(57)【要約】【課題】  設備費およびランニングコストを極力少なく蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムを経済的に構築する。【解決手段】  冷蔵ショーケース１と冷蔵ショーケース用室外機２とを冷蔵用冷媒回路３を介して接続する。冷凍ショーケース４と冷凍ショーケース用室外機５とを冷凍用冷媒回路６を介して接続する。処理ファン７を設けて外気を流す通気路８に、外気を除湿して乾燥空気を得るデシカントローター１１と、顕熱ローター１２とを設け、その下流側に、低温の乾燥空気を加湿冷却する第１の冷却器１５、第１の冷媒熱交換器１６、乾燥空気を更に加湿冷却する第２の冷却器１７、第２の冷媒熱交換器１８を順に設ける。第１の冷媒熱交換器１６により冷蔵ショーケース用室外機２で凝縮された冷媒を過冷却し、第２の冷媒熱交換器１８により冷凍ショーケース用室外機５で凝縮された冷媒を過冷却する。【選択図】        図１
2006038260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵用または／および冷凍用の蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を凝縮する冷蔵用または／および冷凍用の凝縮器とから成る蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムであって、
外気を除湿して乾燥空気を得る除湿手段と、
前記除湿手段で得られた乾燥空気を加湿冷却する冷却器と、
前記冷却器で冷却された空気の通気路途中に介装されて、冷却空気との熱交換によって前記凝縮器で凝縮された冷媒を過冷却する冷媒熱交換器と、
を備えたことを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムにおいて、
空調用室内側熱交換器と、
前記空調用室内側熱交換器で蒸発した冷媒を凝縮する空調用室外側熱交換器と、
最下流に設けた冷媒熱交換器よりも下流側で通気路に介装されて前記冷媒熱交換器からの乾燥空気を加湿冷却する最下流冷却器とを備え、
かつ、前記最下流冷却器で冷却された空気を供給して前記空調用室外側熱交換器を冷却するように構成してある蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システム。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムにおいて、
電力と熱とを発生するコージェネレーションシステムと、
除湿手段で水分を吸着した除湿剤を再生する再生用外気を加熱する加熱手段と、
最下流に設けた冷媒熱交換器よりも下流側で通気路に介装されて前記冷媒熱交換器からの乾燥空気を加熱する温調空気用加熱手段とを備え、
前記コージェネレーションシステムで発生した熱を前記加熱手段および温調空気用加熱手段の加熱熱源とするように構成し、かつ、前記温調空気用加熱手段の作動時に前記通気路を室内空間に接続するように切り換える切換機構を備えている蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーやコンビニエンスストアなどにおいて、アイスクリームやアイスキャンデー、冷凍麺や冷凍コロッケなどの冷凍食品、肉類や生鮮食品や冷蔵加工品などの冷蔵食品を収容するために備えた蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の凝縮冷媒過冷却システムとしては、従来、次のようなものが知られている。
【０００３】
冷媒を循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路を備える冷凍装置が設けられ、その冷凍装置の圧縮機に発電機で発生する電力を供給するように構成されている。
【０００４】
冷凍装置に、冷媒回路の冷媒を過冷却するために過冷却熱交換器が備えられている。
【０００５】
発電機に温水器が設けられ、発電機で発電に伴って発生する排熱を温水として利用するように構成され、温水器からの温水が温水ポンプにより吸収式冷凍装置の再生器に供給され、排熱を利用して吸収式冷凍装置の蒸発器で冷熱を発生するように構成されている。
