JP4935411B2

JP4935411B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP4935411B2
Application number: JP2007040929A
Authority: JP
Inventors: 一博坂井; 晴彦須藤; 賢哉村上
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-02-21
Also published as: JP2008202883A

Description

本発明は、収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節し、収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御を行うことにより該収容庫を所望の温度状態にする冷却装置に関するものである。

例えば、商品を冷却した状態で陳列販売するショーケースでは、収容庫の内部に蒸発器が設けられ、また収容庫の外部に圧縮機、凝縮器および電子膨張弁が設けられており、これら蒸発器、圧縮機、凝縮器および電子膨張弁に冷媒を循環供給することによって収容庫の所望の温度状態に維持する通常運転を行っている。具体的には、収容庫の内部温度が設定温度よりも低くなった場合に電子膨張弁の開度を縮小させる一方、収容庫の内部温度が設定温度よりも高くなった場合に電子膨張弁の開度を増大させて収容庫の内部が所望の温度状態となるようにしている（例えば、特許文献１参照）。かかる冷却装置では、電子膨張弁を用いているために蒸発器へ供給する冷媒流量を細かく制御することが可能で、そのために蒸発温度を高くすることができ、これにより圧縮機の運転負荷を軽減させることができ、省エネルギー化を図ることができるという利点を有している。

特開２００５−１８０８１５号公報

ところで、上述したような冷却装置では、上記通常運転時に蒸発器の伝熱面に霜が付着してしまういわゆる着霜現象が生ずるため、１日に例えば４回程度付着した霜を除去する除霜処理を行っている。この除霜処理では、冷媒の循環を停止させて蒸発器の伝熱面の温度を上昇させることにより付着した霜の除去を行うのが一般的である。そして、除霜処理終了後から次の除霜処理が開始されるまでの間に上述した通常運転、すなわち収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節し、蒸発器に対する冷媒の供給制御を行っている。

ところが、例えば収容庫の外部が高温多湿の環境下にある等の場合には、次の除霜処理が開始されるまでの通常運転時に蒸発器の伝熱面全域に着霜現象が発生してしまい、収容庫の内部を良好に冷却することができず、次の除霜処理の開始直前には収容庫の内部温度が非常に高くなってしまう虞れがある。

このような着霜現象の発生を抑制するために、１日に行う除霜処理の回数を増加させることも考えられるが、それでは圧縮機の運転負荷が過大となってしまい、結果的に省エネルギー化を図ることができず好ましいとはいえない。

本発明は、上記実情に鑑みて、通常運転時における蒸発器への着霜量を低減させて、収容庫の内部を良好に冷却することができる冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る冷却装置は、通常運転時に収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節し、前記収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御を行うことにより該収容庫を所望の温度状態にする冷却装置において、前記通常運転時に収容庫の内部温度が予め決められている目標温度の上限値を所定時間継続して超えている場合に、予め設定された弁開度の上限値と、この上限値よりも小さい下限値との間で前記電子膨張弁の開度を交互に切り換えることで、前記電子膨張弁の開度が上限値にあるときには前記蒸発器に霜が付着することを許容する一方、前記電子膨張弁の開度が下限値にあるときには前記蒸発器に付着した霜を融解する着霜低減制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る冷却装置は、上述した請求項１において、前記制御手段は、前記弁開度の上限値と下限値との弁開度差が７０％以上の大きさとなる態様で前記着霜低減制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る冷却装置は、上述した請求項１または請求項２において、前記制御手段は、前記下限値を弁開度が１０％以下に相当する大きさにして前記着霜低減制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る冷却装置は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、前記上限値を弁開度が９０％以上に相当する大きさにして前記着霜低減制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る冷却装置は、上述した請求項１〜４のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、前記弁開度の上限値を全開状態に相当する大きさにし、かつ前記弁開度の下限値を全閉状態に相当する大きさにして、これらの間で前記電子膨張弁の開度を交互に切り換えて前記着霜低減制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る冷却装置は、上述した請求項１〜５のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、予め決められた時間ごとに前記上限値と下限値との間で交互に切り換えて前記着霜低減制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る冷却装置は、上述した請求項１〜５のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、前記電子膨張弁の開度を上限値とする時間は予め決められた大きさにする一方、前記電子膨張弁の開度を下限値とする時間は、前記内部温度が目標温度の上限値に達するまでとする着霜低減制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る冷却装置は、上述した請求項１〜７のいずれか一つにおいて、設定された吸入圧力に従って、前記蒸発器から吐出された冷媒の圧縮を行う圧縮手段を備え、前記制御手段は、前記着霜低減制御を行う場合に、前記圧縮手段における吸入圧力を低下させる吸入圧力制御を行うことを特徴とする。

