(57)【要約】【課題】環境保護の観点から好ましく、スターリング冷凍機の放熱端部で発生した高温排熱を効率よく外部に放出することができ、しかも商品収容箱に高温排熱が侵入することを抑制し、省エネルギー化を図ることができるショーケースを提供すること。【解決手段】商品収容箱１３に収容された商品の冷却源となるスターリング冷凍機２０と、この放熱端部２２に熱的に接続された放熱端熱交換器４１と、商品収容箱１３と断熱された部位に配設された空気熱交換器４２との間で放熱用冷媒を自然循環させて、放熱端部２２より生じた高温排熱を受熱した放熱用冷媒を空気熱交換器４２に送出して高温排熱を放出し、放熱した放熱用冷媒を放熱端熱交換器４１に帰還させる高温排熱輸送手段４０とを備え、空気熱交換器４２は、ケース本体１０の任意の表面に形成され、かつ高温排熱を受熱した放熱用冷媒に放熱させて外部に高温排熱を放出する第２高温排熱放出部４２ｂを有している。【選択図】        図３
2008064340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扉体により開閉自在となる開口部を上面に有する筐体と、
前記筐体の内部に断熱された態様で配設された商品収容箱と
を備え、
前記開口部が開成された場合に前記商品収容箱に収容された商品が前記開口部を通じて取り出し可能な状態となるショーケースにおいて、
前記筐体の内部に配設され、前記商品収容箱に収容された商品の冷却源となるスターリング冷凍機と、
前記スターリング冷凍機の放熱端部に熱的に接続された放熱端熱交換器と、前記スターリング冷凍機よりも上方であってかつ前記商品収容箱と断熱された部位に配設された空気熱交換器との間で作動流体を自然循環させることにより、前記放熱端熱交換器で前記放熱端部より発生した高温排熱を受熱した作動流体を前記空気熱交換器に送出して周囲空気に放熱させることにより前記高温排熱を外部に放出する一方、前記空気熱交換器で放熱した作動流体を前記放熱端熱交換器に帰還させる高温排熱輸送手段と
を備え、
前記空気熱交換器は、前記筐体の任意の表面に形成され、かつ前記高温排熱を受熱した作動流体に放熱させることにより、該表面より外部に前記高温排熱を放出する高温排熱放出部を有してなることを特徴とするショーケース。
【請求項２】
前記高温排熱輸送手段は、前記放熱端熱交換器で前記高温排熱を受熱した作動流体を断熱した状態で前記空気熱交換器に送出することを特徴とする請求項１に記載のショーケース。
【請求項３】
前記空気熱交換器の近傍には、空気の流路を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のショーケース。
【請求項４】
前記作動流体として、二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のショーケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショーケースに関し、より詳細には、例えばアイスクリーム等の商品を販売するショーケースの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばアイスクリーム等の商品を販売するためのショーケースが知られている。このようなショーケースは、上面に開口部を有する筐体の内部に配設された商品収容箱と、該開口部を開閉するための例えば引戸式のガラス扉とを備えて構成されている。商品収容箱は、金属材料等の伝熱材から構成され、上面が開口した直方状の箱体である。この商品収容箱の周囲には断熱材が敷設されており、これにより商品収容箱は、断熱された態様で筐体の内部に配設されている。また、商品収容箱の外面には冷却路が巻回する態様で、あるいは蛇行する態様で設けられているのが一般的である。この冷却路は、筐体内に配設された圧縮機、凝縮器等と冷凍回路を構成し、冷媒を通過させるものである。
【０００３】
そのようなショーケースでは、冷凍回路の作動によって冷却された冷媒が冷却路を通過する結果、商品収容箱に収容された商品が冷却され、ガラス扉が開動作されて開口部が開成された場合に、該開口部を通じて商品収容箱に収容された商品が取り出し可能な状態となる（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
ところで、上述したようなショーケースは、商品収容箱に収容された商品を冷却するための冷凍回路でフロン系冷媒が用いられていたために、該フロン系冷媒が大気中に放出されると、オゾン層を破壊してしまう虞れがあり、環境保護の観点から好ましいものではなかった。
【０００５】
