JPH07159018A - 冷凍冷蔵ショーケースの除霜方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】除霜を短時間で効率よく行えるようにした新規
な冷凍冷蔵ショーケースの除霜方式を提供する。 【構成】ケース本体１の庫内商品陳列室４を取り巻く冷
気循環ダクト２に冷凍機のフィンチューブ形エバポレー
タ６, 送風ファン７を配備し、保冷運転時にエバポレー
タと熱交換した冷気を循環送風して庫内に陳列した商品
を保冷する冷凍冷蔵ショーケースにおいて、除霜手段と
して前記エバポレータのプレートフィンにヒートパイプ
１０を配管するとともに、ヒートパイプの蒸発部に除霜
熱源として電熱ヒータ１１を備え、除霜時にはヒートパ
イプを介してヒータよりエバポレータに除霜熱を与えて
除霜を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オープンショーケース
などを実施対象とした冷凍冷蔵ショーケースの除霜方式
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ケース本体の庫内商品陳列室を取り巻く
ように画成した冷気循環ダクトに冷却器として冷凍機の
フィンチューブ形エバポレータ、および送風ファンを収
設し、保冷運転時にエバポレータと熱交換した冷気を循
環送風して庫内に陳列した商品を保冷する冷凍冷蔵ショ
ーケースにおいては、保冷運転に伴ってエバポレータの
フィン表面に霜が着霜し、保冷運転の時間経過とともに
霜の量が成長する。

【０００３】ところで、エバポレータのフィン表面に霜
が着くと、霜が熱抵抗となって伝熱性を低下させるとと
もに、霜が空気の流れを阻害して冷気循環ダクト内を通
風する空気流とエバポレータとの熱交換が行えなくなる
ほか、ショーケースの庫内を循環する冷気風量が不足す
るようになり、特にオープンショーケースではケース本
体の開放面に吹出し形成する冷気エアカーテンの特性が
低下して庫内に保冷性能を低下させる原因となる。

【０００４】そこで、冷凍冷蔵ショーケースでは、１日
に数回程度、保冷運転から除霜に切り換えてエバポレー
タに着霜した霜を融解除去することが行われている。ま
た、この場合の除霜方式としては、従来よりオフサイク
ル除霜，ヒータ除霜，ホットガス除霜などの各種除霜方
式が周知である。なお、一般には除霜開始はタイマ制御
で行い、エバポレータ，ないしエバポレータの出口側の
通風ダクト内に配した温度センサで除霜終了（エバポレ
ータの表面に付着していた霜が溶けると、エバポレータ
のプレートフィン自身の温度、ないしエバポレータを通
風した空気流の温度が上がる）を検知し、ショーケース
の運転モードを除霜から保冷運転の再開に切替えるよう
にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷凍冷蔵シ
ョーケースで扱う精肉，鮮魚などの食品は、ショーケー
スの庫内温度が上昇すると品温が高まって食品の品質劣
化が早まることから、冷凍機の運転を停止して除霜を行
う際には、除霜中における庫内温度の上昇をできるだけ
低く抑えるために、短時間で除霜を終了することが運転
管理上で重要な条件となる。

【０００６】かかる観点から先記した従来の各種除霜方
式を検討すると、まず、オフサイクル除霜方式は、外気
の保有熱を除霜熱源として除霜を行うために除霜時間が
長くかかり、その間に庫内温度，陳列商品の品温が上昇
して鮮度維持が十分に図れなくなる。また、ヒータ除霜
方式には、エバポレータの入口側に電熱ヒータを敷設し
ておき、除霜時には庫内ファンを運転して送風を継続し
ながら電熱ヒータと熱交換した加熱空気をエバポレータ
に送り込んで除霜を行う方式と、エバポレータのプレー
トフィンに電熱ヒータを直接配線する方式がある。しか
して、前者の方式では、エバポレータのプレートフィン
に着霜した霜が通風抵抗となってヒータ加熱された空気
の通風を妨げるために、除霜時間が長くかかる。特にフ
ィンプレートへの着霜量は均一でないため、加熱通気は
着霜量の少ない部分，つまり通風抵抗の少ない部分を集
中して流れるために、着霜量の多い部分（プレートフィ
ン間の通風路が霜で殆ど目詰ました状態になっている）
の除霜の進行が大幅に遅れる。また、後者の方式では着
霜量の多い部分も少ない部分も同じようにヒータ加熱さ
れるので、除霜の進行に伴って着霜量の多い部分では霜
が残っているにもかかわらず、着霜量の少ない部分の除
霜が先に終了してこの部分を必要以上に加熱する。つま
り、エバポレータの全域で除霜が均一に進行ぜず、これ
が原因で除霜時間が長引いて庫内温度の上昇を招くとと
もに、除霜終了から保冷運転に切替えた際にプルダウン
特性（庫内温度で所定の保冷温度まで低下する間の時
間）を悪化させる。また、無駄なエネルギー消費が多く
て除霜効率も低い。

