JP2005273985A - 冷却システムの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に係る制御装置3は、冷凍・冷蔵ショーケース1及び冷凍機ユニット2を制御するものであって、冷凍機ユニット2は、凝縮器ファン用モータ220及びファン用モータ制御回路200を具えている。ファン用モータ制御回路200は、凝縮器のファンを最高速度で回転させるための制御信号を凝縮器ファン用モータ220に供給する全速運転モードの設定が可能であって、制御装置3は、冷凍・冷蔵ショーケース1或いは冷凍機ユニット2の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力の圧力差と、冷凍・冷蔵ショーケース1にかかる熱負荷を表わす熱負荷情報とに基づいて、ファン用モータ制御回路200の全速運転モードをオン/オフする。
【選択図】 図1
Description
該冷却システムは、冷凍・冷蔵ショーケース(1)及び冷凍機ユニット(2)から構成され、冷凍・冷蔵ショーケース(1)は店内に設置されて、その冷蔵室内に生鮮食料品が陳列される一方、冷凍機ユニット(2)は店外に設置される。尚、ショーケース(1)には、広義の意味でプレハブ冷凍冷蔵庫なども含まれるものとする。
冷凍・冷蔵ショーケース(1)は、蒸発器(11)及び膨張弁(12)を具えている一方、冷凍機ユニット(2)は、圧縮器(21)及び凝縮器(22)を具えており、これらの圧縮器(21)、凝縮器(22)、膨張弁(12)及び蒸発器(11)からなる系統内を冷媒が循環することによって、冷凍・冷蔵ショーケース(1)の冷蔵室内が冷却される。
そこで、消費電力の削減が可能な冷却システムとして、冷凍機ユニット(2)の凝縮器(22)のファンの回転速度を変化させる自動運転を行なう冷却システムが知られている。この種の冷却システムにおいては、冷凍機ユニット(2)に内蔵されている制御回路(図示省略)によって凝縮器(22)のファンの回転速度が制御されており、その制御方法としては、次の2つの方法が知られている。第1の制御方法は、高圧側、例えば凝縮器(22)の出口付近の冷媒圧力或いは冷媒温度に応じてファンの回転数を変化させる方法である。第2の制御方法は、凝縮器(22)のファンを回転状態と停止状態の間で交互に繰り返し切り換えるものであって、高圧側の冷媒圧力或いは冷媒温度に応じて、一定時間における回転時間と停止時間の比率(デューティ比)を変化させる方法である。
又、冷凍・冷蔵ショーケースと冷凍機ユニットとは、それぞれ別の製品として設計されており、それぞれが異なるメーカーの製品としてシステムを構成される場合もあるため、従来は、冷凍・冷蔵ショーケースと冷凍機ユニットの運転を互いに連携をとりながら行なうことが出来なかったが、近年、冷凍・冷蔵ショーケースと冷凍機ユニットの間で運転情報や制御信号の中継を行なうコントローラの開発が進められている。この種のコントローラとしては、例えばショーケースの電磁弁の運転率に基づいて冷凍機の圧縮機の吸入冷媒圧力の設定値を算出し、その圧力設定値と現在の圧力値との偏差に基づいて該圧縮機の回転数を制御するコントローラが提案されている(特許文献2)。
しかし、上述の自動運転では、ファンの回転数を高く維持することはできない。なぜなら、高圧側の冷媒圧力或いは冷媒温度が高いときに、ファンの回転数は大きな値に設定されるが、その結果として冷媒圧力或いは冷媒温度が低下するため、ファンの回転数もそれに応じて低下してしまうからである。そこで、ファンの回転数を最大回転数に強制的に固定する全速運転を行なうことが考えられる。
しかしながら、冷却システムが運転されるどのような環境下においても、全速運転が効果的であるとは限らず、従来の自動運転と全速運転を適切に切り換えることが必要である。
本発明の目的は、冷蔵ケース及び冷却装置を具えた冷却システムにおいて、冷却装置の凝縮器のファンを全速運転することによって従来よりも消費電力を減少させることが出来る制御装置を提供することである。
第1のケースは、冷凍機ユニット(2)の高圧側の圧力が低下して、高圧側と低圧側の圧力差、例えば凝縮器(22)の出口付近と圧縮器(21)の入口付近の圧力差が小さくなるケースであり、かかるケースにおいては、冷凍・冷蔵ショーケース(1)の膨張弁(12)が動作しなくなるなど熱交換効率が悪化して消費電力が増大することになる。
