JPH0812029B2 - ショーケースの庫内温度制御装置 - Google Patents

ショーケースの庫内温度制御装置

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JPH0812029B2
JPH0812029B2 JP16334693A JP16334693A JPH0812029B2 JP H0812029 B2 JPH0812029 B2 JP H0812029B2 JP 16334693 A JP16334693 A JP 16334693A JP 16334693 A JP16334693 A JP 16334693A JP H0812029 B2 JPH0812029 B2 JP H0812029B2
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孝 染谷
宏明 鈴木
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ショーケースの庫内温
度制御装置に関し、詳しくは、庫内温度設定部に設定さ
れた庫内温度と庫内温度測定部で検出した庫内温度とを
比較して冷凍サイクル内に設けられた電磁弁の開閉時間
を制御し、冷凍,冷蔵ショーケース内の温度を所定範囲
内に制御する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、冷凍,冷蔵ショーケースは、冷
凍サイクル内の電磁弁を開いて冷媒ガスを冷却コイルに
流すことにより冷却コイルを冷却し、ダクト内部の空気
を冷やしてエアカーテンにて庫内空気を冷却すること
で、陳列商品を冷却している。
【0003】従来、このようなショーケースの温度制御
装置は、庫内温度設定部及び庫内温度測定部(温度セン
サ)と、冷凍サイクル内の電磁弁を開閉する弁駆動手段
と、庫内温度設定部に設定された庫内温度と庫内温度測
定部で検出した庫内温度とを比較して弁駆動手段を作動
させる制御部とからなり、ショーケース内に設置された
温度センサが感知した値と、ある基準値との大小関係か
ら前記電磁弁の開閉を行い、庫内温度を一定の範囲内に
維持する手段が一般的に採用されている。
【0004】図8は、上記従来装置により、一定温度幅
±d℃で電磁弁を制御した場合の庫内温度変化を示すも
のである。図8からも明らかなように、従来装置では、
電磁弁ON又はOFF後、すぐに庫内温度が降下又は上
昇せず、一定のΔton時間を要してΔdon℃上昇し
たり、Δtoff時間を要してΔdoff℃降下してし
まう。そして、この状況は、負荷(周囲温度と庫内温度
差)が大きい場合や、センサ取付位置によっても異な
る。例えば、負荷が大きい場合には、図8において、Δ
doff及びΔtoffが小さくなり、Δdonが大き
くなり、Δtonが小さくなる傾向にある。また、負荷
が小さい場合には、Δdoffが大きく、Δtoffが
小さくなり、Δdon及びΔtonが小さくなる傾向に
ある。さらに、庫内に取り付ける場合等温度センサの応
答性が悪い場合には、Δdon,Δdoff及びΔto
n,Δtoff共に、大きくなる傾向にある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の電磁弁を開き冷
媒ガスを冷却コイルに流すことで冷却コイルを冷却して
ダクト内部の空気を冷やし、エアカーテンで庫内空気を
冷却する方式のショーケースにおいては、例えば、庫内
に1個の温度センサを取り付けて上記従来装置により一
定温度変動幅で電磁弁を制御させると、庫内温度の変動
幅が大きくなる傾向があり、応答性の点で問題がある。
また、このような温度制御において、庫内温度の変動幅
を小さくするためには、電磁弁を作動させる基準値の温
度幅を狭くすればよいが、基準値の温度幅をあまり狭く
するとチャタリング現象等が発生するおそれがあるため
限界があった。
【0006】このため、従来のショーケースでは、ショ
ーケース内の異なる場所に複数の温度センサを設置し、
これらの温度センサが感知した温度を基にして制御を行
い、これによって庫内温度の変動幅を小さくすることも
行われているが、これだと複雑な制御を行わなければな
らない。
【0007】そこで、ダクト内部や吹出口等に温度セン
