JP6783095B2 - 冷凍・冷蔵ショーケース - Google Patents

Description

本発明は、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の食品売り場において、冷凍食品や生鮮食品等を陳列するために用いられる冷凍・冷蔵ショーケースに関する。

スーパーマーケットやコンビニエンスストア等には、冷凍食品や生鮮食品等を冷凍または冷蔵しながら陳列するために、冷凍・冷蔵ショーケースが配置されている。冷凍・冷蔵ショーケースは、外箱と内箱とにより構成されたケース本体と、外箱と内箱との間に形成された通風路内に設置される蒸発器及び送風機と、を備え、蒸発器は、内部に流入する冷媒が蒸発する際の気化熱により該蒸発器周辺の空気の熱を奪って冷却できるようになっており、蒸発器で冷却された空気が前記送風機によりケース本体の庫内に送り出されて、庫内に陳列する冷凍食品や生鮮食品等を冷凍または冷蔵している。

このような冷凍・冷蔵ショーケースにあっては、蒸発器の冷却運転を続けることによって、蒸発器に着霜が生じるようになり、着霜が進行すると蒸発器の冷却能力が低下するという問題があるため、特許文献１に示されるような冷凍・冷蔵ショーケースが開発されている。

特許文献１に示される冷凍・冷蔵ショーケースは、通風路内の蒸発器の下方に除霜用の除霜ヒータ（加熱手段）を備え、除霜モードにおいては、制御弁を閉状態に切り換えて蒸発器への冷媒の流入を停止させた所謂オフサイクル方式で、除霜ヒータの運転を行うことにより蒸発器の霜を溶かし、所定の除霜時間が経過した場合、あるいは蒸発器の温度が所定温度に達した場合に除霜ヒータの運転を終了し、霜が溶けて生じた水滴を排除するための所定の水切り時間を経過した時点で、制御弁を開状態に切り換えて蒸発器への冷媒の流入を再開させて冷却運転に復帰させることができるようになっている。

特許第５１７９２１７号公報（第４頁、第２図）

特許文献１にあっては、冷凍・冷蔵ショーケースは、除霜モードにおいて、蒸発器への冷媒の流入を停止した状態で、除霜ヒータにより蒸発器を外部から加熱することにより除霜を行うため、除霜ヒータの大きな熱量を利用して短時間で除霜を行うことができるが、冷却運転を停止した状態で霜が溶けるまで熱量の大きい除霜ヒータにより蒸発器が加熱されるため、庫内温度が必要以上に上昇し、庫内に陳列された商品を劣化させてしまう虞があった。また、庫内温度が必要以上に上昇することにより、庫内温度が冷却運転時における低温状態まで復帰するまでに時間がかかるという虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、庫内温度の上昇を抑えつつ除霜することができる冷凍・冷蔵ショーケースを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の冷凍・冷蔵ショーケースは、
蒸発器を備えた冷凍サイクルを用いる冷凍・冷蔵ショーケースであって、
冷媒を前記蒸発器内に流すことにより庫内を冷却する冷却運転パターンと、前記蒸発器の着霜を除去するデフロストパターンとを有しており、
前記デフロストパターンは、前記冷却運転パターンよりも高温の冷媒を前記蒸発器内の前記冷却運転パターンで用いる冷媒管と同じ冷媒管に流すことにより冷媒管の内側から除霜を行う第１除霜運転と、加熱手段を用いて前記蒸発器を外側から加熱することにより除霜を行う第２除霜運転との組み合わせで構成され、少なくとも、前記第１除霜運転と前記第２除霜運転との両方を同時に行うものが含まれることを特徴としている。
この特徴によれば、デフロストパターンにおいて、加熱手段を用いた第２除霜運転よりも小さな熱量となる第１除霜運転を組み合わせて行うことにより、庫内温度が必要以上に上昇する前に第２除霜運転を停止し、第１除霜運転に切り換えて除霜を継続することができるため、庫内温度の上昇を抑えつつ除霜することができることができる。

前記デフロストパターンにおいて、最初に前記第２除霜運転を行うことを特徴としている。
この特徴によれば、霜が比較的大きく発達したデフロストパターンの最初の状態において、熱量の大きい加熱手段を用いた第２除霜運転を行うことにより、伝熱管の外表面に付着した霜を溶けやすい状態とし、除霜時間を短縮できるため、庫内温度の上昇を抑えつつ除霜することができる。

前記デフロストパターンの最後は、前記第１除霜運転のみが行われることを特徴としている。
この特徴によれば、デフロストパターンの最後、すなわち冷却運転パターンの直前では熱量の小さい冷媒を用いた第１除霜運転のみが行われるため、短時間で庫内温度を冷却状態へ復帰させることができる。

前記第１除霜運転は、前記蒸発器内に供給される冷媒の蒸発圧力を調整する蒸発圧力調整装置により、該蒸発器内の前記冷媒が前記冷却運転パターンにおける所定の蒸発圧力よりも高い蒸発圧力となることにより行われることを特徴としている。
この特徴によれば、蒸発圧力調整装置により蒸発器内に供給される冷媒の蒸発圧力を調整して冷媒の温度を変えることができるため、冷却運転パターンと第１除霜運転との切り換えを短時間で行うことができる。

