(57)【要約】被冷却気体を冷却するための冷却面に付着した霜層を除去する除霜方法であって、前記冷却面のうち前記霜層が付着した付着面を前記霜層の融点未満の温度条件下で前記霜層に対して前記付着面側に存在する熱源で加熱昇温させる加熱昇温ステップを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却気体を冷却するための冷却面に付着した霜層を除去する除霜方法であって、
前記冷却面のうち前記霜層が付着した付着面を前記霜層の融点未満の温度条件下で前記霜層に対して前記付着面側に存在する熱源で加熱昇温させる加熱昇温ステップを含むことを特徴とする昇華による除霜方法。
【請求項２】
前記付着面に付着した前記霜層の先端側領域を昇温した前記付着面よりも低温に維持する冷却ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の昇華による除霜方法。
【請求項３】
前記加熱昇温ステップで前記加熱昇温した付着面に付着した前記霜層の根元側領域を昇華させ、前記根元側領域の前記付着面に対する付着面積を減少させる昇華ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の昇華による除霜方法。
【請求項４】
前記冷却ステップは、
前記冷却面の周囲に形成された冷却空間によって、前記霜層の前記先端側領域を前記付着面より低温に維持するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の昇華による除霜方法。
【請求項５】
前記付着面を複数の区画に分け、
前記冷却ステップによって前記冷却面の周囲に前記冷却空間を形成しながら、前記加熱昇温ステップ及び前記昇華ステップを前記複数の区画ごとに行うことを特徴とする請求項４に記載の昇華による除霜方法。
【請求項６】
前記昇華ステップによって前記付着面積が減少した前記霜層に対して物理的な力を加えて前記霜層を前記付着面から剥離させる剥離ステップをさらに含むことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の昇華による除霜方法。
【請求項７】
前記剥離ステップは、
前記付着面に沿って前記被冷却気体の流れを形成させ、前記霜層を前記被冷却気体の風圧によって前記付着面から剥離するものであることを特徴とする請求項６に記載の昇華による除霜方法。
【請求項８】
前記加熱昇温ステップにおいて、
前記霜層の温度が高いほど前記付着面の昇温速度を増加させることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の昇華による除霜方法。
【請求項９】
前記加熱昇温ステップにおいて、
前記霜層の層厚が薄いほど前記付着面の昇温速度を増加させることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の昇華による除霜方法。
【請求項１０】
前記加熱昇温ステップにおいて、
前記付着面に対し瞬間的な昇温を断続的に行うことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の昇華による除霜方法。
【請求項１１】
前記加熱昇温ステップにおいて、
前記冷却面を形成する冷却流路に加温された前記冷媒を供給して前記付着面を昇温させることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の昇華による除霜方法。  
【請求項１２】
被冷却気体を冷却するための冷却面に付着した霜層を除去する昇華による除霜装置であって、
前記冷却面のうち前記霜層が付着した付着面を前記霜層に対して前記付着面側に存在する熱源で加熱昇温させる加熱昇温部と、
前記付着面の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出値が入力され、前記加熱昇温部を作動させて前記付着面を前記霜層の融点未満の温度条件下で加熱昇温させ、前記霜層の根元側領域から先端側領域までの間で温度勾配を形成させる制御部と、
を備えることを特徴とする昇華による除霜装置。
【請求項１３】
前記霜層の前記先端側領域を冷却する冷却部を備え、
前記制御部は、前記冷却部を作動させて前記先端側領域を冷却することで、前記温度勾配を形成させるものであることを特徴とする請求項１２に記載の昇華による除湿装置。
【請求項１４】
前記冷却面に沿う前記被冷却気体の流れを形成するための流れ形成部をさらに備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の昇華による除霜装置。
【請求項１５】
前記加熱昇温部は、前記付着面に高周波電流を通電するための高周波電流誘電部であることを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の昇華による除霜装置。
【請求項１６】
前記付着面に形成された導電性物質層と、
前記導電性物質層と前記冷却面を形成する冷却流路の間に形成された電気絶縁層と、
を備え、
前記加熱昇温部は前記導電性物質層に通電する通電部を含むことを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の昇華による除霜装置。
【請求項１７】
前記電気絶縁層と前記冷却流路との間に介在する断熱層をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の昇華による除霜装置。
【請求項１８】
内部に冷却空間を形成するためのハウジングと、
前記被冷却気体を冷却するための冷却面を有し、前記冷却面によって前記冷却空間を形成するための冷却器と、
請求項１２乃至１７の何れか１項に記載の昇華による除霜装置と、
を備え、
前記冷却空間に収納された被冷却物を冷却することを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却装置などの冷却面に付着した霜の昇華による除霜方法、除霜装置及び該除霜装置を備える冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍庫などに設けられた冷却器の冷却管に付着した霜層の除去作業は、一般に、冷却器を停止させた後、霜層を昇温させて融解する方法が行われている。
例えば、特許文献１には、散水によって霜層を溶かす方法が開示され、特許文献２には、ヒータよって霜層を加熱し融解する方法が開示されている。
