JP2013217556A - 冷凍システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍機の冷凍能力を効率的に高めることができる冷凍システムを提供すること。
【解決手段】室内機２や複数台のショーケース３の稼働状態（開店直前、通常運転、除霜中、霜取直後、閉店中）や外気温度を取得し、室内機２や複数台のショーケース３の稼働状態（開店直前、霜取直後）に基づいて室外機４の冷凍負荷が増大することが予想され、かつ、外気温度が２０°Ｃ以上である場合に、散水機５に散水を開始させるので、室外機４の冷凍能力を効率的に高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、凝縮器に散水することにより、冷凍機の冷凍能力を高める冷凍システムに関する。

凝縮器に散水することにより、冷凍機の冷凍能力を高める冷凍システムは、凝縮器を備えた冷凍機と、冷凍機から冷媒が供給される機器と、凝縮器に散水する散水機とにより構成されている。また、冷凍システムは、外気温度を検出する外気温度検出手段と、外気温度検出手段が検出した外気温度に基づいて凝縮器への散水量を演算する散水量演算手段と、散水量が散水量演算手段が演算した散水量となるように、散水機を制御する散水制御手段とを備えている。そして、外気温度検出手段により検出した外気温度に基づいて、外気温度の未来値を予測し、この外気温度の予測値に基づいて散水量演算手段により散水量を演算する（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００２−５４８３４号公報

しかしながら、上述した冷凍システムは、外気温度の未来値を予測し、この外気温度の予測値に基づいて散水量を演算するため、冷凍機の冷凍負荷が急激に増大しても外気温度が急激に増大しない限り、散水量が急激に増大することはない。これにより、機器の状態により冷凍機の冷凍負荷が増大することが予想される場合であっても、冷凍機の冷凍能力を効率的に高めることができなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷凍機の冷凍能力を効率的に高めることができる冷凍システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、凝縮器を備えた冷凍機と、前記冷凍機から冷媒が供給される機器と、前記凝縮器に散水する散水機とにより構成された冷凍システムにおいて、前記機器の稼働状態を取得する状態検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記状態検出手段が取得した機器の稼働状態に基づいて前記冷凍機の冷凍負荷が急激に増大することが予想され、かつ、前記外気温度検出手段が検出した外気温度が予め定めた温度以上である場合に前記散水機に散水を開始させる散水制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記機器の稼働スケジュールを記憶した記憶手段を備え、前記状態検出手段は、前記記憶手段に記憶された稼働スケジュールを参照し、機器の稼働状態を取得することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記散水制御手段は、前記記憶手段に記憶された稼働スケジュールを参照し、所定の時間内に機器が停止する場合に前記散水機に散水を中止させることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記散水制御手段は、散水を開始させてから所定の時間が経過した場合に前記散水機に散水を終了させることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記凝縮器を設置した路面の温度を検出する路面温度検出手段を備え、前記散水制御手段は、前記路面温度検出手段が検出した路面の温度が予め定めた温度以下になった場合に前記散水機に散水を終了させることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記凝縮器に吸い込む冷媒の温度を検出する吸込み温度検出手段を備え、前記散水制御手段は、前記吸込み温度検出手段が検出した冷媒の温度が予め定めた温度以下になった場合に前記散水機に散水を終了させることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記散水制御手段は、前記機器の冷却負荷が安定した場合に前記散水機に散水を終了させることを特徴とする。

本発明にかかる冷凍システムは、機器の稼働状態や温度情報を取得する状態検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、状態検出手段が取得した機器の稼働状態や温度情報に基づいて冷凍機の冷凍負荷が増大することが予想され、かつ、外気温度検出手段が検出した外気温度が予め定めた温度以上である場合に散水機に散水を開始させる散水制御手段とを備えたので、冷凍機の冷凍能力を効率的に高めることができる。

図１は、本発明の実施の形態である冷凍システムの構成を示す構成図である。 図２は、図１に示したショーケースの稼働状態を示す状態遷移図である。 図３は、図１に示した散水制御装置の制御手順を示すフローチャートであって、開店直前の制御を示すものである。 図４は、図１に示した散水制御装置の制御手順を示すフローチャートであって、通常運転時の制御を示すものである。 図５は、図１に示した散水制御装置の制御手順を示すフローチャートであって、霜取直後の制御を示すものである。

