(57)【要約】【課題】膨張弁を介して蒸発器の入口に接続される入口管を流れる冷媒の過冷却を効果的に行えると共に、設置時に作業者の負担を著しく軽減できる冷却ユニットを得る。【解決手段】ドレンパン１１の表面の一側に蒸発器１６を配置し、蒸発器１６を経由する気流を発生させる送風機１８をドレンパン１１の表面の他側に配置したクーリングコイル１０において、蒸発器１６の入口に接続される入口管１２をドレンパン１１の裏面に接触するように蛇行させて配置している。【選択図】図３
2013204981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドレンパンの表面の一側に蒸発器を配置し、前記蒸発器を経由する気流を発生させる送風機を前記表面の他側に配置した冷却ユニットにおいて、
前記蒸発器に接続される入口管を前記ドレンパンの裏面に接触するように蛇行させて配置したことを特徴とする冷却ユニット。
【請求項２】
前記入口管の接続ポート及び前記蒸発器の出口ポートを前記ドレンパンの外部に露出させて設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷却ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の冷却ユニットが、前記ドレンパンの裏面を、プレハブ冷蔵庫等の被冷却空間に向けて設置されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
前記冷却ユニットが、プレハブ冷蔵庫等の天面に天吊り式に設置されていることを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、プレハブ冷蔵庫等の被冷却空間に設置される冷却ユニット及び冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プレハブ冷蔵庫（冷凍装置）等の被冷却空間には、例えば天吊り式に冷却ユニットが設置されている。この冷却ユニットは、蒸発器と送風機とを収容し、蒸発器は、冷凍機に接続されている。この冷凍機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁を有し、これら機器は、蒸発器と接続されて冷凍サイクルを構成している。この種の装置では、熱交換効率を向上し、ＣＯＰを向上するため、例えば膨張弁の入口管と蒸発器の出口管とを互いに接触するように沿わせて配置し、入口管と出口管との間で熱交換を行い、蒸発器に向かう冷媒を過冷却するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−６０９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の冷凍装置では、入口管と出口管を互いに接触させる作業は、冷凍装置の設置時に、現場で行うことになる。
作業者にとっては、入口管と出口管を窮屈な姿勢をとるなどして、互いを接触させて設けなければならず、入口管と出口管を設置する作業の煩わしさに起因して、冷凍装置の設置作業の負担が増大していた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、入口管を流れる冷媒の過冷却を十分できるとともに、作業者の負担を軽減できる冷却ユニット及び冷凍装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、ドレンパンの表面の一側に蒸発器を配置し、前記蒸発器を経由する気流を発生させる送風機を前記表面の他側に配置した冷却ユニットにおいて、前記蒸発器に接続される入口管を前記ドレンパンの裏面に接触するように蛇行させて配置したことを特徴とする。
本発明では、入口管内を流れる冷媒が、ドレンパンに貯留するドレン水の冷熱により冷却されて蒸発器に流入するため、過冷却され、これにより熱交換効率が向上し、ＣＯＰを向上できる。
この場合において、前記入口管の接続ポート及び前記蒸発器の出口ポートを前記ドレンパンの外部に露出させて設けてもよい。
また、前記冷却ユニットが、前記ドレンパンの裏面を、プレハブ冷蔵庫等の被冷却空間に向けて設置されていてもよい。
前記冷却ユニットが、プレハブ冷蔵庫等の天面に天吊り式に設置されていてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、入口管内を流れる冷媒が、ドレンパンに貯留するドレン水の冷熱により冷却されて蒸発器に流入するため、過冷却され、これにより熱交換効率を向上し、ＣＯＰを向上できる。また、冷却ユニットの製造時において、入口管をドレンパンの裏面に予め取り付けできるため、冷却ユニットの設置に際し、現場で窮屈な姿勢をとるなどして、入口管を設置する作業を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷凍装置の配置図である。