本発明の冷却装置によれば、通常運転時に収容庫の内部温度が予め決められている目標温度の上限値を所定時間継続して超えている場合に、予め設定された弁開度の上限値と、この上限値よりも小さい下限値との間で電子膨張弁の開度を交互に切り換える着霜低減制御を行うので、電子膨張弁の開度が下限値にあるときに付着した霜を融解する一方、該開度が上限値にあるときに霜が付着することを許容する。そして、冷媒の蒸発温度が０℃〜−２０℃くらいまでの間における単位時間あたりの着霜量は単位時間あたりの霜の融解量に比して極めて小さいという事実から、上記着霜低減運転制御を行うことにより蒸発器への着霜量を徐々に低減させることができる。従って、通常運転時における蒸発器への着霜量を低減させて、収容庫の内部を良好に冷却することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を適宜参照しながら、本発明に係る冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１である冷却装置の構成を概念的に示したものである。ここで例示する冷却装置は、収容庫１０の内部に収納した商品を冷却した状態で陳列販売するオープンショーケース１１に適用するもので、複数のオープンショーケース１１にそれぞれ蒸発器１２および電子膨張弁１３を個別に備える一方、オープンショーケース１１の外部に凝縮器１４および圧縮機（圧縮手段）１５をそれぞれ１つずつ備えている。尚、図１には、説明の便宜上、１つのオープンショーケース１１を示している。

電子膨張弁１３は、凝縮器１４から吐出された液冷媒を断熱膨張して蒸発器１２に供給するものである。本実施の形態１では、開度指令が与えられた場合に開度指令に応じて開度を変更し、通過する冷媒の流量を調節することのできる電子膨張弁１３を適用している。圧縮機１５は、蒸発器１２から吐出された低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒として凝縮器１４に与えるものである。

この冷却装置では、凝縮器１４および圧縮機１５に対してそれぞれのオープンショーケース１１に設けた蒸発器１２および電子膨張弁１３を並列となる態様で冷媒供給管路１６で接続することにより冷凍サイクルが構成してある。すなわち、この冷却装置では、圧縮機１５から吐出された高温高圧のガス冷媒が凝縮器１４において冷却されて高温高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、電子膨張弁１３により断熱膨張されて低温低圧の気液２相冷媒となり、収容庫１０の蒸発器１２に供給される。蒸発器１２に供給された低温低圧の気液２相冷媒は、図示しない送風ファンによって供給された収容庫１０の内部空気と熱交換し、吸熱して低温低圧のガス冷媒となることにより収容庫１０の冷却を行う。蒸発器１２から吐出された低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１５に吸入され、再び高温高圧のガス冷媒となって凝縮器１４に供給される。

オープンショーケース１１において蒸発器１２に接続した冷媒供給管路１６の入口部および出口部には、それぞれ冷媒温度センサ２０，２１が設けてある。入口部冷媒温度センサ２０および出口部冷媒温度センサ２１は、それぞれの冷媒供給管路１６を通過する冷媒の温度を検出するものである。

収容庫１０の内部には、内部温度センサ２２が設けてある。内部温度センサ２２は、収容庫１０の内部温度を検出するものである。本実施の形態１では、内部温度センサ２２として、収容庫１０の内部において蒸発器１２を通過した後の空気、すなわち吹出空気の温度を収容庫１０の内部温度として検出するものを適用している。ここで、内部温度は、吹出空気の温度ではなく、収容庫１０の内部に設けられる庫内温度センサ（図示せず）により検出される温度としても構わない。

