JP5179217B2 - 冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置 - Google Patents

冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置 Download PDF

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本発明は、前面あるいは上面を開口した外箱と内箱とから構成されるショーケースを備え、外箱と内箱との間の冷気循環経路内に設けた冷却器及び送風機により、前面あるいは上面にエアーカーテンを形成することで、ショーケース内を保冷する冷凍・冷蔵室を形成した冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置に関する。
従来の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置として、冷却器を運転停止状態にして送風機で除霜を行う、いわゆるオフサイクルデフロストと、冷却器に組み込んだ除霜ヒータによる電気加熱で除霜を行う、いわゆる電気ヒータデフロストが示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平9−99555号公報(第2頁、第10図)
しかしながら、特許文献1で示される冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置にあっては、冷却器に発生した霜のみを除去することが目的であり、何らかの原因により冷却器への着霜が厚くなり、霜が氷となって冷気循環に支障が発生した場合は、冷凍・冷蔵ショーケースにおける全ての電源を切って放置することで長時間かけて氷を溶かすか、作業者が水道水を着霜・着氷箇所に散水することで氷を溶かしており、冷却器に発生した氷の除去に時間や手間を要していた。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、冷却器に発生した霜が氷となった場合でも容易に除氷することができる冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置は、前面あるいは上面を開口した外箱と内箱とから構成されるショーケースを備え、前記外箱と内箱との間の冷気循環経路内に設けた冷却器及び送風機により、前記前面あるいは上面にエアーカーテンを形成することで、前記ショーケース内を保冷する冷凍・冷蔵室を形成した冷凍・冷蔵ショーケースにおいて、前記冷却器への冷媒の流れを制御する制御弁を閉じて前記冷却器を運転停止状態にして行う除霜制御装置であって、
前記冷却器の除霜若しくは除氷を行う除霜ヒータと、該除霜ヒータの除霜モードを制御する制御部とを備え、該制御部は、前記冷却器の除霜モードとして、
開始から所定の除霜終了温度若しくは所定の第1の除霜時間のいずれかに達するまで前記制御弁を閉じると共に、前記送風機と防露ヒータと除霜ヒータを運転して除霜を行う第1の除霜モードと、初回のみ、開始から所定の除霜終了温度若しくは所定の第1の除霜時間のいずれかに達するまで前記制御弁を閉じると共に、前記送風機と防露ヒータと前記除霜ヒータを運転し、且つ開始から前記第1の除霜時間よりも延長された所定の第2の除霜時間に達するまで前記制御弁を閉じたまま前記送風機と防露ヒータとを運転し、除霜ヒータの作動を停止して除氷を行い、次回から、前記第1の除霜モードに切り替わる着氷によるブロックアウト防止用の第2の除霜モードと、を備えたことを特徴としている。
この特徴によれば、冷却器に発生した霜が氷となった場合でも、第2の除霜モードにより、初回のみ、開始から所定の除霜終了温度若しくは所定の第1の除霜時間のいずれかに達するまで除霜ヒータを運転し、且つ開始から第1の除霜時間よりも延長された所定の第2の除霜時間に達するまで送風機を運転して除氷を行い、次回から、通常の第1の除霜モードに切り替えて、引続き除霜を行うことで、容易且つ確実に冷却器の除氷を行い着氷によるブロックアウトを防止することができる。
