(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍・冷蔵ショーケースを冷却するショーケースの温度制御方法において、
前記ショーケースの庫内温度を測定し、測定した庫内温度とあらかじめ設定した上限温度及び下限温度とに基づいて冷却器の冷媒流量を増減させる温度制御を行うとともに、あらかじめ設定したサイクル時間内で前記冷却器の冷媒流量を増減させる時間制御を行い、
前記時間制御は、あらかじめ設定したサイクル時間内で電磁弁をＯＮさせることにより前記冷却器の冷媒流量を増加させる増量運転と、前記電磁弁をＯＦＦさせることにより前記冷却器の冷媒流量を減少させる減量運転とをあらかじめ設定した時間割合で交互に行い、庫内温度があらかじめ設定した温度以上になったときには、前記サイクル時間内における前記増量運転の時間割合を多くし、庫内温度があらかじめ設定した温度以下になったときには、前記サイクル時間内における前記増量運転の時間割合を少なくすることを特徴とするショーケースの温度制御方法。
【請求項２】
前記時間制御を行っているときに、庫内温度が前記上限温度をあらかじめ設定した温度差以上に上昇したときには、前記時間制御を中断して前記温度制御によって前記冷却器の冷媒流量を増加させる運転を行い、庫内温度があらかじめ設定した温度まで冷却されたときに、前記時間制御を再開することを特徴とする請求項１記載のショーケースの温度制御方法。
【請求項３】
前記サイクル時間及び該サイクル時間内の前記時間割合のパターンは、あらかじめ複数のパターンが設定されており、ショーケースの状態に応じて一つのパターンを選択することを特徴とする請求項１又は２記載のショーケースの温度制御方法。
【請求項４】
前記冷却器の除霜運転をあらかじめ設定された時間間隔で行うにあたり、除霜運転開始前のあらかじめ設定した時間内で、庫内温度があらかじめ設定した温度より低い温度のときには、冷却器の冷媒流量を減少させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のショーケースの温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショーケースの温度制御方法に関し、詳しくは、スーパーマーケットやコンビニエンスストアに設けられている冷凍・冷蔵ショーケースを冷却するためのショーケースの温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーマーケットやコンビニエンスストアに設けられている冷凍・冷蔵ショーケースのような冷却対象器を冷凍機で冷却運転する際の制御方法としては、ショーケース庫内温度（あるいはショーケース吹出温度）を測定し、測定した温度があらかじめ設定した上限温度以上になったときに冷却器に冷媒流量を増加（あるいは冷却器への冷媒の供給を開始）し、測定した温度があらかじめ設定した下限温度以下になったときに冷却器の冷媒流量を減少（あるいは冷媒の供給を停止）させる制御方法が周知である。また、除霜運転に関しては、複数のショーケースにおける除霜運転のタイミングを操作することによって電力消費を平準化することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８９４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の温度制御では、冷媒流量を増加（あるいは冷媒供給を開始）した後の庫内温度の上昇（オーバーシュート）や、冷媒流量を減少（あるいは冷媒供給を停止）した後の庫内温度の下降（アンダーシュート）が発生することがあり、庫内温度が不安定になることがあった。また、除霜運転においては、前記特許文献１に記載された方法は、複数のショーケースについてみれば効果的であるが、個々のショーケースでは、除霜運転開始前に冷却器の冷媒供給量を増加（あるいは停止）している冷却運転を行っていると、冷却器の温度が低下しているために除霜運転の時間が長くなってしまう不都合があるだけでなく、除霜ヒーターの電力消費量が多くなったり、除霜運転開始前の冷却運転が無駄になったりするという問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えて庫内温度を一定に保ちながら省エネルギー化を図ることができるショーケースの温度制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のショーケースの温度制御方法は、冷凍・冷蔵ショーケースを冷却するショーケースの温度制御方法において、前記ショーケースの庫内温度を測定し、測定した庫内温度とあらかじめ設定した上限温度及び下限温度とに基づいて冷却器の冷媒流量を増減させる温度制御を行うとともに、あらかじめ設定したサイクル時間内で前記冷却器の冷媒流量を増減させる時間制御を行い、前記時間制御は、あらかじめ設定したサイクル時間内で電磁弁をＯＮさせることにより前記冷却器の冷媒流量を増加させる増量運転と、前記電磁弁をＯＦＦさせることにより前記冷却器の冷媒流量を減少させる減量運転とをあらかじめ設定した時間割合で交互に行い、庫内温度があらかじめ設定した温度以上になったときには、前記サイクル時間内における前記増量運転の時間割合を多くし、庫内温度があらかじめ設定した温度以下になったときには、前記サイクル時間内における前記増量運転の時間割合を少なくすることを特徴としている。
