JP2005282952A - 冷却システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 複数の蒸発器を切り換えて除霜と冷却が同時に可能な冷却システムにおいて、スムーズな切換が可能な冷却システムを提供する。
【解決手段】 減圧機構13を挟んで直列に接続された第1および第2の蒸発器11および12と、第1の蒸発器11および第1のファンが設置された第1のダクト31と、第2の蒸発器12および第2のファン42が設置された第2のダクト32とを有する冷却システム80において、冷却側の蒸発器に対応するファンを高速で連続して運転し、除霜側の蒸発器に対応するファンを低速で連続または間欠して運転し、除霜側のファンが凍結によりロックするのを防止する。
【選択図】 図2
【解決手段】 減圧機構13を挟んで直列に接続された第1および第2の蒸発器11および12と、第1の蒸発器11および第1のファンが設置された第1のダクト31と、第2の蒸発器12および第2のファン42が設置された第2のダクト32とを有する冷却システム80において、冷却側の蒸発器に対応するファンを高速で連続して運転し、除霜側の蒸発器に対応するファンを低速で連続または間欠して運転し、除霜側のファンが凍結によりロックするのを防止する。
【選択図】 図2
Description
本発明は熱交換器の冷却運転と除霜運転とを交互に行う冷却システムに関するものである。
冷凍食品を冷凍しながら展示する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、ショーケース内の熱を吸収する部分と、吸収した熱を放出(または排熱)する部分とを有する冷却システムの1つである。冷却システムは、対象物を直接または間接的に冷却することにより、対象物を冷蔵または冷凍したり、温度の低下により水蒸気圧が減少することを利用して湿度を調整したり、対象物を乾燥させるなどの目的で利用される。
冷媒を循環させて吸熱および排熱する冷凍または冷却システムは、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器および膨張弁(または減圧機構)を備えた冷却ユニットと、圧縮機および凝縮器により冷媒蒸気を圧縮して高温高圧の冷媒蒸気を高圧のまま放熱させて凝縮する排熱ユニットを有し、排熱ユニットにより液化した冷媒を冷却ユニットの減圧機構によって減圧した後、蒸発器で蒸発させることによる吸熱によって冷却する。
特開2002−277145号公報
外気などに含まれる水分が霜として蒸発器に付着または着霜すると冷却ユニットの蒸発器の熱交換面積が低下して冷却能力が低下するので、冷却動作またはサービスを中断して、蒸発器の除霜を行う。特開2002−277145号公報には、除霜ヒータで蒸発器を加熱して除霜を行うことにより、除霜時間を短くする冷凍冷蔵ショーケースが開示されている。除霜時間が短ければ、冷却動作の中断に伴なう影響を少なくできる。
第1および第2の蒸発器を、減圧機構を挟んで直列に接続したシステムは、排熱ユニットから供給される冷媒の供給方向を変えることにより、一方の蒸発器で冷却し、他方の蒸発器を冷媒の熱により除霜できる。したがって、冷媒の供給方向を変えて蒸発器を切り換えることにより連続して冷却することが可能であり、除霜運転の影響が冷却先に及ぶのを防止できる。さらに、高圧の冷媒の熱により除霜を行うことができるので、除霜ヒータが不要となる。除霜ヒータが不要なので、除霜するためにヒータの熱を蒸発器に供給する必要がなく、除霜中は各々の蒸発器毎に空気を供給するファンを停止することが可能となる。また、ファンを停止することにより、除霜中の暖かい空気が冷却先に流出するのを防止できるというメリットもある。したがって、除霜の影響が冷却先に及ぶのを防止できると共に除霜に要する電力を大幅に低減することが可能となり、冷却システムとして優れている。
しかしながら、このシステムは複数の蒸発器が必要となる。したがって、従来は、蒸発器のフィン間隔を広げるなどの工夫により耐霜性能を向上することにより単体の蒸発器を用いたシステムが採用されていた。また、近年、車戴のラジエータの製造技術の進歩などによりフィン間隔の狭いコンパクトな蒸発器が製造可能になりつつあるが、耐霜性能は劣るので冷凍システムには適用されていない。しかしながら、上記の直列に接続された複数の蒸発器に対して冷媒の向きを切り換えて使用するシステムに適用すると、フィン間隔の狭い蒸発器はコンパクトになるので設置スペースや設置コストを上げずに複数の蒸発器を取り付けできる。このため、上記の複数の蒸発器を用いたシステムを冷凍サイクルに実際に適用可能な条件が整いつつあり、霜が付いても蒸発器を切り替えることにより連続サービスが可能となるので、蒸発器単体の耐霜性能を不要にできるシステムの実用化が検討されている。その一方、複数の蒸発器を用いたシステムについては、ショーケースなどの実際の冷却装置に適用した実績がないために、システムのメリットは分かっていても実装可能な制御方法などが確立しておらず、具体的にシステムを冷却装置に実装するための技術を開発することが急務になっている。
