JP2015226681A - オープンショーケース - Google Patents

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美緒 古井
晃 小森
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Abstract

【課題】貯蔵室に陳列された商品の温度を適温に維持しつつ、オープンショーケースの消費エネルギーを節約するための技術を提供する。【解決手段】オープンショーケース(1)は、ケース本体(2)及び仕切部材(4)を備えている。仕切部材(4)は、ケース本体(2)の内部に配置されて貯蔵室(3)及びダクト(5)を形成している。ケース本体(2)の開口部(13)にエアカーテン(37)が形成されるように、吐出口(11)から開口部(13)に向けて冷気が供給される。センサ(31)によって遮蔽物の存在が閾値時間を越えて継続的に検知されたら吐出口(11)からの冷気の吐出量が減少する。遮蔽物が取り除かれたら吐出口(11)からの冷気の吐出量が増加する。【選択図】図1

Description

本発明は、オープンショーケースに関する。
図4に示すように、従来のオープンショーケース200は、断熱壁201、仕切板203、冷却器205、送風機207及び複数の棚209を備えている。仕切板203は、貯蔵室211を囲むように配置されている。断熱壁201と仕切板203との間にはダクト213が形成されている。冷却器205及び送風機207は、ダクト213に配置されている。断熱壁201の開口部215の上方及び下方には、それぞれ、吐出口217及び吸入口219が形成されている。吐出口217及び吸入口219は、ダクト213に連通している。冷却器205によって冷却された空気が吐出口217から吸込口219に向かって吐出される。これにより、開口部215にエアカーテン221が形成される。
エアカーテン221は、貯蔵室211と外部環境とを分離して貯蔵室211を冷却する。エアカーテン221の風速が速ければ速いほど大量の冷気を貯蔵室211に供給できるので、貯蔵室211を低温に保てるだけでなく、温度ムラを小さくできる。そのため、通常は、最も厳しい条件(高温度、高湿度、強い外気流)が想定され、その条件下において、貯蔵室211の温度及び温度ムラが所定範囲に収まるように送風機207の回転数が設定される。
特許文献2には、エアカーテンが省略されたオープンショーケースが記載されている。商品は、例えば、棚の下面からの輻射によって冷却される。
特開平7−103634号公報 特公平6−023631号公報
エアカーテンの風速が速ければ速いほど、外気の巻込み量及びエアカーテンの乱れによる外気の侵入量が増加する。従って、外部環境が低温及び低湿度の場合には、送風機の回転数を下げて外気の巻込み量及び侵入量を減らすことができる。これにより、貯蔵室を所定温度に維持するために必要な冷凍能力が低下し、オープンショーケースの省エネルギー化が期待される。しかし、外部環境が高温及び高湿度の場合には、そのような制御を行うことが困難である。
本発明は、貯蔵室に陳列された商品(被保冷体)の温度を適温に維持しつつ、オープンショーケースの消費エネルギー(消費電力)を減らすための技術を提供することを目的とする。
すなわち、本開示は、
開口部を有するケース本体と、
前記ケース本体の内部に配置されて貯蔵室及びダクトを形成している仕切部材と、
前記ダクトに連通しており、前記開口部にエアカーテンが形成されるように前記開口部に向けて冷気を供給するための吐出口と、
前記エアカーテンを遮る遮蔽物を検知するセンサと、
を備え、
前記センサによって前記遮蔽物の存在が検知されたら前記吐出口からの前記冷気の吐出量が減少し、前記遮蔽物が取り除かれたら前記吐出口からの前記冷気の吐出量が増加するように構成された、オープンショーケースを提供する。
上記の技術によれば、外気の巻込み量及びエアカーテンの乱れによる冷気の漏れ量が減少するので、オープンショーケースの消費エネルギーを減らすことができる。
本発明の一実施形態に係るオープンショーケースの概略断面図 図1に示すオープンショーケースで実行される制御のフローチャート 人感センサの検知信号と吐出口からの冷気の吐出量との推移を示すタイミング図 従来のオープンショーケースの概略断面図
