CN101897527B - 冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却系统，其包括从多种型号中任意选择冷凝器或/及冷凝器用风扇并自由组合而构成的制冷机，且能够同时维持低温陈列柜的冷却性和提高制冷机的节能性。冷却系统(1)具有：制冷回路(2)，其将多台低温陈列柜(7)经由制冷剂管(5a、5b)与从多种冷凝器(11)或/及冷凝器用风扇(13)中任意选择并自由组合而成的货架式制冷机(3)并联连接而构成；主控制装置(4)，其根据所述低温陈列柜(7)的冷却状态，生成可变组合于所述货架式制冷机(3)的冷凝器(11)的冷凝能力的控制数据并将其输出；冷凝器控制装置(8)，其构成为能够获取对组合于所述货架式制冷机(3)的冷凝器(11)进行冷凝能力控制所需的控制设定，并且接收来自所述主控制装置(4)的控制数据，并根据所述控制设定及所述控制数据对所述冷凝器(11)进行冷凝能力控制。

Description

冷却系统

技术领域

本发明涉及一种由设置在如超市等的低温陈列柜和向该低温陈列柜供给制冷剂的制冷机构成的冷却系统。特别地是涉及具有从多种可决定冷凝能力的冷凝器或/及冷凝器用风扇中任意选择并自由组合的制冷机的冷却系统的控制技术。

背景技术

以往，已知一种冷却系统，其由制冷、冷藏陈列柜等多个低温陈列柜通过制冷剂管并联连接而构成。相关的低温陈列柜在超市等店内设置有多台，以供对食品制冷或冷藏的同时进行陈列销售。

上述的制冷机一般情况下，其构成为内部具有一个或多个压缩机和空冷的冷凝器(凝缩器)以及冷凝器用风扇(凝缩器用风扇)、以及对上述冷凝器和冷凝器用风扇进行控制的微型计算机，且上述部件被一体化组装在箱体内。而且，基于此微型计算机所规定的动作顺序对压缩机进行控制，从而在其与低温陈列柜之间构成制冷回路，对低温陈列柜进行冷却。

近年来，在超市等店铺中，从对环境问题的配合或能源成本的降低的观点来看，减少冷却系统的耗费电力的对策日益受到重视。

因此，提出了这样的冷却系统，其通过设置控制制冷机的运转的控制装置，且该控制装置根据制冷机的负荷(所需的冷却能力)对高压侧压力进行控制，适当地控制冷凝器的冷凝器用风扇的转速，以便达到节能的效果(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2005-180817号公报

然而，在冷却系统的设置场所所需的最大冷却能力由与制冷机连接的低温陈列柜的台数、库内设定温度、店内温度以及外气温度等环境条件决定。因此，设置冷却系统时，设置其能力相对于所需要的最大冷却能力也还有余量的制冷机。此时，由于制冷机的最大冷却能力根据其机种是已定的，因此尽量在厂商等准备与设置时的环境条件相应的最大冷却能力的制冷机，而不能设置比最大冷却能力有余量的制冷机，产生无用的冷却能力。

因此，在设置环境条件下为了满足所需的冷却能力(负荷)，用户从同一制造厂家或其他制造厂家的产品中自由选择可决定制冷机的最大冷却能力的主要因素之一的冷凝器或/及冷凝器用风扇的型号，并将其自由组合构成制冷机，从而可构成具有最适当的最大冷却能力的制冷机(这样的制冷机以下称为“货架式制冷机”)。在该货架式制冷机中，由于可以获取所需要的最大冷却能力的最适当的冷却能力，因此与以往的一体组装式制冷机相比，没有浪费的冷却能力，可实现节能效果高的冷却系统。

但是，低温陈列柜的热负荷根据冷却系统的运转时时刻变动的环境条件如外气温度、店内温度等(以下称为运转环境条件)的不同具有较大的差别，以一定的冷却能力运转货架式制冷机时，例如热负荷低时就会进行不必要的冷却，如上所述的货架式制冷机是以构成最适当的冷却能力为前提，不需要使该货架式制冷机的运转和低温陈列柜的状态相联合的机构，从而不能使与低温陈列柜的热负荷相配合的货架式制冷机运转。