前記蒸発圧力調整装置は、前記蒸発器内に供給される冷媒の蒸発圧力を調整可能な電子式蒸発圧力調整弁であることを特徴としている。
この特徴によれば、電子式蒸発圧力調整弁により蒸発器内に供給される冷媒の蒸発圧力を段階的に調整可能となるため、着霜状況に合わせて効率よく第１除霜運転の調整を行うことができる。

実施例における冷凍・冷蔵ショーケースの構造を示す断面図である。 冷凍サイクルの配管系統の構造を示すブロック図である。 蒸発器の構造を示す模式図である。 冷却運転における蒸発器及び蒸発圧力調整装置（切換回路）の構成を示すブロック図である。 除霜運転における蒸発器及び蒸発圧力調整装置（切換回路）の構成を示すブロック図である。 庫内温度及び蒸発器の表面温度を示すグラフである。 冷凍・冷蔵ショーケースを実際に稼動させた際の実験結果を示す表図である。 蒸発器及び蒸発圧力調整装置（電子式蒸発圧力調整弁）の構成を示すブロック図である。

本発明に係る冷凍・冷蔵ショーケースを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る冷凍・冷蔵ショーケースにつき、図１から図８を参照して説明する。以下、図１の紙面左側を冷凍・冷蔵ショーケースの正面側（前方側）とし、その前方側から見たときの上下左右方向を基準として説明する。

図１に示されるように、冷凍・冷蔵ショーケース１は、主に商店やスーパーマーケットやコンビニエンスストア等の食品等を取り扱う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ものであり、正面側を開口した内箱３により囲まれた保冷室５には、商品を陳列する棚板６，６，…が上下方向に複数設置され、内箱３の下部に設けられた底部３ｂにも商品（図示省略）を陳列可能になっており、商品を多数載置可能な構成となっている。尚、本実施例の冷凍・冷蔵ショーケース１は、商品を冷凍した状態で陳列する態様を例に挙げ説明する。

冷凍・冷蔵ショーケース１は、前面（図の左方）が開放された略コ字形をなす断熱構造の外箱２と、その内方の、同じく前面が開放された略コ字形の内箱３とからなるケース本体を備え、その内部空間は保冷室５（庫内）となっている。内箱３の背面部３ａには、前後に延びるブラケット２８，２８，…の後端が取付けられており、ブラケット２８，２８，…の上に棚板６，６，…が配設されている。この各棚板６，６，…と内箱３の底部３ｂとの上面に、商品（図示略）が陳列されるようになっている。

外箱２と内箱３との間には、通風路７が形成され、この通風路７の鉛直部と水平底部には、それぞれ蒸発器８と送風機９が設置されている。後述するように蒸発器８は、その周囲の空気を冷却することができるようになっている。また、蒸発器８の前面側には、断熱材２９が設けられており、蒸発器８と内箱３を介した保冷室５側との熱交換が抑えられている。ケース本体の上部の前端には、通風路７と連通する冷気吹出口１０が下向きに形成され、またケース本体の下部前端の上端には、上方に開口する冷気の吸込口１１が形成されている。蒸発器８は、通常運転時（営業時間中）における冷却設定温度（吹出口温度）が、−２７℃前後となるように設定されており、本実施例の条件下において庫内温度が−２０℃前後となっている（図６、図７参照）。

送風機９を作動させると、蒸発器８により冷却された冷気は、矢印のように、通風路７内を上方に向かって流れ、冷気吹出口１０より、下方の吸込口１１に向かって吹き出される。これにより、ケース本体の前面の開放面に冷気のエアカーテン１２が形成されるとともに、その冷気の一部が保冷室５内に流入することにより、陳列商品が保冷されるようになる。

次に、冷凍・冷蔵ショーケース１における蒸発器８について説明する。図１及び図３に示されるように、蒸発器８は、その内部に冷媒１６が流れる銅管である伝熱管１５を備え、この伝熱管１５は、複数のフィン３０，３０，…を貫通して蛇行するように延びており、これにより、伝熱管１５と周囲の空気との接触面積が増え、送風機９からの送風が効率よく当たり、冷却効率が向上している。詳しくは、図３に示されるように、伝熱管１５は、複数のフィン３０，３０，…（説明の便宜上、一部図示）を貫通する複数の直管部１５ａ，１５ａ，…と、隣接する直管部１５ａ，１５ａの端部同士を繋ぐＵベンド部１５ｂ，１５ｂ，…と、から構成されており、組み立てが容易となっている。この伝熱管１５は、構造上、Ｕベンド部１５ｂ，１５ｂ，…が端部に位置しており、Ｕベンド部１５ｂ，１５ｂ，…に対して送風機９からの送風が当たりづらくなっているため、Ｕベンド部１５ｂ，１５ｂ，…には、直管部１５ａ，１５ａ，…に比べて着霜し易くなっている。尚、この伝熱管１５は、銅管に限られず、熱伝導率の高い金属製や樹脂製の管であってもよい。

