JP3771556B2

JP3771556B2 - 冷却装置

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Publication number: JP3771556B2
Application number: JP2003365707A
Authority: JP
Inventors: 滋石井; 和範寺崎
Original assignee: エアオペレーションテクノロジーズ株式会社
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2023-10-27
Also published as: KR101031416B1; EP1688687A4; WO2005043053A1; EP1688687A1; KR20060117940A; US20070074530A1; CN100436981C; JP2005127666A; WO2005043053B1; US7823410B2; CN1875231A

Description

本発明は、冷気を強制的に循環させる冷気強制循環方式を用いずに、被冷却物を冷却させる冷却装置に関する。

従来の冷気強制循環方式では、冷却コイル等の冷却器によって冷却した空気をファンによって送風口から、被冷却物が設置される冷却室に強制的に送り込み、そして、被冷却物との熱交換により温度が上昇した冷気を、吸入口から冷却器へと吸い込み、冷却器によって再び冷却してファンによって冷却室へと送り込み、循環させている。そして、この方式では、冷気を被冷却物の表面に吹き付けて、水分と共に熱気を奪い取りながら冷却させていく。

このため、冷気強制循環方式では、１）被冷却物が乾燥するため、被冷却物の本来の水分が奪われ、被冷却物が食材である場合には、味と品質が劣化する、２）被冷却物から水分が引き出されて、凍結温度帯に入った際に氷の結晶同士がひきつけ合いながら大きな結晶へと成長することにより、膨張し、被冷却物の細胞内の要素も巻き込んでしまうため、被冷却物が変成する、３）冷気の循環ルートが一定であるため、被冷却物との接触時間が短く、急速冷却が困難である、４）冷気の速度が速いため、被冷却物によっては、その粉末が飛び散り、庫内が汚れる、５）被冷却物から奪われた水分が冷却器に戻って霜が付着し、除霜する必要が生ずる、６）除霜中は庫内の温度が上昇するため、微小氷結晶から融解が発生し、そしてそれが凍って大結晶となり、細胞が破壊され被冷却物に変化が起こり、長期保存するにつれて、その要素が破損される、といった問題点を有している。

この問題点を解決するために、特許第２８５２３００号公報（特許文献１）や特許第３３６６９７７号公報（特許文献２）では、冷気の強制循環を行わない冷却装置が提案されている。これらの冷却装置では、断熱箱体により密閉された室内にある一壁側に冷却器を設け、冷却器の前面に冷却ファンを配設し、冷却ファンの前方の空間部を冷却室とし、冷却器付近に存在する冷却空気を冷却ファンの後面から吸引して冷却室に流動させるようにしている。冷却室の冷却空気は、強制的には冷却器へと循環されず、冷却器を含む冷却部と冷却室との間では、その空気層の境界面での分子間の衝突による熱交換が行われ、冷却室内の水蒸気圧が飽和状態にあり、乾燥しないため、被冷却物表面のわずかな水分を瞬時に凍らせて薄いアイスバリアを表面全体に形成し、このため、被冷却物中の氷結晶をミクロの単位で保持できるので、被冷却物の変性を阻止することができる。

ところで、特許第３３６６９７７号公報では、冷却器である冷却コイルの背面と室内の壁面との間の隙間を２０〜５０ｍｍの範囲とするとよく、これよりも小さいと、十分な量の冷気を吸引することができず、逆に大きすぎると冷気がその隙間で拡散して、ファン後方への冷気の誘導が妨げられることが、記載されている。
しかしながら、本発明者らの研究によれば、上記数値範囲の隙間では十分な冷却効果が得られず、また、それだけではなく、実用的な冷却装置を提供するためには、満足させるべき条件が存在することが見出された。即ち、上記従来の公報に記載の条件だけでは、実用レベルの冷却装置とするのには不可能または不十分であるという問題がある。

特許第２８５２３００号公報特許第３３６６９７７号公報

本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、本発明の課題は、冷気を強制的に循環させる冷気強制循環方式を用いずに被冷却物を冷却させる冷却装置において、実用化レベルの冷却装置を提供し、十分な冷却効果が得られる冷却装置を提供することである。

