JP4936356B2

JP4936356B2 - ショーケース

Info

Publication number: JP4936356B2
Application number: JP2006047812A
Authority: JP
Inventors: 豊田中
Original assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: JP2007222438A

Description

本発明は、ショーケースに関する。

この種の従来のショーケースでは、冷気の吹出口と吸込口とに温度センサを設置し、それら温度センサの検出結果に基づいて庫内温度を制御していた（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１９０５８１号公報（［００１３］、図１）

ところで、ショーケースの庫内温度は、例えば、冷気の吹出口近傍と吹出口から離れた場所とでは異なるので、庫内温度を適切に制御するには、庫内空間を横切る所定範囲で平均した温度を求めることが好ましい。しかしながら、上述した従来のショーケースでは、庫内空間の平均温度を検出していなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、商品又は保存対象物が収容される空間の平均温度を検出することが可能なショーケースの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る請求項１に記載のショーケースは、常時開放した商品取出口の奥側に商品を高温又は低温状態にして陳列可能な商品陳列空間を備えたショーケースであって、商品取出口を横切った気流を生成するためのエアーカーテン手段と、エアーカーテン手段による気流の方向と斜めに交差する方向で商品取出口を横切る位置に対向配置された１対の超音波センサと、１対の超音波センサのうち一方から他方の超音波センサに送波される超音波の第１伝播時間と、他方から一方の超音波センサに送波される超音波の第２伝播時間とに基づいて、１対の超音波センサに挟まれた空間の平均温度を演算する温度演算部と、第１伝播時間と第２伝播時間とに基づいて、気流の平均流速を演算する流速演算部と、温度演算部にて演算された平均温度に基づいて商品陳列空間の温度を制御すると共に、流速演算部が演算した平均流速に基づいて、エアーカーテン手段の異常検出又は気流の制御を行う制御部とを備えたところに特徴を有する。

なお、本発明における「高温状態」とは、常温より高い温度のことである。また、本発明における「低温状態」には、商品が常温より低い温度でかつ凍結していない「冷蔵状態」や、商品が凍結した「冷凍状態」が含まれる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のショーケースにおいて、１対の超音波センサの間で超音波の送受波が遮断されたことに基づいて、商品取出口を通して商品が取り出されたと判定する商品取出判定手段を備え、制御部は、商品取出判定手段の判定結果に基づいた販売管理を行うところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、商品取出口を横切る位置に対向配置された１対の超音波センサのうち一方から他方の超音波センサに送波される超音波の第１伝播時間と、他方から一方の超音波センサに送波される超音波の第２伝播時間とに基づいて、それら超音波センサで挟まれた空間、即ち、商品陳列空間と連通した商品取出口の平均温度を検出することができる。また、検出された平均温度に基づいて商品陳列空間の温度が制御されるから、商品陳列空間が過剰に低温又は高温となったり、冷却又は加温不足となることを防止できる。さらに、１対の超音波センサは商品陳列空間より手前側の商品取出口を横切るように配置されたので、商品陳列空間に陳列された商品によって超音波が遮られることが無く安定して平均温度を検出することができる。

また、商品取出口を横切る気流がエアーカーテンとなり、商品陳列空間の温度を保持することができる。

さらに、請求項１の発明によれば、気流の上流側と下流側との間で超音波を送受波した第１伝播時間と第２伝播時間とに基づいて気流の平均流速を検出することができる。また、検出された気流の流速に基づいてエアーカーテン手段の異常（気流の吹出口の詰まり等）検出又は気流の制御（流速の調節等）を行うことができる。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、商品を取り出すために顧客が商品陳列空間に手を差し入れると、顧客の体で超音波の送受波が遮断される。このとき、商品取出判定手段は商品が取り出されたと判定する。また、商品取出判定手段の判定結果に基づいて販売管理（例えば、商品の陳列状況の把握）を行うことができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１には本発明のショーケース１０（詳細には、冷凍・冷蔵用のオープンショーケース）が示されている。このショーケース１０は、断熱構造を有したアウターケース１１の内側にインナーケース１２を備えてなる（図２を参照）。インナーケース１２は、常時前方（顧客側）に開放した矩形状の商品取出口１４を備え、その商品取出口１４の奥側に商品陳列空間１３が備えられている。商品陳列空間１３には、陳列棚１５が上下方向に複数段設けられており、これら陳列棚１５に商品が冷凍又は冷蔵状態で陳列可能となっている。なお、図２における符号１６は照明灯であり、符号１７は、例えば、閉店時に商品取出口１４を覆うための巻取式のナイトカバーである。