【０００６】
蒸発器と過冷却熱交換器とが、第１ポンプを介装した第１配管を介して接続され、蒸発器で冷却された冷水を過冷却熱交換器に供給して冷媒回路の冷媒を過冷却するように構成されている（特許文献1参照）。
【０００７】
これにより、空気中の水分を除湿する除湿ロータを有するデシカント空調機を備え、その除湿ロータの加熱再生に発電機の排熱を利用するように構成したもの（特許文献２参照）における問題点を解決し、すなわち、春季や秋季などの中間期においても、発電機の排熱を利用できるように構成している。
【特許文献１】特開２００４−１２１０１号公報
【特許文献２】特開２００２−１３７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような従来例の場合、過冷却のために吸収式冷凍装置を備える必要があり、設備費が高価になる欠点があった。
【０００９】
また、発電機で排熱を回収した温水を吸収式冷凍装置に循環供給するための温水ポンプや吸収式冷凍装置で得られた冷水を過冷却熱交換器に供給するためのポンプ、ならびに、吸収式冷凍装置に冷却水を循環供給するためのポンプや吸収式冷凍装置そのものを駆動するため必要な消費電力量が増大し、全体としての消費電力量が設定電力量を超えてしまい、ランニングコストが高価になる欠点があった。また、過冷却のために、圧縮機を備えた冷媒回路による冷凍機を備えたものもあるが、消費電力量の増大を低減できないものであった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、設備費およびランニングコストを極力少なくして蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムを経済的に構築できるようにすることを目的とし、請求項２に係る発明は、夏季などにおける空調費を低減できるようにすることを目的とし、請求項３に係る発明は、コージェネレーションシステムを合理的に利用して全体としてのランニングコストを低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、
冷蔵用または／および冷凍用の蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を凝縮する冷蔵用または／および冷凍用の凝縮器とから成る蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムであって、
外気を除湿して乾燥空気を得る除湿手段と、
前記除湿手段で得られた乾燥空気を加湿冷却する冷却器と、
前記冷却器で冷却された空気の通気路途中に介装されて、冷却空気との熱交換によって前記凝縮器で凝縮された冷媒を過冷却する冷媒熱交換器とを備えて構成する。
【００１２】
（作用・効果）
請求項１に係る蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムの構成によれば、空気の等エンタルピー変化においては、加湿することにより温度を低下できることに着目し、除湿手段で除湿することによって得られた乾燥空気を冷却器で加湿冷却して冷却空気を得、その冷却空気によって凝縮器で凝縮された冷媒を過冷却する。
【００１３】
したがって、乾燥空気を除湿する除湿手段と、除湿された乾燥空気を加湿冷却する冷却器と、それらに空気を供給する構成を備えさえすれば良く、吸収式冷凍装置を設ける場合に比べて設備費を安価にできる。
【００１４】
また、冷却器に加湿冷却用の水を供給するのに必要な消費電力量と吸収式冷凍装置に冷却水を供給する消費電力量とが変わらなくても、除湿手段や冷却器に空気を供給するだけで消費電力量の少ない送風機を用いるだけで良く、従来例の温水ポンプや冷水供給用のポンプならびに吸収式冷凍装置自体を駆動するのに必要な総消費電力量に比べて大幅に消費電力量を低減でき、冷蔵または／および冷凍用の蒸気圧縮式冷凍機の消費電力量を加えた全体としての消費電力量を設定電力量以下に抑えることができ、ランニングコストを大幅に低減でき、蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムを経済的に構築できる。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１に記載の蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムにおいて、