【図２】冷凍装置の冷媒回路図である。
【図３】クーリングコイル（冷却ユニット）の断面図である。
【図４】クーリングコイル（冷却ユニット）の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１において、Ｒは、冷凍装置（例えば、プレハブ冷凍冷蔵庫等）を示している。
この冷凍装置Ｒは、クーリングコイル（冷却ユニット）１０と、冷凍機３０とを備えている。クーリングコイル１０は、プレハブ冷凍庫１の被冷却空間１ａの天井１ｂに金具２を介して吊設され、冷凍機３０は、プレハブ冷凍庫１の外側に設けられている。
【００１０】
図２は冷凍装置Ｒの冷媒回路図である。
この冷媒回路Ｃによりなされる冷凍サイクルは、クーリングコイル１０と、冷凍機３０とを備え、高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となる二酸化炭素を冷媒として用いる。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性及び毒性等を考慮した自然冷媒である。
冷凍機３０は、並列に配置された２台の二段圧縮機３１，３１を備える。二段圧縮機３１，３１は、内部中間圧型多段圧縮式ロータリ圧縮機であり、鋼板から成る円筒状の密閉容器３２，３２と、この密閉容器３２，３２の内部空間に配置収納された駆動機（図示せず）と、駆動機により回転駆動される第１回転圧縮要素（１段目圧縮機）３３，３３及び第２回転圧縮要素（２段目圧縮機）３４，３４とを備えている。なお、第１回転圧縮要素３３，３３は、第２回転圧縮要素３４，３４より低圧側で用いられる。
【００１１】
第１回転圧縮要素３３，３３の冷媒吸入部には、低圧管３５，３５が接続されている。第１回転圧縮要素３３，３３に吸入された低圧冷媒は、第１回転圧縮要素３３，３３で圧縮されて中間圧に昇圧し、第１回転圧縮要素３３，３３の冷媒吐出口となる低段側吐出口３７，３７から吐出される。
各二段圧縮機３１，３１の低段側吐出口３７，３７には、第１中間圧管３８が接続されて、第１中間圧管３８は、下流側で合流し、インタークーラ３９の入口に接続されている。インタークーラ３９の出口には、第２中間圧管４０が接続されて下流側で分岐され、分岐された第２中間圧管４０のそれぞれが、第２回転圧縮要素３４，３４の冷媒吸入部となる高段側吸入口４１，４１に連結されている。
インタークーラ３９は、低段側吐出口３７，３７から流入される中間圧の冷媒ガスを空冷するものであり、冷却された冷媒ガスは、第２中間圧管４０を介して、高段側吸入口４１から第２回転圧縮要素３４，３４に吸い込まれる。第２回転圧縮要素３４，３４は、この中間圧の冷媒（ガス）を圧縮して、高温高圧の状態として、高段側吐出口４３，４３から吐出する。
【００１２】
第２回転圧縮要素３４，３４の高段側吐出口４３，４３には、第１高圧管４４，４４が接続されて、下流側で合流し、合流した第１高圧管４４は、オイルセパレータ４６を介してガスクーラ４７の入口に接続されている。
さらに、ガスクーラ４７の出口と中間熱交換器６０とが、第２高圧管４８を介して接続されている。即ち、高段側吐出口４３，４３から吐出される冷媒は、オイルセパレータ４６で油分を取り除かれて、ガスクーラ４７に流入されて空冷される。また、オイルセパレータ４６には、オイルクーラ５１を介して、二段圧縮機３１，３１に至るオイル管５２が配管され、オイルセパレータ４６で取り除かれた油分は、オイルクーラ５１で空冷された後、二段圧縮機３１，３１に戻される。
【００１３】
ガスクーラ４７は、二段圧縮機３１，３１から吐出された高圧の冷媒を冷却するものであり、ガスクーラ４７の近傍には当該ガスクーラ４７を空冷する冷凍機側送風機４９が配設されている。本実施形態では、ガスクーラ４７、インタークーラ３９、及びオイルクーラ５１と並設されており、これらは、同一の風路５３に配設され、同一の冷凍機側送風機４９の駆動による冷却風によって冷却される。
【００１４】
中間熱交換器６０は、第１流路６０Ａ及び第２流路６０Ｂを有し、第１流路６０Ａの一端（入口）とガスクーラ４７の出口とが、第２高圧管４８を介して接続されている。また、第１流路６０Ａの出口には、第３高圧管５５の一端が接続されている。
ガスクーラ４７に流入された冷媒は、強制空冷されてガスクーラ４７から吐出され、中間熱交換器６０の第１流路６０Ａに流入される。
