冷却装置
【課題】内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができる冷却装置を提供すること。
【解決手段】蒸発器１３に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させて収容室４の内部を冷却する冷却装置において、除霜制御手段２０は、通常除霜処理を行う場合には、蒸発器１３への冷媒の供給を停止させるとともにヒータ１５を駆動させ、出口空気温度センサＳ１により検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上で、かつ入口冷媒温度センサＳ２により検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったときにヒータ１５を駆動停止させる一方、簡易除霜処理を行う場合には、蒸発器１３への冷媒の供給を停止させるとともにヒータ１５を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに冷媒の供給を開始させるとともにヒータ１５を駆動停止させるものである。
【解決手段】蒸発器１３に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させて収容室４の内部を冷却する冷却装置において、除霜制御手段２０は、通常除霜処理を行う場合には、蒸発器１３への冷媒の供給を停止させるとともにヒータ１５を駆動させ、出口空気温度センサＳ１により検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上で、かつ入口冷媒温度センサＳ２により検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったときにヒータ１５を駆動停止させる一方、簡易除霜処理を行う場合には、蒸発器１３への冷媒の供給を停止させるとともにヒータ１５を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに冷媒の供給を開始させるとともにヒータ１５を駆動停止させるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関し、より詳細には、内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、通常除霜処理よりも短時間で、かつ収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、一般的なショーケースを一部断面で示した側面図である。図１３に示すように、ショーケースは、前面にガラス扉がないオープンショーケース１００であり、前面が開口した略直方状の断熱筐体として形成された本体キャビネット１００ａと、商品陳列棚５００が配設された収容室４００と、内側ダクト２００および外側ダクト３００と、内側ダクト２００内に設置された蒸発器１３０とが備えられている。尚、内側ダクト２００および外側ダクト３００は、収容室４００の底壁４００ａ、後壁４００ｂおよび天壁４００ｃを連通する態様で形成されている。蒸発器１３０は、配管を通じて膨張弁１２０と冷凍機１１０とに接続されている。図には明示していないが、冷凍機１１０は圧縮機と凝縮器とを備える。圧縮機は、供給された冷媒を圧縮するものである。凝縮器は、圧縮機で圧縮された冷媒を冷却して凝縮させるものである。膨張弁１２０は、凝縮器から供給された冷媒を絞り効果により低圧の状態に断熱膨張させる働きと、内部温度の変化に応じて流量を調整する働きを有するものである。蒸発器１３０は、膨張弁１２０で断熱膨張させた冷媒を蒸発させるものである。
【０００３】
上記構成を有するオープンショーケース１００では、凝縮器で凝縮させた高温高圧の冷媒を、配管を通じて送出し、膨張弁１２０で低温低圧の状態に断熱膨張させて蒸発器１３０に送出し、蒸発器１３０にて冷媒を蒸発させる。蒸発器１３０にて冷媒を蒸発させることにより、蒸発器１３０の周囲にある空気から冷媒へと熱の移動が行われて該空気を冷却する。すなわち、蒸発器１３０の周囲にある空気から熱を奪うことにより空気を冷却する。蒸発器１３０で蒸発した冷媒は、吸入管を通じて冷凍機１１０の圧縮機に送出される。
【０００４】
蒸発器１３０によって冷却された空気は、内側ダクト２００に設けられた送風ファン（図示せず）を作動させることによって、内側ダクト２００を通って吹出口２００ｂから収容室４００下方に向けて吹き出されてエアカーテンを形成し、吸込口２００ａから吸い込まれ再び内側ダクト２００を通って蒸発器１３０に送られる。このようにして内側ダクト２００および収容室４００を循環する空気は、冷気となって循環しながら収容室４００内の商品陳列棚５００上に載置された商品を冷却する。
【０００５】
上記オープンショーケース１００では、冷却運転に伴い蒸発器１３０の表面に霜が付着し（着霜）、時間の経過とともに成長する。このため定期的にヒータ１５０を通電して除霜を行っている。この除霜運転は以下の手順により行う。
【０００６】
まず、冷媒の供給を停止させ、その後に蒸発器１３０下部の風上側すなわち空気入口側に設置されているヒータ１５０を通電して霜を融かし、蒸発器１３０の上部側、すなわち通過する空気の風下側付近に設置された空気温度センサＳが、基準温度以上になったことを検出した時点でヒータ１５０の通電を停止し、蒸発器１３０の水切りのため一定時間送風を行い、その後に冷却運転を再開させる。
【０００７】
この定期的な除霜は通常３０分程度の時間を要するため、この除霜を頻繁に行った場合オープンショーケース１００庫内の温度が上昇し、商品鮮度が落ちてしまう。そこで、上記の定期的な除霜（以下、これを「通常除霜」と呼ぶ）の運転と次の運転との間に、時間の短い除霜（以下、これを「簡易除霜」と呼ぶ）を行う除霜方式を備えたオープンショーケース１００が特許文献１および特許文献２に開示されている。この簡易除霜は、通常除霜と同様に、冷媒の供給を停止させた後に蒸発器１３０の下部に設置されたヒータ１５０を通電することにより行われるが、通常除霜と比べてヒータ１５０の通電時間が５分程度と短く、ヒータ１５０の通電を停止させた後に水切りのための送風を行わずにすぐに冷却運転を再開させる。従って、簡易除霜を行うことによって一時的に庫内の温度は上昇するが、短時間であるために通常除霜ほど温度が高くなることがなく、収容室４００の商品の鮮度に影響を与えることがない。この簡易除霜を、通常除霜の運転と次の運転との間に数回に分けて行うことによって、蒸発器１３０に付着した霜を低減させることができ、通常除霜の運転周期を長大化させることが可能になる。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１９０５８２号公報
【特許文献２】特開２０００−８１２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したオープンショーケース１００では、蒸発器１３０の風下側の位置、つまり風上側に設置してあるヒータ１５０よりも遠い位置に設けた空気温度センサＳのみにより検出される温度に基づいて通常除霜を行っていたので、次のような問題があった。
【００１０】
通常除霜時や簡易除霜時においては、ヒータ１５０により加熱された空気が送風されることにより蒸発器１３０に付着した霜が融解されることになる。しかしながら、このようなヒータ１５０により加熱された空気が送風されることにより蒸発器１３０に付着した霜が一様に融解されるのではなく、ヒータ１５０に近接する部分に付着した霜が最も融解されやすく、ヒータ１５０から最も遠い部分、すなわち蒸発器１３０の風下側の部分に付着した霜は融解されにくい。また、同じくヒータ１５０から遠い部分である蒸発器１３０の両端側上部に付着した霜も融解されにくい。つまり、不均一な着霜が生ずることになる。このような不均一な着霜が生じた状態で、通常除霜を行うと、ヒータ１５０に近接する部分に付着する霜は積極的に融解され、ヒータ１５０に加熱された空気が空気温度センサＳ付近を通過することにより該空気温度センサＳにより基準温度以上と検出される結果、上述したようなヒータ１５０から遠い部分の霜が融解されていなくても除霜が完了したものとして通常除霜が終了してしまう虞れがあった。このように霜が融解せずに融け残ると、残った霜はアイスバンクと呼ばれる非常に融けにくい氷が発生してしまう。
【００１１】
このようなアイスバンクの発生を抑制するために、ヒータ１５０の通電終了を判断するための上記基準温度を高めに設定することもできるが、これでは内部温度の上昇を招来する虞れがあった。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みて、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができる冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷却装置は、内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、前記蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、前記通常除霜処理よりも短時間で、かつ前記収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置において、前記蒸発器の風下側の空気温度を検出する空気温度センサと、前記蒸発器に供給される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、前記蒸発器の風上側の空気を加熱する加熱手段とを備え、前記制御手段は、前記通常除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、前記空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上で、かつ前記冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったときに前記加熱手段を駆動停止させる一方、前記簡易除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させるとともに前記加熱手段を駆動停止させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る冷却装置は、内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、前記蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、前記通常除霜処理よりも短時間で、かつ前記収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置において、前記蒸発器の風下側の空気温度を検出する空気温度センサと、前記蒸発器に供給される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、前記蒸発器の風上側の空気を加熱する加熱手段とを備え、前記制御手段は、前記通常除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、前記空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上となったときに前記加熱手段を駆動停止させ、かつ前記冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったとき、あるいは前記加熱手段の駆動停止後から決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させる一方、前記簡易除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させるとともに前記加熱手段を駆動停止させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係る冷却装置は、上述した請求項１または請求項２において、前記冷媒温度センサは、前記蒸発器に前記冷媒を導入するための冷媒導入管における前記蒸発器の冷媒入口近傍の温度を検出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項４に係る冷却装置は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、収容室に吹き出される空気温度と、前記空気温度センサにより検出された温度との差を算出する温度差算出手段と、除霜処理毎に除霜が完了してから着霜するまでの安定期間における前記温度差算出手段により算出される差の平均値を算出し安定値として更新・記憶する更新記憶手段と、前記更新記憶手段により記憶される安定値に対する現時点の温度差の偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段により算出される偏差の時間的変化量を算出する変化量算出手段と、前記偏差算出手段により算出される温度差の偏差、並びに変化量算出手段により算出される時間的変化量に基づきファジィ推論により着霜量を推定し、除霜開始タイミングを求める推論部とを備え、前記除霜開始タイミングにより除霜処理開始指令を与えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の冷却装置によれば、制御手段が通常除霜処理を行う場合には、蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに加熱手段を駆動させ、空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上で、かつ冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったときに加熱手段を駆動停止させる一方、簡易除霜処理を行う場合には、蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに冷媒の供給を開始させるとともに加熱手段を駆動停止させるので、霜の融け残りがなく、アイスバンクの発生を抑制することができ、また設定温度を高くする必要がないので、内部温度が上昇することがない。