JP7386377B2 - 保冷庫 - Google Patents

Description

本開示は、保冷庫に関する。

特許文献１の保冷庫は、保冷室、保冷室を取り囲む外壁部、保冷室外に配置されている発熱部、および、発熱部の熱により加熱された空気を外壁部に沿って上昇させる放熱部を備えている。これにより、外壁部において結露の発生を防止できるとともに、保冷庫のエネルギー効率を向上させることができる。

特開２０１４－３５１４６号公報

近年、保冷室の用途は広がっており、より低温で保管すべき薬品等を保管することが求められている。保冷室の温度を低くするにしたがって、冷凍回路の消費電力が増加する。一方、保冷庫においては、省エネの要請もある。

本開示は、保冷庫において、省エネを図ること目的とする。

前記目的を達成するために、本開示における保冷庫は、保冷室を有する箱体と、保冷室内を冷却する冷凍回路を構成する圧縮機と、冷凍回路を構成する蒸発器を加熱するデフロストヒータと、圧縮機およびデフロストヒータを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、圧縮機が作動していない場合にデフロストヒータを作動させ、外気温度が保冷室の室内温度以上である場合、室内温度が第１の閾値にまで上昇したときに圧縮機を作動させ、第１の閾値よりも低い第２の閾値にまで低下したときに圧縮機を停止させ、外気温度が室内温度未満である場合、室内温度が第１の閾値にまで上昇しても圧縮機を作動させない。

本開示の保冷庫によれば、省エネを図ることができる。

本開示の実施形態に係る保冷庫の斜視図 機械室内の構成を示す部分縦断面図 保冷室内の構成を示す部分縦断面図 保冷庫のブロック図 制御装置が実行するプログラムのフローチャート 圧縮機およびデフロストヒータの動作を示すタイムチャート 圧縮機およびデフロストヒータの動作を示すタイムチャート

以下、本開示の保冷庫の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、図１の矢印で示されるように、引戸３０が配置されている側を保冷庫１の前方とし、その反対側を保冷庫１の後方とする。また、保冷庫１を前方から見たときの左側および右側を保冷庫１の左方および右方とする。また、保冷庫１が設置される面から離れる側を保冷庫１の上方とし、その反対側を保冷庫１の下方とする。

保冷庫１は、薬剤を低温にて保管する薬品保冷庫である。なお、保冷庫１は、血液保冷庫または恒温器であってもよい。保冷庫１は、図１および図２に示されるように、箱体１０、枠体２０および引戸３０を備えている。

箱体１０は、前面に、引戸３０の移動により開口する開口Ｈ１を有する。箱体１０の外側面と内側面との間には、断熱材が充填されている。箱体１０の内側面に囲まれた空間は、保冷室Ｒ１であり、薬剤が収容される空間である（図２および図３）。

枠体２０は、開口Ｈ１を縁取るように箱体１０に設けられている。枠体２０には、引戸３０が取り付けられている。引戸３０は、第１の引戸３１および第２の引戸３２を有している。

第１の引戸３１は、左右方向に移動可能に取り付けられている。第１の引戸３１は、閉じられている状態にて枠体２０の右側に位置する。第２の引戸３２は、左右方向に移動可能に取り付けられている。第２の引戸３２は、閉じている状態にて枠体２０の左側に位置する。第１の引戸３１および第２の引戸３２それぞれが移動することにより、開口Ｈ１ひいては保冷室Ｒ１が開閉する。

また、箱体１０は、保冷室Ｒ１の下方に機械室Ｒ２を有している（図２）。

機械室Ｒ２には、圧縮機４１および凝縮器（不図示）、換気ファン４２、外気温度センサ４３が配置されている。圧縮機４１は、保冷室Ｒ１内を冷却する冷凍回路を構成するものである。