本発明の請求項に記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置は、請求項に記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置であって、
前記制御部は、前記第1の除霜モードにおける運転に優先して強制的に前記第2の除霜モードを開始する投入部を備えていることを特徴としている。
この特徴によれば、通常の第1の除霜モードで除霜を行っている場合でも、このモードの終了を待つことなく、投入部により何時でも第2の除霜モードを開始することができる。
本発明の請求項に記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置は、請求項1または2に記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置であって、
前記除霜ヒータは電気加熱により除霜若しくは除氷を行うものであって、前記第1の除霜時間が1時間以下であることを特徴としている。
この特徴によれば、電気加熱による除霜ヒータの通電時間を1時間以下に抑えることで、ショーケースの過熱を防ぎ、除霜・除氷の安全性を向上させることができる。
本発明の請求項に記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置は、請求項1ないしのいずれかに記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置であって、
前記第2の除霜時間が5時間以上であることを特徴としている。
この特徴によれば、第2の除霜時間が5時間以上であることで、冷却器に付着した氷を十分に取除くことができる。また例えば昼間営業の店舗等に設置された冷凍・冷蔵ショーケースにおいて、営業時間外の夜間を利用して第2の除霜モードで除氷を行うことで、夜間において、初回に5時間以上である第2の除霜時間の終了まで除氷を行ってブロックアウトを回避して、引き続き次回以降、通常の第1の除霜モードで除霜を行うことで、翌日の営業時間において、冷凍・冷蔵効率を確保した状態で通常の第1の除霜モードでの除霜を継続することができる。
本発明の実施例を以下に説明する。
本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図1は、本発明の実施例における冷凍・冷蔵ショーケースの全体像を示す断面図である。図2は、蒸発器の構造を示す正面図である。図3は、制御管理ユニットの概略構成を示すブロック図である。図4は、第1の除霜モードを示すタイミングチャート図である。図5は、第2の除霜モードを示すタイミングチャート図である。
図1の符号1は、主に商店やスーパーマーケット等の食品等を取り扱う昼間営業の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オープンショーケースである。
図1に示すように、オープンショーケース(以下ショーケースと略する)1には、正面側が開口された内箱3と、内箱3を囲繞するように設けられた外箱2とが設けられ、外箱2と内箱3との間に通風路4が形成されるとともに、内箱3内には、商品(図示略)を陳列する本実施例における商品陳列用空間部としての冷蔵室8が形成されている。また、通風路4内には、冷却器としての蒸発器5と、送風機6が配置されている。
蒸発器5は、本体内に複数本の伝熱管56が蛇行して配設されるとともに、これら伝熱管56の下方所定箇所に、除霜若しくは除氷用に電気加熱式の除霜ヒータ35が設けられ、更に本体内の適所に蒸発器5内の温度を検知する温度検知センサ36が設置されている。
ショーケース1の下部には、通風路4内に空気を吸い込む空気吸込口9が形成されるとともに、ショーケース1の上部には、蒸発器5にて冷却された冷気が吹き出される冷気吹出口10が形成されている。送風機6が稼動されることによって、蒸発器5により冷却された冷気が冷気吹出口10から空気吸込口9に向けて吹き出され、ショーケース1の前方に内箱3の開口を覆う冷気のエアーカーテン12が形成される。
このエアーカーテン12の冷気の一部が冷蔵室8内に供給されることで、冷蔵室8内の温度を低温に保つことができ、冷蔵室8内の陳列棚7や底板11に載置される商品(図示略)を冷蔵(冷凍)した状態で陳列できるようになっている。尚、冷蔵室8には、陳列棚7が上下方向に複数設置され、この陳列棚7の上面に商品が陳列されるとともに、冷蔵室8の底板11にも商品が陳列されるようになっている。
