JP2001272149A - ショーケース冷却装置 - Google Patents
ショーケース冷却装置Info
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Abstract
なく省エネを図ることができるショーケース冷却装置を
提供する。 【解決手段】ショーケースの負荷が店内温度のみならず
店内湿度により影響を受けることに着目し、ショーケー
スの負荷を店内温度及び店内湿度からなる店内エンタル
ピに求めている。そして、この演算された店内エンタル
ピに基づき圧縮機22の目標吸入圧力を設定し、この目
標吸入圧力と実際の吸入圧力から圧縮機22の回転数を
求めるようにしている。これにより、ショーケースの特
殊な運転データを収集することなく、圧縮機22を適切
な回転数に設定できる。
Description
れているショーケースを共通の冷凍機により冷却するシ
ョーケース冷却装置に関するものである。
は、多数のショーケースに対して1台(或いは僅かな台
数)の圧縮機で冷媒を循環し、各ショーケースの保冷を
行っており、多数のショーケースが同時に運転されるこ
と事態を考慮し、全ショーケース稼働時にも冷却能力が
損なわれないよう、圧縮機の能力はかなり大きなものと
なっている。また、各ショーケースの負荷は冬期は小さ
く、夏期は大きくなるため、この負荷が大きくなる夏期
に合わせて圧縮機の冷凍能力が設定されている。
な圧縮機を冬期においても同様の能力で運転するので
は、運転効率が低下し省エネの点で不利である。また、
夏期時の冷却能力と冬期の冷却能力を切り替え可能に
し、これを手動で切り替えるショーケース冷却装置が提
案されているが、季節の変わり目のたびに切り替えるの
では、メンテナンスの点でこれまた不利なものである。
め、特開平9−217974号公報に開示されたショー
ケース冷却装置が提案されている。
スの電磁弁の運転率に基づいて圧縮機の目標吸入圧力を
設定し、この目標吸入圧力と実際の吸入圧力との偏差に
基づいて圧縮機の回転数を制御する構成となっている。
即ち、電磁弁の運転率は負荷が大きなときは高く、一方
負荷が小さいときは低くなるため、この運転率に基づく
ことにより省エネを図ることができる。また、このショ
ーケース冷却装置には、ショーケースの温度降下速度に
求める構成、ショーケースの電磁弁の平均オン・オフ周
期に求める構成などが開示されているが、これらの構成
も省エネを図る点では共通の効果を有している。
ショーケース冷却装置では、電磁弁の運転率、温度降下
速度或いは電磁弁の平均オン・オフ周期という、ショー
ケースの特殊な運転情報を収集・演算する必要があるた
め、制御システムの大規模化及び複雑化が避けられず、
製造コストの点で不利なものとなっていた。
御システムを大規模化及び複雑化させることなく省エネ
を図ることができるショーケース冷却装置を提供するこ
とにある。
に鑑み、請求項1の発明は、店内に複数配置されたショ
ーケースに共通の圧縮機で冷媒を循環するとともに、圧
縮機の設定吸入圧力に基づき圧縮機の回転数を制御する
ショーケース冷却装置において、圧縮機の回転数を制御
する制御手段は、店内の温度と湿度から店内エンタルピ
を演算する店内エンタルピ演算部と、店内エンタルピ演
算部で演算されたエンタルピに基づき圧縮機の目標吸入
圧力を設定する目標吸入圧力設定演算部と、目標吸入圧
力設定演算部で演算された目標吸入圧力と圧縮機の実吸
入圧力との偏差に基づき圧縮機の回転数を指令する回転
数指令演算部とを有する構造となっている。
荷が店内温度のみならず店内湿度により影響を受けるこ
とに着目し、ショーケースの負荷を店内温度及び店内湿
度からなる店内エンタルピに求めている。そして、この
