(57)【要約】【課題】  不必要な電力を消耗することなく、適切に結露を防止すること。【解決手段】  スターリング冷凍エンジンで庫内冷却を行なう冷却庫は、スターリング冷凍エンジンに形成される高温部の熱を庫外に放出する高温側自然循環回路と、高温部の熱を庫外壁面に与える高温側強制循環回路と、高温側強制循環回路の冷媒を循環させる循環ポンプ６１と、循環ポンプ６１を制御して高温側強制循環回路を循環する冷媒の流量を連続的または段階的に変化させる制御部９０を備える。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリング冷凍エンジンで庫内冷却を行なう冷却庫であって、
前記スターリング冷凍エンジンに形成される高温部の熱を庫外に放出する第１高温側冷媒循環回路と、
前記高温部の熱を庫外壁面に与える第２高温側冷媒循環回路と、
前記第２高温側冷媒循環回路の冷媒を循環させる循環手段と、
前記循環手段を制御して前記第２高温側冷媒回路を循環する冷媒の流量を変化させる制御手段を備えた、冷却庫。
【請求項２】
冷却庫近傍の庫外の温度を検出する庫外温度検出手段と、
前記冷却庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記庫外温度検出手段により検出された庫外温度と、前記庫内温度検出手段により検出された庫内温度との温度差に応じた流量で冷媒を循環させる、請求項１に記載の冷却庫。
【請求項３】
前記循環手段は、前記温度差が所定の値を越えたことを条件に冷媒を循環させる、請求項２に記載の冷却庫。
【請求項４】
冷却庫近傍の庫外の湿度を検出する湿度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記湿度検出手段により検出された湿度に基づいて、前記所定の値を決定する、請求項３に記載の冷却庫。
【請求項５】
前記循環手段は、冷媒を循環させるための循環ポンプと、
前記温度差に応じた周波数の駆動電圧を前記循環ポンプに与える制御手段とを含む、請求項１に記載の冷却庫。
【請求項６】
冷却庫近傍の庫外の湿度を検出する湿度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記湿度検出手段により検出された湿度に応じた流量で冷媒を循環させる、請求項１に記載の冷却庫。
【請求項７】
前記スターリング冷凍エンジンは、冷却用途に応じた複数の運転モードで運転が可能であり、
前記スターリング冷凍エンジンの運転モードを切換える切換手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記切換手段による運転モードの切換に応じて、循環させる冷媒の流量を切換える、請求項１に記載の冷却庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は冷却庫に関し、特に、スターリング冷凍エンジンで庫内の冷却を行なう冷却庫に関する。なお、冷却庫とは、物品（食品など）を保存するための冷蔵庫、冷凍庫、冷凍冷蔵庫だけでなく、庫内と称される密閉空間の温度を下げる装置全般を示す。
【背景技術】
【０００２】
家庭用冷蔵庫等に代表される一般的な冷却庫には、従来から蒸気圧縮式冷凍エンジンが広く採用されている。この蒸気圧縮式冷凍エンジンは、フロンガスの凝縮・蒸発を利用して低温を得るものである。確かに、フロンは燃焼性や爆発性がなく腐食性も低いので、冷媒として非常に利用しやすい物質である。しかし、フロンは化学的安定性が高く、大気中へ放出されると成層圏に達してオゾン層を破壊するといった指摘があるため、近年では、特定フロンや代替フロンの使用ならびに生産が世界的に規制され始めている。
【０００３】
そこで、フロンを冷媒に用いた上記蒸気圧縮式冷凍エンジンに代わる冷却技術として、近年ではスターリング冷凍エンジンが注目を集めている。スターリング冷凍エンジンは、モータ等の外部動力によってピストンとディスプレーサを所定の位相差で往復運動させ、作動ガスの圧縮・膨張を繰返してコールドヘッド（低温部）とウォームヘッド（高温部）を形成し、該コールドヘッドで低温を得るものである。なお、スターリング冷凍エンジンでは、動作ガスとしてヘリウムガスや水素ガス、あるいは窒素ガスといった地球環境に悪影響を与えないガスを用いることができる。