また、冷蔵室8内の最上段の陳列棚7奥方に配置されたミラー15近傍、及び空気吸込口9近傍など適所に、結露防止用に電気加熱式の防露ヒータ37が設けられている。
図2に示されるように、ショーケースに冷媒を循環供給する冷媒回路25は、液ポンプ28、制御弁21、流量調整弁23及び蒸発器5を主に備える。そして、図示しない受液器を介し液ポンプ28から送り出される冷媒は、液体の状態で図2の矢印で示すように制御弁21及び流量調整弁23を通り、構造については後述する蒸発器5に供給され、ここで冷媒は蒸発し、その気化熱でショーケース内を冷却し、その後、前記受液器に回収される。更に冷媒は、図示しない熱交換器において冷却液化され、再び液ポンプ28により冷媒回路25を循環する。
次に、蒸発器5の構造について説明する。
図1、2に示されるように、蒸発器5は、互いに並列に配置された複数本の細管であって冷媒が流れる伝熱管56を内部に有する蒸発器本体55から主として構成されている。図2に示されるように、蒸発器5を構成する配管について冷媒の流れる順に説明すると、液ポンプ18側から冷媒を供給する供給管58、蒸発器本体55の上側に位置する流入側ヘッダ53、蒸発器本体55内を蛇行する伝熱管56、流出側ヘッダ54、そして図示しない受液器側に向けて冷媒を戻す戻り管59が構成されている。また、蒸発器本体55には、所定ピッチで、プレート状のフィン57が設けられており(図2で一部図示)、このフィン57が設けられることで空気との接触面積が大きくすることができ、ショーケース内を循環する空気と十分な熱交換ができるようになっている。
図1で示す送風機6により送られる空気は、図2において図中白抜き矢印に示すように、通風路4内を上流側である下方から上方に向かって流れており、伝熱管56を流れる冷媒と熱交換されることにより、エアカーテンを形成する冷気が発生しする。また、伝熱管56を上方から下方に亘って蛇行して流れる冷媒は、熱交換により状態変化する。すなわち、蒸発器本体55の上側に位置する流入側ヘッダ53付近の伝熱管56内では、冷媒の状態は液体が支配的であるが、伝熱管56を蛇行して流れる途中、熱交換により液体の冷媒は一部気化して液体の冷媒と気体の冷媒との気液混合状態となり、流出側ヘッダ54付近の伝熱管56内では、更に残りの液体の冷媒が気化し、気液混合状態から気体の冷媒が支配的となる。
上記した熱交換によるショーケース1の冷却が行われているときは、主に伝熱管56の外表面が冷やされることにより、この外表面近傍の空気中の水蒸気が凝結し、蒸発器5の伝熱管56等の外表面に霜が恒常的に発生する。霜は時間の経過とともに次第に厚層を形成し、これに起因して蒸発器5における冷却効率は徐々に下降する。更に、この状態を放置すると霜は最終的に氷となり、隣接する伝熱管56同士の間、若しくは伝熱管56を囲っている蒸発器本体55の内側全面にわたって氷が付着する、いわゆるブロックアウトとなり、送風機6により送られる空気が通過する隙間がなくなり、熱交換が出来なくなってしまう。このようなブロックアウトが発生すると、ショーケース1はもはや冷えなくなるので、後述する除霜(デフロスト)若しくは除氷が定期的に必要となる。
図3に示すように、制御管理ユニット33は、ショーケースにおける冷却モード若しくは所定の除霜モードを制御するユニットであって、制御部33a、モード信号入力部33b、制御信号出力部33c、検知データ入力部33d、表示部33e、そしてタイマ33fを備えている。次に、モード信号入力部33bはショーケースの所定箇所に配設したモード操作部31から冷却モード若しくは除霜モード信号を受け取り、検知データ入力部33dは温度検知センサ36からの検知データ信号を受け取る。
制御部33aでは、モード操作部31からのモード信号、若しくはタイマ33fによる時間情報に基づき、ショーケースの運転モードを決定して制御信号出力部33cを介して各種制御信号を制御弁21、送風機6、防露ヒータ37、そして除霜ヒータ35に送信し、これらの運転若しくは停止を制御する。表示部33eは、モード操作部31を介し各種設定情報を入力するときの情報を表示したり、あるいはショーケースの各種冷却情報(庫内温度等)を表示するものであり、図示しない表示パネルに各種冷却情報を表示させる。