演算された店内エンタルピに基づき圧縮機の目標吸入圧
力を設定し、この目標吸入圧力と実際の吸入圧力から圧
縮機の回転数を求めるようにしている。以上のように、
請求項1の発明では、ショーケースの特殊な運転データ
を収集することなく、圧縮機を適切な回転数に設定して
いる。
ス冷却装置において、目標吸入圧力設定演算部は、店内
エンタルピ演算部で演算されたエンタルピと、ショーケ
ースの庫内設定温度に基づき圧縮機の目標吸入圧力を設
定する構成となっている。
ンタルピに加え庫内設定温度も加え、目標吸入圧力値の
精度を向上させている。
ス冷却装置において、目標吸入圧力設定演算部は、店内
エンタルピ演算部で演算されたエンタルピと、ショーケ
ースの庫内設定温度と実庫内温度との偏差に基づき圧縮
機の目標吸入圧力を設定する構成となっている。
ンタルピに加え庫内設定温度と実庫内温度との偏差に基
づき目標吸入圧力を設定しているため、この偏差が大き
いとき(実庫内温度の方が設定値よりも大幅に高いと
き)は、目標吸入圧力が多少低く、一方、偏差が小さい
ときは目標吸入圧力が高くなる。
ショーケースに共通の圧縮機で冷媒を循環するととも
に、圧縮機の設定吸入圧力に基づき圧縮機の回転数を制
御するショーケース冷却装置において、圧縮機を制御す
る制御手段は、店内の温度と湿度から店内エンタルピを
演算する店内エンタルピ演算部と、店内エンタルピ演算
部で演算されたエンタルピに基づき圧縮機の仮の目標吸
入圧力を設定する仮目標吸入圧力設定演算部と、仮目標
吸入圧力設定演算部で演算された仮目標吸入圧力と予め
設定された設定目標吸入圧力との偏差に基づき圧縮機の
実吸入圧力を補正する吸入圧力補正演算部と、吸入圧力
補正演算部で演算された目標吸入圧力と予め設定された
設定目標吸入圧力との偏差に基づき圧縮機の回転数を指
令する回転数指令演算部とを有する構造となっている。
された仮の目標吸入圧力と設定目標吸入圧力に基づき実
吸入圧力を補正し、この補正された吸入圧力と予め設定
された設定目標吸入圧力との偏差に基づき圧縮機の回転
数を決定する。このように予設定の目標吸入圧力値を変
更することなく、回転数を決定するから、目標吸入圧力
の設定を外部から変更する機能を有しない圧縮機にも適
用でき、汎用なものとなっている。
算部では店内エンタルピにショーケースの庫内設定温度
も加え、また、請求項6の発明ではショーケースの庫内
設定温度と実庫内温度との偏差をも加え、目標吸入圧力
値の精度を向上させている。
圧力に基づき圧縮機の回転数を制御しているが、この吸
入圧力に代えて冷媒の蒸発温度に基づき回転数を制御す
るようにしてもよい。
ーケース冷却装置の第1実施形態を示すもので、図1は
店内のショーケースと冷凍機との冷媒管路図、図2はシ
ョーケース冷却装置の駆動回路を示すブロック図、図3
は店内の温度、湿度及びエンタルピの月別変化を示すグ
ラフ、図4は店内温度及び店内湿度とエンタルピとの関
係を示す表、図5は店内エンタルピとショーケースの蒸
発温度・吸入圧力との関係を示す表、図6はショーケー
ス冷却装置の作用を説明するグラフである。
内のショーケースと冷凍機との冷媒配管系を図1を参照
して説明する。店内には多数のショーケース1が配置さ
れており、これらショーケース1には庫内冷却用の蒸発
器11が設置されている。また、これらの蒸発器11は
互いに膨張弁12及び電磁弁13を介して並列に冷凍機
2の凝縮器21及び圧縮機22に接続している。ここ
で、各電磁弁13は各蒸発器11への冷媒流通を規制
し、庫内冷却を行うため冷媒を流すときは開放し、一
方、庫内冷却が不要なときは閉塞して冷媒流入を規制す
る。
のであるが、この店内の温度及び湿度は店舗空調装置
