冷凍装置、冷凍装置の制御方法および制御プログラム
【課題】冷却器への着霜を抑制し、除霜運転のインターバルを長くする。
【解決手段】冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側のフィンのフィンピッチを、所定位置より冷媒上流側のフィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を制御するに際し、所定位置における冷媒の温度を検出あるいは推定し、所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、膨張弁により冷媒の流量を調整する。
【解決手段】冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側のフィンのフィンピッチを、所定位置より冷媒上流側のフィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を制御するに際し、所定位置における冷媒の温度を検出あるいは推定し、所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、膨張弁により冷媒の流量を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、冷凍装置の制御方法および制御プログラムに係り、詳しくは、冷却器への着霜を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スーパーマーケット等の大規模小売店舗では、精肉や鮮魚を始め、冷凍食品やアイスクリーム等、種々の食品が販売されている。これらの食品は、適切な温度管理を行いながら、顧客が容易に手にとれるように、冷凍装置としての冷蔵あるいは冷凍ショーケース（以下、低温ショーケースで総称する）内に収納・陳列される。
低温ショーケースは、食品が収納されるショーケース本体と、圧縮機や減圧装置、凝縮器、蒸発器（冷却器）等により構成された冷媒回路を備えた冷凍機と、を備えており、ショーケース本体内の食品に冷却器用ファンによって冷気が供給される構造になっている。
【０００３】
この種の低温ショーケースでは、運転中における冷凍機の蒸発器に着霜することがある。そのため、ホットガスや除霜ヒータを用いての除霜運転が行われるが（例えば、特許文献１参照）、スーパー等の開店時には、可能な限りこの除霜運転を行いたくないというユーザーからの要望がある。この要望に応えるため、冷却器を大型化し、除霜インターバルを可能な限り長くすることが行われている。
【特許文献１】特開２００６−２０７８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、除霜インターバルを長くすることはできても、冷却器が大型化する分だけ、除霜運転に要する運転時間が長くなるという問題があった。
そこで、例えば、大型化した冷却器を二分割し、この二分割した冷却器のそれぞれに除霜ヒータ等の除霜手段を付設して、除霜運転時間を短縮することが提案される。しかし、二つの冷却器を鉛直方向に延びる冷却ダクト内に上下直列に設置する場合、例えば下流側冷却器の霜や氷が上流側冷却器の上に落下し、上流側冷却器の除霜時間が長くなる等の問題がある。
【０００５】
また、除霜インターバルを長くするため、冷却器の冷気の上流側のフィンピッチを粗く形成することが行われている。しかしながら、従来の構成では、液冷媒を冷却器の冷気の下流側に導入し、順に上流側に流して、冷却器の冷気の上流側から導出させるように構成しているので、冷却器の狭いフィンピッチの最も上流側に着霜し、かえって冷却能力を低下させてしまうという問題点があった。
上記課題を解決するため、本発明の目的は、冷却器への着霜を抑制し、除霜運転のインターバルを長くすることのできる冷凍装置、冷凍装置の制御方法及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本願発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、を備えた冷凍装置において、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成し、前記所定位置における前記冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整することを特徴としている。
【０００７】
この場合において、前記所定位置より冷媒下流側における隣接する前記伝熱管同士のピッチを前記所定位置より前記冷媒上流側における隣接する前記伝熱管同士のピッチより密に形成してもよい。
また、前記ファンにより前記冷却対象の空気を、前記蒸発器の前記冷媒下流側から前記冷媒上流側に向かって流すようにしてもよい。
また、前記所定位置における前記冷媒の温度を検出する温度センサを備えるようにしてもよい。
また、前記冷却対象の空気の湿度を検出する湿度センサを備え、前記検出した湿度が所定の基準湿度よりも高い場合に前記着霜防止温度をより高い温度に設定するようにしてもよい。
また、前記ファンは、冷凍装置本体の冷却ダクト内に配置され、前記冷却対象の空気を循環させるよう構成されているようにしてもよい。
【０００８】
また、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、を備え、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を制御する冷凍装置の制御方法において、前記所定位置における前記冷媒の温度を検出する防霜温度検出過程と、前記所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整過程と、を備えたことを特徴としている。
この場合において、前記冷却対象の空気の湿度を検出する検出過程と、前記検出した湿度が所定の基準湿度よりも高い場合に前記着霜防止温度をより高い温度に設定する過程とを備えてもよい。
【０００９】
また、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置において前記冷媒の温度を検出する防霜センサと、を備え、より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を、コンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、前記所定位置における前記冷媒の温度を検出させ、前記所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整させる、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、着霜が起こりにくいと想定される蒸発器の所定位置よりも下流側のフィンピッチを密にし、かつ、所定位置における冷媒温度を着霜が起きにくい温度以上としているので、冷媒下流側における着霜の防止と熱交換効率の向上との両立を図りつつ、冷媒上流側においても着霜を抑制して、除霜運転のインターバルを大きくとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷凍装置としての冷蔵ショーケースの縦断面図である。