另外，以往的制冷机的微型计算机中，预先编入了对应于内置的冷凝器以及冷凝器用风扇的种类最适合其动作顺序(例如高压侧压力的设定方法等)的微型计算机程序。由此，在任意选择冷凝器或/及冷凝器用风扇而组成的货架式制冷机中，对应于低温陈列柜的热负荷可变冷却能力而得到节能效果的控制，可以预先设想全部的冷凝器或/及冷凝器用风扇的任意组合方式并作为微型计算机程序编入，或者通过可变一部分微型计算机程序，使其能对应冷凝器或/和冷凝器用风扇的任意组合方式的所有可能性。然而，实现上述过程非常困难，因为在上述货架式制冷机中通过微型计算机进行获得节能效果的控制很困难。

发明内容

本发明就是针对所述问题，其目的在于提供一种冷却系统，其能够在包括从多种型号中任意选择的冷凝器或/及冷凝器用风扇组合而构成的制冷机的冷却系统中，既维持低温陈列柜的冷却性又提高制冷机的节能性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种冷却系统，其特征在于，具有：制冷回路，其将多台低温陈列柜经由制冷剂管与从多种冷凝器或/及冷凝器用风扇中任意选择并自由组合而成的制冷机并联连接而构成；主控制装置，其根据所述低温陈列柜的冷却状态，生成可变组合于所述制冷机的冷凝器的冷凝能力的控制数据并将其输出；冷凝器控制装置，其构成为能够获取对组合于所述制冷机的冷凝器进行冷凝能力控制所需的控制设定，并且具有接收来自所述主控制装置的控制数据的接收机构，并根据所述控制设定及所述控制数据，对所述冷凝器进行冷凝能力控制。

此外，本发明的特征还在于，在上述冷却系统中，在所述控制设定中，组合于所述制冷机的多台所述冷凝器用风扇的各自的切入及切出设定值由所述制冷机的高压侧压力所限定，所述主控制装置根据所述低温陈列柜的冷却状态，将可变各个所述冷凝器用风扇的切入及切出设定值的数据作为所述控制数据生成，所述冷凝器控制装置根据所述控制设定、所述控制数据及所述制冷机的高压侧压力，对各个所述冷凝器用风扇进行接通或关闭操作，以可变所述冷凝器的冷凝能力。

根据本发明，由于能够获取对组合于所述制冷机的冷凝器的冷凝能力进行控制所需的控制设定，以及构成为包括根据低温陈列柜的冷却状态从所述主控制装置接收可变冷凝器的冷凝能力的控制数据、并且根据所述控制设定以及所述控制数据对所述冷凝器的冷凝能力进行控制的冷凝器控制装置，因此，在包括从多种机型中任意选择出的冷凝器或/及冷凝器用风扇自由组合的制冷机的冷却系统中，即使在制冷机中没有设置微型计算机也可根据低温陈列柜的冷却状态对制冷机的冷凝能力、即冷却能力进行控制，因而，能实现同时维持低温陈列柜的冷却性和提高制冷机的节能性。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的冷却系统的构成的模式图。

图2是示出了主控制器的功能构成的模块图。

图3是作为控制设定的控制规则的一个实例的视图。

图4是示出了根据控制设定的冷凝能力控制(冷凝器用风扇的接通/关闭控制)的视图。

图5是示出了冷凝器控制器的功能构成的模块图。

图6是示出了主控制器和冷凝器控制器动作的流程图。

符号说明

1冷却系统    2制冷回路

3货架式制冷机(制冷机)

4主控制器(主控制装置)

5a、5b制冷剂管

8冷凝器控制器(凝缩器控制装置)

7低温陈列柜

9压缩机

11冷凝器(凝缩器)

13冷凝器用风扇(凝缩器风扇)

21库内温度传感器

28高压侧压力传感器

41控制设定输入部

42控制设定存储部

81控制器通信部(接收机构)

82控制设定存储部

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施例。

图1是示出了根据本实施例的冷却系统1的构成的模式图。

如图所示，冷却系统1构成为包括：通过作为液体管的制冷剂管5a以及作为气体管的制冷剂管5b将多低温陈列柜7并联连接于货架式制冷机3而构成的制冷回路2、主控制器(主控制装置)4以及冷凝器控制器(凝缩器控制装置)8。

货架式制冷机3包括多台压缩机9、冷凝器11、多台冷凝器用风扇(凝缩器风扇)13以及检测高压侧的制冷剂压力的高压侧压力传感器28。上述冷凝器11为根据所驱动的冷凝器用风扇13的台数可进行可变控制的冷凝器。以下的说明中，以冷凝器用风扇13的台数为6台进行说明，但其台数并不限定于此。

