JP5366764B2

JP5366764B2 - 冷却装置及び冷凍サイクル装置

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Publication number: JP5366764B2
Application number: JP2009254815A
Authority: JP
Inventors: 郁子篠原; 肇藤本; 昌彦中川; 智也藤本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-11-06
Also published as: JP2011099628A

Description

この発明は、冷却を行う冷却装置等に関するものである。特に装置の除霜（デフロスト）を行うための除霜運転の終了判定に関するものである。

例えば、冷凍庫、冷蔵庫等内の対象空間の空気と冷媒等との熱交換を行わせ、対象空間を冷却する冷却装置がある。冷却装置では装置の周囲空気の冷却を行うため、熱交換を行う熱交換器（ここでは蒸発器として機能するものとして、以下説明する）では空気中の水分（水蒸気）が冷媒の通る配管及びフィン表面で凝縮、冷却されて霜となる。ここで、運転時間が経過するにつれて霜が成長すると、フィン、配管が空気と直接接触できなくなり、冷媒等と空気との熱交換効率が悪化する。また、霜がフィンの間を塞ぎ、送り込まれる空気の風量が落ち、冷凍能力が低下し運転効率が悪くなる等の問題があった。そのため、蒸発器等に取り付けたヒータを発熱させる等の方法で、例えば定期的に霜を融かす除霜運転を行っている。

この除霜運転は、ヒータによる加熱を伴うため、エネルギー消費が大きく、省エネルギーの面で問題があるだけでなく、除霜運転中は対象空間内の冷却を行うことが出来ないため、長時間除霜運転を行うと温度の上昇を引き起こしてしまう。

そのため、従来の冷却装置において、除霜運転終了を適当に判断するために、一般的に除霜運転開始とともに、蒸発器入口の配管温度の検知を開始し、検知に係る温度が設定値を超えたところで除霜運転を終了するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−３０４１３７号公報（図１）

しかし、上記の方法においては、蒸発器入口の配管における温度に基づいて設定値が設定されることになる。このため、冷却対象空間の設定温度が低い場合、蒸発器入口の配管が空気等によって冷却されてしまい、検知に係る温度が、実際の蒸発器における温度と大きく異なることがあった。従って、蒸発器に付いた霜は融け終わっていても、検知に係る温度が設定値まで上昇するのに時間がかかり、除霜運転終了が遅れ、無駄な除霜運転を行ってしまう問題が生じる可能性があった。

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、除霜運転時間を必要最小限に抑えるようにした冷却装置を得るところにある。

この発明に係る冷却装置は、冷却対象を冷却するための冷却手段と、冷却手段に発生する水を受けて排水口から排出するドレンパンと、ドレンパンからの排水量を検知するための検知手段と、検知手段の検知に基づいて、除霜運転終了の判定処理を行う制御手段とを備えるものである。

本発明によれば、検知手段の検知に基づいて、制御手段が、直接又は間接的にドレンパンからのドレン水の流れ終わりを判断し、除霜運転終了を判定するようにしたので、正確な判定を行うことが出来る。このため、霜が融け終わり、排水が終了した後でも加熱を続けてしまうことなく、不必要な加熱等を防ぎ、省エネルギーをはかることが出来る。

この発明の実施の形態１に関わる冷却装置を吸い込み側から見た構成図である。この発明の実施の形態１に関わる冷却装置を側面から見た断面図である。ドレンパン６の形状等を示した構成図である。温度センサのドレンパン下部設置位置を表す図である。除霜運転中のドレン水の流れを示した模式図である。温度センサ位置別におけるドレンパン温度分布を表す図である。除霜運転中におけるドレンパン温度分布を表す図である。温度判定制御部１２が行う制御のフローチャートを表す図である。温度センサ１１の検知に係る温度の時間変化を表す図である。この発明の実施の形態２における冷却装置を示す構成図である。流速判定制御部１４が行う制御のフローチャートを表す図である。フロートセンサ設置位置を示す構成図である。仕切り板１８の正面図である。水位判定制御部１８が行う制御のフローチャートを表す図である。実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の構成例を示す図である。

実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１における冷却装置の構成の概略を示す図である。図１は冷却対象の空気を吸い込む側から見た図であり、図２は、側面の断面を表す図である。冷却装置は、例えば圧縮行程を行う圧縮機、凝縮行程を行う送風機を有する凝縮器、膨張行程を行う膨張弁（絞り装置）、及び蒸発行程を行う蒸発器を配管接続して冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置において、蒸発器を備える装置である。

