(57)【要約】【課題】冷却装置の運転を中断することがなく、除霜のための運転のコストが低く、除霜防止および除霜の信頼性の高い着霜低減装置を提供する。【解決手段】伝熱管２１に複数の平板状のフィン２２を接合したの冷却用熱交換器２０の近傍に配置され、フィン２２の平面方向と直角もしくは平行に複数のノズル３１を一列に並設する噴射手段３０ａと該噴射手段３０ａを往復運動させる駆動手段３０ｂとを具え、前記噴射手段３０ａがフィン２２の平面方向と平行もしくは直角に移動し、空気を噴射することによりフィン２２に付着した過冷却状態の水滴もしくは氷結した霜を除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管に複数の平板状のフィンを接合した冷却用熱交換器の近傍に配置され、フィンの平面方向と直角もしくは平行に複数のノズルを有する噴射手段と該噴射手段を往復運動させる駆動手段とを具え、前記噴射手段がフィンの平面方向と平行もしくは直角に移動し、空気を噴射することを特徴とする着霜低減装置。
【請求項２】
ノズルが円錐形に噴射する円錐ノズルもしくは扇型状に噴射する扇型ノズルであり、各フィンの先端部で形成される平面上にて隣接するノズルの噴射面積が重なり合うことを特徴とする請求項１に記載の着霜低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気冷却器本体の表面に成長する霜の着霜を防止し、付着する霜を除去する着霜低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気冷却器は、着霜すると冷却能力が低下するため除霜を定期的に行う必要があり、従来、空気を媒体とした連続凍結装置における除霜装置およびその除霜方法には、次のように冷却運転を一旦停止させ、霜を融解するものが使用されている。
この除霜装置は、空気冷却器のフィンコイル表面に電熱ヒータを設備し、このフィンコイル表面に生成した霜を除去するもので、冷凍装置を一旦停止し、電熱ヒータによりフィンコイル表面を加熱して霜を融解して除去するものである。また、冷凍装置における冷凍サイクルを逆に動作させ、いわゆるヒートポンプ方式を使用してホットガスにより、空気冷却器のフィンコイル表面に生成した霜を融解するものも知られている。また、清水を空気冷却器のフィンコイル表面に散水し、このフィンコイル表面に生成した霜を融解するものもある。
【０００３】
一方、冷却運転を行いながら、空気冷却器本体の表面の霜の成長を抑制する方法としては、縦長のスリットよりなる吹出口を有するスプレー管を機械的に移動させる装置を設け、このスプレー管より常時乾燥した空気を吹出すことにより冷却器におけるフィンの空気入口側端縁に霜が発生するのを防止し、あるいは発生した霜の成長を抑制するも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０７−３１８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、空気冷却本体のフィンやコイルの表面に生成した霜を、後から散水、冷凍機ホットガス、電気ヒータ等により融解して除去する方法では、一度冷却運転を停止させ、フィン表面度の温度を０℃以上に昇熱させるため、冷却装置の運転効率が低下をする。
また、常時乾燥した空気を吹出すことにより霜が発生するのを防止し、あるいは発生した霜の成長を抑制する方法では、吹出す空気の総量が増大するため、運転のコストが増加する。
本発明は、このような問題点を除去し、冷却装置の運転を中断することがなく、除霜のための運転のコストが低く、除霜防止および除霜の信頼性の高い着霜低減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】
【０００５】