又、全速運転によって、凝縮器(22)のファンの駆動に要する電力は増大する一方、圧縮器(21)の消費電力は熱交換効率の向上により減少する。第2のケースは、圧縮器(21)の消費電力の減少量が凝縮器(22)のファンの駆動に要する電力の増大量よりも少ないケースである。例えば、夜間など店舗の閉店時に、冷凍・冷蔵ショーケース(1)の前面に冷気漏れを防止するためのカバーが取り付けられたり、ショーケース(1)の照明が消されたり、ケース内の設定温度が開店時よりも高く設定されて、ショーケース(1)にかかる熱負荷が小さくなるケースであり、かかるケースにおいては、冷凍機ユニット(2)の冷却能力に余裕が生じて消費電力が増大することになる。
冷蔵ケース或いは冷却装置の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力の圧力差と、冷蔵ケースにかかる熱負荷を表わす熱負荷情報とに基づいて、モータ制御回路の全速運転モードをオン/オフするモードオン/オフ手段
を具えている。
そこで、上記本発明に係る制御装置のモードオン/オフ手段は、冷蔵ケース或いは冷却装置の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力の圧力差と、冷蔵ケースにかかる熱負荷を表わす熱負荷情報とに基づいて、冷却装置のモータ制御回路の全速運転モードをオン/オフする。これによって、常に自動運転を行なう従来のシステムよりも消費電力を減少させることが出来る。
尚、本願明細書において、冷蔵ケースは、冷凍ケースを含む広い概念である。
前記圧力差が所定の閾値よりも大きいか否かの判断、及び前記照明オン/オフ情報がオン/オフの何れを表わすかの判断を繰り返す手段と、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きく、且つ照明オン/オフ情報がオンを表わすと判断されたときに、全速運転モードをオンに設定する手段
とを具えている。
消費電力量或いは該消費電力量に応じた値を1或いは複数の環境情報及び熱負荷情報と対応づけて格納するための情報格納手段と、
全速運転モードがオンに設定されたとき、電力量検出装置によって検出された消費電力量或いは該消費電力量に応じた値を、1或いは複数の環境情報検出装置によって検出された1或いは複数の環境情報及び冷蔵ケースから得られた熱負荷情報と対応づけて前記情報格納手段に格納する情報処理手段
とを具えている。そして、前記モードオン/オフ手段は、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きいか否かの判断を繰り返す手段と、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きいと判断されたとき、前記情報格納手段から、1或いは複数の環境情報検出装置によって検出された1或いは複数の環境情報及び冷蔵ケースから得られた熱負荷情報に対応する消費電力量或いは該消費電力量に応じた値を読み出す手段と、
読み出された消費電力量或いは該消費電力量に応じた値に基づいて、モータ制御回路の全速運転モードをオン/オフする手段
とを具えている。
そして、モードオン/オフ手段は、冷蔵ケース或いは冷却装置の高圧側と低圧側の冷媒の圧力差が所定の閾値よりも大きいとき、前記情報格納手段から、1或いは複数の環境情報検出装置によって検出された1或いは複数の環境情報及び冷蔵ケースから得られた熱負荷情報に対応する消費電力量或いは該消費電力量に応じた値を読み出し、該消費電力量或いは該消費電力量に応じた値に基づいて、モータ制御回路の全速運転モードをオン/オフする。例えば、読み出した消費電力量或いは該消費電力量に応じた値と、自動運転モードにおける消費電力量或いは該消費電力量に応じた値とを比較し、その比較結果に基づいて全速運転モードをオン/オフする。
上記具体的構成によれば、1或いは複数の環境情報及び熱負荷情報によって決まる環境毎に、実際に検出された消費電力量或いは該消費電力量に応じた値に基づいて全速運転モードをオン/オフするので、凝縮器を全速運転することにより確実に消費電力を減少させることが出来る。