図２に示すように、ショーケース１０のうちアウターケース１１とインナーケース１２との間には、空気を循環させる循環ダクト２０が備えられている。循環ダクト２０は、ショーケース１０の底部から背面部を通って庇部まで延びている。循環ダクト２０の一端部は、ショーケース１０のうち商品取出口１４の下縁部に沿って形成された横長の吸込口２１に連通しており、循環ダクト２０の他端部は商品取出口１４の上縁部に沿って形成された横長の吹出口２２に連通している。

循環ダクト２０の途中には空調機２３が備えられている。空調機２３はファン２４と冷却器２５とから構成されている。ファン２４によって吸込口２１から吸い込まれた空気は冷却器２５で冷やされて、吹出口２２から空調エアー（本発明の「気流」に相当する）として下方に吹き出される。

ここで、吹出口２２から下向きに吹き出された空調エアーは、一部が商品陳列空間１３に流入すると共に、一部が吸込口２１に吸い込まれる。即ち、吹出口２２から吹き出した空調エアーが商品取出口１４を上下方向に横切るように流れ、商品取出口１４が空調エアーによるエアーカーテンにより封鎖されるようになっている。これにより、商品陳列空間１３の冷気が外部に逃げ難くなり、商品陳列空間１３を低温状態に保冷することができる。なお、循環ダクト２０の両端に備えた吸込口２１、吹出口２２及びファン２４は本発明の「エアーカーテン手段」に相当する。また、本実施形態では、商品取出口１４とその奥側の商品陳列空間１３とで本発明の「空調空間」が構成されている。

さて、ショーケース１０には、１対の超音波センサ３０Ａ，３０Ｂが備えられている。超音波センサ３０Ａ，３０Ｂは、商品陳列空間１３より手前側の商品取出口１４において、その対角線方向で対向配置されている。より詳細には、一方の超音波センサ３０Ａは、商品取出口１４の上縁部とショーケース１０の一方の側辺とが交差した角部近傍に設置され、他方の超音波センサ３０Ｂは、商品取出口１４の下縁部とショーケース１０の他方の側辺とが交差した角部近傍に設置されて、これら超音波センサ３０Ａ，３０Ｂの送受波面同士が互いに向き合っている。そして、これら超音波センサ３０Ａ，３０Ｂ間で、空調エアーの流れ方向（図１及び図３における上下方向）と斜めに交差する方向で超音波が送受波される。

超音波センサ３０Ａ，３０Ｂは、図４に示すように電線３５によって制御ユニット４０（本発明の「制御部」に相当する）に接続されている。超音波センサ３０Ａ，３０Ｂは、制御ユニット４０に備えたコントロール部４１からの送受切替信号によって制御され、一方が送波器になると他方が受波器になり、所定のタイミングでそれら送波器と受波器とが切り替えられる。そして、受波器としての超音波センサ３０Ａ，３０Ｂの検出信号が図示しない増幅回路を介してクロックカウンタ４２に取り込まれている。

クロックカウンタ４２は、一方の超音波センサ３０Ａから発信した超音波を他方の超音波センサ３０Ｂで受信する迄の時間と、他方の超音波センサ３０Ｂから発信した超音波を一方の超音波センサ３０Ａで受信する迄の時間とをカウントする。

クロックカウンタ４２によって計測された超音波の伝播時間は、演算処理部４４（本発明の「温度演算部」「流速演算部」に相当する）に出力される。演算処理部４４は、伝播時間に基づいて商品取出口１４における空調エアーの平均流速Ｖ及び平均温度Ｔを演算する。即ち、超音波の伝播距離と伝播時間とから気体の流速を求める演算式に基づいて平均流速Ｖを求め、超音波の伝播距離と伝播時間とから音速を求める演算式と、音速から気体（空気）の温度を求める演算式とに基づいて平均温度Ｔを求める。以下に、それら演算式の一例を示す。

