(57)【要約】 【課題】  高い信頼性を持って扉開閉の検知を行う。【解決手段】  冷却ファン３０の羽根片３２の回転領域の裏側に、赤外線センサからなる光量センサ３５が配され、その受光面が吸込口２５を通して貯蔵室１１内を指向している。扉はガラス扉１４であり、ガラス板１５には、可視光のみが透過可能で赤外領域の光は吸収または反射させる表面処理が施される。羽根片３２が回転しているときは、貯蔵室１１からの入射光はチョッピングされて光量センサ３５で受けられ、入光と遮光の状態が交互に繰り返される。所定のサンプリング時間ごとに、最大光量（入光状態）と最小光量（遮光状態）が求められ、さらに最大光量と最小光量の差（光量差）が演算される。閉扉時と開扉時では、光量差自体に差ができるから、先後２回のサンプリング時間の光量差が順次に比較され、両光量差間の変化（差）が所定以上であったら、扉開放信号が出力される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が貯蔵室とされた貯蔵庫本体の開口には扉が開閉可能に装着されるとともに、前記貯蔵庫本体内には冷気を循環させるための冷却ファンが配設された冷却貯蔵庫において、
前記冷却ファンの羽根片の回転領域の裏側において前記冷却ファンの回転に伴い前記貯蔵室からの光が前記羽根片によって遮光される状態と遮光されない状態とに交互に変化する位置に配された光量センサと、
前記貯蔵室内からの光が前記羽根片によって遮光されない状態における前記光量センサへの受光量が所定量を越えて増大したときに扉開放検知信号を出力する受光量比較手段とが備えられていることを特徴とする冷却貯蔵庫の扉開閉検知装置。
【請求項２】
前記受光量比較手段は、
前記光量センサからの検知信号に基づき、所定のサンプリング時間内における最大光量と最小光量とを求めて順次に出力する光量出力手段と、
前記光量出力手段からの出力信号に基づき、各サンプリング時間内における最大光量と最小光量の差を演算する光量差演算手段と、
前記光量差演算手段から出力された光量差を先後２個ずつ順次に比較し、先後の光量差間の変化が所定量以上であった場合に扉開放検知信号を出力する比較手段と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の冷却貯蔵庫の扉開閉検知装置。
【請求項３】
前記扉が、ガラス板が張られたガラス扉である場合にあって、前記ガラス板には、可視光のみが透過可能で赤外領域の光は吸収または反射させる表面処理が施されている一方、前記光量センサは、赤外領域の光のみを検知可能な赤外線センサであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の冷却貯蔵庫の扉開閉検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却貯蔵庫における扉開閉検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫等において扉の開閉状態を検知する一例として、特許文献１に記載されたものが知られている。このものは、庫内の壁面等に光量センサが設けられ、この光量センサが庫内の光を検知したか否かによって扉の開閉状態を判断し、開扉状態と見なされると、冷却ファンの駆動を停止したり庫内灯を点灯する等の制御を行うようになっている。
【特許文献１】特開平１１−２７０９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来方法は、より具体的には、光量センサにおける電気的な検知値が、一定の閾値を超えたか否かを見るようになっているが、例えば光量センサ付近の温度変化や、光量センサへの結露の有無、さらには個々の光量センサの感度のばらつき等により、必ずしも庫内の光量に対応した所定の電気的信号が得られるとは限らない。そのため例えば、閉扉している際に庫内に光洩れがあってかつ光量センサの感度が高いと、開扉状態と間違え、逆に光量センサの感度が低いと、開扉しているにも拘わらずそれを検知できない等の誤動作を起こすおそれがあり、信頼性に欠ける嫌いがあった。  
