JP2022183741A - 冷却庫 - Google Patents

Abstract

【課題】オフサイクルデフロストの除霜能力を高めることにより、ヒータデフロストの周期を長くする。【解決手段】制御部２２は、除霜ヒータ２３に通電して蒸発器６を加熱するヒータデフロストと、圧縮機１４を所定の除霜時間Ｔ１にわたって停止状態に維持するオフサイクルデフロストとを実行可能である。オフサイクルデフロストを開始してから、除霜時間Ｔ１より短い待機時間Ｔ２が経過すると、制御部２２は膨張弁１７の開度を全開とし、該膨張弁１７を通じて凝縮器１５から蒸発器６へ冷媒を導く。【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵ショーケースや業務用冷蔵庫などの冷却庫において、庫内を冷却するための蒸発器の除霜制御に関する。

冷却庫の庫内を冷却する蒸発器には、庫内空気に含まれる水分が冷却されて凝固し、霜として付着することがある。この着霜を融かして除去する除霜方式としては、蒸発器をヒータで加熱するヒータデフロスト方式や、庫内の冷却運転を停止して自然に霜を融かすオフサイクルデフロスト方式などが知られている。前者方式は後者方式に比べて除霜能力が高く、後者方式は前者方式に比べて電力を消費しないというそれぞれの長所を有するため、状況に応じて両方式を使い分ける試みも広く行われている。

前面や上面に開口を有する冷蔵ショーケース、いわゆる冷蔵オープンショーケースを使用するスーパーマーケットなどの店舗は、開店中はなるべくヒータデフロストを行いたくないと考えている。これは、開口がナイトカバーで覆われる閉店中に比べて、開店中は庫内に外気が侵入しやすい状態にあり、加えて買物客の出入りなどにより店舗内が比較的高温になりやすく、このような状況でヒータデフロストを行うと、ヒータで暖められた空気が庫内を循環して庫内温度が大幅に上昇し、庫内の生鮮食品が傷みやすくなるためである。庫内の商品の鮮度維持の観点からは、開店中はヒータデフロストを行わず、オフサイクルデフロストのみを行うことが望ましい。なお、店舗の開店中にオフサイクルデフロストを行い、閉店中にヒータデフロストを行う冷蔵オープンショーケースは、例えば特許文献１に開示されており公知である。

特開昭６３－２６３３７７号公報

上記のようにオフサイクルデフロスト方式の短所は、ヒータデフロスト方式に比べて除霜能力が低いことである。特に店舗の営業時間が長い場合、開店の直前にヒータデフロストを行って着霜を完全に除去していても、開店中に増加する着霜を除去するのにオフサイクルデフロスト方式では追い付かず、結果として蒸発器が目詰まりを起こし、その冷却能力が低下してしまうことがある。このような場合には、開店中であってもヒータデフロストを行わざるを得ず、これにより庫内の生鮮食品が傷むおそれがある。

本発明の目的は、ヒータデフロストとオフサイクルデフロストを実行可能な冷却庫において、オフサイクルデフロストの除霜能力を高めることにより、ヒータデフロストの周期を長くすることにある。

本発明に係る冷却庫は、圧縮機１４と凝縮器１５と膨張弁１７と蒸発器６を含む冷凍サイクル１３で庫内５の空気を冷却する冷却庫であって、蒸発器６の除霜用の除霜ヒータ２３と、蒸発器６の除霜制御を担う制御部２２とを備える。制御部２２は、除霜ヒータ２３に通電して蒸発器６を加熱するヒータデフロストと、圧縮機１４を所定の除霜時間Ｔ１にわたって停止状態に維持するオフサイクルデフロストとを実行可能である。オフサイクルデフロストを開始してから、前記除霜時間Ｔ１より短い待機時間Ｔ２が経過すると、制御部２２は膨張弁１７の開度を全開とし、該膨張弁１７を通じて凝縮器１５から蒸発器６へ冷媒を導くことを特徴とする。