また、蒸発器８の伝熱管１５において熱交換が起こりにくいＵベンド部１５ｂ，１５ｂ，…の中でも通風路７内の冷却前の空気と接触し、着霜が最も大きくなる通風路７上流側に位置するＵベンド部１５ｂ’の近傍には、Ｕベンド部１５ｂ’の表面温度を計測する温度センサ１３が設けられている。この温度センサ１３は、図示しない制御部に接続されており、該制御部は後述する三方切換弁２５に接続されている。伝熱管１５のＵベンド部１５ｂ’における表面温度を温度センサ１３によって計測することで、前記制御部は後述の除霜運転パターンβにおいて伝熱管１５の外表面の着霜状況を判断することができる。尚、棚板６，６，…の近傍及び冷気吹出口１０の近傍にも、図示しない温度センサが設けられており、庫内温度及び蒸発器８を通過した空気の温度を計測可能となっている。

尚、本実施例では、温度センサ１３がＵベンド部１５ｂ’の表面温度を計測する形態を例示したが、伝熱管１５の他の部位の表面温度を計測するようになっていてもよい。また、前記説明では、各温度センサにより、伝熱管１５の表面温度、蒸発器８を通過した空気の温度、及び庫内温度を計測していたが、温度センサは、伝熱管１５の表面温度、蒸発器８を通過した空気の温度、または庫内温度のうち、少なくとも１箇所を計測できる位置に設けられていればよい。

また、蒸発器８の下方位置、つまり冷凍・冷蔵ショーケース１の空気の循環経路において蒸発器８よりも上流側の位置には、電気加熱式の除霜ヒータ４（加熱手段）が配設されている。この除霜ヒータ４は、前記制御部に接続されており、該制御部により該除霜ヒータ４と所定の電源との間の回路が通電状態とされることで加熱される。尚、前記制御部は、タイムテーブルに従って所定の時間毎に除霜ヒータ４と所定の電源との間の回路を通電状態とするとともに、温度センサ１３から得られる情報に基づき除霜ヒータ４と所定の電源との間の回路を非通電状態とする。

図２に示されるように、この蒸発器８は、冷凍サイクルの配管系統Ｃの一部である。詳しくは、蒸発器８の上流側の端部には、液化状態の冷媒１６を所定の蒸発圧力（温度）となるように減圧して気化状態とする膨張弁１７が設けられているとともに、膨張弁１７には、冷媒１６を貯留する受液器１８が供給管１９を介して接続されている。尚、膨張弁１７と供給管１９との間には、開閉弁１４が配設されており、膨張弁１７及び供給管１９間の流路を適宜開閉可能となっている。

また、蒸発器８の下流側の端部には、切換回路２０（蒸発圧力調整装置・冷媒温度変更手段）が接続され、切換回路２０の下流側には、蒸発器８内で蒸発した気化状態の冷媒１６を吸い込むとともに、該冷媒１６を圧縮して受液器１８側に送り出す圧縮器２１（ポンプ）が接続されており、圧縮器２１は、凝縮器２２を介して受液器１８に接続されている。この凝縮器２２は、圧縮器２１により圧縮された高圧気化状態の冷媒１６の熱を外部に放出して冷媒１６を液化状態にするものである。

尚、図２において、冷媒１６について液体（液化）状態のものを実線で、気体（気化）状態のものを破線で示した。また、受液器１８内の液化状態の冷媒１６の温度は、例えば夏場では、３５℃から４０℃程度となっており、冬場では、２０℃程度となっている。

図２及び図４に示されるように、切換回路２０は、蒸発器８の伝熱管１５に連通する第１配管２３（他方の流通経路）と、第１配管２３に設けられるバイパス管である第２配管２４（一方の流通経路）と、第１配管２３及び第２配管２４の上流側交点に設けられる三方切換弁２５（切換手段）と、第２配管２４に設けられる蒸発圧力調整弁２６（ＥＰＲ）と、蒸発圧力調整弁２６の下流側に設けられる逆止弁２７と、から成る。

三方切換弁２５は、第２配管２４を閉塞し、伝熱管１５と第１配管２３とを連通させる態様（図４参照）と、第１配管２３を閉塞し、伝熱管１５と第２配管２４とを連通させる態様（図５参照）と、に切り換え可能となっている。この三方切換弁２５は、前記制御部によって適宜切換制御されるようになっている。この三方切換弁２５が切り換わることによって、蒸発器８が、周囲の空気を冷却する冷却運転パターンαと、伝熱管１５に付着した霜を取り除く除霜運転パターンβにおける第１除霜運転β１と、にそれぞれ切り換え可能となっている。尚、蒸発器８の冷却運転パターンαと除霜運転パターンβとの動作については後段にて詳述する。

