JPWO2020234952A1 - 冷却制御装置、冷却システム及び冷却制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、外気温が低い場合と、対象空間に対する保管品の出し入れが少ない場合といった対象空間内の温度の斑が少ない場合には、送風機のモータが過剰性能になる。その結果、送風機のモータが不要な電力を消費することになる。
この発明は、対象空間の温度の斑を減らしつつ、消費電力が少なくなるように制御することを目的とする。
対象空間におけるそれぞれ異なる位置に設置された複数の温度センサにより検出された温度を取得する温度取得部と、
前記温度取得部によって取得された温度を参照して、前記複数の温度センサのうちの基準温度よりも高い温度を検出した温度センサが設置された対象位置を特定し、熱交換器によって冷却された空気が届く上限が、前記対象位置を基準とする対象範囲になるように、送風機の風量を制御する風制御部と
を備える。
***構成の説明***
図1を参照して、実施の形態1に係る冷却システム10の構成を説明する。
冷却システム10は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成し、対象空間50を冷却するシステムである。
冷却システム10は、熱源機11と、冷却機12と、冷却制御装置13と、対象空間50におけるそれぞれ異なる位置に設置された複数の温度センサ14とを備える。熱源機11と冷却機12とは、冷媒配管15によって接続され、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成している。冷却制御装置13は、信号線16を介して、熱源機11と、冷却機12と、各温度センサ14と接続されている。
熱源機11は、対象空間50の外に設置される。熱源機11は、インバータ式の圧縮機111といった機器を備える。冷却機12は、吊り具17等によって対象空間50内に設置される。冷却機12は、熱交換器121とインバータ式の送風機122といった機器を備える。熱交換器121は、熱源機11で冷却された冷媒と、対象空間50の空気とを熱交換して、対象空間50の空気を冷却する。
冷却制御装置13は、マイクロコンピュータといったコンピュータである。
冷却制御装置13は、機能構成要素として、温度取得部21と、温度判定部22と、風制御部23と、周波数制御部24とを備える。
温度取得部21は、複数の温度センサ14により検出された温度を取得する。風制御部23は、温度取得部21によって取得された温度を参照して、複数の温度センサ14のうちの基準温度よりも高い温度を検出した温度センサ14が設置された対象位置を特定する。風制御部23は、熱交換器121によって冷却された空気が届く上限が、対象位置を基準とする対象範囲になるように、送風機122の風量を制御する。周波数制御部24は、風制御部23によって制御された風量に応じて、運転効率が高くなる周波数で圧縮機111を制御する。
図3から図5を参照して、実施の形態1に係る冷却システム10の動作を説明する。
実施の形態1に係る冷却システム10の動作は、実施の形態1に係る冷却制御方法に相当する。
具体的には、ユーザによって上限温度及び下限温度と、各温度センサ14の設置位置と、最も温度が上がり易い位置にある温度センサ14の識別子とが入力され、冷却制御装置13のメモリに記憶される。
各温度センサ14は、温度を検出する。冷却制御装置13の温度取得部21は、信号線16を介して、各温度センサ14によって検出された温度を取得する。
冷却制御装置13の温度判定部22は、ステップS11で温度取得部21によって取得された温度に、基準温度である上限温度よりも高い温度が含まれるか否かを判定する。実施の形態1では、上限温度が基準温度として用いられるものとする。しかし、基準温度は、上限温度とは別に設定されてもよい。
温度判定部22は、上限温度よりも高い温度が含まれる場合には、処理をステップS13に進める。一方、温度判定部22は、上限温度よりも高い温度が含まれない場合には、処理をステップS11に戻す。
冷却制御装置13の風制御部23は、上限温度よりも高い温度を検出した温度センサ14を対象の温度センサ14として特定する。
複数の温度センサ14が上限温度よりも高い温度を検出する場合がある。実施の形態1では、この場合には、風制御部23は、最も温度が上がり易い位置にある温度センサ14を対象の温度センサ14として特定する。図1では、温度センサ14A及び温度センサ14Bの両方が上限温度よりも高い温度を検出した場合には、風制御部23は、送風機122から離れた位置にある温度センサ14Bを対象の温度センサ14として特定する。
冷却制御装置13の風制御部23は、ステップS13で特定された対象の温度センサ14が設置された位置を対象位置として特定する。そして、風制御部23は、熱交換器によって冷却された空気が届く上限が、対象位置を基準とする対象範囲になるように、送風機122の風量を制御する。つまり、風制御部23は、対象位置を基準とする対象範囲までしか熱交換器121によって冷却された空気が届かない風量になるように、送風機122を制御する。送風機122はインバータ式であるため、周波数制御によりモータの回転数を変更して風量を制御することが可能である。送風機122は、風制御部23の制御に従いモータの回転数を変更する。