換気ファン４２は、機械室Ｒ２を換気するものである。換気ファン４２が回転することにより、保冷庫１の外側の空気が保冷庫１の機械室Ｒ２の後壁の開口Ｈ２から機械室Ｒ２に流入する。

外気温度センサ４３は、保冷庫１の外側の空気の温度（以下、外気温度とも記載する。）を検出するものである。外気温度センサ４３は、換気ファン４２と開口Ｈ２との間に配置されている。換気ファン４２と開口Ｈ２との間には熱源がないため、外気温度センサ４３の検出温度は、保冷庫１の外側の空気の温度（具体的には、開口Ｈ２の後方周辺の空気の温度）と等しい。なお、外気温度センサ４３は、換気ファン４２と開口Ｈ２との間以外の位置に配置されてもよい。

図３に示されるように、保冷室Ｒ１は側壁５１によって、保管領域Ｒ１ａと冷却領域Ｒ１ｂとに区画されている。保管領域Ｒ１ａは、薬品等が保管される領域である。冷却領域Ｒ１ｂは、保冷室Ｒ１内の空気が冷却される領域である。

保冷室Ｒ１の後側の上端部には、保冷室ファン５２、冷凍回路を構成する蒸発器５３、室内温度センサ５４、デフロストヒータ５５、デフロストセンサ５６、ドレインパン５７およびドレインパンヒータ５８が配置されている。蒸発器５３の周囲が冷却領域Ｒ１ｂとなっている。換言すれば、冷却領域Ｒ１ｂに、保冷室ファン５２、蒸発器５３、室内温度センサ５４、デフロストヒータ５５、デフロストセンサ５６、ドレインパン５７およびドレインパンヒータ５８が配置されている。

保冷室ファン５２は、回転することによって、保管領域Ｒ１ａの空気を冷却領域Ｒ１ｂに取り込むものである。保冷室ファン５２は、冷却領域Ｒ１ｂの上端部に配置されている。よって、保冷室ファン５２は、保管領域Ｒ１ａの上側にある空気を取り込む。冷却領域Ｒ１ｂに取り込まれた空気は、冷却領域Ｒ１ｂの底部に形成されている開口Ｈ３から保管領域Ｒ１ａに吹き出る。つまり、冷却領域Ｒ１ｂに取り込まれた空気は、図３に示される矢印のように、冷却領域Ｒ１ｂの上端部から下方に向けて流れる。

蒸発器５３は、冷凍回路を構成するものである。蒸発器５３は、冷却領域Ｒ１ｂに取り込まれた空気を冷却する。蒸発器５３は、保冷室ファン５２より下方に配置されている。蒸発器５３は、冷凍回路を循環する冷媒が流れる配管５３ａおよび配管５３ａに接触するように取り付けられているフィン５３ｂを有している。

室内温度センサ５４は、保冷室Ｒ１の室内温度（以下単に、室内温度とも記載する。）を検出するものである。室内温度センサ５４は、冷却領域Ｒ１ｂ内において、蒸発器５３より上方に配置されている。つまり、室内温度センサ５４は、冷却領域Ｒ１ｂに取り込まれた空気の温度を、蒸発器５３によって冷却される前に検出する。すなわち、室内温度センサ５４の検出温度は、保管領域Ｒ１ａの空気の温度と等しい。

デフロストヒータ５５は、蒸発器５３を加熱するものである。デフロストヒータ５５は、作動することによって、配管５３ａおよびフィン５３ｂに付着している霜を溶かす。デフロストヒータ５５は、例えばシーズヒータおよびコードヒータなどである。デフロストヒータ５５は、蒸発器５３の配管５３ａから離れて、フィン５３ｂに接触するように取り付けられている。デフロストヒータ５５が作動される運転は、特に除霜運転という。除霜運転は、圧縮機４１が停止している間に行われる（詳細は後述する）。

