが、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、ドラッグストア等において広く用いられている。ショーケースにおいて、前面に開口を有する商品陳列室の外側に冷気循環風路が設けられ、商品陳列室の底面側の冷気循環風路に送風機が配置され、商品陳列室の背面側の冷気循環風路に冷却器が配置された構成のものがある。

また、特許文献１には、前面を開放した冷蔵貯蔵庫の開放端面に冷気エアーカーテンを吹き出し形成するエアーカーテン装置において、ダクトの内部に送風ファン、冷却器および除霜ヒータを内蔵した送風ユニットを冷蔵貯蔵庫の庫内天井部に設け、ダクト内部には、冷却器を挟んで風上側の送風ファンとの間に導風ガイドを設けるとともに、風下側にはエアーカーテン吹出口に通じる風路のコーナー部に導風ガイドを兼ねたコーナー遮蔽板を設けた発明が開示されている。特許文献１の発明は、冷却器を経由する風路の圧力損失を低減するとともに、冷却器の着霜量に偏りが生ずることを抑制することを目的としている。

特開２０１０−２５５９０３号公報（第６頁、第１図）

特許文献１の発明では、送風ファンからの気流が、導風ガイドによってダクト下部に寄せられ、ダクト下部の壁面に沿う流れが形成される。このため、ダクト上部と下部とで気流の流速分布が不均一となり、冷却器の着霜量の偏りを十分に解消することはできない。その結果、冷却器の一部に偏って多量に着霜するため、除霜運転に要する時間が長くなり、消費電力が高くなる。

また、特許文献１の発明では、送風ファンおよび冷却器が共に庫内天井部に設けられており、送風ファンの吹出口と冷却器入口が略対向している。これに対し、上述したように、商品陳列室の底面側の冷気循環風路に送風機が配置され、商品陳列室の背面側の冷気循環風路に冷却器が配置された構成のショーケースがある。そのようなショーケースに対しては、特許文献１の発明を適用することはできない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、冷却器の着霜量の偏りを抑制することができ、除霜時間を短縮することができ、消費電力の低い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、商品を陳列する商品陳列室と、商品陳列室の外側に設けられ、空気を吸入する吸気口と、冷気を吹き出す冷気吹出口とに連通する冷気循環風路と、冷気循環風路の途中にある角部の下流側に配置された冷却器と、を備え、冷気循環風路は、角部から冷却器の入口に向かって、流路断面積が拡大した第１の拡大部と、第１の拡大部に比べて流路断面積が縮小した縮小部と、縮小部に比べて流路断面積が拡大した第２の拡大部とをこの順に備え、角部と冷却器の入口との間の、商品陳列室に近い側の冷気循環風路の内壁面に、上流側に向かって流路の外側に広がるように傾斜した傾斜面が設けられているものである。

本発明によれば、冷却器の着霜量の偏りを抑制することができるため、除霜時間を短縮することができ、消費電力を低減することが可能となる。

本発明の実施の形態１のショーケースを示す断面側面図である。 図１に示すショーケースが備える冷媒回路を示す回路図である。 図１に示すショーケースの冷気循環風路の内壁面に形成された傾斜面および段差の付近を示す断面側面図である。 冷却器の入口の気流の水平方向の流速分布の解析結果を示す図である。 冷却器の入口の気流の水平方向の流速分布と、冷却器の出口の冷気温度との関係を解析した結果を示す図である。 図１に示すショーケースの冷気循環風路の内壁面に形成された傾斜面および段差の付近を示す断面側面図である。 本発明の実施の形態２のショーケースを示す断面側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のショーケースを示す断面側面図である。図１に示すように、本実施の形態１のショーケース１は、前面に開口２を有するオープンショーケースであり、断熱壁３１で形成されたショーケース本体３を有している。なお、図１において、白い矢印は空気の流れを示している。ショーケース本体３内には、例えば飲料品あるいは食料品等の商品１００を陳列する商品陳列室５と、冷気循環風路６とが設けられている。商品陳列室５には、複数の商品陳列棚１９が設置されている。商品陳列棚１９に陳列された商品１００は、開口２から出し入れすることができる。

冷気循環風路６は、商品陳列室５の外側に位置している。冷気循環風路６は、商品陳列室５の底面側に位置する底面風路６１と、商品陳列室５の背面側に位置する背面風路６２と、商品陳列室５の天面側に位置する天面風路６３とを有している。底面風路６１と背面風路６２との間、および、背面風路６２と天面風路６３との間には、それぞれ、角部が形成される。底面風路６１には、送風機８が配置されている。背面風路６２には、冷却器９が配置されている。

