JP6405126B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、店舗のショーケース等を冷却する冷凍サイクル装置に関する。

コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗には、食品や飲料等の商品を冷蔵または冷凍しながら陳列するショーケースが設置される。これらの機器は、蒸発器や冷媒配管などの冷凍サイクル機器を搭載している。

特開２００１−７４２８３号公報

ショーケース等の冷凍サイクル機器から冷媒が漏れることがある。漏れた冷媒は、店舗内に滞留する。

最近の冷凍サイクル装置に使用される例えばＲ３２冷媒やＨＦＯ冷媒は、現在一般的に使用されるＲ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ等の冷媒と比較して地球温暖化係数が小さい反面、微燃性で、所定の濃度になると引火する恐れがある。このような冷媒が店舗内に滞留することは、好ましくない。

本発明の実施形態の目的は、漏れた微燃性冷媒の滞留を防ぐことができる冷凍サイクル装置を提供することである。

請求項１の冷凍サイクル装置は、店舗内に配置された冷蔵ショーケースまたは冷凍ショーケースと、通常時、前記店舗内の空気を同店舗の外に排出する換気扇と、前記冷蔵ショーケースまたは冷凍ショーケースから冷媒が前記店舗内に漏れた場合に、前記店舗内が正圧となるように前記換気扇を通常とは逆方向に運転して同店舗内に外気を導入させる制御手段と、を備える。

一実施形態に関わる店舗の構成および空気の流れを上方から見た図。 同実施形態のショーケースの概略を示す図。 同実施形態の制御を示すフローチャート。 図１の店舗に配置された冷蔵ショーケースの外観を示す斜視図。 図１の店舗における冷媒漏れの様子および空気の流れを示す図。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
まず、一実施形態に関わる店舗の構成および空気の流れを図１に示す。
商品を販売する店舗１は、来店者用の出入口２およびこの出入口２に開閉自在に配置された扉３を備えるとともに、係員カウンタ（レジカウンタともいう）４を出入口２の近傍に備える。

店舗１の床面には、商品陳列部である複数の商品棚１１が出入口２側の側壁に沿って配置されるとともに、同じく商品陳列部である複数列の商品棚１２が中央寄りの位置に配置される。さらに、商品陳列部である冷蔵ショーケース１４や冷凍ショーケース１５が奥側の側壁に沿って複数配置される。冷蔵ショーケース１４または冷凍ショーケース１５は、商品を冷蔵または冷凍しながら陳列する。

店舗１の天井面の例えば奥側の位置に、排気用換気扇２０が配設される。店舗１の奥側の側壁の上部に、通気口５が形成される。そして、排気用換気扇２０から通気口５にかけてダクト２１が配設される。

排気用換気扇２０は、通常時は排気運転する。この排気運転により、図１に太線矢印で示すように、店舗１の室内空間の空気が排気用換気扇２０に吸込まれる。吸込まれた空気は、ダクト２１および通気口５ａを通って店舗１の外に排出される。

冷蔵ショーケース１４および冷凍ショーケース１５の代表的な形態として、陳列室をエアカーテンの形成により外気と遮断するオープンタイプのショーケースと、陳列室をガラス扉等によって外気と遮断するクローズドタイプ（リーチインショーケース）のショーケースとがある。また、圧縮機や凝縮器等の冷凍サイクル機器をショーケースに内蔵した内蔵型ショーケースと、圧縮機や凝縮器を備えた冷凍機と冷媒配管を介して接続される別置型ショーケースとがある。さらに、利用する温度帯に関しても冷凍と冷蔵の区分があり、冷凍ではアイスクリーム用や冷凍食品用等があり、冷蔵では飲料水・アルコール用や生鮮食品用等がある。

図２は、冷蔵ショーケース１４の一例である内蔵型オープンショーケースの縦断面側面図である。

オープンショーケースを構成するショーケース本体３１は、正面視および平面視で略矩形状をなし、最上部に天板部３２が設けられ、最下部に機械室３３が設けられ、これら天板部３２と機械室３３との間に陳列室３４が設けられてなる。