そのような背景において、近年、スターリング冷凍機が注目されている。スターリング冷凍機は、外部に圧縮機や凝縮器等を備えていない自己冷却型の冷凍機であり、内部のガスを往復圧縮機で圧縮・膨張させることで、冷却端部で冷熱を発生し、放熱端部で高温排熱を発生するものである。ここに、内部のガスとしては、例えばヘリウムガス等の自然冷媒が用いられており、フロン系ガスを用いないので、スターリング冷凍機は地球環境に優しいものである。また、スターリング冷凍機は、小型であり、高エネルギー効率を有することも周知である。
【０００６】
しかしながら、スターリング冷凍機は、上述したように放熱端部より高温排熱を発生するので、かかるスターリング冷凍機を用いる場合には、放熱端部で発生した高温排熱を効率よく外部に放出することが必要になる。
【０００７】
そこで、スターリング冷凍機の放熱端部で発生した高温排熱を外部に放出する技術として、例えば次のような放出手段が提案されている。
【０００８】
かかる放出手段は、スターリング冷凍機の放熱端部で発生した高温排熱を冷媒に受熱させ、該冷媒をスターリング冷凍機から所定の距離だけ離隔した位置に設けられた熱交換器まで移動させて、該熱交換器で送風ファンにより送風された空気と該冷媒との間で熱交換させて高温排熱を外部に放出する一方、これとは別個に上記放熱端部で発生した高温排熱を冷媒に受熱させ、該冷媒をポンプ等の作用により強制的に各部に設けられた熱交換部に移動させて、熱交換部のそれぞれで周囲空気と該冷媒との間で熱交換させて高温排熱を外部に放出するものである（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−０４５０４６号公報
【特許文献２】特開平８−３０３９２７号公報
【特許文献３】特開２００５−１７２３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そのような放出手段およびスターリング冷凍機をショーケースに適用することにより、スターリング冷凍機で発生した高温排熱を外部に放出することは可能になる。
【００１１】
しかしながら、ポンプ等を用いて冷媒を強制的に移動させたり、送風ファンを用いて熱交換させたりしているため、ポンプ等を駆動させるためのエネルギーを要し、結果的に消費電力量が過大になる虞れがある。また、ショーケースに適用するに際し、スターリング冷凍機で発生した高温排熱が商品収容箱に侵入することを防止する必要がある。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みて、環境保護の観点から好ましく、スターリング冷凍機の放熱端部で発生した高温排熱を効率よく外部に放出することができ、しかも商品収容箱に高温排熱が侵入することを抑制し、省エネルギー化を図ることができるショーケースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るショーケースは、扉体により開閉自在となる開口部を上面に有する筐体と、前記筐体の内部に断熱された態様で配設された商品収容箱とを備え、前記開口部が開成された場合に前記商品収容箱に収容された商品が前記開口部を通じて取り出し可能な状態となるショーケースにおいて、前記筐体の内部に配設され、前記商品収容箱に収容された商品の冷却源となるスターリング冷凍機と、前記スターリング冷凍機の放熱端部に熱的に接続された放熱端熱交換器と、前記スターリング冷凍機よりも上方であってかつ前記商品収容箱と断熱された部位に配設された空気熱交換器との間で作動流体を自然循環させることにより、前記放熱端熱交換器で前記放熱端部より発生した高温排熱を受熱した作動流体を前記空気熱交換器に送出して周囲空気に放熱させることにより前記高温排熱を外部に放出する一方、前記空気熱交換器で放熱した作動流体を前記放熱端熱交換器に帰還させる高温排熱輸送手段とを備え、前記空気熱交換器は、前記筐体の任意の表面に形成され、かつ前記高温排熱を受熱した作動流体に放熱させることにより、該表面より外部に前記高温排熱を放出する高温排熱放出部を有してなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係るショーケースは、上述した請求項１において、前記高温排熱輸送手段は、前記放熱端熱交換器で前記高温排熱を受熱した作動流体を断熱した状態で前記空気熱交換器に送出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係るショーケースは、上述した請求項１または請求項２において、前記空気熱交換器の近傍には、空気の流路を設けたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項４に係るショーケースは、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記作動流体として、二酸化炭素を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、商品収容箱に収容された商品の冷却源としてスターリング冷凍機を用いることができるので、フロン系冷媒を用いることがなく、環境保護の観点から好ましい。