第1実施例
本実施例の冷却システムは、図1に示す如く、冷凍・冷蔵ショーケース(1)と、冷凍機ユニット(2)と、冷凍・冷蔵ショーケース(1)及び冷凍機ユニット(2)の動作を制御するコントローラ(3)とから構成され、冷凍・冷蔵ショーケース(1)及びコントローラ(3)は食料品店の店内に設置される一方、冷凍機ユニット(2)は店外に設置される。
冷凍・冷蔵ショーケース(1)は、図8に示す如く、蒸発器(11)及び膨張弁(12)を具えている一方、冷凍機ユニット(2)は、圧縮器(21)及び凝縮器(22)を具えており、これらの圧縮器(21)、凝縮器(22)、膨張弁(12)及び蒸発器(11)からなる系統内を冷媒が循環することによって、冷凍・冷蔵ショーケース(1)の冷蔵室内が冷却される。
一方、冷凍機ユニット(2)は、冷凍機制御基板(20)を具えており、該制御基板(20)に、圧縮器駆動用モータ(210)及び凝縮器ファン用モータ(220)が接続されると共に、圧縮器の入口付近の冷媒圧力を検出する低圧側圧力センサ(23)及び凝縮器の出口付近の冷媒圧力を検出する高圧側圧力センサ(24)が接続されている。又、該冷凍機制御基板(20)には、前記コントローラ(3)が接続されており、冷凍機制御基板(20)は、低圧側圧力センサ(23)によって検出された低圧側圧力値及び高圧側圧力センサ(24)によって検出された高圧側圧力値をコントローラ(3)に供給する。
冷凍機制御基板(20)は、凝縮器ファン用モータ(220)を制御するファン用モータ制御回路(200)を具えている。該制御回路(200)は、凝縮器ファン用モータ(220)に対して凝縮器のファンを最高速度で回転させるための制御信号を供給する全速運転モードと、凝縮器のファンを上述の低圧側圧力値及び高圧側圧力値に応じた回転速度で回転させるための制御信号を供給する自動運転モードとの間でモードの切換えが可能であって、前記コントローラ(3)は、上述の照明情報、低圧側圧力値及び高圧側圧力値に応じて、全速運転モードのオン/はオフを表わす2値信号を冷凍機制御基板(20)に供給する。冷凍機制御基板(20)に対して全速運転オン信号が供給されたとき、ファン用モータ制御回路(200)は全速運転モードに設定される一方、全速運転オフ信号が供給されたときには、ファン用モータ制御回路(200)は自動運転モードに設定される。
その後、ステップS1にてイエスと判断されると、ステップS2に移行して、冷凍機制御基板(20)から低圧側圧力値及び高圧側圧力値を取得した後、高圧側と低圧側の圧力差を算出し、次にステップS3では、凝縮器のファンの運転を切り換えるタイミングか否かを判断し、ノーと判断された場合にはステップS1に戻る。ここで、運転切換え周期は、例えば10分に設定される。
一方、例えば開店時には照明装置(13)の照明が点けられているのでステップS6にてノーと判断され、ステップS7にて全速運転オン信号を冷凍機制御基板(20)に出力して、ステップS1に戻る。この結果、冷凍機制御基板(20)のファン用モータ御回路(200)が全速運転モードに設定されて、凝縮器の全速運転が行なわれることになる。
図示の如く、冷却装置1については、本発明に係る運転を行なった場合の消費電力は従来の運転を行なった場合に比べて4.5%減少している。又、冷却装置2については、本発明に係る運転を行なった場合の消費電力は従来の運転を行なった場合に比べて6.7%減少している。
第1実施例のコントローラは、上述の如く、冷凍・冷蔵ショーケースの照明装置のオン/オフ状態と、冷凍機ユニットの高圧側と低圧側の圧力差とに応じて、ファン用モータ制御回路のモードを切り換えるものであるのに対し、本実施例のコントローラは、冷凍・冷蔵ショーケースの照明装置のオン/オフ状態と、冷凍・冷蔵ショーケースが設置される店内及び店外の気温と、冷凍機ユニットの消費電力量とに応じてモードを切り換えるものである。
本実施例の冷却システムは、図4に示す如く、冷凍・冷蔵ショーケース(1)と冷凍機ユニット(2)とコントローラ(4)とから構成され、コントローラ(4)には、冷凍機ユニット(2)の消費電力量を検出する電力計(5)が接続されると共に、店内の気温を測定する第1温度計(6)及び店外の気温を測定する第2温度計(7)が接続されている。尚、冷凍・冷蔵ショーケース(1)及び冷凍機ユニット(2)の構成は、第1実施例と同一である。
