JP2017086158A - 冷凍・冷蔵ショーケース - Google Patents

Abstract

【課題】通常運転中の熱効率が高い冷凍・冷蔵ショーケースを提供すること。
【解決手段】蒸発器８を備えた冷凍サイクルＣを用いる冷凍・冷蔵ショーケース１であって、通常運転中において、蒸発器８が庫内５を冷却する冷却運転パターンと、冷却運転パターンよりも高い温度の冷媒１６が蒸発器８内に流れる除霜運転パターンと、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等において、冷凍食品や生鮮食品等を陳列するために用いられる冷凍・冷蔵ショーケースに関する。

スーパーマーケットやコンビニエンスストア等には、冷凍食品や生鮮食品等を冷凍または冷蔵しながら陳列するために、冷凍・冷蔵ショーケースが配置されている。この冷凍・冷蔵ショーケースは、外箱と内箱とにより構成されたケース本体と、外箱と内箱との間に形成された通風路内に設置される蒸発器及び送風機と、を備えている。この蒸発器は、内部に流入する冷媒が蒸発する際に、該蒸発器周辺の空気の熱を奪うことにより冷却するようになっており、この蒸発器により形成された冷気が前記送風機によりケース本体の庫内に送り出されて、庫内に陳列する冷凍食品や生鮮食品等を冷凍または冷蔵している。

このような冷凍・冷蔵ショーケースにあっては、蒸発器の冷却運転を続けることによって、蒸発器に着霜が生じるようになり、蒸発器の冷却能力が低下してしまうという問題があるため、特許文献１に示されるような冷凍・冷蔵ショーケースが開発されている。この冷凍・冷蔵ショーケースは、営業時間（通常運転）後に蒸発器をヒータにより過熱し、蒸発器に付着した霜を除霜している。

また、特許文献２に示されるような冷凍・冷蔵ショーケースのように、営業時間中にも短時間の除霜（除霜運転パターン）を行うことにより、蒸発器の着霜が大きくなることを防ぎ、該蒸発器の冷却能力が営業時間中に徐々に低下することを防止している。特許文献２における営業時間中の除霜運転は、冷媒の流れを止め、外気の温度により除霜するオフサイクル方式によって行われるため、ヒータなどの大きな熱量を有する熱源を使用することに比べて庫内の温度が急激に上昇することを抑えている。

実公平７−１２８６１号公報（第２頁、第１図） 特公平７−１０９３４号公報（第４頁、第５図）

しかしながら、特許文献２の冷凍・冷蔵ショーケースにあっては、営業時間中にオフサイクル方式により除霜しているので、除霜中には、庫内の温度が急激に上がることを防止しているものの、オフサイクル方式は、冷媒の流れを止め送風機の送風のみによる解凍であるため、霜を溶かすまでに時間がかかり、その間は蒸発器による冷却ができず、庫内温度が上昇してしまい、その温度が上昇した状態から所望の庫内温度まで再度冷却しなければならず、依然として通常運転中における冷凍・冷蔵ショーケースの熱効率が高いものではなかった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、通常運転中の熱効率が高い冷凍・冷蔵ショーケースを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の冷凍・冷蔵ショーケースは、
蒸発器を備えた冷凍サイクルを用いる冷凍・冷蔵ショーケースであって、
通常運転中において、前記蒸発器内に流れる冷媒を用いて庫内を冷却する冷却運転パターンと、前記冷却運転パターンよりも高い温度の冷媒が前記蒸発器内に流れる除霜運転パターンと、を有することを特徴としている。
この特徴によれば、除霜運転パターンにおいては、蒸発器内部から伝えられる冷却運転パターンよりも高い温度の冷媒の熱を利用して霜の付着面側から融解させるようになっていることから、除霜にかかる熱量が少なく、且つ除霜効率も高いため、通常運転中における冷凍・冷蔵ショーケースの熱効率が高い。

前記蒸発器は、該蒸発器内に供給される冷媒の蒸発圧力を調整する蒸発圧力調整装置により、該蒸発器内の前記冷媒が所定の蒸発圧力となる冷却運転パターンと、該蒸発器内の前記冷媒が前記所定の蒸発圧力よりも高い蒸発圧力となる除霜運転パターンと、に切り換え可能となっていることを特徴としている。
この特徴によれば、蒸発圧力調整装置により蒸発器内に供給される冷媒の蒸発圧力を調整して冷媒の温度を変えることができるため、冷却運転パターンと除霜運転パターンとの切り換えを短時間で行える。

前記蒸発圧力調整装置は、前記蒸発器よりも下流側に設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、蒸発圧力調整装置により蒸発器の下流側で冷媒の圧力を調整する構造であるため、蒸発器内の冷媒の蒸発圧力を安定して調整できる。