そして、スターリング冷凍機の放熱端部に熱的に接続した放熱端熱交換器と、商品収容箱と断熱された部位に配設した空気熱交換器との間で作動流体を自然循環させることにより、放熱端熱交換器で放熱端部より発生した高温排熱を受熱した作動流体を空気熱交換器に送出して周囲空気に放熱させることにより高温排熱を外部に放出する一方、空気熱交換器で放熱した作動流体を放熱端熱交換器に帰還させるので、従来のようにポンプや送風ファンの動力を必要とせず、消費電力量を低減させることができる。特に、空気熱交換器は、商品収容箱と断熱された部位に配設してあるので、商品収容箱に高温排熱が侵入することを抑制することができ、しかも高温排熱放出部を通じて高温排熱を筐体の任意の表面から外部に放出するので、放熱面積を十分に確保することができる。従って、スターリング冷凍機の放熱端部で発生した高温排熱を効率よく外部に放出することができ、しかも商品収容箱に高温排熱が侵入することを抑制し、省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るショーケースの好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１〜図４は、それぞれ本発明の実施の形態におけるショーケースを簡略的に示したものであり、図１は、ショーケースを後方側から見た斜視図であり、内部構造の一部を破線等で示してあり、図２は、内部構造を正面から概略的に示す断面図（断面正面図）であり、図３は、断面側面図であり、図４は、図３の一部を拡大して示した断面側面図である。ここに例示するショーケース１は、例えばアイスクリーム等の商品を販売するためのものであり、ケース本体１０を備えている。
【００２０】
ケース本体１０は、金属材料から形成されたものであり、上面に開口部１１を有した直方状の筐体であって、該開口部１１を開閉するためのガラス扉（扉体）１２を備えているとともに、内部に商品収容箱１３、スターリング冷凍機２０、冷熱輸送手段３０および高温排熱輸送手段４０を備えている。
【００２１】
ガラス扉１２は、例えば引戸式のものであり、開動作された場合には、開口部１１を開成させる一方、閉動作されて全閉状態になった場合には、開口部１１を閉成させるものである。
【００２２】
商品収容箱１３は、例えば金属材料等の伝熱材から構成したものであり、上面が開口した直方状の箱体である。この商品収容箱１３は、ケース本体１０の内部において開口部１１の下方域に配設してあり、商品を収容するためのものである。また商品収容箱１３の周囲には、断熱ボード等の断熱材１４が敷設してある。これにより、商品収容箱１３は、断熱された態様でケース本体１０の内部に配設してある。
【００２３】
スターリング冷凍機２０は、ケース本体１０の内部において開口部１１の左方域に横置きに載置してある。このスターリング冷凍機２０は、図５に示すように、駆動することにより冷熱を発生する円筒状の冷却端部２１と、高温排熱を発生する円筒状の放熱端部２２とを有している。
【００２４】
冷熱輸送手段３０は、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１で発生した冷熱を商品収容箱１３まで輸送するものである。この冷熱輸送手段３０は、図５に示すように、ヒートパイプであって内部に冷却用冷媒が封入してあり、冷却端熱交換器３１と蒸発熱交換器３２とを、液体配管３３および気体配管３４で別個に接続して構成してある。ここに、冷却用冷媒としては、例えば二酸化炭素等のように常温では気体であって、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１からの冷熱では凍らないものが用いられている。
【００２５】
冷却端熱交換器３１は、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１の側周面を覆う態様で配設してある。より詳細に説明すると、冷却端熱交換器３１は、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１よりも拡径の円筒状の形状をなしており、その内部に冷却用冷媒が通過する流路（図示せず）が形成してある。かかる冷却端熱交換器３１は上記冷却端部２１に熱的に接続してあり、冷却端部２１からの冷熱により流路の内部における冷却用冷媒は凝縮する。
【００２６】
