JP3066147B2

JP3066147B2 - ショーケースの除霜制御方法

Info

Publication number: JP3066147B2
Application number: JP3305491A
Authority: JP
Inventors: 努田中
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-10-24
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 2000-07-17
Anticipated expiration: 2015-07-17
Also published as: JPH05118732A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却器によって庫内を
冷却するショーケースの前記冷却器の除霜制御方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種ショーケースにおいて冷却
器の除霜を行う場合には、２４時間タイマーを設けてこ
のタイマーに例えば３時間毎に除霜指令を発するように
設定し、定時刻に冷却器の除霜を実行していた。しかし
ながら、係る定時刻除霜によると外気温度の変化による
冷却器着霜量の変化に係わり無く除霜が行われるため、
特に冬季の如く外気温度が低く且つ乾燥している状況で
あって着霜量が少ない場合には、除霜を開始して直に終
了する所謂早切れ状態が繰り返されることになり、無駄
な除霜によるエネルギーの浪費及び庫内収納商品の劣化
が問題となっていた。

【０００３】逆に、夏季の如く外気温度が高く且つ湿度
が高い状況であって着霜が激しい場合には冷却運転の後
期において冷却器の霜閉塞が生じ、庫内への冷気循環が
阻害されて庫内温度が上昇し、収納食品等の鮮度劣化が
著しくなる問題があった。

【０００４】即ち、冷却器の除霜に入る時に着霜量が少
ないと無駄な除霜を行い、逆に多過ぎても霜残りが生ず
る問題があり、一定の着霜量で除霜に入れることが理想
である。そこで、例えば特開平１−１５５１８１号公報
（Ｆ２５Ｄ２１／０６）では、ケース周囲の外気温度
と、外気の相対湿度から種々の温湿度加算定数を定め、
これらを加算することによって着霜量を仮想し、この仮
想着霜量を設定値と比較して除霜指令を発するよう構成
することにより、前記定量除霜を達成するよう試みてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、湿度を
検出するセンサに経年使用により塵埃等が付着すると、
この塵埃が湿気を吸って的確な湿度検出ができなくな
る。従って、湿度をファクターとして着霜量を仮想する
場合には経年使用により正確な算定ができなくなる問題
があった。

【０００６】本発明は、係る従来の課題を解決し、的確
な除霜を達成することができるショーケースの除霜制御
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のショーケースの
除霜制御方法は、外気温度に対する冷却器の着霜量の変
化の傾向を表す外気着霜係数Ｇと、庫内の冷却状況に対
する冷却器の着霜量の変化の傾向を表す庫内状況着霜係
数Ｆと、冷凍装置の運転状況に対する冷却器の着霜量の
変化の傾向を表す冷却状況着霜係数（電磁弁７の状態係
数）Ｄと、エアーカーテンの性能等で定まるケース毎の
性能係数Ｋとを乗算することにより単位時間当たりの着
霜量ＦＲＯＳＴを算出し、この着霜量ＦＲＯＳＴを積算
することにより求めた累積着霜量ＳＵＭが、予め定めら
れた値に達した場合に冷却器の除霜指令を発するように
するものである。

【０００８】

【作用】ショーケースの冷却器の着霜量は外気温度Ｔに
よって図３中破線で示す如く変化する。また、庫内冷却
状況（庫内状況の代表温度ｔ）によっても図４中破線で
示す如く変化する。更に、冷凍装置の運転状況（電磁弁
７の開閉）によっても影響される。これらのファクター
に基づいて各係数Ｇ、Ｆ、Ｄを決定し、これらとケース
毎の性能係数Ｋをかけ合わせることによって単位時間当
たりの仮想着霜量ＦＲＯＳＴを想定することができる。
この着霜量の累積量ＳＵＭが設定値に達した時点で除霜
指令を発することで定量除霜を実現することができる。

