JP2007064611A

JP2007064611A - 冷却装置の温度制御方式

Info

Publication number: JP2007064611A
Application number: JP2005282950A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Tokuyama; 勝己徳山; Hiroshi Yamada; 博志山田; Satoshi Sumiya; 聡角谷; Kiyoshi Horikoshi; 潔堀越
Original assignee: INE GIKEN KK; KEY STREAM KK; Chino Corp
Current assignee: INE GIKEN KK; KEY STREAM KK; Chino Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】オープンショーケース内温度と商品温度を正確に把握し、商品の温度を予測し、最適制御をする事によりエネルギー消費の最少化と均一化を目的とすると同時に障害時の異常警報を正確に生成させる制御方式を提供する。
【解決手段】冷却装置は空気温度センサ４と商品温度センサ５を備え、空気温度センサ４の出力をマイコン３は判断し、冷却装置の温度調整をするためにコンプレッサ８の起動と停止の制御を行い、商品温度センサ５の出力をマイコンは判断して警報信号９を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばスーパーマーケットやコンビニエンスストアなどの店舗に据付けられる冷蔵・冷凍ガラスショーケースや冷蔵オープンショーケースなどの冷却装置の温度制御方式に関するものである。

従来技術としては、冷却装置内に複数の温度センサを異なった位置に備え、最適な温度センサを選択して、温度を測定し、冷却装置内の温度を所定の温度に維持するようフィードバック制御動作を実行するよう構成されていた。
特開平７−４０７７４号

しかしながら、コンビニエンスストアなどの店舗に設置される冷蔵ガラスショーケース等では、頻繁に商品の取り出しによりドアが開閉されるため、冷蔵ケース内の空気温度は大きく変動し、制御に対する外乱となる。この温度の変化に応じて温度制御を繰り返し、温度の累積分布をもとに警報情報を生成していたが誤って発生させる可能性が高い。

この過敏な温度制御や警報情報の誤動作を防ぐ方法として、温度変化の時定数の大きいセンサを使用して外乱に対する温度測定値の応答を遅くすることにより、上記の問題は回避できるが、商品の保存温度限界を維持するために、制御範囲に余裕のある設定にせざるを得ない。この余裕は不要な冷却を行う事になり、エネルギーの浪費となる。

発明を解決するための手段

請求項１の発明の温度制御方式は、冷却装置内に設けられた熱容量の小さい第１の温度センサの測定出力に基づいて、冷却装置の制御動作を実行すると同時に、冷却装置内に設けられた熱容量の大きい第２の温度センサの測定出力に基づいて、冷却装置の制御異常の検出予知、及び異常検出を行うものである。
更に、室内の周囲温度を測定する第３の温度センサの測定出力を用いて、異常警報温度閾値までに到達する時間を予測する。

発明の効果

請求項１の発明によれば、商品の温度に近い温度の計測が可能となり、商品の温度管理履歴がより正確となり、食品衛生上の問題が発生した場合の管理履歴に使用出来ると同時に、請求項３との組み合わせで冷却装置の異常警報の正確性と十分な保守・修理時間を確保した異常警報が生成できる。

また、請求項４の発明によれば、異なった熱容量の商品センサを容易に準備することが出来ると同時に、収容する商品の変更に対応して、設置状態で商品温度センサの熱容量の変更が可能となる。本発明は、オープンショーケース内温度と商品温度を正確に把握し、商品の温度を予測し、最適制御をする事によりエネルギー消費の最少化と均一化を目的とすると同時に障害時の異常警報を正確に生成させる事を可能とする。

発明を実施するため最良の形態

本発明の冷却装置は、熱容量の小さい第１の温度センサ（以下、空気温度センサ）４と熱容量の大きい第２の温度センサ（以下、商品温度センサ）５を備え、空気温度センサ４の出力をマイコン３は判断し、冷却装置の温度調整をするためにコンプレッサ８の起動と停止の制御を行い、商品温度センサ５の出力をマイコンは判断して警報信号９を生成する。

以下、この発明の実施の形態について図１と図２を用いて説明する。

スーパーマーケットなどの店舗に設置する冷却装置の一例である冷蔵ガラスショーケース１は図示されていない演算回路、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマー、アナログ・ディジタル変換回路等で構成されるワンチップマイクロコンピュータ（マイコン）３とコンプレッサ８を制御する電磁開閉器で構成される制御器２を内蔵している。空気温度センサ４、商品温度センサ５と冷却装置が設置された環境温度を測定する第３の温度センサ（以下、室温センサ）６はマイコン３に接続される。

冷蔵ガラスショーケース１内の空気温度は、白金測温抵抗体や熱電対、サーミスタから成る空気温度センサ４で検出される。その出力はマイコン３内でアナログーディジタル変換し、常時観測する。この空気温度センサ４の出力が上限制御温度２０を超えて高くなった場合、マイコン３は電磁開閉器７を閉じ、コンプレッサ８を起動する。更にマイコン３は空気温度センサ４の出力データ２５を観測し、下限制御温度２１に至までコンプレッサ８の起動を維持する。マイコン３が空気温度センサ４の出力データ２５が下限制御温度２１以下である事を検出すると電磁開閉器７を開き、コンプレッサ８を停止する。上記の制御を繰り返すことにより、ショーケース１内の温度は一定の平均温度２２に維持される。