しかし、これらの方法は冷却器の稼働を停止しなければならず、また、すべての霜を融解する必要があり、大きな熱エネルギが必要になる。また、霜層を融解してできた水分の乾燥又は除去に時間がかかり、冷却器の停止時間が長くなるという問題がある。
強い空気流を噴き付けて冷却器に付着した霜層を剥ぎ取る方法も行われるが、この方法では、冷却管の表面に付着力の強い霜が残り、やがてこれが成長して冷却器の閉塞を引き起こすおそれがある。従って、冷却管の間隔を広くするなどの対策が必要となり、冷却装置が大型化する問題がある。【０００３】
最近では、特許文献３及び４に記載のように、冷却管に付着した霜層を昇華させて除去することで、融解水の発生をなくすようにした除霜方法も提案されている。特許文献３では、デシカントロータで冷却空間を飽和水蒸気圧以下に除湿することで昇華除霜を可能にしている。特許文献４では、ヒータによって冷却管に付着した霜層に昇華に必要な昇華潜熱を供給することで、昇華による除霜を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７５４６８号公報
【特許文献２】特開２００８−７５９６３号公報
【特許文献３】特開２０１２−７２９８１号公報
【特許文献４】特開平１１−１１８３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、特許文献１及び特許文献２に開示された融解による除霜方法は、冷却器の運転を停止する必要があり、また、融解水の除去に手間取る等、種々の問題がある。
特許文献３に開示される昇華による除霜方法は、被冷却気体（空気）の湿度を飽和未満に維持するために除湿装置が必要となるなど、高コストとなる問題がある。また、特許文献３及び４に開示された除霜方法は、霜層全体を昇華させるため必要熱量が多く、除霜効率が高くないという問題がある。【０００６】
幾つかの実施形態は、上記課題に鑑み、冷却装置の運転を停止せずに除霜が可能な昇華による除霜方法において、低コストな手段で除霜効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）幾つかの実施形態に係る昇華による除霜方法は、
被冷却気体を冷却するための冷却面に付着した霜層を除去する除霜方法であって、
前記冷却面のうち前記霜層が付着した付着面を前記霜層の融点未満の温度条件下で前記霜層に対して前記付着面側に存在する熱源で加熱昇温させる加熱昇温ステップを含む。
霜層を昇華させる条件として、霜層の周囲空間が未飽和水蒸気圧であり、かつ昇華潜熱を必要とする。
上記（１）の方法によれば、霜層に対して付着面側に存在する熱源で加熱昇温させるため、主流の被冷却気体を大きく昇温させることなく，付着面周囲の被冷却気体と霜層の付着面のみを加熱できる。これによって、霜層の根元側領域を先に加熱昇温でき、根元側領域で先に上記昇華条件が整うため、霜層の根元側領域を中心に昇華を起こすことができる。【０００８】
従って、冷却面によって形成された冷却空間によって被冷却物を冷却する工程中に、例えば、該冷却面によって被冷却気体を冷却する冷却装置の運転中に、運転を停止することなく除霜が可能となる。また、除霜時に融解水が発生しないので、融解水の除去作業を必要としない。
また、主として霜層の根元側領域を重点的に昇華させるため、霜層の付着力を弱めることができ除霜が容易になる。付着力が弱まったところで外力により霜層を除去できるので、霜層全体を昇華させる必要はない。そのため、昇華に要する熱量を低減できると共に、除霜時間を短縮できる。従って、特許文献３及び４に開示された除霜方法より昇華に要する熱量を低減でき、除霜効率を向上できる。
さらに、霜層を根元側領域から根こそぎ剥離できるので、霜層により冷却流路間の空間が閉塞するのを抑制できる。従って、冷却流路間の間隔を広く確保する必要がなくなるため、冷却流路を有する冷却装置をコンパクト化できる。【０００９】
なお、霜層の根元側領域を加熱昇温させることで、根元側領域の周囲に水蒸気の微小な未飽和雰囲気を形成できる。そのため、冷却面周囲の空間の湿度が飽和又は過飽和の状態であっても、昇華を起こすことができる。【００１０】
（２）一実施形態では、前記（１）の方法において、
前記付着面に付着した前記霜層の先端側領域を昇温した前記付着面よりも低温に維持する冷却ステップをさらに含む。
上記冷却ステップでは、加熱昇温ステップで昇温した付着面よりも、何らかの冷却手段で霜層の先端側領域を低温に維持することにより、霜層の根元側領域から先端側領域に向けて低温となる温度勾配が形成される。これによって、先端側領域より根元側領域で優先的に昇華条件が成立しやすくなる。
霜層の根元側領域での昇華を短時間で効率良く起こさせるためには、付着面付近の温度を高く、それ以外の部分の温度を低く維持することが有効である。その方法のひとつとして、根元側領域と先端側領域との温度差を大きく取って、霜層全体に大きな温度勾配を形成させることが有効である。【００１１】
（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の方法において、
前記加熱昇温ステップで前記加熱昇温した付着面に付着した前記霜層の根元側領域を昇華させ、前記根元側領域の前記付着面に対する付着面積を減少させる昇華ステップをさらに含む。
上記（３）の方法によれば、霜層の付着面に対する付着面積を減少させることで、霜層の付着力を低下できる。これによって、霜層の除去が容易になる。
上記昇華ステップでは、霜層の根元側領域の付着面における付着面積をゼロとすることで、付着面から霜層を除去できるが、付着面積をゼロとする前に、例えば、掻き取り、振動、重力、電磁気力等、何らかの物理的作用によって霜層を剥離させてもよい。これによって、除霜時間を短縮でき、除霜効率を向上できる。【００１２】
（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの方法において、
前記冷却ステップは、
前記冷却面の周囲に形成された冷却空間によって、前記霜層の前記先端側領域を前記付着面より低温に維持するものである。
上記（４）の方法によれば、霜層の先端側領域を冷却する冷熱源を冷却面の周囲に形成された冷却空間とするので、特別の冷熱源を必要とせず、かつ冷却面による被冷却物の冷却工程中に除霜を行うことができる。【００１３】
（５）一実施形態では、前記（４）の方法において、
前記付着面を複数の区画に分け、
前記冷却ステップによって前記冷却面の周囲に前記冷却空間を形成しながら、前記加熱昇温ステップ及び前記昇華ステップを前記複数の区画ごとに行う。