その後、ステップS13にてイエスと判断されると、ステップS14に移行して、冷凍機制御基板(20)から低圧側圧力値及び高圧側圧力値を取得した後、高圧側と低圧側の圧力差を算出する。又、第1温度計(6)及び第2温度計(7)からそれぞれ店内気温及び店外気温を取得すると共に、電力計(5)から消費電力量を取得する。
その後、ステップS15にてイエスと判断されると、ステップS16に移行して、ショーケース制御基板(10)から照明情報を取得すると共に、上述のステップS14を繰り返すことによって得られた複数の消費電力量の積算値(消費電力積算量)を算出する。又、ステップS14を繰り返すことによって得られた複数の圧力差、複数の店内気温及び複数の店外気温のそれぞれの平均値を算出する。ここで、運転切換え周期が10分である上述の例では、10分間の消費電力積算量、10分間の平均圧力差、10分間の店内平均気温及び店外平均気温が算出されることになる。
続いてステップS25では、そのときに設定されているモードが自動運転モードか否かを判断し、イエスと判断された場合には、ステップS26にて全速運転オン信号を冷凍機制御基板(20)に出力して、図5のステップS13に戻る。この結果、冷凍機制御基板(20)のファン用モータ制御回路(200)が全速運転モードに設定されて、凝縮器の全速運転が行なわれることになる。
一方、ステップS25にてノーと判断された場合には、全速運転オフ信号を冷凍機制御基板(20)に出力して、図5のステップS13に戻る。この結果、冷凍機制御基板(20)のファン用モータ制御回路(200)が自動運転モードに設定されて、凝縮器の自動運転が行なわれることになる。
次にステップS23では、上述のステップS18にてデータベースから読み出した、自動運転モードにおける消費電力積算量及び全速運転モードにおける消費電力積算量の内、ステップS22にてモードが切り換えられる前に設定されていたモードにおける消費電力積算量と上述のステップS16にて算出した消費電力積算量との和を算出した後、その算出値を11で除算して11回分の消費電力積算量の平均値を算出し、該平均値を、該モードにおける新たな消費電力積算量としてデータベースに格納して、図5のステップS13に戻る。
一方、冷凍機ユニット(2)の高圧側と低圧側の平均圧力差が所定の閾値よりも大きいときには、後述の如く凝縮器の運転が切り換えられる。即ち、冷却システムの運転開始後、店内気温、店外気温及び照明装置(13)のオン/オフ状態によって決まる環境での自動運転モードの設定回数及び全速運転モードの設定回数が共に10回に満たない場合には、凝縮器の運転は、全速運転から自動運転、或いは自動運転から全速運転に切り換えられる。その後、店内気温、店外気温及び照明装置(13)のオン/オフ状態によって決まる環境での自動運転モードの設定回数及び全速運転モードの設定回数が共に10回に達すると、その環境で全速運転モードが設定されたときの消費電力の積算量がその環境で自動運転モードが設定されたときの消費電力の積算量に比べて少ない場合に、凝縮器の全速運転が行なわれ、多い場合に、凝縮器の自動運転が行なわれる。
又、上記実施例においては、冷凍機ユニット(2)の高圧側の冷媒圧力と低圧側冷媒圧力の差に基づいて凝縮器の運転を切り換えているが、冷凍・冷蔵ショーケース(1)の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力の差に基づいて切り換えることも可能である。
又、凝縮器の自動運転において、冷凍・冷蔵ショーケース(1)の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力の差に応じてファンの回転速度を変化させる構成を採用することも可能である。
又、上記実施例においては、低圧側圧力センサ(23)及び高圧側圧力センサ(24)によって冷凍機ユニット(2)の高圧側と低圧側の圧力を検出しているが、これらの圧力センサに代えて温度センサを採用し、温度センサによって検出された温度から圧力を算出することも可能である。
