JP2013190184A - 冷凍・冷蔵ショーケースの除霜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜運転中にヒータ熱の庫内への拡散を小さく抑えつつ、エバポレータの除霜終了のタイミングを的確に検知して除霜時間の短縮，庫内温度，商品の品温上昇を抑制できるように改良した冷凍・冷蔵ショーケースの除霜装置を提供する。
【解決手段】ケース本体の底部にエバポレータ６，およびファン７を配置し、エバポレータ６と熱交換した冷気を庫内に循環送風して保冷する冷凍・冷蔵ショーケースにおいて、除霜ヒータ９をエバポレータ６の端部から所定距離Ｌを隔ててエバポレータ６の底面側に布設するとともに、除霜の終了を検知する除霜センサ１０は、エバポレータ６の出口側端部から間隔を隔てて冷気循環ダクト４に配置し、除霜開始指令により冷凍機，およびファンを停止した上で、除霜ヒータに通電して除霜を行うものとし、ここで前記除霜センサ１０は、エバポレータ６の高さの半分より低い底部側位置に設置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケース本体の前面に開閉扉を備えたリーチイン形ショーケースを対象とする冷凍・冷蔵ショーケースの除霜装置に関する。

まず、本発明の実施対象となる扉付き冷凍・冷蔵ショーケースの構成を図３に示す。図３において、１は断熱筐体になる前面開放形ケース本体の外箱、２は外箱１の前面に配した扉、３はケース本体の内箱、４は庫内の商品陳列室５を包囲して外箱１と内箱との間に画成した冷気循環ダクト、６は外箱１の底部に配したエバポレータ（フィン−チューブ形の蒸発器）、７はエバポレータ６の冷気入口側（風上側）に配したファン、８は上下段に並べて商品陳列室５に架設した陳列棚である。

上記構成になる冷凍・冷蔵ショーケースの保冷動作は周知の通りであり、保冷運転時に冷凍機，ファン７を運転することにより、エバポレータ６と熱交換した冷気が図示矢印のように冷気循環ダクト４を通流し、庫内の天井部に開口した冷気循環ダクト４の冷気吹出口４ａから下方の吸込口４ｂに向け、扉２の内側に冷気エアカーテンを吹き出し形成して庫内の陳列棚８に搭載した商品（不図示）を保冷する。

一方、上記のショーケースは、保冷運転中に庫内を循環する冷気，および扉２の開け，閉めに伴って庫内に侵入する外気に含まれている湿気でエバポレータ６には霜が発生し、保冷運転時間の経過とともにエバポレータ６の内部（フィン，および冷媒が通流するチューブの表面）に付着堆積した霜の層が冷気の流れを妨げることになるため、通常は１日に２回程度の時間サイクルで冷凍機の運転を一旦停止してエバポレータ６に付着堆積した霜を除霜するようしている。なお、フィン−チューブ形の前記エバポレータ６は、図４で示すように循環気流の流れに沿って多数枚配置したフィン６ａに冷媒チューブ６ｂを蛇行状に配管した構造になり、通常は冷凍機のコンデンシングユニットから供給する液冷媒をエバポレータ６の冷媒導入側（冷気流の出口側）から冷媒チューブ６ｂに導入している。

また、エバポレータの除霜方法としては、エバポレータの冷気入口（風上側）とファンと間に除霜ヒータを布設し、除霜開始指令により冷凍機の運転を停止するとともに、ファンを継続運転した状態で除霜ヒータに通電し、そのヒータ熱で加熱した暖気をエバポレータに導風して霜を融解させる除霜方式（通称「ファンデフロスト方式」と呼ばれる）や、図４のようにエバポレータ６の底面側に除霜ヒータ９を布設し、除霜時には冷凍機，およびファン７の運転を停止した上で除霜ヒータ９を通電し、エバポレータ６を直接ヒータ加熱して除霜を行う除霜方式（通称「炙り出しデフロスト方式」と呼ばれる）が知られる。

また、この除霜運転の開始，終了、および保冷運転再開の運転制御を自動的に行うために、通常はタイマ制御などにより所定の時刻に除霜を開始し、除霜終了のタイミング判定はエバポレータ６に付設してその温度を検知する除霜センサ（温度検出センサ）の温度検知信号を基に行うようにしており、この除霜センサの設置場所について、図４に示すように除霜センサ１０をエバポレータ６の内部（冷気の出口側付近）に設けた取付金具に取り付け、エバポレータ６に付着堆積している霜の除霜進行（除霜が進行してエバポレータに付着している霜の溶け残りが無くなると除霜センサ１０の検知温度が上昇する）を検知するようにした除霜検知方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１００９９４号公報

