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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-15
(45)【発行日】2023-11-24
(54)【発明の名称】保冷庫
(51)【国際特許分類】
   F25D 11/00 20060101AFI20231116BHJP
   F25D 21/08 20060101ALI20231116BHJP
   F25B 47/02 20060101ALI20231116BHJP
   F25B 1/00 20060101ALI20231116BHJP
【FI】
F25D11/00 101U
F25D21/08 A
F25B47/02 E
F25B1/00 341Z
F25B1/00 341P
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2023506852
(86)(22)【出願日】2022-02-04
(86)【国際出願番号】 JP2022004488
(87)【国際公開番号】W WO2022196171
(87)【国際公開日】2022-09-22
【審査請求日】2023-06-21
(31)【優先権主張番号】P 2021044986
(32)【優先日】2021-03-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】314005768
【氏名又は名称】PHCホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】白田 満将
(72)【発明者】
【氏名】柳原 直樹
【審査官】五十嵐 公輔
(56)【参考文献】
【文献】特開平8-75336(JP,A)
【文献】特開昭60-122874(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F25D 1/00-31/00
F25B 1/00-49/04
A47F 3/04
A61J 3/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
保冷室を有する箱体と、
前記保冷室内を冷却する冷凍回路を構成する圧縮機と、
前記冷凍回路を構成する蒸発器を加熱するデフロストヒータと、
前記圧縮機および前記デフロストヒータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記圧縮機が作動していない場合に前記デフロストヒータを作動させ、
外気温度が前記保冷室の室内温度以上である場合、前記室内温度が第1の閾値にまで上昇したときに前記圧縮機を作動させ、前記第1の閾値よりも低い第2の閾値にまで低下したときに前記圧縮機を停止させ、
前記外気温度が前記室内温度未満である場合、前記室内温度が前記第1の閾値にまで上昇しても前記圧縮機を作動させない、
保冷庫。
【請求項2】
前記制御装置は、前記外気温度が前記室内温度未満である場合、前記室内温度が前記第1の閾値よりも高い第3の閾値にまで上昇したときに前記圧縮機を作動させる、
請求項1に記載の保冷庫。
【請求項3】
前記制御装置は、前記外気温度が前記室内温度未満である場合、前記室内温度が前記第2の閾値にまで低下したときに前記デフロストヒータを作動させる、
請求項2に記載の保冷庫。
【請求項4】
前記デフロストヒータは、前記外気温度が前記保冷室の設定温度未満である場合に、前記室内温度を前記設定温度に上昇させることが可能な発熱量を有する、
請求項3に記載の保冷庫。
【請求項5】
前記制御装置は、前記室内温度が前記第3の閾値未満となるように前記デフロストヒータを停止させる、
請求項3または4に記載の保冷庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、保冷庫に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1の保冷庫は、保冷室、保冷室を取り囲む外壁部、保冷室外に配置されている発熱部、および、発熱部の熱により加熱された空気を外壁部に沿って上昇させる放熱部を備えている。これにより、外壁部において結露の発生を防止できるとともに、保冷庫のエネルギー効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2014-35146号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、保冷室の用途は広がっており、より低温で保管すべき薬品等を保管することが求められている。保冷室の温度を低くするにしたがって、冷凍回路の消費電力が増加する。一方、保冷庫においては、省エネの要請もある。
【0005】
