(57)【要約】      （修正有）【課題】庫内の冷却及び加温を１つの装置で行い、温度範囲を広げ、庫内の温度制御を自動的に行うヒートポンプ式冷却加温装置を提供する。【解決手段】ヒートポンプ式冷却加温装置１は、庫内に設置され、第１の温度範囲の空調に適したユニットクーラー３００と、庫外に設置され、第１の温度範囲よりも低い第２の温度範囲の空調に適したヒートポンプ式冷凍機２００と、ヒートポンプ式冷凍機２００における加温及び冷却を制御する制御部と、を備える。制御部は、庫内の温度と設定温度との相違に応じて、ヒートポンプ式冷凍機２００における加温運転と冷却運転とを継続的に切り換え、庫内の温度を３℃〜３０℃の設定温度に維持する。第１の温度範囲の最高温度は第２の温度範囲の最高温度より高く、且つ、第１の温度範囲の最低温度は第２の温度範囲の最低温度より高い。【選択図】図２
0003234171.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
庫内に設置され、第１の温度範囲の空調に適したユニットクーラーと、
庫外に設置され、前記第１の温度範囲よりも低い第２の温度範囲の空調に適したヒートポンプ式冷凍機と、
前記ヒートポンプ式冷凍機における加温及び冷却を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記庫内の温度と設定温度との相違に応じて、前記ヒートポンプ式冷凍機における加温運転と冷却運転とを継続的に切り換え、前記庫内の温度を３℃〜３０℃の前記設定温度に維持し、
前記第１の温度範囲の最高温度は前記第２の温度範囲の最高温度より高く、且つ、前記第１の温度範囲の最低温度は前記第２の温度範囲の最低温度より高い、
ヒートポンプ式冷却加温装置。
【請求項２】
前記ヒートポンプ式冷凍機内に構成され、冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記ヒートポンプ式冷凍機内に構成され、前記圧縮機に第１管路を介して接続された室外熱交換器と、
前記ヒートポンプ式冷凍機内に構成され、前記室外熱交換器に第２管路を介して接続された膨張弁と、
前記ユニットクーラー内に構成され、前記膨張弁に第３管路を介して接続された室内熱交換器と、
を備える、
請求項１に記載のヒートポンプ式冷却加温装置。
【請求項３】
前記圧縮機に接続される第１ポート、アキュムレータに接続される第２ポート、前記室内熱交換器に接続される第３ポート、および、前記第１管路に接続される第４ポートを有する四方弁、を備え、
前記制御部は、更に、前記四方弁の第１、第２、第３、第４ポートそれぞれの接続状態を制御する、
請求項２に記載のヒートポンプ式冷却加温装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ヒートポンプ式冷却加温装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
市場に導入されている、一般的な冷蔵設備とは、食品・農産物・鉱工業製品等の収容物を任意の温度に冷却して、一時保管する設備である。この冷蔵設備は、冷却専用の設備である。例えば、冷却専用なので、温めたい場合は中の物を他の場所へ移動させる必要があり、品物によっては痛む場合もあり（例えば、温度障害）、また、時間の浪費、面倒な手間がかかる。また、従来の冷蔵設備では、設定温度に到達した場合には運転を停止するという制御が行われていた（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２０１３−１９５０４７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
文献１のように、設定温度に到達した場合に単に運転を停止するのみでは、外気温度が低下することにより、庫内の温度が更に低下してしまい、品物によっては痛む場合も有り得る（例えば、温度障害）。しかし、庫内を加温することができない。このため、温度範囲を広げ得る、例えば、温度制御を自動的に行うことが可能な装置が望まれている。
【０００５】
本考案は、庫内の冷却及び加温を１つの装置で行い、且、温度範囲を、例えば、０℃〜３０℃に広げ、庫内の温度制御を自動的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本考案の第１の観点に係るヒートポンプ式冷却加温装置は、
