JPS6024385B2 - 除霜制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばオープンショーケースのような冷凍冷蔵
機器の効率的な除霜を行う除霜制御装置に関するもので
ある。

従来冷凍冷蔵機器の冷却器の除霜はタイマ装置によって
一定時間間隔毎に行われていた。

この方法による除霜時間間隔は一般に最も肴霜の多い運
転条件を基準として決められる為、非常に春霜が早くか
つその量が多いアイスクリームなどの管理目標温度の低
い冷凍食品用冷却装置においては確実に除霜を行わねば
らない必要性からその意味があるが、それよりも管理目
標温度の高い精肉、鮮魚、乳製品、青果などのオープン
ショ−ケースにおいては着霧がこれよりもはるかに少な
く除霜が必要でない時にも除霜を行ってしまい。品温管
理上、あるいは省ネルギーの観点から見て不都合なこと
が多かった。近年この方法を改良し、家庭用冷蔵庫など
に多く、使用されるようになった方法に、冷凍機の運転
積算時間、すなわち庫内温度調節器の閉路時間の積算を
行い、それが所定値に達した時点で除霜を開始するとい
う方法がある。

この方法は冷却器の負荷に見合った除霜間隔が得られる
為前記方法の欠点がある程度解消でき、また付属機器は
時間演算器のみであるなど簡単にして巧妙なものである
が、下記の如き欠点を有している。即ち冷凍機が断続運
転を始めると冷凍機停止時には当然冷却器伝熱面上の霜
層が一部融解し、霜の密度が上昇して霜層厚が小さくな
る。

また冷凍機の運転率がより小さくなり運転時間に対する
停止時間が相対的に長くなれば霧層は殆ど成長しない場
合もある。運転時間積算による除霜方式はこのような運
転率による着霧状況の違いを識別することができない為
に最悪条件である連続運転の場合と想定して積算時間を
設定させざるを得ない。

従って実用上の運転においては必要以上の除霜頻度にな
ってしまう。例えばスーパーマーケットなどに設贋され
るオープンショーケースは大きな関口部を有している為
に外気負荷が非常に大きく、冷凍機の停止又は冷却器の
冷煤の流通停止を温度調節器によつて行うと、オープン
ショーケースの風路内に設置された冷却器の入口空気温
度は直ちに上昇し、冷却器上の霜はすぐ融解してしまう
。このような冷却系においてはこの方法では必要以上の
除霜頻度となってしまうわけである。この方法は家庭用
冷蔵庫などの密閉された被冷却庫をもつものについては
効果的であるが、冷却運転を停止すると冷却器の入口空
気温度がすぐに上昇してしまう例えばオープンショーケ
ースのような冷却系には必要以上の除霜頻度となる為あ
まり効果的除霜方法として好ましいものとは云えなかつ
た。

一方アイスクリームなどの冷食用ショーケースでは管理
目標温度が低いために運転率は非常に高く従って除霜ィ
ンタバルは短くなる。

従来このようなショーケ−スの除霜はタイマ装置の設定
により店舗の開店前と閉店直後及び夜間の３回ほぼぼ定
まった時刻に行うようにされている。これは店舗の開店
中に除霜を行うと薄内温度が上がりすぎて商品に悪影響
を及ぼすことを避ける為である。しかるに運転積算時間
による除霜ィンタバルを決める方式や運転率を加味する
方式だけでは開店中に除霜を行う不都合が生じてくる。
従って管理目標温度が非常に低い場合はタイマによる除
霜が合理的である。本発明は以上従来例における欠点を
改良する為になされたものであり、除霜を行なう時間間
隔（以下除霜ィンタバルと呼ぶ）を冷却器が冷却運転を
行なっている時間的割合、すなわち冷却運転率（以下運
転率と呼ぶ）によって変え最適な除霜開始時期を得ると
共に、被制御対象の目標温度がある温度以下である場合
は一定時間毎に除霜を行なうことにより安全確実でしか
も省エネルギーにつながる最適な除霜を行う除霜制御装
置を提供することを目的とする。