蒸発熱交換器３２は、商品収容箱１３の外面上に設けてあり、より詳細には、商品収容箱１３を上方から下方に向けて巻回する態様で該商品収容箱１３に熱的に接続して設けられた蒸発路３２ａを有してなるものである。蒸発路３２ａは、上方から下方に向けて冷却用冷媒が通過するためのものである。そのような蒸発熱交換器３２では、詳細は後述するが、商品収容箱１３に収容された商品および商品収容箱１３の内部雰囲気から得た熱により蒸発路３２ａを通過する冷却用冷媒が蒸発して蒸気になる。換言すると、商品収容箱１３に収容された商品等は、冷却用冷媒が蒸発することによって熱が奪われることになり冷却される。また、蒸発熱交換器３２は、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１の基準高さよりも下方側に配置してある。
【００２７】
液体配管３３は、冷却端熱交換器３１と蒸発熱交換器３２とを繋ぐ管である。この液体配管３３は、冷却端熱交換器３１で凝縮した冷却用冷媒を、該冷却端熱交換器３１から蒸発熱交換器３２まで送出するためのものである。
【００２８】
気体配管３４は、上記液体配管３３とは別個に、冷却端熱交換器３１と蒸発熱交換器３２とを繋ぐ管である。この気体配管３４は、蒸発熱交換器３２で蒸発した冷却用冷媒を、該蒸発熱交換器３２から冷却端熱交換器３１まで帰還させるためのものである。
【００２９】
このような冷熱輸送手段３０では、上記構成の他に戻配管３５および冷却路３６が設けてある。戻配管３５は、蒸発路３２ａの任意の分岐個所Ｐ１から分岐して気体配管３４に接続する態様で設けてある。戻配管３５は、単数であっても複数であっても構わないが、本実施の形態では複数設けてある。このような戻配管３５は、上記分岐個所Ｐ１よりも上方側に設けてあり、より詳細には、分岐個所Ｐ１から上方に延在した後略水平方向に延在する態様で気体配管３４に接続してある。戻配管３５は、分岐個所Ｐ１近傍の蒸発路３２ａで蒸発した冷却用冷媒（気体）、すなわち分岐個所Ｐ１の上流側および下流側で蒸発した冷却用冷媒を導入し、導入した冷却用冷媒を気体配管３４に送出して冷却端熱交換器３１に戻すためのものである。このような戻配管３５は、配管径が蒸発路３２ａよりも大きく構成してある。すなわち、戻配管３５は、蒸発路３２ａよりも拡径に構成してある。また、戻配管３５の一部は、商品収容箱１３の外面に配設してあり、かかる戻配管３５を通過する冷却用冷媒と、商品収容箱１３の商品または内部雰囲気との間での熱交換が可能になっている。
【００３０】
冷却路３６は、上流側が蒸発路３２ａの任意の分岐点Ｐ２から分岐して、スターリング冷凍機２０よりも相対的に高い位置となる商品収容箱１３の上方域を下方から上方に向けて巻回する態様で配設してある一方、下流側が気体配管３４に接続してある。このような冷却路３６は、分岐点Ｐ２近傍で蒸発した冷却用冷媒、すなわち分岐点Ｐ２の上流側および下流側で蒸発した冷却用冷媒を通過させることにより商品収容箱１３に収容された商品との間で熱交換させて該商品を冷却し、かつ熱交換した後の冷却用冷媒を気体配管３４を経由して冷却端熱交換器３１に移動させるものである。
【００３１】
以上のような冷熱輸送手段３０は、冷却用冷媒が、別個に設けられた液体配管３３および気体配管３４を通じて、冷却端熱交換器３１と蒸発熱交換器３２との間で自然循環するものであり、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと称されるものである。
【００３２】
高温排熱輸送手段４０は、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２で発生した高温排熱を外部に輸送するものであり、図３および図４に示すように、ヒートパイプであって内部に放熱用冷媒（作動流体）が封入してあり、放熱端熱交換器４１と空気熱交換器４２とを、第１輸送配管４３および第２輸送配管４４で別個に接続して構成してある。ここに、放熱用冷媒としては、例えば二酸化炭素、水等が用いられるが、本実施の形態では放熱用冷媒を二酸化炭素として説明する。
【００３３】
放熱端熱交換器４１は、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２の側周面を覆う態様で配設してある。より詳細に説明すると、放熱端熱交換器４１は、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２よりも拡径の円筒状の形状をなしており、その内部に放熱用冷媒が通過する流路（図示せず）が形成してある。かかる放熱端熱交換器４１は上記放熱端部２２に熱的に接続してあり、放熱端部２２からの高温排熱により流路の内部における放熱用冷媒は蒸発し、もしくは夏場等の外気温が３１℃を超える場合には超臨界状態となる。
