(57)【要約】【課題】  着霜を抑えることができ、しかも空気冷媒ユニットの運転を安定して正確にコントロールすることができ、さらにランニングコストの低減も期すことができるようにする。【解決手段】  圧縮した空気を膨張機９にて減圧せしめることにより冷却空気を生成する空気冷媒ユニット５と、断熱性の外壁体２と熱伝導率の良好な素材よりなる内壁体３との間に空気流路４が形成されて内壁体内側に空気流路とは遮断された被冷却室１が形成され、空気冷媒ユニットからの冷却空気が直接空気流路に供給され、空気流路内の冷却空気の冷熱が内壁体を介して被冷却室内に輻射されて被冷却室内の冷却が行われるように構成した。【選択図】  図１
2006071128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧縮機にて圧縮した空気をコンデンサで冷却し、膨張機にて減圧せしめることにより冷却空気を生成する空気冷媒ユニットと、断熱性を有する外壁体の内側に、この外壁体と所要の間隔をあけて設けた熱伝導率の良好な素材よりなる内壁体との間に空気流路が形成されて内壁体内側に空気流路とは遮断された被冷却室が形成され、前記空気流路の入口に前記膨張機の出口に一端が接続された給気管の他端を接続し、空気流路の出口に一端が接続された還気管の他端を前記空気圧縮機の吸入口に接続し、空気冷媒ユニットで膨張された空気が冷却空気として直接空気流路に供給され、この冷却空気の冷熱が内壁体から被冷却室内に輻射されて被冷却室内の冷却が行われように構成してなる冷蔵・冷凍システム。
【請求項２】
前記空気流路内に仕切壁を設けて複数の空気流路を並行に形成してなる請求項１に記載の冷蔵・冷凍システム。
【請求項３】
前記空気流路内にガイド壁を設け、空気流路内全体に空気が流れるように構成してなる請求項１に記載の冷蔵・冷凍システム。
【請求項４】
前記空気流路内における冷却空気を、前記膨張機からの吐出圧力と、前記空気圧縮機の吸入圧力とで流通させるようにして、空気流路内における冷却空気の送風機構を不要ならしめた請求項１に記載の冷蔵・冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気冷媒ユニットにおける圧縮空気を膨張せしめて生成した冷却空気により、被冷却室内の冷却を行う冷蔵・冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵・冷凍倉庫や凍結装置などの被冷却室内を冷却するシステムでは、外部の冷凍機から供給されるフロンガスやアンモニア等の冷媒を被冷却室内に設けた冷却コイル内で蒸発させて、この冷却コイルの冷熱で被冷却室内の空気を冷却し、この冷却空気を送風機で被冷却室内に送り出すのが一般的である。
【０００３】
上述した従来のシステムで冷媒として使用されるフロンガスやアンモニアは、環境破壊の原因物質であったり、人体に有害な物質であったりするので、人体に無害である空気を冷媒とし、空気冷媒ユニットにて圧縮、膨張した低温の空気冷媒を被冷却室に直接送出して被冷却室内を冷却するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、空気冷媒を直接被冷却室内に送出するシステムも、その他の冷媒により間接的に被冷却室内を冷却するシステムも、ともに冷却空気を被冷却室内に送出するので、被冷却物が冷風に晒されて乾燥してしまうという問題がある。
【０００５】
ところで、被冷却室内に設けた冷却コイルにて室内空気を冷却するものでは、室内空気中の水分が冷却コイルに霜として付着するが、空気冷媒を被冷却室内に直接送出するものでは空気中の水分が凍結すると被冷却室の床や被冷却物上に多量の霜が発生し、被冷却室内での作業の妨げとなるという問題がある。
【０００６】
また、空気冷媒を被冷却室内に直接送出するものは、被冷却室内から空気冷媒ユニットに戻される空気中に被冷却室内の水分を含むため、この水分量の変動により空気冷媒ユニットにおける運転が不安定になって、温度制御が正確に行われなくなったり、空気冷媒ユニットへの空気の取り込み口やユニット内部において霜が発生して空気冷媒ユニットの動作不良や破損が生じたりするという問題がある。
【０００７】
さらに、空気冷媒ユニット内に除湿手段を設ける必要があるので、除湿用のエネルギが冷却用のエネルギとは別に必要となってランニングコストが嵩むという問題もある。
