JP5537788B2 - 氷蓄熱システム - Google Patents

Description

本発明は、氷蓄熱槽を備え、この氷蓄熱槽の氷蓄熱を利用した氷蓄熱運転を行う氷蓄熱システムに関する。

従来、冷凍機に冷媒管を介して、例えば低温用ショーケースやプレハブ低温庫などの複数の負荷設備を並列に接続した冷却システムが知られている。また、近年では、冷却システムにおいて、氷蓄熱槽を備え、この氷蓄熱槽の氷蓄熱を利用して負荷設備の氷蓄熱運転を可能にした氷蓄熱システムも知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種の氷蓄熱システムでは、電力使用量が少ない夜間等に氷蓄熱槽の製氷を行い、電力使用量が多く、圧縮機等の機器に負荷がかかる昼間等に氷蓄熱槽の氷蓄熱を用いて、冷却システムの冷凍機で凝縮された冷媒の過冷却を行い、このような運転により、一日の電力使用量の平準化が図られている（例えば、特許文献２参照）。
また、上記冷却システムにおいては、冷凍機に容量可変型の圧縮機を備え、当該圧縮機の低圧側（吸込側）の圧力（以下、「低圧圧力」と言う）が、予め設定した低圧圧力の設定値（以下、「低圧設定値」と言う）となるように圧縮機の容量を制御することで、省エネルギー化を図っているものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開平１０−１２２６０８号公報 特開２００２−３０３４５８号公報 特開２０００−２３０７５３号公報

したがって、従来の氷蓄熱システムにおいては、従来の冷却システムで実施されているように、圧縮機の低圧圧力を適宜に設定して圧縮機を制御することで、更なる省エネルギー化が期待できる。
ところで、スーパーマーケット等の店舗の低温ショーケースでは、一般に、店舗が閉店する夜間に冷凍負荷が小さくなるため、このような店舗の冷却システムでは夜間に低圧設定値を高めて冷却能力を低下させ消費電力を抑制することになる。
しかしながら、このように冷却能力が夜間に低下されてしまうと消費電力の抑制効果は得られるものの、氷蓄熱システムにおいては、氷蓄熱槽で製氷するための冷凍機の余剰能力が得られなくなり氷が蓄積できない、という問題が生じる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、消費電力の抑制と蓄熱利用との均衡を図ることができる氷蓄熱システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、冷凍機に冷媒管を介して複数の負荷設備を並列に接続した冷却システムと、前記冷凍機の余剰能力で製氷を行う氷蓄熱装置と、を有する氷蓄熱システムにおいて、前記氷蓄熱装置は、前記冷凍機からの冷媒と熱交換したブラインをポンプで循環させて氷蓄熱槽内で製氷を行うブライン回路と、前記ブラインのブライン温度を検出するブライン温度検出手段と、を備え、複数の前記負荷設備のそれぞれに設けられ、各負荷設備の冷風の吐出温度を検出する冷風温度センサと、当該冷風温度センサにより検出される冷風の吐出温度と設定温度との偏差温度に応じて開閉され、各負荷設備の冷却を開始または停止させる電磁弁と、前記負荷設備の冷却状態を、前記冷風温度センサにより検出される冷風の吐出温度と設定温度との偏差温度、及び、前記電磁弁の開閉履歴に基づいて判定する冷却状態判定部と、前記冷却状態判定部により判定された前記負荷設備の冷却状態に応じて前記冷凍機の低圧設定値を設定し前記冷凍機に指示する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記負荷設備の冷却状態が目標の冷却状態に達しているときに前記氷蓄熱装置が製氷を開始した場合、前記氷蓄熱装置が製氷を終了するまで、前記氷蓄熱装置での製氷に要する余剰能力が得られる低圧設定値を設定すべく、前記ブライン温度が製氷可能な温度を示す目標温度よりも高い場合、氷が生成されるように前記低圧設定値を低め、前記ブライン温度が前記目標温度よりも低い場合、前記冷凍機の消費電力が低減されるように前記低圧設定値を高めて前記冷凍機に指示することを特徴とする。

