JP4237023B2 - ショーケースの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗に設置されるショーケースの制御装置に関するものである。

従来よりスーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗には冷蔵或いは冷凍用のショーケースが設置され、冷蔵・冷凍食品等の商品を陳列販売している。また、係るショーケースでは外気のエンタルピにより熱影響を受けるため、エンタルピに応じて庫内温度の設定値を変更する技術も提案されている（特許文献１参照）。
特開平６−１０９３５０号公報

ところで、オープンショーケースや透明ガラス式のショーケースは、貯蔵室内部が外部から視認可能であり、そのため、通常の家庭用・業務用冷蔵庫の場合に比較して、外部からの輻射熱の影響を強く受けるようになる。一方で、係るショーケースの実際の温度制御は、蒸発器と熱交換した冷気を送風機により貯蔵室に吐出することで冷却を行うものであるが、この場合の温度制御は、貯蔵室に吐出される冷気（吐出冷気）の実際の温度と、当該吐出冷気の設定温度とに基づいて制御装置により実行されていた。

即ち、制御装置は、貯蔵室への吐出冷気の温度が設定温度より高い場合には蒸発器への冷媒供給を制御する弁を開放し、或いは、冷媒回路の圧縮機を運転し、蒸発器による冷却運転を実行する。そして、吐出冷気の温度が設定温度に達した場合には、前記弁を閉じ、或いは、圧縮機を停止させて蒸発器による冷却運転を停止する。そして、例えば所定のディファレンシャル幅を存した上限値に吐出冷気の温度が上昇した場合、再び蒸発器による冷却運転を再開（弁：開或いは圧縮機：起動）するものであった。

即ち、係るショーケースでは貯蔵室に陳列された商品の実際の温度に基づいて蒸発器による冷却が制御されているものではない。そこに加えて、商品は外部から直接輻射熱を受けることになるため、吐出冷気の温度とその設定温度に基づく温度制御では、的確且つ効率的に商品の冷却を行うことが極めて困難となる問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、外部から内部を視認可能なショーケースに陳列された商品の温度を的確且つ効率的に制御することを目的とする。

本発明の制御装置は、外部から内部を視認可能な貯蔵室を備え、蒸発器と熱交換した冷気を貯蔵室に吐出し、貯蔵室内に陳列された商品を冷却するショーケースにおいて、貯蔵室に吐出される吐出冷気の温度と当該吐出冷気の設定温度とに基づいて蒸発器による冷却運転を制御すると共に、ショーケースの外部環境のエンタルピに基づき、当該エンタルピが低下した場合は設定温度を上昇させ、且つ、エンタルピの変化に対する設定温度の変化の傾きを、開店時には閉店時より大きくすることを特徴とする。

請求項２の発明のショーケースの制御装置は、上記発明において閉店時には設定温度を高くなる方向に切り換えることを特徴とする。

本発明によれば、ショーケースの外部環境のエンタルピに基づき、当該エンタルピが低下した場合に、吐出冷気の設定温度を上昇させるので、外部環境のエンタルピが低く、外部からの輻射熱による影響、即ち、貯蔵室内の陳列商品の温度上昇が小さくなる状況において、商品の過冷却の防止と省エネ化を実現することができるようになる。

特に、エンタルピの変化に対する設定温度の変化の傾きを、開店時には閉店時よりも大きくするので、外部からの輻射熱の影響を受け易い開店時において迅速な設定温度の上昇を実現でき、商品温度の安定化と冷却運転の効率化が図れるものである。

更に、これに加えて閉店時には設定温度を高くなる方向に切り換えるようにすれば、特にオープンショーケースにおいて商品温度を維持しながら更なる省エネ化を図ることが可能となる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

図１は本発明を適用する一実施例としての低温ショーケース１の縦断側面図、図２は低温ショーケース１が据え付けられたスーパーマーケットの冷却システムＲＳの配管構成を説明する図、図３は同冷却システムＲＳの制御ブロック図である。

実施例の低温ショーケース１は縦型オープンショーケースであり、断面略コ字状の断熱壁３２と、据え付け現場においてこの断熱壁３２の両側に取り付けられる側板（図示せず）とから構成されている。断熱壁３２の内側にはそれぞれ間隔を存して外層仕切板３４と内層仕切板３６が取り付けられており、断熱壁３２と外層仕切板３４間が外層ダクト３７、内外層仕切板３６、３４間が内層ダクト３８とされ、内層仕切板３６の内側が貯蔵室３９（庫内）とされている。