従って、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができるという効果を奏する。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の冷却装置によれば、制御手段が通常除霜処理を行う場合には、蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに加熱手段を駆動させ、空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上となったときに加熱手段を駆動停止させ、かつ冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったとき、あるいは加熱手段の駆動停止後から決められた時間が経過したときに冷媒の供給を開始させる一方、簡易除霜処理を行う場合には、蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに冷媒の供給を開始させるとともに加熱手段を駆動停止させるので、霜の融け残りがなく、アイスバンクの発生を抑制することができ、また設定温度を高くする必要がないので、内部温度が上昇することがない。従って、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができるという効果を奏する。特に、出口空気温度が第１基準温度以上である場合に加熱手段の駆動を停止させるので、除霜時の温度上昇を抑制することができ、商品へのダメージを最小限にすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置を適用したオープンショーケースを一部断面で示した側面図である。ここで例示する冷却装置は、内部に収納した商品を冷却した状態で販売するオープンショーケース１に適用するものである。尚、かかる冷却装置は、複数のオープンショーケース１に適用するものであっても良いが、本実施の形態１においては、説明の便宜上、１つのオープンショーケース１に適用する冷却装置について説明することにする。
【００２１】
オープンショーケース１は、本体キャビネット１ａと、内側ダクト２および外側ダクト３とを備えて構成してある。本体キャビネット１ａは、前面が開口した略直方状の断熱筐体であり、内部に収容室４を有するものである。この収容室４には、商品陳列棚５が上下方向に沿って複数段設けてある。内側ダクト２および外側ダクト３は、それぞれ収容室４を画成する底壁４ａ、後壁４ｂおよび天壁４ｃを連通する態様で形成された通風路であり、内側ダクト２の方が収容室４に近接する側に形成してある。換言すると、外側ダクト３は、内側ダクト２よりも外方側に形成してある。内側ダクト２および外側ダクト３のそれぞれの吸込口２ａ，３ａは、収容室４の前方側下端部分、すなわち本体キャビネット１ａの前面開口の下縁部分に設けてある一方、内側ダクト２および外側ダクト３のそれぞれの吹出口２ｂ，３ｂは、収容室４の前方側上端部分、すなわち本体キャビネット１ａの前面開口の上縁部分に設けてある。
【００２２】
このようなオープンショーケース１に適用される冷却装置は、冷凍機１１、膨張弁１２および蒸発器１３を配管で接続することにより構成してある。冷凍機１１は、オープンショーケース１の外部に配設してあり、図には明示しないが、圧縮機と凝縮器とを備えている。圧縮機は、供給された冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒（ガス冷媒）として凝縮器に与えるためのものである。凝縮器は、圧縮機で高温高圧に圧縮された冷媒を放熱（凝縮）させて高温高圧の冷媒（液冷媒）にさせるものである。膨張弁１２は、配管を通じて冷凍機１１に接続してあり、冷凍機１１から供給された冷媒、すなわち凝縮器で凝縮させた冷媒を（液冷媒）を断熱膨張させて低温低圧の冷媒（液冷媒）にさせるものである。
【００２３】
蒸発器１３は、冷媒導入管１４を通じて膨張弁１２に接続してあり、内側ダクト２の内部に配設してある。この蒸発器１３は、供給された冷媒、すなわち膨張弁１２で断熱膨張させた冷媒を蒸発させることにより内側ダクト２の内部を通過する空気を冷却するためのものである。図２に示すように、本実施の形態における蒸発器１３は、例えば銅パイプ１３ａとアルミフィン１３ｂとからなるフィン付コイル型蒸発器であり、上方側部が冷媒入口１３ｃとなっており、下方側部が冷媒出口１３ｄとなっている。つまり、冷媒入口１３ｃは、冷媒導入管１４内部と連通している。
【００２４】
また、この蒸発器１３の下方部分近傍には、ヒータ１５が配設してあるとともに、図には明示しない送風ファン１６（図３参照）が配設してある。ヒータ１５は、後述する除霜制御手段２０から指令が与えられることにより通電状態になり、周囲空気を加熱する加熱手段である。送風ファン１６は、駆動することにより空気を送出させるものである。
【００２５】
上記蒸発器１３の冷媒出口１３ｄは冷媒導出管１７内部と連通しており、かかる冷媒導出管１７は、上記冷凍機１１に接続してある。つまり、蒸発器１３は、冷媒導出管１７を通じて冷凍機１１に接続してある。蒸発器１３で蒸発させた冷媒（ガス冷媒）は、冷媒導出管１７を通過して冷凍機１１（圧縮機）に供給されることになる。
【００２６】
このような冷却装置では、冷凍機１１（圧縮機）から吐出された高温高圧のガス冷媒が凝縮器において凝縮して（放熱して）高温高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、膨張弁１２に供給され、該膨張弁１２にて断熱膨張されて低温低圧の気液２相冷媒となって、冷媒導出管１７を通じて蒸発器１３の冷媒入口１３ｃに至り、該冷媒入口１３ｃより銅パイプ１３ａ内に進入して蒸発器１３に供給されたことになる。蒸発器１３に供給された気液２相冷媒は、送風ファン１６によって供給された収容室４の内部空気と熱交換し、蒸発して（吸熱して）低温低圧のガス冷媒となることにより収容室４の冷却を行う。蒸発器１３を経たガス冷媒、すなわち銅パイプ１３ａ内を通過して冷媒出口１３ｄに至ったガス冷媒は、冷媒導出管１７を通じて冷凍機１１（圧縮機）に吸入される。
【００２７】
ところで、送風ファン１６が駆動することにより吸込口２ａから内側ダクト２に進入した内部空気（収容室４の内部空気）は、蒸発器１３の周囲を通過する際に冷却され、その後内側ダクト２の吹出口２ｂから下方に向けて吹き出されることによりエアカーテンを形成し、吸込口２ａから再び内側ダクト２に進入して蒸発器１３に送出される。このようにして内側ダクト２および収容室４を循環する内部空気は、冷気となって循環しながら収容室４の商品陳列棚５に載置された商品を冷却することになる。
【００２８】
一方、外側ダクト３内にも図示しないファン（以下、外側ファンと称する）が設けてあり、該外側ファンが駆動することにより、外側ダクト３を通過した空気は、吹出口３ｂから下方に吹き出されてエアカーテンを形成し、吸込口３ａから再び外側ダクト３に進入することになる。この外側ダクト３を通過する空気は、蒸発器１３等により冷却されない非冷空気であり、吹出口３ｂから吹き出されて形成されるエアカーテンは、内側ダクト２を循環する冷気により形成されるエアカーテンを保護するためのものである。
【００２９】
上記オープンショーケース１において、蒸発器１３近傍の風下側の位置には出口空気温度センサＳ１が設けてあるとともに、冷媒導入管１４の冷媒入口１３ｃ近傍部分には入口冷媒温度センサＳ２が設けてある。出口空気温度センサＳ１は、蒸発器１３の風下側の空気温度、すなわち蒸発器１３を通過した直後の空気の温度を検出する検出手段である。入口冷媒温度センサＳ２は、冷媒導入管１４における冷媒入口１３ｃ近傍の温度、すなわち蒸発器１３に供給される直前の冷媒の温度を検出する検出手段である。ここで、入口冷媒温度センサＳ２は、冷媒導入管１４との間に水が溜まるとそれが氷に成長して検出精度を低下させてしまう虞れがあるので、冷媒導入管１４との接触面積を小さくして、水が溜まらないようにすることが好ましい。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態１における冷却装置の制御系を示すブロック図である。この図３に示すように、冷却装置は、その制御系の一つとして除霜制御手段２０を備えている。除霜制御手段２０は、設定記憶部２１と、時間計測部２２と、通常除霜制御部２３と、簡易除霜制御部２４とを備えている。
【００３１】
設定記憶部２１は、種々の情報を予め設定し、かつこれを記憶するものである。より詳細には、蒸発器１３の風下側における空気温度の目標温度（第１基準温度）と、蒸発器１３に供給される直前の冷媒温度の目標温度（第２基準温度）とを予め設定し、かつこれらを記憶するとともに、後述する通常除霜処理における水切り時間、並びに後述する簡易除霜処理の処理時間を予め設定し、かつ記憶するものである。本実施の形態１では、例えば、第１基準温度を７℃、第２基準温度を０℃としている。ここで、第１基準温度および第２基準温度は、蒸発器１３に付着した霜が完全に融解されたと判断するのに必要十分な温度である。また、処理時間は、例えば５分間程度である。
【００３２】
時間計測部２２は、時間を計測するためのものである。通常除霜制御部２３は、通常除霜処理を行う際に膨張弁１２およびヒータ１５の駆動を制御するためのものである。簡易除霜制御部２４は、簡易制御処理を行う際に膨張弁１２およびヒータ１５の駆動を制御するためのものである。
【００３３】
図４は、図３に示した除霜制御手段が実施する通常除霜処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図４を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。
【００３４】
まず、図４に示す通常除霜処理において除霜制御手段２０は、通常除霜制御部２３を通じて膨張弁１２を閉成させ（ステップＳ１０１）、該通常除霜制御部２３を通じてヒータ１５に通電させて駆動させる（ステップＳ１０２）。このように膨張弁１２を閉成させることにより蒸発器１３への冷媒の供給が停止される。また、ステップＳ１０２により、ヒータ１５により加熱された空気は、送風ファン１６により送風される結果、蒸発器１３の周囲を通過することになる。この結果、蒸発器１３に付着した霜が融解されることになる。
【００３５】
ヒータ１５に通電させた除霜制御手段２０は、出口空気温度センサＳ１を通じて蒸発器１３の風下側の空気温度（出口空気温度）を検出するとともに、入口冷媒温度センサＳ２を通じて蒸発器１３に供給される冷媒の温度（入口冷媒温度）を検出する（ステップＳ１０３）。
【００３６】
そして、除霜制御手段２０は、通常除霜制御部２３を通じて出口空気温度が設定記憶部２１に記憶された第１基準温度以上であるか否かを判断し（ステップＳ１０４）、出口空気温度が第１基準温度未満である場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）には、上記ステップＳ１０３の処理を実施する一方、出口空気温度が第１基準温度以上である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）には、入口冷媒温度が設定記憶部２１に記憶された第２基準温度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。
【００３７】