上記（５）の方法によれば、除霜作業を区画された付着面毎に行うので、被冷却物の冷却工程を阻害することなく除霜が可能になる。【００１４】
（６）一実施形態では、前記（３）〜（５）の何れかの方法において、
前記昇華ステップによって前記付着面積が減少した前記霜層に対して物理的な力を加えて前記霜層を前記付着面から剥離させる剥離ステップをさらに含む。
上記（６）の方法によれば、霜層の付着面に対する付着面積をゼロとする前に、霜層全体の昇華を待つことなく、例えば、掻き取り、振動、重力、電磁気力等、何らかの物理的力を霜層に加えることで、霜層を剥離させることができる。これによって、昇華に要する熱量を低減できると共に、除霜時間を短縮でき、除霜効率を向上できる。【００１５】
（７）一実施形態では、前記（６）の方法において、
前記剥離ステップは、
前記付着面に沿って前記被冷却気体の流れを形成させ、前記霜層を前記被冷却気体の風圧によって前記付着面から剥離するものである。
上記（７）の方法によれば、被冷却物に対する冷却効果を増すために形成された被冷却気体の対流を霜層の剥離に兼用できるので、剥離ステップのための設備や操作を必要としない。  【００１６】
（８）一実施形態では、前記（１）〜（７）の何れかの方法において、
前記加熱昇温ステップにおいて、
前記霜層の温度が高いほど前記付着面の昇温速度を増加させる。
本発明者等が得た知見によれば、霜層の温度が高いほど加熱昇温ステップにおける昇温速度を大きくしないと、昇華ステップにおける霜層の付着面積低減効果が向上しないことがわかった。この理由は、加熱昇温ステップにおいて、霜層の温度が高いほど霜層の根元側領域と先端側領域とで温度差が取れにくくなり，かつ霜層の温度が高いほど、霜結晶が粗大化するため熱伝導率が大きくなり、そのため、霜層内部の温度分布が、霜層の根元側領域と先端側領域との温度差が小さい状態で平衡に近づいてしまうためであると考えられる。
そこで、加熱昇温ステップ前の霜層の温度が高いほど付着面の昇温速度を増加させ、霜層の根元側領域と先端側領域間の温度勾配を大きくすることで、根元側領域の昇華を促進させることができる。【００１７】
（９）一実施形態では、前記（１）〜（８）の何れかの方法において、
前記加熱昇温ステップにおいて、
前記霜層の層厚が薄いほど前記付着面の昇温速度を増加させる。
霜層の層厚が薄いと、熱伝導によって短時間で先端側領域まで温度が上昇してしまうため、霜の根元側領域の昇華を促進させる温度勾配を形成させることが難しくなる。そこで、霜層の層厚が薄いときは、付着面の昇温速度を増加させて温度勾配を形成することで、霜層の根元側領域の昇華を促進させることができる。【００１８】
（１０）一実施形態では、前記（１）〜（９）の何れかの方法において、
前記加熱昇温ステップにおいて、
前記付着面に対し瞬間的な昇温を断続的に行う。
霜層に形成された温度勾配は、時間の経過と共に霜層内の熱移動によって平衡状態に近づく。そこで、付着面に対し瞬間的な昇温を断続的に行い、瞬間的な温度勾配を断続的に形成することで、根元側領域の昇華を持続させることができる。
なお、瞬間的な昇温では発生する熱量が少ないため、冷却面の周囲に形成される冷却空間の温度上昇を抑制できる。【００１９】
（１１）一実施形態では、前記（１）〜（１０）の何れかの方法において、
前記加熱昇温ステップにおいて、
前記冷却面を形成する冷却流路に加温された前記冷媒を供給して前記付着面を昇温させる。
上記（１１）の方法によれば、既存の冷却空間に新たな設備を追加することなく霜層の付着面の加温が可能となるのでコスト高とならない。
なお、この加温手段では、上記冷却流路のうち一部領域のみ除霜を行い、他の領域の冷却流路では冷却運転を行うことで、冷却運転を継続しながら除霜を行うことができる。【００２０】
（１２）幾つかの実施形態に係る除霜装置は、
被冷却気体を冷却するための冷却面に付着した霜層を除去する除霜装置であって、
前記冷却面のうち前記霜層が付着した付着面を前記霜層に対して前記付着面側に存在する熱源で加熱昇温させるための加熱昇温部と、
前記付着面の温度を検出するための温度センサと、
前記温度センサの検出値が入力され、前記加熱昇温部を作動させて前記付着面を氷の融点未満の温度条件下で加熱昇温させ、前記霜層の根元側領域から先端側領域までの間で温度勾配を形成させる制御部と、
を備える。【００２１】
上記（１２）の構成において、上記加熱昇温部によって、上記付着面を加熱昇温し付着面周囲に昇華が可能な条件を成立させることで、霜層の根元側領域を中心に霜層の昇華を起こすことができる。
また、上記制御部は、付着面の温度検出値に基づいて、上記加熱昇温部の作動を制御し、霜層の根元側領域から先端側領域に向けて低温となる温度勾配を形成させる。これによって、根元側領域を中心に昇華を促進させ、根元側領域の付着面における付着面積を減少でき、除霜を容易にすることができる。【００２２】
（１３）一実施形態では、前記（１２）の構成において、
前記霜層の前記先端側領域を冷却する冷却部を備え、
前記制御部は、前記冷却部を作動させて前記先端側領域を冷却することで、前記温度勾配を形成させるものである。
上記（１３）の構成によれば、上記冷却部によって霜層の先端側領域を冷却することで、上記温度勾配を容易に形成できる。【００２３】
（１４）一実施形態では、前記（１２）又は（１３）の構成において、
前記冷却面に沿う被冷却気体の流れを形成するための流れ形成部をさらに備える。
上記（１４）の構成によれば、上記流れ形成部によって形成された被冷却気体の風圧によって、霜層の根元側領域の付着面における付着面積をゼロとする前に、付着面積が減少した霜層を根元側領域から剥離できる。これによって、昇華に要する熱量を低減できると共に、除霜時間を短縮でき、除霜効率を向上できる。【００２４】
（１５）一実施形態では、前記（１２）〜（１４）の何れかの構成において、
前記加熱昇温部は前記付着面に高周波電流を通電するための高周波電流誘電部である。
上記（１５）の構成によれば、高周波電流の表皮効果によって付着面に電流を集中できるため、付着面に付着した霜層の加温効率を向上でき、省エネが可能となる。【００２５】
（１６）一実施形態では、前記（１２）〜（１４）の何れかの構成において、
前記付着面に形成された導電性物質層と、
前記導電性物質層と前記冷却面を形成する冷却流路との間に形成された電気絶縁層と、
を備え、
前記昇温部は前記導電性物質層に通電する通電部を含む。
上記（１６）の構成によれば、上記導電性物質層と上記冷却流路との間に上記電気絶縁層を備えることで、除霜時に導電性物質層に集中して電流を流すことができる。これによって、加温効率を向上できる。また、導電性物質層の膜厚を薄くすることで、加温に必要な熱エネルギ量を節減でき省エネが可能となる。【００２６】