別の本発明に係る冷却庫は、圧縮機１４と凝縮器１５と膨張器２７と蒸発器６を含む冷凍サイクル１３で庫内５の空気を冷却する冷却庫であって、蒸発器６の除霜用の除霜ヒータ２３と、蒸発器６の除霜制御を担う制御部２２とを備える。制御部２２は、除霜ヒータ２３に通電して蒸発器６を加熱するヒータデフロストと、圧縮機１４を所定の除霜時間Ｔ１にわたって停止状態に維持するオフサイクルデフロストとを実行可能である。冷凍サイクル１３は、膨張器２７を迂回するバイパス路２８と、バイパス路２８を開閉する開閉手段２９とを含む。オフサイクルデフロストを開始してから、前記除霜時間Ｔ１より短い待機時間Ｔ２が経過すると、制御部２２はバイパス路２８の開閉手段２９を開き、該バイパス路２８を通じて凝縮器１５から蒸発器６へ冷媒を導くことを特徴とする。

待機時間Ｔ２が除霜時間Ｔ１の半分以上に設定されている。

オフサイクルデフロストの実行中に、凝縮器１５を冷却する冷却ファン１６が駆動する。

本発明に係る冷却庫では、オフサイクルデフロストを開始してから所定の待機時間Ｔ２が経過すると、開度を全開とした膨張弁１７を通じて、凝縮器１５から蒸発器６へ冷媒を導くようにした。これによれば、蒸発器６を内部から冷媒で加熱して、蒸発器６の着霜の融解を速めることができる。膨張弁１７を全開にすることにより、膨張弁１７における冷媒の温度低下を回避して、凝縮器１５から出た冷媒をほぼそのままの温度で蒸発器６へ導いて、これを十分に加熱することができる。つまり本発明によれば、オフサイクルデフロストの除霜能力を高めることができ、これによりヒータデフロストの周期を長くすることができる。

なお、凝縮器１５を通過した冷媒は、圧縮機１４から吐出されるいわゆるホットガスほど高温ではないから、この冷媒を蒸発器６へ導いても、庫内５の温度が大きく上昇することはない。さらに本発明では、オフサイクルデフロストの開始直後ではなく、所定の待機時間Ｔ２が経過してから冷媒を蒸発器６へ導くようにした。換言すれば、冷媒が蒸発器６を流れる時間（加熱時間Ｔ３）を、待機時間Ｔ２の経過時点からオフサイクルデフロストの終了時点までの短時間に制限したので、冷媒による庫内５の温度上昇を抑制することができる。

別の本発明に係る冷却庫では、オフサイクルデフロストを開始してから所定の待機時間Ｔ２が経過すると、膨張器２７を迂回するバイパス路２８を通じて、凝縮器１５から蒸発器６へ冷媒を導くようにした。これによれば、蒸発器６を内部から冷媒で加熱して、蒸発器６の着霜の融解を速めることができる。膨張手段の無いバイパス路２８を経由させることにより、凝縮器１５から出た冷媒をほぼそのままの温度で蒸発器６へ導いて、これを十分に加熱することができる。つまり、別の本発明によっても、オフサイクルデフロストの除霜能力を高めることができ、これによりヒータデフロストの周期を長くすることができる。加えて、直前の段落に記載の作用効果を奏する。

除霜時間Ｔ１から待機時間Ｔ２を減じた時間が、冷媒が蒸発器６を流れる時間いわゆる加熱時間Ｔ３である。待機時間Ｔ２を除霜時間Ｔ１の半分以上に設定すると、加熱時間Ｔ３を除霜時間Ｔ１の半分以下に制限して、冷媒による庫内５の温度上昇をより確実に抑制することができる。

オフサイクルデフロストの実行中に、凝縮器１５を冷却する冷却ファン１６を駆動させると、オフサイクルデフロストを開始してから待機時間Ｔ２が経過するまでの間に、凝縮器１５に滞留する冷媒を強制的に空冷して、外気温付近まで冷却された冷媒を蒸発器６へ導くことができるので、冷媒による庫内５の温度上昇をさらに抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る冷蔵ショーケースを構成する各機器の駆動状態を示すタイミングチャートである。 同冷蔵ショーケースの概略構成を示す縦断面図である。 同冷蔵ショーケースに搭載される冷凍サイクルの構成図である。 本発明の第２実施形態に係る冷蔵ショーケースに搭載される冷凍サイクルの構成図である。 同冷蔵ショーケースを構成する各機器の駆動状態を示すタイミングチャートである。

（第１実施形態） 本発明に係る冷却庫の第１実施形態を図１ないし図３に示す。図２に示すように、本実施形態に係る冷却庫は、スーパーマーケットなどの店舗で精肉や鮮魚などの生鮮食品を冷蔵状態で陳列するための平型オープンショーケース（以下、単に冷蔵ショーケースと言う。）であって、上面が開放された断熱性の外箱１と、その内側に配置される内箱２とを備える。内箱２で囲まれる空間が生鮮食品の陳列室３を構成し、外箱１と内箱２の間に冷気ダクト４が形成される。これら陳列室３と冷気ダクト４が、本実施形態に係る冷蔵ショーケースの庫内５を構成する。

