JP7201450B2 - 恒温高湿庫 - Google Patents
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Description
このような構成において、温度連関データは、関連する機器や部材のサイズ(容量)や配置、構造、性能等を考慮して、過去の実測値等から算出できる。上記構成によれば、このような温度連関データに基づいて、庫内温度設定値を実現するために必要なダクト温度目標値を決定することで、ダクト温度目標値を適切に決定することができる。
このような構成によれば、ダクト温度測定値に応じた圧縮機の目標回転数の算出を、より容易かつ迅速に行うことができる。
このような構成によれば、ダクト温度測定値がダクト温度中間値に至るまで降下すると、圧縮機回転数制御手段によって積極的に圧縮機の回転数が小さくなるように修正されて、冷却能力が低下する。これにより、ダクト温度測定値が下限値まで降下することが少なくなり、圧縮機は、より長期間に亘って連続運転される。この結果、圧縮機の停止による庫内温度の上昇が低減され、貯蔵室内の温度変動が抑制される。
このような構成によれば、特定箇所に設置された庫内温度センサによる庫内温度測定値から、貯蔵室中央部における庫内中央温度が推察され、この庫内中央温度が庫内温度設定値となるように制御される。よって、貯蔵室内における温度(庫内温度)のばらつきを考慮した上で、貯蔵室の全体を、庫内温度設定値付近に維持することが可能となる。
このような構成によれば、例えば断熱扉や断熱箱体に結露防止ヒータが付設され、これらの通電状態によって庫内温度が変動するような恒温高湿庫について、より高い精度で、貯蔵室の全体を庫内温度設定値付近に維持することが可能となる。
このような構成によれば、恒温高湿庫を、貯蔵室内の温度変動を効果的に抑制しながら運転することができる。
以下、一実施形態に係る恒温高湿庫について、図面を参照しつつ説明する。
以下の説明では、図1における紙面手前左側を前側もしくは正面側(紙面奥右側を後側もしくは背面側)、紙面手前右側を右側(紙面奥左側を左側)、上側を上側(下側を下側)とする。なお、複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。また、後述する各温度等のパラメータについて、設定値もしくは指標値にs、目標値にt、測定値にm、の添え字を付して表すことがある。
図1から図3に示すように、本実施形態では、4ドア式の業務用恒温高湿庫1を例示する。図1等に表されているように、恒温高湿庫1は、断熱壁を有する断熱箱(断熱箱体)10と、断熱箱10の上方に配された機械室20と、断熱箱10の内方に収容され、内部が貯蔵室30Sとされる内装箱30と、を備える。図2等に表されているように、断熱箱10は前方に開口された箱状をなす。断熱箱10の前側の開口には、十字形に組まれた断熱性の仕切枠19が取り付けられ、計4つの開口領域が形成されている。図1等に表されているように、これらの開口領域に、裏面にパッキンが装着された断熱扉18が、上下2段に分かれた観音開き式の開閉可能に装着される。これにより、貯蔵室30Sは断熱扉18によって開閉可能な構成となっている。なお、貯蔵室30Sの内部には、複数段にわたって貯蔵物(食品等)を配置するための棚網31が配されている。
貯蔵室30S内の庫内温度TSの変動を抑制し、略一定に維持するための構成について、説明する。
図3に表されているように、貯蔵室30Sを形成する内装箱30の天井壁部30Cの下面、すなわち貯蔵室30S内における天井付近には、庫内温度TSを測定するための庫内温度センサ81Sが設けられる。また、冷却ダクト40Dの冷却器室45Dにおける冷却器27の風上側には、ダクト温度TDを測定するためのダクト温度センサ81Dが設けられる。さらに、図3等には表されていないが、オペレーションボックス90の内部に配された基板上に、断熱箱10外側の周囲温度TAを測定するための周囲温度センサ81A(図4参照)が設けられている。また、図3には表されていないが、結露防止ヒータ通電検出センサ(付帯装備状態検出センサの一例)71(図4参照)が設けられ、既述した本体側結露防止ヒータ70A及び扉側結露防止ヒータ70Bの通電状態が検出されるようになっている。また、既述したようにオペレーションボックス90に設けられた目標温度設定部91(図1及び図4参照)から、ユーザーが庫内温度設定値TSsを入力するようになっている。