そこで、本発明においては、複数の蒸発器を切り替えて冷却可能な冷却システムであって、チルド製品を展示するショーケースなどに実際に適用することが可能なシステムおよびその制御方法を提供することを目的としている。
複数の蒸発器を切り替え、一方で空気を冷却し、他方で除霜を行うシステムにおいては、除霜を行う蒸発器の側で熱風は不要なので、冷却空気を冷却先に送風するファンだけを設置することが可能となる。1つの案は、2つの蒸発器に対して共通のファンを設けて、ダンパにより風路を切り替えることである。しかしながら、この場合は、ダンパの締め切り性能が高くないと、締め切って除霜している蒸発器の側の圧力が高くなり、高温の空気が漏れ出す可能性が高くなる。したがって、ファンの制御は簡単であるが、ダンパの選択が難しく、高コストになり易い。
上記とは逆に、各蒸発器にファンを設ける案がある。この場合は、除霜している蒸発器に付随するファンを単純に停止すれば良く、除霜している蒸発器の側の圧力は低いので、除霜中の高温の空気が冷却側に漏れ出すこともない。しかしながら、本願の発明者らが実験したところ、除霜中にファンに着氷してしまい除霜後のサービスが円滑に進行しないという問題が発生した。1つの要因は、冷凍ショーケースなどにおいては、外気を冷却するのではなく、内気を循環するシステムが採用されるために、冷却サービス中の他方の蒸発器に供給される冷気にファンが触れてしまうことである。したがって、除霜中でもファンは冷たいままであり、そこに除霜された水分が付着するのでファンに着氷が発生する。しかしながら、本願の発明者らがさらに実験を行ったところ、ファンが凍結する現象は、ファンの上流にダンパを設けても解消されることがなかった。
そこで、本来、蒸発器を複数備えた冷却システムにおいては除霜側のファンを停止できるという予想に反して、除霜側のファンを風量の少ないモードで運転することによりファンの凍結を防止する制御方法を採用し、冷凍ショーケースなどの冷却装置に実装可能な冷却システムを提供することを可能とした。すなわち、本発明の冷却システムは、圧縮された冷媒を減圧して供給する減圧機構を挟んで直列に接続された第1の蒸発器および第2の蒸発器と、第1の蒸発器に空気を供給する第1のファンと、第2の蒸発器に空気を供給する第2のファンと、第1の蒸発器または第2の蒸発器により冷却された空気を冷却先に送風するサプライダクトと、冷却先から第1の蒸発器または第2の蒸発器に対して空気を送風するリターンダクトと、これら第1のファンおよび第2のファンを独立して、風量の少ない第1のモードと、風量の多い第2のモードとで運転可能なファン制御部とを有する。
また、本発明の冷却システムの制御方法は、圧縮された冷媒を減圧して供給する減圧機構を挟んで直列に接続された第1の蒸発器および第2の蒸発器と、第1の蒸発器に空気を供給する第1のファンと、第2の蒸発器に空気を供給する第2のファンと、第1の蒸発器または第2の蒸発器により冷却された空気を冷却先に送風するサプライダクトと、冷却先から第1の蒸発器または第2の蒸発器に空気を送風するリターンダクトと、第1の蒸発器および第1のファンが少なくとも設置された第1のダクトと、第2の蒸発器および第2のファンが少なくとも設置された第2のダクトとを有する冷却システムの制御方法であって、これら第1のファンおよび第2のファンを独立して、風量の少ない第1のモードと、風量の多い第2のモードとで運転するファン制御工程を有する。第1のモードにおいては、風量の少ない状態を実現するために、ファンを間欠運転したり、第2のモードのファンに対して低速または低い回転数で運転することが可能である。
本発明の冷却システムおよびその制御方法では、第1のモードと第2のモードのいずれかを選択して、各々のファンを独立して運転できる。このため、第1のファンおよび第2のファンのうち、圧縮された冷媒が供給されている蒸発器の側のファンを第1のモードで運転し、減圧された冷媒が供給されている蒸発器の側のファンを第2のモードで運転する制御が可能になる。このように各々のファンを制御すると、除霜側のファンは風量の少ない第1のモードで運転されるので、ファンに除霜された水分が付着したとしても、ファンの回転によって水切りされ、また、氷の成長が進まないので、凍結によるロックを防止できる。凍結防止は、ファン自体にヒータを設置して加熱することによっても可能であるが、ファンを加熱すると、ファンの温度が上がり、ヒータの発熱を止めてもファンは熱源となる。このため、蒸発器を切り換えて冷却サービスを開始する際に、ファンの熱が冷却負荷となり、冷却効率が低下する。これに対し、除霜側のファンを第1のモードで運転してもファン自体の温度は上がらず、除霜終了直後に、ファンが熱源となる不具合を防止できる。