陳列室３４の天井部３４ｂから底面部３４ｃに亘って漸次前方へ突出するよう傾斜している背面壁３４ａには、複数段（図中は４段）の棚３５が上下方向に所定の間隔を有して設けられる。各棚３５は、背面壁３４ａの左右幅方向の両端よりもわずかに短い幅寸法に形成され、前方へ突出する。これら棚３５上には販売される飲料等の商品が載置陳列される。
陳列室３４の背面壁３４ａには、複数の冷却用吹出口３６が設けられる。冷却用吹出口３６の幅方向長さは、棚３５の幅方向長さと同じか、それよりもわずかに長く形成される。

冷却用吹出口３６が背面壁３４ａに設けられる一方で、背面壁３４ａに設けられる棚３５上に商品が並べられるところから、冷却用吹出口３６は前方の商品へ向かって開口されることになる。

陳列室３４の天井部３４ｂを構成する天板部３２の正面前端辺部に沿って、照明部３７を備えている。この照明部３７は、陳列室３４内の照明と、照明部３７の前面に描かれる商品名の照明をなす。

照明部３７の奥側に隣接する天板部３２の下面、すなわち天井部３４ｂには、エアカーテン吹出口３８が設けられる。このエアカーテン吹出口３８は、ショーケース本体３１外部から陳列室３４への外部空気の侵入を阻止する冷風を吹出すためのものである。

天板部３２の内部は、空洞になっていて、エアカーテン吹出口３８に冷風を案内するためのエアカーテン用ダクト３９が形成される。このエアカーテン用ダクト３９の基端部は、後述する冷気循環用ダクト４０に連通する。

一方、底面部３４ｃを構成する機械室３３の上面には、背面壁３４ａに設けられる冷却用吹出口３６から吹出される冷風と、天井部３４ｂに設けられるエアカーテン吹出口３８から吹出されるエアカーテン冷風とを吸込むための、吸込口４１が設けられる。

この吸込口４１は、エアカーテン吹出口３８をつなぐ直線上に障害物がないように位置決めされている。そのため、エアカーテン吹出口３８から吹出されたエアカーテン冷風は棚３５に邪魔されることなく吸込口４１に円滑に吸込まれ、エアカーテンを安定して形成することができる。

機械室３３の上面には上述した吸込口４１が開口し、機械室３３内部には、吸込口４１底部と隔壁４２を介した下方の空間部に、圧縮機５１、凝縮器５２、膨張弁５３および外気送風機５５が配置される。

また、背面壁３４ａの背面側は、発泡スチロール等の断熱材からなる仕切り板４５を境にして、前後二室に形成されている。仕切り板４５の背面側である断熱材に空間を空けてショーケース背面部３１ａが形成されることになる。

背面壁３４ａと仕切り板４５との間の空間部には、上述した冷気循環用ダクト４０が形成され、仕切り板４５とショーケース背面部３１ａとの間の空間部には、排気用ダクト４７が形成される。

冷気循環用ダクト４０の下端部は、底面部３４ｃである機械室３３上面に設けられる吸込口４１と連通する。冷気循環用ダクト４０の中間部である背面壁３４ａに上下に所定間隔を存して複数段に前記冷却用吹出口３６が開口し、この上端部はエアカーテン用ダクト３９に連通する。

冷気循環用ダクト４０には、吸込口４１と所定間隔を存した位置に冷気循環用送風機４３が配置される。冷気循環用送風機４３の吸込み側に吸込口４１が開口し、排気側である冷気循環用ダクト４０に蒸発器５４が配置される。蒸発器５４は、圧縮機５１、凝縮器５２、膨張弁５３とともに冷媒管を介して連通され冷凍サイクルを構成する。