冷蔵ショーケース１は、前面が開放された多段オープン型で、かつ、内蔵した冷却ユニットから液冷媒が供給される冷却ユニット内蔵型となっている。ショーケース本体２は、その開口に４段の陳列棚３が設けられるとともに、陳列棚３の前部には内層エアカーテン（その流れをＡ方向の矢印で示す）と、外層エアカーテン（その流れをＢ方向の矢印で示す）とが形成されている。
ショーケース本体２には、陳列棚３を囲むかたちで冷却ダクト４が形成されており、冷却ダクト４の下部には冷却器用ファン５が配置されている。また、冷却ダクト４の垂直部には、冷却用熱交換器としての蒸発器６が配置されている。これらの冷却ダクト４、冷却器用ファン５、蒸発器６、冷気吸込口７および冷気吹出口８により冷却風が循環され陳列棚３周囲に供給されている。
また、ショーケース本体２には、冷却ダクト４を囲むように送風ダクト９が形成されており、その内部には図示しないエアカーテン用ファンが配設され、これと空気吸込口１０および空気吹出口１１によりエアカーテンを生成することとなっている。
また、ショーケース本体２の下側部分であって、断熱壁部の下方には、圧縮機４２、熱交換器である凝縮器４３などが配設されている。この凝縮器４３は、前面パネル４０の吸気穴から取り込んだ外気によって冷却され、熱交換後の空気は、背面パネル４１の排気穴から後方に吹き出される。
【００１２】
図２は、蒸発器周辺の構成説明図である。
蒸発器６の冷媒上流側には、減圧装置としての電子膨張弁１５が接続されており、電子膨張弁１５の冷媒下流側の蒸発器６の入口管には入口温度センサ１６が配設され、蒸発器６の出口管には出口温度センサ１７が配設されている。
さらに、蒸発器６を構成する伝熱管１８の所定位置には、防霜センサ（温度センサ）１９が取り付けられている。
そして、この防霜センサ１９の取付位置よりも冷媒下流側に位置する蒸発器６のフィンのフィンピッチ（以下、第１フィンピッチという）は、防霜センサ１９の取付位置よりも冷媒上流側に位置するフィンのフィンピッチ（以下、第２フィンピッチという）より密に形成されている。
【００１３】
具体的には、防霜センサ１９の取付位置よりも冷媒下流側に位置するフィンの第１フィンピッチは、およそ２〜５ｍｍとされ、防霜センサの取付位置よりも冷媒下流側に位置するフィンの第２フィンピッチは、およそ１０ｍｍとされている。
この場合において、蒸発器６の防霜センサ１９の取付位置に対して冷媒下流側に位置する部分は、冷却風の流れＦＷに対して上流側に配置され、防霜センサ１９の取付位置に対して冷媒上流側に位置する部分は、冷却風の流れＦＷに対して下流側に配置されている。
【００１４】
図３は、第１実施形態の冷凍サイクルとその制御系統とを示す概略構成図である。
図３に示したように、冷凍サイクルは、蒸発器６、電子膨張弁１５、圧縮機４２、凝縮器４３、受液器４４等から構成されている。凝縮器４３の近傍には、凝縮器４３において熱交換を促進するための凝縮器用ファン４５が配置され、蒸発器６の近傍には、除霜を行うための除霜用ヒータ２１が配置されている。また、冷媒配管５１〜５６は、液冷媒またはガス冷媒が流れることとなる。
冷蔵ショーケース１の上側部分には、冷却器用ファン５、電子膨張弁１５、除霜用ヒータ２１を駆動制御するショーケース側のコントロールユニット（ＣＵ）２５が設置されている。
ショーケース側のコントロールユニット（ＣＵ）２５は、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマカウンタ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されており、その入力インタフェースには、入口温度センサ１６からの入口温度検出信号ＴＩ、出口温度センサ１７からの出口温度検出信号ＴＯ及び防霜センサからの防霜温度検出信号ＴＦなどを始めとした種々のセンサの出力信号が入力されている。
【００１５】
一方、冷蔵ショーケース１の下側部分には、圧縮機４２や凝縮器用ファン４５等を駆動制御する冷却ユニット側コントロールユニット（ＣＵ）６０が設置されている。冷却ユニット側コントロールユニット（ＣＵ）６０は、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマカウンタ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されている。また、ショーケース側のコントロールユニット（ＣＵ）２５と冷却ユニット側コントロールユニット（ＣＵ）６０とは通信ライン６１により接続されており、相互に信号の授受を行う。
次に実施形態の動作について説明する。
冷凍サイクルの運転が開始されると、図３に示すように、受液器４４内のガス冷媒が実線矢印で示すように冷媒配管５８を介して圧縮機４２に吸引される。ガス冷媒は、圧縮機４２内で圧縮されて高温・高圧となった後、冷媒配管５１を介して凝縮器４３に流入し、凝縮器４３内を流通する間に凝縮・液化する。しかる後、液冷媒は、冷媒配管５２から冷媒配管５３に分流し、冷媒配管５３に介装された電子膨張弁１５により減圧され、蒸発器６に流入する。
そして液冷媒は、蒸発器６内で蒸発・気化した後、冷媒配管５４，５５を介して受液器４４に環流し、受液器４４に貯留された後、再び冷媒配管５８を介して圧縮機４２に吸引される。
【００１６】
本第１実施形態の場合、陳列棚３周辺の冷気は、冷却器用ファン５により冷気吸込口７から冷却ダクト４内に吸い込まれた後、外気を含む最も湿った高温の冷却風は、第１フィンピッチである密なフィンピッチを有する蒸発器６の冷媒下流側により熱交換して冷却されるとともに、除湿がなされる。
そして、やや冷却され、除湿がなされた冷却風は、第２フィンピッチである粗いフィンピッチを有する蒸発器６の冷媒上流側により所定の温度まで冷却され、冷気吹出口８から陳列棚３に向けて吹き出される。また、エアカーテンを生成する空気は、エアカーテン用ファンにより空気吸込口１０から送風ダクト９内に吸い込まれた後、空気吹出口１１から空気吸込口１０に向けて吹き出される。
【００１７】
蒸発器６は、その表面温度が液冷媒の気化に伴う気化潜熱により氷点下となり、冷却フィンの間を通過する空気を冷却する。冷却された空気は、冷却器用ファン５によりショーケース本体２内をＡの矢印（図１）で示すように循環し、陳列棚３上に陳列された商品を所定温度に冷却する。
この場合において、コントロールユニット２５により、霜付防止制御が上記冷却制御と並行して行われている。
【００１８】
ここで、霜付防止制御について説明する。
図４は、第１実施形態の霜付防止制御の処理フローチャートである。
まずコントロールユニット２５は、防霜センサ１９の検出温度が１℃を越えているか否かを判別する（ステップＳ１１）。ここで、防霜センサ１９の検出温度が１℃以下になると、蒸発器６の冷媒下流側で霜付が起こる可能性が高くなるためである。
ステップＳ１１の判別において、防霜センサ１９の検出温度が１℃を越えている場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、コントロールユニット２５は、入口温度センサ１６の出力した入口温度検出信号ＴＩに対応する蒸発器入口温度および出口温度センサ１７の出力した出口温度検出信号ＴＯに対応する蒸発器出口温度に基づいて、過熱度が所定過熱度（本実施形態では、８℃）となるように電子膨張弁１５の開度を制御し（ステップＳ１２）、処理を再びステップＳ１１に移行し、以下、同様の処理を繰り返す。
【００１９】
ステップＳ１１の判別において、防霜センサの検出温度が１℃以下である場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、コントロールユニット２５は、防霜センサ１９の出力した防霜温度検出信号ＴＦに対応する検出温度が１℃となるように電子膨張弁１５の開度を制御する、防霜制御を行う（ステップＳ１３）。