本発明の冷却装置は、外部と断熱的に隔離された室内に冷却器を設け、冷却器の前面に冷却ファンを配設し、冷却ファンの前方の空間部を被冷却物の設置される冷却室とし、冷却ファンの後方にある冷却空気をファンにて吸引して冷却室に流動させる冷却装置において、
冷却器と冷却ファンとの間の隙間の前後方向の寸法をａとし、冷却ファンの直径をＤとしたときに、ａ／Ｄ＝１／２〜１／４に設定し、
前記冷却器とその後面側にある壁面との間の隙間の寸法を５０ｍｍよりも大きく設定し、
前記冷却ファンの回転数を調整することにより、前記冷却ファンの回転中心点から前方の１００ｍｍ地点における圧力を振動又は脈動させることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記１００ｍｍ地点における平均圧力が１０ｇｆ／ｃｍ ² 〜２８ｇｆ／ｃｍ ² の範囲であることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記寸法ａを変化させたときに、前記圧力振動又は圧力脈動に共振が発生するように、前記冷却ファンの回転数が調整されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の前記冷却器の側面を制御板で覆って実質的に側面の冷却器内外の空気の出入りを阻止することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の前記冷却ファンの回転数を調整可能としたことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の前記回転数が１２００〜２１００ｒｐｍであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のものにおいて、冷却室に配置され被冷却物を載置する載置台を振動させる振動駆動部を備えることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の冷却器は、冷却室を挟んで対向してそれぞれ設けられ、対向する冷却器の前面にそれぞれ配置される冷却ファンは、互いに対向しないようにオフセットされて配置されることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のものにおいて、冷却器の前面に配置される冷却ファンは、複数個であり、冷却器の前面を仮想的に複数のブロックに分けたときに千鳥に選択されたブロックに対応する前面に冷却ファンが配置されることを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のものにおいて、冷却ファンの回転は、北半球においては左回りに、南半球においては右回りに設定されることを特徴とする。
請求項１１記載の発明は、前記圧力振動又は圧力脈動の周波数（Ｈｚ）の最大値、及び圧力相対振幅（Ｔ／Ｐ _ave ）の最大値はいずれもａ／Ｄ＝１／４付近に存在していることを特徴とする。
請求項１２記載の発明は、前記冷却装置は、密閉室型冷却装置、被冷却物を螺旋状に搬送するコンベアを備えたスパイラル・フリーザー型冷却装置、又は被冷却物を水平方向に搬送するコンベアを備えたトンネル・フリーザー型冷却装置に適用できる。

本発明によれば、冷気を強制的に循環させる冷気強制循環方式を用いずに被冷却物を冷却させる冷却装置において、冷却室で流れる空気の速度を低速度にして、且つ冷却器を通過する流れを極力発生しないようにして、着霜は冷却ファンよりも前方の冷却室で起こるようにして冷却器に霜が付着することを防止して、実用化レベルで効率的で十分な冷却効果が得られるようになる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。尚、以下の実施形態は本発明を限定するものではない。
図１は、本発明の第１実施形態による冷却装置の内部構造を表す断面図である。冷却装置１０は、断熱壁体１２によって包囲されて外部と断熱的に隔離された室内１６を有しており、その室内１６の一側面（前面）には、被冷却物を搬入出するための扉１４が開閉自在に備えられている。

室内１６には冷却器１８が設けられる。冷却器１８の全体形状はその正面から見て通常は長方形（正方形を含む）となっている。冷却器１８には、室外に配置される図示しない圧縮機、凝縮器等が接続され、これらの中を冷媒が循環し、冷却器１８は冷媒が気化して周囲の空気を冷却する蒸発器となっており、例えば、冷却フィンがその周囲に形成された冷却コイルで構成することができる。空気は、隣接する冷却コイルの冷却フィン同士の間を、上下、前後、左右のいずれの方向にも移動可能となっており、且つ、空気は、基本的に冷却器１８の後面、両側面及び前面のすべての４側面方向から、冷却器１８内及び冷却器１８外へと出入可能となっている。

冷却器１８の前面には、モータ付き冷却ファン２０が配設される。冷却ファン２０は複数設けるとよく、この例では、冷却器１８の正面から見た対角線上に一対の冷却ファン２０が配置されている。この冷却ファン２０には、従来一般的に風量を増加させるために使用されるベルマウスは、設けられていない。
冷却ファン２０の前方の室内１６の空間部が冷却室２２となる。室内１６の両側面にはガイドレール２３が形成され、ガイドレール２３に沿って複数のトレー２４が配設され、トレー２４上に被冷却物が載置可能となっている。