冷蔵ガラスショーケース１は商品取り出しのため頻繁にドアの開閉が行われ、室内の空気が流入しショーケース１内の温度を押し上げる。このドア開きによる温度上昇２９により、空気温度センサ４の出力データ２５は温度制御とドアの開閉で大きく変動する。一方、商品は空気温度センサ４に比べると熱容量が大きく、温度制御やドアの開閉による温度変動は少ない。商品温度センサ５はその熱容量を商品の熱容量と同等程度とし、オープンショーケース１に収納する商品の温度変化と類似の温度変化をする。この商品温度センサ５の出力データ２６を監視し、異常警報温度２３を超えたかどうかで、冷却装置の異常を検出する。

また、空気温度センサの測定出力が空気温度センサの上限制御温度２０と空気温度センサの下限制御温度２１の間にあっても、商品温度センサの測定出力が商品温度センサの上限制御温度２８、または商品温度センサの下限制御温度２９を超えた場合には、マイコン３はコンプレッサの起動、または停止を行い、ショーケース１内の温度を一定に維持する。

ここで、制御の目的は商品の温度を一定温度に維持することであり、商品の温度は全く変化しないことが望まれる。このため、空気温度センサの上限制御温度２０、空気温度センサの下限制御温度２１に対し、商品温度センサの上限制御温度２８、商品温度センサの下限制御温度２９は適切に設定されなければならない。通常、空気温度センサの上限制御温度２０、空気温度センサの下限制御温度２１により制御動作を行い、このときには商品温度には有意な温度変化が生じないように設定される。
冷却装置の温度上昇の変化は数１の式で示される。

室温Ｔａの環境で保存平均温度Ｔｏに維持される冷却装置の熱放散係数Ａとその単位時間当たりの冷却装置の消費電力Ｐには数２の関係式が成り立つ。

ここで消費電力はマイコン３で単位時間中に冷却装置を駆動した時間と冷却装置の消費電力規格値の積和で求められ、効率は各種冷却装置の設計値に依存し、求められる。

冷却装置に障害が発生した場合、蓄積されていた冷却装置と冷凍商品の熱量は室内に放散され、徐々に温度上昇をする。
冷凍商品の保存温度の上限をＴｅとすると、Ｔｅに到達する時間は数１の式より数３のごとく導かれる。

装置の異常警報は、上記の式から導かれる保存限界温度２４に到達する時間に、保守・修理時間の余裕をみて商品温度センサ５の温度上昇の閾値を定める。

図３に商品温度センサ５の構造例を示す。
一般的に温度センサは白金測温抵抗体や熱電対、サーミスタなどの感温素子５２、保護管、充填材と信号線５４で定まる熱容量を持っている。
本特許では商品温度センサ５の熱容量は可能な限り、商品の熱容量と同等であることが望ましい。一方、冷却される商品は多種多様に及び、且つ、加工状態で熱容量が変わり、最適の熱容量をもった商品温度センサを各種準備することが望ましい。この多様性に対応するため、標準の商品温度センサ５に既知の熱容量を持つ付加部品を取り付け、熱容量のことなる商品温度センサ５１を得る事が容易に可能となる。図３の構造例ではネジによる接合方法を示し、付加部品５３の内部に商品温度センサ５をネジで填め込んでいるが、単純な付加部品内への挿入でも熱容量の変更は可能となる。
一般的に、冷凍装置はその商品の収容物を一度決定すれば、収容商品の変更は殆ど行われないが、変更が行われる場合は、変更後の商品の熱容量に見合う熱容量を有する付加部品に変更し、使用する。

温度センサを含む冷却装置の温度制御方式の実施例である。実施例における各種センサの出力と制御温度の関連図である。空気温度センサと商品温度センサの構造例を示す。

符号の説明

１冷蔵ショーケース
２制御器
３マイコン
４空気温度センサ
５商品温度センサ
６室温センサ
７電磁開閉器
８コンプレッサ
９警報信号
２０空気温度センサの上限制御温度
２１空気温度センサの下限制御温度
２２平均温度
２３異常警報温度
２４保存限界温度
２５空気温度センサ出力
２６商品温度センサ出力
２７ドア開きによる温度上昇
２８商品温度センサの上限制御温度
２９商品温度センサの下限制御温度
５１商品温度センサ
５２熱伝対
５３付加部品
５４信号線

Claims

熱容量の異なる複数の温度センサを冷却装置内に備えた温度制御方式において、前述の熱容量の小さい第１の温度センサの測定出力に基づいて、制御動作を実行する制御手段と、熱容量の大きい第２の温度センサの測定出力に基づいて、冷却装置の異常の検出予知、及び異常の検出をする事を特徴とする冷却装置の温度制御方式。
前述の第２の温度センサの測定出力の変化によって、制御動作を第１の温度センサの測定出力から第２の温度センサの測定出力に基づく制御動作に切りかえることを特徴とする請求項１記載の冷却装置の温度制御方式。
冷却装置が設置されている空間の温度を測定する第３の温度センサの測定出力と、第１、または第２の温度センサによって温度制御されている冷却装置の稼動時間を測定し、冷却装置の熱容量を求める事を特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷却装置の温度制御方式。
前述の第２の温度センサにおいて、既知の熱容量の部品を付加することにより、熱容量の変更が可能とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷却装置の温度制御方式。