JP7215135B2

JP7215135B2 - ショーケース及びショーケースの除霜制御方法

Info

Publication number: JP7215135B2
Application number: JP2018235385A
Authority: JP
Inventors: 義信特手
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2038-12-17
Also published as: JP2020098044A

Description

本発明は、除霜時における商品温度上昇を抑えることができるショーケース及びショーケースの除霜制御方法に関する。

コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの店舗では、冷凍あるいは冷蔵ショーケースが配置される。このようなショーケースには、商品の冷凍あるいは冷蔵を行うための冷却装置が設けられている（特許文献１参照）。また、冷却装置は、蒸発器である冷却用熱交換器に付着した霜を取り除く除霜処理を行って冷却効果の低減を抑えている。

特開２０１１－３３２９４号公報

ところで、除霜処理では、冷却の温調出力を停止し、冷却用熱交換器近傍の除霜ヒータをオンしたり、高温冷媒を冷却用熱交換器に送ることによって冷却用熱交換器に付着した霜を除去している。

しかし、除霜の終了時には、冷却用熱交換器の温度が高くなるとともに、冷却用熱交換器から送られる吹出空気温度が高くなる場合があり、ショーケース内の商品温度が上がりすぎる場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、除霜時における商品温度上昇を抑えることができるショーケース及びショーケースの除霜制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるショーケースは、ショーケースに陳列した商品の冷凍あるいは冷蔵を行う冷却用熱交換器を含む冷凍サイクルを制御するとともに前記冷却用熱交換器の除霜処理を行う冷却装置を有したショーケースであって、前記除霜処理の開始直前に設定冷却温調目標温度よりも所定シフト温度分低い温度で所定冷却時間、冷却する制御を行う除霜制御部を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるショーケースは、上記の発明において、除霜解除温度を検出する除霜解除温度センサを備え、前記除霜制御部は、前記除霜解除温度センサが設定除霜解除温度を検出した場合に除霜処理を終了し、今回の除霜時間が前回の除霜時間よりも長い場合、時間差に応じて次回の前記所定冷却時間を短くし、今回の除霜時間が前回の除霜時間よりも短い場合、時間差に応じて次回の前記所定冷却時間を長くする再設定を行うことを特徴とする。

また、本発明にかかるショーケースは、上記の発明において、除霜解除温度を検出する除霜解除温度センサを備え、前記除霜制御部は、設定除霜時間を経過した場合に除霜処理を終了し、設定除霜解除温度に対する今回の除霜時間経過時の除霜解除温度が設定除霜時解除温度よりも低い場合、温度差に応じて次回の前記所定冷却時間を短くし、今回の除霜時間経過時の除霜解除温度が設定除霜時解除温度よりも高い場合、温度差に応じて次回の前記所定冷却時間を長くする再設定を行うことを特徴とする。

また、本発明にかかるショーケースは、上記の発明において、前記ショーケースの庫内温度を検出する庫内温度センサを備え、前記除霜制御部は、前回の除霜解除時の庫内温度をもとに次回の前記所定シフト温度を再設定することを特徴とする。

また、本発明にかかるショーケースの除霜制御方法は、ショーケースに陳列した商品の冷凍あるいは冷蔵を行う冷却用熱交換器を含む冷凍サイクルを制御するとともに前記冷却用熱交換器の除霜処理を行うショーケースの除霜制御方法であって、前記除霜処理の開始直前に設定冷却温調目標温度よりも所定シフト温度分低い温度で所定冷却時間、冷却する制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、除霜時における商品温度上昇を抑えることができる。

図１は、本発明の実施の形態であるショーケースの冷却装置の概要構成を示す図である。図２は、除霜制御部による除霜処理の一例を示すタイムチャートである。図３は、除霜制御部による除霜制御処理手順を示すフローチャートである。図４は、変形例の除霜制御部による除霜制御処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

