JP5340685B2

JP5340685B2 - 冷凍装置

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Publication number: JP5340685B2
Application number: JP2008247429A
Authority: JP
Inventors: 裕文柳; 範雄沢田; 雅博小林; 徹森
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2010078234A

Description

本発明は、冷凍装置に係り、詳しくは、冷却器である蒸発器に着いた霜を容易に除去する技術に関する。

近年、スーパーマーケット等の大規模小売店舗では、精肉や鮮魚を始め、冷凍食品やアイスクリーム等、種々の食品が販売されている。これらの食品は、適切な温度管理を行いながら、顧客が容易に手にとれるように、冷凍装置としての冷蔵ショーケースあるいは冷凍ショーケース（以下、単にショーケースという）内に収納・陳列される。
冷凍機別置型のショーケースは、食品が収納されるとともに、冷却用ファン、蒸発器（冷却器）等を備えたショーケース本体と、圧縮機や膨張弁などの減圧装置、凝縮器等により構成された冷媒回路を備えた冷凍機と、を備えており、ショーケース本体内の食品に冷却器用ファンによって冷気が供給される構造になっている。
上記従来のショーケース、特にオープンタイプのショーケースは、冷却器である蒸発器に霜が着きやすい。したがって、ホットガスや除霜ヒータを用いて、定期的に除霜運転（デフロスト運転）を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２０７８８５号公報

除霜運転中は、冷却が停止し、庫内温度が上昇するため、スーパーマーケットなどの店舗においては、開店時間中には、極力短い時間で除霜運転から復帰して通常冷却運転に移行することが望まれている。
そこで、本発明の目的は、実効的な除霜運転時間を短くすることができる冷凍装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本願発明の第１態様は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、除霜を行うための除霜用ヒータと、を備えた冷凍装置において、冷却対象の空気を前記蒸発器の下方から上方に向かって流し、前記除霜用ヒータを前記蒸発器の近傍の前記空気の上流側に配置し、前記蒸発器の下部側に冷媒上流側の伝熱管を配置し、前記蒸発器の上部側に冷媒下流側の伝熱管を配置し、最下部に配置された冷媒上流側の伝熱管をバイパス管を介して最上部に配置された伝熱管に接続し、前記伝熱管における前記冷媒の流れが前記空気の流れに対し対向流となるように前記冷媒を流し、前記蒸発器の除霜運転時には、前記除霜用ヒータによる加熱と並行して、前記膨張弁を所定時間だけ所定開度で開いた状態を維持し、前記膨張弁の開度の制御に先立って前記除霜用ヒータをオンとし、前記膨張弁を全閉状態とした後も前記除霜用ヒータによる加温を継続することを特徴とする。

上記構成によれば、最下部に配置された冷媒上流側の伝熱管をバイパス管を介して最上部に配置された伝熱管に接続し、冷媒の流れが空気の流れに対し対向流となるように冷媒を流すので、冷却運転時には、下部側に配置された冷媒上流側の伝熱管により除湿がなされた後の乾いた空気を上部に配置された伝熱管側に流すことにより、より着霜を抑制するとともに、除霜運転時には、冷媒下流側の伝熱管と比較して着霜しやすいと考えられる冷媒上流側の伝熱管を確実に除霜用ヒータにより加温でき、実効的な除霜時間を短縮することができる。

本願発明の第２態様は、第１態様において、前記蒸発器の下部側の最下部に配置される伝熱管は、前記除霜用ヒータの延在方向に沿って配置されていることを特徴とする。
上記構成によれば、最下部に配置される伝熱管は、除霜用ヒータの延在方向に沿って配置されているため、高効率で除霜用ヒータから伝熱管に熱を伝達することができ、より一層実効的な除霜時間を短縮することができる。

本発明の第３態様は、第１または第２態様において、前記バイパス管を流れる冷媒の温度を測定する温度センサを備え、前記所定開度は、前記温度センサにより測定された温度に基づいて設定されることを特徴とする。
上記構成によれば、所定開度は、除霜時間を短縮する側に設定されるので、より短時間で除霜を行うことが可能となる。