空調用室内側熱交換器と、
前記空調用室内側熱交換器で蒸発した冷媒を凝縮する空調用室外側熱交換器と、
最下流に設けた冷媒熱交換器よりも下流側で通気路に介装されて前記冷媒熱交換器からの乾燥空気を加湿冷却する最下流冷却器とを備え、
かつ、前記最下流冷却器で冷却された空気を供給して前記空調用室外側熱交換器を冷却するように構成する。
【００１６】
（作用・効果）
請求項２に係る発明の蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムの構成によれば、冷房のために空調用室外側熱交換器を設けている場合に、最下流の冷媒熱交換器で過冷却により温度が上昇した空気を更に加湿冷却して冷却空気を得、その冷却空気で空調用室外側熱交換器を冷却し、空調用室外側熱交換器における冷却負荷を軽減する。
【００１７】
したがって、空調用室外側熱交換器の消費電力量を少なくでき、夏季などにおける空調費を低減できる
また、請求項３に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項２に記載の蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムにおいて、
電力と熱とを発生するコージェネレーションシステムと、
除湿手段で水分を吸着した除湿剤を再生する再生用外気を加熱する加熱手段と、
最下流に設けた冷媒熱交換器よりも下流側で通気路に介装されて前記冷媒熱交換器からの乾燥空気を加熱する温調空気用加熱手段とを備え、
前記コージェネレーションシステムで発生した熱を前記加熱手段および温調空気用加熱手段の加熱熱源とするように構成し、かつ、前記温調空気用加熱手段の作動時に前記通気路を室内空間に接続するように切り換える切換機構を備えて構成する。
【００１８】
（作用・効果）
請求項３に係る発明の蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムの構成によれば、コージェネレーションシステムを設けている場合に、そのコージェネレーションシステムからの排熱を、除湿剤の再生用空気の加熱に利用するとともに、最下流の冷媒熱交換器で過冷却により加熱された乾燥空気を加熱する温調空気用加熱手段の加熱にも利用し、冬季などにおいて室内に温風を供給できるようにする。
【００１９】
したがって、コージェネレーションシステムからの排熱を有効に利用することができ、コージェネレーションシステムを合理的に利用して全体としてのランニングコストを低減できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、請求項１に係る蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムによれば、空気の等エンタルピー変化においては、加湿することにより温度を低下できることに着目し、除湿手段で除湿することによって得られた乾燥空気を冷却器で加湿冷却して冷却空気を得、その冷却空気によって凝縮器で凝縮された冷媒を過冷却するから、乾燥空気を除湿する除湿手段と、除湿された乾燥空気を加湿冷却する冷却器と、それらに空気を供給する構成を備えさえすれば良く、吸収式冷凍装置を設ける場合に比べて設備費を安価にできる。
【００２１】
また、冷却器に加湿冷却用の水を供給するのに必要な消費電力量と吸収式冷凍装置に冷却水を供給する消費電力量とが変わらなくても、除湿手段や冷却器に空気を供給するだけで消費電力量の少ない送風機を用いるだけで良く、従来例の温水ポンプや冷水供給用のポンプならびに吸収式冷凍装置自体を駆動するのに必要な総消費電力量に比べて大幅に消費電力量を低減でき、冷蔵または／および冷凍用の蒸気圧縮式冷凍機の消費電力量を加えた全体としての消費電力量を設定電力量以下に抑えることができ、ランニングコストを大幅に低減でき、蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムを経済的に構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムの実施例を示す全体概略構成図であり、コンビニエンスストアなどの店舗内において、冷蔵用の蒸発器としての冷蔵ショーケース１と冷蔵用の凝縮器としての冷蔵ショーケース用室外機２とが冷蔵用冷媒回路３を介して接続され、冷蔵ショーケース用室外機２で凝縮した冷媒を冷蔵ショーケース１で蒸発させ、その蒸発潜熱により、冷蔵ショーケース１内に収容された肉類や生鮮食品や冷蔵加工品などの冷蔵食品を冷却するように冷蔵用の蒸気圧縮式冷凍機が構成されている。