【０００７】一方、ホットガス除霜方式は、冷凍機のコ
ンプレッサから吐出した高温冷媒ガスを直接エバポレー
タの冷媒チューブに送り込んで除霜を行う方式であり、
オフサイクル，ヒータ除霜方式と比べて短時間での除霜
が行える利点がある反面、冷媒回路の切替え制御が必要
となるほか、エバポレータで凝縮した冷媒液の処理も考
慮しなければならず、冷凍機の冷媒回路が複雑となる。
加えて、除霜時にも冷凍機のコンプレッサを継続運転す
るために電力消費量が嵩むなどの問題点もある。

【０００８】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、その目的は前記課題を解決して除霜を短時間で
効率よく行えるようにした新規な冷凍冷蔵ショーケース
の除霜方式を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の除霜方式は、除霜手段としてエバポレータ
にヒートパイプを配管し、除霜時にヒートパイプを介し
て外部よりエバポレータに除霜熱を与えて除霜を行うも
のとする。また、前記における除霜用ヒートパイプの具
体的な構成は、エバポレータのプレートフィンに対して
複数本のヒートパイプを分散配管するとともに、エバポ
レータから引出したヒートパイプの蒸発部に除霜熱源と
して電熱ヒータを付設して実施することかできる。そし
て、ヒートパイプに封入した作動液は、凝固点がエバポ
レータの保冷運転温度よりも低い低沸点の作動液を使用
するものとする。

【００１０】

【作用】上記の除霜方式において、冷凍冷蔵ショーケー
スの運転モードを保冷運転から除霜に切替えてヒートパ
イプの蒸発部に付設した電熱ヒータ（除霜熱源）を通電
すると、ヒートパイプに封入した作動液がヒータ加熱に
より蒸発するとともに、作動液の蒸気がヒートパイプの
凝縮部（エバポレータのプレートフィンに配管された部
分）に向けてパイプ内に拡散，移動し、エバポレータの
プレートフィンに放熱して凝縮した後、再び蒸発部に還
流して蒸発するように蒸発／凝縮サイクルを繰り返す。
そして、電熱ヒータに投入した除霜熱を凝縮潜熱の形で
エバポレータに与えて加熱し、フィンプレートに付着し
た霜を溶かして除霜する。

【００１１】しかも、よく知られているようにヒートパ
イプは、放熱側に温度の高い部分と低い部分あると、蒸
発部から投入した熱は温度の低い部分に熱移動するよう
に作動する。したがって、エバポレータのプレートフィ
ンに着霜量の多い部分と少ない部分があっても、着霜量
の多い部分に集中して多量の除霜熱が付与されることに
なるので除霜がエバポレータ全体で均一に進行すととも
に、無駄なエネルギー消費を抑えて短時間で効率よく除
霜が行える。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は二層エアカーテン式の多段形オープンショ
ーケースを対象とした本発明の実施例を示すものであ
り、図において、１は前面開放形のケース本体、２，３
は商品陳列室４を取り巻いてケース本体１の外箱と内箱
との間に画成したインナ通風ダクト，アウタ通風ダクト
であり、インナダクト２には冷凍機のコンデンシングユ
ニット５に配管接続したフィンチューブ形のエバポレー
タ６，および送風ファン７が、またアウタダクト３には
送風ファン８が配備されている。なお、９は商品陳列室
４に設けた商品陳列棚である。

【００１３】かかる構成で、保冷運転時（冷凍機のコン
デンシングユニット５，および送風ファン７，８を運
転）には、ケース本体１の前面にエバポレータ６と熱交
換してインナダクト２を通風する冷気エアカーテン（イ
ンナ・エアカーテン），および保護エアカーテン（アウ
タ・エアカーテン）が吹出し形成し、外気熱の侵入を遮
へいしつつ庫内の陳列商品を保冷することは周知の通り
である。

【００１４】一方、前記のフィンチューブ形エバポレー
タ６に対する除霜手段として、本発明によりエバポレー
タ６にはヒートパイプ１０が配管され、かつこのヒート
パイプ１０の蒸発部には除霜熱源して電熱ヒータ１１が
付設されている。次に、その詳細構造を図２（ａ),
（ｂ）に示す。すなわち、フィンチューブ形エバポレー
タ６は多数枚のプレートフィン６ａに冷媒チューブ６ｂ
を蛇行状に配管して構成したものであり、冷媒チューブ
６ｂが図示されてない膨張弁を介して冷凍機のコンデン
シングユニット５（コンプレッサ，コンデンサなどから
構成されている）に配管接続されている。そして、前記
のエバポレータ６に対して，冷媒チューブ６ｂの間を縫
ってプレートフィン６ａには複数本のヒートパイプ１１
が分散して配管されている。また、エバポレータ１０か
ら下方に引出した各ヒートパイプ１０の他端には作動液
１０ａを収容した蒸発部１０ｂが連なり、さらにヒート
パイプ１０の蒸発部１０ｂの周囲には除霜熱源となる電
熱ヒータ１１が付設されている。なお、ヒートパイプ１
０に封入した作動液１０ａは、ショーケースの保冷運転
中に凍結しないように、その凝固点が保冷運転温度より
も低い低沸点の作動液、例えばハロゲン化炭化水素系冷
媒（ＨＦＣ−１３４ａ，ＨＣＦＣ−２２などのフロン系
の代替冷媒），フッ化炭素，アルコールなどを使用す
る。また、図中に表した１２はヒータ１１の通電制御部
であり、タイマ制御などによる除霜開始指令とともにヒ
ータ１１を通電し、除霜終了を検知する温度センサの信
号を基にヒータの通電を停止する。