以下本発明の利点を明らかとする為にこの除霜開始時期
決定のアルゴリズムについて詳細に説明する。

第１図は実験により得られたオープンショーケースの冷
却システムの動作特性図である。図中横軸は除霜終了後
の経過時間縦軸は運転率である。Ａ，Ｂはオープンショ
ーケースの周囲の空気条件の違いをパラメータとしたも
ので、ＡはＢに比して周囲空気のェンタルピーが高い場
合であ」る。第２図は運転率と最適の除霜ィンタバルの
関係を第１図の実験から示した説明図である。

図中Ｃは従来例の運転積算時間が設定除霜ィンタバルに
達した時除霜を行う場合を示すもので例えば運転率５０
％では連続運転時の除霜インタバルの２倍、運転率４０
％では２．牙音となることを示している。除霜ィンタバ
ルを１、運転率をの連続運転時の除霜ィンタバルをｌｏ
とするとこの関係は１＝ｌｏ／の（０≦の≦１）なる双
曲線で表わすことができる。しかしこのような場合必要
以上の除霜頻度なることは先述のとおりである。Ｄは本
発明による除霜インクバルと運転率との関係を示す図で
、除霜ィンタバルの決定を第１図で示した運転率を加味
して行おうとするものである。本図では運転率が５０％
になると除霜ィンタバルは連続運転の３５倍になる一例
を示す。このような特性曲線は第１図に示す実験から多
く得られており、個々のショーケースとその冷却システ
ムに固有のものである。また管理目標温度がある値以下
である場合はタイマによる除霜ィンタバルに自動的に移
行する必要がある。

第３図は本発明の除霜制御方式による除霜制御装置をオ
ープンショーケースの冷却システムに適用した場合の一
実施例を示す全体構成図である。

１は負荷たるオープンショーケース、２は冷却熱源たる
冷凍機、３は冷煤流路、４は冷嬢流路３に配設された冷
媒の遮断弁、５は袷煤の膨脹弁、６はオープンショーケ
ース１の風路内に配設された冷却器、７は冷却器５上の
霜を融解するための除霜手段、８はオープンショーケー
スの庫内温度を検出する温度検出器、９は除霜制御装置
である。

次に動作について説明する。冷凍機２において圧縮され
た冷蝶は冷媒流路３を通り遮断弁４が開いているならば
膨脹弁５で減圧され、冷却器６で蒸発し、、オープンシ
ョーケース１内風路を通過する空気を冷却し、低圧冷煤
ガスとなって冷凍機２に還流する。第３図においては考
えやすくする為にオープンショーケースは１台だけ接続
したが一般的には冷凍機１台に対しオーブンショーケー
スが複数台接続されるのが普通である。温度検出器８は
オープンショーケース１の庫内温度を検出し、除霜制御
装置９は該検出器８の信号を受け、遮断弁４の開閉を行
い、オープンショーケース１の庫内温度調節を行う。

又除霜制御装置９は遮断弁４の開時間を積算し、オープ
ンショーケース１の冷却運転比率（以下運転率と称す）
を演算する。除霜開始時期の決定はまず前回の除霜動作
終了後を始点とする運転率によって遮断弁４の開動作積
算時間の設定値を決め、該設定値に遮断弁４の開動作積
算値が達した時に除霜制御装置９から除霜手段に対し除
霜信号を出力する。除霜制御装置９の動作については以
下に詳述する。第４図は除霜制御装置９の一実施例の構
成を示すブロック図である。図中１１は庫内温度信号入
力線で、第１図の温度センサ８からの信号を入力する。
１２は温度調節回路で、前記温度信号１１と庫内の管理
目標温度を設定する温度設定器２１の設定温度を比較し
て前者が後者を超えておれば冷却手段をオンする温度制
御信号１９（第３図おける遮断弁４の開信号）をゲート
回路１８を介して出力する。