蒸発圧力調整弁２６は、設定された設定圧力以上で第２配管２４内の流路を開放し、設定圧力よりも低い圧力で第２配管２４内の流路を閉塞する弁体であり、蒸発器８内に流入する冷媒１６の圧力を調整するようになっている。この設定圧力は、蒸発器８が冷却運転パターン時における該蒸発器８内の冷媒１６の所定の蒸発圧力よりも高い圧力に設定されている。

逆止弁２７は、三方切換弁２５を第２配管２４側に切り換えた際に、下流側の冷媒１６が、蒸発圧力調整弁２６側に逆流するのを防いでいる。

このように構成された冷凍・冷蔵ショーケース１は、図６（ｂ）及び図７に示されるように、冷却運転パターンαと、除霜運転パターンβと、を備えている。本実施例の冷凍・冷蔵ショーケース１は、営業時間中及び営業時間外に冷却運転パターンαが行われ、営業時間外における所定期間には除霜運転パターンβが行われる。尚、除霜運転パターンβは、営業時間中に行われてもよいし、営業時間中や営業時間外に関わらず所定の運転周期で行われるようになっていてもよい。さらに尚、除霜運転パターンβは、営業時間中または営業時間外に複数回行われてもよい。

除霜運転パターンβは、冷却運転パターンα時に伝熱管１５内に流される冷媒１６よりも高温の冷媒１６を伝熱管１５内に流すことにより除霜を行う第１除霜運転β１と、除霜ヒータ４を用いて伝熱管１５を外側から加熱することにより除霜を行う第２除霜運転β２とを組み合わせて行われる。尚、詳細は後述するが、第１除霜運転β１において冷媒１６を蒸発圧力調整弁２６に通すことによりその温度を高めている。

次に、蒸発器８が冷却運転パターンαである時の冷凍サイクルの配管系統Ｃの運転態様について説明する。尚、冷却運転パターンαにあっては、蒸発器８が冷却運転を行い、除霜ヒータ４がＯＦＦ状態となっている（図６（ｂ）及び図７参照）。図２及び図４に示されるように、蒸発器８が冷却運転パターンαである時には、三方切換弁２５により、第２配管２４を閉塞し、且つ伝熱管１５と第１配管２３とを連通させる。圧縮器２１が作動すると、受液器１８に貯留された液化状態の冷媒１６が、蒸発器８に向けて供給管１９及び膨張弁１７を介して送り出される。この液化状態の冷媒１６は、膨張弁１７によって所定の蒸発圧力となるように減圧され、気化状態となる。蒸発器８の伝熱管１５内に流入した気化状態の冷媒１６が、通風路７内の空気から熱を奪うことにより、通風路７内の空気が冷却される。

蒸発器８の伝熱管１５を通過した気化状態の冷媒１６は、伝熱管１５に連通した第１配管２３に流入し、圧縮器２１及び凝縮器２２を介して受液器１８に戻される。この動作を繰り返すことにより、蒸発器８の冷却運転パターンαが連続して継続される。

尚、蒸発器８が冷却運転パターンαである時には、伝熱管１５内に流入した気化状態の冷媒１６によって伝熱管１５の表面温度は−３７℃前後となっている（図６（ａ）、図７参照）。

次いで、蒸発器８が除霜運転パターンβにおける第１除霜運転β１である時の冷凍サイクルの配管系統Ｃの運転態様について説明する。尚、除霜運転パターンβにおける第１除霜運転β１にあっては、蒸発器８が除霜運転を行い、除霜ヒータ４がＯＦＦ状態となっている（図６（ｂ）及び図７参照）。図２及び図５に示されるように、蒸発器８が除霜運転パターンβにおける第１除霜運転β１である時には、三方切換弁２５により、第１配管２３を閉塞し、伝熱管１５と第２配管２４とを連通させる。蒸発器８の伝熱管１５を通過した気化状態の冷媒１６は、伝熱管１５と連通した第２配管２４に流入する。

このとき、伝熱管１５内及び第２配管２４内の冷媒１６は、前述のように蒸発圧力調整弁２６の設定圧力よりも低い圧力（所定の蒸発圧力）となっているため、蒸発圧力調整弁２６は、第２配管２４を閉塞した状態となっている。第２配管２４に流入する冷媒１６は、閉塞状態の蒸発圧力調整弁２６に塞き止められることにより、蒸発器８の上流に設けられた膨張弁１７から閉塞状態の蒸発圧力調整弁２６までの区間の圧力が高まっていき、該圧力が設定圧力以上に高まることにより、蒸発圧力調整弁２６が開き第２配管２４を冷媒１６が通過可能とした状態となる。換言すれば、蒸発圧力調整弁２６は、膨張弁１７から蒸発圧力調整弁２６までの区間に流入する冷媒１６の蒸発圧力が設定圧力以下に低下しないように制御している。

これによれば、蒸発圧力調整弁２６を利用した切換回路２０によって蒸発器８を冷却運転から第１除霜運転β１に切り換えることにより、蒸発器８の伝熱管１５内に流入した冷媒１６は、蒸発圧力調整弁２６により圧縮され、冷却運転時よりも高い蒸発圧力となり、その温度が０℃以上（例えば５℃）に上昇する（図示略）。このように、切換回路２０によって冷媒１６の温度を変更できるため、圧縮器２１の出力（回転数）を一定にしながら、言い換えれば圧縮器２１の出力を変更しなくても、蒸発器８の冷却運転と第１除霜運転β１との切換制御が簡便である。