冷気ダクト４には、庫内５の空気を冷却するための蒸発器６と、庫内５の空気を循環させるための庫内ファン７とが設けられている。冷気ダクト４の両端には、陳列室３の上方において対向する吸込口８と吹出口９が形成されている。庫内ファン７が駆動することにより、蒸発器６で冷却された冷気が吹出口９から吹き出されて、吸込口８へ向かう冷気のエアカーテンが形成されて、陳列室３が冷却されるとともに、陳列室３への外気の侵入が遮断される。

冷蔵ショーケースの庫外、ここでは外箱１の下側の機械室１２には、蒸発器６と共に冷凍サイクル１３を構成する圧縮機１４および凝縮器１５と、これらの機器１４・１５を冷却するための冷却ファン１６とが設置されている。図３に示すように冷凍サイクル１３は、圧縮機１４、凝縮器１５、膨張弁１７、蒸発器６およびアキュムレータ１８などを冷媒配管１９で接続して構成される。圧縮機１４が駆動することにより、凝縮器１５と膨張弁１７を経て冷却された低温低圧の液状冷媒が蒸発器６に供給されて、蒸発器６を通過する空気が熱交換（冷却）される。膨張弁１７は、単位時間あたりの開弁時間を制御して冷媒流量を調整する電子膨張弁であり、冷却運転中の膨張弁１７の開度（開弁時間が占める割合）はおよそ３０～４０％に設定される。なお膨張弁１７は、流路の断面積を大小に変更可能なものであってもよい。

蒸発器６には、庫内空気に含まれる水分が冷却されて凝固し、霜として付着することがある。この着霜を融かして除去する除霜制御について以下に説明する。冷蔵ショーケースの制御部２２は、蒸発器６に付設された除霜ヒータ２３に通電して蒸発器６を加熱するヒータデフロストと、圧縮機１４を停止して庫内ファン７による通風で自然に霜を融かすオフサイクルデフロストとを実行することができる。ヒータデフロストが着霜の完全な除去を目的とするのに対し、オフサイクルデフロストは主に着霜の減容を目的として行われる。なお、オフサイクルデフロストで庫内ファン７を駆動させることは必須ではないが、除霜の促進およびエアカーテンの維持の観点から、庫内ファン７を駆動させることが望ましい。

ヒータデフロストは、およそ１２時間周期で１日２回、店舗の開店時間前と閉店時間後に実行される。オフサイクルデフロストは、ヒータデフロストとヒータデフロストの間に１～３回程度実行される。本実施形態では、オフサイクルデフロストの開始条件を、直前の除霜運転（ヒータデフロストまたはオフサイクルデフロスト）の開始から３時間の経過とした。また終了条件を、オフサイクルデフロストの開始から所定の除霜時間Ｔ１の経過とした。除霜時間Ｔ１は例えば１０分から１５分の間で設定することができ、本実施形態ではこれを１０分間とした。なお除霜時間Ｔ１は、常に一定値である必要はなく、蒸発器６の着霜量や外気温度などに応じて変動する変数であってもよい。

開店時間前または閉店時間後の予め設定された時刻になると、制御部２２は庫内５の冷却運転を停止してヒータデフロストを開始する。詳しくは、図１のタイミングチャートに示すように、ヒータデフロストの開始時刻になった時点ｐ１において、制御部２２は圧縮機１４および冷却ファン１６を停止させ、膨張弁１７を閉じて、除霜ヒータ２３への通電を開始する。ヒータデフロストの進捗は蒸発器６の温度で判断することができ、当該温度が所定の除霜終了温度（例えば１０℃）まで上昇すると、制御部２２は蒸発器６の着霜が十分に融けたとみなして冷却運転を再開する（時点ｐ２）。詳しくは、除霜ヒータ２３への通電を停止し、数分間の水切り時間の経過後、膨張弁１７を開いて圧縮機１４および冷却ファン１６を起動させる。なお、このチャートには示さないが、冷却運転を再開する時点ｐ２の直前に、膨張弁１７が一時的に開放される。これは、冷凍サイクル１３の高圧側と低圧側の均圧のためである。

