特開 2023-115734 冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023115734

(43)【公開日】2023-08-21

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20230814BHJP

   F25D 11/00 20060101ALI20230814BHJP

   F25B 49/02 20060101ALN20230814BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 381D

F25D11/00 101U

F25B49/02 520Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022018121

(22)【出願日】2022-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】000194893

【氏名又は名称】ホシザキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141645

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100076048

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜幾

(72)【発明者】

【氏名】関 和芳

(72)【発明者】

【氏名】加賀 進一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 義康

【テーマコード（参考）】

3L045

【Ｆターム（参考）】

3L045AA02

3L045BA01

3L045CA02

3L045DA02

3L045EA01

3L045LA05

3L045LA10

3L045LA17

3L045MA02

3L045NA03

3L045PA01

3L045PA02

3L045PA04

(57)【要約】

【課題】可燃性冷媒が漏出した場合に可燃性冷媒が滞留するのを効果的に防止できる冷却装置を提供する。
【解決手段】空気の流通が許容される機械室に圧縮機と、凝縮器と、当該凝縮器を冷却する冷却ファンとが設けられると共に、当該機械室から区画した冷却空間に蒸発器が設けられて、圧縮機により可燃性冷媒を圧縮して冷却運転を行い得るよう構成する。そして、圧縮機の動作を停止した状態で、当該圧縮機の動作時よりも低い回転速度となるように冷却ファンを動作させるよう構成して、圧縮機の運転状態に応じて冷却ファンの回転速度を変化させるように当該冷却ファンを可変制御する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気の流通が許容される開放空間に圧縮機と、凝縮器と、当該凝縮器を冷却する冷却ファンとが設けられると共に、当該開放空間から区画した冷却空間に冷却器が設けられて、前記圧縮機により圧縮する冷媒として可燃性冷媒が用いられている冷却装置において、
前記圧縮機の運転状態に応じて前記冷却ファンの回転速度を変化させるように当該冷却ファンを可変制御するよう構成されている
ことを特徴とする冷却装置。

【請求項2】

前記圧縮機の動作を停止した状態で、当該圧縮機の動作時よりも低い回転速度で前記冷却ファンを動作させるよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。

【請求項3】

前記圧縮機の動作を停止した状態で、前記冷却ファンの回転速度を可変するよう構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の冷却装置。

【請求項4】

前記圧縮機の動作を停止した状態で、前記冷却ファンを間欠的に動作させるよう構成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却装置に関し、圧縮機と、凝縮器と、凝縮器を冷却する冷却ファンとを備え、冷媒として可燃性冷媒が用いられている冷却装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

喫茶店やレストラン等の厨房施設で好適に使用される冷蔵庫や製氷機等の冷却機器は、圧縮機、凝縮器および冷却器等からなる冷却装置を備えており、前記圧縮機から供給される高圧気体冷媒を、前記凝縮器で冷却(熱交換)して凝縮液化させ、この凝縮液化した冷媒が気化する際の気化熱を利用して冷却器を冷却するようになっている。また、前記凝縮器に近接した位置には、凝縮器用の冷却ファンが配設されており、該冷却ファンを運転することで外部空気を機械室に取入れて凝縮器を空冷することで、効率的に冷媒が凝縮液化されるよう構成されている。また、このような冷却装置に用いられる冷媒としては、環境負荷の高いフロンガスや代替フロンに代えて、蒸発熱や飽和圧等の冷媒としての特性に優れているブタンやプロパン等の炭化水素(ＨＣ系)などの可燃性冷媒を利用することで環境負荷の削減を図る取り組みが行われている(例えば特許文献１)。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－２８７３４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、冷媒として可燃性冷媒を利用する構成では、経年劣化や何らかの外的要因により冷媒配管が損傷した際に、可燃性冷媒が漏出する可能性がある。このため、特許文献１では、機械室内において、冷却ファンの風の流れに対して最も風上側に冷却ファンを配置するようにしてある。しかしながら、冷却ファンを最も風上側に配置した場合でも、機械室内に漏出した可燃性冷媒が局所的に滞留することが懸念される。