次にコントロールユニット２５は、入口温度センサ１６の出力した入口温度検出信号ＴＩに対応する蒸発器入口温度および出口温度センサ１７の出力した出口温度検出信号ＴＯに対応する蒸発器出口温度に基づいて、過熱度が防霜制御時の所定過熱度（本実施形態では、３℃未満）になっているか否かを判別する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４の判別において、過熱度が所定過熱度（＝３℃）に未満になっている場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）処理をステップＳ１２に移行し、以下、同様の処理を行う。
【００２０】
一方、ステップＳ１４の判別において、過熱度が所定過熱度以上となっている場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、処理をステップＳ１３に移行し、電子膨張弁１５の開度を制御する防霜制御を継続することとなる。
また、冷却運転が継続されると、蒸発器６の冷媒上流側には霜が付着するので、適当なインターバルで除霜運転が行われる。この除霜運転は、圧縮機４２の運転を停止し電子膨張弁１５を全閉とし除霜用ヒータ２１に通電して行われる。この除霜運転は、除霜運転開始と同時に図示しないタイマでカウントを開始し、このタイマが所定時間をカウントしたら解除されて停止される。
以上のような制御を行うことで、本第１実施形態によれば、霜付量を低減させて、除霜サイクル時間を延長させるとともに、蒸発器の霜付しない部分については、フィンピッチや伝熱管のピッチを密にすることにより、熱交換効率を同等のままとすれば、蒸発器、ひいては、冷凍装置の小型化を図ることができる。また、冷凍装置の大きさを同等のままとすれば、冷凍装置の能力を向上させることができる。
【００２１】
［２］第２実施形態
上記第１実施形態においては、防霜制御を行うに際し、電子膨張弁の開度を制御していたが、能力可変のインバータ制御の圧縮機を用いる場合、圧縮機の運転周波数を制御するように構成することも可能である。
図５は、第２実施形態の霜付防止制御の処理フローチャートである。
以下の説明においては、図３に示した圧縮機４２がインバータ制御圧縮機であるものとして説明する。
まずコントロールユニット２５は、防霜センサ１９の検出温度が１℃を越えているか否かを判別する（ステップＳ２１）。ここで、防霜センサ１９の検出温度が１℃以下になると、蒸発器６の冷媒下流側で霜付が起こる可能性が高くなるためである。
【００２２】
ステップＳ２１の判別において、防霜センサ１９の検出温度が１℃を越えている場合には（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、コントロールユニット２５は、図示しない庫内温度センサの出力に対応する庫内温度を５±３℃になるように定温制御を行い（ステップＳ２２）、処理を再びステップＳ２１に移行し、以下、同様の処理を繰り返す。
ステップＳ２１の判別において、防霜センサの検出温度が１℃以下である場合には（ステップＳ２１；Ｎｏ）、コントロールユニット２５は、防霜センサ１９の出力した防霜温度検出信号ＴＦに対応する検出温度が１℃となるように圧縮機４２の運転周波数を落とすように制御する、防霜制御を行う（ステップＳ２３）。
次にコントロールユニット２５は、図示しない庫内温度センサの出力に対応する庫内温度が防霜制御時の所定温度（本実施形態では、８℃）を越えているか否かを判別する（ステップＳ２４）。
ステップＳ２４の判別において、図示しない庫内温度センサの出力に対応する庫内温度が防霜制御時の所定温度（本実施形態では、８℃）を越えている場合には（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）処理をステップＳ２２に移行し、以下、同様の処理を行う。
【００２３】
一方、ステップＳ２４の判別において、図示しない庫内温度センサの出力に対応する庫内温度が防霜制御時の所定温度（本実施形態では、８℃）以下となっている場合には（ステップＳ２４；Ｎｏ）、処理をステップＳ２３に移行し、圧縮機４２の運転周波数を落とすように制御する、防霜制御を継続することとなる。
以上のような制御を行うことで、本第２実施形態によれば、霜付量を低減させて、除霜サイクル時間を延長させるとともに、蒸発器の霜付しない部分については、フィンピッチや伝熱管のピッチを密にすることにより、熱交換効率を同等のままとすれば、蒸発器、ひいては、冷凍装置の小型化を図ることができる。また、冷凍装置の大きさを同等のままとすれば、冷凍装置の能力を向上させることができる。
【００２４】
［３］第３実施形態
以上の各実施形態においては、コントロールユニット２５は、防霜制御を行うに際し、防霜センサの検出温度が１℃以上になるように制御していたが、冷蔵ショーケース１の周囲湿度あるいは、庫内を循環している冷気温度によっては、霜付が生じる場合がある。
そこで、本第３実施形態では、図１に示すように、検出した湿度に対応する湿度検出信号ＦＭを出力する湿度センサ７６を空気吸込口１０近傍に配設し、検出した冷気温度に対応する冷気温度検出信号ＴＣを出力する冷気温度センサ７７を蒸発器６の近傍に配設し、検出した湿度あるいは冷気温度に基づいて、防霜制御を変更するようにしている。
具体的には、コントロールユニット２５は、湿度センサ７６が出力した湿度検出信号ＦＭに対応する湿度が所定の湿度より高い場合に、防霜制御時の検出温度をより高い温度（実施形態では、１℃を３℃）に設定するようにする。
同様に、コントロールユニット２５は、冷気温度センサ７７が出力した冷気温度検出信号ＴＣに対応する冷気温度が所定の冷気温度よりも高い場合には、防霜制御時の検出温度をより高い温度（実施形態では、１℃を３℃）に設定するようにする。
以上のように構成することにより、より確実に霜付を防止することができ、除霜インターバルを長くとることが可能となる。
【００２５】
［４］第４実施形態
以上の各実施形態は、低温ショーケースの場合のものであったが、本第４実施形態は、室外機に本発明を適用した場合の実施形態である。
図６は、第４実施形態の室外機の熱交換器の概要構成図である。
室外機７０は、大別すると、室外ファン７１と室外熱交換器７２とを備えている。
室外熱交換器７２を構成する伝熱管７３の所定位置には、防霜センサ（温度センサ）７４が取り付けられている。
そして、この防霜センサ７４の取付位置よりも冷媒下流側に位置する室外熱交換器のフィン（図中、破線７５で囲んだ部分）のフィンピッチは、防霜センサ７４の取付位置よりも冷媒上流側に位置するフィンのフィンピッチが密に形成されている。
さらにフィンピッチが密な部分については、伝熱管７３Ａのピッチも密にしている。
【００２６】
これらの構成の結果、室外熱交換器７２が蒸発器として機能する場合に、フィンピッチおよび伝熱管のピッチが密な破線７５で囲んだ部分は、通常の使用態様（所定の湿度状態、外気温状態）では、霜付しないと考えられ、さらにこれらの部分では、熱交換効率が向上することとなるので、仕様として要求する熱交換効率を同等のままとすれば、室外熱交換器、ひいては、室外機の小型化を図ることができる。また、室外機の大きさを同等のままとすれば、冷凍装置の能力を向上させることができる。
【００２７】
［５］第５実施形態
図７は、第５実施形態の室外機の熱交換器の概要構成図である。
