(57)【要約】  【課題】  通風抵抗の小さい通風ダクトを無理なく形成できる冷却庫の構造とする。  【解決手段】  冷却庫１はスターリング冷凍機１０１を構成要素とする冷却サイクル１００により冷却される。冷却庫１の外殻１０の背面上部には機械室１１が形成される。機械室１１にはスターリング冷凍機１０１、その高温側凝縮器１１２、及び凝縮ファン１１４が収容される。機械室１１には、冷却庫１の下部の通風空間１２から吸気した放熱用空気が背部の流路を経由して送り込まれる。外殻１０内の断熱層１８に埋設された樹脂成型ダクト２０ａが流路２０を形成する。樹脂成型ダクト２０ａは他部品との位置関係に応じて湾曲（屈曲）させたり局部的に断面形状を変化させたりする。樹脂成型ダクト２０ａの下部は通風空間１２に向け末広がりに広がっている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面上部に冷凍機、凝縮器、凝縮ファンを収容する機械室を設け、下部から吸気した放熱用空気を背部の流路を経由して前記凝縮ファンに送り込むように構成された冷却庫であって、
外殻内に形成される断熱層に埋設した樹脂成型ダクトと外殻の構成要素である背面板とにより前記流路を形成したことを特徴とする冷却庫。
【請求項２】
前記樹脂成型ダクトの下部が末広がり形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の冷却庫。
【請求項３】
前記凝縮ファンと前記凝縮器は機械室ダクトで連結され、該機械室ダクトが前記樹脂成型ダクトに接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却庫。
【請求項４】
前記冷凍機がスターリング冷凍機であって、該スターリング冷凍機の放熱部に装着された蒸発器に前記凝縮器が二次冷媒循環回路で接続されて成ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却庫、特に冷凍機の凝縮器を強制空冷する仕組みの冷却庫に関する。ここで「冷却庫」とは食品その他の物品の温度を下げる装置全般を指す概念であり、「冷蔵庫」「冷凍庫」「冷凍冷蔵庫」「ショーケース」といった商品としての名称を問わない。
【背景技術】
【０００２】
冷却庫において効率良く冷却を行うためには、凝縮器の放熱効率を高める必要がある。そのため、凝縮器の冷却を空気の自然対流にまかせるのでなく、送風機により強制的に空冷するという手法がしばしば採用される。
【０００３】
例えば特許文献１には、ファンを運転して吸引した外気によりコンデンサを冷却する冷蔵ショーケースが記載されている。特許文献２には、本体下部から吸い込んだ清浄な空気をファンで凝縮器に供給して凝縮器を冷却する冷却貯蔵庫が記載されている。
【特許文献１】特開昭５８−１９６７８号公報（第２頁−第３頁、図１−図５）
【特許文献２】特開２００２−９００３２号公報（第２頁−第４頁、図１−図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却庫の冷凍サイクルを構成する冷凍機として、冷媒にオゾン破壊物質を使用しないスターリング冷凍機が脚光を浴びている。スターリング冷凍機ではヘリウム等の不活性ガスを作動媒体として使用し、外部動力によりピストンとディスプレーサを動作させて作動媒体の圧縮・膨張を繰り返し、放熱部（ウォームヘッド）の温度を高めるとともに吸熱部（コールドヘッド）の温度を下げる。そして放熱部で周囲環境に放熱を行い、吸熱部で庫内から吸熱を行うものである。
【０００５】
スターリング冷凍機で放熱と吸熱を行うにあたっては、二次冷媒を利用することが多い。すなわち放熱部には高温側蒸発器を取付け、その中の二次冷媒を温熱で蒸発させる。蒸発した二次冷媒は高温側凝縮器に送られ、そこで液化して高温側蒸発器に戻る。吸熱部には低温側凝縮器を取付け、その中の二次冷媒を冷熱で凝縮させる。凝縮した二次冷媒は低温側蒸発器に送られ、そこで気化して低温側凝縮器に戻る。
【０００６】