また本発明は、上記蓄熱システムにおいて、前記氷蓄熱装置の周囲の温度を検出する外気温度検出手段を備え、前記制御装置は、前記外気温度検出手段により検出された周囲の温度に応じて前記目標温度または前記目標低圧設定値を可変することを特徴とする。

また本発明は、上記蓄熱システムにおいて、前記制御装置は、前記外気温度検出手段により検出される周囲の温度を一定時間ごとに取得し、該周囲の温度を取得するごとに、前記目標温度または前記目標低圧設定値を可変することを特徴とする。

また本発明は、上記蓄熱システムにおいて、前記制御装置は、前記負荷設備の冷却状態が目標の冷却状態のときに前記氷蓄熱装置が製氷を開始した場合には、前記氷蓄熱装置の製氷に要する余剰能力が得られる低圧設定値を設定し、前記負荷設備の冷却状態が目標の冷却状態に達していないときに前記氷蓄熱装置が製氷を開始した場合には、前記目標の冷却状態に達するように前記冷凍機の低圧設定値を設定することを特徴とする。

本発明によれば、氷蓄熱装置が製氷を開始した場合、当該氷蓄熱装置が製氷を終了するまでの間、氷蓄熱装置での製氷に要する余剰能力が得られる低圧設定値が設定される。これにより、冷却システムに低圧設定値を設定して消費電力の削減を図っているときであっても、氷蓄熱装置の製氷時には確実に氷が蓄積されることとなり、当該低圧設定値の設定による消費電力の抑制を実現しつつ氷蓄熱を充分に利用することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は本実施形態に係る氷蓄熱システム１の冷媒回路構成を模式的に示す図であり、図２は氷蓄熱システム１の構成を示すブロック図である。
氷蓄熱システム１は、冷却システムとしての冷蔵システム３及び冷凍システム５と、氷蓄熱ユニット（氷蓄熱装置）７と、統合コントローラ（制御装置）９とを備えている。
冷蔵システム３は、インバータ圧縮機等の能力可変型の圧縮機１１、凝縮器１２、送風機１３等を収納した一つの冷蔵用の冷凍機ユニット１５を備え、この冷凍機ユニット１５には、第一の冷媒管１７ａ、１７ｂが接続されている。第一の冷媒管１７ａは液管を構成し、第一の冷媒管１７ｂはガス管を構成している。これら第一の冷媒管１７ａ、１７ｂには複数の膨張弁２１、電磁弁７６（図２）、及び、負荷設備としての冷蔵ショーケース１９が並列に接続されている。

電磁弁７６は、その開閉によって、冷蔵ショーケース１９の蒸発器への冷媒の供給を制御し、当該冷蔵ショーケース１９の冷風の吐出温度を調整するものである。
すなわち、冷蔵ショーケース１９のそれぞれは、図２に示すように、冷風の吐出温度を検出する冷風温度センサ７３及びコントローラ６１を備え、コントローラ６１は、冷風温度センサ７３により検出される冷風の吐出温度と設定温度との偏差温度に応じて電磁弁７６を開閉制御する。
具体的には、設定温度よりも高い温度に設定された上限温度に吐出温度が達した場合に電磁弁７６を開いて冷蔵ショーケース１９内の冷却を開始し、吐出温度が設定温度を下回った場合に電磁弁７６を閉じて冷却を止め、かかる制御により、冷風の吐出温度を設定温度に近づける。なお、電磁弁７６を開く温度を設定温度よりも高い温度に設定しているのは電磁弁７６の開閉を同一温度に設定したときに発生し得るチャタリングを回避するためである。

図１に戻り、冷凍システム５は、圧縮機３１、凝縮器３２、送風機３３等を収納した一つの冷凍用の冷凍機ユニット３５を備え、この冷凍機ユニット３５には第二の冷媒管３７ａ、３７ｂが接続されている。第二の冷媒管３７ａは液管を構成し、第二の冷媒管３７ｂはガス管を構成している。これら第二の冷媒管３７ａ、３７ｂには複数の膨張弁４３、電磁弁７６（図２）、及び、負荷設備としての冷凍ショーケース３９、４１が並列に接続されている。
冷凍ショーケース３９、４１は、冷蔵ショーケース１９と同様に、図２に示すように、それぞれ冷風温度センサ７５及びコントローラ６５，６７を備え、コントローラ６５、６７は、冷風温度センサ７５により検出される冷風の吐出温度と設定温度との偏差温度に応じて電磁弁７６を開閉制御し、冷風の吐出温度が設定温度に近づけている。
なお、冷蔵システム３及び冷凍システム５には、低温ショーケースに限らず、例えばプレハブ低温庫などの他の負荷設備を設けてもよい。