【特許文献１】特開平８−６１８２１号公報（第１〜３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、オゾン層破壊係数（ＯＤＰ）、地球温暖化係数（ＧＷＰ）ともに０で環境破壊のおそれがなく、しかもアンモニアのような人体への毒性もない安全な空気冷媒を使用し、この空気冷媒を被冷却室内の空気と混合させることなく間接的に被冷却物を冷却することにより、被冷却室内や被冷却物への着霜を抑えることができ、しかも空気冷媒ユニットの運転を安定して正確にコントロールすることができ、さらにランニングコストの低減も期すことのできる冷却・冷凍システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るシステムは、空気圧縮機にて圧縮した空気をコンデンサで冷却し、膨張機にて減圧せしめることにより冷却空気を生成する空気冷媒ユニットと、断熱性を有する外壁体の内側に、この外壁体と所要の間隔をあけて設けた熱伝導率の良好な素材よりなる内壁体との間に空気流路が形成されて内壁体内側に空気流路とは遮断された被冷却室が形成され、前記空気流路の入口に前記膨張機の出口に一端が接続された給気管の他端を接続し、空気流路の出口に一端が接続された還気管の他端を前記空気圧縮機の吸入口に接続し、空気冷媒ユニットで膨張された空気が冷却空気として直接空気流路に供給され、この冷却空気の冷熱が内壁体から被冷却室内に輻射されて被冷却室内の冷却が行われように構成したものとしてある。
【００１０】
本発明の請求項２に係るシステムは、前記空気流路内に仕切壁を設けて複数の空気流路を並行に形成した構成のものとしてある。
【００１１】
本発明の請求項３に係るシステムは、前記空気流路内にガイド壁を設け、空気流路内全体に空気が流れるように構成したものとしてある。
【００１２】
本発明の請求項４に係るシステムは、前記空気流路内における冷却空気を、前記膨張機からの吐出圧力と、前記空気圧縮機の吸入圧力とで流通させるようにして、空気流路内における冷却空気の送風機構を不要ならしめた構成のものとしてある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空気冷媒ユニットからの冷却空気を、被冷却室まわりに形成され、この被冷却室内とは遮断された空気流路内に流通せしめるので、空気冷媒は空気冷媒ユニットと空気流路よりなる閉回路を循環して被冷却室内の空気が空気冷媒に混入することがない。
【００１４】
したがって空気冷媒が循環する経路に霜が発生して空気冷媒の流通を妨げたり、空気冷媒の湿度変化によって空気冷媒ユニットの運転が不安定になったりするようなおそれがなく、安定した運転、温度制御を実現できる。
【００１５】
また、空気流路に仕切り壁やガイド壁を設けたものでは、冷却空気が空気流路内に円滑に流れて均一な冷却が行われ、また仕切り壁やガイド壁が外壁体と内壁体間の補強材を兼ね、構造強度の大なるものとすることができる。
【００１６】
さらに、空気冷媒ユニットからの空気の吐出圧力および同ユニットへの吸入圧力によって冷却空気が空気流路を流通させられるので、空気流路に送風機等の送風機構を設けなくてもよく、したがって送風用動力の低減および装置コストの低減を期すことができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明に係るシステムの実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
冷蔵倉庫等の被冷却室１は、断熱性を有する外壁体２と、この外壁体と離間し、熱伝導率の良好な例えば金属板よりなる内壁体３を備え、これら外壁体と内壁体との間に空気流路４が形成されている。
【００１８】
この空気流路４に冷却空気を供給する空気冷媒ユニット５は、被冷却室１の外部に設けられていて、空気圧縮機６、コンデンサ７、熱交換器８、膨張機９を備えている。
【００１９】
具体的には空気圧縮機６の吐出口に一端が接続された吐出管１０の他端を、コンデンサ７、熱交換器８の１次側流路８ａを介して膨張機９の入口に接続してあり、同膨張機９の出口に一端が接続された給気管１１の他端を前記空気流路４内に臨ませてある。
【００２０】
そして同空気流路４に一端が接続された還気管１２の他端を、前記熱交換器８の２次側流路８ｂを介して空気圧縮機６の吸入口に接続してある。
【００２１】
なお、図１においては空気圧縮機６を駆動するモータＭの軸と膨張機９の軸を直結した構成としてあるが、これらの軸を直結せず、膨張機には発電機の回転軸を接続して膨張機の動力回収を行なうように構成する場合もある。
【００２２】
しかして、前記空気流路４は図２に示されるように仕切壁１３、１３によって複数（本実施例では３つ）の並行する枝空気流路４Ａ、４Ｂ、４Ｃに区画されていて、前記空気冷媒ユニット５からの空気は各枝空気流路に分流されており、また各枝空気流路の始端と終端は仕切壁１４によって区画されている。
【００２３】
前記枝空気流路のうち中央の枝空気流路４Ａは図１にその断面が示されているが、前後の枝空気流路４Ｂ、４Ｃは図３に示されるようにガイド壁１５、１５によって空気が内壁体３まわりに万遍なく流通するように構成されている。
なお、図３においては手前側の枝空気流路４Ｂの構造の一例を示しているが、奥側の枝空気流路４Ｃも手前側のものと同様に構成する。