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、高い信頼性を持って扉の開閉状態の検知を行うところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る冷却貯蔵庫の扉開閉検知装置は、内部が貯蔵室とされた貯蔵庫本体の開口には扉が開閉可能に装着されるとともに、前記貯蔵庫本体内には冷気を循環させるための冷却ファンが配設された冷却貯蔵庫において、前記冷却ファンの羽根片の回転領域の裏側において前記冷却ファンの回転に伴い前記貯蔵室からの光が前記羽根片によって遮光される状態と遮光されない状態とに交互に変化する位置に配された光量センサと、前記貯蔵室内からの光が前記羽根片によって遮光されない状態における前記光量センサへの受光量が所定量を越えて増大したときに扉開放検知信号を出力する受光量比較手段とが備えられている構成としたところに特徴を有する。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記受光量比較手段は、前記光量センサからの検知信号に基づき、所定のサンプリング時間内における最大光量と最小光量とを求めて順次に出力する光量出力手段と、前記光量出力手段からの出力信号に基づき、各サンプリング時間内における最大光量と最小光量の差を演算する光量差演算手段と、前記光量差演算手段から出力された光量差を先後２個ずつ順次に比較し、先後の光量差間の変化が所定量以上であった場合に扉開放検知信号を出力する比較手段と、を備えているところに特徴を有する。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記扉が、ガラス板が張られたガラス扉である場合にあって、前記ガラス板には、可視光のみが透過可能で赤外領域の光は吸収または反射させる表面処理が施されている一方、前記光量センサは、赤外領域の光のみを検知可能な赤外線センサであるところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
＜請求項１の発明＞
光量センサでは、冷却ファンの羽根片によって遮光される状態と遮光されない状態の受光量がそれぞれ得られ、受光量比較手段では、上記の遮光されない状態の受光量が所定量を越えて増大したときに、扉開放検知信号が出力される。  
本発明では端的には、閉扉時と開扉時とでは、遮光されない状態での光量センサの受光量に差ができ、この受光量の差が所定以上となったところで扉開放を検知するようにしており、このような受光量の差（変化）は、貯蔵室内への光洩れの有無や、光量センサの感度のばらつき拘わらず確実に得られるから、高い信頼性を持って扉開閉の検知を行うことができる。
【０００８】
＜請求項２の発明＞
受光量比較手段では、より具体的には以下のように作用する。まず光量出力手段では、光量センサからの検知信号に基づき、所定のサンプリング時間内における最大光量と最小光量とを求めて順次に出力する。基本的に、最大光量は冷却ファンの羽根片により遮光されない状態（入光状態）の光量、最小光量は羽根片により遮光される状態（遮光状態）の光量である。  
光量出力手段から各サンプリング時間ごとの最大光量と最小光量とが順次に出力されると、光量差演算手段において、最大光量と最小光量との差が演算される。ここで、扉が閉じているときと、扉が開いたときとを比べると、遮光状態の光量である最小光量はほぼ同じである反面、入光状態の光量である最大光量は、閉扉時よりも開扉時の方が大きくなり、したがって最大光量と最小光量の差、すなわち光量差は、閉扉時よりも開扉時の方が大きくなる。  
そこで比較手段では、一のサンプリング時間における最大光量と最小光量の差（光量差）と、それに続くサンプリング時間の光量差、すなわち先後２個ずつの光量差を順次に比較し、両光量差間の変化（差）が所定以上であったら、扉開放の信号が出力される。
【０００９】
＜請求項３の発明＞
扉として、可視光を通すガラス扉を採用した冷蔵ショーケースのような冷却貯蔵庫についても、同様に適用することができる。  
特に赤外領域の光を検知光としていて、そのためにガラス板に対し赤外領域の光は吸収または反射させる表面処理を施しており、これは併せて熱線が貯蔵室内に入射することを規制するから、ガラス扉でありながらも断熱性能を向上させ、貯蔵室内の温度上昇を抑制することに寄与し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図６によって説明する。この実施形態では、ビールやソフトドリンク等を容器（瓶、缶等）ごと冷蔵する冷蔵ショーケースを例示している。  
図１により冷蔵ショーケースの全体構造を説明すると、貯蔵庫本体であるショーケース本体１０は、前面開口の断熱箱体から構成され、内部が貯蔵室１１となっており、前面には例えば上下２つの開口部１２が形成されて、ガラス扉１４が揺動開閉可能に装着されている。ガラス扉１４は、例えば二重にガラス板１５が張られることで、断熱性が確保されている。  
ショーケース本体１０の上面には機械室１７が設けられ、その中に冷凍装置１８が設置されている。この冷凍装置１８は、圧縮機１９、空冷式の凝縮器２０等を備え、断熱性の基台２１上に取り付けられてユニット化されており、基台２１が貯蔵室１１の天井面の開口１１Ａを塞いで取り付けられている。
【００１１】