この目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、伝熱管に複数の平板状のフィンを接合した冷却用熱交換器の近傍に配置され、フィンの平面方向と直角もしくは平行に複数のノズルを有する噴射手段と該噴射手段を往復運動させる駆動手段とを具え、前記噴射手段がフィンの平面方向と平行もしくは直角に移動し、空気を噴射することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、ノズルが円錐形に噴射する円錐ノズルもしくは扇型状に噴射する扇型ノズルであり、各フィンの先端部で形成される平面上にて隣接するノズルの噴射面積が重なり合うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１、２に記載の発明によれば、複数のノズルを一列に並設し、フィンの平面方向と平行もしくは直角に移動させ、そのノズル列を冷却器のフィン面に沿って空気を吐出することにより、冷却用熱交換器のフィン全域に空気を噴射することが出来る。その結果、フィン表面に付着した霜に流体の圧力抗力を作用させて、その霜になる前の過冷却状態の水滴、および氷結した霜を除去することができるので、冷却装置の運転を停止させることなく、また、少ない空気吐出量で着霜低減する結果、冷却の運転効率を高く維持でき、除霜防止および除霜の運転コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施例では、ショーケースに搭載された着霜低減装置について説明をするが、本発明の着霜低減装置は、大型冷蔵庫、連続式フリーザにも使用できるものであり、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
（実施例１）
図１〜図５は、本発明に係る実施の形態の実施例１を説明した図である。図１は、本発明に係る冷却器の着霜低減装置の実施例１を搭載したショーケースの側面を示す模式図であり、図２は、図１に示した着霜低減装置のＡ−Ａの要部断面図である。図３は、図１に示した着霜低減装置のＢ−Ｂの要部断面図であり、図４は、図３におけるＣ部の部分拡大図ある。図５は、実施例１を示すノズルの噴射パターンを示す模式図である。
【０００８】
図１〜図３に図示するようにオープンショーケースは、前面開口部を有し断熱体で囲繞されたショーケース本体１０と、オープンショーケースを冷却する冷却器２０と、冷却器２０に付着する霜を空気噴射により取り除く着霜低減装置３０と、着霜低減装置３０に高圧空気を供給する高圧供給装置４０と、着霜低減装置３０および高圧供給装置４０の駆動を制御する制御装置５０とを有している。
より具体的に説明すると、ショーケース本体１０は、前面を開放した外箱１１ａと内箱１１ｂとの間に内箱１１ｂの外周を取り囲んで内外二重の冷気循環通風路を形成するようにインナーダクト１２、アウターダクト１３が画成されている。そのインナーダクト１２、アウターダクト１３に連ねてショーケース本体１０の前面開口部の上部側にはエアカーテン吹出口１２ａ、１３ａが、下部側にはエアカーテン吸込口１２ｂ，１３ｂが開口している。インナーダクト１２には、冷却器２０、インナーファン１５が、アウターダクト１３には、アウターファン１６が配備されており、エアカーテン吹出口１２ａ、１３ａにはそれぞれハニカム整流体１７が組み込まれている。インナーファン１５、アウターファン１６の送風により冷却器２０により冷却された空気を循環させ、ショーケース本体１０の開口部前面でエアカーテンが形成されている。
【０００９】
冷却器２０は、図示されていない冷凍圧縮機、膨張弁、凝縮器とで冷凍サイクルを構成する蒸発器であって、いわゆるフィンチューブ型の熱交換器の構造体である。この冷却器２０は、Uの字状に多段かつ多列に配置した伝熱管２１とこれら伝熱管２１を貫通して設けた複数の平板状のフィン２２からなるものである。フィン２２は、薄いアルミ製の板材で冷却器２０の長手方向（図１では、紙面に垂直方向）に数ｍｍのピッチで並設されている。フィン２２の間を空気が通過することにより冷却器２０の冷熱が移送され空気が冷却される。
着霜低減装置３０は、図２，３に図示するように複数のノズル３１を一列に並設したノズルヘッダー３２とを有する噴射手段３０ａと、ガイドレール３３に沿って複数のノズル３１を冷却器２０の長手方向に往復移動させる駆動機構３４および駆動モータ３５とを有する駆動手段３０ｂを備えて構成されている。
【００１０】
ノズル３１は、図４に図示するようにフィン２２に付着した霜Ｆを吐出空気で吹き飛ばすためのものであり、円錐状に空気を吐出する円錐ノズルである。その噴射のパターンは、噴出方向の垂直断面において円形で均等な流量分布を呈する。
ノズルヘッダー３２は、ノズル３１を一列に並設させるための中空の配管であり、フィン２２の平面方向と直角に配置され、その両端には高圧の空気を高圧供給装置４０より取り入れる取入口を有している。また、ノズルヘッダー３２は、各ノズル３１の噴出圧力が略同一となるような内容積を有している。