前記蒸発圧力調整装置は、前記蒸発器の下流側において２本に分岐された前記冷媒用の流通経路と、分岐された前記流通経路を切り換える切換手段と、一方の流通経路に設けられ前記冷却運転パターン時の所定の蒸発圧力よりも高い圧力で開放可能な圧力調整弁と、を備えたことを特徴としている。
この特徴によれば、切換手段により蒸発器と他方の流通経路とが連通した際には、蒸発器内の冷媒の蒸発圧力が所定の蒸発圧力であり、蒸発器を冷却運転パターンとすることができるとともに、切換手段により蒸発器と一方の流通経路とが連通した際には、圧力調整弁により蒸発器内の冷媒の蒸発圧力が前記所定の蒸発圧力よりも高く設定した設定圧力であり、該冷媒の蒸発圧力（温度）が高くなり、蒸発器を除霜運転パターンとすることができるため、蒸発圧力調整装置の構造及び蒸発器の運転パターン切換制御を簡素化できる。

前記冷凍サイクルは、前記冷媒を循環させるポンプと、前記ポンプとは別の冷媒温度変更手段と、を備えていることを特徴としている。
この特徴によれば、ポンプとは別の冷媒温度変更手段により冷媒の温度を変更することができることから、ポンプの出力を変更しなくても（ポンプの出力を一定にした状態でも）冷却運転パターン及び除霜運転パターンの切り換えを行うことができるため、蒸発器の動作切換制御が簡便である。

実施例における冷凍・冷蔵ショーケースを示す側断面図である。 冷凍サイクルの配管系統の構造を示すブロック図である。 蒸発器の構造を示すブロック図である。 蒸発器の構造を示す一部分解斜視図である。 冷却運転パターン時の蒸発器及び切換回路を示すブロック図である。 除霜運転パターン時の蒸発器及び切換回路を示すブロック図である。 庫内温度及び各蒸発器の表面温度を示すグラフである。 冷凍・冷蔵ショーケースを実際に稼動させた際の実験結果を示す表図である。 （ａ）は、伝熱管への霜柱発生期を示す断面図であり、（ｂ）は、伝熱管への霜層成長期を示す断面図であり、（ｃ）は、伝熱管への霜層成熟期を示す断面図である。

本発明に係る冷凍・冷蔵ショーケースを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る冷凍・冷蔵ショーケースにつき、図１から図７を参照して説明する。以下、図１の画面左側を冷凍・冷蔵ショーケースの正面側（前方側）として説明する。

図１に示されるように、冷凍・冷蔵ショーケース１は、主に商店やスーパーマーケットやコンビニエンスストア等の食品等を取り扱う販売店舗に設置され、商品を低温に保ったまま保冷、または冷凍した状態で陳列するために設置されるものであり、正面側を開口した内箱３により囲まれた保冷室５には、商品を陳列する棚板６，６，…が上下方向に複数設置され、内箱３の下部に設けられた底部３ｂにも商品（図示省略）を陳列可能になっており、商品を多数載置可能な構成となっている。

冷凍・冷蔵ショーケース１は、前面（図の左方）が開放された略コ字形をなす断熱構造の外箱２と、その内方の、同じく前面が開放された略コ字形の内箱３とからなるケース本体を備え、その内部空間は保冷室５（庫内）となっている。内箱３の背面部３ａには、前後に延びるブラケット２８，２８，…の後端が取付けられており、ブラケット２８，２８，…の上に棚板６，６，…が配設されている。この各棚板６，６，…と内箱３の底部３ｂとの上面に、商品（図示略）が陳列されるようになっている。

外箱２と内箱３との間には、通風路７が形成され、この通風路７の鉛直部と水平底部には、それぞれ蒸発器８と送風機９が設置されている。後述するように蒸発器８は、その周囲の空気を冷却することができるようになっている。また、蒸発器８の前面側には、断熱材２９が設けられており、蒸発器８と内箱３を介した保冷室５側との熱交換が抑えられている。ケース本体の上部の前端には、通風路７と連通する冷気吹出口１０が下向きに形成され、またケース本体の下部前端の上端には、上方に開口する冷気の吸込口１１が形成されている。蒸発器８は、その冷却設定温度（吹出口温度）が、０℃となるように設定されている。

送風機９を作動させると、蒸発器８により冷却された冷気は、矢印のように、通風路７内を上方に向かって流れ、冷気吹出口１０より、下方の吸込口１１に向かって吹き出される。これにより、ケース本体の前面の開放面に冷気のエアカーテン１２が形成されるとともに、その冷気の一部が保冷室５内に流入することにより、陳列商品が保冷されるようになる。