冷気を強制的に循環させる冷気強制循環方式を用いない本発明のような方式では、冷却室２２と冷却器１８を含む冷却部との間で強制的に循環を起こさせず、冷却室２２で低速度の乱流を発生させて、さらに、冷却器１８を通過する流れを極力発生させないようにして冷却器１８に霜が付着させないようにし、冷却室２２と冷却部との間で十分に熱交換を生じせしめることが熱交換効率を高める上で重要である。

以上の条件を満足させるための条件として、本発明者らは、１）冷却器１８と冷却ファン２０との間の前後方向の隙間の寸法、２）冷却器１８と該冷却器１８の冷却ファン２０と反対側の面側、即ち冷却器１８の後面側にある壁面２６との間の隙間の寸法、３）冷却ファンの回転数、を適当な数値に設定することが必要不可欠であることを見出した。以下、これらを順に検討していく。

１）冷却器１８と冷却ファン２０との間の前後方向の隙間の検討
本発明においては、冷却器１８と冷却ファン２０との間の前後方向の隙間を小さくするのではなく、所定の範囲に設定している。所定の範囲とは、冷却器１８と冷却ファン２０との間の隙間の前後方向の寸法をａとし、冷却ファン２０の直径をＤとしたときに、ａ／Ｄ＝１／２〜１／４であり、この範囲が最も効果的である。

図２に示すように、冷却器１８の後面１８ｂ、両側面１８ｃ、１８ｃ及び前面１８ａのすべての４側面方向を開放している構成の場合に、冷却部に発生する空気の流れとしては、冷却室２２側から冷却器１８の後面１８ｂ及び両側面１８ｃ、１８ｃを周回して冷却室２２へと流れる流れ（図中（ア）で表す）と、冷却室２２側から冷却ファン２０の後方に回り込んで、冷却ファン２０に吸引されて再び冷却室２２へと流れる流れ（図中（イ））と、冷却器１８の周囲から冷却ファン２２へと吸引される流れ（図中（ウ））とが考えられる。この中で、流れ（ア）と流れ（イ）とがバランスよく配分されて、それにより、冷却室２２側から流れてくる被冷却物によって温められた空気が、冷却器１８によって冷却された冷却器１８の周囲空気との間で熱交換を行って、冷却室２２へと流れることが理想である。また、このとき、冷却室２２側から流れてくる湿度の高い空気が、極力、冷却器１８内へと進入することのないようにして、冷却器１８に霜が付着するのを防ぐことが望ましい。さらに、空気の流速を低くして、冷却器１８にて冷却された空気との間の熱交換を十分に出来るようにし、冷却室２２への流れの流速も低く抑えて被冷却物との熱交換を十分に出来るようにすることが熱交換効率を高める上で重要である。

図２（ｂ）に示すように、ａ／Ｄ＜１／４の場合には、冷却ファン２０と冷却器１８との間が狭すぎるために、（イ）の流れを十分に発生させることができず、冷却室２２へと空気を十分に流動させることができない。そのため、冷却ファン２０の回転数を上げるなどして吸引力を高めざるを得ず、流速が高くなると共に、冷却器１８内の空気を吸引することになり、それにより、冷却器１８を通過する流れが発生するという問題が生じる。冷却器１８を通過する空気の流れを積極的に作ることは、湿気の高い冷却室２２からの空気を冷却器１８に導入することになり冷却器１８への霜の付着を招くため、避けなければならない。

一方、図２（ｃ）に示すように、ａ／Ｄ＞１／２の場合には、冷却ファン２０と冷却器１８との間が広がりすぎているために、冷却ファン２０の後方の空間が風だまりとなり、冷却ファン２０から冷却室２２へと吹き出される空気の流量が多くなるという問題があり、また、流れ（イ）の空気が十分に冷却器１８の周囲の冷却空気との熱交換を行うことができず、さらには、冷却器１８の両側面１８ｃ、１８ｃ及び後面１８ｂの３面を周回する流れ（ア）よりも、冷却器１８の周囲から冷却器１８を周回せずに冷却ファン２０へと吸引される流れ（ウ）が発生し、冷却器１８の周囲の冷却空気との熱交換を十分に行うことができない、という問題が生じる。要するに、冷却部と冷却室２２とが全く分離したような状態になり、熱交換効率が悪い。

