JP2004205194A

JP2004205194A - 冷凍空調装置

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Publication number: JP2004205194A
Application number: JP2003089569A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Katogi; 健一郎加藤木; Hideshi Uesugi; 秀史上杉; Masashi Watanabe; 昌志渡辺; Yasutaka Inaba; 保隆稲葉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: CN1499157A; US6938429B2; CN1294393C; US20040211202A1; JP4088671B2

Abstract

【課題】省エネルギー性を向上できる冷凍空調装置を得る。
【解決手段】ショーケース９と第１冷媒管路１３で連結されて冷凍装置を形成する冷凍機１と、第１冷媒管路で形成される冷媒回路とは異なる冷媒回路を形成する第２冷媒管路１７で室内機５及び室外機３を連結する空調装置と、冷凍機及び空調装置の動作を制御する集中制御部７とを備え、この集中制御部は、ショーケースの負荷に応じて空調装置の冷房運転設定温度を既定値よりも下げる構成とする。これにより、ショーケースの負荷が増大したとき、より運転効率が高く、消費エネルギーが少ない空調装置により室内の温度を下げるので、ショーケースの負荷が低減され、冷凍機の運転効率低下を抑えて、省エネルギー性が向上する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍空調装置に係り、特に冷凍装置と空調装置とが各々独立した冷媒の循環流路を有する冷凍空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
店舗などに設置される冷凍用や冷蔵用などのショーケースや冷凍機などを備えた冷凍装置の省エネルギー性を向上するため、ショーケースと冷凍機を通信回線で接続し、ショーケースの負荷、つまりショーケースの冷凍または冷蔵負荷などの状況をみて冷凍装置が有する圧縮機の運転設定圧力を制御し、圧縮機の運転周波数を可変させて容量制御を行うことなどが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、店舗などでは冷凍装置と併せて、空調装置が取り付けられている。このため、これらの、各々独立した冷媒回路を有する冷凍装置と空調装置とを組合せ、空調装置が暖房運転を行うとき、冷凍装置の排熱を回収して空調装置の冷媒の凝縮を行うことにより省エネルギー性を向上する冷凍空調装置が提案されている。このような冷凍空調装置では、冷凍機に、空調装置の室外機が有する熱交換器に伝熱可能な熱交換器を含む熱回収機構を設けると共に、冷凍装置の制御部と空調装置の制御部に電気的に接続され、空調装置が暖房運転のときに、冷凍装置の熱回収機構を作動させる制御部が設けられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２７１０６３号公報（第４−６頁、第２図）
【特許文献２】
特開２００１−２８９５３２号公報（第５−１０頁、第１図、第１６図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷凍装置では、ショーケースの負荷が増大して稼動率が高くなったとき、冷凍機用圧縮機の設定圧力（吸入圧力）を自動的に下げてショーケースの負荷の増大に追従しようとする。このため、冷媒の蒸発温度が低くなり、冷凍機の運転効率が低下し、電力消費量が増大してしまう場合がある。このような冷凍機の運転効率低下による電力消費の増大を抑えることにより、省エネルギー性を向上することが望まれている。
【０００６】
一方、従来の冷凍空調装置では、空調装置が暖房運転のときの消費エネルギーを低減するものであるが、各々独立した冷媒回路を有する空調装置と冷凍装置とを組み合わせて冷凍空調装置とすることによる冷凍装置側の消費エネルギーの低下については考慮されていない。このため、各々独立した冷媒回路を有する空調装置と冷凍装置とを組み合わせた冷凍空調装置とすることにより、冷凍装置側の消費エネルギーを低減することにより、省エネルギー性を向上できる冷凍空調装置が望まれている。
本発明の目的は、ショーケースが空調装置で空調される室内に設置される冷凍空調装置において、全体として省エネルギー性を向上することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の冷凍空調装置は、ショーケースと第１の冷媒の流路で連結されて冷凍装置を形成する冷凍機と、前記第１の冷媒の流路で形成される冷媒回路とは異なる冷媒回路を形成する第２の冷媒の流路で室内機及び室外機を連結する空調装置と、前記冷凍機及び前記空調装置の動作を制御する集中制御部とを備え、前記ショーケースは前記空調装置で空調される室内に設置されると共に、前記集中制御部は、ショーケースの負荷に応じて前記空調装置による室内設定温度を既定値よりも下げて運転するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