＜全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態であるショーケースの冷却装置１の概要構成を示す図である。図１に示すように、ショーケースの冷却装置１は、圧縮機１０、四方弁１２、凝縮器１３、膨張弁１４、冷却用熱交換器である蒸発器１５が順次接続された冷凍サイクル機構を有する。凝縮器１３は、熱交換された空気を装置外に送風する送風ファン２３を有する。また、蒸発器１５は、商品載置領域２の近傍に配置され、熱交換された空気を商品載置領域２に対して送風する送風ファン２５を有する。蒸発器１５から送風された冷却空気は、エアカーテンを形成し、商品載置領域２内を冷却する。

商品の冷却処理（実線矢印）を行う場合、圧縮機１０は蒸発器１５から四方弁１２を介して導入される低圧冷媒を高圧冷媒に圧縮し、四方弁１２を介して凝縮器１３に導出する。凝縮器１３は、高圧冷媒を凝縮して放熱し、凝縮された冷媒を膨張弁１４に導出する。膨張弁１４は、導入された冷媒を減圧膨張して蒸発器１５に導出する。そして、蒸発器１５は、減圧膨張された冷媒によって吸熱を行い、冷却された空気を商品載置領域２に送風し、例圧冷媒を四方弁１２を介して圧縮機１０に導出する。

一方、除霜処理（破線矢印）を行う場合、四方弁１２を切り替え（ＯＮ状態にし）、冷媒を逆流させ、圧縮機１０によって生成された高温高圧冷媒（ホットガス）を蒸発器１５に導出し、蒸発器１５の温度を上昇させ、蒸発器１５に付着した霜を除去する。

なお、除霜方式には、上述した四方弁１２を用いたホットガス方式の他、四方弁１２を設けず、圧縮機１０によって生成された高温高圧冷媒の一部を直接、蒸発器１５に導入するホットガスバイパス方式がある。また、除霜方式には、蒸発器１５の近傍に除霜ヒータを設け、除霜時に、冷却処理を停止し、除霜ヒータをオンすることによって蒸発器１５の温度を上昇させる除霜ヒータ方式もある。本実施の形態では、除霜方式の一例としてホットガス方式を採用した冷却装置として説明する。

また、蒸発器１５の送風下流には、吹出温度を検出する吹出温度センサＳ１が設けられる。なお、吹出温度センサＳ１は、除霜解除温度を検出する除霜解除温度センサとしても機能する。また、商品載置領域２には、商品温度を検出する庫内温度センサＳ２が設けられる。なお、除霜解除温度センサを吹出温度センサＳ１とは別個に設けても良い。たとえば、図１に示すように、除霜時における蒸発器１５の冷媒出口温度を検出する除霜解除温度センサＳ１０を設けてもよい。また、蒸発器１５に直接配置された除霜解除温度センサＳ１０を設けてもよい。さらに、除霜解除温度センサは、蒸発器１５の除霜状態を検出できればよい、温度に限らず、例えば画像などによって除霜状態を検出するようにしてもよい。

また、ショーケースの冷却装置１は、制御部３０、入出力部４０及び記憶部５０を有する。制御部３０は、装置全体の制御を行う制御部であり、除霜制御部３１を有する。除霜制御部３１は、吹出温度センサＳ１や庫内温度センサＳ２を含む各種センサの値をもとに、除霜制御処理を含めた冷却制御処理を行う。除霜制御部３１は、駆動部１１を介して圧縮機１０の回転数等を制御し、吹出温度あるいは庫内温度が設定温度となるように制御する。

入出力部４０は、各種設定値を操作入力するとともに、各種状態を表示するなどの出力を行う入出力デバイスである。

記憶部５０は、連続冷却温調時間ｔｏｈ、設定冷却温調目標温度ＴＯ、所定シフト温度ΔＴ、所定冷却時間Δｔｓ、設定除霜時間Δｔｄ、設定除霜解除温度ＴＲ、上限温度ＴＴなどの設定値を記憶する。