また前者が後者を下廻る場合は冷却手段をオフする温度
制御信号１０（第３図における遮断弁４の閉信号）を同
様にして出力する。１３は第１のタイマ回路で前回の除
霜終了時点からの運転時間の積算、すなわち前記遮断弁
４を開する温度制御信号１９の時間積算を行うものであ
る。

１４は第２のタイマ回路でこれは前回の除霜終了時点か
ら現時点までの経過時間を積算してゆくものである。

１５は運転率演算回路で前記運転時間の積算値を経過時
間で除算して運転率を算出する。

１７は除霜インタバル設定器で連続運転を行うとした時
の除霜ィンタバル時間を設定する。

１６は除霜ィンタバル決定回路で、前記運転率演算回路
１５の運転率の演算結果出力と前記除霜ィンタバル設定
器１７の設定値出力及び前記第１のタイマ回路１３の運
転時間積算値出力をゲート回路２４のゲート２４ａを介
して入力とする。

まず最初に運転時間の積算値が除霜ィンタバル設定値に
達したか否かを判定する。これに未達の場合は除霜を開
始せずそのまま温認運転を行う。またこれに達した場合
は次に運転率を判読する。例えば運転率が１００％〜８
０％の場合は除霜ィンタバル引き延ばし係数を１とし直
ちに除霜を開始する。次に運転率が８０〜６０％の場合
は除霜ィンタバル引き延ばし係数を１．２とし例えば除
霜ィンタバル設定器７の設定値が１０時間とすればこれ
に１．２の係数を乗じて前記設定値を１幼時間と見なす
訳である。すなわち運転時間の積算値があと２時間増え
た時点で除霜開始を行うことになる。同様に運転率が６
０％以下の場合も除霜ィンタバル引き延ばし係数を定義
して前記のような動作を行うことができることは云うま
でもない。運転率と除霜ィンタバル引き延ばし係数との
関係はすでに述べたように個々のオープンショーケース
で異なっているのであらかじめ実験により収集してそれ
ぞれの値をあらかじめ定義しておく必要がある。勿論凡
用性をもたせる為に運転率と前記係数をいくつかの段階
毎に区切って設定しうる設定手段を備えることも可能で
ある。さて以上のような動作により除霜ィンタバル決定
回路１６より除霜信号２０を出力し、第３図の除霜手段
７を動作させて除霜を行う。

同時にゲート回路１８を開にして温度制御信号１９を閉
にする。２２は定時除霜温度設定器で管理目標温度がこ
の設定値以下になると定時除霜を行うことを区別するも
のである。

すなわちこの定時除霜温度設定器２２の設定値は比較回
路２３で温度設定器２１の設定値と比較され、前者が後
者を下廻っている場合は先述の手順により除霜開始時期
が決定される。次に前者が後者を上廻っている場合は管
理目標温度がきわめて低いことになるため定時除霜を行
う必要性があることになり、比較回路２３の出力により
運転率演算回路１５は運転率１００％の演算結果を出力
するよう作動する。またゲート回路２４はゲート２４ｂ
が開となってタイマ回路１４の経過時間のデータを除霜
ィンタバル決定回路１６に出力する。これにより除霜ィ
ンタバル決定回路１６は経過時間が除霜ィンタバル決定
器１７の設定値に達すると除霜信号２０を出力して除霜
を行う。