また、蒸発器８が除霜運転パターンβにおける第１除霜運転β１の状態（三方切換弁２５の切換により伝熱管１５と第２配管２４とが連通した状態）にあっては、温度が０℃以上に上昇した冷媒１６により伝熱管１５の内部から熱伝導により熱が伝熱管１５の外表面に伝えられる。このため、冷媒１６の熱によって屈曲した伝熱管１５において、特に着霜しやすく、且つ除霜し難いＵベンド部１５ｂ，１５ｂ，…であっても隅々まで除霜することができる。また、伝熱管１５の外表面に付着した霜の付着面（言い換えると霜の根元）から融解させることができる。

ここで、除霜ヒータを用いた加熱方式のみの除霜の場合（従来技術の場合）、蒸発器への冷媒の流入を停止した状態で、除霜ヒータにより蒸発器を外部から加熱することにより除霜を行うため、除霜ヒータの大きな熱量を利用して短時間で除霜を行うことができるが、冷却運転を停止した状態で霜が溶けるまで除霜ヒータにより蒸発器が加熱されるため、庫内温度を必要以上に上昇させてしまい、庫内に陳列された商品を劣化させてしまう虞があった。また、冷媒の流れを止めるオフサイクル方式の除霜は、送風機の送風のみで解凍する（または送風機も止めて自然解凍する）ため、霜を溶かすまでに時間がかかり、その間は蒸発器による冷却ができず、庫内温度が例えば７〜８℃程度に上昇してしまう上に、その温度が上昇した状態から所望の庫内温度まで再度冷却しなければならない。尚、ここでいう、庫内温度とは、棚板６，６，…付近（商品に近い場所）の温度を指す。

さらに、前記除霜ヒータ４のみを用いた加熱方式の除霜及びオフサイクル方式の除霜にあっては、開閉弁１４で供給管１９を閉塞することにより蒸発器８への冷媒１６の流れを止めることが一般的であるため、前記開閉弁１４を閉塞した直後には、圧縮器２１の吸い込みにより伝熱管１５内の冷媒１６の蒸発圧力が急激に下がり、冷媒１６の温度が瞬間的に例えば−４０℃まで低下するとともに、その後、徐々に伝熱管１５の温度が上昇するようになっており、伝熱管１５の表面温度が一時的に低下することにより伝熱管１５の外表面に付着した霜が溶けにくくなった状態から伝熱管１５の温度を上昇させる必要があり、除霜運転に移行するまでに長い時間がかかっていたが、本実施例の蒸発器８は、切換回路２０により即座に冷媒１６の温度を上昇させるため、冷却運転と第１除霜運転β１との切り換えを短時間で行うことができるようになっている。

また、膨張弁１７から蒸発圧力調整弁２６までの区間の圧力が、設定圧力以上に高まると、蒸発圧力調整弁２６が開放されるため、蒸発圧力調整弁２６が開放された状態にあっては、膨張弁１７から蒸発圧力調整弁２６までの区間の圧力が前記設定圧力となり、冷媒１６の蒸発温度は設定圧力に対応する温度となる。すなわち、温度が略一定に保たれ、庫内温度の急激な上昇を防止できるとともに、蒸発温度が低下することもなく、確実に除霜運転が遂行される。また、設定圧力以上に圧力が高まることにより開かれた蒸発圧力調整弁２６を通過した冷媒１６は、逆止弁２７を介して圧縮器２１に流入する。

次いで、蒸発器８の一日の動作態様について図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７に示されるように、営業時間中には、冷凍・冷蔵ショーケース１が冷却運転パターンαで運用されており、夜間等の営業時間外には、少なくとも１回除霜運転パターンβとなる。

営業時間外において蒸発器８が冷却運転パターンαから除霜運転パターンβに切り換わると、先ず、第２除霜運転β２が開始される。詳しくは、タイムテーブルに従って前記制御部が除霜ヒータ４を加熱状態（除霜ヒータ４がＯＮ状態）としたときに、冷却運転パターンαから除霜運転パターンβに切り換わることとなる。

この第２除霜運転β２では、除霜ヒータ４がＯＮ状態となり、その輻射熱により伝熱管１５の外表面に付着した霜の一部を溶かす。尚、第２除霜運転β２では、除霜ヒータ４の輻射熱や対流熱により蒸発器８の伝熱管１５の表面温度、吹出口温度、及び庫内温度が大きく上昇するが、蒸発器８は冷却運転を継続しているため、各箇所の急激な温度上昇が抑制される。