＜除霜処理の一例＞
次に、図２に示したタイムチャートを参照して除霜制御部３１による除霜処理の一例について説明する。まず、除霜制御部３１は、時点ｔ０で除霜処理が終了すると、この時点ｔ０から連続冷却温調時間ｔｏｈを計数し、冷却温調指令をＯＮにする（図２（ａ））。これに伴い、除霜制御部３１は、時点ｔ０で除霜指令をＯＦＦし（図２（ｂ））、四方弁１２をＯＦＦして冷却処理に移行する（図２（ｃ））。この時点ｔ０では、冷却温調目標温度は設定冷却温調目標温度ＴＯである（図２（ｄ））。

その後、時点ｔ１で連続冷却温調時間ｔｏｈに達すると、除霜処理を開始する時点ｔ２の前まで、設定冷却温調目標温度ＴＯよりも所定シフト温度ΔＴ分低い温度（冷却温調目標温度ＴＣ）で所定冷却時間Δｔｓ、冷却する制御を行う（図２（ｄ））。これにより、吹出温度センサＳ１の検出温度は、冷却温調目標温度ＴＣまで下がり、庫内温度センサＳ２が検出する庫内温度は、庫内温度ＴＣａまで下がる。すなわち、商品が冷却温調目標温度ＴＣ近くまで過冷却される。

その後、時点ｔ２で、除霜制御部３１は、冷却温調指令をＯＦＦにし（図２（ａ））、除霜指令をＯＮにする（図２（ｂ））とともに、四方弁１２をＯＮにして（図２（ｃ））、蒸発器１５を加熱し、除霜処理を設定除霜時間Δｔｄ行う。すなわち、時点ｔ３まで除霜処理を行う。あるいは、除霜解除温度センサとして機能する吹出温度センサＳ１が除霜解除温度を検出した時点ｔ３で除霜処理を行う。時点ｔ３では、除霜処理が終了するので、除霜制御部３１は、冷却温調指令をＯＮにし（図２（ａ））、除霜指令をＯＦＦにする（図２（ｂ））。なお、この時点ｔ３で、連続冷却温調時間ｔｏｈをリセットして再計数を開始する。時点ｔ３以降では、吹出温度は徐々に下がり、庫内温度も徐々に下がる。

この時点ｔ３では、蒸発器１５が設定除霜解除温度ＴＲまで高くなっているが、商品載置領域２内の商品は、除霜処理開始前に過冷却されているため、温度上昇が抑えられ、商品の品質に悪影響を及ぼす上限温度ＴＴを超えない。

＜除霜制御処理＞
次に、図３に示したフローチャートを参照して除霜制御部３１による除霜制御処理手順について説明する。図３に示すように、除霜制御部３１は、冷却温調処理を行う（ステップＳ１０１）。その後、除霜制御部３１は、前回の除霜処理終了からの時間が連続冷却温調時間ｔｏｈ経過したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。前回の除霜処理終了からの時間が連続冷却温調時間ｔｏｈ経過しない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）には、本判定処理を繰り返す。

一方、前回の除霜処理終了からの時間が連続冷却温調時間ｔｏｈ経過した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）には、設定冷却温調目標温度ＴＯより所定シフト温度ΔＴ低い冷却温調目標温度ＴＣで、所定冷却時間Δｔｓ、冷却する（ステップＳ１０３）。

除霜制御部３１は、所定冷却時間Δｔｓが経過した場合、四方弁１２をＯＮにする等、除霜処理を開始する（ステップＳ１０４）。その後、除霜制御部３１は、吹出温度センサＳ１が検出する検出温度が設定除霜解除温度ＴＲに達したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。検出温度が設定除霜解除温度ＴＲに達していない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）には、本判定処理を繰り返す。

一方、検出温度が設定除霜解除温度ＴＲに達した場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）には、四方弁１２をＯＦＦし、除霜処理を終了するとともに、一定時間水切りした後に冷却温調処理を開始する（ステップＳ１０６）。