これに対して、図２（ａ）に示すように、１／２≧ａ／Ｄ≧１／４を満足させることにより、冷却器１８の両側面１８ｃ、１８ｃ及び後面１８ｂを周回する流れ（ア）と、冷却器１８の前面を通過する流れ（イ）とがバランスよく発生し、冷却器１８周囲の冷却空気との熱交換を十分行うことができる。勿論、冷却器１８内外への空気の出入は僅かに生じている（イ’）が、それが、冷却器１８内の空気を揺り動かすことになり、熱交換を促進させることに寄与する。しかしながら、冷却室２２から冷却器１８内へと通過する空気の大きな流れの発生は、抑えることができる。

以上の冷却器１８と冷却ファン２０との間の隙間の前後方向の寸法ａと冷却ファン２０の直径Ｄとの比ａ／Ｄの様々な値に対応して、冷却室２２内に発生する流れの圧力を測定した結果が図４に示すグラフである。冷却ファン２０の直径Ｄ＝２００ｍｍのときの、冷却室２２内にある冷却ファン２０の回転中心点から前方へ１００ｍｍの地点（以下測定点）における平均圧力を測定した。

図４から分かるように、ａ＝３００ｍｍ（ａ／Ｄ＝１．５）のときには、平均圧力は１２００ｇｆ／ｃｍ^２＝０．１２ＭＰａであるのに対して、ａ＝１００ｍｍ（ａ／Ｄ＝０．５）のときには、平均圧力は１８ｇｆ／ｃｍ^２＝０．００１８ＭＰａ、ａ＝５０ｍｍ（ａ／Ｄ＝０．２５）のときには、平均圧力は１０ｇｆ／ｃｍ^２＝０．００１ＭＰａであり、これらから、ｌｏｇＰ_ａｖｅ＝α＋β・（ａ／Ｄ）、α≒０．５０、β≒１．７１（但しＰ_ａｖｅの単位はｇｆ／ｃｍ^２）の関係が成り立つことが分かる。被冷却物に対する圧力として好適な範囲は大きすぎても小さすぎても良くなく、１０ｇｆ／ｃｍ^２〜２８ｇｆ／ｃｍ^２が好適であるので、ａ／Ｄの範囲としては、ほぼａ／Ｄ＝１／４〜１／２の範囲とすることが良いことが分かる。

冷却ファン２０から冷却室２２へと送られた冷却空気は、該冷却ファン２０に対向する壁面（図１の例の場合は扉１４またはトレー２４の前面）を反射した冷却空気と衝突して、乱流状態となって被冷却物と接触する。
測定点において、圧力は振動または脈動している。ａ／Ｄとその圧力脈動の周波数ｆとの関係を測定した結果を図５に示す。脈動の周波数ｆは高ければ、被冷却物と周囲空気との間の境界面に滞留する可能性のある熱絶縁性の空気層を剥がして、被冷却物との熱交換率を高めることができ、高い冷却効果を得ることができる。図５の結果から、ａ／Ｄがある範囲で周波数を高めることができることがわかる。これは、冷却室２２に発生する圧力脈動に、冷却ファン２０と冷却器１８との間の空間内で発生する冷却空気の反射が大きな影響を及ぼすものと推測され、ａ／Ｄ＝１／４の付近で最大値即ち共振が発生していることがわかる。その空間の間隔ａを適度なものとすることにより、適度な周波数を作り出すことができる。そのａ／Ｄの範囲としては、ａ／Ｄ＝１／４〜１／２の範囲で十分に満足できる周波数とすることができる。また、この範囲において、被冷却物に形成される氷結晶は、強制循環方式の場合に形成される氷結晶に比較して１／５〜１／１０の大きさとなった。

図６は、測定点において、ａ／Ｄと圧力脈動の振幅Ｔと平均圧力Ｐ_ａｖｅの比である相対振幅Ｔ／Ｐ_ａｖｅとの関係を測定した結果である。脈動の周波数ｆと同様に、脈動の相対振幅Ｔ／Ｐ_ａｖｅは大きければ、被冷却物の冷却効果を高めることができる。図６の結果から、ａ／Ｄがある範囲で相対振幅を大きくできることが分かる。そして、そのａ／Ｄの範囲としては、ａ／Ｄ＝１／４〜１／２の範囲で十分に満足できる相対振幅とすることができる。
尚、ａ／Ｄ＝１／４より小さい場合には、前述のように、流れ（イ）が発生せず十分な熱交換ができず、冷却器１８を通過する流れが発生して、冷却器１８に着霜が発生することも実験によって確認された。