さらに、除霜側のファンを第1のモードで、風量を低減するために断続的にまたは連続して低速で運転するので、冷却サイクルを稼動させるという点では不要なファンを稼動させるといっても、消費電力は小さく、ヒータによりファン凍結を防止するよりは消費される電力も小さい。また、ヒータ自体が不要な点でも経済的である。したがって、本発明により、除霜中のファンのロックを確実に防止できる信頼性の高い冷却システムを低コストで提供できる。そして、本発明の冷却システムと、冷却先としての収納部とを有する収納装置により、複数の蒸発器を備えたシステムにより除霜中に冷却が中断することのない平型ショーケースやオープンショーケースなどの収納装置を提供できる。
さらに、第1のファンおよび第2のファンを独立して第1のモードおよび第2のモードで運転できるので、第1のファンおよび第2のファンのうち、減圧された冷媒の供給が開始された蒸発器の側のファンを、減圧された冷媒の供給が開始された後、直ぐに第2のモードに移行するのではなく、一定期間、第1のモードで運転した後に、第2のモードに移行するという制御も行うことができる。したがって、この間、第1のファンおよび第2のファンは共に第1のモードで運転することが可能である。除霜中の蒸発器やその蒸発器が配置されているダクト内の温度は、冷却サービス側より高くなっている。このため、減圧された冷媒の供給の開始により冷却サービスに移行した直後は、冷たくない風が供給される可能性が高いので、一定期間、第1のモードで運転することにより冷却先の温度を上げないようにすることが望ましい。また、冷却開始初期に、風量の少ない第1のモードで運転することにより、蒸発器やその蒸発器が配置されているダクト内の温度を急激に低下させ、冷風を早い段階で出力させることができる。初期に第1のモードで運転する一定の期間は、時間で制御しても良く、蒸発器や蒸発器出口の冷風の温度により制御しても良い。
除霜側のファンを低速運転などの風量の少ない第1のモードで運転する場合、その差圧により冷気が除霜側をバイパスして流れるのをある程度防止できる。したがって、除霜側を分離するダンパを設けなくても冷却効率の低下を抑制できる。また、風量の少ない第1のモードでファンを運転することにより、冷却側よりも差圧は小さいので、除霜側の高温の空気が冷気側に漏れ出すのは防止される。
しかしながら、除霜側を冷却側から分離し、冷却効率の低下を防止するという点では、第1のダクトおよび第2のダクトとサプライダクトとの接続を切り替えて遮断できる出口ダンパシステムと、第1のダクトおよび第2のダクトとリターンダクトとの接続を切り替えて遮断できる入口ダンパシステムを設けることが望ましく、また、第1のダクトおよび第2のダクトのうち、圧縮された冷媒が供給されている蒸発器の側のダクトを出口ダンパシステムおよび入口ダンパシステムで遮断するダンパ制御部またはダンパ制御工程を設けることが望ましい。これらのダンパシステムにより除霜側のダンパを出入口で遮断しても、自然対流により除霜側のダクトに微量ながら冷気が入り込み、ダクトの最も入口側に近いファンが冷却される可能性があるが、除霜側のファンを第1のモードとして、低速で連続あるいは断続して運転または駆動させることによりファンの凍結は確実に防止できる。
また、ファンを風量の少ない第1のモードで運転することにより、ダンパシステムにより締め切られた除霜側の第1あるいは第2のダクト内の圧力が冷却側よりも低い状態で、除霜中の空気を循環させることができる。したがって、高温の空気をサプライダクトに漏れ出さないように除霜側のダクト内の空気を循環させ、除霜効率を向上できる。特に、出入口のダンパにより締め切られるダクト内に、蒸発器の他に霜取り用のネットなどの付属機器が配置されている場合は、それらの付属機器も合わせて除霜することが望ましい。ファンを第1のモードで運転することにより、蒸発器が自ら発熱して自身を除霜する熱を、弱い空気の流れによりダクト内に拡散して、付属機器の除霜も同時に効率良く行うことができる。
ダンパを制御することにより、減圧された冷媒の供給が開始された直後に冷却されていない風が供給されることを防止できる。すなわち、減圧された冷媒の供給の開始から一定期間経過した後に、遮断されている第1のダクトまたは第2のダクトを開放することが望ましい。
入口および出口ダンパシステムは、除霜中に凍結してもサービスを開始するときに確実に開くように、ヒータなどの加熱手段を設置しておくことが望ましい。