入口冷媒温度が第２基準温度未満である場合（ステップＳ１０５：Ｎ０）には、上記ステップＳ１０３の処理を実施する一方、入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）には、通常除霜制御部２３を通じてヒータ１５の通電を停止、すなわちヒータ１５の駆動を停止させる（ステップＳ１０６）、これと同時に時間計測部２２を通じて時間計測を開始する（ステップＳ１０７）。このステップＳ１０６においてヒータ１５の駆動を停止させることにより霜の融解から融解により生じた水の除去、いわゆる水切りを開始することになる。
【００３８】
そして、ステップＳ１０８で開始した計測時間が所定時間、すなわち設定記憶部２１に記憶された水切り時間を経過したか否かを判断し（ステップＳ１０８）、かかる水切り時間を経過している場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）には、通常除霜制御部２３を通じて膨張弁１２を開成させて（ステップＳ１０９）、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。これにより蒸発器１３に対して冷媒の供給が開始される。
【００３９】
図５は、図３に示した除霜制御手段が実施する簡易除霜処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図５を参照しながら、冷却装置の動作についてさらに説明する。
【００４０】
まず、図５に示す簡易除霜処理において除霜制御手段２０は、簡易除霜制御部２４を通じて膨張弁１２を閉成させる（ステップＳ２０１）。これにより蒸発器１３への冷媒の供給が停止されることになる。
【００４１】
次に、除霜制御手段２０は、簡易除霜制御部２４を通じてヒータ１５に通電させて駆動させ（ステップＳ２０２）、これと同時に時間計測部２２を通じて時間計測を開始する（ステップＳ２０３）。ここで、ヒータ１５により加熱された空気は、送風ファン１６により送風される結果、蒸発器１３の周囲を通過することになる。この結果、蒸発器１３に付着した霜が融解されることになる。
【００４２】
そして、ステップＳ２０３で開始した計測時間が所定時間、すなわち設定記憶部２１に記憶された処理時間を経過したか否かを判断し（ステップＳ２０４）、かかる処理時間を経過している場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）には、簡易除霜制御部２４を通じてヒータ１５の通電を停止、すなわちヒータ１５の駆動を停止させるとともに、膨張弁１２を開成させて（ステップＳ２０５）、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。これにより蒸発器１３に対して冷媒の供給が開始される。
【００４３】
以上説明したような本発明の実施の形態１における冷却装置では、通常除霜処理において、出口空気温度が第１基準温度以上で、かつ入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に、ヒータ１５の駆動を停止させている、つまり、出口空気温度が第１基準温度以上で、かつ入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に蒸発器１３に付着した霜が完全に融解されたものと判断してヒータ１５の駆動を停止させている。より詳細に説明すると、出口空気温度が第１基準温度以上になるということは、少なくともヒータ１５により加熱された熱が蒸発器１３を通過していることを意味しており、空気の通過が霜で阻害されていないことを意味している。また、入口冷媒温度が第２基準温度以上になるということは、最も霜が融け残りやすい位置でも霜が融けたことを意味している。
【００４４】
上述した従来の通常除霜では、出口空気温度のみで判断をしていたため、霜は空気の通過を阻害しない程度に融けていることの判断は行い得たが、完全に霜が融解されていない場合もあり、この場合、融け残った霜が次の除霜処理までの間に成長し、蒸発器１３の冷却能力を低下させてしまう虞れがあった。
【００４５】
このように本発明の実施の形態１における冷却装置によれば、通常除霜処理において、出口空気温度が第１基準温度以上で、かつ入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に、ヒータ１５の駆動を停止させ、簡易除霜処理において、予め決められた処理時間が経過した時点で強制的に終了させているので、霜の融け残りがなく、アイスバンクの発生を抑制することができ、また設定温度を高くする必要がないので、内部温度が上昇することがない。従って、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができる。特に、簡易除霜処理を行うことにより、通常除霜処理の回数を低減させることができ、これにより収容室４に収納される商品に与えるダメージを小さいものにすることができる。
【００４６】
＜実施の形態２＞
図６は、本発明の実施の形態２における冷却装置の制御系を示すブロック図である。尚、以下の説明において、上述した実施の形態１と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００４７】
この図６に示すように、冷却装置は、その制御系の一つとして除霜制御手段３０を備えている。除霜制御手段３０は、設定記憶部３１と、時間計測部３２と、通常除霜制御部３３と、簡易除霜制御部３４とを備えている。
【００４８】
設定記憶部３１は、種々の情報を予め設定し、かつこれを記憶するものである。より詳細には、蒸発器１３の風下側における空気温度の目標温度（第１基準温度）と、蒸発器１３に供給される直前の冷媒温度の目標温度（第２基準温度）を予め設定し、かつこれらを記憶するとともに、後述する通常除霜処理における水切り時間、並びに後述する簡易除霜処理の処理時間を予め設定し、かつ記憶するものである。本実施の形態２では、例えば、第１基準温度を７℃、第２基準温度を０℃としている。ここで、第１基準温度および第２基準温度は、蒸発器１３に付着した霜が完全に融解されたと判断するのに必要十分な温度である。また、処理時間は、例えば５分間程度である。
【００４９】
時間計測部３２は、時間を計測するためのものである。通常除霜制御部３３は、通常除霜処理を行う際に膨張弁１２およびヒータ１５の駆動を制御するためのものである。簡易除霜制御部３４は、簡易制御処理を行う際に膨張弁１２およびヒータ１５の駆動を制御するためのものである。
【００５０】
図７は、図６に示した除霜制御手段が実施する通常除霜処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図７を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。
【００５１】
まず、図７に示す通常除霜処理において除霜制御手段３０は、通常除霜制御部３３を通じて膨張弁１２を閉成させ（ステップＳ３０１）、該通常除霜制御部３３を通じてヒータ１５に通電させて駆動させる（ステップＳ３０２）。このように膨張弁１２を閉成させることにより蒸発器１３への冷媒の供給が停止される。また、ステップＳ３０２により、ヒータ１５により加熱された空気は、送風ファン１６により送風される結果、蒸発器１３の周囲を通過することになる。この結果、蒸発器１３に付着した霜が融解されることになる。
【００５２】
ヒータ１５に通電させた除霜制御手段３０は、出口空気温度センサＳ１を通じて蒸発器１３の風下側の空気温度（出口空気温度）を検出する（ステップＳ３０３）。
【００５３】
そして、除霜制御手段３０は、通常除霜制御部３３を通じて出口空気温度が設定記憶部３１に記憶された第１基準温度以上であるか否かを判断し（ステップＳ３０４）、出口空気温度が第１基準温度未満である場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）には、上記ステップＳ３０３の処理を実施する一方、出口空気温度が第１基準温度以上である場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）には、通常除霜制御部３３を通じてヒータ１５の通電を停止、すなわちヒータ１５の駆動を停止させる（ステップＳ３０５）。
【００５４】
ヒータ１５の駆動を停止させた除霜制御手段３０は、入口冷媒温度センサＳ２を通じて蒸発器１３に供給される冷媒の温度（入口冷媒温度）を検出し（ステップＳ３０６）、その後通常除霜制御部３３を通じて入口冷媒温度が設定記憶部３１に記憶された第２基準温度以上であるか否かを判断し（ステップＳ３０７）、入口冷媒温度が第２基準温度未満である場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）には、上記ステップＳ３０６の処理を実施する一方、入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）には、膨張弁１２を開成させて（ステップＳ３０８）、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。これにより蒸発器１３に対して冷媒の供給が開始される。
【００５５】
図８は、図６に示した除霜制御手段が実施する簡易除霜処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図８を参照しながら、冷却装置の動作についてさらに説明する。
【００５６】
まず、図８に示す簡易除霜処理において除霜制御手段３０は、簡易除霜制御部３４を通じて膨張弁１２を閉成させる（ステップＳ４０１）。これにより蒸発器１３への冷媒の供給が停止されることになる。
【００５７】
次に、除霜制御手段３０は、簡易除霜制御部３４を通じてヒータ１５に通電させて駆動させ（ステップＳ４０２）、これと同時に時間計測部３２を通じて時間計測を開始する（ステップＳ４０３）。ここで、ヒータ１５により加熱された空気は、送風ファン１６により送風される結果、蒸発器１３の周囲を通過することになる。この結果、蒸発器１３に付着した霜が融解されることになる。
【００５８】
そして、ステップＳ４０３で開始した計測時間が所定時間、すなわち設定記憶部３１に記憶された処理時間を経過したか否かを判断し（ステップＳ４０４）、かかる処理時間を経過している場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）には、簡易除霜制御部３４を通じてヒータ１５の通電を停止、すなわちヒータ１５の駆動を停止させるとともに、膨張弁１２を開成させて（ステップＳ４０５）、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。これにより蒸発器１３に対しての冷媒の供給が開始される。
【００５９】
以上説明したような本発明の実施の形態２における冷却装置では、通常除霜処理において、出口空気温度が第１基準温度以上である場合に、ヒータ１５の駆動を停止させている。これは、上述したように少なくともヒータ１５により加熱された熱が蒸発器１３を通過していることを意味しており、空気の通過が霜で阻害されていないことを意味している。そして、ヒータ１５の駆動停止後に入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に膨張弁１２を開成させている。これは、ヒータ１５の駆動を停止させても送風ファン１６により暖かい空気を送風させることができ、これにより、蒸発器１３、特に冷媒導入管１４に付着した霜が融解されることになる。
【００６０】
つまり、通常除霜処理においては、出口空気温度が第１基準温度以上である場合にヒータ１５の駆動を停止させているので、上述した実施の形態１に比して、ヒータ１５の駆動を早く停止させることができる。また、入口冷媒温度が第２基準温度以上となるまで膨張弁１２を閉成させているので、最も霜が融け残りやすい位置に付着した霜も完全に融解されたことになる。
【００６１】
このように本発明の実施の形態２における冷却装置によれば、通常除霜処理において、出口空気温度が第１基準温度以上である場合に、ヒータ１５の駆動を停止させ、入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に膨張弁１２を開成させ、簡易除霜処理において、予め決められた処理時間が経過した時点で強制的に終了させているので、霜の融け残りがなく、アイスバンクの発生を抑制することができ、また設定温度を高くする必要がないので、内部温度が上昇することがない。従って、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができる。特に、出口空気温度が第１基準温度以上である場合にヒータ１５の駆動を停止させるので、上記実施の形態１の場合に比して、除霜時の温度上昇を抑制することができ、商品へのダメージを最小限にすることが可能になる。また、簡易除霜処理を行うことにより、通常除霜処理の回数を低減させることができ、これによっても収容室４に収納される商品に与えるダメージを小さいものにすることができる。