次に、冷凍・冷蔵ショーケース１における蒸発器８について説明する。図２ないし図４に示されるように、蒸発器８は、その内部に冷媒１６が流れる銅管である伝熱管１５を備え、この伝熱管１５は、複数のフィン３０，３０，…を貫通して蛇行するように延びており、これにより、伝熱管１５と周囲の空気との接触面積が増え、送風機９からの送風が効率よく当たり、冷却効率が向上している。詳しくは、図４に示されるように、伝熱管１５は、複数のフィン３０，３０，…を貫通する複数の直管部１５ａ，１５ａ，…と、隣接する直管部１５ａ，１５ａの端部同士を繋ぐＵベンド部１５ｂ，１５ｂ，…（説明の便宜上、図４ではＵベンド部１５ｂを１つのみ図示している。）と、から構成されており、組み立てが容易となっている。この伝熱管１５は、構造上、Ｕベンド部１５ｂ，１５ｂ，…が端部に位置しており、Ｕベンド部１５ｂ，１５ｂ，…に対して送風機９からの送風が当たりづらくなっているため、Ｕベンド部１５ｂ，１５ｂ，…には、直管部１５ａ，１５ａ，…に比べて着霜し易くなっている。尚、この伝熱管１５は、銅管に限られず、熱伝導率の高い金属製や樹脂製の管であってもよい。

また、蒸発器８の伝熱管１５において熱交換が起こりにくいＵベンド部１５ｂ，１５ｂ，…の中でも通風路７内の冷却前の空気と接触し、着霜が最も大きくなる通風路７上流側に位置するＵベンド部１５ｂ’には、伝熱管１５の表面温度を計測する温度センサー１３が設けられている。伝熱管１５のＵベンド部１５ｂ’における表面温度を温度センサー１３によって計測することで、後述の除霜運転パターンにおいて伝熱管１５の外表面に着霜状況を判断することができる。

図２に示されるように、この蒸発器８は、冷凍サイクルの配管系統Ｃの一部である。詳しくは、蒸発器８の上流側の端部には、液化状態の冷媒１６を所定の蒸発圧力（温度）となるように減圧して気化状態とする膨張弁１７が設けられているとともに、膨張弁１７には、冷媒１６を貯留する受液器１８が供給管１９を介して接続されている。また、蒸発器８の下流側の端部には、切換回路２０（蒸発圧力調整装置・冷媒温度変更手段）が接続され、切換回路２０の下流側には、蒸発器８内で蒸発した気化状態の冷媒１６を吸い込むとともに、該冷媒１６を圧縮して受液器１８側に送り出す圧縮器２１（ポンプ）が接続されており、圧縮器２１は、凝縮器２２を介して受液器１８に接続されている。この凝縮器２２は、圧縮器２１により圧縮された高圧気化状態の冷媒１６の熱を外部に放出して冷媒１６を液化状態にするものである。

尚、図２において、冷媒１６について液体（液化）状態のものを実線で、気体（気化）状態のものを破線で示した。また、受液器１８内の液化状態の冷媒１６の温度は、夏場では、３５℃から４０℃程度となっており、冬場では、２０℃程度となっている。

図２及び図５に示されるように、切換回路２０は、蒸発器８の伝熱管１５に連通する第１配管２３（他方の流通経路）と、第１配管２３に設けられるバイパス管である第２配管２４（一方の流通経路）と、第１配管２３及び第２配管２４の上流側交点に設けられる三方切換弁２５（切換手段）と、第２配管２４に設けられる蒸発圧力調整弁２６（ＥＰＲ）と、蒸発圧力調整弁２６の下流側に設けられる逆止弁２７と、から成る。

三方切換弁２５は、第２配管２４を閉塞し、伝熱管１５と第１配管２３とを連通させる態様（図５参照）と、第１配管２３を閉塞し、伝熱管１５と第２配管２４とを連通させる態様（図６参照）と、に切り換え可能となっている。この三方切換弁２５は、図示しない制御部によってタイムテーブルに従って所定の時間毎に切換制御されるようになっている。この三方切換弁２５が切り換わることによって、蒸発器８が、周囲の空気を冷却する冷却運転パターンと、伝熱管１５に付着した霜を取り除く除霜運転パターンと、にそれぞれ切り換え可能となっている。尚、蒸発器８の冷却運転パターンと除霜運転パターンとの動作については後段にて詳述する。

蒸発圧力調整弁２６は、設定された設定圧力以上で第２配管２４内の流路を開放し、設定圧力よりも低い圧力で第２配管２４内の流路を閉塞する弁体であり、蒸発器８内に流入する冷媒１６の圧力を調整するようになっている。この設定圧力は、蒸発器８が冷却運転パターン時における該蒸発器８内の冷媒１６の所定の蒸発圧力よりも高い圧力に設定されている。