以下に、本発明にかかる冷凍システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態である冷凍システムの構成を示す構成図であり、図２は、図１に示したショーケースの稼働状態を示す状態遷移図である。図１に示すように、本発明の実施の形態である冷凍システム１は、店内に、室内機２と複数台のショーケース３とが設置してあり、店外に、室外機（冷凍機）４と散水機５とが設置してある。店内に設置した室内機２および複数台のショーケース３と店外に設置した室外機４とは冷媒配管６で接続してあり、これらは冷凍サイクルを構成する。そして、室外機４から室内機２および複数台のショーケース３に冷媒（液冷媒）を供給するとともに、室内機２および複数台のショーケース３から室外機４に冷媒（ガス冷媒）を回収する。

室内機２は、店舗内の温度（室温）を所望の温度にするためのもので、蒸発器、温度センサ、室外機から蒸発器への冷媒の流入を調整する電磁開閉弁、設定された室温と温度センサが計測した温度（室温）とに基づいて電磁開閉弁を開閉制御するコントローラを備えている。

ショーケース３は、庫内の温度（庫内温度）を所望の温度にするためのもので、蒸発器、庫内温度センサ、室外機から蒸発器への冷媒の流入を調整する電磁開閉弁、設定された庫内温度と庫内温度センサが計測した温度（庫内温度）とに基づいて電磁開閉弁を開閉制御するコントローラを備えている。

室外機４は、店舗内に設置した室内機２および複数台のショーケース３のそれぞれに高圧の液冷媒を供給するとともに、室内機２および複数台のショーケース３のそれぞれから低圧のガス冷媒を回収するもので、圧縮機４１および凝縮器４２を備えている。

圧縮機４１と凝縮器４２との間には、吸込み温度検出センサ（吸込み温度検出手段）４３が設けてある。吸込み温度検出センサ４３は、圧縮機４１から凝縮器４２に吸い込む冷媒の温度を検出するためのもので、吸込み温度検出センサ４３が検出した温度は、室外機４の冷凍能力を判定する指標となる。

散水機５は、凝縮器４２に散水することにより、室外機４の冷凍能力を高めるもので、散水制御装置７によって制御される。散水制御装置７には、上述した吸込み温度検出センサ４３が接続してあり、散水制御装置７は、吸込み温度検出センサ４３から定期的に冷媒の温度を取得する。また、散水制御装置７には、外気温度検出センサ（外気温検出手段）７１、路面温度検出センサ（路面温度検出手段）７２が接続してある。外気温度検出センサ７１は、外気温度を検出するためのもので、散水制御装置７は、外気温度検出センサ７１から定期的に外気温度情報を取得する。路面温度検出センサ７２は、凝縮器４２を設置した路面の温度を検出するためのもので、散水制御装置７は、路面温度検出センサ７２から定期的に路面温度情報を取得する。

また、散水制御装置７は、室内機２および複数台のショーケース３のそれぞれから稼働状態と温度情報を取得する（状態検出手段）。図２に示すように、稼働状態は、閉店中、開店直前、通常運転、除霜中、霜取直後の別であり、ナイトカバーの状態や設定温度の状態から取得する。ナイトカバーは、閉店中に前面が開口したオープン型ショーケースの前面開口を閉じるものであり、ナイトカバーを閉めると通常運転から閉店中に遷移し、ナイトカバーを開けると閉店中から開店直前に遷移する。閉店中のショーケースの庫内温度を通常運転時の庫内温度よりも高めに設定する場合には、設定温度を通常運転時の庫内温度よりも高めにすると通常運転から閉店中に遷移し、設定温度を通常運転時の庫内温度に設定すると閉店中から開店直前に遷移する。

また、散水制御装置７には、室内機や複数台のショーケースの稼働スケジュールが記憶してある（記憶手段）。稼働スケジュールは、開店時刻、閉店時刻、除霜時刻などであり、散水制御装置７は、稼働スケジュールからも稼働状態（閉店中、開店直前、通常運転、除霜中、霜取直後）を取得する。

上述した本発明の実施の形態である冷凍システム１では、散水制御装置７が、店内に設置した室内機２および複数台のショーケース３の稼働状態、室温、複数台のショーケース３の庫内温度、外気温度を定期的に取得する。室内機２および複数台のショーケース３の稼働状態は、店内に設置した室内機２および複数台のショーケース３から取得するとともに、散水制御装置７に記憶した稼働スケジュールから取得する。