氷蓄熱ユニット７は、図１に示すように、氷蓄熱槽４５と、蓄熱用熱交換機４７と、第一の放冷用熱交換機４９と、第二の放冷用熱交換機５１とを備えている。氷蓄熱槽４５には、ブライン配管４４、ブラインポンプ４６及び蓄熱用熱交換機４７を有するブライン回路４８が接続され、このブライン回路４８により氷蓄熱槽４５と蓄熱用熱交換機４７をブラインが循環する。また同様に、氷蓄熱槽４５には、ブラインポンプ４６によりブラインが循環される図示しないブライン配管を介して第一及び第二の放冷用熱交換機４９、５１も接続されている。
第一及び第二の放冷用熱交換機４９、５１は、冷凍機ユニット１５、３５で凝縮された冷媒を氷蓄熱槽４５の冷熱で更に冷やすものであり、第一の放冷用熱交換機４９が冷蔵システム３の第一の冷媒管（液管）１７ａに接続され、第二の放冷用熱交換機５１が冷凍システム５の第二の冷媒管（液管）３７ａに接続されている。
蓄熱用熱交換機４７は、図示を省略した三方弁や膨張弁などを介して、冷蔵システム３の第一の冷媒管（液管）１７ａに接続され、この第一の冷媒管１７ａの冷媒から冷熱を受け氷蓄熱槽４５に氷を生成する。

この氷蓄熱ユニット７においては、電力使用量が少ない夜間等には、冷蔵システム３が備える第一の冷媒管１７ａの冷媒が蓄熱用熱交換機４７を経由するように流路が切り換えられ、冷蔵ショーケース１９の冷却とともに、当該冷蔵システム３の余剰能力により氷蓄熱槽４５の製氷が行われる（製氷運転）。
また、電力使用量が多く、冷蔵システム３及び冷凍システム５のそれぞれの冷凍負荷が増える昼間等には、冷蔵システム３及び冷凍システム５のそれぞれの第一及び第二の冷媒管１７ａ、３７ａの冷媒が、それぞれ第一及び第二の放冷用熱交換機４９、５１を経由するように流路が切り換えられ、氷蓄熱槽４５の氷蓄熱を用いて冷媒の過冷却が行われる（解氷（放冷）運転）。

また氷蓄熱ユニット７は、図２に示すように、コントローラ７１と、外気温センサ８３と、ブライン温度センサ８５とを備え、製氷運転の開始及び終了時に、それぞれ製氷開始信号、製氷終了信号を統合コントローラ９に出力する。
外気温センサ８３は、氷蓄熱槽４５が建物の外に設置されている場合には外気温度を検出し、また、氷蓄熱槽４５が室内に設置されている場合には室内温度を検出するといったように、氷蓄熱槽４５が設置されている雰囲気の温度を検出する（以下の説明では外気温センサ８３は外気温度を検出するものとして説明する。）
ブライン温度センサ８５は、ブライン配管４４を流れるブラインの温度を検出するものである。
これら外気温センサ８３により検出された外気温度、及び、ブライン温度センサ８５により検出されたブライン温度は、コントローラ７１により統合コントローラ９に送信される。

統合コントローラ９は、冷蔵システム３の冷蔵ショーケース１９及び冷凍機ユニット１５と、冷凍システム５の冷凍ショーケース３９、４１及び冷凍機ユニット３５と、氷蓄熱ユニット７と通信線５３を介して通信可能に接続され、冷蔵システム３及び冷凍システム５の運転を制御するとともに、これら冷蔵システム３と冷凍システム５と氷蓄熱ユニット７とを連携運転させるものである。
具体的には、統合コントローラ９は、マイクロコンピューターや制御プログラムを格納する記憶装置、通信装置等を有して構成され、機能的には、図２に示すように、冷風温度取得部９０と、電磁弁開閉頻度取得部９１と、冷却状態判定部９２と、製氷開始・終了取得部９３と、ブライン温度取得部９４と、外気温度取得部９５と、ブライン目標温度設定部９６と、低圧設定部９７とを備えている。