また、ノズル３１をノズルヘッダー３２に並設させた噴射手段３０ａにおける噴射パターン３６は、フィン２２の先端で形成される平面（図４中のＤ平面）において、図５に図示するように一のノズル３１が噴射する円形領域３６ａと隣接したノズル３１の噴射パターン３６が重なり合う領域３６ｂを有し、ノズル３１列全体では略長円形の噴射領域３６ｃを呈している。この略長円形の噴射領域３６ｃは、冷却装置２０の長手方向（図２の垂直方向）の全域をカバーしている。したがって、ノズル３１を駆動手段３０ｂにより往復移動させることにより、冷却装置２０の平面全領域が略長円形の噴射領域３６ｃでカバーされている。
【００１１】
例えば、この噴射パターンを実施するには、噴射角６０度の特性を有するノズル３１を用いて、冷却器２０のフィン２２の先端より２０ｍｍ程度離間させ、ノズル３１の取付ピッチを２０ｍｍとして取設すれば良い。
ガイドレール３３は、ノズル３１の往復移動を案内するためのものであり、角柱部材で形成され、フィン２２の平面方向と平行に２箇所配設されている。
駆動機構３４は、駆動モータ３５の回転をガイドレール３３に沿ってノズル３１を往復移動させるためのものであり、一のガイドレール３３と弾接する弾性体のローラと、そのローラの回転を減速させる減速ギアとで構成されている。噴射手段３０ａは駆動機構３４上に取設されているので、回転する弾性体のローラとガイドレール３３の摩擦力により駆動機構３４が移動するともに移動を行う。
【００１２】
高圧供給装置４０は、空気を圧縮し高圧を発生させる空気圧縮機４１と、圧縮された空気を貯蔵するエアータンク４２と、前述のノズルヘッダー３２との間を図１に図示するように電磁弁４３，４４を介して連通する配管４５とを有している。また、エアータンク４２には、内部の圧力を掲示する圧力計４６が取設されている。
空気圧縮機４１は、ノズル部では、０．６〜０．８ＭＰａ程度で使用されるように１ＭＰａ程度まで加圧できる容量を有している。
エアータンク４２は、多数のノズル３１から空気を噴射した際に、作動するようにし、空気を使い果たしたエアータンク４２内に圧力計４６が一定範囲の圧力（０．６〜０．８ＭＰａ）を示すまで圧縮空気が補給されるように制御されている。
制御装置５０は、内部のＣＰＵ、メモリなどにより構成され、駆動モータ３５、電磁弁４３，４４を制御するものである。外部からの入力信号により、駆動モータ３５を駆動させ、ノズル３１を往復運動させる。電磁弁４４を開閉してエアータンク４２より圧縮した空気をノズル３１より冷却器２０のフィン２２に付着した過冷却状態の水滴もしくは氷結した霜Ｆに向けて噴出させる。また、電磁弁４３を開閉してエアータンク４２に常に一定範囲の圧力を維持させる。
【００１３】
かかる構成において、オープンショーケースを運転させると冷却器２０で冷却された空気がインナーファン１５によりインナーダクト１２、エアカーテン吹出口１２ａを経由して吹出され、エアカーテン吸込口１２ｂとの間でエアカーテンを形成してインナーファン１５に戻る循環を行う。その冷却された空気の循環によりオープンショーケース内の商品が冷却される一方で、オープンショーケースの外部からは高温、高湿の室内空気中の水分がエアカーテン流に混合して冷却器２０内に侵入する。
侵入した高温、高湿の室内空気中の水分は、やがて冷却器２０のフィン２２の表面に過冷却の液滴となって丘状に付着する。その過冷却の液滴は凍結して氷となり、その後その氷の表面に霜柱群が成長をする。したがって、その水分が霜柱群へと成長する前に制御装置５０により定期的に着霜低減装置３０を駆動させる。
【００１４】
制御装置５０により、駆動モータ３５を駆動させノズル３１を冷却器２０の奥側（図１では左側）のフィン２２に移動させる。次に電磁弁４４を開成してエアータンク４２より圧縮した空気をノズル３１より冷却器２０のフィン２２に付着した過冷却状態の水滴もしくは氷結した霜Ｆに向けて噴出させる。
噴出した圧縮空気は、図５に図示するような略長円形の噴射領域３６ｃを有する噴射パターン３６でフィン２２に付着した霜Ｆに向けて衝突する。衝突された霜Ｆは、噴出する空気との間に働く圧力抗力を受けフィン２２の表面より剥がれ吹き飛ばされる。しかも、図５に図示するように略長円形の噴射領域３６ｃで図中の矢印の方向へ移動しながら圧縮した空気が噴射されるので、フィン２２に付着した霜Ｆには、フィン２２の平面方向（図５中では左右方向）から徐々に圧力抗力が発生する結果、移動するノズル３１よりの噴射パターン３６が通過する間に、霜Ｆは十分な圧力抗力を受け続けて吹き飛ばされることになる。その霜Ｆが過冷却の水滴状態であれば、更に容易に吹き飛ばすことができる。