すなわちこの場合は一定時間毎に除霜が行われるわけで
ある。上記実施例では除霜ィンタバルは設定器により設
定することとしたがこの除霜インタバルは管理目標温度
によりほぼ決まっているため温度設定器２１の設定温度
により除霜ィンタバルを定めるよう構成することもでき
る。例えば精肉鮮魚他はこれに適した管理目標温度があ
りまたこの温度帯に適用する除霜ィンタバルは一般に知
られている為管理目標温度によって除霜ィンタバルを決
めても支障ないのである。すなわち除霜ィンタバル設定
器１７を除去してそのかわりに温度設定器２１の出力を
除霜ィンタバル決定回路１６に入力すれば容易に実現で
き、構成もさらに簡単なものにすることができる。また
本発明によれば運転率が、きわめて低い場合は実質上除
霜を一度もやらなくてもすむ場合が生じうる。しかしな
がら例えばタイマ回路１３や１４あるいは運転率演算回
路１５や除霜ィンタバル設定器１７、除霜ィンタバル決
定回路１６などが誤動作したり故障することが考えられ
、この場合は必要な除霜をやらなかったりあるいは非常
に長い時間除霜されないままに放置されるおそれがあり
うる。従ってこれを防止する為にさらにタイマ手段を備
えて時間を計時し例えば２処時間たてば必ず１回は除霜
しうるよう構成することもできる。本発明の構成は以上
のようであるが演算や比較、判断の機能は最近急速に普
及してきたマイクロコンピュータを用いて行うことがで
き低価格高信頼度でしかも高度な機能を実現することが
できる。

以上のように本発明によれば常に効率的な除霜開始時期
を選ぶことができ、省電力効果及び庫内の温度上昇の回
数を防ぐなど実用上有効な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はオープンショーケースの冷却システムの動作特
性図、第２図は運転率と最適の除霜ィンタバルの関係を
示す説明図、第３図は本発明の除霜制御方式による除霜
制御装置をオープンショーケースの冷却システムに適用
した場合の一実施例を示す全体構成図、第４図は除霜制
御装置の一実施例の構成を示すブロック図である。 図において４はしや断弁、７は除霜手段、８は温度検出
器、１２は温度調節回路、１３は第１のタイマー回路、
１４は第２のタイマー回路、１５は運転率演算回路、１
６は除霜インターバル決定回路、１７は除霜インターバ
ル設定器、２１は温度設定器、２２は定時温度設定器、
２３は比較器である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。第１図 第２図 第４図 図 の 織

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 温度検出手段により検出した温度が温度設定手段に
   より設定した目標温度に合致するよう温度制御を行ない
   冷却器の着霜を除去する為に除霜を行う装置において管
   理目標温度があらかじめ定めた値以上の場合は冷却運転
   の積算時間があらかじめ設定された除霜時間間隔に達し
   たとき、これまでの冷却運転の運転率に応じて定められ
   た係数を前記除霜時間間隔に乗算した値を除霜時間間隔
   と見做してこの時間間隔で除霜信号を出力し、管理目標
   温度があらかじめ定めた値を下廻る場合はあらかじめ設
   定された除霜時間間隔に前回の除霜終了時点からの経過
   時間が達すると除霜信号を出力するようにしたことを特
   徴とする除霜制御装置。 ２ 管理目標温度があらかじめ定められた値以上の場合
   は冷却運転の積算時間があらかじめ設定された除霜時間
   間隔に達したときこれまでの冷却運転の運転率が少なく
   とも二つ以上に区分されそれらに応じて定められた係数
   を前記除霜時間間隔に乗算した値を除霜時間間隔と見做
   して除霜を行うかあるいは前回の除霜終了時点からの経
   過時間がある定められた値を越える場合は定められた値
   の時間間隔で除霜を行うよう除霜信号を出力するように
   特許請求の範囲第１項記載の除霜制御装置。 ３ 管理目標温度があらかじめ定めた値以上の場合は冷
   却運転の積算時間が管理目標温度により定まる除霜時間
   間隔に達したときこれまでの冷却運転の運転率に応じて
   定められた係数を前記除霜時間間隔に乗算した値を除霜
   時間間隔と見做して除霜を行うか、あるいは前回の除霜
   終了時点からの経過時間がある定められた値を越えると
   きこの時間間隔で除霜を行うよう除霜信号を出力する特
   許請求の範囲第１項記載の除霜制御装置。 ４ 管理目標温度があらかじめ定めた値以上の場合は冷
   却運転の積算時間が管理目標温度により定まる除霜時間
   間隔に達したときか、あるいは前回の除霜終了時点から
   の経過時間がある定められた値に達したときに除霜信号
   を出力する特許請求の範囲第１項記載の除霜制御装置。