JP2015218966A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】霜が付着していると誤判断してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制すること。【解決手段】蒸発器を有する冷却機と、蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサと、庫内温度を検出する庫内温度センサと、制御部と、を備え、制御部は、蒸発器に霜が付着しているか否かを庫内温度センサによって検出された庫内温度と蒸発器温度センサによって検出された温度とに基づいて判断する判断処理と、判断処理によって霜が付着していると判断されたことに応じて、冷却機を除霜運転する不定期除霜運転処理と、を実行する、冷却装置。【選択図】図４

Description

冷却機を除霜運転する技術に関する。

従来、庫内を冷却するオープンショーケースにおいて、霜が付着しているか否かを判断し、霜が付着していると判断した場合に除霜運転を行う技術が知られている。例えば、インナダクトから吹き出される風量に基づいて霜付量を推定し、最適な除霜開始タイミングを求める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、送風機におけるファン回転数が予め設定した回転数よりも小さくなったことで、冷却器に所定量の着霜が生じたことを感知して、除霜動作を開始させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−２９６６４６号公報 特開平９−０７９７１０号公報

しかしながら、上述した従来の技術によると、霜が付着しているか否かをインナダクトから吹き出される風量やファン回転数などから判断しているため、冷気の吹き出し口や吸い込み口が詰まったり塞がれたりするなど、霜の付着とは無関係な部位で流路抵抗が変化した場合にも霜が付着していると誤判断してしまう虞がある。霜が付着していると誤判断してしまうと無駄に除霜運転が行われてしまうので庫内冷却効率が低下する。

本明細書では、霜が付着していると誤判断してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制する技術を開示する。
また、本明細書では、霜付量が許容できる程度であるにもかかわらず冷却機を除霜運転してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制する技術を開示する。

本明細書によって開示される冷却装置は、蒸発器を有する冷却機と、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサと、庫内温度を検出する庫内温度センサと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記蒸発器に霜が付着しているか否かを前記庫内温度センサによって検出された庫内温度と前記蒸発器温度センサによって検出された温度とに基づいて判断する判断処理と、前記判断処理によって霜が付着していると判断されたことに応じて、前記冷却機を除霜運転する不定期除霜運転処理と、を実行する。

蒸発器に霜が付着していると庫内冷却効率が低下するので庫内温度が高くなる。また、蒸発器に霜が付着していると蒸発器の温度が低くなる。このため、庫内温度センサによって検出された温度と蒸発器温度センサによって検出された温度とに基づくことにより、霜が付着しているか否かを判断することができる。この判断ではインナダクトから吹き出される風量やファン回転数などを用いないため、霜の付着とは無関係な部位で流路抵抗が変化した場合に霜が付着していると誤判断してしまうことを抑制できる。よって上記冷却装置によると、霜が付着していると誤判断してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制することができる。

また、前記制御部は、前記判断処理において、前記庫内温度センサによって検出された庫内温度が庫内設定温度に対して第１の基準値以上高く、且つ、前記蒸発器温度センサによって検出された温度が第２の基準値以下である場合に霜が付着していると判断してもよい。

霜が付着している場合は庫内温度センサによって検出される温度が庫内設定温度に対して第１の基準値以上高くなり、且つ、蒸発器温度センサによって検出される温度が第２の基準値以下になる。このため、庫内温度センサによって検出された温度が庫内設定温度に対して第１の基準値以上高く、且つ、蒸発器温度センサによって検出された温度が第２の基準値以下であるかを判断することにより、霜が付着しているか否かを判断することができる。

また、前記制御部は、前記庫内温度センサによって検出された庫内温度を監視して、庫内温度が冷却開始温度まで上昇すると前記冷却機の運転を開始し、庫内温度が前記冷却開始温度より低い冷却抑制温度まで低下すると前記冷却機の運転を抑制する制御処理を実行し、前記不定期除霜運転処理において、前記判断処理によって霜が付着していると判断された後に前記冷却機が基準時間以上連続して運転された場合に前記冷却機を除霜運転してもよい。

霜が付着している場合であってもその後に霜が成長していなければ除霜運転する必要はないといえる。ところで、霜が成長している場合は庫内冷却効率が低下するので冷却機の運転時間が長くなる。つまり、冷却機の運転時間が長い場合は霜が成長している可能性が高い。上記冷却装置によると、冷却機が基準時間以上連続して運転された場合に冷却機を除霜運転するので、霜が成長していないにも関わらず冷却機を除霜運転してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制することができる。

また、前記制御部は、タイマーによって時間をカウントし、一定時間が経過する毎に前記冷却機を除霜運転する定期除霜運転処理と、前記不定期除霜運転処理を実行した場合に前記タイマーをリセットするリセット処理と、を実行してもよい。

