JP2020153640A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】安定した温度制御を行うとともに効率的な運転を行う冷却システムを提供する。【解決手段】圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１４と、蒸発器１５と、冷媒配管６と、を備えた冷却システム１であって、ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度を検出する庫内温度センサ２０と、庫内温度の設定温度を設定する庫内温度設定部２３と、庫内温度と設定温度との差に基づいて膨張弁１４の開度制御をする膨張弁制御部３１と、圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力を検出する圧力センサ２２と、吸入側の冷媒圧力に基づいて圧縮機１１の運転制御をする圧縮機制御部３３と、冷却システム１の運転状態を判定するとともに、当該運転状態に基づいて、膨張弁１４の開度制御と圧縮機１１の運転制御との優先度を変更するコントロールユニット８と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍回路を備えた冷却システムにおける制御装置に関する。

ショーケースのように庫内を冷却するための冷凍回路を有する冷却システムには、圧縮機、凝縮器（放熱器）を有する冷凍機（室外機）と、開閉弁、膨張弁、蒸発器を有する室内機（ショーケース）とを備えるとともに、これらの各機器に冷媒を循環させる循環路を備えている。

例えば特許文献１に記載された冷却システムにおいては、１つ冷凍機に複数のショーケースが並列に接続して構成されている。この冷却システムにおいては、圧縮機の低圧側圧力及びその設定圧力に基づいて圧縮機の吐出量を制御するとともに、ショーケースの庫内温度と目標庫内温度との差に基づいて当該ショーケースの開閉弁の開閉及び膨張弁の開度を制御することで、各ショーケースの冷却能力が調節される。

一方、特許文献２には、膨張弁の開度、蒸発器において熱交換する風量を調整する室内ファン（庫内ファン）、圧縮機の冷媒吐出量について、夫々独立して制御する冷却システムが従来の技術として記載されている。

特開２０１７−９６５２０号公報 特開平１０−０１９３９０号公報

しかしながら、上記特許文献１や特許文献２のように、圧縮機、膨張弁等の冷却システムにおける各種機器を独立して制御する構成では、夫々の制御において制御特性が異なるため、安定した温度調整を行うことが困難である。特に、１つ冷凍機に複数のショーケースが接続して構成されている構成のショーケースにおいては、全てのショーケースにおいて安定した温度制御を行うとともに、室外機の効率的な運転を行うことは困難である。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、迅速かつ安定した温度制御を行うとともに効率的な運転を行う冷却システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の冷却システムは、冷媒を圧縮して吐出する吐出量調整可能な圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を放熱させる凝縮器と、前記凝縮器によって放熱された冷媒を膨張させる開度調整可能な膨張弁と、前記膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させて冷却対象と熱交換する蒸発器と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張弁、前記蒸発器を順番に介装し、冷媒を循環させる冷媒循環路と、を備えた冷却システムであって、前記冷却対象の温度を検出する温度検出部と、前記冷却対象の設定温度を設定する温度設定部と、前記冷却対象の温度と前記設定温度とに基づいて前記膨張弁の開度制御をする膨張弁制御部と、前記圧縮機の吸入側の前記冷媒の圧力を検出する低圧検出部と、前記吸入側の前記冷媒の圧力に基づいて前記圧縮機の運転制御をする圧縮機制御部と、前記冷却システムの運転状態を判定する運転状態判定部と、前記冷却システムの運転状態に基づいて、前記膨張弁の開度制御と前記圧縮機の運転制御との優先度を変更する優先度変更部と、を備えたことを特徴とする。

好ましくは、前記優先度変更部は、前記運転状態判定部により前記圧縮機による冷媒の供給量が過不足状態であることを判定した場合には、前記膨張弁の開度制御よりも前記圧縮機の運転制御を優先する一方、前記圧縮機による冷媒の供給量が適正状態であることを検出した場合には、前記圧縮機の運転制御よりも前記膨張弁の開度制御を優先するとよい。

