JP7365821B2 - 冷凍・冷蔵ショーケース - Google Patents

Description

本発明は、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の物品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、ケース本体を構成する外箱と内箱との間に通風路が形成されており、該通風路内には冷凍サイクルの一部である蒸発器が送風機と共に備えられている。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、庫内に陳列する物品を冷凍または冷蔵している。また、冷凍・冷蔵ショーケースは、使用される環境に応じて冷凍サイクルに冷媒を循環させる量が調整されることにより、庫内を所望の温度で保冷できるようになっている。

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当該蒸発器に着霜が生じるようになり、該着霜が進行すると蒸発器の冷却能力が低下するため、着霜した霜を除霜する除霜運転を有する冷凍・冷蔵ショーケースが知られている。

例えば、特許文献１に示される冷凍・冷蔵ショーケースは、冷却器（蒸発器）の下方に配設されたヒータを加熱し、着霜した霜をすべて溶かすことで冷却器を除霜する、いわゆる加熱方式の除霜運転を行うことで、冷却器の冷却能力を保つようになっている。

また、このような冷凍・冷蔵ショーケースでは、物品の出し入れがされない夜間や営業時間外等にナイトカバーを用いて外気が庫内へ流入することを防止して、冷却器を低出力で動作させている。

実公平７－１２８６１号公報（第２頁、第１図）

しかしながら、特許文献１の冷凍・冷蔵ショーケースにあっては、適当間隔で除霜運転を行うことにより、冷却器の冷却能力を保てるものの、例えば営業時間が長時間である場合には、営業時間中に除霜運転をすることがあり、大きな熱量を有するヒータを使用して冷却器に着霜した霜を全体的に溶かして除霜することで庫内の温度が急激に上昇し、冷凍または冷蔵されている物品の温度も上昇してしまうため、物品が十分に冷却されずに傷んでしまう虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、略一定の温度帯で物品を長い時間保冷し続け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、
蒸発器の除霜運転と次の除霜運転との間に庫内を冷却する冷却運転を行う冷凍・冷蔵ショーケースであって、
前記蒸発器内の流量を制限する電磁弁が前記蒸発器の上流側および下流側に設けられており、
前記上流側の電磁弁は、前記蒸発器の上流側に設けられた膨張弁よりもさらに上流側に設けられており、
前記冷却運転において前記上流側の電磁弁および前記下流側の電磁弁を閉動作させた後、前記下流側の電磁弁よりも先に前記上流側の電磁弁を開動作させることを特徴としている。
この特徴によれば、冷却運転における着霜抑制冷却では、上流側および下流側の電磁弁を閉動作させて蒸発器内の流量を制限し、その後、下流側の電磁弁を閉じた状態で上流側の電磁弁を開動作させることにより蒸発器内に減圧された冷媒を流入させるようにしたので、当初は蒸発器内における冷媒の蒸発圧力および蒸発温度を速やかに上昇させ、その後、緩やかに上昇させることができるため、短い時間で着霜を抑制しながら過度な温度上昇をさせることなく、略一定の温度帯で物品を長い時間保冷し続けることができる。

前記上流側の電磁弁を開動作させてから予め設定された時間経過後に前記下流側の電磁弁を開動作させることを特徴としている。
この特徴によれば、冷媒の蒸発圧力および蒸発温度が緩やかに上昇する状態が所定時間継続されるため、過度な温度上昇をさせることなく着霜を確実に抑制することができる。

前記庫内の庫内温度が庫内基準温度よりも下がったときに前記上流側の電磁弁および前記下流側の電磁弁が閉動作されることを特徴としている。
この特徴によれば、庫内が十分に冷却されたことを確認して着霜抑制冷却を行うことができるため、庫内の物品温度に影響を与えることなく、略一定の温度帯で物品を長い時間保冷し続けることができる。

前記上流側の電磁弁および前記下流側の電磁弁が略同時に閉動作されることを特徴としている。
この特徴によれば、蒸発器内に一定量の冷媒が閉じ込められるため、冷媒の蒸発圧力および蒸発温度を確実に上昇させることができる。