庫内に設置され、第１の温度範囲の空調に適したユニットクーラーと、
庫外に設置され、前記第１の温度範囲よりも低い第２の温度範囲の空調に適したヒートポンプ式冷凍機と、
前記ヒートポンプ式冷凍機における加温及び冷却を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記庫内の温度と設定温度との相違に応じて、前記ヒートポンプ式冷凍機における加温運転と冷却運転とを継続的に切り換え、前記庫内の温度を３℃〜３０℃の前記設定温度に維持し、
前記第１の温度範囲の最高温度は前記第２の温度範囲の最高温度より高く、且つ、前記第１の温度範囲の最低温度は前記第２の温度範囲の最低温度より高い。
【０００７】
前記ヒートポンプ式冷凍機内に構成され、冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記ヒートポンプ式冷凍機内に構成され、前記圧縮機に第１管路を介して接続された室外熱交換器と、
前記ヒートポンプ式冷凍機内に構成され、前記室外熱交換器に第２管路を介して接続された膨張弁と、
前記ユニットクーラー内に構成され、前記膨張弁に第３管路を介して接続された室内熱交換器と、
を備えるようにしてもよい。
【０００８】
前記圧縮機に接続される第１ポート、アキュムレータに接続される第２ポート、前記室内熱交換器に接続される第３ポート、および、前記第１管路に接続される第４ポートを有する四方弁、を備え、
前記制御部は、更に、前記四方弁の第１、第２、第３、第４ポートそれぞれの接続状態を制御するようにしてもよい。
【考案の効果】
【０００９】
本考案によれば、庫内の冷却及び加温を１つの装置で行うことで、温度範囲を広げ、庫内の温度制御を自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の実施形態に係るヒートポンプ式冷却加温装置の概略構成を示す図である。
【図２】本考案の実施形態に係るヒートポンプ式冷却加温装置の詳細構成を示す図である。
【図３】ヒートポンプ式冷却加温装置を構成する制御装置の構成を示す図である。
【図４】ヒートポンプ式冷却加温装置の自動運転モードにおける冷却運転について説明するための図である。
【図５】ヒートポンプ式冷却加温装置の自動運転モードにおける加温運転について説明するための図である。
【図６】ヒートポンプ式冷却加温装置の自動運転モードについて説明するためのフローチャートである。
【図７】ヒートポンプ式冷却加温装置のモデルを利用して、温度管理をする一例を示した模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、本考案の実施形態に係るヒートポンプ式冷却加温装置、及び、ヒートポンプ式冷却加温装置の制御方法について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、植物を栽培するための空間である庫に適用されるヒートポンプ式冷却加温装置の例について説明する。なお、図中同一又は相当する部分には同一符号を付す。
【００１２】
図１は、ヒートポンプ式冷却加温装置１の概略構成を示す図である。図１に示すように、ヒートポンプ式冷却加温装置１は、制御装置１００、ヒートポンプ式冷凍機２００、ユニットクーラー３００及びユニットクーラー３５０を備える。ユニットクーラー３００及びユニットクーラー３５０は、品物が収容される庫内に設置される。ヒートポンプ式冷凍機２００とユニットクーラー３００及びユニットクーラー３５０とは管路により接続される。また、制御装置１００とヒートポンプ式冷凍機２００とは信号線により接続される。ユニットクーラー３００及びユニットクーラー３５０は、第１の温度範囲の冷蔵用の機器であり、ヒートポンプ式冷凍機２００は、第１の温度範囲よりも低い第２の温度範囲の冷凍用の機器である。
【００１３】
図２は、ヒートポンプ式冷却加温装置１の詳細構成を示す図である。図２では、ユニットクーラー３５０は省略されているが、ユニットクーラー３５０はユニットクーラー３００と同様の構成を有する。
【００１４】
ヒートポンプ式冷凍機２００は、制御回路５、アキュムレータ１０、圧縮機２０、四方弁３０、室外熱交換器４０、膨張弁５０から構成される。ユニットクーラー３００は、室内熱交換器６０、送風機６２から構成される。
【００１５】