貯蔵室から商品を取り出したり、貯蔵室に新たに商品を追加したりする動作は、エアカーテンを大きく乱す。これに伴い、貯蔵室への外気の侵入量も増加する。外気の侵入量を減らすためには、エアカーテンの風速を下げる必要がある。しかし、エアカーテンの風速を下げると貯蔵室に供給される冷熱が減少するので、貯蔵室の温度安定化の観点から必ずしも望ましくない。
特許文献1のオープンショーケースでは、除霜運転後の急速冷却運転で貯蔵室の温度が所定温度に到達するのに要する時間が計測される。計測された時間から貯蔵室に必要な冷凍能力が推定され、送風機の回転数が必要最低回転数に設定される。これにより、外気の巻込み量が減少し、エネルギーが節約される。しかし、急速冷却運転中に商品を取り出したり商品を追加したりすると、外気の侵入量が増加し、必要な冷凍能力を正確に推定できない。
特許文献2のオープンショーケースでは、エアカーテンが省略されているので、商品が貯蔵室外の気流に強い影響を受けるうえ、商品の急速冷却が難しい。
上記の事情に鑑み、本開示の第1態様は、
開口部を有するケース本体と、
前記ケース本体の内部に配置されて貯蔵室及びダクトを形成している仕切部材と、
前記ダクトに連通しており、前記開口部にエアカーテンが形成されるように前記開口部に向けて冷気を供給するための吐出口と、
前記エアカーテンを遮る遮蔽物を検知するセンサと、
を備え、
前記センサによって前記遮蔽物の存在が検知されたら前記吐出口からの前記冷気の吐出量が減少し、前記遮蔽物が取り除かれたら前記吐出口からの前記冷気の吐出量が増加するように構成された、オープンショーケースを提供する。
第1態様によれば、エアカーテンが遮られたときに吐出口からの冷気の吐出量が減少する。これにより、外気の巻込み量及び冷気の漏れ量が減少し、オープンショーケースの消費エネルギーが減少する。
本開示の第2態様は、第1態様に加え、前記センサによって前記遮蔽物の存在が閾値時間を越えて継続的に検知されたら前記吐出口からの前記冷気の吐出量が減少する、オープンショーケースを提供する。閾値時間を適切に設定することによって、吐出口からの冷気の吐出量を頻繁に増減させることを回避できる。
本開示の第3態様は、第1又は第2態様に加え、前記ダクトに配置された送風機をさらに備え、前記送風機の回転数を下げることによって前記冷気の吐出量が減らされ、前記送風機の回転数を上げることによって前記冷気の吐出量が増やされる、オープンショーケースを提供する。送風機を適切に制御することによって、吐出口からの冷気の吐出量を正確に調整できる。
本開示の第4態様は、第1〜第3態様のいずれか1つに加え、前記ダクトに配置されたダンパーをさらに備え、前記ダクトの流路抵抗が増加するように前記ダンパーを制御することによって前記冷気の吐出量が減らされ、前記ダクトの流路抵抗が減少するように前記ダンパーを制御することによって前記冷気の吐出量が増やされる、オープンショーケースを提供する。ダンパーを適切に制御することによって、吐出口からの冷気の吐出量を正確に調整できる。
本開示の第5態様は、第1〜第4態様のいずれか1つに加え、前記ダクトに配置された冷却器をさらに備え、前記仕切部材の熱が前記冷却器に伝導するように、前記仕切部材が前記冷却器に接している、オープンショーケースを提供する。このような構成によれば、冷却器の冷熱が背面板に伝達される。背面板による輻射冷却によって貯蔵室の商品が冷却される。
本開示の第6態様は、第5態様に加え、前記貯蔵室に配置された陳列棚をさらに備え、前記陳列棚の熱が前記仕切部材を介して前記冷却器に伝導するように、前記陳列棚が前記仕切部材に接している、オープンショーケースを提供する。このような構成によれば、背面板を介して、冷却器の冷熱が陳列棚に伝達される。陳列棚による輻射冷却又は陳列棚と商品との間の直接的な熱伝導によって貯蔵室の商品が冷却される。
本開示の第7態様は、第1〜第6態様のいずれか1つに加え、前記仕切部材には、前記吐出口を経由せずに前記ダクトから前記貯蔵室に冷気を直接供給するための連通路が形成されている、オープンショーケースを提供する。連通路を通じて、陳列棚の上に冷気が供給され、陳列棚に並べられた商品が冷却される。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されない。