第４実施形態の室外熱交換器７２と異なる点は、二つの熱交換器８１、８２を連結管８３で連結し、連結管８３に防霜センサ８４を取り付け、この防霜センサ８４の取付位置よりも冷媒下流側の熱交換器（連結管より下流側の熱交換器）８２のフィンピッチ（第１フィンピッチ）および伝熱管８６のピッチ（第１伝熱管ピッチ）を冷媒上流側の熱交換器８１のフィンピッチ（第２フィンピッチ）および伝熱管８５のピッチ（第２伝熱管ピッチ）よりも密にしている点である。
この構成によれば、第４実施形態と比較して、取り込まれた外気は、第１フィンピッチである密なフィンピッチおよび第１伝熱管ピッチを有する冷媒下流側の熱交換器８２により熱交換されるとともに、除湿がなされる。
【００２８】
そして、やや冷却され、除湿がなされた冷却風は、第２フィンピッチである粗いフィンピッチおよび第２伝熱管ピッチを有する冷媒上流側の熱交換器８１により所定の温度まで熱交換されることとなる。
したがって、冷媒上流側には乾いた空気が導入されるため、冷媒上流側の熱交換器８１の霜付量を低減することが可能となり、除霜サイクル時間を延長させるとともに、冷媒下流側の熱交換器８２に対応するの霜付しない部分については、フィンピッチや伝熱管８６のピッチを密にすることにより、熱交換効率を同等のままとすれば、蒸発器、ひいては、冷凍装置の小型化を図ることができる。また、冷凍装置の大きさを同等のままとすれば、冷凍装置の能力を向上させることができる。
【００２９】
［６］実施形態の変形例
［６．１］第１変形例
以上の第３実施形態においては、周囲の湿度あるいは冷気温度に応じて、霜付防止センサの基準温度を変更する（実施形態では、１℃から３℃に変更）構成を採っていたが、霜付防止センサを複数箇所に設け、周囲の湿度が高いか、あるいは、冷気温度が高い場合には、より冷媒上流側に配置された霜付防止センサの検出温度が全ての霜付防止センサで同一の温度（例えば、１℃）を越えたか否かを判別するように構成することも可能である。
【００３０】
［６．２］第２変形例
以上の説明においては、冷媒下流側の蒸発器（熱交換器）において、フィンピッチあるいは伝熱管ピッチを密にする構成を採っていたが、対応する部分をスリットを有し、熱交換効率が高い、いわゆるスリットフィンを用いる構成を採ってもよい。
【００３１】
［６．３］第３変形例
以上の説明においては、冷媒下流側の蒸発器（熱交換器）において、フィンピッチあるいは伝熱管ピッチを密にする構成を採っていたが、対応する部分に内面に溝が設けられ、熱交換効率が高い、いわゆる内面溝付管を用いる構成を採っても良い。
【００３２】
［６．４］第４変形例
以上の説明においては、冷媒上流側の蒸発器（熱交換器）において、フィンピッチあるいは伝熱管ピッチを粗くする構成を採っていたが、それに加えてあるいは代えて、除霜コーティングあるいは水切れ促進コーティングを行っても良い。
【００３３】
［６．５］第５変形例
以上の説明においては、多段オープン型の冷蔵ショーケースに適用した場合について説明したが、ガラス扉等を備えた冷蔵あるいは冷凍ショーケース等に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置としての冷蔵ショーケースの縦断面図である。
【図２】蒸発器周辺の構成説明図である。
【図３】第１実施形態の冷凍サイクルとその制御系統とを示す概略構成図である。
【図４】第１実施形態の霜付防止制御の処理フローチャートである。
【図５】第２実施形態の霜付防止制御の処理フローチャートである。
【図６】第４実施形態の室外機の熱交換器の概要構成図である。
【図７】第５実施形態の室外機の熱交換器の概要構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 冷蔵ショーケース
２ ショーケース本体
３ 陳列棚
４ 冷却ダクト
５ 冷却器用ファン
６ 蒸発器
７ 冷気吸込口
８ 冷気吹出口
９ 送風ダクト
１０ 空気吸込口
１１ 空気吹出口
１５ 電子膨張弁
１６ 入口温度センサ
１７ 出口温度センサ
１８ 伝熱管
１９ 防霜センサ
２１ 除霜用ヒータ
２５ コントロールユニット
６１ 通信ライン
７０ 室外機
７１ 室外ファン
７２ 室外熱交換器
７４ 防霜センサ
７６ 湿度センサ
７７ 冷気温度センサ
８４ 防霜センサ
８５ 伝熱管
８６ 伝熱管
ＦＭ 湿度検出信号
ＴＣ 冷気温度検出信号
ＴＦ 防霜温度検出信号
ＴＩ 入口温度検出信号
ＴＯ 出口温度検出信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、冷凍装置の制御方法および制御プログラムに係り、詳しくは、冷却器への着霜を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スーパーマーケット等の大規模小売店舗では、精肉や鮮魚を始め、冷凍食品やアイスクリーム等、種々の食品が販売されている。これらの食品は、適切な温度管理を行いながら、顧客が容易に手にとれるように、冷凍装置としての冷蔵あるいは冷凍ショーケース（以下、低温ショーケースで総称する）内に収納・陳列される。
低温ショーケースは、食品が収納されるショーケース本体と、圧縮機や減圧装置、凝縮器、蒸発器（冷却器）等により構成された冷媒回路を備えた冷凍機と、を備えており、ショーケース本体内の食品に冷却器用ファンによって冷気が供給される構造になっている。
【０００３】
この種の低温ショーケースでは、運転中における冷凍機の蒸発器に着霜することがある。そのため、ホットガスや除霜ヒータを用いての除霜運転が行われるが（例えば、特許文献１参照）、スーパー等の開店時には、可能な限りこの除霜運転を行いたくないというユーザーからの要望がある。この要望に応えるため、冷却器を大型化し、除霜インターバルを可能な限り長くすることが行われている。
【特許文献１】特開２００６−２０７８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、除霜インターバルを長くすることはできても、冷却器が大型化する分だけ、除霜運転に要する運転時間が長くなるという問題があった。
そこで、例えば、大型化した冷却器を二分割し、この二分割した冷却器のそれぞれに除霜ヒータ等の除霜手段を付設して、除霜運転時間を短縮することが提案される。しかし、二つの冷却器を鉛直方向に延びる冷却ダクト内に上下直列に設置する場合、例えば下流側冷却器の霜や氷が上流側冷却器の上に落下し、上流側冷却器の除霜時間が長くなる等の問題がある。
【０００５】
また、除霜インターバルを長くするため、冷却器の冷気の上流側のフィンピッチを粗く形成することが行われている。しかしながら、従来の構成では、液冷媒を冷却器の冷気の下流側に導入し、順に上流側に流して、冷却器の冷気の上流側から導出させるように構成しているので、冷却器の狭いフィンピッチの最も上流側に着霜し、かえって冷却能力を低下させてしまうという問題点があった。
上記課題を解決するため、本発明の目的は、冷却器への着霜を抑制し、除霜運転のインターバルを長くすることのできる冷凍装置、冷凍装置の制御方法及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本願発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、を備えた冷凍装置において、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成し、前記所定位置における前記冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整することを特徴としている。