アキュムレータ１０は、液体状の冷媒が圧縮機２０に吸入されることを防止するためのものである。アキュムレータ１０は、液体状の冷媒と気体状の冷媒とを分離して気体状の冷媒のみを圧縮機２０へ供給する機能を有する。圧縮機２０は、冷媒を圧縮する機能を有し、電動コンプレッサ等から構成される。
【００１６】
四方弁３０は、圧縮機２０に接続される第１ポートＰ１と、アキュムレータ１０に接続される第２ポートＰ２と、室内熱交換器６０に接続される第３ポートＰ３と、室外熱交換器４０に接続される第４ポートＰ４とを有する。冷却運転と加温運転とを適宜行う自動運転モードにおいて、四方弁３０内部の第１ポートＰ１から第４ポートＰ４の接続状態が適宜変更される。
【００１７】
室外熱交換器４０は、冷媒と室外空気との間で熱交換する。つまり、冷却運転時においては、高温冷媒の熱を放熱する。また、加温運転時においては、外気温を冷媒に吸熱する。膨張弁５０では、冷媒が拡散膨張することにより温度が低下する。
【００１８】
室内熱交換器６０は、冷媒と室内空気との間で熱交換する。室内熱交換器６０は、冷却運転時において、低温の冷媒により室内の空気を冷却し、加温運転時において、高温の冷媒により室内の空気を暖める。
【００１９】
室外熱交換器４０と膨張弁５０とは、第２管路９２を介して接続されている。膨張弁５０と室内熱交換器６０とは、第３管路９３を介して接続されている。四方弁３０の第４ポートＰ４と室外熱交換器４０とは、第１管路９１を介して接続されている。四方弁３０の第３ポートＰ３と室内熱交換器６０とは、第４管路９７を介して接続されている。
【００２０】
制御装置１００は、庫内、ヒートポンプ式冷凍機２００、ユニットクーラー３００に設けた温度センサから取得する温度情報に基づいて、ヒートポンプ式冷凍機２００とユニットクーラー３００とを制御する。制御装置１００は、図３に示すように、制御部１１０と、記憶部１２０と、入力部１３０と、表示部１４０と、バス１５０とを備える。
【００２１】
制御部１１０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）とＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とを備える。ＲＡＭは、ＣＰＵのワークエリアとして機能する。ＣＰＵは、記憶部１２０に記憶された制御プログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより、四方弁３０内部のポートの接続状態を変更する。
【００２２】
記憶部１２０は、外部記憶装置から構成され、許容温度設定範囲等を記憶する。また、記憶部１２０は、ヒートポンプ式冷却加温装置１の制御プログラムを記憶する。入力部１３０は、スイッチ、キーボード、タッチパネル等から構成される。入力部１３０は、ユーザが設定する運転モード、動作温度等を取得する。表示部１４０は、ＬＥＤランプ、液晶ディスプレイ等から構成される。表示部１４０は、動作中の運転モード、ユーザによって設定された温度、温度センサで計測した温度等を表示する。バス１５０は、制御部１１０、記憶部１２０、入力部１３０、表示部１４０、を接続する。
【００２３】
次に、以上の構成を有するヒートポンプ式冷却加温装置１の動作について説明する。ヒートポンプ式冷却加温装置１は、庫内の温度と、制御装置１００からユーザが設定した温度とに応じて、冷却運転と加温運転とを継続的に切り換える自動運転モードの動作について説明する。
【００２４】
ヒートポンプ式冷却加温装置１が実行する自動運転モードにおける冷却運転処理について説明する。図４は、自動運転モードにおける冷却運転時における冷媒の流れを示す図である。制御部１１０は、冷却運転処理中、送風機６２を動作させ続ける。
【００２５】
このとき、制御部１１０は、図４に示すように、四方弁３０内部を第１ポートＰ１と第４ポートＰ４とが接続され且つ第２ポートＰ２と第３ポートＰ３とが接続された第１状態にする。
【００２６】
これにより、冷媒は、圧縮機２０→四方弁３０→第１管路９１→室外熱交換器４０→第２管路９２→膨張弁５０→第３管路９３→室内熱交換器６０→第４管路９７→四方弁３０→アキュムレータ１０→圧縮機２０の順に循環する。
【００２７】
次に、ヒートポンプ式冷却加温装置１が実行する自動運転モードにおける加温運転処理について説明する。図５は、自動運転モードにおける加温運転時における冷媒の流れを示す図である。制御部１１０は、加温運転処理中、送風機６２を動作させ続ける。
【００２８】
