JP2018025365A - デフロスト制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力のデマンド値が所定の値よりも大きくなると予測される場合でも、デマンド値が所定の値より大きくなることを防止しつつ霜取りを実行可能なデフロスト制御システムを提供する。【解決手段】商用電力が使用され、冷凍ショーケースの熱交換器の霜取りが開始される（Ｓ１）。霜取りが開始されると、デマンド値が予測される（Ｓ３）。予測されたデマンド値である予測デマンド値がデマンド設定値より大きいか否かが判断される（Ｓ４）。予測デマンド値が、デマンド設定値より大きい場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、冷凍ショーケースの熱交換器の霜取りを行うための電力が、商用電力から蓄電池の電力に切り替えられる（Ｓ６）。【選択図】図２

Description

本発明は、冷却設備の熱交換器の霜取りを制御するデフロスト制御システムに関する。

小売店及び倉庫等などにおいて用いられる冷凍庫等の冷却設備は、例えば蒸発器等の熱交換器を備えている。熱交換器の表面には、氷結した水分が付着するので、１日に数回、熱交換器の表面に氷結した水分を取り除く霜取り（デフロスト）が実行される。ここで、一般的に、電力会社は、電力の基本料金を最大デマンド値に基づいて定めている。しかし、霜取りによって消費電力が大きくなるので、小売店及び倉庫等における電力の基本料金が上がる場合がある。このため、消費電力が低くなるように、霜取りを制御するデフロスト制御システムが提案されている。

例えば、特許文献１に記載のスケジュール生成装置は、複数台の冷凍機の消費電力と、複数台の霜取用ヒーターの消費電力との一定期間の実測値から、デフロスト電力とリバウンド電力とベース電力とで表した近似モデルを生成する。スケジュール生成装置は、生成した近似モデルからすべての冷凍冷蔵装置に関する消費電力の合計のピーク値を最小化するようにデフロスト期間を組み合わせて運転スケジュールを自動的に生成する。

特開２００８−２３２６１０号公報

しかしながら、上記従来のデフロスト制御システムは、霜取りを実行した場合の消費電力が、所定の値（例えば、電力の基本料金が変わる値）よりも大きくなる場合には、霜取りを実行できなかった。

本発明の目的は、電力のデマンド値が所定の値よりも大きくなると予測される場合でも、デマンド値が所定の値より大きくなることを防止しつつ霜取りを実行可能なデフロスト制御システムを提供することである。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、商用電力を主要駆動源とする熱交換器を備えた冷却設備における熱交換器の霜取りを制御するデフロスト制御システムであって、熱交換器に電力を供給可能な蓄電池と、熱交換器の霜取りを制御するデフロスト制御装置とを有し、デフロスト制御装置は、予め設定された時刻になった場合に、商用電力を使用して熱交換器の霜取りを開始する霜取り開始手段と、霜取り開始手段によって霜取りが開始された場合に、商用電力のデマンド値を予測する予測手段と、予測手段によって予測されたデマンド値である予測デマンド値が、デマンド設定値より大きいか否かを判断するデマンド値判断手段と、デマンド値判断手段によって予測デマンド値がデマンド設定値より大きいと判断された場合に、熱交換器の霜取りを行うための電力を、商用電力から蓄電池の電力に切り替える電源切替手段とを備えたデフロスト制御装置とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、予測デマンド値がデマンド設定値より大きい場合でも、蓄電池の電力を使用して、冷却設備の熱交換器の霜取りを行うことができる。このため、予測デマンド値がデマンド設定値より大きくなると予測される場合でも、デマンド値がデマンド設定値より大きくなることを防止しつつ熱交換器の霜取りを行うことができる。故に、最大デマンド値の上昇を防止できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成に加え、デフロスト制御装置は、蓄電池の電力残量が設定残量値より大きいか否かを判断する蓄電池判断手段と、蓄電池判断手段によって蓄電池の電力残量が設定残量値より大きくないと判断された場合に、熱交換器の霜取りを行う時刻を新たに設定する時刻設定手段とを備え、霜取り開始手段は、時刻設定手段によって設定された時刻になった場合に、商用電力を使用して霜取りを開始することを特徴とする。
この構成によれば、蓄電池の電力残量が設定残量値より大きくないと判断された場合に、時間を変更して再度霜取りを行うことができる。