サを取り付けて温度センサの応答性をよくし、変動幅を
小さく抑えることも行われている。しかし、この手段で
あると庫内と吹出ダクトとの間に一定の温度差が生じる
ため、本来の制御対象である庫内温度よりも一定温度低
く制御させる必要が生じてしまう。しかも、この温度差
は、昼夜,四季に応じた負荷変動によって変化するた
め、結局この手段では庫内負荷変動や環境変動に十分追
随できないという問題があった。
【0008】このように、ショーケースは、制御対象で
ある部分にセンサを取り付けて温度制御を行うことが理
想であるが、従来の制御装置ではいずれも変動幅を小さ
くするのに限界があった。
【0009】そこで本発明者らは、試験・研究を重ねた
結果、従来の制御装置は、設定値に対して一定の温度幅
で電磁弁をON−OFF制御する温度基準の制御である
が、電磁弁のON,OFF時間を見ると、略一定の制御
を行っており、このON,OFF時間を短くすることで
変動幅を少なくすることが可能になる点を見い出し、本
発明を完成するに至ったものである。
【0010】本発明の目的は、1個の庫内温度センサの
みで庫内温度を確実に制御することができるショーケー
スの庫内温度制御装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のショーケースの庫内温度制御装置は、庫内
温度設定部及び庫内温度測定部を有し、庫内温度設定部
に設定された庫内温度と庫内温度測定部で検出した庫内
温度とを比較してショーケースの庫内温度を所定温度に
制御する装置において、冷凍サイクル内の電磁弁を開閉
駆動する弁駆動手段と、前記電磁弁の開閉1サイクルに
おける開時間及び閉時間を記憶する記憶手段と、前記庫
内温度測定部で検出した電磁弁の開閉1サイクル中の庫
内温度変化と前記記憶手段に記憶されている電磁弁の開
時間及び閉時間とに応じて次の1サイクルの電磁弁の開
時間及び閉時間を設定する演算部とを備えたものである
(請求項1)。即ち、本発明装置は、温調出力(電磁弁
のON,OFF出力)を時間により制御するもので、そ
の時間は、庫内温度の最大値・最小値、庫内温度設定
値、及びディファレンシャルにより設定される。そし
て、温調出力時間は1サイクル毎に評価されて更新さ
れ、温度センサからの入力は、数秒毎(例えば、1秒毎
や3秒毎)に行い、温度の最小単位は、例えば0.5℃
程度が好ましい。
【0012】そして、前記電磁弁の開閉1サイクル中の
庫内温度が所定の温度よりも高いときには、前記電磁弁
の開時間を所定の割合で増加させるとともに、閉時間を
所定の割合で減少させるようにし(請求項2)、一方、
前記電磁弁の開閉1サイクル中の庫内温度が所定の温度
よりも低いときには、前記電磁弁の開時間を所定の割合
で減少させるとともに、閉時間を所定の割合で増加させ
るようにする(請求項3)。この場合、電磁弁の開時間
及び閉時間は、最短開時間及び最短閉時間をあらかじめ
設定しておく(請求項4)。
【0013】
【作 用】電磁弁の開閉1サイクルにおける庫内温度が
あらかじめ設定された温度よりも低くなったときには、
次の1サイクルの電磁弁の開時間を短くするとともに閉
時間を長くし、同様に、庫内温度が設定されている温度
幅より高くなったときには次の1サイクルの電磁弁の閉
時間を短くするとともに開時間を長くする。また、1サ
イクルにおける最高温度及び最低温度が設定範囲内なら
ば、そのままの開閉時間を継続する。これにより、庫内
温度を所定の温度に制御することが可能になる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例に基づい
て、更に詳細に説明する。図1はショーケースにおける
温度センサの取付け位置の説明図、図2は冷凍サイクル
の説明図、図3は本発明の一実施例を示す制御装置のブ
ロック図である。図4及び図5は本発明装置の作動手順
の一例を示すフローチャートであって、図4は基本的な
操作の流れを示すもの、図5は電磁弁の開閉時間(温調
出力ON,OFF時間)を設定する操作を示すものであ
る。また、図6は本発明の温度制御装置による庫内の温
度変化を示す説明図、図7は温調出力時間の更新手順の
他の実施例を示すもので、庫内温度の変動パターンを説
明するための図である。