【0005】

そこで、本発明は、前述した従来技術に内在する前記課題を好適に解決するべく提案されたものであって、可燃性冷媒が漏出した場合に可燃性冷媒が滞留するのを効果的に防止できる冷却装置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】

【0006】

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、第１の発明は、
空気の流通が許容される開放空間(20)に圧縮機(32)と、凝縮器(34)と、当該凝縮器(34)を冷却する冷却ファン(36)とが設けられると共に、当該開放空間(20)から区画した冷却空間に冷却器(38)が設けられて、前記圧縮機(32)により圧縮する冷媒として可燃性冷媒が用いられている冷却装置において、
前記圧縮機(32)の運転状態に応じて前記冷却ファン(36)の回転速度を変化させるように当該冷却ファンを可変制御するよう構成されていることを要旨とする。
この発明によれば、圧縮機の運転状態に応じて冷却ファンの回転速度を変化させるように当該冷却ファンを可変させることで、腐食等が生じて孔空き(孔食)が発生して可燃性冷媒が漏出した場合でも、冷却ファンが発生させた冷却風により漏出した可燃性冷媒を機外に排出することができ、可燃性冷媒が滞留するのを防ぐことができる。

【0007】

第２の発明は、
前記圧縮機(32)の動作を停止した状態で、当該圧縮機(32)の動作時よりも低い回転速度で前記冷却ファン(36)を動作させるよう構成されていることを特徴とすることを要旨とする。
この発明によれば、圧縮機の動作を停止している場合に、圧縮機を動作している時よりも低速で冷却ファンを回転させることで、冷却ファンの回転速度を一定速度で回転させ続けるよりも消費電力を抑制しつつ、可燃性冷媒の滞留を防ぐことができる。

【0008】

第３の発明は、
前記圧縮機(32)の動作を停止した状態で、前記冷却ファン(36)の回転速度を可変するよう構成されていることを要旨とする。
この発明によれば、冷却ファンの回転速度を可変することで、圧縮機の動作を停止している状態で圧縮機が配置された内を流れる空気の状態(風の状態)を変化させることができるから、可燃性冷媒の滞留をより効果的に防ぐことが可能になる。

【0009】

第４の発明は、
前記圧縮機(32)の動作を停止した状態で、前記冷却ファン(36)を間欠的に動作させるよう構成されていることを要旨とする。
この発明によれば、冷却ファンをオンオフ制御するだけで圧縮機を停止している間に冷却ファンの回転速度を可変して、可燃性冷媒の滞留を防ぐことができる利点がある。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る冷却装置によれば、可燃性冷媒が漏出した場合に可燃性冷媒が滞留するのを効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態１に係る冷蔵庫を一部破断して示す概略側面図である。

【図2】冷蔵庫の制御構成の要部を示すブロック図である。

【図3】実施形態１に係る冷却装置における圧縮機と冷却ファンの動作の関係を示す説明図である。

【図4】実施形態２に係る冷却装置における圧縮機と冷却ファンの動作の関係を示す説明図である。

【図5】実施形態３に係る冷却装置における圧縮機と冷却ファンの動作の関係を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、本発明に係る冷却装置の好適な実施形態に関し、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、店舗等の業務用途に用いられ、野菜や肉等の物品を収納し得る冷蔵庫に設けられる冷却装置を例に挙げて説明する。

