収納装置およびその温度制御方法
【課題】陳列室内の温度を安定に制御できるショーケースを提供する。
【解決手段】陳列室３と、供給ダクト２１と、吸引ダクト２２と、吸引ダクト２２と供給ダクト２１とを接続し、エバポレータ３１と、送風用のファン３２とを少なくとも内蔵した接続ダクト２３とを有するショーケース１において、冷気Ａの風量Ｆを検出する風速計３７を設置し、風量Ｆが減ると送風用のファン３２の出力を上げるファン制御を行う。冷気の風量の減少を抑制することにより、陳列室内の温度を安定に制御できる。
【解決手段】陳列室３と、供給ダクト２１と、吸引ダクト２２と、吸引ダクト２２と供給ダクト２１とを接続し、エバポレータ３１と、送風用のファン３２とを少なくとも内蔵した接続ダクト２３とを有するショーケース１において、冷気Ａの風量Ｆを検出する風速計３７を設置し、風量Ｆが減ると送風用のファン３２の出力を上げるファン制御を行う。冷気の風量の減少を抑制することにより、陳列室内の温度を安定に制御できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商品を冷却または冷凍した状態で展示するのに適したショーケースなどの収納装置およびその温度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ショーケースの庫内温度制御装置であって、温度センサにより庫内温度を検出し、庫内温度の設定値に対して上下に所定の幅で設定されたサーモディファレンシャルとの比較結果により電磁弁の弁駆動部を介して冷凍サイクル内の電磁弁の開閉駆動を制御することが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、ショーケースの内、オープンショーケースは前面にある開口部、平型ショーケースは上面にある開口部からの熱の侵入が大きく、庫内温度を直接検出して温度制御を行うことは極めて不安定であることが記載されている。そこで、実際に商品が収納される庫内とは隔てられ、外部からの温度影響の少ない冷気通路内に温度センサを挿入して庫内に吐出される吐出冷気の温度を検出し、この吐出冷気の温度と設定温度とを比較して圧縮機を制御し、温度制御をすることが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２０７２４６号公報
【特許文献２】特開２００５−３３７６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オープンショーケースのようにエアーカーテンを形成する必要のある収納装置、陳列室内の温度分布を小さくするために冷風を循環させる必要のある収納装置などにおいては、室内温度が設定値以下になっても冷気の供給を停止することはできない。したがって、圧縮機のオンオフあるいは冷媒の流量調整により、冷却ユニットであるエバポレータの冷却能力を制御する。エバポレータに着霜あるいは着氷した状態になると圧力損失が増大するので、エバポレータを通過する風量が低下し、吐出冷気の温度が下がる可能性がある。そのようなときは、吐出冷気の温度で温度制御しようとすると、ますます風量を絞るか、冷凍サイクルの能力を下げるようになるので、庫内の温度を維持することができなくなる可能性がある。一方、庫内温度で温度制御しようとすると、庫内温度が上がると冷気の温度を下げるためにエバポレータの冷却能力を上げるので、着霜が進み、冷気の風量が低下する。したがって、庫内の温度の維持が難しくなり、また、除霜までの時間が短くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの態様は、商品を冷蔵および／または冷凍した状態で陳列するための陳列室と、陳列室へ冷気を供給するための冷却ユニットおよび送風用のファンを少なくとも内蔵したダクトシステムと、陳列室へ冷気を供給する冷気供給モードと、冷却ユニットの除霜を行う除霜モードとを繰り返す制御機能を含む制御ユニットとを有する収納装置である。制御ユニットは、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力が、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくなるように制御するファン制御機能を備えている。送風用のファンの出力を上げる１つの方法は、ファンの回転数を上げることである。送風用のファンの出力を上げる他の方法の１つは、複数の送風用のファンを用意し、ファンの稼動台数を増やすことである。ファンの吸込み側および／または吹出し側の流量制御要素、例えば、ダンパーの開度を制御することにより、送風用のファンの出力を上げることも可能である。
【０００６】
冷却ユニットに着霜すると、送風用のファンの出力が一定であれば、圧力損失が増大する。したがって、冷気供給モードの終了時にダクトシステムから供給される冷気の風量は、冷気供給モードの開始時の風量よりも小さくなる。また、冷却ユニットを通過する風量が減ると冷気の温度は低下する。したがって、単に冷気の温度を一定にしようとすると、陳列室の温度は上昇する。また、陳列室の温度を一定にしようとすると、冷気の温度を下げる必要があるので、着霜が進む。
【０００７】
この収納装置においては、ファン制御機能により、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力を、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくする。したがって、冷気供給モードの終了時にダクトシステムから供給される冷気の風量が、冷気供給モードの開始時の風量よりも小さくなることを防止できる。このため、冷気の温度を一定にする制御により、陳列室の温度を維持しやすい。また、陳列室の温度を一定にする制御であれば、冷却ユニットの冷却能力を大きく変動させる必要がなくなるので、着霜の進行を遅くでき、除霜のタイミングを遅らせて、冷気を供給するサービス時間を延長できる。
【０００８】
陳列室の空気の全部あるいは一部を冷却し、冷風として陳列室に戻す冷気循環タイプの収納装置において、冷却ユニットの冷却能力を制御する１つの方法は、吸気温度を制御要素（ターゲット）とするものである。ダクトシステムは、陳列室から空気を吸引するための吸引ダクトと、吸引ダクト内の吸気の温度を検出するための温度センサとを備え、制御ユニットは、温度センサの検出温度により冷却ユニットの冷却能力を制御する機能を、さらに、備えていることが好ましい。
【０００９】
ファン制御機能により、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力を、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくするための１つの形態は、サービス時間により送風用のファンの出力を変えることである。すなわち、ファン制御機能は、冷気供給モードの経過時間により、送風用のファンの出力を上げることができる。
【００１０】
ファン制御機能により、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力を、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくするための他の１つの形態は、冷気の風量を検出し、それにより送風用のファンの出力を変えることである。すなわち、収納装置に、冷却ユニットの下流側の風量を検出するためのセンサを設けることにより、ファン制御機能は、センサにより検出される風量が一定になるように、送風用のファンの出力を上げることができる。風量を検出するためのセンサは、例えば、風速計であり、ピトー管などの風圧（差圧）を測定するもの、風車の回転数を測定するものなどがある。
【００１１】
このファン制御機能においては、経過時間（サービス時間）または風量の減少により、送風用のファンの出力を連続的に制御しても良く、送風用のファンの出力を段階的に上げても良い。送風用のファンの出力を段階的に制御した方が、このファン制御機能と、吸気温度により冷却ユニットの冷却能力を制御する機能とを協調させ易い。
【００１２】
冷却ユニットは、複数の管部を含むエバポレータを備えており、長手方向および周方向に断続した形状の間欠型のフィンがそれぞれの管部の半径方向に突き出ているものであることが好ましい。このような管は、スパインフィン型チューブとも称されており、霜あるいは氷は、フィンの先端に付着し、成長する。したがって、プレートフィンあるいはコルゲートフィンのように、フィンの間が氷で詰まる可能性は少なく、送風用のファンの出力を上げることにより、風量を改善し易く、除霜までのサービス期間を確保し易い。
