JP2019054983A - 冷凍・冷蔵ショーケース - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器の除霜に係る時間が短い冷凍・冷蔵ショーケースを提供する。【解決手段】伝熱管１５内部で冷媒１６を蒸発させることにより周囲の空気を冷却する蒸発器８を備えた冷凍サイクルを用いて庫内５を冷却する冷凍・冷蔵ショーケース１であって、蒸発器８の下流側に位置する第１電磁弁Ｓ１と、蒸発器８の上流側に位置する第２電磁弁Ｓ２と、を備え、蒸発器８は、第１電磁弁Ｓ１の開状態および第２電磁弁Ｓ２の開状態により冷媒１６が蒸発器８内を通過する冷却運転パターンαと、第１電磁弁Ｓ１の閉状態および第２電磁弁Ｓ２の開状態により冷媒１６が蒸発器８内に滞留する除霜運転パターンβと、を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、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。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および送風機と、を備え、蒸発器は、内部に流入する冷媒が蒸発する際の気化熱により該蒸発器周辺の空気の熱を奪って冷却できるようになっており、蒸発器で冷却された空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、着霜が進行すると蒸発器の冷却能力が低下するため、特許文献１に示されるような除霜運転パターンを有する冷凍・冷蔵ショーケースが開発されている。

特許文献１に示される冷凍・冷蔵ショーケースは、主冷却器（蒸発器）と、該主冷却器の上流側に位置する膨張弁と、該膨張弁の上流側に位置する電磁弁と、を備え、電磁弁の開状態により冷媒が主冷却器内を通過する冷却運転パターンと、電磁弁の閉状態により冷媒が該電磁弁の上流側で滞留する除霜運転パターンと、を有している。この除霜運転パターンは、通常３０〜４５分程度行われるようになっている。

特許第３２７１６９９号公報（第３頁、第３図）

しかしながら、特許文献１にあっては、冷凍・冷蔵ショーケースは、除霜運転パターンにおいて、主冷却器の上流側に位置する電磁弁の閉動作により主冷却器への冷媒の流入を停止し、通風路内を通る霜よりも相対的に温かい空気によって主冷却器に着霜する霜が溶かされるため、３０〜４５分程度の時間を要していた。このように主冷却器による冷却を停止し冷却運転パターンが短くなることから、庫内温度が上昇してしまう虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、蒸発器の除霜に係る時間が短い冷凍・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、
伝熱管内部で冷媒を蒸発させることにより周囲の空気を冷却する蒸発器を備えた冷凍サイクルを用いて庫内を冷却する冷凍・冷蔵ショーケースであって、
前記蒸発器の下流側に位置する第１電磁弁と、前記蒸発器の上流側に位置する第２電磁弁と、を備え、
前記蒸発器は、前記第１電磁弁の開状態および前記第２電磁弁の開状態により前記冷媒が前記蒸発器内を通過する冷却運転パターンと、前記第１電磁弁の閉状態および前記第２電磁弁の開状態により前記冷媒が前記蒸発器内に滞留す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、第１電磁弁の閉状態により蒸発器内の冷媒の圧力を上昇させ、伝熱管を昇温させることができる。昇温された伝熱管により、霜の伝熱管に付着している部分を直接加熱することができることから熱効率がよく、加えて、霜全体を融解させなくとも、霜の蒸発器に付着している部分を融解させることで霜を蒸発器から剥離させることができる。これらにより、蒸発器の除霜に係る時間が短い。

前記除霜運転パターンは、前記第２電磁弁の開状態により前記蒸発器内の圧力が上昇する圧力上昇過程と、該圧力上昇過程で高められた前記蒸発器内の圧力を前記第２電磁弁の閉状態により略一定に保持する圧力保持過程と、を有することを特徴としている。
この特徴によれば、蒸発器の温度が圧力上昇過程にて除霜に好適な温度に早く到達させるとともに、圧力保持過程にてその温度を保持することができる。

前記除霜運転パターンの後、前記第１電磁弁の開状態および前記第２電磁弁の開状態により、前記冷媒が前記蒸発器内を通過する冷却復帰パターンを有していることを特徴としている。
この特徴によれば、除霜運転パターンから冷却復帰パターンに切り替わると、蒸発器の冷却が即座に開始される。これにより、冷却運転パターンへの復帰を早めることができる。