【０００８】
また、前記時間制御を行っているときに、庫内温度が前記上限温度をあらかじめ設定した温度差以上に上昇したときには、前記時間制御を中断して前記温度制御によって前記冷却器の冷媒流量を増加させる運転を行い、庫内温度があらかじめ設定した温度まで冷却されたときに、前記時間制御を再開する。

【０００９】
さらに、前記サイクル時間及び該サイクル時間内の前記時間割合のパターンとして、あらかじめ複数のパターンが設定されており、ショーケースの状態に応じて一つのパターンを選択することができる。
【００１０】
加えて、前記冷却器の除霜運転をあらかじめ設定された時間間隔で行うにあたり、除霜運転開始前のあらかじめ設定した時間内で、庫内温度があらかじめ設定した温度より低い温度のときには、冷却器の冷媒流量を減少させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のショーケースの温度制御方法によれば、あらかじめ設定した上限温度及び下限温度に基づく従来と同様の温度制御を継続しながら、あらかじめ設定したサイクル時間内で冷却器への冷媒流量を増減させる時間制御を行うようにしたので、通常の運転時には時間制御によって冷媒流量の増減、すなわち、電磁弁のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うので、電磁弁を含めた制御装置の機械的寿命を制御装置の設計時に設定することができ、安定した機械的動作を確保できる。
【００１２】
また、時間制御では、冷媒流量の増減をあらかじめ設定したサイクル時間内で増量運転と減量運転とを所定の時間割合で交互に行うが、サイクル時間は、ショーケースの設置状態などを考慮してあらかじめ複数のパターンを設定しておき、季節や時間帯などの条件に応じてサイクル時間を切り替えることができる。さらに、庫内温度に基づいて１サイクル中の増量運転の時間割合を自動的に切り替えることにより、庫内温度の変動に応じて最適な増減時間の割合とすることができ、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑えることができる。一方、何らかの原因で庫内温度が上昇した場合は、通常の温度制御が機能するので、庫内温度が異常に上昇することはない。
【００１３】
また、除霜運転開始前に冷媒流量を減少させることにより、除霜運転開始時における冷却器の温度を上限温度付近にしておくことができるので、除霜時間の短縮を図ることができ、除霜ヒーターの通電時間を短くすることができるとともに、冷凍機の負荷も低減することができるので、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のショーケースの温度制御方法を適用したときの庫内温度の変化状態と、従来の温度制御のみのときの庫内温度の変化状態とを比較して示す説明図である。
【図２】本発明のショーケースの温度制御方法の一制御例を示すフローチャートである。
【図３】本発明のショーケースの温度制御方法における除霜運転開始前の一制御例を示すフローチャートである。
【図４】本発明のショーケースの温度制御方法における除霜運転開始前の庫内温度の変化状態と、除霜ヒーターの状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明方法の実施対象は、スーパーマーケットやコンビニエンスストアに設置された一般的な各種構造を有する冷凍・冷蔵ショーケース（以下、単にショーケースという）であって、周知のように、冷却器、電磁弁、膨張弁、温度センサなどの機器を備えた冷凍機によって庫内温度をあらかじめ設定した温度に制御される。
【００１６】
本発明では、庫内温度の制御を、あらかじめ設定した設定値と上限温度及び下限温度とに基づいた温度制御、すなわち、従来から行われている通常のデファレンシャルを持ったＯｎ／Ｏｆｆ制御に加えて、あらかじめ設定した時間間隔で冷却器の冷媒流量を増減させる時間制御を行うようにしている。
【００１７】