このような構成とすれば、冷凍機及び空調装置の動作を制御する集中制御部が、ショーケースの負荷、つまり冷凍負荷や冷蔵負荷が増大したとき、空調装置の冷房運転の設定温度を既定値よりも下げられる。このため、ショーケースが設置された店舗などの室内の温度が下がり、ショーケースの負荷となる熱量の１つである外気からの侵入熱の熱量が低減される。したがって、ショーケースの負荷が増大しても、より運転効率が高く、消費エネルギーが少ない空調装置によりショーケースの負荷が低減され、さらにショーケースの負荷の増大による冷凍機の運転効率の低下が抑えられるため、冷凍機の消費エネルギーを低減し、省エネルギー性を向上できる。
【０００９】
ところで、冷凍装置のショーケースと冷凍機は、異なる製造者によって製造される場合がある。このとき、ショーケースの負荷の状態を知るためにショーケースと冷凍機を通信回線で接続しようとすると、通信のための通信機器や配線、通信規格を一致させるための信号の変換機器などが必要になり、冷凍装置の設置作業の煩雑化やコストの増大を招くことになる。そこで、集中制御部は、ショーケースの負荷の状態を、冷凍機用圧縮機の運転状態を示すデータを用いて検出する構成とする。このようにすれば、冷凍機用圧縮機の運転状態を示すデータは、ショーケースの負荷の状態に対応して変化するので、これを用いてショーケース負荷状態を判断できるから、ショーケースと冷凍機との間の通信回線を不要にできる。
【００１０】
また、集中制御部は、冷凍機用圧縮機の運転状態を示すデータとして、該圧縮機の運転電流及び運転周波数を用いており、この運転電流及び運転周波数のある設定時間内における平均運転電流及び平均運転周波数を演算し、この演算した平均運転電流及び平均運転周波数に応じて空調装置の冷房運転の設定温度を既定値よりも下げる構成とする。
【００１１】
さらに、集中制御部は、冷凍機用圧縮機の運転データを取得して保存し、この圧縮機の運転データに基づいて冷凍機の点検の要否を判定し、点検が必要であると判定したとき、この判定を報知するための信号を空調装置に対して出力する構成とする。ショーケースと冷凍機との間の通信回線を設置していない場合、冷凍機に異常が発生する恐れがあり、点検する必要があることを、店舗内などにあるショーケースで表示することができない。しかし、前記構成とすれば、空調装置は、室内機と室外機とが必ず通信回線で接続されていることから、集中制御部が空調装置のどこに接続されているかに係わらず、店舗内の室内機やそれに付属するリモコンなどを介して、冷凍機の点検が必要であることを使用者などがいる店舗内に報知することができる。
【００１２】
本発明の他の特徴は、ショーケースと第１の冷媒の流路で連結されて冷凍装置を形成する冷凍機と、前記第１の冷媒の流路で形成される冷媒回路とは異なる冷媒回路を形成する第２の冷媒の流路で室内機及び室外機を連結する空調装置と、前記冷凍機及び前記空調装置の動作を制御する集中制御部とを備え、前記ショーケースは前記空調装置で空調される室内に設置されると共に、前記集中制御部は、冷凍機および空調装置の運転データを通信により採取し、前記冷凍機および空調装置を合わせた消費エネルギーがより省エネルギーが可能となる運転条件で前記冷凍機および空調装置を運転することにある。
【００１３】
ここで、前記集中制御部は、冷凍機の運転圧力、温度、圧縮機周波数、異常信号及び保護制御信号と、空調装置の運転圧力、温度、圧縮機周波数、異常信号及びリモコン設定温度を検出し、それらの検出データに基づき前記冷凍機及び空調装置を制御すると良い。
【００１４】
また、空調装置が冷房運転のときであって、冷凍機の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より大きく、かつ一定時間経過後も冷凍機の運転負荷が基準値より大きいと判断された場合で、しかも前記空調装置の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より小きく、かつ一定時間経過後も空調装置の運転負荷が基準値より小さいと判断された場合、前記集中制御部は、空調装置の圧縮機運転周波数を上昇させることにより冷凍機運転負荷を低下させ、冷凍空調装置全体として最も運転効率が良くなるように前記空調装置及び冷凍機を制御すると良い。
【００１５】
ここで、冷房運転時の基準設定温度を予め記憶させておき、冷凍機運転負荷を低下させるため一時的に空調装置側の圧縮機回転数を上昇させ部屋の温度を下げた場合、一定時間経過後自動的に前記基準設定温度に戻し、空調装置の消費電力を低減するようにすると良い。
【００１６】
冷凍機の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より小さく、かつ一定時間経過後も冷凍機の運転負荷が基準値より小さいと判断された場合で、しかも前記空調装置の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より大きく、かつ一定時間経過後も空調機の運転負荷が基準値より大きいと判断された場合、前記集中制御部は、冷凍機の圧縮機運転周波数を上昇させることにより空調機運転負荷を低下させ、冷凍空調装置全体として最も運転効率が良くなるように前記冷凍機及び空調装置を制御することもできる。
【００１７】
空調装置が暖房運転のときであって、冷凍機の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より大きく、かつ一定時間経過後も冷凍機の運転負荷が基準値より大きいと判断された場合には、前記空調装置による室内設定温度を下げるように制御するもの有効である。
【００１８】