(図示せず)により制御される。この店内温度、店内湿
度及び店内エンタルピを調査(埼玉県川越市の店舗)し
たところ、図3に示す結果が得られた。
℃とさほど変化は大きくないが、店内湿度は7月〜9月
では50%RHで、一方1月,2月は35%RH前後と
なり、これに伴い、エンタルピの小さい月(1月)で
8.67kcal/kg、大きい月(8月)で12.7
2kcal/kgとなり、両者を比較すると約1.5倍
変化することが分かった。この店内温度と店内湿度に基
づくエンタルピを表に表すと図4に示すようになる。即
ち、温度14℃で湿度30%RHのときはエンタルピが
5.14kcal/kg、一方温度30℃で湿度80%
RHのときはエンタルピが20.14kcal/kgと
なり、温度及び湿度によりエンタルピが大きく変化す
る。
とエンタルピとの関係を庫内温度を5℃に設定した多段
オープン型ショーケースで実験した。この実験で図5に
示す結果が得られた。
入圧力が3.64kg/cm2 、エンタルピ20kca
l/kgで吸入圧力が2.58kg/cm2 と、エンタ
ルピが大きくなるに従って吸入圧力が小さくなることが
分かった。
タルピとの関係、並びに、エンタルピとショーケースの
吸入圧力との関係から、吸入圧力の変化に対応した最適
な圧縮機22の回転数を得るため、本実施形態は図2に
示す駆動回路を構成している。
外)の温度を検出する店内温度センサ31と店内の湿度
(ショーケース1の外)を検出する店内湿度センサ32
を設置している。また、この各センサ31,32からの
検出信号に基づき圧縮機22を駆動制御する制御装置4
を有している。
出温度及び検出湿度から店内エンタルピを演算する店内
エンタルピ演算部41を有する。この店内エンタルピ演
算部41は図4の表に示すデータが格納されており、こ
れに基づき店内エンタルピを算出する。
た店内エンタルピは目標吸入圧力設定演算部42に入力
される。この目標吸入圧力設定演算部42では店内エン
タルピに対応する最適な目標吸入圧力を設定するもの
で、例えば前述した多段オープン型ショーケース1(設
定温度5℃)では、図5の表に示すデータが格納されて
おり、この店内エンタルピに最適な目標吸入圧力が設定
される。
る庫内温度設定部43を有し、この庫内温度設定部43
から設定温度を入力するようになっているが、各ショー
ケース1の設定温度が同一であるときは、それに対応す
る目標吸入圧力を予め格納しておけばよく、この庫内温
度設定部43は不要となる。
れた目標吸入圧力は冷凍機2の回転数指令演算部25に
入力される。この回転数指令演算部25には吸入圧力セ
ンサ23で検出された圧縮機22の実際の吸入圧力が入
力されており、この実吸入圧力と目標吸入圧力との偏差
に基づき圧縮機22の回転数を演算する。
インバータ24を通じて圧縮機22に出力される。そし
て、圧縮機22の吸入圧力は吸入圧力センサ23で検出
され回転数指令演算部25にフィードバックされ、漸次
目標吸入圧力に近づくよう収斂され、最適な回転数とな
る。
ピ演算部41、目標吸入圧力設定演算部42及び庫内温
度設定部43、並びに、冷凍機2の回転数指令演算部2
5により、圧縮機22の回転数を制御する制御手段を構
成する。
24→圧縮機22→吸入圧力センサ23→回転数指令演
算部25といったフィードバック制御は前記従来例で説
明した特開平9−217974号公報に開示されたショ
ーケース冷却装置と同様の構成である。
ラフを用いて説明する。即ち、圧縮機22の回転数が高
いときは消費電力及び冷凍能力は当然に高く、一方回転
数が低いときは消費電力及び冷凍能力は低くなる。ま
た、店内エンタルピが高いときは吸入圧力は低く、一方
店内エンタルピが低いときは吸入圧力は高くなる。