貯蔵室１１の天井部分には、ドレンパンを兼ねたエアダクト２３が張設されてその上方に冷却器室２４が形成されている。エアダクト２３の手前側の領域には下向きの吸込口２５が、奥側には吹出口２６がそれぞれ形成されている。冷却器室２４内には、冷却器２８（蒸発器）と、吸込口２５に臨んで冷却ファン３０が装備されており、冷却器２８は冷凍装置１８と冷媒配管で循環接続され、冷凍サイクルが構成されている。一方、冷却ファン３０は、モータ３１と、このモータ３１によって回転駆動される複数枚の羽根片３２を備え、ケーシング３３内に収容されている。この実施形態では冷却ファン３０は、羽根片３２が８枚で、かつ回転数が「２０００ｒｐｍ」に設定されている。  
そして、冷凍装置１８（圧縮機１９）を運転しつつ冷却ファン３０を駆動すると、貯蔵室１１の室内空気が冷却ファン３０によって吸込口２５から冷却器室２４内に吸引され、その空気が冷却器２８を流通する間に熱交換によって冷気が生成され、その冷気が吹出口２６から貯蔵室１１の奥面に沿うようにして吹き出され、貯蔵室１１内に冷気が循環供給されて冷却されるようになっている。
【００１２】
さて、この実施形態では、上記したガラス扉１４の開閉状態を検知する手段が講じられている。  
そのため図１に示すように、冷却器室２４内における冷却ファン３０の裏側に、光量センサ３５が配されている。光量センサ３５は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣdＳセル 等からなり、受けた光量に比例した電流量を発生するものであり、特に本実施形態では、波長が０.７〜３ μｍの近赤外領域に感応する赤外線センサが使用されている。  
光量センサ３５は、ブラケット３７によって冷却ファン３０のケーシング３３に取り付けられており、詳細には冷却ファン３０の羽根片３２の回転領域の裏側において、図１の矢線Ａに示すように、その受光面が、吸込口２５を通して貯蔵室１１内を指向しており、すなわち貯蔵室１１内の光を受光可能となっている。ただし、冷却ファン３０が駆動されているとき、すなわち羽根片３２が回転しているときには、貯蔵室１１からの入射光は羽根片３２によりチョッピングされて光量センサ３５で受けられ、すなわち羽根片３２で遮光される状態（遮光状態）と、遮光されない状態（入光状態）が交互に繰り返されることになる。
【００１３】
一方、上記したガラス扉１４に張られたガラス板１５のうちの少なくともいずれか一方には、可視光のみが透過可能で、赤外領域の光は吸収または反射させる表面処理が施されている。  
したがってガラス扉１４が開放されたときのみ、赤外領域の光が貯蔵室１１内に入射し、赤外線センサからなる光量センサ３５が、貯蔵室１１内の近赤外域の光を受光可能な状態となる。
【００１４】
制御機構としては、図２に示すように、マイクロコンピュータ等を備えて所定のプログラムを実行する制御部４０が備えられており、この制御部４０には、バッファ４１、ＡＤ変換部４２、光量差演算部４３、比較部４４、タイマ４５等が設けられている。制御部４０の入力側には、上記した光量センサ３５が接続されているとともに、出力側には冷却ファン３０が接続され、また貯蔵室１１内に庫内灯３８が装備されていれば同庫内灯３８も接続されている。
【００１５】
続いて、本実施形態の作動を説明する。まず基本的な検知原理を、図３のグラフを参照して説明する。同グラフの破線の波形Ｘは、光量センサ３５の出力（電流値）を時間経過とともに追ったものであり、上記のように、光量センサ３５は、冷却ファン３０（羽根片３２）の回転時には間欠的に入射光を遮られることになるから、光量センサ３５の出力は周期的に「暗点ａ」を迎える。「暗点ａ」が零レベルでないのは、光量センサ３５の感度のばらつき等に基づく。
【００１６】
ここで同グラフにおいて、左側の領域は閉扉時を、右側の領域は開扉時を示す。閉扉時には本来であれば、入光状態でも、遮光状態と同様に光量センサ３５の出力は「暗点ａ」となるはずであるが、ガラス扉１４の表面処理が赤外領域の光を完全に遮るとは限らずにいわゆる光洩れがあったり、光量センサ３５側でも、近赤外領域のみに限らず可視光の一部にも感応するような場合があるため、実際には出力は、「小レベルの明点ｂ1 」となる。  
一方、ガラス扉１４が開けられれば、明らかに赤外領域の光が貯蔵室１１内に射し込むから、入光状態における光量センサ３５の出力は、「大レベルの明点ｂ2 」となる。  
したがって、「明点」のレベルに一定以上の変化があれば、開扉されたと見なすことができる。
【００１７】
具体的な作動を、図４ないし図６のフローチャートに基づいて説明する。図４はポーリングにより実行される扉開放検知ルーチン、図５は初期化ルーチン、図６は割込みにより実行される光量取得ルーチンを示す。  
初期化に当たっては、図５の初期化ルーチンにおいて、ステップＳ３０、ステップＳ３１により、取り敢えずの光量の検知値（デジタル値）を取得し、ステップＳ３３において各種条件が設定される。