冷風温度取得部９０は、冷蔵ショーケース１９及び冷凍ショーケース３９，４１のそれぞれの冷風の吐出温度を取得し、冷却状態判定部９２に出力する。
電磁弁開閉頻度取得部９１は、冷蔵ショーケース１９及び冷凍ショーケース３９，４１のそれぞれごとに所定時間における電磁弁７６の閉回数を計数し、冷却状態判定部９２に出力する。
冷却状態判定部９２は、冷蔵ショーケース１９及び冷凍ショーケース３９、４１の冷却状態（冷え具合）が目標状態に達しているか否かを判定し、判定結果を、低圧設定部９７に出力する。

具体的には、冷却状態判定部９２は、一定時間（例えば１０分間）が経過するたびに、各冷蔵ショーケース１９及び冷凍ショーケース３９、４１のそれぞれごとに冷風の吐出温度と設定温度との偏差温度を算出し、冷蔵システム３及び冷凍システム５ごとに偏差温度を合算する。この合算値は、値が小さいほど、その冷却システムの負荷設備は冷えている（設定温度に近い、或いは、下回っている）ことを示す。
したがって、冷却状態判定部９２は、冷蔵システム３及び冷凍システム５のそれぞれについて、合算値が所定値以下の場合には、冷却状態が目標状態に達していると判定する。

一方、上記合算値が所定値を超えている場合、その冷却システムの負荷設備は冷えていないことを示す。ただし、上述の通り、電磁弁７６の開閉制御によっても、冷風の吐出温度は可変されるため、電磁弁７６が開かれた履歴がある場合には、負荷設備が冷えたことにより電磁弁７６が開かれて吐出温度が高くなった状態に至っていると推定される。この場合には、吐出温度が高くとも負荷設備の温度は冷えた状態となっているから、低圧設定値を高めて冷却能力を下げても問題はない。
そこで、冷却状態判定部９２は、上記合算値が所定値を超えている場合であっても、所定時間（例えば１０分）以内に、電磁弁７６が１回以上開かれている場合には、その負荷設備は冷えているものと判断し、冷却状態が目標状態に達していると判定する。
また、上記合算値が所定値を超えている場合であって、所定時間（例えば１０分）以内に電磁弁７６が１回も開いていない場合には、その負荷設備は冷えていないことを示すため、冷却状態が目標状態に達していないと判定する。

製氷開始・終了取得部９３は、氷蓄熱槽４５での製氷開始／終了を氷蓄熱ユニット７から取得し低圧設定部９７に出力する。また、ブライン温度取得部９４は氷蓄熱ユニット７のブライン温度を取得し低圧設定部９７に出力する。
外気温度取得部９５は氷蓄熱ユニット７の外気温センサ８３から外気温度を取得し、ブライン目標温度設定部９６に出力する。

ブライン目標温度設定部９６は、外気温度に応じて製氷運転時のブライン温度の目標温度を設定し、低圧設定部９７に出力する。このブライン温度の目標温度は、氷蓄熱ユニット７において氷の生成が可能な温度（例えば−５℃）である。ただし、ブライン温度が低いほど氷が生成され易くなるが、その分、冷凍機ユニット１５に余分な冷却能力を強いることとなり消費電力の削減効果が得られなくなる。そこで、ブライン目標温度設定部９６では、上記目標温度に、氷の生成が可能なブライン温度の上限であるブライン上限温度が設定される。
ブライン上限温度は、氷蓄熱槽４５の周囲の雰囲気温度に応じて変動し、例えば雰囲気温度が低いほど氷蓄熱槽４５で氷ができやすくなるため、ブライン上限温度は高くなる。そこで、ブライン目標温度設定部９６では、ブライン上限温度に連動する目標温度を、外気温度取得部９５が取得した外気温度に応じて可変して、低圧設定部９７に出力する。このとき、外気温度の変動に追従して目標温度を可変すべく、ブライン目標温度設定部９６は、一定期間（例えば１分）ごとに外気温度を取得して目標温度を可変し、低圧設定部９７に出力する。