第２流路６０Ｂの一端と、第３高圧管５５の所定部位とが第１スプリット管６８により接続されている。第１スプリット管６８には、ストレーナ７１及び中間膨張弁７２が組み込まれている。また、第２流路６０Ｂの他端と、ガスクーラ４７の出口に接続された第２中間圧管４０の所定部位とが、第２スプリット管６９により接続されている。
中間熱交換器６０では、ガスクーラ４７から第１流路６０Ａに流れ込んだ冷媒と、第１流路６０Ａを経た後に中間膨張弁７２にて適宜減圧された冷媒との間で熱交換が行われる。第１流路６０Ａの冷媒は、第２流路６０Ｂの冷媒により冷却されて、第３高圧管５５に送られることになる。
【００１５】
また、第２流路６０Ｂを経由した冷媒は、第１流路６０Ａの冷媒の熱を奪って暖められた後、中間圧の冷媒が流れる第２中間圧管４０に戻されて、高段側吸入口４１，４１から第２回転圧縮要素３４，３４に吸入される。
中間膨張弁７２が設けられた第１スプリット管６８、第２流路６０Ｂ、第２スプリット管６９は、クーリングコイル１０に供給する冷媒を冷却するためのスプリット回路Ｃ２を構成している。
第３高圧管５５の他端には、冷媒送り管１７ａを介してクーリングコイル１０の入口管１２の一端が接続され、冷凍機３０から送られる冷媒は、入口管１２の一端に流入されるようになっている。入口管１２は、例えば、銅を材料として作製される。
入口管１２の他端には、膨張弁１４が接続され、膨張弁１４は、クーリングコイル１０の蒸発器１６に接続されている。この蒸発器１６には、冷媒戻り管１７ｂの一端が接続され、冷媒戻り管１７ｂの他端は、低圧管３５，３５に接続され、低圧管３５，３５は、上述したように、第１回転圧縮要素３３，３３の冷媒吸入部に接続されている。
以上のように、冷媒回路Ｃは、クーリングコイル１０と冷凍機３０とを経路に有する冷媒主回路Ｃ１を有するとともに、クーリングコイル１０に送る冷媒を冷やすためのスプリット回路Ｃ２を有している。
【００１６】
図３はクーリングコイル１０の断面図、図４はクーリングコイル１０の底面図である。
クーリングコイル１０は、図１及び図３に示すように、例えば、ステンレスを材料とするドレンパン１１を備え、ドレンパン１１の表面上に、即ち、ドレンパン１１の一端及び他端の上部に、蒸発器１６及び送風機１８が配置されている。
ドレンパン１１は、外形矩形の底部１１ａ、及び底部１１ａの外周縁部の全域から表面側に突出される側壁部１１ｂを備え、開口側の全体がケース２０で覆われている。
ドレンパン１１（底部１１ａ）の裏面には、溜まったドレン水を排水するためのドレン管１３が突設されている。底部１１ａの裏面は、被冷却空間１ａに露出されている。
送風機１８は、支持フレーム１８ｃを介してケース２０及びドレンパン１１に支持されている。この送風機１８は、羽根部１８ａと、羽根部１８ａを回転駆動する駆動力を発生するモータ１８ｂとを有している。
【００１７】
本実施形態では、蒸発器１６への入口管１２の一部が、図４に示すように、その主要部を蛇行させて、ドレンパン１１の底部１１ａの裏面に密着して取り付けられている。
入口管１２は、ドレンパン１１の裏面の長手方向の略全域を往復して延びるように蛇行し、入口管１２は、反転部１２ａの間に位置する複数の直線部１２ｂが、互いに平行に配置されている。
【００１８】
入口管１２は、固定金具２５により、ドレンパン１１の裏面に押し付けられるように固定されている。
固定金具２５は、図３及び図４に示すように、平板状の固定部２６と、固定部２６の両側に連続し、開口部を同方向に向けて配置される断面半円状の一対の管保持部２７とを備えている。
固定金具２５は、固定部２６を、隣接する直線部１２ｂ間に位置する底部１１ａの裏面に固定され、一対の管保持部２７の内周側に固定部２６の両側に位置する直線部１２ｂを嵌めて、入口管１２を支持している。
このとき、管保持部２７は、底部１１ａの裏面に直線部１２ｂを押し付ける弾性力を発揮するよう構成されている。
【００１９】
また、蒸発器１６の入口ポート１５ａ及び出口ポート１５ｂは、ドレンパン１１の底部１１ａを貫通して底部１１ａの裏面からそれぞれ延出されており、それぞれ、底部１１ａの短手方向の一端側に位置している。入口ポート１５ａが、底部１１ａの長手方向の一端近傍に位置し、出口ポート１５ｂが、底部１１ａの長手方向の他端近傍に位置している。
そして、膨張弁１４の冷媒出口が、入口ポート１５ａに連結され、入口管１２の他端側が、底部１１ａの短手方向の一端側、かつ底部１１ａの長手方向の一端近傍から延出されて、膨張弁１４の冷媒入口に接続されている。