好ましくは、前記蒸発器において前記冷媒と熱交換する空気を前記冷却対象に供給し送風量を調整可能な送風機と、前記冷却対象の温度と前記設定温度とに基づいて、前記送風機の送風量制御をする送風機制御部と、を備え、前記優先度変更部は、前記冷却システムの運転状態に基づいて、前記膨張弁の開度制御、前記圧縮機の運転制御及び前記送風機の送風量制御をするとよい。

好ましくは、前記優先度変更部は、前記運転状態判定部により前記圧縮機による冷媒の供給量が適正状態であることを判定した場合には、前記圧縮機の運転制御よりも前記膨張弁の開度制御及び前記送風機の送風量制御を優先するとよい。

好ましくは、前記冷媒循環路は、前記凝縮器と前記圧縮機との間で並列に複数の分流路を有し、当該分流路には、前記膨張弁及び前記蒸発器が夫々設けられ、複数の前記冷却対象に対して前記分流路、前記温度検出部及び前記温度設定部が夫々備えられ、前記膨張弁制御部は、前記冷却対象毎に、当該冷却対象の温度及び前記設定温度に基づいて、当該冷却対象に対応する前記膨張弁の開度を制御するとよい。

好ましくは、前記温度設定部は、前記運転状態判定部により前記圧縮機による冷媒の供給量が適正状態であることを判定した際に、複数の前記冷却対象における前記冷却対象の温度と前記設定温度との温度差の最大値と最小値との差が所定値以上である場合には、前記送風機の送風量制御よりも前記膨張弁の開度制御を優先する一方、前記温度差の最大値と最小値との差が前記所定値未満である場合には、前記膨張弁の開度制御よりも前記送風機の送風量制御を優先するとよい。

好ましくは、前記蒸発器はショーケースに設けられ、当該ショーケースの内部を前記冷却対象とするとよい。

本発明によれば、冷却システムの運転状態に基づいて、冷却対象の温度と設定温度とに基づく膨張弁の開度制御と、吸入側の冷媒の圧力に基づく圧縮機の運転制御と、の優先度を変更するので、冷却システムの運転状態に応じて膨張弁または圧縮機のいずれかを優先して制御して適切に冷却システムを運転させることができる。

これにより、冷却対象を迅速にかつ安定して温度制御するとともに、圧縮機を効率的に運転させることができる。

本実施形態の冷却システムの概略構成図である。 運転モード判定用のマップの一例である。 冷却システムの運転モードの設定制御要領を示すフローチャートである。 運転モードに対する各機器の制御の優先度を示した表である。 優先度補正割合の一例を示す表である。 運転モード１に設定された際の各機器の制御値の推移例を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る冷却システム１の概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る冷却システム１は、店舗の室外に備えられた室外機２（冷凍機）と、店舗に設置され物品を収納する内部の空間を冷却対象とする３台のショーケース３ａ、３ｂ、３ｃと、冷媒を循環させる冷媒配管６(冷媒循環路)と、ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃ及び室外機２を作動制御するコントロールユニット８（運転状態判定部、優先度変更部）を備えている。

室外機２は、冷媒を圧縮し吐出する圧縮機１１、凝縮器１２(放熱器)、凝縮器ファン１３（放熱器ファン）を備えている。

各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃは、夫々、電子膨張弁または開度可変（調整）制御可能な膨張弁（以下、膨張弁１４という）、蒸発器１５、庫内ファン１６（送風機）、電磁開閉弁１７を備えている。

冷媒配管６は、冷媒が圧縮機１１、凝縮器１２を通過した後に、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃに分岐した分流路６ａ、６ｂ、６ｃを介して各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの膨張弁１４、蒸発器１５、電磁開閉弁１７を通過して合流し、圧縮機１１に戻るように構成されている。即ち、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃは冷媒配管６の分流路６ａ、６ｂ、６ｃによって互いに並列に接続されている。

圧縮機１１によって圧縮され高温高圧となった冷媒は、凝縮器１２によって冷却され常温高圧となり、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの膨張弁１４によって圧力が低下することで温度低下する。低温となった冷媒は、蒸発器１５においてショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内の空気と熱交換して庫内を冷却し、圧縮機１１に戻る。