図１及び図２に示すように、冷却装置は、冷媒と冷却対象空間の空気との熱交換を行うためのフィン２を備えた蒸発器３と、モータ等で駆動する送風用のファン４を筐体１に収容している。蒸発器３の除霜を定期的に行うために、圧縮機による通常運転を停止し、蒸発器３に取り付けた電気ヒータ（以下、熱交ヒータ５と称す。）に通電する。

このとき、蒸発器３に付着している霜が、熱交ヒータ５が加えた熱で融け、水滴やシャーベット状の氷（以下、これらをドレン水と称す。）となって蒸発器３から落下する。このため、蒸発器３の下部に、受け皿となるドレンパン６を設ける。ドレンパン６は落下するドレン水を受け、排水口７及びドレンホース８等を介して冷却装置外に排水を行う。

図３はドレンパン６の形状等を示す図である。ドレンパン６には、ドレンパン６上のドレン水が集まるように排水溝１０を設けている。また、排水溝１０に連通する排水口７にドレン水が流れるように傾きを持たせている（図３（ｂ））。そして、ドレンパン６上にてドレン水が再氷結することを防ぐ為に、ドレンパン６上にも電気ヒータ９（以下、ドレンパンヒータ９と称す。）を設置している。図３のような形状等にすることで、ドレンパン６上のドレン水は、ドレンパンヒータ９によって再氷結しないように加熱されながら、排水溝１０を通って排水口７から排出される。また、ドレンパンヒータ９の加熱部付近であり、上記排水溝１０の下部（排水口７近傍）に、温度センサ１１を設置して、ドレンパン６の温度として検知させる。

温度判定制御部１２は、温度センサ１１が検知した温度に基づいて除霜運転の終了を判定する処理を行う。本実施の形態においては、温度判定制御部１２は例えばマイクロコンピュータ等で構成するものとする。そして、例えばあらかじめ定められて記憶されたプログラムに基づいて処理を行うことで除霜運転終了の判定を行うものとする。また、温度判定制御部１２は、処理を行うために、タイマ等の計時手段、データ等を記憶するメモリ等の記憶手段を有しているものとする。

上記のように構成した冷却装置において、除霜運転を開始して熱交ヒータ５への通電を開始すると、熱交ヒータ５が発する熱を吸収して、しばらくすると蒸発器３に付いた霜が融け始め、ドレンパン６にドレン水が落ちる。そして、蒸発器３に付いた霜が少なくなっていくと、ドレンパン６から流れだすドレン水の量が次第に減り、最終的に流れなくなる。このため、ドレン水の流れ終わった時が除霜が終了した時とほぼ同じであると考えることが出来る。そこで、本実施の形態では、温度判定制御部１２が、ドレンパン６の温度変化を検知することで、ドレン水の流れ終わりを間接的に検知し、除霜運転を終了するかどうかを判定する。

図４は温度センサ１１の設置箇所を説明するための図である。ここでは、ドレンパン６上の４点（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）に温度センサ１１を設置した場合の温度変化の違いについて説明する。

図５はドレンパン６、蒸発器３及びファン４の位置関係等を表す図である。図５（ｂ）に示すように、本実施の形態における冷却装置では、蒸発器３はドレンパン６上部全体ではなく、片側（図５（ａ）では上側になる）に寄った配置となっている。もう一方の側の上部にはファン４が配置されている。このように、蒸発器３がドレンパン６の上部全体に位置していなければ、除霜運転時において、ドレンパン６では、ファン４の下部となる位置よりも蒸発器３の下部となる位置の方にドレン水が多く滴下して流れることになる。また、除霜運転開始後には、ドレンパンヒータ９の位置から放射状に通電による熱が伝わっていくことになる。以上のことから、（ｉ）の位置は、ドレンパンヒータ９の位置に近くてドレンパンヒータ９の熱が十分伝わる位置にあり、また、蒸発器３の下部で排水口７の近傍にあり、蒸発器３の霜が融け終わるまでドレン水が流れる位置にある。