それぞれの冷却用吹出口３６に沿って整流板４４が設けられる。整流板４４は断面略Ｌ字型の鋼板であり、この一辺部が背面壁３４ａの裏面である冷気循環用ダクト４０側の面に溶接などで取付け固定され、他辺部が冷気循環用ダクト４０内へ突出する。

機械室３３の前面部には、外気取入れ用のパンチング孔が設けられた機械室前面板４６が取付けられていて、凝縮器５２冷却用の外気送風機５５の駆動にともなって外気を機械室前面板４６を介して機械室３３内に取入れる。

機械室３３内と排気用ダクト４７とが連通しているとともに、排気用ダクト４７の上端部は開口部ｆとなっていて外部に開放している。したがって、機械室前面板４６から機械室３３に取入れられた外気は、機械室３３内を流通した後、排気用ダクト４７を上昇して開口部ｆから外部へ排出することとなる。

機械室前面板４６は、取付けねじ等の取付け具を介して、機械室３３内を開閉自在に取付けられる。機械室３３の左右両側面にも取付け具を介して機械室側面板が機械室３３内を開閉自在に取付けられる。いずれも、機械室３３内に配置される圧縮機５１他の冷凍サイクル構成部品のメンテナンス用として備えられる。

このようにして構成されるオープンショーケースであり、圧縮機５１を駆動し、外気送風機５５と冷気循環用送風機４３を駆動する。圧縮機５１で冷媒が圧縮され高温高圧のガス冷媒として凝縮器５２に導かれる。外気送風機５５は、機械室３３前面部に設けられる機械室前面板４６を介して外気を機械室３３内に取り込み、凝縮器５２へ送風する。

凝縮器５２において、ガス冷媒は外気送風機５５から送風される外気と熱交換して凝縮液化する。外気は凝縮器５２から圧縮機５１を流通し、これらを冷却する。高温となった外気は排気用ダクト４７に導かれ開口部ｆから外部へ排出される。

凝縮器５２から導出される液冷媒は、膨張弁５３で断熱膨張し、蒸発器５４に導かれる。蒸発器５４において冷気循環用送風機４３から送風される空気と熱交換して蒸発する。このとき、冷媒は冷気循環用ダクト４０へ送風される空気から蒸発潜熱を奪って低温化させ、さらに圧縮機５１に導かれて上述の系路を循環する。

蒸発器５４と熱交換して低温化した冷気は冷気循環用ダクト４０を上昇し、その途中で整流板４４によって各冷却用吹出口３６から前方へ案内され冷風として陳列室３４へ吹出される。すなわち、それぞれの冷却用吹出口３６から各棚３５上に載置される商品に対して冷風が吹出され、商品を冷却する。

一方、冷気循環用ダクト４０の上端部に至った冷風は、冷気循環用ダクト４０と連通する天板部３２のエアカーテン用ダクト３９へ導かれ、さらに天井部３４ｂに開口するエアカーテン吹出口３８から吹出される。このエアカーテンにより、外部から陳列室３４への外気の侵入を効率良く遮断できる。

エアカーテン吹出口３８から吹出される冷風と、冷却用吹出口３６から吹出される冷風は、ともに吸込口４１に吸込まれる。それぞれの機能を果たした冷風は混合して、効率良く吸込口４１に吸込まれることとなり、さらに冷気循環用ダクト４０に配置される蒸発器５４に導かれて上述の系路を循環する。このようにしてオープンショーケースに陳列された商品が冷却される。

圧縮機５１は、インバータ５０の出力により動作するモータを密閉ケースに収めた密閉型で、冷媒として、次世代冷媒と言われている例えばＲ３２冷媒やＨＦＯ冷媒が使用される。この冷媒は、微燃性で、所定の濃度になると引火（または発火）し易い。インバータ５０は、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧を所定周波数Ｆ（Ｈｚ）およびその所定周波数Ｆに応じたレベルの交流電圧に変換し出力する。