Ｖ＝Ｋ・（１／s1−１／s2）・・・・・・・・・・・・（１）
Ｃ＝Ｋ・（１／s1＋１／s2）・・・・・・・・・・・・（２）
Ｔ＝（Ｃ−３３１．４５）／０．６０７・・・・・・・・・・・・（３）
Ｋ＝Ｌ／２ｃｏｓθ ・・・・・・・・・・・・（４）

但し、各代数は以下のようである。
s1：超音波センサ３０Ａから超音波センサ３０Ｂへの超音波伝播時間（本発明の「第１伝播時間」に相当する）
s2：超音波センサ３０Ｂから超音波センサ３０Ａへの超音波伝播時間（本発明の「第２伝播時間」に相当する）
Ｃ：超音波の音速
θ：空気の流れ方向と超音波伝播経路Ｒとがなす角度（図３を参照）
Ｌ：超音波センサ３０Ａ，３０Ｂの間の距離（超音波伝播経路Ｒの距離。図１及び図３参照）

演算処理部４４は、上記演算式（２）〜（４）により演算された平均温度Ｔが設定温度と所定の範囲で一致したか否かを判定する。そして、制御ユニット４０に備えた空調制御部４５が、演算処理部４４の判定結果に基づいて空調機２３を駆動制御する。

例えば、平均温度Ｔが、設定温度と所定の範囲で一致していた場合には、ファン２４の回転数及び冷却器２５における冷媒の流量を変更せず、空調エアーの温度及び流速（風量）を一定に保持する。これにより、商品陳列空間１３内を設定温度に保持する。

これに対し、平均温度Ｔが所定の許容下限値よりも低い（商品陳列空間１３が過剰に冷えている）場合には、例えば、冷却器２５に流れる冷媒の流量を抑えて空調エアーの温度を上げたり、ファン２４の回転数を下げて流速（風量）を弱める。これにより、商品陳列空間１３の温度が設定温度になるように上昇させる。

また、例えば、外気の流入や照明灯１６の熱等により、平均温度Ｔが所定の許容上限値よりも高くなった（商品陳列空間１３が過剰に温まった）場合には、例えば、冷却器２５に流れる冷媒の流量を上げて空調エアーの温度を下げたり、ファン２４の回転数を上げて流速（風量）を強める。これにより、商品陳列空間１３の温度が設定温度になるように低下させる。

ここで、空調制御部４５は、演算処理部４４によって演算された平均流速Ｖを取り込んで、この平均流速Ｖに基づいてファン２４に流す駆動電流を決定し、空調エアーの流速（風量）を増減させる。

さらに、空調制御部４５のメモリ（図示せず）には、例えば、ファン２４の回転数（又は駆動電流値）と商品取出口１４における空調エアーの基準流速とを対応付けたデータテーブルが記憶されている。空調制御部４５はファン２４の回転数（又は駆動電流値）に応じた基準流速をデータテーブルから読み出して、超音波センサ３０Ａ，３０Ｂにより検出された平均流速Ｖがこの基準流速と所定の範囲内で一致しているか否かを判定する。そして、例えば平均流速Ｖが基準流速に対する許容下限値より小さい場合には、吹出口２２に霜が付着していると判断して霜取り装置（図示せず）に通電し霜を除去する。

このように本実施形態によれば、商品取出口１４を対角線方向に横切る位置に対向配置された１対の超音波センサ３０Ａ，３０Ｂ間で超音波を送受波することで、商品陳列空間１３と連通した商品取出口１４の平均温度Ｔを検出することができる。そして検出された平均温度Ｔに基づいて商品陳列空間１３に吹き出す空調エアーの温度及び流速（風量）が決定されるから、商品陳列空間１３が過剰に冷やされたり冷却不足となることが防止され、商品陳列空間１３を常に適正な温度に保持することができる。さらに、１対の超音波センサ３０Ａ，３０Ｂは商品陳列空間１３より手前側の商品取出口１４を横切るように配置されたので、商品陳列空間１３に陳列された商品によって超音波が遮られることが無く、安定して平均温度Ｔを検出することができる。