（１７）一実施形態では、前記（１６）の構成において、
前記電気絶縁層と前記冷却流路との間に介在する断熱層をさらに備える。
上記（１６）の構成によれば、電気絶縁層と冷却流路との間に上記断熱層を備えることで、除霜時に冷却流路への熱移動を抑制できるので、除霜時の付着面の昇温速度を増加でき、かつ熱効率を向上できる。
なお、上記断熱層の厚さを小さく抑えることで、付着面周囲の被冷却気体に対する冷却効率の低下を抑制できる。【００２７】
（１８）一実施形態に係る冷却装置は、
内部に被冷却空間を形成するためのハウジングと、
被冷却気体を冷却するための冷却面を有し、前記冷却面によって前記被冷却空間を冷却するための冷却器と、
上記（１２）〜（１７）の何れかの構成の昇華による除霜装置と、
を備え、
前記冷却空間に収納された被冷却物を冷却する。【００２８】
上記（１８）の構成によれば、上記（１２）〜（１７）の何れかの構成を有する除霜装置を備えることで、冷却装置の運転中に冷却装置を停止せずに冷却面に付着した除霜が可能になる。また、除霜時に融解水が発生しないので、融解水の除去作業を必要としない。
また、上記除霜装置によって、霜層の根元側領域を中心に昇華するので、霜層全体を昇華する必要がないため、必要熱量を低減でき、かつ除霜時間を短縮でき、除霜効率を向上できる。
さらに、霜層を根元側領域から根こそぎ剥離できるので、上記冷却面を形成する冷却流路間の空間が霜層により閉塞するおそれがなくなり、従って、冷却流路間の間隔を広く取る必要がないため、冷却流路を内蔵する冷却器をコンパクト化できる。
【発明の効果】
【００２９】
幾つかの実施形態によれば、被冷却物を冷却する冷却装置の運転を止めることなく、除霜を行うことができると共に、簡易かつ低コストな除霜手段を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態に係る除霜方法の工程図である。
【図２】一実施形態に係る除湿方法を示す断面図である。
【図３】幾つかの実施形態に係る霜層の温度勾配を示す線図である。
【図４】一実施形態に係る除霜方法を示す概略図である。
【図５】一実施形態に係る除霜装置のブロック線図である。
【図６】一実施形態に係る除霜装置の断面図である。
【図７】一実施形態に係る冷却流路の斜視図である。
【図８】一実施形態に係る除霜装置の断面図である。
【図９】一実施形態に係る除霜装置の断面図である。
【図１０】一実施形態に係る除霜装置の断面図である。
【図１１】一実施形態に係る冷却装置の概略図である。
【図１２】一実施例に係る除霜結果を示すグラフである。
【図１３】一実施例に係る除霜結果を示すグラフである。
【図１４】比較例としての昇華除霜方法の除霜結果を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３２】
図１は一実施形態に係る除霜方法の工程図であり、図２は霜層Ｆが付着した一実施形態に係る冷却面１２ａを示す。
一実施形態に係る除霜方法は、被冷却気体ａを冷却するための冷却面１２ａに付着した霜層Ｆを除去するものであり、図１に示すように、加熱昇温ステップＳ１０を含む。加熱昇温ステップＳ１０では、冷却面１２ａのうち霜層Ｆが付着した付着面を霜層の融点未満の温度条件下で霜層に対して付着面側に存在する熱源で加熱昇温させる。
一実施形態では、冷却面１２ａは例えば冷却管などの冷却流路１２の外表面に形成される。加熱昇温ステップＳ１０において、冷却面１２ａのうち霜層Ｆが付着した付着面側に存在する熱源で加熱昇温させるため、被冷却気体ａを加熱することなく付着面のみを加熱できる。これによって、霜層Ｆの根元側領域Ｆｒを先に加熱昇温できるため、根元側領域Ｆｒで前述の昇華条件が先に整い、根元側領域Ｆｒを中心に昇華が起こる。
【００３３】
加熱昇温ステップＳ１０によって、付着面に対する霜層の付着力を弱めることができ、除霜が容易になる。付着力が弱まったところで外力により霜層を除去できるので、霜層全体を昇華させる必要はない。そのため、昇華に要する熱量を低減できると共に、除霜時間を短縮できる。従って、特許文献３及び４に開示された除霜方法より昇華に要する熱量を低減でき、除霜効率を向上できる。
なお、霜層Ｆの根元側領域Ｆｒを加熱昇温させることで、根元側領域Ｆｒの周囲に水蒸気の微小な未飽和雰囲気を形成できる。そのため、冷却面周囲の冷却空間の湿度が飽和又は過飽和の状態であっても、昇華を起こすことができる。
【００３４】
上記除霜方法によれば、被冷却気体ａによって被冷却物を冷却する冷却装置においては、冷却装置の運転を止めずに除霜が可能となる。また、除霜時に融解水が発生しないので、融解水の除去作業を必要としない。また、主として霜層Ｆの根元側領域Ｆｒを昇華させるため、霜層全体を昇華させる必要はなく、そのため、昇華に要する熱量を低減できると共に、除霜時間を短縮できる。
さらに、霜層Ｆを根元側領域Ｆｒから根こそぎ剥離できるので、冷却流路１２が複数配置される場合、霜層Ｆにより冷却流路間の空間が閉塞するのを抑制できる。従って、冷却流路間の間隔を広く確保する必要がなくなるため、冷却流路を有する冷却装置をコンパクト化できる。  
【００３５】
一実施形態では、図２に示すように、冷却流路１２は冷媒ｒが流れる冷却管であり、冷却管の外表面に冷却面１２ａが形成される。ここで言う「冷媒」はブラインも含むものとする。
一実施形態では、冷却流路１２は例えば冷凍庫内に配設され、庫内の被冷却気体ａを０℃以下の温度に冷却し、庫内に収納された被冷却物を保冷する。保冷中に冷却面１２ａに霜層Ｆが付着し成長する。
一実施形態では、冷凍庫内に設けられた冷却器のハウジング内に設けられ、該ハウジング内に導入される被冷却気体ａを０℃以下に冷却し、庫内に収納された被冷却物を保冷する。
一実施形態では、冷却流路１２は熱交換器に形成され熱交換媒体が流れる熱交換流路である。
【００３６】
一実施形態では、冷却面１２ａに付着した霜層Ｆの先端側領域Ｆｔを昇温した付着面よりも低温に維持する（冷却ステップＳ１２）。
冷却ステップＳ１２では、加熱昇温ステップＳ１０で昇温した冷却面１２ａよりも、何らかの手段で霜層Ｆの先端側領域Ｆｔを低温に維持することにより、霜層Ｆの根元側領域Ｆｒから先端側領域Ｆｔに向けて低温となる温度勾配が形成される。これによって、先端側領域Ｆｔより根元側領域Ｆｒで昇華条件が成立しやすくなり、根元側領域Ｆｒを中心として昇華が起こる。