この貯蔵室３９内には商品陳列用の複数段の棚４１・・が架設されると共に、各棚４１・・の下面前部と貯蔵室３９の天井部、及び、庇５０内には蛍光灯（照明）４０・・が取り付けられている。貯蔵室３９の底部にはデックパン４２が取り付けられ、このデックパン４２の下方は前記両ダクト３７、３８に連通した底部ダクト４３とされている。そして、この底部ダクト４３内には送風機４５を内蔵したファンケース４４が設置される。また、貯蔵室３９の背方に位置する内層ダクト３８内の下部には蒸発器４６が縦設されている。

貯蔵室３９の前面開口部５１の上縁には外層吐出口５２と内層吐出口５３が前後に並設されており、外層吐出口５２は外層ダクト３７に内層吐出口５３は内層ダクト３８にそれぞれ連通している。また、開口部５１の下縁には吸込口５４が形成され、前記底部ダクト４３に連通している。

そして、前記ファンケース４４内の送風機４５が運転されると、底部ダクト４３内の空気は後方の内外層ダクト３７、３８に向けて吹き出され、外層ダクト３７においてはそのまま吹き上げられると共に、内層ダクト３８においては蒸発器４６と熱交換した後吹き上げられ、開口部５１上縁の内外層吐出口５２、５３から、下縁の吸込口５４に向けてそれぞれ吹き出される。

これによって、貯蔵室３９の開口部５１には内側の冷気エアーカーテンとそれを保護する外側のエアーカーテンとが形成され、開口部５１からの外気の侵入が阻止若しくは抑制されると共に、内側の冷気エアーカーテンの一部が貯蔵室３９内に循環して貯蔵室３９内は冷却される。尚、閉店時にはこの開口部５１は図示しないナイトカバーにて塞がれることになる。

そして、これらの冷気などは吸込口５４から底部ダクト４３に帰還し、送風機４５に再び吸い込まれることになる。また、蒸発器４６には霜取りヒータ６７が取り付けられており、発熱して蒸発器４６の着霜を融解するものである。

次に、図２において、１ａ・・で示すのは青果（商品）を収納陳列する低温ショーケース（青果用冷蔵ケース）であり、三台並設されている。また、１ｂ・・・で示すのは鮮魚（商品）を収納陳列する低温ショーケース（鮮魚用氷温ケース）であり、五台並設されている。

各低温ショーケース１ａ・・、１ｂ・・・はスーパーマーケットの店内の壁面に沿って図２に示す如く据え付けられる。一方、１１、１２は店外に構成された機械室１３内に設置（別置）された別置型の冷蔵用冷凍機及び氷温用冷凍機であり、これら低温ショーケース１ａ・・・、１ｂ・・・及び冷凍機１１、１２によって本発明の冷却システムＲＳが構成される。

各冷凍機１１、１２は図示しない圧縮機や凝縮器によりそれぞれ構成されており、低温ショーケース１ａ（冷蔵ケース）・・の蒸発器４６・・の入口側はそれぞれ電磁弁１４及び膨張弁１６を介して冷蔵用冷凍機１１の液冷媒配管１７に並列接続されると共に、蒸発器４６の出口側はそれぞれ冷蔵用冷凍機１１のガス冷媒配管１８に並列接続されている。

また、低温ショーケース１ｂ（氷温ケース）・・・の蒸発器４６・・・の入口側はそれぞれ電磁弁１９及び膨張弁２１を介して氷温用冷凍機１２の液冷媒配管２２に並列接続されると共に、蒸発器４６の出口側はそれぞれ氷温用冷凍機１２のガス冷媒配管２３に並列接続されている。これによって冷却システムＲＳの冷媒回路が構成される。

各低温ショーケース１ａ、１ｂのコントローラ（制御装置）１５は、貯蔵室３９内に吹き出される冷気の温度（実際には蒸発器４６と熱交換して内層ダクト３８内を上昇し、内層吐出口５３から吐出される直前の吐出冷気の温度。内層ダクト３８内に設けられた温度センサ６３にて検出される。）に基づいて電磁弁１４、１９を開閉制御し、蒸発器４６に冷媒を供給して貯蔵室３９内を冷却する（蒸発器４６による冷却運転）。即ち、吐出冷気の設定温度の上下に上限温度と下限温度を設定（ディファレンシャルを設定）し、上限温度にて電磁弁１４、１９を開き、下限温度にて閉じるＯＮ−ＯＦＦ制御を実行する（ＯＦＦで蒸発器４６による冷却運転の停止）。

