JPH05296646A - ショーケースの除霜制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 最適なタイミングで除霜装置を起動させるこ
とにより節電および鮮度維持能力の向上をはかる。 【構成】 エバポレータ２５を通過直後の冷気温度、お
よびインナダクト２１から吹き出される冷気温度を、そ
れぞれ温度センサ２６，２７により検出する。同時に、
流量センサ３１により冷気の吹き出し風量を検出する。
次いで、ファジィ推論部２は検出した温度の差および風
量の変化から、ファジィ推論によりエバポレータ２５の
着霜量を推定して最適なタイミングで除霜を開始させ
る。それにより不要に除霜が行われなくなり、除霜装置
の節電と商品の鮮度維持能力が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数のショーケースの除
霜を集中的に管理するのに適したショーケースの除霜制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、系列ごとに複数のショーケースの
除霜をおこなう場合、タイマを用いて各系列ごとに予め
除霜開始時刻を設定しておくことにより除霜をおこなっ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
除霜方法は、予めタイマに設定しておいた時刻になると
自動的に除霜が開始されるから、実際の着霜状態とは無
関係に除霜が行われてしまう。つまり、実際は着霜量が
少なく除霜の必要がない場合でも、設定時間になれば除
霜が開始されて不必要な除霜が行われてしまう。

【０００４】また、エバポレータ部への着霜によりショ
ーケースへ冷気が流れなくなることを目詰まりという。
この目詰まりの発生を避けるために除霜を行うわけであ
るが、従来は安全を考えて、高温多湿である夏期の条件
を想定して除霜間隔を必要以上に短くしていた。そのた
め着霜量が少なくなる低温少湿の冬季等の好条件下で
は、除霜時に不用な温度上昇を引き起こし、商品鮮度の
劣化を早めたり、ヒータで余分な電力を消費してしまう
等の問題が生じていた。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、エバポレータ部
の着霜の状態に応じ常に最適なタイミングで除霜装置を
起動させることにより、節電および商品の鮮度維持能力
にすぐれたショーケースの除霜制御装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、インナダクトを介してケース内の冷
気を循環させながら冷却するオープンショーケースの除
霜制御装置において、インナダクトから吹き出される空
気の温度を検出する温度センサと、エバポレータ通過直
後の空気の温度を検出する温度センサと、両温度センサ
が検出した温度の差を求める手段と、インナダクトから
吹き出される風量を検出する流量センサと、得られたイ
ンナダクトの温度差および風量にもとづき、着霜量を推
定して最適な除霜開始タイミングを求めるファジィ推論
部を備えたことを特徴とする。

【０００７】第２の発明は、インナダクトを介してケー
ス内の冷気を循環させながら冷却するオープンショーケ
ースの除霜制御装置において、インナダクトから吹き出
される空気の温度を検出する温度センサと、エバポレー
タ通過直後の空気の温度を検出する温度センサと、両温
度センサが検出した温度の差を求める手段と、エバポレ
ータ通過直前のインナダクト内の空気圧を検出する圧力
センサと、エバポレータ通過直後のインナダクト内の空
気圧を検出する圧力センサと、両圧力センサが検出した
空気圧の差を求める手段と、得られたインナダクトの温
度差および圧力差にもとづき、着霜量を推定して最適な
除霜開始タイミングを求めるファジィ推論部とを備えた
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】第１の発明においては、それぞれの温度センサ
によりインナダクトから吹き出される空気の温度、およ
びエバポレータ通過直後の空気の温度が検出され、その
温度差が求められる。また、流量センサによりインナダ
クトから吹き出される風量が検出される。ファジィ推論
部により、得られた温度差および風量から着霜量が推定
されて最適な除霜開始タイミングが求められる。

【０００９】第２の発明においては、それぞれの温度セ
ンサによりインナダクトから吹き出される空気の温度、
およびエバポレータ通過直後の空気の温度が検出され、
その温度差が求められる。また、１対の圧力センサによ
りエバポレータ前後のインナダクト内の空気圧が検出さ
れ、その圧力差が求められる。ファジィ推論部により、
得られた温度差および圧力差から着霜量が推定されて最
適な除霜開始タイミングが求められる。