【００３４】
空気熱交換器４２は、スターリング冷凍機２０よりも上方であってかつ商品収容箱１３と断熱された部位に配設してあり、本実施の形態では２つの高温排熱放出部分（以下、第１高温排熱放出部４２ａおよび第２高温排熱放出部４２ｂとも称する）を有している。
【００３５】
第１高温排熱放出部４２ａは、複数の放熱路４２ａ１と、該放熱路４２ａ１に熱的に接続された複数のフィン４２ａ２とを備えて構成してある。放熱路４２ａ１は、それぞれ蛇行する態様で設けてある。また、放熱路４２ａ１は、放熱用冷媒が通過するためのものであり、上端部および下端部がヘッダーＨ１，Ｈ２に接続してある。ここで、上方側のヘッダーＨ１は、放熱用冷媒の入口となる部分であり、下方側のヘッダーＨ２は、放熱用冷媒の出口となる部分である。
【００３６】
フィン４２ａ２は、放熱路４２ａ１に熱的に接続して該放熱路４２ａ１を通過する放熱用冷媒の伝熱面積を拡大させるためのものである。
【００３７】
そのような第１高温排熱放出部４２ａでは、放熱用冷媒が放熱路４２ａ１を通過する際に、フィン４２ａ２を介して放熱端熱交換器４１で受熱した高温排熱を周囲空気へ放熱する。これにより、周囲空気は、高温排熱により加熱される。
【００３８】
第２高温排熱放出部４２ｂは、第１高温排熱放出部４２ａの背面側のケース本体１０の所定領域に設けてある。より詳細には、第２高温排熱放出部４２ｂは、ケース本体１０の背面のうち、第１高温排熱放出部４２ａと同一の高さレベルとなる領域に、上下方向に沿って蛇行する蛇行状通路４２ｂ１を熱的に接続する態様で付設して構成してある。蛇行状通路４２ｂ１は、金属材料から形成された管を蛇行状に曲げて形成してある。このような蛇行状通路４２ｂ１は、放熱路４２ａ１と同様に、放熱量冷媒が通過するためのものであり、上端部が入口、下端部が出口となっている。ここで、ケース本体１０の背面は、成就した断熱材１４により商品収容箱１３と断熱されている。
【００３９】
そのような第２高温排熱放出部４２ｂでは、放熱用冷媒が蛇行状通路４２ｂ１を通過する際に、該蛇行状通路４２ｂ１に熱的に接続されたケース本体１０の表面を介して、放熱端熱交換器４１で受熱した高温排熱を外部空気へ放熱する。つまり、第２高温排熱放出部４２ｂは、ケース本体１０の背面側の所定領域の表面に形成され、かつ該表面より外部に高温排熱を放出するものである。
【００４０】
第１輸送配管４３は、放熱端熱交換器４１と空気熱交換器４２とを繋ぐ管である。この第１輸送配管４３は、放熱端熱交換器４１で高温排熱を受熱した放熱用冷媒を途中で分岐して、第１高温排熱放出部４２ａの放熱路４２ａ１、第２高温排熱放出部４２ｂの蛇行状通路４２ｂ１のそれぞれに移動させるためのものである。また、第１輸送配管４３は、図には明示しないが、周囲に断熱部材が敷設してある。これにより、高温排熱輸送手段４０は、放熱端熱交換器４１で受熱した放熱用冷媒を断熱した状態で空気熱交換器４２の各部に送出するものである。
【００４１】
第２輸送配管４４は、上記第１輸送配管４３とは別個に、放熱端熱交換器４１と空気熱交換器４２とを繋ぐ管である。この第２輸送配管４４は、空気熱交換器４２で放熱した放熱用冷媒、すなわち第１高温排熱放出部４２ａの放熱路４２ａ１を通過して放熱した放熱用冷媒および第２高温排熱放出部４２ｂの蛇行状通路４２ｂ１を通過して放熱した放熱用冷媒を途中で合流させて放熱端熱交換器４１に移動させるためのものである。
【００４２】
かかる高温排熱輸送手段４０は、放熱用冷媒が、別個に設けられた第１輸送配管４３および第２輸送配管４４を通じて、放熱端熱交換器４１と空気熱交換器４２との間で自然循環するものであり、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと称されるものである。
【００４３】
以上のようなショーケース１においては、冷熱輸送手段３０を通じて、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１からの冷熱を次のようにして商品収容箱１３に輸送する。
【００４４】
冷却端部２１から発生した冷熱により冷却端熱交換器３１の流路を通過する冷却用冷媒（気体冷媒）が冷却されて凝縮され、液化してその重力により下方に向けて移動する。その後、冷却用冷媒は、液体配管３３を通じて蒸発熱交換器３２まで移動する。この蒸発熱交換器３２において、冷却用冷媒は、蒸発路３２ａを上方から下方に向けて通過しながら、商品収容箱１３に収容された商品や該商品収容箱１３の内部雰囲気の熱により蒸発する。つまり、商品収容箱１３に収容された商品や該商品収容箱１３の内部雰囲気は、熱が奪われることになって冷却され、これにより、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１で発生した冷熱を商品収容箱１３に輸送されたことになる。ところで、蒸発熱交換器３２で蒸発した冷却用冷媒は、気体配管３４を通じて冷却端熱交換器３１に至り、流路を通過する際に再び凝縮され、上述したようなサイクルを繰り返す。