【０００９】

【実施例】次に、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の除霜制御方法を実現するための制御
回路１のブロック図、図２はマイクロコンピュータ２の
プログラムを示すフローチャートである。制御回路１は
汎用マイクロコンピュータ２によって構成され、マイク
ロコンピュータ２には図示しない低温ショーケースが設
置された周囲の温度、即ち外気温度Ｔを検出する外気温
度センサ３の出力が入力されると共に、前記低温ショー
ケースの庫内状況の代表温度ｔを検出する庫内温度セン
サ４の出力が入力される。この庫内温度センサ４は前記
低温ショーケースの循環冷気吐出温度、循環冷気吸込温
度（両温度から算出される算出庫内温度も含む）、図示
しない冷却器の蒸発温度、冷却器出口温度または庫内空
気温度のいずれか若しくはこれらの内の複数の値を検出
するように図示しない低温ショーケースに設けられるも
のである。

【００１０】マイクロコンピュータ２は各低温ショーケ
ースに対して設けられ、その出力は前記冷却器と共に図
示しない冷凍装置を構成する圧縮機のコントローラ６に
接続される。マイクロコンピュータ２の出力には、更に
当該低温ショーケースの冷却器への冷媒流通を制御する
電磁弁７及び該冷却器の除霜ヒータ８が接続される。低
温ショーケースはそれぞれ一個若しくはそれ以上の冷却
器を具備し、これらの低温ショーケースは単一の圧縮機
に複数台接続され、各低温ショーケースの冷却器への冷
媒流通はマイクロコンピュータ２による電磁弁７の開閉
によって制御される。

【００１１】即ち、マイクロコンピュータ２は庫内温度
センサ４の出力に基づき、当該ケースの冷却が必要な場
合は圧縮機のコントローラ６に運転指令を発し、コント
ローラ６はいずれかのマイクロコンピュータ２から運転
指令を受けた場合は圧縮機を運転し、いずれの低温ショ
ーケースのマイクロコンピュータ２からも運転指令を受
けていない場合は圧縮機６を停止する。つまり、マイク
ロコンピュータ２はそれが設けられた低温ショーケース
の庫内温度センサ４の出力に基づき、冷却が必要な場合
は前記運転指令を発すると共に電磁弁７を開いて冷却器
に冷媒を供給し、蒸発させて庫内を冷却するか、冷却が
不要な場合は前記運転指令を停止して電磁弁７を閉じる
ことにより低温ショーケースの庫内温度を設定値に制御
するものである。

【００１２】次に、図２のフローチャートを参照してマ
イクロコンピュータ２の除霜制御動作を説明する。マイ
クロコンピュータ２はステップＳ１にて所定のサンプリ
ング周期（例えば１秒）毎に、外気温度センサ３の出力
に基づく外気温度Ｔ（℃）と、庫内温度センサ４に基づ
く庫内状況の代表温度ｔ（℃）と、自らが制御している
電磁弁７の開閉状態を内部のメモリに入力し、ステップ
Ｓ２で図３乃至図５に示す関数から外気着霜係数Ｇ
（Ｔ）、庫内状況着霜係数Ｆ（ｔ）及び冷却状況着霜係
数としての電磁弁７の状態係数Ｄを算出する。

【００１３】ここで、図３乃至図５の関数を説明する。
冷却器への着霜量は外気温度Ｔが高い程多く、図３中破
線曲線のような傾向を示すことが分かっている。これは
外気温度が高い季節程、空気中の湿度も高くなることに
よる。外気着霜係数Ｇ（Ｔ）は標準値を１としてこの曲
線に近似した図３中実線で示す関数で規定する。即ち、
外気着霜係数Ｇ（Ｔ）は外気温度Ｔが低い時には小さい
値で変化なく、ある温度から所定の傾きで上昇し、外気
温度Ｔが高い時には再び変化しなくなる関数で与えら
れ、マイクロコンピュータ２はこれを記憶しており、ス
テップＳ２ではこの関数に外気温度センサ３から得られ
た外気温度Ｔを代入することによって外気着霜係数Ｇ
（Ｔ）を算出する。尚、上記関数は図３に示すものに限
られるものではなく、一般的には、少なくともある外気
温度において正の数で、且つある外気温度において１で
あり、外気温度が高いほど大きいか等しい数、即ち、も
し外気温度Ｔ１＜外気温度Ｔ２ならば、Ｇ（Ｔ１）≦Ｇ
（Ｔ２）である関数で規定される。