【0015】まず、本発明装置は、図1に示すようなシ
ョーケース1に設けられた温度センサSからの庫内温度
信号に基づいて、図2に示すような冷凍サイクル2内に
設けられた電磁弁3の開閉時間(温調出力ON,OFF
時間)を制御するものであって、電磁弁3の開時間(温
調出力ON時間)及び閉時間(温調出力OFF時間)を
庫内温度の変化に応じて調節することにより、ショーケ
ース1の庫内温度を設定された温度に制御するものであ
る。即ち、従来の制御装置は、設定値に対し一定の温度
幅で電磁弁3をON−OFF制御する温度基準の制御を
行っているが、本発明装置は、従来装置における電磁弁
3のON,OFFが略一定の間隔で行われていることに
着目し、このON,OFF時間を短くすることで庫内温
度の変動幅を少なくするようにしたものである。
【0016】図3は、本発明装置の基本的な構成を示す
もので、中央演算処理装置(CPU)11には、庫内温
度測定部である前記温度センサS、庫内温度設定部1
2、クロック回路13等の入力部と、冷凍サイクル2内
の電磁弁3を開閉駆動する弁駆動部14等の出力部と、
データを記憶する記憶手段(メモリ)15等が接続され
ており、前記CPU11は、温度センサSからの庫内温
度信号とメモリ15に記憶されている設定温度とを比較
し、この結果とメモリ15に記憶されている前回の電磁
弁3の開閉時間とに基づいて弁駆動部14に弁開閉信号
を出力し、電磁弁3を所定時間で開閉して冷凍サイクル
の作動時間を変化させ、庫内温度を所定の温度に保つよ
うにする。
【0017】次に、図4乃至図6を参照して本発明装置
による庫内温度制御手順を説明する。まず、図4に示す
ように、ステップS1において前記温度センサSにより
検出した庫内温度と、前記設定部12からあらかじめ入
力された設定値とを比較し、庫内温度が設定値未満の場
合には、ステップS2に進んで冷凍サイクル2の電磁弁
3を閉状態(温調出力OFF状態)に保つ。この状態
は、庫内温度が設定値以下の状態であり、冷却する必要
が無い状態である。
【0018】ステップS1において庫内温度が設定値以
上の場合には、ステップS3で電磁弁の開時間(温調出
力ON時間)と閉時間(温調出力OFF時間)とをあら
かじめ設定されている初期値(例えば、ON時間=90
秒、OFF時間=90秒)に設定し、ステップS4で電
磁弁を開いて温調出力ON状態とし、庫内の冷却、即ち
冷風の吹出しを開始する。この電磁弁の開状態(温調出
力ON状態)は、ステップS5でON時間が経過するま
で続けられ、さらに、ステップS6で庫内温度が設定値
以下になるまで続けられる。
【0019】ステップS6で庫内温度が設定値以下にな
ると、ステップS7で電磁弁が閉じられ、電磁弁の閉状
態(温調出力OFF状態)が、ステップS8でOFF時
間が経過するまで続けられ、さらに、ステップS9で庫
内温度が設定値以上になるまで続けられる。
【0020】そして、ステップS10において、上記電
磁弁の開閉(温調出力ON,OFF)に伴う庫内温度の
変化に基づいて、前記ON時間及びOFF時間を修正し
更新する。この温調出力時間の更新により、電磁弁の開
閉の1サイクルが終了するとともに、新たなON時間及
びOFF時間が設定されてステップS4に戻り、電磁弁
が開かれる。
【0021】次の1サイクルは、更新されたON時間及
びOFF時間に基づいて上記ステップS4〜S10を繰
り返し、以下、必要に応じてON時間及びOFF時間を
修正し更新しながら、電磁弁の開閉サイクルを行ってい
く。
【0022】図5及び図6は、上記ステップS10にお
けるON時間及びOFF時間の修正(更新)操作の一例
を示すものである。まず、ステップS11で1サイクル
中の最高温度(MAX)と庫内温度設定値とを比較し、
図6の点Aのように最高温度が設定値よりも+1.0℃
以上のときには、ステップS12に進んで電磁弁のOF
F時間を50%減らすとともに、ステップS13でON
時間を10%増加させる。また、ステップS11におい
て最高温度と設定値との差が+1.0℃未満のときには
ステップS14に進み、図6の点Bのように最高温度が
庫内温度設定値に対して+0.5℃以上のときには、ス
テップS15に進んでOFF時間を10%減らすととも
に、ステップS16でON時間を5%増加させる。さら