２）冷却器１８とその後面側にある壁面２６との間の隙間の寸法の検討
次に、図３（ｂ）に示すように、冷却器１８と冷却器１８の後面側にある壁面２６との間の距離Ｄｂが５０ｍｍより小さいと、その隙間による絞り効果により、前記冷却器１８の両側面１８ｃ、１８ｃ及び後面１８ｂの３面を周回する流れ（ア）の流速が高くなり、好ましくない。図３（ａ）に示すように、距離Ｄｂが５０ｍｍ以上または５０ｍｍよりも大きいと、前記冷却器１８の両側面及び後面の３面を周回する流れの流速が低くなり、好ましい。平均的な速度としては、１〜５ｍ／ｍｉｎ＝０．０１６７〜０．０８３３ｍ／ｓｅｃとなることが望ましい。

また、発明者らは、冷却器１８の周囲に制御板を配置することにより、この距離Ｄｂの値に影響を与えることを見出した。冷却器１８の両側面１８ｃ、１８ｃ及び後面１８ｂを制御板で覆った場合には、流れ（ア）が冷却器１８において冷却された冷却空気との間で熱交換をすることができず、冷却効果が得られなくなる。その一方で、両側面１８ｃ、１８ｃと後面１８ｂをすべて開放した場合には、これらを周回する流れ（ア）の速度が速くなる傾向がある。よって、図３（ｃ）に示すように、制御板２８を両側面１８ｃに配した場合、流れ（ア）は冷却器１８の両側面１８ｃ、１８ｃにおいて熱交換をすることはできないが、速度の上昇を抑えることができるので、距離Ｄｂは、５０ｍｍ以上または５０ｍｍより大きくすることで十分であるが、制御板２８を設けない場合には、５０ｍｍより大きく、好ましくは１００ｍｍ以上に大きく設定するとよい。尚、この側面１８ｃとしては、冷却器１８の上面及び下面も含めることができ、複数の側面１８ｃのいずれか１つ以上を制御板２８で覆うことでもよい。また、ａ／Ｄの条件を１）で求めた好適な範囲（１／４〜１／２）と組合わせて、さらに、Ｄｂを５０ｍｍ以上とすることで、さらに、熱交換効率を高めることができる。

図７は、図５及び図６と同じ測定点において（但し、ａ／Ｄ＝１／２とした）、距離Ｄｂと平均圧力Ｐ_ａｖｅとの関係を測定した結果を表すグラフである。平均圧力が小さいことは、冷却器１８から冷却室２２へと流れる流れの速度が低速であることを表す。距離Ｄｂが小さいと、圧力が大きくなり、被冷却物に悪影響を及ぼす。距離Ｄｂをある程度大きくすると、もはや、圧力は距離Ｄｂに依存せずに一定値を示す。そのときの閾値として、距離Ｄｂ＞５０ｍｍ、好ましくは距離Ｄｂ≧１００ｍｍとするとよいことがグラフから分かる。

３）冷却ファンの回転数の検討
冷却ファン２０の回転数によっても、冷却室２２を流れる速度は当然に影響を受ける。従って、１）で検討した間隔ａが十分に小さくできない場合には、冷却ファン２０の回転数を調整することで対応することができる。そのために、冷却ファン２０を駆動するモータをインバータ制御によって制御する。

距離ａと回転数Ｎの関係は、図８に示される。既に図４に示したように、距離ａが大きくなると、平均圧力及び速度は指数関数的に増加する。よって、その増加を相殺するようにして、回転数を減少させていくことで、距離ａが大きくなっても、所定の値以下の圧力及び速度に抑えることができる。そのためには、図８に示すように、距離ａと回転数Ｎとを逆指数関数的な関係で調整することにより、距離ａが多少変化しても、同様の条件で冷却を行うことができる。調整する回転数としては、１２００〜２１００ｒｐｍ間での範囲とするとよい。

距離Ｄｂと回転数Ｎとの関係も同様である。図７に示すように、距離Ｄｂは小さくなると、平均圧力及び速度は指数関数的に増加する。よって、その増加を相殺するようにして、回転数を減少させていくことで、距離Ｄｂが小さくなっても、所定の値以下の圧力及び速度に抑えることができる。そのためには、図９に示すように、距離Ｄｂと回転数Ｎとを指数関数的な関係で調整することにより、距離Ｄｂが多少変化しても、同様の条件で冷却を行うことができる。調整する回転数としては、１２００〜２１００ｒｐｍ間での範囲のものとするとよい。
こうして、上記ａ／Ｄ及びＤｂの好適な範囲においても、冷却ファンの回転数を調整することにより、より理想的な条件で冷却を行うことができる。