圧縮器に対して複数の冷凍・冷蔵ショーケースが接続され、隣接する前記冷凍・冷蔵ショーケースの庫内同士が繋がっていることを特徴としている。
この特徴によれば、隣接する一方の冷凍・冷蔵ショーケースにおいて着霜抑制冷却が行われている間、他方の冷凍・冷蔵ショーケースにより庫内が冷却されるため、庫内温度が適正に維持されやすい。

本発明の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。 冷凍・冷蔵ショーケースの制御部に接続される機器配置を示す模式図である。 通常冷却パターンにおける蒸発器、上流側および下流側の電磁弁の構成を示すブロック図である。 着霜抑制冷却パターンにおける蒸発器、上流側および下流側の電磁弁の構成を示すブロック図である。 着霜抑制冷却パターンにおける蒸発器、上流側および下流側の電磁弁の構成を示すブロック図である。 物品温度、庫内温度、吹出口温度および蒸発温度を示すグラフである。 着霜抑制冷却パターンにおける物品温度、庫内温度、吹出口温度および蒸発温度を示すグラフである。 着霜抑制冷却パターンにおける蒸発器、伝熱管の表面温度（蒸発温度）、各電磁弁の動作、各サーモスタット動作、およびタイマ制御の推移を示す表図である。 （ａ）は、伝熱管への霜柱発生期を示す断面図であり、（ｂ）は、伝熱管への霜層成長期を示す断面図であり、（ｃ）は、伝熱管への霜層成熟期を示す断面図である。

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１１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の商品（物品）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、正面側が開口された内箱３により囲まれた保冷室５（庫内）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にも商品を陳列可能になっている。尚、本実施例の冷凍・冷蔵ショーケース１は、商品を冷蔵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の垂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。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、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、冷却運転時（営業時間中）における冷却設定温度（吹出口温度）が－１．５度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１．０度前後、物品温度が３．５度前後となっている（図８参照）。尚、冷却設定温度は、冷凍・冷蔵ショーケース１が使用される環境や保冷室５内に陳列される商品に応じて図示しない操作部を操作することで変更することができる。また、ここでいう庫内温度は、棚板６，６，…および底部３ｂ付近（商品に近い場所）の平均温度を指し、物品温度は、棚板６，６，…および底部３ｂに陳列された各商品の平均温度を指す。さらに尚、本実施例において説明する各温度については、その温度を限定されるものではなく、適宜変更されればよいものであって、他の数値についても同様である。

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、図１の矢印で示されるように、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（以降、このように循環される空気（冷気）を、単に「循環空気」と表記）。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。

次いで、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いる。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（図３において白矢印で図示）が効率よく当たり、冷却効率が向上している。尚、この伝熱管１５は、銅管に限らず、熱伝導率の高い金属製や樹脂製の管であってもよい。

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。

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，…に比べて着霜しやすくなっている。

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上流側に位置するＵベンド部１５ｂ’は、通風路７内の冷却前の空気と接触するため、着霜が最も大きくなる。このＵベンド部１５ｂ’の下流側に接続される直管部１５ａ’には、上流側に第１温度センサＨ１が、下流側に第２温度センサＨ２が、それぞれ設けられている。

第１温度センサＨ１および第２温度センサＨ２が検出した検出信号（伝熱管１５の表面温度）は制御部４（図４参照）に入力される。制御部４は、第１温度センサＨ１および第２温度センサＨ２から入力された検出信号と設定された蒸発器所定温度とを比較しＯＮ／ＯＦＦ信号を出力するサーモスタットＴ１，Ｔ２（サーモスタットＴ１は第１温度センサＨ１に、サーモスタットＴ２は第２温度センサＨ２に基づいて動作）（図１０参照）の機能や、設定された各所定時間の計測を行うタイマ（例えばタイマＭ１（図１０参照））の機能を有している。また、制御部４は、後述するサクション電磁弁である第１電磁弁Ｓ１（下流側の電磁弁）および液電磁弁である第２電磁弁Ｓ２（上流側の電磁弁）に接続され、これらを開閉制御する。さらに、制御部４には、棚板６，６，…の近傍、内箱３の底部３ｂの近傍、冷気吹出口１０の近傍に設けられた複数の庫内温度センサＨ３（図４参照）が接続されており、庫内温度センサＨ３が検出した検出信号（棚板６，６，…の近傍の温度、内箱３の底部３ｂの近傍の温度、冷気吹出口１０の近傍の温度）がそれぞれ入力されている。尚、制御部４は、庫内温度センサＨ３から入力された検出信号から平均温度として庫内温度を算出している。