不定期除霜運転を行った場合、タイマーをリセットしないと、不定期除霜運転処理によって冷却機を除霜運転してから一定時間が経過する前に自動除霜運転によって次の除霜運転が行われてしまうので効率が悪い。上記冷却装置によると、不定期除霜運転処理を実行した場合はタイマーをリセットするので、一定時間が経過する前に自動除霜運転によって次の除霜運転が行われてしまうことによる効率の悪化を抑制できる。

また、本明細書によって開示される冷却装置は、冷却機と、庫内温度を検出する庫内温度センサと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記庫内温度センサによって検出された庫内温度を監視して、庫内温度が冷却開始温度まで上昇すると前記冷却機の運転を開始し、庫内温度が前記冷却開始温度より低い冷却抑制温度まで低下すると前記冷却機の運転を抑制する制御処理と、一定時間が経過する毎に前記冷却機を除霜運転する定期除霜運転処理であって、前記冷却機の運転率の変化幅が基準値以下である場合は前記一定時間が経過しても除霜運転しない定期除霜運転処理と、を実行する。

上記冷却装置によると、一定時間が経過する毎に冷却機を除霜運転する場合に、冷却機の運転率の変化幅が基準値以下である場合は一定時間が経過しても冷却機を除霜運転しないので、霜付量が許容できる程度であるにもかかわらず冷却機を除霜運転してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制することができる。

上記の冷却装置によると、霜が付着していると誤判断してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制することができる。

また、上記の冷却装置によると、霜付量が許容できる程度であるにもかかわらず冷却機を除霜運転してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制することができる。

実施形態１に係るオープンショーケースの断面図。 オープンショーケースの電気的構成を示すブロック図。 庫内温度の変化を示すグラフ。 強制除霜運転を説明するための模式図。 強制除霜運転が行われるタイミングを説明するための模式図。 実施形態２に係る圧縮機の運転状態が安定な場合を示す模式図。 圧縮機の運転状態が不安定な場合を示す模式図。 実施形態３に係るオープンショーケースの機械室を示す模式図。 実施形態４に係る庫内ファン及び圧縮機の運転を示す模式図。 庫内ファン及び圧縮機の運転の他の例を示す模式図。 従来のオープンショーケースにおける庫内温度及び蒸発器温度の変化を示す模式図。 実施形態５に係るオープンショーケースにおける庫内温度及び蒸発器温度の変化を示す模式図。

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図５によって説明する。
（１）オープンショーケースの構成
先ず、図１を参照して、実施形態１に係る冷却装置としてのオープンショーケース１の構成について説明する。以降の説明では図１において紙面左側をオープンショーケース１の前側、紙面右側を後側というものとする。

オープンショーケース１は、前側が開放されている冷却庫１０を構成する本体部１１と、本体部１１の下方に設けられている機械室１２とを備えている。本体部１１の内側には庫内底板１３、背面パネル１４、及び、庫内上板１５が設けられている。これらの板及びパネルと本体部１１とによって循環通気路１６が形成されている。また、背面パネル１４の前側には商品を陳列するための棚１７が上下方向に離間して複数取り付けられている。

本体部１１の底面と庫内底板１３との間には庫内ファン１８、蒸発器１９、庫内温度センサ２０、及び、蒸発器１９の温度を検出するための図示しない蒸発器温度センサ２７（図２参照）が設けられている。図１に示すように庫内温度センサ２０は庫内ファン１８と蒸発器１９との間に設けられている。

庫内底板１３の前側には庫内の空気を循環通気路１６内に吸い込むための吸込口２１が設けられている。また、庫内上板１５の前側には循環通気路１６内の空気を庫内に吹き出すための吹出口２２が設けられている。庫内ファン１８が回転すると庫内の空気が吸込口２１から循環通気路１６内に吸い込まれる。吸い込まれた空気は蒸発器１９によって冷却され、吹出口２２から庫内に吹き出される。

図１に示すように吹出口２２は吸込口２１に向かって空気を吹き出すように設けられており、吹出口２２から吸込口２１に向かって吹き出された空気によってエアカーテンが形成される。また、背面パネル１４には図示しない複数の穴が設けられており、循環通気路１６を流れる空気はその穴からも庫内に流入する。

機械室１２には圧縮機２３、凝縮器２５、凝縮器２５と蒸発器１９とを接続するキャピラリチューブ２４、凝縮器２５を冷却する凝縮器ファン２６などが設けられている。圧縮機２３、凝縮器２５、キャピラリチューブ２４、蒸発器１９、及び、凝縮器ファン２６は冷却機を構成している。

（２）オープンショーケースの電気的構成
次に、図２を参照して、オープンショーケース１の電気的構成について説明する。オープンショーケース１は制御部３０を備えている。制御部３０には前述した圧縮機２３、庫内ファン１８、庫内温度センサ２０、凝縮器ファン２６、及び、蒸発器温度センサ２７が電気的に接続されている。