図5及び図6のフローチャートを参照しつつ、制御の一例について説明する。
図5に示すように、恒温高湿庫1の電源がONされてスタートし、目標温度設定部91から庫内温度設定値TSsが入力される(S1)と、演算部104において、庫内中央温度TScを庫内温度設定値TSsとするためにダクト温度TDについての指標となるダクト温度指標値TDsが算出される(S2)。ダクト温度指標値TDsの算出は、データ格納部103に格納されたデータX,Y,Zを参照しつつ行われる。そして、ダクト温度指標値TDsよりも所定値だけ高いダクト温度上限値TDh、所定値だけ低いダクト温度下限値TDl、さらにはダクト温度指標値TDsよりも低くダクト温度下限値TDlよりも高いダクト温度中間値TDcが決定される(S3)。なお、後述する図7に表されているように、ダクト温度上限値TDhとダクト温度下限値TDlとの間の温度領域が、ダクト温度TDの制御温度領域となる。これらの値は、例えばダクト温度指標値TDsから自動的に決定できる。具体的には、ダクト温度上限値TDhは、ダクト温度指標値TDsよりも1.0K高く(TDh=TDs+1.0K)、ダクト温度下限値TDlは、ダクト温度指標値TDsよりも1.0K低く(TDl=TDs-1.0K)、ダクト温度中間値TDcは、ダクト温度指標値TDsよりも0.5K低く(TDc=TDs-0.5K)することができる。続いて、これらの値をもとに、ダクト温度TDをダクト温度指標値TDsとするための目標となるダクト温度目標値TDtの経時的変化態様(ダクト冷却特性PD)に従って、温度制御が実行される(S10)。S10の温度制御は、恒温高湿庫1の電源がOFFされて運転が完了される(エンド)まで繰り返される。
図6に示すように、恒温高湿庫1の電源がONとなっている間は、圧縮機24の駆動状態に関わらず所定のサンプリング時間tごとにダクト温度測定値TDmが制御部100に入力される(S11)。ダクト温度測定値TDmは、S3で決定したダクト温度上限値TDhと比較され(S12)、これよりも大きい場合(TDm>TDh)には、圧縮機24が起動される(S13)。圧縮機24が駆動されている状態で、ダクト温度測定値TDmが入力される(S14)と、ダクト温度測定値TDmは、S3で決定したダクト温度下限値TDlと比較され(S15)、これよりも小さい場合(TDm<TDl)には、圧縮機24が停止される(S16)。一方、ダクト温度測定値TDmがダクト温度下限値TDl以上であった場合(TDm≧TDl)、演算部104において、ダクト温度測定値降下率RDmが算出される(S17)。算出されたダクト温度測定値降下率RDmは、ダクト冷却特性PDのダクト温度降下率目標値RDtと比較される(S18)。この比較結果に基づいてインバータ圧縮機24の回転数CRが増減制御されることで、冷却能力が調整され、ダクト温度TDがダクト温度指標値TDsに近付けられ、庫内中央温度TScがほぼ庫内温度設定値TSsに維持される。具体的には、ダクト温度測定値降下率RDmがダクト温度降下率目標値RDtに達していない場合(RDm<RDt)、圧縮機24の回転数CRは増大するように制御される(S19)。ダクト温度測定値降下率RDmがダクト温度降下率目標値RDtと等しい場合(RDm=RDt)、圧縮機24の回転数CRはそのまま維持される(S20)。ダクト温度測定値降下率RDmがダクト温度降下率目標値RDtよりも大きい場合(RDm>RDt)、圧縮機24の回転数CRは低下するように制御される(S21)。恒温高湿庫1の運転を停止する指令を確認する(S22)までは、上記のようなステップが繰り返され、ダクト温度TDがダクト冷却特性PDに追従するように制御される。
図7に示す温度制御例では、ダクト冷却特性PDを一次関数の組合せとしている。なお、ダクト温度目標値TDtの経時的変化態様(ダクト冷却特性PD)として一次関数の直線が記憶され選択されている場合、ダクト温度TDについての目標となるダクト温度降下率目標値RDtは、その温度領域内においてダクト温度測定値TDmによらず一定値となる。
以上のように、本実施形態に係る恒温高湿庫1は、下記(1)の構成を有する。