デフロストヒータ５５は、外気温度が保冷室Ｒ１の設定温度未満である場合に、室内温度を設定温度に上昇させることが可能な発熱量を有する。これにより、外気温度が室内温度未満である場合においても、デフロストヒータが作動することによって、室内温度を上昇させることができる（室内温度の変化については後述する）。設定温度は、使用者が保冷庫１を使用する際に設定する保冷室Ｒ１の目標温度である。

デフロストセンサ５６は、配管５３ａから離れて、フィン５３ｂに接触するように配置され、フィン５３ｂの温度を検出するセンサである。

ドレインパン５７は、除霜運転によって生じる水を受けるものである。ドレインパン５７は、蒸発器５３の下方に配置されている。除霜運転により、配管５３ａおよびフィン５３ｂに付着している霜が溶かされることによって水が生じる。この水は、ドレインパン５７の上に落下して、不図示の配管を通って機械室Ｒ２に導出される。

ドレインパンヒータ５８は、ドレインパン５７を加熱するヒータである。ドレインパンヒータ５８は、例えばシーズヒータおよびコードヒータなどである。ドレインパンヒータ５８の発熱量は、デフロストヒータ５５の発熱量より小さい。ドレインパンヒータ５８は、ドレインパン５７の裏面に接触するように取り付けられている。

ドレインパン５７に受け止められた水は、蒸発器５３によって冷却されて凍結する可能性がある。ドレインパンヒータ５８が作動することによって、ドレインパン５７に受け止められた水が凍結して氷が発生しても、この氷を溶かすことができる。

デフロストヒータ５５およびドレインパンヒータ５８は、上記のように冷却領域Ｒ１ｂに配置されている。つまり、デフロストヒータ５５およびドレインパンヒータ５８は、保冷室Ｒ１に配置されている。

また、保冷庫１は、図４に示されるように、入力部６１および制御装置６２を備えている。入力部６１は、保冷室Ｒ１の設定温度を入力するものである。入力部６１は、例えばタッチパネルである。

制御装置６２は、保冷庫１を統括制御するコンピュータである。制御装置６２は、コンピュータプログラム（以下単にプログラム）を記憶する記憶装置およびプログラムを実行するプロセッサを備えている。

制御装置６２には、入力部６１、外気温度センサ４３、室内温度センサ５４、デフロストセンサ５６、圧縮機４１、デフロストヒータ５５、ドレインパンヒータ５８、換気ファン４２および保冷室ファン５２が電気的に接続されている。制御装置６２は、入力部６１に入力された設定温度、外気温度センサ４３、室内温度センサ５４の検出温度およびデフロストセンサ５６の検出温度を取得する。制御装置６２は、設定温度、外気温度センサ４３の検出温度、室内温度センサ５４の検出温度およびデフロストセンサ５６の検出温度に基づいて、圧縮機４１、デフロストヒータ５５、ドレインパンヒータ５８、換気ファン４２および保冷室ファン５２を制御する。

次に、制御装置６２がプログラムを実行することによって実現される、圧縮機４１の制御について、図５のフローチャートを用いて説明する。プログラムが実行されている場合、換気ファン４２および保冷室ファン５２は、連続的に回転するよう制御される。また、プログラムの実行が開始された時点において、圧縮機４１は停止している。

制御装置６２は、Ｓ１０にて、外気温度が室内温度未満であるか否かを判定する。外気温度は、外気温度センサ４３の検出温度である。室内温度は、室内温度センサ５４の検出温度である。

外気温度が室内温度以上である場合（Ｓ１０：ＮＯ）、制御装置６２は、Ｓ１１にて、室内温度が第１の閾値以上であるか否かを判定する。第１の閾値は、外気温度が室内温度以上である場合における、圧縮機４１を作動させるための閾値である。第１の閾値は、設定温度に基づいて決定される。第１の閾値は、設定温度から第１の所定値（例えば０．５）を加算した温度である。