本発明によれば、予測デマンド値がデマンド設定値より大きい場合でも、蓄電池の電力を使用して、冷却設備の熱交換器の霜取りを行うことができる。このため、予測デマンド値がデマンド設定値より大きくなると予測される場合でも、デマンド値がデマンド設定値より大きくなることを防止しつつ熱交換器の霜取りを行うことができる。故に、最大デマンド値の上昇を防止できる。

デフロスト制御システムの電気的構成のブロック図である。 霜取り処理のフローチャートである。

以下、本発明を具現化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係るデフロスト制御システム１の一例を示す電気的構成のブロック図である。１はデフロスト制御システムであり、２はデフロスト制御装置であり、３は蓄電池システムであり、３１は蓄電池であり、４は冷凍ショーケースであり、４１は熱交換器であり、５は商用電力である。

まず、熱交換器４１の霜取り（デフロスト）について簡単に説明する。熱交換器４１は、商用電力５を主要駆動源として動作し、熱交換によって冷凍ショーケース４を冷却する。この冷却が行われると、熱交換器４１の表面に、空気中の水分が氷結する場合がある。この氷結した水分の厚みが大きくなると、熱交換器４１による熱交換が阻害され、熱交換の効率が低下する。このため、１日に数回、熱交換器４１の霜取りが行われる。霜取りが行われると、熱交換器４１の表面の水分が蒸発し、熱交換の効率が向上する。霜取りの方法には、例えば、電気式ヒーターを用いた加熱、温水散布、ホットガス加熱等がある。詳細は後述するが、本実施形態では、商用電力５、又は、蓄電池３１から供給される電力が使用され、熱交換器４１の霜取りが行われる。

図１を参照し、デフロスト制御システム１の電気的構成について説明する。デフロスト制御システム１は、冷凍ショーケース４の熱交換器４１の霜取りを制御するシステムである。デフロスト制御システム１が配置される場所は、一例として、小売店等の店舗であるとする。デフロスト制御システム１は、デフロスト制御装置２及び蓄電池システム３を備えている。

商用電力５は、デフロスト制御システム１を含む店舗全体の機器に電力を供給する。デフロスト制御装置２は、ＣＰＵ２１、電力計測手段２２、蓄電池インターフェース２３、デマンド値設定手段２４、霜取り信号出力手段２５、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２７、及び電源切替手段２８を備えている。ＣＰＵ２１は、デフロスト制御装置２の制御を行う。ＣＰＵ２１は、電力計測手段２２、蓄電池インターフェース２３、デマンド値設定手段２４、霜取り信号出力手段２５、ＲＯＭ２６、ＲＡＭ２７、及び電源切替手段２８に電気的に接続されている。電力計測手段２２は、商用電力５から供給され、店舗全体において消費される消費電力を計測し、ＣＰＵ２１に伝達する。電力計測手段２２は、例えば、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を介して消費電力を計測してもよいし、消費電力データを出力するスマートメーターとの通信によって消費電力を計測しても良い。更に、消費電力メーターからのパルス信号を計測してもよい。

デマンド値設定手段２４は、後述するＳ４の処理（図２参照）において用いられるデマンド設定値を設定する装置であり、例えば、操作パネルである。デマンド設定値は、例えば、電力の基本料金が変わる境目となるデマンド値以下の値に設定される。デマンド値とは、３０分間の電気の使用量から求められる平均消費電力である。３０分間とは、例えば、毎時ごとの、０分以上３０分未満、３０分以上６０分未満の、夫々の３０分間である。デマンド値設定手段２４は、作業者の操作によって入力されるデマンド設定値をＣＰＵ２１に伝達する。ＣＰＵ２１は、伝達されたデマンド設定値をＲＡＭ２７等の記憶装置に記憶する。