本開示は、保冷庫において、省エネを図ること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記目的を達成するために、本開示における保冷庫は、保冷室を有する箱体と、保冷室内を冷却する冷凍回路を構成する圧縮機と、冷凍回路を構成する蒸発器を加熱するデフロストヒータと、圧縮機およびデフロストヒータを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、圧縮機が作動していない場合にデフロストヒータを作動させ、外気温度が保冷室の室内温度以上である場合、室内温度が第1の閾値にまで上昇したときに圧縮機を作動させ、第1の閾値よりも低い第2の閾値にまで低下したときに圧縮機を停止させ、外気温度が室内温度未満である場合、室内温度が第1の閾値にまで上昇しても圧縮機を作動させない。
【発明の効果】
【0007】
本開示の保冷庫によれば、省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本開示の実施形態に係る保冷庫の斜視図
図2】機械室内の構成を示す部分縦断面図
図3】保冷室内の構成を示す部分縦断面図
図4】保冷庫のブロック図
図5】制御装置が実行するプログラムのフローチャート
図6】圧縮機およびデフロストヒータの動作を示すタイムチャート
図7】圧縮機およびデフロストヒータの動作を示すタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の保冷庫の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、図1の矢印で示されるように、引戸30が配置されている側を保冷庫1の前方とし、その反対側を保冷庫1の後方とする。また、保冷庫1を前方から見たときの左側および右側を保冷庫1の左方および右方とする。また、保冷庫1が設置される面から離れる側を保冷庫1の上方とし、その反対側を保冷庫1の下方とする。
【0010】
保冷庫1は、薬剤を低温にて保管する薬品保冷庫である。なお、保冷庫1は、血液保冷庫または恒温器であってもよい。保冷庫1は、図1および図2に示されるように、箱体10、枠体20および引戸30を備えている。
【0011】
箱体10は、前面に、引戸30の移動により開口する開口H1を有する。箱体10の外側面と内側面との間には、断熱材が充填されている。箱体10の内側面に囲まれた空間は、保冷室R1であり、薬剤が収容される空間である(図2および図3)。
【0012】
枠体20は、開口H1を縁取るように箱体10に設けられている。枠体20には、引戸30が取り付けられている。引戸30は、第1の引戸31および第2の引戸32を有している。
【0013】
第1の引戸31は、左右方向に移動可能に取り付けられている。第1の引戸31は、閉じられている状態にて枠体20の右側に位置する。第2の引戸32は、左右方向に移動可能に取り付けられている。第2の引戸32は、閉じている状態にて枠体20の左側に位置する。第1の引戸31および第2の引戸32それぞれが移動することにより、開口H1ひいては保冷室R1が開閉する。
【0014】
また、箱体10は、保冷室R1の下方に機械室R2を有している(図2)。
【0015】
機械室R2には、圧縮機41および凝縮器(不図示)、換気ファン42、外気温度センサ43が配置されている。圧縮機41は、保冷室R1内を冷却する冷凍回路を構成するものである。
【0016】
換気ファン42は、機械室R2を換気するものである。換気ファン42が回転することにより、保冷庫1の外側の空気が保冷庫1の機械室R2の後壁の開口H2から機械室R2に流入する。
【0017】
外気温度センサ43は、保冷庫1の外側の空気の温度(以下、外気温度とも記載する。)を検出するものである。外気温度センサ43は、換気ファン42と開口H2との間に配置されている。換気ファン42と開口H2との間には熱源がないため、外気温度センサ43の検出温度は、保冷庫1の外側の空気の温度(具体的には、開口H2の後方周辺の空気の温度)と等しい。なお、外気温度センサ43は、換気ファン42と開口H2との間以外の位置に配置されてもよい。
【0018】
図3に示されるように、保冷室R1は側壁51によって、保管領域R1aと冷却領域R1bとに区画されている。保管領域R1aは、薬品等が保管される領域である。冷却領域R1bは、保冷室R1内の空気が冷却される領域である。
【0019】
保冷室R1の後側の上端部には、保冷室ファン52、冷凍回路を構成する蒸発器53、室内温度センサ54、デフロストヒータ55、デフロストセンサ56、ドレインパン57およびドレインパンヒータ58が配置されている。蒸発器53の周囲が冷却領域R1bとなっている。換言すれば、冷却領域R1bに、保冷室ファン52、蒸発器53、室内温度センサ54、デフロストヒータ55、デフロストセンサ56、ドレインパン57およびドレインパンヒータ58が配置されている。
【0020】
保冷室ファン52は、回転することによって、保管領域R1aの空気を冷却領域R1bに取り込むものである。保冷室ファン52は、冷却領域R1bの上端部に配置されている。よって、保冷室ファン52は、保管領域R1aの上側にある空気を取り込む。冷却領域R1bに取り込まれた空気は、冷却領域R1bの底部に形成されている開口H3から保管領域R1aに吹き出る。つまり、冷却領域R1bに取り込まれた空気は、図3に示される矢印のように、冷却領域R1bの上端部から下方に向けて流れる。
【0021】