逆止弁２７は、三方切換弁２５を第２配管２４側に切り換えた際に、下流側の冷媒１６が、蒸発圧力調整弁２６側に逆流するのを防いでいる。

次に、蒸発器８が冷却運転パターンである時の冷凍サイクルの配管系統Ｃの運転態様について説明する。図２及び図５に示されるように、蒸発器８が冷却運転パターンである時には、三方切換弁２５により、第２配管２４を閉塞し、且つ伝熱管１５と第１配管２３とを連通させる。圧縮器２１が作動すると、受液器１８に貯留された液化状態の冷媒１６が、蒸発器８に向けて供給管１９及び膨張弁１７を介して送り出される。この液化状態の冷媒１６は、膨張弁１７によって所定の蒸発圧力となるように減圧され、気化状態となる。蒸発器８の伝熱管１５内に流入した気化状態の冷媒１６が、通風路７内の空気から熱を奪うことにより、通風路７内の空気が冷却される。

蒸発器８の伝熱管１５を通過した気化状態の冷媒１６は、伝熱管１５に連通した第１配管２３に流入し、圧縮器２１及び凝縮器２２を介して受液器１８に還元される。この動作を繰り返すことにより、蒸発器８の冷却運転パターンが連続して継続される。

尚、蒸発器８が冷却運転パターンである時には、伝熱管１５内に流入した気化状態の冷媒１６によって伝熱管１５の表面温度が−１０℃前後となっている（図７参照）。

次いで、蒸発器８が除霜運転パターンである時の冷凍サイクルの配管系統Ｃの運転態様について説明する。図２及び図６に示されるように、蒸発器８が除霜運転パターンである時には、三方切換弁２５により、第１配管２３を閉塞し、伝熱管１５と第２配管２４とを連通させる。蒸発器８の伝熱管１５を通過した気化状態の冷媒１６は、伝熱管１５と連通した第２配管２４に流入する。

このとき、伝熱管１５内及び第２配管２４内の冷媒１６は、前述のように蒸発圧力調整弁２６の設定圧力よりも低い圧力（所定の蒸発圧力）となっているため、蒸発圧力調整弁２６は、第２配管２４を閉塞した状態となっている。第２配管２４に流入する冷媒１６は、閉塞状態の蒸発圧力調整弁２６に塞き止められることにより、蒸発器８の上流に設けられた膨張弁１７から閉塞状態の蒸発圧力調整弁２６までの区間の圧力が高まっていき、該圧力が設定圧力以上に高まることにより、蒸発圧力調整弁２６が開き第２配管２４を冷媒１６が通過可能とした状態となる。換言すれば、蒸発圧力調整弁２６は、膨張弁１７から蒸発圧力調整弁２６までの区間に流入する冷媒１６の蒸発圧力が設定圧力以下に低下しないように制御している。

これによれば、蒸発圧力調整弁２６を利用した切換回路２０によって蒸発器８を冷却運転パターンから除霜運転パターンに切り換えることにより、蒸発器８の伝熱管１５内に流入した冷媒１６は、蒸発圧力調整弁２６により圧縮され、冷却運転パターン時よりも高い蒸発圧力となり、その温度が０℃以上（例えば５℃）に上昇する。このように、切換回路２０によって冷媒１６の温度を変更できるため、圧縮器２１の出力（回転数）を一定にしながら、言い換えれば圧縮器２１の出力を変更しなくても、蒸発器８の冷却運転パターン及び除霜運転パターンの切換制御が簡便である。

また、蒸発器８が除霜運転パターンの状態（三方切換弁２５の切換により伝熱管１５と第２配管２４とが連通した状態）にあっては、温度が０℃以上に上昇した冷媒１６により伝熱管１５の内部から熱伝導により熱が伝熱管１５の外表面に伝えられる。このため、冷媒１６の熱によって屈曲した伝熱管１５において、特に着霜しやすく、且つ除霜し難いＵベンド部１５ｂ，１５ｂ，…であっても隅々まで除霜することができる。また、伝熱管１５の外表面に付着した霜の付着面（言い換えると霜の根元）から融解させることができるので（図９参照）、ヒータ等の外部熱源の輻射熱を利用した場合に比べて低温で、且つ霜も短時間で溶け効率よく除霜できる。また、冷媒１６の流れを止めるオフサイクル方式の除霜は、送風機９の送風のみで解凍する（または送風機９も止めて自然解凍する）ため、霜を溶かすまでに時間がかかり、その間は蒸発器による冷却ができず、庫内温度が例えば７〜８℃程度に上昇してしまう上に、その温度が上昇した状態から所望の庫内温度まで再度冷却しなければならない。つまり、本実施例の蒸発器８は、前記オフサイクル方式の除霜に比べ、除霜にかかる熱量が多く必要になるものの、後述の簡易除霜動作３２のように、霜を短時間で溶かすことができるため、庫内温度の上昇が小さい段階で冷却運転パターンに切り換えることができる。尚、ここでいう、庫内温度とは、棚板６，６，…付近（商品に近い場所）の温度を指す。さらに尚、オフサイクル方式の除霜にあっては、開閉弁で供給管１９を閉塞することにより蒸発器８への冷媒１６の流れを止めることが一般的であるため、前記開閉弁を閉塞した直後には、圧縮器２１の吸い込みにより伝熱管１５内の冷媒１６の蒸発圧力が急激に下がり、冷媒１６の温度が瞬間的に例えば−４０℃まで低下するとともに、その後、徐々に伝熱管１５の温度が上昇するようになっており、除霜運転に移行するまでに長い時間がかかっていたが、本実施例の蒸発器８は、切換回路２０により即座に冷媒１６の温度を上昇させるため、冷却運転パターンと除霜運転パターンとの切り換えを短時間で行うことができるようになっている。