【特許文献１】特開昭６３−１６３７５５号公報
【特許文献２】特開平１１−１６６７８４号公報
【特許文献３】特開平１１−２１１３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
確かに、上述したスターリング冷凍エンジンを搭載した冷却庫であれば、コールドヘッドで庫内から熱を奪い、その熱を排熱としてウォームヘッドから庫外へ放出することで、フロンを用いることなく庫内冷却を行なうことが可能である。
【０００５】
しかしながら、上記構成からなる冷却庫は、従来の一般的な冷却庫と同様、冷却庫の周囲環境が高湿度のとき、庫内冷気によって周囲環境よりも低温となる部位（扉のパッキング周辺や庫外壁面など）に結露が生じるという問題を有していた。なお、上記部位を電熱ヒータで加熱して結露を防止する冷却庫も従来提案されてはいるが、このような構成では消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的の１つは、不必要な電力を消耗することなく、更に結露を防止する手段が必要以上に働いて庫内への熱負荷となることなく、適切に結露を防止することが可能な冷却庫を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するためこの発明のある局面によれば、冷却庫は、スターリング冷凍エンジンで庫内冷却を行なう冷却庫であって、スターリング冷凍エンジンに形成される高温部の熱を庫外に放出する第１高温側冷媒循環回路と、高温部の熱を庫外壁面に与える第２高温側冷媒循環回路と、第２高温側冷媒循環回路の冷媒を循環させる循環手段と、循環手段を制御して第２高温側冷媒回路を循環する冷媒の流量を変化させる制御手段を備える。
【０００８】
この発明に従えば、スターリング冷凍エンジンに形成される高温部の熱を庫外壁面に与える第２高温側冷媒循環回路を循環する冷媒の流量を連続的または段階的に変化させる。このため、庫外壁面の温度を微調整することができる。その結果、不必要な電力を消耗することなく、更に結露を防止する手段が必要以上に働いて庫内への熱負荷となることなく、庫外の結露を防止することが可能な冷却庫を提供することができる。
【０００９】
好ましくは、冷却庫近傍の庫外の温度を検出する庫外温度検出手段と、冷却庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段とをさらに備え、制御手段は、庫外温度検出手段により検出された庫外温度と、庫内温度検出手段により検出された庫内温度との温度差に応じた流量で冷媒を循環させる。
【００１０】
この発明に従えば、庫外温度と庫内温度との温度差に応じた流量で冷媒を循環させるので、結露する環境を容易に検出することができる。また、庫外温度と庫内温度との２つの変数で流量を決定するので、流量の制御が容易となる。
【００１１】
好ましくは、循環手段は、温度差が所定の値を越えたことを条件に冷媒を循環させる。
【００１２】
温度差が所定の値以下の環境では結露が発生しにくい。
【００１３】
この発明に従えば、結露が発生しにくい環境のときは冷媒を循環させないので、庫外壁面が不要に加熱されることがない。このため、庫内への熱負荷を抑えて消費電力を減らすことができる。
【００１４】
好ましくは冷却庫近傍の庫外の湿度を検出する湿度検出手段をさらに備え、制御手段は、湿度検出手段により検出された湿度に基づいて、所定の値を決定する。
【００１５】
この発明に従えば、冷却庫近傍の庫外の湿度に基づいて、冷媒を循環させる温度差を決定するので、結露する環境を正確に検出することができる。
【００１６】
好ましくは、循環手段は、冷媒を循環させるための循環ポンプと、温度差に応じた周波数の駆動電圧を循環ポンプに与える制御手段とを含む。
【００１７】
この発明に従えば、循環ポンプに印加する電圧の周波数の変化で冷媒の流量を変化させるので、流量の制御が容易となる。
【００１８】
好ましくは、冷却庫近傍の庫外の湿度を検出する湿度検出手段をさらに備え、制御手段は、湿度検出手段により検出された湿度に応じた流量で冷媒を循環させる。
【００１９】