また、電磁開閉弁１７を閉制御することで、当該電磁開閉弁１７が介装される分流路６ａ、６ｂ、６ｃでの冷媒の循環が停止され、当該電磁開閉弁１７を有するショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの冷却運転が停止される。

コントロールユニット８は、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度を検出する庫内温度センサ２０（温度検出部）と、外気温度を検出する外気温度センサ２１と、圧縮機１１の吸入圧力を検出する圧力センサ２２（低圧検出部）から、夫々検出値を入力するとともに、庫内温度設定部２３（温度設定部）から各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの設定庫内温度（設定温度）を入力して、圧縮機１１、凝縮器ファン１３、膨張弁１４、庫内ファン１６、電磁開閉弁１７を作動制御するものであり、入力装置（Ｉ／Ｏ）、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ)等を含んで構成されている。

コントロールユニット８は、ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃ毎に、電磁開閉弁１７の開閉制御を行う開閉弁制御部３０、膨張弁１４の開度を制御する膨張弁制御部３１、庫内ファン１６の回転数を制御する庫内ファン制御部３２（送風機制御部）を備えている。

また、コントロールユニット８は、圧縮機１１の回転数制御を行う圧縮機制御部３３、凝縮器ファン１３の回転数制御を行う凝縮器ファン制御部３４を備えている。

開閉弁制御部３０は、夫々のショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度センサ２０によって検出した実庫内温度と設定庫内温度との差に基づいて、当該ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの電磁開閉弁１７の開閉制御を行う。例えば、実庫内温度が設定庫内温度以上の場合には電磁開閉弁１７を開弁し、実庫内温度が設定庫内温度未満の場合には電磁開閉弁１７を閉弁する。

膨張弁制御部３１は、夫々のショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度センサ２０によって検出した実庫内温度と設定庫内温度との差に基づいて、当該ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの膨張弁１４の開度を制御する。例えば、実庫内温度から設定庫内温度を減算した値が大きくなるに伴って膨張弁１４の開度を大きくし、実庫内温度から設定庫内温度を減算した値が小さくなるに伴って膨張弁１４の開度を小さくする。

庫内ファン制御部３２は、夫々のショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度センサ２０によって検出した実庫内温度と設定庫内温度との差に基づいて、当該ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内ファン１６の回転数を制御する。例えば、実庫内温度から設定庫内温度を減算した値が大きくなるに伴って庫内ファン１６の回転数を大きくし、実庫内温度から設定庫内温度を減算した値が小さくなるに伴って庫内ファン１６の回転数を小さくする。

圧縮機制御部３３は、圧力センサ２２によって検出した吸入圧力に基づいて圧縮機１１の回転数を制御する。例えば、吸入圧力があらかじめ設定された目標低圧（低圧目標値）より高くなるに伴って圧縮機１１の回転数を増加させ、吸入圧力が目標低圧より低くなるに伴って圧縮機１１の回転数を減少させる。

凝縮器ファン制御部３４は、外気温度センサ２１によって検出した外気温度に基づいて凝縮器ファン１３の回転数を制御する。例えば、外気温度に比例して回転数を増加させる。また、庫内温度センサ２０により検出した実庫内温度と設定庫内温度との差に基づいて回転数を補正する。

上記の開閉弁制御部３０、各膨張弁制御部３１、各庫内ファン制御部３２、圧縮機制御部３３、凝縮器ファン制御部３４における制御は、夫々独立して実行される。

本実施形態のコントロールユニット８は、冷却システムの運転状態として、運転モード１〜運転モード４までの４種類の運転モード(運転状態)のいずれかに設定する運転モードの設定制御を実行する。更に、判定した冷却システムの運転状態に応じて、各膨張弁制御部３１、各庫内ファン制御部３２、圧縮機制御部３３、凝縮器ファン制御部３４の各制御について、優先度が設定される。

運転モード１は、安定運転状態であり、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度（室庫内温度）が、夫々設定温度(設定庫内温度)に近い範囲で安定している状態である。