一方、（ｉｉ）の位置は、ドレンパンヒータ９の熱は十分に伝わるが、ファン４の下部であるため、ドレン水の流れる量が少ない。（ｉｉｉ）の位置は、ドレンパンヒータ９の熱が伝わるのに時間がかかり、ドレン水量も（ｉ）の位置に流れるドレン水と比較するとドレン水量が少ない。最後に（ｉｖ）の位置では、ドレンパンヒータ９の熱が伝わり難く、ドレン水もほとんど流れない。

図６は、図５に示すドレンパン６上の４点における温度変化の傾向を表す図である。図６では縦軸を温度とし、横軸を時間としている。除霜運転開始時に熱交ヒータ５とドレンパンヒータ９への通電を開始すると、蒸発器３に付着した霜を熱交ヒータ５の熱で融かし始める。通電開始からしばらくの間は、蒸発器３からのドレン水がドレンパン６に滴下しないため、ドレンパン６はドレンパンヒータ９に加熱され、ドレンパン６の温度が時間経過と共に上昇する。このとき、ドレンパンヒータ９との距離が近い（ｉ）、（ｉｉ）の位置では、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）の位置に比べて温度上昇がはやい。

その後、蒸発器３で融けた霜がドレン水としてドレンパン６に滴下し、排水口７に向かって流れ始めるが、（ｉ）、（ｉｉｉ）の位置は蒸発器３の下部であるため、ファン４の下部である（ｉｉ）、（ｉｖ）の位置に比べてドレン水が多く滴下して流れる。このため、ドレンパンヒータ９からドレンパン６に伝わる熱＜ドレン水による冷却熱となりやすく、ドレン水の滴下により検出する温度がドレン水の温度に応じて下降する。さらに、ドレン水の流れに関し、（ｉ）は（ｉｉｉ）、（ｉｉ）は（ｉｖ）よりも下流に位置するため、上流からドレン水が流れ集まって多く流れる。

これらのことから、ドレンパンヒータ９に近く、蒸発器３に付着した霜が融けたドレン水が流れる、図５の（ｉ）のような位置に温度センサ１１を設置することで、ドレン水の有無によるドレンパン６の温度変化を的確に検知することが出来る。

図７は、図５の（ｉ）の位置に設置した温度センサ１１の検知に係る温度の除霜運転中における時間変移を表す図である。除霜運転開始時にドレンパンヒータ９及び熱交ヒータ５の通電を開始すると、蒸発器３に付着した霜を熱交ヒータ５の熱が融かし始める。通電開始からしばらくの間は蒸発器３からドレン水が滴下しないため、ドレンパン６がドレンパンヒータ９に加熱されることで、温度センサ１１の検知に係る温度が徐々に上昇する。その後、蒸発器３で融けた霜が融けドレン水としてドレンパン６に滴下し排水口７に向かって流れ始める。そして、時間が経過するとともにドレン水量が多くなり、ドレンパンヒータ９からドレンパン６に伝わる熱量＜ドレンパンヒータ９、ドレンパン６からドレン水が吸収する熱量となると、ドレンパン６の温度が下降し始める。ドレンパン６の温度が上昇から下降に変わる変化点をＡ点とし、このときの温度センサ１１の検出に係る温度を最高温度をＴ_Aとする。

その後、蒸発器３の霜が融け終わるとドレン水の流れる量が減り、ドレンパンヒータ９からドレンパン６に伝わる熱量＞ドレン水による冷却熱となり、ドレンパン温度は再度上昇し始める。ドレンパン６の温度が下降から上昇に変わる変化点をＢ点とし、このときの温度センサ１１の検出に係る温度を最低温度Ｔ_Bとする。

そして、ドレン水量がさらに減少してドレンパン６の温度が上昇し続け、設定温度（Ｃ点）に達すると、熱交ヒータ５及びドレンパンヒータ９への通電を終了し、通常の冷却運転に復帰させる。Ｃ点における温度センサ１１の検出に係る温度を設定温度Ｔ_Cとする。

図８は温度判定制御部１２が行う除霜運転終了の判定に係る処理のフローチャートを表す図である。除霜運転開始後、熱交ヒータ５及びドレンパンヒータ９への通電を始めると共に、ドレンパン６に設置した温度センサ１１からの信号に基づいて、温度センサ１１の検知に係る温度の判断を所定の間隔で開始する。

