(57)【要約】【課題】ブライン等の液状冷媒を用いて庫内を冷却する保存庫において、施工の容易性と装置の小型化を図る。【解決手段】庫内に装備される室内機２０として、冷却器２１、タンク２７、ポンプ３０及び二重管３６からなる熱交換部３５を備える。室外機には、冷凍機のみが装備され、そこから引き出された冷媒配管が熱交換部３５と接続される。ポンプ３０が駆動されると、ブラインがタンク２７、冷却器２１のブライン配管２３、熱交換部３５にわたって循環流通される。ブラインは、熱交換部３５の外側管路を流通する間に、内側管路を対向状に流通する冷媒との間で熱交換されて一次冷却され、タンク２７に貯留されたのち冷却器２１のブライン配管２３に供給され、冷却器２１が冷却される。冷却ファン４６の駆動により冷気が循環され、庫内全体が高湿度を維持しつつ二次冷却される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍装置の一次冷媒と熱交換部で熱交換されることによって一次冷却された液状二次冷媒が、ポンプにより庫内に設けられた冷却器に循環供給されることで庫内が二次冷却されるようにした保存庫において、前記熱交換部が庫内に設けられていることを特徴とする保存庫。
【請求項２】
前記熱交換部が二重管によって形成され、かつ内側管路に前記冷凍装置の一次冷媒が、外側管路に液状二次冷媒がそれぞれ流通されることを特徴とする請求項１記載の保存庫。
【請求項３】
前記冷却器を加熱して除霜する除霜運転が行われるものであって、除霜運転後に冷却運転が再開されるに当たり、先に前記ポンプを駆動し、その後に前記冷凍装置を駆動する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の保存庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、恒温高湿庫のようにブライン等の液状冷媒を用いて庫内を冷却するようにした保存庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
恒温高湿庫は、例えば生鮮食品の鮮度を長期にわたって維持できるように、庫内を高湿度に保ちつつ冷却するものであって、例えば特許文献１に記載されている。
これを概略的に示すと、図７のように、室外機として冷凍装置１と断熱性のタンク２とが設けられ、タンク２内に貯留されたブラインが、冷凍装置１の一部をなす蒸発器１Ａと熱交換されて一次冷却され、この一次冷却されたブラインが、ポンプ３によりブライン配管４を介して保存庫本体５に設けられた冷却器６（室内機）に循環供給される。それとともに冷却ファン７が駆動され、吸引された庫内空気が冷却器６と熱交換して冷却されたのち庫内に吹き出されて循環され、庫内全体が二次冷却されるようになっている。この間、庫内温度の検知温度に基づいて冷凍装置１がオンオフ制御され、庫内温度が設定温度に維持される。通常の冷蔵庫とは異なり、庫内水分が蒸発器に霜として付着することが回避され、上記のように庫内が高湿度に保たれるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平３−５６３９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の恒温高湿庫では、冷凍装置１の冷媒とブラインとの熱交換が、室外機に設けられたタンク２内で行われていたため、一次冷却されたブラインを庫内の冷却器６に給送するのに大掛かりなブライン配管４が必要があって、施工が大変であった。また、ブライン配管４を満たす分ブラインが多量に必要であって、それを冷却する冷凍装置１も冷凍能力の大きいものが必要であり、またブラインを長距離にわたって圧送する必要があることから、ポンプ３も大型のものが必要となる。さらに、上記したポンプ３やブライン配管４からの熱侵入も無視できず、冷却効率が良くない等、未だ数々の問題点があり、その改善が切望されていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、施工の容易性と装置の小型化を図るところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、冷凍装置の一次冷媒と熱交換部で熱交換されることによって一次冷却された液状二次冷媒が、ポンプにより庫内に設けられた冷却器に循環供給されることで庫内が二次冷却されるようにした保存庫において、前記熱交換部が庫内に設けられている構成としたところに特徴を有する。