又、コントローラによって照明装置(13)のオン/オフ状態を検出する構成や、照明装置(13)のオン/オフのスケジュール情報をコントローラに直接に手入力する構成を採用することも可能である。
更に又、第2実施例においては、環境情報として、店内気温及び店外気温を採用しているが、これらに代えて、或いはこれらに加えて、時間帯を表わす情報や冷凍・冷蔵ショーケース(1)の冷却状態を表わす情報を採用することも可能である。
(10) ショーケース制御基板
(11) 蒸発器
(12) 膨張弁
(13) 照明装置
(2) 冷凍機ユニット
(20) 冷凍機制御基板
(200) ファン用モータ制御回路
(21) 圧縮器
(22) 凝縮器
(23) 低圧側圧力センサ
(24) 高圧側圧力センサ
(3) コントローラ
Claims (7)
- 冷蔵室を具えた冷蔵ケースと、冷蔵ケースに冷媒を供給する冷却装置とを具え、該冷却装置は、ファン及び該ファンを回転駆動するファン用モータを具えた凝縮器と、該ファン用モータを制御するモータ制御回路とを具えており、該モータ制御回路は、凝縮器のファンを最高速度で回転させるための制御信号をファン用モータに供給する全速運転モードの設定が可能である冷却システムにおいて、冷蔵ケース及び冷却装置を制御する制御装置であって、
冷蔵ケース或いは冷却装置の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力の圧力差と、冷蔵ケースにかかる熱負荷を表わす熱負荷情報とに基づいて、モータ制御回路の全速運転モードをオン/オフするモードオン/オフ手段
を具えていることを特徴とする制御装置。 - 冷蔵ケースは、冷蔵室内を照明する照明装置と、該照明装置の照明動作を制御すると共に該照明動作のオン/オフを表わす照明オン/オフ情報を出力する照明制御回路とを具えており、前記熱負荷情報は該照明オン/オフ情報であって、前記モードオン/オフ手段は、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きいか否かの判断、及び前記照明オン/オフ情報がオン/オフの何れを表わすかの判断を繰り返す手段と、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きく、且つ照明オン/オフ情報がオンを表わすと判断されたときに、全速運転モードをオンに設定する手段
とを具えている請求項1に記載の制御装置。 - 冷却システムは、冷却装置の消費電力量を検出する電力量検出装置と、冷蔵ケースに関する環境情報を検出する1或いは複数の環境情報検出装置とを具えており、更に、
消費電力量或いは該消費電力量に応じた値を1或いは複数の環境情報及び熱負荷情報と対応づけて格納するための情報格納手段と、
全速運転モードがオンに設定されたとき、電力量検出装置によって検出された消費電力量或いは該消費電力量に応じた値を、1或いは複数の環境情報検出装置によって検出された1或いは複数の環境情報及び冷蔵ケースから得られた熱負荷情報と対応づけて前記情報格納手段に格納する情報処理手段
とを具え、前記モードオン/オフ手段は、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きいか否かの判断を繰り返す手段と、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きいと判断されたとき、前記情報格納手段から、1或いは複数の環境情報検出装置によって検出された1或いは複数の環境情報及び冷蔵ケースから得られた熱負荷情報に対応する消費電力量或いは該消費電力量に応じた値を読み出す手段と、
読み出された消費電力量或いは該消費電力量に応じた値に基づいて、モータ制御回路の全速運転モードをオン/オフする手段
とを具えている請求項1に記載の制御装置。 - 前記1或いは複数の環境情報は、冷蔵ケースが設置される室内の気温及び室外の気温であり、冷蔵ケースは、冷蔵室内を照明する照明装置と、該照明装置の照明動作を制御すると共に該照明動作のオン/オフを表わす照明オン/オフ情報を出力する照明制御回路とを具えており、前記熱負荷情報は該照明オン/オフ情報である請求項3に記載の制御装置。