そして、温度センサ１１による前回の検知に係る温度（前検知温度）Ｔ_n-1が今回の検知に係る温度（現検知温度）Ｔ_n以上であるかどうかを判断する（Ｓ１）。以上であると判断すると、前検知温度Ｔ_n-1を、最高温度の仮値Ｔ_maxとする（Ｓ２）。さらに、第１の所定時間（例えば５分間）、最高温度の仮値Ｔ_maxが前検知温度Ｔ_n-1以上であれば（Ｓ３）、最高温度の仮値Ｔ_maxを、図７で示すＡ点における最高温度Ｔ_Aとして決定する（Ｓ４）。

次に、現検知温度Ｔ_nが前検知温度Ｔ_n-1以上であるかどうかを判断する（Ｓ５）。以上であると判断すると、前検知温度Ｔ_n-1を、最低温度の仮値Ｔ_minとする（Ｓ６）。さらに、第２の所定時間（例えば１分間）、最低温度の仮値Ｔ_minが前検知温度Ｔ_n-1以下であれば（Ｓ７）、最低温度の仮値Ｔ_minを、図７で示すＢ点における最低温度Ｔ_Bとして決定する（Ｓ８）。

そして、決定した最高温度Ｔ_Aと最低温度Ｔ_Bとから設定温度Ｔ_Cを式（１）に基づいて算出し、決定する（Ｓ９）。ここで、Ｘは係数となる規定値である。規定値Ｘは冷却装置の大きさ等によって異なるため、例えば各冷却装置開発試験の検証にて、各機種によってあらかじめ求めておく。
Ｔ_C＝Ｘ（Ｔ_A−Ｔ_B）＋Ｔ_B …（１）

図９は除霜運転中のドレンパン６に取り付けた温度センサ１１の検知に係る温度の時間変化を表す図である。図９は５馬力の装置を例として、着霜量を異ならせたときの規定値Ｘの実機検証の結果を示したものである。横軸が時間［ｍｉｎ］、縦軸が温度［℃］である。また、図９には、Ｘ＝０．７を（１）式に代入して求めた設定温度Ｔ_Cと、実際に霜が融け終わりドレン水が流れ終わった時間及び、蒸発器３入口配管に取り付けた温度サーモ（センサ）による除霜終了時間を併せて示している。

規定値Ｘについては、値が小さい方が除霜運転終了が早くなる。しかし、小さすぎると、蒸発器３に付いた霜が融け終わる前、ドレンパン６からの排水前等に通常運転が始まってしまう可能性もあり、氷結、根氷等の原因となる。図９においては、規定値Ｘ＝０．７としたとき、蒸発器３の着霜量に関わらず、霜が融け終わりドレン水が流れ終わった時間でのドレンパン温度と設定温度Ｔ_Cとが同等の温度となることが見てとれる。そのため、（１）式における規定値Ｘについて、特に値の限定をするものではないが、約０．７（例えば０．６８〜０．７２の間）を１つの目処とすることが出来る。また、実機検証では、蒸発器３の入口配管に取り付けた温度サーモによる除霜終了判定よりも霜の融け終わりを正確に判定することが出来ることを示している。

以上のようにして決定した設定温度Ｔ_Cに対し、現検知温度Ｔ_nが、設定温度Ｔ_C以上となったものと判断すると（Ｓ１０）、熱交ヒータ５及びドレンパンヒータ９への通電及び温度センサ１１の検知に基づく判定を終了し、除霜運転を終了する（Ｓ１１）。そして通常運転（冷却運転）に復帰させる。

一方、除霜運転開始後、Ｓ１において、前検知温度Ｔ_n-1が現検知温度Ｔ_n以上でない（現検知温度Ｔ_nの方が高い）と判断すると、さらに、制限時間ｔ_Lが経過したかどうか及び現検知温度Ｔ_nが制限温度Ｔ_L以上であるかどうかを判断する（Ｓ１２）。そして、制限時間ｔ_Lが経過しても、現検知温度Ｔ_n が制限温度Ｔ_Lより下がらないと判断すると、蒸発器３に霜が付いていないと判定し、除霜運転を終了し（Ｓ１１）、通常運転へ戻る。ここで、制限時間ｔ_L及び制限温度Ｔ_Lについては、冷却装置の大きさ等によって最適時間、最適温度が異なるため、各冷却装置開発試験の検証にて求めるようにする。