とき、店内エンタルピが高くなるにつれて圧縮機22の
冷凍能力を大きくし、一方、店内エンタルピが低くなる
につれて圧縮機22の冷凍能力は小さくて良い。ここ
で、ショーケース負荷をショーケース運転台数が多い場
合と少ない場合を例として掲げグラフに示すときは、図
6の右下がりの上下2段の直線となる。
ピに対応する圧縮機22の回転数が選択でき、即ち店内
エンタルピが高いときは高回転数が選択され、一方、店
内エンタルピが低いときは低回転数が選択される。ま
た、ショーケース運転台数が「多数」から「少数」に変
化したとき、また、これとは逆に「少数」から「多数」
に変化したときは、図6の双方向矢印に示すように、店
内エンタルピに対応する回転数に切り替わる。
ース冷却装置によれば、店内温度及び湿度に対応する店
内エンタルピに基づき圧縮機22の回転数を制御してい
るため、ショーケース1の運転情報がデータとして不要
であるし、また、省エネを図ることができる。
冷却装置の第2実施形態を示すものである。この実施形
態では、前記第1実施形態に係る庫内温度設定部43に
代えて、ショーケース1に内蔵された庫内温度センサ1
4と、庫内温度を設定する庫内温度設定器15と、庫内
温度偏差演算部45を設けたものとなっている。即ち、
この庫内温度偏差演算部45で庫内温度と庫内設定温度
との偏差を演算し、この偏差を目標吸入圧力設定演算部
42に入力している。そして、この目標吸入圧力設定演
算部42で、店内エンタルピとこの偏差に基づき目標吸
入圧力を設定する。このような目標吸入圧力の設定によ
り前記第1実施形態と同様に最適な圧縮機22の回転数
を得るようにしている。なお、その他の構成は前記第1
実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
ラフに基づき説明する。即ち、圧縮機22の回転数が高
いときは冷凍能力は当然に高く、一方回転数が低いとき
は冷凍能力は低くなる。また、店内エンタルピが高いと
きは吸入圧力は低く、一方店内エンタルピが低いときは
吸入圧力は高くなる。
とき、店内エンタルピが高くなるについて圧縮機22の
冷凍能力を大きくし、一方、店内エンタルピが低くなる
について圧縮機22の冷凍能力は小さくて良い。ここ
で、前記偏差が大きいときと小さいときの変化を示せ
ば、図8の右下がりの上下2段の直線となる。
ピに対応する圧縮機22の回転数が選択でき、即ち店内
エンタルピが高いときは高回転数が選択され、一方、店
内エンタルピが低いときは低回転数が選択される。ま
た、前記偏差が「大」から「小」に変化したとき、ま
た、これとは逆に「小」から「大」に変化したときは、
図8の双方向矢印に示すように、店内エンタルピに対応
する回転数に切り替わる。
ース冷却装置によれば、店内温度及び湿度に対応する店
内エンタルピに基づき圧縮機22の回転数を制御する点
は、前記第1実施形態と同様であるが、目標吸入圧力の
設定条件が庫内温度と庫内設定温度との偏差も条件とな
っているため、ショーケース1の庫内温度状況も加味さ
れることとなり、より最適な圧縮機22の回転数が得ら
れる。
定器15は汎用のショーケース1に必ず設置されている
ものであるため、本実施形態を実現するために特別に機
器を用意する必要もない。
装置の第3実施形態を示すものである。前記第1実施形
態では店内エンタルピと庫内温度設定部の設定温度から
目標吸入圧力を直ちに演算している。これに対して、本
実施形態では、店内エンタルピと設定温度から仮目標吸
入圧力演算部46で仮目標吸入圧力を算出する。そし
て、吸入圧力補正演算部47では、この仮目標吸入圧力
と圧縮機22で予め設定されている設定目標吸入圧力
(固定された目標圧力)との偏差を求め、圧縮機22の