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記熱交換部が二重管によって形成され、かつ内側管路に前記冷凍装置の一次冷媒が、外側管路に液状二次冷媒がそれぞれ流通されるところに特徴を有する。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記冷却器を加熱して除霜する除霜運転が行われるものであって、除霜運転後に冷却運転が再開されるに当たり、先に前記ポンプを駆動し、その後に前記冷凍装置を駆動する制御手段を備えているところに特徴を有する。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
熱交換部を庫内に配したから、熱交換部と冷却器とを結ぶ液状二次冷媒配管は、庫内のみで短い距離だけ配管すれば足り、配管工事等が簡単となる。液状二次冷媒配管が短くできた分、液状二次冷媒の使用量が少なくて済み、また液状二次冷媒配管の途中での放熱ロスもなくなるから、冷凍装置としても小型で低能力のものを使用することが可能となる。また液状二次冷媒の圧送距離も短くて済むから、小型のポンプで足り、室外機側も含めて装置全体を小型化することができる。
【０００８】
＜請求項２の発明＞
二重管の内外の管路に冷凍装置の一次冷媒と液状二次冷媒とが流通され、両者の熱交換により液状二次冷媒が冷却される。二重管を利用したことで、狭いスペース内で効率良く熱交換を行うことができる。特に、相対的に高温である液状二次冷媒を外側管路に流通させるのであるから、二重管すなわち熱交換部の表面温度を比較的高く保持でき、結露すること、言い換えると庫内から除湿されることが極力抑えられて、庫内を高湿度に保つことができる。
【０００９】
＜請求項３の発明＞
例えば庫内をマイナス温度に制御する場合は冷却器に霜が付くため、適宜に除霜運転が行われる。具体的には、液状二次冷媒を給送するポンプと、液状二次冷媒を冷却する冷凍装置が停止された状態において、ヒータ等により冷却器が加熱されることで着霜が除去される。
除霜運転が終了して冷却運転が再開されるに当たり、まずポンプが駆動される。これにより、冷却器にあって加熱された液状二次冷媒が、熱交換部や液状二次冷媒配管に流通し、その余熱で熱交換部や液状二次冷媒配管の表面の着霜も除去される。そののち冷凍装置が駆動されるが、その間に除霜運転時に加熱された液状二次冷媒が熱交換部や液状二次冷媒配管との熱交換で温度低下しており、言い換えると、液状二次冷媒がある程度温度低下することを待ってから冷凍装置を駆動するようにしたから、効率良く冷却でき、すなわち冷凍装置の稼働効率が高められる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図６に基づいて説明する。本実施形態はプレハブ式の恒温高湿庫を例示している。
図１において、符号１０は複数枚の断熱パネルを箱形に組み付けてなる本体１０であって、内部が保存室１１となっており、保存室１１内は基本的には、冷凍装置１５により一次冷却されたブラインの冷熱を介して二次冷却されるようになっている。冷凍装置１５は、圧縮機、凝縮器、膨張弁４３及び蒸発器（内管３８）を冷媒配管１６によって循環接続することにより、公知の冷凍サイクルを構成したものである。なお、圧縮機と凝縮器とを合わせて冷凍機１７という。
【００１１】
本体１０内の天井面には、ユニット化された室内機２０が装備されているとともに、本体１０の外部には、同じくユニット化された室外機１３が設置されている。室外機１３には、上記した冷凍装置１５のうちの冷凍機１７（圧縮機と凝縮器）のみが装備されている。
【００１２】
一方の室内機２０は、図２及び図３に示すように、冷却器２１、タンク２７、ポンプ３０及び熱交換部３５とから構成されている。
冷却器２１は、多数枚のフィン２２が並設されるとともに、それらのフィン２２をブライン配管２３が蛇行状に貫通して配され、全体としてブロック状に形成されており、基板２４の下面に取り付けられている。冷却器２１内に配されたブライン配管２３は、下端に入口２５Ａ、上端に出口２５Ｂがそれぞれ設けられている。
【００１３】
冷却器２１の側方（図２の右側）には、ブラインを貯留するタンク２７が隣接して配され、同じく基板２４の下面にブラケット２８により取り付けられている。また、タンク２７の下面には、ブラインを圧送するポンプ３０がブラケット３１により取り付けられている。タンク２７の底面に設けられた出口２７Ｂには、ポンプ３０の吸引口３２Ａが接続され、ポンプ３０の吐出口３２Ｂが、上記したブライン配管２３の入口２５Ａと接続されている。
【００１４】
タンク２７の側面（図２の右側）には、熱交換部３５が配設されている。この熱交換部３５は、図４に示すように、ヘアピン状に形成された二重管３６を、上下２組接続した構造となっている。二重管３６は詳細には、ヘアピン状に回曲された外管３７の中心に、内管３８が同心に挿通された構造であり、この内管３８は、上記した冷凍装置１５の蒸発器を構成する蒸発管からなっている。外管３７は、両端面が閉鎖されている一方、両端部の周面に流入口３７Ａと流出口３７Ｂとが開口されている。
