JPH03260577A - ショーケースの温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、熱交換器を用いて庫内を冷却するショーケ
ースにおける庫内温度の制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来この種の温度制御方法としては、庫内温度あるいは
庫内吹き出し温度の様な空気温度を検知し、この検知温
度の変化に基づいて熱交換器に流れる冷媒を制御するも
のが一般的であった（例えば特開昭６３−１２９２７８
号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、温度制御手段からの制御出力により電磁弁が
開くと、まず最初に温度降下を開始するのが熱交換器で
あり、庫内温度それ自体が温度を下げ始めるまでには時
間遅れを伴う。更に、電磁弁が閉じてもすぐには庫内温
度の低下は止まらず、熱交換器の温度が上昇して庫内温
度との温度差が小さくなり、熱交換量がショーケース外
部からの熱侵入量より小さくなるまでの間は、庫内温度
は低下をし続ける。すなわち、庫内温度のみを感知して
庫内空気温度を制御しようとすると、大幅な応答遅れは
避けられない。

一方、庫内へ吹き出す空気温度のみを感知して庫内温度
を制御する方法は、上記した庫内温度を検知して温度制
御する場合よりも応答遅れは減少するが、ショーケース
外部からの熱浸・大または内部熱源の発生などに対して
即応した適切な制御を行なうことは難しい。

かかる問題に対し、本発明者は研究を行なった結果、シ
ョーケース外部からの熱侵入量の変化は、庫内温度と庫
内設定温度との関係にはかかわりなく発生し、例えば、
庫内の設定温度より検出温度が低い時に熱侵入量が急激
に増大した場合、単に庫内温度の様な現在値のみに基づ
いて判断していたのでは、どんなに急激に庫内温度が上
昇していて庫内設定温度より庫内温度が大幅に高くなる
であろうと予測される状態においても、庫内温度が庫内
設定温度よりも低い間は電磁弁のオン出力は出す、冷却
遅れが増大することを知見した。

本発明は、上記した問題および知見に基づいてなされた
ものであって、庫内温度に加えて熱交換器温度を検知し
て制御に利用することにより、制御遅れを可及的に防止
したショーケースの温度制御方法を提供することを目的
とする。

本発明は更に、継続的に温度変化を監視して制御量の補
正に利用することにより、庫内への熱侵入量の突発的な
変動にかかわらず、適切な温度制御が可能な温度制御方
法を提供することを目的とする。

本発明は更にまた、異常の発生時に適切に対応し得る温
度制御方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、第１図で例示するショーケース（１）の庫内
温度を、熱交換器（２３）の検出温度Ｔ９と庫内（１４
）の検出温度ＴＡに基づいて制御する温度制御方法であ
って、庫内温度を設定する工程と、庫内温度を検出する
工程と、上記した庫内（１４）の設定温度ＴＣに対する
検出温度ＴＤの変化状態から、熱交換器（２３）の目標
とする温度ＴＤを設定する工程と、熱交換器（２３）の
温度を検出する工程と、前記した熱交換器（２３）の設
定温度ＴＤに対する検出温度ＴＢの変化状態に対応して
、熱交換器（２３）に流れる冷媒を制御する工程とを備
えている。

前記した熱交換器（２３）の設定温度ＴＤは、庫内（１
４）の設定温度ＴＣと検出温度ＴＡの温度差から庫内温
度の望ましい温度変化割合ΔＴＡＮを設定し、該設定値
ΔＴＢＭと検出した庫内温度変化割合ΔＴＡ１とから決
定することができる。

熱交換器（２３）に流れる冷媒の制御は、該熱交換器（
２３）の設定温度ＴＤと検出温度ＴＡとの温度差に対応
して電磁弁をオンオフ制御するとともに、熱交換器（２
３）の設定温度ＴＤを温度変化が最も激しい位置に設定
し、熱交換器（２３）の検出温度Ｔｅが設定温度ＴＡに
達したあと所定の遅れ時間の後に、電磁弁の開閉状態を
反転可能とする様に構成することができる。