ＲＯＭ２６には、図２に示す霜取り処理のプログラム等、各種のプログラムが記憶されている。ＲＡＭ２７には、各種の一時データが記憶される。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２６に記憶されたプログラムをＲＡＭ２７に展開し、プログラムに従って各種の処理（例えば、図２の霜取り処理）を実行する。

蓄電池インターフェース２３は、蓄電池システム３に電気的に接続されている。蓄電池システム３は、蓄電池３１を備えている。蓄電池３１は、冷凍ショーケース４のヒータ４２に電力を供給可能である。蓄電池システム３は、蓄電池３１の充放電を制御する制御回路（図示せず）を備えており、商用電力５を使用して蓄電池３１を適宜充電する。

霜取り信号出力手段２５は、冷凍ショーケース４の熱交換器４１にＭＣ５１を介して電気的に接続されるとともに、熱交換器４１の霜取りを行うヒーター４２への電力を供給するＭＣ５２の制御コイルに接続されている。なお、ＭＣ５１，５２は、電磁石によって電路を開閉する電磁接触器である。ＣＰＵ２１は、霜取り信号出力手段２５を介して、ＭＣ５１，５２を制御し、ヒーター４２及び熱交換器４１に供給する電力の電路を開閉する。

電源切替手段２８は、ＭＣ５３の制御コイルに接続されている。ＭＣ５３は、電磁石によって電路を切り替える電磁接触器である。ＣＰＵ２１は、電源切替手段２８を介してＭＣ５３を制御し、ヒーター４２及び熱交換器４１に供給する電力を、商用電力５と蓄電池３１の電力との間で切り替える。

図２を参照して、ＣＰＵ２１によって実行される霜取り処理について説明する。霜取り処理は、冷凍ショーケース４の熱交換器４１の霜取りを制御する処理である。霜取り処理は、例えば、１日数回の予め設定された時刻、又は、後述するＳ７の処理において設定された時刻になった場合に、実行される。

図２に示すように、霜取り処理では、商用電力５が使用され、冷凍ショーケース４の熱交換器４１の霜取りが開始される（Ｓ１）。より詳細には、ＣＰＵ２１は、霜取り信号出力手段２５を介して、冷凍ショーケース４のヒーター４２に、ＭＣ５２を介して商用電力５を使用して霜取りの電力を供給する。

次いで、電力計測手段２２（図１参照）が用いられ、消費電力が計測される（Ｓ２）。これによって、店舗全体の消費電力が得られる。

次いで、商用電力５のデマンド値が予測される（Ｓ３）。詳細には、Ｓ２において計測された消費電力の値が使用され、３０分間の平均消費電力の予測値が計算されることで、商用電力５のデマンド値が予測される。なお、前述したように、デマンド値は、毎時ごとの０分以上３０分未満、３０分以上６０分未満の、夫々の３０分間の平均消費電力である。このため、デマンド値を計算するためには、霜取り処理（図２参照）が開始される前の消費電力も必要となる場合がある。この場合、ＣＰＵ２１は、霜取り処理が開始される前においても、電力計測手段２２を使用して消費電力を計測し、ＲＡＭ２７に記憶しておいてもよい。そして、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２７に記憶した霜取り処理が開始される前の消費電力も含めて、デマンド値を予測してもよい。以下の説明においては、Ｓ３において予測されたデマンド値を「予測デマンド値」という場合がある。

次いで、Ｓ３において予測された予測デマンド値が、デマンド設定値より大きいか否かが判断される（Ｓ４）。前述したように、デマンド設定値は、例えば、電力の基本料金が変わる境目となるデマンド値以下の値に設定されている。