冷却制御装置13の周波数制御部24は、ステップS14で制御された風量に応じて、運転効率が高くなる周波数で圧縮機111を制御する。圧縮機111は、インバータ式であるため、周波数制御により回転数を変更して、運転容量を変更することが可能である。圧縮機111は、周波数制御部24の制御に従い回転数を変更する。
図4の例では、送風機122のモータの回転数が100%の場合には、圧縮機111の周波数が100%の場合に比べ、圧縮機111の周波数を下げると、冷却システム10のCOPは低くなる。これに対して、送風機122のモータの回転数が40%及び60%の場合には、圧縮機111の周波数が100%の場合に比べ、圧縮機111の周波数を下げると、冷却システム10のCOPは高くなる。したがって、周波数制御部24は、送風機122のモータの回転数が100%に制御されている場合には、圧縮機111の周波数を100%に制御する。一方、周波数制御部24は、送風機122のモータの回転数が40%又は60%に制御されている場合には、圧縮機111の周波数を100%よりも低い、冷却システム10のCOPが最も高くなる周波数に制御する。
ステップS13で特定された対象の温度センサ14は、温度を検出する。冷却制御装置13の温度取得部21は、信号線16を介して、対象の温度センサ14によって検出された温度を取得する。
冷却制御装置13の温度判定部22は、ステップS16で温度取得部21によって取得された対象の温度センサ14によって検出された温度が、下限温度よりも低いか否かを判定する。
温度判定部22は、温度が下限温度よりも低い場合には、処理をステップS18に進める。一方、温度判定部22は、温度が下限温度以上の場合には、処理をステップS16に戻す。
冷却制御装置13の風制御部23は、送風機122のモータが停止するように制御する。送風機122は、風制御部23の制御に従いモータを停止する。また、冷却制御装置13の周波数制御部24は、圧縮機111が停止するように制御する。圧縮機111は、周波数制御部24の制御に従い停止する。
図5では、冷却システム10は図1に示す構成であり、冷却システム10のCOPは図4に示す関係であるとしている。
時刻t0に冷却システム10の運転が開始される。このとき、温度センサ14Aによって検出された温度TAと、温度センサ14Bによって検出された温度TBとは、いずれも上限温度よりも高い。上限温度よりも高い温度が検出されたため、図3のステップS12からステップS13に処理が進む。
図3のステップS13では、複数の温度センサ14が上限温度よりも高い温度を検出したので、最も温度が上がり易い位置にある温度センサ14Bが対象の温度センサ14として特定される。そして、図3のステップS14では、温度センサ14Bが設置された位置の周辺まで冷却された空気が届くように、モータの回転数が100%で送風機122が制御される。これに伴い、図3のステップS15では、冷却システム10のCOPが高くなるように、圧縮機111の周波数が100%で制御される。
すると、温度TA及び温度TBが徐々に下がっていく。
すると、温度TA及び温度TBが徐々に上がっていく。
図3のステップS13では、上限温度よりも高い温度を検出した温度センサ14Bが対象の温度センサ14として特定される。そして、図3のステップS14では、温度センサ14Bが設置された位置の周辺まで冷却された空気が届くように、モータの回転数が100%で送風機122が制御される。これに伴い、図3のステップS15では、冷却システム10のCOPが高くなるように、圧縮機111の周波数が100%で制御される。
すると、温度TA及び温度TBが徐々に下がっていく。
すると、温度TA及び温度TBが徐々に上がっていく。
図3のステップS13では、上限温度よりも高い温度を検出した温度センサ14Aが対象の温度センサ14として特定される。そして、図3のステップS14では、温度センサ14Aが設置された位置の周辺までしか冷却された空気が届かないように、送風機122が制御される。ここでは、モータの回転数は40%で送風機122が制御されたとする。これに伴い、図3のステップS15で、冷却システム10のCOPが高くなるように、圧縮機111の周波数が75%で制御される。
すると、温度TA及び温度TBが徐々に下がっていく。特に、冷却された空気が送られている位置に設置された温度センサ14Aによって検出される温度TAは、冷却された空気が直接届かない位置に設置された温度センサ14Bによって検出される温度TBに比べ、急激に下がっていく。
すると、温度TA及び温度TBが徐々に上がっていく。
図3のステップS13では、上限温度よりも高い温度を検出した温度センサ14Bが対象の温度センサ14として特定される。そして、図3のステップS14では、温度センサ14Bが設置された位置の周辺まで冷却された空気が届くように、モータの回転数が100%で送風機122が制御される。これに伴い、図3のステップS15では、冷却システム10のCOPが高くなるように、圧縮機111の周波数が100%で制御される。