前記除霜運転パターンの後、前記第１電磁弁の開状態により、前記冷媒が前記蒸発器内を通過する冷却復帰パターンを有していることを特徴としている。
この特徴によれば、除霜運転パターンから冷却復帰パターンに切り替わると、蒸発器の冷却が即座に開始される。これにより、冷却運転パターンへの復帰を早めることができる。

前記蒸発器は、前記除霜運転パターンにおいて、前記伝熱管が所定温度に到達してから所定時間経過後に、前記冷却復帰パターンに切り替えられることを特徴としている。
この特徴によれば、伝熱管が所定温度に到達してから所定時間除霜がなされるため、伝熱管の表面の霜が確実に除霜される。

前記第１電磁弁は、通電時において閉状態であり、非通電時において開状態であることを特徴としている。
この特徴によれば、非通電時において、蒸発器内に冷媒が残留することを防止できる。これにより、運転を再開させた際に液バック現象の発生を防ぐことができる。

本発明の実施例１における冷凍・冷蔵ショーケースの構造を示す断面図である。 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模式図である。 冷却運転パターンまたは冷却復帰パターンにおける蒸発器、第１電磁弁および第２電磁弁の構成を示すブロック図である。 除霜運転パターンの圧力上昇過程における蒸発器、第１電磁弁および第２電磁弁の構成を示すブロック図である。 除霜運転パターンの圧力保持過程における蒸発器、第１電磁弁および第２電磁弁の構成を示すブロック図である。 庫内温度、吹出口温度および蒸発器の表面温度を示すグラフである。 図７における各パターンの蒸発器、第１電磁弁、第２電磁弁、第１温度センサおよび第２温度センサの状態の推移を示す表図である。 本発明の実施例２における庫内温度、吹出口温度および蒸発器の表面温度を示すグラフである。 本発明の実施例３における蒸発器、第１電磁弁および第２電磁弁の構成を示すブロック図である。

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８を参照して説明する。以下、図１の紙面左側を冷凍・冷蔵ショーケースの正面側（前方側）とし、その前方側から見たときの上下左右方向を基準として説明する。

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にも商品を陳列可能になっている。尚、本実施例の冷凍・冷蔵ショーケース１は、商品を冷蔵した状態で陳列する態様を例に挙げ説明する。

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、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、通常運転時（営業時間中）における冷却設定温度（吹出口温度）が、−３℃前後となるように設定されており、本実施例の条件下において庫内温度が３℃前後となっている（図７参照）。尚、ここでいう庫内温度は、棚板６，６，…付近（商品に近い場所）の温度を指すとともに、冷凍・冷蔵ショーケース１の保冷室５内に陳列される商品に応じて図示しない制御部を操作することで変更することができる。

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。

次いで、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１，図３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。尚、この伝熱管１５は、銅管に限らず、熱伝導率の高い金属製や樹脂製の管であってもよい。

詳しくは、図３に示されるように、伝熱管１５は、複数のフィン３０，３０，…（説明の便宜上、一部図示）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，…と、から構成されており、組み立てが容易となっている。

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。

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上流側に位置するＵベンド部１５ｂ’は、通風路７内の冷却前の空気と接触するため、着霜が最も大きくなる。このＵベンド部１５ｂ’の上流側に接続される直管部１５ａ’には、上流側に第１温度センサｔ１が、下流側に第２温度センサｔ２が、それぞれ設けられている。

第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２の検出信号は図示しない制御部に入力され、制御部は検出された温度と閾値とを比較しＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する第１復帰サーモＴ１および第２復帰サーモＴ２（図８参照）の機能を有している。また、該制御部は後述する第１電磁弁Ｓ１および第２電磁弁Ｓ２に接続されている。