運転モード２は、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度のバラツキが大きい状態であり、詳しくは設定温度が同一である場合には、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度のうち、最大値と最小値との差が所定値以上異なる状態である。あるいは、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃで設定温度が異なる場合には、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃにおける設定庫内温度と庫内温度との偏差のうち、最大値と最小値との差が所定値以上大きい場合である。

運転モード３は、室外機２の能力不足状態である。運転モード４は、室外機２の能力過剰状態である。

図２は、冷却システム１の運転モードの判定用マップである。

コントロールユニット８は、図２に示すような運転モードの判定用マップを用いて、運転モードの判定制御を行う。運転モードの判定制御は、冷却システム１の運転時に第１の所定時間毎に繰り返し実行される。なお、この第１の所定時間は、例えば数秒以下に設定すればよいが、極力短い時間が望ましい。

コントロールユニット８は、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃにおいて、庫内温度から設定温度を減算した値である設定温度差Δｔ1〜Δｔ3（本発明における温度差に該当する。）を演算する。更に、各設定温度差Δｔ1〜Δｔ3の平均値average(Δｔn)を演算する（（average(Δｔn)＝（Δｔ1＋・・・＋Δｔｎ）／ｎ。なお本実施形態のようにショーケース３個の場合は、average(Δｔn)＝（Δｔ1＋Δｔ2＋Δｔ3）／３である。）

また、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの設定温度差Δｔ1〜Δｔ3のうち、最大値ＭＡＸΔｔと、最小値ｍｉｎΔｔとの差ΔＸを演算する（ΔＸ＝ＭＡＸΔｔ−ｍｉｎΔｔ）。

そして、図２に示すマップを用いて運転モードを判定する。図２内の１〜４の数字は、運転モードを示す。

図２に示すように、設定温度差の平均値average(Δｔn)が低側閾値より低い領域では、運転モード４に判定される。設定温度差の平均値average(Δｔn)が高側閾値より大きい領域では、運転モード３に判定される。例えば、ΔＸが１以下の場合では、average(Δｔn)が−１.５以下の場合に運転モード４に判定され、average(Δｔn)が１より大きい場合に運転モード３に判定される。

更に、この高側閾値及び低側閾値は、最大値ＭＡＸΔｔと最小値ｍｉｎΔｔとの差ΔＸによって変更する。低側閾値は、差ΔＸが大きくなるに伴って減少する。高側閾値は、差ΔＸが大きくなるに伴って増加する。例えば、ΔＸが１以下である場合には低側閾値が−１.５であり高側閾値が１となる一方、ΔＸが５より大きい場合には低側閾値が−３であり高側閾値が２．５となる。

また、設定温度差の平均値average(Δｔn)が高側閾値と低側閾値との間である場合には、最大値ＭＡＸΔｔと最小値ｍｉｎΔｔとの差ΔＸによって運転モード１と運転モード２のいずれかに判定される。差ΔＸが所定値以上である場合には運転モード２に、差ΔＸが第１の所定値未満である場合には運転モード１に判定される。更にこの所定値は、設定温度差の平均値average(Δｔn)の絶対値が小さくなるに伴って大きく、設定温度差の平均値average(Δｔn)の絶対値が大きくなるに伴って小さくなる。なお、この所定値は、図２において、運転モード１と運転モード２との境界線における差ΔＸの値である。

図３は、冷却システム１の運転モードの設定制御要領を示すフローチャートである。

図３に示す運転モードの設定制御は、コントロールユニット８において、冷却システム１の運転時に実行される。

図３に示すように、始めに、即ち冷却システム１の運転開始時に、ステップＳ１０において、冷却システム１の運転状態を運転モード３に設定する。そして、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、上記の運転モードの判定制御において、現状の運転モードが運転モード１と判定されているか否かを判別する。運転モード１であると判定されている場合には、ステップＳ３０に進む。運転モード１でないと判定されている場合には、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ３０では、運転モード変更許可状態であるか否かを判別する。運転モード変更許可状態は、例えば冷却システム１の運転開始から、あるいは運転モードが切り替わってから第１の所定時間経過後の運転状態である。第１の所定時間は、例えば数分に設定され、冷却システム１の運転開始から運転が安定するまでの時間に設定すればよい。運転モード変更許可状態である場合には、ステップＳ４０に進む。運転モード変更許可状態でない場合には、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ４０では、運転モードを１に設定する。そしてステップＳ２０に戻る。