次いで、温度センサ１３により冷却運転パターンαにおいて−３５℃前後であった伝熱管１５の表面温度が−１５℃まで上昇したことが検知されると、前記制御部が除霜ヒータ４と所定の電源との間の回路を非通電状態（除霜ヒータ４がＯＦＦ状態）とするとともに、第１配管２３を閉塞し、伝熱管１５と第２配管２４とを連通するように三方切換弁２５を動作させて第２除霜運転β２から第１除霜運転β１に切り替える（図５参照）。つまり、除霜運転パターンβにおける第２除霜運転β２から第１除霜運転β１への切り換え設定温度は、−１５℃となっている。尚、第２除霜運転β２から第１除霜運転β１に切り換えられたときの吹出口温度は、本実施例の条件下で−１３℃前後となっており、庫内温度は、本実施例の条件下で−１５℃前後となっている。さらに尚、第２除霜運転β２から第１除霜運転β１に切り替えた状態にあっては、伝熱管１５の外周面に霜が残っている。

このように、除霜運転パターンβにおいて、温度センサ１３が所定の設定温度（例えば、−１５℃）を検知したことに基づいて蒸発器８を第２除霜運転β２から第１除霜運転β１に切り換えられることにより、庫内温度の制御精度を高めることができる。すなわち、伝熱管１５の表面温度を基準として第２除霜運転β２から第１除霜運転β１に切り替えるため、時間を基準として制御する場合に比べて、伝熱管１５の外表面に付着した霜残りの状態にバラつきが生じにくく、第２除霜運転β２から第１除霜運転β１への切り替え時の庫内温度を略一定（例えば、−１５℃程度）にできる。

第２除霜運転β２から第１除霜運転β１に切り換わると、伝熱管１５の表面温度は、第２除霜運転β２における温度上昇よりも緩やかに温度上昇する。これは、第２除霜運転β２において動作する除霜ヒータ４の熱量よりも第１除霜運転β１において伝熱管１５内を流れる冷媒１６の熱量が小さいためである。

そして、温度センサ１３により伝熱管１５の表面温度が２℃まで上昇したことが検知されると、前記制御部は、蒸発器８を第１除霜運転β１から冷却運転に戻す。すなわち、冷凍・冷蔵ショーケース１を冷却運転パターンαで動作させる。第１除霜運転β１から冷却運転に戻したとき（第１除霜運転β１終了時）の吹出口温度は、５℃前後となっており、庫内温度は、３℃前後となっている。このように、温度センサ１３が所定の設定温度（例えば、２℃）を検知したことに基づいて第１除霜運転β１から冷却運転に切り換えられるため、第１除霜運転β１から冷却運転への切り替え時の庫内温度を略一定（例えば、３℃）にできる。つまり、除霜運転パターンβにおいて庫内温度が、所定の温度（例えば、３℃）よりも著しく高くなることを防止できる。

尚、図示しないが、第１除霜運転β１から冷却運転に戻す際には、開閉弁１４を所定期間閉鎖状態とする。これによれば、圧縮器２１の吸い込みにより伝熱管１５内の冷媒１６の蒸発圧力が急激に下がり、冷媒１６の温度を瞬間的に冷やすことができるため、短時間で蒸発器８を冷却状態（例えば、伝熱管１５の表面温度が−３７℃前後となる状態）とすることができる（図６（ａ）参照）。

以上説明したように、冷凍・冷蔵ショーケース１は、冷媒１６を蒸発器８内に流すことにより庫内を冷却する冷却運転パターンαと、蒸発器８の着霜を除去する除霜運転パターンβとを有しており、除霜運転パターンβにおいて、冷却運転パターンαよりも高温の冷媒１６を蒸発器８内に流すことにより除霜を行う第１除霜運転β１と、除霜ヒータ４を用いて蒸発器８を外側から加熱することにより除霜を行う第２除霜運転β２とを組み合わせて行うようになっている。

具体的には、例えば、商品を冷凍するために庫内温度を低くする際には、商品を冷蔵する場合等に比べて伝熱管１５の外表面に着霜する霜が大きくなるため、熱量の大きな除霜ヒータ４を用いた第２除霜運転β２を行う必要があるが、第２除霜運転β２だけでなく、該第２除霜運転β２よりも小さな熱量となる第１除霜運転β１を行うことにより、除霜運転パターンβにおける第２除霜運転β２の時間を少なくできるため、庫内温度の上昇を抑えることができる。尚、第１除霜運転β１にあっては、伝熱管１５の外表面に付着した霜の付着面（言い換えると霜の根元）から融解させることができるので、同一の熱量で外面から除霜する場合に比べて効率よく除霜できる。

また、霜が比較的大きく発達した除霜運転パターンβの最初の状態において、熱量の大きい除霜ヒータ４を用いた第２除霜運転β２を行うことにより、伝熱管１５の外表面に付着した霜を溶けやすい状態とし、短時間の第１除霜運転β１で除霜を完了させることができるため、庫内温度の上昇を抑えつつ除霜することができる。

さらに、伝熱管１５の外表面の温度が低い状態（冷却運転パターンα時の伝熱管１５の外表面の温度）で第２除霜運転β２が開始されることとなり、第２除霜運転β２時における庫内温度の過度な上昇を防ぐことができる。また、第２除霜運転β２では、蒸発器８は冷却運転を継続しているため、庫内温度の過度な上昇を効率よく防ぐことができる。