制御部３０はＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３などを備えて構成されている。ＣＰＵ３１はＲＯＭ３２に記憶されている制御プログラムを実行することによってオープンショーケース１の各部を制御する。ＲＯＭ３２には制御部３０によって実行される制御プログラムや制御に用いられる各種のデータなどが記憶されている。ＲＡＭ３３はＣＰＵ３１が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。

（３）温度制御処理
次に、図３を参照して、制御部３０によって実行される温度制御処理について説明する。制御部３０は庫内温度センサ２０によって検出される庫内温度を監視して、庫内温度が予め設定されている冷却開始温度まで上昇すると圧縮機２３の運転を開始する。圧縮機２３の運転を開始すると庫内温度が徐々に低下する。制御部３０は庫内温度が冷却開始温度より低い冷却抑制温度まで低下すると圧縮機２３の運転を停止する。圧縮機２３の運転を停止すると庫内温度が徐々に上昇する。この繰り返しによって庫内温度が冷却開始温度と冷却抑制温度との間に維持される。温度制御処理は制御処理の一例である。

ここで、圧縮機２３の運転を開始することは冷却機の運転を開始することの一例である。また、圧縮機２３の運転を停止することは冷却機の運転を抑制することの一例である。なお、圧縮機２３の運転を完全に停止するのではなく、冷却効果を下げて運転することによって圧縮機２３の運転を抑制してもよい。

（４）除霜運転
次に、除霜運転について説明する。除霜運転とは、圧縮機２３の運転を停止し、庫内ファン１８を回転させて蒸発器１９に送風することによって蒸発器１９に付着している霜を溶かすことをいう。実施形態１に係るオープンショーケース１では除霜運転の種類に自動除霜運転と強制除霜運転との２つがある。以下、具体的に説明する。

（４−１）自動除霜運転
自動除霜運転は蒸発器１９に霜が付着しているか否かによらず一定周期で行われる除霜運転である。制御部３０はタイマーによって時間をカウントし、一定時間が経過すると除霜運転を行う。そして、制御部３０は除霜運転が完了するとタイマーをリセットする。この繰り返しによって一定周期で除霜運転が行われる。以降の説明では上述したタイマーのことを自動運転タイマーという。制御部３０が冷却機を自動除霜運転する処理は定期除霜運転処理の一例である。

（４−２）強制除霜運転
次に、図４を参照して、強制除霜運転について説明する。オープンショーケース１は正面が開放されているので、周囲の環境の湿度が高く空気中の水分が多いと自動除霜運転が始まる前に蒸発器１９の霜付量が許容範囲を超えてしまう場合がある。霜付量が許容範囲を超えてしまうと冷却能力の低下だけではなく、冷却不能となる蒸発器１９の目詰りを起こすことがある。

この場合、自動除霜運転の周期を短くすることによって霜付量が許容範囲を超えないようにすることも可能であるが、そのようにすると除霜運転が頻繁に行われてしまうため効率が悪い。そこで、制御部３０は蒸発器１９に霜が付着しているか否かを判断し、霜が付着していると判断した場合は、自動除霜運転とは別に強制除霜運転を行う。制御部３０が冷却機を強制除霜運転する処理は不定期除霜運転処理の一例である。

先ず、蒸発器１９に霜が付着しているか否かの判断について説明する。蒸発器１９に霜が付着すると冷却能力が低下するため庫内温度が高くなる。逆にいうと、庫内温度が高い場合は霜が付着している可能性が高い。ただし、オープンショーケース１の場合は庫内温度が周囲の温度などの外的要因に影響され易いので、霜が付着しているか否かを庫内温度だけから判断すると誤判断する虞がある。

また、蒸発器１９に霜が付着すると蒸発器１９の温度が低くなる。逆にいうと、蒸発器１９の温度が低い場合は霜が付着している可能性が高い。ただし、霜が付着していなくても蒸発器１９の温度が低くなる可能性もあるので、霜が付着しているか否かを蒸発器１９の温度だけから判断すると誤判断する虞がある。

そこで、制御部３０は、霜が付着しているか否かを誤判断してしまうことを抑制するために、庫内温度が高く、且つ、蒸発器１９の温度が低い場合に霜が付着していると判断する。具体的には、制御部３０は以下の２つの条件が両方満たされている場合に霜が付着していると判断する。この判断は判断処理の一例である。

（条件１）庫内温度センサ２０によって検出された庫内温度が庫内設定温度より第１の基準値（例えば５℃）以上高い。
（条件２）蒸発器温度センサ２７によって検出された温度が第２の基準値（例えば−１０℃）以下。