室内温度が第１の閾値未満である場合（Ｓ１１：ＮＯ）、制御装置６２は、プログラムをＳ１０に戻す。一方、室内温度が第１の閾値以上である場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御装置６２は、Ｓ１２にて圧縮機４１を作動させる。

続けて、制御装置６２は、Ｓ１３にて、室内温度が第２の閾値以下であるか否かを判定する。第２の閾値は、圧縮機４１を停止させるための閾値である。第２の閾値は、設定温度に基づいて第１の閾値より低い温度に決定される。第２の閾値は、設定温度に第２の所定値（例えば０．５）を減算した温度である。なお、第２の所定値は、第１の所定値と同じでもよいし、異なっていてもよい。

室内温度が第２の閾値より高い場合（Ｓ１３：ＮＯ）、制御装置６２は、Ｓ１３を繰り返し実行する。一方、室内温度が第２の閾値以下である場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、制御装置６２は、Ｓ１４にて、圧縮機４１を停止する。

また、Ｓ１０において、外気温度が室内温度未満である場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、制御装置６２は、Ｓ１５にて、室内温度が第３の閾値以上であるか否かを判定する。第３の閾値は、外気温度が室内温度未満である場合における、圧縮機４１を作動させるための閾値である。

第３の閾値は、設定温度に基づいて第１の閾値より高い温度に決定される。第３の閾値は、設定温度に第３の所定値（例えば、３）を加算した温度である。第３の所定値は、第１の所定値より大きい値である。つまり、外気温度が室内温度未満である場合、室内温度が第１の閾値にまで上昇しても、制御装置６２は、圧縮機４１を作動させない。

また、第３の閾値は、保冷室Ｒ１内に保管されている薬品等に悪影響を及ぼす可能性がある温度よりも十分に低い温度である。第１から第３の所定値は、保冷庫１の製造時に制御装置６２が実行するプログラム内で予め設定されている。

室内温度が第３の閾値未満である場合（Ｓ１５：ＮＯ）、制御装置６２は、圧縮機４１を作動させずに、プログラムをＳ１０に戻す。一方、室内温度が第３の閾値以上である場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、制御装置６２は、Ｓ１２にて、圧縮機４１を作動させる。そして、制御装置６２は、上記のようにＳ１２－Ｓ１４を実行する。このように、制御装置６２は、プログラムを実行することによって、圧縮機４１の作動および停止を行う。

また、制御装置６２は、図５に示されるプログラムの実行と同時に、上記の除霜運転を実行する。除霜運転は、上記のように圧縮機４１が停止している間に行われる。つまり、制御装置６２は、上記のプログラムを実行している場合において、圧縮機４１が停止している間にデフロストヒータ５５を作動させる。

具体的には、制御装置６２は、図５のプログラムの実行中において外気温度が室内温度以上である場合、圧縮機４１が停止した時にデフロストヒータ５５を作動させ、デフロストセンサ５６の検出温度が第４の閾値にまで上昇したときにデフロストヒータ５５を停止する。第４の閾値は、デフロストセンサ５６を停止させるための閾値である。

また、制御装置６２は、図５のプログラムの実行中において外気温度が室内温度未満である場合、室内温度が第２の閾値にまで低下したときにデフロストヒータ５５を作動させ、デフロストセンサ５６の検出温度が第４の閾値にまで上昇したときにデフロストヒータ５５を停止する。なお、除霜運転の開始時においてデフロストヒータ５５は停止している。

次に、制御装置６２が上記のプログラムおよび除霜運転を実行することによって実現される、圧縮機４１およびデフロストヒータ５５の動作、並びに、室内温度および蒸発器５３の温度の変化について説明する。蒸発器５３の温度は、具体的には、フィン５３ｂの温度すなわちデフロストセンサ５６の検出温度である。以下、蒸発器５３の温度をフィン温度と記載する。