伝熱管１５の直管部１５ａ’の上流側と下流側における表面温度は第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２によって計測されており、詳しくは後述するが、計測される直管部１５ａ’の表面温度が共に閾値以上となると、第１復帰サーモＴ１および第２復帰サーモＴ２が共に作動状態（ＯＮ）となり、制御部は第２電磁弁Ｓ２に閉動作信号を与え除霜運転パターンβの圧力上昇過程β１から圧力保持過程β２へと切り替える。換言すれば、計測される直管部１５ａ’の表面温度が閾値内であれば、第１復帰サーモＴ１および第２復帰サーモＴ２は待機状態（ＯＦＦ）にある。尚、棚板６，６，…の近傍および冷気吹出口１０の近傍にも、図示しない温度センサが設けられており、庫内温度および蒸発器８を通過した空気の温度を計測可能となっている。

尚、本実施例では、第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２が伝熱管１５の直管部１５ａ’の上流側および下流側における表面温度を計測する形態を例示したが、伝熱管１５の他の部位の表面温度を１つまたは３つ以上の温度センサで計測するようになっていてもよい。また、各温度センサにより、伝熱管１５の表面温度、蒸発器８を通過した空気の温度、および庫内温度を計測していたが、温度センサは、伝熱管１５の表面温度、蒸発器８を通過した空気の温度、または庫内温度のうち、少なくとも１箇所を計測できる位置に設けられていればよい。

図２に示されるように、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の伝熱管１５の上流側端部には、液化状態の冷媒１６を所定の蒸発圧力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の上流側には第２電磁弁Ｓ２が設けられる供給管１９が接続され、第２電磁弁Ｓ２の上流側に受液器１８が供給管１９を介して接続されている。第２電磁弁Ｓ２は、膨張弁１７と受液器１８との間の供給管１９の流路を適宜開閉可能となっている。

また、蒸発器８の伝熱管１５の下流側端部には、第１電磁弁Ｓ１が設けられる導出管２３が接続され、第１電磁弁Ｓ１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では、液体（液化）状態の冷媒１６を実線で、気体（気化）状態の冷媒１６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、例えば夏場では、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および図４〜図６に示されるように、第１電磁弁Ｓ１は、伝熱管１５と導出管２３とを連通させる態様（図４参照）と、伝熱管１５と導出管２３とを遮断する態様（図５，図６参照）と、に切り換え可能となっている。また、第２電磁弁Ｓ２は、供給管１９と伝熱管１５とを連通させる態様（図４，図５参照）と、供給管１９と伝熱管１５とを遮断する態様（図６参照）と、に切り替え可能となっている。

ここで、図８を用いて、冷却運転パターンα、除霜運転パターンβおよび冷却復帰パターンγにおける第１電磁弁Ｓ１および第２電磁弁Ｓ２の開閉状態について説明する。先ず、冷却運転パターンαでは、第１電磁弁Ｓ１の開状態および第２電磁弁Ｓ２の開状態（図４参照）により、冷媒１６が蒸発器８内を通過することで、蒸発器８は周囲の空気を冷却することができる。

次に、除霜運転パターンβは、圧力上昇過程β１と圧力保持過程β２とを有し、伝熱管１５に付着した霜を除霜することができる。圧力上昇過程β１では、第１電磁弁Ｓ１の閉状態および第２電磁弁Ｓ２の開状態（図５参照）により、蒸発器８の伝熱管１５の表面温度を昇温させる。圧力保持過程β２では、第１電磁弁Ｓ１の閉状態および第２電磁弁Ｓ２の閉状態（図６参照）により、圧力上昇過程β１で高められた蒸発器８内の圧力（昇温された伝熱管１５の表面温度）を略一定に保持する。

次に、冷却復帰パターンγでは、第１電磁弁Ｓ１の開状態および第２電磁弁Ｓ２の開状態（図４参照）により、除霜運転パターンβ後の蒸発器８の冷却を即座に開始することができる。尚、蒸発器８の冷却運転パターンα、除霜運転パターンβおよび冷却復帰パターンγにおける運転態様については後段にて詳述する。

また、第１電磁弁Ｓ１は、通電時において閉状態であり、非通電時において開状態である、いわゆるノーマルオープンの弁であることから、停電等の非通電時には、第１電磁弁Ｓ１が開状態となり、蒸発器８内に冷媒１６が残留することを防止できる。これにより、運転を再開させた際に液バック現象の発生を防ぐことができる。尚、液バック現象の発生を防止するために、第１電磁弁Ｓ１と圧縮器２１との間に、逆止弁を配置してもよい。

