JP2005282952A - 冷却システム - Google Patents

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

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。

本発明を適用した冷却システムが組み込まれた収納装置の斜視図である。 図１に示す冷却システムの概略を示す図である。 図１に示す収納装置の短辺方向の断面図である。 図４（ａ）は第１の蒸発器が冷却サービス中の状態（モードＡ）、図４（ｂ）は第２の蒸発器が冷却サービス中の状態（モードＢ）を示す図である。 第１の蒸発器が冷却サービス中および第２の蒸発器が冷却サービス中におけるダンパの開閉状態およびファンの駆動状態を示す図である。 冷却システムの制御を示すフローチャートである。 冷媒の供給方向を切り換えるさらに具体的な処理を示すフローチャートである。 異なる冷却システムの概略を示す図である。

符号の説明

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

Claims (14)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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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