以上のように、実施の形態１に係る冷却装置においては、温度判定制御部１２がドレンパン６に設置した温度センサ１１の検知に係る温度に基づいて、ドレンパン６から排出されるドレン水の量を間接的に判断し、除霜運転終了の判定を適切に行うことが出来る。このため、霜が融け終わり、排水が終了した後でも加熱を続けてしまうことなく、不必要な加熱を防ぐことが出来る。また、除霜運転による通常運転の停止、熱交ヒータ５及びドレンパンヒータ９の加熱等により、冷却対象空間等の温度を不要に上げることがないため、例えば倉庫内の品物の鮮度を保つことが出来る。また、再冷却のために費やすエネルギーを少なくすることが出来る。以上のことから省エネルギーをはかることが出来る冷却装置を得ることが出来る。

また、ドレンパンヒータ９と排水口７の近傍で、排水口７からの排水量によって検知に係る温度の変化が大きくなる位置に温度センサ１１を設置するようにしたので、除霜運転終了の判定に関する設定温度Ｔ_Cの精度を高くすることが出来る。そして、除霜運転開始からの温度センサ１１の検知に係る温度に基づいて、第１の所定時間、最高温度の仮値Ｔ_maxを維持した温度を最高温度Ｔ_Aとし、第２の所定時間、最低温度の仮値Ｔ_minを維持した温度を最低温度Ｔ_Bとして決定し、最高温度Ｔ_A と最低温度Ｔ_Bとに基づいて設定温度Ｔ_Cを算出等により決定して、設定温度Ｔ_Cに達すると除霜運転終了と判定するようにしたので、蒸発器３入口配管の温度に基づいて除霜運転終了を判定するよりも正確な判定を行うことが出来る。また、所定時間、最高、最低を維持できた温度を最高温度、最低温度とすることで、確実な決定を行うことが出来る。

実施の形態２．
上記の実施の形態１は、温度センサ１１によってドレンパン６の温度変化を検知することによって、間接的にドレンパン６から排出されるドレン水の水量を検知し、除霜運転の終了を判定するものであった。次に、実施の形態２として、ドレン水の流速を検知し、除霜運転の終了を判定する冷却装置について説明する。

図１０は実施の形態２に係る冷却装置の構成の概略を示す図である。図１０において、図１等と同じ番号を付している機器、手段等については、実施の形態１で説明したことと同様の動作等を行う。ドレン管１５は、ドレンホース８の下流側に接続される。本実施の形態では、ドレンパン６から排出されるドレン水が流れるドレン管１５内にフローセンサ１３を設置し、排出されるドレン水の流速を検知する。フローセンサ１３の設置位置については特に限定するものではないが、排水口７以降の流路において、排水口７により近い流路に設置すると、ドレンパン６からの排水状態をより早く検知することが出来るので効果的である。

流速判定制御部１４は、フローセンサ１３が検知した流速に基づいて除霜運転の終了を判定する処理を行う。実施の形態１の温度判定制御部１２と同様に、流速判定制御部１４も例えばマイクロコンピュータ等で構成し、プログラムに基づいて処理を行うものとする。また、タイマ等の計時手段、データを記憶するためのメモリ等の記憶手段も有している。

図１１は流速判定制御部１４が行う除霜運転終了の判定に係る処理のフローチャートを表す図である。除霜運転を開始すると、フローセンサ１３からの信号に基づいて、フローセンサ１３の検知に係るドレン水の流速Ｖを判断する。蒸発器３に付着した霜が融けてドレン水が落下するまでに時間がかかるため、除霜運転開始直後はドレン水が排出口７から排出されていないので、流速はＶ_n＝０［ｍ／ｓ］である。その後、ドレンパン６に落下したドレン水が流れ始めるとドレン水の流速がＶ_n＞０［ｍ／ｓ］となる。そこで、フローセンサ１３の検知に係る流速に基づき、ドレン水の流速がＶ_n＞０［ｍ／ｓ］となったかどうかを判断する（Ｓ２−１）。ここではＶ_n＞０であるかどうかを判断しているが、流速Ｖ_nが第１の所定値（＞０）より速くなったかどうかを判断するようにしてもよい。