ステップＳ５０では、運転モード２であると判定されているか否かを判別する。運転モード２であると判定されている場合には、ステップＳ６０に進む。運転モード２でないと判定されている場合には、ステップＳ８０に進む。

ステップＳ６０では、運転モード変更許可状態であるか否かを判別する。運転モード変更許可状態である場合には、ステップＳ７０に進む。運転モード変更許可状態でない場合には、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ７０では、運転モードを２に設定する。そしてステップＳ２０に戻る。

ステップＳ８０では、運転モード３であると判定されているか否かを判別する。運転モード３であると判定されている場合には、ステップＳ９０に進む。運転モード３でないと判定されている場合には、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ６０では、運転モード変更許可状態であるか否かを判別する。運転モード変更許可状態である場合には、ステップＳ１００に進む。運転モード変更許可状態でない場合には、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ１００では、運転モードを３に設定する。そしてステップＳ２０に戻る。

ステップＳ１１０では、運転モード変更許可状態であるか否かを判別する。運転モード変更許可状態である場合には、ステップＳ１２０に進む。運転モード変更許可状態でない場合には、ステップＳ２０に戻る。

ステップＳ１２０では、運転モードを４に設定する。そしてステップＳ２０に戻る。

以上の運転モードの設定制御により、冷却システム１の運転開始時には、運転モード３に設定され、その後第１の所定時間経過してから、上記の各運転モードの判定結果にしたがって運転モードが設定される。

図４は、運転モードに対する各機器の制御の優先度を示した表である。

コントロールユニット８は、上記の運転モードの設定制御において設定された運転モードに応じて、各機器（圧縮機１１、凝縮器ファン１３、膨張弁１４、庫内ファン１６）の優先度が設定される。

例えば図４に示すように、運転モード１（安定運転）であると設定された場合には、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内ファン１６の優先度を１、膨張弁１４の優先度を２、圧縮機１１の優先度を３、凝縮器ファン１３の優先度を４に設定する。
運転モード２（温度バラツキ大）であると設定された場合には、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの膨張弁１４の優先度を１、庫内ファン１６の優先度を２、圧縮機１１の優先度を３、凝縮器ファン１３の優先度を４に設定する。
運転モード３（能力不足）あるいは運転モード４（能力過剰）であると設定された場合には、圧縮機１１の優先度を１、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの膨張弁１４の優先度を２、庫内ファン１６の優先度を３、凝縮器ファン１３の優先度を４に設定する。

図５は、優先度に対する優先度補正割合を示すマップの一例である。
コントロールユニット８は、上記の各機器（圧縮機１１、凝縮器ファン１３、膨張弁１４、庫内ファン１６）の優先度に基づいて図５に示すようなマップから優先度補正割合を読み出し、各機器の出力演算値（制御値）の増減値に対して優先度補正割合を積算して補正し、この優先度補正割合を積算して補正した値によって現在の各機器の出力演算値を増減し、各機器の最終的な出力演算値（出力命令値）とする。

図５に示すように、室外機２の圧縮機１１については、優先度１の場合には優先度補正割合が１００％、優先度が２の場合には８０％、優先度が３の場合には６０％、優先度が４の場合には４０％に設定される。

室外機２の凝縮器ファン１３については、優先度１の場合には優先度補正割合が１００％、優先度が２の場合には１００％、優先度が３の場合には９０％、優先度が４の場合には８０％に設定される。

各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの膨張弁１４については、優先度１の場合には優先度補正割合が１００％、優先度が２の場合には９０％、優先度が３の場合には８０％、優先度が４の場合には７０％に設定される。

各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内ファン１６については、優先度１の場合には優先度補正割合が１００％、優先度が２の場合には９０％、優先度が３の場合には７０％、優先度が４の場合には６０％に設定される。