予測デマンド値がデマンド設定値より大きくない場合（Ｓ４：ＮＯ）、霜取りを終了するか否かが判断される（Ｓ８）。ＣＰＵ２１は、例えば、霜取りを開始してから予め設定された所定時間が経過した場合に、霜取りを終了すると判断する。また、ＣＰＵ２１は、後述するＳ７の処理において霜取りを行う時刻が新たに設定された場合に、霜取りを終了すると判断する。霜取りを終了しない場合（Ｓ８：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理をＳ２に戻す。

Ｓ４において、予測デマンド値が、デマンド設定値より大きいと判断された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、蓄電池システム３の蓄電池３１の電力残量が設定残量値より大きいか否かが判断される（Ｓ５）。設定残量値は、例えば、蓄電池３１の電力を使用した霜取りを実行可能な電力に設定されており、ＲＯＭ２６に予め記憶されている。ＣＰＵ２１は、蓄電池システム３を介して蓄電池３１の電力残量を取得し、設定残量値より大きいか否かを判断する（Ｓ５）。

蓄電池３１の電力残量が設定残量値より大きいと判断された場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、蓄電池３１の電力が使用され、熱交換器４１の霜取りが行われる（Ｓ６）。すなわち、熱交換器４１の霜取りを行うための電力が、商用電力５から蓄電池３１の電力に切り替えられる（Ｓ６）。より詳細には、ＣＰＵ２１は、電源切替手段２８を介してＭＣ５３を制御し、ヒーター４２に供給する電力を、商用電力５から蓄電池３１の電力に切り替える。これによって、蓄電池３１の電力が使用され、熱交換器４１の霜取りが行われる。次いで処理は、Ｓ８に進む。

蓄電池３１の電力残量が設定残量値より大きくない場合（Ｓ５：ＮＯ）、熱交換器４１の霜取りを行う時刻が新たに設定される（Ｓ７）。Ｓ７においては、例えば、霜取りを開始する時刻を所定時間（例えば、１時間）シフトさせるために、所定時間後に霜取りを開始することを示す情報である設定情報がＲＡＭ２７に記憶される。次いで、処理はＳ８に進む。

前述したように、ＣＰＵ２１は、例えば、霜取りを開始してから予め設定された所定時間が経過した場合、又は、Ｓ７の処理において霜取りを行う時刻が新たに設定された場合に、霜取りを終了すると判断する（Ｓ８：ＹＥＳ）。次いで、霜取りが終了され（Ｓ９）、霜取り制御が終了される。Ｓ９においては、ＣＰＵ２１は、霜取り信号出力手段２５を介してＭＣ５２を制御し、ヒーター４２への電力の供給を停止する。これによって、霜取りが終了される。

以上のように、本実施形態における処理が実行される。本実施形態では、予測デマンド値がデマンド設定値より大きい場合に（Ｓ４：ＹＥＳ）、商用電力５ではなく、蓄電池３１の電力が使用され、冷凍ショーケース４の熱交換器４１の霜取りが行われる（Ｓ６）。このため、デマンド値がデマンド設定値より大きくなると予測される場合でも、デマンド値がデマンド設定値より大きくなることを防止しつつ熱交換器４１の霜取りを行うことができる。よって、デマンド値がデマンド設定値より大きくなってしまい、電力の料金が上がってしまう可能性を低減できる。すなわち、最大デマンド値の変更を防止できる。

また、蓄電池３１の電力残量が設定残量値より大きくないと判断された場合に（Ｓ５：ＮＯ）、霜取りを行う時刻が新たに設定される（Ｓ７）。このため、時間を変更して再度霜取りを行うことができる。