流速がＶ_n＞０［ｍ／ｓ］となったものと判断すると、次に、フローセンサ１３の検知に基づいて、再度、流速Ｖ_n＝０［ｍ／ｓ］となったかどうかを判断する。（Ｓ２−２）。これは、蒸発器３に付いた霜がほぼ融け終わると排水口７からの排水量が少なくなり、最終的に流速が０となることによるものである。ここでは流速Ｖ＝０であるかどうかを判断しているが、例えば第２の所定値（＜第１の所定値）を定めておき、第２の所定値となったかどうかを判断するようにしてもよい。

Ｖ_n＝０［ｍ／ｓ］になったものと判断すると、冷却装置を全停止させる（Ｓ２−３）。ここで、冷却装置を全停止とは、例えば熱交ヒータ５、ドレンパンヒータ９への通電停止、ホットガスの供給停止等をいう（以下、同じ）。

ここで、Ｖ_n＝０と判断して冷却装置を全停止させた後、すぐに通常運転を開始すると、蒸発器３（フィン２）に付着したドレン水がドレンパン６上に滴下し終わらないうちに冷却させてしまい、再び氷結させてしまうおそれがある。また、ドレンパン６に残ったドレン水は根氷になるおそれがある。そこで、水切り時間が経過するまで待機させ（Ｓ２−４）、蒸発器３及びドレンパン６にドレン水が残らないようにする。水切り時間は例えば冷却装置（蒸発器３）の大きさ等によって異なるため、冷却装置の大きさ等に合わせて水切り時間の設定を行うようにすればよい。

水切り時間が経過したものと判断すると除霜運転を終了させる（Ｓ２−５）。そして通常運転（冷却運転）に復帰させる。

以上のように、実施の形態２の冷却装置においては、流速判定制御部１４がドレンパン６に設置したフローセンサ１３の検知に係るドレン水の流速に基づいて除霜運転終了の判定を行うようにしたので、ドレンパン６から排出されるドレン水の流れを直接に判断することが出来る。このため、除霜運転の終了を適切に判定することができ、霜が融け終わった後の不必要な加熱を防ぐことが出来る。また、運転の停止、加熱等により庫内温度を不要に上げることがなく、品物の鮮度を保つことができ、再冷却時に使うエネルギーを少なくすることが出来るため、省エネルギーの効果を得ることが出来る。そして、ドレンパン６におけるドレン水の状態を流速から直接検知し、検知した流速だけで終了判定を行うことが出来るため、冷凍装置の機種（蒸発器３の大きさ等）等によらずに、終了判定の基準となる設定を同じにすることが出来る。

実施の形態３．
上記の実施の形態２の冷却装置は、ドレン水の流速を検知し、除霜運転の終了を判定するものであった。次に実施の形態３としてドレン水量の変位をフロートセンサ１６によって検知し、除霜運転の終了を判定する冷却装置について説明する。

図１２は実施の形態３に係るドレンパン６に設けるフロートセンサ１６の設置位置等を示す構成図である。実施の形態３において、図１等と同じ番号を付している機器、手段等については、実施の形態１で説明したことと同様の動作等を行う。本実施の形態では、排水口７に集められて流れようとするドレン水を一時的に溜めるための仕切り板１８を設ける。

図１３は仕切り板１８を正面から見た図である。仕切り板１８は、最終的に排水口７にドレン水を流すための水抜き穴１８Ａを有しているものとする。そして、図１２に示すように、仕切り板１８に遮られて一時的に排水口７付近に溜まったドレン水の水位を検知するためのフロートセンサ１６を設置する。

水位判定制御部１７は、フロートセンサ１６が検知した水位に基づいて除霜運転の終了を判定する処理を行う。水位判定制御部１７も例えばマイクロコンピュータ等で構成し、プログラムに基づいて処理を行うものとする。また、タイマ等の計時手段、データを記憶するためのメモリ等の記憶手段も有している。

図１４は水位判定制御部１７が行う除霜運転終了の判定に係る処理のフローチャートを表す図である。除霜運転開始後、ドレンパン６に設置したフロートセンサ１６からの信号に基づいて、フロートセンサ１６の検知に係る水位を判断する。蒸発器３に付着した霜が融けてドレン水が落下するまでに時間がかかるため、除霜運転開始直後はドレン水が流れず、ドレン水における水位Ｈ_n＝０［ｍ］である。その後、ドレンパン６に落下したドレン水が流れ始めると、ドレン水における水位Ｈ_n＞０［ｍ／ｓ］となる。そこで、フロートセンサ１６がドレン水における水位Ｈ_n＞０［ｍ／ｓ］となったかどうかを判断する（Ｓ３−１）。ここでも０の代わりとなる所定値を定めるようにしてもよい。