冷蔵ショーケース１４および冷凍ショーケース１５に制御部７０が接続され、その制御部７０にリモートコントロール式の操作器（リモコンという）７１、排気用換気扇２０および冷媒漏洩検知器８０が接続される。リモコン７１は、運転条件設定用である。冷媒漏洩検知器８０は、Ｒ３２冷媒を検知可能なガスセンサや液体センサである。また、冷媒漏洩検知器８０は、冷蔵ショーケース１４および冷凍ショーケース１５の周辺で床面の近くに少なくとも１つ設けられ、各ショーケース１４，１５を構成する冷凍サイクル装置毎に設けられることが望ましい。

制御部７０は、主要な機能として次の（１）（２）の手段を有する。
（１）冷凍サイクルの冷媒漏れを検出する検出手段。

（２）上記検出手段が冷媒漏れを検出した場合に、排気用換気扇２０を通常とは逆に吸気運転して店舗１内に外気を導入させる制御手段。

上記（１）の検出手段は、具体的には、次の（１１）の手段を有する。

（１１）冷媒漏洩検知器８０の検出結果に基づき、冷凍サイクルの冷媒漏れの有無を判定する判定手段。

つぎに、制御部７０が実行する制御を図３のフローチャートを参照しながら説明する。
制御部７０は、運転時、例えば所定時間毎に冷媒漏洩検知器８０の検出結果により、冷凍サイクルの冷媒漏れの有無を判定する（ステップＳ１）。

判定結果が冷媒漏れなしの場合（ステップＳ１のＮＯ）、制御部７０は、ステップＳ１の漏洩判定に戻る。

判定結果が冷媒漏れありの場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、制御部７０は、冷凍サイクルに冷媒漏れが生じているとの判断の下に、店舗１の排気用換気扇２０を通常の換気運転とは逆に吸気運転する（ステップＳ２）。すなわち、排気用換気扇２０の駆動モータが通常とは逆の方向に回転し、通気口５の内側に吸入圧が生じる。

冷媒漏れの一例を図４および図５に示す。上述のように、冷蔵ショーケース１４は、天板部３２、ショーケース背面部３１ａ、機械室３３、陳列室３４、および複数の棚３５を備える。機械室３３に圧縮機５１、凝縮器５２、膨張弁５３が収容され、陳列室３４の背面側に蒸発器５４が収容され、蒸発器５４を通るときに温度低下した冷気が陳列室３４の複数の吹出口３６およびエアカーテン吹出口３８から吹出される。この冷気の吹出しにより、各棚３５上の商品が冷却される。

機械室３３内の凝縮器５２等の各冷凍サイクル構成部品や配管接続部から冷媒Ｒが漏れた場合は、その冷媒Ｒは特に冷蔵ショーケース１４の機械室３３から店舗１の室内空間に流れ出る。また、冷蔵ショーケース１４が別置型のショーケースの場合は、複数のショーケース１４を１台の冷凍機でまかなうため、冷凍機に収容される冷媒の量が多くなり、ショーケースと冷凍機を接続する冷媒配管の継ぎ目から冷媒Ｒが漏れた場合は、内蔵型ショーケースよりも多くの冷媒Ｒが店舗１の室内空間の外に流れ出る。

この場合、仮に、排気用換気扇２０が通常通りの排気運転を行っていれば、店舗１の室内空間の気圧が店舗１の外の気圧より低くなる。このため、店舗１外の空気が出入口２における扉３の隙間などを通って店舗１の室内空間に流入する。冷蔵ショーケース１４の外に流れ出た冷媒Ｒは、空気よりも重いため、排気用換気扇２０により排出されにくく店舗１の床面上で拡がろうとする。そして、出入口２からの流入空気に押されて冷蔵ショーケース１４付近に滞留する。滞留した冷媒は、高濃度化して引火点（または発火点）に達する可能性がある。

