JP3658911B2 - ショーケース冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ショーケースの冷却負荷（以下とくに断らない限り単に、負荷という）がその冷凍機能力を超えたとき、その過負荷状態を応急的に解消し、もって商品の高鮮度管理を実現するショーケース冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例について、図７ないし図１０を参照しながら説明する。図７は従来例の構成を示すブロック図である。従来例は大別して、ショーケース群１と冷凍機６から構成される。一方のショーケース群１は、ショーケース１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，…（以下、１Ａ…と表記する）の全てが店舗内で並設されて一つのグループをなすもので、各ショーケース１Ａ…はそれぞれ、蒸発器２Ａ…、この蒸発器２Ａ…への冷媒の流れをオン・オフ制御するショーケース用コントローラ３４Ａ…、冷媒の流れをオン・オフする操作端としての図示してない電磁弁、および、ショーケースの吹き出し空気の温度を測定する温度センサ１４Ａ…を備える。ここで、ショーケース内の温度測定箇所として、空気が吹き出す箇所が選ばれた理由は、一つには格納商品の量の多寡によって影響されない箇所であること、もう一つには制御に基づく温度変化が最も先行的に現れる箇所であるから制御上好都合なことによる。他方の冷凍機６は、圧縮機９、凝縮器３１、圧縮機９の吸入冷媒圧力を測定する低圧用圧力センサ７、および、測定された圧力値とその設定値の偏差に基づき圧縮機９をオン・オフ制御する冷凍機用コントローラ１２を備える。
【０００３】
蒸発器２Ａ…は互いに並列接続され、この並列接続されたものに圧縮機９と凝縮器３１が直列接続されて、冷凍サイクルが構成される。各コントローラ３４Ａ…はそれぞれ、対応する温度センサ１４Ａ…からの温度信号とその設定値との偏差に基づいて、対応する蒸発器２Ａ…への冷媒の流れをオン・オフ制御する。冷媒は、圧縮機９から凝縮器３１を経た後に分流して各蒸発器２Ａ…に流れたり、または流れるのを阻止されてから圧縮機９に戻るように循環する。ここでは、各コントローラ３４Ａ…の制御信号を、対応する蒸発器２Ａ…の前段に入力させるように簡略的に図示し、その冷媒の流れをオン・オフ制御することを示した（詳しくは後述の図８参照）。
【０００４】
図８は従来例の冷凍サイクルの構成を詳細に示すブロック図である。この冷凍サイクルは、冷凍機６に内蔵された圧縮機９および凝縮器３１と、各ショーケース１Ａ…に内蔵された蒸発器２Ａ…、対応する電磁弁３３Ａ…および温度膨張弁３２Ａ…とから構成される。
この冷凍サイクルの制御動作は、ショーケース１Ａ…においては、吹き出し空気温度の設定値と、温度センサ１４Ａ…（図７参照）による測定値の偏差に基づき、コントローラ３４Ａ…を介して、蒸発器２Ａ…への冷媒の流れをオン・オフ制御することである。つまり、偏差がプラス（測定値≧設定値）のときには、電磁弁３３Ａ…を開き（オン）、偏差がマイナス（測定値＜設定値）のときには、電磁弁３３Ａ…を閉じる（オフ）ように、蒸発器２Ａ…への冷媒の流れをオン・オフする。冷凍機６においては、図９で圧縮機９の吸入冷媒圧力の設定値と、圧力センサ７による測定値の偏差に基づき、コントローラ１２を介して、圧縮機９の運転をオン・オフ制御する。つまり、圧力測定値が設定値以上または未満のときに、圧縮機９をオンまたはオフにする。なお、オン・オフ制御であるから、ここでの設定値は実際には上限，下限の各設定値からなる。
【０００５】
従来のショーケース冷凍サイクルの動作について、図９のタイムチャートを参照しながら説明する。この図９において、
(1) 時点▲１▼では、図示してない温度センサ１４Ａによるショーケース１Ａの吹き出し空気温度の測定値がいずれも設定値（下限）以下であるため、図示してないコントローラ３４Ａを介して、電磁弁３３Ａは閉じる（オフ）。このとき、図示してない圧力センサによる吸入冷媒の圧力の測定値が設定値（下限）以下であるため、圧縮機は停止しており、吹き出し空気温度は上昇傾向にある。
(2) 時点▲２▼では、ショーケース１Ａの吹き出し空気温度が上昇して設定値（上限設定値）を超えるため、電磁弁３３Ａが開く（オン）。それと同時に、吸入冷媒の圧力の測定値が設定値（上限）以上になるため、圧縮機が運転される。その後に、ショーケース１Ｂ，１Ｃの吹き出し空気温度が順次上昇して設定値（上限）以上になるため、電磁弁３３Ｂ，３３Ｃが開く。したがって、冷凍機によってショーケース１Ａ…の冷却がおこなわれ、各吹き出し空気温度が下降する。
(3) 時点▲３▼では、まずショーケース１Ａの吹き出し空気温度が設定値未満となって、電磁弁３３Ａが閉状態となり、これに続いて順次、電磁弁３３Ｂ，３３Ｃが閉状態となる。
(4) 時点▲４▼で、全ての電磁弁が閉状態となり、蒸発器２Ａ…と冷凍機の間にある冷媒が冷凍機に回収される、いわゆるポンプダウン運転がおこなわれる。その結果として、
(5) 時点▲５▼で、吸入冷媒の圧力の測定値が設定値（下限）以下になって、圧縮機は停止する。
【０００６】
圧縮機の運転・停止と、ショーケースの吹き出し空気温度の時間的変化について、それぞれ図１０(a),(b) に示す。同図(a) では、圧縮機が継続的に運転・停止（オン・オフ）され、同図(b) では、吹き出し空気温度は設定値を中心として上下に変動する。なお、上限・下限の各設定値の表示は省略した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ショーケースを合理的に運転して、商品鮮度を維持するためには、そのショーケースの負荷と冷凍機能力のバランスをとることが必要である。実際には、この負荷を正確かつ実用的に測定することが技術的に困難なため、ショーケースの合理的運転の障害になってきた。そこで、実際的な一つの解決策として、ショーケースの負荷がその冷凍機能力を超えたとき、この過負荷状態になったことを検知するとともに、この過負荷状態を応急的に解消する措置を講じるようにすればよい。
【０００８】