すると、温度TA及び温度TBが徐々に下がっていく。
以上のように、実施の形態1に係る冷却システム10では、熱交換器121によって冷却された空気が届く上限が、上限温度よりも高い温度を検出した温度センサ14が設置された対象位置を基準とする対象範囲になるように、送風機122の風量が制御される。これにより、温度が高くなった位置に対して、消費電力を抑えつつ冷却された空気を送ることが可能になる。その結果、対象空間の温度の斑を減らしつつ、消費電力が少なくなるように制御することが可能になる。
<変形例1>
風制御部23は、温度上昇のトレンドを考慮して、風量を制御してもよい。
具体例としては、ある温度センサ14によって検出された温度が上限温度以下であっても、その温度センサ14によって検出された温度の単位時間当たりの上昇が閾値以上であるとする。この場合には、風制御部23は、熱交換器121によって冷却された空気が届く上限が、その温度センサ14が設置された対象位置を基準とする対象範囲になるように、送風機122の風量を制御してもよい。
例えば、図1に示すように温度センサ14A及び温度センサ14Bが配置されているとする。このとき、温度センサ14Aによって検出された温度は上限温度以下であるが、温度センサ14Aによって検出された温度の単位時間当たりの上昇が閾値以上であるとする。この場合には、風制御部23は、熱交換器121によって冷却された空気が届く上限が、温度センサ14Aが設置された対象位置を基準とする対象範囲になるように、送風機122の風量を制御してもよい。
具体例としては、上限温度よりも高い温度を検出した複数の温度センサ14に、検出した温度の単位時間当たりの上昇が閾値以上である温度センサ14が含まれるとする。この場合には、最も温度が上がり易い位置にある温度センサ14に代えて、温度の単位時間当たりの上昇が閾値以上である温度センサ14を対象の温度センサ14として特定してもよい。
例えば、図1に示すように温度センサ14A及び温度センサ14Bが配置されているとする。このとき、温度センサ14A及び温度センサ14Bの両方で検出された温度が上限温度以上であったとする。この場合には、実施の形態1では、風制御部23は、冷却機12から離れた対象空間50の奥に設置されている温度センサ14Bが対象の温度センサ14として特定された。しかし、温度センサ14Aによって検出された温度の単位時間当たりの上昇が閾値以上である場合には、風制御部23は、温度センサ14Aを対象の温度センサ14として特定してもよい。
実施の形態1では、図1に示すように、冷却システム10が2つの温度センサ14を備えた。しかし、冷却システム10は、3つ以上の温度センサ14を備えていてもよい。このとき、冷却機12から離れた対象空間50の奥に少なくとも1つ温度センサ14が配置されることが望ましい。また、それ以外に、対象空間50の出入口付近と、保管品を置く場所の付近といった位置に温度センサ14が配置されることが望ましい。
実施の形態2は、保管品が置かれた周辺に設置された温度センサ14よりも、他のエリアに設置された温度センサ14についての上限温度及び下限温度を高くする点が実施の形態1と異なる。実施の形態2では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
図6を参照して、実施の形態2に係る冷却システム10の構成を説明する。
冷却システム10は、検知センサ18を備える点が実施の形態1に係る冷却システム10と異なる。検知センサ18は、対象空間50における保管品が置かれた位置を検知するセンサである。
冷却制御装置13は、保管品特定部25と、設定変更部26とを備える点が実施の形態1に係る冷却制御装置13と異なる。保管品特定部25は、検知センサ18により対象空間50における保管品が置かれた位置を特定する。設定変更部26は、保管品特定部25によって特定された保管品が置かれた位置の周辺の周辺エリアに設置された温度センサ14についての上限温度及び下限温度よりも、他のエリアに設置された温度センサ14についての上限温度及び下限温度を高く設定する。
図8を参照して、実施の形態2に係る冷却システム10の動作を説明する。
実施の形態2に係る冷却システム10の動作は、実施の形態2に係る冷却制御方法に相当する。
保管品特定部25は、検知センサ18の検出結果を取得し、検出結果に基づき対象空間50における保管品が置かれた位置を特定する。
設定変更部26は、ステップS21で特定された保管品が置かれた位置の周辺の周辺エリアに設置された温度センサ14を特定する。具体的には、設定変更部26は、ステップS21で特定された保管品が置かれた位置の周囲基準距離以内の範囲を周辺エリアとし、周辺エリアに設置位置が含まれる温度センサ14を特定する。
そして、設定変更部26は、特定された温度センサ14以外の温度センサ14についての上限温度及び下限温度を補正温度だけ高くする。補正温度は、ユーザによって事前に設定される温度である。
以上のように、実施の形態2に係る冷却システム10では、保管品が置かれた周辺に設置された温度センサ14よりも、他のエリアに設置された温度センサ14についての上限温度及び下限温度を高くする。これにより、保管品が置かれていない位置に設置された温度センサ14により検出される温度が、上限温度を超え難くなる。その結果、保管品が置かれていないエリアに届くように送風機122の風量が上げられることが減り、消費電力を抑えることが可能になる。