冷却ステップＳ１２において、先端側領域Ｆｔを付着面１２ａより低温に維持する手段として、例えば、冷却面１２ａによって冷却された被冷却気体ａの対流熱伝達によって先端側領域Ｆｔを冷却する方法、あるいは霜層自体の熱容量で根元側領域Ｆｒの温度上昇が霜層内部の熱伝導により先端側領域Ｆｔに伝わる時間よりも短い時間の間温度勾配を形成させる方法、等がある。
【００３７】
一実施形態では、加熱昇温ステップＳ１０で加熱昇温した付着面１２ａに付着した霜層Ｆの根元側領域Ｆｒを昇華させ、根元側領域Ｆｒの付着面１２ａに対する付着面積を減少させる（昇華ステップＳ１４）。
昇華ステップＳ１４では、根元側領域Ｆｒの付着面１２ａに対する付着面積をゼロとすることで、付着面から霜層を除去できるが、他方、付着面積をゼロとする前に、例えば、掻き取り、振動、重力、電磁気力等、何らかの物理的作用によって霜層Ｆを剥離させてもよい。これによって、除霜時間を短縮でき、除霜効率を向上できる。
【００３８】
図３は、上記温度勾配の幾つかの例を模式的に示している。図３に示すグラフの横軸は、冷却面１２ａからの霜層Ｆの高さを示し、縦軸は被冷却気体ａ及び霜層Ｆの各部位の温度を示す。一例として、例えば、急速冷凍フリーザなどの場合、冷却面１２ａは冷却管を流れる冷媒によって−４５℃に冷却され、被冷却気体ａは冷却面１２ａによって−３６℃に冷却される。除霜時に、加熱昇温ステップＳ１０で冷却面１２ａは−５℃に急速昇温される。
加熱昇温ステップＳ１０で−５℃に急速昇温された付着面１２ａの昇温直後の温度分布はラインＡ１のようになる。そこから時間が経過するにつれて熱伝導によりラインＡ２、Ａ３へ変化する。このときの冷却ステップＳ１２における冷却源は、例えば、霜層自体の熱容量や冷凍機の冷凍運転時の被冷却気体ａとなる。
【００３９】
昇華による付着面積の減少を効率良く起こすためには、付着面近傍の温度勾配を大きく取ることが望ましい。そのためには、ラインA１のようなある程度の急速昇温が必要である。例えば、加熱昇温ステップＳ１０において付着面１２ａの加熱による温度上昇が、霜層内の熱伝導によって先端側領域Ｆｔに伝わる時間より短時間で融点近くまで達するとよい。加熱昇温直後のラインＡ１〜Ａ３のような温度分布を維持することが理想的であるが、この温度分布は過渡変化における瞬間的なものであるため、維持することができない。
従って、昇温している時間に対して、相対的にラインＡ１〜Ａ３に近い温度分布の時間割合を増加させるために、例えば、加熱昇温ステップＳ１０において瞬間的な加熱昇温を断続的に繰り返すことが有効である。このときの冷却ステップＳ１２における冷却源として、冷凍機の冷凍運転時の被冷却気体ａが有効である。
【００４０】
また、霜層の物理的な条件（密度、霜層高さ、熱伝導率等）及び被冷却気体ａの条件（風速、温度）などにより決定される平衡した温度分布、つまりラインＢ１、Ｂ２及びＢ３に示すような温度分布を維持して付着面積を低減する場合においては、効率良く付着面積を減少させるために、霜層Ｆの根元側領域Ｆｒと先端側領域Ｆｔとの温度差を大きく取ることが望ましい。その場合、例えば、加熱昇温ステップＳ１０において付着面１２ａの温度を制御可能な範囲で融点に限りなく近づけ、さらに、冷却ステップＳ１２において先端側領域Ｆｔの冷却に利用する被冷却気体ａの温度を可能な限り低くし、かつ被冷却気体ａの風速を増加させる、等の手段によって熱伝達率を向上させることで、先端側領域Ｆｔの温度を可能な限り低下させることが有効である。
【００４１】
被冷却気体は空気の場合、飽和水蒸気分圧は被冷却空気の温度が高いほど大きくなる。例えば、氷の飽和圧力基準で、空気温度−４０℃に対して、−３０℃で約２５Ｐａ、−２０℃で約９０Ｐａ、１０℃で約２５０Ｐａ、０℃で約６００Ｐａとなっており、融点に近いほど加速度的に増加する。飽和水蒸気圧の差が大きいほど、高圧側の昇華が促進される。
従って、効率良く付着面積を減少させるためには、加熱昇温ステップＳ１０において、付着面１２ａの温度を可能な限り急速昇温させること、及び可能な限り融点に近づけることが望ましい。
【００４２】
一実施形態では、冷却ステップＳ１２において、付着面１２ａの周囲に形成された冷却空間によって、霜層Ｆの先端側領域Ｆｔを付着面１２ａより低温に維持する。
これによって、霜層Ｆの先端側領域Ｆｔを冷却する冷熱源を冷却面１２ａの周囲に形成された冷却空間とするので、特別の冷熱源を必要とせず、かつ冷却面１２ａによる被冷却物の冷却工程中に除霜を行うことができる。
【００４３】
一実施形態では、冷却面１２ａを複数の区画に分け、冷却ステップＳ１２によって冷却面１２ａの周囲に前記冷却空間を形成しながら、加熱昇温ステップＳ１０及び昇華ステップＳ１４を複数の区画ごとに行う。
これによって、除霜作業を区画された付着面毎に行うので、被冷却物の冷却工程を阻害することなく除霜が可能になる。
一実施形態では、図４に示すように、熱交換器１を構成するダクト１ａの内部に冷却流路１２（例えば冷却管）が設けられる。ダクト１ａの内部では送風機３によって被冷却気体ａの流れが形成される。熱交換器１は例えば冷凍庫内に設けられた冷却器であり、冷却流路１２に冷凍機（不図示）から冷媒が送られる。冷却流路１２は複数の区画に分割されて、冷凍機の運転を継続しながら、冷却流路１２に付着した霜層の除去を一区画ごとに順々に行う。
【００４４】
一実施形態では、図１に示すように、昇華ステップＳ１４によって付着面積が減少した霜層Ｆに対して物理的な力を加えて霜層Ｆを付着面１２ａから剥離させる（剥離ステップＳ１６）。
剥離ステップＳ１６によって、霜層Ｆの付着面１２ａに対する付着面積をゼロとする前に、霜層全体の昇華を待つことなく、例えば、掻き取り、振動、重力、電磁気力等、何らかの物理的力を霜層に加えることで、霜層Ｆを剥離させることができる。これによって、昇華に要する熱量を低減できると共に、除霜時間を短縮でき、除霜効率を向上できる。
【００４５】
一実施形態では、剥離ステップＳ１６において、付着面１２ａに沿って被冷却気体ａの流れを形成させ、昇華ステップＳ１４によって付着面積が減少した霜層Ｆを被冷却気体ａの風圧によって付着面１２ａから剥離する。
これによって、被冷却物に対する冷却効果を増すために形成された被冷却気体ａの対流を霜層Ｆの剥離に兼用できるので、剥離ステップＳ１６のための設備や操作を必要としない。  
【００４６】
一実施形態では、加熱昇温ステップＳ１０において、霜層Ｆの温度が高いほど、付着面１２ａの昇温速度を増加させるとよい。