このように、優先度に基づいて夫々の制御値の増減値を補正することで、各制御値が優先度の順番に応じて優先して変化することになる。

運転モード１であるときには、庫内温度が設定温度に近い範囲で安定しているため、制御値を大きく変化する必要がない。庫内ファン１６は、庫内温度に対してすぐに影響を及ぼすものの回転数が変化しても庫内温度が大きく変化し難いので、庫内ファン１６の制御を最も優先することで小さい温度範囲で精度よくかつ迅速に制御することができ、安定運転を維持させることができる。

庫内ファン１６の制御の次に、膨張弁１４の制御を優先することで、ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃ毎に温度制御が行われ、他のショーケース３ａ、３ｂ、３ｃへの影響を及ぼさずに、当該膨張弁１４を備えたショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの温度制御が行われる。したがって、例えば各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの設定温度を同一にした場合に、庫内ファン１６の制御によって庫内温度差が解消されない場合に、効率的に庫内温度差を低減させることができる。

次に、室外機２の圧縮機１１の回転数の制御を優先するが、これは運転モード１の場合には室外機２の能力が過剰や不足ではないので、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内ファン１６及び膨張弁１４の制御よりも圧縮機１１の回転数制御を優先する必要性が低いためである。

庫内ファン１６、膨張弁１４、圧縮機１１、凝縮器ファン１３の各制御のうち、凝縮器ファン１３の制御は最も優先度が低いが、これは凝縮器ファン１３の回転数を変更制御しても、庫内温度に最も遅れて影響することから、迅速に制御する必要がないためである。凝縮器ファン１３については、いずれの運転モードにおいても最も優先度が低い。

運転モード２（温度バラツキ大）であると判定された場合には、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの膨張弁１４、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内ファン１６、圧縮機１１、凝縮器ファン１３の順番に優先度が設定される。運転モード２では、運転モード１と比較して、各膨張弁１４の優先度よりも庫内ファン１６の優先度が低く設定される点が異なる。運転モード２では、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度のバラツキが大きいので、庫内ファン１６の制御よりも膨張弁１４の制御を優先して、迅速に庫内温度の大きなバラツキを解消してから、庫内ファン１６によって細かく温度制御を行う。なお、運転モード２では、運転モード１と同様に室外機２の能力が過剰や不足ではないので、庫内ファン１６、膨張弁１４の制御の優先度よりも、圧縮機１１、凝縮器ファン１３の優先度が低く設定される。

運転モード３（能力不足）であると判定された場合には、圧縮機１１、膨張弁１４、庫内ファン１６、凝縮器ファン１３の順番に優先度が高く設定される。即ち、庫内ファン１６、膨張弁１４、圧縮機１１、凝縮器ファン１３の各制御のうち、圧縮機１１の制御が優先して実行される。運転モード３では、室外機２の能力が不足しているので、圧縮機１１の回転数を上昇させるよう優先して制御することで、迅速に室外機２の能力不足を解消し、全てのショーケース３ａ、３ｂ、３ｃにおいて迅速に庫内温度を効果的に制御することができる。そして、室外機２の能力不足の解消を優先的に行ってから、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの膨張弁１４の制御を行って庫内温度の大きなバラツキを迅速に解消し、その後に庫内ファン１６による精密な庫内温度の制御が行われる。

また、運転モード４（能力過剰）であると判定された場合には、運転モード３と同様に、圧縮機１１、膨張弁１４、庫内ファン１６、凝縮器ファン１３の順番に優先度が設定される。運転モード４では、室外機２の能力が過剰であるので、圧縮機１１の回転数を低下させる制御を優先することで、迅速に室外機２の能力過剰を解消して、圧縮機１１の作動エネルギーを節約することができる。