上記冷却装置は、その制御系としてコントローラ３０を備えている。コントローラ３０は、設定記憶部３１、状態判断部３２、弁開度制御部３３および吸入圧力設定部３４を備えている。

設定記憶部３１は、収容庫１０の目標温度を設定し、かつこれを記憶するものである。本実施の形態１では、収容庫１０の目標温度としてその上限値（２℃）および下限値（−２℃）がそれぞれ設定してある。

状態判断部３２は、蒸発器１２が着霜状態にあるか否かを判断するもので、具体的には、収容庫１０の内部温度が目標温度の上限値を所定時間継続して超えている場合に、蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断するものである。ここでの判断基準となる所定時間は、本実施の形態１では１０分間としている。

弁開度制御部３３は、電子膨張弁１３の開度を制御するものであり、より詳細には、内部温度センサ２２の検出結果と収容庫１０の目標温度との比較結果に基づいて電子膨張弁１３の開度を制御する一方、状態判断部３２により蒸発器１２が着霜状態にあると判断された場合には、電子膨張弁１３の開度を予め決められた時間ごとに上限値と下限値との間で交互に切り換える制御を行うものである。ここで、上限値と下限値との弁開度差は７０％以上の大きさがあることが好ましく、また下限値は弁開度が１０％以下に相当する大きさであることがさらに好ましく、さらに上限値は弁開度が９０％以上に相当する大きさであることが好ましい。本発明の実施の形態１では、上限値として最大値、すなわち全開状態（弁開度が１００％）に相当する大きさとし、下限値として最小値、すなわち全閉状態（弁開度が０％）に相当する大きさとしている。吸入圧力設定部３４は、圧縮機１５の吸入圧力を設定するものである。

図２は、図１に示したコントローラが実施する膨張弁開度制御処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図２を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。

まず、図２に示す膨張弁開度制御処理においてコントローラ３０は、内部温度センサ２２を通じてそれぞれのオープンショーケース１１における収容庫１０の内部温度を検出し（ステップＳ１０１）、検出した内部温度が設定記憶部３１に記憶された目標温度の上限値を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

いずれかのオープンショーケース１１において収容庫１０の内部温度が目標温度上限値を超えている場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、コントローラ３０は、該当するオープンショーケース１１の電子膨張弁１３を開動作して蒸発器１２に対する冷媒の供給を増大させ（ステップＳ１０３）、その後に手順をリターンさせる。この結果、該当するオープンショーケース１１の収容庫１０が冷却され、その内部温度が目標温度上限値以下となるように推移することになる。

ステップＳ１０２においていずれのオープンショーケース１１においても収容庫１０の内部温度が目標温度上限値以下であった場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、コントローラ３０は、次いでいずれかのオープンショーケース１１において収容庫１０の内部温度が設定記憶部３１に記憶された目標下限値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

いずれかのオープンショーケース１１において収容庫１０の内部温度が目標温度下限値を下回っている場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、コントローラ３０は、該当するオープンショーケース１１の電子膨張弁１３を閉動作して蒸発器１２に対する冷媒の供給を減少させ（ステップＳ１０５）、その後に手順をリターンさせる。この結果、該当するオープンショーケース１１において収容庫１０の内部雰囲気と蒸発器１２との間の熱交換が抑制され、その内部温度が目標下限値以上となるように推移することになる。

ステップＳ１０４においていずれのオープンショーケース１１においても収容庫１０の内部温度が目標温度下限値以上であった場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、つまり収容庫１０の内部温度が目標温度上限値以下、かつ目標温度下限値以上（以下、「目標温度範囲」という）である場合、コントローラ３０は、電子膨張弁１３の状態を維持して今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。

以下、所定のサイクルタイムで膨張弁開度制御処理を繰り返し実施して通常運転を行うことにより、全てのオープンショーケース１１において収容庫１０の内部温度が目標温度範囲に維持されることになる。