図２に示されるように、蒸発器８は、冷凍サイクルの配管系統Ｆの一部である。詳しくは、蒸発器８の伝熱管１５の上流側端部には、液化状態の冷媒１６を所定の蒸発圧力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、該膨張弁１７の上流側には第２電磁弁Ｓ２が設けられた供給管１９が接続され、該第２電磁弁Ｓ２の上流側に受液器１８が該供給管１９を介して接続されている。第２電磁弁Ｓ２は、膨張弁１７と受液器１８との間の供給管１９の流路を適宜開閉可能となっている。

また、蒸発器８の伝熱管１５の下流側端部には、第１電磁弁Ｓ１が設けられる導出管２３が接続され、該第１電磁弁Ｓ１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が接続されており、該圧縮器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、第１電磁弁Ｓ１は、第２電磁弁Ｓ２と連動して開閉可能となっている。また、本実施例においては、１台の圧縮器２１に対して複数の冷凍・冷蔵ショーケース１（蒸発器８）が直線状に連結・接続されており、隣接する冷凍・冷蔵ショーケース１の保冷室５同士が左右方向に繋がっている。

尚、図２では、液体（液化）状態の冷媒１６を実線で、気体（気化）状態の冷媒１６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度から４０度程度となっており、冬場では、２０度程度となっている。

図２および図５～図７に示されるように、第１電磁弁Ｓ１は、伝熱管１５と導出管２３とを連通させる態様（図５参照）と、伝熱管１５と導出管２３とを遮断する態様（図６，図７参照）と、に切り換え可能となっている。また、第２電磁弁Ｓ２は、供給管１９と伝熱管１５とを連通させる態様（図５，図７参照）と、供給管１９と伝熱管１５とを遮断する態様（図６参照）と、に切り換え可能となっている。

また、第１電磁弁Ｓ１および第２電磁弁Ｓ２は、通電時において開状態であり、非通電時において閉状態である、いわゆるノーマルクローズの弁である。また、液バック現象の発生を防止するために、第１電磁弁Ｓ１と圧縮器２１との間に、逆止弁を配置してもよい。尚、第１電磁弁Ｓ１および第２電磁弁Ｓ２は、通電時において閉状態であり、非通電時において開状態である、いわゆるノーマルオープンの弁であってもよく、これにより、停電等の非通電時には、第１電磁弁Ｓ１および第２電磁弁Ｓ２が開状態となり、蒸発器８内に冷媒１６が残留することを防止できるとともに、運転を再開させた際に液バック現象の発生を防ぐことができる。

本実施例における冷凍・冷蔵ショーケース１は、図８に示されるように、設定された時間（１２時間）毎に蒸発器８の除霜を行うための除霜運転Ｄが行われ、除霜運転Ｄと次の除霜運転Ｄとの間に、保冷室５を冷却するための冷却運転Ｃが行われる。この冷却運転Ｃでは、通常冷却パターンＰ１と着霜抑制冷却パターンＰ２とが繰り返し行われる。次に、これら通常冷却パターンＰ１、着霜抑制冷却パターンＰ２および除霜運転Ｄにおける冷凍サイクルの配管系統Ｆの運転態様について、図５～図１１を用いて、個別に説明する。尚、本実施例における、着霜抑制（着霜を抑制）とは、霜を大きくしない、霜を減らす、または、霜が完全に取り除かれることを含む。

先ず、冷却運転Ｃの通常冷却パターンＰ１における冷凍サイクルの配管系統Ｆの運転態様について説明する。図５に示されるように、第１電磁弁Ｓ１および第２電磁弁Ｓ２は開状態とされており、伝熱管１５と導出管２３、伝熱管１５と供給管１９とがそれぞれ連通されている。圧縮器２１の作動により、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および膨張弁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が蒸発する際の気化熱によって、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に連通された導出管２３に流入し、圧縮器２１および凝縮器２２を介して受液器１８に戻される。この循環を繰り返すことにより、蒸発器８の通常冷却パターンＰ１が連続して行われる。尚、蒸発器８が通常冷却パターンＰ１における伝熱管１５の表面温度、すなわち冷媒１６の蒸発温度は、伝熱管１５内に流入した気化状態の冷媒１６によって－１０．０度前後となっている（図８参照）。また、蒸発器８が通常冷却パターンＰ１における冷却設定温度（吹出口温度）は－４．０度前後、庫内温度は０度前後、物品温度は３．０度前後である（図８参照）。