次の時点ｐ３は、上述のオフサイクルデフロストの開始条件を満たした時点であり、制御部２２は膨張弁１７を閉じて圧縮機１４を停止させている。このとき冷却ファン１６と庫内ファン７は引き続き駆動され、オフサイクルデフロストの終了まで駆動状態に維持される。時点ｐ３から次の時点ｐ４までの間、蒸発器６の着霜は、庫内ファン７からの通風を受けて比較的緩やかに融解する。またこの間、凝縮器１５に滞留する冷媒が冷却ファン１６で強制的に空冷されて、冷媒の凝縮が進行する。

次の時点ｐ４は、時点ｐ３から所定の待機時間Ｔ２が経過した時点であり、膨張弁１７の開度が全閉から全開に切り替えられている。これにより、凝縮器１５で外気温付近まで空冷された冷媒が、膨張弁１７を経由して蒸発器６へ流れ込む。膨張弁１７は全開であるため、膨張弁１７で冷媒の温度は殆ど低下しない。蒸発器６へ流れ込む冷媒は液状で、その温度はおよそ２５～３０℃である。時点ｐ４以降は、庫内ファン７から蒸発器６への通風に加えて、蒸発器６が冷媒で内部から加熱されるため、蒸発器６の着霜は時点ｐ４以前よりも速く融解する。待機時間Ｔ２は除霜時間Ｔ１（１０分間）の半分以上に設定することが望ましく、本実施形態ではこれを７分間とした。換言すれば、蒸発器６が冷媒で加熱される加熱時間Ｔ３を３分間とした（Ｔ３＝Ｔ１－Ｔ２）。

次の時点ｐ５は、オフサイクルデフロストの終了条件を満たした時点、すなわち、時点ｐ３から除霜時間Ｔ１が経過した時点であり、制御部２２は冷却運転を再開している。詳しくは、圧縮機１４を起動させるとともに、膨張弁１７を全開から冷却運転中の開度（およそ３０～４０％）に切り替えて、膨張弁１７で減圧された低温低圧の液状冷媒が蒸発器６に供給されるようにしている。

以上のように、本実施形態に係る冷蔵ショーケースでは、オフサイクルデフロストを開始してから待機時間Ｔ２が経過すると、開度を全開とした膨張弁１７を通じて、凝縮器１５から蒸発器６へ冷媒を導くようにした。これによれば、蒸発器６を内部から冷媒で加熱して、蒸発器６の着霜の融解を速めることができる。膨張弁１７を全開にすることにより、膨張弁１７における冷媒の温度低下を回避して、凝縮器１５から出た冷媒をほぼそのままの温度で蒸発器６へ導いて、これを十分に加熱することができる。つまり本実施形態によれば、オフサイクルデフロストの除霜能力を高めることができ、これによりヒータデフロストの周期を長くすることができる。換言すれば、店舗の営業時間が長い場合に避けることが難しかった開店中のヒータデフロストを不要として、庫内５の生鮮食品を高い鮮度に維持することができる。

本発明において、オフサイクルデフロストの実行中に冷却ファン１６で凝縮器１５を冷却することは必須ではないが、本実施形態のように冷却ファン１６を駆動させると、オフサイクルデフロストを開始してから待機時間Ｔ２が経過するまでの間に、凝縮器１５に滞留する冷媒を強制的に空冷して、その温度を外気温付近まで下げることができる。この冷媒を蒸発器６へ導いても、庫内５の温度が大きく上昇することはない。さらに本実施形態では、待機時間Ｔ２を除霜時間Ｔ１の半分以上とし、冷媒が蒸発器６を流れる加熱時間Ｔ３を除霜時間Ｔ１の半分以下に制限したので、冷媒による庫内５の温度上昇をより確実に抑制することができる。

（第２実施形態） 本発明に係る冷却庫の第２実施形態を図４および図５に示す。本実施形態に係る冷凍サイクル１３は、開度の調整が可能な膨張弁１７に代えて、キャピラリチューブからなる膨張器２７を備える。また、膨張器２７を迂回するバイパス路２８と、バイパス路２８を開閉する電磁弁からなる開閉手段２９とを備える。