但し、この膨張弁開度制御処理では、例えば収容庫１０の外部が高温多湿の環境下にある等の場合には、次の除霜処理が開始されるまでの間に蒸発器１２の伝熱面全域に着霜現象が発生してしまう虞れがある。

そこで、本実施の形態１では、次のような着霜低減制御を所定のタイミングで実施するようにしている。図３は、図１に示したコントローラが実施する着霜低減制御を説明するためのタイムチャートである。以下、この図３を参照しながら冷却装置の動作についてさらに説明する。

時点ｔ１で内部温度センサ２２により検出される収容庫１０の内部温度（以下、単に内部温度とも称する）が目標温度上限値を超え、かかる内部温度が目標温度上限値を継続して当該時点ｔ１から例えば１０分間経過した時点ｔ２まで超えている場合に、コントローラ３０の状態判断部３２は、蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断する。つまり、時点ｔ２で蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断する。

時点ｔ２で蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断したコントローラ３０は、弁開度制御部３３を通じて電子膨張弁１３の開度を下限値、すなわち全閉状態（弁開度０％）に相当する大きさにする。これにより、内部温度センサ２２により検出される内部温度は徐々に上昇する。その結果、蒸発器１２の伝熱面（表面）に付着する霜が徐々に融ける。

時点ｔ２から例えば５分間が経過した時点ｔ３において、コントローラ３０は、弁開度制御部３３を通じて電子膨張弁１３の開度を上限値、すなわち全開状態（弁開度１００％）に相当する大きさにする。ここで、時点ｔ２から時点ｔ３までの時間は、予め決められた時間であっても構わないし、目標温度上限値＋２℃以内の時間であっても構わない。

かかる時点ｔ３以降、コントローラ３０は、弁開度制御部３３を通じて所定時間ごと、例えば１０分間ごとに電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさと、全閉状態に相当する大きさとの間で交互に切り換える着霜低減制御を行う。より詳細に説明すると次のようになる。

時点ｔ３から時点ｔ４までの間、電子膨張弁１３の開度は、上述のように全開状態となる。これにより蒸発器１２に対する冷媒の供給量が増大し、その結果、内部温度が下降する。従って、蒸発器１２の伝熱面に再び霜が付着することになる。

時点ｔ４から時点ｔ５までの間、電子膨張弁１３の開度は、全閉状態に相当する大きさとなる。これにより蒸発器１２に対する冷媒の供給が遮断され、その結果、内部温度が上昇する。従って、蒸発器１２の伝熱面に付着した霜が徐々に融ける。ここで、冷媒の蒸発温度が０℃〜−２０℃くらいまでの間における単位時間あたりの着霜量は、単位時間あたりの霜の融解量に比して極めて小さいことが知られている。従って、時点ｔ３から時点ｔ５までにおいて、時点ｔ３から時点ｔ４までの間における着霜量は、時点ｔ４から時点ｔ５までの間における融解量に比して極めて小さいものとなる。従って、時点ｔ３から時点ｔ５までの間に、電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさと、全閉状態に相当する大きさとの間で同時間ずつ切り換えても、全体的に見れば付着した霜が低減していることが理解できる。

時点ｔ５から所定時間ごとに電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさと全閉状態に相当する大きさとの間で交互に切り換える結果、蒸発器１２に付着する霜の量は徐々に減っていく。

そして、電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさにして所定時間（例えば１０分間）後の内部温度が目標温度下限値（−２℃）となる時点ｔ１０において、霜が９０％以上融解したものとして着霜低減制御を終了し、時点ｔ１０以降、上述したような膨張弁開度制御処理を実施する。

以上説明したように本発明の実施の形態１における冷却装置によれば、通常運転時に収容庫１０の内部温度が目標温度の上限値を所定時間継続して超えている場合に、電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさと、全閉状態に相当する大きさとの間で所定時間ごとに交互に切り換える着霜低減制御を行うので、通常運転時における蒸発器１２への着霜量を低減させて、収容庫１０の内部を良好に冷却することができる。特に、除霜処理を必要回数以上実施することがないので、省エネルギー化を図ることもできる。