この発明が解決しようとする課題は、ショーケースの負荷が冷凍機能力を超えたとき、その過負荷状態を応急的に解消し、もって商品の高鮮度管理を実現するショーケース冷却装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、本体内所定箇所の空気温度とその設定値との偏差に基づき蒸発器への冷媒の流れを電磁弁を介してオン・オフ制御するショーケースの一または二以上と、これと冷凍サイクルを構成する共通な冷凍機と、これらショーケースおよび冷凍機を制御する総合コントローラとからなり、この総合コントローラは、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを検知する過負荷検知手段と、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたときに、予め定められた優先順にしたがって、ショーケースの温度設定値を一定時間だけ一定値上げるように働く過負荷制御手段を備える、という構成である。
【００１０】
ここで、過負荷検知手段は、▲１▼冷凍機に内蔵されるインバータ圧縮機の吸入冷媒圧力の一定時間平均値と、そのときのインバータ圧縮機の回転数制御に係る圧力設定値に基づいて検知するか、▲２▼各電磁弁の一定時間に対するオン時間の割合である電磁弁運転率と、これに対応する設定値に基づいて検知する、たとえば各電磁弁運転率の平均値がその設定値を超えたことに基づいて検知したり、電磁弁のうち少なくとも一定台数の各運転率がその設定値を超えたことに基づいて検知するか、▲３▼本体内所定箇所、たとえば空気吹き出し口での空気温度とその設定値との偏差が所定値を超えたことに基づいて検知する、のが好ましい。
【００１２】
ここで、優先順は、▲１▼ショーケースの機械番号に基づいて定められるか、▲２▼ショーケースの冷却必要度の低い順に定められるか、▲３▼平等で全ショーケース同順位に定められるか、▲４▼ショーケースの過負荷が各電磁弁運転率とこれに対応する設定値に基づいて検知されるときには、電磁弁運転率の低いショーケースの順に定められる、のが好ましい。
【００１３】
したがって、この発明では、過負荷検知手段によって、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを検知することができ、さらには過負荷制御手段によって、予め定められた優先順にしたがい累積的にショーケースの温度設定値を一定時間だけ、商品鮮度を維持可能な範囲内で一定値上げるようにして、過負荷状態を解消させることができる。
【００１４】
なお、過負荷検知は、▲１▼冷凍機に内蔵されるインバータ圧縮機の吸入冷媒圧力の一定時間平均値がその設定値を超えることに基づくか、▲２▼各電磁弁運転率、たとえば各電磁弁運転率の平均値、または、電磁弁のうち少なくとも一定台数がその設定値を超えることに基づくか、▲３▼本体内所定箇所、たとえば空気吹き出し口での空気温度と、その設定値との偏差が所定値を超えたことに基づいておこなわれる。
【００１５】
また、過負荷制御は、予め定められた優先順にしたがって、累積的にショーケースの温度設定値を一定時間だけ、商品鮮度を維持可能な範囲内で一定値上げるように働く。その優先順は、▲１▼ショーケースの機械番号に基づいて、たとえば整列順のように形式的に定められるか、▲２▼ショーケースの冷却必要度の低い順に定められるか、▲３▼平等で全ショーケース同順位に定められるか、▲４▼とくに過負荷検知が電磁弁運転率に基づくときには、電磁弁運転率の低いショーケースの順に定められる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態として、以下に二つの実施例について、それぞれの構成を示すブロック図を参照しながら説明する。図１は第１実施例の構成を示すブロック図で、図２はその総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図である。図１において、従来と同じショーケース群１と冷凍機６の間に介在させて、新たに両者を総合的・合理的に制御するための総合コントローラ３５を設ける。この総合コントローラ３５は、過負荷検知部４３と、過負荷制御部４６と、回転数指令演算部５とからなる。過負荷検知部４３は、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを検知するもので、一定時間ごとに検知動作をする。過負荷制御部４６は、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたとき、予め定められた優先順にしたがって、累積的にショーケースの温度設定値を一定時間だけ商品鮮度を維持する範囲内で一定値上げるように働くもので、過負荷状態を解消することができる。回転数指令演算部５は、圧縮機９の吸入冷媒圧力の設定値と実際の圧力信号（圧力センサ７の出力）との偏差に基づいて、圧縮機９に対する回転数指令（更新）を求める。
【００１７】
図２において、過負荷検知部４３は、圧力平均値演算部５０と比較部５１からなる。圧力平均値演算部５０は、圧力センサ７からの圧力信号（インバータ圧縮機の吸入圧力）に基づき、その圧力の一定時間平均値を求める。比較部５１は、一定時間ごとに圧力の一定時間平均値と圧力設定値を比較して、一定時間平均値が圧力設定値を超えたとき、過負荷と検知（判定）して検知信号を出力する。過負荷制御部４６は、指令部５６と優先順設定部５７からなる。指令部５６は、検知信号に基づいて、累積的に後述するショーケースに対しその温度設定値を一定時間だけ、商品鮮度を維持する範囲内で一定値上げる指令を出す。優先順設定部５７は、この指令信号を送出する先のショーケースの優先順を予め定めておくもので、その優先順は、ショーケースの機械番号に基づき形式的に定めたり、またはショーケースの冷却必要度の低い順、つまり冷却度合いを多少低下させても商品鮮度の影響の少ない順に定める。たとえば「青果」「日配品」「鮮魚・精肉」などの順である。指令部５６は、先に述べたように予め定められている優先順にしたがって、過負荷状態が検知される限り累積的にショーケースに対し、たとえば１５分間ずつ１℃だけ温度設定値を順次上げていく。このとき、状況に応じてショーケース１台ずつを順次上げていく場合もあり、２台ずつを順次上げていく場合もありうる。要は、優先順の設定によって決まる。また、優先順を平等にして全てのショーケースの温度設定値を一斉に３時間だけ１℃上げるようにすることもできる。この指令信号に基づく過負荷解消動作によって、次の検知時点に比較部５１の検知信号が停止し、過負荷状態が解消したなら、過負荷制御部５６の指令信号の出力を停止することになる。