図６は、運転モード１に設定された際の各機器の制御値の推移例を示すタイムチャートである。図６において、太線が最終的な制御値（出力演算値）を示す。
図６に示すように、冷却システム１の運転開始後に、運転モードが１に判定されたとき（図６中のａ）から、膨張弁１４及び庫内ファン１６は作動するが、例えば設定温度に対し庫内温度がわずかに上昇した場合に、始めに優先度の高い庫内ファン１６から制御値が変化（上昇）する。このとき庫内ファン１６より優先度の低い膨張弁は制御値の変化がない（あるいは少ない）（図６中のｂ）。そして、庫内温度と設定温度との差が０になると、以降は庫内ファン１６の制御値はちょうど安定したところを維持する（図６中のｃ）。この間、運転モードの判定結果は１に維持されているものとする。膨張弁１４については、制御値の変更がない状態のまま庫内温度と設定温度との差が０になったことで、以降の膨張弁１４の増減制御はない。なお、圧縮機１１及び凝縮器ファン１３については膨張弁１４及び庫内ファン１６よりも優先度は低いため、制御値に変更はない。このように、運転モード１の場合には、庫内温度等の変化に伴って膨張弁１４の制御値が変化する前に、優先度の高い庫内ファン１６の制御値が変化する。

以上のように、本実施形態では、冷却システム１の運転時に、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃの庫内温度と設定温度とに基づいて、安定運転状態である運転モード１、庫内温度のバラツキが大きい運転モード２、室外機２の能力不足状態である運転モード３、室外機２の能力過剰状態である運転モード４であるかを判定し、これらのいずれかの運転モードに設定する。そして、設定された運転モードに応じて、庫内ファン１６、膨張弁１４、圧縮機１１、凝縮器ファン１３の各制御の優先度が設定される。これにより、優先度の高い制御が優先して実行されるので、運転モードに応じて必要かつ適切な制御が優先して行われる。

圧縮機１１による冷媒の供給量が過不足状態である運転モード３または運転モード４であることを判定した場合には、膨張弁１４の開度制御よりも圧縮機１１の運転制御を優先するので、圧縮機１１による冷媒の供給量の過不足状態を迅速に解消させることができる。一方、圧縮機１１による冷媒の供給量が適正状態である運転モード１または運転モード２であることを判定した場合には、圧縮機１１の運転制御よりも膨張弁１４の開度制御を優先するので、圧縮機１１の運転制御による影響を回避しつつ、優先して各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃ、・・・の庫内温度の制御を個別に行い、庫内温度の制御を迅速に行うことができる。

更に、圧縮機１１による冷媒の供給量が適正状態であることを判定した際に、庫内温度と設定庫内温度との差が所定値以上である運転モード２であることを判定した場合には、庫内ファン１６の送風量制御よりも膨張弁１４の開度制御を優先するので、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃ、・・・の庫内温度を効果的に制御することができる。一方、冷却対象の温度と設定庫内温度との差が所定値未満である運転モード１であることを判定した場合には、膨張弁１４の開度制御よりも庫内ファン１６の送風量制御を優先するので、庫内温度を迅速にかつ細かく制御することができる。

このように、本実施形態では、運転モードに基づいて優先制御を実施することで、庫内温度を迅速にかつ安定して制御させるとともに、効率的に圧縮機１１を運転させることができる。

更に、１つの室外機２に対して複数のショーケース３ａ、３ｂ、３ｃ、・・・を有する冷却システム１では、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃ、・・・の庫内温度状態に応じて、各ショーケース３ａ、３ｂ、３ｃ、・・・の温度制御及び室外機２の制御を適切に行うことができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定するものではない。例えば上記の実施形態では、１つの室外機２に対して３台のショーケース３ａ、３ｂ、３ｃを有する冷却システム１に本発明を適用しているが、１つの室外機に対してその他の複数個や１台のショーケースを有する冷却システムに対しても本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、運転モードに応じて、庫内ファン１６、膨張弁１４、圧縮機１１、凝縮器ファン１３の優先度を変更するが、少なくとも膨張弁１４と圧縮機１１の優先度を変更すればよい。