スターリング冷凍機の運転効率を左右するのは高温側凝縮器からの放熱量であり、高効率運転を行うためには高温側凝縮器に大量の風を送り、高温側凝縮器から大量の熱を放散させねばならない。従って、高温側凝縮器に風を送るダクトは十分な断面積を持ち、しかもできるだけ通風抵抗の小さいものであることが望まれる。この点において、特許文献１、２に開示されたような従来の通風ダクトは、冷却庫の背面に、横幅の広くて奥行きの浅い長方形断面のダクト空間を確保していても、ファンで凝縮器を冷却するのに効率的なダクトとは言えなかった。効率的なダクトとするためにはファンの軸心とダクトの軸心を一致させた上、ダクトの軸心に直交する断面形状を正方形か円に近づける必要があるが、そのようにすると他部品との関係（干渉など）でダクトを直線状に設けることが困難となり設計自由度が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、効率的な通風ダクトを無理なく形成できる冷却庫の構造を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために本発明は、背面上部に冷凍機、凝縮器、凝縮ファンを収容する機械室を設け、下部から吸気した放熱用空気を背部の流路を経由して前記凝縮ファンに送り込むように構成された冷却庫であって、外殻内に形成される断熱層に埋設した樹脂成型ダクトと外殻の構成要素である背面板とにより前記流路を形成したことを特徴としている。
【０００９】
この構成によると、樹脂成型ダクトを他部品との位置関係に応じて湾曲（屈曲）させたり局部的に断面形状を変えることにより、効率的なダクトを容易に形成することができる。また樹脂成型ダクトは冷却庫の外殻内に形成される断熱層に埋設されるので、外部露出構造とされるときのように類焼を防止するための難燃性を必要としない。
【００１０】
（２）また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記樹脂成型ダクトの下部が末広がり形状となっていることを特徴としている。
【００１１】
この構成によると、樹脂成型ダクトの下部からスムーズに吸気することができる。
【００１２】
（３）また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記凝縮ファンと前記凝縮器は機械室ダクトで連結され、該機械室ダクトが前記樹脂成型ダクトに接続されていることを特徴としている。
【００１３】
この構成によると、樹脂成型ダクトを介して送り込まれた放熱用空気を凝縮器の冷却に効果的に利用できる。
【００１４】
（４）また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記冷凍機がスターリング冷凍機であって、該スターリング冷凍機の放熱部に装着された蒸発器に前記凝縮器が二次冷媒循環回路で接続されて成ることを特徴としている。
【００１５】
この構成によると、潜熱を利用してスターリング冷凍機の放熱部を冷却するので冷却効率が高まり、前記凝縮器の配設位置も冷却庫の幅方向で自由となり機械室をコンパクトに構成できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、樹脂成型ダクトを他部品との位置関係に応じて湾曲（屈曲）させたり局部的に断面形状を変えることにより、効率的なダクトを容易に形成することができ、設計自由度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図１−図３に基づき説明する。図１はスターリング冷凍機を構成要素とする冷却サイクルの概略構成図、図２は冷却庫の背面図、図３は冷却庫の水平断面図である。
【００１８】
冷却庫の冷却サイクル１００が図１に示されている。スターリング冷凍機１０１は逆スターリングサイクルにより温熱と冷熱を発生するものであり、温熱は放熱部であるウォームヘッド１０２から取り出され、冷熱は吸熱部であるコールドヘッド１０３から取り出される。
【００１９】
ウォームヘッド１０２には高温側二次冷媒循環回路１１０が熱接続される。高温側二次冷媒循環回路１１０はサーモサイフォン循環回路であり、ウォームヘッド１０２に対し互いの間で熱を授受する状態、すなわち熱接続された状態で装着された高温側蒸発器１１１と、高温側蒸発器１１１よりも上に配置された高温側凝縮器１１２と、高温側蒸発器１１１と高温側凝縮器１１２とを接続する配管１１３を含む。高温側二次冷媒循環回路１１０には二次冷媒として水（水溶液を含む）あるいは炭化水素系の冷媒が密封されている。
【００２０】