本発明の第４態様は、第１態様または第２態様において、除霜運転時には、前記除霜用ヒータによる加熱と並行して、前記膨張弁を所定時間だけ所定開度で開いた状態を維持し、その後、前記圧縮機を停止して前記膨張弁を第２の所定時間全開状態に維持することを特徴とする。
上記構成によれば、除霜用ヒータにより加温された冷媒は、バイパス管を介して上部側に配置された伝熱管に流れるとともに、圧縮機停止後は、膨張弁を全開することにより冷媒配管全体に迅速に熱を伝えることができ、蒸発器全体を迅速に加温することが可能となる。

本発明の第５態様は、第１態様ないし第４態様のいずれかにおいて、前記蒸発器の上部側の前記伝熱管のピッチを下部側の前記伝熱管のピッチより狭くすることを特徴とする。
上記構成によれば、蒸発器の上部側には、下部側に配置された伝熱管およびフィンにより、除湿がなされた後の空気が到達することとなり、着霜しにくいので、上部側の伝熱管のピッチを下部側の伝熱管のピッチより狭くすることで、熱交換効率の向上を図り、ひいては、冷却対象の空気をより効率的に冷却することが可能となる。

本発明の第６態様は、第１態様ないし第５態様のいずれかにおいて、前記蒸発器の上部側の前記フィンのピッチを下部側の前記フィンのピッチよりも狭くすることを特徴とする。
上記構成によれば、蒸発器の上部側には、下部側に配置された伝熱管およびフィンにより、除湿がなされた後の空気が到達することとなり、着霜しにくいので、上部側のフィンのピッチを下部側のフィンのピッチよりも狭くすることで、熱交換効率の向上を図り、ひいては、冷却対象の空気をより効率的に冷却することが可能となる。

本発明の第７態様は、第１態様ないし第６態様のいずれかにおいて、前記蒸発器の下部側には、少なくとも冷媒最上流側の伝熱管を配置したことを特徴とする。
上記構成によれば、最も着霜の可能性が高い冷媒上流側伝熱管のうち、少なくとも冷媒最上流側の伝熱管が除霜ヒータの近傍である蒸発器の下部側に配置されるので、除霜運転時間の短縮が容易に図れる。

本発明によれば、冷凍能力の低下を招くことなく、除霜効率を高くでき、実効的な除霜運転時間を短くすることができる。

次に本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置としての冷凍ユニット別置型の冷蔵ショーケースシステムの概要構成ブロック図である。
冷蔵ショーケースシステムは、複数（図１では３台）の冷蔵ショーケース１と、各冷蔵ショーケース１に冷媒配管５２、５５を介して冷媒を供給し、循環させる冷凍ユニット１０１と、を備えている。
したがって、本第１実施形態の冷蔵ショーケースシステムは、１台の冷凍ユニット１０１に対し、複数の蒸発器が接続されているので、いずれかの冷蔵ショーケース１において蒸発器の除霜を行う際には、他の冷蔵ショーケース１においては、通常運転を継続することが前提となっている。

まず、冷蔵ショーケース１について説明する。
図２は、冷蔵ショーケースの縦断面図である。
冷蔵ショーケース１は、前面が開放された多段オープン型で、かつ、別置きの冷凍ユニット１０１から冷媒（液冷媒；例えば、ＣＯ₂）が供給される冷凍ユニット別置型となっている。ショーケース本体２は、その開口に４段の陳列棚３が設けられるとともに、陳列棚３の前部には内層エアカーテン（その流れをＡ方向の矢印で示す）と、外層エアカーテン（その流れをＢ方向の矢印で示す）とが形成されている。
ショーケース本体２には、陳列棚３を囲むかたちで冷却ダクト４が形成されており、冷却ダクト４の下部には冷却器用ファン５が配置されている。また、冷却ダクト４の垂直部には、冷却用熱交換器としての蒸発器６が配置されている。これらの冷却ダクト４、冷却器用ファン５、蒸発器６、冷気吸込口７および冷気吹出口８により冷却風が循環され陳列棚３周囲に供給されている。