本発明においては、複数の蒸発器を切り換えて冷却と除霜が同時に可能な冷却システムにおいて、各々の蒸発器に設けられたファンを、独立して、風量の少ない第1のモードと風量の多い第2のモードで運転可能としている。このため、冷却サイクルを稼動させるためには本来不要な除霜側のファンを風量の少ない第1のモードで運転することにより、ファンの凍結によるロックを防止できる。したがって、複数の蒸発器を切り替えて冷却サービスをスムーズに継続することが可能となり、除霜(デフロスト)の影響を冷却先の商品などの冷却対象物に及ぼさずに、連続して冷却サービスを提供することができる。また、除霜のために、冷凍防止用のヒータをファンに付けたりする必要はなくなり、確実に稼動する経済的な冷却システムを提供できる。
以下に図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。図1に本発明に係る冷却システムが組み込まれた収納装置を、斜視図を用いて示してある。本例の収納装置1は、床置き型で上部が略長方形の開口2になったケース部3と、そのケース部3の下方に収納された冷却システム80とを有する平型ショーケースと称される装置である。この平型ショーケース1は開口2から冷凍食品やチルド製品などの商品をケース部3の内部の収納領域4に収納して冷凍した状態で貯蔵または展示できる。冷却システム80は、第1の蒸発器11および第2の蒸発器12と、冷媒を圧縮する圧縮機15と、圧縮された冷媒を通して放熱させて凝縮させる凝縮器16とを備えている。そして、第1の蒸発器11または第2の蒸発器12により冷却された冷風10を、吹出口7から収納領域4に吹出し、収納領域4を外気から遮断するエアーカーテンを形成すると共に収納領域4を冷却する。また、吹出口7に対峙する排気口8から収納領域4の空気を回収して冷却システム80により冷却し、循環する。
図2に、冷却システム80の概略構成を示し、図3にショーケース1の蒸発器が配置された位置の短辺方向Sの断面を示してある。ショーケース1は、ハウジング5の内側に冷凍物が保持される収納領域4を形成する内壁6を有し、これらの内壁6とハウジング5との間に、冷気10を冷却先である収納領域4に供給するサプライダクト33と、収納領域4から空気を冷却システム80に回収するリターンダクト34とが配置されている。
この冷却システム80は、減圧機構となる膨張弁13を挟んで直列に接続された2つの蒸発器11および12と、冷媒の供給方向を第1の蒸発器11から第2の蒸発器12、および第2の蒸発器12から第1の蒸発器11に切り換える切換弁(四方弁)14と、冷媒を圧縮する圧縮機15と、圧縮された冷媒を通して放熱させて凝縮させる凝縮器16と、これらを接続する配管系統18とを備えている。
図4に、冷却システム80の冷媒サイクルを抜き出して示してある。切換弁14および配管系統18により、凝縮器16の出力側は第1の蒸発器11および第2の蒸発器12に切り換えられるようになっており、同時に、圧縮機15の入力側は第2の蒸発器12および第1の蒸発器11に切り換えられるようになっている。したがって、図4(a)に示すように、切換弁14をモードAの状態にセットすると、凝縮器16の出力側が第2の蒸発器12に接続され、第1の蒸発器11が圧縮機15の入力側に接続される。このため、凝縮器16から出力された液冷媒(圧縮された冷媒)が第2の蒸発器12を介して減圧機構13に導かれ、減圧機構13で減圧されて第1の蒸発器11に供給される。したがって、第1の蒸発器11で冷媒が蒸発して吸熱器あるいは冷却器として機能し、ダクトを介して供給された空気を冷却する。このとき、第2の蒸発器12には減圧前の高温の液冷媒が供給され、この冷媒の熱により第2の蒸発器12が除霜される。
図4(b)に示すように、切換弁14をモードBの状態にセットすると、凝縮器16の出力側が第1の蒸発器11に接続され、第2の蒸発器12が圧縮機15の入力側に接続される。このため、凝縮器16から出力された液冷媒が第1の蒸発器11を介して減圧機構13に導かれ、減圧機構13で減圧されて第2の蒸発器12に供給される。したがって、第2の蒸発器12で冷媒が蒸発して吸熱器あるいは冷却器として機能し、ダクトを介して供給された空気を冷却する。このとき、第1の蒸発器11には減圧前の高温の液冷媒が供給され、冷媒の熱により第1の蒸発器11が除霜される。このように、冷媒の供給方向の切換により、所望の冷却能力を発揮する2つの蒸発器を交互に使用し、一方の蒸発器が除霜中であっても、他方の蒸発器で冷却または冷凍機能が維持される。
冷却システム80のダクトシステム20は、第1の蒸発器11が設置された第1のダクト31と、第2の蒸発器12が設置された第2のダクト32と、第1のダクト31および第2のダクト32の出口が連結され、第1の蒸発器11または第2の蒸発器12により冷却された空気(または冷風)10を収納領域4に送風するサプライダクト33と、第1のダクト31および第2のダクト32の入口が連結され、収納領域4から第1の蒸発器11または第2の蒸発器12に対して空気10を送風するリターンダクト34とを備えている。