まず、外気温度が室内温度以上である場合（Ｓ１０：ＮＯ）について、図６に示されるタイムチャートを用いて説明する。

プログラムおよび除霜運転の開始時において圧縮機４１およびデフロストヒータ５５が停止している場合、外気温度が室内温度以上であるため、室内温度が上昇する。室内温度が第１の閾値にまで上昇した時（Ｓ１１：ＹＥＳ、時刻ｔ１）、圧縮機４１が作動する（Ｓ１２）。圧縮機４１の作動によって、室内温度が第２の閾値にまで低下した時（Ｓ１３：ＹＥＳ、時刻ｔ２）、圧縮機４１を停止する（Ｓ１４）。また、圧縮機４１が停止した時（時刻ｔ２）、除霜のためにデフロストヒータ５５が作動する。

外気温度が室内温度以上であること、および、デフロストヒータ５５の作動によって、室内温度およびフィン温度が上昇する。フィン温度が第４の閾値にまで上昇した時（時刻ｔ３）、デフロストヒータ５５が停止する。さらに、室内温度が第１の閾値にまで上昇した時（Ｓ１１：ＹＥＳ、時刻ｔ４）、圧縮機４１が再び作動する（Ｓ１２）。このように、各閾値、室内温度およびフィン温度に基づいて、圧縮機４１とデフロストヒータ５５とが交互に作動するように、圧縮機４１の作動および停止、並びに、デフロストヒータ５５の作動および停止が繰り返される。これにより、室内温度は、およそ設定温度に調節される。

続けて、外気温度が室内温度未満である場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）について、図７に示されるタイムチャートを用いて説明する。

プログラム開始時において圧縮機４１およびデフロストヒータ５５は停止しているが、外気温度が室内温度未満であるため、室内温度が低下する。室内温度が第２の閾値にまで低下した時（時刻ｔ５）、デフロストヒータ５５が作動する。

デフロストヒータ５５の作動によって、室内温度およびフィン温度が上昇する。フィン温度が第４の閾値にまで上昇した時（時刻ｔ６）、デフロストヒータ５５が停止する。室内温度およびフィン温度は、デフロストヒータ５５の余熱によってさらに上昇する。室内温度が第１の閾値にまで上昇しても、第１の閾値は第３の閾値より小さいため（Ｓ１５：ＮＯ、時刻ｔ７）、圧縮機４１は作動しない。

圧縮機４１が作動しなくても、外気温度が室内温度未満であるため、室内温度およびフィン温度は低下しはじめる。室内温度は、第３の閾値にまで上昇する前に、低下しはじめる。逆に言えば、室内温度が第３の閾値未満となるように、フィン温度が第４の閾値にまで上昇した時にデフロストヒータ５５は停止する。

そして、室内温度が第２の閾値にまで低下した時（時刻ｔ８）、デフロストヒータ５５が再び作動する。このように、外気温度が室内温度未満である場合、圧縮機４１が作動しなくても、デフロストヒータ５５の作動および停止のみで、室内温度の上昇および低下が繰り返される。

したがって、圧縮機４１の作動時間を低減できるため、保冷庫１の省エネを図ることができる。また、圧縮機４１の作動回数を低減できるため、圧縮機４１の耐久性を向上させることができる。さらに、圧縮機４１を作動させなくても、室内温度をおよそ設定温度に調節することができる。

また、上記のようにデフロストヒータ５５の作動および停止のみで、室内温度の上昇および低下が繰り返される場合において、使用者が新たに比較的高温の薬品等を保冷室Ｒ１内に入れると、室内温度が急激に上昇しはじめる（時刻ｔ９）。室内温度が第３の閾値にまで上昇した時（Ｓ１５：ＹＥＳ、時刻ｔ１０）、圧縮機４１が作動する（Ｓ１２）。そして、室内温度が第２の閾値にまで低下した時（Ｓ１３：ＹＥＳ、時刻ｔ１１）、圧縮機４１が停止し（Ｓ１４）、デフロストヒータ５５が作動する。