【００１８】
圧縮機９に係る回転数指令演算部５について、図６の回転数指令演算部５と冷凍機６の構成を示すブロック図を参照しながら説明する。図において、回転数指令演算部５は、圧力設定値と冷凍機６の圧力センサ７からの圧力測定値との偏差を求める丸印表示の偏差手段、およびＰＩＤ演算器１０からなる。圧力偏差は、ＰＩＤ演算器１０を介して圧縮機回転数指令に変換され、これが冷凍機６の側のインバータ８を経て圧縮機９に伝達されて、その回転数を変更させる。圧縮機９の吸入冷媒圧力は、圧力センサ７を介して回転数指令演算部５の偏差手段にフィードバックされ、ここに入力圧力設定値を目標とするネガティブ・フィードバック制御回路が形成される。圧縮機回転数は、圧力設定値が高くなると平均値が下がり、圧力設定値が低くなると平均値が上がるように制御される。
【００１９】
第２実施例とその変形例について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は第２実施例の構成を示すブロック図、図４は第２実施例における総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図である。図３において、総合コントローラ３６は、過負荷検知部４４と、過負荷制御部４７と、回転数指令演算部５とからなる。図４において、過負荷検知部４４は、運転率演算部５２と、運転率平均値演算部５３と、比較部５４からなる。過負荷制御部４７は、指令部５６と優先順指定部５８からなる。運転率演算部５２は、各ショーケース１Ａ…のコントローラ３４Ａ…から出力される電磁弁運転信号を受けて（図３参照）、一定時間ごとにその期間の運転率（一定時間に対する電磁弁のオン時間の割合）を求める。各運転率に基づいて、運転率平均値演算部５３はその平均値を求める。比較部５４は、この運転率平均値とその対応する設定値を比較し、運転率平均値が設定値を超えるとき過負荷であるとして検知信号を出力する。優先順指定部５８は、運転率演算部５２で求められた各運転率を受け、運転率の低いショーケースの順、つまり冷凍機能力に余裕のある順を定める。さて、指令部５６は、検知信号を受けると、優先順指定部５８からの運転率の低いショーケースの順に指令信号、つまりショーケースの温度設定値を一定時間だけ、商品鮮度を維持する範囲内で一定値上げる指令信号を出力する。指令後、一定時間たとえば３０分経過しても過負荷状態が解消しないならば、同じ指令信号を先の優先順にしたがって順次累積してゆく形でショーケースに送出する。次の過負荷検知時に過負荷状態が解消したなら、指令信号の出力を停止することになる。
【００２０】
総合コントローラの変形例（総合コントローラ３７）について、図５の内部構成を詳細に示すブロック図を参照しながら説明する。図５において、過負荷検知部４５は、運転率演算部５２と比較部５４と判定部５５からなる。運転率演算部５２は、前記と同様に各ショーケース１Ａ…のコントローラ３４Ａ…から出力される電磁弁運転信号を受けて運転率を求める。比較部５４は、この各運転率と対応する設定値を比較して、運転率が設定値を超えたとき信号を出力する。判定部５５では、比較部５４から出力される信号の個数が予め定めた一定数以上になったら、たとえば一つでも信号が出力されたら（ショーケース１台でも運転率が対応する設定値を超えたら）、過負荷状態と判定して検知信号を出力する。ショーケース１台に代えて、少なくとも２台になったとき、過負荷状態と判定して検知信号を出力するようにすることもできる。これに対する過負荷制御部４７の動作は、図４のときと同じであるから、説明は省略する。
【００２１】
第３実施例について、図６の構成を示すブロック図と、図７の総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図を参照しながら説明する。図６において、ショーケース群１と冷凍機６の間に、総合コントローラ３８を設ける。この総合コントローラ３８は、新たな過負荷検知部４８と、第１実施例におけるのと同じ過負荷制御部４６および回転数指令演算部５からなる。過負荷検知部４８は、詳しく後述するが、本体内所定箇所、たとえば空気吹き出し口で各温度センサ14A …で検出された空気温度と、その設定値との偏差が予め定められた所定値を超えたことに基づいて検知する方式がとられ、一定時間ごとに検知動作をする。過負荷制御部４６と回転数指令演算部５は、既に述べたように第１実施例におけるのと同じであるから、説明を省略する。
【００２２】
図７において、過負荷検知部４８は、比較部５４と判定部５５からなる。比較部５４は、各ショーケースの吹き出し口での空気温度が、各温度センサ14A …から入力され（図６参照）、設定値（空気温度）と比較されて偏差が求められ、この偏差が予め定められた所定値を超えたとき、過負荷状態であると検知して信号を出力する。判定部５５では、比較部５４から出力される信号の個数が予め定めた一定数以上になったら、たとえば一つでも信号が出力されたら（ショーケース１台でも吹き出し口での空気温度が対応する設定値を超えたら）、過負荷状態と判定して検知信号を出力する。ショーケース１台に代えて、少なくとも２台になったとき、過負荷状態と判定して検知信号を出力するようにすることもできる。これに対する過負荷制御部４６の動作は、図２のときと同じであるから、説明は省略する。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、次のような優れた効果が期待できる。
(1) 「過負荷状態」という指標に着目し、その過負荷検知と過負荷制御（解消動作）を介して、冷凍機の運転を合理的に制御することができる。したがって、周囲温度，湿度などの環境変化に対応可能であるとともに、冷凍機容量を必要最小限に抑えることができ、もって設備コストの低減を図ること、および商品の高鮮度管理を実現することができる。