なお、少なくとも検出された庫内温度子０の変化を継続
的に記憶するとともに、熱交換器（２３）の設定温度Ｔ
Ａが、記憶された過去から現在に至る庫内温度ＴＤの変
化に対応して補正されることが好ましい。

また、上記した検知温度の異常に対して、所定の警報表
示をするとともに、異常に至るまでの推移データを出力
可能とすることができる。

更に、熱交換器（２３）の検出温度ＴＢによって霜取り
時期を規制する様にしてもよい。

［作用］ 熱交換器（２３）に流れる冷媒を制御すると、時間遅れ
を殆ど生じることなく、熱交換器（２３）は温度変化す
る。そこで定常状態における基本的な温度制御動作とし
て、熱交換器（２３）の温度を継続的に検知するととも
に、熱交換器（２３）の目標とする温度ＴＤを予め設定
し、該設定温度ＴＤに対する検知温度ＴＢの変化に対応
させて冷媒を制御することにより、応答性に優れた温度
制御が行なわれる。

一方、庫内（１４）の設定温度Ｔｅに対して庫内温度Ｔ
ａがどの様な変化を過去から現在に亘って行なっている
のかを調べ、例えば庫内温度が設定温度ＴＣを越えて急
上昇しているか、する虞れが検知されると、上記した熱
交換器（２３）の設定温度ＴＡを下げるなどの適切な補
正が直ちに行なわれ、外乱による制御条件の変化に即応
されるのである。

［実施例］ 以下本発明を、多数組のショーケース（１・１・・・）
を中央のデータ処理部（２）で集中管理するショーケー
ス集中管理システムに実施した一例を示すがこれに限ら
ず、１台のショーケース（１）を単独で温度制御するも
のに対しても実施できることは勿論である。

本発明を実施したショーケース集中管理システムは、第
２図に全体の概略的な構成を示す如く、複数台のオープ
ン形式のショーケース（１・１・・・）と中央に備えた
データ処理部（２）間をデータ伝送路（３）を介して双
方向通信可能に結び、該データ処理部（２）でシステム
全体のデータ処理を行なう様に構成している。

各ショーケース（１）はそれ自身で庫内温度の自動制御
が行なえる様に構成されており、ショーケース本体（４
）と、該ショーケース本体（４）の庫内を冷却する冷凍
部（５）と、該冷凍部（５）に対する各種制御を行なう
制御部（６）とから構成される。

ショーケース本体（４）は従来と略同様な構成であって
、第１図に示す如く、前面側に商品取出口（１１）を備
えた本体ケース（１２）の内側に、該本体ケース（１２
）と所定の間隔を設けて内ケース（１３）を備え、この
内ケース（１３）の内側の庫内（１４）を陳列スペース
とする一方、内ケース（１３）と本体ケース（１２）間
および商品取出口（１１）を−周する、冷気の循環路（
１５）を形成している。

庫内（１４）には、所定段数の陳列棚（１６）を設けて
商品を載置可能とするとともに、陳列棚（１６）の前縁
などの適所に照明灯（１７）を配設している。

冷凍部（５）は、圧縮機（２１）、凝縮機（２２）およ
び蒸発器（熱交換器）（２３）を備えた流路（２４）中
に所定の冷媒を循環させるとともに、蒸発器（２３）を
前記した循環路（１５）を横切って配設することにより
、蒸発器（２３）と循環空気（２５）との間で熱交換を
行ない、循環路（１５）を流通する空気（２５）の温度
を下げる。更に、冷媒の流路（２４）中に電磁弁（２６
）を介装し、該電磁弁（２６）の開閉時期を制御して冷
媒が蒸発器（２３）に流れる期間を規制することにより
、庫内（１４）の温度が所定の一定値に維持される様に
している。

また蒸発器（２３）の下流側にファン（２７）を備え、
蒸発器（２３）を通って冷却された空気（２５）が、商
品取出口（１１）の上部に備えて冷気吹出口（１８）か
ら放出され、庫内（１４）を冷却すると同時に商品取出
口（１１）に冷気によるエアーカーテン（２８）を形成
して庫内（１４）への熱の侵入を防止したあと、商品取
出口（１１）の下部に設けた冷気吸込口（１９）から冷
気を取り込んで、蒸発器（２３）側に戻す様にしている
。