【００２４】
また、冷凍用の蒸発器としての冷凍ショーケース４と冷凍用の凝縮器としての冷凍ショーケース用室外機５とが冷凍用冷媒回路６を介して接続され、冷凍ショーケース用室外機５で凝縮した冷媒を冷凍ショーケース４で蒸発させ、その蒸発潜熱により、冷凍ショーケース４内に収容されたアイスクリームやアイスキャンデー、冷凍麺や冷凍コロッケなどの冷凍食品を冷却するように冷凍用の蒸気圧縮式冷凍機が構成されている。
【００２５】
処理ファン７を設けて外気を流す通気路８と、再生ファン９を設けて再生用外気を流す再生用通気路１０とにわたって、外気を除湿して乾燥空気を得る除湿手段としてのデシカントローター１１と、再生用通気路１０を流れる外気と熱交換する顕熱ローター１２とが設けられている。
【００２６】
再生用通気路１０において、顕熱ローター１２よりも上流側の箇所に、散水により再生用外気を冷却する予冷用冷却器１３が設けられるとともに、顕熱ローター１２とデシカントローター１１との間に、再生用外気を加熱する加熱手段としての第１の加熱コイル１４が設けられ、顕熱ローター１２を介して乾燥空気を冷却するとともに、デシカントローター１１の除湿剤に供給する再生用外気を加熱し、通気路８で除湿剤に吸着した水分を離脱して大気中に排気放出するように構成されている。
【００２７】
通気路８において、顕熱ローター１２よりも下流側の箇所に、低温の乾燥空気を加湿冷却する第１の冷却器１５、冷蔵用の第１の冷媒熱交換器１６、その第１の冷媒熱交換器１６を経た乾燥空気を更に加湿冷却する第２の冷却器１７、冷凍用の第２の冷媒熱交換器１８が順に設けられている。
【００２８】
冷蔵用の第１の冷媒熱交換器１６が冷蔵用冷媒回路３に組み込まれ、冷蔵ショーケース用室外機２で凝縮された冷媒を過冷却するように構成されている。また、冷凍用の第２の冷媒熱交換器１８が冷凍用冷媒回路６に組み込まれ、冷凍ショーケース用室外機５で凝縮された冷媒を過冷却するように構成されている。
【００２９】
通気路８において、第２の冷媒熱交換器１８よりも下流側の箇所に、その第２の冷媒熱交換器１８を経た乾燥空気を加熱する温調空気用加熱手段としての第２の加熱コイル１９と、乾燥空気を更に加湿冷却する最下流冷却器２０とが設けられている。図示しないが、最下流冷却器２０にに接続された給水管には、給水状態と給水停止状態とに切り換える給水弁が備えられている。
【００３０】
第１の加熱コイル１４に、コージェネレーションシステム２１のエンジン排熱を温水として回収する排熱回収装置（図示せず）が温水循環配管２２を介して接続され、温水循環配管２２と第２の加熱コイル１９とが、開閉弁２３を介装した分岐循環配管２４を介して接続されている。これにより、コージェネレーションシステム２１の排熱を利用して、デシカントローター１１に供給する再生用外気の加熱と、過冷却に供した後の乾燥空気の加熱とを行うようになっている。
【００３１】
通気路８の最下流冷却器２０よりも下流側に、切換機構としてのダンパー２５が付設され、そのダンパー２５の切換えと給水弁および開閉弁２３それぞれの切換えにより、最下流冷却器２０で冷却された空気を、空調用室内側熱交換器（図示せず）で蒸発した冷媒を凝縮する空調用室外側熱交換器２６に供給する状態と、通気路８をダクト２７を介して室内空間に連通し、第２の加熱コイル１９で加熱された温風を室内空間に供給する状態とに切換えるように構成されている。
【００３２】
これにより、夏季などにおいては、空調用室外側熱交換器２６における冷却負荷を軽減して、その消費電力量を少なくでき、夏季などにおける空調費を低減できるようになっている。一方、冬季などにおいては、コージェネレーションシステム２１の排熱を利用して室内に温風を供給し、同様に冬季などにおける空調費を低減できるようになっている。