低圧設定部９７は、冷蔵システム３及び冷凍システム５のそれぞれの冷凍機ユニット１５、３５の低圧設定値を設定し、これらに指示するものである。
具体的には、低圧設定部９７は、上記冷却状態判定部９２によって判定された冷蔵システム３及び冷凍システム５の冷蔵ショーケース１９、冷凍ショーケース３９、４１の冷却状態に基づいて、目標冷却状態を維持するために必要かつ充分な低圧設定値を設定して指示する。
具体的には、冷蔵システム３を例にすると、冷蔵ショーケース１９の冷却状態が目標冷却状態に達している場合（充分に冷えている場合）、低圧設定部９７は、圧縮機１１が起動・停止（サーモンオン／オフ）する低圧設定値を上げることで、冷凍機ユニット１５の冷却能力を下げ消費電力を抑える。これとは逆に、冷蔵ショーケース１９の冷却状態が目標冷却状態に達していない場合（冷えていない場合）、低圧設定部９７は、圧縮機１１の低圧設定値を下げることで冷凍機ユニット１５の冷却能力を高め、冷却状態が目標冷却状態に達するように冷蔵ショーケース１９を冷却する。

また、低圧設定部９７は、氷蓄熱ユニット７の製氷開始信号を取得した場合、冷蔵システム３の低圧設定値については、製氷終了信号を取得するまで、氷蓄熱ユニット７で製氷に要する余剰能力を生じる低圧設定値を設定して指示している。

図３は、統合コントローラ９の制御動作を示すフローチャートである。
なお、以下の説明においては、氷蓄熱ユニット７の製氷時に冷熱を与える冷蔵システム３についてのみ説明することとし、氷蓄熱ユニット７の製氷にかかわらずに目標冷却状態を維持するように低圧設定値が設定される冷凍システム５については説明を省略する。

この図に示すように、統合コントローラ９は、冷却状態判定部９２によって、所定時間（図示例１０分）ごとに、冷蔵システム３の冷凍機ユニット１５に接続されている全ての冷蔵ショーケース１９の冷却状態（冷え具合）を判定（評価）する（ステップＳ１）。
この判定の結果、冷蔵ショーケース１９が冷えていないと判定した場合（ステップＳ１：冷えていないと判定）、冷蔵システム３の冷却状態が目標冷却状態に達するように冷却能力を高めるべく、低圧設定部９７は、冷凍機ユニット１５の低圧設定値を１ステップ（例えば０．０１ＭＰａ）下げて（ステップＳ２）、処理手順をステップＳ１に戻す。

一方、冷蔵ショーケース１９が冷えていると判定した場合（ステップＳ１：冷えていると判定）、統合コントローラ９は、氷蓄熱ユニット７が製氷中であるか否かを製氷開始・終了取得部９３により判定する（ステップＳ３）。
この判定の結果、製氷中でない場合（ステップＳ３：製氷中ではない）には、冷蔵システム３が目標冷却状態に達しており、なおかつ、製氷も行われていないため、低圧設定部９７は、冷蔵システム３の冷却能力を低めて消費電力を削減すべく、冷凍機ユニット１５の低圧設定値を１ステップ（例えば０．０１ＭＰａ）上げる（ステップＳ４）。

また、製氷中の場合（ステップＳ３：製氷中）、低圧設定部９７は、氷蓄熱ユニット７での製氷に要する冷凍機ユニット１５の余剰能力が得られる低圧設定値を設定すべく、次の処理を実行する。
すなわち、低圧設定部９７は、ブライン温度取得部９４によって取得されたブライン温度が、ブライン目標温度設定部９６によって設定されたブライン目標温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
ブライン温度がブライン目標温度以下の場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、製氷に要する余剰能力が充分に得られていることを示すため、低圧設定部９７は、処理手順をステップＳ３に進めて冷凍機ユニット１５の低圧設定値を１ステップ上げることで、冷凍機ユニット１５の冷却能力を落として消費電力の削減を図る。
一方、ブライン温度がブライン目標温度より高い場合（ステップＳ５：ＮＯ）、冷凍機ユニット１５の冷却能力が製氷には不十分であることを示すため、処理手順をステップＳ２に進めて冷凍機ユニット１５の低圧設定値を１ステップ下げることで、冷凍機ユニット１５の冷却能力を高めてブライン温度がブライン目標温度まで下げ氷が生成されるようにする。