每个低温陈列柜7具有膨胀阀(减压装置)15和冷却器17，膨胀阀15的入口连接有液电磁阀19。

液电磁阀19是用于控制向膨胀阀15供应制冷剂的阀，通过液电磁阀19的开闭，冷却器17的冷却对低温陈列柜7的库内温度进行控制。

也就是说，低温陈列柜7具有检测库内温度的库内温度传感器21以及微型计算机23，微型计算机23用于存储设定库内设定温度的上下限的上限温度和下限温度，并进行在上限温度开启液电磁阀19、在下限温度关闭液电磁阀的接通-关闭控制。通过该接通-关闭控制，使低温陈列柜7的平均库内温度接近库内设定温度。此外，货架式制冷机33也可以连接低温陈列柜7以外的如冷藏/制冷库等其他负荷设备。

上述货架式制冷机3是基于冷却系统1所需要的最大冷却能力，由从多种机型中自由选择可决定冷却能力的主要因素之一的冷凝器11和冷凝器用风扇13进行组合而构成。由于该货架式制冷机3的构成部件并不需要全部设置在同一框体内进行一体式组装，因此例如可以将压缩机9设置在屋内，而将冷凝器11以及冷凝器用风扇13设置在屋外，从而防止热笼现象。而且，由于没有框体的设置空间限制，决定冷凝器11以及冷凝器用风扇13的型号和冷凝器用风扇13的台数时，自由度提高。

货架式制冷机3中由于冷凝器11以及冷凝器用风扇13的机型以及冷凝器用风扇13的台数并不确定，如果像以往的制冷机一样构成为将微型计算机内置，则难以通过微型计算机控制冷凝器11的冷凝能力而获得节能效果。因此在本实施例的冷却系统1中，货架式制冷机3中对多台冷凝器11的冷凝能力进行控制的冷凝器控制器8与货架式制冷机3分开设置。该冷凝器控制器8根据来自主控制器4的后述控制数据，对多台冷凝器用风扇13分别进行接通/关闭操作而控制冷凝能力，其详细结构在后叙述。

主控制器4通过通信线24与各低温陈列柜7和各冷凝器控制器8分别连接，具有根据规定了预定动作顺序的程序25进行动作的微型计算机和通信装置等，并根据各低温陈列柜7的冷却状态生成用于控制货架式制冷机3的冷凝器11的冷凝能力的后述控制数据，并向冷凝器控制器8输出。

图2为主控制器4的功能构成的模块图。

在该图中，控制部40中枢地控制着主控制器4的各个部分。

控制设定输入部41用于输入控制设定，其规定了组合于货架式制冷机3的冷凝器11的冷凝能力控制所需的信息。

详细地说，由于在货架式制冷机3中冷凝器11的机型和冷凝器用风扇13的台数在设置的起初阶段才决定，因此无法在冷凝器控制器8中预先输入规定了冷凝器11的冷凝能力控制的程序。因此，本实施例中，将组合于货架式制冷机3的冷凝器11的冷凝能力的控制所需的信息作为控制设定输入主控制器4中，接着将其包含在上述控制数据中输入冷凝器控制器8。

图3示出了控制设定的一个实例。

如图所示，此控制设定中，对应于每个冷凝器用风扇13规定了切入(カツトイン)/切出(カツトオフ)的高压侧压力，依据高压侧压力渐渐升高的顺序进行了规定以便接通冷凝器用风扇13。为了防止这些切入/切出的高压侧压力的急剧变动，设置了延滞。于是，在控制冷凝能力时，监测货架式制冷机3的高压侧压力，接着如图4所示，根据该高压侧压力的变化接通达到切入压力的冷凝器用风扇13，另外关闭达到切出压力的冷凝器用风扇13。由此，由于仅仅驱动了能满足货架式制冷机3所要求的冷凝能力的冷凝器用风扇13，与驱动所有的冷凝器用风扇13的情况相比，能够减少所消耗的电力。

根据低温陈列柜7的冷却状态可以可变每个冷凝器用风扇13的切入/切出设定值，以便将该低温陈列柜7维持良好的冷却状态(冷却的状况)而获得足够的冷凝能力，这也将在后文描述。

回到前面的图2，控制设定存储部42对从控制设定输入部41输入的控制设定进行存储。在冷凝器控制器8存储该控制设定并可以保持的时候，主控制器4并不一定需要包括该控制设定存储部42。