【０００７】
この場合において、前記所定位置より冷媒下流側における隣接する前記伝熱管同士のピッチを前記所定位置より前記冷媒上流側における隣接する前記伝熱管同士のピッチより密に形成してもよい。
また、前記ファンにより前記冷却対象の空気を、前記蒸発器の前記冷媒下流側から前記冷媒上流側に向かって流すようにしてもよい。
また、前記所定位置における前記冷媒の温度を検出する温度センサを備えるようにしてもよい。
また、前記冷却対象の空気の湿度を検出する湿度センサを備え、前記検出した湿度が所定の基準湿度よりも高い場合に前記着霜防止温度をより高い温度に設定するようにしてもよい。
また、前記ファンは、冷凍装置本体の冷却ダクト内に配置され、前記冷却対象の空気を循環させるよう構成されているようにしてもよい。
【０００８】
また、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、を備え、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を制御する冷凍装置の制御方法において、前記所定位置における前記冷媒の温度を検出する防霜温度検出過程と、前記所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整過程と、を備えたことを特徴としている。
この場合において、前記冷却対象の空気の湿度を検出する検出過程と、前記検出した湿度が所定の基準湿度よりも高い場合に前記着霜防止温度をより高い温度に設定する過程とを備えてもよい。
【０００９】
また、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置において前記冷媒の温度を検出する防霜センサと、を備え、より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を、コンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、前記所定位置における前記冷媒の温度を検出させ、前記所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整させる、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、着霜が起こりにくいと想定される蒸発器の所定位置よりも下流側のフィンピッチを密にし、かつ、所定位置における冷媒温度を着霜が起きにくい温度以上としているので、冷媒下流側における着霜の防止と熱交換効率の向上との両立を図りつつ、冷媒上流側においても着霜を抑制して、除霜運転のインターバルを大きくとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷凍装置としての冷蔵ショーケースの縦断面図である。
冷蔵ショーケース１は、前面が開放された多段オープン型で、かつ、内蔵した冷却ユニットから液冷媒が供給される冷却ユニット内蔵型となっている。ショーケース本体２は、その開口に４段の陳列棚３が設けられるとともに、陳列棚３の前部には内層エアカーテン（その流れをＡ方向の矢印で示す）と、外層エアカーテン（その流れをＢ方向の矢印で示す）とが形成されている。
ショーケース本体２には、陳列棚３を囲むかたちで冷却ダクト４が形成されており、冷却ダクト４の下部には冷却器用ファン５が配置されている。また、冷却ダクト４の垂直部には、冷却用熱交換器としての蒸発器６が配置されている。これらの冷却ダクト４、冷却器用ファン５、蒸発器６、冷気吸込口７および冷気吹出口８により冷却風が循環され陳列棚３周囲に供給されている。
また、ショーケース本体２には、冷却ダクト４を囲むように送風ダクト９が形成されており、その内部には図示しないエアカーテン用ファンが配設され、これと空気吸込口１０および空気吹出口１１によりエアカーテンを生成することとなっている。
また、ショーケース本体２の下側部分であって、断熱壁部の下方には、圧縮機４２、熱交換器である凝縮器４３などが配設されている。この凝縮器４３は、前面パネル４０の吸気穴から取り込んだ外気によって冷却され、熱交換後の空気は、背面パネル４１の排気穴から後方に吹き出される。
【００１２】
図２は、蒸発器周辺の構成説明図である。
蒸発器６の冷媒上流側には、減圧装置としての電子膨張弁１５が接続されており、電子膨張弁１５の冷媒下流側の蒸発器６の入口管には入口温度センサ１６が配設され、蒸発器６の出口管には出口温度センサ１７が配設されている。
さらに、蒸発器６を構成する伝熱管１８の所定位置には、防霜センサ（温度センサ）１９が取り付けられている。
そして、この防霜センサ１９の取付位置よりも冷媒下流側に位置する蒸発器６のフィンのフィンピッチ（以下、第１フィンピッチという）は、防霜センサ１９の取付位置よりも冷媒上流側に位置するフィンのフィンピッチ（以下、第２フィンピッチという）より密に形成されている。
【００１３】
具体的には、防霜センサ１９の取付位置よりも冷媒下流側に位置するフィンの第１フィンピッチは、およそ２〜５ｍｍとされ、防霜センサの取付位置よりも冷媒下流側に位置するフィンの第２フィンピッチは、およそ１０ｍｍとされている。
この場合において、蒸発器６の防霜センサ１９の取付位置に対して冷媒下流側に位置する部分は、冷却風の流れＦＷに対して上流側に配置され、防霜センサ１９の取付位置に対して冷媒上流側に位置する部分は、冷却風の流れＦＷに対して下流側に配置されている。
【００１４】
図３は、第１実施形態の冷凍サイクルとその制御系統とを示す概略構成図である。
図３に示したように、冷凍サイクルは、蒸発器６、電子膨張弁１５、圧縮機４２、凝縮器４３、受液器４４等から構成されている。凝縮器４３の近傍には、凝縮器４３において熱交換を促進するための凝縮器用ファン４５が配置され、蒸発器６の近傍には、除霜を行うための除霜用ヒータ２１が配置されている。また、冷媒配管５１〜５６は、液冷媒またはガス冷媒が流れることとなる。
冷蔵ショーケース１の上側部分には、冷却器用ファン５、電子膨張弁１５、除霜用ヒータ２１を駆動制御するショーケース側のコントロールユニット（ＣＵ）２５が設置されている。
ショーケース側のコントロールユニット（ＣＵ）２５は、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマカウンタ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されており、その入力インタフェースには、入口温度センサ１６からの入口温度検出信号ＴＩ、出口温度センサ１７からの出口温度検出信号ＴＯ及び防霜センサからの防霜温度検出信号ＴＦなどを始めとした種々のセンサの出力信号が入力されている。
【００１５】
一方、冷蔵ショーケース１の下側部分には、圧縮機４２や凝縮器用ファン４５等を駆動制御する冷却ユニット側コントロールユニット（ＣＵ）６０が設置されている。冷却ユニット側コントロールユニット（ＣＵ）６０は、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマカウンタ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されている。また、ショーケース側のコントロールユニット（ＣＵ）２５と冷却ユニット側コントロールユニット（ＣＵ）６０とは通信ライン６１により接続されており、相互に信号の授受を行う。