以上、本発明の好適な実施の形態１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、次のように変形することも可能である。図４は、コントローラが実施する着霜低減制御の変形例を説明するためのタイムチャートである。以下、この図４を参照しながら冷却装置の動作の変形例について説明する。

時点ｔ１１で内部温度センサ２２により検出される収容庫１０の内部温度が目標温度上限値を超え、かかる内部温度が目標温度上限値を継続して当該時点ｔ１１から例えば１０分間経過した時点ｔ１２まで超えている場合に、コントローラ３０の状態判断部３２は、蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断する。つまり、時点ｔ１２で蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断する。

時点ｔ１２で蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断したコントローラ３０は、吸入圧力設定部３４を通じて圧縮機１５における吸入圧力を低下させる。これにより冷凍サイクルの低圧側の圧力が低下し、蒸発器１２における冷媒の蒸発温度が例えば−１４℃から−１７℃に低下する。これにより、時点ｔ１２から時点ｔ１３の間、電子膨張弁１３の開度は変化しないが、冷媒の蒸発温度が低下したために内部温度が下降する。

時点ｔ１３において、コントローラ３０は、弁開度制御部３３を通じて電子膨張弁１３の開度を全閉状態に相当する大きさにする。これにより、内部温度センサ２２により検出される内部温度は徐々に上昇する。その結果、蒸発器１２の伝熱面（表面）に付着する霜が徐々に融ける。

時点ｔ１３から例えば１０分間が経過した時点ｔ１４において、コントローラ３０は、弁開度制御部３３を通じて電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさにする。

かかる時点ｔ１３以降、コントローラ３０は、弁開度制御部３３を通じて所定時間ごと、例えば１０分間ごとに電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさと、全閉状態に相当する大きさとの間で交互に切り換える着霜低減制御を行う。より詳細に説明すると次のようになる。

時点ｔ１３から時点ｔ１４までの間、電子膨張弁１３の開度は、上述のように全閉状態に相当する大きさとなる。これにより蒸発器１２に対する冷媒の供給が遮断され、その結果、内部温度が上昇する。従って、蒸発器１２の伝熱面に付着した霜が徐々に融ける。

時点ｔ１４からｔ１５までの間、電子膨張弁１３の開度は、上述のように全開状態に相当する大きさとなる。これにより蒸発器１２に対する冷媒の供給量が増大し、その結果、内部温度が下降する。従って、蒸発器１２の伝熱面に再び霜が付着することになる。上述したように、冷媒の蒸発温度が０℃〜−２０℃くらいまでの間における単位時間あたりの着霜量は、単位時間あたりの霜の融解量に比して極めて小さいことが知られている。従って、時点ｔ１３から時点ｔ１５までにおいて、時点ｔ１３から時点ｔ１４までの間における融解量は、時点ｔ１４から時点ｔ１５までの間における着霜量に比して極めて大きいものとなる。従って、時点ｔ１３から時点ｔ１５までの間に、電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさと、全閉状態に相当する大きさとの間で同時間ずつ切り換えても、全体的に見れば付着した霜が低減していることが理解できる。

時点ｔ１５から所定時間ごとに電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさと、全閉状態に相当する大きさとの間で交互に切り換える結果、蒸発器１２に付着する霜の量は徐々に減っていく。

そして、電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさにして所定時間（例えば１０分間）後の内部温度が目標温度下限値（−２℃）となる時点ｔ１９において、霜が９０％以上融解したものとして着霜低減制御を終了するとともに、吸入圧力制御を終了し、時点ｔ１９以降、上述したような膨張弁開度制御処理を実施する。

このようにコントローラ３０は、着霜低減制御を行う際に、吸入圧力設定部３４を通じて圧縮機１５の吸入圧力を低下させる吸入圧力制御を行うので、収容庫１０の内部温度を一旦低下させて内部温度が目標温度範囲にある状態で、通常運転時における蒸発器１２への着霜量を低減させて、収容庫１０の内部を良好に冷却することができる。

＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施の形態２である冷却装置の構成を概念的に示したものである。尚、上述した実施の形態１における冷却装置と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。

ここに例示する冷却装置は、収容庫１０の内部に収納した商品を冷却した状態で陳列販売するオープンショーケース１１に適用するもので、複数のオープンショーケース１１にそれぞれ蒸発器１２および電子膨張弁１３を個別に備える一方、オープンショーケース１１の外部に凝縮器１４および圧縮機１５（圧縮手段）をそれぞれ１つずつ備えている。尚、図５には、説明の便宜上、１つのオープンショーケース１１を示している。

かかる冷却装置は、その制御系としてコントローラ３００を備えている。コントローラ３００は、設定記憶部３１、状態判断部３２、弁開度制御部３３０および吸入圧力設定部３４を備えている。

弁開度制御部３３０は、電子膨張弁１３の開度を制御するものであり、より詳細には、内部温度センサ２２の検出結果と収容庫１０の目標温度との比較結果に基づいて電子膨張弁１３の開度を制御する一方、状態判断部３２により蒸発器１２が着霜状態にあると判断された場合には、上限値と下限値との間で交互に切り換える制御を行うものである。より詳細には、電子膨張弁１３の開度を上限値とする時間は予め決められた大きさにする一方、電子膨張弁１３の開度を下限値とする時間は、内部温度が目標温度の上限値に達するまでとする。本発明の実施の形態２では、上限値として最大値、すなわち全開状態（弁開度が１００％）に相当する大きさとし、下限値として最小値、すなわち全閉状態（弁開度が０％）に相当する大きさとしている。

以上のような本実施の形態２における冷却装置は、実施の形態１と同様の膨張弁開度制御処理を実施する。ここで、膨張弁開度制御処理は、実施の形態１と同じ手順の処理であるから、ここではその説明を割愛する（図２参照）。

そこで、本実施の形態２では、次のような着霜低減制御を所定のタイミングで実施するようにしている。図６は、図５に示したコントローラが実施する着霜低減制御を説明するためのタイムチャートである。以下、この図６を参照しながら冷却装置の動作について説明する。

時点ｔ２１で内部温度センサ２２により検出される収容庫１０の内部温度が目標温度上限値を超え、かかる内部温度が目標温度上限値を継続して当該時点ｔ２１から例えば１０分間経過した時点ｔ２２まで超えている場合に、コントローラ３００の状態判断部３２は、蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断する。つまり、時点ｔ２２で蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断する。

時点ｔ２２で蒸発器１２が着霜状態にあるものと判断したコントローラ３００は、弁開度制御部３３０を通じて電子膨張弁１３の開度を上限値、すなわち全開状態（弁開度１００％）に相当する大きさにし、該時点ｔ２２から予め決められた所定時間（例えば１０分間）が経過する時点２３までかかる開度を維持する。これにより、内部温度センサ２２により検出される内部温度は徐々に下降する。その結果、蒸発器１２の伝熱面（表面）に付着する霜が徐々に付着する。

時点ｔ２３において、コントローラ３００は、弁開度制御部３３０を通じて電子膨張弁１３の開度を下限値、すなわち全閉状態（弁開度０％）に相当する大きさにする。これにより、内部温度は徐々に上昇する。そして、内部温度が目標温度上限値に達する時点ｔ２４において、コントローラ３００は、弁開度制御部３３０を通じて電子膨張弁１３の開度を上限値（全開状態に相当する大きさ）にして、所定時間維持する。すなわち、コントローラ３００は、時点ｔ２２以降、電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさと、全閉状態に相当する大きさとの間で交互に切り換える着霜低減制御を行うが、その際、開度を全開状態に相当する大きさにする時間は予め決められた所定時間（例えば１０分間）とし、開度を全閉状態に相当する大きさにする時間は、内部温度が目標温度上限値に達するまでの時間とする。