開口２の上縁部には、冷気吹出口１０が設けられている。開口２の下縁部には、吸気口１１が設けられている。吸気口１１から吸入された空気は、底面風路６１、背面風路６２および天面風路６３をこの順に通過し、途中の冷却器９にて冷却されて冷気となり、冷気吹出口１０から吹き出される。冷気吹出口１０から吹き出された冷気は、エアカーテン２６を形成して下方に流れ、吸気口１１から吸入される。

商品陳列室５の背面は、背面パネル４１で形成されている。商品陳列室５の天面は、天面パネル４２で形成されている。商品陳列室５の底面は、最下段の商品陳列棚１９で形成されている。背面パネル４１の背面側には、隔壁２１が設けられている。背面パネル４１と隔壁２１との間には、補助風路２２が形成されている。冷却器９は、隔壁２１とショーケース本体３の内壁との間に配置されている。

背面パネル４１には、冷気が通過可能な冷気吹出孔２０が設けられている。商品陳列棚１９の一段毎に１つもしくは複数の冷気吹出孔２０を設けることが好ましい。冷却器９を通過した冷気の一部は、補助風路２２に流入し、冷気吹出孔２０を通って、背面側から商品陳列室５内に流入する。これにより、商品陳列棚１９の奥に並べられた商品１００にも冷気を確実に供給することができる。

ショーケース１は、ショーケース本体３の外側に設けられた排熱ダクト７を更に備えている。排熱ダクト７は、ショーケース本体３の底面側および背面側を通っている。ショーケース本体３の底面側の排熱ダクト７には、上流側から、排熱エア吸込口１７、排熱用送風機１２、凝縮器１４、ドレン蒸発器１５、冷媒を圧縮する圧縮機１６がこの順に配置されている。ドレン蒸発器１５は、冷却器９に付着した霜が融解した際に生じるドレンを蒸発させるためのものである。ショーケース本体３の背面側の排熱ダクト７の上端には、排熱エア吹出口１８が設けられている。

底面風路６１と背面風路６２との間の角部と、冷却器９の入口との間の背面風路６２の内壁面のうち、商品陳列室５に近い側の内壁面には、傾斜面２３が形成されている。傾斜面２３は、上流側に向かって流路の外側に広がるように傾斜している。本実施形態では、傾斜面２３は、空気の流れ方向に沿って傾斜角度が一定の平面で構成されている。このため、製造時の加工を容易にすることができる。また、本実施形態では、傾斜面２３は、隔壁２１と一体的に形成されている。このため、部品点数を削減し、コストを低減することができる。

底面風路６１と背面風路６２との間の角部と、冷却器９の入口との間の背面風路６２の内壁面のうち、商品陳列室５から遠い側の内壁面には、段差２４が形成されている。本実施形態では、段差２４は、傾斜面２３に対向する位置に設けられている。

上述した傾斜面２３および段差２４を設けたことにより、冷気循環風路６には、底面風路６１と背面風路６２との間の角部から、冷却器９の入口に向かって、第１の拡大部２７と、縮小部２８と、第２の拡大部２９とがこの順に形成される。図１および後述する図３、図６および図７では、便宜上、第１の拡大部２７、縮小部２８および第２の拡大部２９の位置をそれぞれ破線で示す。第１の拡大部２７は、その直前の部分（すなわち、送風機８の下流側の部分）に比べて、流路断面積が拡大した部分である。縮小部２８は、第１の拡大部２７に比べて、流路断面積が縮小した部分である。縮小部２８は、段差２４によって形成される。第２の拡大部２９は、縮小部２８に比べて、流路断面積が拡大した部分である。なお、流路断面積とは、空気の流れに垂直な断面における冷気循環風路６の断面積を言うものとする。

図２は、図１に示すショーケース１が備える冷媒回路を示す回路図である。図２に示すように、冷却器９、圧縮機１６、凝縮器１４および膨張弁２５がこの順に冷媒配管１３を介して接続され、蒸気圧縮式ヒートポンプ回路を構成している。圧縮機１６は、冷媒を高温・高圧の状態に圧縮して吐出する。圧縮機１６の種類は、特に限定されるものではないが、インバータ回路により回転数を制御可能な容量制御タイプであることが好ましい。凝縮器１４は、排熱ダクト７を通る外気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化させる熱交換器である。膨張弁２５は、流量調整手段（絞り装置）として機能し、冷媒の流量を調整し、減圧して膨張させる。冷却器９は、蒸発器として機能する熱交換器であり、冷気循環風路６を流れる空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発ガス化させ、空気を冷却する。