制御部（６）は、マイクロプロセッサを備えてプログラ
ムで動作が規制される制御装置（３１）を制御の中心と
して備え、庫内（１４）および蒸発器（２３）に備えた
温度センサー（３２・３３）から入力される温度データ
に基づき、電磁弁（２６）の開閉時期および蒸発器（２
３）の霜取ヒータ（２９）への通電開始および終了時期
を制御可能とするとともに、表示器（３４）で制御状態
を表示できる様にしている。

制御装置（３１）は、第３図に示す如く、演算部（３５
）に各種温度情報を取り込み、後記する手順に従って所
定の演算を施したあと、データを記憶部（３６）に記憶
するとともに、制御出力部（３７）あるいは警報出力部
（３８）に演算結果に対応した各種信号を出力する。

演算部（３５）に取り込む温度情報は、庫内（１４）の
温度ＴＤ、蒸発器（２３）の温度ＴＢおよび庫内（１４
）の設定温度ＴＣの３種類である。温度検知には、サー
ミスタの様に温度変化に対応した電気信号を出力可能と
する温度センサー（３２・３３）が使用される。一方の
温度センサー（３２）を例えば庫内（１４）の上部に配
設して、庫内（１４）の空気温度を検知可能とし、他方
の温度センサー（３３）を蒸発器（２３）の玲媒導管上
で冷気が直接的に当たらない位置に配設することにより
、蒸発器（２３）それ自体の温度を直接的に検知できる
様にしている。更に、両セン、サー（３２・３３）から
出力されるアナログ信号は、切換器（３９）を介して所
定時間間隔でＡ／Ｄ変換器（４０）に入力し、デジタル
値に変換して記憶部（３６）および演算部（３５）に取
り込む。一方、庫内設定温度ＴＣは、庫内（１４）の一
定に維持すべき温度を、例えばデジタルスイッチを用い
て手動で任意に設定可能とする。

表示器（３４）は、ランプ・数字表示器の様な視覚、あ
るいはブザーの様な音響で各種の表示を可能とするもの
であって、警報出力部（３８）から出力される信号に対
応して、主として後記する所定の警報表示を行なうとと
もに、記憶部（３６）に記憶されたデータを適宜取り出
して表示できる様にしている。

表示器（３４）で行なわれる警告表示には２種類あって
、自己診断機能と制御状態診断機能とを制御部（６）に
備えることによって実行可能としている。自己診断機能
は、制御部（６）それ自体の内部異常を自己診断し、制
御動作それ自体が不可能になるなどの装置の機能上の異
常が発見されると、所定の警告表示をする。一方、制御
状態診断機能は、制御は行なわれているが、庫内温度が
設定温度ＴＣの許容範囲を越えて上昇または下降したま
ま、所定時間その温度を継続した場合などの制御上の異
常が検知されると、所定の表示を行なう。

また、各ショーケース（１）は固有のアドレスを有し、
演算部（３５）で処理された各種情報は、インターフェ
イス部（４１）から伝送路（３）を介してデータ処理部
（２）に送られる。

インターフェイス部（４１）とデータ処理部（２）とは
、データ伝送路（３）で、スター状あるいはパス状など
の所定の方式で、データを多重伝送可能に接続され、各
ショーケース（１）を特定するアドレスとデータとを１
組として、両者　（４１・２）間でデータ伝送がなされ
る。

データ処理部（２）は例えばＰＯＳシステムのデータ処
理用に使用される所定規模のコンピュータであって、各
ショーケース（１）の制御部（６）から送られるデータ
をショーケース（１）毎に分けて記憶しておくとともに
、適宜時期に、ＣＲＴ上にデータ表示ができる様にして
いる。更に、庫内温度などの各種データの変化状態を常
時調べ、例えば庫内検出温度ＴＤが急激に上昇したまま
下降しない様な異常な状態、或いはそれに至る兆候が検
知されると、ＣＲＴ上に該当のショーケース（１）の位
置および異常の内容を特定して警報表示するとともに、
異常に至るまでの推移データが表示される。