【００１５】かかる構成で、除霜開始指令を与えると、
冷凍機のコンデンシングユニット５の運転を停止する
か、あるいはエバポレータ６に通じる冷媒管路の電磁弁
を閉じてエバポレータへの冷媒供給を停止して保冷運転
を中断するとともに、前記の制御部１２を介して電熱ヒ
ータ１１に通電し、ヒートパイプ１０の蒸発部１０ｂを
加熱する。これにより、ヒートパイプ１１の作動液１０
ａが蒸発するとともに、その蒸気がパイプ内を拡散して
エバポレータ６に配管されている凝縮部に移動し、ここ
でエバポレータのプレートフィン６ａに放熱して凝縮し
た後に重力で蒸発部１０ｂに還流して再び蒸発するよう
に蒸発／凝縮サイクルを繰り返す。これにより、ヒータ
１１から投入した除霜熱がヒートパイプ１０を介してエ
バポレータ６に放熱し、プレートフィン１０ａに着霜し
ている霜を溶かして除霜する。

【００１６】この場合に、ヒートパイプ１０からエバポ
レータ６への放熱は作動液蒸気の凝縮潜熱の形で効率よ
く伝熱し、かつヒートパイプ内を拡散する作動液蒸気は
温度の低い部分，つまり着霜量の多い部分に集中して凝
縮熱を与えるために、エバポレータ６の全体が均温加熱
されて除霜が均一に進行する。これにより、ショーケー
スの庫内温度，したがって陳列商品の品温がさほど上昇
しない短時間のうちに除霜が終了する。なお、保冷運転
時にはエバポレータ６の冷媒チューブ６ｂの温度が−１
０℃前後になってプレートフィン１０ａに配管したヒー
トパイプ１１も−５〜＋５℃程度に冷却されが、ヒート
パイプ１０の作動液１０ａとして先記のような低沸点の
作動液を使用すれば、作動液が保冷運転中に凝固，凍結
するおそれがなく、これにより除霜開始とももにヒート
パイプ１０の熱移送能力を十分に発揮できる。

【００１７】そして除霜終了用の温度センサが除霜終了
温度を検知すると、この信号を基にヒータ１１への通電
を停止するとともに、冷凍機による保冷運転を再開す
る。なお、除霜中は図１におけるインナダクト２に配し
た送風ファン７は停止するとともに、アウタダクト３に
配した送風ファン８を運転を継続してケース本体１の前
面に保護エアカーテンを吹出し形成し、外気熱の庫内侵
入を防ぐようにするのがよい。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば除霜
手段としてヒートパイプを採用し、このヒートパイプを
介して除霜熱をエバポレータに与えるようにしたので、
無駄なエネルギー消費なしに従来の除霜方式と比べて除
霜を短時間で効率よく済ませることができ、これによ
り、ショーケースに陳列した精肉，鮮魚などの商品の鮮
度維持を図る上で極めて有効な除霜方式を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の除霜方式を採用した冷凍冷蔵オープン
ショーケース全体の構成図

【図２】図１におけるエバポレータと除霜用ヒートパイ
プとの組立構造を表す図であり、（ａ）は側面図、
（ｂ）は正面図

【符号の説明】

１ ケース本体 ４ 商品陳列室 ５ 冷凍機のコンデンシングユニット ６ エバポレータ ６ａ プレートフィン ６ｂ 冷媒チューブ ７ 送風ファン １０ ヒートパイプ １０ａ 作動液 １０ｂ 蒸発部 １１ 電熱ヒータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケース本体の庫内商品陳列室を取り巻く冷
   気循環ダクトに冷凍機のフィンチューブ形エバポレー
   タ, 送風ファンを配備し、保冷運転時にエバポレータと
   熱交換した冷気を循環送風して庫内に陳列した商品を保
   冷する冷凍冷蔵ショーケースにおいて、除霜手段として
   前記エバポレータにヒートパイプを配管し、除霜時にヒ
   ートパイプを介して外部よりエバポレータに除霜熱を与
   えて除霜を行うことを特徴とする冷凍冷蔵ショーケース
   の除霜方式。
2. 【請求項２】請求項１記載の除霜方式において、エバポ
   レータのプレートフィンに対して複数本のヒートパイプ
   を分散配管するとともに、エバポレータから引出したヒ
   ートパイプの蒸発部に除霜熱源として電熱ヒータを付設
   したことを特徴とする冷凍冷蔵ショーケースの除霜方
   式。
3. 【請求項３】請求項１，２記載の除霜方式において、ヒ
   ートパイプに封入した作動液として、凝固点がエバポレ
   ータの保冷運転温度よりも低い低沸点の作動液を使用し
   たことを特徴とする冷凍冷蔵ショーケースの除霜方式。