第1のダクト31および第2のダクト32は、ケース部3の底側の部分が壁30に仕切られることにより形成されている。第1のダクト31の入口近傍には第1の蒸発器11に空気を供給する第1のファン41が配置され、第2のダクト32の入口近傍には第2の蒸発器12に空気を供給する第2のファン42が配置されている。また、ダクト31および32の入口にはダンパ35および36がそれぞれ設置され、ダクト31および32の出口には、ダンパ37および38がそれぞれ設置されている。したがって、第1のダクト31および第2のダクト32の内、除霜側のダクトは、出入口のダンパ37または38、および35または36を閉じることにより、冷気を供給するためのシステムから分離できる。また、それぞれのダンパ35〜38にはヒータ69が取り付けられており、開く前にヒータ69に通電することにより凍結によるロックを未然に防止できる構成となっている。
冷却システム80はコントローラ50を備えており、冷風10の温度調整を含め、切換弁14および上述した各ダンパの制御を行う。コントローラ50は、切換弁14をモードAおよびBに切り換える機能50aと、それに連動してダンパ35〜38を制御するダンパ制御機能50bと、循環ファン41および42の駆動および回転数を制御するファン制御機能50cとを備えている。ダンパ制御機能50bは、ダンパ35〜38の内、圧縮された冷媒が供給されている蒸発器、すなわち、除霜側の蒸発器が設置されたダクトの入口ダンパおよび出口ダンパを閉じ、減圧後の冷媒が供給されている蒸発器、すなわち、冷却サービスとなる蒸発器が設置されたダクトの入口ダンパおよび出口ダンパを開くように制御する。
また、ファン制御機能50cは、第1のファン41および第2のファン42を独立して、風量の少ない第1のモードと風量の多い第2のモードとで運転する。本例においては、風量の大小は、ファンの回転速度と、ファンを断続的に運転することにより設定する。第2のモードでは、ファンを定格の電圧で連続して運転し、第1のモードでは、駆動電圧を下げた状態で連続または間欠した運転を行うことにより、ファンの風量を小さくできる。ファン制御機能50cは、原則として、冷却サービスとなる蒸発器の側のファンを風量の多い第2のモードで運転し、除霜側の蒸発器の側のファンを風量の少ない第1のモードで運転する。
図5に、切換弁14のモード別の各々のダンパ35〜38とファン41および42の状態を示してある。切換弁14が切換機能50aによりモードAにセットされると、ダンパ制御機能50bにより、第1のダクト31のダンパ35および37が開き、第2のダクト32のダンパ36および38が閉じて第1のダクト31が選択される。さらに、ファン制御機能50cにより、第1のファン41が連続して駆動される(第2のモード)。これにより、第1の蒸発器11で冷却された冷風10によりショーケース1の収納領域4が冷却される。このとき、第2のダクト32はダンパ36および38により締め切られた状態になり、このダクト内の第2の蒸発器12が冷媒の熱により除霜される。また、除霜側の蒸発器12に対応する第2のファン42はファン制御機能50cにより低速で運転される(第1のモード)。
一方、切換弁14が切換機能50aによりモードBにセットされると、ダンパ制御機能50bにより、第2のダクト32のダンパ36および38が開き、第1のダクト31のダンパ35および37が閉じて第2のダクト32が選択される。さらに、ファン制御機能50cにより、第2のファン42が高速で連続して駆動される(第2のモード)。これにより、第2の蒸発器12で冷却された冷風10により、ショーケース1の収納領域4が冷却される。このとき、第1のダクト31はダンパ35および37により締め切られた状態になり、このダクト内の第1の蒸発器11が冷媒の熱により除霜される。また、除霜側の蒸発器11に対応する第1のファン41はファン制御機能50cにより低速で運転される(第1のモード)。
図6にショーケースの制御をフローチャートにより示してある。ステップ61において、現状のサービスモードを確認する。第1の蒸発器11が冷却サービスしているモードAであれば、ステップ62において第1の蒸発器11の状態を確認し、第1の蒸発器11を除霜するタイミングになると、ステップ63において、切換機能50aにより切換弁14のモードをAからBに切り換える。それと共に、ダンパ制御機能50bにより、第1のダクト31のダンパ35および37を閉じ、第2のダクト32のダンパ36および38を開き、ファン制御機能50cにより除霜側のファンとなる第1のファン41の回転数を下げて低速運転(第1のモード)し、冷却側のファンとなる第2のファン42の回転数を上げて高速運転(第2のモード)する。これにより、第1の蒸発器11ではダクト31が締め切られ、第1のファン41が低速運転された状態で除霜が始まり、第2の蒸発器12で冷却サービスを開始する。