その後、除霜制御部３１は、今回の除霜時間が前回の除霜時間より長いか否かを判定する（ステップＳ１０７）。今回の除霜時間が前回の除霜時間より長い場合（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）には、今回の除霜時間と前回の除霜時間との時間差に応じて所定冷却時間Δｔｓを短くする再設定を行う（ステップＳ１０８）。一方、今回の除霜時間が前回の除霜時間より長くない場合（ステップＳ１０７，Ｎｏ）には、今回の除霜時間と前回の除霜時間との時間差に応じて所定冷却時間Δｔｓを長くする再設定を行う（ステップＳ１０９）。

その後、除霜制御部３１は、除霜解除時の庫内温度が上限温度ＴＴ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。除霜解除時の庫内温度が上限温度ＴＴ未満でない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）には、所定シフト温度ΔＴを小さくする再設定を行った（ステップＳ１１１）後、本処理を終了する。一方、除霜解除時の庫内温度が上限温度ＴＴ未満である場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）には、そのまま本処理を終了する。なお、上述した処理は、所定時間毎に繰り返し行う。

＜変形例＞
次に、図４に示したフローチャートを参照して変形例の除霜制御部３１による除霜制御処理手順について説明する。上記の実施の形態では、所定冷却時間Δｔｓの再設定を除霜時間をもとに行っていたが、本変形例では、所定冷却時間Δｔｓの再設定を除霜解除時の除霜解除温度をもとに行うようにしている。その他の処理、すなわち、ステップＳ２０１～Ｓ２０６、Ｓ２１０～Ｓ２１１の処理は、ステップＳ１０１～Ｓ１０６、Ｓ１１０～Ｓ１１１と同じである。

すなわち、図４に示すように、除霜制御部３１は、ステップＳ２０６の処理後、今回の除霜時間経過時の除霜解除温度が設定除霜解除温度ＴＲより低いか否かを判定する（ステップＳ２０７）。今回の除霜時間経過時の除霜解除温度が設定除霜解除温度ＴＲより低い場合（ステップＳ２０７，Ｙｅｓ）には、今回の除霜時間経過時の除霜解除温度と設定除霜解除温度ＴＲとの温度差に応じて所定冷却時間Δｔｓを短くする再設定を行う（ステップＳ２０８）。一方、今回の除霜時間経過時の除霜解除温度が設定除霜解除温度ＴＲより低くない場合（ステップＳ２０７，Ｎｏ）には、今回の除霜時間経過時の除霜解除温度と設定除霜解除温度ＴＲとの温度差に応じて所定冷却時間Δｔｓを長くする再設定を行う（ステップＳ２０９）。

なお、上記の実施の形態及び変形例で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

１ショーケースの冷却装置
２商品載置領域
１０圧縮機
１１駆動部
１２四方弁
１３凝縮器
１４膨張弁
１５蒸発器
２３，２５送風ファン
３０制御部
３１除霜制御部
４０入出力部
５０記憶部
Ｓ１吹出温度センサ
Ｓ２庫内温度センサ
Ｓ１０除霜解除温度センサ
ｔ０～ｔ３時点
ｔｏｈ連続冷却温調時間
ＴＣ冷却温調目標温度
ＴＣａ庫内温度
ＴＯ設定冷却温調目標温度
ＴＲ設定除霜解除温度
ＴＴ上限温度
ΔＴ所定シフト温度
Δｔｄ設定除霜時間
Δｔｓ所定冷却時間