本実施形態において、冷媒の流れは、原則的に空気流に対して対向流とされている。
また、蒸発器６の下方には、除霜用ヒータ３０が伝熱管１９の延在方向（図１においては、紙面垂直方向）に沿って配置されている。
また、ショーケース本体２には、冷却ダクト４を囲むように送風ダクト９が形成されており、その内部には図示しないエアカーテン用ファンが配設され、これと空気吸込口１０および空気吹出口１１によりエアカーテンを生成することとなっている。

図３は、蒸発器周辺の構成説明模式図である。
蒸発器６の冷媒上流側には、減圧装置としての電子膨張弁１５が接続されており、電子膨張弁１５の冷媒下流側の蒸発器６の入口管には入口温度センサ１６が配設され、蒸発器６の出口管には出口温度センサ１７が配設されている。
さらに、蒸発器６は、バイパス管１８を含む複数の伝熱管１９および複数のフィン２０を有し、バイパス管１８の所定位置には、バイパス管１８内を流れる冷媒の温度を検出するためのバイパス管温度センサ２１が取り付けられている。この場合において、蒸発器６を構成するフィン２０のフィンピッチＦＰ１は、従来と同様に１０ｍｍとされ、伝熱管１９のパイプピッチＰＰ１は、従来と同様に３０ｍｍとされている。

図４は、実施形態の冷凍サイクルとその制御系統とを示す概略構成図である。
図４に示したように、冷凍サイクルは、蒸発器６、電子膨張弁１５、圧縮機４２、凝縮器４３、受液器４４等から構成されている。凝縮器４３の近傍には、凝縮器４３において熱交換を促進するための凝縮器用ファン４５が配置され、蒸発器６の近傍には、除霜を行うための除霜用ヒータ３０が配置されている。また、冷媒配管５１〜５６は、液冷媒またはガス冷媒が流れることとなる。
冷凍ユニット１０１は、圧縮機４２、熱交換器である凝縮器４３などが配設されている。この凝縮器４３は、例えば、図示しない前面パネルの吸気穴から取り込んだ外気によって冷却され、熱交換後の空気は、凝縮器用ファン４５により図示しない背面パネルの排気穴から後方に吹き出される。
また、冷凍ユニット１０１には、圧縮機４２や凝縮器用ファン４５等を駆動制御する冷凍ユニット側コントロールユニット（ＣＵ）６０が設置されている。冷凍ユニット側コントロールユニット（ＣＵ）６０は、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマカウンタ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されている。

一方、冷蔵ショーケース１には、冷却器用ファン５、冷却器としての蒸発器６、電子膨張弁１５、除霜用ヒータ３０を駆動制御するショーケース側のコントロールユニット（ＣＵ）２５が設置されている。
ショーケース側のコントロールユニット（ＣＵ）２５は、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマカウンタ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されており、その入力インタフェースには、入口温度センサ１６からの入口温度検出信号ＴＩ、出口温度センサ１７からの出口温度検出信号ＴＯ及びバイパス管温度センサ２１からのバイパス管冷媒温度検出信号ＴＢなどを始めとした種々のセンサの出力信号が入力されている。そして、コントロールユニット２５は、入口温度検出信号ＴＩおよび出口温度検出信号ＴＯに基づいて蒸発器６を最適な過熱度状態で動作させるように制御を行っている。

また、各ショーケース１側のコントロールユニット（ＣＵ）２５と冷却ユニット側コントロールユニット（ＣＵ）６０とは通信ライン６１により接続されており、相互に信号の授受を行う。