【００４５】
また、蒸発路３２ａの分岐点Ｐ２近傍で蒸発した冷却用冷媒は、冷却路３６に進入し、該冷却路３６を通過しながら、商品収容箱１３に収容された商品や該商品収容箱１３の内部雰囲気との間で熱交換を行って該商品等を冷却する。熱交換を行った冷却用冷媒は、気体配管３４を経由して冷却端熱交換器３１に至る。これにより、商品収容箱１３に収容された商品および該商品収容箱１３の内部雰囲気は、所望の冷却温度（例えば、−２０℃等）に冷却される。
【００４６】
そして、上記ショーケース１においては、蒸発熱交換器３２を構成する蒸発路３２ａの任意の分岐個所Ｐ１から分岐して気体配管３４に接続する態様で戻配管３５が設けてあるので、蒸発路３２ａにおける分岐個所Ｐ１近傍で蒸発した冷却用冷媒は、戻配管３５を通過した後、気体配管３４を通じて冷却端熱交換器３１に移動することになる。すなわち、戻配管３５は、分岐個所Ｐ１近傍で蒸発した冷却用冷媒を導入し、導入した冷却用冷媒を気体配管３４に送出して冷却端熱交換器３１に戻している。
【００４７】
このように戻配管３５を通じて蒸発した冷却用冷媒を冷却端熱交換器３１に戻すことにより、冷却端熱交換器３１に帰還する冷却用冷媒の量を増大させることが可能になる。特に、スターリング冷凍機２０の起動時のように、蒸発熱交換器３２の下方域における蒸発路３２ａの内部の冷却用冷媒が液体状態で滞留している場合であっても、該液体状態の冷却用冷媒のうち蒸発したものを戻配管３５を通じて積極的に冷却端熱交換器３１に戻すことができることにより、冷却端熱交換器３１に帰還する冷却用冷媒の量を増大させることができる。
【００４８】
一方、ショーケース１においては、高温排熱輸送手段４０で放熱用冷媒を自然循環させることにより、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２からの高温排熱を次のようにして外部に放出する。
【００４９】
放熱端熱交換器４１の流路を通過する放熱用冷媒が放熱端部２２で発生した高温排熱を受熱して上方に移動し、その後、第１輸送配管４３に進入して該第１輸送配管４３の内部を通過する。この際、第１輸送配管４３は断熱部材が周囲に敷設されているため、放熱用冷媒は、断熱された状態で該第１輸送配管４３を通過する。そして、第１輸送配管４３の内部を通過中の放熱用冷媒は、途中で分岐して、一方は空気熱交換器４２を構成する第１高温排熱放出部４２ａに、他方は空気熱交換器４２を構成する第２高温排熱放出部４２ｂに移動して各部でそれぞれ放熱する。
【００５０】
より詳細に説明すると、第１高温排熱放出部４２ａに移動した放熱用冷媒は、上方側のヘッダーＨ１から各放熱路４２ａ１に進入し、各放熱路４２ａ１を通過しながら放熱する。つまり、放熱用冷媒は、放熱路４２ａ１を通過中に、第１高温排熱放出部４２ａの周囲空気との間でフィン４２ａ２を介して熱交換を行い、高温排熱を放熱する。これにより、高温排熱は、周囲空気に放出される。放熱路４２ａ１を通過した放熱用冷媒は、下方側のヘッダーＨ２から第２輸送配管４４に進入する。
【００５１】
一方、第２高温排熱放出部４２ｂに移動した放熱用冷媒は、入口より蛇行状通路４２ｂ１に進入し、該蛇行状通路４２ｂ１を上方から下方に向けて通過しながら放熱する。つまり、放熱用冷媒は、蛇行状通路４２ｂ１を通過中に、これに熱的に接続するケース本体１０の背面を介して外気との間で熱交換を行い、高温排熱を放熱する。これにより、高温排熱は、ケース本体１０の背面より外部に放出される。蛇行状通路４２ｂ１を通過した放熱用冷媒は、出口から第２輸送配管４４に進入する。
【００５２】
第２輸送配管４４に進入した放熱用冷媒、すなわち放熱路４２ａ１を通過中に放熱した放熱用冷媒および蛇行状通路４２ｂ１を通過中に放熱した放熱用冷媒は、途中で合流して放熱端熱交換器４１まで移動し、該放熱端熱交換器４１で高温排熱を受熱して上記サイクルを繰り返す。ここで、夏場等の外気温が３１℃を超える場合には、放熱用冷媒である二酸化炭素は、超臨界状態で循環することになる。
【００５３】