【００２４】
前記仕切壁１３、１４やガイド壁１５はいずれも空気流路４の巾亘り、すなわち外壁体２と内壁体３との間いっぱいに設けられていて、内壁体を支持する構造材としても兼用されていて、被冷却室１の構造強度を大ならしめることができるようになっている。
【００２５】
したがって、内壁体３自体の構造強度をさほど大なるものとしなくても事が足りるので、内壁体を構成する金属板等の板材の厚さを可及的小ならしめて冷却効率の向上や施工コストの低減を期すことができる。
【００２６】
上述のように構成した本発明のシステムにおいては、空気圧縮機において断熱圧縮された高温高圧の圧縮空気は、コンデンサ７にて冷却水あるいは外気により冷却され、さらに熱交換器８にて還気管１２を流通する被冷却室１から戻される空気と熱交換してさらに冷却され、その後、膨張機にて断熱膨張して例えば−５５〜６５℃程度の低温の冷却空気となる。
【００２７】
そして冷却空気は給気管１１により空気流路４に送られ、この空気流路を構成する各枝空気流路４Ａ、４Ｂ、４Ｃをガイド壁１５に案内されて内壁体３まわりを万遍なく流通し、冷却空気の冷熱は内壁体３の熱伝導によって被冷却室１に輻射され、冷却空気は被冷却室内の負荷により昇温する。
【００２８】
その後還気管１２によって熱交換器８を経て空気圧縮機６に戻されて空気冷媒ユニット５と空気流路４を循環する。
【００２９】
したがって、空気流路を流通する空気は被冷却室１内の空気や外気と混合したり、直接接触したりすることがなく完全に遮断されているので、冷媒ユニット内に水分が流入するおそれがなく、同ユニット内の冷媒経路における霜付のおそれがなく、システムを安定して運転することができ、しかも空気流路に送出する空気の温度制御に湿度変化に伴うエンタルピの変動が影響しないので、正確かつ安定した温度制御を図ることができる。
【００３０】
上述した実施例のものでは、空気流路における空気の流れを給気管１１からの吐出圧力および還気管１２への吸入圧力で発生させており、原則として空気流路４内には送風機等の送風機構を設ける必要がなく、装置コストやランニングコストを抑えることができるのであるが、被冷却室の構造やその他の仕様によっては空気流路内に補助送風機を設ける場合もある。
【００３１】
図４は本発明のシステムを連続式凍結装置に適用した場合の実施例を示し、この実施例のものは断熱性を有する外壁体たる筐体１６の内側に内壁体１７を設け、筐体と内壁体との間に空気流路１８を形成してある。
【００３２】
そして、筐体１６を前後に貫通するコンベア１９を有し、このコンベアによって被冷却物たる被凍結品２０が被冷却室２１の入口２１ａから出口２１ｂに向って搬送されるようになっている。
【００３３】
前記被冷却室のコンベア上方には、巾亘りに長い多数のスリット２２ａ、２２ａをあけた仕切板２２を設けてあり、ファン２３、２３からの空気がこの仕切板のスリットからコンベア上の被凍結品２０に吹き付けられるようになっている。
【００３４】
なお、前記空気流路１８は入口２１ａと出口２１ｂには開口せずに外部とは仕切られていて、空気流路内の冷却空気は入口と出口におけるコンベアの側部を流れるようになっている。
【００３５】
上述した凍結装置の実施例のものの場合には、内壁体１７からの輻射冷熱により、ファン２３、２３から送出され、内壁体１７内面に沿って流される空気が冷却され、仕切板２２のスリット２２ａから被凍結品２０に吹き付けられて凍結が行なわれる。
【００３６】
かくすると、被冷却室内には従来のもののように冷却コイルのような室内冷却用の熱交換器を設ける必要がなくて被冷却室内の構造がシンプルなものとなり、したがって装置自体のコンパクト化を期せるとともに、被凍結品が食品の場合には冷却室内の洗浄、消毒等の衛生管理を容易かつ確実に行なうことができるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るシステムの構成図。
【図２】外壁体の一部を破断して示す空気流路の平面図。
【図３】枝空気流路の縦断面図。
【図４】本発明のシステムによる凍結装置の実施例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１  被冷却室
２  外壁体
３  内壁体
４  空気流路
５  空気冷媒ユニット
６  空気圧縮機
７  コンデンサ
８  熱交換器
９  膨張機
１０  吐出管
１１  給気管
１２  還気管
１３、１４  仕切壁
１５  ガイド壁
１６  筐体
１７  内壁体
１８  空気流路
１９  コンベア
２０  被凍結品
２１  被冷却室
２２  仕切板
２３  ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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