次に実施形態の動作について説明する。
まず、通常冷却運転時の動作について説明する。
冷凍サイクルの運転が開始されると、図４に示すように、受液器４４内のガス冷媒が実線矢印で示すように冷媒配管５６を介して圧縮機４２に吸引される。ガス冷媒は、圧縮機４２内で圧縮されて高温・高圧となった後、冷媒配管５１を介して凝縮器４３に流入し、凝縮器４３内を流通する間に凝縮・液化する。その後、液化した冷媒は、冷媒配管５２から冷媒配管５３に分流し、冷媒配管５３に介装された電子膨張弁１５により減圧され、蒸発器６の最下部に配置された伝熱管１９に流入する。
最下部の伝熱管１９を流れた冷媒は、バイパス管１８を介して蒸発器６の最上部に配置された伝熱管１９に流入し、順次伝熱管１９内を流れて、蒸発器６の上方から下方に向かって流れることとなる。
そして冷媒は、蒸発器６内で蒸発・気化した後、冷媒配管５４，５５を介して受液器４４に環流し、受液器４４に貯留された後、再び冷媒配管５８を介して圧縮機４２に吸引される。

本実施形態の場合、陳列棚３周辺の冷気は、冷却器用ファン５により冷気吸込口７から冷却ダクト４内に吸い込まれた後、外気を含む最も湿った高温の冷却風は、蒸発器６の冷媒下流側の除霜用ヒータ３０近傍に流れ込み、さらに蒸発器６のフィン２０の周囲を流れつつ、熱交換して冷却されるとともに、除湿がなされる。
そして、冷却され、除湿がなされた冷却風は、蒸発器６内で所定の温度まで冷却され、冷気吹出口８から陳列棚３に向けて吹き出される。また、エアカーテンを生成する空気は、エアカーテン用ファンにより空気吸込口１０から送風ダクト９内に吸い込まれた後、空気吹出口１１から空気吸込口１０に向けて吹き出される。

このとき、蒸発器６は、その表面温度が冷媒の気化に伴う気化潜熱により氷点下（例えば、−５℃）となり、フィン２０の間を通過する空気を冷却する。冷却された空気は、冷却器用ファン５によりショーケース本体２内をＡの矢印（図２）で示すように循環し、陳列棚３上に陳列された商品を所定温度（例えば、冷蔵ショーケースの場合、２℃〜７℃）に冷却する。
この場合において、コントロールユニット２５により、タイマなどにより設定された所定時間毎、あるいは図示しない冷風温度センサ、霜付きセンサ等の着霜に関連する情報が得られるセンサの出力に基づいて、除霜運転が行われる。

ここで、除霜運転について説明する。
この場合において、着霜が最も多いのは、蒸発器６において、入口管から出口管の間で最も入口管側となっている。この理由は、除霜後などの運転開始時に最も最初に低温となるのが入口管側であり、着霜開始からの時間経過が最も長いからであると考えられる。
図５は、実施形態の除霜運転を含む冷却制御の処理フローチャートである。
まずコントロールユニット２５は、自己が内蔵しているタイマあるいは図示しないセンサの出力に基づいて除霜を行うべきタイミングであるか否かを判別する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１の判別において、除霜を行うべきタイミングでは無いと判別した場合、すなわち、前回の除霜から所定時間が経過していない場合、あるいは、着霜が検出されない場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、上述した通常冷却運転がなされる（ステップＳ２０）。

ステップＳ１１の判別において、除霜を行うべきタイミングであると判別した場合、すなわち、前回の除霜から所定時間が経過した場合、あるいは、図示しない冷風温度センサ、霜付きセンサ等の出力に基づいて着霜が検出された場合には、コントロールユニット２５は、バイパス管温度センサ２１からのバイパス管冷媒温度検出信号ＴＢに基づいて、バイパス管１８を流れる冷媒の温度の測定を行い、監視を開始する（ステップＳ１２）。

図６は、バイパス管温度と膨張弁開度の関係説明図である。
次にコントロールユニット２５は、予めメモリに記憶しておいたバイパス管温度−膨張弁開度データに基づいて除霜運転開始時の膨張弁開度を算出する（ステップＳ１３）。
続いてコントロールユニット２５は、除霜用ヒータ３０をオンとして、冷却対象空気を加熱することとなる（ステップＳ１４）。
続いてコントロールユニット２５は、膨張弁開度をステップＳ１３で算出した開度となるように、電子膨張弁１５の開度を制御する（ステップＳ１５）。