ただし、霜が付着していても圧縮機２３の停止中に庫内ファン１８からの送風によって徐々に解ける可能性があるので、その後に霜が成長していなければ除霜運転を行う必要はないといえる。そこで、制御部３０は強制除霜運転を行うか否かを２段階で判断する。具体的には、制御部３０は先ず上述した条件１及び条件２が満たされているか否かを判断する（第１段階）。制御部３０は、条件１及び条件２が満たされていると判断した場合は、その後に霜が成長しているか否かを判断する（第２段階）。霜が成長しているか否かの判断についての説明は後述する。そして、制御部３０は霜が成長していると判断した場合に強制除霜運転を行う。

次に、上述した霜が成長しているか否かの判断について説明する。霜が成長していると庫内温度が下がり難いので圧縮機２３が連続して運転される時間が長くなる。そこで、制御部３０は上述した条件１及び条件２の両方が成立すると、圧縮機２３の運転時間を計測するタイマーのカウントを開始する。そして、制御部３０は上述した条件１及び条件２が満たされたまま圧縮機２３が一定時間（例えば３０分）以上連続して運転された場合に、霜が成長していると判断する。この一定時間は基準時間の一例である。以降の説明では圧縮機２３の運転時間を計測するためのタイマーのことを運転時間計測タイマーという。

ここで、条件１及び条件２の両方が成立したとき、圧縮機２３が運転中である場合もあるし停止中である場合もある。制御部３０は圧縮機２３が運転中である場合はその運転が停止した後、次回運転が開始されるときに運転時間計測タイマーのカウントを開始するものとする。また、制御部３０は、条件１及び条件２の両方が成立したときに圧縮機２３が運転中でない場合は、次回運転が開始されるときに運転時間計測タイマーのカウントを開始するものとする。

次に、図５を参照して、強制除霜運転が行われるタイミングについてより具体的に説明する。ここでは図５に示す時点Ｔ２において条件１及び条件２の両方が成立したとする。そして、付着している霜が成長していることにより、その直後の圧縮機２３の運転時間が一定時間に達したとする。この場合、制御部３０は運転時間が一定時間に達したタイミング（図中の時点Ｔ３）で圧縮機２３の運転を停止し、強制除霜運転を行う。強制除霜運転によって霜が溶けると庫内温度が下がり易くなるので、期間Ｔ３以降の圧縮機２３の運転時間は再び短くなる。

（４−３）自動除霜運転と強制除霜運転との関係
次に、上述した図５を参照して、自動除霜運転と強制除霜運転との関係について説明する。図５では時点Ｔ１において自動除霜運転が行われたものとする。そして、次に自動除霜運転が行われるタイミングは時点Ｔ４であるとする。制御部３０は、強制除霜運転を行った場合は前述した自動運転タイマーをリセットする。このため次に自動除霜運転を行うタイミングは時点Ｔ３から一定時間が経過したタイミングとなり、時点Ｔ４では自動除霜運転は行われないことになる。

（５）実施形態の効果
以上説明した実施形態１に係るオープンショーケース１によると、蒸発器１９に霜が付着しているか否かを庫内温度センサ２０によって検出された温度と蒸発器温度センサ２７によって検出された温度とに基づいて判断する。この判断ではインナダクトから吹き出される風量やファン回転数などを用いないため、霜の付着とは無関係な部位で流路抵抗が変化した場合に霜が付着していると誤判断してしまうことを抑制できる。よってオープンショーケース１によると、霜が付着していると誤判断してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制することができる。

更に、オープンショーケース１によると、庫内温度センサ２０によって検出された温度が庫内設定温度に対して第１の基準値（例えば５℃）以上高く、且つ、蒸発器温度センサ２７によって検出された温度が第２の基準値（例えば−１０℃）以下であるかを判断することにより、霜が付着しているか否かを判断することができる。

更に、オープンショーケース１によると、霜が付着していると判断しても直ちに冷却機を除霜運転するのではなく、その後に圧縮機２３が一定時間（基準時間）以上連続して運転された場合に除霜運転するので、霜が成長していないにも関わらず冷却機を除霜運転してしまうことによる無駄な除霜運転を抑制することができる。これにより庫内冷却効率が低下してしまうことをより抑制することができる。

更に、オープンショーケース１によると、強制除霜運転を行った場合は自動運転タイマーをリセットする。強制除霜運転を行った場合、自動運転タイマーをリセットしないと、除霜運転を行ってから一定時間が経過する前に自動除霜運転によって次の除霜運転が行われてしまうので効率が悪い。オープンショーケース１によると、強制除霜運転を行った場合は自動運転タイマーをリセットするので、一定時間が経過する前に自動除霜運転によって次の除霜運転が行われてしまうことによる効率の悪化を抑制できる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図６ないし図７によって説明する。
前述した実施形態１で説明したように自動除霜運転では蒸発器１９に霜が付着しているか否かによらず一定周期で除霜運転が行われるため、除霜運転が必要ない場合であっても自動的に実行される。この場合、短時間ではあるものの、冷却運転が停止しているので商品の温度が上がってしまうことは避けられない。