尚、通常冷却パターンＰ１は、着霜抑制冷却パターンＰ２または除霜運転Ｄの前に必ず行われるように制御部４により制御されている。

ここで、通常冷却パターンＰ１の経過時間に応じた伝熱管１５への着霜量について説明する。図１１（ａ）に示されるように、通常冷却パターンＰ１を開始すると、空気中の水分を凝縮した水滴が伝熱管１５の外表面に付着し、そこから霜柱３３，３３，…が発生する（霜柱発生期）。次いで、図１１（ｂ）に示されるように、霜柱３３，３３，…を骨格としてその周囲に氷・空気混合体３４，３４，…が発生する（霜層成長期）。次いで、図１１（ｃ）に示されるように、氷・空気混合体３４，３４，…が時間の経過とともに増加し、霜柱３３，３３，…間の隙間を埋めて密度を高め、凝固して一体の霜層となる（霜層成熟期）。この霜層成熟期に到達すると、蒸発器８の冷却能力が顕著に低下することから、除霜を行う必要がある。

次に、着霜抑制冷却パターンＰ２における冷凍サイクルの配管系統Ｆの運転態様について説明する。尚、蒸発器８が通常冷却パターンＰ１における冷凍サイクルの配管系統Ｆの運転態様の説明と重複する点については説明を省略する。

図８～図１０に示されるように、通常冷却パターンＰ１が開始されてから制御部４に予め設定される庫内基準温度（本実施例では庫内温度１度）よりも庫内温度が下がり庫内所定温度０度に到達すると、第２電磁弁Ｓ２と第１電磁弁Ｓ１とが連動して略同時に閉動作され（図６参照）、着霜抑制冷却パターンＰ２の温度上昇過程α１が開始される。

着霜抑制冷却パターンＰ２の温度上昇過程α１においては、第２電磁弁Ｓ２と第１電磁弁Ｓ１とが連動して略同時に閉動作されることにより、慣性による冷媒１６の蒸発器８への流入や蒸発器８からの流出が生じず、第１電磁弁Ｓ１と第２電磁弁Ｓ２との間に一定量の冷媒１６が留まり、通常冷却パターンＰ１と比べて膨張弁１７に流入する冷媒１６が減ることにより、冷媒１６の蒸発圧力が十分に減圧されなくなるため、蒸発器８内の冷媒１６の蒸発圧力が即座に上昇し、伝熱管１５が急速に昇温（図９参照）する。尚、第２電磁弁Ｓ２が閉動作されたときに、第１電磁弁Ｓ１が開いていると第２電磁弁Ｓ２の下流側（蒸発器８の伝熱管１５および導出管２３）の冷媒１６は凝縮器２２を介して受液器１８にポンプダウン（冷媒回収）されるため、蒸発器８内の冷媒１６の蒸発圧力が一時的に低下して着霜の原因となる過冷却が起こる虞があるが、本実施例のように第２電磁弁Ｓ２と第１電磁弁Ｓ１とが連動して略同時に閉動作されることにより、圧縮器２１を停止させることなくポンプダウンによる過冷却が防止されている。

第１温度センサＨ１および第２温度センサＨ２が個別に測定した伝熱管１５の表面温度が共に蒸発器基準温度である－１度に到達したことを受けて（図９参照）、サーモスタットＴ１，Ｔ２が共に作動状態（ＯＮ）となり、第２電磁弁Ｓ２が開動作される（図７参照）とともに、タイマＭ１による時間の計測が開始され、温度一定過程α２が開始される。これにより、膨張弁１７に流入する冷媒１６が増加し、膨張弁１７において十分に減圧された冷媒１６が蒸発器８内に流入可能となるため、蒸発器８内の冷媒１６の蒸発圧力が緩やかに上昇し、通常冷却パターンＰ１の平常時よりも高い圧力に保持される（図９参照）。