この理由は、前述のように、加熱昇温ステップＳ１０において、霜層の温度が高いほど周囲の被冷却気体ａの温度も高く、昇温した付着面１２ａと先端側領域Ｆｔとの間で大きな温度差が取れにくくなること、及び霜層の温度が高いほど、霜結晶が粗大化するため熱伝導率が大きくなり、そのため、霜層内部の温度分布が、根元側領域Ｆｒと先端側領域Ｆｔとの温度差が小さい状態ですぐに平衡に近づいてしまうために、昇温速度を増加しなければ、温度勾配を大きく取れないためである。
従って、加熱昇温ステップ前の霜層が高いほど付着面１２ａの昇温速度を増加させ、根元側領域Ｆｒと先端側領域Ｆｔ間の温度勾配を大きくすることで、根元側領域Ｆｒの昇華を促進させることができる。
【００４７】
一実施形態では、加熱昇温ステップＳ１０において、霜層Ｆの層厚が薄いほど、冷却面１２ａの昇温速度を増加させるとよい。
霜層Ｆの層厚が薄いと、先端側領域Ｆｔに比較的早く熱が伝わるため、短時間で温度分布が平衡に近づく。さらに、熱伝導距離が短いため、根元側領域Ｆｒと先端側領域Ｆｔとの温度差が付きにくい。そのため、温度勾配を大きくできず、根元側領域Ｆｒに集中して昇華を起こすことができない。つまり、余分な熱量が必要となり、付着面積低減効率（付着力低減効率）が悪くなる。
そこで、加熱昇温ステップＳ１０において昇温速度を増加させることで、霜層Ｆに、図３中のラインＡ１〜Ａ３のような温度分布を形成することで、根元側領域Ｆｒの付着面積低減効率を向上でき、省エネが可能になる。
【００４８】
一実施形態では、加熱昇温ステップＳ１０において、冷却面１２ａに対し瞬間的な昇温を断続的に行うようにする。
霜層Ｆに形成されたラインＡ１、Ａ２及びＡ３等で示される温度勾配は、霜層の付着面の昇温状態が持続されると、霜層内の熱移動によって平衡状態に近づく。そこで、冷却面１２ａに対し瞬間的な昇温を断続的に行うことで、被冷却気体ａの温度上昇を抑制しつつ、根元側領域Ｆｒの昇華を維持できる。
また、瞬間的な昇温では発生する熱量が少ないため、冷却面１２ａの周囲に形成される冷却空間の温度上昇を抑制できる。
【００４９】
一実施形態では、加熱昇温ステップＳ１０において、冷却流路１２に加温された冷媒ｒを供給して付着面１２ａを昇温させるようにする。
この昇温手段によれば、既存の冷却空間に新たな設備を追加することなく霜層Ｆの付着面１２ａの加温が可能となるのでコスト高とならない。
【００５０】
一実施形態に係る除霜装置１０は、図５に示すように、除霜時に冷却面１２ａのうち霜層Ｆが付着した付着面を昇温させるための加熱昇温部１４を備える。加熱昇温部１４は霜層Ｆに対して付着面１２ａ側に存在する熱源を有する。また、付着面１２ａの温度を検出するための温度センサ１６を備え、温度センサ１６の検出値は制御部１８に入力される。制御部１８は、加熱昇温部１４を作動させて付着面１２ａを霜層Ｆの融点未満の温度条件下で昇温させると共に、根元側領域Ｆｒから先端側領域Ｆｔまでの間で先端側領域Ｆｔに向けて低温となる温度勾配を形成させる。
除霜装置１０は、被冷却気体ａを冷却するための冷却面１２ａに付着した霜層Ｆを除去する。
【００５１】
上記構成において、加熱昇温部１４によって付着面１２ａを加熱昇温させ、付着面１２ａの周囲に昇華が可能な条件を成立させることができ、これによって、根元側領域Ｆｒを中心として昇華が起こる。
制御部１８は、加熱昇温ステップＳ１０において、温度センサ１６の検出値に基づき、例えば、図３に示すラインＡ１〜Ａ３及びラインＢ１〜Ｂ３のように、根元側領域Ｆｒから先端側領域Ｆｔに向けて低温となる温度勾配を形成する。
上記温度勾配の形成によって、根元側領域Ｆｒを中心とした昇華が起こり、根元側領域Ｆｒの付着面１２ａに対する付着面積を減少できる。これによって、霜層Ｆの付着力を減少できるため、除霜が容易になる。
なお、霜層はそのまま昇華を続けて消滅させてもよいし、あるいは付着力が減少した霜層に対し、例えば、掻き取り、振動、重力、電磁気力等の物理的作用を加えて付着面１２ａから剥離させてもよい。
【００５２】
上記構成によれば、被冷却物の冷却を大きく阻害せずに付着面１２ａの除霜を行うことができると共に、除霜時に融解水が発生しないので、融解水の除去作業を必要としない。また、主として霜層Ｆの根元側領域Ｆｒを昇華させるため、昇華に要する熱量を低減できると共に、除霜時間を短縮できる。従って、除霜効率を向上できる。
さらに、霜層Ｆを根元側領域Ｆｒから根こそぎ剥離できるので、霜層Ｆにより冷却流路１２間の空間が閉塞するのを抑制でき、従って、冷却流路間の間隔を広く確保する必要がなくなるため、冷却流路１２を有する冷却装置をコンパクト化できる。
【００５３】
一実施形態では、図５に示すように、冷却流路１２は冷却器２２のケーシング２２ａの内部に設けられる。冷却流路１２は冷媒管２６を介して冷凍機２４に接続される。冷凍機２４から冷媒ｒが冷媒管２６を介して冷却流路１２に循環される。冷却器２２では、冷却流路１２を循環する冷媒ｒによって、冷却面１２ａが氷点下の温度に冷却されることで、被冷却気体ａが氷点下の温度に冷却される。
例えば、冷却流路１２は冷却管であり、冷却面１２ａは冷却管の外表面である。被冷却気体ａは例えば空気である。流れ形成部２０によって被冷却気体ａの流れが形成され、被冷却気体ａの流れはケーシング２２ａの内部で発生し、被冷却気体ａは冷却面１２ａに接触して冷却される。
【００５４】
一実施形態では、図５に示すように、除霜装置１０は、霜層Ｆの先端側領域Ｆｔを冷却する霜層先端冷却部２８をさらに備える。制御部１８は、霜層先端冷却部２８を作動させて先端側領域Ｆｔを冷却することで、根元側領域Ｆｒから先端側領域Ｆｔまでの間で、根元側領域Ｆｒから先端側領域Ｆｔに向かって低温となる温度分布を形成させる。
霜層先端冷却部２８を備えることで、先端側領域Ｆｔの冷却を確実に行うことができ、これによって、上記温度分布を確実に形成できる。
【００５５】
一実施形態では、図６に示すように、霜層先端冷却部２８は、付着面１２ａに形成される霜層Ｆに対向して配置されたペルチェ素子３０である。ペルチェ素子３０を構成する加熱部位３０ａ及び冷却部位３０ｂのうち、冷却部位３０ｂが霜層Ｆに対抗するように配置される。
ペルチェ素子３０の冷却部位３０ｂからの放射冷却によって霜層Ｆの先端側領域Ｆｔを冷却し、これによって、上記温度分布を容易に形成できる。
【００５６】
一実施形態では、図５に示すように、除霜装置１０は、冷却面１２ａに沿う被冷却気体ａの流れを形成するための流れ形成部２０を備える。
一実施形態では、流れ形成部２０は送風機である。
流れ形成部２０を備えることで、根元側領域Ｆｒの付着面１２ａに対する付着面積をゼロとする前に、付着面積が減少した霜層Ｆを被冷却気体ａの流れによる風圧によって根元側領域Ｆｒから剥離できる。これによって、昇華に要する熱量を低減できると共に、除霜時間を短縮でき、除霜効率を向上できる。