【００２４】
(2) 過負荷検知は、▲１▼インバータ圧縮機吸入冷媒圧力の一定時間平均値がその設定値を超えることに基づくか、▲２▼各電磁弁運転率、たとえば各電磁弁運転率の平均値か、または電磁弁のうち少なくとも一定台数の各運転率がその設定値を超えることに基づくか、▲３▼本体内所定箇所、たとえば空気吹き出し口での空気温度とその設定値の偏差が所定値を超えたことに基づくから、いずれも簡単・実際的であるとともに、選択肢として状況に応じた最適なものをとることができる。
【００２５】
(3) 過負荷制御は、予め定められた優先順にしたがい、ショーケースの温度設定値を一定時間だけ一定値上げるように働き、その優先順には、▲１▼ショーケースの機械番号によるように形式的な整列順にしたがうか、▲２▼ショーケースの冷却必要度の低い順にするか、▲３▼平等で全ショーケース同順位に定めるか、▲４▼とくに過負荷検知が電磁弁運転率に基づくときには、電磁弁運転率の低いショーケースの順にするから、いずれも簡単・実際的であるとともに、選択肢として状況に応じた最適なものをとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る第１実施例の構成を示すブロック図
【図２】第１実施例における総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図
【図３】この発明に係る第２実施例の構成を示すブロック図
【図４】第２実施例における総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図
【図５】第２実施例における総合コントローラの変形例の内部構成を詳細に示すブロック図
【図６】第３実施例の構成を示すブロック図
【図７】第３実施例における総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図
【図８】圧縮機回転数指令演算部と冷凍機の構成を示すブロック図
【図９】従来例の構成を示すブロック図
【図１０】従来例の冷凍サイクルの構成を詳細に示すブロック図
【図１１】従来例の冷凍サイクルの動作を示すタイムチャート
【図１２】従来例の各値の時間的変化に関し、(a) は圧縮機の起動・停止のタイムチャート、(b) は吹き出し空気温度のタイムチャート
【符号の説明】
１ ショーケース群
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ ショーケース
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 蒸発器
５ 回転数指令演算部
６ 冷凍機
７ 圧力センサ
８ インバータ
９ 圧縮機
１０ ＰＩＤ演算器
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ 電磁弁
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ コントローラ（ショーケース個別）
３５，３６，３７，３８ 総合コントローラ
４３，４４，４５，４８ 過負荷検知部
４６，４７ 過負荷制御部
５０ 圧力平均値演算部
５１ 比較部
５２ 運転率演算部
５３ 運転率平均値演算部
５４ 比較部
５５ 判定部
５６ 指定部
５７ 優先順設定部
５８ 優先順指定部
【発明の属する技術分野】
この発明は、ショーケースの冷却負荷（以下とくに断らない限り単に、負荷という）がその冷凍機能力を超えたとき、その過負荷状態を応急的に解消し、もって商品の高鮮度管理を実現するショーケース冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来例について、図７ないし図１０を参照しながら説明する。図７は従来例の構成を示すブロック図である。従来例は大別して、ショーケース群１と冷凍機６から構成される。一方のショーケース群１は、ショーケース１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，…（以下、１Ａ…と表記する）の全てが店舗内で並設されて一つのグループをなすもので、各ショーケース１Ａ…はそれぞれ、蒸発器２Ａ…、この蒸発器２Ａ…への冷媒の流れをオン・オフ制御するショーケース用コントローラ３４Ａ…、冷媒の流れをオン・オフする操作端としての図示してない電磁弁、および、ショーケースの吹き出し空気の温度を測定する温度センサ１４Ａ…を備える。ここで、ショーケース内の温度測定箇所として、空気が吹き出す箇所が選ばれた理由は、一つには格納商品の量の多寡によって影響されない箇所であること、もう一つには制御に基づく温度変化が最も先行的に現れる箇所であるから制御上好都合なことによる。他方の冷凍機６は、圧縮機９、凝縮器３１、圧縮機９の吸入冷媒圧力を測定する低圧用圧力センサ７、および、測定された圧力値とその設定値の偏差に基づき圧縮機９をオン・オフ制御する冷凍機用コントローラ１２を備える。
【０００３】
蒸発器２Ａ…は互いに並列接続され、この並列接続されたものに圧縮機９と凝縮器３１が直列接続されて、冷凍サイクルが構成される。各コントローラ３４Ａ…はそれぞれ、対応する温度センサ１４Ａ…からの温度信号とその設定値との偏差に基づいて、対応する蒸発器２Ａ…への冷媒の流れをオン・オフ制御する。冷媒は、圧縮機９から凝縮器３１を経た後に分流して各蒸発器２Ａ…に流れたり、または流れるのを阻止されてから圧縮機９に戻るように循環する。ここでは、各コントローラ３４Ａ…の制御信号を、対応する蒸発器２Ａ…の前段に入力させるように簡略的に図示し、その冷媒の流れをオン・オフ制御することを示した（詳しくは後述の図８参照）。
【０００４】
図８は従来例の冷凍サイクルの構成を詳細に示すブロック図である。この冷凍サイクルは、冷凍機６に内蔵された圧縮機９および凝縮器３１と、各ショーケース１Ａ…に内蔵された蒸発器２Ａ…、対応する電磁弁３３Ａ…および温度膨張弁３２Ａ…とから構成される。