高温側凝縮器１１２は、銅や銅合金といった熱伝導の良い金属材料からなる金属チューブに、同じく熱伝導の良い金属材料からなる多数の放熱フィンを圧着した構造である。高温側凝縮器１１２には冷却用の凝縮ファン１１４が組み合わせられている。
【００２１】
コールドヘッド１０３には低温側二次冷媒循環回路１２０が熱接続される。低温側二次冷媒循環回路１２０は、コールドヘッド１０３に対し互いの間で熱を授受する状態、すなわち熱接続された状態で装着された低温側凝縮器１２１と、冷却庫の外殻内に設置された低温側蒸発器１２２と、低温側凝縮器１２１と低温側蒸発器１２２とを接続する配管１２３を含む。低温側二次冷媒循環回路１２０には二次冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）などの自然冷媒が封入されている。
【００２２】
低温側蒸発器１２２も高温側凝縮器１１２と同様、銅や銅合金といった熱伝導の良い金属材料からなる金属チューブに、同じく熱伝導の良い金属材料からなる多数の吸熱フィンを圧着した構造である。
【００２３】
ウォームヘッド１０２の温熱は冷却庫の開口部の結露防止にも利用される。この目的のため、ウォームヘッド１０２には第２の高温側二次冷媒循環回路１３０が熱接続される。第２の高温側二次冷媒循環回路１３０は、高温側蒸発器１１１と、高温側蒸発器１１１の底部に接続され、冷却庫の外殻の所定箇所に引き回される配管１３１と、二次冷媒を強制循環させるポンプ１３２とにより構成される。
【００２４】
スターリング冷凍機１０１を運転すると、コールドヘッド１０３に−３０℃以下の極低温の冷熱が発生する。この冷熱により、低温側凝縮器１２１の中の二次冷媒（ＣＯ2）が凝縮される。凝縮された二次冷媒は配管１２３を通って低温側蒸発器１２２に流れ、低温側蒸発器１２２の中で潜熱を奪って蒸発し、極低温（−３０℃以下）の吸熱を行う。これにより、冷却庫の庫内は十分に冷却される。蒸発した二次冷媒は低温側凝縮器１２１に戻り、再び凝縮される。低温側二次冷媒循環回路１２０の中に、二次冷媒の循環を強制的に行うポンプを配設しておいてもよい。
【００２５】
他方ウォームヘッド１０２からは温熱が廃熱として放熱される。温熱により、高温側蒸発器１１１の中の二次冷媒が潜熱を得て気化し、高温側凝縮器１１２へと上昇する。凝縮ファン１１４が高温側凝縮器１１２を空冷しているので、気化した二次冷媒は潜熱を放出して液化し、高温側蒸発器１１１に流下する。高温側蒸発器１１１に戻った液体の二次冷媒は再び気化して高温側凝縮器１１２に昇る。このように高温側二次冷媒循環回路１１０では二次冷媒の自然循環が行われる。
【００２６】
第２の高温側二次冷媒循環回路１３０では二次冷媒の強制循環が行われる。高温側蒸発器１１１でウォームヘッド１０２から温熱を受け取った液状の二次冷媒はポンプ１３２により配管１３１の中に引き込まれ、冷却庫の中で結露を防止したい箇所に温熱を伝えた後、高温側蒸発器１１１に戻される。
【００２７】
冷却サイクル１００は図２のように冷却庫１に組み付けられる。すなわち冷却庫１の金属製外殻１０の背面上部には機械室１１が形成され、この中にスターリング冷凍機１０１が収容される。高温側二次冷媒循環回路１１０と凝縮ファン１１４も機械室１１に収容される。凝縮ファン１１４と高温側凝縮器１１２は機械室ダクト１１５で連結されている。機械室ダクト１１５の下端は機械室１１の底面にて下記の流路に接続されている。
【００２８】
他方低温側二次冷媒循環回路１２０においては、配管１２３が外殻１０に入り込み、冷却庫内の所定箇所に設置された低温側蒸発器１２２に接続されている。
【００２９】
外殻１０の背部には図２及び図３に示すように、外殻１０の下部に形成された通風空間１２と上部の機械室１１とを結ぶ形で垂直に延びる流路２０が配設されている。流路２０は図３に示すように、外殻１０の内部に形成される断熱層１８に埋設された樹脂成型ダクト２０ａと外殻１０の構成要素である背面板１７とにより形成され、外部に露出しない。
【００３０】