【００１３】
また、このファン制御機能は、陳列室の一部が開口になったオープンショーケースに適している。その一形態は、陳列室の上方が開口した、陳列室の断面がほぼコ字形の平型のショーケースである。このショーケースにおいては、ダクトシステムに含まれる供給ダクトの供給口および吸引ダクトの吸引口は、陳列室の対峙する壁の上部に配置されている。
【００１４】
本発明の他の態様の１つは、陳列室へ冷気を供給する冷気供給モードと、冷却ユニットの除霜を行う除霜モードとが繰り返して行なわれる、上記の収納装置の温度制御方法である。この制御方法は、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力が、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくなるように制御するファン制御工程を有する。上述したように、ファン出力を上げることにより、風量を元に戻すようにしたり、風量を上げることにより、収納装置の温度制御特性を改善できる。また、ファン出力を上げ、冷気の風量を確保することにより、オープンショーケースにおいてはエアーカーテンの状態を改善できる。このため、陳列室内の状態を改善でき、陳列している商品の品質劣化を防止できる。
【００１５】
この温度制御方法は、吸引ダクト内の吸気温度を検出する温度センサの検出温度により冷却ユニットの冷却能力を制御する工程を、さらに有することが望ましい。また、この冷却ユニットの冷却能力を制御する工程との協調制御を行い易いという点で、ファン制御工程では、温度差が所定の値より大きくなることにより送風用のファンの出力を段階的に上げることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に、本発明の実施形態に係る収納装置の概略構成を断面図により示している。この収納装置１は、アイスクリーム、冷凍食品などを収納および陳列販売するのに適したオープンタイプの冷凍ショーケースであり、床置き型で上部が開口２になった平型（平らな直方体状）のハウジング１０を有し、このハウジング１０の中央が、上方が開いた断面がほぼコ字形の陳列室（貯蔵空間、収納領域、収納庫）３となっている。ショーケース１は、さらに、陳列室３に対し冷気Ａを供給し、陳列室３から空気Ｂを吸引するダクトシステム２０を備えており、このダクトシステム２０は、陳列室３を構成する内壁５と、ハウジング１０との間に配置されている。
【００１７】
ダクトシステム２０は、陳列室３に冷気（給気）Ａを供給するための供給ダクト２１と、陳列室３から空気（吸気）Ｂを吸引するための吸引ダクト２２と、吸引ダクト２２と供給ダクト２１とを接続する接続ダクト２３とを備えている。接続ダクト２３には、吸気Ｂを冷却するための冷却ユニットであるエバポレータ３１と、ダクトシステム２０により陳列室３に冷気Ａを供給するための送風用のファン（送風ファン）３２とが内蔵されている。送風用のファン３２はモータ３２ｍにより駆動され、モータ３２ｍの回転数を変えることにより風量を制御できるようになっている。接続ダクト２３は、陳列室３を構成する内壁５の底部５ｂの反対側に、底部５ｂに沿って延びており、供給ダクト２１および吸引ダクト２２は、内壁５の側部（側壁）５ａおよび５ｃに沿って立ち上がっている。そして、供給ダクト２１および吸引ダクト２２は、対峙する側壁５ａおよび５ｃの上部に設けられた供給口２５および吸引口２６にそれぞれ繋がり、冷気Ａを供給し、陳列室３から空気Ｂを吸い込むことにより、陳列室３の上部開口にエアーカーテンを形成できるようになっている。また、供給ダクト２１の内部には、風量を測定するための風速計（ピトー管）３７が配置されており、吸引ダクト２２の内部の吸引口２６の近傍には吸気Ｂの温度を測定するための温度センサ３４が配置されている。
【００１８】
ショーケース１は、さらに、接続ダクト２３の下側に配置された排熱部４０を有する。排熱部４０は、エバポレータ３１に供給される冷媒を圧縮するためのコンプレッサ４１と、圧縮された冷媒を冷却するためのコンデンサ４２と、外気を導入してコンデンサ４２を冷却するための放熱用のファン４３とを備えている。また、排熱部４０には、ドレンを自己蒸発するためのドレンパン４４が設けられており、接続ダクト２３からドレン管３９を介してドレンを受け入れられるようになっている。
【００１９】
ショーケース１は、さらに、接続ダクト２３の底面２３ｂに配置された除霜用の電気ヒータ３３ａおよび３３ｂを有する。電気ヒータ３３ａは、接続ダクト２３の底面２３ｂの中のエバポレータ３１の下側になる領域に配置されている。電気ヒータ３３ｂは、接続ダクト２３の底面２３ｂの中の、送風ファン３２の上流に配置されている。接続ダクト２３の底面２３ｂのエバポレータ３１の下側は、エバポレータ３１で発生した霜あるいは氷が堆積しやすい領域である。特に、陳列室３の一部が開口２になったオープンタイプのショーケース（オープンショーケース）においては、開口２にエアーカーテンを形成するが、その際に、吸気Ｂとして冷気Ａのみではなく外気も吸い込む。このため、外気に含まれる湿分が霜あるいは氷となってエバポレータ３１などに付着したり堆積したりする。付着した霜あるいは氷は、熱伝達の妨げになり、また、ダクト内の開口面積を減らすために圧力損失が発生し、陳列室３へ供給される冷気Ａの風量が低下する要因となる。したがって、風量の低下が著しくなるなどの条件により、および／または定期的に、霜および／または氷を除去する除霜運転を行なう必要がある。
【００２０】
図２に、ショーケース１の冷媒サイクルと制御構成とを示している。ショーケース１は、コンプレッサ４１、コンデンサ４２、エバポレータ３１を含む冷媒サイクル４５を有する。この冷媒サイクル４５は、さらに、コンプレッサ４１により圧縮され、コンデンサ４２により冷却された冷媒を膨張してエバポレータ３１に供給するための膨張弁４６と、コンプレッサ４１により圧縮され、コンデンサ４２により冷却される前の冷媒（ホットガス）をエバポレータ３１に導くためのホットガスバイパス弁３５とを備えている。ホットガスバイパス弁３５は、エバポレータ３１を除霜する際に開になり、冷気を供給する通常のサービス状態では閉である。
【００２１】
ショーケース１は、さらに、送風用のファン３２（ファンモータ３２ｍ）、コンプレッサ４１、排熱用のファン４３、ホットガスバイパス弁３５、電気ヒータ３３ａおよび３３ｂを制御する機能を備えた制御ユニット５０を有する。この制御ユニット５０は、さらに、風速計３７と、温度センサ３４に接続されている。このため、制御ユニット５０は、冷気Ａの風量Ｆ、吸気Ｂの温度ｔｂを参照して、上記の各機器の制御を行うことができる。
【００２２】
制御ユニット５０は、冷気供給モードの制御を行う冷気供給制御機能５１と、除霜モードの制御を行う除霜制御機能５２とを含む。冷気供給モードにおいては、図２に示すように、送風用のファン３２、排熱用のファン４３およびコンプレッサ４１がオンになり、ホットガスバイパス弁３５が閉になり、電気ヒータ３３ａおよび３３ｂはオフとなる。したがって、送風用のファン３２の吸引力により吸引口２６から吸い込まれた空気Ｂは、吸引ダクト２２を介して接続ダクト２３に導かれ、エバポレータ３１により冷却される。そして、冷却された空気（冷気、冷風）Ａは、供給ダクト２１を通って供給口２５から陳列室３に供給され、陳列室３を冷却する。冷気Ａは、また、吸気Ｂとして吸込口２６から吸い込まれることにより、開口２にエアーカーテンを形成する。
【００２３】
冷気供給制御機能５１は、さらに、ファン制御機能５５と、コンプレッサ制御機能５６とを含む。ファン制御機能５５は、風量Ｆにより、ファンモータ３２ｍの回転数を変えて、送風ファン３２の出力を制御する。具体的には、風量Ｆが設定値Ｆ０以下になると、ファンモータ３２ｍの回転数を段階的に上げて、送風ファン３２の出力を段階的に向上する。エバポレータ３１が着霜あるいは着氷することにより圧力損失が増加したときに、送風ファン３２の出力を上げることにより、ダクトシステム２０から陳列室３に供給される冷気Ａの風量を確保したり、増やしたりすることができる。
【００２４】
コンプレッサ制御機能５６は、吸気温度ｔｂにより、コンプレッサ４１をオンオフし、エバポレータ３１の冷却能力を制御する。具体的には、吸気温度ｔｂが設定値（ＴＢ−Ｔｂ）またはそれ以下であると、コンプレッサ４１をオフし、吸気温度ｔｂが設定値ＴＢまたはそれ以上であると、コンプレッサ４１をオンにする。コンプレッサ制御機能５６は、吸気温度ｔｂを制御対象として、上下に幅（サーモディファレンシャル）Ｔｂを設定してコンプレッサ４１をオンオフ制御する機能である。