に、ステップS14で、図6の点Cのように温度差が+
0.5℃未満のときには、ON時間及びOFF時間を増
減させることなく、次の最低温度側のステップに進む。
【0023】次の最低温度側では、まず、ステップS1
7で1サイクル中の最低温度(MIN)と庫内温度設定
値とを比較し、図6の点Dのように、その温度差が−
1.0℃以上のときには、ステップS18でOFF時間
を10%増すとともに、ステップS19でON時間を5
0%減少させる。また、ステップS18での温度差が−
1.0℃未満のときには、ステップS20に進み、図6
の点Eのように、温度差が−0.5℃以上のときには、
ステップS21でOFF時間を5%増すとともに、ステ
ップS22でON時間を10%減少させる。さらに、ス
テップS20で、図6の点Fのように温度差が−0.5
℃未満のときには、ON時間及びOFF時間をそのまま
に保持する。
【0024】なお、このように電磁弁のON時間やOF
F時間を増減させるにあたり、処理の結果、ON時間や
OFF時間が極端に短くなり、電磁弁の開閉切換え時間
が短くなり過ぎてチャタリングを生じることを防止する
ため、ON時間やOFF時間の最短時間をあらかじめ設
定しておき、ON時間やOFF時間が最短時間よりも短
くなることを防止するためのステップを設けておくこと
が望ましい。この場合、一方の時間、例えばON時間が
最短時間になっても、他方のOFF時間を長くするよう
に処理しているので、ON時間とOFF時間とを最適な
状態にバランスさせることができ、庫内温度を設定され
ている温度に制御することが可能である。
【0025】また、本実施例においては、前記ステップ
S6で庫内温度が設定値以下になるまで電磁弁の開状態
(温調出力OFF状態)を保持するようにしているの
で、外部要因やデフロスト操作等により庫内温度が設定
値以上に上昇した場合でも、上述の時間制御とは別に電
磁弁を開状態(温調出力ON状態)に保持するようにし
ているので、庫内を速やかに所定温度まで冷却するする
ことができる。
【0026】なお、温度センサの取付け位置は、ショー
ケースの形状,構成に応じて適宜最適な位置に取付ける
ことが可能であり、また、冷凍サイクルも、従来からこ
の種のショーケースに用いられている構成のものをその
まま用いることが可能であり、電磁弁の開閉制御も、従
来からの温度制御において使用されている各種制御手段
を採用することができ、特に限定されるものではない。
【0027】次に、前記ステップS10における温調出
力時間の更新手順の他の実施例を、図7に基づいて説明
する。本実施例は、図7に示すように、庫内温度の設定
値に対して上下に所定の幅でデファレンシャルdを設定
し、該デファレンシャルdにより「設定温度+d」を超
える領域Aと、「設定温度−d」未満の領域Cと、この
間の領域Bとの3個の温度領域を区分けし、庫内の温度
変動の最大値(MAX)と最小値(MIN)がどの温度
領域に属すかによって庫内温度の変動を4つのパターン
に分類し、これによって温調出力ON,OFF時間、即
ち温調出力時間を更新するようにしたものである。
【0028】(パターン1) 最大値が領域Aに属
し、最小値が領域Bに属する場合。 この温度変動パターンは、庫内温度が高めに変動してい
る状態であり、温調出力のON時間を増加させるととも
に、OFF時間を減少させる方向に制御する必要があ
る。また、最大値がデファレンシャル+dを超えている
ことから、この状態は、通常は、外部要因等で庫内温度
が大きく上昇し、前回の温調出力ON時間では庫内を十
分に冷却することができなかった状態であり、前記図1
におけるステップS6が作用し、温調出力ON時間より
も長い時間、電磁弁がON状態に保持されている。した
がって、本パターンにおける新たなON設定時間及びO
FF設定時間は、次式により算出することができる。 今回のON設定時間=前回のON設定時間+(前回の実
際のON時間−前回のON設定時間)/4 今回のOFF設定時間=前回のOFF設定時間−(前回
の実際のON時間−前回のON設定時間)/2
【0029】(パターン2) 最大値が領域Bに属
し、最小値が領域Cに属する場合。 この温度変動パターンは、庫内温度が低めに変動してい
る状態であり、温調出力のON時間を減少させるととも