ドレン水における水位Ｈ_n＞０［ｍ］となったものと判断すると、次に、フローセンサ１３の検知に基づいて、再度、ドレン水における水位Ｈ_n＝０［ｍ］となったかどうかを判断する。（Ｓ３−２）。これは、蒸発器３に付いた霜がほぼ融け終わると排水口７に流れ込もうとするドレン水量が少なくなるが、一方で、水抜き穴１８Ａからドレン水が流れるので、最終的に排水口７付近に溜まったドレン水の水位が０となることによる。

水位Ｈｎ＝０［ｍ］になったものと判断すると、冷却装置を全停止させる（Ｓ３−３）。実施の形態２と同様に、すぐに通常運転を開始すると、蒸発器３（フィン２）等に付着したドレン水を氷結させてしまうおそれがあるため、水切り時間が経過するまで待機させるようにする（Ｓ３−４）。

水切り時間が経過したものと判断すると除霜運転を終了させる（Ｓ２５）。そして通常運転（冷却運転）に復帰させる。

以上のように、実施の形態３の冷却装置においては、水位判定制御部１７がドレンパン６に設置したフロートセンサ１６の検知に係るドレン水の水位に基づいて除霜運転終了の判定を行うようにしたので、ドレンパン６から排出されるドレン水の流れを直接に判断することが出来る。このため、除霜運転の終了を適切に判定することができ、霜が融け終わった後の不必要な加熱を防ぐことが出来る。また、運転の停止、加熱等により庫内温度を不要に上げることがなく、品物の鮮度を保つことができ、再冷却時に使うエネルギーを少なくすることが出来るため、省エネルギーの効果を得ることが出来る。そして、ドレンパン６におけるドレン水の状態を水位から直接検知し、検知した水位だけで終了判定を行うことが出来るため、冷凍装置の機種等によらずに、終了判定の基準となる設定を同じにすることが出来る。

実施の形態４．
図１５は本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の構成例を示す図である。図１５に基づいて冷凍サイクル装置により構成される冷媒回路の基本的な構成について説明する。この冷凍サイクル装置は、冷媒の循環を利用して、冷却、冷凍等を行うものである。

冷凍サイクル装置は、圧縮機１００、凝縮器２００、絞り装置４００及び蒸発器３が冷媒配管で順次接続されて構成されている。ここで、圧縮機１００と凝縮器２００とは、冷却、空調等の対象空間外に設けられた室外ユニット（熱源側ユニット）に内蔵されており、絞り装置４００と蒸発器３とは対象空間内に設けられた冷却装置（負荷側ユニット）に内蔵されているものとして説明する。

冷媒配管は、気体になった冷媒が流れるガス側冷媒配管と、液体になった冷媒が流れる液側冷媒配管とがある。液側冷媒配管には、例えば凝縮器２００における凝縮により液体（気液二相を含む）となった冷媒が通過する。また、ガス側冷媒配管は、例えば蒸発器３における蒸発により気体になった冷媒が通過する。そして、凝縮器２００の近傍には、冷却対象空間外の空気（以下、外気という）を凝縮器２００に送り込み、熱交換を促進させるためのファン等の送風機（図示せず）が設けられている。蒸発器３の近傍には、上述したファン４が設けられている。

圧縮機１００は、冷媒を吸入して、その冷媒を圧縮して高温・高圧のガス状態にして冷媒配管に流す。凝縮器２００は、冷媒と外気との間で熱交換を行なって冷媒を凝縮液化する熱交換器である。絞り装置４００は、一般に減圧弁、電子式膨張弁等の膨張弁で構成されており、冷媒を減圧して膨張させるものである。本実施の形態における蒸発器３は、上述した実施の形態１〜３で説明した冷却装置が有する。冷媒と空気との熱交換によって、その冷媒を蒸発させて気化させる。