【００２５】
除霜モードにおいては、除霜制御機能５２が送風ファン３２を停止すると共に、排熱用のファン４３およびコンプレッサ４１を駆動し、ホットガスバイパス弁３５を開いてエバポレータ３１を加熱する。さらに、電気ヒータ３３ａおよび３３ｂをオン（通電）することにより接続ダクト２３の底面２３ｂなどの着霜または着氷が発生しやすい場所を加熱する。エバポレータ３１に付着および／または堆積していた霜あるいは氷は融けてドレン化される。これらのドレンは、接続ダクト２３の底面２３ｂを通り、ドレン管３９を介してドレンパン４４に回収される。また、吸引ダクト２２および接続ダクト２３に付着および／または堆積していた霜あるいは氷も融けてドレン化される。この際、送風ファン３２は停止しているので、吸引ダクト２２、接続ダクト２３および供給ダクト２１を含むダクトシステム２０の内部の空気の流れ（強制的な流れ）は止まり、陳列室３にはダクトシステム２０からは冷風も温風も供給されない。
【００２６】
除霜モードにおいては、除霜制御機能５２は、所定の時間、たとえば、１５分程度、上記の制御により霜および／または氷を溶かす。その後、除霜制御機能５２は、コンプレッサ４１を停止すると共に、ホットガスバイパス弁３５を閉じ、電気ヒータ３３ａおよび３３ｂをオフし、送風ファン３２を駆動して、２分間程度水切りを行う。その後、再び、冷気供給モードに移行する。これにより、ダクトシステム２０から冷風Ａが陳列室３に供給され、陳列室３が冷却される。このショーケース１は、８時間の冷気供給モードと、水切りを含めて１７分程度の除霜モードとを繰り返し、陳列室３の内部を低温に維持する。
【００２７】
図３に、ショーケース１における温度制御をフローチャートにより示している。ショーケース１が起動すると、冷気供給制御機能５１は、ステップ７１の初期設定において、サービス時間（冷気供給モードの経過時間）Ｗを計測するタイマーをリセットし、コンプレッサ４１をオンし、冷却ユニットであるエバポレータ３１に冷媒を供給する。さらに、冷気供給制御機能５１は、ファンモータ３２ｍの回転数を低速度にセットして、ファンモータ３２ｍをオンし、ダクトシステム２０から陳列室３に対して冷風Ａを供給するサービスを開始する。
【００２８】
ステップ７２において、冷気供給モードが所定のサービス時間Ｗ（例えば８時間）経過すると、ステップ７３において、除霜モードに移行し、除霜制御機能５２が動作する。除霜モードへ移行するタイミングは、サービス時間Ｗで管理しても良く、供給ダクト２１から供給される冷気Ａの風量低下などの要素により管理しても良い。後述するように、ファン制御機能５５は、冷気の風量Ｆが設定値Ｆ０以下になると、送風ファン３２の出力を段階的（１段または多段）に上げて風量を増すように制御する。しかしながら、送風ファン３２の出力が最大にセットされているにも関わらず、冷気の風量Ｆが設定値Ｆ０以下になると、除霜モードに移行するようにしても良い。
【００２９】
除霜制御機能５２は、送風ファン３２を停止し、ホットガスバイパス弁３５をオープンし、各ヒータ３３ａおよび３３ｂをオンにする。所定の除霜時間、例えば１５分が経過すると、所定の時間、例えば２分間水切りを行う。その後、冷気供給モードのサービス時間（経過時間）Ｗを計測するタイマーをリセットし、冷気供給モードに移行する。すなわち、冷気供給制御機能５１が、コンプレッサ４１をオンし、ファンモータ３２ｍの回転数を低速度にセットして駆動し、冷風の供給を再開する。
【００３０】
ステップ７４において、吸気温度ｔｂが設定温度（ＴＢ−Ｔｂ）以下になると、ステップ７５において、コンプレッサ制御機能５６は、コンプレッサ４１をオフする。これにより、冷却ユニットであるエバポレータ３１への冷媒の供給が停止し、冷却ユニットの冷却能力を低下させ、陳列室３の室内温度が低くなりすぎるのを防止する。
【００３１】
ステップ７６において、吸気温度ｔｂが設定温度ＴＢ以上になると、ステップ７７において、コンプレッサ制御機能５６は、コンプレッサ４１をオンにする。これにより、冷却ユニットであるエバポレータ３１への冷媒の供給が再開されるので、冷却ユニットの冷却能力が上がる。したがって、陳列室３の室内温度が高くなりすぎるのを防止できる。
【００３２】
ステップ７８において、冷気Ａの風量Ｆが設定風量Ｆ０以下になると、ステップ７９において、ファン制御機能５５は、ファンモータ３２ｍの回転数を１段階上げる。これにより送風ファン３２の出力が一段階上がり、エバポレータ３１を通過する風量が増加する（ファン制御工程）。
【００３３】
例えば、エバポレータ３１に着霜あるいは着氷（以降では、着氷も含めて着霜と呼ぶ）することにより圧力損失が増加し、エバポレータ３１を通過する風量が低下する。これにより、冷気Ａの温度が下がり、風量Ｆも減る。この状態では、冷気Ａの供給量が減っているので、時間が経過すると陳列室３の温度が上昇し、吸気温度ｔｂも上昇する。
【００３４】
ファン制御機能５５を動作させずに、コンプレッサ制御機能５６だけで温度制御を行うと、冷気Ａの供給量（風量）の減少により、吸気温度ｔｂが下がり難くなる。このため、コンプレッサ制御機能５６により、コンプレッサ４１はオンオフを繰り返さなくなり、連続運転になり易いので、エバポレータ３１への着霜が進行する。このため、冷気Ａの風量Ｆがさらに低下し、陳列室３の温度は上昇し、陳列室３に収納されている商品の温度も上昇するので、品質が劣化する。この状態を解消するためには除霜する必要があり、頻繁に除霜を繰り返すことになると、陳列室３の温度変化が大きくなりやすく、商品の品質の維持が難しくなる。さらに、コンプレッサ４１が連続運転になりやすく、また、除霜に消費する電力も増加するので、消費電力が増加しやすい。
【００３５】
これに対し、ファン制御機能５５を動作させると、冷気の風量Ｆが減少すると、ファンモータ３２ｍの回転数が上がり、冷気Ａの供給量（風量）の減少が抑制される。あるいは、冷気Ａの風量Ｆを増加させることもできる。冷気Ａの風量Ｆを増加することにより、冷気の温度（冷気温度）ｔａは上がり、吸気温度ｔｂは下がる。吸気温度ｔｂが下がるので、コンプレッサ制御機能５６は、コンプレッサ４１のオンオフを繰り返して、陳列室３の温度を制御する。エバポレータ３１への着霜の進行は遅くなり、冷気Ａの風量Ｆが再び低下するのを抑制できる。したがって、長時間にわたり、陳列室３の温度上昇を早期に抑制でき、商品の品質を維持し易い。また、除霜の間隔を延ばし、冷風Ａを連続して供給できる時間が長くなり、その間、コンプレッサ４１をオンオフ制御できるので、消費電力も低減できる。
【００３６】
図４に、エバポレータ３１の一部の構成を拡大し、断面図により示している。エバポレータ３１は、スパインフィン６４を備えたチューブ（スパインフィンチューブ）６９を、接続ダクト２３を横断する方向に折り曲げて複数の管部６６を形成したスパインフィン型の熱交換器である。したがって、それぞれのチューブ本体６２からは、長手方向および周方向に断続した形状のスパインフィン６４が半径方向に突き出ている。スパインフィンチューブ６９は、板材に切れ目を入れて短冊状に形成し、板材をΠ状に折り曲げた帯状部材をフィン６４としてチューブ本体６２に螺旋状に巻きつけて接合することにより製造できる。
【００３７】
スパインフィン６４の間隔は、根元（チューブ本体６２の側）は狭く、先端は広くなっている。したがって、スパインフィンチューブ６９を採用したエバポレータ３１では、着霜または着氷が進んでも、フィン６４の先端が広がっているので閉塞し難く、冷気Ａの風量Ｆが急激に低下することは少ない。また、霜または氷による目詰まりが急激に進行し難いので、送風ファン３２の出力を上げて風量Ｆを増加させることにより、所望の冷気Ａの風量Ｆを確保または増加させることができる。したがって、上記のファン制御機能５５と相まって、除霜の間隔を延ばし、冷風の供給時間（サービス時間）を長くすることができる。
【００３８】
図５に、ショーケース１における温度制御の異なる実施形態をフローチャートにより示している。この温度制御方法（制御方式）においては、冷気Ａの風量Ｆを測定する変わりに、冷気供給モードの経過時間（サービス時間）Ｗにより、送風ファン３２の出力を上げ、風量Ｆの減少を抑制する。図５に示した制御方法において、ステップ７１からステップ７７は、図３に示した制御方法と同じである。
【００３９】
ステップ８０において、ファン制御機能５５は、サービス時間Ｗが設定時間Ｗ０以上になると、ステップ７９において、ファン制御機能５５は、ファンモータ３２ｍの回転数を１段階上げる。これにより送風ファン３２の出力が一段階上がり、エバポレータ３１を通過する風量が増加する（ファン制御工程）。
【００４０】