前記時間制御は、あらかじめ設定した時間（サイクル時間）内で冷却器の冷媒流量を増加させる増量運転と、冷却器の冷媒流量を減少させる減量運転とをあらかじめ設定した時間割合で交互に行うもので、例えば、図１（ａ）に示すように、サイクル時間Ｔ１を１０分に設定するとともに、１サイクル中における増量運転の時間Ｔ２を５分、減量運転の時間Ｔ３を５分にそれぞれ設定した場合には、５分間の増量運転と５分間の減量運転とを交互に繰り返して行い、電磁弁を開閉作動させるサーモ出力を制御して電磁弁を開閉し、所定の増量運転と所定の減量運転とを交互に行う。
【００１８】
また、時間制御では、サイクル時間は一定とする事を基本としているが、サイクル時間は異なる複数の運転パターンを設定しておき、例えば、負荷の変動が少なくなる季節やナイトカバーを装着した時間帯では、サイクル時間として長いパターンを選択可能にしておくことができる。この負荷変動によるパターン選択は、集中制御機器から通信による指令によって選択してもよいし、庫内の温度変化があらかじめ設定した温度変化より小さくなったときにパターン変更を行うこととしてもよい。これにより、ＯＮとＯＦＦとの回数を更に減らすことができる。
【００１９】
さらに、温度センサーで測定した庫内温度に応じて増量運転と減量運転との時間割合を自動的に調節することもできる。例えば、前述のように、１０分のサイクル時間内に５分間の増量運転を行っているときに、温度センサーの測定温度があらかじめ設定した温度以上になったときには、増量運転の時間を５．５分、減量運転の時間を４．５分として冷却器に冷媒を供給する時間を長くし、温度センサーの測定温度があらかじめ設定した温度以下になったときには、増量運転の時間を４．５分、減量運転の時間を５．５分として冷却器に冷媒を供給する時間を短くするような制御を行うことにより、庫内を所定温度範囲に確実に保持することができる。また、増量運転終了後も冷却器内に残る低温冷媒による冷え込みや、増量運転開始時に増量された低温冷媒によって冷却器が冷えるまでの間の温度上昇を考慮して前記時間割合を設定することにより、アンダーシュートやオーバーシュートの発生を抑えることができる。
【００２０】
このように、サイクル時間を一定にして増量運転と減量運転との時間割合を条件に応じて適宜設定することにより、例えば、冷却器に冷媒を供給する経路に設けた電磁弁の開閉作動回数（ＯＮ／ＯＦＦ回数）を設計時に設定することができるので、機械的寿命の設定も確実に行うことができ、長期にわたって安定した動作を確保できる。また、夜間にナイトカバーを装着した時間帯では庫内温度の上昇が緩やかになるので、サイクル時間が長いパターンを選択し、例えば、通常時における前述の１０分のサイクル時間で５分間隔を基本としたパターンから、サイクル時間が１２分で増量運転が４分、減量運転が８分といったパターンを選択することにより、ナイトカバーを装着したときの庫内温度の安定化と省エネルギー化とを図ることができる。この場合、サイクル時間が長くなるので、電磁弁の開閉作動回数は減少することになり、設計時に設定した寿命を縮めることはない。
【００２１】
一方、従来の温度制御の場合は、図１（ｂ）に示すように、庫内温度の変動に応じて電磁弁が開閉作動するため、温度変動が激しい場合には電磁弁のＯＮとＯＦＦとが短時間で繰り返されることになり、電磁弁の機械的寿命を設計時に設定することは不可能であり、予期せぬ時期に電磁弁が機械的寿命を迎えるおそれがあった。したがって、前記時間制御を採用することにより、部品交換などの保守作業を的確に行うことができる。
【００２２】
また、前記時間制御だけでなく、前記温度制御も並行して作動しているため、庫内温度が異常に上昇又は低下したときには、時間制御を一時中断して温度制御を行い、庫内温度を所定の温度範囲に戻すようにする。例えば、図２に示すように、ステップ１１でサイクル時間のパターン選択を行った後、ステップ１２で１サイクル中における庫内温度と設定値との差を計算し、ステップ１３で設定値との温度差が大きいと判断（Ｙ）した場合は，ステップ１４に進んで時間制御を中断し、庫内温度に応じて作動するサーモ出力により電磁弁を開閉作動させる温度制御を開始する。これにより、何らかの原因で庫内温度が設定値から大きく外れた場合でも、従来からの通常の温度制御を行うことで、庫内温度が異常に上昇したりした場合でも、速やかに所定の温度範囲内に庫内温度を制御することができる。
【００２３】
庫内温度が所定範囲内に戻るまでは、ステップ１２〜１４が繰り返され、ステップ１２で計算した温度差がステップ１３で小さくなった（大きくなくなった）と判断（Ｎ）されると、ステップ１５に進んで前記時間制御が再開される。
【００２４】