【００１５】
また、複数のノズル３１を取設しているノズルヘッダー３２内は十分に大きな容量を持っているので、各ノズル３１での吐出圧は略同一となる結果、フィン２２に噴射する空気量が均一となり、無駄な吐出がなくなるので、ノズルより吐出する空気量は低減される。
さらにノズル３１が手前側に移動した後は、反対の方向へ移動をさせ同様の操作を行う。この往復動作によりフィン２２の全面に付着する霜Ｆが確実に除去されることになる。
なお、ノズル３１の噴射のタイミングは、ノズル３１を駆動させながら、断続的に噴射をしても良い。また、ノズル３１を断続的に駆動させ、断続的に噴射をしても良い。このことにより、ノズルより吐出する空気量は低減される。
上述のように、冷却器２０のフィン２２の平面方向と直角にノズル３１を配置させ、フィン２２の平面方向と平行に移動させながら均一に空気を吐出することにより、フィン表面に付着し氷結する霜Fを流体の圧力抗力で除去するので、冷却装置の運転を停止させることなく着霜低減が出来る。しかも、少ない空気吐出量で確実に着霜低減するので、冷却の運転効率を向上させ、除霜の運転コストを低減することができる。
【００１６】
（実施例２）
次に、別の実施例２について、図６，７を用いて説明をする。実施例１と相違する点は、ノズル３７の形状であり、その他の構成は、実施例１と実質的に同一であるので、その説明は省略する。図６は、本発明に係る冷却器の着霜低減装置の実施例２に関するノズル部の模式図であり、（ａ）はノズル３７の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａの要部断面図である。図７は、実施例２を示すノズル３７の噴射パターンの模式図である。
ノズル３７は、図６に図示するように扇方状に空気を吐出する扇型ノズルであり、ノズル３７の正面にＶ字の溝３７ａが形成され、その噴出方向の垂直断面における噴射のパターンは細長い楕円形で均等な流量分布を呈する。
また、ノズル３７の噴射パターンは、フィン２２の先端で形成される平面において、図７に図示するように一のノズル３７が噴射する楕円形領域３８ａと隣接したノズル３７の噴射パターンが重なり合う領域３８ｂを有し、ノズル３７列全体では略長円形の噴射領域３８ｃを呈している。この略長円形の噴射領域３８ｃは、冷却装置２０の長手方向（図２の垂直方向）の全域をカバーしている。したがって、ノズル３１を駆動手段３０ｂにより往復移動させることにより、冷却装置２０の全領域がノズル３７の噴射パターンでカバーされている。
【００１７】
かかる構成において、制御装置５０より着霜低減装置３０を駆動すれば、上述のように冷却器２０のフィン２２に付着する霜Fを除去することが出来る。特にノズル３１と比較して、ノズルの噴流パターンが狭い領域となるので、少ない空気の吐出量で着霜低減することが可能である。
（実施例３）
次に、別の実施例を実施例３として、図８〜１０に示す。実施例３が実施例１と相違する点は、実施例１の着霜低減装置３０に対して、実施例３で示す着霜低減装置６０は、ノズル３１がフィン２２の平面方向と直角に並設されている点であり、その他の構成は、実施例１と実質的に同一であるので、その説明は省略する。図８は、本発明に係る冷却器の着霜低減装置６０の実施例３を搭載したショーケースの側面を示す模式図である。図９は、図８に示した着霜低減装置６０のＡ−Ａの要部断面図であり、図１０は、図８に示した着霜低減装置６０のＢ−Ｂの要部断面図である。
【００１８】
着霜低減装置６０は、複数のノズル３１を一列に並設したノズルヘッダー８２とを有する噴射手段６０ａと、ガイドレール６３に沿って複数のノズル３１を冷却器２０の奥行き方向（図８の紙面垂直方向）に往復移動させる駆動機構３４および駆動モータ３５とを有する駆動手段６０ｂを備えて構成されている。
ノズルヘッダー６２は、ノズル３１を一列に並設させるための中空の配管であり、フィン２２の平面方向と平行に配置され、その両端には高圧の空気を高圧供給装置４０より取り入れる取入口を有している。また、ノズルヘッダー６２は、各ノズル３１の噴出圧力が略同一となるような内容積を有している。