低温陈列柜通信部43通过通信线24与各低温陈列柜7的微型计算机23进行通信。通过通信，得到各低温陈列柜7的库内温度与库内设定温度的偏差温度。

冷却状态判定部44判定各低温陈列柜7的冷却状态的好坏。具体的说，冷却状态判定部44分别计算每隔一定时间(实际为1小时)从各个低温陈列柜7发送的偏差温度的平均偏差温度Te(deg)，判断是否所有的低温陈列柜7的平均偏差温度Te均在预设的阀值A以上。接着，当所有的低温陈列柜7的平均偏差温度Te都不在阀值A以上时，冷却状态的判定结果为“好”，即使只有1台低温陈列柜7的平均偏差温度在阀值A以上时，冷却状态的判定结果也为“坏”。该阀值A是用于判断平均偏差温度Te好坏的值，由此设定能够将低温陈列柜7的库内维持十分良好的冷却状态的值。

在冷却状态判定部44的判定结果为“好”的情况下，货架式制冷机3的冷却能力有富余，即使冷凝能力降低低温陈列柜7的冷却状态也不会有问题。因而，控制部40减小冷凝能力以使货架式制冷机3消耗的电力降低，按照上述控制设定进行规定，各冷凝器用风扇13的切入/切出设定值仅升高规定值ΔP，以使冷凝器用风扇13的驱动台数减少。与此相反，冷却状态判定部44的判定结果为“坏”时，说明货架式制冷机3的冷却能力不足，因此控制部40升高冷凝能力以使低温陈列柜7维持良好的冷却状态，按照上述控制设定规定的，各冷凝器用风扇13的切入/切出的设定值仅降低规定值ΔP，以使冷凝器用风扇13的驱动台数增多。

冷凝器控制器通信部45通过通信线24向冷凝器控制器8输出控制部40生成的控制数据。该控制数据中，包括相应于低温陈列柜7的冷却状态可可变切入/切出设定值的上述控制设定的可变值。

图5是示出了冷凝器控制器8的功能构成的模块图。

在该图中，控制部80对冷凝器控制器8的各部分进行中枢控制的同时，也产生控制着组成货架式制冷机3的每一个冷凝器用风扇13的接通/关闭的冷凝器用风扇控制信号，例如构成为还包括微型计算机。

控制器通信部81通过通信线24与主控制器4之间进行通信，并接收上述控制设定以及控制数据(控制设定的可变值)。控制设定存储部82对上述控制设定进行存储。高压侧压力传感器输入部83可输入从设置在货架式制冷机3的高压侧压力传感器28检测出的高压侧压力值。控制部80根据检测出的高压侧压力值和上述的控制设定，生成接通/关闭冷凝器用风扇13的上述冷凝器用风扇控制信号。冷凝器用风扇控制信号输出部84向货架式制冷机3的各个冷凝器用风扇13输出该冷凝器用风扇控制信号。

接下来说明所构成的冷却系统1的动作。

图6是主控制器4以及冷凝器控制器8的动作的流程图。

如上所述，在冷却系统1中，主控制器4向冷凝器控制器8输出上述控制设定，并根据该控制设定，冷凝器控制器8对货架式制冷机3的冷凝器11的冷凝能力进行控制。

此时，在冷却系统1的设置起始时，由于不清楚控制设定，因此由维护人员等根据冷凝器11以及冷凝器用风扇13的构成向主控制器4输入控制设定(步骤S1)，将该控制设定发送到冷凝器控制器8(步骤S2)。该控制设定被接收到冷凝器控制器8(步骤S10)，且被保存在该冷凝器控制器8的控制设定存储部82中。之后，接通压缩机9等的电源使其开始运转，对低温陈列柜7进行冷却。

低温陈列柜7的冷却中，也就是在冷却系统1的运转过程中，主控制器4取得每隔一定时间(例如10秒～60秒)全部低温陈列柜7的库内温度与库内设定温度的偏差温度(步骤S3)，对每个低温陈列柜7的冷却状态进行判定(步骤S4)。然后，主控制器4在判定冷却状态为好的情况下(步骤S5：是)，使冷凝器用风扇13的每一台的切入/切出值仅升高ΔP(步骤S6)，以图削减货架式制冷机3消耗的电力。相反地，冷却状态为坏时(步骤S5：否)，主控制器4使各个冷凝器用风扇13的切入/切出值仅降低ΔP(步骤S7)，升高冷凝能力进而维持低温陈列柜7的冷却性。