またデータ処理部（２）からは、各制御装置（３１）を
特定して、該制御装置（３１）の記憶部（３６）に記憶
したデータの取り出し、照明灯（１７）の点滅あるいは
霜取りヒータ（２９）への通電開始などの各種指令デー
タが送られ、該指令データに基づいて制御部（６）では
所定の動作を行なえる様にしている。

次に、第４図に示す波形図および第５図の流れ図に従っ
て、庫内温度の定常時における制御手順の一例を説明す
る。

制御装置（３１）を始動する（ステップ５０）と、所定
の初期設定（ステップ５１）を行なったあと、電磁弁（
２６）の開閉制御による庫内（１４）の温度制御工程に
入る。なお、この温度制御工程中は、所定の時間間隔で
割り込みがかけられ、庫内検知温度ＴＩ！ｌ、蒸発器検
知温度τＢおよび庫内設定温度ＴＣが取り込まれて、各
温度変化が継続して記憶部（３６）に記憶される。

先ずステップ５２で、その時点における望ましい温度変
化割合ΔＴａｎが設定される。これは、例えば ΔＴ　Ａｎ　＝　Ｋ　（ＴＣ　　ＴＤ）の式で表わされ
、庫内設定温度子ｃと実際の測定温度ＴＡとの差温度が
ゼロの時に温度変化割合ΔＴＢＭがゼロとなり、差温度
が大きくなるほど温度変化割合が大きくなる様に設定す
れば、より早急かつオーバーシュートすることなく庫内
温度が設定温度ＴＣに収束するとともに、その温度が維
持されるとの知見に基づくものである。かかる関係は、
予め実験などにより温度差と単位時間当りの温度変化と
の関係を求め、これを記憶部（３６）のＲＯＭ領域に予
め記憶してあり、その時点における庫内設定温度ＴＣと
庫内検出温度ＴＤの温度差を計算して、対応する単位時
間当りの温度変化ΔＴＢＭが取り出されて使用される。

次にステップ５３で、実際の温度変化割合Δ７１が算出
される。これは、記憶部（３６）に連続して記憶されて
いる庫内温度ＴＩ、ｌの検出データから算出されるもの
であって、所定時間前の庫内温度と現在の庫内温度との
温度差を両者の時間差で割ることにより、単位時間当り
の温度変化Δ丁＾として求められる。

ところで、電磁弁（２６）を開いて蒸発器（２３）への
冷媒の流通を始めることにより、循環空気（２５）の冷
却を開始してから庫内温度が低下を開始するまでには、
時間的なずれは避けられないとともに、両者は線形には
対応していない。一方、蒸発器（２３）の表面温度は、
電磁弁（２６）を閉じると急激に庫内温度に飽和し、電
磁弁（２６）を開くと冷凍部（５）の冷凍能力で決まる
一定温度に飽和する。従って、蒸発器（２３）に対する
冷媒の流通時期を規制するタイミングを決定するための
蒸発器（２３）の目標とする設定温度ＴＤを、蒸発器（
２３）における温度変化が最も激しい付近に設定する（
ステップ５５）ことにより、蒸発器（２３）の温度の検
出精度は上昇する。したがって本発明では、ステップ５
４において、上記したステップ５２・５３で求めたΔＴ
ＢＭ、ΔＴｐ、ＴＡおよびＴＣの関係から、蒸発器（２
３）の目標とする温度ＴＤを、庫内（１４）の設定温度
ＴＣよりＸ　［’Ｃ］だけ低い値として温度変化の最も
激しい付近の温度に設定するとともに、蒸発器（２３）
の検出温度ＴＢが設定温度ＴＤに達してから、更に電磁
弁（２６）を開または閉しつづける時間、ｔａ、　　ｔ
ｂが設定される。