図7に、ステップ63において、蒸発器のモードを切り替える際のさらに具体的な処理を示してある。ステップ71において、切換弁14をモードAからモードBに切り換えると、第1の蒸発器11に対して減圧された冷媒の供給が開始され、第2の蒸発器12に対して圧縮された冷媒が供給される。ステップ71と同時にまたは前後して、ステップ72において、第1の蒸発器11の側のファン41は、低速で連続または間欠運転する第1のモードに切り替わり、第2の蒸発器12の側のファン42は、定格で連続運転する第2のモードに切り替わる。また、ステップ71と同時にまたは前後して、ステップ73において、除霜側、すなわち、第1のダクト31の出入口ダンパ35および37は閉じられる。ステップ74において、第2の蒸発器12が冷えて十分に冷却された空気が出力される状態になると、ステップ75において、第2のダクト32の出入口ダンパ36および38を開けて、第2の蒸発器12を用いた冷却サービスが開始される。
冷媒の流れとしては冷却サービス側となったダクトから即座に空気を出力しないことにより、除霜中に高温になった蒸発器またはダクトから暖かい空気が出力されるのを未然に防止できる。ダンパの制御により冷却サービス開始直後に暖かい空気が出力されるのを防止する変わりに、ファンの制御により同様のことが可能である。この場合は、ステップ72においては、除霜側のファン41と冷却サービス側のファン42とを共に低速の第1のモードにセットし、ステップ73では、ダクトの出入口ダンパの開閉を切り替え、ステップ75では、冷却サービス側のファンを第2のモードの連続運転にすることができる。ダンパとファンとを同時に制御しても良い。
ステップ61において、第2の蒸発器12が冷却サービスしているモードBであれば、ステップ64において第2の蒸発器12の状態を確認し、第2の蒸発器12を除霜するタイミングになると、ステップ65において、切換機能50aにより切換弁14のモードを2から1に切り換える。それと共に、ダンパ制御機能50bにより、第2のダクト32のダンパ36および38を閉じ、第1のダクト31のダンパ35および37を開き、ファン制御機能50cにより除霜側のファンとなる第2のファン42の回転数を下げて低速運転(第1のモード)し、冷却側のファンとなる第1のファン41の回転数を上げて高速運転(第2のモード)する。これにより、第2の蒸発器12ではダクト32が締め切られ、第2のファン42が低速駆動された状態で除霜が始まり、第1の蒸発器11で冷却サービスを開始する。
ステップ65において、蒸発器のモードを切り替える具体的な処理は、図7に示した通りであり、上述した第1の蒸発器11と、第2の蒸発器12とが逆転し、それらに付随するファン、ダクトおよびダンパの動作が逆転するだけである。さらに、ステップ63および65においては、ダンパ35〜38の内、締め切った状態となっている除霜側のダンパについては、動かす前にヒータ69に通電して加熱する。これにより、除霜側のダンパが凍結していても、スムーズにダンパを操作することが可能となる。
これらの図6および図7を参照して説明した制御は、コントローラ50に搭載されるCPUを制御して各ステップを実行する命令を有するプログラムとしてROMに記録して提供することが可能であり、適当なタイミングでCPUにロードして実行することにより実現できる。また、このプログラムは、CD−ROMなどの適当な記録媒体に記録して提供したり、インターネットなどのコンピュータネットワークを介して提供することも可能である。
このように、本例の冷却システム80においては、第1の蒸発器11がサービスを行うモードAのときに、除霜側のダクト32のダンパ36および38を閉じて、第2のダクト32を締め切った状態にすると、除霜を行う第2のダクト32は、ダクトシステム20の他の部分から基本的には分離される。特に、第2のファン42は運転されるとしても風量の少ない状態なので、第2のファン42により形成される差圧は小さく、第2のダクト32の内圧は、ダクトシステム20の他の部分より小さい。したがって、除霜中の高温の空気が冷気側であるサプライダクト33に漏れ出すのは防止される。しかしながら、リターンダクト34の側においては、第1のファン41の吸引側となるので、第2のダクト32の内圧との差は小さくなり、状況によって差圧が反転することもある。したがって、入口ダンパ36によっては空気の流れを完全には防止しにくく、第2のダクト32の相対的に高温の空気と、リターンダクト34の低温の空気との間で微量な自然対流が発生しやすい。このため、リターンダクト34の冷気10が微量ながら除霜側のダクト32に侵入し、それにより入口ダンパ36の近傍に位置するファン42は除霜中も冷却される。さらに、第2のダクト32の内部は、除霜された水分が蒸発して湿度の高い状態となる。このため、ファン42は結露する。そして、ファン42を停止した状態であると、ファンの羽とファンケース(またはシュラウド)の間で結露した水が凍結し、ファンの羽が回らなくなるロック状態が発生する可能性がある。