吸入圧力を補正し、更に回転数指令演算部25ではこの
補正された吸入圧力と前述の設定目標圧力との偏差に基
づき圧縮機22の回転数を決定する。なお、この設定目
標吸入圧力はショーケース負荷(店内エンタルピ)が高
いとき(夏期)を基準として設定されている。
1実施形態と同様に最適な圧縮機22の回転数を得るよ
うにしている。なお、その他の構成は前記第1実施形態
と同様であるため、その説明を省略する。
グラフに基づき説明する。即ち、圧縮機22の回転数が
高いときは冷凍能力は当然に高く、一方回転数が低いと
きは冷凍能力は低くなる。また、店内エンタルピが高い
ときは吸入圧力は低く、一方店内エンタルピが低いとき
は吸入圧力は高くなる。
とき、店内エンタルピが高くなるについて圧縮機22の
冷凍能力を大きくし、一方、店内エンタルピが低くなる
について圧縮機22の冷凍能力は小さくて良い。
ルピの高い状態で設定されている設定目標吸入圧力と仮
目標吸入圧力との間に偏差(図10のΔP)があり、こ
の偏差に基づき最適の回転数で圧縮機22が運転され
る。
ース冷却装置によれば、吸入圧力を補正して回転数を決
定するから、目標吸入圧力の設定を外部から変更する機
能を有しない圧縮機にも適用でき、汎用なものとなって
いる。
ケース1の設定温度が同一であるときは、それに対応す
る仮目標吸入圧力を予め格納しておけばよく、この庫内
温度設定部43は不要となる。
置の第4実施形態を示すものである。この実施形態で
は、前記第3実施形態に係る庫内温度設定部43に代え
て、前記第2実施形態と同様にショーケース1に内蔵さ
れた庫内温度センサ14と、庫内温度を設定する庫内温
度設定器15と、庫内温度偏差演算部45を設けたもの
となっている。即ち、この庫内温度偏差演算部45で庫
内温度と庫内設定温度との偏差を演算し、この偏差を仮
目標吸入圧力設定演算部46に入力している。そして、
この仮目標吸入圧力設定演算部46で、店内エンタルピ
と偏差に基づき仮目標吸入圧力を設定する。このような
仮目標吸入圧力の設定により前記第3実施形態と同様に
最適な圧縮機22の回転数を得るようにしている。な
お、その他の構成は前記第3実施形態と同様であるた
め、その説明を省略する。
ース冷却装置によれば、前記第2実施形態と同様に店内
温度及び湿度に対応する店内エンタルピに基づき圧縮機
22の回転数を制御する点は、前記第3実施形態と同様
であるが、仮目標吸入圧力の設定条件が庫内温度と庫内
設定温度との偏差も条件となっているため、ショーケー
ス1の庫内温度状況も加味されることとなり、より最適
な圧縮機22の回転数を得ることができる。
定器15は汎用のショーケース1に必ず設置されている
ものであるため、本実施形態を実現するために特別に機
器を用意する必要もない。
ンタルピと吸入圧力を条件に圧縮機22の回転数を制御
しているが、図5に示すように、店内エンタルピに対し
て冷媒の蒸発温度も吸入圧力と同様に相関関係を有す
る。従って、店内エンタルピと蒸発温度を条件に圧縮機
22の回転数を制御しても良い。この場合は、前記第1
〜第4実施形態の吸入圧力センサ23を蒸発温度センサ
に、吸入圧力を蒸発温度に、目標吸入圧力を目標蒸発温
度に、仮目標吸入圧力を仮目標蒸発温度に、それぞれ置
き換えれば良い。
よれば、ショーケースの特殊な運転データを収集するこ
となく、店内エンタルピに基づいて圧縮機を適切な回転
数に設定することができ、制御システムを大規模化及び
複雑化させることなく省エネを図ることができる。
ば、目標吸入圧力を演算する際、庫内設定温度或いは庫
内設定温度と実庫内温度との偏差を加味することによ
り、目標吸入圧力の精度を向上させることができる。
設定を外部から変更する機能を有しない圧縮機にも適用