この発明に従えば、冷却庫近傍の庫外の湿度に応じた流量で冷媒を循環させるので、結露する環境に応じて流量が決定され、庫内への熱負荷を減らした結露防止ができる。
【００２０】
好ましくは、スターリング冷凍エンジンは、冷却用途に応じた複数の運転モードで運転が可能であり、制御手段は、スターリング冷凍エンジンの冷却用途に応じて、循環させる冷媒の流量を切換える。
【００２１】
スターリング冷凍エンジンの冷却用途が超低温運転モードの場合は、庫内温度と庫外温度との差が大きくなる。このため、冷却用途が超低温運転モードの場合は結露が発生しやすい環境となる。この発明に従えば、スターリング冷凍エンジンの冷却用途に応じて循環させる冷媒の流量を切換えるので、結露が発生しやすい運転モードほど冷媒の流量を多くすることができ、結露が発生するのを防止することができる。
【００２２】
好ましくは、スターリング冷凍エンジンは、冷却用途に応じた複数の運転モードで運転が可能であり、スターリング冷凍エンジンの運転モードを切換える切換手段をさらに備え、制御手段は、切換手段による運転モードの切換に応じて、循環させる冷媒の流量を切換える。
【００２３】
この発明に従えば、スターリング冷凍エンジンの運転モードの切換に応じて、循環させる冷媒の流量を切換えるので、温度センサ等の特別なセンサを設けることなく結露を防止することができる。
【００２４】
好ましくは、切換手段は、ユーザの入力を受付ける入力手段を含む。
【００２５】
この発明に従えば、ユーザによるスターリング冷凍エンジンの運転モードの切換指示により、循環させる冷媒の量を切換えるので、温度センサ等の特別なセンサを設けることなく結露を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品は同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２７】
図１は、本発明に係る冷却庫の一実施形態を示す概略断面図である。図２は、本実施形態における冷却庫の配管構成図である。図１および図２を参照して、冷却庫１は、食品保存用であり、断熱構造のハウジング１０を備えてなる。ハウジング１０の内部には、上下３段に仕切られた冷却室１１，１２，１３が設けられている。冷却室１１，１２，１３は、各々ハウジング１０の正面側（図１では左側）に開口部を有し、該開口部は開閉自在の断熱扉１４，１５，１６によって閉ざされている。断熱扉１４，１５，１６の裏面には、冷却室１１，１２，１３の開口部をそれぞれ囲む形のパッキング１７が装着されている。冷却室１１，１２，１３の内部には、収納する食品の種類に適合した棚１８が適宜設置されている。
【００２８】
ハウジング１０の上面から背面、さらに下面にかけては、スターリング冷凍エンジン３０を中心要素とする冷却システムおよび放熱システムが配設されている。なお、ハウジング１０の上背面の一角には機械室１９が設けられており、スターリング冷凍エンジン３０は該機械室１９に設置されている。
【００２９】
スターリング冷凍エンジン３０の一部は駆動時にコールドヘッドを形成する。該コールドヘッドには、低温側凝縮器４１が取付けられている。また冷却室１３の奥には、低温側蒸発器４２が設置されている。低温側凝縮器４１と低温側蒸発器４２は冷媒配管を介して接続されており、両者によって低温側循環回路４０が構成されている。低温側循環回路４０には、ＣＯ2などの自然冷媒が封入されており、低温側蒸発器４２および低温側凝縮器４１で熱の授受が行なわれる。
【００３０】
ハウジング１０の内部には、低温側蒸発器４２によって得られた冷気を冷却室１１，１２，１３へ分配するためのダクト２０が設けられている。ダクト２０は冷却室１１，１２，１３に連通する冷気吹出口２１を適所に有してなる。また、ダクト２０内部には、冷気を強制的に送り出すための送風ファン２２が適所に設置されている。
【００３１】
なお、本図には示していないが、ハウジング１０内部には、冷却室１１，１２，１３から空気を回収するダクトも設けられている。該ダクトは低温側蒸発器４２の下方に吹出口を有し、冷却されるべき空気を図１の破線矢印のように低温側蒸発器４２に供給する。
【００３２】