に、OFF時間を増加させる方向に制御する必要があ
る。また、最小値がデファレンシャル−d未満で冷えす
ぎの状態であるから、前記図1におけるステップS9が
作用し、温調出力OFF時間よりも長い時間、電磁弁が
OFF状態に保持されている。したがって、本パターン
における新たなON設定時間及びOFF設定時間は、次
式により算出することができる。 今回のOFF設定時間=前回のOFF設定時間+(前回
の実際のOFF時間−前回のOFF設定時間)/4 今回のON設定時間=前回のON設定時間−(前回の実
際のOFF時間−前回のOFF設定時間)/2
【0030】(パターン3) 最大値が領域Aに属
し、最小値が領域Cに属する場合。 この温度変動パターンは、庫内温度の変動幅が大きい状
態であり、前回のON設定時間及びOFF設定時間がと
もに長いということであるから、ON時間,OFF時間
を、ともに減少させる方向に制御する必要がある。した
がって、本パターンにおける新たなON設定時間及びO
FF設定時間は、次式により算出することができる。 今回のON設定時間=前回のON設定時間×0.9 今回のOFF設定時間=前回のOFF設定時間×0.9
【0031】(パターン4) 最大値・最小値とも領
域Bに属する場合。 この温度変動パターンは、庫内温度の変動幅が適当な範
囲であり、ON設定時間及びOFF設定時間をそのまま
の状態に保持しても特に問題はないが、より効率よく制
御するために、平均値、即ち、(最大値+最小値)/2
を算出し、この平均値に応じてON設定時間及びOFF
設定時間を調整する。
【0032】(A)平均値>庫内設定温度のとき この状態は、庫内温度が僅かに高めの状態であるから、
温調出力のON時間を僅かに増加させるとともに、OF
F時間を僅かに減少させる方向に制御すればよい。した
がって、本パターンにおける新たなON設定時間及びO
FF設定時間は、次式により算出することができる。 今回のON設定時間=前回のON設定時間+2秒 今回のOFF設定時間=前回のOFF設定時間−1秒
【0033】(B)平均値<庫内設定温度のとき この状態は、庫内温度が僅かに低めの状態であるから、
温調出力のON時間を僅かに減少させるとともに、OF
F時間を僅かに増加させる方向に制御すればよい。した
がって、本パターンにおける新たなON設定時間及びO
FF設定時間は、次式により算出することができる。 今回のON設定時間=前回のON設定時間−1秒 今回のOFF設定時間=前回のOFF設定時間+2秒
【0034】(C)平均値=庫内設定温度のとき この状態は、庫内温度が設定された温度範囲内にあり、
しかも平均温度が設定温度に一致しているから、ON設
定時間とOFF設定時間との割合が適切に保たれている
状態である。したがって、この状態を保ちながらさらに
庫内温度を設定温度に近付けるように制御すればよい。
このとき、その庫内温度の変動が、どの程度にあるかを
判断し、次のように温調出力を制御すればよい。
【0035】(イ)最大値=(設定値+d)、かつ、最
小値=(設定値−d)のとき、 この状態は、温度変動が大きい状態であるから、温度の
変動幅、即ち振幅を小さくするようにするため、新たな
ON設定時間及びOFF設定時間を、次式のように更新
すればよい。 今回のON設定時間=前回のON設定時間−2秒 今回のOFF設定時間=前回のOFF設定時間−2秒
【0036】(ロ)その他の状態のとき、 この状態は、最も好ましい状態で制御されている状態で
あるが、電磁弁のON・OFF回数を減らして電磁弁の
負担を軽減する方向に制御することが好ましい。したが
って、次式のように新たなON設定時間及びOFF設定
時間を設定すればよい。 今回のON設定時間=前回のON設定時間+2秒 今回のOFF設定時間=前回のOFF設定時間+2秒
【0037】上記のように、庫内の温度変動の最大値
(MAX)及び最小値(MIN)がデファレンシャルd
に対して、どのような関係にあるかを判断してON設定
時間及びOFF設定時間を更新することにより、よりき
め細かな制御が可能になり、短時間で、かつ、効率よ
く、庫内を所定の温度に制御することができる。なお、
デファレンシャルdは、ショ−ケ−スの構造や設定温
度、冷凍機の能力等に応じて、例えば、0.5℃,1.