図５のタイミングチャートに示すように、冷却運転中のバイパス路２８は開閉手段２９により閉鎖される。そのため、凝縮器１５から出た冷媒は、膨張器２７を通過することにより減圧されて、低温低圧の状態で蒸発器６へ流れ込む。ヒータデフロストの実行中（時点ｐ１～ｐ２）も、バイパス路２８は冷却運転時から引き続き閉鎖される。オフサイクルデフロストの開始時点ｐ３においてもバイパス路２８は閉鎖されるが、そこから待機時間Ｔ２が経過した時点ｐ４において、制御部２２は開閉手段２９を開き、バイパス路２８を通じて凝縮器１５から蒸発器６へ冷媒を導く。バイパス路２８には膨張手段が配置されていないため、凝縮器１５を出た冷媒はほぼ冷やされることなく蒸発器６へ流れ込み、これを内部から加熱する。蒸発器６へ流れ込む冷媒は液状で、その温度はおよそ２５～３０℃である。バイパス路２８を通じた冷媒の供給は、オフサイクルデフロストの終了時点ｐ５まで継続される。

以上のように、本実施形態に係る冷蔵ショーケースでは、オフサイクルデフロストを開始してから待機時間Ｔ２が経過すると、膨張器２７を迂回するバイパス路２８を通じて、凝縮器１５から蒸発器６へ冷媒を導くようにした。これによれば、蒸発器６を内部から冷媒で加熱して、蒸発器６の着霜の融解を速めることができる。膨張手段の無いバイパス路２８を経由させることにより、凝縮器１５から出た冷媒をほぼそのままの温度で蒸発器６へ導いて、これを十分に加熱することができる。つまり本実施形態によっても、オフサイクルデフロストの除霜能力を高めることができ、これによりヒータデフロストの周期を長くすることができる。他の構成および作用効果は第１実施形態と同様であるため、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。

５ 庫内
６ 蒸発器
１３ 冷凍サイクル
１４ 圧縮機
１５ 凝縮器
１６ 冷却ファン
１７ 膨張弁
２２ 制御部
２３ 除霜ヒータ
２７ 膨張器
２８ バイパス路
２９ 開閉手段
Ｔ１ 除霜時間
Ｔ２ 待機時間
Ｔ３ 加熱時間

Claims (4)

1. 圧縮機（１４）と凝縮器（１５）と膨張弁（１７）と蒸発器（６）を含む冷凍サイクル（１３）で庫内（５）の空気を冷却する冷却庫であって、
   蒸発器（６）の除霜用の除霜ヒータ（２３）と、蒸発器（６）の除霜制御を担う制御部（２２）とを備えており、
   制御部（２２）は、除霜ヒータ（２３）に通電して蒸発器（６）を加熱するヒータデフロストと、圧縮機（１４）を所定の除霜時間（Ｔ１）にわたって停止状態に維持するオフサイクルデフロストとを実行可能であり、
   オフサイクルデフロストを開始してから、前記除霜時間（Ｔ１）より短い待機時間（Ｔ２）が経過すると、制御部（２２）は膨張弁（１７）の開度を全開とし、該膨張弁（１７）を通じて凝縮器（１５）から蒸発器（６）へ冷媒を導くことを特徴とする冷却庫。
2. 圧縮機（１４）と凝縮器（１５）と膨張器（２７）と蒸発器（６）を含む冷凍サイクル（１３）で庫内（５）の空気を冷却する冷却庫であって、
   蒸発器（６）の除霜用の除霜ヒータ（２３）と、蒸発器（６）の除霜制御を担う制御部（２２）とを備えており、
   制御部（２２）は、除霜ヒータ（２３）に通電して蒸発器（６）を加熱するヒータデフロストと、圧縮機（１４）を所定の除霜時間（Ｔ１）にわたって停止状態に維持するオフサイクルデフロストとを実行可能であり、
   冷凍サイクル（１３）は、膨張器（２７）を迂回するバイパス路（２８）と、バイパス路（２８）を開閉する開閉手段（２９）とを含み、
   オフサイクルデフロストを開始してから、前記除霜時間（Ｔ１）より短い待機時間（Ｔ２）が経過すると、制御部（２２）はバイパス路（２８）の開閉手段（２９）を開き、該バイパス路（２８）を通じて凝縮器（１５）から蒸発器（６）へ冷媒を導くことを特徴とする冷却庫。
3. 待機時間（Ｔ２）が除霜時間（Ｔ１）の半分以上に設定されている請求項１または２に記載の冷却庫。
4. オフサイクルデフロストの実行中に、凝縮器（１５）を冷却する冷却ファン（１６）が駆動する請求項１から３のいずれかひとつに記載の冷却庫。

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