ただし、この冷媒漏れ時は排気用換気扇２０が通常の排気運転とは逆に吸気運転するので、店舗１の外の空気が通気口５に吸込まれ、吸込まれた外気がダクト２１および排気用換気扇２０を通って店舗１の室内空間に流入する。つまり、店舗１内が正圧となるように排気用換気扇２０が運転して店舗１内に外気が導入される。この外気の導入により、店舗１の室内空間の気圧が店舗１の外の気圧より高くなる。これにより、図５に太線矢印で示すように、店舗１の室内空間の空気が出入口２の方に流れて扉３の隙間から店舗１の外に流出する。冷蔵ショーケース１４の外に流れ出た冷媒Ｒは、出入口２に向かう空気の流れを受けて床面上で拡散し、冷蔵ショーケース１４付近に滞留することなく、出入口２に流れて扉３の隙間から店舗１の外に流出する。

このように、漏れた冷媒を店舗１の室内空間で滞留させることなく強制的に排出するので、漏れた冷媒が高濃度化して引火点（または発火点）に達するという不具合は生じない。

店舗１内の係員カウンタ４およびその周辺には、“おでん”用加熱容器、電気ポット、電子レンジなどの電気機器が置かれる。店舗１の天井面には多数の照明器具が取付けられる。これら電気機器や照明器具は発熱を伴う。また、電気機器の電源プラグが電源コンセントに抜き差しされる際に、火花が飛ぶこともある。

このような発熱や火花が生じる状況であっても、冷蔵ショーケース１４から漏れた冷媒を滞留させることなく店舗１の外に強制的に排出するので、漏れた冷媒への引火を未然に防ぐことができる。よって、店舗１の高い安全性を確保できる。

制御部７０は、排気用換気扇２０の吸気運転に伴い、冷媒漏れの旨を例えばリモコン７１の文字表示やアイコン画像表示により報知する（ステップＳ１２）。この報知により、店舗１内の係員は、冷媒漏れが生じていることを認識し、保守・点検を依頼することができる。

この報知に伴い、制御部７０は、圧縮機５１を停止して以後の運転を禁止する（ステップＳ４）。この運転禁止により、冷媒が漏れたまま運転が継続することがなくなり、冷凍サイクル機器への悪影響を回避することができる。

なお、上記実施形態では、店舗１内の冷蔵ショーケース１４から冷媒が漏れた場合を例に説明したが、冷凍ショーケース１５から冷媒が漏れた場合にも、同様に対処することができる。

上記実施形態では、冷媒漏洩検知器８０を用いて冷凍サイクルの冷媒漏れを検出する構成としたが、それに限らず、他の検出手段を採用してもよい。例えば、膨張弁５３の開度等の冷凍サイクルの運転状態から冷媒の漏れを検出する構成としてもよい。

上記実施形態では、店舗１に１つの排気用換気扇２０が配置されている場合を例に説明したが、複数の排気用換気扇２０が配置されている場合にも同様に実施できる。この場合、複数の排気用換気扇２０を同時に吸気運転させることにより、漏れ場所を効率よく排出することができる。

また、排気用換気扇２０の他に給気用換気扇を配置し、冷媒が漏れた場合に、排気用換気扇２０を停止または逆回転させるとともに、給気用換気扇を運転させることで店舗１内を正圧とする構成としてもよい。

その他、上記実施形態および変形例は、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は意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…店舗、２…出入口、３…扉、４…係員カウンタ、５…通気口、１１，１２…棚、１４…冷蔵ショーケース（商品陳列部），１５…冷凍ショーケース（商品陳列部）、２０…排気用換気扇、２１…ダクト、５１…圧縮機、５２…凝縮器、５３…膨張弁、５４…蒸発器、７０…制御部、８０…冷媒漏洩検知器

Claims (1)

1. 店舗内に配置された冷蔵ショーケースまたは冷凍ショーケースと、
   通常時、前記店舗内の空気を同店舗の外に排出する換気扇と、
   前記冷蔵ショーケースまたは冷凍ショーケースから冷媒が前記店舗内に漏れた場合に、前記店舗内が正圧となるように前記換気扇を通常とは逆方向に運転して同店舗内に外気を導入させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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