このように構成された冷凍・冷蔵ショーケース１は、図７〜図８に示されるように、設定された時間毎（例えば６時間）に除霜運転パターンβ、冷却復帰パターンγが行われる。次いで、これら冷却運転パターンα、除霜運転パターンβ、冷却復帰パターンγにおける冷凍サイクルの配管系統Ｃの運転態様について個別に説明する。

先ず、蒸発器８が冷却運転パターンαにおける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，図４に示されるように、第１電磁弁Ｓ１は開状態とされており、伝熱管１５と導出管２３とが連通されているとともに、第２電磁弁Ｓ２は開状態とされており、伝熱管１５と供給管１９とが連通されている。圧縮器２１の作動により、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および膨張弁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。

また、冷却運転パターンαでは、庫内温度を略一定に保持するため、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とも、制御部の制御（例えばＰＷＭ制御）による第２電磁弁Ｓ２の開閉動作により蒸発器８内への冷媒１６の供給と停止を繰り返すことで、蒸発器８による冷却能力を制御することができる。

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に連通した導出管２３に流入し、圧縮器２１および凝縮器２２を介して受液器１８に戻される。この循環を繰り返すことにより、蒸発器８の冷却運転パターンαが連続して継続される。尚、蒸発器８が冷却運転パターンαにおける伝熱管１５の表面温度は、伝熱管１５内に流入した気化状態の冷媒１６によって−１３℃前後となっている（図７参照）。

次に、蒸発器８が除霜運転パターンβにおける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。尚、蒸発器８が冷却運転パターンαにおける冷凍サイクルの配管系統Ｃの運転態様の説明と重複する点については説明を省略する。図７，図８に示されるように、除霜運転パターンβでは、蒸発器８の温度を圧力上昇過程β１にて除霜に好適な温度に早く到達させるとともに、その温度を圧力保持過程β２によって保持することができる。

圧力上昇過程β１は、冷却運転パターンαにおいて開状態にある第１電磁弁Ｓ１の閉動作により開始（「除霜運転パターンβの開始」と同意）され、図５に示されるように、閉状態の第１電磁弁Ｓ１により冷媒１６が蒸発器８内に滞留するとともに、圧縮器２１の作動によって送り出される後続の冷媒１６が蒸発器８内に流入し続けるため、第１電磁弁Ｓ１の閉動作の直後から蒸発器８内の冷媒１６の圧力が急上昇し、伝熱管１５が急速に昇温（図７参照）する。

図８に示されるように、第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２が個別に測定した温度が共に閾値以上（本実施例においては＋３℃以上（図７参照））に達したこと、すなわち伝熱管１５の表面温度が閾値以上に達したことを受けて、第１温度センサｔ１に対応する第１復帰サーモＴ１および第２温度センサｔ２に対応する第２復帰サーモＴ２が個別に作動状態（ＯＮ）となり、第２電磁弁Ｓ２が閉動作される。これにより、圧力上昇過程β１から圧力保持過程β２に切り替わり、伝熱管１５の昇温が停止する。

このように、第２電磁弁Ｓ２の閉動作の条件として、第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２が測定した両方の温度としているので、伝熱管１５全体の表面に霜を確実に除霜できる。また、霜の付着しやすい上流側の直管部１５ａ’に第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２を配置しているため、伝熱管１５全体の表面に霜を確実に除霜できる。加えて、直管部１５ａ’の左右に離間した位置に第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２を配置しているため、伝熱管１５全体の表面に霜を確実に除霜できる。

次に、圧力保持過程β２では、伝熱管１５の表面温度が閾値以上（除霜に好適な温度）に達した状態で、所定時間第２電磁弁Ｓ２が閉状態であることから、冷媒１６が第２電磁弁Ｓ２の上流側で滞留するとともに、第１電磁弁Ｓ１と第２電磁弁Ｓ２とによって蒸発器８内に充填された冷媒１６が保持されている。換言すれば、圧力保持過程β２では、蒸発器８内の圧力および温度を略一定に所定時間（本実施例においては５分）保持する。尚、ここでいう所定時間は、図示しない制御部の一部であるタイマにより計測されており、除霜が確実になされるのに必要な時間が設定されていればよい。