ショーケースの運転モードとしては、通常の庫内を冷却する冷却モードと、後述する第1の除霜モード及び第2の除霜モードを有している。ショーケースの通常運転時では、モード操作部31を用いて操作された情報に基づき、制御部33aは、数時間にわたる冷却モードと、第1の除霜モードとを繰り返し行い、冷却モードの間に蒸発器5に発生した霜を第1の除霜モードにおいて除霜するように制御する。
通常運転時における除霜(デフロスト)である第1の除霜モードについて説明すると、図4に示されるように、冷却モードが終了し第1の除霜モードが開始すると、制御部は、制御弁21を閉状態にして冷媒の流れを停止するとともに、送風機6及び防露ヒータ37を冷却モード時と同様に運転を継続させ、且つ除霜ヒータ35に継続して通電を行う。通電で加熱された除霜ヒータ35と、防露ヒータ37で温めた空気を送風機6で送ることにより、除霜ヒータ35の上方周辺の霜が徐々に融解されて水に状態変化する。
そして、図3で示す制御部33aには、温度検知センサ36で検知された蒸発器における温度データが順次送信されており、この温度が所定の除霜終了温度に達した場合、若しくは図4に示されるように、所定の第1の除霜時間(本実施例では30分)に達した場合のいずれかの場合に、制御部は、送風機6、防露ヒータ37、及び除霜ヒータ35の運転を終了する。すなわち制御部は、第1の除霜時間に達する前でも除霜終了温度に達した場合は送風機6、防露ヒータ37、及び除霜ヒータ35の運転を終了し、また除霜終了温度に達する前でも第1の除霜時間に達した場合は送風機6、防露ヒータ37、及び除霜ヒータ35の運転を終了する。
また、第1の除霜時間は、本実施例のように必ずしも30分であるに限られず、1時間以下の所定時間であってもよい。このようにすることで、電気加熱による除霜ヒータ35及び防露ヒータ37の通電時間を1時間以下に抑えることで、ショーケース1の過熱を防ぎ、除霜・除氷の安全性を向上させることができる。
次に、制御部は、上記した送風機6、防露ヒータ37、及び除霜ヒータ35の運転を終了した状態のまま、タイマで計測される所定の水切り時間(本実施例では5分)、この状態を継続する。このようにすることで、除霜ヒータ35の余熱が蒸発器5の周辺に滞留して霜から融解した水が図1で示す蒸発器5の伝熱管56等の外表面に残留することなく、排水口13を介して排水管14に排水されるため、残留した水が氷になってしまう虞を回避できる。そしてこの水切り時間の終了をもって第1の除霜モードが終了する。
第1の除霜モードが終了すると、制御部は制御弁21を再び開状態として冷媒を流通させるとともに、送風機6及び防露ヒータ37を運転させ、通常の冷却モードに移行する。本実施例のような店舗等で使用されるショーケースの場合、通常の冷却モードを数時間継続した後に、第1の除霜モードが作動し、以降、冷却モードと第1の除霜モードとが繰り返されるように成っている。
尚、上述した第1の除霜モードにおいて、必ずしも送風機6、防露ヒータ37及び除霜ヒータ35を運転させるに限られず、例えば送風機6、防露ヒータ37のみが、所定の除霜終了温度に達した場合、若しくは所定の第1の除霜時間に達した場合のいずれかの場合まで、運転するものであってもかまわないし、また例えば送風機6のみが、所定の除霜終了温度に達した場合、若しくは所定の第1の除霜時間に達した場合のいずれかの場合まで、運転するものであってもかまわない。
更に尚、上述した第1の除霜モードにおいて、必ずしも送風機6、防露ヒータ37、及び除霜ヒータ35の運転を終了した状態のまま、所定の水切り時間、この状態を継続するに限られず、例えば水切り時間を有さずに、送風機などの運転を終了した後に、直ちに第1の除霜モードが終了してもよい。
上述した冷却モード及び第1の除霜モードを繰り返す通常運転により、蒸発器5の伝熱管56等の外表面に残留した霜が徐々に成長して氷となり、更にこれを放置するとブロックアウトが発生してしまう場合があるが、後述する第2の除霜モードでは、このように発生した氷を除氷する効果を有している。