前記冷凍機は、前記空調装置の室外機の熱交換器に伝熱可能な排熱用熱交換器を備え、前記集中制御部は、前記冷凍機が冷却運転、前記空調装置が暖房運転を行っているとき、前記冷凍機の排熱用熱交換器に前記第１の冷媒を通流させ、排熱用熱交換器から排出される熱が、前記空調装置の室外機の熱交換器に伝達されるように構成しても良い。このようにすれば、冷凍機の冷媒凝縮時の排熱により、空調装置の室外機用熱交換器の吸込空気温度を上昇させることができ、空調装置の店舗内暖房性能を向上でき、省エネルギー性を一層向上できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した冷凍空調装置の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。図１は本発明を適用した冷凍空調装置を店舗に設置した状態の例を示す斜視図、図２は冷凍空調装置を構成する冷凍装置と空調装置の各制御部と集中制御部との接続状態を示すブロック図、図３は本発明の冷凍空調装置における冷凍装置と空調装置の冷媒回路の一例を示す図、図４，図５はそれぞれ本発明の冷凍空調装置の動作例を示すフロー図である。
【００２０】
本実施形態の冷凍空調装置は、図１に示すように、冷凍装置を構成する冷凍機１、空調装置を構成する室外機３及び室内機５、そして冷凍装置の冷凍機１と空調装置の動作を制御する集中制御部７などを備えている。さらに、冷凍装置を構成するオープンショーケース９が店舗１１内に設置されている。冷凍装置を構成する冷凍機１は店舗１１の外に設置されており、冷媒を冷凍機１とオープンショーケース９との間で循環させるための冷媒管路１３により、店舗１１内に設置されたオープンショーケース９と連結されている。また、冷凍機１はその動作を制御する冷凍機制御部１５を有している。なお、図１では、店舗１１内にオープンショーケース９を１つ設置した状態を例示しているが、冷凍機１は複数の様々な型式の冷凍用や冷蔵用などのショーケースと冷媒管路１３により連結される。
【００２１】
空調装置の室外機３は店舗１１の外に、室内機５は店舗１１内に各々設置されており、空調装置の室外機３と室内機５とは、冷媒を室外機３と室内機５との間で循環させるための冷媒管路１７により連結されている。また、空調装置の室外機３は、室外機３の動作を制御する室外機制御部１９を、室内機５は、図２に示すように、室内機５の動作を制御する室内機制御部２１を有している。さらに、空調装置の室外機３と室外機５とは、図１及び図２に示すように、通信線２３を介して電気信号の授受が可能に接続され、空調装置の室内機５には、通信線２３を介して空調装置の温度設定や運転指令などを行うためのリモコン２５が電気的に接続されている。
【００２２】
本実施形態では、集中制御部７は店舗１１外に設置されており、冷凍機１の冷凍機制御部１５と、空調装置の室外機３の室外機制御部１９とに、各々電気信号の授受が可能な通信線２３で接続されている。また、集中制御部７は、図示していないメモリなどの記憶手段を有しており、冷凍機１の冷凍機制御部１５及び空調装置室外機３の室外機制御部１９から送信されてくるデータや、集中制御部７に直接入力されたデータなどの保存及び読み出しが可能である。
【００２３】
ここで、本実施形態の冷凍空調装置を構成する冷凍機１とショーケース９を含む冷凍装置の冷媒回路２６と、室外機３と室内機５を含む空調装置の冷媒回路について説明する。冷凍装置の冷媒回路２６は、図３に示すように、圧縮機２７、凝縮器２９、受液器３１、液電磁弁３３、膨張弁３５、蒸発器３７、そしてアキュームレータ３９を順次冷媒流路４１に設けて循環流路を形成したものであり、これにより冷凍装置の基本冷凍サイクルを構成している。冷凍機１は、圧縮機２７、凝縮器２９、受液器３１、そしてアキュームレータ３９などを含み、オープンショーケース９は、液電磁弁３３、膨張弁３５、そして蒸発器３７などを含んでいる。したがって、冷凍機１の受液器３１とオープンショーケース９の液電磁弁３３との間の冷媒流路４１の部分、及び冷凍機１のアキュームレータ３９とオープンショーケース９の蒸発器３７との間の冷媒流路４１の部分が、冷凍機１とオープンショーケース９とを連結する冷媒管路１３となる。
【００２４】
さらに、図１では省略して図示していないが、本実施形態の冷凍機１は、図３に示すように、圧縮機２７と凝縮器２９との間で冷媒流路４１から分岐し、凝縮器２９と受液器３１との間で冷媒流路４１に合流する排熱利用用冷媒流路４３を有している。排熱用冷媒流路４３には、排熱用熱交換器４５が設けられている。また、排熱用冷媒流路４３との分岐部と凝縮器２９との間の冷媒流路４１の部分と、排熱用熱交換器４５よりも冷媒の流れに対して上流側の排熱用冷媒流路４３の部分とには、各々冷媒流路４１及び排熱用冷媒流路４３への冷媒の流れを制御する電磁弁４６，４７が設けられている。また、排熱用冷媒流路４３との合流部と、凝縮器２９との間の冷媒流路４１の部分には、排熱用熱交換器４５を通過した冷媒が凝縮器２９側に逆流するのを防止するために、逆止弁４９が設けられている。
【００２５】
なお、図３では、オープンショーケース９以外に複数のショケースを設置した場合を例示している。また、本実施形態では、オープンショーケース９の負荷の状態を冷凍機１の圧縮機２７の運転状態を示すデータを用いて検出しており、圧縮機２７の運転状態を示すデータとしては、圧縮機２７の運転電流と運転周波数を用いている。したがって、冷凍機１には、図示していないが、圧縮機２７の運転電流と運転周波数を検出するセンサなどの機器が設置されている。
【００２６】
一方、空調装置の冷媒回路５１は、圧縮機５３、冷暖切換用四方弁５４、室外側熱交換器５５、受液器５７、膨張弁５９、そして室内側熱交換器６１を順次冷媒流路６３に設けて循環流路を形成したものである。この空調装置の冷媒回路５１は、冷暖切換用四方弁５４を切り換えることにより、冷媒の流れが、冷房運転のときには、圧縮機５３、冷暖切換用四方弁５４、室外側熱交換器５５、受液器５７、膨張弁５９、室内側熱交換器６１、そして圧縮機５３に戻る流れとなり、暖房運転のときには、圧縮機５３、冷暖切換用四方弁５４、室内側熱交換器６１、膨張弁５９、受液器５７、室外側熱交換器５５、そして圧縮機５３に戻る流れとなる。