ここで、以上の処理においては、氷蓄熱ユニット７が製氷中であっても、冷蔵ショーケース１９が冷えていない場合、冷蔵ショーケース１９の冷却状態が目標の冷却状態に達するように（冷えるように）冷凍機ユニット１５の低圧設定値が設定される。
すなわち、この場合、低圧設定部９７は、ブライン温度によって低圧設定値を設定するのではなく、必ず低圧設定値を下げて冷却能力を高めるようにしている。これにより、冷蔵ショーケース１９が冷えていないにもかかわらず、製氷中にあっては、ブライン温度がブライン目標温度に達しているために、冷凍機ユニット１５の冷却能力が高められない、といったことを防止することができる。

そして以上のステップＳ１〜Ｓ５の処理が一定時間おきに繰り返し行われることで、氷蓄熱ユニット７で製氷が行われ、なおかつ、冷蔵システム３の冷蔵ショーケース１９が冷えている場合には、上記低圧設定値は、外気温度の変動に追従して、冷凍機ユニット１５の冷却能力が、氷蓄熱ユニット７で製氷に要する余剰能力が得られる能力の下限値になる値に常に設定されるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、統合コントローラ９は、氷蓄熱ユニット７が製氷を開始した場合、氷蓄熱ユニット７が製氷を終了するまでの間、氷蓄熱ユニット７に製氷に要する冷熱を与える冷凍機ユニット１５に対して、氷蓄熱ユニット７での製氷に要する余剰能力が得られる低圧設定値を設定して指示する構成とした。
この構成により、氷蓄熱ユニット７の製氷時には確実に氷が蓄積されることとなり、当該低圧設定値の設定による消費電力の抑制を実現しつつ氷蓄熱を充分に利用することができる。

また、本実施形態によれば、ブライン温度とブライン目標温度の対比に基づいて、低圧設定値を上下させる構成としたため、蓄氷の確実性が高められる。

さらにまた、本実施形態によれば、氷蓄熱ユニット７の周囲の温度に応じてブライン目標温度を可変する構成としたため、当該周囲の温度が変化した場合でも蓄氷に必要な冷却能力の下限値で常に冷凍機ユニット１５を駆動させることができるため、消費電力の削減効果が高められる。
特に本実施形態によれば、一定時間（例えば１分）ごとに、上記周囲の温度を取得してブライン目標温度を可変する構成としたため、一日の周囲の温度に追従して、蓄氷に必要な冷却能力の下限の低圧設定値が設定されるため、消費電力の削減効果が更に高められる。

なお、上述した実施形態では、統合コントローラ９は、氷蓄熱ユニット７のブライン温度に基づいて、氷蓄熱ユニット７での製氷に要する余剰能力が得られる低圧設定値を設定するようにした。これに対して、ブラインと熱交換する冷媒の冷媒温度を検出する冷媒温度センサを氷蓄熱ユニット７に設け、当該冷媒温度に基づいて、当該冷凍機ユニット１５に対して氷蓄熱ユニット７での製氷に要する余剰能力が得られる低圧設定値を設定する構成としても良い。

＜第２実施形態＞
図４は、本実施形態に係る氷蓄熱システム１００の構成を示すブロック図である。なお、この図において、第１実施形態と同じ部材については同一の符号を付して、その説明を省略する。
氷蓄熱システム１００の統合コントローラ１０９は、氷蓄熱ユニット１０７が製氷を開始したとき、冷蔵システム３については消費電力削減のための低圧設定値の設定を止めて、当該低圧設定値を規定値に設定することとしており、このために、目標低圧設定値可変部１９８を備えている。