冷気供給−除霜を繰り返すショーケース１において、設置場所が変わらず、収納している商品が変わらなければ、エバポレータ３１の着霜が進行する状態は大きな変化がないのが一般的である。ショーケース１の設置場所は、空調されている店内であり、空調の設定が変わらなければ四季を通じてショーケース１の周りの環境にそれほど大きな変化は生じない。また、昼夜により照明負荷などの熱負荷の条件が変わるとしても、冷気供給−除霜のサイクルを２４時間サイクルにあわせることは可能である。また、陳列室３に収納される商品により陳列室３の条件は変わり、特に商品が冷蔵用または冷凍用かにより、陳列室３の条件は大きく変わる。しかしながら、陳列される商品がある程度決まり、商品が補給されるタイミングも２４時間のサイクルで決まるので、冷気供給−除霜のサイクルを２４時間サイクルに合わせることで、冷気供給モードにおける着霜の進行状況は予想がつき易い。
【００４１】
したがって、この温度制御方法では、サービス時間Ｗにより風量Ｆの変化を予測し、風量Ｆを回復させることが望ましいタイミングを設定時間Ｗ０としてセットし、送風ファン３２の出力を制御している。したがって、風速計３７などの風量を測定するためのセンサを省くことができる。そして、図３に基づき説明したように、陳列室３の条件を安定させることができ、商品の品質の低下を防止でき、さらに、サービス時間Ｗを延長できる。
【００４２】
なお、上記では、ファン制御機能５５によりファンモータ３２ｍの回転数を上げる（速くする）ことにより送風ファン３２の出力を上げている。送風ファン３２の出力を制御するシステムはこれに限定されない。ファンモータ３２ｍの回転数を変える代わりに、流体継手などを用いて送風ファン３２の回転数を制御しても良い。また、複数の送風ファン３２を設置して、送風ファン３２の稼動台数を変えることにより、送風ファン３２の実質的な合計の出力を制御しても良い。さらに、ダンパー、ベーンなどの風量を制御するための要素をダクトシステム２０の適当な箇所に設置しても良い。
【００４３】
また、上記のファン制御機能５５は、送風ファン３２の出力を１段階に限らず、多段階に変えても良い。風量Ｆが設定値Ｆ０以下になる都度、段階的に送風ファン３２の出力を上昇させることができる。また、ファン制御機能５５は、冷気Ａの風量Ｆが一定になるように、送風ファン３２の出力を連続的に制御しても良い。しかしながら、吸気温度ｔｂによりコンプレッサ制御機能５６がコンプレッサ４１をオンオフ制御することにより、送風ファン３２の出力が脈動する可能性がある。したがって、ファン制御機能５５と、コンプレッサ制御機能５６とを協調制御するには、送風ファン３２の出力は段階的に変えることが好ましい。
【００４４】
また、上記のショーケース１では、エバポレータ３１を冷却ユニットとし、エバポレータ３１に冷媒を供給するコンプレッサ４１をコンプレッサ制御機能５６によりオンオフ制御することにより冷却ユニットの冷却能力を制御している。コンプレッサ４１をオンオフ制御する代わりに、バルブなどによりエバポレータ３１への冷媒の供給量を制御したり、冷媒の供給をオンオフ制御しても良い。また、エバポレータ３１を複数設けて、冷媒が供給されるエバポレータの数を制御しても良い。さらに、小型のショーケース１においては、エバポレータ３１の代わりに、ペルチェ素子により吸熱するタイプの冷却ユニットを採用することも可能である。この場合は、ペルチェ素子ユニットの稼動台数を制御したり、ペルチェ素子に印加される電圧を制御することにより冷却能力を制御できる。
【００４５】
さらに、上記では、平型のオープンショーケースを例に本発明を説明しているが、平型に限らず、正面あるいは背面が開放されたオープンショーケースであっても良い。さらに、ドアなどにより開閉可能な陳列室（収納室、貯蔵室）を備えたクローズドタイプ、あるいは半クローズドタイプの冷蔵あるいは冷凍ショーケースに対しても本発明を適用できる。その結果、陳列室内の温度変化を抑制でき、陳列室内に収納された商品の品質劣化を未然に防止できる。また、除霜間隔を長く、冷風の供給時間を長く設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】平型のショーケースの概略構成を示す断面図。
【図２】図１に示すショーケースの冷媒サイクルおよびシステム構成を示す図。
【図３】図１に示すショーケースの温度制御方法を示すフローチャートである。
【図４】エバポレータの構成を拡大して示す断面図。
【図５】ショーケースの温度制御方法の異なる例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１ ショーケース、 ３ 陳列室（収納領域）、 ５ 陳列室の内壁
１０ ハウジング
２０ ダクトシステム、 ２１ 供給ダクト、 ２２ 吸引ダクト、 ２３ 接続ダクト
２５ 供給口、 ２６ 吸引口
３１ エバポレータ、 ３２ 送風用のファン（送風ファン）、 ３２ｍ ファンモータ
３３ａ、３３ｂ ヒータ（電気ヒータ）、
３４ 温度センサ、 ３７ 風速計
４１ コンプレッサ、 ４２ コンデンサ
５０ 制御ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商品を冷却または冷凍した状態で展示するのに適したショーケースなどの収納装置およびその温度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ショーケースの庫内温度制御装置であって、温度センサにより庫内温度を検出し、庫内温度の設定値に対して上下に所定の幅で設定されたサーモディファレンシャルとの比較結果により電磁弁の弁駆動部を介して冷凍サイクル内の電磁弁の開閉駆動を制御することが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、ショーケースの内、オープンショーケースは前面にある開口部、平型ショーケースは上面にある開口部からの熱の侵入が大きく、庫内温度を直接検出して温度制御を行うことは極めて不安定であることが記載されている。そこで、実際に商品が収納される庫内とは隔てられ、外部からの温度影響の少ない冷気通路内に温度センサを挿入して庫内に吐出される吐出冷気の温度を検出し、この吐出冷気の温度と設定温度とを比較して圧縮機を制御し、温度制御をすることが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２０７２４６号公報
【特許文献２】特開２００５−３３７６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オープンショーケースのようにエアーカーテンを形成する必要のある収納装置、陳列室内の温度分布を小さくするために冷風を循環させる必要のある収納装置などにおいては、室内温度が設定値以下になっても冷気の供給を停止することはできない。したがって、圧縮機のオンオフあるいは冷媒の流量調整により、冷却ユニットであるエバポレータの冷却能力を制御する。エバポレータに着霜あるいは着氷した状態になると圧力損失が増大するので、エバポレータを通過する風量が低下し、吐出冷気の温度が下がる可能性がある。そのようなときは、吐出冷気の温度で温度制御しようとすると、ますます風量を絞るか、冷凍サイクルの能力を下げるようになるので、庫内の温度を維持することができなくなる可能性がある。一方、庫内温度で温度制御しようとすると、庫内温度が上がると冷気の温度を下げるためにエバポレータの冷却能力を上げるので、着霜が進み、冷気の風量が低下する。したがって、庫内の温度の維持が難しくなり、また、除霜までの時間が短くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの態様は、商品を冷蔵および／または冷凍した状態で陳列するための陳列室と、陳列室へ冷気を供給するための冷却ユニットおよび送風用のファンを少なくとも内蔵したダクトシステムと、陳列室へ冷気を供給する冷気供給モードと、冷却ユニットの除霜を行う除霜モードとを繰り返す制御機能を含む制御ユニットとを有する収納装置である。制御ユニットは、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力が、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくなるように制御するファン制御機能を備えている。送風用のファンの出力を上げる１つの方法は、ファンの回転数を上げることである。送風用のファンの出力を上げる他の方法の１つは、複数の送風用のファンを用意し、ファンの稼動台数を増やすことである。ファンの吸込み側および／または吹出し側の流量制御要素、例えば、ダンパーの開度を制御することにより、送風用のファンの出力を上げることも可能である。