蒸発器53は、冷凍回路を構成するものである。蒸発器53は、冷却領域R1bに取り込まれた空気を冷却する。蒸発器53は、保冷室ファン52より下方に配置されている。蒸発器53は、冷凍回路を循環する冷媒が流れる配管53aおよび配管53aに接触するように取り付けられているフィン53bを有している。
【0022】
室内温度センサ54は、保冷室R1の室内温度(以下単に、室内温度とも記載する。)を検出するものである。室内温度センサ54は、冷却領域R1b内において、蒸発器53より上方に配置されている。つまり、室内温度センサ54は、冷却領域R1bに取り込まれた空気の温度を、蒸発器53によって冷却される前に検出する。すなわち、室内温度センサ54の検出温度は、保管領域R1aの空気の温度と等しい。
【0023】
デフロストヒータ55は、蒸発器53を加熱するものである。デフロストヒータ55は、作動することによって、配管53aおよびフィン53bに付着している霜を溶かす。デフロストヒータ55は、例えばシーズヒータおよびコードヒータなどである。デフロストヒータ55は、蒸発器53の配管53aから離れて、フィン53bに接触するように取り付けられている。デフロストヒータ55が作動される運転は、特に除霜運転という。除霜運転は、圧縮機41が停止している間に行われる(詳細は後述する)。
【0024】
デフロストヒータ55は、外気温度が保冷室R1の設定温度未満である場合に、室内温度を設定温度に上昇させることが可能な発熱量を有する。これにより、外気温度が室内温度未満である場合においても、デフロストヒータが作動することによって、室内温度を上昇させることができる(室内温度の変化については後述する)。設定温度は、使用者が保冷庫1を使用する際に設定する保冷室R1の目標温度である。
【0025】
デフロストセンサ56は、配管53aから離れて、フィン53bに接触するように配置され、フィン53bの温度を検出するセンサである。
【0026】
ドレインパン57は、除霜運転によって生じる水を受けるものである。ドレインパン57は、蒸発器53の下方に配置されている。除霜運転により、配管53aおよびフィン53bに付着している霜が溶かされることによって水が生じる。この水は、ドレインパン57の上に落下して、不図示の配管を通って機械室R2に導出される。
【0027】
ドレインパンヒータ58は、ドレインパン57を加熱するヒータである。ドレインパンヒータ58は、例えばシーズヒータおよびコードヒータなどである。ドレインパンヒータ58の発熱量は、デフロストヒータ55の発熱量より小さい。ドレインパンヒータ58は、ドレインパン57の裏面に接触するように取り付けられている。
【0028】
ドレインパン57に受け止められた水は、蒸発器53によって冷却されて凍結する可能性がある。ドレインパンヒータ58が作動することによって、ドレインパン57に受け止められた水が凍結して氷が発生しても、この氷を溶かすことができる。
【0029】
デフロストヒータ55およびドレインパンヒータ58は、上記のように冷却領域R1bに配置されている。つまり、デフロストヒータ55およびドレインパンヒータ58は、保冷室R1に配置されている。
【0030】
また、保冷庫1は、図4に示されるように、入力部61および制御装置62を備えている。入力部61は、保冷室R1の設定温度を入力するものである。入力部61は、例えばタッチパネルである。
【0031】
制御装置62は、保冷庫1を統括制御するコンピュータである。制御装置62は、コンピュータプログラム(以下単にプログラム)を記憶する記憶装置およびプログラムを実行するプロセッサを備えている。
【0032】
制御装置62には、入力部61、外気温度センサ43、室内温度センサ54、デフロストセンサ56、圧縮機41、デフロストヒータ55、ドレインパンヒータ58、換気ファン42および保冷室ファン52が電気的に接続されている。制御装置62は、入力部61に入力された設定温度、外気温度センサ43、室内温度センサ54の検出温度およびデフロストセンサ56の検出温度を取得する。制御装置62は、設定温度、外気温度センサ43の検出温度、室内温度センサ54の検出温度およびデフロストセンサ56の検出温度に基づいて、圧縮機41、デフロストヒータ55、ドレインパンヒータ58、換気ファン42および保冷室ファン52を制御する。
【0033】
次に、制御装置62がプログラムを実行することによって実現される、圧縮機41の制御について、図5のフローチャートを用いて説明する。プログラムが実行されている場合、換気ファン42および保冷室ファン52は、連続的に回転するよう制御される。また、プログラムの実行が開始された時点において、圧縮機41は停止している。
【0034】
制御装置62は、S10にて、外気温度が室内温度未満であるか否かを判定する。外気温度は、外気温度センサ43の検出温度である。室内温度は、室内温度センサ54の検出温度である。
【0035】
外気温度が室内温度以上である場合(S10:NO)、制御装置62は、S11にて、室内温度が第1の閾値以上であるか否かを判定する。第1の閾値は、外気温度が室内温度以上である場合における、圧縮機41を作動させるための閾値である。第1の閾値は、設定温度に基づいて決定される。第1の閾値は、設定温度から第1の所定値(例えば0.5)を加算した温度である。