そして、散水制御装置７は、これらの情報に基づいて室外機４の冷凍負荷が急激に増大するか否かを予測する。室外機４の冷凍負荷が急激に増大するのは、開店直前に遷移した場合、霜取直後に遷移した場合であり、これらは、室内機２および複数台のショーケース３の稼働状態、室温、複数台のショーケース３の庫内温度、外気温度などから判定する。

そして、散水制御装置７が室外機４の冷凍負荷が急激に増大すると予想し、かつ、外気温度が所定の温度以上である場合には、散水機５に散水を開始させる。

図３〜図５に基づいて、具体的に説明する。図３〜図５は、散水制御装置の制御手順を示すフローチャートである。ここでは、開店時刻が９時、閉店時刻が２１時で、開店時刻１０分前に開店に向けて複数台のショーケースが冷却を開始するものとする。また、除霜は、４時間ごと、８時、１２時、１６時、２０時、０時、４時に開始するものとする。

開店時刻前は、閉店中の状態であり、前面が開口したオープン型のショーケースの前面開口をナイトカバーで覆ったり、ショーケースの庫内温度を通常運転時よりも高めに設定したりすることで、ショーケースの負荷を小さくしている。

そして、開店１５分前になると、散水制御装置７は、散水機５に散水させるか否かを決定する。散水機５に散水させるか否かの決定は、室外機４の冷凍負荷が急激に増大するか否かと、外気温度が２０°Ｃ以上であるか否かによる。

ここで、室外機４の冷凍負荷が急激に増大するのは、図３に示すように、開店直前に遷移した場合である。すなわち、オープン型のショーケースの前面開口をナイトカバーで閉じる場合にはナイトカバーを開けた場合、閉店中のショーケースの庫内温度を通常運転時の庫内温度よりも高めに設定する場合には設定温度を通常運転時の庫内温度に設定した場合、開店時刻があと１５分に迫り開店直前に遷移した場合には、室外機４の冷凍負荷が急激に増大すると予測する。

したがって、ここでは、開店時刻があと１５分に迫り開店直前に遷移しているので（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、室外機４の冷凍負荷が急激に増大すると予想する。これにより、あとは、外気温度が２０°Ｃ以上か否かで散水をするか否かを決定し（ステップＳ２）、外気温度が２０°Ｃ以上である場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、散水機５に散水を開始させ（ステップＳ３）、外気温度が２０°Ｃ未満である場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、散水機５に散水させることはない。

散水制御装置７が散水機５に散水を開始させてから、ショーケース３の庫内温度が設定温度まで下がり、安定したと散水制御装置７が判断すると（ステップＳ４）、散水機５に散水を停止させる（ステップＳ５）。散水機５に散水を停止させる条件は、これに限られるものではなく、所定時間の経過や、路面温度検出センサ７２が検出した温度（路面温度）が所定の温度以下になったこと、冷媒の吸込み温度検出センサ４３が検出した温度（冷媒温度）が所定の温度になったことを条件にすることも可能である。これにより、室外機４および複数台のショーケース３の稼働状態は、開店直前から通常運転に遷移する（ステップＳ６）。

一方、室内機２および複数台のショーケース３が通常運転している場合でも、室内機２や複数台のショーケース３の負荷が大きくなり、図４に示すように、室外機４の冷凍負荷が予め定めた付加よりも増大した場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、除霜時刻が迫っていないことを条件に（ステップＳ１２：Ｎｏ）、散水機５に散水を開始させる（ステップＳ１３〜Ｓ１６）。

除霜時刻が迫っているか否かは、稼働スケジュールを参照することにより判断し、除霜時刻が所定時間内（たとえば、３０分後）に迫っている場合には（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、室外機４の冷凍負荷の増大した場合でも、散水機５に散水を開始させることはない（散水中止）。

他方、除霜時間になると、室外機４の運転を停止することにより、室内機２および複数台のショーケース３の状態は、通常運転から除霜中に遷移する。除霜を終了し、ショーケース３が冷却開始前になると、散水制御装置７は、散水機５に散水させるか否かを決定する。散水機５に散水させるか否かの決定は、開店１５分前の場合と同様、室外機４の冷凍負荷が急激に増大するか否かと、外気温度が２０°Ｃ以上であるか否かによる。

ここで、室外機４の冷凍負荷が急激に増大するのは、図５に示すように、霜取直後に遷移した場合である。霜取直後に遷移したか否かは、ショーケース３の冷却開始台数により決定され、所定台数以上（たとえば、１０台中３台）ショーケース３が冷却を開始すると、霜取直後に遷移する（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）。