【００６２】
この実施の形態２では、ステップＳ３０７およびステップＳ３０８において、入口冷媒温度が第２基準温度以上であるか否かにより膨張弁１２を開成させていたが、本発明はこれに限定されず、予め決められた時間が経過したか否かによって膨張弁を開成させて蒸発器に対する冷媒の供給を開始させても良い。
【００６３】
＜実施の形態３＞
図９は、本発明の実施の形態３における冷却装置の制御系を示すブロック図である。尚、以下の説明において、上述した実施の形態１と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００６４】
この図９に示すように、冷却装置は、その制御系の一つとして除霜制御手段２０′を備えている。除霜制御手段２０′は、設定記憶部２１と、時間計測部２２と、通常除霜制御部２３と、簡易除霜制御部２４と、除霜開始判断手段４０とを備えている。
【００６５】
除霜開始判断手段４０は、除霜開始タイミングを求めて除霜開始指令を与えるものであり、図１０に示すように、空気温度差算出部４１と、偏差算出部４２と、変化量算出部４３と、除霜後経過時間計測部４４と、時間差算出部４５と、除霜間隔算出部４６と、ファジィ推論部４７と、メンバシップ関数４８と、ルール部４９とを備えている。
【００６６】
空気温度差算出部４１は、吹出空気温度センサＳ３により検出される温度（吹出空気温度Ｔ１）と、出口空気温度センサＳ１により検出される温度（出口空気温度Ｔ２）との差（Ｔ１−Ｔ２）を算出するものである。ここで、吹出空気温度センサＳ３は、収容室４において、内側ダクト２の吹出口２ｂ近傍に配設してあり、吹出口２ｂから吹き出される空気の温度（吹出空気の温度）を検出するものである。
【００６７】
偏差算出部４２は、空気温度差算出部４１を通じて算出された温度差（Ｔ１−Ｔ２）について、当該オープンショーケース１の安定値Ｔ０に対する偏差ΔＴを算出するものである。ここで、安定値Ｔ０とは、当該オープンショーケース１の通常除霜時において求めた固有の値である。すなわち、通常除霜を開始すると、吹出空気温度および出口空気温度が一旦上昇してから下降して安定する。通常、安定するまで約２時間を要し、その後着霜が始まるまでの約１時間が一定に保持される。この間における温度差（Ｔ１−Ｔ２）を通常除霜の度に取り込みその移動平均を安定値Ｔ０としている。
【００６８】
変化量算出部４３は、偏差算出部４２を通じて算出された偏差ΔＴの時間的変化量ｄＴを算出するものである。
【００６９】
除霜後経過時間計測部４４は、前回の通常除霜を行ってから経過時間ｔｐを計測するものである。
【００７０】
時間差算出部４５は、除霜後経過時間計測部４４を通じて計測された経過時間ｔｐと、除霜間隔基準値ｔ０との時間差Δｔを算出するものである。尚、除霜間隔基準値ｔ０は、毎回の除霜間隔の移動平均を用いている。
【００７１】
除霜間隔算出部４６は、外気温度センサＳ４により検出される外気空気温度Ｔ３と、外気湿度センサＳ５により検出される外気湿度Ｈとから外気エンタルピを算出して最適除湿間隔値ｔａを算出するものである。ここで、外気温度センサＳ４および外気湿度センサＳ５は、オープンショーケース１の周囲に設置してある。
【００７２】
尚、上記時間差算出部４５においては、除霜が初回の場合には、除霜間隔算出部４６を通じて算出された最適除湿間隔値ｔａを除霜間隔基準値ｔ０として時間差Δｔを算出する。
【００７３】
ファジィ推論部４７は、入力された各データ、すなわち偏差ΔＴ、時間的変化量ｄＴ、時間差Δｔに基づくファジィ推論により除霜の有無を判定するものである。具体的には、ファジィ推論部４７は、入力された各データと、ルール部４９に定められたルールとに基づいて除霜の有無を判定し、簡易除霜が必要な場合には、簡易除霜開始指令を簡易除霜制御部２４に与える一方、通常除霜が必要な場合には、通常除霜開始指令を通常除霜制御部２３に与えるものである。
【００７４】
メンバシップ関数４８は、ファジィ推論部４７へ入力される各データ、すなわち偏差ΔＴ、時間的変化量ｄＴ、時間差Δｔに対して霜がどれくらいついているか、あるいは除霜するまでにどの位の余裕があるかといった、余裕度または無理度を判断するために用いられる。
【００７５】
ルール部４９は、ファジィ推論部４７にて除霜の有無を判定するためのルールを定めたものである。具体的には、図１１に示すようなオープンショーケース１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り、偏差ΔＴが大きくなれば除霜開始、偏差ΔＴが小さくても時間差Δｔが大きくなれば除霜開始、時間的変化量ｄＴが大きくなれば除霜開始等々を定めたものである。
【００７６】
図１２は、図９に示した除霜制御手段が実施する除霜開始判断処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図１２を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。
【００７７】
除霜開始判断処理において除霜制御手段２０′における除霜開始判断手段４０は、吹出温度センサＳ３を通じて吹出空気温度Ｔ１を検出するとともに、出口空気温度センサＳ１を通じて出口空気温度Ｔ２を検出する（ステップＳ５０１）。
【００７８】
吹出空気温度Ｔ１および出口空気温度Ｔ２を検出した除霜開始判断手段４０は、空気温度差算出部４１を通じて温度差（Ｔ１−Ｔ２）を算出し（ステップＳ５０２）、その後、偏差算出部４２を通じて空気温度差算出部４１で算出された温度差（Ｔ１−Ｔ２）についてオープンショーケース１の安定値Ｔ０に対する偏差ΔＴを算出する（ステップＳ５０３）。
【００７９】
偏差ΔＴを算出した除霜開始判断手段４０は、変化量算出部４３を通じて偏差算出部４２で算出された偏差ΔＴの時間的変化量ｄＴを算出する（ステップＳ５０４）。時間的変化量ｄＴを算出した除霜開始判断手段４０は、除霜後経過時間計測部４４を通じて前回の通常除霜を行ってからの経過時間ｔｐを計測し（ステップＳ５０５）、時間差算出部４５を通じて除霜後経過時間計測部４４で計測された経過時間ｔｐと、除霜間隔基準値ｔ０との時間差Δｔを算出する（ステップＳ５０６）。
【００８０】
そして、除霜開始判断手段４０は、ファジィ推論部４７を通じて入力された偏差ΔＴ、時間的変化量ｄＴ、時間差Δｔに基づくファジィ推論により除霜の有無を判定し（ステップＳ５０７）、今回の処理を終了して手順をリターンさせる。
【００８１】
このように本発明の実施の形態３における冷却装置によれば、除霜開始判断手段４０により簡易除霜と通常除霜との開始タイミングをファジィ制御にて実施することが可能になり、簡易除霜処理と通常除霜処理とを必要最低限にすることができる。従って、収容室４の内部温度を上昇させる回数を低減させることができるので、商品に与えるダメージを最低限にすることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように、本発明の冷却装置は、内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置を適用したオープンショーケースを一部断面で示した側面図である。
【図２】図２は、図１に示した蒸発器を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における冷却装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３に示した除霜制御手段が実施する通常除霜処理の内容を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図３に示した除霜制御手段が実施する簡易除霜処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における冷却装置の制御系を示すブロック図である。
【図７】図７は、図６に示した除霜制御手段が実施する通常除霜処理の内容を示すフローチャートである。
【図８】図８は、図６に示した除霜制御手段が実施する簡易除霜処理の内容を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３における冷却装置の制御系を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図９に示した除霜開始判断手段を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、ルール部に定められたルールの一例を示す図表である。
【図１２】図１２は、図９に示した除霜制御手段が実施する除霜開始判断処理の内容を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、一般的なショーケースを一部断面で示した側面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ オープンショーケース
４ 収容室
１１ 冷凍機
１３ 蒸発器
１５ ヒータ
１６ 送風ファン
２０，３０ 除霜制御手段
２１，３１ 設定記憶部
２２，３２ 時間計測部
２３，３３ 通常除霜制御部
２４，３４ 簡易除霜制御部
Ｓ１ 出口空気温度センサ
Ｓ２ 入口冷媒温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関し、より詳細には、内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、通常除霜処理よりも短時間で、かつ収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、一般的なショーケースを一部断面で示した側面図である。図１３に示すように、ショーケースは、前面にガラス扉がないオープンショーケース１００であり、前面が開口した略直方状の断熱筐体として形成された本体キャビネット１００ａと、商品陳列棚５００が配設された収容室４００と、内側ダクト２００および外側ダクト３００と、内側ダクト２００内に設置された蒸発器１３０とが備えられている。尚、内側ダクト２００および外側ダクト３００は、収容室４００の底壁４００ａ、後壁４００ｂおよび天壁４００ｃを連通する態様で形成されている。蒸発器１３０は、配管を通じて膨張弁１２０と冷凍機１１０とに接続されている。図には明示していないが、冷凍機１１０は圧縮機と凝縮器とを備える。圧縮機は、供給された冷媒を圧縮するものである。凝縮器は、圧縮機で圧縮された冷媒を冷却して凝縮させるものである。膨張弁１２０は、凝縮器から供給された冷媒を絞り効果により低圧の状態に断熱膨張させる働きと、内部温度の変化に応じて流量を調整する働きを有するものである。蒸発器１３０は、膨張弁１２０で断熱膨張させた冷媒を蒸発させるものである。
【０００３】
上記構成を有するオープンショーケース１００では、凝縮器で凝縮させた高温高圧の冷媒を、配管を通じて送出し、膨張弁１２０で低温低圧の状態に断熱膨張させて蒸発器１３０に送出し、蒸発器１３０にて冷媒を蒸発させる。蒸発器１３０にて冷媒を蒸発させることにより、蒸発器１３０の周囲にある空気から冷媒へと熱の移動が行われて該空気を冷却する。すなわち、蒸発器１３０の周囲にある空気から熱を奪うことにより空気を冷却する。蒸発器１３０で蒸発した冷媒は、吸入管を通じて冷凍機１１０の圧縮機に送出される。
【０００４】
蒸発器１３０によって冷却された空気は、内側ダクト２００に設けられた送風ファン（図示せず）を作動させることによって、内側ダクト２００を通って吹出口２００ｂから収容室４００下方に向けて吹き出されてエアカーテンを形成し、吸込口２００ａから吸い込まれ再び内側ダクト２００を通って蒸発器１３０に送られる。このようにして内側ダクト２００および収容室４００を循環する空気は、冷気となって循環しながら収容室４００内の商品陳列棚５００上に載置された商品を冷却する。
【０００５】
上記オープンショーケース１００では、冷却運転に伴い蒸発器１３０の表面に霜が付着し（着霜）、時間の経過とともに成長する。このため定期的にヒータ１５０を通電して除霜を行っている。この除霜運転は以下の手順により行う。
【０００６】
まず、冷媒の供給を停止させ、その後に蒸発器１３０下部の風上側すなわち空気入口側に設置されているヒータ１５０を通電して霜を融かし、蒸発器１３０の上部側、すなわち通過する空気の風下側付近に設置された空気温度センサＳが、基準温度以上になったことを検出した時点でヒータ１５０の通電を停止し、蒸発器１３０の水切りのため一定時間送風を行い、その後に冷却運転を再開させる。
【０００７】