また、膨張弁１７から蒸発圧力調整弁２６までの区間の圧力が、設定圧力以上に高まると、蒸発圧力調整弁２６が開放されるため、蒸発圧力調整弁２６が開放された状態にあっては、膨張弁１７から蒸発圧力調整弁２６までの区間の圧力が前記設定圧力となり、冷媒１６の蒸発温度は設定圧力に対応する温度となる。すなわち、温度が略一定に保たれ、庫内温度の急激な上昇を防止できるとともに、蒸発温度が低下することもなく、確実に除霜運転が遂行される。また、設定圧力以上に圧力が高まることにより開かれた蒸発圧力調整弁２６を通過した冷媒１６は、逆止弁２７を介して圧縮器２１に流入する。

次いで、蒸発器８の一日の動作態様について図７及び図８を用いて説明する。図７に示されるように、夜間等の営業時間外Ｂには、蒸発器８が少なくとも１回除霜運転パターンとなる。（以下、営業時間外Ｂの除霜運転パターンは、本除霜動作３１という。）本実施例における営業時間外Ｂには、蒸発器８が閉店直後と開店直前のタイミングで本除霜動作３１を行い、閉店直後と開店直前との間では冷却運転パターンとなっている。尚、営業時間外Ｂにおける冷却運転パターン時初期（図７の画面右側）には、庫内温度が２℃程度となっており、営業時間外Ｂにおける冷却運転パターン時後期（図７の画面左側）には、庫内温度が５℃程度となっている。これは、冷却運転パターン時後期になるにつれては、伝熱管１５の外表面に付着した霜が大きくなり、蒸発器８の冷却能力が低下したためである。

また、本除霜動作３１は、本実施例では１時間程度行われ、伝熱管１５の外表面に付着した霜を完全に取り除くようになっている。より詳しくは、営業時間外Ｂにおいて蒸発器８が冷却運転パターンから本除霜動作３１に切り換わると、蒸発器８の伝熱管１５の表面温度が、−１℃前後まで急激に上昇する。これは、三方切換弁２５が切換えられ、蒸発器８内の冷媒１６が蒸発圧力調整弁２６により圧縮されるためである。

次いで、蒸発器８の伝熱管１５の表面温度は、−１℃前後から０℃近傍まで緩やかに上昇する。これは、伝熱管１５の外表面に付着した霜に溶け残りがあることで伝熱管１５の表面温度が上がりにくくなっているためである。次いで、蒸発器８の伝熱管１５の表面温度は、０℃を越えた辺りから＋５℃前後まで再度上昇している。これは、霜が完全に、またはほとんど溶けたことにより、再度表面温度が上昇し易くなったためであり、換言すれば、蒸発器８の伝熱管１５の表面温度が０℃以上に上昇した段階で除霜はほぼ完了したものと判断できる。また、蒸発器８の伝熱管１５の表面温度は、蒸発圧力調整弁２６により蒸発器８内の冷媒１６の蒸発圧力が略一定となるように調整されるため、本除霜動作３１において＋５℃以上に上昇しないようになっている。

また、除霜完了時に蒸発器８の伝熱管１５の表面温度が＋５℃前後まで上昇することに伴って庫内温度は＋１０℃前後まで上昇する。これは、伝熱管１５の表面温度が上昇することにより蒸発器８の冷却能力が低下した状態で、保冷室５外の温度の高い空気が保冷室５内に流入して循環したためである。

尚、営業時間外Ｂに行われる本除霜動作３１では、外部からヒータ等を付加的に用いて除霜が完了するまでの時間を短縮するようにしてもよい。さらに尚、保冷室５内に商品が陳列されていない場合には、例えば、冷凍サイクルの配管系統Ｃを停止（オフサイクル）させ、営業時間外Ｂ中に冷却運転パターンを行わないようにしてもよい。