第2の除霜モードについて説明すると、ショーケース1の管理者等が図3で示す投入部としてのモード操作部31の所定スイッチ(図示略)を押圧操作することで、制御部33aは、ブロックアウト防止用の除霜モードである第2の除霜モードに強制的に移行する。すなわち、ショーケース1が通常の冷却モード若しくは第1の除霜モードのいずれの運転を行っている最中の場合であっても、制御部33aは、これらに優先して強制的に第2の除霜モードに移行する。このようにすることで、通常の第1の除霜モードで除霜を行っている場合でも、このモードの終了を待つことなく、モード操作部31により何時でも第2の除霜モードを開始することができる。
図5に示されるように、第2の除霜モードが開始すると、制御部は、制御弁21を閉状態にして冷媒の流れを停止するとともに、送風機6及び防露ヒータ37を冷却モード時と同様に運転を継続させ、且つ除霜ヒータ35に継続して通電を行う。通電で加熱された除霜ヒータ35と、防露ヒータ37で温めた空気を送風機6で送ることにより、除霜ヒータ35の上方周辺の氷が徐々に融解されて水に状態変化する。
図3で示す制御部33aには、上述した第1の除霜モードと同様に、第2の除霜モードの開始から、温度検知センサ36で検知された蒸発器における温度が所定の除霜終了温度に達した場合、若しくは図5に示されるように、所定の第1の除霜時間(本実施例では30分)に達した場合のいずれかの場合に、制御部は、除霜ヒータ35の運転を終了する。すなわち制御部は、第1の除霜時間に達する前でも除霜終了温度に達した場合は除霜ヒータ35の運転を終了し、また除霜終了温度に達する前でも第1の除霜時間に達した場合は除霜ヒータ35の運転を終了する。
このように、制御部は、第2の除霜モードにおいても、第1の除霜モードと同様に除霜ヒータ35の制御を行うことで、除霜・除氷の運転制御を簡便に行うことができる。
そして制御部は、第2の除霜モードの開始から、第1の除霜時間(本実施例では30分)よりも延長された所定の第2の除霜時間(本実施例では5時間)に達するまで送風機6及び防露ヒータ37を運転して除氷を行う。すなわち制御部は、第2の除霜モードの開始から、30分経過までは、送風機6、防露ヒータ37及び除霜ヒータ35の運転を行い、30分経過後5時間経過までは、送風機6、防露ヒータ37のみの運転を行うように制御する。このようにすることで、防露ヒータ37で温められた空気が送風機6により循環して氷から融解した水が図1で示す蒸発器5の伝熱管56等の外表面に残留することなく、排水口13を介して排水管14に排水されるため、残留した水が再び氷になってしまう虞を回避できる。
また、第2の除霜時間は、本実施例のように必ずしも5時間であるに限られず、5時間以上の所定時間であってもよい。このように第2の除霜時間が5時間以上であることで、冷却器に付着した氷を十分に取除くことができる。また、本実施例のように昼間営業の店舗等に設置されたショーケース1において、営業時間外の夜間を利用して第2の除霜モードで除氷を行うことで、夜間において、初回に5時間以上である第2の除霜時間の終了まで除氷を行ってブロックアウトを回避して、引き続き次回以降、通常の第1の除霜モードで除霜を行うことで、翌日の営業時間において、冷凍・冷蔵効率を確保した状態で通常の第1の除霜モードでの除霜を継続することができる。
制御部は、上述した第2の除霜モードを初回のみ行い、次回からは、通常の冷却モード及び第1の除霜モードの繰り返しを行うようになっている。このようにすることで、蒸発器5に発生した霜が氷となった場合でも、第2の除霜モードにより、初回のみ、開始から所定の除霜終了温度若しくは所定の第1の除霜時間のいずれかに達するまで除霜ヒータ35を運転し、且つ開始から第1の除霜時間よりも延長された所定の第2の除霜時間に達するまで送風機を運転して除氷を行い、次回から、通常の第1の除霜モードに切り替えて、引続き除霜を行うことで、確実に蒸発器5の除氷を行い着氷によるブロックアウトを防止することができる。
また、初回の第2の除霜モードにおいて、ほとんど全ての氷を除氷出来るように成っており、第2の除霜モード終了後に僅かに氷が残留する場合があっても、次回以降の第1の除霜モードにおいて、この残留した氷を霜とともに除くことができる。