【0036】
室内温度が第1の閾値未満である場合(S11:NO)、制御装置62は、プログラムをS10に戻す。一方、室内温度が第1の閾値以上である場合(S11:YES)、制御装置62は、S12にて圧縮機41を作動させる。
【0037】
続けて、制御装置62は、S13にて、室内温度が第2の閾値以下であるか否かを判定する。第2の閾値は、圧縮機41を停止させるための閾値である。第2の閾値は、設定温度に基づいて第1の閾値より低い温度に決定される。第2の閾値は、設定温度に第2の所定値(例えば0.5)を減算した温度である。なお、第2の所定値は、第1の所定値と同じでもよいし、異なっていてもよい。
【0038】
室内温度が第2の閾値より高い場合(S13:NO)、制御装置62は、S13を繰り返し実行する。一方、室内温度が第2の閾値以下である場合(S13:YES)、制御装置62は、S14にて、圧縮機41を停止する。
【0039】
また、S10において、外気温度が室内温度未満である場合(S10:YES)、制御装置62は、S15にて、室内温度が第3の閾値以上であるか否かを判定する。第3の閾値は、外気温度が室内温度未満である場合における、圧縮機41を作動させるための閾値である。
【0040】
第3の閾値は、設定温度に基づいて第1の閾値より高い温度に決定される。第3の閾値は、設定温度に第3の所定値(例えば、3)を加算した温度である。第3の所定値は、第1の所定値より大きい値である。つまり、外気温度が室内温度未満である場合、室内温度が第1の閾値にまで上昇しても、制御装置62は、圧縮機41を作動させない。
【0041】
また、第3の閾値は、保冷室R1内に保管されている薬品等に悪影響を及ぼす可能性がある温度よりも十分に低い温度である。第1から第3の所定値は、保冷庫1の製造時に制御装置62が実行するプログラム内で予め設定されている。
【0042】
室内温度が第3の閾値未満である場合(S15:NO)、制御装置62は、圧縮機41を作動させずに、プログラムをS10に戻す。一方、室内温度が第3の閾値以上である場合(S15:YES)、制御装置62は、S12にて、圧縮機41を作動させる。そして、制御装置62は、上記のようにS12-S14を実行する。このように、制御装置62は、プログラムを実行することによって、圧縮機41の作動および停止を行う。
【0043】
また、制御装置62は、図5に示されるプログラムの実行と同時に、上記の除霜運転を実行する。除霜運転は、上記のように圧縮機41が停止している間に行われる。つまり、制御装置62は、上記のプログラムを実行している場合において、圧縮機41が停止している間にデフロストヒータ55を作動させる。
【0044】
具体的には、制御装置62は、図5のプログラムの実行中において外気温度が室内温度以上である場合、圧縮機41が停止した時にデフロストヒータ55を作動させ、デフロストセンサ56の検出温度が第4の閾値にまで上昇したときにデフロストヒータ55を停止する。第4の閾値は、デフロストセンサ56を停止させるための閾値である。
【0045】
また、制御装置62は、図5のプログラムの実行中において外気温度が室内温度未満である場合、室内温度が第2の閾値にまで低下したときにデフロストヒータ55を作動させ、デフロストセンサ56の検出温度が第4の閾値にまで上昇したときにデフロストヒータ55を停止する。なお、除霜運転の開始時においてデフロストヒータ55は停止している。
【0046】
次に、制御装置62が上記のプログラムおよび除霜運転を実行することによって実現される、圧縮機41およびデフロストヒータ55の動作、並びに、室内温度および蒸発器53の温度の変化について説明する。蒸発器53の温度は、具体的には、フィン53bの温度すなわちデフロストセンサ56の検出温度である。以下、蒸発器53の温度をフィン温度と記載する。
【0047】
まず、外気温度が室内温度以上である場合(S10:NO)について、図6に示されるタイムチャートを用いて説明する。
【0048】
プログラムおよび除霜運転の開始時において圧縮機41およびデフロストヒータ55が停止している場合、外気温度が室内温度以上であるため、室内温度が上昇する。室内温度が第1の閾値にまで上昇した時(S11:YES、時刻t1)、圧縮機41が作動する(S12)。圧縮機41の作動によって、室内温度が第2の閾値にまで低下した時(S13:YES、時刻t2)、圧縮機41を停止する(S14)。また、圧縮機41が停止した時(時刻t2)、除霜のためにデフロストヒータ55が作動する。
【0049】
外気温度が室内温度以上であること、および、デフロストヒータ55の作動によって、室内温度およびフィン温度が上昇する。フィン温度が第4の閾値にまで上昇した時(時刻t3)、デフロストヒータ55が停止する。さらに、室内温度が第1の閾値にまで上昇した時(S11:YES、時刻t4)、圧縮機41が再び作動する(S12)。このように、各閾値、室内温度およびフィン温度に基づいて、圧縮機41とデフロストヒータ55とが交互に作動するように、圧縮機41の作動および停止、並びに、デフロストヒータ55の作動および停止が繰り返される。これにより、室内温度は、およそ設定温度に調節される。