この定期的な除霜は通常３０分程度の時間を要するため、この除霜を頻繁に行った場合オープンショーケース１００庫内の温度が上昇し、商品鮮度が落ちてしまう。そこで、上記の定期的な除霜（以下、これを「通常除霜」と呼ぶ）の運転と次の運転との間に、時間の短い除霜（以下、これを「簡易除霜」と呼ぶ）を行う除霜方式を備えたオープンショーケース１００が特許文献１および特許文献２に開示されている。この簡易除霜は、通常除霜と同様に、冷媒の供給を停止させた後に蒸発器１３０の下部に設置されたヒータ１５０を通電することにより行われるが、通常除霜と比べてヒータ１５０の通電時間が５分程度と短く、ヒータ１５０の通電を停止させた後に水切りのための送風を行わずにすぐに冷却運転を再開させる。従って、簡易除霜を行うことによって一時的に庫内の温度は上昇するが、短時間であるために通常除霜ほど温度が高くなることがなく、収容室４００の商品の鮮度に影響を与えることがない。この簡易除霜を、通常除霜の運転と次の運転との間に数回に分けて行うことによって、蒸発器１３０に付着した霜を低減させることができ、通常除霜の運転周期を長大化させることが可能になる。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１９０５８２号公報
【特許文献２】特開２０００−８１２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したオープンショーケース１００では、蒸発器１３０の風下側の位置、つまり風上側に設置してあるヒータ１５０よりも遠い位置に設けた空気温度センサＳのみにより検出される温度に基づいて通常除霜を行っていたので、次のような問題があった。
【００１０】
通常除霜時や簡易除霜時においては、ヒータ１５０により加熱された空気が送風されることにより蒸発器１３０に付着した霜が融解されることになる。しかしながら、このようなヒータ１５０により加熱された空気が送風されることにより蒸発器１３０に付着した霜が一様に融解されるのではなく、ヒータ１５０に近接する部分に付着した霜が最も融解されやすく、ヒータ１５０から最も遠い部分、すなわち蒸発器１３０の風下側の部分に付着した霜は融解されにくい。また、同じくヒータ１５０から遠い部分である蒸発器１３０の両端側上部に付着した霜も融解されにくい。つまり、不均一な着霜が生ずることになる。このような不均一な着霜が生じた状態で、通常除霜を行うと、ヒータ１５０に近接する部分に付着する霜は積極的に融解され、ヒータ１５０に加熱された空気が空気温度センサＳ付近を通過することにより該空気温度センサＳにより基準温度以上と検出される結果、上述したようなヒータ１５０から遠い部分の霜が融解されていなくても除霜が完了したものとして通常除霜が終了してしまう虞れがあった。このように霜が融解せずに融け残ると、残った霜はアイスバンクと呼ばれる非常に融けにくい氷が発生してしまう。
【００１１】
このようなアイスバンクの発生を抑制するために、ヒータ１５０の通電終了を判断するための上記基準温度を高めに設定することもできるが、これでは内部温度の上昇を招来する虞れがあった。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みて、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができる冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷却装置は、内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、前記蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、前記通常除霜処理よりも短時間で、かつ前記収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置において、前記蒸発器の風下側の空気温度を検出する空気温度センサと、前記蒸発器に供給される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、前記蒸発器の風上側の空気を加熱する加熱手段とを備え、前記制御手段は、前記通常除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、前記空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上で、かつ前記冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったときに前記加熱手段を駆動停止させる一方、前記簡易除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させるとともに前記加熱手段を駆動停止させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係る冷却装置は、内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、前記蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、前記通常除霜処理よりも短時間で、かつ前記収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置において、前記蒸発器の風下側の空気温度を検出する空気温度センサと、前記蒸発器に供給される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、前記蒸発器の風上側の空気を加熱する加熱手段とを備え、前記制御手段は、前記通常除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、前記空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上となったときに前記加熱手段を駆動停止させ、かつ前記冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったとき、あるいは前記加熱手段の駆動停止後から決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させる一方、前記簡易除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させるとともに前記加熱手段を駆動停止させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係る冷却装置は、上述した請求項１または請求項２において、前記冷媒温度センサは、前記蒸発器に前記冷媒を導入するための冷媒導入管における前記蒸発器の冷媒入口近傍の温度を検出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項４に係る冷却装置は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、収容室に吹き出される空気温度と、前記空気温度センサにより検出された温度との差を算出する温度差算出手段と、除霜処理毎に除霜が完了してから着霜するまでの安定期間における前記温度差算出手段により算出される差の平均値を算出し安定値として更新・記憶する更新記憶手段と、前記更新記憶手段により記憶される安定値に対する現時点の温度差の偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段により算出される偏差の時間的変化量を算出する変化量算出手段と、前記偏差算出手段により算出される温度差の偏差、並びに変化量算出手段により算出される時間的変化量に基づきファジィ推論により着霜量を推定し、除霜開始タイミングを求める推論部とを備え、前記除霜開始タイミングにより除霜処理開始指令を与えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の冷却装置によれば、制御手段が通常除霜処理を行う場合には、蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに加熱手段を駆動させ、空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上で、かつ冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったときに加熱手段を駆動停止させる一方、簡易除霜処理を行う場合には、蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに冷媒の供給を開始させるとともに加熱手段を駆動停止させるので、霜の融け残りがなく、アイスバンクの発生を抑制することができ、また設定温度を高くする必要がないので、内部温度が上昇することがない。従って、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができるという効果を奏する。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の冷却装置によれば、制御手段が通常除霜処理を行う場合には、蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに加熱手段を駆動させ、空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上となったときに加熱手段を駆動停止させ、かつ冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったとき、あるいは加熱手段の駆動停止後から決められた時間が経過したときに冷媒の供給を開始させる一方、簡易除霜処理を行う場合には、蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに冷媒の供給を開始させるとともに加熱手段を駆動停止させるので、霜の融け残りがなく、アイスバンクの発生を抑制することができ、また設定温度を高くする必要がないので、内部温度が上昇することがない。従って、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができるという効果を奏する。特に、出口空気温度が第１基準温度以上である場合に加熱手段の駆動を停止させるので、除霜時の温度上昇を抑制することができ、商品へのダメージを最小限にすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置を適用したオープンショーケースを一部断面で示した側面図である。ここで例示する冷却装置は、内部に収納した商品を冷却した状態で販売するオープンショーケース１に適用するものである。尚、かかる冷却装置は、複数のオープンショーケース１に適用するものであっても良いが、本実施の形態１においては、説明の便宜上、１つのオープンショーケース１に適用する冷却装置について説明することにする。
【００２１】
オープンショーケース１は、本体キャビネット１ａと、内側ダクト２および外側ダクト３とを備えて構成してある。本体キャビネット１ａは、前面が開口した略直方状の断熱筐体であり、内部に収容室４を有するものである。この収容室４には、商品陳列棚５が上下方向に沿って複数段設けてある。内側ダクト２および外側ダクト３は、それぞれ収容室４を画成する底壁４ａ、後壁４ｂおよび天壁４ｃを連通する態様で形成された通風路であり、内側ダクト２の方が収容室４に近接する側に形成してある。換言すると、外側ダクト３は、内側ダクト２よりも外方側に形成してある。内側ダクト２および外側ダクト３のそれぞれの吸込口２ａ，３ａは、収容室４の前方側下端部分、すなわち本体キャビネット１ａの前面開口の下縁部分に設けてある一方、内側ダクト２および外側ダクト３のそれぞれの吹出口２ｂ，３ｂは、収容室４の前方側上端部分、すなわち本体キャビネット１ａの前面開口の上縁部分に設けてある。
【００２２】
このようなオープンショーケース１に適用される冷却装置は、冷凍機１１、膨張弁１２および蒸発器１３を配管で接続することにより構成してある。冷凍機１１は、オープンショーケース１の外部に配設してあり、図には明示しないが、圧縮機と凝縮器とを備えている。圧縮機は、供給された冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒（ガス冷媒）として凝縮器に与えるためのものである。凝縮器は、圧縮機で高温高圧に圧縮された冷媒を放熱（凝縮）させて高温高圧の冷媒（液冷媒）にさせるものである。膨張弁１２は、配管を通じて冷凍機１１に接続してあり、冷凍機１１から供給された冷媒、すなわち凝縮器で凝縮させた冷媒を（液冷媒）を断熱膨張させて低温低圧の冷媒（液冷媒）にさせるものである。
【００２３】