【００２７】
空調装置の室外機３は、圧縮機５３、冷暖切換用四方弁５４、室外側熱交換器５５、そして受液器５７などを含み、室内機５は、膨張弁５９、そして室内側熱交換器６１などを含んでいる。したがって、室外機３の冷暖切換用四方弁５４と室内機５の室内側熱交換器６１との間の冷媒流路６３の部分、及び室外機３の受液器５７と室内機５の膨張弁５９との間の冷媒流路６３の部分が、室外機３と室内機５とを連結する冷媒管路１７となる。空調装置の室外機３の室外側熱交換器５５と冷凍機１の排熱用熱交換器４５とは、並列に互いに近接させて、室外機３のファン６５の回転により、冷凍機１の排熱用熱交換器４５を通過した空気が室外機３の室外側熱交換器５５に通流する状態で設けられている。
【００２８】
このような構成の冷凍空調装置の動作と本発明の特徴部分について説明する。まず、空調装置が冷房運転の場合について説明する。集中制御部７は、図４に示すように、空調装置の室外機５からの信号により、空調装置が冷房運転であるか否かを確認する（ステップ１０１）。空調装置が冷房運転である場合には、集中制御部７は、冷凍機１に設けられた機器によって計測され、冷凍機制御部１５を介して出力されてくる冷凍機１の圧縮機２７の運転電流及び運転周波数のデータを受信し、図示していないメモリなどの記憶手段に保存する（ステップ１０３）。そして、ステップ１０３で受信し、保存した運転電流及び運転周波数のデータから、予め設定した時間毎に、例えば１時間毎に、この時間の間の運転電流及び運転周波数の平均値、つまり平均運転電流Ａ及び平均運転周波数Ｈを算出する（ステップ１０５）。
【００２９】
ここで、集中制御部７には、冷凍機の運転効率が低下し始める分岐点の運転電流及び運転周波数に基づいて決定した運転電流基準値Ａ１及び運転周波数基準値Ｈ１が予め入力され、設定されている。さらに、集中制御部７には、ステップ１０５で算出した平均運転電流Ａ及び平均運転周波数Ｈと、運転電流基準値Ａ１及び運転周波数基準値Ｈ１とを比較するための比較周期となる時間ｔが入力され設定されている。したがって、集中制御部７は、時間ｔが経過する毎に、ステップ１０５で算出した平均運転電流Ａ及び平均運転周波数Ｈと、運転電流基準値Ａ１及び運転周波数基準値Ｈ１とを比較する（ステップ１０７、１０９）。
【００３０】
ステップ１０９において、平均運転電流Ａ及び平均運転周波数Ｈが、共に運転電流基準値Ａ１及び運転周波数基準値Ｈ１を越えている場合、集中制御部７は、冷凍機１の運転負荷が増大し運転効率が低下していると判断する。そして、集中制御部７は、店舗１１内の空調を行っている空調装置の室外機５の室外機制御部１９、室内機制御部２１などを介して、室内機制御部２１に接続されたリモコン２５に対し、リモコン２５で使用者などによって設定された冷房運転の設定温度を、予め集中制御部７に入力されて設定された温度ΔＴだけ下げるように指令する。これにより、空調装置の冷房運転の設定温度が既定値よりも温度ΔＴだけ下げられた状態で冷房運転が行われる（ステップ１１１）。
【００３１】
一方、ステップ１０９において、平均運転電流Ａ及び平均運転周波数Ｈが、共に運転電流基準値Ａ１及び運転周波数基準値Ｈ１よりも小さい場合、集中制御部７は、空調装置の冷房運転の設定温度の変更を行わず、リモコン２５で使用者などによって設定された冷房運転の設定温度により冷房運転を行う（ステップ１１３）。なお、温度ΔＴは集中コントローラ７で設定可能である。
【００３２】
このように空調装置が冷房運転時、オープンショーケース９の負荷増大、つまり冷凍機１の負荷増大により、冷凍機１の運転効率が低下しそうになると、空調装置の設定温度が温度ΔＴ下がる。このため、空調装置により、オープンショーケース９が設置された店舗１１の室内の温度が下がり、オープンショーケース９の冷凍負荷や冷蔵負荷となる熱量の１つである外気からの侵入熱の熱量が低減される。このように、比較的運転効率が高く、消費エネルギーが少ない空調装置によって店舗１１の室内の温度を下げることで、オープンショーケース９の負荷を下げ、さらに冷凍機１の運転効率の低下を防ぐことができ、冷凍空調装置として見たとき、運転効率を向上し、省エネルギー性を向上することができる。
【００３３】
次に、空調装置が暖房運転の場合について説明する。冷凍装置の通常の冷凍サイクルでは、図３に示すように、冷凍機１の凝縮器２９で冷媒が凝縮され、この時、凝縮器２９から放出する熱は、図示していないファンなどにより冷凍機１の外に排出される。集中制御部７は、空調装置の室外機５からの信号により、空調装置が暖房運転であるか否かを確認し、空調装置が暖房運転である場合には、集中制御部７は、冷凍機１の冷凍機制御部１５に、空調装置が暖房運転中であることを知らせる信号を送信する。集中制御部７から空調装置が暖房運転中であることを知らせる信号を受信すると、冷凍機１は、冷凍機１からの排熱を利用するため、電磁弁４６を閉弁し、電磁弁４７を開弁する。これにより、冷凍機１の圧縮機２７から吐出されたガス冷媒は、電磁弁４７を通り、空調装置の室外機５の熱交換器５５と並列設置された排熱用熱交換器４５に通流され、排熱用熱交換器４５で凝縮される。
【００３４】
ここで、空調装置の室外機５の熱交換器５５は、暖房運転のときは、蒸発器として使用される。したがって、冷凍機１の凝縮器として使用される排熱用熱交換器４５から放出された熱は、ファン６５の回転により熱交換器５５に流れ、蒸発器となる熱交換器５５で吸熱される。これにより、空調装置の室外機５の圧縮機５３における吸入圧力及び吸入ガス温度は、蒸発器となる熱交換器５５で吸熱した熱量分だけ通常の暖房運転時よりも上昇し、暖房能力が向上する。さらに、冷凍機１において、凝縮器２９の凝縮方式が空冷式の場合、排熱用熱交換器４５を使用しているときは、凝縮器２９用の図示していないファンは停止可能となり、ファンの消費電力を削減できる。