ところで、前記特許文献１に記載の除霜装置には次記のような課題がある。
先ず、ファンを回転したまま除霜を行うと、除霜ヒータで加熱された暖気がファンにより庫内を強制循環するので庫内に陳列した商品の品温上昇が大きくなる。また、除霜センサをエバポレータの内部に設置して直接検知するようにした配置構造（図４参照）では、除霜センサ１０による着霜の検知位置と霜が多く融け残る箇所とが一致しないことがある。そのために、実際の運用面では除霜終了のタイミングを検知する除霜センサの設定温度に余裕を持たせて予め高めに設定する必要がある。さらに除霜センサ１０を取付金具に取り付けてエバポレータ６の内部に設置した構造では、取付金具自身にも着霜して除霜センサ１０の周域に堆積する霜の量が他の範囲よりも多くなる。その結果、除霜センサ１０にて除霜終了を検知するタイミングが遅れ、エバポレータの除霜時間が必要以上長引いて庫内温度，商品の品温上昇が一層大きくなってしまう。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決して除霜運転中にヒータ熱の庫内への拡散を小さく抑えつつ、エバポレータの除霜終了のタイミングを的確に検知して除霜時間の短縮，庫内温度，商品の品温上昇を抑制できるように改良した冷凍・冷蔵ショーケースの除霜装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ケース本体の底部にエバポレータ，およびファンを配置し、エバポレータと熱交換した冷気を庫内に循環送風して陳列商品を保冷する冷気循環式の冷凍・冷蔵ショーケースにおいて、除霜ヒータをエバポレータの端部から所定距離を隔ててエバポレータの底面側に布設するとともに、除霜の終了を検知する除霜センサは、エバポレータの冷媒入口側端部から間隔を隔てて冷気循環ダクト内に配置し、除霜開始指令により冷凍機，およびファンを停止した上で、除霜ヒータに通電して除霜を行うものとし（請求項１）、ここで冷気循環ダクト内に配置した前記除霜センサは、エバポレータの高さの半分より低い底部側に設置する（請求項２）。

上記構成の除霜装置によれば、除霜運転時に除霜ヒータにより加熱された暖気が上昇気流となってエバポレータの内部に拡散し、エバポレータの冷媒チューブ，フィンの表面に付着堆積した霜を融解する（「炙り出しデフロスト」）。この場合に除霜運転中はファンが停止しているので、エバポレータから周囲に拡散した暖気が冷気循環ダクトを経由して庫内側に強制循環送風されることがなく、庫内に陳列した商品の品温上昇が抑制される。

一方、冷凍機を運転するショーケースの保冷運転状態では、エバポレータの内部に配管した冷媒チューブは冷媒の流出側に比べて導入側の方が冷えることから、エバポレータのフィン，冷媒チューブに付着する霜の発生量は冷媒の出口側よりも入口側領域の方が多くなり、これに加えて除霜ヒータを前記のようにエバポレータの端部から所定距離を隔てた内側の底面に布設したことにより、除霜運転時にはエバポレータの冷媒入口側端部、特に上昇気流となって拡散する除霜暖気の流れの死角となる下半部における除霜の進行が遅くなる。したがって、この下半部に対応してエバポレータの冷媒入口側端に連なる冷気循環ダクト内の下部（底部側）には、融け残りした霜の冷熱を受けて低温空気が滞留する「冷気溜まり」が発生する。なお、エバポレータ内部の霜の融け残りが消失すると、冷気循環ダクト内の温度も上昇してこの「冷気溜まり」は消滅するようになる。

そこで、前記の「冷気溜まり」が生じる冷気循環ダクト内の底部に位置を合わせて除霜センサを設置することにより、エバポレータの着霜が殆ど消失した除霜終了のタイミングを的確に検知して除霜ヒータの通電を停止し、必要以上に除霜時間を長引かせることなく、ショーケースを除霜運転から保冷運転に復帰させることができる。

本発明の実施例に係わる除霜装置によるエバポレータ，除霜ヒータ，除霜センサの配置構成を表す図である。 図１の除霜装置によるショーケースの保冷，除霜運転制御を表すタイムチャートである。 本発明の実施対象となる冷凍・冷蔵ショーケース全体の構成断面図である。 図３のショーケースに備えた従来の除霜装置の配置構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図３，図４に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
図示実施例におけるエバポレータ６，ファン７の配置構成は図４に示した従来構造と同様であるが、除霜ヒータ９，および除霜センサ１０については、その設置位置を次記のように規定している。すなわち、除霜ヒータ９は従来における「炙り出しデフロスト方式」と同様にエバポレータ６の底面側に布設されているが、その布設範囲は図１で表すようにエバポレータ６の冷媒入口側端部から内側に所定距離Ｌ（３０〜８０mm）を隔てた領域に規定して布設されている。また、除霜センサ１０は、エバポレータ６の冷媒入口側端から間隔を隔てて該冷媒入口端に連なる冷気循環ダクト４内に配置されており、詳しくはエバポレータ６の冷気出口側端部から上方に向かう冷気循環ダクト４のコーナー部分で、かつエバポレータ６の高さｈの半分の高さよりも低い底部側の位置に定めて配置されている。