【0013】

(実施形態１)
図１に示すように、実施形態１に係る冷蔵庫１０は、収納室(閉鎖空間)１４を内部画成した断熱構造の箱体１２と、この箱体１２の上方に設けられ、金属パネル１８などで外壁を構成したキャビネット１６とを備えている。箱体１２には、前側に開放して物品の出し入れ口となる開口部１２ａが収納室１４に連通して開設される。また箱体１２の前部には、断熱扉２２が図示しないヒンジにより回動可能に配設され、断熱扉２２を開放することで開口部１２ａを介して収納室１４に対する物品の出し入れが許容されると共に、断熱扉２２を閉成することで収納室１４を密閉し得るようになっている。そして、前記キャビネット１６の内部に機械室(開放空間)２０が画成されており、当該機械室２０の底部を形成する底板２０ａに、前記収納室１４を冷却するための冷却装置３０の一部および該冷却装置３０を制御する制御装置５０が配設されている。なお、キャビネット１６は、機械室２０の上方が開放する箱状に形成されると共に、キャビネット１６の前面を形成するフロントパネル２４ａやリアパネル２４ｂなどの適宜位置に空気流通孔(図示せず)が開設されており、機械室２０の内外を空気が流通し得るようになっている。そして、前記箱体１２の上部には、前記収納室１４と連通して蒸発器(冷却器)３８および庫内ファン２６が収納された冷却室２８を画成した冷却ダクト２９が設けられ、庫内ファン２６を運転することにより、蒸発器３８で冷却された冷気を前記収納室１４に循環させて冷却するようになっている。

【0014】

前記キャビネット１６における前記機械室２０を形成する底板２０ａ上に配設される前記冷却装置３０は、冷媒を圧縮する圧縮機３２、圧縮した気化冷媒を凝縮して液化する凝縮器３４、当該凝縮器３４の冷却用の冷却ファン３６などから構成され、該機械室２０の前側から凝縮器３４、冷却ファン３６および圧縮機３２の順で配設されている。そして、前記圧縮機３２から導出した冷媒管(図示省略)が前記凝縮器３４に接続され、該凝縮器３４から導出した冷媒管が、図示しないキャピラリーチューブ等を介して前記蒸発器３８に接続されると共に、該蒸発器３８から導出された冷媒管が圧縮機３２に接続されて、冷凍回路を形成するよう構成されている。このように、前記冷却ファン３６を回転させることで、前記フロントパネル２４ａに形成した空気流通孔を介して外部空気を機械室２０内に吸込んで、前記凝縮器３４および圧縮機３２を空冷するようになっている。そして、前記凝縮器３４および圧縮機３２と熱交換して温度上昇した空気を、キャビネット１６における機械室２０の後側を画成するリアパネル２４ｂに開設した空気流通孔や機械室２０の上部の開口を介して外部に排出される。すなわち、前記冷却ファン３６を回転(運転)すると、前側から後側に空気が流通するよう構成される。

【0015】

前記冷却ファン３６は、回転翼３６ａと、該回転翼３６ａを回転駆動する駆動モータ３６ｂとを備え、当該冷却ファン３６が前記凝縮器３４の後側に配置されている。また、機械室２０の底板２０ａには、冷却ファン３６の回転によって生ずる風を整流して凝縮器３４を効率よく空冷するためのシュラウド(風洞)４２が設けられており、該シュラウド４２４は、凝縮器３４を囲繞すると共に前後方向に開口するよう構成される。ここで、本実施形態では、冷却ファン３６の駆動モータ３６ｂとして、回転数を変速制御可能なサーボモータなどの可変速モータが用いられている。また、本実施形態の冷蔵庫１０は、図２に示すように、前記圧縮機３２および冷却ファン３６(駆動モータ３６ｂ)が接続する制御装置５０に、前記冷却室２８(収納室１４)の温度を検出する温度検出手段４４が接続されている。

【0016】

そして、図３に示すように、温度検出手段４４が、予め設定された下限温度を検出することで、前記圧縮機３２の運転を停止(冷却運転を停止)するように、該圧縮機３２が制御手段２２により制御される。また、冷却運転の停止により、収納室１４の温度が上昇し、温度検出手段４４が予め設定された上限温度を検出することで、圧縮機３２の運転を再開するように、該圧縮機３２が制御手段２２により制御される。すなわち、冷却装置３０は、温度検出手段４４の検出温度に応じて運転・停止を反復するよう制御手段２２により制御されることで、収納室１４の温度を所定温度範囲内に維持するように構成されている。