でき、汎用なものとなっている。
ば、目標吸入圧力を演算する際、庫内設定温度或いは庫
内設定温度と実庫内温度との偏差を加味することによ
り、請求項4の発明の目標吸入圧力の精度を向上させる
ことができる。
動回路を示すブロック図
示すグラフ
示す表
入圧力との関係を示す表
用を説明するグラフ
動回路を示すブロック図
用を説明するグラフ
動回路を示すブロック図
作用を説明するグラフ
駆動回路を示すブロック図
置、14…庫内温度センサ、15…庫内温度設定器、2
2…圧縮機、23…吸入圧力センサ、25…回転数指令
演算部、31…店内温度センサ、32…店内湿度セン
サ、41…店内エンタルピ演算部、42…目標吸入圧力
設定演算部、43…庫内温度設定部、45…庫内温度偏
差演算部、46…仮目標吸入圧力演算部、47…吸入圧
力補正演算部。
Claims (7)
- 【請求項1】 店内に複数配置されたショーケースに共
通の圧縮機で冷媒を循環するとともに、圧縮機の設定吸
入圧力に基づき圧縮機の回転数を制御するショーケース
冷却装置において、 前記圧縮機の回転数を制御する制御手段は、店内の温度
と湿度から店内エンタルピを演算する店内エンタルピ演
算部と、該店内エンタルピ演算部で演算されたエンタル
ピに基づき該圧縮機の目標吸入圧力を設定する目標吸入
圧力設定演算部と、該目標吸入圧力設定演算部で演算さ
れた目標吸入圧力と該圧縮機の実吸入圧力との偏差に基
づき該圧縮機の回転数を指令する回転数指令演算部とを
有することを特徴とするショーケース冷却装置。 - 【請求項2】 前記請求項1の目標吸入圧力設定演算部
は、店内エンタルピ演算部で演算されたエンタルピと、
ショーケースの庫内設定温度に基づき前記圧縮機の目標
吸入圧力を設定することを特徴とするショーケース冷却
装置。 - 【請求項3】 前記請求項1の目標吸入圧力設定演算部
は、店内エンタルピ演算部で演算されたエンタルピと、
ショーケースの庫内設定温度と実庫内温度との偏差に基
づき前記圧縮機の目標吸入圧力を設定することを特徴と
するショーケース冷却装置。 - 【請求項4】 店内に複数配置されたショーケースに共
通の圧縮機で冷媒を循環するとともに、圧縮機の設定吸
入圧力に基づき圧縮機の回転数を制御するショーケース
冷却装置において、 前記圧縮機の回転数を制御する制御手段は、店内の温度
と湿度から店内エンタルピを演算する店内エンタルピ演
算部と、該店内エンタルピ演算部で演算されたエンタル
ピに基づき該圧縮機の仮の目標吸入圧力を設定する仮目
標吸入圧力設定演算部と、該仮目標吸入圧力設定演算部
で演算された仮目標吸入圧力と予め設定された設定目標
吸入圧力との偏差に基づき該圧縮機の実吸入圧力を補正
する吸入圧力補正演算部と、該吸入圧力補正演算部で演
算された目標吸入圧力と予め設定された設定目標吸入圧
力との偏差に基づき該圧縮機の回転数を指令する回転数
指令演算部とを有することを特徴とするショーケース冷
却装置。 - 【請求項5】 前記請求項4の仮目標吸入圧力設定演算
部は、店内エンタルピ演算部で演算されたエンタルピ
と、ショーケースの庫内設定温度に基づき前記圧縮機の
仮の目標吸入圧力を設定することを特徴とするショーケ
ース冷却装置。 - 【請求項6】 前記請求項4の仮目標吸入圧力設定演算
部は、店内エンタルピ演算部で演算されたエンタルピ
と、ショーケースの庫内設定温度と実庫内温度との偏差
に基づき前記圧縮機の仮の目標吸入圧力を設定すること
を特徴とするショーケース冷却装置。 - 【請求項7】 前記請求項1乃至請求項6の吸入圧力を
冷媒の蒸発温度に置き換えたことを特徴とするショーケ
ース冷却装置。
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