この冷凍サイクルの制御動作は、ショーケース１Ａ…においては、吹き出し空気温度の設定値と、温度センサ１４Ａ…（図７参照）による測定値の偏差に基づき、コントローラ３４Ａ…を介して、蒸発器２Ａ…への冷媒の流れをオン・オフ制御することである。つまり、偏差がプラス（測定値≧設定値）のときには、電磁弁３３Ａ…を開き（オン）、偏差がマイナス（測定値＜設定値）のときには、電磁弁３３Ａ…を閉じる（オフ）ように、蒸発器２Ａ…への冷媒の流れをオン・オフする。冷凍機６においては、図９で圧縮機９の吸入冷媒圧力の設定値と、圧力センサ７による測定値の偏差に基づき、コントローラ１２を介して、圧縮機９の運転をオン・オフ制御する。つまり、圧力測定値が設定値以上または未満のときに、圧縮機９をオンまたはオフにする。なお、オン・オフ制御であるから、ここでの設定値は実際には上限，下限の各設定値からなる。
【０００５】
従来のショーケース冷凍サイクルの動作について、図９のタイムチャートを参照しながら説明する。この図９において、
(1) 時点▲１▼では、図示してない温度センサ１４Ａによるショーケース１Ａの吹き出し空気温度の測定値がいずれも設定値（下限）以下であるため、図示してないコントローラ３４Ａを介して、電磁弁３３Ａは閉じる（オフ）。このとき、図示してない圧力センサによる吸入冷媒の圧力の測定値が設定値（下限）以下であるため、圧縮機は停止しており、吹き出し空気温度は上昇傾向にある。
(2) 時点▲２▼では、ショーケース１Ａの吹き出し空気温度が上昇して設定値（上限設定値）を超えるため、電磁弁３３Ａが開く（オン）。それと同時に、吸入冷媒の圧力の測定値が設定値（上限）以上になるため、圧縮機が運転される。その後に、ショーケース１Ｂ，１Ｃの吹き出し空気温度が順次上昇して設定値（上限）以上になるため、電磁弁３３Ｂ，３３Ｃが開く。したがって、冷凍機によってショーケース１Ａ…の冷却がおこなわれ、各吹き出し空気温度が下降する。
(3) 時点▲３▼では、まずショーケース１Ａの吹き出し空気温度が設定値未満となって、電磁弁３３Ａが閉状態となり、これに続いて順次、電磁弁３３Ｂ，３３Ｃが閉状態となる。
(4) 時点▲４▼で、全ての電磁弁が閉状態となり、蒸発器２Ａ…と冷凍機の間にある冷媒が冷凍機に回収される、いわゆるポンプダウン運転がおこなわれる。その結果として、
(5) 時点▲５▼で、吸入冷媒の圧力の測定値が設定値（下限）以下になって、圧縮機は停止する。
【０００６】
圧縮機の運転・停止と、ショーケースの吹き出し空気温度の時間的変化について、それぞれ図１０(a),(b) に示す。同図(a) では、圧縮機が継続的に運転・停止（オン・オフ）され、同図(b) では、吹き出し空気温度は設定値を中心として上下に変動する。なお、上限・下限の各設定値の表示は省略した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ショーケースを合理的に運転して、商品鮮度を維持するためには、そのショーケースの負荷と冷凍機能力のバランスをとることが必要である。実際には、この負荷を正確かつ実用的に測定することが技術的に困難なため、ショーケースの合理的運転の障害になってきた。そこで、実際的な一つの解決策として、ショーケースの負荷がその冷凍機能力を超えたとき、この過負荷状態になったことを検知するとともに、この過負荷状態を応急的に解消する措置を講じるようにすればよい。
【０００８】
この発明が解決しようとする課題は、ショーケースの負荷が冷凍機能力を超えたとき、その過負荷状態を応急的に解消し、もって商品の高鮮度管理を実現するショーケース冷却装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、本体内所定箇所の空気温度とその設定値との偏差に基づき蒸発器への冷媒の流れを電磁弁を介してオン・オフ制御するショーケースの一または二以上と、これと冷凍サイクルを構成する共通な冷凍機と、これらショーケースおよび冷凍機を制御する総合コントローラとからなり、この総合コントローラは、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを検知する過負荷検知手段と、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたときに、予め定められた優先順にしたがって、ショーケースの温度設定値を一定時間だけ一定値上げるように働く過負荷制御手段を備える、という構成である。
【００１０】
ここで、過負荷検知手段は、▲１▼冷凍機に内蔵されるインバータ圧縮機の吸入冷媒圧力の一定時間平均値と、そのときのインバータ圧縮機の回転数制御に係る圧力設定値に基づいて検知するか、▲２▼各電磁弁の一定時間に対するオン時間の割合である電磁弁運転率と、これに対応する設定値に基づいて検知する、たとえば各電磁弁運転率の平均値がその設定値を超えたことに基づいて検知したり、電磁弁のうち少なくとも一定台数の各運転率がその設定値を超えたことに基づいて検知するか、▲３▼本体内所定箇所、たとえば空気吹き出し口での空気温度とその設定値との偏差が所定値を超えたことに基づいて検知する、のが好ましい。
【００１２】
ここで、優先順は、▲１▼ショーケースの機械番号に基づいて定められるか、▲２▼ショーケースの冷却必要度の低い順に定められるか、▲３▼平等で全ショーケース同順位に定められるか、▲４▼ショーケースの過負荷が各電磁弁運転率とこれに対応する設定値に基づいて検知されるときには、電磁弁運転率の低いショーケースの順に定められる、のが好ましい。
【００１３】
したがって、この発明では、過負荷検知手段によって、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを検知することができ、さらには過負荷制御手段によって、予め定められた優先順にしたがい累積的にショーケースの温度設定値を一定時間だけ、商品鮮度を維持可能な範囲内で一定値上げるようにして、過負荷状態を解消させることができる。
【００１４】
なお、過負荷検知は、▲１▼冷凍機に内蔵されるインバータ圧縮機の吸入冷媒圧力の一定時間平均値がその設定値を超えることに基づくか、▲２▼各電磁弁運転率、たとえば各電磁弁運転率の平均値、または、電磁弁のうち少なくとも一定台数がその設定値を超えることに基づくか、▲３▼本体内所定箇所、たとえば空気吹き出し口での空気温度と、その設定値との偏差が所定値を超えたことに基づいておこなわれる。