次に、ショーケース１の動作について説明する。商品陳列室５内を保冷する際には、送風機８を駆動して吸気口１１から吸い込んだ空気を、冷却器９に送り、熱交換させることにより冷却し、その冷却された冷気を、冷気吹出口１０から開口２に向けて吹き出して開口２にエアカーテン２６を形成する。また、冷却器９を通過した冷気の一部は、補助風路２２に流入し、冷気吹出孔２０を通って商品陳列室５内に吹き出す。同時に、排熱ダクト７内の排熱用送風機１２を駆動して排熱エア吸込口１７から吸い込んだ外気を、凝縮器１４に送り、凝縮器１４の冷媒と熱交換させる。凝縮器１４で高温になった外気は、ドレン蒸発器１５を通過する際にドレン蒸発器１５に保持されているドレン水分を蒸発させた後、排熱エア吹出口１８を通ってショーケース１の外部に放出される。

図３は、図１に示すショーケース１の冷気循環風路６の内壁面に形成された傾斜面２３および段差２４の付近を示す断面側面図である。図３中の矢印付きの曲線（気流Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）は、空気の流れを模式的に示すものである。本実施形態のショーケース１では、傾斜面２３および第１の拡大部２７を設けたことにより、底面風路６１と背面風路６２との間の角部を、気流が円滑に曲がることができ、通過する空気の通風抵抗を低減することができる。また、第１の拡大部２７を通過した気流は、縮小部２８を通過する際に整流される。このため、気流が角部の外側に沿うことが防止され、第２の拡大部２９においても気流の流速分布の偏りが抑制され、均一な流速分布のままで速度が低下して冷却器９に流入する。このようなことから、本実施形態のショーケース１によれば、冷却器９の入口における気流の速度分布を均一化することができる。すなわち、冷却器９の中心部に流入する気流Ｆ１の流速と、冷却器９の外寄りの部分に流入する気流Ｆ２の流速と、冷却器９の内寄りの部分に流入する気流Ｆ３の流速とを均一化することができる。その結果、冷却器９の一部に着霜が偏ることを抑制することができる。このため、冷却器９の除霜運転に要する時間を短縮することができるので、消費電力を低減させることができる。

図４は、冷却器９の入口の気流の水平方向の流速分布の解析結果を示す図である。図４中、三角形の印は、上述した本実施形態のショーケース１の解析結果を示し、四角形の印は、傾斜面２３および段差２４を備えない第１比較例の解析結果を示し、菱形の印は、傾斜面２３を備え段差２４を備えない第２比較例の解析結果を示す。

傾斜面２３が無いと、冷却器９の内寄りの部分に流入する気流Ｆ３を良好に形成することができないため、冷却器９の内寄りの部分での気流の流速が低くなる。また、段差２４が無いと、底面風路６１から背面風路６２にカーブした気流が、カーブの外側に偏るために、冷却器９の外寄りの部分のみで気流の流速が高くなる。このため、図４の第１比較例の解析結果が示すように、傾斜面２３および段差２４が無い場合には、冷却器９の外寄りの部分に流入する気流の流速が著しく高くなり、冷却器９の内寄りの部分に流入する気流の流速が著しく低くなる。このような場合には、冷却器９の一部に偏って多量に着霜するため、冷却器９の除霜運転に要する時間が長くなり、消費電力が高くなる。

また、図４の第２比較例の解析結果が示すように、傾斜面２３を備え段差２４を備えない場合には、第１比較例よりは偏りが少ないが、やはり、冷却器９の外寄りの部分に流入する気流の流速が高くなり、冷却器９の内寄りの部分に流入する気流の流速が低くなる。また、解析結果を省略するが、段差２４を備え傾斜面２３を備えない場合にも、冷却器９の外寄りの部分に流入する気流の流速が高くなり、冷却器９の外寄りの部分に流入する気流の流速が低くなる。