具体的には、コントロールユニット２５は、バイパス管冷媒温度検出信号ＴＢに基づくバイパス管温度を計測しながら、バイパス管冷媒温度検出信号ＴＢに基づくバイパス管１８を流れる冷媒の温度が所定の温度Ｔ２（本実施形態では、除霜温度１０℃）となるまで、膨張弁開度を徐々に下げる。この場合において、膨張弁開度がＶ２（例えば、１３［％］）となるまでは、冷媒は、気液混合状態であり、バイパス管温度はＴ１のままとなる。
そして、さらに膨張弁開度を下げ、膨張弁開度がＶ２［％］を超えて下がると、徐々にバイパス管温度は、上がり、膨張弁開度がＶ３［％］（例えば、１０［％］）となると、バイパス管温度は、温度Ｔ２となるので、除霜に十分な温度であると判断される。

これにより、加温前の温度が−１０℃〜−９℃であった場合に、徐々に１０℃程度まで温度が上昇することとなる。
したがって、蒸発器６内を流れる冷媒のうち、最も上流側を流れる冷媒が暖められることとなるため、所定時間の間、上述した動作を行うことで、蒸発器６全体が暖められ、除霜が促進されることとなる。

続いてコントロールユニット２５は、除霜運転を開始してから所定の膨張弁開時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ１６）。この場合において、所定の膨張弁開時間は、蒸発器６内が暖められた冷媒で満たされるのに十分な程度に設定されるが、除霜用ヒータ３０の能力を考慮し、少なくとも蒸発器６の着霜が多い、冷媒上流側（蒸発器６の上部側）部分が十分に暖められるのに十分な時間に設定される。具体的には、２分〜３分程度の時間が設定される。
なお、膨張弁開時間が経過した後も、除霜用ヒータ３０による加温は継続されるので、膨張弁開時間が経過した時点で、完全に除霜が完了している必要はない。
ステップＳ１６の判別において、所定の膨張弁開時間が経過していない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、コントロールユニット２５は、除霜が完了しない虞があるので、そのまま待機状態となる。
ステップＳ１６の判別において、所定の膨張弁開時間が経過している場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、そのまま膨張弁１５を開いた状態にしておくと、最下部の伝熱管１９Ｌ部分が冷えたままの状態となるため、コントロールユニット２５は、膨張弁１５を全閉状態とする（ステップＳ１７）。

次にコントロールユニット２５は、所定の除霜時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ１８）。この所定の除霜時間としては、予め設定しておくことが可能であるが、本実施形態では、５分〜８分程度とされており、従来の同程度の冷凍能力を有する冷蔵ショーケース（８分〜１２分程度）と比較して、より短く設定することが可能となっている。
ステップＳ１８の判別において、未だ所定の除霜時間が経過していない場合には（ステップＳ１８；Ｎｏ）、除霜が完了していない虞があるので、コントロールユニット２５は、除霜用ヒータ３０をオンにしたまま待機状態となる。

ステップＳ１８の判別において、所定の除霜時間が経過した場合には（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、蒸発器６は、十分に加温され、除霜が完了し、蒸発器６に着いていた霜は除去されたと考えられるので、除霜用ヒータ３０をオフし、上述した通常冷却運転に移行することとなる（ステップＳ２０）。
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、最も着霜が多いと考えられる蒸発器６の入口管につながる伝熱管１９は、蒸発器６の最下部、すなわち、除霜用ヒータ３０の近傍に配置されているため、除霜運転時に直ちに加温されるため、除霜効率がアップし、除霜時間の短縮が図れることとなる。