また、図７，図８に示されるように、圧力保持過程β２においては、第１復帰サーモＴ１および第２復帰サーモＴ２はＯＦＦ状態となっている。これは、第１復帰サーモＴ１および第２復帰サーモＴ２が共に作動状態（ＯＮ）となった後、冷却運転パターンαになるまで、待機状態となるように設定されているためである。

上述したように、圧力上昇過程β１および圧力保持過程β２の状態にあっては、温度が３℃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、霜の伝熱管１５に付着している部分（言い換えると霜の根元）を直接加熱することができることから熱効率がよく、加えて、霜全体を融解させなくとも、霜の蒸発器８に付着している部分を融解させることで霜を蒸発器８から剥離させることができる。これらにより、蒸発器の除霜に係る時間が短い。

次に、蒸発器８が冷却復帰パターンγにおける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。尚、蒸発器８が冷却運転パターンαまたは除霜運転パターンβにおける冷凍サイクルの配管系統Ｃの運転態様の説明と重複する点については説明を省略する。

冷却復帰パターンγは、圧力保持過程β２が所定時間実施されて終了すると同時に、制御部の制御により第１電磁弁Ｓ１の開動作および第２電磁弁Ｓ２の開動作により開始される。これにより、冷媒１６が蒸発器８内を通過可能となることで、高圧状態にあった蒸発器８から冷媒１６が圧縮器２１に流入していくため、蒸発器８内の圧力が冷却運転パターンαと略同一の圧力に急速に復帰するとともに、蒸発器８の冷却が即座に開始されるため、冷却運転パターンαへの復帰を早めることができる。

付言ながら、冷媒の流れを止めるオフサイクル方式のみの除霜（従来技術の除霜（以降、「従来技術の除霜」と表記））と除霜ヒータを用いた加熱方式のみの除霜（以降、「加熱方式の除霜」と表記）とについて簡単に説明する。従来技術の除霜および加熱方式の除霜では、先ず本実施例における第２電磁弁Ｓ２を閉状態とするが、このとき圧縮器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の温度が瞬間的に低下（例えば−２０℃）した状態から除霜が行われる。また、従来技術の除霜は、時間がかかることから庫内温度が例えば１６〜１８℃程度に上昇し、加熱方式の除霜は、除霜ヒータにより蒸発器が加熱されることから庫内温度を従来技術の除霜以上に上昇する虞がある。

次いで、蒸発器８の除霜態様並びに庫内温度、吹出口温度および伝熱管１５の表面温度の変化について、図７〜図８を用いて説明する。先ず、圧力上昇過程β１では、冷却運転パターンαにおいて−１３℃前後で推移していた伝熱管１５の表面温度が＋３℃以上まで急激に昇温されていく。この伝熱管１５の表面温度の昇温において、伝熱管１５の表面温度が霜の融点（０℃）を上回ると、伝熱管１５の表面に付着する霜の融解が始まる。

図８に示されるように、圧力上昇過程β１が開始された直後には、第１電磁弁Ｓ１の閉動作により、即座に伝熱管１５の表面温度の昇温が開始されるため、短時間で除霜できる。尚、従来技術の除霜および加熱方式の除霜にあっては、伝熱管１５の表面温度が一時的に低下することにより伝熱管１５の外表面に付着した霜が溶けにくくなった状態から伝熱管１５の温度を上昇させる必要があり、除霜運転に移行するまでに長い時間がかかっていた。

図７〜図８に示されるように、伝熱管１５の表面温度の上昇に伴い、冷却運転パターンαにおいて−３℃前後で推移していた吹出口温度が＋５℃まで上昇し、冷却運転パターンαにおいて＋３℃前後で推移していた庫内温度が＋６℃まで上昇する。これらについては、伝熱管１５の表面温度が上昇することにより通風路７を循環する空気も昇温するのに加え、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通風路７内に流入することで吹出口温度が上昇し、この昇温された通風路７を循環する空気や保冷室５外の温度の高い空気が保冷室５内に流入することで庫内温度が上昇するためである。