【００３５】
続いて、冷凍空調装置の故障予知通報機能について説明する。冷凍機１の冷凍機制御部１５は、図１及び図２に示すように、冷凍機１の種々の運転データを収集し、収集した冷凍機１の運転データを、通信線２３を介して集中制御部７に送信する。冷凍機１の運転データとしては、圧縮機２７の吸入側圧力、吐出側温度、運転電流、そして圧縮機２７がインバータ制御の場合には、２次側電流などを検出して用いる。集中制御部７には、冷凍機１の各運転データに対する故障予知のための判定基準値が入力され、設定されている。集中制御部７は、各運転データと各判定基準値とを随時比較し、いずれか１つの運転データがその判定基準値以上になった場合、一時的な異常か否かを判断するため、予め設定された時間の間、判定基準値以上になった状態が継続するか否か監視する。
【００３６】
いずれか１つの運転データが判定基準値以上になった状態が設定された時間継続した場合、集中制御部７は、故障が発生する恐れがあり、点検が必要であると判定し、この判定を報知する点検報知信号を、通信線２３を介して空調装置の室外機５の室外機制御部１９に向けて送信する。点検報知信号を受信した空調装置の室外機５は、室内機３の室内機制御部２１に点検報知信号を送信する。これにより空調装置のリモコン２５は、冷凍機１の点検が必要であることを、液晶表示画面を有している場合には、液晶表示画面に表示して報知し、液晶表示画面が内場合には、警告ランプなどを点灯させることなどにより報知する。したがって、本実施形態のように、オープンショーケース９と冷凍機１の間が通信回線で結ばれていなくても、冷凍機１の点検が必要であることを店舗１１内で報知することができる。なお、本実施形態では、集中制御部７は、冷凍機１の場合と同様に、室外機制御部１９、及び室内機制御部２１で収集された空調装置の運転データを受信し、予め設定された判定基準値と比較することで、点検の要否を判定し、リモコン２５を介して報知する。
【００３７】
このように本実施形態の冷凍空調装置では、オープンショーケース９の負荷に応じて空調装置の冷房運転の設定温度を既定値よりも温度ΔＴ下げるため、比較的運転効率が高く、消費エネルギーが少ない空調装置によって、オープンショーケース９の冷凍負荷や冷蔵負荷となる熱量の１つである外気からの侵入熱の熱量が低減される。さらに、オープンショーケース９の負荷が低減されることにより、冷凍機１の運転効率の低下を防ぐことができる。したがって、省エネルギー性を向上することができる。
【００３８】
さらに、ショーケースの負荷が最大になると、冷凍機は、圧縮機の運転周波数を最大周波数に上昇させてショーケースの負荷に追従しようと制御する。しかし、このとき、夏期などであるために外気温度が一時的に上昇すると、外気温度の上昇の度合いによっては、冷凍機の圧縮機の運転電流が制御限界値に達し冷凍機が停止してしまう場合がある。また、冷凍機が停止してしまうと、ショーケースの温度が上昇して必要な温度が保てなくなる場合がある。しかし、本実施形態の冷凍空調装置では、オープンショーケース９の負荷に応じて空調装置の冷房運転の設定温度を既定値よりも温度ΔＴ下げることで、店舗１１内の温度が下がるため、冷凍機の圧縮機の運転電流が制御限界値に達することによる冷凍機の停止が発生し難い。
【００３９】
ところで、冷凍装置のオープンショーケース９のようなショケースと冷凍機とは、異なる製造者によって製造される場合があり、ある製造者がショーケースを、他の製造者が空調装置と冷凍機を納める場合がある。このとき、ショケースの負荷の状態をショーケースの運転状態のデータから検出しようとすると、ショーケースと冷凍機とを通信回線で接続する必要が生じる。したがって、通信のための通信機器や配線、ショーケースと冷凍機との通信規格を一致させるための信号の変換機器、ショーケースや冷凍機の改造などが必要になり、冷凍装置の設置作業の煩雑化やコストの増大を招くことになる。
【００４０】
これに対して、本実施形態の冷凍空調装置では、オープンショーケース９の負荷の状態を、集中制御部７は、オープンショーケース９の負荷の状態に対応して変化する冷凍機１の圧縮機２７の運転状態のデータである圧縮機２７の運転電流と運転周波数を用いて検出している。したがって、オープンショーケース９と冷凍機１とを通信回線で接続する必要がない。なお、オープンショーケース９の負荷の状態に対応する冷凍機１の圧縮機２７の運転状態のデータとしては、圧縮機２７の吸入側圧力、圧縮機２７の吐出側温度などを用いることもできる。
【００４１】
さらに、本実施形態の冷凍空調装置では、集中制御部７が冷凍機１の運転状態のデータを監視し、冷凍機の異常や故障が発生する前に、点検が必要であることを判定し、この判定を報知する点検報知信号を空調装置に送信し、空調装置のリモコン２５を介して冷凍機１の点検が必要であることを店舗１１内で報知できる。したがって、冷凍機１とオープンショーケース９が通信回線で結ばれていなくても、冷凍機１の点検が必要であることを店舗１１内に報知できる。
【００４２】
加えて、本実施形態の冷凍空調装置では、集中制御部７が空調装置の運転状態のデータも監視し、空調装置の異常や故障が発生する前に、点検が必要であることを判定する。したがって、冷凍空調装置の運転データを集中制御部７で一括収集し、各機器の運転状態を定期的に診断できるので、異常停止、システムダウンなどに至る前に、店舗１１内で報知することにより、冷凍空調装置の各機器の予防保全が図れ、機器の故障を未然に防ぐことができる。
【００４３】