これにより、平均として貯蔵室３９（庫内）の温度を目標値に近付けるものであるが、低温ショーケース１ａ、１ｂは前面開口部５１にて外部から貯蔵室３９内が視認可能なオープンショーケースであるので、棚４１上の商品は外部から輻射熱を受ける。従って、低温ショーケース１ａ、１ｂが設置された外部環境（店内）のエンタルピによって実際の棚４１上の商品の温度は変動する。

一方、各冷凍機１１、１２の圧縮機は何れかの電磁弁１４、１９が開いている場合には運転されるが、全ての低温ショーケース１ａ・・、或いは、１ｂ・・において電磁弁１４或いは１９が閉じられた場合には、停止される。この場合、具体的には冷媒回路の低圧側圧力設定値を用い、各冷凍機１１、１２の制御装置は、全ての電磁弁１４或いは１９が閉じられたことで冷媒回路の低圧側の圧力がこの低圧側圧力設定値に低下した場合に圧縮機を停止する。そして、何れかの低温ショーケース１ａ或いは１ｂの電磁弁１４或いは１９が開放され、低圧側の圧力が低圧側圧力設定値より高くなれば（この場合には所定のヒステリシスが設けられる）、再び圧縮機を起動することになる。

尚、係る制御の他、圧縮機等を内蔵した所謂内蔵型のショーケースでは、圧縮機を吐出冷気温度と設定温度によって直接ＯＮ−ＯＦＦすることになる。

次に、図３を用いて本発明に係る冷却システムＲＳの集中コントローラ１０の動作について説明する。集中コントローラ１０は汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、各低温ショーケース１ａ、１ｂのコントローラ１５・・とデータ通信可能に接続されている。尚、本発明における制御装置はこれら各コントローラ１０、１５にて構築される。

集中コントローラ１０には各低温ショーケース１ａ、１ｂから当該ショーケースの周囲の外気温度と各低温ショーケース１ａ、１ｂの蛍光灯４０のＯＮ−ＯＦＦを行う照明スイッチの切換信号が入力される。また、集中コントローラ１０からは各低温ショーケース１ａ、１ｂに前記吐出冷気の設定温度のデータが出力される。集中コントローラ１０は各低温ショーケース１ａ、１ｂから入力された外気温度から各低温ショーケース１ａ、１ｂの外部環境のエンタルピ（店内）を算出する。この場合は湿度を一定として外気温度からエンタルピを算出するが、各低温ショーケース１ａ、１ｂに外部の湿度を検出する湿度センサを取り付けられる場合には、当該湿度センサによる外気湿度と前記外気温度からエンタルピを算出することになる。

ここで、図４に係る外部のエンタルピと貯蔵室３９内の商品の温度（品温）の関係を示す。但し、吐出冷気の設定温度は一定である。前述の如く低温ショーケース１ａ、１ｂは前面開口部５１にて外部から内部が視認可能に開放したオープンショーケースであるため、棚４１上の商品は外部からの輻射熱の影響を受ける。この場合のエンタルピと商品の温度、即ち品温との関係は下記式（１）の近似式の如き関係となる。
ｙ＝Ａｘ＋Ｂ ・・・・（１）
但し、ｙは品温、ｘはエンタルピ、Ａ、Ｂは定数。

今、外気温度２５℃、湿度は６０％の場合のエンタルピ１３の場合の品温を基準とし、その状態から外気温度が例えば２０℃に低下してエンタルピが１０に下がった場合、品温は３Ａ低下することになる。即ち、設定温度を一定として吐出冷気の温度を制御しても、エンタルピが低下すると品温も低下する（逆に、エンタルピが上昇すると品温も上昇する）。

次に、図５は吐出冷気の設定温度（設定値）と商品の温度（品温）の関係を示す。但し、エンタルピは外気温度２５℃、湿度６０％で一定である。この場合の設定温度（設定値）と商品の温度（品温）の関係は下記式（２）の近似式の如き関係となる。
Ｙ＝ＣＴ＋Ｄ ・・・・（２）
但し、Ｙは品温、Ｔは吐出冷気の設定温度（設定値）、Ｃ、Ｄは定数。図中の破線は外気温度が２０℃に低下した場合を示しており、式で表すと式（３）となる。
Ｙ＝ＣＴ＋Ｄ−Ｚ ・・・・（３）

従って、品温を一定に保つためには設定温度Ｘを３Ａだけ上げる方向の補正を行う必要があることが分かる。集中コントローラ１０は各低温ショーケース１ａ、１ｂのコントローラ１５・・から入力された外気温度に基づいてエンタルピを算出し、このエンタルピから上記設定温度の補正値を演算する。そして、各コントローラ１５・・に送信する。低温ショーケース１ａ、１ｂのコントローラ１５は集中コントローラ１５から受信した補正値に基づき、吐出冷気の設定温度を補正（上記実施例では３Ａだけ上昇させる）して制御を実行する。このとき、前記上限温度及び下限温度も自動的にスライド変更される。