図７及び図８に示されるように、営業時間中Ａ（通常運転中）には、蒸発器８が冷却運転パターンと除霜運転パターンとを短い時間（１０分程度ずつ）で交互に切り換わるようになっている。（以下、営業時間中Ａの除霜運転パターンは、簡易除霜動作３２という。）詳しくは、営業時間外Ｂにおける開店直前の本除霜動作３１の後、伝熱管１５の表面温度が−１０℃前後となるまで蒸発器８を冷却運転パターンとする。蒸発器８が冷却運転パターンに切り換えられると、蒸発器８の伝熱管１５の表面温度が低下するにつれて、保冷室５内の庫内温度も２〜３℃程度まで緩やかに低下していく。

その後、蒸発器８が冷却運転パターンと簡易除霜動作３２とで交互に切り換わる。蒸発器８が冷却運転パターンから簡易除霜動作３２に切り換ったときには、上記営業時間外Ｂ時の本除霜動作３１の場合と同様に、蒸発器８の伝熱管１５の表面温度が簡易除霜動作３２を開始した時点から−１℃前後まで急激に上昇するが、営業時間中Ａにおいては、この段階で蒸発器８が簡易除霜動作３２から再度冷却運転パターンに切り換わるようになっている。このように、営業時間中Ａにおいては、伝熱管１５の表面温度が０℃以上に上昇する前に蒸発器８が簡易除霜動作３２から冷却運転パターンに切り換わり、伝熱管１５の表面温度が低下するとともに、上記態様が繰り返されるため、営業時間中Ａには、庫内温度の変化がほとんどなく、営業時間中Ａには、庫内温度が３℃程度で保たれている（尚、実際には、営業時間中Ａの庫内温度は、３℃程度を境に上下に小刻みに変化するが、温度変化の幅が小さいため、図７では、直線状で図示している）。

このように、営業時間中Ａには、蒸発器８が、冷却運転パターンと簡易除霜動作３２とが短い時間で交互に切り換わるため、営業時間中Ａにおける伝熱管１５の外表面に付着する霜の成長を抑えることができ、蒸発器８の冷却能力が維持される。尚、ここでいう、霜の成長を抑えることは、霜を大きくしない、霜を減らす、または、霜が完全に取り除かれることを含む。すなわち、営業時間中Ａに伝熱管１５への着霜により蒸発器８の冷却能力が徐々に低下する虞が無い。また、図９に示されるように、簡易除霜動作３２は、伝熱管１５の外表面に付着した霜の付着面から融解させることができるので、ヒータ等の外部熱源の輻射熱を利用した場合や自然冷却や送風による外部からの冷却によるオフサイクル式の場合に比べて除霜にかかる熱量が少なく、且つ霜も短時間で溶け除霜効率も高いため、庫内温度に影響を与え難く、営業時間中Ａにおける冷凍・冷蔵ショーケース１の熱効率が高い。

また、営業時間中Ａには、蒸発器８が、１０分程度ごとに冷却運転パターンと簡易除霜動作３２とに切り換わるため、伝熱管１５の着霜初期段階（霜の密度が疎密な状態）で除霜されることとなり、除霜効率が極めて高くなっている。詳しくは、図９（ａ）に示されるように、冷却運転パターンを開始すると、空気中の水分を凝縮した水滴が伝熱管１５の外表面に付着し、そこから霜柱３３，３３，…が発生する（霜柱発生期）。次いで、図９（ｂ）に示されるように、霜柱３３，３３，…を骨格としてその周囲に氷・空気混合体３４，３４，…が発生する（霜層成長期）。次いで、図９（ｃ）に示されるように、氷・空気混合体３４，３４，…が時間の経過とともに増加し、霜柱３３，３３，…間の隙間を埋めて密度を高め、凝固して一体の霜層となる（霜層成熟期）。前述した着霜初期段階とは、霜柱発生期から霜層成長期までの期間を指す。霜柱３３，３３，…の根元が冷媒１６の熱により溶ければ、霜柱３３，３３，…及び氷・空気混合体３４，３４，…が伝熱管１５から落下するため、霜柱３３，３３，…及び氷・空気混合体３４，３４，…全体を溶かさなくてもよく、これにより簡易除霜動作３２の除霜効率が極めて高くなっている。尚、冷却運転パターン開始から簡易除霜動作３２に切り換わる時間は、自由に設定変更できるが、着霜初期段階で確実に簡易除霜動作３２が行われるようにすることが好ましく、その具体例として営業時間中Ａには、冷却運転パターン開始から３０分以内に簡易除霜動作３２に切り換わるものを説明した。他の例として、伝熱管１５の温度を温度センサーにより測定しこの温度により着霜初期段階を検出し、着霜初期段階のときに簡易除霜動作３２が行われるようにしてもよい。