【００１４】また、冷却器への着霜量は庫内状況の代表
温度ｔが低い程多く、図４中破線曲線のような傾向を示
すことが分かっている。これは庫内温度が低い程、外気
温度との差も大きくなって、侵入した外気中の湿気が冷
却器に着霜し易くなることによる。庫内状況着霜係数Ｆ
（ｔ）は標準値を１としてこの曲線に近似した図４中実
線で示す関数で規定する。即ち、庫内状況着霜係数Ｆ
（ｔ）は代表温度ｔが低い時には大きくて変化なく、あ
る温度から所定の傾きで降下し、代表温度ｔが高い時に
は再び変化しなくなる関数で与えられ、マイクロコンピ
ュータ２はこれを記憶しており、ステップＳ２ではこの
関数に庫内温度センサ４から得られた庫内状況の代表温
度ｔを代入することによって庫内状況着霜係数Ｆ（ｔ）
を算出する。尚、上記関数は図４に示すものに限られる
ものではなく、一般的には、少なくともある庫内状況の
代表温度において正の数で、且つある代表温度において
１であり、代表温度が低いほど大きいか等しい数、即
ち、もし代表温度ｔ１＞代表温度ｔ２ならば、Ｆ（ｔ
１）≦Ｆ（ｔ２）である関数で規定される。

【００１５】更に、冷却器への着霜量は冷却器に冷媒が
流入して蒸発している時には多く、冷媒供給が停止して
いる時には少なくなる。これは冷却器にて周囲の空気か
ら熱を活発に奪っている間に空気中の湿気も冷却器表面
に凝結し易くなることによる。電磁弁７の状態係数Ｄは
電磁弁７が開いているときを１とし、閉じているときを
０．５とした図５に示す如き関数で規定する。マイクロ
コンピュータ２はこれを記憶しており、ステップＳ２で
は自らが制御している電磁弁７の開閉状況によって電磁
弁７の状態係数Ｄを算出する。尚、上記関数は図５に示
すものに限られるものではなく、一般的には、電磁弁７
の状態、即ち開閉によって決まる関数で、必ず正の数で
あり、電磁弁７開での値は閉での値と等しいか大きい
数、即ち、Ｄ（開）≧Ｄ（閉）である関数で規定され
る。

【００１６】次に、マイクロコンピュータ２はステップ
Ｓ３で数１に示す計算式によって低温ショーケースの単
位時間（この場合１秒間）当たりの着霜量ＦＲＯＳＴを
算出する。

【００１７】

【数１】

【００１８】数１のＫは、低温ショーケース毎にその性
能によって定まる性能係数であり、低温ショーケースが
例えばオープンショーケースであれば、エアーカーテン
の性能等で決まる外気巻き込み定数または変数として与
えられ、単位はｇ／ｓｅｃである。即ち、外気巻き込み
量が多いケース（性能の低いケース）では、庫内に侵入
する外気量が多くなるため、性能係数Ｋは後述する如く
大きくなる。数１から明らかな如く単位時間当たりの着
霜量ＦＲＯＳＴは、ステップＳ２で求めた外気着霜係数
Ｇ（Ｔ）と庫内状況着霜係数Ｆ（ｔ）と電磁弁７の状態
係数Ｄ及び前記性能係数Ｋを乗算することによって算出
され、単位はｇである。即ち、冷却器への着霜量の変化
と共に変化する前記各ファクターの影響をＦＲＯＳＴに
与えることによって、正確に単位時間当たりの着霜量を
想定することを可能にしている。