【００１０】

【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は第１の発明の実施例の構成を示すブロック図
である。図において、１はオープンショーケースであ
り、ショーケース１は複数のショーケースユニット１
Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・により構成されている。各ユニッ
ト１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・は、互いに独立した冷却装置
からなり、それぞれ除霜装置を備えている。

【００１１】また、各ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・
は、後述するインナダクト２１内に設置されている温度
センサ２６，２７により検出された温度情報ａ、および
流量センサ３１により検出された風量情報ｂをファジィ
推論部２へ送る。ファジィ推論部２は、入力された温度
情報ａ、風量情報ｂに基づくファジィ推論により、各ユ
ニットごとに順次着霜量を推定し現時点が対象のユニッ
トにとって最適な除霜開始タイミングであると判定した
場合に除霜開始信号ｃを全てのユニット１Ａ，１Ｂ，１
Ｃ・・・へ送り、一斉に除霜を開始させる。

【００１２】メンバーシップ関数３は、ファジイ推論部
２へ入力される温度情報ａ、および風量情報ｂに対して
霜がどれだけ付いているかを推定するための前件部メン
バーシップ関数と、除霜の有無を判定するための後件部
メンバーシップ関数とからなる。ルール４は、入力され
た温度情報ａおよび風量情報ｂの値に対して、除霜の必
要の有無を定めたルールであり、ショーケースについて
の専門技術者が有する除霜制御に関するノウハウをルー
ル化したものである。

【００１３】図２は第２の発明の実施例の構成を示すブ
ロック図である。この実施例は図１の実施例と同様に構
成されており、異なるのは使用する情報が風量情報ｂの
代わりに圧力情報ｄとしたことである。以下、異なる部
分について説明する。各ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・
・は、後述するインナダクト２１内に設置されている温
度センサ２６，２７が検出した温度情報ａ、および圧力
センサ３２，３３が検出した圧力情報ｄをファジィ推論
部５へ送る。

【００１４】ファジィ推論部５は、入力された温度情報
ａ、圧力情報ｄに基づくファジィ推論により、各ユニッ
トごとに順次着霜量を推定し現時点が対象のユニットに
とって最適な除霜開始タイミングであると判定した場合
に除霜開始信号ｃを全てのユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・
・・へ送り、一斉に除霜を開始させる。

【００１５】メンバーシップ関数６は、ファジイ推論部
５へ入力される温度情報ａ、および圧力情報ｄに対して
霜がどれだけ付いているかを推定するための前件部メン
バーシップ関数と、除霜の有無を判定するための後件部
メンバーシップ関数とからなる。ルール７は、入力され
た温度情報ａおよび圧力情報ｄの値に対して、除霜の必
要の有無を定めたルールであり、ショーケースについて
の専門技術者が有する除霜制御に関するノウハウをルー
ル化したものである。

【００１６】図３は、図１，図２に示したショーケース
１の断面図である。ショーケース１の前面には開口部２
０が形成されており、この開口部２０の内側上下にイン
ナダクト２１の開口部２２，２３が配設されている。吸
い込み側のインナダクト２１内部にはファン２４が配設
されており、ショーケース１内の空気を開口部２３から
吸い込み、エバポレータ２５へ送る。エバポレータ２５
はインナダクト２１内に設置されており、インナダクト
２１内を通過する空気を冷却するとともに、図示しない
除霜装置が付設されている。エバポレータ２５で冷却さ
れた空気は、インナダクト２１内を送られて開口部２２
よりケース内に吹き出される。

【００１７】インナダクト２１内のエバポレータ２５の
出口直後には、温度センサ２６が設置され、さらにその
下流の開口部２２寄りの位置にも温度センサ２７が設置
されている。これらの温度センサ２６，２７が検出した
温度Ｔ１，Ｔ２は、温度情報ａとして、それぞれ図１，
図２のファジィ推論部２，５へ送られる。また、インナ
ダクト２１内の開口部２２の直前には、流量センサ３１
が設置されてインナダクト２１内を通過する風量Ｑを検
出する。検出された風量Ｑは風量情報ｂとしてファジィ
推論部２へ送られる。

【００１８】さらに、インナダクト２１内のエバポレー
タ２５の直前および直後にはそれぞれ圧力センサ３２、
３３が設置されて、エバポレータ２５を通過する前の空
気圧Ｐ１と通過した後の空気圧Ｐ２を検出する。検出さ
れた空気圧Ｐ１，Ｐ１は圧力情報ｄとしてファジィ推論
部５へ送られる。