温度一定過程α２において、第１温度センサＨ１および第２温度センサＨ２が個別に測定した伝熱管１５の表面温度が共に－１度以上であればタイマＭ１は時間の計測を継続し、－１度以上である時間が１分に到達する（図９参照）と、制御部４は、第１電磁弁Ｓ１を開動作させ、言い換えれば、制御部４は、第１電磁弁Ｓ１の開動作を１分間遅延させ、通常冷却パターンＰ１に移行する。これにより、冷媒１６が蒸発器８内を通過可能となるため、蒸発器８から高圧状態にあった冷媒１６が圧縮器２１に流入していくことで、蒸発器８内の冷媒１６の蒸発圧力が通常冷却パターンＰ１の平常時の圧力に急速に復帰するとともに、蒸発器８の冷却が即座に開始されるため、蒸発器８内の冷媒１６の蒸発圧力の過度な上昇を防止し、庫内温度や物品温度への影響を抑えることができる。

このように、温度一定過程α２では、氷の融点（０度）に近い－１度以上に伝熱管１５の表面温度が連続して１分間保持される、または伝熱管１５の表面温度が蒸発器基準温度よりも高い蒸発器所定温度０度まで昇温されることから、霜の伝熱管１５に付着している部分が該伝熱管１５の内側から直接昇温され、溶かされやすい。加えて、伝熱管１５の表面温度が－１度以上であるため、新たに着霜しにくい。尚、着霜抑制冷却パターンＰ２において第１電磁弁Ｓ１が閉動作されている時間は、第２電磁弁Ｓ２が閉動作されている時間の倍程度であり、言い換えれば温度上昇過程α１と温度一定過程α２との時間配分は、約１：１に設定されている。尚、この時間配分は、３：１～１：３、より好ましくは２：１～１：２の範囲であれば過度な温度上昇をさせることなく着霜を短時間で抑制できることが確認された。また、温度上昇過程α１と温度一定過程α２の合計時間は２分から１０分程度が好ましいことが判明した。

また、着霜抑制冷却パターンＰ２は、通常冷却パターンＰ１が開始されてから庫内基準温度（庫内温度１度）よりも庫内温度が下がり庫内所定温度０度に到達する度に行われるため、伝熱管１５に着霜した霜は、概ね霜柱発生期から霜層成長期までの期間である着霜初期段階（霜の密度が疎密な状態）にある（図１１（ａ），（ｂ）参照）ことから、霜柱３３，３３，…の根元が冷媒１６の熱や循環空気の熱（外気より低温）により溶かされれば、霜柱３３，３３，…および氷・空気混合体３４，３４，…が伝熱管１５から落下するため、霜柱３３，３３，…および氷・空気混合体３４，３４，…全体を溶かさなくてもよい。また、通過する循環空気により霜柱３３，３３，…および氷・空気混合体３４，３４，…の熱量が奪われることで霜柱３３，３３，…および氷・空気混合体３４，３４，…の一部を溶かすことができる。これらにより、短時間で着霜を抑制することができる。

尚、着霜抑制冷却パターンＰ２の温度上昇過程α１を開始する庫内基準温度および設定温度と、温度一定過程α２を終了する伝熱管１５（蒸発器８）の表面温度の蒸発器基準温度および蒸発器基準温度よりも高い蒸発器所定温度については、実際に使用される環境に応じて適宜変更してもよい。

また、着霜抑制冷却パターンＰ２では、蒸発器８の表面温度が０度近傍に保たれているとともに、上述したように霜柱３３，３３，…および氷・空気混合体３４，３４，…の熱量を循環空気が奪うため、該蒸発器８を通過した循環空気の吹出口温度が平均０度前後（図９参照）となっている。この循環空気により保冷室５の冷却が継続して行われていることから、保冷室５の過度な温度上昇が防止されている。さらに、着霜抑制冷却パターンＰ２では、後述する加熱方式やオフサイクル方式の除霜運転に比べて着霜抑制にかかる熱量が少ないため、庫内温度に影響を与え難く、冷凍・冷蔵ショーケース１の熱効率が高い。