- 冷蔵室を具えた冷蔵ケースと、冷蔵ケースに冷媒を供給する冷却装置とを具え、該冷却装置は、ファン及び該ファンを回転駆動するファン用モータを具えた凝縮器と、該ファン用モータを制御するモータ制御回路とを具えており、該モータ制御回路は、凝縮器のファンを最高速度で回転させるための制御信号をファン用モータに供給する全速運転モードと凝縮器のファンを冷蔵ケース或いは冷却装置の状態に応じた速度で回転させるための制御信号をファン用モータに供給する自動運転モードとの間でモードの切換えが可能である冷却システムにおいて、冷蔵ケース及び冷却装置を制御する制御装置であって、
冷蔵ケース或いは冷却装置の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力の圧力差と、冷蔵ケースにかかる熱負荷を表わす熱負荷情報とに基づいて、モータ制御回路のモードを全速運転モードと自動運転モードとの間で切り換えるモード切換え手段
を具えていることを特徴とする制御装置。 - 冷蔵ケースは、冷蔵室内を照明する照明装置と、該照明装置の照明動作を制御すると共に該照明動作のオン/オフを表わす照明オン/オフ情報を出力する照明制御回路とを具えており、前記熱負荷情報は該照明オン/オフ情報であって、前記モード切換え手段は、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きいか否かの判断、及び前記照明オン/オフ情報がオン/オフの何れを表わすかの判断を繰り返す手段と、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きく、且つ照明オン/オフ情報がオンを表わすと判断されたときに、モータ制御回路のモードを全速運転モードに設定する手段
とを具えている請求項5に記載の制御装置。 - 冷却システムは、冷却装置の消費電力量を検出する電力量検出装置と、冷蔵ケースに関する環境情報を検出する1或いは複数の環境情報検出装置とを具えており、更に、
全速運転モードにおける消費電力量或いは該消費電力量に応じた値と、自動運転モードにおける消費電力量或いは該消費電力量に応じた値とを、1或いは複数の環境情報及び熱負荷情報と対応づけて格納するための情報格納手段と、
全速運転モードが設定されたとき、及び自動運転モードが設定されたとき、電力量検出装置によって検出された消費電力量或いは該消費電力量に応じた値を、1或いは複数の環境情報検出装置によって検出された1或いは複数の環境情報及び冷蔵ケースから得られた熱負荷情報と対応づけて前記情報格納手段に格納する情報処理手段
とを具え、前記モード切換え手段は、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きいか否かの判断を繰り返す手段と、
前記圧力差が所定の閾値よりも大きいと判断されたとき、前記情報格納手段から、1或いは複数の環境情報検出装置によって検出された1或いは複数の環境情報及び冷蔵ケースから得られた熱負荷情報に対応する、全速運転モードにおける消費電力量或いは該消費電力量に応じた値と自動運転モードにおける消費電力量或いは該消費電力量に応じた値とを読み出す手段と、
読み出された2つの消費電力量或いは該消費電力量に応じた値を比較し、その比較結果に基づいて、モータ制御回路のモードを全速運転モードと自動運転モードとの間で切り換える手段
とを具えている請求項5に記載の制御装置。
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JP2010071612A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 低温ショーケース |
JP2015114015A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | 三菱電機株式会社 | 冷蔵庫 |
CN114087817A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-02-25 | 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 | 一种用于线性斯特林制冷机的变频控制方法 |
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