例えば特開平０３−１４４２７４号公報には、ショーケースにおいて、ドアの開閉時間を積算する積算タイマや営業時間内／外の運転切替スイッチなどを備え、除霜運転周期を適正化することが記載されている。しかしながら、この場合は人為的に運転切替スイッチの操作が必要であり、スイッチ操作を忘れてしまう可能性がある。また、２４時間営業の店舗では営業時間内／外の運転切替ができない場合がある。

また、一般的な冷蔵庫では下記の条件を全て満たすと除霜運転をキャンセルするが、周囲の温度を検知するセンサが必要であり、扉の開閉も判定の材料としていることから、オープンショーケースには適用できない。
・周囲温度２５℃以上
・庫内設定温度２℃以上
・電源オンあるいはデフロスト後の冷却運転から圧縮機が１回以上オフ（下限まで冷却）
・扉開閉がない

そこで、実施形態２に係る制御部３０は、自動除霜運転において、蒸発器１９への霜付量が許容できる程度であるか否かを冷却機の運転状態に基づいて判断し、霜付量が許容できる程度である場合は一定時間が経過しても冷却機を除霜運転しない。以下、具体的に説明する。

図６は、圧縮機２３の運転時間と停止時間とが一定で繰り返される安定した運転状態を示している。安定した運転状態であれば圧縮機２３の運転中に付着した霜は圧縮機２３の停止中に全て解けていると考えられる、あるいは、多少の霜が残っているとしても圧縮機２３の運転時間に変化がないことから霜付量は許容できる程度であると考えられる。この場合は自動除霜運転を行うタイミングに達したときに除霜運転を行うと、霜付量が許容できる程度であるにもかかわらず除霜運転を行うことになり効率が悪い。

これに対し、図７は圧縮機２３の運転状態が不安定な場合を示している。ここで圧縮機２３の運転状態が不安定とは、運転時間や停止時間が安定していない、あるいは、運転時間が徐々に伸びているような状態をいう。霜付量が多いと冷却効率が変化することによって圧縮機２３の運転時間や停止時間が不安定になる。つまり、圧縮機２３の運転状態が不安定な場合は、許容できない程度の霜が付着していると考えられる。このためこの場合は自動除霜運転を行うタイミングに達すると除霜運転を行うことが望ましい。

そこで、制御部３０は、自動除霜運転を行うタイミングに達すると、圧縮機２３の運転状態が安定しているか否かを判断する。具体的には、制御部３０は、圧縮機２３の運転を開始してから運転を停止し、その後に運転を開始するまでを１サイクルとし、自動除霜運転を行うタイミングに達すると、過去の直近の３サイクルのうち運転率が最も大きいサイクルの運転率と運転率が最も小さいサイクルの運転率との差（変化幅）が基準値（例えば３％）以下であるか否かを判断する。ここで運転率は以下の式１によって表されるものとする。
運転率＝運転時間／（運転時間＋停止時間） ・・・ 式１

そして、制御部３０は運転率の変化幅が３％以下であれば安定していると判断し、３％を超えている場合は不安定と判断する。制御部３０は、運転状態が安定していると判断した場合はそのタイミングでの自動除霜運転を行わない（図６の時点Ｔ１）。一方、運転状態が不安定と判断した場合は、制御部３０はそのタイミングで自動除霜運転を行う（図７の時点Ｔ２）。

以上説明した実施形態２に係るオープンショーケースによると、一定時間が経過する毎に冷却機を除霜運転する場合に、圧縮機２３の運転率の変化幅が基準値（例えば３％）以下である場合は一定時間が経過しても冷却機を除霜運転しないので、霜付量が許容できる程度であるにもかかわらず冷却機を除霜運転してしまうことによって庫内冷却効率が低下してしまうことを抑制することができる。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図８によって説明する。
図８を参照して、実施形態３に係るオープンショーケースの機械室１２の構成について説明する。実施形態３に係るオープンショーケースの機械室１２には前述した圧縮機２３や凝縮器２５などの他に、ドレンパン４１、蒸発体４２、強制蒸発用送風ファン４３、水位検知センサ４４、及び、図示しないブザーが設けられている。

オープンショーケースは正面に扉がないため外気の流入が多い。このため蒸発器１９に付着する霜の量が多く、除霜運転によって霜を溶かしたときに出る排水も多量となる。しかしながら、オープンショーケースの設置場所には排水設備がないことが多い。このため一般にオープンショーケースではドレンパン４１で受けた除霜水をヒータで過熱する、あるいは不織布で作られた蒸発体４２に給水させて蒸発面積を増やし、それに強制蒸発用送風ファン４３で送風するなどの方法で強制的に蒸発させている。