また、ノズル３１をノズルヘッダー６２に並設させた噴射手段６０ａにおける噴射パターン６６は、前述の実施例１と同様にフィン２２の先端で形成される平面において、略長円形の噴射領域を呈している。この略長円形の噴射領域は、冷却装置２０の奥行き方向（図９の水平方向）の全域をカバーしている。したがって、ノズル３１を駆動手段６０ｂにより往復移動させることにより、冷却装置２０の全領域がノズル３１の噴射パターン６６でカバーされている。
【００１９】
ガイドレール６３は、ノズル３１の往復移動を案内するためのものであり、角柱部材で形成され、フィン２２の平面方向に直角に２箇所配設されている。
かかる構成で、制御装置５０により、駆動モータ３５を駆動させノズル３１を冷却器２０の左側（図８では紙面に垂直方向手前側）のフィン２２に移動させる。次に電磁弁４４を開成してエアータンク４２より圧縮した空気をノズル３１より冷却器２０のフィン２２に付着する霜Ｆに向けて噴出させる。噴出した圧縮空気は、図９に図示するような断面が略長円形の噴射のパターン６６でフィン２２に付着した霜Ｆに向けて衝突する。衝突された霜Ｆは、噴出する空気と霜との間に働く圧力抗力により霜Ｆはフィン２２の表面より剥がれ吹き飛ばされる。
次に、ノズル３１は、噴射したフィン２２の隣に位置するフィン２２の位置に移動する。そして、上記と同様に噴射を行い、そのフィン２２の着霜低減を行う。しかして、冷却器２０の右側最終のフィン２２まで全長手方向をフィン２２のピッチごとにノズル３１の移動停止を繰り返し、ノズル３１の噴射により着霜低減を行う。
【００２０】
なお、ノズル３１の替わりに前述の実施例２におけるノズル３７と用いても同様な効果を奏する。
上述のように、冷却器２０のフィン２２の平面方向と平行にノズル３１を配置させ、フィン２２の平面方向と直角方向に移動させながら、均一に空気を吐出することにより、フィン表面に付着した過冷却状態の水滴もしくは氷結した霜Ｆを流体の圧力抗力で除去するので、冷却装置の運転を停止させることなく着霜低減が出来る。しかも、フィン２２のピッチごとにノズル３１の停止させ、噴射を行うので、少ない空気吐出量で着霜低減する結果、冷却の運転効率を向上させ、除霜の運転コストを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
以上のように、本発明に係る着霜低減装置は、例えばオープンショーケース、大型冷凍庫、連続式フリーザ等における冷却の熱交換器を着霜低減させるのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る冷却器の着霜低減装置の実施例１を搭載したショーケースの側面を示す模式図である。
【図２】図１に示した着霜低減装置のＡ−Ａの要部断面図である。
【図３】図１に示した着霜低減装置のＢ−Ｂの要部断面図である。
【図４】図３におけるＣ部の部分拡大図である。
【図５】実施例１を示すノズルの噴射パターンの模式図である。
【図６】（ａ）は、本発明に係る冷却器の着霜低減装置の実施例２に関するノズル部の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ―Ａ断面図である。
【図７】実施例２を示すノズルの噴射パターンの模式図である。
【図８】本発明に係る冷却器の着霜低減装置の実施例３を搭載したショーケースの側面を示す模式図である。
【図９】図８に示した着霜低減装置のＡ−Ａの要部断面図である。
【図１０】図８に示した着霜低減装置のＢ−Ｂの要部断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ショーケース本体
１５  インナーファン
１６  アウターファン
１７  ハニカム整流体
２０  冷却器
２１  冷媒管
２２  フィン
３０  着霜低減装置
３０ａ  噴射手段
３０ｂ  駆動手段
３１  ノズル
３２  ノズルヘッダー
３３  ガイドレール
３４  駆動機構
３５  駆動モータ
３６  噴射パターン
３７  扇型ノズル
４０  高圧供給装置
４１  送風圧縮機
４２  エアータンク
４３、４４  電磁弁
５０  制御装置
８０  着霜低減装置
８０ａ  噴射手段
８０ｂ  駆動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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