上記実施形態において、予め設定された時刻、又はＳ７において設定された時刻に、商用電力５を使用した霜取りを開始するＳ１の処理を行うＣＰＵ２１は、本発明の「霜取り開始手段」の一例である。Ｓ１において霜取りが開始された場合に、Ｓ３の処理を行うＣＰＵ２１は、本実施形態の「予測手段」の一例である。Ｓ４の処理を行うＣＰＵ２１は本発明の「デマンド値判断手段」の一例である。Ｓ６の処理を行うＣＰＵ２１は本発明の「電源切替手段」の一例である。Ｓ５の処理を行うＣＰＵ２１は本発明の「蓄電池判断手段」の一例である。Ｓ７の処理を行うＣＰＵ２１は本発明の「時刻変更手段」の一例である。冷凍ショーケース４は本発明の「冷却設備」の一例である。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、蓄電池３１の電力残量が設定残量値より大きくないと判断された場合に（Ｓ５：ＮＯ）、霜取りを行う時刻が新たに設定されていたが（Ｓ７）、これに限定されない。例えば、霜取りを行う時刻が新たに設定されることなく、霜取りが終了されてもよい。

また、Ｓ３においてデマンド値が予測される方法には、種々の方法を用いることができる。例えば、１日における店舗全体の電力の推移を記憶しておき、この電力の推移に基づいて、消費電力が予測されてもよい。この場合、Ｓ２において消費電力が計測されなくてもよい。

また、デマンド設定値は、デマンド値設定手段２４を介して設定されていたが、これに限定されない。例えば、電力会社と契約した最大デマンド値が、予め設定され、ＲＯＭ２６又はＲＡＭ２７等に記憶されていてもよい。

また、霜取りを行うための電力だけでなく、熱交換器４１が熱交換を行うための電力も、商用電力５から蓄電池３１の電力に切り替えられてもよいし、熱交換器４１が熱交換を行うための電力は、商用電力５のみであってもよい。

また、デフロスト制御システム１は、小売店等の店舗に設置されていたが、倉庫、工場等、他の場所に設定されてもよい。また、本発明の冷却設備は冷凍ショーケース４であったが、例えば、倉庫における冷凍庫、工場において実験に用いられる恒温槽等、種々の装置であってもよい。

また、一台の冷凍ショーケース４の霜取り制御について説明したが、複数台の冷凍ショーケース４の霜取り制御が行われてもよい。

１・・デフロスト制御システム、２・・デフロスト制御装置、４・・冷凍ショーケース（冷却設備）、５・・商用電力、２１・・ＣＰＵ（霜取り開始手段，予測手段，デマンド値判断手段，電源切替手段，蓄電池判断手段，時刻設定手段）、３１・・蓄電池、４１・・熱交換器。

Claims (2)

1. 商用電力を主要駆動源とする熱交換器を備えた冷却設備における前記熱交換器の霜取りを制御するデフロスト制御システムであって、
   前記熱交換器の霜取りに使用される電力を供給可能な蓄電池と、
   前記熱交換器の霜取りを制御するデフロスト制御装置とを有し、
   前記デフロスト制御装置は、
   予め設定された時刻になった場合に、前記商用電力を使用して前記熱交換器の霜取りを開始する霜取り開始手段と、
   前記霜取り開始手段によって霜取りが開始された場合に、前記商用電力のデマンド値を予測する予測手段と、
   前記予測手段によって予測された前記デマンド値である予測デマンド値が、デマンド設定値より大きいか否かを判断するデマンド値判断手段と、
   前記デマンド値判断手段によって前記予測デマンド値が前記デマンド設定値より大きいと判断された場合に、前記熱交換器の霜取りを行うための電力を、前記商用電力から前記蓄電池の電力に切り替える電源切替手段と
   を備えたことを特徴とするデフロスト制御システム。
2. 前記デフロスト制御装置は、
   前記蓄電池の電力残量が設定残量値より大きいか否かを判断する蓄電池判断手段と、
   前記蓄電池判断手段によって前記蓄電池の電力残量が前記設定残量値より大きくないと判断された場合に、前記熱交換器の霜取りを行う時刻を新たに設定する時刻設定手段と
   を備え、
   前記霜取り開始手段は、前記時刻設定手段によって設定された時刻になった場合に、前記商用電力を使用して霜取りを開始することを特徴とする請求項１に記載のデフロスト制御システム。

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