Claims

ショーケースに陳列した商品の冷凍あるいは冷蔵を行う冷却用熱交換器を含む冷凍サイクルを制御するとともに前記冷却用熱交換器の除霜処理を行う冷却装置を有した冷却装置を有したショーケースであって、
設定冷却温調目標温度に冷却する所定の連続冷却温調時間ごとに前記除霜処理を繰り返し行い、前記除霜処理の開始直前に前記設定冷却温調目標温度よりも所定シフト温度分低い温度で所定冷却時間、冷却する制御を行う除霜制御部と、
除霜解除温度を検出する除霜解除温度センサと、
を備え、
前記除霜制御部は、前記除霜解除温度センサが設定除霜解除温度を検出した場合に除霜処理を終了し、今回の除霜時間が前回の除霜時間よりも長い場合、時間差に応じて次回の前記所定冷却時間を短くし、今回の除霜時間が前回の除霜時間よりも短い場合、時間差に応じて次回の前記所定冷却時間を長くする再設定を行うことを特徴とするショーケース。
ショーケースに陳列した商品の冷凍あるいは冷蔵を行う冷却用熱交換器を含む冷凍サイクルを制御するとともに前記冷却用熱交換器の除霜処理を行う冷却装置を有した冷却装置を有したショーケースであって、
設定冷却温調目標温度に冷却する所定の連続冷却温調時間ごとに前記除霜処理を繰り返し行い、前記除霜処理の開始直前に前記設定冷却温調目標温度よりも所定シフト温度分低い温度で所定冷却時間、冷却する制御を行う除霜制御部と、
除霜解除温度を検出する除霜解除温度センサと、
を備え、
前記除霜制御部は、設定除霜時間を経過した場合に除霜処理を終了し、設定除霜解除温度に対する今回の除霜時間経過時の除霜解除温度が前記設定除霜解除温度よりも低い場合、温度差に応じて次回の前記所定冷却時間を短くし、今回の除霜時間経過時の除霜解除温度が前記設定除霜解除温度よりも高い場合、温度差に応じて次回の前記所定冷却時間を長くする再設定を行うことを特徴とするショーケース。
前記ショーケースの庫内温度を検出する庫内温度センサを備え、
前記除霜制御部は、さらに前回の除霜解除時の庫内温度をもとに次回の前記所定シフト温度を再設定することを特徴とする請求項１または２に記載のショーケース。
ショーケースに陳列した商品の冷凍あるいは冷蔵を行う冷却用熱交換器を含む冷凍サイクルを制御するとともに前記冷却用熱交換器の除霜処理を行うショーケースの除霜制御方法であって、
設定冷却温調目標温度に冷却する所定の連続冷却温調時間ごとに前記除霜処理を繰り返し行い、前記除霜処理の開始直前に前記設定冷却温調目標温度よりも所定シフト温度分低い温度で所定冷却時間、冷却する制御を行い、
除霜解除温度センサが設定除霜解除温度を検出した場合に除霜処理を終了し、今回の除霜時間が前回の除霜時間よりも長い場合、時間差に応じて次回の前記所定冷却時間を短くし、今回の除霜時間が前回の除霜時間よりも短い場合、時間差に応じて次回の前記所定冷却時間を長くする再設定を行うことを特徴とするショーケースの除霜制御方法。
ショーケースに陳列した商品の冷凍あるいは冷蔵を行う冷却用熱交換器を含む冷凍サイクルを制御するとともに前記冷却用熱交換器の除霜処理を行うショーケースの除霜制御方法であって、
設定冷却温調目標温度に冷却する所定の連続冷却温調時間ごとに前記除霜処理を繰り返し行い、前記除霜処理の開始直前に前記設定冷却温調目標温度よりも所定シフト温度分低い温度で所定冷却時間、冷却する制御を行い、
設定除霜時間を経過した場合に除霜処理を終了し、設定除霜解除温度に対する今回の除霜時間経過時の除霜解除温度が前記設定除霜解除温度よりも低い場合、温度差に応じて次回の前記所定冷却時間を短くし、今回の除霜時間経過時の除霜解除温度が前記設定除霜解除温度よりも高い場合、温度差に応じて次回の前記所定冷却時間を長くする再設定を行うことを特徴とするショーケースの除霜制御方法。