［第２実施形態］
図５は本発明の第２実施形態を示す。本実施形態のショーケース５０は、主に、商品取出口５４が上方に開放している点が上記第１実施形態とは異なる。

図５の（ａ）に示すように、本実施形態のショーケース５０は断熱構造を有するアウターケース５１の内側に上方に開放したインナーケース５２を備えてなり、インナーケース５２のうち矩形状をなした商品取出口５４より奥側（下側）が商品陳列空間１３となっている。インナーケース５２とアウターケース５１との間には、循環ダクト２０が設けられており、その循環ダクト２０の途中には、ファン２４と冷却器２５が配置されている。さらに、ショーケース５０のうち短手方向で対向した対向壁５５，５５の一方には、循環ダクト２０から空調エアーを吹き出す吹出口２２が設けられ、他方には空調エアーの一部を循環ダクト２０に吸い込む吸込口２１が設けられている。そして、商品取出口５４を短手方向に横切る空調エアーによりエアーカーテンが形成されている。

さて、ショーケース５０には商品取出口５４の対角線方向で１対の超音波センサ３０Ａ，３０Ｂが対向配置されている。具体的には、例えば、図５の（ｂ）に示すように、一方の超音波センサ３０Ａは、インナーケース５２の後壁５２Ｂと一方の側壁とが交差した角部に設置され、他方の超音波センサ３０Ｂは、インナーケース５２の前壁５２Ａと他方の側壁が交差した角部に設置されている。そして、これら超音波センサ３０Ａ，３０Ｂ間で、空調エアーの流れ方向（図５（ｂ）における左右方向）と斜めに交差する方向で超音波が送受波される。その他の構成は上記第１実施形態と同じである。本実施形態によっても第１実施形態と同等の効果を奏することができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、商品取出口１４が常時開放したオープンショーケースに本発明を適用していたが、商品取出口１４が常には扉によって閉じられ、商品の出し入れの際には扉を開放可能な扉付きのショーケースに本発明を適用してもよい。また、上述したショーケース１０に限らず、商品や保存対象物を常温よりも高い高温状態で収容可能な温蔵ケースや、食品などの保存対象物を収容可能な低温空調空間（冷蔵室、冷凍室、製氷室等）を有する冷凍・冷蔵庫や、保冷車、冷凍車に搭載された冷却保存コンテナ、その他の温度維持ケースに本発明を適用してもよい。

（４）ショーケース１０，５０は、少なくとも１対の超音波センサ３０Ａ，３０Ｂを備えていればよく、例えば、複数対の超音波センサ３０Ａ，３０Ｂを商品取出口１４，５４を横切る方向で対向配置してもよい。具体的には、商品取出口１４，５４の中央部で交差する２つの対角線方向で、それぞれ１対の超音波センサ３０Ａ，３０Ｂを対向配置してもよい。

（５）制御ユニット４０は、超音波の送受波が遮断されたか否かを判断し、それに基づいて販売管理を行うようにしてもよい。例えば、顧客がショーケース１０内の商品を取り出すために商品陳列空間１３に手を差し入れると、顧客の体で超音波が遮られ、一方の超音波センサ３０Ａ（３０Ｂ）から送信された超音波が他方の超音波センサ３０Ｂ（３０Ａ）に届かなくなる。そして、クロックカウンタ４２により計測された伝播時間が所定時間を超えた場合に、演算処理部４４は、商品取出口１４を通して商品が取り出されたと判定する。そして、演算処理部４４は、例えば、商品が取り出されたと判定した回数をカウントすることで、ショーケース１０における陳列状況を予測する。具体的には、例えば、商品の残数予測や欠品予測を行い、商品を補充するタイミングを販売員に報知する。また、市場調査用のデータを収集することもできる。

（６）超音波の伝播距離と伝播時間とから気体の流速を求める演算式、超音波の伝播距離と伝播時間とから音速を求める演算式及び、音速から気体の温度を求める演算式は、上記実施形態に示したもの以外であってもよい。また、上記実施形態では、音速Ｃから空気の温度を求める演算式（３）により平均温度Ｔを演算していたが、音速Ｃと空気の温度とを対応付けたデータテーブルにより平均温度Ｔを求めてもよい。