【００１５】
また、過負荷制御は、予め定められた優先順にしたがって、累積的にショーケースの温度設定値を一定時間だけ、商品鮮度を維持可能な範囲内で一定値上げるように働く。その優先順は、▲１▼ショーケースの機械番号に基づいて、たとえば整列順のように形式的に定められるか、▲２▼ショーケースの冷却必要度の低い順に定められるか、▲３▼平等で全ショーケース同順位に定められるか、▲４▼とくに過負荷検知が電磁弁運転率に基づくときには、電磁弁運転率の低いショーケースの順に定められる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態として、以下に二つの実施例について、それぞれの構成を示すブロック図を参照しながら説明する。図１は第１実施例の構成を示すブロック図で、図２はその総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図である。図１において、従来と同じショーケース群１と冷凍機６の間に介在させて、新たに両者を総合的・合理的に制御するための総合コントローラ３５を設ける。この総合コントローラ３５は、過負荷検知部４３と、過負荷制御部４６と、回転数指令演算部５とからなる。過負荷検知部４３は、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを検知するもので、一定時間ごとに検知動作をする。過負荷制御部４６は、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたとき、予め定められた優先順にしたがって、累積的にショーケースの温度設定値を一定時間だけ商品鮮度を維持する範囲内で一定値上げるように働くもので、過負荷状態を解消することができる。回転数指令演算部５は、圧縮機９の吸入冷媒圧力の設定値と実際の圧力信号（圧力センサ７の出力）との偏差に基づいて、圧縮機９に対する回転数指令（更新）を求める。
【００１７】
図２において、過負荷検知部４３は、圧力平均値演算部５０と比較部５１からなる。圧力平均値演算部５０は、圧力センサ７からの圧力信号（インバータ圧縮機の吸入圧力）に基づき、その圧力の一定時間平均値を求める。比較部５１は、一定時間ごとに圧力の一定時間平均値と圧力設定値を比較して、一定時間平均値が圧力設定値を超えたとき、過負荷と検知（判定）して検知信号を出力する。過負荷制御部４６は、指令部５６と優先順設定部５７からなる。指令部５６は、検知信号に基づいて、累積的に後述するショーケースに対しその温度設定値を一定時間だけ、商品鮮度を維持する範囲内で一定値上げる指令を出す。優先順設定部５７は、この指令信号を送出する先のショーケースの優先順を予め定めておくもので、その優先順は、ショーケースの機械番号に基づき形式的に定めたり、またはショーケースの冷却必要度の低い順、つまり冷却度合いを多少低下させても商品鮮度の影響の少ない順に定める。たとえば「青果」「日配品」「鮮魚・精肉」などの順である。指令部５６は、先に述べたように予め定められている優先順にしたがって、過負荷状態が検知される限り累積的にショーケースに対し、たとえば１５分間ずつ１℃だけ温度設定値を順次上げていく。このとき、状況に応じてショーケース１台ずつを順次上げていく場合もあり、２台ずつを順次上げていく場合もありうる。要は、優先順の設定によって決まる。また、優先順を平等にして全てのショーケースの温度設定値を一斉に３時間だけ１℃上げるようにすることもできる。この指令信号に基づく過負荷解消動作によって、次の検知時点に比較部５１の検知信号が停止し、過負荷状態が解消したなら、過負荷制御部５６の指令信号の出力を停止することになる。
【００１８】
圧縮機９に係る回転数指令演算部５について、図６の回転数指令演算部５と冷凍機６の構成を示すブロック図を参照しながら説明する。図において、回転数指令演算部５は、圧力設定値と冷凍機６の圧力センサ７からの圧力測定値との偏差を求める丸印表示の偏差手段、およびＰＩＤ演算器１０からなる。圧力偏差は、ＰＩＤ演算器１０を介して圧縮機回転数指令に変換され、これが冷凍機６の側のインバータ８を経て圧縮機９に伝達されて、その回転数を変更させる。圧縮機９の吸入冷媒圧力は、圧力センサ７を介して回転数指令演算部５の偏差手段にフィードバックされ、ここに入力圧力設定値を目標とするネガティブ・フィードバック制御回路が形成される。圧縮機回転数は、圧力設定値が高くなると平均値が下がり、圧力設定値が低くなると平均値が上がるように制御される。
【００１９】
第２実施例とその変形例について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は第２実施例の構成を示すブロック図、図４は第２実施例における総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図である。図３において、総合コントローラ３６は、過負荷検知部４４と、過負荷制御部４７と、回転数指令演算部５とからなる。図４において、過負荷検知部４４は、運転率演算部５２と、運転率平均値演算部５３と、比較部５４からなる。過負荷制御部４７は、指令部５６と優先順指定部５８からなる。運転率演算部５２は、各ショーケース１Ａ…のコントローラ３４Ａ…から出力される電磁弁運転信号を受けて（図３参照）、一定時間ごとにその期間の運転率（一定時間に対する電磁弁のオン時間の割合）を求める。各運転率に基づいて、運転率平均値演算部５３はその平均値を求める。比較部５４は、この運転率平均値とその対応する設定値を比較し、運転率平均値が設定値を超えるとき過負荷であるとして検知信号を出力する。優先順指定部５８は、運転率演算部５２で求められた各運転率を受け、運転率の低いショーケースの順、つまり冷凍機能力に余裕のある順を定める。さて、指令部５６は、検知信号を受けると、優先順指定部５８からの運転率の低いショーケースの順に指令信号、つまりショーケースの温度設定値を一定時間だけ、商品鮮度を維持する範囲内で一定値上げる指令信号を出力する。指令後、一定時間たとえば３０分経過しても過負荷状態が解消しないならば、同じ指令信号を先の優先順にしたがって順次累積してゆく形でショーケースに送出する。次の過負荷検知時に過負荷状態が解消したなら、指令信号の出力を停止することになる。