【0050】
続けて、外気温度が室内温度未満である場合(S10:YES)について、図7に示されるタイムチャートを用いて説明する。
【0051】
プログラム開始時において圧縮機41およびデフロストヒータ55は停止しているが、外気温度が室内温度未満であるため、室内温度が低下する。室内温度が第2の閾値にまで低下した時(時刻t5)、デフロストヒータ55が作動する。
【0052】
デフロストヒータ55の作動によって、室内温度およびフィン温度が上昇する。フィン温度が第4の閾値にまで上昇した時(時刻t6)、デフロストヒータ55が停止する。室内温度およびフィン温度は、デフロストヒータ55の余熱によってさらに上昇する。室内温度が第1の閾値にまで上昇しても、第1の閾値は第3の閾値より小さいため(S15:NO、時刻t7)、圧縮機41は作動しない。
【0053】
圧縮機41が作動しなくても、外気温度が室内温度未満であるため、室内温度およびフィン温度は低下しはじめる。室内温度は、第3の閾値にまで上昇する前に、低下しはじめる。逆に言えば、室内温度が第3の閾値未満となるように、フィン温度が第4の閾値にまで上昇した時にデフロストヒータ55は停止する。
【0054】
そして、室内温度が第2の閾値にまで低下した時(時刻t8)、デフロストヒータ55が再び作動する。このように、外気温度が室内温度未満である場合、圧縮機41が作動しなくても、デフロストヒータ55の作動および停止のみで、室内温度の上昇および低下が繰り返される。
【0055】
したがって、圧縮機41の作動時間を低減できるため、保冷庫1の省エネを図ることができる。また、圧縮機41の作動回数を低減できるため、圧縮機41の耐久性を向上させることができる。さらに、圧縮機41を作動させなくても、室内温度をおよそ設定温度に調節することができる。
【0056】
また、上記のようにデフロストヒータ55の作動および停止のみで、室内温度の上昇および低下が繰り返される場合において、使用者が新たに比較的高温の薬品等を保冷室R1内に入れると、室内温度が急激に上昇しはじめる(時刻t9)。室内温度が第3の閾値にまで上昇した時(S15:YES、時刻t10)、圧縮機41が作動する(S12)。そして、室内温度が第2の閾値にまで低下した時(S13:YES、時刻t11)、圧縮機41が停止し(S14)、デフロストヒータ55が作動する。
【0057】
よって、室内温度が上昇して第1の閾値より高い第3の閾値になったときには、圧縮機41が作動することによって、室内温度を低下させることができる。したがって、室内温度を設定温度に早期に調節することができる。
【0058】
本開示は、これまでに説明した実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、各種変形を本実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれる。
【0059】
例えば、外気温度が室内温度未満である場合において、室内温度が第3の閾値にまで上昇しても、圧縮機41を作動させないようにしてもよい。この場合、図5に示されるS15が実行されず、外気温度が室内温度未満である場合(S10:YES)、制御装置62は、S10を繰り返し実行する。
【0060】
また、外気温度が室内温度以上である場合に、圧縮機41が停止したときにデフロストヒータ55を作動させることに代えて、室内温度が第2の閾値にまで低下したときにデフロストヒータ55を作動させてもよい。
【0061】
デフロストヒータ55は、外気温度が保冷室R1の設定温度未満である場合に、室内温度を設定温度に上昇させることできない発熱量でもよい。この場合、外気温度が保冷室R1の設定温度未満である場合おいて、デフロストヒータ55の発熱量とドレインパンヒータ58の発熱量とを合わせることによって、室内温度を設定温度に上昇させることが可能な発熱量となるようにしてもよい。そして、デフロストヒータ55の作動と合わせて、ドレインパンヒータ58を作動させてもよい。
【0062】
また、ドレインパンヒータ58は、外気温度が保冷室R1の設定温度未満である場合に、室内温度を設定温度に上昇させることが可能な発熱量を有してもよい。この場合、デフロストヒータ55に代えて、圧縮機41が作動していない場合にドレインパンヒータ58を作動させてもよい。
【0063】
また、外気温度が室内温度未満である場合において、室内温度が第3の閾値以上となるように、デフロストヒータ55を停止させてもよい。
【0064】
2021年3月18日出願の特願2021-044986の日本出願に含まれる明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【0065】
本開示は、薬用保冷庫、血液保冷庫、および、恒温器などの保冷庫に広く利用可能である。
【符号の説明】
【0066】
1 保冷庫
10 箱体
41 圧縮機
42 換気ファン
43 外気温度センサ
53 蒸発器
54 室内温度センサ
55 デフロストヒータ
62 制御装置
R1 保冷室
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7