目標低圧設定値可変部１９８は、氷蓄熱ユニット１０７の製氷に要する余剰能力が得られるように予め規定した目標低圧設定値を記憶している。第１実施形態でも説明したように、氷蓄熱槽４５の周囲の雰囲気温度に応じて変動し、例えば雰囲気温度が低いほど氷蓄熱槽４５で氷ができやすくなるため、製氷に要する冷却能力が低くなる。そこで、目標低圧設定値可変部１９８は、外気温度に基づいて、目標低圧設定値を可変して低圧設定部１９７に出力する。
低圧設定部１９７は、氷蓄熱ユニット７が製氷を開始してから製氷を終了するまでの間は、上記目標低圧設定値を冷凍機ユニット１５に指示する。

図５は、本実施形態に係る統合コントローラ１０９の制御動作を示すフローチャートである。
この図に示すように、統合コントローラ１０９は、氷蓄熱ユニット７が製氷中であるか否かを、所定時間（図示例１０分）ごとに製氷開始・終了取得部９３により判定する（ステップＳ１０１）。
製氷中でない場合（ステップＳ１０１：製氷中ではない）、統合コントローラ１０９は、冷蔵ショーケース１９の冷却状態（冷え具合）に応じて低圧設定値を設定することで、適切な冷却能力で冷凍機ユニット１５を駆動して消費電力を削減する。
すなわち、統合コントローラ１０９は、第１実施形態と同様にして冷蔵ショーケース１９の冷却状態を判定し（ステップＳ１０２）、冷蔵ショーケース１９が冷えていないと判定した場合（ステップＳ１０２：冷えていないと判定）、冷蔵システム３の冷却状態が目標冷却状態に達するように冷却能力を高めるべく、低圧設定部１９７は、冷凍機ユニット１５の低圧設定値を１ステップ（例えば０．０１ＭＰａ）下げて（ステップＳ１０３）、処理手順をステップＳ１に戻す。
一方、冷蔵ショーケース１９が冷えていると判定した場合（ステップＳ１０２：冷えていると判定）、低圧設定部１９７は、冷蔵システム３の冷却能力を低めて消費電力を削減すべく、冷凍機ユニット１５の低圧設定値を１ステップ（例えば０．０１ＭＰａ）上げる（ステップＳ１０４）。

また、製氷中である場合（ステップＳ１０１：製氷中）、統合コントローラ１０９は、目標低圧設定値可変部１９８によって外気温度の変動に追従して所定時間ごとに可変される目標低圧設定値を冷凍機ユニット１５の低圧設定値に設定する（ステップＳ１０５）。この目標低圧設定値には、圧縮機１１のチャタリングを防止するために、カットアウトとカットインには若干値が異なる目標低圧設定値Ａ、目標低圧設定値Ｂ（ただし、目標低圧設定値Ａ（例えば０．３５０ＭＰａ）＞目標低圧設定値Ｂ（例えば０．３００ＭＰａ））が設定される。

そして以上の処理により、図６に示すように、氷蓄熱ユニット１０７において製氷が行われていない間は、冷蔵ショーケース１９の冷却状態（冷え具合）に応じて低圧設定値が可変設定され、冷蔵システム３の消費電力を抑えた省エネ制御が行われ、また、製氷が行われている間は、冷蔵ショーケース１９の冷却状態（冷え具合）にかかわらず上記目標低圧設定値に低圧設定値が固定されて（ただし、外気温度の変動に応じて可変）、氷蓄熱ユニット１０７に氷が確実に蓄積される。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。

例えば、上述した実施形態では、ブライン目標温度や冷媒目標温度、目標低圧設定値を外気温度に応じて可変したが、さらに、季節に応じて可変してもよい。すなわち、日中の気温が低い冬季においては、日中の負荷設備の負荷が夏季に比べて小さくなるため、夜間における氷蓄熱ユニット７の蓄熱量を少なくしても問題がない。そこで、氷蓄熱ユニット７の夜間の蓄熱量を季節に応じて変更すべく、ブライン目標温度や冷媒目標温度、目標低圧設定値を可変しても良い。