できるようにする。
【００３３】
次に、上述第１および第２の冷却器１５，１７、ならびに、最下流冷却器２０による冷却作用につき、図２の湿り空気線図を用いて説明する。
【００３４】
除湿ローター１２を経た乾燥空気（Ａ）が第１の冷却器１５で加湿されるに伴い、等エンタルピー変化により冷却される（Ｂ）。その冷却された空気の温度が、第１の冷媒熱交換器１６で冷蔵ショーケース室外機２からの冷媒を過冷却するに伴って上昇する。
【００３５】
次いで、第１の冷媒熱交換器１６を経た乾燥空気（Ｃ）が第２の冷却器１７で加湿されるに伴い、等エンタルピー変化により冷却される（Ｄ）。その冷却された空気の温度が、第２の冷媒熱交換器１８で冷凍ショーケース室外機５からの冷媒を過冷却するに伴って上昇する。
【００３６】
その後、第２の冷媒熱交換器１８を経た乾燥空気（Ｅ）が最下流冷却器２０で加湿されるに伴い、等エンタルピー変化により冷却される（Ｆ）。その冷却された空気の温度が、空調用室外側熱交換器２６の冷却に供されて上昇する（Ｇ）。
【００３７】
このような多段加湿冷却により、冷蔵ショーケース室外機２からの冷媒の過冷却、冷凍ショーケース室外機５からの冷媒の過冷却、および、空調用室外側熱交換器２６の冷却を順に行い、省電力を図ることができる。
【００３８】
処理ファン７を経てデシカントローター１１を流れる外気の流量が５００ｍ3／ｈの場合を例に省電力量を求めれば、次の通りである。
【００３９】
冷蔵におけるエンタルピー変化量Δｈ１（＝４）との関係から、冷蔵に要する電力量ΔＨ１は、
ΔＨ１＝４×５００×１．２÷８６０≒２．８（ｋＷ）である。
【００４０】
冷蔵における成績係数ＣＯＰ（＝２．２）との関係から、冷蔵での省電力量は約１．３（２．８÷２．２）ｋＷである。
【００４１】
また、冷凍におけるエンタルピー変化量Δｈ２（＝２．６）との関係から、冷凍に要する電力量ΔＨ２は、
ΔＨ２＝２．６×５００×１．２÷８６０≒１．８（ｋＷ）である。
【００４２】
冷凍における成績係数ＣＯＰ（＝０．７）との関係から、冷凍での省電力量は約２．６（１．８÷０．７）ｋＷである。
【００４３】
また、冷房（空調）におけるエンタルピー変化量Δｈ３（＝２．２）との関係から、冷房に要する電力量ΔＨ３は、
ΔＨ３＝２．２×５００×１．２÷８６０≒１．５(ｋＷ)である。
【００４４】
冷房における成績係数ＣＯＰ（＝３．０）との関係から、冷房での省電力量は０．５（１．５÷３．０）ｋＷである。
【００４５】
省電力量の合計は約４．４ｋＷである。
【００４６】
外気を除湿するのに、上記実施例では乾式のデシカントローター１１を用いているが、本発明としては、例えば、塩化リチウムなどの吸水性溶液を散布して外気中の水分を吸着させる湿式の除湿手段を用いるものでも良い。
【００４７】
上記実施例では、冷蔵用の冷媒を過冷却してから冷凍用の冷媒を過冷却しているが、その順番を逆にするように構成しても良い。
【００４８】
また、上記実施例では、冷蔵ショーケース１と冷凍ショーケース４の両方を備えているが、本発明としては、そのいずれか一方のみを備える場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機における凝縮冷媒過冷却システムの実施例を示す全体概略構成図である。
【図２】第１および第２の冷却器、ならびに、最下流冷却器による冷却作用の説明に供する湿り空気線図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…冷蔵ショーケース（冷蔵用の蒸発器）
２…冷蔵ショーケース用室外機（冷蔵用の凝縮器）
４…冷凍ショーケース（冷凍用の蒸発器）
５…冷凍ショーケース用室外機（冷凍用の凝縮器）
８…通気路
１１…デシカントローター（除湿手段）
１４…第１の加熱コイル（加熱手段）
１５…第１の冷却器
１６…第１の冷媒熱交換器
１７…第２の冷却器
１８…第２の冷媒熱交換器
１９…第２の加熱コイル(温調空気用加熱手段)
２０…最下流冷却器
２１…コージェネレーションシステム
２５…ダンパー（切換機構）
２６…空調用室外側熱交換器
【図１】
2006038260.tif 000003
【図２】
2006038260.tif 000004