図1に示すように、本実施形態のオープンショーケース1は、ケース本体2、仕切部材4及び複数の陳列棚22を備えている。ケース本体2は、U字状の断面を有しており、断熱壁として機能する。図1には表されていないが、ケース本体2の両側を塞ぐように、ケース本体2の両側には断熱側壁が取り付けられている。仕切部材4は、ケース本体2の内部に配置されて貯蔵室3及びダクト5を形成している。貯蔵室3には、複数の陳列棚22が鉛直方向に沿って配置されている。ケース本体2の前面の開口部13を通じて、貯蔵室3に商品を入れたり、貯蔵室3から商品を取り出したりできる。
仕切部材4は、上面板4a、背面板4b及び1組の下面板4cによって構成されている。背面板4bは、開口部13に向かい合っている。上面板4aは、背面板4bの上端から前方に向かって延びている。1組の下面板4cは、背面板4bの下方において、互いに平行に配置されている。仕切部材4は、ケース本体2の内面に沿って配置されている。ケース本体2と仕切部材4との間にダクト5が形成されている。仕切部材4の内側に貯蔵室3が形成されている。
開口部13の上方及び下方には、それぞれ、吐出口11及び吸込口12が設けられている。吐出口11及び吸込口12は、それぞれ、ダクト5に連通している。詳細には、吐出口11及び吸込口12は、それぞれ、ダクト5の上流端及び下流端に位置している。吐出口11は、開口部13にエアカーテン37が形成されるようにダクト5から開口部13に向けて冷気を供給するために設けられている。吸込口12は、開口部13からダクト5に冷気を回収するために設けられている。吐出口11及び吸込口12は、ルーバー、ハニカムなどの整流部材を含んでいてもよい。
ダクト5には、冷却器21及び送風機23が配置されている。冷却器21は、例えば、冷凍機の蒸発器であり、フィンチューブ熱交換器で構成されている。送風機23は、例えば、軸流送風機である。送風機23の働きによって、空気が吸込口12からダクト5に導入される。空気は、吸込口12からダクト5に導入された後、冷却器21で冷却され、吐出口11に供給される。送風機23は、回転数が可変の送風機であることが望ましい。送風機23の回転数を変化させることによって、吐出口11からの冷気の吐出量(吐出流量)を変化させることができる。
ダクト5には、さらに、ダンパー24が配置されている。ダンパー24は、ダクト5において、冷却器21よりも下流側に位置している。ダンパー24は、例えば、背面板4bの上端又は上面板4aに配置されている。ダンパー24の姿勢を変化させることによって、吐出口11からの冷気の吐出量を変化させることができる。詳細には、ダンパー24の角度を変化させることによって、ダンパー24が配置された位置でのダクト5の流路断面積が変化してダクト5の流路抵抗が変化する。これにより、吐出口11からの冷気の吐出量を変化させることができる。
本実施形態では、冷却器21と仕切部材4とが熱的に接続されている。具体的には、仕切部材4の熱が冷却器21に伝導するように、仕切部材4が冷却器21に接している。冷却器21は、ケース本体2と背面板4bとの間に配置されており、背面板4bに接している。これにより、冷却器21の冷熱が背面板4bに直接伝達される。背面板4bによる輻射冷却によって貯蔵室3の商品が冷却される。また、本実施形態では、上面板4a及び下面板4cが背面板4bに直接接している。冷却器21の冷熱は、背面板4bを介して、上面板4a及び下面板4cにも伝達されうる。その結果、上面板4a及び下面板4cによる輻射冷却も期待できる。
冷却器21と仕切部材4とを熱的に接続するための構造は特に限定されない。冷却器21がフィンチューブ熱交換器であるとき、冷却器21の冷媒管が仕切部材4に直接的に接していてもよい。これにより、冷媒管を流れる冷媒の冷熱が固体中の熱伝導によって仕切部材4に伝達されうる。
また、複数の陳列棚22も冷却器21と熱的に接続されている。具体的には、陳列棚22の熱が仕切部材4を介して冷却器21に伝導するように、陳列棚22が仕切部材4に接している。詳細には、複数の陳列棚22は、背面板4bに取り付けられている。背面板4bを介して、冷却器21の冷熱が固体中の熱伝導によって陳列棚22に伝達される。陳列棚22による輻射冷却及び/又は陳列棚22と商品との間の直接的な熱伝導によって貯蔵室3の商品が冷却される。