以上説明したように本発明の実施の形態におけるショーケース１によれば、スターリング冷凍機２０を冷却源として用いることができるので、フロン系冷媒を用いることがなく、環境保護の観点から好ましい。そして、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２に熱的に接続した放熱端熱交換器４１と、商品収容箱１３と断熱された部位に配設した空気熱交換器４２との間で放熱用冷媒を自然循環させることにより、放熱端熱交換器４１で放熱端部２２より発生した高温排熱を受熱した放熱用冷媒を空気熱交換器４２に送出して周囲空気に放熱させることにより高温排熱を外部に放出する一方、空気熱交換器４２で放熱した放熱用冷媒を放熱端熱交換器４１に帰還させるので、従来のようにポンプや送風ファンの動力を必要とせず、消費電力量を低減させることができる。特に、空気熱交換器４２は、商品収容箱１３と断熱された部位に配設してあるので、商品収容箱１３に高温排熱が侵入することを抑制することができ、しかも第２高温排熱放出部４２ｂを通じて高温排熱をケース本体１０の背面（任意の表面）から外部に放出するので、放熱面積を十分に確保することができる。従って、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２で発生した高温排熱を効率よく外部に放出することができ、しかも商品収容箱１３に高温排熱が侵入することを抑制し、省エネルギー化を図ることができる。
【００５４】
上記ショーケース１によれば、第１輸送配管４３の周囲に断熱部材が敷設してあることにより、高温排熱輸送手段４０が、放熱端熱交換器４１で受熱した放熱用冷媒を断熱した状態で空気熱交換器４２の各部に送出するので、第１輸送配管４３を通過する放熱用冷媒が放熱してしまう虞れがなく、確実に下方から上方に向けて移動して空気熱交換器４２に放熱用冷媒を送出することができる。
【００５５】
また、ショーケース１によれば、冷熱輸送手段３０を通じてスターリング冷凍機２０の冷却端部２１で発生した冷熱を輸送することにより商品収容箱１３に収容された商品を冷却するので、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１で発生した冷熱と、商品収容箱１３まで輸送された冷熱との温度差を極めて低いものにすることができる。従って、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１で発生した冷熱を効率よく商品収容箱１３に輸送して商品を冷却することができる。そして、蒸発熱交換器３２を構成する蒸発路３２ａの任意の分岐個所Ｐ１から分岐して気体配管３４に接続する態様で戻配管３５が設けてあるので、スターリング冷凍機２０の起動時のように、蒸発熱交換器３２の下方域における蒸発路３２ａの内部の冷却用冷媒が液体状態で滞留している場合にも冷却端熱交換器３１に帰還する冷却用冷媒の量を増大させることができ、これにより、冷却用冷媒の循環を安定させることができ、スターリング冷凍機２０の冷却端部２１で発生した冷熱の安定的な輸送が可能になり、商品を安定して冷却することができる。また、冷却端部２１の温度が急激に低下してしまう異常低温の発生を抑制でき、消費電力量の増大を防ぐことができる。また、冷却路３６をスターリング冷凍機２０よりも相対的に高い位置となる商品収容箱１３の上方域を巻回する態様で配設し、分岐点Ｐ２近傍で蒸発した冷却用冷媒を通過させることにより商品収容箱１３に収容された商品等を冷却するので、スターリング冷凍機２０よりも相対的に高い位置であっても良好に冷却することができる。
【００５６】
更に、ショーケース１によれば、冷却用冷媒が蒸発熱交換器３２の蒸発路３２ａを上方から下方に向けて通過するようにしたので、冷却用冷媒が商品収容箱１３の上方域を先に通過することになり、その結果、開口部１１等の影響で最も侵入熱量の大きい商品収容箱１３の上方域を良好に冷却することができる。また、スターリング冷凍機２０の運転時（スターリング冷凍機２０の起動時から一定時間経過した時）において、蒸発路３２ａを通過する冷却用冷媒が最も侵入熱量の大きい商品収容箱１３の上方域で熱交換を行った後に商品収容箱１３の下方域で熱交換を行うことになり、これにより、該蒸発路３２ａで冷却用冷媒を比較的容易に蒸気にして良好に循環させることができる。
【００５７】
また更に、ショーケース１によれば、戻配管３５を蒸発路３２ａよりも拡径に構成してあるので、蒸発した冷却用冷媒が通過する際の圧力損失の低減化を図ることができ、これにより、冷却用冷媒の循環量の増大化を図ることができる結果、冷却能力の向上させることが可能になる。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されず種々の変更を行うことができる。以下に図を参照しながら変形例について説明する。尚、上述した実施の形態と同一の構成を有するものには同一の符号を付している。
【００５９】