蒸発器１３は、冷媒導入管１４を通じて膨張弁１２に接続してあり、内側ダクト２の内部に配設してある。この蒸発器１３は、供給された冷媒、すなわち膨張弁１２で断熱膨張させた冷媒を蒸発させることにより内側ダクト２の内部を通過する空気を冷却するためのものである。図２に示すように、本実施の形態における蒸発器１３は、例えば銅パイプ１３ａとアルミフィン１３ｂとからなるフィン付コイル型蒸発器であり、上方側部が冷媒入口１３ｃとなっており、下方側部が冷媒出口１３ｄとなっている。つまり、冷媒入口１３ｃは、冷媒導入管１４内部と連通している。
【００２４】
また、この蒸発器１３の下方部分近傍には、ヒータ１５が配設してあるとともに、図には明示しない送風ファン１６（図３参照）が配設してある。ヒータ１５は、後述する除霜制御手段２０から指令が与えられることにより通電状態になり、周囲空気を加熱する加熱手段である。送風ファン１６は、駆動することにより空気を送出させるものである。
【００２５】
上記蒸発器１３の冷媒出口１３ｄは冷媒導出管１７内部と連通しており、かかる冷媒導出管１７は、上記冷凍機１１に接続してある。つまり、蒸発器１３は、冷媒導出管１７を通じて冷凍機１１に接続してある。蒸発器１３で蒸発させた冷媒（ガス冷媒）は、冷媒導出管１７を通過して冷凍機１１（圧縮機）に供給されることになる。
【００２６】
このような冷却装置では、冷凍機１１（圧縮機）から吐出された高温高圧のガス冷媒が凝縮器において凝縮して（放熱して）高温高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、膨張弁１２に供給され、該膨張弁１２にて断熱膨張されて低温低圧の気液２相冷媒となって、冷媒導出管１７を通じて蒸発器１３の冷媒入口１３ｃに至り、該冷媒入口１３ｃより銅パイプ１３ａ内に進入して蒸発器１３に供給されたことになる。蒸発器１３に供給された気液２相冷媒は、送風ファン１６によって供給された収容室４の内部空気と熱交換し、蒸発して（吸熱して）低温低圧のガス冷媒となることにより収容室４の冷却を行う。蒸発器１３を経たガス冷媒、すなわち銅パイプ１３ａ内を通過して冷媒出口１３ｄに至ったガス冷媒は、冷媒導出管１７を通じて冷凍機１１（圧縮機）に吸入される。
【００２７】
ところで、送風ファン１６が駆動することにより吸込口２ａから内側ダクト２に進入した内部空気（収容室４の内部空気）は、蒸発器１３の周囲を通過する際に冷却され、その後内側ダクト２の吹出口２ｂから下方に向けて吹き出されることによりエアカーテンを形成し、吸込口２ａから再び内側ダクト２に進入して蒸発器１３に送出される。このようにして内側ダクト２および収容室４を循環する内部空気は、冷気となって循環しながら収容室４の商品陳列棚５に載置された商品を冷却することになる。
【００２８】
一方、外側ダクト３内にも図示しないファン（以下、外側ファンと称する）が設けてあり、該外側ファンが駆動することにより、外側ダクト３を通過した空気は、吹出口３ｂから下方に吹き出されてエアカーテンを形成し、吸込口３ａから再び外側ダクト３に進入することになる。この外側ダクト３を通過する空気は、蒸発器１３等により冷却されない非冷空気であり、吹出口３ｂから吹き出されて形成されるエアカーテンは、内側ダクト２を循環する冷気により形成されるエアカーテンを保護するためのものである。
【００２９】
上記オープンショーケース１において、蒸発器１３近傍の風下側の位置には出口空気温度センサＳ１が設けてあるとともに、冷媒導入管１４の冷媒入口１３ｃ近傍部分には入口冷媒温度センサＳ２が設けてある。出口空気温度センサＳ１は、蒸発器１３の風下側の空気温度、すなわち蒸発器１３を通過した直後の空気の温度を検出する検出手段である。入口冷媒温度センサＳ２は、冷媒導入管１４における冷媒入口１３ｃ近傍の温度、すなわち蒸発器１３に供給される直前の冷媒の温度を検出する検出手段である。ここで、入口冷媒温度センサＳ２は、冷媒導入管１４との間に水が溜まるとそれが氷に成長して検出精度を低下させてしまう虞れがあるので、冷媒導入管１４との接触面積を小さくして、水が溜まらないようにすることが好ましい。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態１における冷却装置の制御系を示すブロック図である。この図３に示すように、冷却装置は、その制御系の一つとして除霜制御手段２０を備えている。除霜制御手段２０は、設定記憶部２１と、時間計測部２２と、通常除霜制御部２３と、簡易除霜制御部２４とを備えている。
【００３１】
設定記憶部２１は、種々の情報を予め設定し、かつこれを記憶するものである。より詳細には、蒸発器１３の風下側における空気温度の目標温度（第１基準温度）と、蒸発器１３に供給される直前の冷媒温度の目標温度（第２基準温度）とを予め設定し、かつこれらを記憶するとともに、後述する通常除霜処理における水切り時間、並びに後述する簡易除霜処理の処理時間を予め設定し、かつ記憶するものである。本実施の形態１では、例えば、第１基準温度を７℃、第２基準温度を０℃としている。ここで、第１基準温度および第２基準温度は、蒸発器１３に付着した霜が完全に融解されたと判断するのに必要十分な温度である。また、処理時間は、例えば５分間程度である。
【００３２】
時間計測部２２は、時間を計測するためのものである。通常除霜制御部２３は、通常除霜処理を行う際に膨張弁１２およびヒータ１５の駆動を制御するためのものである。簡易除霜制御部２４は、簡易制御処理を行う際に膨張弁１２およびヒータ１５の駆動を制御するためのものである。
【００３３】
図４は、図３に示した除霜制御手段が実施する通常除霜処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図４を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。
【００３４】
まず、図４に示す通常除霜処理において除霜制御手段２０は、通常除霜制御部２３を通じて膨張弁１２を閉成させ（ステップＳ１０１）、該通常除霜制御部２３を通じてヒータ１５に通電させて駆動させる（ステップＳ１０２）。このように膨張弁１２を閉成させることにより蒸発器１３への冷媒の供給が停止される。また、ステップＳ１０２により、ヒータ１５により加熱された空気は、送風ファン１６により送風される結果、蒸発器１３の周囲を通過することになる。この結果、蒸発器１３に付着した霜が融解されることになる。
【００３５】
ヒータ１５に通電させた除霜制御手段２０は、出口空気温度センサＳ１を通じて蒸発器１３の風下側の空気温度（出口空気温度）を検出するとともに、入口冷媒温度センサＳ２を通じて蒸発器１３に供給される冷媒の温度（入口冷媒温度）を検出する（ステップＳ１０３）。
【００３６】
そして、除霜制御手段２０は、通常除霜制御部２３を通じて出口空気温度が設定記憶部２１に記憶された第１基準温度以上であるか否かを判断し（ステップＳ１０４）、出口空気温度が第１基準温度未満である場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）には、上記ステップＳ１０３の処理を実施する一方、出口空気温度が第１基準温度以上である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）には、入口冷媒温度が設定記憶部２１に記憶された第２基準温度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。
【００３７】
入口冷媒温度が第２基準温度未満である場合（ステップＳ１０５：Ｎ０）には、上記ステップＳ１０３の処理を実施する一方、入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）には、通常除霜制御部２３を通じてヒータ１５の通電を停止、すなわちヒータ１５の駆動を停止させる（ステップＳ１０６）、これと同時に時間計測部２２を通じて時間計測を開始する（ステップＳ１０７）。このステップＳ１０６においてヒータ１５の駆動を停止させることにより霜の融解から融解により生じた水の除去、いわゆる水切りを開始することになる。
【００３８】
そして、ステップＳ１０８で開始した計測時間が所定時間、すなわち設定記憶部２１に記憶された水切り時間を経過したか否かを判断し（ステップＳ１０８）、かかる水切り時間を経過している場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）には、通常除霜制御部２３を通じて膨張弁１２を開成させて（ステップＳ１０９）、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。これにより蒸発器１３に対して冷媒の供給が開始される。
【００３９】
図５は、図３に示した除霜制御手段が実施する簡易除霜処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図５を参照しながら、冷却装置の動作についてさらに説明する。
【００４０】
まず、図５に示す簡易除霜処理において除霜制御手段２０は、簡易除霜制御部２４を通じて膨張弁１２を閉成させる（ステップＳ２０１）。これにより蒸発器１３への冷媒の供給が停止されることになる。
【００４１】
次に、除霜制御手段２０は、簡易除霜制御部２４を通じてヒータ１５に通電させて駆動させ（ステップＳ２０２）、これと同時に時間計測部２２を通じて時間計測を開始する（ステップＳ２０３）。ここで、ヒータ１５により加熱された空気は、送風ファン１６により送風される結果、蒸発器１３の周囲を通過することになる。この結果、蒸発器１３に付着した霜が融解されることになる。
【００４２】
そして、ステップＳ２０３で開始した計測時間が所定時間、すなわち設定記憶部２１に記憶された処理時間を経過したか否かを判断し（ステップＳ２０４）、かかる処理時間を経過している場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）には、簡易除霜制御部２４を通じてヒータ１５の通電を停止、すなわちヒータ１５の駆動を停止させるとともに、膨張弁１２を開成させて（ステップＳ２０５）、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。これにより蒸発器１３に対して冷媒の供給が開始される。
【００４３】
以上説明したような本発明の実施の形態１における冷却装置では、通常除霜処理において、出口空気温度が第１基準温度以上で、かつ入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に、ヒータ１５の駆動を停止させている、つまり、出口空気温度が第１基準温度以上で、かつ入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に蒸発器１３に付着した霜が完全に融解されたものと判断してヒータ１５の駆動を停止させている。より詳細に説明すると、出口空気温度が第１基準温度以上になるということは、少なくともヒータ１５により加熱された熱が蒸発器１３を通過していることを意味しており、空気の通過が霜で阻害されていないことを意味している。また、入口冷媒温度が第２基準温度以上になるということは、最も霜が融け残りやすい位置でも霜が融けたことを意味している。
【００４４】
上述した従来の通常除霜では、出口空気温度のみで判断をしていたため、霜は空気の通過を阻害しない程度に融けていることの判断は行い得たが、完全に霜が融解されていない場合もあり、この場合、融け残った霜が次の除霜処理までの間に成長し、蒸発器１３の冷却能力を低下させてしまう虞れがあった。
【００４５】
このように本発明の実施の形態１における冷却装置によれば、通常除霜処理において、出口空気温度が第１基準温度以上で、かつ入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に、ヒータ１５の駆動を停止させ、簡易除霜処理において、予め決められた処理時間が経過した時点で強制的に終了させているので、霜の融け残りがなく、アイスバンクの発生を抑制することができ、また設定温度を高くする必要がないので、内部温度が上昇することがない。従って、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができる。特に、簡易除霜処理を行うことにより、通常除霜処理の回数を低減させることができ、これにより収容室４に収納される商品に与えるダメージを小さいものにすることができる。
【００４６】
＜実施の形態２＞
図６は、本発明の実施の形態２における冷却装置の制御系を示すブロック図である。尚、以下の説明において、上述した実施の形態１と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００４７】
この図６に示すように、冷却装置は、その制御系の一つとして除霜制御手段３０を備えている。除霜制御手段３０は、設定記憶部３１と、時間計測部３２と、通常除霜制御部３３と、簡易除霜制御部３４とを備えている。
【００４８】