例えばマイクロコンピュータ等で構成される制御手段５００は、圧縮機１００の駆動周波数、絞り装置４００の開度の制御等を行うものである。特に限定するものではないが、上述した実施の形態１〜３において、温度判定制御部１２、流速判定制御部１４、水位判定制御部１７が行う処理を制御手段５００が行うようにしてもよい。また、１台の制御手段５００として説明するが、例えば、室外ユニットと冷却装置にそれぞれ制御手段を設け、各制御手段が、各ユニットが有する機器（手段）の制御を行うようにしてもよい。また、このとき、信号通信が出来るようにして連携して制御を行うようにしてもよい。

ここで、冷凍サイクル装置に使用する冷媒について説明する。冷凍サイクル装置に使用出来る冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）やＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。

また、単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２やＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取扱いが容易であるという特性を有している。その他、自然冷媒である二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア等を使用することも出来る。なお、Ｒ２２はクロロジフルオロメタン、Ｒ３２はジフルオロメタンを、Ｒ１２５はペンタフルオロエタンを、Ｒ１３４ａは１，１，１，２−テトラフルオロエタンを、Ｒ１４３ａは１，１，１−トリフルオロエタンをそれぞれ示している。したがって、冷凍サイクル装置の用途や目的に応じた冷媒を使用するとよい。

次に冷凍サイクル装置の動作について説明する。圧縮機１００で圧縮された高温・高圧の冷媒は、凝縮器２００で外気と熱交換により放熱しながら凝縮液化して液冷媒となる。この液冷媒は、絞り装置４００に流入し、そこで減圧され、例えば低圧の気液二相冷媒となって蒸発器３に流入する。この気液二相冷媒は、蒸発器３における熱交換によりすべて蒸発ガス化し、気体冷媒となって圧縮機１００に再度吸入され、吐出される。

以上のように構成した実施の形態４の冷凍サイクル装置においても、実施の形態１〜３で説明した除霜運転後の不必要な加熱等を防ぎ、省エネルギーをはかることが出来る効果を奏することが出来る。

上述した実施の形態では、冷凍装置、空気調和装置への適用について説明した。本発明は、これらの装置に限定することなく、例えばヒートポンプ装置等、冷媒回路を構成し、蒸発器を有する他の冷凍サイクル装置にも適用することが出来る。

１筐体、２フィン、３蒸発器、４ファン、５熱交ヒータ、６ドレンパン、７排水口、８ドレンホース、９ドレンパンヒータ、１０排水溝、１１温度センサ、１２温度判定制御部、１３フローセンサ、１４流速判定制御部、１５ドレン管、１６フロートセンサ、１７水位判定制御部、１８仕切り板、１８Ａ水抜き穴、１００圧縮機、２００凝縮器、４００絞り装置、５００制御手段。

Claims

冷却対象を冷却するための冷却手段と、
該冷却手段に発生する水を受けて排水口から排出するドレンパンと、
該ドレンパンからの排水量を検知するための検知手段と、
該検知手段の検知に基づいて、除霜運転終了の判定処理を行う制御手段と
を備えることを特徴とする冷却装置。
前記ドレンパンを加熱するための加熱手段を（前記排水口の近くに）備え、
前記検知手段として、前記排水口及び前記加熱手段に近い位置に温度センサを設置し、
前記制御手段は、前記温度センサの検知に係る温度に基づいて、除霜運転終了の判定処理を行うことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
前記制御手段は、除霜運転開始からの前記温度センサの検知に係る温度に基づいて、第１の所定時間、最高を維持した温度の値を最高温度値として決定し、さらに、第２の所定時間、最低を維持した温度の値を最低温度値として決定して、前記最高温度値と前記最低温度値とから決定した設定温度値に達したと判断すると除霜運転終了と判定する処理を行うことを特徴とする請求項２記載の冷却装置。
前記検知手段として、前記排水口から排出される水の流速を検知する流速センサを設け、
前記制御手段は、前記流速センサの検知に係る流速に基づいて、除霜運転終了の判定処理を行うことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
前記検知手段として、前記排水口から排出される水の水位を検知する水位センサを設け、
前記制御手段は、前記水位センサの検知に係る水位に基づいて、除霜運転終了の判定処理を行うことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
冷媒を圧縮する圧縮機と、熱交換により前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧させるための膨張手段と、減圧された前記冷媒を熱交換により蒸発させる蒸発器とを配管接続して前記冷媒を循環させる冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器は、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却装置の冷却手段であることを特徴とする冷凍サイクル装置。