このように、低温ショーケース１ａ、１ｂの外部環境のエンタルピに基づき、当該エンタルピが低下した場合に、吐出冷気の設定温度を上昇させれば、外部環境のエンタルピが低く、外部からの輻射熱による影響、即ち、貯蔵室３９内の陳列商品の温度上昇が無視若しくは小さくなる状況において、吐出冷気の設定温度を上昇させて実際の商品の温度低下による過冷却を防止しながら、冷凍機１１、１２の消費電力を削減し、省エネ化を実現することができるようになる。

尚、集中コントローラ１０は各低温ショーケース１ａ、１ｂからの照明スイッチの切換信号に基づき、現在開店中（照明スイッチＯＮ）か閉店中（照明スイッチＯＦＦ）かを判断し、開店している場合の図４の傾きＡを閉店中のものより大きくする。これにより、開店時には閉店時よりも吐出冷気の設定温度は早く上昇されるようになる。これは、閉店時にはナイトカバーが閉じられるなど、外部からの輻射熱の影響が少なくなるためである。

また、集中コントローラ１０は上記の制御に加えて、照明スイッチの切換信号に基づき、所謂ナイトセットバック制御を実行する。このナイトセットバック制御で集中コントローラ１０は、照明スイッチがＯＦＦしている閉店中における吐出冷気の設定温度を、照明スイッチがＯＮしている開店中の設定温度より所定温度（例えば４ｄｅｇ）上昇する方向で切換補正する。実施例の如きオープンショーケースでは、上述の如く閉店中にはナイトカバーが閉じられるために前面開口部５１からの外気侵入も少なくなるので、設定温度を上げても商品の温度を維持できる。それに加えて、設定温度を上げることにより、消費電力の削減も図ることができるようになるものである。

また、実施例では図４、図５の関係式に基づいて吐出冷気の設定温度を補正するようにしたが、それに限らず、エンタルピが或る値、例えば冷蔵用の上記低温ショーケース１ａでは外気温度Ｘ１のときのエンタルピまで低下した場合に設定温度を上昇（例えば１ｄｅｇ等）させるようにしてもよい。

その場合には、閉店時における或る値は開店時におけるものよりも低く、例えば上記Ｘ１よりも低い外気温度Ｘ２のときのエンタルピとすると良い。そして、その場合も上記ナイトセットバック制御も実行される。従って、開店中に外気温度がＸ１まで低下したら設定温度を１ｄｅｇ上げるが、その外部環境のまま閉店した場合には、ナイトセットバック制御により設定温度を更に４ｄｅｇ上昇する。また、開店中には外気温度がＸ１まで下がらず、その外部環境のまま閉店した場合には、先ずナイトセットバック制御により設定温度は４ｄｅｇ上昇される。そして、その閉店中に外気温度がＸ２まで低下したら、設定温度は更に１ｄｅｇ上昇されることになる。

本発明を適用した冷却システムを構成する低温ショーケースの一実施例の縦断側面図である。 図１の低温ショーケースが据え付けられたスーパーマーケットの配管構成を説明する図である。 本発明を適用した冷却システムの制御ブロック図である。 集中コントローラによる吐出冷気の設定温度の補正動作を説明する図である。 同じく集中コントローラによる吐出冷気の設定温度の補正動作を説明する図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ 低温ショーケース
１０ 集中コントローラ
１１、１２ 冷凍機
１５ コントローラ
３９ 貯蔵室
４６ 蒸発器

Claims (2)

1. 外部から内部を視認可能な貯蔵室を備え、蒸発器と熱交換した冷気を前記貯蔵室に吐出し、当該貯蔵室に陳列された商品を冷却するショーケースにおいて、
   前記貯蔵室に吐出される吐出冷気の温度と当該吐出冷気の設定温度とに基づいて前記蒸発器による冷却運転を制御すると共に、
   前記ショーケースの外部環境のエンタルピに基づき、当該エンタルピが低下した場合は前記設定温度を上昇させ、且つ、エンタルピの変化に対する前記設定温度の変化の傾きを、開店時には閉店時より大きくすることを特徴とするショーケースの制御装置。
2. 閉店時には前記設定温度を高くなる方向に切り換えることを特徴とする請求項１のショーケースの制御装置。

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