次に、第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２により伝熱管１５の表面温度が共に＋３℃まで上昇したことが検知されると、図７，図８に示されるように、制御部の制御による第２電磁弁Ｓ２の閉動作により（図６参照）、圧力保持過程β２に切り替わる。尚、圧力上昇過程β１から圧力保持過程β２に切り替えた状態にあっては、伝熱管１５の外周面に霜が残っている。

圧力保持過程β２は、上述したように５分間継続して行われる。これにより、伝熱管１５の表面温度は＋３℃以上に５分間保持されることから、伝熱管１５の表面に付着する霜が融解されるばかりでなく、霜の融解により発生した水を伝熱管１５の表面から切ることができる。また、伝熱管１５の表面に付着する霜が塊であった際には、霜の伝熱管１５の表面に接触する部分が次々に融解していくことから、霜の塊全体が融解されなくとも、霜の塊を伝熱管１５の表面から剥離させることができる。

これらにより、蒸発器８の除霜に係る時間が短いうえに、蒸発器８による冷却が再開される際に、伝熱管１５の表面から水が切られた状態であることから、着霜が始まるまでの時間が長い。これにより、除霜運転パターンβが短時間で済むとともに、冷却運転パターンαの時間を長くできることとなり、冷却効率が良好である。

また、圧力保持過程β２に切り替えられた後、伝熱管１５の表面温度については＋３℃以上に５分間保持されるが、保冷室５外の温度の高い空気の影響を受ける吹出口温度および庫内温度については温度が上昇する。具体的には、吹出口温度は＋１０℃程度まで上昇し、庫内温度は＋８℃程度まで上昇する。しかしながら、上述した従来技術の除霜と比較すると、庫内温度の上昇を抑えることができる。

また、吹出口温度が＋１０℃程度まで昇温される空気が通風路７を循環することから、通風路７を循環する空気によって蒸発器８の伝熱管１５の表面に着霜した霜を融解させることができる。これによって、伝熱管１５の表面に着霜した霜の表面側と、伝熱管１５の表面側と、から、それぞれ融解させることができるため、さらに蒸発器８の除霜に係る時間が短くなっている。

尚、吹出口温度が＋１０℃程度まで上昇し、庫内温度が＋８℃程度まで上昇するのは、正確には、圧力保持過程β２の終了後となる。これは、圧力保持過程β２から冷却復帰パターンγに移行した際に、蒸発器８は即座に冷却が始まるものの、蒸発器８の冷却によって通風路７を循環する空気が冷却されることで吹出口温度が低下し始めた後、該循環する空気が保冷室５内に流入することで庫内温度が低下し始めるため、吹出口温度および庫内温度が低下し始めるまでに時間差が発生するためである。

次に、圧力保持過程β２に切り替えられてから制御部のタイマの計測時間が５分を経過すると、制御部の制御による第１電磁弁Ｓ１の開動作および第２電磁弁Ｓ２の開動作により（図４参照）、冷却復帰パターンγに切り替わる。図７，図８に示されるように、冷却復帰パターンγに切り替わった直後から伝熱管１５の表面温度が低下し、伝熱管１５の表面温度は冷却運転パターンαにおける温度域のうち最低温度である−１５℃まで低下させることができる。伝熱管１５の表面温度の低下にともなって、吹出口温度は冷却運転パターンαにおける温度域のうち最低温度である−５℃まで低下し、庫内温度は冷却運転パターンαにおける温度域のうち最低温度である＋３℃まで低下する。これらの温度に到達することで、制御部の制御により、蒸発器８の冷却復帰パターンγが冷却運転パターンαに切り替わる。

尚、図示しないが、除霜運転パターンβから冷却復帰パターンγ切り替える際には、第１電磁弁Ｓ１の開状態および第２電磁弁Ｓ２の閉状態により、圧縮器２１の吸い込みにより伝熱管１５内の冷媒１６の圧力を急激に下げ、冷媒１６の温度を瞬間的に冷やすことで、より短時間で蒸発器８を冷却運転パターンαにおける温度域のうち最低温度である−１５℃まで冷却することができる。