これらのことから、冷却運転Ｃにおいて、通常冷却パターンＰ１と着霜抑制冷却パターンＰ２とを繰り返し行うことにより、除霜運転Ｄを必要とする霜層成熟期に至るまでの時間（蒸発器８の所望以上の冷却能力）を、前回の除霜運転Ｄが開始されてから１２時間以上（長時間）確保することができる。すなわち、着霜する霜の量を長時間に亘って抑制することができる。

また、図９に示されるように、着霜抑制冷却パターンＰ２において、庫内温度が最高で２．０度前後に上がるものの、通常冷却パターンＰ１よりも着霜抑制冷却パターンＰ２は相対的に短時間であり、上昇温度も小さいことから、冷却運転Ｃ全体を通して考えるとその影響は僅かであるとともに、通常冷却パターンＰ１によりすぐに復旧することができるため、冷却運転Ｃ全体では、庫内温度が平均約１．０度に、物品温度が約３．０度に略一定に保たれる。

また、着霜抑制冷却パターンＰ２において、蒸発器８が低温度帯（－１度～０度前後）にあるときに、該着霜抑制冷却パターンＰ２から通常冷却パターンＰ１に切り換えられることから、物品温度が略一定に保たれる。

また、除霜運転Ｄは、着霜抑制冷却パターンＰ２と略同一方式で蒸発温度が＋３度以上の温度帯で行われ、伝熱管１５の表面全体の霜が十分に除霜されるまで行われる。尚、除霜運転Ｄは、これに限らず、ヒータ等の外部熱源の輻射熱を利用した加熱方式のみの除霜、圧縮器２１を停止させて自然昇温や外気によるオフサイクル方式のみの除霜、加熱方式とオフサイクル方式の除霜を組み合わせることにより行われてもよい。

以上説明したように、本実施例の冷凍・冷蔵ショーケース１は、冷却運転Ｃの着霜抑制冷却パターンＰ２において、上流側の第２電磁弁Ｓ２および下流側の第１電磁弁Ｓ１を閉動作させて蒸発器８内における冷媒１６の流量を制限し、その後、下流側の第１電磁弁Ｓ１を閉じた状態で上流側の第２電磁弁Ｓ２を開動作させることにより蒸発器８内に膨張弁１７において減圧された冷媒１６を流入させるようにしたので、当初は温度上昇過程α１により蒸発器８内における冷媒１６の蒸発圧力および蒸発温度を速やかに上昇させ、その後、温度一定過程α２により緩やかに上昇させることができるため、短い時間で着霜を抑制しながら過度な温度上昇をさせることなく、略一定の温度帯（庫内温度平均約１．０度）で物品を長い時間（１２時間以上）保冷し続けることができる。尚、本実施例における、制限とは、第１電磁弁Ｓ１または第２電磁弁Ｓ２の閉動作により流路が完全に閉鎖されるものに限らず、流路を絞る、または、例えばＰＷＭ制御により第１電磁弁Ｓ１および第２電磁弁Ｓ２の開閉動作により蒸発器８内への冷媒１６の供給と停止を繰り返すことで、蒸発器８における冷媒１６の循環量を減らすことを含む。

また、冷却運転Ｃの着霜抑制冷却パターンＰ２において、上流側の第２電磁弁Ｓ２を開動作させて温度一定過程α２が開始されてから予め設定された時間（１分）経過後に下流側の第１電磁弁Ｓ１を開動作させて通常冷却パターンＰ１に移行することにより、温度一定過程α２において冷媒１６の蒸発圧力および蒸発温度が緩やかに上昇する状態が所定時間継続されるため、過度な温度上昇をさせることなく着霜を確実に抑制することができる。

また、冷却運転Ｃの通常冷却パターンＰ１が開始されてから庫内温度が庫内基準温度（庫内温度１度）よりも下がったときに、蒸発器８の上流側に設けられる第２電磁弁Ｓ２と第１電磁弁Ｓ１とを連動させて閉動作させることにより、保冷室５が十分に冷却されたことを確認して着霜抑制冷却を行うことができるため、保冷室５の物品温度に影響を与えることなく、略一定の温度帯で物品を長い時間保冷し続けることができる。また、上流側の第２電磁弁Ｓ２および下流側の第１電磁弁Ｓ１が略同時に閉動作されることにより、蒸発器８内に一定量の冷媒１６が閉じ込められるため、冷媒１６の蒸発圧力および蒸発温度を確実に上昇させることができる。