これに対し、傾斜面２３および段差２４の双方を備える本実施形態のショーケース１によれば、図４に示すように、冷却器９の外寄りの部分に流入する気流の流速と、冷却器９の内寄りの部分に流入する気流の流速とを均一化することができる。このため、冷却器９の一部に偏って多量に着霜することを抑制することができるので、冷却器９の除霜運転に要する時間を短縮することができ、消費電力を低減することができる。

また、本実施形態では、傾斜面２３および段差２４を設けるだけの簡単な構成で、第１の拡大部２７、縮小部２８および第２の拡大部２９を形成することができる。第１の拡大部２７、縮小部２８および第２の拡大部２９を形成することにより、気流を乱すことなく整流することができるので、通風抵抗の増大を確実に防止することができる。また、本実施形態では、傾斜面２３に対向する位置に段差２４を設けたことにより、段差２４のずれの大きさ（後述する図６中のＡで示す寸法）が大きくなっても、縮小部２８の流路断面積が狭小になりすぎることを防止できるので、通風抵抗の増大を確実に抑制することができる。

図５は、冷却器９の入口の気流の水平方向の流速分布と、冷却器９の出口の冷気温度との関係を解析した結果を示す図である。図５中、左側の棒グラフは、冷却器９の内寄りの部分と外寄りの部分とで気流の流速が均一な場合を示し、中央の棒グラフは、冷却器９の外寄りの部分が内寄りの部分に比べて気流の流速が高い場合を示し、右側の棒グラフは、冷却器９の内寄りの部分が外寄りの部分に比べて気流の流速が高い場合を示す。図５に示すように、冷却器９の内寄りの部分と外寄りの部分とで気流の流速が均一な場合には、冷却器９の内寄りの部分と外寄りの部分とで気流の流速が不均一な場合に比べて、冷却器９の出口の冷気温度が低くなる。本実施形態のショーケース１によれば、冷却器９の内寄りの部分と外寄りの部分とで気流の流速を均一化することができるので、冷却器９の出口の冷気温度を低くすることができる。このため、商品陳列室５内を効果的に保冷することができる。

図６は、図１に示すショーケース１の冷気循環風路６の内壁面に形成された傾斜面２３および段差２４の付近を示す断面側面図である。図６に示すように、冷却器９が配置された箇所の冷気循環風路６（背面風路６２）の、商品陳列室５に近い側の内壁面（隔壁２１）と、商品陳列室５から遠い側の内壁面（断熱壁３１の内壁）との間隔をＬとする。また、段差２４のずれの大きさをＡとする。このとき、次式の関係を満足することが好ましい。
Ｌ／３≦Ａ≦Ｌ／２ ・・・（１）

ＡがＬに対して短すぎると、段差２４を通過する気流を風路中心方向に導くことができない場合がある。また、ＡがＬに対して長すぎると、縮小部２８が狭小風路となり、通風抵抗が増大する場合がある。これらの事項に鑑み、Ａを上記（１）式の範囲にすることにより、段差２４を通過する気流を確実に風路中心方向に導くとともに、通風抵抗の増大を確実に回避することができる。

また、図６に示すように、底面風路６１と背面風路６２との角部の頂点と、冷却器９の入口との距離をＨとし、同頂点と、段差２４との距離をＢとする。このとき、次式の関係を満足することが好ましい。
Ｂ≦０．６Ｈ ・・・（２）

ＢがＨに対して長すぎると、縮小部２８から第２の拡大部２９までの風路長が短くなりすぎて、急拡大風路となるため、通過する気流が乱れて、通風抵抗が増大する場合がある。これに対し、Ｂを上記（２）式の範囲にすることにより、縮小部２８から第２の拡大部２９までの風路長が適切な長さになり、気流の乱れを抑制し、通風抵抗の増大を確実に回避することができる。

実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図６は、本発明の実施の形態２のショーケースを示す断面側面図である。図６に示す本実施の形態２のショーケース１’は、実施の形態１のショーケース１の傾斜面２３に代えて、傾斜面３０を備えている。実施の形態１のショーケース１の傾斜面２３は、空気の流れ方向に沿って傾斜角度が一定の平面で構成されているが、本実施の形態２のショーケース１’の傾斜面３０は、空気の流れ方向に沿って傾斜角度が変化する曲面で構成されている。

本実施の形態２のショーケース１’によれば、傾斜面３０を曲面で構成したことにより、送風機８から吹き出された気流が、底面風路６１と背面風路６２との角部を通過する際に、より円滑に転向することができる。このため、実施の形態１に比べて通風抵抗を更に低減することができ、送風機８の回転数を低減できるため、消費電力を更に低減することができる。