また、入口管１２の一端（接続ポート）は、底部１１ａの短手方向の他端側、かつ底部１１ａの長手方向の他端近傍から延出されて、冷凍機３０の冷媒送り口３０ａから延びる冷媒送り管１７ａに連結されている。また、出口ポート１５ｂには、冷媒戻り管１７ｂの一端が連結されて、他端を冷凍機３０の低圧管３５に連結されている。
このように、入口管１２は、底部１１ａの裏面全域に、できるだけ長くなるように、蛇行して設けられている。
また、加熱手段としての電熱線２８が、ドレンパン１１の表面側に、入口管１２と同様に蛇行して設けられている。電熱線２８に通電することにより、例えば、ドレンパン１１に滞留するドレン水を蒸発させる。
【００２０】
この実施形態のクーリングコイル１０は、ドレンパン１１の表面の一側に蒸発器１６が配置され、蒸発器１６を経由する気流を発生させる送風機１８がドレンパン１１の表面の他側に配置され、蒸発器１６の入口に接続される入口管１２が、ドレンパン１１の裏面に取り付けられている。
入口管１２をドレンパン１１の裏面に固定する作業を、冷凍装置Ｒの設置現場でなく、クーリングコイル１０の製造時に予め行っておくことができるので、クーリングコイル１０の設置に際し、現場で窮屈な姿勢をとるなどして、入口管１２を設置する作業を省略できる。入口管１２を流れる冷媒は、冷却されているプレハブ冷凍庫１内により空冷される。このとき、送風機１８の駆動により、気流が、入口管１２の周りにも発生するので効果的に入口管１２が冷却される。
さらに、入口管１２は、ドレンパン１１に接触しているので、ドレンパン１１との間でも熱交換が行われ、入口管１２をよりさらに効果的に冷却できる。
即ち、本実施形態のクーリングコイル１０によれば、作業者の設置時の作業負担を軽減しつつ、冷媒を効果的に過冷却できる。
【００２１】
また、入口管１２が、ドレンパン１１の裏面に固定されているので、蒸発器１６を経由する気流が、入口管１２により乱されることもなく、入口管１２が、クーリングコイル１０のよる冷却性能の低下を招くこともない。
また、入口管１２が、ドレンパン１１の裏面に固定されているので、入口管１２の振動が抑制される。これにより、入口管１２の耐久性を確保できる。
ここで、冷媒として、圧力が高一方、臨界点が低く、外気との温度差を取りにくい二酸化炭素冷媒を用いているが、この場合、入口管１２と入口管１２のまわりの空気との熱交換により、冷媒を冷却させづらい。二酸化炭素冷媒の過冷却を十分にとるには、入口管１２の長さを取る必要があるが、クーリングコイル１０では、入口管１２が蛇行して配置されているので、入口管１２の長さを長くとることができ、入口管１２を流れる冷媒の冷却効果を高めることができる。
【００２２】
また、ドレンパン１１に霜がつくような場合、電熱線２８に通電してドレンパン１１を暖めて、霜取りを行う必要がある。
クーリングコイル１０では、プレハブ冷凍庫１内より高温の冷媒が流れる入口管１２をドレンパン１１に接触させているため、ドレンパン１１と入口管１２との間でも熱交換が行われ、入口管１２が冷やされる一方で、ドレンパン１１が暖められる。
これにより、ドレンパン１１に霜がつきにくく、また、霜がついたとしても、霜取りに必要な電熱線２８への供給電力を削減できる。
また、入口管１２をドレンパン１１の裏面に接触させ、ドレン水に入口管１２がつかることがないので、電食による入口管１２の劣化を抑制できる。
【００２３】
また、ドレンパン１１に固定される固定部２６から延在して入口管１２をドレンパン１１に弾性力より押圧する、言い換えれば、入口管１２をドレンパン１１に押圧する付勢力を発揮して保持する管保持部２７を有する固定金具２５を備えているので、入口管１２をドレンパン１１に押し付けた状態に確実に保持して、入口管１２の振動を確実に抑制しつつ入口管１２を冷やすことができる。
【００２４】
また、冷媒として、二酸化炭素が用いられている。二酸化炭素は、毒性や可燃性もなく冷媒管理が容易となる。なお、冷媒として、二酸化炭素を用いた場合を例に挙げたが、その他の冷媒を用いるものでも、本願の効果を得ることができる。
また、冷却ユニットは、プレハブ冷凍庫１に設けられるクーリングコイル１０であるものとして説明したが、例えば、クーリングコイル１０と同様の構成を有し、大型のショーケース等に収められるものにも利用できる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  クーリングコイル（冷却ユニット）
１１  ドレンパン
１２  入口管
１５ｂ  出口ポート
１６  蒸発器
Ｒ  冷凍装置
【図１】
2013204981.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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