また、圧縮器２１に対して複数の冷凍・冷蔵ショーケース１（蒸発器８）が接続されており、隣接する冷凍・冷蔵ショーケース１の保冷室５同士が左右方向に繋がっているため、隣接する一方の冷凍・冷蔵ショーケース１において着霜抑制冷却パターンＰ２による着霜抑制が行われている間、他方の冷凍・冷蔵ショーケース１における通常冷却パターンＰ１により保冷室５が冷却されるため、庫内温度が適正に維持されやすい。

また、冷却運転Ｃにおいて、通常冷却パターンＰ１と着霜抑制冷却パターンＰ２とを交互に行うことで、庫内温度の温度上昇を抑えつつ、蒸発器８に着霜する霜の量を低減できることから、除霜運転Ｄまでの間隔を長くすることができる。

また、庫内温度の温度上昇が抑えられているため、蒸発器８における冷媒１６の蒸発圧力を高く設定することができ、省エネルギー化することができる。また、季節、店内環境、圧縮器２１の運転状況等に応じた冷却運転Ｃにおける通常冷却パターンＰ１と着霜抑制冷却パターンＰ２の切り換えが庫内基準温度に基づいて制御されるため、年間を通して自動制御が可能となる。さらに、第２電磁弁Ｓ２を閉じたときに、略同時に圧縮器２１を停止させる、あるいは圧縮器２１の出力を下げることにより、省エネルギー化することができる。

尚、制御部４に第２電磁弁Ｓ２の稼働率を検出する稼働率検出手段を接続し、制御部４は、第２電磁弁Ｓ２の稼働率が低いときには、前述した庫内基準温度に基づく第２電磁弁Ｓ２の開閉制御に第１電磁弁Ｓ１を連動させ、第２電磁弁Ｓ２の稼働率が高いとき（通常冷却パターンＰ１により庫内温度が下がらず庫内基準温度に基づき第２電磁弁Ｓ２を閉動作させて着霜抑制冷却パターンＰ２に移行できないとき）には、通常冷却パターンＰ１が開始されてからの時間をタイマにより計測し、該タイマによる計測時間が所定時間に到達すると、通常冷却パターンＰ１から着霜抑制冷却パターンＰ２に移行させるように制御してもよい。

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、冷却運転Ｃにおいて、庫内基準温度に基づいて蒸発器８の上流側の第２電磁弁Ｓ２と下流側の第１電磁弁Ｓ１とを連動させて略同時に閉動作させる態様について説明したが、これに限らず、第１電磁弁Ｓ１よりも先に第２電磁弁Ｓ２を閉動作させてもよい。これによれば、第１電磁弁Ｓ１が閉動作されるまでの間に蒸発器８内の冷媒１６の一部が第１電磁弁Ｓ１を通して下流側に排出されるため、冷却運転Ｃを再開するときに第２電磁弁Ｓ２および膨張弁１７を通して蒸発器８内に冷媒１６が流入しやすくなり、蒸発器８内の冷媒１６の蒸発圧力を速やかに低下させることができる。また、庫内基準温度に基づいて第１電磁弁Ｓ１を閉動作させ、第１電磁弁Ｓ１の閉動作後に第２電磁弁Ｓ２を連動させて閉動作させるようにしてもよい。

また、前記実施例では、通常冷却パターンＰ１から着霜抑制冷却パターンＰ２への切り換えを行うときの庫内基準温度として庫内温度（制御部４で算出される平均温度）を用いる例について説明したが、これに限らず、庫内基準温度は、庫内の温度と関連する温度であれば、例えば冷却設定温度（吹出口温度）、特定の棚板６または底部３ｂ付近の温度センサにより検出される温度、蒸発器８の表面温度等が用いられてもよい。また、これらの庫内の温度と関連する温度、例えば吹出口温度から庫内温度を換算して庫内基準温度として用いるようにしてもよい。