【００１９】また、エバポレータ２５に付設されている
除霜装置（図示せず）は電熱ヒータ等により構成されて
おり、除霜が開始されるとエバポレータ２５への冷媒供
給を停止するとともにヒータを発熱させてエバポレータ
２５表面に付いた霜を融解して除去する。除霜が終了す
ると自動的に除霜装置が停止され通常の冷却状態に復帰
する。なお、図中の２８，２９は商品の陳列棚である。

【００２０】図４は、図３の温度センサ２７により検出
される冷気の温度Ｔ１の変化を示す図である。図では、
除霜開始後約２時間を経過すると温度Ｔ１が低下して安
定し正常な冷却状態となり、この状態が約１時間保たれ
た後、着霜により徐々に温度Ｔ１が上昇することを示し
ている。さらに、着霜が進み目詰まりを起こす状態にな
ると、冷気の流れが少なくなってインナダクト２１の出
口側の開口部２２へ届く冷気が少なくなり、温度Ｔ１は
エバポレータ２５付近の温度Ｔ２よりも上昇する。

【００２１】図５は、図３の温度センサ２６により検出
される冷気の温度Ｔ２の変化を示す図である。図５で
は、図４の場合と同様に除霜開始後２時間を経過すると
冷気の温度Ｔ２が低下して安定した状態となる。次いで
時間の経過とともに着霜が増して温度がいったんわずか
に上昇する。その後、エバポレータ２５に目詰まりが発
生してくると冷気が滞留して温度の低下が始まる。除霜
開始２時間後の安定状態の温度を基準とし、この基準か
らの温度差を監視することにより、エバポレータ２５の
目詰まりの程度を推測することができる。

【００２２】また、基本的にはエバポレータ２５付近の
温度Ｔ２よりもインナダクト２１の吹き出し部の温度Ｔ
１の方が高い。しかし、着霜が進んだ場合、この関係が
逆転する場合がある。それは、エバポレータ２５へ不規
則な着霜が行われてエバポレータ２５付近に設置されて
いる温度センサ２６へ冷気が流れなくなり、温度Ｔ１が
上昇するためである。また他方で、エバポレータ２５の
他の部分から流れ出た冷気がインナダクト２１の吹き出
し部へ流れていき、温度センサ２７の検出温度Ｔ１が低
下するためである。

【００２３】図６は、図３の流量センサ３１により検出
される冷気の風量Ｑの変化を示す図である。風量Ｑは除
霜直後に最大値となり、以後、着霜が進むにつれて減少
していく。すなわち、エバポレータ２５に着霜が発生す
ると、冷気流に対する抵抗となり、インナダクト２１内
を通過する冷気の風量Ｑに直ちに反映される。

【００２４】図７は、図３の圧力センサ３２、３３によ
り検出される空気圧Ｐ１とＰ２との差ΔＰの変化を示す
図である。圧力差ΔＰは除霜直後に最小値となり、以
後、着霜が進むにつれて増加していく。すなわち、冷気
を循環させるファン２４は常時一定の回転数で回転して
いるため、エバポレータ２５に着霜が発生すると冷気流
に対する抵抗となることにより、エバポレータ２５の直
前では空気圧Ｐ１が上昇して、直後では空気圧Ｐ２が下
降する。

【００２５】第１の発明は、上述した温度差（Ｔ１−Ｔ
２）と風量Ｑの変化を用い、これらのデータに関してシ
ョーケース技術者の経験より得られた知識を用いたファ
ジィ推論により、除霜量を推定するとともに、除霜装置
の最適な制御を実現したものである。そこで第１の発明
の実施例では、ショーケース技術者が体得している専門
的ノウハウを以下のように規則化した。

【００２６】（１）インナダクト吹き出し温度Ｔ１とエ
バポレータ出口温度Ｔ２との温度差が大きければ、かな
りの着霜量があるものとして必ず除霜を行う。 （２）インナダクト吹き出し温度Ｔ１とエバポレータ出
口温度Ｔ２との高低の関係が逆転してその差がある値を
越えたら、かなりの着霜量があるものとして必ず除霜を
行う。 （３）風量Ｑが少ししか減少していない場合は、余り着
霜していないものとして除霜を行わない。 （４）風量Ｑが大きく減少した場合は、かなりの着霜量
があるものとして必ず除霜を行う。