そして、１つの二重管３６について見ると、ブラインは、図４の矢線Ｘ（太字）に示すように、流入口３７Ａから流入したのち、外管３７と内管３８（蒸発管）との間の外側管路３９を流通して流出口３７Ｂから流出し、一方、冷凍装置１５の冷媒が、同図の矢線Ｙ（白抜き）に示すように、内管３８（蒸発管）内である内側管路４０をブラインと対向する方向に流通するようになっている。
【００１５】
上記のような二重管３６が、図２及び図３に示すように上下に並んで配され、外管３７については、下側の外管３７の流出口３７Ｂが上側の外管３７の流入口３７Ａと接続管４１により接続され、一方、蒸発管である内管３８は、１本が両外管３７の内部にわたって連続して挿通され、これにより熱交換部３５が完成される。
また、上側の外管３７の流出口３７Ｂがタンク２７の入口２７Ａと接続され、下側の外管３７の流入口３７Ａに、上記した冷却器２１内に配されたブライン配管２３の上端の出口２５Ｂが接続されている。
【００１６】
上記の冷凍機１７側から引き出された冷媒配管１６の吸引端１６Ａと吐出端１６Ｂとは、それぞれ本体１０内に配管され、吐出端１６Ｂが熱交換部３５における内管３８（蒸発管）の入口３８Ａと接続され、一方の吸引端１６Ａが、内管３８（蒸発管）の出口３８Ｂと接続されている。なお、内管３８（蒸発管）の入口３８Ａには膨張弁４３が設けられる一方、出口３８Ｂには、膨張弁４３の開度を調整することに機能する感温筒４４が設けられている。
【００１７】
詳しくは後記するように、ポンプ３０が駆動されると、タンク２７内のブラインが冷却器２１に圧送され、熱交換部３５を通ったのちタンク２７に戻されるように循環されるが、ポンプ３０が停止しすなわちブラインの給送が停止した場合に、タンク２７内のブラインの液位ａが、図２に示すように、冷却器２１内の最上部に位置するブライン配管２３、言い換えると熱交換部３５も含めたすべてのブライン配管２３よりも高い位置に来るように、使用するブラインの量が設定されている。タンク２７の外面には、ブラインの液位を目視するゲージ４５が設けられている。
【００１８】
なお、図３の３箇所の領域Ａに示すように、冷媒配管１６における庫内に導入された吸引端１６Ａと吐出端１６Ｂ、さらには熱交換部３５における外管３７から突出した内管３８（蒸発管）等、すなわち庫内において露出された冷媒配管１６には、断熱材を巻装する等、断熱処理を施すとよい。
冷却器２１における、タンク２７が配設されたのとは隣接した側面（図１の右側）には、冷却ファン４６が装備されている。
【００１９】
この実施形態では除霜運転が可能とされ、そのために冷却器２１における冷却ファン４６を配した側と反対側の面には、除霜ヒータ５０が取り付けられている。また、室内機２０の下方には、除霜水を受けるドレンパン５１が配設されている。
さらに、上記の除霜運転が終了して冷却運転が再開される際に、各駆動部の起動タイミングを制御することに工夫が凝らされている。そのため、図５に示すように制御部５５が設けられ、マイクロコンピュータ等を格納して後記するプログラムを実行するようになっている。
一方、冷却器２１には、冷却器２１の温度を検知する除霜センサ５６が設けられるとともに、タンク２７内には、貯留されたブラインの温度を検知するブライン温度センサ５７が設けられている。両センサ５６，５７は、制御部５５の入力側に接続されている。制御部５５の出力側には、冷凍機１７（圧縮機）、冷却ファン４６、ポンプ３０及び除霜ヒータ５０が接続されている。
【００２０】
続いて、本実施形態の作用を説明する。
冷却運転は、以下のようにして行われる。まず、冷凍装置１５が駆動されることで、図１の矢線Ｙに示すように冷媒が循環され、庫内では、熱交換部３５の内側管路４０を、図２，３の矢線Ｙに示す方向に流通する。それとともに、ポンプ３０が駆動されることで、ブラインが、同図の矢線Ｘに示すように、タンク２７、冷却器２１のブライン配管２３、熱交換部３５にわたって循環流通する。
すなわちブラインは、熱交換部３５の外側管路３９を流通する間に、内側管路４０を対向状に流通する冷媒との間で熱交換されることによって一次冷却され、この一次冷却されたブラインが一旦タンク２７に貯留されたのち冷却器２１のブライン配管２３に循環供給され、すなわち冷却器２１が冷却される。それとともに、冷却ファン４６が駆動され、図１の矢線Ｚ（細字）に示すように、吸引された庫内空気が冷却器２１と熱交換して冷却されたのち庫内に吹き出されて循環され、庫内全体が高湿度を維持しつつ二次冷却される。
【００２１】
この間、庫内温度センサ（図示せず）により庫内温度が検知され、設定温度よりも低くなると、冷却器２１の温度すなわちブラインの温度を上げるべく冷凍機１７が停止され、一方、庫内温度が設定温度よりも高くなると、冷却器２１の温度すなわちブラインの温度を下げるべく冷凍機１７が駆動され、以上の繰り返しにより、庫内温度がほぼ設定温度に維持される。通常の冷蔵庫とは違って、庫内水分が蒸発器に霜として付着することが回避されるから、上記のように庫内は高湿度に保たれる。