【０００６】
冷却ユニットに着霜すると、送風用のファンの出力が一定であれば、圧力損失が増大する。したがって、冷気供給モードの終了時にダクトシステムから供給される冷気の風量は、冷気供給モードの開始時の風量よりも小さくなる。また、冷却ユニットを通過する風量が減ると冷気の温度は低下する。したがって、単に冷気の温度を一定にしようとすると、陳列室の温度は上昇する。また、陳列室の温度を一定にしようとすると、冷気の温度を下げる必要があるので、着霜が進む。
【０００７】
この収納装置においては、ファン制御機能により、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力を、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくする。したがって、冷気供給モードの終了時にダクトシステムから供給される冷気の風量が、冷気供給モードの開始時の風量よりも小さくなることを防止できる。このため、冷気の温度を一定にする制御により、陳列室の温度を維持しやすい。また、陳列室の温度を一定にする制御であれば、冷却ユニットの冷却能力を大きく変動させる必要がなくなるので、着霜の進行を遅くでき、除霜のタイミングを遅らせて、冷気を供給するサービス時間を延長できる。
【０００８】
陳列室の空気の全部あるいは一部を冷却し、冷風として陳列室に戻す冷気循環タイプの収納装置において、冷却ユニットの冷却能力を制御する１つの方法は、吸気温度を制御要素（ターゲット）とするものである。ダクトシステムは、陳列室から空気を吸引するための吸引ダクトと、吸引ダクト内の吸気の温度を検出するための温度センサとを備え、制御ユニットは、温度センサの検出温度により冷却ユニットの冷却能力を制御する機能を、さらに、備えていることが好ましい。
【０００９】
ファン制御機能により、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力を、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくするための１つの形態は、サービス時間により送風用のファンの出力を変えることである。すなわち、ファン制御機能は、冷気供給モードの経過時間により、送風用のファンの出力を上げることができる。
【００１０】
ファン制御機能により、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力を、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくするための他の１つの形態は、冷気の風量を検出し、それにより送風用のファンの出力を変えることである。すなわち、収納装置に、冷却ユニットの下流側の風量を検出するためのセンサを設けることにより、ファン制御機能は、センサにより検出される風量が一定になるように、送風用のファンの出力を上げることができる。風量を検出するためのセンサは、例えば、風速計であり、ピトー管などの風圧（差圧）を測定するもの、風車の回転数を測定するものなどがある。
【００１１】
このファン制御機能においては、経過時間（サービス時間）または風量の減少により、送風用のファンの出力を連続的に制御しても良く、送風用のファンの出力を段階的に上げても良い。送風用のファンの出力を段階的に制御した方が、このファン制御機能と、吸気温度により冷却ユニットの冷却能力を制御する機能とを協調させ易い。
【００１２】
冷却ユニットは、複数の管部を含むエバポレータを備えており、長手方向および周方向に断続した形状の間欠型のフィンがそれぞれの管部の半径方向に突き出ているものであることが好ましい。このような管は、スパインフィン型チューブとも称されており、霜あるいは氷は、フィンの先端に付着し、成長する。したがって、プレートフィンあるいはコルゲートフィンのように、フィンの間が氷で詰まる可能性は少なく、送風用のファンの出力を上げることにより、風量を改善し易く、除霜までのサービス期間を確保し易い。
【００１３】
また、このファン制御機能は、陳列室の一部が開口になったオープンショーケースに適している。その一形態は、陳列室の上方が開口した、陳列室の断面がほぼコ字形の平型のショーケースである。このショーケースにおいては、ダクトシステムに含まれる供給ダクトの供給口および吸引ダクトの吸引口は、陳列室の対峙する壁の上部に配置されている。
【００１４】
本発明の他の態様の１つは、陳列室へ冷気を供給する冷気供給モードと、冷却ユニットの除霜を行う除霜モードとが繰り返して行なわれる、上記の収納装置の温度制御方法である。この制御方法は、冷気供給モードの終了時の送風用のファンの出力が、冷気供給モードの開始時の送風用のファンの出力よりも大きくなるように制御するファン制御工程を有する。上述したように、ファン出力を上げることにより、風量を元に戻すようにしたり、風量を上げることにより、収納装置の温度制御特性を改善できる。また、ファン出力を上げ、冷気の風量を確保することにより、オープンショーケースにおいてはエアーカーテンの状態を改善できる。このため、陳列室内の状態を改善でき、陳列している商品の品質劣化を防止できる。
【００１５】
この温度制御方法は、吸引ダクト内の吸気温度を検出する温度センサの検出温度により冷却ユニットの冷却能力を制御する工程を、さらに有することが望ましい。また、この冷却ユニットの冷却能力を制御する工程との協調制御を行い易いという点で、ファン制御工程では、温度差が所定の値より大きくなることにより送風用のファンの出力を段階的に上げることが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に、本発明の実施形態に係る収納装置の概略構成を断面図により示している。この収納装置１は、アイスクリーム、冷凍食品などを収納および陳列販売するのに適したオープンタイプの冷凍ショーケースであり、床置き型で上部が開口２になった平型（平らな直方体状）のハウジング１０を有し、このハウジング１０の中央が、上方が開いた断面がほぼコ字形の陳列室（貯蔵空間、収納領域、収納庫）３となっている。ショーケース１は、さらに、陳列室３に対し冷気Ａを供給し、陳列室３から空気Ｂを吸引するダクトシステム２０を備えており、このダクトシステム２０は、陳列室３を構成する内壁５と、ハウジング１０との間に配置されている。
【００１７】
ダクトシステム２０は、陳列室３に冷気（給気）Ａを供給するための供給ダクト２１と、陳列室３から空気（吸気）Ｂを吸引するための吸引ダクト２２と、吸引ダクト２２と供給ダクト２１とを接続する接続ダクト２３とを備えている。接続ダクト２３には、吸気Ｂを冷却するための冷却ユニットであるエバポレータ３１と、ダクトシステム２０により陳列室３に冷気Ａを供給するための送風用のファン（送風ファン）３２とが内蔵されている。送風用のファン３２はモータ３２ｍにより駆動され、モータ３２ｍの回転数を変えることにより風量を制御できるようになっている。接続ダクト２３は、陳列室３を構成する内壁５の底部５ｂの反対側に、底部５ｂに沿って延びており、供給ダクト２１および吸引ダクト２２は、内壁５の側部（側壁）５ａおよび５ｃに沿って立ち上がっている。そして、供給ダクト２１および吸引ダクト２２は、対峙する側壁５ａおよび５ｃの上部に設けられた供給口２５および吸引口２６にそれぞれ繋がり、冷気Ａを供給し、陳列室３から空気Ｂを吸い込むことにより、陳列室３の上部開口にエアーカーテンを形成できるようになっている。また、供給ダクト２１の内部には、風量を測定するための風速計（ピトー管）３７が配置されており、吸引ダクト２２の内部の吸引口２６の近傍には吸気Ｂの温度を測定するための温度センサ３４が配置されている。
【００１８】
ショーケース１は、さらに、接続ダクト２３の下側に配置された排熱部４０を有する。排熱部４０は、エバポレータ３１に供給される冷媒を圧縮するためのコンプレッサ４１と、圧縮された冷媒を冷却するためのコンデンサ４２と、外気を導入してコンデンサ４２を冷却するための放熱用のファン４３とを備えている。また、排熱部４０には、ドレンを自己蒸発するためのドレンパン４４が設けられており、接続ダクト２３からドレン管３９を介してドレンを受け入れられるようになっている。
【００１９】