(1)断熱壁を有する断熱箱(断熱箱体)10と、断熱箱10との間に冷気の通路となる冷却ダクト40Dを形成しつつ断熱箱10の内方に配されて内部が貯蔵室30Sとされる内装箱30と、凝縮器22、冷却器27、及び回転数可変型の圧縮機24が、冷媒を封入した冷媒管によって循環接続されて冷却ダクト40D内に冷気を供給することによって貯蔵室30S内を間接的に冷却する冷気供給装置21と、圧縮機24の駆動状態に関わらず所定のサンプリング時間tごとに冷却ダクト40D内のダクト温度TDを測定するダクト温度センサ81Dと、貯蔵室30S内の庫内温度TSを予め設定された庫内温度設定値TSsとするためのダクト温度TDについての目標となるダクト温度目標値TDtの経時的変化態様を示すダクト冷却特性(冷却特性)PDが記憶されたデータ格納部(記憶手段)103と、ダクト温度センサ81Dで測定されたダクト温度測定値TDmに基づいて、ダクト温度TDをダクト冷却特性PDに倣って降下させるための圧縮機24の目標回転数CRtを算出する演算部(演算手段)104と、圧縮機24の回転数CRを目標回転数CRtに合わせて変化させるインバータ回路(圧縮機駆動手段)105と、を備える。
(2)上記(1)において、データ格納部103には、庫内温度TSとダクト温度TDとの関係を表した温度連関データXが記憶されており、演算部104は、温度連関データXに基づいて、庫内温度設定値TSsからダクト温度指標値TDsを算出する。
(3)上記(1)又は(2)において、ダクト冷却特性PDは、ダクト温度降下率RDについての目標となるダクト温度降下率目標値RDtがダクト温度TDに応じて規定された参照テーブルとして記憶されており、演算部104は、ダクト温度測定値TDmに基づいて、ダクト温度降下率目標値RDtを達成するための目標回転数CRを算出する。
(4)上記(3)において、演算部104は、庫内温度TSを予め設定された庫内温度設定値TSsとするためのダクト温度TDについての指標となるダクト温度指標値TDsを算出し、インバータ回路105は、ダクト温度測定値TDmが、ダクト温度指標値TDsよりも所定値だけ高い(例えば+1.0K)ダクト温度上限値TDhよりも高くなると圧縮機24を起動し、ダクト温度測定値TDmが、ダクト温度指標値TDsよりも所定値だけ低い(例えば-1.0K)ダクト温度下限値TDlよりも低くなると圧縮機24を停止する。また、ダクト温度降下率目標値RDtは、ダクト温度指標値TDsよりも低く(例えば-0.5K)ダクト温度下限値TDlよりも高いダクト温度中間値TDc以上でかつダクト温度上限値TDh以下の第1制御温度領域では正の値とされ、ダクト温度中間値TDc未満でダクト温度下限値TDl以上の第2制御温度領域では負の値とされる。
(5)上記(1)から(4)の何れかにおいて、貯蔵室30S内に設けられて庫内温度TSを測定する庫内温度センサ81Sと、断熱箱10の外側に設けられて周囲温度TAを測定する周囲温度センサ81Aと、をさらに備え、データ格納部103には、ダクト温度測定値TDm、庫内温度センサ81Sで測定された庫内温度測定値TSm、及び周囲温度センサ81Aで測定された周囲温度測定値TAmから、貯蔵室30Sの中央部における庫内中央温度TScを推察するための中央温度推察用データYがさらに記憶されており、演算部104は、ダクト温度測定値TDm、庫内温度測定値TSm、及び周囲温度測定値TAmから、中央温度推察用データYに基づいて庫内中央温度TScを推察するとともに、庫内中央温度TScを予め設定された庫内温度設定値TSsとするためのダクト温度TDについての目標となるダクト温度指標値TDsを算出する。
(6)上記(5)において、通電状態に応じて庫内温度TSに影響を与える結露防止ヒータ(付帯装備の一例)70をさらに備え、データ格納部103には、結露防止ヒータ70の通電状態が庫内中央温度TScに与える影響についての付帯データZがさらに記憶され、演算部104は、ダクト温度測定値TDm、庫内温度測定値TSm、及び周囲温度測定値TAm、並びに、結露防止ヒータ70の通電状態についての情報から、中央温度推察用データY及び付帯データZに基づいて、庫内中央温度TScを推察する。
(7)断熱壁を有する断熱箱10と、断熱箱10との間に冷気の通路となる冷却ダクト40Dを形成しつつ断熱箱10の内方に配されて内部が貯蔵室30Sとされる内装箱30と、凝縮器22、冷却器27、及び回転数可変型の圧縮機24が冷媒を封入した冷媒管によって循環接続されて冷却ダクト40D内に冷気を供給することによって貯蔵室30S内を間接的に冷却する冷気供給装置21と、貯蔵室30S内の庫内温度TSを予め設定された庫内温度設定値TSsとするための冷却ダクト40D内のダクト温度TDについての目標となるダクト温度目標値TDtの経時的変化態様を示すダクト冷却特性PDが記憶されたデータ格納部103と、を備える恒温高湿庫1の運転方法であって、圧縮機24の駆動状態に関わらず所定のサンプリング時間tごとに冷却ダクト40D内のダクト温度TDを測定し、ダクト温度測定値TDmに基づいてダクト温度TDをダクト冷却特性PDに倣って降下させるための圧縮機24の目標回転数CRtを算出し、圧縮機24の回転数CRを目標回転数CRtに合わせて変化させる。