以上説明した実施の形態１および２では、段差２４によって縮小部２８を形成しているが、本発明では、段差２４に代えて傾斜面を設けることによって縮小部２８を形成しても良い。また、実施の形態１および２では、背面風路６２に冷却器９を配置しているが、本発明は、天面風路６３に冷却器を配置する構成にも適用可能である。その場合、背面風路６２と天面風路６３との角部と、冷却器の入口との間の天面風路６３の内壁面に、傾斜面２３または３０および段差２４と同様の構成を設けることにより、第１の拡大部２７、縮小部２８および第２の拡大部２９と同様の構成を形成することができる。

本発明は、冷凍あるいは冷蔵用のオープンショーケースまたはクローズドショーケースに好ましく適用することができる。

１，１’ ショーケース、２ 開口、３ ショーケース本体、５ 商品陳列室、６ 冷気循環風路、７ 排熱ダクト、８ 送風機、９ 冷却器、１０ 冷気吹出口、１１ 吸気口、１２ 排熱用送風機、１３ 冷媒配管、１４ 凝縮器、１５ ドレン蒸発器、１６ 圧縮機、１７ 排熱エア吸込口、１８ 排熱エア吹出口、１９ 商品陳列棚、２０ 冷気吹出孔、２１ 隔壁、２２ 補助風路、２３，３０ 傾斜面、２４ 段差、２５ 膨張弁、２６ エアカーテン、２７ 第１の拡大部、２８ 縮小部、２９ 第２の拡大部、３１ 断熱壁、４１ 背面パネル、４２ 天面パネル、６１ 底面風路、６２ 背面風路、６３ 天面風路、１００ 商品

Claims (8)

1. 商品を陳列する商品陳列室と、
   前記商品陳列室の外側に設けられ、空気を吸入する吸気口と、冷気を吹き出す冷気吹出口とに連通する冷気循環風路と、
   前記冷気循環風路の途中にある角部の下流側に配置された冷却器と、
   を備え、
   前記冷気循環風路は、前記角部から前記冷却器の入口に向かって、流路断面積が拡大した第１の拡大部と、前記第１の拡大部に比べて流路断面積が縮小した縮小部と、前記縮小部に比べて流路断面積が拡大した第２の拡大部とをこの順に備え、
   前記角部と前記冷却器の入口との間の、前記商品陳列室に近い側の前記冷気循環風路の内壁面に、上流側に向かって流路の外側に広がるように傾斜した傾斜面が設けられているショーケース。
2. 前記角部と前記冷却器の入口との間の、前記商品陳列室から遠い側の前記冷気循環風路の内壁面に設けられた段差を備え、
   前記縮小部は、前記段差により形成されている請求項１記載のショーケース。
3. 前記段差は、前記傾斜面に対向する位置に設けられている請求項２記載のショーケース。
4. 前記冷却器が配置された箇所の前記冷気循環風路の、前記商品陳列室に近い側の内壁面と前記商品陳列室から遠い側の内壁面との間隔をＬとし、前記段差の大きさをＡとしたとき、
   Ｌ／３≦Ａ≦Ｌ／２なる関係を満足する請求項２または３記載のショーケース。
5. 前記角部の頂点と前記冷却器の入口との距離をＨとし、前記角部の頂点と前記段差との距離をＢとしたとき、
   Ｂ≦０．６Ｈなる関係を満足する請求項２乃至４の何れか１項記載のショーケース。
6. 前記傾斜面は、流れ方向に沿って傾斜角度が一定の平面で構成される請求項１乃至５の何れか１項記載のショーケース。
7. 前記傾斜面は、流れ方向に沿って傾斜角度が変化する曲面で構成される請求項１乃至５の何れか１項記載のショーケース。
8. 前記商品陳列室の背面を形成し、冷気が通過可能な冷気吹出孔が設けられた背面パネルと、
   前記背面パネルの背面側に設置された隔壁と、
   を備え、
   前記背面パネルと前記隔壁との間に、前記冷却器を通過した冷気が流入可能な補助風路が形成され、
   前記隔壁の外側に前記冷却器が配置され、
   前記傾斜面は、前記隔壁と一体的に形成される請求項１乃至７の何れか１項記載のショーケース。

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