【００５７】
一実施形態では、図７に示すように、冷却流路１２としての冷却管の表面に熱伝達部位２９が一体に取り付けられる。
該冷却管の表面に熱伝達部位２９を設けることで、冷却面１２ａの面積を拡大でき、これによって、被冷却気体ａの冷却効果を向上できる。また、霜層Ｆの発生を冷却面１２ａ及び熱伝達部位２９に分散できるので、冷却流路１２間の被冷却気体ａの流路の閉塞を抑制できる。
図示した実施形態では、熱伝達部位２９は螺旋形状をし、該冷却管の外周面に巻回された放熱フィンである。
【００５８】
一実施形態では、図８に示すように、加熱昇温部１４は高周波電流誘電部３１を含む。高周波電流誘電部３１は、導線３２を介して冷却流路１２の冷却面１２ａに接続される。
加熱昇温ステップＳ１０において、高周波電流誘電部３１から冷却流路１２に高周波電流Ｅを流すことで、表皮効果によって冷却面１２ａに高周波電流Ｅを集中させることができる。
これによって、冷却面１２ａに付着した霜層Ｆの加温効果を向上でき、かつ高周波電流Ｅを冷却面１２ａに集中させることで省エネが可能となる。
【００５９】
一実施形態では、図９に示すように、冷却面１２ａに形成された導電性物質層３４と、導電性物質層３４と冷却流路１２との間に形成された電気絶縁層３６とを備える。また、加熱昇温部１４として、導電性物質層３４に導線４０を介して電流を流す通電部３８を備える。
上記構成では、加熱昇温ステップＳ１０において、通電部３８から導電性物質層３４に電流を流して導電性物質層３４を加温し、加温された導電性物質層３４によって導電性物質層３４の表面に付着した霜層Ｆを昇温させる。
上記構成によれば、電気絶縁層３６を備えることで、除霜時に、導電性物質層３４に集中して電流を流すことができる。また、導電性物質層３４の膜厚を薄くすることで、加温に必要な熱エネルギ量を節減でき省エネが可能となる。
【００６０】
一実施形態では、導電性物質層３４は導電性メッキ層であり、電気メッキ処理により電気絶縁層３６の表面に被覆される。この例では、該導電性メッキ層は電気絶縁層３６の表面に直接被覆できないため、図９に示すように、下地処理として電気絶縁層３６の表面に導電性樹脂塗装膜４２などのコーティングが必要となる。導電性樹脂塗装膜４２は、電気絶縁層３６の表面に、例えば、電着塗装などの手段で形成する。
メッキ処理によって形成される導電性メッキ層は膜厚を均一にできる。通電部３８から膜厚が均一な導電性メッキ層で構成される導電性物質層３４に均一な電流を流すことができ、これによって、冷却面１２ａを均一に加温できる。また、該導電性メッキ層の厚みを薄くすれば、導電性メッキ層の加温熱量を減らすことができる。
この実施形態では、導電性メッキ層に集中して電流を流すことができると共に、メッキ処理により導電性メッキ層の膜厚を薄く形成できるので、電力量を節減でき省エネが可能になる。また、通電部３８の通電電圧及び通電時間を調整することで、冷却面１２ａの温度を適温に昇温できる。
【００６１】
一実施形態では、導電性物質層３４を形成する方法として、例えば、無電解メッキ法や蒸着法等を用いることができる。無電解メッキ処理や蒸着処理等によって導電性物質層３４を冷却面１２ａに形成する場合、図９に示す導電性樹脂塗装膜４２などの導電性下地処理層の被覆は不要となる。そのため、導電性物質層３４を電気絶縁層３６の上に直接被覆できるため、その分手間及びコストを節減できる。
【００６２】
一実施形態では、図１０に示すように、電気絶縁層３６と冷却面１２ａとの間に介在する断熱層４４（例えば、ポリイミド樹脂で構成される断熱層）をさらに備える。その他の構成は、図９に示す実施形態と同一である。
上記構成によれば、断熱層４４を備えることで、加熱した導電性物質層３４から冷却流路１２への熱移動を抑制できるので、除霜時の冷却面１２ａの昇温速度及び熱効率を飛躍的に上昇させることができる。また、断熱層４４の厚さを小さく抑えることで、冷却運転時の冷却効率の低下を抑制できる。即ち、冷却運転時における被冷却気体ａの冷却は気体側の熱伝達率が支配的になるため、断熱層４４における熱伝導は大きく影響しない。例えば、断熱層４４がポリイミド樹脂の場合厚みを数〜百μｍ程度とすれば、数％以内の熱伝達の低下に抑えることができる。
【００６３】
図１０に示す実施形態では、図９に示す実施形態と同様に、導電性物質層３４は導電性メッキ層であり、該導電性メッキ層は電気メッキ処理により電気絶縁層３６の表面に被覆される。この場合、該導電性メッキ層は電気絶縁層３６の表面に直接被覆できないため、下地処理として電気絶縁層３６の表面に導電性樹脂塗装膜４２などのコーティングが必要となる。
一方、導電性物質層３４を形成する方法として、例えば、無電解メッキ法や蒸着法等を用いる場合、導電性樹脂塗装膜４２などの導電性下地処理層の被覆は不要となる。そのため、導電性物質層３４を電気絶縁層３６の上に直接被覆できるため、その分手間及びコストを節減できる。
【００６４】
一実施形態では、電気絶縁層３６及び断熱層４４を、電気絶縁性を有し、かつ熱伝導率が低い材料で構成された１個の層で兼用することができる。これによって、冷却流路１２の構成を簡易かつ低コスト化できる。
【００６５】
一実施形態に係る冷却装置５０は、図１１に示すように、内部に冷却空間Ｓを形成するためのハウジング５２を備える。ハウジング５２の内部に冷却器２２が設けられ、冷却器２２のハウジングの内部に冷却面１２ａが形成される。冷却面１２ａは冷却流路１２の外表面に形成される。また、冷却器２２には上記構成の除霜装置１０が設けられる。冷却空間Ｓには冷凍保管される食品などの被冷却物Ｍが保管される。
かかる構成において、冷却流路１２の冷却面１２ａを除霜する場合に、上記構成の除霜装置１０を備えるため、冷却装置５０の運転中に冷却装置５０を停止することなく冷却面１２ａに付着した霜層Ｆを除去できる。また、融解水が発生しないので、融解水の除去作業を必要としない。
また、除霜装置１０によって、霜層Ｆの根元側領域Ｆｒを中心に昇華するので、霜層全体を昇華する必要がないため、必要熱量を低減でき、かつ除霜時間を短縮でき、除霜効率を向上できる。
さらに、霜層Ｆを根元側領域Ｆｒから根こそぎ剥離できるので、冷却流路１２間の空間が霜層により閉塞するおそれがなくなり、従って、冷却流路間の間隔を広く取る必要がないため、冷却流路１２を内蔵する冷却器２２をコンパクト化できる。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
空気熱交換器の一般的なフィンの向きに似せた垂直横向きの平板上に着霜した霜層に対し、図１に示す各ステップを含む除霜実験を行った。