上記の効果を得るために、仕切部材4(特に、背面板4b)及び陳列棚22は、ステンレスなどの金属材料で作られていることが望ましい。
また、仕切部材4には、吐出口11を経由せずにダクト5から貯蔵室3に冷気を直接供給するための少なくとも1つの連通路14が形成されている。本実施形態において、連通路14は、ダクト5と貯蔵室3とを連通するように背面板4bに形成された貫通孔である。連通路14を通じて、陳列棚22の上に冷気が供給され、陳列棚22に並べられた商品が冷却される。連通路14は、高さ方向において、背面板4bの複数の位置に形成されている。これにより、複数の陳列棚22のそれぞれの上に冷気が供給されうる。
各連通路14の流路断面積は、各連通路14における冷気の流量が過剰にならないように設計されている。ダンパー24を制御してダクト5の流路抵抗を変化させることによって、連通路14から貯蔵室3への冷気の浸み出し流量を変化させることができる。つまり、ダクト5の流路抵抗が増加するようにダンパー24を制御すると、吐出口11からの冷気の吐出量が減少し、連通路14を経由して貯蔵室3に供給される冷気の流量が増加する。ダクト5の流路抵抗が減少するようにダンパー24を制御すると、吐出口11からの冷気の吐出量が増加し、連通路14を経由して貯蔵室3に供給される冷気の流量が減少する。吐出口11からの冷気の吐出量と連通路14を経由して貯蔵室3に供給される冷気の流量とのバランスをとることによって、消費エネルギーの少ない最適な運転が可能となる。
オープンショーケース1は、さらに、人感センサ31、複数の温度センサ33〜35及び制御器36を備えている。人感センサ31は、開口部13の上端に配置されており、開口部13に定められた検知領域32に遮蔽物が存在するかどうかを検知するためのセンサである。人感センサ31の位置は、開口部13の上端に限定されない。開口部13を遮る物体を検知可能であれば、人感センサ31は、開口部13の横端又は下端に配置されていてもよい。複数の温度センサ33〜35は、吐出空気温度センサ33、貯蔵室内温度センサ34及び吸込空気温度センサ35を含む。吐出空気温度センサ33は、冷却器21よりも下流側においてダクト5に配置されており、吐出口11から開口部13に向けて吐出されるべき冷気の温度を検知する。貯蔵室内温度センサ34は、貯蔵室3の上部に配置されており、貯蔵室3の温度を検知する。吸込空気温度センサ35は、冷却器21よりも上流側においてダクト5に配置されており、吸込口12に吸い込まれた冷気の温度を検知する。温度センサ33〜35によって、オープンショーケース1の運転状態を監視できる。
制御器36は、例えば、A/D変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むDSP(Digital Signal Processor)である。制御器36には、人感センサ31及び温度センサ33〜35から検知信号が入力される。制御器36は、取得した検知信号に基づき、オープンショーケース1を適切に運転するために必要な制御を実行する。詳細には、制御器36は、取得した検知信号に基づき、送風機23、ダンパー24などを制御する。制御器36は、冷却器21を含む冷凍機を制御するための制御器でもある。
次に、本実施形態のオープンショーケース1で実行される制御を説明する。制御器36は、図2のフローチャートに記載された各処理を実行する。
ステップS1では、通常運転のための以下の処理が実行される。吐出口11から吐出されるべき冷気の温度は、特定の温度(例えば−5℃)に設定されている。通常運転では、吐出空気温度センサ33で冷気の温度を検知する。冷気の温度が下限温度(例えば−7℃)以下に低下した場合には、冷却器21への冷媒の供給を停止する。冷気の温度が上限温度(例えば−3℃)以上に上昇した場合には、冷却器21への冷媒の供給を再開する。空気は、送風機23によって加速され、冷却器21で冷媒と熱交換して冷却される。冷気は、ダクト5の中を上昇し、吐出口11から開口部13に向けて吐出される。これにより、開口部13にエアカーテン37が形成される。冷気は、貯蔵室3を冷却するとともに、外気を巻込みながら吸込口12に向かう。冷気の一部は貯蔵室3の外部に放出され、残部は吸込口12に吸い込まれて再び送風機23によって加速される。このようにして、貯蔵室3の温度を平均して所定温度に保つことができる。