スターリング冷凍エンジン３０の他の一部は、駆動時にウォームヘッドを形成する。該ウォームヘッドには、高温側蒸発器５１が取付けられている。また、ハウジング１０の上面には、庫外環境に放熱を行なう高温側凝縮器５２と送風ファン５３が設けられている。高温側蒸発器５１と高温側凝縮器５２は冷媒配管を介して接続されており、両者によって高温側自然循環回路５０が構成されている。高温側自然循環回路５０には、水（水溶液を含む）あるいは炭化水素系の自然冷媒が密封されており、該冷媒は高温側自然循環回路５０内を自然循環する。
【００３３】
一方、高温側蒸発器５１は高温側強制循環回路６０にも接続されている。高温側強制循環回路６０は、冷媒を強制循環する循環ポンプ６１と、結露防止部６２とを有してなる。結露防止部６２は、冷媒配管の一部を冷却室１１，１２，１３の開口部に引き回してなり、結露が生じやすい開口部近傍（パッキング１７とハウジング１０との接触箇所周辺、すなわち庫内と庫外の境界領域）を冷媒の持つ温熱で加熱して結露を防止するものである。なお、製造上の都合などにより、高温側強制循環回路６０を配設できない結露発生予想箇所には、通電によって発熱する電熱ヒータ７０が取付けられている。
【００３４】
続いて、上記構成からなる冷却庫１の動作について説明を行なう。上記構成からなる冷却庫１において、スターリング冷凍エンジン３０が駆動されると、コールドヘッドの温度は低下する。したがって、低温側凝縮器４１は冷却され、内部の冷媒は凝縮される。
【００３５】
低温側凝縮器４１で凝縮された冷媒は、低温側循環回路４０を通って低温側蒸発器４２に流れ込む。低温側蒸発器４２に流れ込んだ冷媒は、低温側蒸発器４２の外側を通過する気流の熱で蒸発し、低温側蒸発器４２の表面温度を下げる。したがって、低温側蒸発器４２を通り抜ける空気は冷気となり、ダクト２０の冷気吹出口２１から冷却室１１，１２，１３に吹出し、冷却室１１，１２，１３の温度を下げる。その後、冷却室１１，１２，１３内の空気は図示しないダクトを通って低温側蒸発器４２に還流する。
【００３６】
なお、低温側蒸発器４２で蒸発した冷媒は、低温側循環回路４０を通って低温側凝縮器４１に戻り、そこで熱を奪われて再び凝縮する。そして、上記した熱交換動作が繰返される。
【００３７】
一方、スターリング冷凍エンジン３０の駆動によって発熱する熱や、コールドヘッドによって庫内から回収された熱は、排熱としてウォームヘッドから放熱される。したがって、高温側蒸発器５１は加熱され、内部の冷媒は蒸発する。
【００３８】
高温側蒸発器５１で発熱した気相状態の冷媒は、高温側自然循環回路５０を通って、上方に設けられた高温側凝縮器５２に流れ込む。高温側凝縮器５２に流れ込んだ冷媒は、送風ファン５３によって庫外から高温側凝縮器５２内に導入された気流によって熱を奪われて凝縮する。なお、高温側凝縮器５２で凝縮した冷媒は高温側自然循環回路５０を通って高温側蒸発器５１に戻り、そこで熱を受取って再び蒸発する。そして、上記した熱交換動作が繰返される。
【００３９】
また、高温側蒸発器５１の内部で飽和している冷媒のうち、液相状態の冷媒は循環ポンプ６１によって高温側強制循環回路６０に強制循環され、結露防止部６２へと導入される。したがって、冷却室１１，１２，１３の開口部近傍は、導入された冷媒の持つ温熱で加熱される。このような構成とすることにより、不必要な電力を消耗することなく、結露が生じやすい開口部近傍の温度を露点温度以上に保ち、結露を防止することができる。なお、高温側強制循環回路６０を配設できない結露発生予想箇所については、電熱ヒータ７０への通電を行なうことで、その温度を露点温度以上に保ち、結露を防止することができる。
【００４０】
＜第１の結露防止機能＞
図３は、本実施の形態における冷却庫の第１の結露防止機能を示す機能ブロック図である。図３を参照して、冷却庫１は、循環ポンプ６１を駆動制御するための制御部９０と、制御部９０にそれぞれ接続される、庫内の温度を検出するための庫内温度センサ８１と、庫外の温度を検出するための庫外温度センサ８２と、増幅器９１と、増幅器９１にトランスを介して接続される循環ポンプ６１とを含む。
【００４１】
庫内温度センサ８１は、冷却室１１，１２，１３の温度を検出する。庫内温度センサ８１は、冷却室１１，１２，１３に温度差がある場合には、冷却室１１，１２，１３それぞれに設けられた温度センサのうち予め定められたいずれか１つの検出温度、検出温度の最低値または検出温度の平均値を出力する。