さらに、本実施形態の冷凍空調装置では、空調装置が暖房運転のときに、冷凍機１からの排熱を利用するので、暖房運転時の空調装置の消費エネルギーを低減でき、一層省エネルギー性を向上できる。
【００４４】
加えて、本実施形態の冷凍空調装置では、集中制御部７を設けることで、空調装置を利用して冷凍機１の運転を補助し、冷凍機１を利用して空調装置の運転を補助することができ、店舗１１に設置されている冷凍装置と空調装置とを総合的、また合理的に制御して、店舗１１全体の省エネルギー化、商品の高鮮度管理化を実現できる。
【００４５】
また、本実施形態では、集中制御部７は、店舗１１の外に設置されているが、店舗１１内など屋内および冷凍機１の内部に設置することもできる。このとき、集中制御部７は、空調装置の室内機５の室内機制御部２１に接続することもできる。
【００４６】
また、本実施形態では、リモコン２５を用いて冷凍機１や空調装置に点検の必要があることを報知しているが、店舗１１内に、点検の必要などを報知するための他の表示装置などを設置することもできる。さらに、集中制御部７が店舗１１内に在る場合には、集中制御部７に点検の必要などを報知するための表示部を設けることもできる。
【００４７】
次に、図１〜図３に示すような構成の冷凍空調装置における他の制御動作例を図５により説明する。
まず、空調装置が冷房運転の場合について説明する。集中制御部７は、空調装置の室外機５からの信号により、空調装置が冷房運転であるか否かを確認する（ステップ２０１）。空調装置が冷房運転である場合には、集中制御部７は、冷凍機１に設けられた機器によって計測され、冷凍機制御部１５を介して出力されてくる冷凍機１における圧縮機２７の運転周波数のデータを受信し、メモリなどの記憶手段（図示せず）に保存する。空調装置においても、室外機３に設けられた機器によって計測され、室外機制御部１９を介して出力されてくる空調用圧縮機５３の運転周波数のデータを受信し、メモリなどの記憶手段（図示せず）に保存する。集中制御部７で受信し、保存した冷凍機１および空調装置室外機３の運転周波数のデータから、予め設定した時間、例えば１時間毎に、この時間の間の運転周波数の平均値を算出する。ここで冷凍機１および空調装置室外機３の平均運転周波数を、それぞれＨＡ１、ＨＡ２とする。
【００４８】
ここで、集中制御部７には、冷凍機１に接続されたオープンショーケース９の負荷の増加により運転効率が低下し始める分岐点の運転周波数に基づいて決定した運転周波数基準値ＨＢ１が予め入力され、設定されている。また、空調装置室外機３においても店舗１１内室内機５の空調負荷の増加により運転効率が低下し始める分岐点の運転周波数に基づいて決定した運転周波数基準値ＨＢ２が予め入力され、設定されている。さらに、集中制御部７には、平均運転周波数ＨＡ１，ＨＡ２と、運転周波数基準値ＨＢ１，ＨＢ２とを比較するための比較周期となる時間ｔが入力され設定されている。したがって、集中制御部７は、時間ｔ経過する毎に算出した平均運転周波数ＨＡ１，ＨＡ２と、運転周波数基準値ＨＢ１，ＨＢ２とを比較する（ステップ２０３、２０５）。
【００４９】
ステップ２０３において、空調装置室外機３の平均運転周波数ＨＡ２が、運転周波数基準値ＨＢ２より低い場合、集中制御部７は、空調装置の店舗１１内の空調負荷が少なく運転に余裕が有ると判断する。
【００５０】
ステップ２０５では、冷凍機１の平均運転周波数ＨＡ１が、運転周波数基準値ＨＢ１を超えている場合、集中制御部７は、冷凍機１の運転負荷が増大し運転効率が低下していると判断する。
【００５１】
そして、集中制御部７は、店舗１１内の空調を行っている空調装置の室外機制御部１９、室内機制御部２１などを介して、室内機制御部２１に接続されたリモコン２５に対し、使用者などによってリモコン２５に設定された冷房運転の設定温度を、予め集中制御部７に入力されて設定された温度ΔＴだけ下げるように指令する。これにより、空調装置の冷房運転の設定温度が既定値よりも温度ΔＴだけ下げられた状態で冷房運転が行われる（ステップ２０７）。
【００５２】
一方、ステップ２０３において、空調装置室外機３の平均運転周波数ＨＡ２が、運転周波数基準値ＨＢ２を超えている場合で、しかもステップ２０５において、冷凍機１の平均運転周波数ＨＡ１が、運転周波数基準値ＨＢ１よりも小さい場合には、集中制御部７は、空調装置の冷房運転設定温度変更を行わず、リモコン２５で使用者などによって設定された冷房運転の設定温度により冷房運転を行う（ステップ２０９）。なお、温度ΔＴは集中制御部７で設定可能である。
【００５３】
このように空調装置が冷房運転時、オープンショーケース９の負荷増大、つまり冷凍機１の負荷増大により、冷凍機１の運転効率が低下しそうになると、空調装置の設定温度が温度ΔＴ下がるように構成されている。このため、空調装置により、オープンショーケース９が設置された店舗１１の室内の温度が下がり、オープンショーケース９の冷凍負荷や冷蔵負荷となる熱量の１つである外気からの侵入熱の熱量が低減される。このように、比較的運転効率が高く、消費エネルギーが少ない空調装置によって店舗１１の室内の温度を下げることで、オープンショーケース９の負荷を下げ、さらに冷凍機１の運転効率の低下を防ぐことができ、冷凍空調装置として見たとき、運転効率を向上し、省エネルギー性を向上することができる。
【００５４】
上記の制御方法を使用した他の制御例を、同じく図５を用いて以下説明する。ステップ２０３において、空調装置室外機３の平均運転周波数ＨＡ２が、運転周波数基準値ＨＢ２より低い場合、集中制御部７は、空調装置の店舗１１内の空調負荷が少なく運転に余裕が有ると判断する。
【００５５】
次にステップ２０５において、冷凍機１の平均運転周波数ＨＡ１が、運転周波数基準値ＨＢ１を超えている場合、集中制御部７は、冷凍機１の運転負荷が増大し運転効率が低下していると判断する。