ステップS2では、エアカーテン37を遮る遮蔽物が存在するかどうか判断する。具体的には、人感センサ31の検知結果によって、開口部13に遮蔽物が存在するかどうか判断する。開口部13に遮蔽物が存在する場合、ステップS3において、遮蔽物の存在が閾値時間Δt1(第1閾値時間)を越えて継続的に検知されたかどうか判断する。遮蔽物の存在が閾値時間Δt1を越えて継続的に検知されたら、ステップS4において、吐出口11からの冷気の吐出量を減少させる。これにより、エアカーテン37を形成する冷気の流量が低下する。場合によっては、吐出口11からの冷気の吐出量をゼロにしてもよい。閾値時間Δt1を適切に設定することによって、吐出口11からの冷気の吐出量を頻繁に増減させることを回避できる。閾値時間Δt1は、例えば、10〜30秒の範囲にある。
開口部13に遮蔽物が存在すると、エアカーテン37が乱れ、外部環境への冷気の漏れ量が増加する。また、外気の巻込み量も増加して、貯蔵室3の温度を維持するために必要な冷凍能力が増加する。本実施形態によれば、遮蔽物を検知したらエアカーテン37を形成する冷気の吐出量を減少させる。吐出口11からの冷気の吐出量を減らすことによって、冷気の漏れ量及び外気の巻込み量の増加によるエネルギー損失を抑えることができる。このことは、オープンショーケース1の省エネルギー化に寄与する。また、強い冷気が人の腕などに長時間吹き付けられることを防止できる。
冷気の吐出量は、送風機23の回転数を変更することによって調整することができる。すなわち、送風機23の回転数を下げることによって吐出口11からの冷気の吐出量を減少させることができる。また、ダクト5の流路抵抗が増加するようにダンパー24を制御することによって吐出口11からの冷気の吐出量を減少させることができる。これらの方法から選ばれる一方を用いてもよいし、両方を併用してもよい。送風機23又はダンパー24を適切に制御することによって、吐出口11からの冷気の吐出量を正確に調整できる。
送風機23の回転数を下げた場合には、外部環境の気流の影響を受けやすくなり、商品の温度上昇が懸念される。しかし、本実施形態では、背面板4b及び陳列棚22が冷却器21の拡大された伝熱面(冷却面)として機能するので、熱伝導及び輻射によって商品に冷熱を供給し、商品の温度を低温に維持できる。
ダンパー24を使って吐出口11からの冷気の吐出量を減らす場合、背面板4bの連通路14を通じた冷気の浸み出し量が増加する。つまり、ダンパー24を使用すれば、吐出口11からの冷気の吐出量と連通路14を通じた冷気の浸み出し風量との比率を変更できる。連通路14によれば、商品に直接的に冷気が吹き付けられるので、熱伝導のみよりも高い冷却効果が得られる。つまり、ダンパー24を使用する方法は、商品を急速に冷却する必要がある場合にも適している。
冷気の吐出量を減少させた後、ステップS5において、人感センサ31の検知結果に基づき、遮蔽物が開口部13から取り除かれたかどうか判断する。遮蔽物が開口部13から取り除かれた場合、遮蔽物が取り除かれたことが閾値時間Δt2(第2閾値時間)を超えて継続的に検知されたかどうか判断する。言い換えれば、人感センサ31によって遮蔽物が検知されない時間(検知オフ時間)が閾値時間Δt2(第2閾値時間)を超えたかどうか判断する。このようにすれば、吐出口11からの冷気の吐出量を頻繁に増減させることを回避できる。閾値時間Δt2は、例えば、20〜40秒の範囲にある。検知オフ時間が閾値時間Δt2を超えている場合、ステップS7において、吐出口11からの冷気の吐出量を復帰させる(吐出量を増加させる)。これにより、エアカーテン37の強さが元の状態に復帰する。具体的には、送風機23の回転数を上げることによって吐出口11からの冷気の吐出量を増やす。ダクト5の流路抵抗が減少するようにダンパー24を制御することによって冷気の吐出量を増やすこともできる。これらの方法から選ばれる一方を用いてもよいし、両方を併用してもよい。