【００４２】
制御部９０は、庫内温度センサ８１と庫外温度センサ８２との出力の差分（温度差）を算出し、その温度差に応じた流量で冷媒を循環させるために、温度差に応じた周波数の駆動電圧を出力する。
【００４３】
増幅器９１は、制御部９０が出力する駆動電圧を循環ポンプ６１を駆動するのに適した電圧に増幅する。増幅器９１の出力は、トランスを介して循環ポンプ６１に入力される。
【００４４】
循環ポンプ６１は、高温側強制循環回路６０内で冷媒を循環させるための圧電ポンプである。図４は、循環ポンプの駆動周波数と冷媒の流量との関係を示す図である。図４を参照して、循環ポンプの駆動周波数と冷媒の流量とは正比例する。この駆動周波数と流量との関係は、制御部９０が備える不揮発性のメモリ等に予め記憶しておく。
【００４５】
図５は、庫内温度と庫外温度との温度差と冷媒の流量との関係を示す図である。図５を参照して、温度差が２５℃以下では、流量はゼロである。また、温度差が２５℃以上では温度差と流量とは正比例する。この温度差と流量との関係は、予め制御部９０が備える不揮発性のメモリ等に記憶しておく。
【００４６】
制御部９０は、庫内温度と庫外温度とが入力されると、それらの差分（温度差）から流量を求め、その流量で循環ポンプを駆動するための駆動周波数を求める。そして、その求められた駆動周波数で循環ポンプ６１を駆動する。また、制御部９０は、温度差が２５℃以下では、循環ポンプ６１を駆動しない。
【００４７】
第１の結露防止機能を備える冷却庫１は、庫内温度と庫外温度との温度差から高温側強制循環回路６０内の冷媒を循環させる流量を定める。庫内温度と庫外温度との温度差が大きいほど結露が発生しやすくなる。このため、温度差が大きいほど高温側強制循環回路６０内の冷媒循環流量を多くすれば、高温側強制循環回路６０が配設される結露防止部６２の温度を庫外温度に近づけることができる。また、冷却庫１は、温度差が２５℃以下では、循環ポンプ６１を駆動しないので、結露の可能性の低い状態では、高温側強制循環回路６０内の冷媒を循環させることなく、結露防止部６２の温度を上昇させない。このため、庫内への熱負荷を抑えて消費電力を減らすことができる。
【００４８】
＜第２の結露防止機能＞
図６は、本実施の形態における冷却庫の第２の結露防止機能を示す機能ブロック図である。図６を参照して、冷却庫１は、循環ポンプ６１を駆動制御するための制御部９０と、制御部９０に接続された庫外の湿度を検出するための湿度センサ８３と、増幅器９１と、増幅器９１にトランスを介して接続される循環ポンプ６１とを含む。
【００４９】
湿度センサ８３は、庫外の湿度を検出する。制御部９０は、湿度センサ８３が出力する湿度に応じた流量で冷媒を循環させるために、湿度に応じた周波数の駆動電圧を循環ポンプ６１に出力する。
【００５０】
図７は、湿度と冷媒の流量との関係を示す図である。図７を参照して、湿度が５０％以下では、流量はゼロである。また、湿度が５０％以上では湿度と流量とは正比例する。この湿度と流量との関係は、予め制御部９０が備える不揮発性のメモリ等に記憶しておく。
【００５１】
制御部９０は、庫外の湿度が入力されるとその湿度から流量を求め、その流量で循環ポンプを駆動するための駆動周波数を求める。そして、その求められた駆動周波数で循環ポンプ６１を駆動する。
【００５２】
第２の結露防止機能を備える冷却庫１は、湿度から高温側強制循環回路６０内の冷媒を循環させる流量を定める。庫外の湿度が高いほど結露が発生しやすくなる。このため、湿度が高いほど高温側強制循環回路６０内の冷媒循環流量を多くすれば、高温側強制循環回路６０が配設される結露防止部６２の温度を庫外温度に近づけることができる。このため、結露を防止することができる。
【００５３】
＜第３の結露防止機能＞
図８は、本実施の形態における冷却庫の第３の結露防止機能を示す機能ブロック図である。図８を参照して、冷却庫１は、循環ポンプ６１を駆動制御するための制御部９０と、制御部９０にそれぞれ接続される、庫内の温度を検出するための庫内温度センサ８１と、庫外の温度を検出するための庫外温度センサ８２と、庫外の湿度を検出するための湿度センサ８３と、増幅器９１と、増幅器９１にトランスを介して接続される循環ポンプ６１とを含む。
【００５４】