設定記憶部３１は、種々の情報を予め設定し、かつこれを記憶するものである。より詳細には、蒸発器１３の風下側における空気温度の目標温度（第１基準温度）と、蒸発器１３に供給される直前の冷媒温度の目標温度（第２基準温度）を予め設定し、かつこれらを記憶するとともに、後述する通常除霜処理における水切り時間、並びに後述する簡易除霜処理の処理時間を予め設定し、かつ記憶するものである。本実施の形態２では、例えば、第１基準温度を７℃、第２基準温度を０℃としている。ここで、第１基準温度および第２基準温度は、蒸発器１３に付着した霜が完全に融解されたと判断するのに必要十分な温度である。また、処理時間は、例えば５分間程度である。
【００４９】
時間計測部３２は、時間を計測するためのものである。通常除霜制御部３３は、通常除霜処理を行う際に膨張弁１２およびヒータ１５の駆動を制御するためのものである。簡易除霜制御部３４は、簡易制御処理を行う際に膨張弁１２およびヒータ１５の駆動を制御するためのものである。
【００５０】
図７は、図６に示した除霜制御手段が実施する通常除霜処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図７を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。
【００５１】
まず、図７に示す通常除霜処理において除霜制御手段３０は、通常除霜制御部３３を通じて膨張弁１２を閉成させ（ステップＳ３０１）、該通常除霜制御部３３を通じてヒータ１５に通電させて駆動させる（ステップＳ３０２）。このように膨張弁１２を閉成させることにより蒸発器１３への冷媒の供給が停止される。また、ステップＳ３０２により、ヒータ１５により加熱された空気は、送風ファン１６により送風される結果、蒸発器１３の周囲を通過することになる。この結果、蒸発器１３に付着した霜が融解されることになる。
【００５２】
ヒータ１５に通電させた除霜制御手段３０は、出口空気温度センサＳ１を通じて蒸発器１３の風下側の空気温度（出口空気温度）を検出する（ステップＳ３０３）。
【００５３】
そして、除霜制御手段３０は、通常除霜制御部３３を通じて出口空気温度が設定記憶部３１に記憶された第１基準温度以上であるか否かを判断し（ステップＳ３０４）、出口空気温度が第１基準温度未満である場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）には、上記ステップＳ３０３の処理を実施する一方、出口空気温度が第１基準温度以上である場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）には、通常除霜制御部３３を通じてヒータ１５の通電を停止、すなわちヒータ１５の駆動を停止させる（ステップＳ３０５）。
【００５４】
ヒータ１５の駆動を停止させた除霜制御手段３０は、入口冷媒温度センサＳ２を通じて蒸発器１３に供給される冷媒の温度（入口冷媒温度）を検出し（ステップＳ３０６）、その後通常除霜制御部３３を通じて入口冷媒温度が設定記憶部３１に記憶された第２基準温度以上であるか否かを判断し（ステップＳ３０７）、入口冷媒温度が第２基準温度未満である場合（ステップＳ３０７：Ｎｏ）には、上記ステップＳ３０６の処理を実施する一方、入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合（ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）には、膨張弁１２を開成させて（ステップＳ３０８）、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。これにより蒸発器１３に対して冷媒の供給が開始される。
【００５５】
図８は、図６に示した除霜制御手段が実施する簡易除霜処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図８を参照しながら、冷却装置の動作についてさらに説明する。
【００５６】
まず、図８に示す簡易除霜処理において除霜制御手段３０は、簡易除霜制御部３４を通じて膨張弁１２を閉成させる（ステップＳ４０１）。これにより蒸発器１３への冷媒の供給が停止されることになる。
【００５７】
次に、除霜制御手段３０は、簡易除霜制御部３４を通じてヒータ１５に通電させて駆動させ（ステップＳ４０２）、これと同時に時間計測部３２を通じて時間計測を開始する（ステップＳ４０３）。ここで、ヒータ１５により加熱された空気は、送風ファン１６により送風される結果、蒸発器１３の周囲を通過することになる。この結果、蒸発器１３に付着した霜が融解されることになる。
【００５８】
そして、ステップＳ４０３で開始した計測時間が所定時間、すなわち設定記憶部３１に記憶された処理時間を経過したか否かを判断し（ステップＳ４０４）、かかる処理時間を経過している場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）には、簡易除霜制御部３４を通じてヒータ１５の通電を停止、すなわちヒータ１５の駆動を停止させるとともに、膨張弁１２を開成させて（ステップＳ４０５）、今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。これにより蒸発器１３に対しての冷媒の供給が開始される。
【００５９】
以上説明したような本発明の実施の形態２における冷却装置では、通常除霜処理において、出口空気温度が第１基準温度以上である場合に、ヒータ１５の駆動を停止させている。これは、上述したように少なくともヒータ１５により加熱された熱が蒸発器１３を通過していることを意味しており、空気の通過が霜で阻害されていないことを意味している。そして、ヒータ１５の駆動停止後に入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に膨張弁１２を開成させている。これは、ヒータ１５の駆動を停止させても送風ファン１６により暖かい空気を送風させることができ、これにより、蒸発器１３、特に冷媒導入管１４に付着した霜が融解されることになる。
【００６０】
つまり、通常除霜処理においては、出口空気温度が第１基準温度以上である場合にヒータ１５の駆動を停止させているので、上述した実施の形態１に比して、ヒータ１５の駆動を早く停止させることができる。また、入口冷媒温度が第２基準温度以上となるまで膨張弁１２を閉成させているので、最も霜が融け残りやすい位置に付着した霜も完全に融解されたことになる。
【００６１】
このように本発明の実施の形態２における冷却装置によれば、通常除霜処理において、出口空気温度が第１基準温度以上である場合に、ヒータ１５の駆動を停止させ、入口冷媒温度が第２基準温度以上である場合に膨張弁１２を開成させ、簡易除霜処理において、予め決められた処理時間が経過した時点で強制的に終了させているので、霜の融け残りがなく、アイスバンクの発生を抑制することができ、また設定温度を高くする必要がないので、内部温度が上昇することがない。従って、内部温度の上昇を招来することなく、アイスバンクの発生を抑制することができる。特に、出口空気温度が第１基準温度以上である場合にヒータ１５の駆動を停止させるので、上記実施の形態１の場合に比して、除霜時の温度上昇を抑制することができ、商品へのダメージを最小限にすることが可能になる。また、簡易除霜処理を行うことにより、通常除霜処理の回数を低減させることができ、これによっても収容室４に収納される商品に与えるダメージを小さいものにすることができる。
【００６２】
この実施の形態２では、ステップＳ３０７およびステップＳ３０８において、入口冷媒温度が第２基準温度以上であるか否かにより膨張弁１２を開成させていたが、本発明はこれに限定されず、予め決められた時間が経過したか否かによって膨張弁を開成させて蒸発器に対する冷媒の供給を開始させても良い。
【００６３】
＜実施の形態３＞
図９は、本発明の実施の形態３における冷却装置の制御系を示すブロック図である。尚、以下の説明において、上述した実施の形態１と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００６４】
この図９に示すように、冷却装置は、その制御系の一つとして除霜制御手段２０′を備えている。除霜制御手段２０′は、設定記憶部２１と、時間計測部２２と、通常除霜制御部２３と、簡易除霜制御部２４と、除霜開始判断手段４０とを備えている。
【００６５】
除霜開始判断手段４０は、除霜開始タイミングを求めて除霜開始指令を与えるものであり、図１０に示すように、空気温度差算出部４１と、偏差算出部４２と、変化量算出部４３と、除霜後経過時間計測部４４と、時間差算出部４５と、除霜間隔算出部４６と、ファジィ推論部４７と、メンバシップ関数４８と、ルール部４９とを備えている。
【００６６】
空気温度差算出部４１は、吹出空気温度センサＳ３により検出される温度（吹出空気温度Ｔ１）と、出口空気温度センサＳ１により検出される温度（出口空気温度Ｔ２）との差（Ｔ１−Ｔ２）を算出するものである。ここで、吹出空気温度センサＳ３は、収容室４において、内側ダクト２の吹出口２ｂ近傍に配設してあり、吹出口２ｂから吹き出される空気の温度（吹出空気の温度）を検出するものである。
【００６７】
偏差算出部４２は、空気温度差算出部４１を通じて算出された温度差（Ｔ１−Ｔ２）について、当該オープンショーケース１の安定値Ｔ０に対する偏差ΔＴを算出するものである。ここで、安定値Ｔ０とは、当該オープンショーケース１の通常除霜時において求めた固有の値である。すなわち、通常除霜を開始すると、吹出空気温度および出口空気温度が一旦上昇してから下降して安定する。通常、安定するまで約２時間を要し、その後着霜が始まるまでの約１時間が一定に保持される。この間における温度差（Ｔ１−Ｔ２）を通常除霜の度に取り込みその移動平均を安定値Ｔ０としている。
【００６８】
変化量算出部４３は、偏差算出部４２を通じて算出された偏差ΔＴの時間的変化量ｄＴを算出するものである。
【００６９】
除霜後経過時間計測部４４は、前回の通常除霜を行ってから経過時間ｔｐを計測するものである。
【００７０】
時間差算出部４５は、除霜後経過時間計測部４４を通じて計測された経過時間ｔｐと、除霜間隔基準値ｔ０との時間差Δｔを算出するものである。尚、除霜間隔基準値ｔ０は、毎回の除霜間隔の移動平均を用いている。
【００７１】
除霜間隔算出部４６は、外気温度センサＳ４により検出される外気空気温度Ｔ３と、外気湿度センサＳ５により検出される外気湿度Ｈとから外気エンタルピを算出して最適除湿間隔値ｔａを算出するものである。ここで、外気温度センサＳ４および外気湿度センサＳ５は、オープンショーケース１の周囲に設置してある。
【００７２】
尚、上記時間差算出部４５においては、除霜が初回の場合には、除霜間隔算出部４６を通じて算出された最適除湿間隔値ｔａを除霜間隔基準値ｔ０として時間差Δｔを算出する。
【００７３】
ファジィ推論部４７は、入力された各データ、すなわち偏差ΔＴ、時間的変化量ｄＴ、時間差Δｔに基づくファジィ推論により除霜の有無を判定するものである。具体的には、ファジィ推論部４７は、入力された各データと、ルール部４９に定められたルールとに基づいて除霜の有無を判定し、簡易除霜が必要な場合には、簡易除霜開始指令を簡易除霜制御部２４に与える一方、通常除霜が必要な場合には、通常除霜開始指令を通常除霜制御部２３に与えるものである。
【００７４】
メンバシップ関数４８は、ファジィ推論部４７へ入力される各データ、すなわち偏差ΔＴ、時間的変化量ｄＴ、時間差Δｔに対して霜がどれくらいついているか、あるいは除霜するまでにどの位の余裕があるかといった、余裕度または無理度を判断するために用いられる。
【００７５】
ルール部４９は、ファジィ推論部４７にて除霜の有無を判定するためのルールを定めたものである。具体的には、図１１に示すようなオープンショーケース１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り、偏差ΔＴが大きくなれば除霜開始、偏差ΔＴが小さくても時間差Δｔが大きくなれば除霜開始、時間的変化量ｄＴが大きくなれば除霜開始等々を定めたものである。
【００７６】
図１２は、図９に示した除霜制御手段が実施する除霜開始判断処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図１２を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。
【００７７】
除霜開始判断処理において除霜制御手段２０′における除霜開始判断手段４０は、吹出温度センサＳ３を通じて吹出空気温度Ｔ１を検出するとともに、出口空気温度センサＳ１を通じて出口空気温度Ｔ２を検出する（ステップＳ５０１）。
【００７８】
吹出空気温度Ｔ１および出口空気温度Ｔ２を検出した除霜開始判断手段４０は、空気温度差算出部４１を通じて温度差（Ｔ１−Ｔ２）を算出し（ステップＳ５０２）、その後、偏差算出部４２を通じて空気温度差算出部４１で算出された温度差（Ｔ１−Ｔ２）についてオープンショーケース１の安定値Ｔ０に対する偏差ΔＴを算出する（ステップＳ５０３）。