【００２７】これらの規則をルールとして作成したのが
表１であり、図１のルール４に格納される。

【００２８】

【表１】

【００２９】また、図８，図９はともにこれらのルール
の前件部に適用されるメンバーシップ関数を示し、図８
はインナダクト吹き出し温度Ｔ１とエバポレータ出口温
度Ｔ２との温度差に関するメンバーシップ関数であり、
図９は風量Ｑの変化に関するメンバーシップ関数であ
る。図１１は後件部の除霜の有無に関するメンバーシッ
プ関数を示す。

【００３０】また、第２の発明は、上述した温度差（Ｔ
１−Ｔ２）と圧力差（Ｐ１−Ｐ２）の変化を用い、これ
らのデータに関してショーケース技術者の経験より得ら
れた知識を用いたファジィ推論により、除霜量を推定す
るとともに、除霜装置の最適な制御を実現したものであ
る。そこで第２の発明の実施例では、ショーケース技術
者が体得している専門的ノウハウを以下のように規則化
した。

【００３１】（１）インナダクト吹き出し温度Ｔ１とエ
バポレータ出口温度Ｔ２との温度差が大きければ、かな
りの着霜量があるものとして必ず除霜を行う。 （２）インナダクト吹き出し温度Ｔ１とエバポレータ出
口温度Ｔ２との高低の関係が逆転してその差がある値を
越えたら、かなりの着霜量があるものとして必ず除霜を
行う。 （３）圧力差ΔＰがない場合は、余り着霜していないも
のとして除霜を行わない。 （４）圧力差ΔＰが大きくひろがった場合は、かなりの
着霜量があるものとして必ず除霜を行う。

【００３２】これらの規則をファジィルールとして作成
したのが表２であり、図２のルール７に格納される。

【００３３】

【表２】

【００３４】また、これらのルールの前件部に適用され
る各メンバーシップ関数は図８と図１０に示され、図８
は第１の発明の実施例と共通であり、インナダクト吹き
出し温度Ｔ１とエバポレータ出口温度Ｔ２との温度差に
関するメンバーシップ関数であり、図１０は圧力差ΔＰ
の変化に関するメンバーシップ関数である。後件部の除
霜の有無に関するメンバーシップ関数は、第１の発明の
実施例に用いられる図１１のものと共通である。

【００３５】このようにして両実施例とも、インナダク
ト２１内の温度差の変化を検出するとともにエバポレー
タ２５部の風量または圧力の変化を検出して、それらの
情報から着霜量を推定するようにしたので、着霜量の推
定が高精度となり、着霜量に応じて最適なタイミングで
除霜を開始することが可能になる。特に、本発明ではフ
ァジィ推論を用いたことにより、従来からオープンショ
ーケースの技術者に経験として蓄積された知識、例え
ば、「どの程度、霜が着いたら除霜しなければならな
い」、あるいは「どの程度の着霜までは除霜の必要がな
い」と言った具体的な知識を、比較的簡単にファジィル
ールとして記述できることにより、実際のオープンショ
ーケースの着霜の状況に応じた効果的な除霜の制御が可
能になる。

【００３６】それにより、種々の要因により着霜の進行
が変化しても常にその状況に応じて最も効率の良い除霜
がおこなわれるようになる。また、余分な除霜が行われ
なくなった分、陳列食品の鮮度も長持ちさせることがで
きるとともに、除霜装置の節電にもなる。なお、図８〜
図１１の各メンバーシップ関数は、各情報の入力値また
は推論結果が「大きい」や「除霜する」といった状態に
属する度合いを判断する関数であるから、同様な機能を
有するものであれば、図８〜図１１に示したメンバーシ
ップ関数に限定されるものではない。

【００３７】また、第１の発明の実施例における風量Ｑ
と第２の発明の実施例における圧力差ΔＰを両方ともフ
ァジイ推論のデータとして用いることもできる。その場
合さらに高精度の除霜制御が可能になる。さらに、第２
の発明の実施例では圧力差ΔＰを個々の圧力センサによ
り検出してから、その差分を算出しているが、初めから
差圧を検出する圧力センサを用いて直接差圧を検出する
ことも可能である。