【0017】

ここで、温度検出手段４４が下限温度を検出して圧縮機３２を停止した場合に圧縮機３２の停止状態を維持する最低停止時間が設定されており、最低停止時間が経過するまでの間は、温度検出手段４４が上限温度を検出した場合でも圧縮機３２の停止状態を維持するようになっている。このように、冷却運転の終了後には、圧縮機３２を最低停止時間以上の時間に亘って停止させることで、冷凍回路内の冷媒の状態を安定させて、冷却運転を再開した際の負荷を抑制している。

【0018】

また、図３に示すように、前記制御装置５０は、前記圧縮機３２の運転状態に応じて前記冷却ファン３６の回転速度が変化するように当該冷却ファン３６(駆動モータ３６ｂ)の回転速度を可変制御するよう構成されている。具体的に、実施形態１の冷却装置３０は、圧縮機３２が動作している場合(冷却運転を行っている場合)に、前記冷却ファン３６を第１の回転速度で回転させるよう制御装置５０が冷却ファン３６を制御すると共に、圧縮機３２を停止している場合に、第１の回転速度より低い第２の回転速度で回転するよう制御装置５０が冷却ファン３６を制御するよう構成されている。すなわち、温度検出手段４４による下限温度の検出を契機として、冷却ファン３６の回転速度が第１の回転速度から低速の第２の回転速度に切り替えられると共に、温度検出手段４４による上限温度の検出を契機として、冷却ファン３６の回転速度が第２の回転速度より高速の第１の回転速度に切り替えられるよう構成されている。

【0019】

このように、圧縮機３２の動作を停止している状態でも冷却ファン３６の動作を継続するようにすることで、腐食等が生じて冷媒管４０に孔空き(孔食)が発生して機械室２０内に可燃性冷媒が漏出した場合でも、冷却ファン３６が発生させた冷却風により漏出した可燃性冷媒を機外に排出することができ、機械室２０内に可燃性冷媒が滞留するのを防ぐことができる。冷却装置３０の冷媒回路に封入される冷媒量は当該冷却装置３０の冷却能力などによっても変化するものであるが、可燃性冷媒の封入量は多くの場合で１５０ｇ以下と少なく、回転速度を低下させた冷却ファン３６の冷却風でも可燃性冷媒を十分に拡散することが可能である。このように、圧縮機３２の動作を停止している場合には、圧縮機３２を動作している冷却運転時よりも低速で冷却ファン３６を回転させることで、冷却ファン３６の回転速度を一定速度で回転させ続けるよりも消費電力を抑制しつつ、機械室２０内における可燃性冷媒の滞留を防ぐことができる。

【0020】

(実施形態２)
次に、実施形態２に係る冷却装置について説明する。なお、実施形態２に係る冷却装置は、実施形態１の冷却装置３０と基本的に同一構成であり、冷却ファン３６の回転制御のみが異なっている。

【0021】

実施形態２に係る冷却装置３０は、図４に示すように、圧縮機３２が動作している場合(冷却運転を行っている場合)は、前述した実施形態１と同ように、前記冷却ファン３６を第１の回転速度で回転させるよう制御装置５０が冷却ファン３６を制御するようになっている。そして、圧縮機３２を停止している場合には、第１の回転速度より低い第２の回転速度で冷却ファン３６を回転すると共に、当該圧縮機３２を停止している状態で冷却ファン３６の回転速度を可変するよう制御装置５０が冷却ファン３６を制御するよう構成されている。このように冷却ファン３６の回転速度を可変することで、機械室２０内で空気が流れる状態(風が流れる状態)を変化させることができるから、機械室２０内における可燃性冷媒の滞留をより効果的に防ぐことが可能になる。