また、上述した実施形態では、氷蓄積システムとして冷蔵システム及び冷凍システムとを１つずつ備える構成を例示したが、本発明は、冷蔵システム及び冷凍システムの数及び組み合わせに限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る氷蓄熱システムの冷媒回路構成を模式的に示す図である。 氷蓄熱システムの構成を示すブロック図である。 統合コントローラの制御動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る氷蓄熱システムの構成を示すブロック図である。 統合コントローラの制御動作を示すフローチャートである。 低圧設定値の変化の一例を示す図である。

符号の説明

１、１００ 氷蓄熱システム
３ 冷蔵システム（冷却システム）
５ 冷凍システム（冷却システム）
７、１０７ 氷蓄熱ユニット（氷蓄熱装置）
９、１０９ 統合コントローラ（制御装置）
１５、３５ 冷凍機ユニット（冷凍機）
１９ 冷蔵ショーケース（負荷設備）
３９、４１ 冷凍ショーケース（負荷設備）
４５ 氷蓄熱槽
４７ 蓄熱用熱交換機
４８ ブライン回路
４９ 第一の放冷用熱交換機
５１ 第二の放冷用熱交換機
９４ ブライン温度取得部
９５ 外気温度取得部
９６ ブライン目標温度設定部
９７、１９７ 低圧設定部
１９８ 目標低圧設定値可変部

Claims (4)

1. 冷凍機に冷媒管を介して複数の負荷設備を並列に接続した冷却システムと、前記冷凍機の余剰能力で製氷を行う氷蓄熱装置と、を有する氷蓄熱システムにおいて、
   前記氷蓄熱装置は、前記冷凍機からの冷媒と熱交換したブラインをポンプで循環させて氷蓄熱槽内で製氷を行うブライン回路と、前記ブラインのブライン温度を検出するブライン温度検出手段と、を備え、
   複数の前記負荷設備のそれぞれに設けられ、各負荷設備の冷風の吐出温度を検出する冷風温度センサと、当該冷風温度センサにより検出される冷風の吐出温度と設定温度との偏差温度に応じて開閉され、各負荷設備の冷却を開始または停止させる電磁弁と、前記負荷設備の冷却状態を、前記冷風温度センサにより検出される冷風の吐出温度と設定温度との偏差温度、及び、前記電磁弁の開閉履歴に基づいて判定する冷却状態判定部と、前記冷却状態判定部により判定された前記負荷設備の冷却状態に応じて前記冷凍機の低圧設定値を設定し前記冷凍機に指示する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記負荷設備の冷却状態が目標の冷却状態に達しているときに前記氷蓄熱装置が製氷を開始した場合、前記氷蓄熱装置が製氷を終了するまで、前記氷蓄熱装置での製氷に要する余剰能力が得られる低圧設定値を設定すべく、前記ブライン温度が製氷可能な温度を示す目標温度よりも高い場合、氷が生成されるように前記低圧設定値を低め、前記ブライン温度が前記目標温度よりも低い場合、前記冷凍機の消費電力が低減されるように前記低圧設定値を高めて前記冷凍機に指示する
   ことを特徴とする氷蓄熱システム。
2. 前記氷蓄熱装置の周囲の温度を検出する外気温度検出手段を備え、
   前記制御装置は、
   前記外気温度検出手段により検出された周囲の温度に応じて前記目標温度または前記目標低圧設定値を可変する
   ことを特徴とする請求項１に記載の氷蓄熱システム。
3. 前記制御装置は、
   前記外気温度検出手段により検出される周囲の温度を一定時間ごとに取得し、該周囲の温度を取得するごとに、前記目標温度または前記目標低圧設定値を可変する
   ことを特徴とする請求項２に記載の氷蓄熱システム。
4. 前記制御装置は、
   前記負荷設備の冷却状態が目標の冷却状態のときに前記氷蓄熱装置が製氷を開始した場合には、前記冷凍機の冷却能力に前記氷蓄熱装置の製氷に要する余剰能力が得られる低圧設定値を設定し、
   前記負荷設備の冷却状態が目標の冷却状態に達していないときに前記氷蓄熱装置が製氷を開始した場合には、前記目標の冷却状態に達するように前記冷凍機の低圧設定値を設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の氷蓄熱システム。

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