次に、図１０は、他の実施形態を表す図である。この実施形態では、被冷却物が載置される載置台としてのトレー２４を振動させる振動駆動部３０をさらに備えている。振動駆動部３０は任意の駆動機構を利用することができ、例えば、超音波振動子、モータ等を駆動源とし、カムクランク、ベルト等の駆動伝達機構を用いることができる。これによって、圧力脈動のみならず、機械的な振動を被冷却物に与えることによって、被冷却物と周囲空気との間の境界空気層を剥がしてより高い冷却効果を得ることができる。

次に、図１１は、さらに他の実施形態を表す図である。図１に示した例では、扉１４の対向する側である室内１６の一側に冷却器１８が設けられていたが、これに限るものではなく、扉１４と冷却器１８との配置関係には、何らの制限もなく、冷却器１８は室内１６の任意の位置に配置することができる。図１１に示す例は、冷却器１８が室内１６の両側に設けられ、従って、室内１６の両側に冷却部が設けられる例である。この場合、それぞれの冷却器１８の前面に配設される冷却ファン２０は、互いに対向せずに、千鳥の関係となるように互い違いにオフセットされて配置されるとよい。

さらに本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、以下のような変形が可能である。
・冷却ファン２０の数は、図１または図１１に示したような冷却器当たり２個に限定されることはなく、図１２に示すように、２個よりも多くすることができる。この場合に、冷却器１８の前面を複数のブロックに分けて、その複数のブロックの中から千鳥に選択されたブロックに対応する前面に冷却ファン２０を配置するとよい。

・冷却ファン２０の回転は、北半球においては左回りに、南半球においては右回りに設定する。これにより、コリオリの力によって、冷却ファン２０による螺旋状の空気層の形成を円滑にすることができ、エネルギ効率を良くすることができる。

・冷却装置１０は、図１のような密閉室内を形成するものに限るものではなく、図１３に示すような被冷却物を螺旋状に搬送するコンベアを備えたスパイラル・フリーザーや、図１４に示すような被冷却物を水平方向に搬送するコンベアを備えたトンネル・フリーザーのようなライン中に配置される冷却装置に適用することができ、その場合、冷却装置には被冷却物が搬入及び搬出される搬入口Ｉ及び搬出口Ｅが設けられるが、冷却装置１０内の室内１６は、外部と断熱壁体１２によって断熱的に隔離される。かかるフリーザーであっても、ａ／Ｄ、Ｄｂを同様に設定することで、同様に適用することができる。

・以上の例では、被冷却物に対して水平方向に離間した位置関係で冷却器が配置されていたが、本発明はこのような位置関係に限られずに、３次元的にどのような配置であっても、冷却器の前面に冷却ファンがある構成において、ａ／Ｄ、Ｄｂを所定の範囲に設定することで、同様に適用できることは理解されるであろう。例えば、図１５及び図１６は被冷却物の上方に冷却器１８が配置されている例であり、図１７は被冷却物の斜め上方、図１８は被冷却物の周囲にそれぞれ冷却器１８が配置されている例である。図１６ないし図１８において被冷却物は紙面に垂直な方向に搬送されているものとする。以上のような冷却器と被冷却物との任意の配置において、同様に適用することができる。