制御部９０は、庫内温度、庫外温度および湿度が入力されると、庫内温度と庫外温度との差分（温度差）および湿度から流量を求め、その流量で循環ポンプを駆動するための駆動周波数を求める。そして、その求められた駆動周波数で循環ポンプ６１を駆動する。
【００５５】
制御部９０は、それが備える不揮発性のメモリなどに、温度差および湿度と流量との関係を予め記憶している。湿度は、循環ポンプ６１を駆動するための最低の温度差を定義する。制御部９０は、湿度により定まる循環ポンプ６１を駆動するための最低の温度差以下では、循環ポンプ６１を駆動しない。
【００５６】
第３の結露防止機能を備える冷却庫１は、湿度および庫内温度と庫外温度との温度差から高温側強制循環回路６０内の冷媒を循環させる流量を定める。湿度が高いほど、または、温度差が大きいほど結露が発生しやすくなる。このため、湿度が高いほど、または、温度差が大きいほど高温側強制循環回路６０内の冷媒循環流量を多くすれば、高温側強制循環回路６０が配設される結露防止部６２の温度を庫外温度に近づけることができる。また、冷却庫１は、湿度により定まる循環ポンプ６１を駆動するための最低の温度差以下では、循環ポンプ６１を駆動しないので、結露の可能性の低い状態では、高温側強制循環回路６０内の冷媒を循環させることなく、結露防止部６２の温度を上昇させない。このため、庫内への熱負荷を抑えて消費電力を減らすことができる。
【００５７】
＜第４の結露防止機能＞
図９は、本実施の形態における冷却庫の第４の結露防止機能を示す機能ブロック図である。図９を参照して、冷却庫１は、循環ポンプ６１を駆動制御するための制御部９０と、制御部９０にそれぞれ接続される、運転モード切換スイッチ９３と、スターリング冷凍エンジンを駆動するための駆動制御部９２と、増幅器９１と、増幅器９１にトランスを介して接続される循環ポンプ６１とを含む。
【００５８】
駆動制御部９２は、スターリング冷凍エンジンを、運転モード切換スイッチ９３で切換えられた運転モードに従って駆動する。運転モードには、冷却庫１の庫内温度を約マイナス１８℃に保つ通常運転モード、冷却庫１の庫内の温度を約マイナス４０℃に保つ超低温運転モード、庫内温度をマイナス１０℃程度に保ち結露防止機能を低下させることにより消費電力を少なくして運転する省電力運転モードとがある。
【００５９】
運転モード切換スイッチ９３は、たとえば、冷却庫１の断熱扉１４の庫外側の面に設置され、ユーザが運転モードを指定するためのボタンを有する。
【００６０】
制御部９０は、ユーザが運転モード切換スイッチ９３を操作して運転モードの切換指示を入力すると、駆動制御部９２に対して指示された運転モードを出力する。駆動制御部９２は、制御部９０から入力される運転モードに従って、スターリング冷凍エンジンを駆動する。超低温運転モードは、通常運転モードに比較してスターリング冷凍エンジンの消費電力が大きい。また、省電力運転モードは、通常運転モードに比較してスターリング冷凍エンジンの消費電力が小さい。
【００６１】
また、制御部９０は、ユーザが運転モード切換スイッチ９３を操作して運転モードの切換指示を入力すると、指示された運転モードに応じた流量を決定し、その流量で循環ポンプを駆動するための駆動周波数を求める。そして、その求められた駆動周波数で循環ポンプ６１を駆動する。
【００６２】
制御部９０は、それが備える不揮発性のメモリなどに、運転モードと流量との関係を予め記憶している。超低温運転モードでは、通常運転モードに比較して、庫内温度と庫外温度との温度差が大きくなるので、比較的結露しやすくなる。このため、高温側強制循環回路６０内の冷媒循環流量を、通常運転モードの場合よりも多くする。これにより、高温側強制循環回路６０が配設される結露防止部６２の温度を庫外温度に近づけることができる。逆に、省電力モードでは、通常運転モードに比較して、高温側強制循環回路６０内の冷媒循環流量を、通常運転モードの場合よりも少なくして、庫内への熱負荷を抑え消費電力を低く抑える。
【００６３】