また、蒸発器８よりも下流側に切換回路２０が設けられており、その切換回路２０の蒸発圧力調整弁２６は、膨張弁１７を介して所定の蒸発圧力に減圧された冷媒１６の圧力を調整する構造であるため、蒸発器８内の冷媒１６の蒸発圧力を安定して確実に調整できる。さらに、蒸発器８よりも上流側に蒸発器８及び蒸発器８内の冷媒１６の蒸発圧力を調整するための部材が集中しないため、冷凍サイクルの配管系統Ｃにおける蒸発器８よりも上流側の構造を簡素化できる。

また、切換回路２０の三方切換弁２５により、伝熱管１５と第１配管２３とが連通した際には、冷媒１６の蒸発圧力が低いまま伝熱管１５内に流入し、蒸発器８を冷却運転パターンとすることができるとともに、切換回路２０を用いたため、例えば、開度調整を自動で行う複雑な調整弁等を用いる必要が無く、簡素な構造の蒸発圧力調整弁２６を用いた切換回路２０により蒸発器８の冷却運転パターンと除霜運転パターンとの切り換えの信頼性を高くできる。

また、上述したように、蒸発器８の動作態様（冷却運転パターンと除霜運転パターンとの切り換え）は、予め定められたタイムテーブルに沿って動作する三方切換弁２５により行われており、このタイムテーブルは、適宜変更することが可能となっている。そのため、タイムテーブルを適宜変更すれば、季節や店内環境、冷凍・冷蔵ショーケース１の周辺環境によって変化する伝熱管１５の着霜状態に合わせて、適切に蒸発器８の動作態様を切り換えることができ、蒸発器８の冷却能力を確実に維持できる。

尚、前記実施例では、三方切換弁２５がタイムテーブルに従って所定の時間毎に切換制御されるようになっていたが、これに限られず、営業時間外Ｂにおいて蒸発器８を除霜運転パターンから冷却運転パターンに切り換える際には、伝熱管１５の表面温度（Ｕベンド部１５ｂの表面温度）を温度センサー１３により検知するとともに、その検知結果に基づいて三方切換弁２５を切り換える制御部を設け、例えば伝熱管１５の表面温度が０℃になった時に制御部が三方切換弁２５を切り換えることで蒸発器８を除霜運転パターンから冷却運転パターンに切り換えるようにしてもよい。これによれば、霜取りが完了した時点で効率よく除霜運転パターンから冷却運転パターンに切り換えることができる。また、前記制御部により、伝熱管１５の表面温度が０℃になり、且つ所定時間経過後に蒸発器８を除霜運転パターンから冷却運転パターンに切り換えるようにして（いわゆる遅延制御として）もよく、これにより、霜残りを確実に防止できる。

さらに、営業時間中Ａにおいて蒸発器８を除霜運転パターンから冷却運転パターンに切り換える際には、例えば伝熱管１５の表面温度が−１℃（０℃に達する前）になった時に制御部が三方切換弁２５を切り換えることで蒸発器８を除霜運転パターンから冷却運転パターンに切り換えるようにしてもよい。これによれば、営業時間中Ａに除霜運転パターンにより庫内温度が過度に上昇することを確実に防ぐことができる。

さらに、営業時間外Ｂにおいて蒸発器８を冷却運転パターンから除霜運転パターンに切り換える際には、伝熱管１５の表面温度が冷却運転パターン時の適正温度よりも所定以上上昇した時に、三方切換弁２５を切り換えることで蒸発器８を冷却運転パターンから除霜運転パターンに切り換えるようにしてもよい。これによれば、霜が付着することにより蒸発器８の冷却効率が低下してきた時点で、効率よく冷却運転パターンから除霜運転パターンに切り換えることができる。

また、蒸発器８の冷却運転パターン及び除霜運転パターンの動作態様は自由に変更できる。例えば、営業時間中Ａにおける除霜運転パターンの回数は一回でもよいし、営業時間中Ａにおける冷却運転パターン及び除霜運転パターンの時間（長さ）の比率を変更してもよい。

また、蒸発器８と膨張弁１７との間に蒸発圧力調整弁２６を設け、蒸発器８の上流側で蒸発圧力を調整するようにしてもよい。

また、蒸発器８への通風を遮断するダンパーを設けてもよい。これによれば、除霜運転パターン時にダンパーによって蒸発器８への通風を遮断することで、送風機９からの送風が蒸発器８に当たらなくなり、自然対流の状況下で蒸発器８の除霜を行うことができるため、除霜効率が高まる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、１つの蒸発器を用いる態様について説明したが、２つ以上の蒸発器を用いてもよく、これにより、一方の蒸発器が除霜運転パターンであっても他方の蒸発器が冷却運転パターンとして庫内温度の上昇を抑えることができるようになる。