加熱昇温ステップＳ１０はペルチェ素子を使用して上記平板を加熱昇温させた。冷却ステップＳ１２は、被冷却空気を冷却源とし、剥離ステップＳ１６は、被冷却空気流を用いて霜層を剥離させた。
実験条件は、着霜時間を１時間とし、被冷却空気の風速をすべてのステップで一定（３ｍ／s）とし、加熱昇温ステップＳ１０における冷却面温度を-５℃とした。なお、被冷却空気温度が−５℃のときは、加熱昇温ステップＳ１０における冷却面温度は−１．５℃とした。着霜時及び加熱昇温時の被冷却空気の温度及び湿度（氷の飽和蒸気圧基準）をパラメータとして試験を行った。【００６７】
その結果を図１２に示す。図中の（ａ）は、付着面積の減少よりも霜層全体の昇華が優位に起こり、剥離を伴わず、昇華のみで除霜された場合を示し、（ｂ）は、付着面積の減少が優位に起こり剥離を伴って除霜された場合を示す。いずれの場合でも冷却面上の霜層を除去することができた。
また、図から、（ａ）と（ｂ）との境界線Ｌｂは、被冷却空気温度が−２０℃付近を底として下に凸に形成されることがわかる。霜層は低温ほど成長が遅く、高温ほど密度が大きい。境界線Ｌｂが下に凸となる理由は、これらの要因が影響していると考えられる。【００６８】
（実施例２）
実施例１と同様の平板上に着霜した霜層に対し、図１に示す各ステップを含む除霜実験を行った。
加熱昇温ステップＳ１０はペルチェ素子を使用して実施例１と同じ垂直横向きの平板を加熱昇温させた。冷却ステップＳ１２は、被冷却空気を冷却源とし、剥離ステップＳ１６は、物被冷却空気流を用いて霜層を剥離させた。
実験条件は、被冷却空気の相対湿度を氷の飽和蒸気圧基準で飽和〜過飽和条件（９８％から１３３％程度）でほぼ一定とし，被冷却空気の風速をすべてのステップで一定（３ｍ／s）とした。加熱昇温ステップＳ１０における冷却面温度を-５℃とした。なお、被冷却空気温度が−５℃のときは、加熱昇温ステップＳ１０における冷却面温度は−１．５℃とした。着霜時および昇温時の被冷却空気の温度と着霜時間をパラメータとして試験を行った。【００６９】
その結果を図１３に示す。図から、（ａ）は、付着面積の減少よりも霜層全体の昇華が優位に起こり、剥離を伴わず、昇華のみで除霜された場合を示し、（ｂ）は、付着面積の減少が優位に起こり剥離を伴って除霜された場合を示す。いずれの場合でも冷却面上の霜層を除去することができた。
また、図から、着霜時間が長いほど、即ち、霜層高さが高いほど剥離を伴いやすい傾向がみられる。また、本実施例の場合も境界線Ｌｂが下に凸になっており、この理由も、実施例１と同様に、霜層の温度による成長の違い及び密度の違いが影響していると考えられる。【００７０】
日本機械学会論文集（Ｂ編）６１巻５８５号（１９９５−５）「昇華蒸発現象を利用した除霜に関する基礎研究（第１報、強制対流下にさらされた水平霜層の昇華蒸発挙動）」（稲葉・今井著）の図８を図１４に示す。図１４は、加熱された空気流と昇華時間との関係を示し、空気流を加熱して昇華による除霜を行った実験結果が記載されている。
この実験条件は、昇華開始時の霜層厚さが２ｍｍ、空気温度が−５℃、空気流の相対湿度が６０％であり、霜層の付着面側は断熱されている。この実験では、風速３ｍ／ｓ程度で除霜完了までに約３００分（５時間）程度かかっている。【００７１】
これに対し、実施形態に係る除霜方法では、一実施例として、空気温度約−３６℃、冷却平板表面温度約−４５℃、風速約３ｍ／ｓ、相対湿度約１４０％（過飽和）の条件で、２時間の着霜時間における霜層（層厚約１ｍｍ）を形成した。この霜層に対して、除霜時の空気温度約−３６℃、冷却平板表面温度約−５℃まで昇温後その温度を維持し、風速約３ｍ／ｓ、相対湿度約１４０％（過飽和）の条件で、付着力の低下により被冷却空気流により剥離が開始されるまでの時間が約２．５〜３分程度であり、空気温度を高めることなく、かつ過飽和条件下でも短時間で除霜が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
幾つかの実施形態によれば、冷却装置の運転を停止せずに除霜が可能な昇華による除霜方法において、低コストな手段で除霜効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１          熱交換器
１ａ      ダクト
１０        除霜装置
１２        冷却流路
１２ａ    冷却面（付着面）
１４        加熱昇温部
１６        温度センサ
１８        制御部
２０        流れ形成部
２２        冷却器
２４        冷凍機
２６        冷媒管
２８        霜層先端冷却部
２９        熱伝達部位
３０        ペルチェ素子
３０ａ    加熱部位
３０ｂ    冷却部位
３１        高周波電流誘電部
３２、４０  導線
３４        導電性物質層
３６        電気絶縁層
３８        通電部
４２        導電性樹脂塗装膜
４４        断熱層
５０        冷却装置
５２        ハウジング
Ｆ          霜層
Ｆｒ        根元側領域
Ｆｔ        先端側領域
Ｍ          被冷却物
Ｓ          冷却空間
ａ          被冷却気体
ｒ          冷媒
【図１】
2017175411.tif 000003
【図２】
2017175411.tif 000004
【図３】
2017175411.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017175411.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017175411.tif 000009
【図８】
2017175411.tif 000010
【図９】
2017175411.tif 000011
【図１０】
2017175411.tif 000012
【図１１】
2017175411.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2017175411.tif 000015
【図１４】
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【国際調査報告】
2017175411.tif 000017
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