上述的处理中，每一次对冷却状态判断后，由于与低温陈列柜7的冷却状态相配合地使切入/切出的设定值仅上下变动ΔP，因此冷凝能力可进行阶段性的变化，因而防止了其急剧的变动。

主控制器4根据低温陈列柜7的冷却状态进行了这样的操作后，使各冷凝器用风扇13的切入/切出的设定值可变时，将该可变的设定值(控制设定可变值)作为控制数据发送给冷凝器控制器8(步骤S8)。接着，返回到步骤S3监视低温陈列柜7的冷却状态的处理顺序。

由此，相应于低温陈列柜7的冷却状态将可变的控制设定作为控制数据接收到冷凝器控制器8(步骤S11)，在冷凝器控制器8中相应于该控制设定对冷凝器11的冷凝能力进行控制。

如上所说明的，根据本实施例，由于冷凝器控制器8构成为能够取得组合于货架式制冷机3的冷凝器11的冷凝能力控制所需要的控制设定，此外，根据低温陈列柜7的冷却状态接收来自主控制器4的可变冷凝能力的控制数据，并根据这些控制设定以及控制数据对冷凝器11的冷凝能力进行控制，因此在包括从多种型号中任意选择冷凝器11并自由进行组合而构成的货架式制冷机3的冷却系统1中，即使该货架式制冷机3中没有设置微型计算机亦可相应于低温陈列柜7的冷却状态通过控制冷凝能力对货架式制冷机3的冷却能力进行控制，从而同时实现维持低温陈列柜7的冷却性和提高制冷机的节能性。

特别地根据本实施例，控制设定中，对于每多台冷凝器用风扇13根据高压侧压力规定切入以及切出设定值，主控制器4根据低温陈列柜7的冷却状态，将可变各个冷凝器用风扇13的切入以及切出设定值的数据作为控制数据生成，冷凝器控制器8构成为根据控制设定、控制数据以及货架式制冷机3的高压侧压力，接通/关闭各个冷凝器用风扇13进而可变冷凝器11的冷凝能力。

根据上述构成，由于可以根据所需要的冷凝能力决定冷凝器用风扇的联动台数，因此能够根据低温陈列柜7的冷却状态削减货架式制冷机3的消耗电力。

此外，在该构成中，相对高压侧压力在规定各个冷凝器用风扇13的接通/关闭的时候，根据相对于冷凝器11的配置位置、风量以及转速等，在给予冷凝能力的程度对于每一台冷凝器用风扇都不同的情况下，根据给与冷凝能力的程度，相对于高压侧压力来决定各冷凝器用风扇13的接通/关闭顺序，也能够获得更高的节能性。

此外，上面所述的实施例，仅示出了本发明一个实施状态，还可以在本发明的范围内进行任意变形或应用。

例如，上述实施例中所示的环境条件并不仅限于此。另外，实施例中调整了作为控制数据的制冷机的高压侧压力设定值，但是亦并非限定于此，也可得到与冷却系统的冷却能力以及消费电力相关的控制因素作为控制数据。进一步地，实施例中按1分钟的周期对低压侧压力设定值进行调整，但是亦不限于此，可以根据使用状况适当地选择10分、30分、1小时、1小时30分、2小时等作为时间周期。

Claims (2)

1.一种冷却系统，其特征在于，具有：

制冷回路，其将多台低温陈列柜经由制冷剂管与从多种机型中任意选择出的冷凝器或/及从多种机型中任意选择出的冷凝器用风扇自由组合而成的制冷机并联连接而构成；

主控制装置，其根据所述低温陈列柜的冷却状态，生成能够使所述制冷机的冷凝器的冷凝能力变化的控制数据并将其输出；

冷凝器控制装置，其构成为能够获取对所述制冷机的冷凝器进行冷凝能力控制所需的控制设定，并且具有接收来自所述主控制装置的控制数据的接收机构，并根据所述控制设定及所述控制数据对所述冷凝器进行冷凝能力控制。

2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

在所述控制设定中，所述制冷机的多台所述冷凝器用风扇的各自的切入及切出设定值由所述制冷机的高压侧压力所限定，

所述主控制装置根据所述低温陈列柜的冷却状态，将能够使各个所述冷凝器用风扇的切入及切出设定值变化的数据作为所述控制数据生成，

所述冷凝器控制装置根据所述控制设定、所述控制数据及所述制冷机的高压侧压力，对各个所述冷凝器用风扇进行接通或关闭操作，以能够使冷凝器的冷凝能力变化。

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