【0022】

具体的に、実施形態２では、温度検出手段４４による下限温度の検出(圧縮機３２の停止)を契機として、冷却ファン３６の回転速度が第１の回転速度から低速の第２の回転速度に切り替えられると共に、温度検出手段４４が下限温度を検出してから第１の切替時間Ｔ１が経過した場合に、冷却ファン３６の回転速度を第２の回転速度から当該第２の回転速度より高い第３の回転速度に切り替えて冷却ファン３６を回転するよう制御装置５０が冷却ファン３６を制御している。ここで、第３の回転速度としては、第２の回転速度より高い回転速度であれば、前記第１の回転速度より高い回転速度、第１の回転速度と同じ回転速度、第１の回転速度より低い回転速度の何れにするようにしてもよい。第３の回転速度と第１の回転速度とを同じ回転速度とした場合には、簡便に速度制御を行うことができ、第３の回転速度を第１の回転速度より低い回転速度とした場合には、圧縮機３２を停止している状態での消費電力を抑制しつつ、機械室２０内における可燃性冷媒の滞留を防ぐことができる利点がある。ここで、図４に示すように、この実施形態２では、第３の回転速度を第１の回転速度より低く、第２の回転速度より高い回転速度となるよう設定されており、第１の切替時間Ｔ１の経過に伴い冷却ファン３６の回転速度が増速するようにしてある。

【0023】

また、実施形態２の冷却装置３０は、冷却ファン３６の回転速度を第３の回転速度に切り替えてから第２の切替時間Ｔ２が経過した場合に、冷却ファン３６の回転速度を第３の回転速度から第２の回転速度に戻して冷却ファン３６を回転するよう制御装置５０が冷却ファン３６を制御している。そして、圧縮機３２を停止している間、第１の切替時間Ｔ１および第２の切替時間Ｔ２が経過する毎に第２の回転速度および第３の回転速度に回転速度を可変するサイクルを繰り返すように制御装置５０が冷却ファン３６を制御するようになっている。このように、圧縮機３２を停止している間、冷却ファン３６の回転速度を可変することで、継続的に機械室２０内で空気が流れる状態を変化させ、機械室２０内における可燃性冷媒の滞留を防止するようにしてある。

【0024】

ここで、冷却ファン３６の回転速度を第２の回転速度から第３の回転速度に切り替える第１の切替時間Ｔ１を、圧縮機３２の最低停止時間よりも短い時間に設定することが好ましい。最低停止時間よりも第１の切替時間Ｔ１を短くすることで、圧縮機３２を停止している状態の間に冷却ファン３６の回転速度を確実に可変させて、機械室２０内における可燃性冷媒の滞留を効果的に防ぐことが可能になる。また、第１の切替時間Ｔ１と第２の切替時間Ｔ２を加算した時間(第２の回転速度から第３の回転速度に切り替えて再度第２の回転速度にするまでの１回のサイクル時間)を、圧縮機３２の最低停止時間よりも短い時間に設定することが好ましい。このように、冷却ファン３６の回転速度を可変するサイクル時間を最低停止時間よりも短くすることで、圧縮機３２を停止している状態の間の機械室２０内の空気の流れを効果的に撹拌して可燃性冷媒の滞留をより効果的に防ぐことが可能になる。この実施形態２では、圧縮機３２の最低停止時間を５分、第１の切替時間Ｔ１を２分、第２の切替時間Ｔ２を１０秒として、圧縮機３２を停止している状態で、温度検出手段４４が上限温度を検出するまでの間、冷却ファン３６の回転速度を繰り返し可変するよう構成されており、このように最低停止時間が経過するまでの間に、冷却ファン３６の回転速度が複数回切り替わるようにすることで、機械室２０内での可燃性冷媒の滞留をより効果的に防ぐ効果が期待できる。

【0025】

(実施形態３)
次に、実施形態３に係る冷却装置について説明する。なお、実施形態３に係る冷却装置は、実施形態１の冷却装置３０と基本的に同一構成であり、冷却ファン３６の回転制御のみが異なっている。

【0026】

実施形態３に係る冷却装置３０は、図５に示すように、圧縮機３２が動作している場合(冷却運転を行っている場合)は、前述した実施形態１と同ように、前記冷却ファン３６を第１の回転速度で回転させるよう制御装置５０が冷却ファン３６を制御するようになっている。そして、圧縮機３２を停止している場合に、前記冷却ファン３６を間欠的に動作させるように制御装置５０が冷却ファン３６を制御するよう構成されている。このように、圧縮機３２が動作している状態で、冷却ファン３６の回転速度を可変(回転動作する状態と回転停止した状態とに可変)することで、機械室２０内で空気が流れる状態を変化させることができるから、機械室２０内における可燃性冷媒の滞留をより効果的に防ぐことが可能になる。