したがって、ここでは、ショーケース３の冷却開始台数が所定台数に到達した場合に、室外機４の冷凍負荷が急激に増大すると予想する。これにより、あとは、外気温度が２０°Ｃ以上であるか否かで散水するか否かを決定し（ステップＳ２２）、外気温度が２０°Ｃ以上である場合には（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、散水機５に散水を開始させ（ステップＳ２３）、外気温度が２０°Ｃ未満である場合には（ステップＳ２２：Ｎｏ）、散水機５に散水させることはない。

散水制御装置７が散水機５に散水を開始させてから、ショーケース３の庫内温度が設定温度まで下がり、安定したと散水制御装置７が判断すると（ステップＳ２４）、散水機５に散水を停止させる（ステップＳ２５）。散水機５に散水を停止させる条件は、これに限られるものではなく、所定時間の経過や、路面温度検出センサ７２が検出した温度（路面温度）が所定の温度以下になったこと、吸込み温度検出センサ４３が検出した温度（冷媒温度）が所定の温度以下になったこと、複数台のショーケース３のうち所定の台数（たとえば、１０台中３台）の庫内温度が設定温度まで下がり、機器の冷却負荷が安定したことを条件にすることが可能である。これにより、室外機４および複数台のショーケース３の稼働状態は、霜取直後から通常状態に遷移する（ステップＳ２６）。

上述した本発明の実施の形態である冷凍システム１は、室内機２や複数台のショーケース３の稼働状態、室内温度、庫内温度、外気温度を取得し、これらに基づいて室外機４の冷凍負荷が増大することが予想され、かつ、外気温度が２０°Ｃ以上である場合に、散水機５に散水を開始させるので、室外機４の冷凍能力を効率的に高めることができる。

また、稼働スケジュールを参照し、除霜時刻が所定時間内に迫っている場合には、室外機４の冷凍負荷の増大を予測した場合でも、散水機５に散水を開始させることがないので、散水が無駄にならない。

なお、上述した本発明の実施の形態では、散水機５と散水制御装置７とを別体のものとして説明したが、散水機５と散水制御装置７を一体のものとして構成してもよい。

１ 冷凍システム
２ 室内機（機器）
３ ショーケース（機器）
４ 室外機（冷凍機）
４１ 圧縮機
４２ 凝縮器
４３ 吸込み温度検出センサ（吸込み温度検出手段）
５ 散水機
６ 冷媒配管
７ 散水制御装置（散水制御手段）
７１ 外気温度検出センサ（外気温度検出手段）
７２ 路面温度検出センサ（路面温度検出手段）

Claims (7)

1. 凝縮器を備えた冷凍機と、前記冷凍機から冷媒が供給される機器と、前記凝縮器に散水する散水機とにより構成された冷凍システムにおいて、
   前記機器の稼働状態を取得する状態検出手段と、
   外気温度を検出する外気温度検出手段と、
   前記状態検出手段が取得した機器の稼働状態に基づいて前記冷凍機の冷凍負荷が急激に増大することが予想され、かつ、前記外気温度検出手段が検出した外気温度が予め定めた温度以上である場合に前記散水機に散水を開始させる散水制御手段と
   を備えたことを特徴とする冷凍システム。
2. 前記機器の稼働スケジュールを記憶した記憶手段を備え、
   前記状態検出手段は、前記記憶手段に記憶された稼働スケジュールを参照し、機器の稼働状態を取得することを特徴とする請求項１に記載の冷凍システム。
3. 前記散水制御手段は、前記記憶手段に記憶された稼働スケジュールを参照し、所定の時間内に機器が停止する場合に前記散水機に散水を中止させることを特徴とする請求項２に記載の冷凍システム。
4. 前記散水制御手段は、散水を開始させてから所定の時間が経過した場合に前記散水機に散水を終了させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷凍システム。
5. 前記凝縮器を設置した路面の温度を検出する路面温度検出手段を備え、
   前記散水制御手段は、前記路面温度検出手段が検出した路面の温度が予め定めた温度以下になった場合に前記散水機に散水を終了させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷凍システム。
6. 前記凝縮器に吸い込む冷媒の温度を検出する吸込み温度検出手段を備え、
   前記散水制御手段は、前記吸込み温度検出手段が検出した冷媒の温度が予め定めた温度以下になった場合に前記散水機に散水を終了させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷凍システム。
7. 前記散水制御手段は、前記機器の冷却負荷が安定した場合に前記散水機に散水を終了させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷凍システム。

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