例えば時刻１＋において、上記したステップ５２〜５５
によりＸ、　　ｔａ、ｔｂを設定した後、ステップ５６
で蒸発器（２３）の検出温度Ｔｉが設定温度ＴＤの上か
下かを判定する。時刻ｔ１では、ステップ（５６）の判
定は「ＹＥＳ」であるから、制御出力をオン状態とし、
電磁弁（２６）を開く（ステップ５７）。すると蒸発器
（２３）の検出温度ＴＢは低下を開始するので、ステッ
プ５８で、蒸発器（２３）の検出温度ＴＢが設定温度Ｔ
Ｄにまで下がるのを待つ。

時刻ｔ２に設定温度ＴＤに達したことが判定されると、
ステップ５９でタイマーをスタートさせ、更にステップ
６０でｔｌの時間が経過するのを待つ。

時刻ｔ３となると、再度ステップ５２に戻るが、この時
点ではステップ５６の判定はｒＮＯＪであるから、ステ
ップ６１で電磁弁（２６）を閉じ、ステップ６２で蒸発
器（２３）の検出温度ＴＢが設定温度ＴＤに達したこと
が検出される（時刻ｔ４）と、ステップ６３・６４で時
間ｔｂの経過を待ち、時刻ｔ５に達した時点で再度ステ
ップ５２〜５６の判定動作を繰り返すのである。

ここで、例えば時刻ｔ５から始まる冷却過程途中の時刻
ｔ６に、庫内（１４）に定常状態を越える熱量が侵入ま
たは発生があった場合、時刻ｔ５において設定した時刻
ｔｖで電磁弁（２６）を閉じると、庫内温度ＴＴＩは設
定＠ＴＣを越えたまま更に上昇する。そこで、時刻ｔ７
において、庫内設定温度ＴＣと蒸発器（２３）の設定温
度ＴＤとの温度差Ｘを更に大きい値Ｘ”に設定変更する
ことにより、蒸発器（２３）の設定温度ＴＤを検出温度
Ｔｅより下げ、時刻ｔ７におけるステップ５６の判定を
ｒＹＥｓＪとなる様にし、電磁弁（２６）の開状態を更
に所定時間だけ維持して、余分に加えられた熱量による
庫内温度の上昇を補正するのである。

上記した定常状態における温度制御中も、数秒あるいは
それ以下の微小時間毎に割り込みがかけられてデータの
取り込みがなされ、庫内温度が上記した補正を越えて極
端に上昇あるいは下降するなどの異常が発生すると、定
常の制御状態から異常時の制御ルーチンに移行し、警報
出力部（３８）から表示器（３４）に所定の信号を出力
するとともに、データ処理部（２）に所定のデータを送
って異常を知らせる。

また、蒸発器（２３）の検知温度ＴＤの変化状態を調べ
、蒸発器（２３）に着霜量が所定値を越えたことが判定
されると、上記した温度制御と調和を取りながら除霜ル
ーチンへ入る。かかるルーチンでは、電磁弁（２６）を
閉じて玲却を停止するとともに、霜取りヒータ（２９）
へ通電して除霜を開始する。除霜の終了時期も蒸発器（
２３）の検知温度Ｔｓの変化から判定され、ヒータ（２
９）への通電を停止して、温度制御を再開する。

なお、上記した実施例では、蒸発器（２３）の温度の上
昇時および下降時の両方ともに、同一の設定温度ＴＤを
用いて温度制御を行なう様に構成したが、別々な値に設
定することは可能である。また、電磁弁（２６）を単に
オンオフ制御するのでなく、冷凍部（５）をデユーティ
サイクル制御をすれば、更に制御精度の向上が図れる。

［発明の効果］ 本発明は上記のごとく、応答が早い熱交換器（２３）の
検知温度ＴＤの変化状態を制御の基本として利用すると
ともに、庫内温度ＴＤの変化状態でこの基本制御状態を
補正する様に構成したので、制御遅れが可及的に防止さ
れ、応答性に優れた安定した温度制御が行なわれる。