【0027】

具体的に、実施形態３では、温度検出手段４４による下限温度の検出(圧縮機３２の停止)を契機として、冷却ファン３６を停止すると共に、温度検出手段４４が下限温度を検出してから第１の切替時間Ｔ１が経過した場合に、冷却ファン３６の動作を再開して冷却ファン３６を回転するよう制御装置５０が冷却ファン３６を制御している。ここで、冷却ファン３６の回転動作再開時の回転速度としては、前記第１の回転速度より高い回転速度、第１の回転速度と同じ回転速度、第１の回転速度より低い回転速度の何れにするようにしてもよい。再開時の冷却ファン３６の回転速度を第１の回転速度と同じ回転速度とすることで、冷却ファン３６をオンオフ制御するよう構成するだけで圧縮機３２を停止している間に冷却ファン３６の回転速度を可変することが可能になる。また、再開時の冷却ファン３６の回転速度を第１の回転速度より低い回転速度とした場合には、圧縮機３２を停止している状態での消費電力を抑制しつつ、機械室２０内における可燃性冷媒の滞留を防ぐことができる利点がある。

【0028】

また、実施形態３の冷却装置３０は、冷却ファン３６の動作を再開してから第２の切替時間Ｔ２が経過した場合に、冷却ファン３６を停止するよう制御装置５０が冷却ファン３６を制御している。そして、圧縮機３２を停止している間、第１の切替時間Ｔ１および第２の切替時間Ｔ２が経過する毎に、冷却ファン３６を動作および動作停止するサイクルを繰り返すように制御装置５０が冷却ファン３６を制御するようになっている。このように、圧縮機３２を停止している間、冷却ファン３６の間欠的に動作させて回転速度を可変することで、継続的に機械室２０内で空気が流れる状態を変化させ、機械室２０内における可燃性冷媒の滞留を防止するようにしてある。

【0029】

(変更例)
本発明に係る冷却装置としては、前述した各実施形態に示すものに限られるものではなく、種々の変更が可能である。また、各実施形態の構成は、適宜に組み合わせて適用し得るものである。

【0030】

(１) 圧縮機３２を停止している状態で、冷却ファン３６を一定の速度(第２の回転速度)で動作させたり、切替時間の経過に伴って回転速度を可変するよう構成したが、圧縮機３２を停止している状態で冷却ファン３６の回転速度を連続的に増減速するように変化させてもよい。
(２) 圧縮機３２を停止している状態での時間経過(第１の切替時間Ｔ１および第２の切替時間Ｔ２の経過)に伴って、冷却ファン３６の回転速度を第２の回転速度および第３の回転速度に交互に可変するよう構成したが、第１の切替時間Ｔ１および第２の切替時間Ｔ２の経過に伴って第２の回転速度で動作する状態と動作停止する状態とに切り替えるようにしてもよい。
(３) 冷却装置３０を冷蔵庫１０に採用する場合を例にして説明したが、冷凍庫、冷凍・冷蔵庫、ショーケースおよびプレハブ庫等の所謂貯蔵庫、その他空調機器等にも適用可能である。
(４) 収納室１４を内部画成した断熱構造の箱体１２の下部側に機械室２０が配置された冷蔵庫１０を例に説明したが、収納室(閉鎖空間)１４の上部側に機械室２０が配置されたタイプの冷蔵庫などであってもよく、また収納室(閉鎖空間)１４の側部側に機械室２０が配置された横型の冷蔵庫などに対しても、本発明を好適に採用することができる。

【符号の説明】

【0031】

２０ 機械室(開放空間)，３２ 圧縮機，３４ 凝縮器，
３６ 冷却ファン,３８ 蒸発器(冷却器)

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】