図１０は、第４の結露防止機能を備えた冷却庫で実行される処理の流れを示すフローチャートである。図１０を参照して、冷却庫１の制御部９０は、運転モード切換スイッチ９３に運転モードの切換指示が入力されたか否かを判断する（ステップＳ０１）。省電力運転モードに切換える指示が入力された場合にはステップＳ０２へ進み、通常運転モードに切換える指示が入力された場合にはステップＳ０３へ進み、超低温運転モードに切換える指示が入力された場合にはステップＳ０４へ進む。ステップＳ０３では、通常運転モードに対応する標準流量を決定し、その流量で循環ポンプを駆動するための駆動周波数を求め、循環ポンプ６１を駆動する。ステップＳ０２では、省電力運転モードに対応する標準流量より少ない流量を決定し、少ない流量で循環ポンプを駆動するための駆動周波数を求め、循環ポンプ６１を駆動する。ステップＳ０４では、通常運転モードに対応する標準流量より多い流量を決定し、多い流量で循環ポンプを駆動するための駆動周波数を求め、循環ポンプ６１を駆動する。
【００６４】
なお、ユーザが運転モード切換スイッチ９３を操作することにより省電力運転モードへ切換えるようにしたが、省電力運転モードへの切換は制御部が自動的に行ってもよい。たとえば、制御部９０にドア開閉スイッチ（図示省略）を接続し、ドア開閉が所定時間ない場合に、制御部９０がユーザからの指示がなくても省電力モードへ切換える。
【００６５】
第４の結露防止機能を備える冷却庫１は、ユーザによる運転モードの切換に応じて高温側強制循環回路６０内の冷媒循環流量を定める。このため、特別なセンサを設けたり、電力消費量を計測したりすることなく、簡単な構成で結露を防止することができる。
【００６６】
＜第５の結露防止機能＞
図１１は、本実施の形態における冷却庫の第５の結露防止機能を示す機能ブロック図である。図１１を参照して、冷却庫１は、循環ポンプ６１を駆動制御するための制御部９０と、制御部９０にそれぞれ接続される、庫内の温度を検出するための庫内温度センサ８１と、庫外の温度を検出するための庫外温度センサ８２と、庫外の湿度を検出するための湿度センサ８３と、運転モード切換スイッチ９３と、スターリング冷凍エンジンを駆動するための駆動制御部９２と、増幅器９１と、増幅器９１にトランスを介して接続される循環ポンプ６１とを含む。
【００６７】
制御部９０は、ユーザが運転モード切換スイッチ９３を操作して運転モードの切換指示を入力すると、駆動制御部９２に対して指示された運転モードを出力する。駆動制御部９２は、制御部９０から入力される運転モードに従って、スターリング冷凍エンジンを駆動する。超低温運転モードは、通常運転モードに比較してスターリング冷凍エンジンの消費電力が大きい。また、省電力運転モードは、通常運転モードに比較してスターリング冷凍エンジンの消費電力が小さい。
【００６８】
制御部９０は、それが備える不揮発性のメモリ等に、運転モードごとに温度差および湿度と流量との関係を予め記憶している。湿度は、循環ポンプ６１を駆動するための最低の温度差を定義する。この関係は、たとえば温度差と湿度とを変数とする関数で定義しておくようにしてもよい。温度差と湿度とから流量を求める関数を流量関数という。この流量関数は、運転モードごとに記憶される。
【００６９】
制御部９０は、ユーザが運転モード切換スイッチ９３を操作して運転モードの切換指示を入力すると、指示された運転モードに対応する流量関数を読み出して、庫内温度と庫外温度との差分（温度差）および湿度から流量を求める。そして、求めた流量で循環ポンプを駆動するための駆動周波数を求め、循環ポンプ６１を駆動する。
【００７０】
図１２は、運転モードごとの流量関数の一例を示す図である。図１２では、湿度を同じ値とした場合の通常運転モード用の流量関数ｆ（ｘ）と、超低温運転モード用の流量関数ｇ（ｘ）と、省電力運転モード用の流量関数ｈ（ｘ）を示している。ここでは、同じ温度差および湿度であっても、超低温運転モードの流量は通常運転モードの流量の１．２倍となり、省電力運転モードの流量は通常運転モードのそれの０．５倍とする例を示している。
【００７１】
図１３は、第５の結露防止機能を備えた冷却庫で実行される処理の流れを示すフローチャートである。図１３を参照して、冷却庫１の制御部９０は、運転モード切換スイッチ９３に運転モードの切換指示が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１１）。省電力運転モードに切換える指示が入力された場合にはステップＳ１２へ進み、通常運転モードに切換える指示が入力された場合にはステップＳ１３へ進み、超低温運転モードに切換える指示が入力された場合にはステップＳ１４へ進む。