本発明の第１実施形態による冷却装置の内部構造を表す（ａ）は側面縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のｂ−ｂ線に沿って見た断面図（但しトレーは除く）である。冷却器と冷却ファンとの間の前後方向の隙間と室内に生ずる空気の流れの関係を説明する説明断面図である。冷却器と冷却器の後面側にある壁面との間の隙間と室内に生ずる空気の流れの関係を説明する説明断面図である。冷却器と冷却ファンとの間の隙間の前後方向の寸法ａと冷却ファンの直径Ｄとの比ａ／Ｄの様々な値に対応して、冷却室内に発生する流れの平均圧力を測定した結果を表すグラフである。冷却器と冷却ファンとの間の隙間の前後方向の寸法ａと冷却ファンの直径Ｄとの比ａ／Ｄの様々な値に対応して、冷却室内に発生する流れの圧力脈動の周波数ｆを測定した結果を表すグラフである。冷却器と冷却ファンとの間の隙間の前後方向の寸法ａと冷却ファンの直径Ｄとの比ａ／Ｄの様々な値に対応して、冷却室内に発生する流れの圧力脈動の相対振幅Ｔ／Ｐ_ａｖｅを測定した結果を表すグラフである。冷却器とその後面側にある壁面との間の隙間の距離Ｄｂと、図５及び図６と同じ測定点における平均圧力Ｐ_ａｖｅとの関係を測定した結果を表すグラフである。冷却器と冷却ファンとの間の隙間の前後方向の寸法ａと冷却ファンの直径Ｄとの比ａ／Ｄと、冷却ファンの回転数との関係を表すグラフである。冷却器とその後面側にある壁面との間の隙間の距離Ｄｂと、冷却ファンの回転数との関係を表すグラフである。本発明の他の実施形態による冷却装置の内部構造を表す側面縦断面図である。本発明の他の実施形態による冷却装置の内部構造を表す（ａ）は正面縦断面図、（ｂ）は冷却器の概略斜視図である。本発明の他の実施形態による冷却器と冷却ファンとの関係を表す正面図である。本発明をスパイラル・フリーザーの冷却装置に適用した場合の断面図である。本発明をトンネル・フリーザーの冷却装置に適用した場合の部分断面図である。本発明において、冷却器と被冷却物との配置の一例を示す部分断面図である。図１５の１６−１６線に沿って見た図である。本発明において、冷却器と被冷却物との配置の一例を示す断面図である。本発明において、冷却器と被冷却物との配置の一例を示す断面図である。

符号の説明

１０冷却装置
１２断熱壁体
１６室内
１８冷却器
２０冷却ファン
２２冷却室
２４トレー（載置台）
３０振動駆動部

Claims

外部と断熱的に隔離された室内に冷却器を設け、冷却器の前面に冷却ファンを配設し、冷却ファンの前方の空間部を被冷却物の設置される冷却室とし、冷却ファンの後方にある冷却空気をファンにて吸引して冷却室に流動させる冷却装置において、
冷却器と冷却ファンとの間の隙間の前後方向の寸法をａとし、冷却ファンの直径をＤとしたときに、ａ／Ｄ＝１／２〜１／４に設定し、
前記冷却器とその後面側にある壁面との間の隙間の寸法を５０ｍｍよりも大きく設定し、
前記冷却ファンの回転数を調整することにより、前記冷却ファンの回転中心点から前方の１００ｍｍ地点における圧力を振動又は脈動させることを特徴とする冷却装置。
前記１００ｍｍ地点における平均圧力が１０ｇｆ／ｃｍ ² 〜２８ｇｆ／ｃｍ ² の範囲である請求項１記載の冷却装置。
前記寸法ａを変化させたときに、前記圧力振動又は圧力脈動に共振が発生するように、前記冷却ファンの回転数が調整されている請求項１又は２に記載の冷却装置。
前記冷却器の側面を制御板で覆って実質的に側面の冷却器内外の空気の出入りを阻止することを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
前記冷却ファンの回転数を調整可能としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の冷却装置。
前記回転数は、１２００〜２１００ｒｐｍであることを特徴とする請求項５記載の冷却装置。
冷却室に配置され被冷却物を載置する載置台を振動させる振動駆動部を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の冷却装置。
冷却器は、冷却室を挟んで対向してそれぞれ設けられ、対向する冷却器の前面にそれぞれ配置される冷却ファンは、互いに対向しないようにオフセットされて配置されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の冷却装置。
冷却器の前面に配置される冷却ファンは、複数個であり、冷却器の前面を仮想的に複数のブロックに分けたときに千鳥に選択されたブロックに対応する前面に冷却ファンが配置されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の冷却装置。
冷却ファンの回転は、北半球においては左回りに、南半球においては右回りに設定されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の冷却装置。
前記圧力振動又は圧力脈動の周波数（Ｈｚ）の最大値、及び圧力相対振幅（Ｔ／Ｐ _ave ）の最大値はいずれもａ／Ｄ＝１／４付近に存在している請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の冷却装置。
前記冷却装置は、密閉室型冷却装置、被冷却物を螺旋状に搬送するコンベアを備えたスパイラル・フリーザー型冷却装置、又は被冷却物を水平方向に搬送するコンベアを備えたトンネル・フリーザー型冷却装置である請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の冷却装置。