【００５６】
この条件の場合、集中制御部７は、店舗１１内の空調を行っている空調装置の室外機制御部１９に対し、空調用圧縮機５３の運転周波数を、予め集中制御部７に入力され設定されている周波数ΔＨだけ上げるように指令する。これにより、空調装置の冷房運転周波数が既定値よりも周波数ΔＨだけ上げられた状態で冷房運転が行われる。
【００５７】
一方、ステップ２０３において、空調装置室外機３の平均運転周波数ＨＡ２が、運転周波数基準値ＨＢ２を超えている場合で、しかもステップ２０５において、冷凍機１の平均運転周波数ＨＡ１が、運転周波数基準値ＨＢ１よりも小さい場合には、集中制御部７は、空調装置室外機３の圧縮機５３の運転周波数変更を行わず、そのままの周波数で冷房運転を行う。なお、前記周波数ΔＨは集中コントローラ７において設定可能である。
【００５８】
このように空調装置が冷房運転時、オープンショーケース９の負荷増大、つまり冷凍機１の負荷増大により、冷凍機１の運転効率が低下しそうになると、空調装置の運転周波数をΔＨだけ上げる。このため、空調装置により、オープンショーケース９が設置された店舗１１の室内の温度が下がり、オープンショーケース９の冷凍負荷や冷蔵負荷となる熱量の１つである外気からの侵入熱の熱量が低減される。このように、運転効率の良い空調装置により店舗１１の室内の温度を下げることで、オープンショーケース９の負荷を下げ、冷凍機１の運転効率の低下を防ぐことができる。したがって、冷凍空調装置全体として見たとき、運転効率は向上され、省エネルギー性を向上することができる。
【００５９】
次に、空調装置が暖房運転の場合について説明する。冷凍装置の通常の冷凍サイクルでは、図３に示すように、冷凍機１の凝縮器２９で冷媒が凝縮され、この時、凝縮器２９から放出する熱は、ファンなどにより冷凍機１の外に排出される。集中制御部７は、空調装置の室外機５からの信号により、空調装置が暖房運転であるか否かを確認し、空調装置が暖房運転である場合には、集中制御部７は冷凍機制御部１５に、空調装置が暖房運転中であることを知らせる信号を送信する。集中制御部７から空調装置が暖房運転中であることを知らせる信号を受信すると、冷凍機１からの排熱を室内暖房に利用するため、冷凍機１は電磁弁４６を閉弁し、電磁弁４７を開弁する。これにより、圧縮機２７からのガス冷媒は排熱用熱交換器４５に通流され凝縮される。この排熱用熱交換器４５は店舗１１内に設置可能であり、この場合の具体例を以下説明する。
【００６０】
店舗１１内に設置された排熱用熱交換器４５は、冷凍機１の運転中は、凝縮器として使用され、冷媒凝縮による排熱が店舗１１内に還元される。これにより、店舗１１内の温度は上昇し、空調装置の暖房負荷は低下する。したがって、空調装置室外機３に設けられた空調用圧縮機５３の運転周波数も低くなり、空調装置の消費電力量の低減を図ることができる。
【００６１】
本発明冷凍空調装置における好ましいその他の実施形態について以下説明する。
空調装置の運転操作は室内機５に接続されたリモコン２５で行なわれる。冷房運転中において、店舗１１内が暑い場合、リモコン２５で人為的に設定温度が下げられるが、通常、店舗１１内の温度が下がり涼しくなっても、リモコン２５の設定温度を元の設定値に戻さない場合が多い。この場合、空調装置としては、設定温度が通常より低いので、稼働率も上がり、消費電力の増大につながる。これを解決するため、本実施例では、リモコン２５内に、基準冷房設定温度ＴＲＫを設定する機能を設けておく。冷房運転中に店舗１１内の温度が上昇し、リモコン２５で人為的に設定温度が下げられた場合、その時点から時間を計測し、予め設定された時間となると、リモコン２５の設定温度を基準冷房設定温度ＴＲＫに自動的に戻す制御を行う。この自動設定温度復帰制御により、設定温度を下げすぎることによる無駄な空調運転を回避でき、消費電力量の低減を図ることができる。
【００６２】
空調装置が暖房運転中の場合にも上記冷房運転時と同様の制御が可能である。即ち、リモコン２５に基準暖房設定温度ＴＤＫを設定する機能を設ける。次に暖房運転中に店舗１１内が寒く、リモコン２５で人為的に設定温度を上げられた場合、この時点から時間を計測し、予めリモコンに設定された時間経過すると、リモコンの設定温度を基準暖房設定温度ＴＤＫに自動的に復帰させる制御を行う。この設定温度自動復帰制御により、設定温度の上げすぎによる無駄な空調装置の運転を回避でき、消費電力量の低減を図れる。
【００６３】
なお、本発明は、上述した構成の冷凍装置や空調装置に限らず、独立した冷媒回路を有する様々な構成の冷凍装置と空調装置とを組み合わせた冷凍空調装置にも同様に適用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、ショーケースが空調装置で空調される室内に設置されると共に、ショーケースの負荷に応じて前記空調装置による室内設定温度を既定値よりも下げて運転するように構成したので、或いは冷凍機および空調装置を合わせた消費エネルギーがより省エネルギーが可能となる運転条件で前記冷凍機および空調装置を運転するように構成したので、省エネルギー性を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明を適用した冷凍空調装置を店舗に設置した状態の例を示す斜視図である。
【図２】冷凍空調装置を構成する冷凍装置と空調装置の各制御部と集中制御部との接続状態を示すブロック図である。
【図３】本発明の冷凍空調装置における冷凍装置と空調装置の冷媒回路の一例を示す冷媒回路図である。
【図４】本発明の冷凍空調装置の動作例を示すフロー図である。