また、図２のタイムチャートで表すように、ショーケースの保冷運転中は、冷凍機をサーモサイクル運転、ファン７を継続運転し、除霜ヒータ９は非通電（ＯＦＦ）である。この運転状態からタイマ制御により除霜指令が与えられると、冷凍機，およびファン７の運転を停止するとともに、除霜ヒータ９を通電（ＯＮ）する。これにより、除霜ヒータ９により加熱された暖気が図示矢印（除霜暖気の流れ）で表すように、上昇気流となってエバポレータ６の内部に拡散し、エバポレータ６のフィン６ａ，冷媒チューブ６ｂの表面に付着堆積している霜を融解させる。なお、霜の融解により生じた除霜水はドレンとなってエバポレータ６の内部から流出し、図示しないドレン排水口を通じて排水処理される。

一方、エバポレータ６に配管した冷媒チューブ６ｂについては、冷凍機から供給する液冷媒の流出側に比べて導入側の方が冷えることから、保冷運転中にエバポレータ６の内部（フィン６ａ，冷媒チューブ６ｂ）に付着堆積する霜の量は冷気流の入口側（冷媒の流出側）よりも冷気の出口側（冷媒の導入側）の方が多くなり、これに加えて前記のように除霜ヒータ９をエバポレータ６の端部から所定距離Ｌを隔てた内側の底面域に布設したことにより、除霜運転時にはエバポレータ６の冷媒入口側端部、特に上昇気流となって拡散する除霜暖気の流れ（図１の矢印）の死角になる下半部は、他の部分よりも霜の融解が遅れてこの下半部における除霜の進行が遅くなる。このために、エバポレータ６の前記下半部に対応して該エバポレータの冷媒入口側端部に連なる冷気循環ダクト４のコーナー下部（ダクト４の底部側）には、霜の融け残りによる冷熱を受けて図示のような「冷気溜まり」が発生する。なお、この「冷気溜まり」は、エバポレータ６の除霜が進んで霜の融け残りが無くなると、冷気循環ダクト４の空気温度も上昇して自然に消滅するようになる。

したがって、この「冷気溜まり」の発生箇所に位置を合わせて除霜センサ１０を設置しておけば、エバポレータ６の最後まで融け残っていた霜の融解に伴う「冷気溜まり」の消滅に伴い、除霜センサ１０の検出温度が急速に上昇するので、この検出温度の上昇を捕らえることでエバポレータ６の除霜終了のタイミングを的確に検知することかできる。

これにより、必要以上に除霜時間を長引かせることなく、ショーケースを除霜運転から保冷運転に復帰させることができる。また、除霜センサ１０を冷気循環ダクト内に配置したことにより、図４で述べた従来の配置構成のようにエバポレータの内部に設けたセンサ取付金具を必要とせずに簡単に設置できる。

なお、本発明の除霜装置による前記効果は、発明者等が行った実機テストの検証結果でも評価が確認されている。

１ ケース本体の外箱
２ 扉
４ 冷気循環ダクト
６ エバポレータ
６ａ フィン
６ｂ 冷媒チューブ
７ ファン
９ 除霜ヒータ
１０ 除霜センサ

Claims (2)

1. ケース本体の底部にエバポレータ，およびファンを配置し、エバポレータと熱交換した冷気を庫内に循環送風して陳列商品を保冷する冷気循環式の冷凍・冷蔵ショーケースにおいて、
   除霜ヒータをエバポレータの端部から所定距離を隔ててエバポレータの底面側に布設するとともに、除霜の終了を検知する除霜センサはエバポレータの冷媒入口側端部から間隔を隔ててエバポレータの端部に連なる冷気循環ダクト内に配置し、除霜開始指令により冷凍機，およびファンを停止した上で、除霜ヒータに通電して除霜を行うことを特徴とする冷凍・冷蔵ショーケースの除霜装置。
2. 請求項１に記載の除霜装置において、冷気循環ダクト内に配置した除霜センサを、エバポレータの高さの半分より低い底部側に設置したことを特徴とする冷凍・冷蔵ショーケースの除霜装置。