時間制御で運転されているときには、ステップ１５で運転状態の判定、すなわち増量運転時間中か減量運転時間中かが判定され、増量運転時間中であると判定（Ｙ）したときにはステップ１６に進み、電磁弁を開いて冷却器に冷媒を供給する状態あるいは増量する状態とし、また、増量運転時間中ではない（減量運転時間中）と判定（Ｎ）したときにはステップ１７に進み、電磁弁を閉じて冷却器への冷媒供給を停止する状態あるいは減量する状態とした後、ステップ１８に進み、設定値と庫内温度との関係に応じて増量運転時間と減量運転時間との時間割合を再計算してからステップ１１に戻る。
【００２５】
このように、庫内温度と設定値との差が大きいときには温度制御を行い、庫内温度と設定値との差が小さいときには選択したパターンに基づいた時間制御を行うとともに、庫内温度の状態に応じて増減の時間割合を再計算することにより、庫内温度を所定の温度範囲内に確実に制御することができる。これにより、無駄な冷やし込みや温度上昇がなくなることから省エネルギー化を図れるとともに、冷却器への着霜量も減少して熱交換効率を高い状態に維持することができ、商品の鮮度保持にも有効である。
【００２６】
また、本形態例では、冷却器の除霜運転をあらかじめ設定した時間間隔で行うにあたり、除霜運転開始前のあらかじめ設定した時間内で、庫内温度があらかじめ設定した温度より低い温度のときには、冷却器の冷媒流量を減少させる制御を行うようにしている。すなわち、図３に示すように、ステップ２１で１サイクル時間から除霜直前時間を計算し、ステップ２２で除霜運転開始時間に対してあらかじめ設定された時間内ではない、即ち霜取り直前時間内ではないと判定（Ｎ）したときには、ステップ２３に進んで時間制御又は温度制御を継続してステップ２１に戻る。
【００２７】
また、ステップ２２で除霜運転開始時間前の所定時間範囲に入っていると判定（Ｙ）したときにはステップ２４に進み、庫内温度が下降傾向にあるか、庫内温度が設定値以下にあるかの両者を判定し、両者が満たされていると判定（Ｙ）したときにはステップ２５に進んで電磁弁を閉じ、冷却器への冷媒流量を減少又は停止させ、ステップ２６に進んで除霜運転開始までその状態を保持して待機する。一方、ステップ２４で両者が満たされていないと判定（Ｎ）したときにはステップ２７に進んで時間制御を継続し、ステップ２１に戻る。
【００２８】
このように、除霜運転開始時間前の所定時間範囲内にあるときに、庫内温度が下降しており、かつ、庫内温度が設定値以下になっているときには冷却器への冷媒供給を減少させ、冷却器の温度が過度に低下しないようにすることにより、除霜運転開始時の冷却器の温度を除霜運転に適した温度とすることができる。
【００２９】
例えば、図４（ａ）に示すように、除霜運転開始時間Ａに対して、あらかじめ設定された時間前に庫内温度が下降傾向にあり、かつ、庫内温度が設定値以下になっているときには、その時点で時間制御における増量運転を停止して待機状態とする。これによって庫内温度は次第に上昇するが、過度に上昇する前に除霜運転が始まり、除霜ヒーターが作動して冷却器を加温して冷却器の霜取りを行う。
【００３０】
具体的には、設定値が０℃でデファレンシャルが１℃に設定され、除霜運転終了温度が１２℃に設定されている場合、図４（ｂ）に示すように、増量運転をそのまま継続して温度が−１℃になっているときに除霜運転を開始したときと、図４（ａ）に示すように、増量運転を停止して温度が＋１℃になっているときに除霜運転を開始したときとでは、除霜運転開始時の温度差が２℃あるため、両者では、冷却器の温度が１２℃に上昇する除霜運転終了までに数分、例えば３分程度の時間差Cが生じることになる。
【００３１】
このように、除霜運転開始前に庫内温度の状態が所定の条件を満たしていたときに冷却器への冷媒の供給を減量又は停止することにより、冷凍機の負荷を低減できるとともに、除霜運転時間を短縮することができ、除霜ヒーターの通電時間を短くして消費電力量の削減を図ることができる。さらに、除霜時間の短縮によって庫内温度の上昇時間も短くなることから、商品への影響も少なくなり、高鮮度保持が可能になる。
【００３２】
また、庫内温度が下降傾向ではなかったり、庫内温度が設定値以下でなかった場合には、通常の時間制御あるいは温度制御を継続するので、冷却への冷媒供給減量によって庫内温度が極端に上昇することはなく、庫内温度を所定の冷却状態に保つことができる。
【００３３】
なお、除霜運転の開始は、ショーケースの制御装置自身が霜取りタイマーを内蔵していればショーケースの制御装置が判断して行うことができ、他のショーケースとの関連から集中コントローラから霜取り信号を受けて行うようにしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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