また、前記実施例では、冷媒温度変更手段を、蒸発圧力調整装置としての切換回路２０として説明したが、これに限られず、例えば、冷凍サイクルの配管系統に、温度の異なる冷媒がそれぞれ収容された受液器を複数設け、選択された受液器から膨張弁１７に冷媒が流入するように切換弁などにより制御されていてもよい。

また、前記実施例では、切換手段を三方切換弁２５として説明したが、例えば切換回路２０における第１配管２３及び第２配管２４にそれぞれ２方向切換弁を設け、各２方向切換弁を適宜開放及び閉塞させることで、蒸発器の冷却運転パターン及び除霜運転パターンを切り換えるようにしてもよい。

また、前記実施例では、冷凍・冷蔵ショーケース１が商品を冷蔵状態で陳列する態様について説明したが、膨張弁１７の減圧能力や蒸発圧力調整弁２６の設定圧力を変更することにより、庫内温度を冷凍や常温に近い状態の冷蔵等の温度帯に変更してもよい。

また、前記実施例では、営業時間中Ａ及び営業時間外Ｂにおける蒸発器８の除霜運転パターン（本除霜動作３１及び簡易除霜動作３２）が同じ設定圧力で行われるものとして説明したが、例えば本除霜動作３１の設定圧力を簡易除霜動作３２よりも高い蒸発圧力に設定することで除霜効率を高め、本除霜動作３１を短時間で完了できるようにしてもよいし、反対に、簡易除霜動作３２の設定圧力を本除霜動作３１よりも高い蒸発圧力に設定することで除霜効率を高め、簡易除霜動作３２を短時間で完了できるようにしてもよい。尚、蒸発器８の除霜能力は、蒸発圧力が高く、且つ除霜時間が長くなるほど高まるが、除霜能力が高いほど除霜運転パターンにおける庫内温度への影響が大きくなる虞があるので、蒸発器８の除霜運転パターンにおける蒸発圧力及び除霜時間の設定は庫内温度への影響を考慮した上で行われることが好ましい。

また、営業時間外Ｂには、伝熱管１５の外表面に付着した霜が小さいながらも残っていることを想定し、その霜を完全に取り除くために本除霜動作３１を行っていたが、簡易除霜動作３２のみで霜を完全に取り除くことができれば、営業時間外Ｂに簡易除霜動作３２のみを行うようにしてもよい。

１ 冷凍・冷蔵ショーケース
５ 保冷室（庫内）
７ 通風路
８ 蒸発器
９ 送風機
１３ 温度センサー
１５ 伝熱管
１５ｂ，１５ｂ’ Ｕベンド部
１６ 冷媒
１７ 膨張弁
２０ 切換回路（蒸発圧力調整装置・冷媒温度変更手段）
２１ 圧縮器（ポンプ）
２３ 第１配管（他方の流通経路）
２４ 第２配管（一方の流通経路）
２５ 三方切換弁（切換手段）
２６ 蒸発圧力調整弁（圧力調整弁）
３１ 本除霜動作
３２ 簡易除霜動作
３３ 霜柱
３４ 氷・空気混合体
Ｃ 冷凍サイクルの配管系統

Claims (5)

1. 蒸発器を備えた冷凍サイクルを用いる冷凍・冷蔵ショーケースであって、
   通常運転中において、前記蒸発器内に流れる冷媒を用いて庫内を冷却する冷却運転パターンと、前記冷却運転パターンよりも高い温度の冷媒が前記蒸発器内に流れる除霜運転パターンと、を有することを特徴とする冷凍・冷蔵ショーケース。
2. 前記蒸発器は、該蒸発器内に供給される冷媒の蒸発圧力を調整する蒸発圧力調整装置により、該蒸発器内の前記冷媒が所定の蒸発圧力となる冷却運転パターンと、該蒸発器内の前記冷媒が前記所定の蒸発圧力よりも高い蒸発圧力となる除霜運転パターンと、に切り換え可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍・冷蔵ショーケース。
3. 前記蒸発圧力調整装置は、前記蒸発器よりも下流側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の冷凍・冷蔵ショーケース。
4. 前記蒸発圧力調整装置は、前記蒸発器の下流側において２本に分岐された前記冷媒用の流通経路と、分岐された前記流通経路を切り換える切換手段と、一方の流通経路に設けられ前記冷却運転パターン時の所定の蒸発圧力よりも高い圧力で開放可能な圧力調整弁と、を備えたことを特徴とする請求項３に記載の冷凍・冷蔵ショーケース。
5. 前記冷凍サイクルは、前記冷媒を循環させるポンプと、前記ポンプとは別の冷媒温度変更手段と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の冷凍・冷蔵ショーケース。

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