また、上記実施形態の冷却システム１は、冷却対象がショーケースであるが、その他の冷却対象であってもよい。

１ 冷却システム
３ａ、３ｂ、３ｃ ショーケース
６ 冷媒配管（冷媒循環路）
６ａ、６ｂ、６ｃ 分流路
８ コントロールユニット（運転状態判定部、優先度変更部）
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器
１４ 膨張弁
１５ 蒸発器
１６ 庫内ファン（送風機）
２０ 庫内温度センサ（温度検出部）
２２ 圧力センサ（低圧検出部）
２３ 庫内温度設定部（温度設定部）
３１ 膨張弁制御部
３２ 庫内ファン制御部（送風機制御部）
３３ 圧縮機制御部

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮して吐出する吐出量調整可能な圧縮機と、
   前記圧縮機によって圧縮された冷媒を放熱させる凝縮器と、
   前記凝縮器によって放熱された冷媒を膨張させる開度調整可能な膨張弁と、
   前記膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させて冷却対象と熱交換する蒸発器と、
   前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張弁、前記蒸発器を順番に介装し、冷媒を循環させる冷媒循環路と、を備えた冷却システムであって、
   前記冷却対象の温度を検出する温度検出部と、
   前記冷却対象の設定温度を設定する温度設定部と、
   前記冷却対象の温度と前記設定温度とに基づいて前記膨張弁の開度制御をする膨張弁制御部と、
   前記圧縮機の吸入側の前記冷媒の圧力を検出する低圧検出部と、
   前記吸入側の前記冷媒の圧力に基づいて前記圧縮機の運転制御をする圧縮機制御部と、
   前記冷却システムの運転状態を判定する運転状態判定部と、
   前記冷却システムの運転状態に基づいて、前記膨張弁の開度制御と前記圧縮機の運転制御との優先度を変更する優先度変更部と、
   を備えたことを特徴とする冷却システム。
2. 前記優先度変更部は、前記運転状態判定部により前記圧縮機による冷媒の供給量が過不足状態であることを判定した場合には、前記膨張弁の開度制御よりも前記圧縮機の運転制御を優先する一方、前記圧縮機による冷媒の供給量が適正状態であることを判定した場合には、前記圧縮機の運転制御よりも前記膨張弁の開度制御を優先することを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記蒸発器において前記冷媒と熱交換する空気を前記冷却対象に供給し送風量を調整可能な送風機と、
   前記冷却対象の温度と前記設定温度とに基づいて、前記送風機の送風量制御をする送風機制御部と、
   を備え、
   前記優先度変更部は、前記冷却システムの運転状態に基づいて、前記膨張弁の開度制御、前記圧縮機の運転制御及び前記送風機の送風量制御をすることを特徴とする請求項２に記載の冷却システム。
4. 前記優先度変更部は、前記運転状態判定部により前記圧縮機による冷媒の供給量が適正状態であることを判定した場合には、前記圧縮機の運転制御よりも前記膨張弁の開度制御及び前記送風機の送風量制御を優先することを特徴とする請求項３に記載の冷却システム。
5. 前記冷媒循環路は、前記凝縮器と前記圧縮機との間で並列に複数の分流路を有し、当該分流路には、前記膨張弁及び前記蒸発器が夫々設けられ、
   複数の前記冷却対象に対して前記分流路、前記温度検出部及び前記温度設定部が夫々備えられ、
   前記膨張弁制御部は、前記冷却対象毎に、当該冷却対象の温度及び前記設定温度に基づいて、当該冷却対象に対応する前記膨張弁の開度を制御する請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却システム。
6. 前記温度設定部は、前記運転状態判定部により前記圧縮機による冷媒の供給量が適正状態であることを判定した際に、複数の前記冷却対象における前記冷却対象の温度と前記設定温度との温度差の最大値と最小値との差が所定値以上である場合には、前記送風機の送風量制御よりも前記膨張弁の開度制御を優先する一方、前記温度差の最大値と最小値との差が前記所定値未満である場合には、前記膨張弁の開度制御よりも前記送風機の送風量制御を優先することを特徴とする請求項５に記載の冷却システム。
7. 前記蒸発器はショーケースに設けられ、当該ショーケースの内部を前記冷却対象とすることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却システム。

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