また、前記実施例では、温度一定過程α２において、第１温度センサＨ１および第２温度センサＨ２が個別に測定した伝熱管１５の表面温度が共に－１度以上であればタイマＭ１は時間の計測を継続し、－１度以上である時間が１分に到達すると、制御部４は、第１電磁弁Ｓ１を開動作させる態様について説明したが、これに限らず、温度一定過程α２において、第１温度センサＨ１および第２温度センサＨ２が個別に測定した伝熱管１５の表面温度が共に－１度以上である時間が１分に到達する前に伝熱管１５の表面温度が共に蒸発器基準温度（－１度）よりも高い蒸発器所定温度０度に到達することにより、制御部４は、第１電磁弁Ｓ１を開動作させ、通常冷却パターンＰ１に移行してもよい。一方で、温度一定過程α２において、第１温度センサＨ１または第２温度センサＨ２が個別に測定した伝熱管１５の表面温度のいずれかが－１度を下回ると、タイマＭ１がリセットされた後、温度上昇過程α１に戻り、次の温度一定過程α２では、再び０からタイマＭ１による時間の計測が行われるようになっていてもよい。また、着霜抑制冷却パターンＰ２から通常冷却パターンＰ１への切り換えを行うときの蒸発器基準温度として蒸発器の表面温度を用いる例について説明したが、これに限らず、冷却設定温度（吹出口温度）、庫内温度（平均温度）、特定の棚板６または底部３ｂ付近の温度センサによる検出温度等が用いられてもよい。

また、前記実施例では、制御部４はタイマの機能を利用して、第１電磁弁Ｓ１の開動作を予め設定された時間だけ遅延させるように構成されるものとして説明したが、これに限らず、例えば制御部４に条件ソフトをインストールし、第１電磁弁Ｓ１と第２電磁弁Ｓ２の閉じている時間の合計を所定時間に制御するように条件設定を行い、季節に応じて変動する第２電磁弁Ｓ２の閉じている時間に応じて第１電磁弁Ｓ１の閉じている時間を調整可能とすることで、第１電磁弁Ｓ１の開動作の遅延時間を変化させるようにしてもよい。

また、前記実施例では、第１温度センサＨ１および第２温度センサＨ２が伝熱管１５の直管部１５ａ’の上流側および下流側における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１つまたは３つ以上の温度センサで計測するようになっていてもよい。

また、前記実施例では、タイマＭ１により時間計測を行う態様として説明したが、これに限らず、圧縮器２１のモータの所定消費電力における回転数から時間を算出する等、時間を計測可能な構成であればよく、限定されるものではない。

また、蒸発器８や霜の昇温を行うために、別途ヒータ等の外部熱源の輻射熱を利用してもよい。

また、前記実施例では、冷凍サイクルは１台の圧縮器に複数の蒸発器が直線状に連結・接続される態様として説明したが、これに限らず、１台の圧縮器に１台の蒸発器が接続されるものであってもよい。

１ 冷凍・冷蔵ショーケース
４ 制御部
５ 保冷室（庫内）
８ 蒸発器
２１ 圧縮器
Ｃ 冷却運転
Ｄ 除霜運転
Ｐ１ 通常冷却パターン
Ｐ２ 着霜抑制冷却パターン
Ｓ１ 第１電磁弁
Ｓ２ 第２電磁弁

Claims (5)

1. 蒸発器の除霜運転と次の除霜運転との間に庫内を冷却する冷却運転を行う冷凍・冷蔵ショーケースであって、
   前記蒸発器内の流量を制限する電磁弁が前記蒸発器の上流側および下流側に設けられており、
   前記上流側の電磁弁は、前記蒸発器の上流側に設けられた膨張弁よりもさらに上流側に設けられており、
   前記冷却運転において前記上流側の電磁弁および前記下流側の電磁弁を閉動作させた後、前記下流側の電磁弁よりも先に前記上流側の電磁弁を開動作させることを特徴とする冷凍・冷蔵ショーケース。
2. 前記上流側の電磁弁を開動作させてから予め設定された時間経過後に前記下流側の電磁弁を開動作させる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. 前記庫内の庫内温度が庫内基準温度よりも下がったときに前記上流側の電磁弁および前記下流側の電磁弁が閉動作さ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. 前記上流側の電磁弁および前記下流側の電磁弁が略同時に閉動作さ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. 圧縮機に対して複数の冷凍・冷蔵ショーケースが接続され、隣接する前記冷凍・冷蔵ショーケースの庫内同士が繋がっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の冷凍・冷蔵ショーケース。

Images