しかしながら、除霜側のファン42を低速であっても連続または間欠的に駆動することにより、ファンの羽とファンケースの間で水が凍結するのを防止できる。したがって、凍結によるファン42のロックを未然に防止できる。除霜中のファン42は、連続して運転することが最も安全であると考えられるが、適当な間隔、たとえば、5分間隔で5秒間だけ間欠的にファン42を低速で運転するだけでも凍結によるロックを未然に防止できる。
除霜中にファンをヒータで加温して凍結を防止することも可能である。しかしながら、モードAのときに第2のファン42を加熱すると、モードBに切り換わって第2の蒸発器12がサービスを開始したときに第2のファン42が熱源となってしまい、冷却効率が低下する。ファンを駆動して凍結を防止する場合は、そのようなディメリットはない。
また、この冷却システム80においては、除霜は高温の冷媒で自発的に行われ、除霜用のヒータは不要であり、加温された空気を蒸発器に供給する必要がないので、本来、除霜のために第2のファン42を動かす必要はない。このため、ファン42を稼動することにより電力は消費されるが、低速で駆動することにより、電力消費は限られたものとなる。さらに、低速でファンを動かすことにより差圧が低くできるので、除霜中の高温の空気がサプライダクト33の側に漏出することは防止できる。また、除霜に対して基本的にファンは寄与しないシステムであるが、ファン42を駆動しているので、ダンパ36および38により締め切られた除霜側のダクト内で空気が循環し、第2の蒸発器12の近傍の空気が入れ替わる。このため、蒸発器12の高温の冷媒が供給される側が先に除霜されると、その熱により加温された空気を他の部分に循環して除霜を促進することができる。
図8に異なる冷却システム89を備えた収納装置1の、ダクト内の構成を拡大して示してある。この冷却システム89は、蒸発器11および12の下流に設置された霜取り装置83を備えている。図8では、蒸発器11の設置されたダクト31を主に示している。霜取り装置83は、ダクトの内部に冷風の流れる方向と垂直な方向に設置された6枚程度の霜取り用の金網85を備えている。冷却サービスの蒸発器11で成長した霜は、ダクト31を流れる冷風により蒸発器11からサプライダクト33の側に飛ばされることがあり、サプライダクト33の入口近傍に堆積してダクトの面積を低下させたり、ダンパ37の動作に支障が生ずる可能性がある。したがって、蒸発器11の下流に金網85を設置し、霜を金網85で捕獲するようにしている。金網85で捕獲された霜は成長して大きくなると金網85から脱落するので、開口面積の減少は防がれる。ダクト31の下面にはヒータ86が設置されており、脱落した霜はヒータによりドレン化されて排出される。また、霜取り装置83からさらに霜が流出した場合に備えて、サプライダクト33の入口付近に、堆積防止用にヒータ87が設けられている。
この冷却システム89においては、上記と同様に、蒸発器11に供給される圧縮された冷媒の熱により蒸発器11は除霜される。したがって、除霜する際に、出入口のダンパ35および37をクローズし、ファン41を低速で駆動することにより、蒸発器11から発散される熱あるいは蒸発器11により加温された空気により霜取り装置83の金網85を加温することが可能であり、蒸発器11と同時に霜取り装置83を除霜することができる。
なお、本発明の冷却システム80は、平型のショーケースなどの収納装置に限らず、空調装置などの他の冷却装置であって、複数の蒸発器毎にファンが設置された冷却システムを有する全ての装置に適用可能である。
1 収納装置
4 収納領域
11 第1の蒸発器
12 第2の蒸発器
13 減圧機構
14 切換弁
16 凝縮器
20 ダクトシステム
31 第1のダクト
32 第2のダクト
35〜38 ダンパ
80、89 冷却システム
4 収納領域
11 第1の蒸発器
12 第2の蒸発器
13 減圧機構
14 切換弁
16 凝縮器
20 ダクトシステム
31 第1のダクト
32 第2のダクト
35〜38 ダンパ
80、89 冷却システム
Claims (14)
- 圧縮された冷媒を減圧して供給する減圧機構を挟んで直列に接続された第1の蒸発器および第2の蒸発器と、
前記第1の蒸発器に空気を供給する第1のファンと、