尚、除霜運転パターンβ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。

尚、蒸発器８の冷却運転パターンαから除霜運転パターンβへの切り替えについては、上述した設定された時間毎に代えて、制御部により、第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２それぞれの温度の変化を基に蒸発器８に着霜する霜の量を判別し、該霜の量が一定以上であると判別されることで、自動的に切り替えられてもよい。

次いで、実施例２に係る冷凍・冷蔵ショーケース１につき、図９を参照して詳しく説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成を省略する。

図９に示されるように、実施例２における除霜運転パターンβでは、圧力上昇過程β１だけが実施される。圧力上昇過程β１から冷却復帰パターンγに切り替えることで、吹出口温度が＋５℃程度、庫内温度が＋６℃程度までの昇温に抑えることができるため、実施例１と比較して、冷却運転パターンαに早く復帰することができる。加えて、圧力上昇過程β１および冷却復帰パターンγにおける一部の時間が冷却運転パターンαにおける庫内温度（３℃前後）を上回る時間となるため、実施例１における圧力保持過程β２が含まれる態様と比較すると、その時間を短縮することができる。一方、圧力上昇過程β１だけで蒸発器８の除霜を行う必要があることから、蒸発器８に着霜する霜の量が軽微であることが好ましい。

すなわち、除霜運転パターンβにおいて圧力上昇過程β１だけを短いサイクル（例えば１時間毎）で実施することにより、着霜初期段階（霜の密度が疎密な状態）にある蒸発器８の除霜を行うことができるため、庫内温度への影響を減らしながら、蒸発器８による冷却能力を保持することができる。

尚、実施例１および実施例２における除霜運転パターンβを併用してもよく、その際、制御部により、第１温度センサｔ１および第２温度センサｔ２それぞれの温度の変化を基に蒸発器８に着霜する霜の量を判別し、該霜の量に応じて、圧力上昇過程β１の後に冷却復帰パターンγを実施すればよい。

次いで、実施例３に係る冷凍・冷蔵ショーケース１につき、図１０を参照して詳しく説明する。尚、前記実施例１，２と同一構成で重複する構成を省略する。

図１０に示されるように、実施例３における蒸発器８Ｆ，８Ｒは、冷凍サイクルの配管系統Ｃの一部であり、冷凍サイクルの配管系統Ｃ内の回路に並列となるように配置されている。詳しくは、蒸発器８Ｆ，８Ｒの伝熱管１５，１５’の上流側端部には、膨張弁１７，１７’が設けられているとともに、膨張弁１７，１７’の上流側には、供給管１９から二分配されるとともに第２電磁弁Ｓ１２，Ｓ１２’が設けられる第１分岐供給管１１９および第２分岐供給管１１９’が接続されている。また、蒸発器８Ｆ，８Ｒの伝熱管１５，１５’の下流側端部には、導出管２３から二分配されるとともに第１電磁弁Ｓ１１，Ｓ１１’が設けられる第１分岐導出管１２３および第２分岐配管１２３’が接続されている。

尚、冷凍サイクルの配管系統Ｃの蒸発器８Ｆ側および蒸発器８Ｒ側における冷却運転パターンα、除霜運転パターンβおよび冷却復帰パターンγについては、前記実施例１の蒸発器８における冷却運転パターンα、除霜運転パターンβおよび冷却復帰パターンγと略同一態様であるため、説明を省略する。さらに尚、蒸発器８Ｆおよび蒸発器８Ｒにおける冷却性能は、共に略同一である。

次いで、蒸発器８Ｆ，８Ｒの動作態様について説明する。先ず、蒸発器８Ｆ，８Ｒは、冷却運転パターンαと、除霜運転パターンβまたは冷却復帰パターンγと、の交互運転を行うようになっている。

蒸発器８Ｆ，８Ｒの交互運転により、除霜運転パターンβにおける伝熱管１５または伝熱管１５’の表面温度の上昇による庫内温度への影響をできる限り抑え、庫内温度を保つことができる。加えて、一方の蒸発器が除霜運転パターンβの際には、他方の蒸発器内への冷媒１６の流入量が増加するようになるため、他方の蒸発器の冷却能力が向上し、除霜運転パターンにおける伝熱管１５または伝熱管１５’の表面温度の上昇による庫内温度への影響をできる限り小さくできる。尚、蒸発器８Ｆ，８Ｒの交互運転を短いサイクル（例えば、３０分毎）で実施することにより、伝熱管１５，１５’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から、除霜効率を極めて高くすることができる。