【００７９】
偏差ΔＴを算出した除霜開始判断手段４０は、変化量算出部４３を通じて偏差算出部４２で算出された偏差ΔＴの時間的変化量ｄＴを算出する（ステップＳ５０４）。時間的変化量ｄＴを算出した除霜開始判断手段４０は、除霜後経過時間計測部４４を通じて前回の通常除霜を行ってからの経過時間ｔｐを計測し（ステップＳ５０５）、時間差算出部４５を通じて除霜後経過時間計測部４４で計測された経過時間ｔｐと、除霜間隔基準値ｔ０との時間差Δｔを算出する（ステップＳ５０６）。
【００８０】
そして、除霜開始判断手段４０は、ファジィ推論部４７を通じて入力された偏差ΔＴ、時間的変化量ｄＴ、時間差Δｔに基づくファジィ推論により除霜の有無を判定し（ステップＳ５０７）、今回の処理を終了して手順をリターンさせる。
【００８１】
このように本発明の実施の形態３における冷却装置によれば、除霜開始判断手段４０により簡易除霜と通常除霜との開始タイミングをファジィ制御にて実施することが可能になり、簡易除霜処理と通常除霜処理とを必要最低限にすることができる。従って、収容室４の内部温度を上昇させる回数を低減させることができるので、商品に与えるダメージを最低限にすることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように、本発明の冷却装置は、内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置を適用したオープンショーケースを一部断面で示した側面図である。
【図２】図２は、図１に示した蒸発器を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における冷却装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３に示した除霜制御手段が実施する通常除霜処理の内容を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図３に示した除霜制御手段が実施する簡易除霜処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における冷却装置の制御系を示すブロック図である。
【図７】図７は、図６に示した除霜制御手段が実施する通常除霜処理の内容を示すフローチャートである。
【図８】図８は、図６に示した除霜制御手段が実施する簡易除霜処理の内容を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３における冷却装置の制御系を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図９に示した除霜開始判断手段を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、ルール部に定められたルールの一例を示す図表である。
【図１２】図１２は、図９に示した除霜制御手段が実施する除霜開始判断処理の内容を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、一般的なショーケースを一部断面で示した側面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ オープンショーケース
４ 収容室
１１ 冷凍機
１３ 蒸発器
１５ ヒータ
１６ 送風ファン
２０，３０ 除霜制御手段
２１，３１ 設定記憶部
２２，３２ 時間計測部
２３，３３ 通常除霜制御部
２４，３４ 簡易除霜制御部
Ｓ１ 出口空気温度センサ
Ｓ２ 入口冷媒温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、前記蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、前記通常除霜処理よりも短時間で、かつ前記収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置において、
前記蒸発器の風下側の空気温度を検出する空気温度センサと、
前記蒸発器に供給される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、
前記蒸発器の風上側の空気を加熱する加熱手段と
を備え、
前記制御手段は、前記通常除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、前記空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上で、かつ前記冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったときに前記加熱手段を駆動停止させる一方、前記簡易除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させるとともに前記加熱手段を駆動停止させることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、前記蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、前記通常除霜処理よりも短時間で、かつ前記収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置において、
前記蒸発器の風下側の空気温度を検出する空気温度センサと、
前記蒸発器に供給される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、
前記蒸発器の風上側の空気を加熱する加熱手段と
を備え、
前記制御手段は、前記通常除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、前記空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上となったときに前記加熱手段を駆動停止させ、かつ前記冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったとき、あるいは前記加熱手段の駆動停止後から決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させる一方、前記簡易除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させるとともに前記加熱手段を駆動停止させることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
前記冷媒温度センサは、前記蒸発器に前記冷媒を導入するための冷媒導入管における前記蒸発器の冷媒入口近傍の温度を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
収容室に吹き出される空気温度と、前記空気温度センサにより検出された温度との差を算出する温度差算出手段と、
除霜処理毎に除霜が完了してから着霜するまでの安定期間における前記温度差算出手段により算出される差の平均値を算出し安定値として更新・記憶する更新記憶手段と、
前記更新記憶手段により記憶される安定値に対する現時点の温度差の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差算出手段により算出される偏差の時間的変化量を算出する変化量算出手段と、
前記偏差算出手段により算出される温度差の偏差、並びに変化量算出手段により算出される時間的変化量に基づきファジィ推論により着霜量を推定し、除霜開始タイミングを求める推論部と
を備え、
前記除霜開始タイミングにより除霜処理開始指令を与えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。
【請求項１】
内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、前記蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、前記通常除霜処理よりも短時間で、かつ前記収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置において、
前記蒸発器の風下側の空気温度を検出する空気温度センサと、
前記蒸発器に供給される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、
前記蒸発器の風上側の空気を加熱する加熱手段と
を備え、
前記制御手段は、前記通常除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、前記空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上で、かつ前記冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったときに前記加熱手段を駆動停止させる一方、前記簡易除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させるとともに前記加熱手段を駆動停止させることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
内部に配設した蒸発器に供給された冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却させ、冷却された空気を導入して収容室の内部を冷却するものであって、前記蒸発器に付着した霜を完全に除去することを目的に行う通常除霜処理と、前記通常除霜処理よりも短時間で、かつ前記収容室の内部温度が変化しない程度に霜の除去を行う簡易除霜処理とを制御する制御手段を備えた冷却装置において、
前記蒸発器の風下側の空気温度を検出する空気温度センサと、
前記蒸発器に供給される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、
前記蒸発器の風上側の空気を加熱する加熱手段と
を備え、
前記制御手段は、前記通常除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、前記空気温度センサにより検出される空気温度が予め決められた第１基準温度以上となったときに前記加熱手段を駆動停止させ、かつ前記冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度が予め決められた第２基準温度以上となったとき、あるいは前記加熱手段の駆動停止後から決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させる一方、前記簡易除霜処理を行う場合には、前記蒸発器への冷媒の供給を停止させるとともに前記加熱手段を駆動させ、予め決められた時間が経過したときに前記冷媒の供給を開始させるとともに前記加熱手段を駆動停止させることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
前記冷媒温度センサは、前記蒸発器に前記冷媒を導入するための冷媒導入管における前記蒸発器の冷媒入口近傍の温度を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
収容室に吹き出される空気温度と、前記空気温度センサにより検出された温度との差を算出する温度差算出手段と、
除霜処理毎に除霜が完了してから着霜するまでの安定期間における前記温度差算出手段により算出される差の平均値を算出し安定値として更新・記憶する更新記憶手段と、
前記更新記憶手段により記憶される安定値に対する現時点の温度差の偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差算出手段により算出される偏差の時間的変化量を算出する変化量算出手段と、
前記偏差算出手段により算出される温度差の偏差、並びに変化量算出手段により算出される時間的変化量に基づきファジィ推論により着霜量を推定し、除霜開始タイミングを求める推論部と
を備え、
前記除霜開始タイミングにより除霜処理開始指令を与えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２６７６７８（Ｐ２００８−２６７６７８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１０２７３（Ｐ２００７−１１０２７３）
【出願日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
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