また、プルダウン時など高圧側の圧力が十分に上がっていないときや膨張弁制御により十分に過熱されているときは、蒸発器出口付近の冷媒温度は蒸発器入口付近の冷媒温度に比較して高くなっているため、従来の蒸発器のように、蒸発器の入口管につながる冷媒最上流側の伝熱管が最上部に配置されている場合には、蒸発器下部よりも蒸発器上部で霜が着くことが多かった。しかしながら、本第１実施形態によれば、蒸発器６の入口管につながる冷媒最上流側の伝熱管１９、すなわち、伝熱管１９Ｌは、他の伝熱管１９と比較して着霜しやすく、通常冷却運転時には、蒸発器６の冷媒最上流側の伝熱管１９Ｌにより除湿された空気が上方に配置された他の伝熱管１９にもたらされることとなるため、従来のように、蒸発器の冷媒最上流側の伝熱管が最上部に配置されている場合と比較して蒸発器６の上部に配置された伝熱管１９への着霜も生じにくくなる。
上述したように、蒸発器の下部に配置された伝熱管（特に伝熱管１９Ｌ）およびフィン２０により除湿がなされ、蒸発器の上部に配置された伝熱管１９およびフィン２０への着霜が生じにくくなるので、以下のような変形例も実現可能となる。

図７は、第１実施形態の変形例の説明図である。
図７において、図３の第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
本変形例の蒸発器６Ａが実施形態の蒸発器６と異なる点は、除湿された空気が導入されると考えられる冷媒下流側のフィン２０とフィン２０Ａとの間のピッチであるフィンピッチＦＰ２（例えば、５ｍｍ）を冷媒最上流側のフィン２０同士のフィンピッチＦＰ１（例えば、１０ｍｍ）よりも小さくし、また冷媒最上流側の伝熱管１９Ｌを除く、冷媒下流側の伝熱管１９Ａ同士のパイプピッチＰＰ２（例えば、２０ｍｍ）を冷媒最下流の伝熱管１９Ａと、冷媒最上流の伝熱管１９Ｌとの間のパイプピッチＰＰ１（例えば、３０ｍｍ）よりも小さくしている点である。

ところで、従来の蒸発器は、多量の霜が蒸発器に着いて、冷却風が減少し、あるいは、霜により伝熱管あるいはフィン管の隙間が塞がれて、冷却風が流れなくなってしまうことを畏れ、蒸発器の伝熱管ピッチ（チューブピッチ）やフィンピッチは非常に広く設計されていた。具体的には、伝熱管ピッチは３０ｍｍ程度、フィンピッチは１０〜２０ｍｍ程度とされていた。
この結果、従来の蒸発器は、熱交換効率（冷却効率）が低くなってしまっていたが、本変形例においては、蒸発器６Ａの下部において、伝熱管１９（特に伝熱管１９Ｌ）およびフィン２０により適度な除湿がなされた空気が蒸発器６Ａの上部に流れることとなるので、蒸発器６Ａの上部側の伝熱管１９Ａおよびフィン２０、２０Ａにおける着霜を抑制でき、冷却対象空気の下流側のフィンピッチＦＰ２およびパイプピッチＰＰ２を小さくすることによる相乗効果で熱交換効率が飛躍的に向上することとなり、着霜の影響を低減しつつ、高熱交換効率を有する蒸発器を構成することが可能となっている。

［２］第２実施形態
図８は、第２実施形態の蒸発器の説明図である。
上記第１実施形態においては、蒸発器の下部側に冷媒最上流側の伝熱管１９Ｌを配置し、蒸発器６の上部側に冷媒下流側の伝熱管１９を配置し、最下部に配置された冷媒最上流側の伝熱管１９Ｌをバイパス管１８を介して最上部に配置された伝熱管１９に接続し、冷媒の流れが空気の流れに対し対向流となるように冷媒を流す構成を採っていたが、本第２実施形態は、蒸発器６Ｂの下部側に冷媒最上流側の伝熱管１９Ｌを含む３本の伝熱管１９を配置し、蒸発器６の上部側に冷媒下流側の伝熱管１９を配置し、最下部に配置された冷媒最上流側の伝熱管１９Ｌをバイパス管１８を介して最上部に配置された伝熱管１９に接続し、冷媒の流れが空気の流れに対し対向流となるように冷媒を流す構成を採ったものである。
すなわち、蒸発器の冷媒最上流側の伝熱管１９Ｌのみが蒸発器の最下部に配置される必要はなく、数本の冷媒上流側の伝熱管１９を蒸発器６Ｂの下部に配置されてもよいのである。