また、除霜運転パターンβの最後は、前記第１除霜運転β１のみが行われる。これによれば、除霜運転パターンβの最後に、熱量の大きい除霜ヒータ４を用いた第２除霜運転β２に比べて熱量の小さい冷媒１６を用いた第１除霜運転β１のみが行われるため、庫内温度の過度な上昇を防ぐことができる。換言すれば、除霜運転パターンβの最初に比べ伝熱管１５の表面温度が高い状態となっている除霜運転パターンβの最後で熱量の大きい除霜ヒータ４を用いた第２除霜運転β２を行わないので、庫内温度の過度な上昇を防ぐとともに、短時間で庫内温度を冷却状態へ復帰させることができる。

また、第１除霜運転β１と第２除霜運転β２とを組み合わせて行うことにより、熱量の大きい除霜ヒータ４を用いた第２除霜運転β２によって蒸発器８を外部から加熱して伝熱管１５全体の温度を上昇させた状態で、第１除霜運転β１によって冷媒１６の熱を伝熱管１５の内部から外表面に伝え、伝熱管１５の外表面に付着した霜の付着面から融解させることができるため、熱量の小さい第１除霜運転β１であっても除霜運転パターンβを短時間で行うことができる。

また、除霜運転パターンβにあっては、第１除霜運転β１と第２除霜運転β２とを同時に行わないため、庫内温度の急激な上昇を防止でき、庫内温度が所定の上限設定温度（例えば、３℃）に達するまでに効率よく除霜を行うことができるようになっている。

また、上述したように、蒸発器８の動作態様（冷却運転パターンαと除霜運転パターンβとの切り換え）は、予め定められたタイムテーブルに沿って動作する除霜ヒータ４により行われており、このタイムテーブルは、適宜変更することが可能となっている。そのため、タイムテーブルを適宜変更すれば、季節や店内環境、冷凍・冷蔵ショーケース１の周辺環境によって変化する伝熱管１５の着霜状態に合わせて、適切に蒸発器８の動作態様を切り換えることができ、蒸発器８の冷却能力を確実に維持できる。

尚、蒸発圧力調整装置の変形例として次のようなものもある。図８に示すように、蒸発圧力調整装置は、伝熱管１５とその下流側に配置される配管２３１との間に配設される電子式の蒸発圧力調整弁２６１である。この蒸発圧力調整弁２６１は、流路の開度を調整可能な図示しないバルブを内部に備えており、図示しない制御部と接続されている。尚、本変形例のバルブは、流路の開口度合が１０〜１００％の間で適宜調整できるようになっている。

前記制御部は、冷却運転パターンαの際に蒸発圧力調整弁２６１に内蔵されるバルブを１００％（最大）の開口度合とし、第２除霜運転β２から第１除霜運転β１に切り換える際に前記バルブを１００％から１０％（最少）の開口度合とするとともに、除霜運転パターンβを終了するまでに前記バルブを１０％の開口度合から漸次拡大するように動作させる。これによれば、伝熱管１５の外表面に着霜する霜が大きく残っている状態（第２除霜運転β２から第１除霜運転β１に切り換える際）には、バルブを１０％の開度度合として即座に冷媒１６の温度（蒸発圧力）を上昇させるとともに、その後霜が溶けていくことに合わせて、漸次開度度合を拡大させることで冷媒１６の温度が漸次低下するように調整されることとなる。つまり、伝熱管１５の外表面の着霜状況に合わせて段階的に冷媒１６の温度を調整できるため、庫内温度の上昇を抑えながら効率よく除霜できる。尚、蒸発圧力調整弁２６１におけるバルブの開口度合の変化は蒸発器８の運転状況に合わせて種々に設定できる。また、蒸発圧力調整弁２６１におけるバルブの開口度合の調整可能範囲は、自由に設定できる。

尚、前記実施例では、デフロストパターンにおいて、第１除霜運転β１と第２除霜運転β２との動作時間帯をずらして行う形態について説明したが、例えば、第１除霜運転β１と第２除霜運転β２との動作時間帯の一部または全部が重なるようにして、除霜効率を高めるようにしてもよい。

また、前記実施例のデフロストパターンでは、第２除霜運転β２を最初に行っていたが、第１除霜運転β１を最初に行い、霜の内側を溶けやすくしても構わない。また、前記実施例のデフロストパターンでは、第１除霜運転β１を最後に行っていたが、第２除霜運転β２を最後に行って霜残りを確実に防止するようにしても構わない。また、前記実施例のデフロストパターンでは、第１除霜運転β１と第２除霜運転β２とを１回ずつ行っていたが、複数回ずつ行うようにしてもよい。つまり、デフロストパターンの態様は、適宜変更可能である。