【００１９】マイクロコンピュータ２は次に、ステップ
Ｓ４において前回までの着霜量の累積値ＳＵＭにステッ
プＳ３で算出した単位時間当たりの着霜量ＦＲＯＳＴを
加算することによって新たな累積着霜量ＳＵＭ（単位は
ｇ）を算出し、ステップＳ５で前回の除霜からの冷却経
過時間が、例えば２時間等の最低冷却時間以上になって
いるか否か判断し、達していなければステップＳ１に戻
る。このように最低冷却時間を確保することによって頻
繁な除霜を排除する。ステップＳ５で最低冷却時間以上
冷却が行われていれば、ステップＳ６においてステップ
Ｓ４で算出した累積着霜量ＳＵＭが予め設定した除霜開
始に最適な冷却器の設定着霜量以上か否か判断し、ＳＵ
Ｍの値が設定着霜量に達していなければステップＳ１に
戻り、以後これを繰り返す。

【００２０】マイクロコンピュータ２はステップＳ６で
累積着霜量ＳＵＭが設定着霜量に達すると、ステップＳ
７に進んで除霜要求信号を発令して自らに除霜指令を発
し、冷却器に設けられた除霜ヒータ８に通電して冷却器
の除霜を開始する。その後、ステップＳ８で前記累積着
霜量ＳＵＭをリセットしてステップＳ１に戻る。

【００２１】次に、実際の運転状況を想定して累積着霜
量の算出動作を実行してみる。今、外気温度Ｔは＋２５
℃、庫内状況の代表温度ｔは０℃、電磁弁７は開で各状
態は変化がないものとする。また、低温ショーケースの
性能係数は０．２ｇ／ｓｅｃで、設定着霜量は２１６０
ｇとする。

【００２２】外気温度Ｔが＋２５℃の時の外気着霜係数
Ｇ（＋２５℃）は図３から明らかな如く１、庫内状況の
代表温度ｔが０℃の時の庫内状況着霜係数Ｆ（０℃）も
図４から明らかな如く１である。また、電磁弁７が開い
ているときには状態係数Ｄ（開）は図５より１であるの
で、数１によって求められる単位時間（１秒間）当たり
の着霜量ＦＲＯＳＴは０．２ｇである。

【００２３】１秒間当たり０．２ｇの着霜量ＦＲＯＳＴ
の場合、冷却運転の開始から３時間経過すると累積着霜
量ＳＵＭは２１６０ｇとなって設定着霜量に達し、除霜
が開始される。従って、この場合の冷却器の除霜までの
冷却運転時間は３時間と算出されることになる。

【００２４】ここで、外気温度Ｔが低下すれば着霜量は
減るが、前記外気着霜係数Ｇ（Ｔ）も小さくなるので単
位時間当たりの着霜量ＦＲＯＳＴも小さくなり、従って
除霜が開始されるまでの冷却運転時間が長くなって適正
な着霜量で除霜が開始されるようになる。このことは庫
内状況の代表温度ｔが上昇した場合も同様であり、庫内
状況着霜係数Ｆ（ｔ）が小さくなることで同様に冷却運
転時間を長くする。また、電磁弁７が閉じている期間が
長くなった場合も同様に状態係数Ｄの値の減少により冷
却運転時間を長くすることによって適正な着霜量での除
霜開始を実現する。

【００２５】また、これによって冷却器への着霜量を経
時的に予想することが可能となるので、累積着霜量ＳＵ
Ｍが大きくなるにつれて庫内冷気循環ファンモータの回
転数を上昇させる、或いは庫内設定温度を下げる、若し
くは前記性能係数Ｋを大きくする等の予測制御を行うこ
とができる。即ち、冷却器の着霜量が多くなると循環冷
気の流通も阻害され、オープンショーケースではエアー
カーテンが弱くなるのでが、庫内循環ファンモータの回
転数を上昇させてこれを補い、同時に庫内温度も上昇し
勝ちとなるので庫内設定温度を下げて冷却能力を補い、
また、エアーカーテンの弱体化による外気巻き込みの増
大に合わせて外気巻き込み定数である性能係数Ｋを大き
くして除霜開始時刻を早める。