【００１８】
検知作動は、１ｍｓごとに図６の光量取得ルーチンが実行される。すなわち、光量センサ３５における光量の検知値（アナログ値）がバッファ４１に取り込まれ（ステップＳ４３）、デジタル値に変換される（ステップＳ４４）。そののち同デジタル値が、それまでの検知値（デジタル値）の最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）と比較され（ステップＳ４５、ステップＳ４７）、同デジタル値がＭＡＸまたはＭＩＮを超えれば、ＭＡＸ、ＭＩＮが書き換えられる（ステップＳ４６、ステップＳ４８）。
【００１９】
１００回の光量取得ルーチンが実行されたところで（ステップＳ４０が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ４１において「データエントリ＝１」とセットされ、図示しないメインルーチンから図４の扉開放検知ルーチンが呼び出されたときに、ステップＳ１１以下が実行される。  
ここでサンプリング時間を「１００ｍｓ」としたのは、この実施形態では、冷却ファン３０の回転数が「２０００ｒｐｍ」であり、かつ羽根片３２の数が８枚であることに鑑み、「１００ｍｓ」間には、光量センサ３５に対して、入光状態と遮光状態との繰り返しが少なくとも１回は現出されるところに基づく。
【００２０】
扉開放検知ルーチンのステップＳ１１では「割込禁止」処理がなされたのち、ステップＳ１２が実行され、当該扉開放検知ルーチンにおいて、「明点＝ＭＡＸ」、「暗点＝ＭＩＮ」が設定され、また、光量取得ルーチンにおいて、「カウンタ＝０」、「データエントリ＝０」に復帰されるとともに、「ＭＡＸ＝０」、「ＭＩＮ＝検知値（デジタル値）の（取り得る）最大値」が設定される。
【００２１】
そののち、ステップＳ１３において「割込許可」処理がなされ、まずステップＳ１４において、先の実行時における「今回光量差」が「前回光量差」に移される。続いて、ステップＳ１５において、「今回光量差＝明点−暗点」、すなわち「今回光量差＝ＭＡＸ−ＭＩＮ」が演算される。次にステップＳ１６において、「光量差変化（Ｌ）＝今回光量差（Ｄ2 ）−前回光量差（Ｄ1 ）」が演算される（図３参照）。  
続いてステップＳ１７において、上記の演算された光量差変化Ｌが、予め定められた設定値「Ｌ1 」と比較され、「Ｌ1 」以下であれば（ステップＳ１７が「Ｎｏ」）、上記した作動が１００ｍｓごとに繰り返し実行される。
【００２２】
一方、図３のグラフに参照して示すように、「今回光量差（Ｄ2 ）−前回光量差（Ｄ1 ）」である光量差変化Ｌが、設定値「Ｌ1 」を超えたら（ステップＳ１７が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１８において「扉開放フラグ＝１」となり、ガラス扉１４が開放されたことが検知され、それとともにステップＳ１９でタイマ４５がリセットされる。  
上記の扉開放検知信号に基づいて、冷却ファン３０の駆動が停止される。これにより、庫内冷気が不必要に庫外に洩れることが規制され、貯蔵室１１内の昇温が最低限に留められる。また、庫内灯３８があれば点灯される。
【００２３】
ガラス扉１４の開放が検知されたのちも、１００ｍｓごとに光量取得ルーチンの割込みが実行されるが、そのときは冷却ファン３０が停止していて、光量センサ３５は、入光と遮光のいずれかの状態が継続しているため、常に「ＭＡＸ−ＭＩＮ＝０」であって光量差がなく、したがって光量差変化Ｌが「Ｌ1 」を超えることはない。そのため、単に１００ｍｓごとに光量取得ルーチンの割込みが実行されることに留まる。
【００２４】
ガラス扉１４の開放が検知されたのち、ｘ秒（例えば３０秒から２分）が経過すると（ステップＳ２０が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ２１において「扉開放フラグ＝０」となり、冷却ファン３０が再駆動され、庫内灯３８があれば消灯される。  
なおタイマ４５の計時がｘ秒経過する前に、ガラス扉１４が閉じられることが当然あるが、そのときも冷却ファン３０が停止していて光量差が得られず、ひいてはステップＳ１７で所定の光量差変化「Ｌ1 」が得られないため、閉扉された場合にも引き続いて冷却ファン３０は停止状態にあり、タイマ４５の計時がｘ秒経過したのち初めて、冷却ファン３０の再駆動（庫内灯３８の消灯）が行われる。  
逆に、タイマ４５の計時がｘ秒を経過してもなお、開扉状態の場合があり、この場合も取り敢えずは冷却ファン３０の再駆動（庫内灯３８の消灯）が行われるが、その後に今度は、所定の光量差変化「Ｌ1 」が得られるため（ステップＳ１７が「Ｙｅｓ」）、改めてｘ秒間冷却ファン３０の停止状態（庫内灯３８の点灯状態）が維持される。なおこの場合は、ガラス扉１４が長時間開放状態にあることについて、使用者に注意を喚起する等の手当てを施すことが望ましい。