0℃,1.5℃,2.0℃等、任意に設定可能であり、
上記各式における補正用の数値も任意に設定することが
できる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のショーケ
ースの庫内温度制御装置は、電磁弁の開閉1サイクルに
おける電磁弁が開いた冷却中の最低温度と、電磁弁が閉
じた非冷却中の最高温度とに基づいて、次の1サイクル
における電磁弁の開閉時間を制御するので、庫内の冷却
状態をきめ細かく制御することが可能になり、最適な庫
内冷却を行うことができ、庫内温度を所定の温度範囲内
に効率よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ショーケースにおける温度センサの取付け位置
の説明図である。
【図2】冷凍サイクルの説明図である。
【図3】本発明装置の一実施例を示すブロック図であ
る。
【図4】本発明装置における作動手順の一例を示すフロ
ーチャートである。
【図5】同じく電磁弁の開閉時間を設定する部分のフロ
ーチャートである。
【図6】庫内の温度変化を示す説明図である。
【図7】温調出力時間の更新手順の他の実施例を説明す
るための図である。
【図8】従来装置で電磁弁を制御した場合の庫内温度変
化を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ショーケース 2 冷凍サイクル 3 電磁弁 11 CPU 12 設定部 13 クロック回路 14 弁駆動部 15 メモリ S 温度センサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 庫内温度設定部及び庫内温度測定部を有
    し、庫内温度設定部に設定された庫内温度と庫内温度測
    定部で検出した庫内温度とを比較してショーケースの庫
    内温度を所定温度に制御する装置において、冷凍サイク
    ル内の電磁弁を開閉駆動する弁駆動手段と、前記電磁弁
    の開閉1サイクルにおける開時間及び閉時間を記憶する
    記憶手段と、前記庫内温度測定部で検出した電磁弁の開
    閉1サイクル中の庫内温度変化と前記記憶手段に記憶さ
    れている電磁弁の開時間及び閉時間とに応じて次の1サ
    イクルの電磁弁の開時間及び閉時間を設定する演算部と
    を備えたことを特徴とするショーケースの庫内温度制御
    装置。
  2. 【請求項2】 前記演算部は、庫内温度測定部で検出し
    た電磁弁の開閉1サイクル中の庫内温度が、庫内温度設
    定部で設定された庫内温度よりも高いときには、前記電
    磁弁の開時間を所定の割合で増加させるとともに、閉時
    間を所定の割合で減少させるように設定されていること
    を特徴とする請求項1記載のショーケースの庫内温度制
    御装置。
  3. 【請求項3】 前記演算部は、庫内温度測定部で検出し
    た電磁弁の開閉1サイクル中の庫内温度が、庫内温度設
    定部で設定された庫内温度よりも低いときには、前記電
    磁弁の開時間を所定の割合で減少させるとともに、閉時
    間を所定の割合で増加させるように設定されていること
    を特徴とする請求項1記載のショーケースの庫内温度制
    御装置。
  4. 【請求項4】 前記電磁弁の開時間及び閉時間は、最短
    開時間及び最短閉時間があらかじめ設定されていること
    を特徴とする請求項1,2又は3記載のショーケースの
    庫内温度制御装置。
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