【００２０】
総合コントローラの変形例（総合コントローラ３７）について、図５の内部構成を詳細に示すブロック図を参照しながら説明する。図５において、過負荷検知部４５は、運転率演算部５２と比較部５４と判定部５５からなる。運転率演算部５２は、前記と同様に各ショーケース１Ａ…のコントローラ３４Ａ…から出力される電磁弁運転信号を受けて運転率を求める。比較部５４は、この各運転率と対応する設定値を比較して、運転率が設定値を超えたとき信号を出力する。判定部５５では、比較部５４から出力される信号の個数が予め定めた一定数以上になったら、たとえば一つでも信号が出力されたら（ショーケース１台でも運転率が対応する設定値を超えたら）、過負荷状態と判定して検知信号を出力する。ショーケース１台に代えて、少なくとも２台になったとき、過負荷状態と判定して検知信号を出力するようにすることもできる。これに対する過負荷制御部４７の動作は、図４のときと同じであるから、説明は省略する。
【００２１】
第３実施例について、図６の構成を示すブロック図と、図７の総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図を参照しながら説明する。図６において、ショーケース群１と冷凍機６の間に、総合コントローラ３８を設ける。この総合コントローラ３８は、新たな過負荷検知部４８と、第１実施例におけるのと同じ過負荷制御部４６および回転数指令演算部５からなる。過負荷検知部４８は、詳しく後述するが、本体内所定箇所、たとえば空気吹き出し口で各温度センサ14A …で検出された空気温度と、その設定値との偏差が予め定められた所定値を超えたことに基づいて検知する方式がとられ、一定時間ごとに検知動作をする。過負荷制御部４６と回転数指令演算部５は、既に述べたように第１実施例におけるのと同じであるから、説明を省略する。
【００２２】
図７において、過負荷検知部４８は、比較部５４と判定部５５からなる。比較部５４は、各ショーケースの吹き出し口での空気温度が、各温度センサ14A …から入力され（図６参照）、設定値（空気温度）と比較されて偏差が求められ、この偏差が予め定められた所定値を超えたとき、過負荷状態であると検知して信号を出力する。判定部５５では、比較部５４から出力される信号の個数が予め定めた一定数以上になったら、たとえば一つでも信号が出力されたら（ショーケース１台でも吹き出し口での空気温度が対応する設定値を超えたら）、過負荷状態と判定して検知信号を出力する。ショーケース１台に代えて、少なくとも２台になったとき、過負荷状態と判定して検知信号を出力するようにすることもできる。これに対する過負荷制御部４６の動作は、図２のときと同じであるから、説明は省略する。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、次のような優れた効果が期待できる。
(1) 「過負荷状態」という指標に着目し、その過負荷検知と過負荷制御（解消動作）を介して、冷凍機の運転を合理的に制御することができる。したがって、周囲温度，湿度などの環境変化に対応可能であるとともに、冷凍機容量を必要最小限に抑えることができ、もって設備コストの低減を図ること、および商品の高鮮度管理を実現することができる。
【００２４】
(2) 過負荷検知は、▲１▼インバータ圧縮機吸入冷媒圧力の一定時間平均値がその設定値を超えることに基づくか、▲２▼各電磁弁運転率、たとえば各電磁弁運転率の平均値か、または電磁弁のうち少なくとも一定台数の各運転率がその設定値を超えることに基づくか、▲３▼本体内所定箇所、たとえば空気吹き出し口での空気温度とその設定値の偏差が所定値を超えたことに基づくから、いずれも簡単・実際的であるとともに、選択肢として状況に応じた最適なものをとることができる。
【００２５】
(3) 過負荷制御は、予め定められた優先順にしたがい、ショーケースの温度設定値を一定時間だけ一定値上げるように働き、その優先順には、▲１▼ショーケースの機械番号によるように形式的な整列順にしたがうか、▲２▼ショーケースの冷却必要度の低い順にするか、▲３▼平等で全ショーケース同順位に定めるか、▲４▼とくに過負荷検知が電磁弁運転率に基づくときには、電磁弁運転率の低いショーケースの順にするから、いずれも簡単・実際的であるとともに、選択肢として状況に応じた最適なものをとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る第１実施例の構成を示すブロック図
【図２】第１実施例における総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図
【図３】この発明に係る第２実施例の構成を示すブロック図
【図４】第２実施例における総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図
【図５】第２実施例における総合コントローラの変形例の内部構成を詳細に示すブロック図
【図６】第３実施例の構成を示すブロック図
【図７】第３実施例における総合コントローラの内部構成を詳細に示すブロック図
【図８】圧縮機回転数指令演算部と冷凍機の構成を示すブロック図
【図９】従来例の構成を示すブロック図
【図１０】従来例の冷凍サイクルの構成を詳細に示すブロック図
【図１１】従来例の冷凍サイクルの動作を示すタイムチャート
【図１２】従来例の各値の時間的変化に関し、(a) は圧縮機の起動・停止のタイムチャート、(b) は吹き出し空気温度のタイムチャート
【符号の説明】
１ ショーケース群
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ ショーケース
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 蒸発器
５ 回転数指令演算部
６ 冷凍機
７ 圧力センサ
８ インバータ
９ 圧縮機
１０ ＰＩＤ演算器
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ 電磁弁