【図５】本発明を冷凍空調装置の動作の他の例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１…冷凍機、３…室外機、５…室内機、７…集中制御部、９…オープンショーケース、１１…店舗、１３…冷媒管路、１５…冷凍機制御部、１７…冷媒管路、１９…室外機制御部、２１…室内機制御部、２３…通信線、２５…リモコン、２６…冷凍装置の冷媒回路、２７…冷凍装置用圧縮機、２９…凝縮器、３５…膨張弁、３７…蒸発器、４１…冷媒回路、４３…排熱利用用冷媒流路、４５…排熱用熱交換器、５１…空調装置の冷媒回路、５３…空調装置用圧縮機、５５…室外側熱交換器、６１…室内側熱交換器、６３…冷媒流路。

Claims

ショーケースと第１の冷媒の流路で連結されて冷凍装置を形成する冷凍機と、前記第１の冷媒の流路で形成される冷媒回路とは異なる冷媒回路を形成する第２の冷媒の流路で室内機及び室外機を連結する空調装置と、前記冷凍機及び前記空調装置の動作を制御する集中制御部とを備え、
前記ショーケースは前記空調装置で空調される室内に設置されると共に、
前記集中制御部は、ショーケースの負荷に応じて前記空調装置による室内設定温度を既定値よりも下げて運転するように構成したことを特徴とする冷凍空調装置。
請求項１において、前記集中制御部は、ショーケースの負荷の状態を前記冷凍機が有する圧縮機の運転状態を示すデータを用いて検出することを特徴とした冷凍空調装置。
請求項２において、前記集中制御部は、前記冷凍機が有する圧縮機の運転状態を示すデータとして、該圧縮機の運転電流及び運転周波数を用いており、該運転電流及び運転周波数の設定された時間の間の平均運転電流及び平均運転周波数を演算し、該演算した平均運転電流及び平均運転周波数の値に応じて前記空調装置による室内設定温度を既定値よりも下げて運転することを特徴とした冷凍空調装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記集中制御部は、前記冷凍機が有する圧縮機の運転状態を示すデータを取得して保存し、該圧縮機の運転状態を示すデータに基づいて前記冷凍機の点検の要否を判定し、点検が必要であると判定したとき、該判定を報知するための信号を前記空調装置に対して出力することを特徴とした冷凍空調装置。
ショーケースと第１の冷媒の流路で連結されて冷凍装置を形成する冷凍機と、前記第１の冷媒の流路で形成される冷媒回路とは異なる冷媒回路を形成する第２の冷媒の流路で室内機及び室外機を連結する空調装置と、前記冷凍機及び前記空調装置の動作を制御する集中制御部とを備え、
前記ショーケースは前記空調装置で空調される室内に設置されると共に、
前記集中制御部は、冷凍機および空調装置の運転データを通信により採取し、前記冷凍機および空調装置を合わせた消費エネルギーがより省エネルギーが可能となる運転条件で前記冷凍機および空調装置を運転することを特徴とする冷凍空調装置。
請求項５において、前記集中制御部は、冷凍機の運転圧力、温度、圧縮機周波数、異常信号及び保護制御信号と、空調装置の運転圧力、温度、圧縮機周波数、異常信号及びリモコン設定温度を検出し、それらの検出データに基づき前記冷凍機及び空調装置を制御することを特徴とする冷凍空調装置。
請求項５または６において、空調装置が冷房運転のときであって、冷凍機の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より大きく、かつ一定時間経過後も冷凍機の運転負荷が基準値より大きいと判断された場合で、しかも前記空調装置の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より小きく、かつ一定時間経過後も空調装置の運転負荷が基準値より小さいと判断された場合、前記集中制御部は、空調装置の圧縮機運転周波数を上昇させることにより冷凍機運転負荷を低下させ、冷凍空調装置全体として最も運転効率が良くなるように前記空調装置及び冷凍機を制御することを特徴とする冷凍空調装置。
請求項７において、冷房運転時の基準設定温度を予め記憶させておき、冷凍機運転負荷を低下させるため一時的に空調装置側の圧縮機回転数を上昇させ部屋の温度を下げた場合、一定時間経過後自動的に前記基準設定温度に戻し、空調装置の消費電力を低減することを特徴とする冷凍空調装置。
請求項５または６において、冷凍機の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より小さく、かつ一定時間経過後も冷凍機の運転負荷が基準値より小さいと判断された場合で、しかも前記空調装置の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より大きく、かつ一定時間経過後も空調機の運転負荷が基準値より大きいと判断された場合、前記集中制御部は、冷凍機の圧縮機運転周波数を上昇させることにより空調機運転負荷を低下させ、冷凍空調装置全体として最も運転効率が良くなるように前記冷凍機及び空調装置を制御することを特徴とする冷凍空調装置。
請求項５または６において、空調装置が暖房運転のときであって、冷凍機の圧縮機運転周波数が予め設定された基準値より大きく、かつ一定時間経過後も冷凍機の運転負荷が基準値より大きいと判断された場合、前記空調装置による室内設定温度を下げるように制御することを特徴とする冷凍空調装置。
請求項１〜６、１０の何れかにおいて、前記冷凍機は、前記空調装置の室外機の熱交換器に伝熱可能な排熱用熱交換器を備え、前記集中制御部は、前記冷凍機が冷却運転、前記空調装置が暖房運転を行っているとき、前記冷凍機の排熱用熱交換器に前記第１の冷媒を通流させ、排熱用熱交換器から排出される熱が、前記空調装置の室外機の熱交換器に伝達されるように構成したことを特徴とする冷凍空調装置。