【００３８】なお、第１および第２の実施例とも、複数
の複数のショーケースユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・
についての除霜の制御を１個のファジィ推論部で同時に
管理しているが、各ユニットごとに除霜の起動を管理す
ることも可能である。個々に除霜を管理した場合は、ユ
ニット間の着霜のばらつきに応じて除霜が制御されるた
めさらに節電効果が増すとともに、商品の鮮度維持能力
をさらに向上させることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように第１の発明によれば、
インナダクト内を通過する空気の温度変化および風量の
変化からファジィ推論により着霜量が推定され最適な除
霜開始タイミングが求められて除霜が行われる。それに
より、不必要に短い間隔で除霜が行われて電力が余分に
消費されることがなくなり、また除霜回数が減ることに
より除霜期間中の温度上昇による商品の鮮度劣化も最小
限となる。その結果、ショーケースの節電と鮮度維持能
力を向上することができる。

【００４０】また、第２の発明によれば、インナダクト
内を通過する空気の温度およびエバポレータ前後の圧力
の変化からファジィ推論により着霜量が推定され最適な
除霜開始タイミングが求められて除霜が行われる。それ
により、不必要に短い間隔で除霜が行われて電力が余分
に消費されることがなくなり、また除霜回数が減ること
により除霜期間中の温度上昇による商品の鮮度劣化も最
小限となる。その結果、ショーケースの節電と鮮度維持
能力を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】第２の発明の実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】図１、図２に示したショーケースの断面図であ
る。

【図４】インナダクト吹き出し側の温度変化を示す図で
ある。

【図５】エバポレータの出口の温度変化を示す図であ
る。

【図６】インナダクト内の風量の変化を示す図である。

【図７】エバポレータの前後の圧力差の変化を示す図で
ある。

【図８】温度差の変化について設定されたメンバーシッ
プ関数を示す図である。

【図９】風量の変化について設定されたメンバーシップ
関数を示す図である。

【図１０】圧力差の変化について設定されたメンバーシ
ップ関数を示す図である。

【図１１】除霜の有無について設定されたメンバーシッ
プ関数を示す図である。

【符号の説明】

１ オープンショーケース １Ａ，１Ｂ，１Ｃ ショーケースユニット ２ ファジィ推論部 ３ メンバーシップ関数 ４ ルール ５ ファジィ推論部 ６ メンバーシップ関数 ７ ルール ２０ 開口部 ２１ インナダクト ２２ 開口部 ２３ 開口部 ２４ ファン ２５ エバポレータ ２６ 温度センサ ２７ 温度センサ ３１ 流量センサ ３２ 圧力センサ ３３ 圧力センサ

フロントページの続き (72)発明者 栗田 正哉 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インナダクトを介してケース内の冷気を
   循環させながら冷却するオープンショーケースの除霜制
   御装置において、 インナダクトから吹き出される空気の温度を検出する温
   度センサと、 エバポレータ通過直後の空気の温度を検出する温度セン
   サと、 両温度センサが検出した温度の差を求める手段と、 インナダクトから吹き出される風量を検出する流量セン
   サと、 得られたインナダクトの温度差および風量にもとづき、
   着霜量を推定して最適な除霜開始タイミングを求めるフ
   ァジィ推論部と、 を備えたことを特徴とするショーケースの除霜制御装
   置。
2. 【請求項２】 インナダクトを介してケース内の冷気を
   循環させながら冷却するオープンショーケースの除霜制
   御装置において、 インナダクトから吹き出される空気の温度を検出する温
   度センサと、 エバポレータ通過直後の空気の温度を検出する温度セン
   サと、 両温度センサが検出した温度の差を求める手段と、 エバポレータ通過直前のインナダクト内の空気圧を検出
   する圧力センサと、 エバポレータ通過直後のインナダクト内の空気圧を検出
   する圧力センサと、 両圧力センサが検出した空気圧の差を求める手段と、 得られたインナダクトの温度差および圧力差にもとづ
   き、着霜量を推定して最適な除霜開始タイミングを求め
   るファジィ推論部と、 を備えたことを特徴とするショーケースの除霜制御装
   置。