更に、継続的に温度変化を監視して制御量の補正に利用
することにより、庫内への熱侵入量の突発的な変動にか
かわらず、的確な温度制御が可能となった。

更にまた、温度制御に用いる熱交換器（２３）検知温度
Ｔ＠で、該熱交換器（２３）の霜取りの開始および終了
時期を同時に制御可能とすることにより、特別に着霜量
モニターが不要となるとともに、温度制御と連動した適
切な霜取り動作が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明をショーケースの集中管理
システムに実施した一例を示し、第１図は本発明を実施
するショーケースの一例を示す説明図、第２図はシステ
ムの全体的な構成を示す概略図、第３図は制御装置の具
体的な構成を例示するブロック図である。 第４図および第５図は本発明の温度制御動作を説明する
図であって、第４図は各種温度と電磁弁の制御時期との
関係を示す波形図、第５図は制御装置の動作手順を示す
流れ図である。 １・・・・ショーケース、 ２・・・・データ処理部、 ３・・・・伝送路、 ４・・・・ショー　ケース本体、 ５・・・・冷凍部、　　６・・・・制御部、１４・　・
　・庫内、 ２３・・・熱交換器（蒸発器）、 ２６・・・電磁弁、 ３２・・・庫内の温度センサー ３３・・・熱交換器の温度センサー ＴＢ＋・・・・庫内検出温度、 ＴＤ・・・・熱交換器検出温度、 ＴＣ・・・・庫内設定温度、 ＴＤ・・・・熱交換器設定温度。 菓３図 畠ｌ制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ショーケース（１）の庫内温度を、庫内（１４）の
   検出温度Ｔ＿Ａと熱交換器（２３）の検出温度Ｔ＿Ｂに
   基づいて制御する温度制御方法であって、 庫内温度を設定する工程と、 庫内温度を検出する工程と、 上記した庫内（１４）の設定温度Ｔ＿Ｃに対する検出温
   度Ｔ＿Ａの変化状態から、熱交換器（２３）の目標とす
   る温度Ｔ＿Ｄを設定する工程と、 熱交換器（２３）の温度を検出する工程と、前記した熱
   交換器（２３）の設定温度Ｔ＿Ｄに対する検出温度Ｔ＿
   Ｂの変化状態に対応して、熱交換器（２３）に流れる冷
   媒を制御する工程 とを備えたショーケースの温度制御方法。 ２、前記した熱交換器（２３）の設定温度Ｔ＿Ｄは、庫
   内（１４）の設定温度Ｔ＿Ｃと検出温度Ｔ＿Ａの温度差
   から庫内温度の望ましい温度変化割合ΔＴ＿Ａ＿Ｍを設
   定し、該設定値ΔＴ＿Ａ＿Ｍと検出した庫内温度変化割
   合ΔＴ＿Ａとから決定される請求項１記載の温度制御方
   法。 ３、熱交換器（２３）に流れる冷媒の制御は、該熱交換
   器（２３）の設定温度Ｔ＿Ｄと検出温度Ｔ＿Ｂとの温度
   差に対応して電磁弁（２６）をオンオフ制御するもので
   あって、 熱交換器（２３）の設定温度Ｔ＿Ｄを、熱交換器（２３
   ）の温度変化が最も大きい付近の温度に設定するととも
   に、 熱交換器（２３）の検出温度Ｔ＿Ｂが設定温度Ｔ＿Ｄに
   達したあと、所定の遅れ時間の後に、電磁弁（２６）の
   開閉状態を反転可能とする請求項２記載の温度制御方法
   。 ４、少なくとも庫内（１４）の検出温度Ｔ＿Ａが継続的
   に記憶されており、 熱交換器（２３）の設定温度Ｔ＿Ｄが、記憶された過去
   から現在に至る庫内温度Ｔ＿Ａの変化に対応して補正さ
   れる請求項１ないし３の何れかに記載の温度制御方法。 ５、上記した検知温度の異常に対して、所定の警報表示
   がなされるとともに、 異常に至るまでの推移データを出力可能とした請求項４
   記載の温度制御方法。 ６、熱交換器（２３）の検出温度Ｔ＿Ｂにより霜取り時
   期が規制される請求項１記載の温度制御方法。