次に実施形態の動作について説明する。
冷凍サイクルの運転が開始されると、図３に示すように、受液器４４内のガス冷媒が実線矢印で示すように冷媒配管５８を介して圧縮機４２に吸引される。ガス冷媒は、圧縮機４２内で圧縮されて高温・高圧となった後、冷媒配管５１を介して凝縮器４３に流入し、凝縮器４３内を流通する間に凝縮・液化する。しかる後、液冷媒は、冷媒配管５２から冷媒配管５３に分流し、冷媒配管５３に介装された電子膨張弁１５により減圧され、蒸発器６に流入する。
そして液冷媒は、蒸発器６内で蒸発・気化した後、冷媒配管５４，５５を介して受液器４４に環流し、受液器４４に貯留された後、再び冷媒配管５８を介して圧縮機４２に吸引される。
【００１６】
本第１実施形態の場合、陳列棚３周辺の冷気は、冷却器用ファン５により冷気吸込口７から冷却ダクト４内に吸い込まれた後、外気を含む最も湿った高温の冷却風は、第１フィンピッチである密なフィンピッチを有する蒸発器６の冷媒下流側により熱交換して冷却されるとともに、除湿がなされる。
そして、やや冷却され、除湿がなされた冷却風は、第２フィンピッチである粗いフィンピッチを有する蒸発器６の冷媒上流側により所定の温度まで冷却され、冷気吹出口８から陳列棚３に向けて吹き出される。また、エアカーテンを生成する空気は、エアカーテン用ファンにより空気吸込口１０から送風ダクト９内に吸い込まれた後、空気吹出口１１から空気吸込口１０に向けて吹き出される。
【００１７】
蒸発器６は、その表面温度が液冷媒の気化に伴う気化潜熱により氷点下となり、冷却フィンの間を通過する空気を冷却する。冷却された空気は、冷却器用ファン５によりショーケース本体２内をＡの矢印（図１）で示すように循環し、陳列棚３上に陳列された商品を所定温度に冷却する。
この場合において、コントロールユニット２５により、霜付防止制御が上記冷却制御と並行して行われている。
【００１８】
ここで、霜付防止制御について説明する。
図４は、第１実施形態の霜付防止制御の処理フローチャートである。
まずコントロールユニット２５は、防霜センサ１９の検出温度が１℃を越えているか否かを判別する（ステップＳ１１）。ここで、防霜センサ１９の検出温度が１℃以下になると、蒸発器６の冷媒下流側で霜付が起こる可能性が高くなるためである。
ステップＳ１１の判別において、防霜センサ１９の検出温度が１℃を越えている場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、コントロールユニット２５は、入口温度センサ１６の出力した入口温度検出信号ＴＩに対応する蒸発器入口温度および出口温度センサ１７の出力した出口温度検出信号ＴＯに対応する蒸発器出口温度に基づいて、過熱度が所定過熱度（本実施形態では、８℃）となるように電子膨張弁１５の開度を制御し（ステップＳ１２）、処理を再びステップＳ１１に移行し、以下、同様の処理を繰り返す。
【００１９】
ステップＳ１１の判別において、防霜センサの検出温度が１℃以下である場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、コントロールユニット２５は、防霜センサ１９の出力した防霜温度検出信号ＴＦに対応する検出温度が１℃となるように電子膨張弁１５の開度を制御する、防霜制御を行う（ステップＳ１３）。
次にコントロールユニット２５は、入口温度センサ１６の出力した入口温度検出信号ＴＩに対応する蒸発器入口温度および出口温度センサ１７の出力した出口温度検出信号ＴＯに対応する蒸発器出口温度に基づいて、過熱度が防霜制御時の所定過熱度（本実施形態では、３℃未満）になっているか否かを判別する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４の判別において、過熱度が所定過熱度（＝３℃）に未満になっている場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）処理をステップＳ１２に移行し、以下、同様の処理を行う。
【００２０】
一方、ステップＳ１４の判別において、過熱度が所定過熱度以上となっている場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、処理をステップＳ１３に移行し、電子膨張弁１５の開度を制御する防霜制御を継続することとなる。
また、冷却運転が継続されると、蒸発器６の冷媒上流側には霜が付着するので、適当なインターバルで除霜運転が行われる。この除霜運転は、圧縮機４２の運転を停止し電子膨張弁１５を全閉とし除霜用ヒータ２１に通電して行われる。この除霜運転は、除霜運転開始と同時に図示しないタイマでカウントを開始し、このタイマが所定時間をカウントしたら解除されて停止される。
以上のような制御を行うことで、本第１実施形態によれば、霜付量を低減させて、除霜サイクル時間を延長させるとともに、蒸発器の霜付しない部分については、フィンピッチや伝熱管のピッチを密にすることにより、熱交換効率を同等のままとすれば、蒸発器、ひいては、冷凍装置の小型化を図ることができる。また、冷凍装置の大きさを同等のままとすれば、冷凍装置の能力を向上させることができる。
【００２１】
［２］第２実施形態
上記第１実施形態においては、防霜制御を行うに際し、電子膨張弁の開度を制御していたが、能力可変のインバータ制御の圧縮機を用いる場合、圧縮機の運転周波数を制御するように構成することも可能である。
図５は、第２実施形態の霜付防止制御の処理フローチャートである。
以下の説明においては、図３に示した圧縮機４２がインバータ制御圧縮機であるものとして説明する。
まずコントロールユニット２５は、防霜センサ１９の検出温度が１℃を越えているか否かを判別する（ステップＳ２１）。ここで、防霜センサ１９の検出温度が１℃以下になると、蒸発器６の冷媒下流側で霜付が起こる可能性が高くなるためである。
【００２２】
ステップＳ２１の判別において、防霜センサ１９の検出温度が１℃を越えている場合には（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）、コントロールユニット２５は、図示しない庫内温度センサの出力に対応する庫内温度を５±３℃になるように定温制御を行い（ステップＳ２２）、処理を再びステップＳ２１に移行し、以下、同様の処理を繰り返す。
ステップＳ２１の判別において、防霜センサの検出温度が１℃以下である場合には（ステップＳ２１；Ｎｏ）、コントロールユニット２５は、防霜センサ１９の出力した防霜温度検出信号ＴＦに対応する検出温度が１℃となるように圧縮機４２の運転周波数を落とすように制御する、防霜制御を行う（ステップＳ２３）。
次にコントロールユニット２５は、図示しない庫内温度センサの出力に対応する庫内温度が防霜制御時の所定温度（本実施形態では、８℃）を越えているか否かを判別する（ステップＳ２４）。
ステップＳ２４の判別において、図示しない庫内温度センサの出力に対応する庫内温度が防霜制御時の所定温度（本実施形態では、８℃）を越えている場合には（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）処理をステップＳ２２に移行し、以下、同様の処理を行う。
【００２３】
一方、ステップＳ２４の判別において、図示しない庫内温度センサの出力に対応する庫内温度が防霜制御時の所定温度（本実施形態では、８℃）以下となっている場合には（ステップＳ２４；Ｎｏ）、処理をステップＳ２３に移行し、圧縮機４２の運転周波数を落とすように制御する、防霜制御を継続することとなる。