【００２５】
以上のように本実施形態では、赤外線センサである光量センサ３５を、冷却ファン３０の羽根片３２の回転領域の裏側に配することにより、貯蔵室１１の光（近赤外領域）を間欠的に受け得るようにする一方、所定のサンプリング時間（１００ｍｓ）ごとに入光状態のときと遮光状態のときとの光量差を演算し、かつ先後のサンプリング時間における光量差を比較している。ここで、閉扉時に比べてと開扉時では光量差が明らかに大きくなるから、先後の光量差の変化Ｌが所定値「Ｌ1 」を超えていたら、ガラス扉１４が開放したと見なし、すなわち扉開放を検知している。  
端的には、閉扉時と開扉時とでは、入光状態のときと遮光状態のときとの光量差自体に差ができ、この光量差の変化を以て扉開放を検知するようにしており、このような入光状態と遮光状態での光量差、ひいては光量差自体の差は、貯蔵室１１内への光洩れの有無や、光量センサ３５の感度のばらつき拘わらず、確実に得られるから、結果、高い信頼性を持って扉開閉検知を行うことができる。
【００２６】
また、光量センサ３５並びにそのリード線は、冷却器室２４内に言わば後付けで装着可能であるから、ショーケース本体１０自体の構造には何ら変更が求められず、またメンテナンスも容易に行うことができる。  
特に本実施形態では、近赤外領域の光を検知光としていて、そのためガラス板１５に対して、赤外領域の光は吸収または反射させる表面処理を施しており、これは併せて熱線が貯蔵室１１内に入射することを規制しすなわち断熱性能を向上させ、貯蔵室１１内の温度上昇を抑制することに寄与し得る。
【００２７】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。  
（１）本発明は、扉として、内部に断熱材が充填されている等の、通常の遮光式の扉を設けたものにも同様に適用することができる。この場合は、検知光は可視光となるから、光量センサには可視光に感応するものを使用すればよい。  
（２）上記実施形態では、サンプリング時間として「１００ｍｓ」を選定したが、冷却ファンの回転数や羽根片の枚数等の条件に応じ、要は同サンプリング時間中に、光量センサに対して、入光状態と遮光状態との繰り返しが少なくとも１回は現出される限り、他の任意の時間に選定してもよい。
【００２８】
（３）上記実施形態において、扉開放が検知されたのちタイマの計時がｘ秒を経過してもなお開扉状態にあった場合には、長時間開扉状態にあることの注意を喚起することと併せて、一旦扉開放検知ルーチン等の実行をキャンセルし、閉扉後に改めて同ルーチン等を実行するようにしてもよい。  
（４）冷却ファンは、吹出口側に設けられていてもよい。  
（５）扉の装着枚数は１枚でもよく、また３枚以上であってもよい。  
（６）扉開放を検知した場合の動作としては、上記実施形態に例示した以外にも、圧縮機の運転を停止したり、インバータ圧縮機であれば回転数を小さくしたりといったような、省エネルギに繋がる他の手段を講じてもよい。  
（７）光量センサは、冷却ファンのケーシング以外にも、ユニットの基台の下面や冷却器に対し、ブラケットを介して取り付けるようにしてもよい。この場合も、光量センサのリード線を機械室側に簡単に引き出すことができる。  
（８）さらに本発明は、冷却器や冷却ファンを収納した冷却器室が、貯蔵室内における天井部以外に配されたものについても、同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷蔵ショーケースの内部構造を示す部分縦断面図
【図２】扉開閉検知の制御機構のブロック図
【図３】光量センサの出力信号のグラフ
【図４】扉開放検知ルーチンのフローチャート
【図５】初期化ルーチンのフローチャート
【図６】光量取得ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
【００３０】
１０…ショーケース本体（貯蔵庫本体）  １１…貯蔵室  １４…ガラス扉（扉）  １５…ガラス板  ２４…冷却器室  ２５…吸込口  ２６…吹出口  ２８…冷却器  ３０…冷却ファン  ３１…モータ  ３２…羽根片  ３３…ケーシング  ３５…光量センサ  ３７…ブラケット  ３８…庫内灯  ４０…制御部（受光量比較手段）  ４１…バッファ（光量出力手段）  ４２…ＡＤ変換部（光量出力手段）  ４３…光量差演算部（光量差演算手段）  ４４…比較部（比較手段）
【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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