樹脂成型ダクト２０ａは射出成型で形成され、軸心と直交する断面形状がコ字状をしており、軸心が湾曲あるいは屈曲しても流路抵抗が大きくならないように断面形状を容易に変えることができる。断熱層１８と接触する外側の面には断熱層１８を発泡成形するときに発泡圧にて断面コ字状の開口部が内側に変形しないようにリブ２０ｂが軸心方向に所定間隔で設けられている。また、リブ２０ｂの手前側先端が冷却室列１３の背壁面に当接して樹脂成型ダクト２０ａの前後方向の位置決めがなされ、背面板１７に設けられた突起１７ａによって樹脂成型ダクト２０ａの断面コ字状の開口部が内側に変形するのを防止（位置決め）している。
【００３１】
図３に示すように、外殻１０の内部には垂直方向に延びる冷却室列が左右に１列ずつ形成されている。左側の冷却室列１３は右側の冷却室列１４より幅が狭い。冷却室列１３、１４は冷却庫１の正面に向かって開口しており、断熱扉１５、１６がこの開口部を閉ざす。なお冷却庫１は三方を壁で囲まれた収納スペース３０に入れられた形となっている。
【００３２】
図に見られる通り、左側の冷却室列１３は右側の冷却室列１４よりも奥行きが浅い。この奥行きが浅い方の冷却室列１３と、外殻１０の背面板１７との間に流路２０が配設される。流路２０を構成する樹脂成型ダクト２０ａは外殻１０の内部に形成された断熱層１８に埋設されている。流路２０の断面形状は正方形に近い矩形である。外殻１０と、樹脂成型ダクト２０ａと、背面板１７と、合成樹脂製内箱２１とを所定の位置関係で組み立てておき、それらの間に形成される空洞の中で断熱層１８の材料であるウレタン樹脂を発泡させることにより、樹脂成型ダクト２０ａは埋設状態となる。
【００３３】
断熱層１８の内部には配管ダクト１９も形成される。低温側二次冷媒循環回路１２０の配管１２３をはじめとする各種配管が配管ダクト１９の中を通る。
【００３４】
このように、外殻１０内に形成した２列の冷却室列１３、１４のうち、幅の狭い冷却室列１３の方だけ奥行きを浅くし、その背後に煙突状の流路２０を設けたものであるから、断面形状が正方形や円に近い、通風抵抗の小さい流路２０を、容積効率への悪影響を最小限に留めつつ無理なく配置することができる。
【００３５】
樹脂成型ダクト２０ａの水平断面形状は屈曲する部分あるいは他部品の関係に応じて変化する。中でも上部と下部は次のように変化している。
【００３６】
まず上部であるが、高温側凝縮器１１２は放熱のために一定の水平断面積を要し、凝縮ファン１１４もそれに対応する水平断面積になっており、機械室ダクト１１５も同程度の水平断面積を有する。この機械室ダクト１１５に適合させるため、樹脂成型ダクト２０ａの上部は機械室ダクト１１５に向かって水平断面積が漸増する。すなわち緩やかな末広がり形状を呈し、その上で機械室ダクト１１５に接続する。
【００３７】
樹脂成型ダクト２０ａの下部も通風空間１２に向かって水平断面積が漸増し、末広がり形状になっているが、末広がりの角度は上部よりも急である。
【００３８】
樹脂成型ダクト２０ａの水平断面形状を上記のように変化させたことにより、次の効果が得られる。まず流路２０の下部からは通風空間１２の空気をスムーズに吸気できる。それに続く中間部は流路抵抗が増さない範囲で細めのダクトにしているので、冷却室列１３の容積減少が少なく、冷却庫１の容積効率の低下を抑制できる。上部は徐々に広がって機械室ダクト１１５に接続しているので、放熱用空気が流れを乱すことなくスムーズに機械室ダクト１１５に流入することになり、高温側凝縮器１１２の冷却効率が向上する。
【００３９】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は家庭用又は業務用の冷却庫に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】スターリング冷凍機を構成要素とする冷却サイクルの概略構成図
【図２】冷却庫の背面図
【図３】冷却庫の水平断面図
【符号の説明】
【００４２】
１    冷却庫
１０  外殻
１１  機械室
１２  通風空間
１３、１４  冷却室列
１７  背面板
１８  断熱層
２０  流路
２０ａ  樹脂成型ダクト
１０１  スターリング冷凍機
１０２  ウォームヘッド
１０３  コールドヘッド
１１０  高温側二次冷媒循環回路
１１１  高温側蒸発器
１１２  高温側凝縮器
１１４  凝縮ファン
【図１】
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【図２】
2006343053.tif 000004
【図３】
2006343053.tif 000005