前記第2の蒸発器に空気を供給する第2のファンと、
前記第1の蒸発器または第2の蒸発器により冷却された空気を冷却先に送風するサプライダクトと、
前記冷却先から前記第1の蒸発器または第2の蒸発器に対して空気を送風するリターンダクトと、
前記第1の蒸発器および前記第1のファンが少なくとも設置された第1のダクトと、
前記第2の蒸発器および前記第2のファンが少なくとも設置された第2のダクトと、
風量の少ない第1のモードと、風量の多い第2のモードとで、前記第1のファンおよび第2のファンを独立して運転可能なファン制御部とを有する冷却システム。 - 請求項1において、前記ファン制御部は、前記第1のモードでは、前記ファンを間欠運転するか、または、前記第2のモードのファンに対して低速で運転する、冷却システム。
- 請求項1において、前記ファン制御部は、前記第1のファンおよび第2のファンのうち、圧縮された冷媒が供給されている蒸発器の側のファンを前記第1のモードで運転し、減圧後の冷媒が供給されている蒸発器の側のファンを前記第2のモードで運転する、冷却システム。
- 請求項1において、前記ファン制御部は、前記第1のファンおよび第2のファンのうち、減圧された冷媒の供給が開始された蒸発器の側のファンを、減圧された冷媒の供給が開始された後、一定期間、前記第1のモードで運転した後に、前記第2のモードに移行する、冷却システム。
- 請求項1において、前記第1のダクトおよび第2のダクトと前記サプライダクトとの接続を切り換えて遮断できる出口ダンパシステムと、
前記第1のダクトおよび第2のダクトと前記リターンダクトとの接続を切り換えて遮断できる入口ダンパシステムと、
前記第1のダクトおよび第2のダクトのうち、圧縮された冷媒が供給されている蒸発器の側のダクトを前記出口ダンパシステムおよび入口ダンパシステムで遮断するダンパ制御部とを有する冷却システム。 - 請求項5において、前記ダンパ制御部は、減圧された冷媒の供給の開始から一定期間経過した後に、遮断されている前記第1のダクトまたは第2のダクトを開放する、冷却システム。
- 請求項5において、前記入口ダンパシステムを加熱する手段を有する冷却システム。
- 請求項1に記載の冷却システムと、前記冷却先として空気が供給される収納部とを有する収納装置。
- 圧縮された冷媒を減圧して供給する減圧機構を挟んで直列に接続された第1の蒸発器および第2の蒸発器と、前記第1の蒸発器に空気を供給する第1のファンと、前記第2の蒸発器に空気を供給する第2のファンと、前記第1の蒸発器または第2の蒸発器により冷却された空気を冷却先に送風するサプライダクトと、前記冷却先から前記第1の蒸発器または第2の蒸発器に対して空気を送風するリターンダクトと、前記第1の蒸発器および前記第1のファンが少なくとも設置された第1のダクトと、前記第2の蒸発器および前記第2のファンが少なくとも設置された第2のダクトとを有する冷却システムの制御方法であって、
これら第1のファンおよび第2のファンを独立して、風量の少ない第1のモードと、風量の多い第2のモードとで運転するファン制御工程を有する冷却システムの制御方法。 - 請求項9において、前記第1のモードでは、ファンを間欠運転するか、または、前記第2のモードのファンに対して低速で運転する、冷却システムの制御方法。
- 請求項9において、前記ファン制御工程では、前記第1のファンおよび第2のファンのうち、圧縮された冷媒が供給されている蒸発器の側のファンを前記第1のモードで運転し、減圧された冷媒が供給されている蒸発器の側のファンを前記第2のモードで運転する、冷却システムの制御方法。
- 請求項9において、前記ファン制御工程では、前記第1のファンおよび第2のファンのうち、減圧された冷媒の供給が開始された蒸発器の側のファンを、減圧された冷媒の供給が開始された後、一定期間、前記第1のモードで運転した後に、前記第2のモードに移行する、冷却システムの制御方法。
- 請求項9において、当該冷却システムは前記第1のダクトおよび第2のダクトと前記サプライダクトとの接続を切り換えて遮断できる出口ダンパシステムと、前記第1のダクトおよび第2のダクトと前記リターンダクトとの接続を切り換えて遮断できる入口ダンパシステムとを有し、
前記第1のダクトおよび第2のダクトのうち、圧縮された冷媒が供給されている蒸発器の側のダクトを前記出口ダンパシステムおよび入口ダンパシステムで遮断するダンパ制御工程を有する冷却システムの制御方法。 - 請求項13において、前記ダンパ制御工程では、減圧された冷媒の供給の開始から一定期間経過した後に、遮断されている前記第1のダクトまたは第2のダクトを開放する、冷却システムの制御方法。
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