具体的には、本第２実施形態は、蒸発器６Ｂの上流側の３本の伝熱管１９を蒸発器６Ｂの下部に配置した場合のものである。
この場合において、蒸発器６を構成するフィン２０のフィンピッチＦＰ１は、第１実施形態と同様に１０ｍｍとされ、伝熱管１９のパイプピッチＰＰ１は、実施形態と同様に３０ｍｍとされている。
本第２実施形態によれば、最も着霜量が多いと考えられる冷媒最上流側の伝熱管１９が除霜用ヒータ３０から離れた位置となるため、除霜効率は第１実施形態よりも多少劣るが、着霜量がより多いと考えられる冷媒上流側の３本の伝熱管が、冷却対象の空気の上流側に位置することとなるため、除湿効率はより高まり、蒸発器６Ｂの上部側に配置された伝熱管１９およびフィン２０における着霜をより一層抑制することができ、熱交換効率の高い冷却を行うことができる。

［３］第３実施形態
以上の各実施形態は、冷凍ユニット別置型の冷蔵ショーケースについて説明するものであったが、本第３実施形態は、冷凍ユニット一体型の冷蔵ショーケースに対応する実施形態である。
図９は、第３実施形態の冷凍装置としての冷蔵ショーケースの縦断面図である。図９において、図２及び図４と同様の部分には同一の符号を付すものとし、その詳細な説明を援用する。
図９の冷蔵ショーケース１が図２のショーケースと異なる点は、ショーケース本体２の下側部分であって、断熱壁部の下方には、圧縮機４２、熱交換器である凝縮器４３などが配設されており、この凝縮器４３は、前面パネル４０の吸気穴から取り込んだ外気によって冷却され、熱交換後の空気は、背面パネル４１の排気穴から後方に吹き出される点である。

図１０は、第３実施形態の要部の処理フローチャートである。
次に、第３実施形態の動作について説明するが、図５の第１実施形態の除霜運転を含む冷却制御の処理フローチャートと動作が異なるのは、ステップＳ１７のみであるので、当該部分を主として説明する。
コントロールユニット２５は、図５のステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理を行った後、除霜運転を開始してから所定の膨張弁開時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の判別において、所定の膨張弁開時間が経過していない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、コントロールユニット２５は、除霜が完了しない虞があるので、そのまま待機状態となる。

ステップＳ１６の判別において、所定の膨張弁開時間が経過している場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、コントロールユニット２５は、圧縮機４２を停止する（ステップＳ１７Ａ）。
続いて、コントロールユニット２５は、膨張弁１５を全開状態とし（ステップＳ１７Ｂ）、所定の除霜時間が経過するまで待機状態となることとなる（ステップＳ１８）。
このような処理を行っているのは、本第３実施形態は、冷凍ユニット一体型であるため、除霜運転時に他の冷蔵ショーケースの運転状態を考慮する必要もなく、除霜を短時間で完了させるためである。
このため、本第３実施形態のように、冷凍ユニット一体型の冷蔵ショーケースにおいては、冷凍ユニット別置型の冷蔵ショーケースより効率的に除霜運転が行える。

［４］実施形態の変形例
以上の第１実施形態の変形例の説明においては、冷却対象の空気の下流側において、フィンピッチあるいは伝熱管ピッチを密にする構成を採っていたが、対応する部分をスリットを有し、熱交換効率が高い、いわゆるスリットフィンを用いる構成としてもよい。
また、対応する部分に内面に溝が設けられ、熱交換効率が高い、いわゆる内面溝付管を用いる構成としても良い。
以上の説明においては、多段オープン型の冷蔵ショーケースに適用した場合について説明したが、ガラス扉等を備えた冷蔵あるいは冷凍ショーケース等に適用することも可能である。