よって、室内温度が上昇して第１の閾値より高い第３の閾値になったときには、圧縮機４１が作動することによって、室内温度を低下させることができる。したがって、室内温度を設定温度に早期に調節することができる。

本開示は、これまでに説明した実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、各種変形を本実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれる。

例えば、外気温度が室内温度未満である場合において、室内温度が第３の閾値にまで上昇しても、圧縮機４１を作動させないようにしてもよい。この場合、図５に示されるＳ１５が実行されず、外気温度が室内温度未満である場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、制御装置６２は、Ｓ１０を繰り返し実行する。

また、外気温度が室内温度以上である場合に、圧縮機４１が停止したときにデフロストヒータ５５を作動させることに代えて、室内温度が第２の閾値にまで低下したときにデフロストヒータ５５を作動させてもよい。

デフロストヒータ５５は、外気温度が保冷室Ｒ１の設定温度未満である場合に、室内温度を設定温度に上昇させることできない発熱量でもよい。この場合、外気温度が保冷室Ｒ１の設定温度未満である場合おいて、デフロストヒータ５５の発熱量とドレインパンヒータ５８の発熱量とを合わせることによって、室内温度を設定温度に上昇させることが可能な発熱量となるようにしてもよい。そして、デフロストヒータ５５の作動と合わせて、ドレインパンヒータ５８を作動させてもよい。

また、ドレインパンヒータ５８は、外気温度が保冷室Ｒ１の設定温度未満である場合に、室内温度を設定温度に上昇させることが可能な発熱量を有してもよい。この場合、デフロストヒータ５５に代えて、圧縮機４１が作動していない場合にドレインパンヒータ５８を作動させてもよい。

また、外気温度が室内温度未満である場合において、室内温度が第３の閾値以上となるように、デフロストヒータ５５を停止させてもよい。

２０２１年３月１８日出願の特願２０２１－０４４９８６の日本出願に含まれる明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本開示は、薬用保冷庫、血液保冷庫、および、恒温器などの保冷庫に広く利用可能である。

１ 保冷庫
１０ 箱体
４１ 圧縮機
４２ 換気ファン
４３ 外気温度センサ
５３ 蒸発器
５４ 室内温度センサ
５５ デフロストヒータ
６２ 制御装置
Ｒ１ 保冷室

Claims (5)

1. 保冷室を有する箱体と、
   前記保冷室内を冷却する冷凍回路を構成する圧縮機と、
   前記冷凍回路を構成する蒸発器を加熱するデフロストヒータと、
   前記圧縮機および前記デフロストヒータを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記圧縮機が作動していない場合に前記デフロストヒータを作動させ、
   外気温度が前記保冷室の室内温度以上である場合、前記室内温度が第１の閾値にまで上昇したときに前記圧縮機を作動させ、前記第１の閾値よりも低い第２の閾値にまで低下したときに前記圧縮機を停止させ、
   前記外気温度が前記室内温度未満である場合、前記室内温度が前記第１の閾値にまで上昇しても前記圧縮機を作動させない、
   保冷庫。
2. 前記制御装置は、前記外気温度が前記室内温度未満である場合、前記室内温度が前記第１の閾値よりも高い第３の閾値にまで上昇したときに前記圧縮機を作動させる、
   請求項１に記載の保冷庫。
3. 前記制御装置は、前記外気温度が前記室内温度未満である場合、前記室内温度が前記第２の閾値にまで低下したときに前記デフロストヒータを作動させる、
   請求項２に記載の保冷庫。
4. 前記デフロストヒータは、前記外気温度が前記保冷室の設定温度未満である場合に、前記室内温度を前記設定温度に上昇させることが可能な発熱量を有する、
   請求項３に記載の保冷庫。
5. 前記制御装置は、前記室内温度が前記第３の閾値未満となるように前記デフロストヒータを停止させる、
   請求項３または４に記載の保冷庫。

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