【００２６】尚、圧縮機に複数台の低温ショーケースを
連結した場合、庫内温度上昇及び除霜回数を少なくし、
且つ除霜時間を短くするためには、連結された複数台の
除霜を同時に開始する必要がある。しかし、庫内の状
況、外気温度は各ケース毎に異なるため、除霜要求信号
は各マイクロコンピュータ２毎にばらばらに発令される
ことになる。

【００２７】そのため、予め指定したマイクロコンピュ
ータ２の除霜要求信号によって全ケースのマイクロコン
ピュータ２に除霜指令を発する。または、除霜後に最も
早く除霜要求信号を発令したマイクロコンピュータ２が
全ケース、または除霜を指令する親ケースのマイクロコ
ンピュータ２に除霜指令を発する等の構成とすることに
よってこの問題を解決する。

【００２８】更に、各センサ３、４の故障が発生した場
合には入力値と実際の温度が異なるため、単位時間当た
りの算出着霜量が狂ってくる。そのため、センサの故障
時には該当する係数を標準値１としてこれを防止する。

【００２９】

【発明の効果】本発明のショーケースの除霜制御方法に
よれば、ショーケースの冷却器の着霜量を外気温度、庫
内冷却状況、冷凍装置の運転状況及びケース毎の性能に
基づいた係数の乗算値によって求めるので、除霜開始着
霜量を的確に把握することができる。それによって、無
駄な除霜及び霜残りを防止し、円滑な除霜制御を実現す
ることができるものである。

【００３０】また、本発明のショーケースの除霜制御方
法は湿度センサが不要であり、経年使用による制御の狂
いも発生しない等優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御回路のブロック図である。

【図２】マイクロコンピュータのプログラムを示すフロ
ーチャートである。

【図３】外気温度と外気着霜係数の関係を示す図であ
る。

【図４】庫内状況の代表温度と庫内状況着霜係数の関係
を示す図である。

【図５】電磁弁の状態と電磁弁の状態係数の関係を示す
図である。

【符号の説明】

１制御回路２マイクロコンピュータ３外気温度センサ４庫内温度センサ８除霜ヒータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外気温度に対する冷却器の着霜量の変化
の傾向を表す外気着霜係数と、庫内の冷却状況に対する
前記冷却器の着霜量の変化の傾向を表す庫内状況着霜係
数と、冷凍装置の運転状況に対する前記冷却器の着霜量
の変化の傾向を表す冷却状況着霜係数と、エアーカーテ
ンの性能等で定まるケース毎の性能係数とを乗算するこ
とにより単位時間当たりの着霜量を算出し、該着霜量を
積算することにより求めた累積着霜量が予め定められた
値に達した場合に冷却器の除霜指令を発するショーケー
スの除霜制御方法。
【請求項２】外気着霜係数は標準値を１とし、外気温
度が高い程大きいか、若しくは、等しい値となるように
した請求項１のショーケースの除霜制御方法。
【請求項３】庫内状況着霜係数は標準値を１とし、庫
内状況の代表温度が低い程大きいか、若しくは、等しい
値となるようにした請求項１、若しくは請求項２のショ
ーケースの除霜制御方法。
【請求項４】冷却状況着霜係数は冷却器へ冷媒を供給
する状態では１とし、冷媒供給が停止している状況では
１よりも小さい値となるようにした請求項１または請求
項２若しくは請求項３のショーケースの除霜制御方法。
【請求項５】性能係数はケースのエアーカーテンの性
能等によって定まる外気巻き込み定数または変数である
請求項１、請求項２または請求項３若しくは請求項４の
ショーケースの除霜制御方法。