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ コントローラ（ショーケース個別）
３５，３６，３７，３８ 総合コントローラ
４３，４４，４５，４８ 過負荷検知部
４６，４７ 過負荷制御部
５０ 圧力平均値演算部
５１ 比較部
５２ 運転率演算部
５３ 運転率平均値演算部
５４ 比較部
５５ 判定部
５６ 指定部
５７ 優先順設定部
５８ 優先順指定部
Claims (9)
- 本体内所定箇所の空気温度とその設定値との偏差に基づき蒸発器への冷媒の流れを電磁弁を介してオン・オフ制御するショーケースの二以上と、これと冷凍サイクルを構成する共通な冷凍機と、これらショーケースおよび冷凍機を制御する総合コントローラとからなり、この総合コントローラは、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを冷凍機に内蔵されるインバータ圧縮機の吸入冷媒圧力の一定時間平均値と、そのときのインバータ圧縮機の回転数制御に係る圧力設定値に基づいて検知する過負荷検知手段と、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたときに、予め定められた優先順にしたがって、ショーケースの温度設定値を一定時間だけ一定値上げるように働く過負荷制御手段を備えることを特徴とするショーケース冷却装置。
- 本体内所定箇所の空気温度とその設定値との偏差に基づき蒸発器への冷媒の流れを電磁弁を介してオン・オフ制御するショーケースの二以上と、これと冷凍サイクルを構成する共通な冷凍機と、これらショーケースおよび冷凍機を制御する総合コントローラとからなり、この総合コントローラは、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを各電磁弁の一定時間に対するオン時間の割合である電磁弁運転率と、これに対応する設定値に基づいて検知する過負荷検知手段と、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたときに、予め定められた優先順にしたがって、ショーケースの温度設定値を一定時間だけ一定値上げるように働く過負荷制御手段を備えることを特徴とするショーケース冷却装置。
- 本体内所定箇所の空気温度とその設定値との偏差に基づき蒸発器への冷媒の流れを電磁弁を介してオン・オフ制御するショーケースの二以上と、これと冷凍サイクルを構成する共通な冷凍機と、これらショーケースおよび冷凍機を制御する総合コントローラとからなり、この総合コントローラは、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを各電磁弁運転率の平均値が、これに対応する設定値を超えたことに基づいて検知する過負荷検知手段と、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたときに、予め定められた優先順にしたがって、ショーケースの温度設定値を一定時間だけ一定値上げるように働く過負荷制御手段を備えることを特徴とするショーケース冷却装置。
- 本体内所定箇所の空気温度とその設定値との偏差に基づき蒸発器への冷媒の流れを電磁弁を介してオン・オフ制御するショーケースの二以上と、これと冷凍サイクルを構成する共通な冷凍機と、これらショーケースおよび冷凍機を制御する総合コントローラとからなり、この総合コントローラは、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを電磁弁のうち少なくとも一定台数の各運転率が、これに対応する設定値を超えたことに基づいて検知する過負荷検知手段と、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたときに、予め定められた優先順にしたがって、ショーケースの温度設定値を一定時間だけ一定値上げるように働く過負荷制御手段を備えることを特徴とするショーケース冷却装置。
- 本体内所定箇所の空気温度とその設定値との偏差に基づき蒸発器への冷媒の流れを電磁弁を介してオン・オフ制御するショーケースの二以上と、これと冷凍サイクルを構成する共通な冷凍機と、これらショーケースおよび冷凍機を制御する総合コントローラとからなり、この総合コントローラは、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたことを本体内所定箇所の空気温度とその設定値との偏差が所定値を超えたことに基づいて検知する過負荷検知手段と、ショーケースの冷却負荷が冷凍機能力を超えたときに、予め定められた優先順にしたがって、ショーケースの温度設定値を一定時間だけ一定値上げるように働く過負荷制御手段を備えることを特徴とするショーケース冷却装置。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却装置において、優先順は、ショーケースの機械番号に基づいて定められることを特徴とするショーケース冷却装置。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却装置において、優先順は、ショーケースの冷却必要度の低い順に定められることを特徴とするショーケース冷却装置。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却装置において、優先順は、平等で全ショーケース同順位に定められることを特徴とするショーケース冷却装置。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却装置において、ショーケースの過負荷が各電磁弁運転率とこれに対応する設定値に基づいて検知されるときの優先順は、電磁弁運転率の低いショーケースの順に定められることを特徴とするショーケース冷却装置。
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| CN102042710A (zh) | 冷冻装置 |
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