【００７２】
ステップＳ１３では、通常運転モード用の流量関数を読み出して、庫内温度と庫外温度との温度差と湿度から流量を決定する。ステップＳ１２では、省電力運転モード用の流量関数を読み出して、庫内温度と庫外温度との温度差と湿度から流量を決定する。ステップＳ１４では、超低温運転モード用の流量関数を読み出して、庫内温度と庫外温度との温度差と湿度から流量を決定する。そして、決定した流量で循環ポンプ６１を駆動するための駆動周波数を求め、循環ポンプ６１を駆動する。
【００７３】
第５の結露防止機能を備える冷却庫１は、ユーザにより指定された運転モードに対応する流量関数を用いて、庫内温度と庫外温度との差分（温度差）および湿度に応じた流量で高温側強制循環回路６０内の冷媒を循環させる。このため、結露防止部６２の温度を細かに調整できるので、結露を防止することができるとともに、庫内への熱負荷を抑えて消費電力を減らすことができる。
【００７４】
＜第６の結露防止機能＞
第５の結露防止機能では、ユーザが運転モード切換スイッチ９３を操作することにより省電力運転モードへ切換えるようにしていた。第６の結露防止機能では、ドア開閉が所定時間ない場合に、制御部９０がユーザからの指示がなくても省電力モードへ切換えるようにしたものである。その他の点は、第５の結露防止機能と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。
【００７５】
第６の結露防止機能を備える冷却庫１は、省電力モードへ自動的に切換った場合であっても、ユーザにより指定されて切換る場合と同様に、高温側強制循環回路６０内の冷媒を循環させる流量を通常運転モードの場合よりも少なくするので、庫内への熱負荷を抑え、消費電力を減らすことができる。
【００７６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る冷却庫の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本実施形態における冷却庫の配管構成図である。
【図３】本実施の形態における冷却庫の第１の結露防止機能を示す機能ブロック図である。
【図４】循環ポンプの駆動周波数と冷媒の流量との関係を示す図である。
【図５】庫内温度と庫外温度との温度差と冷媒の流量との関係を示す図である。
【図６】本実施の形態における冷却庫の第２の結露防止機能を示す機能ブロック図である。
【図７】湿度と冷媒の流量との関係を示す図である。
【図８】本実施の形態における冷却庫の第３の結露防止機能を示す機能ブロック図である。
【図９】本実施の形態における冷却庫の第４の結露防止機能を示す機能ブロック図である。
【図１０】第４の結露防止機能を備えた冷却庫で実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本実施の形態における冷却庫の第５の結露防止機能を示す機能ブロック図である。
【図１２】運転モードごとの流量関数の一例を示す図である。
【図１３】第５の結露防止機能を備えた冷却庫で実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１０  ハウジング、１１，１２，１３  冷却室、１３  冷却室、１４，１５，１６  断熱扉、１７  パッキング、１８  棚、１９  機械室、２０  ダクト、２１  冷気吹出口、２２  送風ファン、３０  スターリング冷凍エンジン、４０  低温側循環回路、４１  低温側凝縮器、４２  低温側蒸発器、５０  高温側自然循環回路、５１  高温側蒸発器、５２  高温側凝縮器、５３  送風ファン、６０  高温側強制循環回路、６１  循環ポンプ、６２  結露防止部、７０  電熱ヒータ、８１  庫内温度センサ、８２  庫外温度センサ、８３  湿度センサ、９０  制御部、９１  増幅器、９２  駆動制御部、９３  運転モード切換スイッチ。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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