本明細書によって開示される技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
Claims (4)
- 断熱壁を有する断熱箱体と、
前記断熱箱体との間に冷気の通路となる冷却ダクトを形成しつつ前記断熱箱体の内方に配され、内部が貯蔵室とされる内装箱と、
凝縮器、冷却器、及び回転数可変型の圧縮機が、冷媒を封入した冷媒管によって循環接続され、前記冷却ダクト内に冷気を供給することによって前記貯蔵室内を間接的に冷却する冷気供給装置と、
前記圧縮機の駆動状態に関わらず、所定のサンプリング時間ごとに前記冷却ダクト内のダクト温度を測定するダクト温度センサと、
前記貯蔵室内の庫内温度を予め設定された庫内温度設定値とするための前記ダクト温度についての目標となるダクト温度目標値の経時的変化態様を示す冷却特性が記憶された記憶手段と、
前記ダクト温度センサで測定されたダクト温度測定値に基づいて、前記ダクト温度を前記冷却特性に倣って降下させるための前記圧縮機の目標回転数を算出する演算手段と、
前記圧縮機の回転数を目標回転数に合わせて変化させる圧縮機駆動手段と、を備える恒温高湿庫であって、
前記冷却特性は、前記ダクト温度に応じて規定された、ダクト温度降下率についての目標となるダクト温度降下率目標値を含み、
前記演算手段は、
前記ダクト温度測定値に基づいて、前記ダクト温度降下率目標値を達成するための前記目標回転数と、
前記庫内温度を予め設定された庫内温度設定値とするための前記ダクト温度についての指標となるダクト温度指標値と、を算出し、
前記圧縮機駆動手段は、
前記ダクト温度測定値が、前記ダクト温度指標値よりも所定値だけ高いダクト温度上限値よりも高くなると前記圧縮機を起動し、
前記ダクト温度測定値が、前記ダクト温度指標値よりも所定値だけ低いダクト温度下限値よりも低くなると前記圧縮機を停止し、
前記ダクト温度降下率目標値は、
前記ダクト温度指標値よりも低く前記ダクト温度下限値よりも高いダクト温度中間値以上でかつ前記ダクト温度上限値以下の第1制御温度領域では正の値とされ、
前記ダクト温度中間値未満で前記ダクト温度下限値以上の第2制御温度領域では、前記圧縮機を停止した際の前記ダクト温度降下率以上の負の値とされる恒温高湿庫。 - 前記記憶手段には、前記庫内温度と前記ダクト温度との関係を表した温度連関データが記憶されており、
前記演算手段は、前記温度連関データに基づいて、前記庫内温度設定値から前記ダクト温度目標値を算出する、請求項1に記載の恒温高湿庫。 - 前記貯蔵室内に設けられ、前記庫内温度を測定する庫内温度センサと、
前記断熱箱体の外側に設けられ、周囲温度を測定する周囲温度センサと、をさらに備え、
前記記憶手段には、前記ダクト温度測定値、前記庫内温度センサで測定された庫内温度測定値、及び前記周囲温度センサで測定された周囲温度測定値から、前記貯蔵室の中央部における庫内中央温度を推察するための中央温度推察用データがさらに記憶されており、
前記演算手段は、
前記ダクト温度測定値、前記庫内温度測定値、及び前記周囲温度測定値から、前記中央温度推察用データに基づいて前記庫内中央温度を推察するとともに、
前記庫内中央温度を予め設定された庫内温度設定値とするための前記ダクト温度についての目標となるダクト温度指標値を算出する、請求項1または請求項2に記載の恒温高湿庫。 - 状態に応じて前記庫内温度に影響を与えうる付帯装備をさらに備え、
前記記憶手段には、前記付帯装備の状態が前記庫内中央温度に与える影響についての付帯データがさらに記憶され、
前記演算手段は、前記ダクト温度測定値、前記庫内温度測定値、及び前記周囲温度測定値、並びに、前記付帯装備の状態についての情報から、前記中央温度推察用データ及び前記付帯データに基づいて、前記庫内中央温度を推察する、請求項3に記載の恒温高湿庫。
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