【００２２】
この実施形態では、熱交換部３５、タンク２７及びポンプ３０を室内機２０として庫内に配したから、本体１０と室外機１３との間には、冷凍装置１５の冷媒配管１６のみを配すれば足り、配管工事等が簡単となる。また、熱交換部３５、タンク２７及びポンプ３０が冷却器２１に近接して設けられていて、それを結ぶブライン配管２３がごく短い距離に留められるから、その分ブラインの量が少なくて済み、またブライン配管２３の途中での放熱ロスもなくなるから、冷凍装置１５としても小型で低能力のものを使用することが可能となる。またブラインの圧送距離も短くて済むから、小型のポンプ３０で足り、室外機１３側も含めて装置全体を小型化することができる。
【００２３】
熱交換部３５には二重管３６を利用したから、狭いスペース内で効率良く熱交換を行うことができる。特に、相対的に高温であるブラインを外側管路３９に流通させるのであるから、二重管３６すなわち熱交換部３５の表面温度を比較的高く保持でき、結露すること、言い換えると庫内から除湿されることが極力抑えられて、庫内を高湿度に保つことができる。
【００２４】
次に、除霜制御する場合を図６のフローチャートに基づいて説明する。
除霜運転は、冷凍機１７、冷却ファン４６及びポンプ３０を停止し、除霜ヒータ５０に通電することで行われる。これにより冷却器２１が加熱されて、付着した霜が溶かされすなわち除霜が行われ、除霜水はドレンパン５１で受けられて排出される。
その間、除霜センサ５６が冷却器２１の温度を測定しており、第１除霜終了温度（例えば１０℃）が検知されたら、除霜が完了したと見なされて、除霜ヒータ５０がオフとなる。
それとともに、冷却運転が再開されることとなるが、まずブラインのポンプ３０のみが駆動される。これにより、冷却器２１のブライン配管２３中にあって加熱されたブラインが、熱交換部３５やタンク２７に流通し、その余熱で熱交換部３５やタンク２７の表面の着霜も除去される。
【００２５】
ブライン温度センサ５７が、タンク２７内のブラインの温度が第２除霜終了温度（０℃よりは高く、上記の第１除霜終了温度よりは低い温度）に低下したことを検知したら、冷凍機１７がオンされ、ブラインが冷却される。除霜運転時に加熱されたブラインが熱交換部３５やタンク２７との熱交換により温度低下するから、ブラインは比較的早期に第２除霜終了温度まで低下し、ブラインが温度低下したところで冷凍機１７をオンすることにより、冷凍機１７の冷却効率が高められる。
そののち、ブライン温度センサ５７が、ブラインの温度が庫内設定温度まで低下したことを検知したら、冷却器２１に付設された冷却ファン４６がオンされる。これにより、冷却運転に完全に切り替わる。
【００２６】
特に、除霜運転が終了して冷却運転が再開されるに当たり、まずブラインのポンプ３０のみを駆動するようにしたから、除霜時に加熱されたブラインの余熱を利用して熱交換部３５やタンク２７の表面も効率良く除霜できる。またこの間、ブラインは逆に温度低下し、それを待ってから冷凍機１７を駆動するようにしたから、冷凍機１７の稼働効率が高められる。
【００２７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、さらに以下のような作用効果を得ることができる。
庫内に露出して配される冷凍装置１５の冷媒配管１６には断熱処理を施したから、低温になり勝ちである冷媒配管１６の表面に結露すること、すなわち庫内の除湿が進むことが防止される。
（２）また、タンク２７内のブラインの液位ａが、すべてのブライン配管２３よりも高い位置に来るように、使用するブラインの量が設定されているから、ポンプ３０による循環供給が停止された場合に、ブラインがタンク２７内に逆流することが防止される。
（３）二次冷媒として、ブラインに代えて、水等の他の液状冷媒を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図
【図２】室内機の正面図
【図３】その側面図
【図４】二重管の一部切欠側面図
【図５】除霜運転制御機構部のブロック図
【図６】除霜運転の作動を示すフローチャート
【図７】従来例の概略構成図
【符号の説明】
１０…本体  １１…保存室  １３…室外機  １５…冷凍装置  １６…冷媒配管１７…冷凍機  ２０…室内機  ２１…冷却器  ２３…ブライン配管  ２７…タンク  ３０…ポンプ  ３５…熱交換部  ３６…二重管  ３９…外側管路  ４０…内側管路  ４６…冷却ファン  ５０…除霜ヒータ  ５５…制御部
【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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