ただし、湿度が高い、あるいは周囲に風の流れがあって庫内に外気が多量に流入し易い環境にある場合には、霜付量が増え、その排水量も想定した以上となってしまい、蒸発が間に合わず除霜水がドレンパン４１から溢れ、更に機外へ流れ出てしまう虞がある。そのため一般に除霜水を受けるドレンパン４１にはフロートスイッチ等のセンサが設けられており、このセンサで満水を検知してブザーにより警告音を発し、排水が機外へ溢れ出る前に周囲に異常を伝えている。

しかしながら、この制御では警告音によって周囲に異常を伝えることはできるが、周囲が無人でドレンパン４１の水を捨てることができない場合、排水が機外へ溢れ出すことが問題となる。

そこで、実施形態３に係る制御部３０は、ドレンパン４１に設けた水位検知センサ４４によって第１段階とそれより水位が高い第２段階との２段階で水位を検知する。そして、制御部３０は水位検知センサ４４によって第１段階が検知されるとブザーによって周囲に警告し、それでも排水が続いて第２段階が検知されると蒸発器１９の水滴を凍結させて排水が出ないようにする。以下、具体的に説明する。

制御部３０は、除霜運転を行っているとき、排水に対して蒸発が追いつかない場合、先ずは第１段階でドレンパン４１が満水状態と判断し、ブザーによって警告音を発する。更に排水が続いて第２段階まで水位が上昇した場合は、制御部３０はドレンパン４１から水が溢れる直前の危険な状態と判断し、除霜運転を停止してオープンショーケースを次の状態にすることにより、蒸発器１９の水滴を凍結させる。

・圧縮機２３及び凝縮器ファン２６は運転
・庫内ファン１８は停止

庫内ファン１８を停止すると庫内を循環する空気との熱交換がなくなるため蒸発器１９が急冷され、蒸発器１９に付着している霜や水滴が凍結する。これによって一時的に排水が止まる。なお、先に挙げた蒸発体４２を使った蒸発機構は圧縮機２３や凝縮器ファン２６と同じ機械室１２に設置されるため、これらを運転して凝縮器ファン２６からの温風を蒸発体４２に当てて蒸発を促進させることもできる。

ただし、庫内ファン１８を長時間停止させたままでは庫内温度が上昇してしまう。このため制御部３０は蒸発器温度センサ２７によって検出される蒸発器１９の温度を監視し、蒸発器１９の温度が基準温度以下まで下がると水滴が凍結して排水が止まったと判断する。制御部３０は排水が止まったと判断すると、蒸発器１９に氷が付いているので熱交換率が悪い状態ではあるが、庫内ファン１８を運転して庫内の冷却を行う。

以上説明した実施形態３に係るオープンショーケースによると、第２段階が検知されると蒸発器１９の水滴を凍結させるので、周囲が無人でドレンパン４１の水を捨てることができない場合であっても排水が機外へ溢れ出すことを抑制できる。

なお、ドレンパン４１の水位検知を第１段階のみとし、ブザーは鳴らさずに直ぐに上述した第２段階の制御を行ってもよい。

＜実施形態４＞
次に、本発明の実施形態４を図９ないし図１０によって説明する。
一般にオープンショーケースは冷蔵庫と同様に冷却運転、除霜運転、水切り運転のサイクルで運転する。除霜運転終了時、蒸発器１９には多くの水滴が残っているため、そのまま冷却運転を開始すると水滴が氷に相変化するときに発生する潜熱が庫内冷却とは無関係な無駄な熱量となるため、庫内冷却効率を悪化させる。水切り運転とはこのような庫内冷却効率の悪化を抑制するために蒸発器１９に送風して水切りすることをいう。

例えば特許２８８４９３０号には、蒸発器に残る水滴や氷をできるだけ除去するために、外気温度と前回の除霜からの経過時間とから演算して、除霜運転が終了したときから冷却運転を開始するまでの遅延時間である水切り時間を変化させて、庫内冷却の効率を維持することが記載されている。しかしながら、このようにすると、水切り時間が長い場合には庫内温度が必要以上に上昇し、庫内の商品の温度も上昇してしまうという問題がある。

また、特開平０１−２１７１７１号には、冷却運転中は庫内ファンを低速で回転させるが、除霜運転中には庫内ファンを高速回転することによって除霜運転時間を短縮することが記載されている。しかしながら、このようにすると、蒸発器の中でも風がよく当たる部位の霜や氷が優先的に溶けるため、蒸発器全体で霜や氷の溶解が不均一になる。除霜が不均一で蒸発器に霜や氷が溶け残ったまま冷却運転を開始すると、それらが氷結となって成長するため庫内冷却不良の一因となる。

また、除霜運転の終了時には、冷却運転中の圧縮機２３を運転／停止させる温度よりも高温である除霜運転終了検知温度となる。このため除霜運転の後半は、特に庫内や蒸発器１９の周囲の温度が上昇しており、時間を短縮していても温風を庫内に吹き付けることとなるため、庫内や商品の温度上昇は回避できない。