尚、第2の除霜モードに投入する投入部は、必ずしも本実施例のように管理者がいつでも押圧操作可能な投入スイッチであるに限られず、例えば投入部はタイマと接続されており、夜間など営業時間外の所定時刻において定期的に第2の除霜モードに投入するものであってもよい。
以上、本発明の実施例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、上記実施例では、制御部33aが、制御弁21、送風機6、防露ヒータ37、及び除霜ヒータ35を制御しているが、例えば冷凍・冷蔵ショーケースが防露ヒータを備えておらず、制御部が、制御弁21、送風機6、及び除霜ヒータ35のみを制御するものであってもよい。
また例えば、上記実施例では、冷却器として、冷媒回路25を循環する冷媒が内部で蒸発する構造の蒸発器5が示されているが、ショーケースを冷却する機能を有する冷却器であれば、冷却器の構造は蒸発器に限らない。また冷却器に取付ける除霜ヒータは、冷却器において霜や氷が発生し得る箇所であれば、必ずしも冷却器の下方所定箇所に限られず、例えば冷却器の内部や外面若しくは近傍の所定箇所であってもかまわない。同様に、温度検知センサは、必ずしも冷却器内部に限られず、冷却器外面若しくは近傍の所定箇所であってもかまわない。
本発明の実施例における冷凍・冷蔵ショーケースの全体像を示す断面図である。 蒸発器の構造を示す正面図である。 制御管理ユニットの概略構成を示すブロック図である。 第1の除霜モードを示すタイミングチャート図である。 第2の除霜モードを示すタイミングチャート図である。
符号の説明
1 オープンショーケース
2 外箱
3 内箱
4 通風路
5 蒸発器(冷却器)
6 送風機
8 冷蔵室
12 エアーカーテン
21 制御弁
31 モード操作部(投入部)
33 制御管理ユニット
33a 制御部
33f タイマ
35 除霜ヒータ
36 温度検知センサ
37 防露ヒータ
55 蒸発器本体
56 伝熱管

Claims (4)

  1. 前面あるいは上面を開口した外箱と内箱とから構成されるショーケースを備え、前記外箱と内箱との間の冷気循環経路内に設けた冷却器及び送風機により、前記前面あるいは上面にエアーカーテンを形成することで、前記ショーケース内を保冷する冷凍・冷蔵室を形成した冷凍・冷蔵ショーケースにおいて、前記冷却器への冷媒の流れを制御する制御弁を閉じて前記冷却器を運転停止状態にして行う除霜制御装置であって、
    前記冷却器の除霜若しくは除氷を行う除霜ヒータと、該除霜ヒータの除霜モードを制御する制御部とを備え、
    該制御部は、前記冷却器の除霜モードとして、
    開始から所定の除霜終了温度若しくは所定の第1の除霜時間のいずれかに達するまで前記制御弁を閉じると共に、前記送風機と防露ヒータと除霜ヒータを運転して除霜を行う第1の除霜モードと、
    初回のみ、開始から所定の除霜終了温度若しくは所定の第1の除霜時間のいずれかに達するまで前記制御弁を閉じると共に、前記送風機と防露ヒータと前記除霜ヒータを運転し、且つ開始から前記第1の除霜時間よりも延長された所定の第2の除霜時間に達するまで前記制御弁を閉じたまま前記送風機と防露ヒータとを運転し、除霜ヒータの作動を停止して除氷を行い、次回から、前記第1の除霜モードに切り替わる着氷によるブロックアウト防止用の第2の除霜モードと、を備えたことを特徴とする冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置。
  2. 前記制御部は、前記第1の除霜モードにおける運転に優先して強制的に前記第2の除霜モードを開始する投入部を備えていることを特徴とする請求項に記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置。
  3. 前記除霜ヒータは電気加熱により除霜若しくは除氷を行うものであって、前記第1の除霜時間が1時間以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置。
  4. 前記第2の除霜時間が5時間以上であることを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載の冷凍・冷蔵ショーケースにおける除霜制御装置。
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