この場合でも冷媒の蒸発温度が０℃〜−２０℃くらいまでの間にあるため、単位時間あたりの着霜量は、単位時間あたりの霜の融解量に比して極めて小さい。従って、時点２２以降上記着霜低減制御を行うことにより、蒸発器１２に付着する霜の量は徐々に減っていくことになる。

そして、電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさにして所定時間（例えば１０分間）後の内部温度が目標温度下限値（−２℃）となる時点ｔ２７において、霜が９０％以上融解したものとして着霜低減制御を終了し、時点ｔ２７以降上述したような膨張弁開度制御処理を実施する。

以上説明したように本発明の実施の形態２における冷却装置によれば、通常運転時に収容庫１０の内部温度が目標温度の上限値を所定時間継続して超えている場合に、電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさと、全閉状態に相当する大きさとの間で所定時間ごとに交互に切り換える着霜低減制御を行い、しかも電子膨張弁１３の開度を全開状態に相当する大きさにする時間は予め決められた所定時間（例えば１０分間）とし、電子膨張弁１３の開度を全閉状態に相当する大きさにする時間は、内部温度が目標温度上限値に達するまでの時間とするので、着霜低減に要する時間の短縮化を図ることができる。

以上のように、本発明に係る冷却装置は、オープンショーケースの収容庫の冷却に有用である。

本発明の実施の形態１である冷却装置の構成を概念的に示した概念図である。図１に示したコントローラが実施する膨張弁開度制御処理の内容を示すフローチャートである。図１に示したコントローラが実施する着霜低減制御を説明するためのタイムチャートである。コントローラが実施する着霜低減制御の変形例を説明するためのタイムチャートである。本発明の実施の形態２である冷却装置の構成を概念的に示した概念図である。図５に示したコントローラが実施する着霜低減制御を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１０収容庫
１１オープンショーケース
１２蒸発器
１３電子膨張弁
１４凝縮器
１５圧縮機
１６冷媒供給管路
２０入口部冷媒温度センサ
２１出口部冷媒温度センサ
２２内部温度センサ
３０，３００コントローラ
３１設定記憶部
３２状態判断部
３３，３３０弁開度制御部
３４吸入圧力設定部

Claims

通常運転時に収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節し、前記収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御を行うことにより該収容庫を所望の温度状態にする冷却装置において、
前記通常運転時に収容庫の内部温度が予め決められている目標温度の上限値を所定時間継続して超えている場合に、予め設定された弁開度の上限値と、この上限値よりも小さい下限値との間で前記電子膨張弁の開度を交互に切り換えることで、前記電子膨張弁の開度が上限値にあるときには前記蒸発器に霜が付着することを許容する一方、前記電子膨張弁の開度が下限値にあるときには前記蒸発器に付着した霜を融解する着霜低減制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする冷却装置。
前記制御手段は、前記弁開度の上限値と下限値との弁開度差が７０％以上の大きさとなる態様で前記着霜低減制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記制御手段は、前記下限値を弁開度が１０％以下に相当する大きさにして前記着霜低減制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
前記制御手段は、前記上限値を弁開度が９０％以上に相当する大きさにして前記着霜低減制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。
前記制御手段は、前記弁開度の上限値を全開状態に相当する大きさにし、かつ前記弁開度の下限値を全閉状態に相当する大きさにして、これらの間で前記電子膨張弁の開度を交互に切り換えて前記着霜低減制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷却装置。
前記制御手段は、予め決められた時間ごとに前記上限値と下限値との間で交互に切り換えて前記着霜低減制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷却装置。
前記制御手段は、前記電子膨張弁の開度を上限値とする時間は予め決められた大きさにする一方、前記電子膨張弁の開度を下限値とする時間は、前記内部温度が目標温度の上限値に達するまでとする着霜低減制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷却装置。
設定された吸入圧力に従って、前記蒸発器から吐出された冷媒の圧縮を行う圧縮手段を備え、
前記制御手段は、前記着霜低減制御を行う場合に、前記圧縮手段における吸入圧力を低下させる吸入圧力制御を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の冷却装置。