そこで、図９に示すように、実施形態４に係る制御部３０は、高速／低速回転の切り替えが可能な庫内ファン１８を用いて、冷却運転及び除霜運転では庫内ファン１８を低速回転し、水切り運転だけ庫内ファン１８を高速回転させる。なお、この水切り運転は数秒間とする。

ここで、庫内ファン１８を高速回転する水切り運転を数秒だけとする理由は、オープンショーケースの場合、庫内ファン１８から吹出口２２までの距離が長いため、連続的に高速回転しなければ温風は庫内に吹き出し難いためである。通常の業務用冷蔵庫の場合、蒸発器から庫内までほぼ開放状態であるため短時間でも庫内ファンを高速回転すると温風が庫内へ循環してしまうが、オープンショーケースの場合は上記の通りであるため、この制御によって庫内温度の上昇はほとんどない。

以上説明した実施形態４に係るオープンショーケースによると、除霜運転中は庫内ファン１８を低速回転させるので、蒸発器１９に付着した霜や氷を均一に溶かすことができる。これにより、除霜が不均一で蒸発器１９に霜や氷が溶け残っていることによって生じる庫内冷却不良を抑制することができる。また、水切り運転中は庫内ファン１８を高速回転させるので、蒸発器１９に残る水滴などを短時間で吹き飛ばして水切りすることができる。これにより、水切り時間が長いことによって庫内の商品の温度が上昇してしまうことを抑制することができる。

なお、実施形態４に係るオープンショーケースは、除霜運転のみならず冷却運転中にも庫内温度を設定した温度にコントロールするために圧縮機２３を運転／停止させており、蒸発器１９への霜付とその溶解を繰り返しているが、庫内ファン１８を一時的に高速回転する制御を、圧縮機２３を運転する直前に追加しても同様の効果を期待できる。

また、上記の制御の例は、除霜中も庫内ファン１８を運転するオフサイクルデフロストの機械の場合であるが、図１０に示すように、ホットガスやヒータを用いて、庫内ファン１８を停止した状態で除霜する機械についても同様に、除霜中の庫内ファン１８の停止状態から、冷却運転直前に庫内ファン１８を短時間、高速回転することで同等の効果を得ることができる。

＜実施形態５＞
次に、本発明の実施形態５を図１１ないし図１２によって説明する。
先ず、図１１を参照して、冷却運転中は常に庫内ファン１８を回転させたままにする従来のオープンショーケースにおける庫内温度及び蒸発器温度の変化について説明する。蒸発器１９に水滴が付着した状態で冷却運転を開始すると、水滴が氷に相変化するときに発生する潜熱が庫内冷却とは無関係な無駄な熱量となるため、庫内冷却効率を悪化させる。オープンショーケースのような大きな蒸発器１９を持つ機械の場合、水滴から氷への相変化が所々で起こり、長時間にわたって相変化に伴う無駄な潜熱が発生する影響で、冷却運転中、一時的に蒸発器１９の温度が下がらず、庫内温度も下がらない状態となる。

蒸発器１９に付いている水滴が所々で氷へと相変化して、蒸発器１９全体の水滴が氷へと相変化するまでに時間がかかると、早期に氷となった箇所は全体の水滴が氷となるまでの間に成長する。成長して大きくなった氷は溶け難いため、全て溶解しない場合がある。このような蒸発器１９の水滴が不均一に氷へと相変化することが原因で、蒸発器１９の部分的な目詰まりによる冷却不良となる可能性もある。

溶け難い大きさに成長した氷を完全に溶解するには除霜運転の時間を長くする必要があるが、庫内温度が上昇してしまうため好ましくない。従来、上記のような現象を防止する対策などの例はなく、冷却運転中には避けられない事象として見過ごされてきた。

そこで、図１２に示すように、実施形態５に係る制御部３０は、蒸発器温度センサ２７で蒸発器１９についた水滴が氷になる温度（図１２では−２℃〜−３℃）を検知し、一時的に庫内ファン１８を停止する。庫内ファン１８を停止すると空気との熱交換がなくなり、短時間で蒸発器１９全体の水滴を凍結することができる。

図１２に示すように庫内ファン１８を停止すると水滴が凍結するまで潜熱によって一時的に蒸発器１９の温度が上昇するが、水滴が凍結すると温度が下がって蒸発器１９の温度が上述した「蒸発器１９についた水滴が氷になる温度」まで低下する。制御部３０は一旦上昇した温度が「蒸発器１９についた水滴が氷になる温度」まで低下すると、庫内ファン１８の運転を再開して冷却運転を継続する。これにより水分が相変化するための無駄な潜熱が発生する状態を短時間に抑えることができるため、庫内冷却速度を向上させることが可能となる。