<変形例3>
実施の形態2では、冷却システム10の運転開始時にだけ、図8のステップS21及びステップS22の処理が実行され、上限温度及び下限温度が設定された。しかし、図8のステップS21及びステップS22の処理は、定期的に、あるいは、保管品の出し入れが行われたといったイベント発生時にも実行されるようにしてもよい。
実施の形態3は、風向を制御する点が実施の形態1,2と異なる。実施の形態3では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
実施の形態3では、実施の形態1に機能を追加した例を説明する。しかし、実施の形態2に機能を追加することも可能である。
図9を参照して、実施の形態3に係る冷却システム10の構成を説明する。
図9では、冷却システム10の一部の構成のみが示されており、熱源機11及び冷却制御装置13といった構成は省略されている。
冷却システム10は、送風機122の吹き出し方向(図9のX方向)と垂直な、左右方向(図9のY方向)にも、複数の温度センサ14を備える点が実施の形態1に係る冷却システム10と異なる。なお、図9では、冷却システム10は、上下方向(図9のZ方向)にも、複数の温度センサ14を備えている。
また、冷却システム10は、冷却機12がフラップ123を備える点が実施の形態1に係る冷却システム10と異なる。フラップ123は、送風機122の吹出し口付近に設けられており、送風機122によって吹出された風の左右方向(図9のY方向)における方向を変更する装置である。
図3を参照して、実施の形態3に係る冷却システム10の動作を説明する。
実施の形態3に係る冷却システム10の動作は、実施の形態3に係る冷却制御方法に相当する。
冷却制御装置13の風制御部23は、実施の形態1と同様に、熱交換器121によって冷却された空気が届く上限が、対象位置を基準とする対象範囲になるように、送風機122の風量を制御する。この際、風制御部23は、フラップ123を制御することにより、対象位置に風が送られるように風向を制御する。
以上のように、実施の形態3に係る冷却システム10では、送風機122の風量だけでなく、風向も制御される。これにより、温度が高くなった位置に対して、冷却された空気を的確に送ることが可能になる。その結果、対象空間の温度の斑を減らしつつ、消費電力が少なくなるように制御することが可能になる。
Claims (7)
- 対象空間におけるそれぞれ異なる位置に設置された複数の温度センサにより検出された温度を取得する温度取得部と、
前記温度取得部によって取得された温度を参照して、前記複数の温度センサのうちの基準温度よりも高い温度を検出した温度センサが設置された対象位置を特定し、熱交換器によって冷却された空気が届く上限が前記対象位置を基準とする対象範囲になるように、送風機の風量を制御する風制御部と
を備える冷却制御装置。 - 前記熱交換器は、圧縮機を有する蒸気圧縮式の冷却サイクルにおいて冷媒と前記対象空間の空気とを熱交換する装置であり、
前記冷却制御装置は、さらに、
前記風制御部によって制御された前記風量に応じて、運転効率が高くなる周波数で前記圧縮機を制御する周波数制御部
を備える請求項1に記載の冷却制御装置。 - 前記風制御部は、温度の単位時間当たりの上昇が閾値以上である温度センサが設置された位置を前記対象位置として特定する
を備える請求項1又は2に記載の冷却制御装置。 - 前記冷却制御装置は、さらに、
前記対象空間における保管品が置かれた位置を特定する保管品特定部と、
前記保管品特定部によって特定された前記保管品が置かれた位置の周辺の周辺エリアに設置された温度センサについての前記基準温度よりも、他のエリアに設置された温度センサについての前記基準温度を高く設定する設定変更部と
を備える請求項1から3までのいずれか1項に記載の冷却制御装置。 - 前記風制御部は、前記対象位置に風が送られるように風向を制御する
請求項1から4までのいずれか1項に記載の冷却制御装置。 - 対象空間の空気を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器によって冷却された空気を送る送風機と、
前記対象空間におけるそれぞれ異なる位置に設置された複数の温度センサと、
前記熱交換器によって冷却された空気が届く上限が、前記複数の温度センサのうちの基準温度よりも高い温度を検出した温度センサが設置された対象位置を基準とする対象範囲になるように、前記送風機の風量を制御する冷却制御装置と
を備える冷却システム。 - 対象空間におけるそれぞれ異なる位置に設置された複数の温度センサが、設置された位置の温度を検出し、
冷却制御装置が、熱交換器によって冷却された空気が届く上限が、複数の温度センサのうちの基準温度よりも高い温度を検出した温度センサが設置された対象位置を基準とする対象範囲になるように、送風機の風量を制御する冷却制御方法。
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