ショーケース１は、さらに、接続ダクト２３の底面２３ｂに配置された除霜用の電気ヒータ３３ａおよび３３ｂを有する。電気ヒータ３３ａは、接続ダクト２３の底面２３ｂの中のエバポレータ３１の下側になる領域に配置されている。電気ヒータ３３ｂは、接続ダクト２３の底面２３ｂの中の、送風ファン３２の上流に配置されている。接続ダクト２３の底面２３ｂのエバポレータ３１の下側は、エバポレータ３１で発生した霜あるいは氷が堆積しやすい領域である。特に、陳列室３の一部が開口２になったオープンタイプのショーケース（オープンショーケース）においては、開口２にエアーカーテンを形成するが、その際に、吸気Ｂとして冷気Ａのみではなく外気も吸い込む。このため、外気に含まれる湿分が霜あるいは氷となってエバポレータ３１などに付着したり堆積したりする。付着した霜あるいは氷は、熱伝達の妨げになり、また、ダクト内の開口面積を減らすために圧力損失が発生し、陳列室３へ供給される冷気Ａの風量が低下する要因となる。したがって、風量の低下が著しくなるなどの条件により、および／または定期的に、霜および／または氷を除去する除霜運転を行なう必要がある。
【００２０】
図２に、ショーケース１の冷媒サイクルと制御構成とを示している。ショーケース１は、コンプレッサ４１、コンデンサ４２、エバポレータ３１を含む冷媒サイクル４５を有する。この冷媒サイクル４５は、さらに、コンプレッサ４１により圧縮され、コンデンサ４２により冷却された冷媒を膨張してエバポレータ３１に供給するための膨張弁４６と、コンプレッサ４１により圧縮され、コンデンサ４２により冷却される前の冷媒（ホットガス）をエバポレータ３１に導くためのホットガスバイパス弁３５とを備えている。ホットガスバイパス弁３５は、エバポレータ３１を除霜する際に開になり、冷気を供給する通常のサービス状態では閉である。
【００２１】
ショーケース１は、さらに、送風用のファン３２（ファンモータ３２ｍ）、コンプレッサ４１、排熱用のファン４３、ホットガスバイパス弁３５、電気ヒータ３３ａおよび３３ｂを制御する機能を備えた制御ユニット５０を有する。この制御ユニット５０は、さらに、風速計３７と、温度センサ３４に接続されている。このため、制御ユニット５０は、冷気Ａの風量Ｆ、吸気Ｂの温度ｔｂを参照して、上記の各機器の制御を行うことができる。
【００２２】
制御ユニット５０は、冷気供給モードの制御を行う冷気供給制御機能５１と、除霜モードの制御を行う除霜制御機能５２とを含む。冷気供給モードにおいては、図２に示すように、送風用のファン３２、排熱用のファン４３およびコンプレッサ４１がオンになり、ホットガスバイパス弁３５が閉になり、電気ヒータ３３ａおよび３３ｂはオフとなる。したがって、送風用のファン３２の吸引力により吸引口２６から吸い込まれた空気Ｂは、吸引ダクト２２を介して接続ダクト２３に導かれ、エバポレータ３１により冷却される。そして、冷却された空気（冷気、冷風）Ａは、供給ダクト２１を通って供給口２５から陳列室３に供給され、陳列室３を冷却する。冷気Ａは、また、吸気Ｂとして吸込口２６から吸い込まれることにより、開口２にエアーカーテンを形成する。
【００２３】
冷気供給制御機能５１は、さらに、ファン制御機能５５と、コンプレッサ制御機能５６とを含む。ファン制御機能５５は、風量Ｆにより、ファンモータ３２ｍの回転数を変えて、送風ファン３２の出力を制御する。具体的には、風量Ｆが設定値Ｆ０以下になると、ファンモータ３２ｍの回転数を段階的に上げて、送風ファン３２の出力を段階的に向上する。エバポレータ３１が着霜あるいは着氷することにより圧力損失が増加したときに、送風ファン３２の出力を上げることにより、ダクトシステム２０から陳列室３に供給される冷気Ａの風量を確保したり、増やしたりすることができる。
【００２４】
コンプレッサ制御機能５６は、吸気温度ｔｂにより、コンプレッサ４１をオンオフし、エバポレータ３１の冷却能力を制御する。具体的には、吸気温度ｔｂが設定値（ＴＢ−Ｔｂ）またはそれ以下であると、コンプレッサ４１をオフし、吸気温度ｔｂが設定値ＴＢまたはそれ以上であると、コンプレッサ４１をオンにする。コンプレッサ制御機能５６は、吸気温度ｔｂを制御対象として、上下に幅（サーモディファレンシャル）Ｔｂを設定してコンプレッサ４１をオンオフ制御する機能である。
【００２５】
除霜モードにおいては、除霜制御機能５２が送風ファン３２を停止すると共に、排熱用のファン４３およびコンプレッサ４１を駆動し、ホットガスバイパス弁３５を開いてエバポレータ３１を加熱する。さらに、電気ヒータ３３ａおよび３３ｂをオン（通電）することにより接続ダクト２３の底面２３ｂなどの着霜または着氷が発生しやすい場所を加熱する。エバポレータ３１に付着および／または堆積していた霜あるいは氷は融けてドレン化される。これらのドレンは、接続ダクト２３の底面２３ｂを通り、ドレン管３９を介してドレンパン４４に回収される。また、吸引ダクト２２および接続ダクト２３に付着および／または堆積していた霜あるいは氷も融けてドレン化される。この際、送風ファン３２は停止しているので、吸引ダクト２２、接続ダクト２３および供給ダクト２１を含むダクトシステム２０の内部の空気の流れ（強制的な流れ）は止まり、陳列室３にはダクトシステム２０からは冷風も温風も供給されない。
【００２６】
除霜モードにおいては、除霜制御機能５２は、所定の時間、たとえば、１５分程度、上記の制御により霜および／または氷を溶かす。その後、除霜制御機能５２は、コンプレッサ４１を停止すると共に、ホットガスバイパス弁３５を閉じ、電気ヒータ３３ａおよび３３ｂをオフし、送風ファン３２を駆動して、２分間程度水切りを行う。その後、再び、冷気供給モードに移行する。これにより、ダクトシステム２０から冷風Ａが陳列室３に供給され、陳列室３が冷却される。このショーケース１は、８時間の冷気供給モードと、水切りを含めて１７分程度の除霜モードとを繰り返し、陳列室３の内部を低温に維持する。
【００２７】
図３に、ショーケース１における温度制御をフローチャートにより示している。ショーケース１が起動すると、冷気供給制御機能５１は、ステップ７１の初期設定において、サービス時間（冷気供給モードの経過時間）Ｗを計測するタイマーをリセットし、コンプレッサ４１をオンし、冷却ユニットであるエバポレータ３１に冷媒を供給する。さらに、冷気供給制御機能５１は、ファンモータ３２ｍの回転数を低速度にセットして、ファンモータ３２ｍをオンし、ダクトシステム２０から陳列室３に対して冷風Ａを供給するサービスを開始する。
【００２８】
ステップ７２において、冷気供給モードが所定のサービス時間Ｗ（例えば８時間）経過すると、ステップ７３において、除霜モードに移行し、除霜制御機能５２が動作する。除霜モードへ移行するタイミングは、サービス時間Ｗで管理しても良く、供給ダクト２１から供給される冷気Ａの風量低下などの要素により管理しても良い。後述するように、ファン制御機能５５は、冷気の風量Ｆが設定値Ｆ０以下になると、送風ファン３２の出力を段階的（１段または多段）に上げて風量を増すように制御する。しかしながら、送風ファン３２の出力が最大にセットされているにも関わらず、冷気の風量Ｆが設定値Ｆ０以下になると、除霜モードに移行するようにしても良い。
【００２９】
除霜制御機能５２は、送風ファン３２を停止し、ホットガスバイパス弁３５をオープンし、各ヒータ３３ａおよび３３ｂをオンにする。所定の除霜時間、例えば１５分が経過すると、所定の時間、例えば２分間水切りを行う。その後、冷気供給モードのサービス時間（経過時間）Ｗを計測するタイマーをリセットし、冷気供給モードに移行する。すなわち、冷気供給制御機能５１が、コンプレッサ４１をオンし、ファンモータ３２ｍの回転数を低速度にセットして駆動し、冷風の供給を再開する。
【００３０】
ステップ７４において、吸気温度ｔｂが設定温度（ＴＢ−Ｔｂ）以下になると、ステップ７５において、コンプレッサ制御機能５６は、コンプレッサ４１をオフする。これにより、冷却ユニットであるエバポレータ３１への冷媒の供給が停止し、冷却ユニットの冷却能力を低下させ、陳列室３の室内温度が低くなりすぎるのを防止する。
【００３１】
ステップ７６において、吸気温度ｔｂが設定温度ＴＢ以上になると、ステップ７７において、コンプレッサ制御機能５６は、コンプレッサ４１をオンにする。これにより、冷却ユニットであるエバポレータ３１への冷媒の供給が再開されるので、冷却ユニットの冷却能力が上がる。したがって、陳列室３の室内温度が高くなりすぎるのを防止できる。
【００３２】
ステップ７８において、冷気Ａの風量Ｆが設定風量Ｆ０以下になると、ステップ７９において、ファン制御機能５５は、ファンモータ３２ｍの回転数を１段階上げる。これにより送風ファン３２の出力が一段階上がり、エバポレータ３１を通過する風量が増加する（ファン制御工程）。
【００３３】