上述した実施の形態では、空気熱交換器４２は、第１高温排熱放出部４２ａと第２高温排熱放出部４２ｂとを備えて構成したが、本発明では、図６および図７に示すように、ケース本体１０に熱的に接続する態様で設けたフィン４２ａ３に、放熱路４２ａ１に熱的に接続するフィン４２ａ２のそれぞれを接合させて空気熱交換器を構成しても良い。このような構成によれば、ケース本体１０に蛇行状通路４２ｂ１を付設しなくても、フィン４２ａ３を介してケース本体１０の表面から外部に高温排熱を放出することができる。
【００６０】
図８に示すショーケース２では、第１高温排熱放出部４２０ａを複数（図示の例では２つ）設けて空気熱交換器４２０を構成してある。このような構成によれば、放熱面積を拡大することができ、しかも放熱用冷媒の圧力損失を低減させることができる。
【００６１】
図９に示すショーケース３では、ケース本体１０１の上面より上方に突出する壁３ａ，３ｂ間に空気熱交換器４２を設けても良い。この場合、第２高温排熱放出部４２ｂは、背面側の壁３ｂに蛇行状通路４２ｂ１が熱的に接続する態様で付設して構成してある。このような構成によっても、スターリング冷凍機２０の放熱端部２２で発生した高温排熱を効率よく外部に放出することができ、しかも商品収容箱１３に高温排熱が侵入することを抑制し、省エネルギー化を図ることができる。そして、正面側の壁３ａに電照板等を配設することにより、商品の宣伝機能を発揮させることもできる。
【００６２】
図１０に示すショーケース４では、図９に示すショーケース３に対して、空気熱交換器４２の下部、すなわち空気熱交換器４２の近傍に空気の流路Ｒを設けたものである。このような構成によれば、かかる流路Ｒを流れる空気との間でも熱交換を行うことができ、これにより、高温排熱の排熱効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係るショーケースは、例えばアイスクリーム等の商品を販売するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態におけるショーケースを簡略的に示したものであり、ショーケースを後方側から見た斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるショーケースを簡略的に示した断面正面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるショーケースを簡略的に示した断面側面図である。
【図４】図３の一部を拡大して示した断面側面図である。
【図５】図１〜図３に示したスターリング冷凍機および冷熱輸送手段を模式的に示した説明図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるショーケースの変形例の要部を示した平面図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるショーケースの変形例の要部を示した断面側面図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるショーケースの変形例を簡略的に示した後方斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるショーケースの変形例を簡略的に示した後方斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態におけるショーケースの変形例を簡略的に示した後方斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，２，３，４        ショーケース
１０，１０１      ケース本体（筐体）
１１      開口部
１２      ガラス扉（扉体）
１３      商品収容箱
２０      スターリング冷凍機
２１      冷却端部
２２      放熱端部
３０      冷熱輸送手段
３１      冷却端熱交換器
３２      蒸発熱交換器
３２ａ    蒸発路
３３      液体配管
３４      気体配管
３５      戻配管
３６      冷却路
４０      高温排熱輸送手段
４１      放熱端熱交換器
４２      空気熱交換器
４２ａ    第１高温排熱放出部
４２ａ１  放熱路
４２ａ２  フィン
４２ａ３  フィン
４２ｂ    第２高温排熱放出部
４２ｂ１  蛇行状通路
４３      第１輸送配管
４４      第２輸送配管
Ｈ１，Ｈ２  ヘッダー
Ｐ１      分岐個所
Ｐ２      分岐点
Ｒ        流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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