以上のような制御を行うことで、本第２実施形態によれば、霜付量を低減させて、除霜サイクル時間を延長させるとともに、蒸発器の霜付しない部分については、フィンピッチや伝熱管のピッチを密にすることにより、熱交換効率を同等のままとすれば、蒸発器、ひいては、冷凍装置の小型化を図ることができる。また、冷凍装置の大きさを同等のままとすれば、冷凍装置の能力を向上させることができる。
【００２４】
［３］第３実施形態
以上の各実施形態においては、コントロールユニット２５は、防霜制御を行うに際し、防霜センサの検出温度が１℃以上になるように制御していたが、冷蔵ショーケース１の周囲湿度あるいは、庫内を循環している冷気温度によっては、霜付が生じる場合がある。
そこで、本第３実施形態では、図１に示すように、検出した湿度に対応する湿度検出信号ＦＭを出力する湿度センサ７６を空気吸込口１０近傍に配設し、検出した冷気温度に対応する冷気温度検出信号ＴＣを出力する冷気温度センサ７７を蒸発器６の近傍に配設し、検出した湿度あるいは冷気温度に基づいて、防霜制御を変更するようにしている。
具体的には、コントロールユニット２５は、湿度センサ７６が出力した湿度検出信号ＦＭに対応する湿度が所定の湿度より高い場合に、防霜制御時の検出温度をより高い温度（実施形態では、１℃を３℃）に設定するようにする。
同様に、コントロールユニット２５は、冷気温度センサ７７が出力した冷気温度検出信号ＴＣに対応する冷気温度が所定の冷気温度よりも高い場合には、防霜制御時の検出温度をより高い温度（実施形態では、１℃を３℃）に設定するようにする。
以上のように構成することにより、より確実に霜付を防止することができ、除霜インターバルを長くとることが可能となる。
【００２５】
［４］第４実施形態
以上の各実施形態は、低温ショーケースの場合のものであったが、本第４実施形態は、室外機に本発明を適用した場合の実施形態である。
図６は、第４実施形態の室外機の熱交換器の概要構成図である。
室外機７０は、大別すると、室外ファン７１と室外熱交換器７２とを備えている。
室外熱交換器７２を構成する伝熱管７３の所定位置には、防霜センサ（温度センサ）７４が取り付けられている。
そして、この防霜センサ７４の取付位置よりも冷媒下流側に位置する室外熱交換器のフィン（図中、破線７５で囲んだ部分）のフィンピッチは、防霜センサ７４の取付位置よりも冷媒上流側に位置するフィンのフィンピッチが密に形成されている。
さらにフィンピッチが密な部分については、伝熱管７３Ａのピッチも密にしている。
【００２６】
これらの構成の結果、室外熱交換器７２が蒸発器として機能する場合に、フィンピッチおよび伝熱管のピッチが密な破線７５で囲んだ部分は、通常の使用態様（所定の湿度状態、外気温状態）では、霜付しないと考えられ、さらにこれらの部分では、熱交換効率が向上することとなるので、仕様として要求する熱交換効率を同等のままとすれば、室外熱交換器、ひいては、室外機の小型化を図ることができる。また、室外機の大きさを同等のままとすれば、冷凍装置の能力を向上させることができる。
【００２７】
［５］第５実施形態
図７は、第５実施形態の室外機の熱交換器の概要構成図である。
第４実施形態の室外熱交換器７２と異なる点は、二つの熱交換器８１、８２を連結管８３で連結し、連結管８３に防霜センサ８４を取り付け、この防霜センサ８４の取付位置よりも冷媒下流側の熱交換器（連結管より下流側の熱交換器）８２のフィンピッチ（第１フィンピッチ）および伝熱管８６のピッチ（第１伝熱管ピッチ）を冷媒上流側の熱交換器８１のフィンピッチ（第２フィンピッチ）および伝熱管８５のピッチ（第２伝熱管ピッチ）よりも密にしている点である。
この構成によれば、第４実施形態と比較して、取り込まれた外気は、第１フィンピッチである密なフィンピッチおよび第１伝熱管ピッチを有する冷媒下流側の熱交換器８２により熱交換されるとともに、除湿がなされる。
【００２８】
そして、やや冷却され、除湿がなされた冷却風は、第２フィンピッチである粗いフィンピッチおよび第２伝熱管ピッチを有する冷媒上流側の熱交換器８１により所定の温度まで熱交換されることとなる。
したがって、冷媒上流側には乾いた空気が導入されるため、冷媒上流側の熱交換器８１の霜付量を低減することが可能となり、除霜サイクル時間を延長させるとともに、冷媒下流側の熱交換器８２に対応するの霜付しない部分については、フィンピッチや伝熱管８６のピッチを密にすることにより、熱交換効率を同等のままとすれば、蒸発器、ひいては、冷凍装置の小型化を図ることができる。また、冷凍装置の大きさを同等のままとすれば、冷凍装置の能力を向上させることができる。
【００２９】
［６］実施形態の変形例
［６．１］第１変形例
以上の第３実施形態においては、周囲の湿度あるいは冷気温度に応じて、霜付防止センサの基準温度を変更する（実施形態では、１℃から３℃に変更）構成を採っていたが、霜付防止センサを複数箇所に設け、周囲の湿度が高いか、あるいは、冷気温度が高い場合には、より冷媒上流側に配置された霜付防止センサの検出温度が全ての霜付防止センサで同一の温度（例えば、１℃）を越えたか否かを判別するように構成することも可能である。
【００３０】
［６．２］第２変形例
以上の説明においては、冷媒下流側の蒸発器（熱交換器）において、フィンピッチあるいは伝熱管ピッチを密にする構成を採っていたが、対応する部分をスリットを有し、熱交換効率が高い、いわゆるスリットフィンを用いる構成を採ってもよい。
【００３１】
［６．３］第３変形例
以上の説明においては、冷媒下流側の蒸発器（熱交換器）において、フィンピッチあるいは伝熱管ピッチを密にする構成を採っていたが、対応する部分に内面に溝が設けられ、熱交換効率が高い、いわゆる内面溝付管を用いる構成を採っても良い。
【００３２】
［６．４］第４変形例
以上の説明においては、冷媒上流側の蒸発器（熱交換器）において、フィンピッチあるいは伝熱管ピッチを粗くする構成を採っていたが、それに加えてあるいは代えて、除霜コーティングあるいは水切れ促進コーティングを行っても良い。
【００３３】
［６．５］第５変形例
以上の説明においては、多段オープン型の冷蔵ショーケースに適用した場合について説明したが、ガラス扉等を備えた冷蔵あるいは冷凍ショーケース等に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置としての冷蔵ショーケースの縦断面図である。
【図２】蒸発器周辺の構成説明図である。
【図３】第１実施形態の冷凍サイクルとその制御系統とを示す概略構成図である。
【図４】第１実施形態の霜付防止制御の処理フローチャートである。
【図５】第２実施形態の霜付防止制御の処理フローチャートである。
【図６】第４実施形態の室外機の熱交換器の概要構成図である。
【図７】第５実施形態の室外機の熱交換器の概要構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 冷蔵ショーケース
２ ショーケース本体
３ 陳列棚
４ 冷却ダクト
５ 冷却器用ファン
６ 蒸発器
７ 冷気吸込口
８ 冷気吹出口
９ 送風ダクト
１０ 空気吸込口
１１ 空気吹出口
１５ 電子膨張弁
１６ 入口温度センサ
１７ 出口温度センサ
１８ 伝熱管
１９ 防霜センサ
２１ 除霜用ヒータ
２５ コントロールユニット
６１ 通信ライン
７０ 室外機
７１ 室外ファン
７２ 室外熱交換器
７４ 防霜センサ
７６ 湿度センサ
７７ 冷気温度センサ