例えば、エバポレータ３１に着霜あるいは着氷（以降では、着氷も含めて着霜と呼ぶ）することにより圧力損失が増加し、エバポレータ３１を通過する風量が低下する。これにより、冷気Ａの温度が下がり、風量Ｆも減る。この状態では、冷気Ａの供給量が減っているので、時間が経過すると陳列室３の温度が上昇し、吸気温度ｔｂも上昇する。
【００３４】
ファン制御機能５５を動作させずに、コンプレッサ制御機能５６だけで温度制御を行うと、冷気Ａの供給量（風量）の減少により、吸気温度ｔｂが下がり難くなる。このため、コンプレッサ制御機能５６により、コンプレッサ４１はオンオフを繰り返さなくなり、連続運転になり易いので、エバポレータ３１への着霜が進行する。このため、冷気Ａの風量Ｆがさらに低下し、陳列室３の温度は上昇し、陳列室３に収納されている商品の温度も上昇するので、品質が劣化する。この状態を解消するためには除霜する必要があり、頻繁に除霜を繰り返すことになると、陳列室３の温度変化が大きくなりやすく、商品の品質の維持が難しくなる。さらに、コンプレッサ４１が連続運転になりやすく、また、除霜に消費する電力も増加するので、消費電力が増加しやすい。
【００３５】
これに対し、ファン制御機能５５を動作させると、冷気の風量Ｆが減少すると、ファンモータ３２ｍの回転数が上がり、冷気Ａの供給量（風量）の減少が抑制される。あるいは、冷気Ａの風量Ｆを増加させることもできる。冷気Ａの風量Ｆを増加することにより、冷気の温度（冷気温度）ｔａは上がり、吸気温度ｔｂは下がる。吸気温度ｔｂが下がるので、コンプレッサ制御機能５６は、コンプレッサ４１のオンオフを繰り返して、陳列室３の温度を制御する。エバポレータ３１への着霜の進行は遅くなり、冷気Ａの風量Ｆが再び低下するのを抑制できる。したがって、長時間にわたり、陳列室３の温度上昇を早期に抑制でき、商品の品質を維持し易い。また、除霜の間隔を延ばし、冷風Ａを連続して供給できる時間が長くなり、その間、コンプレッサ４１をオンオフ制御できるので、消費電力も低減できる。
【００３６】
図４に、エバポレータ３１の一部の構成を拡大し、断面図により示している。エバポレータ３１は、スパインフィン６４を備えたチューブ（スパインフィンチューブ）６９を、接続ダクト２３を横断する方向に折り曲げて複数の管部６６を形成したスパインフィン型の熱交換器である。したがって、それぞれのチューブ本体６２からは、長手方向および周方向に断続した形状のスパインフィン６４が半径方向に突き出ている。スパインフィンチューブ６９は、板材に切れ目を入れて短冊状に形成し、板材をΠ状に折り曲げた帯状部材をフィン６４としてチューブ本体６２に螺旋状に巻きつけて接合することにより製造できる。
【００３７】
スパインフィン６４の間隔は、根元（チューブ本体６２の側）は狭く、先端は広くなっている。したがって、スパインフィンチューブ６９を採用したエバポレータ３１では、着霜または着氷が進んでも、フィン６４の先端が広がっているので閉塞し難く、冷気Ａの風量Ｆが急激に低下することは少ない。また、霜または氷による目詰まりが急激に進行し難いので、送風ファン３２の出力を上げて風量Ｆを増加させることにより、所望の冷気Ａの風量Ｆを確保または増加させることができる。したがって、上記のファン制御機能５５と相まって、除霜の間隔を延ばし、冷風の供給時間（サービス時間）を長くすることができる。
【００３８】
図５に、ショーケース１における温度制御の異なる実施形態をフローチャートにより示している。この温度制御方法（制御方式）においては、冷気Ａの風量Ｆを測定する変わりに、冷気供給モードの経過時間（サービス時間）Ｗにより、送風ファン３２の出力を上げ、風量Ｆの減少を抑制する。図５に示した制御方法において、ステップ７１からステップ７７は、図３に示した制御方法と同じである。
【００３９】
ステップ８０において、ファン制御機能５５は、サービス時間Ｗが設定時間Ｗ０以上になると、ステップ７９において、ファン制御機能５５は、ファンモータ３２ｍの回転数を１段階上げる。これにより送風ファン３２の出力が一段階上がり、エバポレータ３１を通過する風量が増加する（ファン制御工程）。
【００４０】
冷気供給−除霜を繰り返すショーケース１において、設置場所が変わらず、収納している商品が変わらなければ、エバポレータ３１の着霜が進行する状態は大きな変化がないのが一般的である。ショーケース１の設置場所は、空調されている店内であり、空調の設定が変わらなければ四季を通じてショーケース１の周りの環境にそれほど大きな変化は生じない。また、昼夜により照明負荷などの熱負荷の条件が変わるとしても、冷気供給−除霜のサイクルを２４時間サイクルにあわせることは可能である。また、陳列室３に収納される商品により陳列室３の条件は変わり、特に商品が冷蔵用または冷凍用かにより、陳列室３の条件は大きく変わる。しかしながら、陳列される商品がある程度決まり、商品が補給されるタイミングも２４時間のサイクルで決まるので、冷気供給−除霜のサイクルを２４時間サイクルに合わせることで、冷気供給モードにおける着霜の進行状況は予想がつき易い。
【００４１】
したがって、この温度制御方法では、サービス時間Ｗにより風量Ｆの変化を予測し、風量Ｆを回復させることが望ましいタイミングを設定時間Ｗ０としてセットし、送風ファン３２の出力を制御している。したがって、風速計３７などの風量を測定するためのセンサを省くことができる。そして、図３に基づき説明したように、陳列室３の条件を安定させることができ、商品の品質の低下を防止でき、さらに、サービス時間Ｗを延長できる。
【００４２】
なお、上記では、ファン制御機能５５によりファンモータ３２ｍの回転数を上げる（速くする）ことにより送風ファン３２の出力を上げている。送風ファン３２の出力を制御するシステムはこれに限定されない。ファンモータ３２ｍの回転数を変える代わりに、流体継手などを用いて送風ファン３２の回転数を制御しても良い。また、複数の送風ファン３２を設置して、送風ファン３２の稼動台数を変えることにより、送風ファン３２の実質的な合計の出力を制御しても良い。さらに、ダンパー、ベーンなどの風量を制御するための要素をダクトシステム２０の適当な箇所に設置しても良い。
【００４３】
また、上記のファン制御機能５５は、送風ファン３２の出力を１段階に限らず、多段階に変えても良い。風量Ｆが設定値Ｆ０以下になる都度、段階的に送風ファン３２の出力を上昇させることができる。また、ファン制御機能５５は、冷気Ａの風量Ｆが一定になるように、送風ファン３２の出力を連続的に制御しても良い。しかしながら、吸気温度ｔｂによりコンプレッサ制御機能５６がコンプレッサ４１をオンオフ制御することにより、送風ファン３２の出力が脈動する可能性がある。したがって、ファン制御機能５５と、コンプレッサ制御機能５６とを協調制御するには、送風ファン３２の出力は段階的に変えることが好ましい。
【００４４】
また、上記のショーケース１では、エバポレータ３１を冷却ユニットとし、エバポレータ３１に冷媒を供給するコンプレッサ４１をコンプレッサ制御機能５６によりオンオフ制御することにより冷却ユニットの冷却能力を制御している。コンプレッサ４１をオンオフ制御する代わりに、バルブなどによりエバポレータ３１への冷媒の供給量を制御したり、冷媒の供給をオンオフ制御しても良い。また、エバポレータ３１を複数設けて、冷媒が供給されるエバポレータの数を制御しても良い。さらに、小型のショーケース１においては、エバポレータ３１の代わりに、ペルチェ素子により吸熱するタイプの冷却ユニットを採用することも可能である。この場合は、ペルチェ素子ユニットの稼動台数を制御したり、ペルチェ素子に印加される電圧を制御することにより冷却能力を制御できる。
【００４５】
さらに、上記では、平型のオープンショーケースを例に本発明を説明しているが、平型に限らず、正面あるいは背面が開放されたオープンショーケースであっても良い。さらに、ドアなどにより開閉可能な陳列室（収納室、貯蔵室）を備えたクローズドタイプ、あるいは半クローズドタイプの冷蔵あるいは冷凍ショーケースに対しても本発明を適用できる。その結果、陳列室内の温度変化を抑制でき、陳列室内に収納された商品の品質劣化を未然に防止できる。また、除霜間隔を長く、冷風の供給時間を長く設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】平型のショーケースの概略構成を示す断面図。
【図２】図１に示すショーケースの冷媒サイクルおよびシステム構成を示す図。
【図３】図１に示すショーケースの温度制御方法を示すフローチャートである。
【図４】エバポレータの構成を拡大して示す断面図。
【図５】ショーケースの温度制御方法の異なる例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１ ショーケース、 ３ 陳列室（収納領域）、 ５ 陳列室の内壁