なお、庫内ファン１８を完全に停止すると庫内と庫外とを隔てるエアカーテン効果もなくなってしまうため、庫内ファン１８を完全に停止するのではなく低速回転としてもよい。

以上説明した実施形態５に係るオープンショーケースによると、水分が相変化するための無駄な潜熱が発生する状態を短時間に抑えることができるため、庫内冷却速度を向上させることができる。

＜他の実施形態＞
上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態１では（条件１）として庫内温度が庫内設定温度より５℃以上高い場合を例に説明した。しかしながら。この温度は５℃に限定されるものではなく、適宜に決定することができる。同様に、実施形態１では（条件２）として蒸発器温度センサ２７によって検出される温度が−１０℃以下である場合を例に説明した。しかしながら。この温度は−１０℃に限定されるものではなく、適宜に決定することができる。

（２）上記実施形態１では自動除霜運転と強制除霜運転との両方を行う場合を例に説明した。しかしながら、自動除霜運転は行わないようにしてもよい。

（３）上記実施形態１では条件１及び条件２が満たされてもその後に霜が成長していないと判断した場合は強制除霜運転を行わない場合を例に説明した。これに対し、条件１及び条件２が満たされた場合は直ちに強制除霜運転を行うようにしてもよい。

（４）上記実施形態２では直前の３サイクルにおいて圧縮機２３の運転率の変化幅が３％以下であれば圧縮機２３の運転状態が安定していると判断する場合を例に説明した。しかしながら、圧縮機２３の運転率の変化幅を判断するサイクルは３サイクルに限定されるものではなく、適宜に決定することができる。また、３％も一例であり、適宜に決定することができる。

（５）上記実施形態では除霜運転の例として庫内ファン１８を回転させることによって霜を溶かす場合を例に説明した。これに対し、ホットガスやヒータを用いて霜を溶かしてもよい。

（６）上記実施形態では冷却装置としてオープンショーケースを例に説明した。しかしながら、冷却装置は庫内を冷却するものであればよく、オープンショーケースに限られない。例えば冷却装置は冷蔵庫であってもよいし、冷凍庫であってもよい。

（７）上記実施形態では制御部３０がＣＰＵ３１を備えている場合を例に説明した。これに対し、制御部３０はＣＰＵ３１に替えてＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を備えていてもよい。また、制御部３０はＡＳＩＣによって構成されてもよい。

１・・・オープンショーケース、１０・・・冷却庫、１９・・・蒸発器、２０・・・庫内温度センサ、２３・・・圧縮機、２４・・・キャピラリチューブ、２５・・・凝縮器、２６・・・凝縮器ファン、２８・・・蒸発器温度センサ、３０・・・制御部

Claims (5)

1. 蒸発器を有する冷却機と、
   前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサと、
   庫内温度を検出する庫内温度センサと、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記蒸発器に霜が付着しているか否かを前記庫内温度センサによって検出された庫内温度と前記蒸発器温度センサによって検出された温度とに基づいて判断する判断処理と、
   前記判断処理によって霜が付着していると判断されたことに応じて、前記冷却機を除霜運転する不定期除霜運転処理と、
   を実行する、冷却装置。
2. 請求項１に記載の冷却装置であって、
   前記制御部は、前記判断処理において、前記庫内温度センサによって検出された庫内温度が庫内設定温度に対して第１の基準値以上高く、且つ、前記蒸発器温度センサによって検出された温度が第２の基準値以下である場合に霜が付着していると判断する、冷却装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の冷却装置であって、
   前記制御部は、
   前記庫内温度センサによって検出された庫内温度を監視して、庫内温度が冷却開始温度まで上昇すると前記冷却機の運転を開始し、庫内温度が前記冷却開始温度より低い冷却抑制温度まで低下すると前記冷却機の運転を抑制する制御処理を実行し、
   前記不定期除霜運転処理において、前記判断処理によって霜が付着していると判断された後に前記冷却機が基準時間以上連続して運転された場合に前記冷却機を除霜運転する、冷却装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の冷却装置であって、
   前記制御部は、
   タイマーによって時間をカウントし、一定時間が経過する毎に前記冷却機を除霜運転する定期除霜運転処理と、
   前記不定期除霜運転処理を実行した場合に前記タイマーをリセットするリセット処理と、
   を実行する、冷却装置。
5. 冷却機と、
   庫内温度を検出する庫内温度センサと、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記庫内温度センサによって検出された庫内温度を監視して、庫内温度が冷却開始温度まで上昇すると前記冷却機の運転を開始し、庫内温度が前記冷却開始温度より低い冷却抑制温度まで低下すると前記冷却機の運転を抑制する制御処理と、
   一定時間が経過する毎に前記冷却機を除霜運転する定期除霜運転処理であって、前記冷却機の運転率の変化幅が基準値以下である場合は前記一定時間が経過しても除霜運転しない定期除霜運転処理と、
   を実行する、冷却装置。

Images