（７）上記実施形態では、音速Ｃから平均温度Ｔを求める際に上記演算式（３）を用いていたが、これは、乾燥空気における音速と温度の関係式である。

ところで、空気中における音速は、温度の他にも水蒸気圧により変化する。しかしながら、低温の空気では通常、水蒸気圧は低いので音速に与える影響は小さい。従って、空気の水蒸気圧を無視して上記演算式（３）を用いても誤差は微少であり、実際にショーケース１０を温度制御をする上で問題となることはない。

例えば、水蒸気を含んだ空気の音速Ｃｗは下記演算式（５）によって求めることができる。
Ｃｗ＝Ｃｄ／｛１−（ｐ／Ｈ）・［（γｗ／γｄ）−０．６６２］｝１／２
・・・・・・・・・（５）

但し、各代数は以下のようである。
Ｃｄ：乾燥空気中の音速
Ｃｗ：水蒸気を含んだ空気中の音速
ｐ：水蒸気圧
Ｈ：大気圧（１０１．３２５［ｋＰａ］）
γｗ：水蒸気の比熱比（１．３３）
γｄ：乾燥空気の比熱比（１．４０３）

さて、例えば、１０度Ｃの乾燥空気中における音速Ｃｄは、演算式（３）から「３３７．５２［ｍ／秒］」となる。これに対し、１０度Ｃ、湿度１００％の空気中における音速Ｃｗは、水蒸気圧（飽和水蒸気圧）ｐ＝１．２３［ｋＰａ］となるから、演算式（５）から「３３６．９１［ｍ／秒］」となる。このように、低温の空気では空気中の水蒸気が音速に与える影響は極めて小さい。

なお、超音波センサ３０Ａ，３０Ｂ間で送受波された超音波の音速を、上記演算式（５）における音速Ｃｗとして代入して乾燥空気における音速Ｃｄに換算し、その換算された音速Ｃｄを演算式（３）に代入して平均温度Ｔを求めてもよい。このとき水蒸気圧ｐは、例えば、商品陳列空間１３の設定温度における飽和水蒸気圧の１／２（湿度５０％）の値にすればよい。このようにすれば、より正確な平均温度Ｔを検出することができる。

本発明の第１実施形態に係るショーケースの斜視図ショーケースの側断面図ショーケースの正面図ショーケースの電気的な構成を示すブロック図第２実施形態に係るショーケースの（ａ）側断面図、（ｂ）平面図

符号の説明

１０，５０ショーケース
１３商品陳列空間
１４，５４商品取出口
３０Ａ，３０Ａ超音波センサ
４０制御ユニット（制御部）
４４演算処理部（温度演算部、流速演算部）

Claims

常時開放した商品取出口の奥側に商品を高温又は低温状態にして陳列可能な商品陳列空間を備えたショーケースであって、
前記商品取出口を横切った気流を生成するためのエアーカーテン手段と、
前記エアーカーテン手段による気流の方向と斜めに交差する方向で前記商品取出口を横切る位置に対向配置された１対の超音波センサと、
前記１対の超音波センサのうち一方から他方の超音波センサに送波される超音波の第１伝播時間と、他方から一方の超音波センサに送波される超音波の第２伝播時間とに基づいて、前記１対の超音波センサに挟まれた空間の平均温度を演算する温度演算部と、
前記第１伝播時間と前記第２伝播時間とに基づいて、前記気流の平均流速を演算する流速演算部と、
前記温度演算部にて演算された平均温度に基づいて前記商品陳列空間の温度を制御すると共に、前記流速演算部が演算した平均流速に基づいて、前記エアーカーテン手段の異常検出又は前記気流の制御を行う制御部とを備えたことを特徴とするショーケース。
前記１対の超音波センサの間で超音波の送受波が遮断されたことに基づいて、前記商品取出口を通して商品が取り出されたと判定する商品取出判定手段を備え、
前記制御部は、前記商品取出判定手段の判定結果に基づいた販売管理を行うことを特徴とする請求項１に記載のショーケース。