８４ 防霜センサ
８５ 伝熱管
８６ 伝熱管
ＦＭ 湿度検出信号
ＴＣ 冷気温度検出信号
ＴＦ 防霜温度検出信号
ＴＩ 入口温度検出信号
ＴＯ 出口温度検出信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、を備えた冷凍装置において、
前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成し、
前記所定位置における前記冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷凍装置において、
前記所定位置より冷媒下流側における隣接する前記伝熱管同士のピッチを前記所定位置より前記冷媒上流側における隣接する前記伝熱管同士のピッチより密に形成していることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の冷凍装置において、
前記ファンにより前記冷却対象の空気を、前記蒸発器の前記冷媒下流側から前記冷媒上流側に向かって流すことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記所定位置における前記冷媒の温度を検出する温度センサを備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記冷却対象の空気の湿度を検出する湿度センサを備え、
前記検出した湿度が所定の基準湿度よりも高い場合に前記着霜防止温度をより高い温度に設定することを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記ファンは、冷凍装置本体の冷却ダクト内に配置され、
前記冷却対象の空気を循環させるよう構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、を備え、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を制御する冷凍装置の制御方法において、
前記所定位置における前記冷媒の温度を検出する防霜温度検出過程と、
前記所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整過程と、
を備えたことを特徴とする冷凍装置の制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の冷凍装置の制御方法において、
前記冷却対象の空気の湿度を検出する検出過程と、
前記検出した湿度が所定の基準湿度よりも高い場合に前記着霜防止温度をより高い温度に設定する過程とを備えたことを特徴とする冷凍装置の制御方法。
【請求項９】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置において前記冷媒の温度を検出する防霜センサと、を備え、より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を、コンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、
前記所定位置における前記冷媒の温度を検出させ、
前記所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整させる、
ことを特徴とする制御プログラム。
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、を備えた冷凍装置において、
前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成し、
前記所定位置における前記冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷凍装置において、
前記所定位置より冷媒下流側における隣接する前記伝熱管同士のピッチを前記所定位置より前記冷媒上流側における隣接する前記伝熱管同士のピッチより密に形成していることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の冷凍装置において、
前記ファンにより前記冷却対象の空気を、前記蒸発器の前記冷媒下流側から前記冷媒上流側に向かって流すことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記所定位置における前記冷媒の温度を検出する温度センサを備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記冷却対象の空気の湿度を検出する湿度センサを備え、
前記検出した湿度が所定の基準湿度よりも高い場合に前記着霜防止温度をより高い温度に設定することを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記ファンは、冷凍装置本体の冷却ダクト内に配置され、
前記冷却対象の空気を循環させるよう構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、を備え、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を制御する冷凍装置の制御方法において、
前記所定位置における前記冷媒の温度を検出する防霜温度検出過程と、
前記所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整過程と、
を備えたことを特徴とする冷凍装置の制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の冷凍装置の制御方法において、
前記冷却対象の空気の湿度を検出する検出過程と、
前記検出した湿度が所定の基準湿度よりも高い場合に前記着霜防止温度をより高い温度に設定する過程とを備えたことを特徴とする冷凍装置の制御方法。
【請求項９】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒の流量を調整するための膨張弁と、伝熱管および複数のフィンを有し、冷媒を蒸発させるための蒸発器と、冷却対象の空気を流すためのファンと、前記冷却用熱交換器の伝熱管の所定位置において前記冷媒の温度を検出する防霜センサと、を備え、より冷媒下流側の前記フィンのフィンピッチを、前記所定位置より冷媒上流側の前記フィンのフィンピッチより密に形成した冷凍装置を、コンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、
前記所定位置における前記冷媒の温度を検出させ、
前記所定位置における冷媒の温度が所定の着霜防止温度より高くなるように、前記膨張弁により前記冷媒の流量を調整させる、
ことを特徴とする制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−７４７５４（Ｐ２００９−７４７５４Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４５３４９（Ｐ２００７−２４５３４９）
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２１日（２００７．９．２１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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