図3のタイミング図に示すように、ステップS2〜S7の処理によって、遮蔽物がエアカーテン37を一定時間(Δt1)継続して遮ったら冷気の吐出量が減少し、遮蔽物が取り除かれて一定時間(Δt2)経過したら冷気の吐出量が増加する。なお、遮蔽物が取り除かれたことが検知されたら直ちに吐出口11からの冷気の吐出量を増加させてもよい。
次に、ステップS8では、貯蔵室3の温度が設定温度に所定温度T1(例えば、5℃)を加えた温度を越えたかどうか判断する。つまり、貯蔵室3の温度が高すぎるかどうか判断する。貯蔵室3の温度が高すぎる場合、ステップS9において、急速冷却運転を実行する。ステップS9の急速冷却運転は、連通路14における冷気の流量を増加させた運転でありうる。例えば、ダンパー24を制御してダクト5の流路抵抗を増やしつつ、送風機23の回転数を増やせば、吐出口11からの冷気の吐出量を増減させることなく、連通路14における冷気の流量のみを増やすことができる。これにより、貯蔵室3を急速冷却することが可能である。
ステップS10において、貯蔵室3の温度が設定温度に所定温度T2(例えば、2℃)を加えた温度を下回ったかどうか判断する。つまり、貯蔵室3の温度が通常運転における温度範囲内に下がったかどうか判断する。
本明細書に記載された技術は、オープンショーケースの省エネルギー化に有用である。
1 オープンショーケース
2 ケース本体
3 貯蔵室
4 仕切部材
4b 背面板
5 ダクト
11 吐出口
12 吸込口
13 開口部
14 連通路
15 冷却器
22 陳列棚
23 送風機
24 ダンパー
31 人感センサ
32 検知領域
33 吐出空気温度センサ
34 貯蔵室内温度センサ
35 吸込空気温度センサ
36 制御器
37 エアカーテン

Claims (7)

  1. 開口部を有するケース本体と、
    前記ケース本体の内部に配置されて貯蔵室及びダクトを形成している仕切部材と、
    前記ダクトに連通しており、前記開口部にエアカーテンが形成されるように前記開口部に向けて冷気を供給するための吐出口と、
    前記エアカーテンを遮る遮蔽物を検知するセンサと、
    を備え、
    前記センサによって前記遮蔽物の存在が検知されたら前記吐出口からの前記冷気の吐出量が減少し、前記遮蔽物が取り除かれたら前記吐出口からの前記冷気の吐出量が増加するように構成された、オープンショーケース。
  2. 前記センサによって前記遮蔽物の存在が閾値時間を越えて継続的に検知されたら前記吐出口からの前記冷気の吐出量が減少する、請求項1に記載のオープンショーケース。
  3. 前記ダクトに配置された送風機をさらに備え、
    前記送風機の回転数を下げることによって前記冷気の吐出量が減らされ、前記送風機の回転数を上げることによって前記冷気の吐出量が増やされる、請求項1又は2に記載のオープンショーケース。
  4. 前記ダクトに配置されたダンパーをさらに備え、
    前記ダクトの流路抵抗が増加するように前記ダンパーを制御することによって前記冷気の吐出量が減らされ、前記ダクトの流路抵抗が減少するように前記ダンパーを制御することによって前記冷気の吐出量が増やされる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のオープンショーケース。
  5. 前記ダクトに配置された冷却器をさらに備え、
    前記仕切部材の熱が前記冷却器に伝導するように、前記仕切部材が前記冷却器に接している、請求項1〜4のいずれか1項に記載のオープンショーケース。
  6. 前記貯蔵室に配置された陳列棚をさらに備え、
    前記陳列棚の熱が前記仕切部材を介して前記冷却器に伝導するように、前記陳列棚が前記仕切部材に接している、請求項5に記載のオープンショーケース。
  7. 前記仕切部材には、前記吐出口を経由せずに前記ダクトから前記貯蔵室に冷気を直接供給するための連通路が形成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載のオープンショーケース。
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