１０ ハウジング
２０ ダクトシステム、 ２１ 供給ダクト、 ２２ 吸引ダクト、 ２３ 接続ダクト
２５ 供給口、 ２６ 吸引口
３１ エバポレータ、 ３２ 送風用のファン（送風ファン）、 ３２ｍ ファンモータ
３３ａ、３３ｂ ヒータ（電気ヒータ）、
３４ 温度センサ、 ３７ 風速計
４１ コンプレッサ、 ４２ コンデンサ
５０ 制御ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商品を冷蔵および／または冷凍した状態で陳列するための陳列室と、
前記陳列室へ冷気を供給するための冷却ユニットおよび送風用のファンを少なくとも内蔵したダクトシステムと、
前記陳列室へ冷気を供給する冷気供給モードと、前記冷却ユニットの除霜を行う除霜モードとを繰り返す制御機能を含む制御ユニットとを有し、
前記制御ユニットは、前記冷気供給モードの終了時の前記送風用のファンの出力が、前記冷気供給モードの開始時の前記送風用のファンの出力よりも大きくなるように制御するファン制御機能を備えている、収納装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ダクトシステムは、前記陳列室から空気を吸引するための吸引ダクトと、前記吸引ダクト内の吸気の温度を検出するための温度センサとを備え、
前記制御ユニットは、前記温度センサの検出温度により前記冷却ユニットの冷却能力を制御する機能を、さらに備えている、収納装置。
【請求項３】
請求項１において、前記ファン制御機能は、前記冷気供給モードの経過時間により、前記送風用のファンの出力を上げる、収納装置。
【請求項４】
請求項１において、前記冷却ユニットの下流側の風量を検出するためのセンサを有し、
前記ファン制御機能は、前記センサにより検出される風量が一定になるように、前記送風用のファンの出力を上げる、収納装置。
【請求項５】
請求項１または２において、前記制御ユニットの前記ファン制御機能は、前記送風用のファンの出力を段階的に上げる、収納装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記冷却ユニットは、複数の管部を含むエバポレータを備えており、長手方向および周方向に断続した形状の間欠型のフィンがそれぞれの管部の半径方向に突き出ている、収納装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記陳列室は、上方が開口している断面がコ字形の平型である、収納装置。
【請求項８】
商品を冷蔵および／または冷凍した状態で陳列するための陳列室を有する収納装置の温度制御方法であって、
前記収納装置は、さらに、前記陳列室へ冷気を供給するための冷却ユニットおよび送風用のファンを少なくとも内蔵したダクトシステムを有し、
当該温度制御方法は、前記陳列室へ冷気を供給する冷気供給モードと、前記冷却ユニットの除霜を行う除霜モードとが繰り返して行なわれる際に、前記冷気供給モードの終了時の前記送風用のファンの出力が、前記冷気供給モードの開始時の前記送風用のファンの出力よりも大きくなるように制御するファン制御工程を有する、温度制御方法。
【請求項９】
請求項８において、前記ダクトシステムは、前記陳列室から空気を吸引するための吸引ダクトと、前記吸引ダクト内の吸気の温度を検出するための温度センサとを備え、
当該温度制御方法は、前記温度センサの検出温度により前記冷却ユニットの冷却能力を制御する工程を、さらに有する、温度制御方法。
【請求項１０】
請求項８において、前記ファン制御工程では、前記冷気供給モードの経過時間により、前記送風用のファンの出力を上げる、温度制御方法。
【請求項１１】
請求項８において、前記収納装置は、前記冷却ユニットの下流側の風量を検出するためのセンサを、さらに有し、
前記ファン制御工程では、前記センサにより検出される風量が一定になるように、前記送風用のファンの出力を上げる、温度制御方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれかにおいて、前記ファン制御工程では、前記送風用のファンの出力を段階的に上げる、温度制御方法。
【請求項１】
商品を冷蔵および／または冷凍した状態で陳列するための陳列室と、
前記陳列室へ冷気を供給するための冷却ユニットおよび送風用のファンを少なくとも内蔵したダクトシステムと、
前記陳列室へ冷気を供給する冷気供給モードと、前記冷却ユニットの除霜を行う除霜モードとを繰り返す制御機能を含む制御ユニットとを有し、
前記制御ユニットは、前記冷気供給モードの終了時の前記送風用のファンの出力が、前記冷気供給モードの開始時の前記送風用のファンの出力よりも大きくなるように制御するファン制御機能を備えている、収納装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ダクトシステムは、前記陳列室から空気を吸引するための吸引ダクトと、前記吸引ダクト内の吸気の温度を検出するための温度センサとを備え、
前記制御ユニットは、前記温度センサの検出温度により前記冷却ユニットの冷却能力を制御する機能を、さらに備えている、収納装置。
【請求項３】
請求項１において、前記ファン制御機能は、前記冷気供給モードの経過時間により、前記送風用のファンの出力を上げる、収納装置。
【請求項４】
請求項１において、前記冷却ユニットの下流側の風量を検出するためのセンサを有し、
前記ファン制御機能は、前記センサにより検出される風量が一定になるように、前記送風用のファンの出力を上げる、収納装置。
【請求項５】
請求項１または２において、前記制御ユニットの前記ファン制御機能は、前記送風用のファンの出力を段階的に上げる、収納装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記冷却ユニットは、複数の管部を含むエバポレータを備えており、長手方向および周方向に断続した形状の間欠型のフィンがそれぞれの管部の半径方向に突き出ている、収納装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記陳列室は、上方が開口している断面がコ字形の平型である、収納装置。
【請求項８】
商品を冷蔵および／または冷凍した状態で陳列するための陳列室を有する収納装置の温度制御方法であって、
前記収納装置は、さらに、前記陳列室へ冷気を供給するための冷却ユニットおよび送風用のファンを少なくとも内蔵したダクトシステムを有し、
当該温度制御方法は、前記陳列室へ冷気を供給する冷気供給モードと、前記冷却ユニットの除霜を行う除霜モードとが繰り返して行なわれる際に、前記冷気供給モードの終了時の前記送風用のファンの出力が、前記冷気供給モードの開始時の前記送風用のファンの出力よりも大きくなるように制御するファン制御工程を有する、温度制御方法。
【請求項９】
請求項８において、前記ダクトシステムは、前記陳列室から空気を吸引するための吸引ダクトと、前記吸引ダクト内の吸気の温度を検出するための温度センサとを備え、
当該温度制御方法は、前記温度センサの検出温度により前記冷却ユニットの冷却能力を制御する工程を、さらに有する、温度制御方法。
【請求項１０】
請求項８において、前記ファン制御工程では、前記冷気供給モードの経過時間により、前記送風用のファンの出力を上げる、温度制御方法。
【請求項１１】
請求項８において、前記収納装置は、前記冷却ユニットの下流側の風量を検出するためのセンサを、さらに有し、
前記ファン制御工程では、前記センサにより検出される風量が一定になるように、前記送風用のファンの出力を上げる、温度制御方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれかにおいて、前記ファン制御工程では、前記送風用のファンの出力を段階的に上げる、温度制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１５１４５２（Ｐ２００８−１５１４５２Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４１４３６（Ｐ２００６−３４１４３６）
【出願日】平成１８年１２月１９日（２００６．１２．１９）
【出願人】（５９１１５０７９７）ＧＡＣ株式会社 (69)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１９日（２００６．１２．１９）
【出願人】（５９１１５０７９７）ＧＡＣ株式会社 (69)
【Ｆターム（参考）】
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