また、前記実施例では、伝熱管１５の表面温度が−１５℃まで上昇したときに、第２除霜運転β２から第１除霜運転β１に切り換えられ、伝熱管１５の表面温度が２℃まで上昇したときに第１除霜運転β１から冷却運転に切り換えられるようになっていたが、これに限られず、例えば、伝熱管１５の表面温度が所定の温度（−１５℃または２℃）よりも低い温度となったことを検知した後、その所定時間経過後に蒸発器８の運転態様を切り換えるようにして（いわゆる遅延制御として）もよい。

また、蒸発器８と膨張弁１７との間に蒸発圧力調整弁２６を設け、蒸発器８の上流側で蒸発圧力を調整するようにしてもよい。

また、蒸発器８への通風を遮断するダンパーを設けてもよい。これによれば、除霜運転パターン時にダンパーによって蒸発器８への通風を遮断することで、送風機９からの送風が蒸発器８に当たらなくなり、自然対流の状況下で蒸発器８の除霜を行うことができるため、除霜効率が高まる。

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、前記実施例では、１つの蒸発器を用いる態様について説明したが、２つ以上の蒸発器を用いてもよく、これにより、一方の蒸発器が除霜運転パターンであっても他方の蒸発器が冷却運転パターンとして庫内温度の上昇を抑えることができるようになる。

また、前記実施例では、冷媒温度変更手段を、蒸発圧力調整装置としての切換回路２０として説明したが、これに限られず、例えば、冷凍サイクルの配管系統に、温度の異なる冷媒がそれぞれ収容された受液器を複数設け、選択された受液器から膨張弁１７に冷媒が流入するように切換弁などにより制御されていてもよい。

また、前記実施例では、切換手段を三方切換弁２５として説明したが、例えば切換回路２０における第１配管２３及び第２配管２４にそれぞれ２方向切換弁を設け、各２方向切換弁を適宜開放及び閉塞させることで、第１除霜運転β１及び第２除霜運転β２を切り換えるようにしてもよい。

また、前記実施例では、冷凍・冷蔵ショーケース１が商品を冷凍状態で陳列する態様について説明したが、膨張弁１７の減圧能力や蒸発圧力調整弁２６の設定圧力を変更することにより、庫内温度を冷蔵や常温に近い状態の冷蔵等の温度帯に変更してもよい。

また、前記実施例では、蒸発器８の除霜運転パターンにおける第２除霜運転β２は、第１除霜運転β１よりも短い時間で行われるものとして説明したが、例えば第２除霜運転β２を第１除霜運転β１よりも長い時間で行うようにしてもよい。尚、第２除霜運転β２での除霜時間が長くなるほど第１除霜運転β１での除霜効率が高まるが、第２除霜運転β２での除霜時間が長くなるほど庫内温度への影響が大きくなる虞があるので、蒸発器８の除霜運転パターンにおける第１除霜運転β１及び第２除霜運転β２の時間の割合設定は庫内温度への影響を考慮した上で行われることが好ましい。

１ 冷蔵ショーケース
４ 除霜ヒータ（加熱手段）
８ 蒸発器
１３ 温度センサ
１５ 伝熱管
１５ｂ，１５ｂ’ Ｕベンド部
１６ 冷媒
１７ 膨張弁
２０ 切換回路（蒸発圧力調整装置）
２５ 三方切換弁
２６ 蒸発圧力調整弁
２３１ 配管
２６１ 蒸発圧力調整弁（蒸発圧力調整装置・電子式蒸発圧力調整弁）
Ｃ 配管系統
α 冷却運転パターン
β 除霜運転パターン
β１ 第１霜除運転
β２ 第２霜除運転

Claims (5)

1. 蒸発器を備えた冷凍サイクルを用いる冷凍・冷蔵ショーケースであって、
   冷媒を前記蒸発器内に流すことにより庫内を冷却する冷却運転パターンと、前記蒸発器の着霜を除去するデフロストパターンとを有しており、
   前記デフロストパターンは、前記冷却運転パターンよりも高温の冷媒を前記蒸発器内の前記冷却運転パターンで用いる冷媒管と同じ冷媒管に流すことにより冷媒管の内側から除霜を行う第１除霜運転と、加熱手段を用いて前記蒸発器を外側から加熱することにより除霜を行う第２除霜運転との組み合わせで構成され、少なくとも、前記第１除霜運転と前記第２除霜運転との両方を同時に行うものが含まれることを特徴とする冷凍・冷蔵ショーケース。
2. 前記デフロストパターンにおいて、最初に前記第２除霜運転を行うことを特徴とする請求項１に記載の冷凍・冷蔵ショーケース。
3. 前記デフロストパターンの最後は、前記第１除霜運転のみが行われ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。
4. 前記第１除霜運転は、前記蒸発器内に供給される冷媒の蒸発圧力を調整する蒸発圧力調整装置により、該蒸発器内の前記冷媒が前記冷却運転パターンにおける所定の蒸発圧力よりも高い蒸発圧力となることにより行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の冷凍・冷蔵ショーケース。
5. 前記蒸発圧力調整装置は、前記蒸発器内に供給される冷媒の蒸発圧力を調整可能な電子式蒸発圧力調整弁であることを特徴とする請求項４に記載の冷凍・冷蔵ショーケース。

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