以上、本発明の実施例１，２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１，２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１〜３では、１つの蒸発器８または並列に配置される２つの蒸発器８Ｆ，８Ｒを用いる態様について説明したが、３つ以上の蒸発器を用いてもよく、複数の蒸発器が直列に配置されていてもよい。また、蒸発器８Ｆ，８Ｒは、冷却性能が共に略同一である態様として説明したが、これに限らず、蒸発器が複数ある際に、それぞれの冷却性能が異なっていてもよい。

また、実施例３の蒸発器８Ｆ，８Ｒは、それぞれの下流側に第１電磁弁Ｓ１１，Ｓ１１’が配置され、それぞれの上流側に第２電磁弁Ｓ１２，Ｓ１２’が配置される態様として説明したが、これに限らず、蒸発器８Ｆ，８Ｒを並列に接続する流路の下流側に１つの第１電磁弁が設けられ、蒸発器８Ｆ，８Ｒを並列に接続する流路の上流側に１つの第２電磁弁が設けられる態様であってもよい。

第１電磁弁Ｓ１は、圧力上昇過程β１において、第１電磁弁Ｓ１の閉動作により、蒸発器８内の圧力が高められる態様として説明したが、これに限らず、除霜に好適な温度を上回った際に、第１電磁弁Ｓ１の開動作により、蒸発器８内の圧力を減少させることで、伝熱管１５の表面温度を調整できる態様であってもよい。

圧力上昇過程β１は、１〜６０分の間で行われる態様であればよく、圧力保持過程β２の所定時間は、０〜１０分の間で設定されればよい。さらに、圧力上昇過程β１および圧力保持過程β２では、伝熱管１５の表面温度が０〜＋１０℃の間になるように設定されればよい。

１ 冷蔵ショーケース
５ 保冷室（庫内）
８，８Ｆ，８Ｒ 蒸発器
１５，１５’ 伝熱管
１６ 冷媒
Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ１１’ 第１電磁弁
Ｓ２，Ｓ１２，Ｓ１２’ 第２電磁弁
ｔ１ 第１温度センサ
ｔ２ 第２温度センサ
α 冷却運転パターン
β 除霜運転パターン
β１ 圧力上昇過程
β２ 圧力保持過程
γ 冷却復帰パターン

Claims (6)

1. 伝熱管内部で冷媒を蒸発させることにより周囲の空気を冷却する蒸発器を備えた冷凍サイクルを用いて庫内を冷却する冷凍・冷蔵ショーケースであって、
   前記蒸発器の下流側に位置する第１電磁弁と、前記蒸発器の上流側に位置する第２電磁弁と、を備え、
   前記蒸発器は、前記第１電磁弁の開状態および前記第２電磁弁の開状態により前記冷媒が前記蒸発器内を通過する冷却運転パターンと、前記第１電磁弁の閉状態および前記第２電磁弁の開状態により前記冷媒が前記蒸発器内に滞留す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. 前記除霜運転パターンは、前記第２電磁弁の開状態により前記蒸発器内の圧力が上昇する圧力上昇過程と、該圧力上昇過程で高められた前記蒸発器内の圧力を前記第２電磁弁の閉状態により略一定に保持する圧力保持過程と、を有す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. 前記除霜運転パターンの後、前記第１電磁弁の開状態および前記第２電磁弁の開状態により、前記冷媒が前記蒸発器内を通過する冷却復帰パターンを有し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. 前記除霜運転パターンの後、前記第１電磁弁の開状態により、前記冷媒が前記蒸発器内を通過する冷却復帰パターンを有し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。
5. 前記蒸発器は、前記除霜運転パターンにおいて、前記伝熱管が所定温度に到達してから所定時間経過後に、前記冷却復帰パターンに切り替えられることを特徴とする請求項３または４に記載の冷凍・冷蔵ショーケース。
6. 前記第１電磁弁は、通電時において閉状態であり、非通電時において開状態であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の冷凍・冷蔵ショーケース。

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