［５］実施形態の効果
以上の説明のように、各実施形態によれば、冷凍能力の低下を招くことなく、除霜効率を高くでき、実効的な除霜運転時間を短くできる。

本発明の実施形態に係る冷凍装置としての冷凍ユニット別置型の冷蔵ショーケースシステムの概要構成ブロック図である。本発明の第１実施形態に係る冷凍装置としての冷蔵ショーケースの縦断面図である。蒸発器周辺の構成説明模式図である。実施形態の冷凍サイクルとその制御系統とを示す概略構成図である。第１実施形態の除霜運転を含む冷却制御の処理フローチャートである。バイパス管温度と膨張弁開度の関係説明図である。第１実施形態の変形例の説明図である。第２実施形態の蒸発器の説明図である。第３実施形態の冷凍装置としての冷蔵ショーケースの縦断面図である。第３実施形態の要部の処理フローチャートである。

符号の説明

１冷蔵ショーケース
２ショーケース本体
３陳列棚
４冷却ダクト
５冷却器用ファン
６、６Ａ、６Ｂ蒸発器
７冷気吸込口
８冷気吹出口
９送風ダクト
１０空気吸込口
１１空気吹出口
１５電子膨張弁
１８バイパス管
１９、１９Ａ、１９Ｌ伝熱管
２０、２０Ａフィン
２１バイパス管温度センサ
２５コントロールユニット
３０除霜用ヒータ
４２圧縮機
４３凝縮器
４４受液器
４５凝縮器用ファン
ＦＰ１、ＦＰ２フィンピッチ
ＰＰ１、ＰＰ２パイプピッチ
ＴＢバイパス管冷媒温度検出信号

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、除霜を行うための除霜用ヒータと、を備えた冷凍装置において、
冷却対象の空気を前記蒸発器の下方から上方に向かって流し、
前記除霜用ヒータを前記蒸発器の近傍の前記空気の上流側に配置し、
前記蒸発器の下部側に冷媒上流側の伝熱管を配置し、前記蒸発器の上部側に冷媒下流側の伝熱管を配置し、最下部に配置された冷媒上流側の伝熱管をバイパス管を介して最上部に配置された伝熱管に接続し、
前記伝熱管における前記冷媒の流れが前記空気の流れに対し対向流となるように前記冷媒を流し、
前記蒸発器の除霜運転時には、前記除霜用ヒータによる加熱と並行して、前記膨張弁を所定時間だけ所定開度で開いた状態を維持し、前記膨張弁の開度の制御に先立って前記除霜用ヒータをオンとし、前記膨張弁を全閉状態とした後も前記除霜用ヒータによる加温を継続する
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１記載の冷凍装置において、
前記蒸発器の下部側の最下部に配置される伝熱管は、前記除霜用ヒータの延在方向に沿って配置されていることを特徴とする冷凍装置。
請求項１または請求項２記載の冷凍装置において、
前記バイパス管を流れる冷媒の温度を測定する温度センサを備え、
前記所定開度は、前記温度センサにより測定された温度に基づいて設定されることを特徴とする冷凍装置。
請求項１または請求項２記載の冷凍装置において、
除霜運転時には、前記除霜用ヒータによる加熱と並行して、前記膨張弁を所定時間だけ所定開度で開いた状態を維持し、その後、前記圧縮機を停止して前記膨張弁を第２の所定時間全開状態に維持することを特徴とする冷凍装置。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記蒸発器の上部側の前記伝熱管のピッチを下部側の前記伝熱管のピッチより狭くすることを特徴とする冷凍装置。
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記蒸発器の上部側の前記フィンのピッチを下部側の前記フィンのピッチよりも狭くすることを特徴とする冷凍装置。
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記蒸発器の下部側には、少なくとも冷媒最上流側の伝熱管を配置したことを特徴とする冷凍装置。