このとき、制御部１１０は、図５に示すように、四方弁３０内部を、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３とが接続され且つ第２ポートＰ２と第４ポートＰ４とが接続された第２状態にする。
【００２９】
これにより、冷媒は、圧縮機２０→四方弁３０→第４管路９７→室内熱交換器６０→第３管路９３→膨張弁５０→第２管路９２→室外熱交換器４０→第１管路９１→四方弁３０→アキュムレータ１０→圧縮機２０の順に循環する。
【００３０】
図６は、ヒートポンプ式冷却加温装置１の自動運転モード時の動作を示すフローチャートである。自動運転モードでの動作が開始されると、制御部１１０は、庫内に設けた温度センサから取得した温度が、ユーザにより入力された設定温度を中心とする温度範囲である許容設定温度範囲以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００３１】
庫内の温度が設定温度範囲以上である場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、制御部１１０は、制御回路５を介して圧縮機２０を動作させて冷却運転を行う（ステップＳ１２）。具体的には上述したように、制御部１１０は、四方弁３０内部を第１ポートＰ１と第４ポートＰ４とが接続され且つ第２ポートＰ２と第３ポートＰ３とが接続された第１状態にする。これにより、冷媒は、圧縮機２０→四方弁３０→第１管路９１→室外熱交換器４０→第２管路９２→膨張弁５０→第３管路９３→室内熱交換器６０→第４管路９７→四方弁３０→アキュムレータ１０→圧縮機２０の順に循環する。
【００３２】
このとき、室外熱交換器４０では、圧縮機２０で高温高圧に圧縮された冷媒と外気との間で熱交換されることにより、冷媒が冷却される。そして、膨張弁５０では、室外熱交換器４０において冷却された冷媒が拡散膨張する際に更に冷却される。室内熱交換器６０では、庫内の空気と冷却された冷媒との間で熱交換されることにより、庫内の空気が冷却される。
【００３３】
一方、庫内の温度が、設定温度範囲以上でない場合は（ステップＳ１１：Ｎｏ）、制御部１１０は、庫内に設けた温度センサから取得した温度が、ユーザにより入力された設定温度を中心とする温度範囲である許容設定温度範囲以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００３４】
庫内の温度が設定温度範囲以下である場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、制御部１１０は、制御回路５を介して圧縮機２０を動作させて加温運転を行う（ステップＳ１４）。具体的には上述したように、制御部１１０は、四方弁３０内部を、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３とが接続され且つ第２ポートＰ２と第４ポートＰ４とが接続された第２状態にする。これにより、冷媒は、圧縮機２０→四方弁３０→第４管路９７→室内熱交換器６０→第３管路９３→膨張弁５０→第２管路９２→室外熱交換器４０→第１管路９１→四方弁３０→アキュムレータ１０→圧縮機２０の順に循環する。
【００３５】
このとき、室内熱交換器６０では、圧縮機２０で圧縮された高温高圧冷媒と庫内の空気との間で熱交換されることにより庫内の空気を暖める。そして、膨張弁５０では、室内熱交換器６０で放熱した冷媒が拡散膨張する。室外熱交換器４０では、拡散膨張した冷媒と外気との間で熱交換が行われる。
【００３６】
ステップＳ１２において圧縮機２０を動作させて冷却運転が行われた後、又は、ステップＳ１３において圧縮機２０を動作させて加温運転が行われた後、再び、庫内の温度が設定温度範囲以上であるか否かの判定（ステップＳ１１）以降の動作が行われる。
【００３７】
また、庫内の温度が設定温度範囲以下でない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、すなわち、庫内の温度が設定温度範囲ないである場合も、再び、庫内の温度が設定温度範囲以上であるか否かの判定（ステップＳ１１）以降の動作が行われる。
【００３８】
図７は、ヒートポンプ式冷却加温装置のモデルを利用して、温度管理をする一例を示した模式図である。図７に示す模式図では、温度管理の空間として部屋４００、４０１、４０２が用意されている。部屋４００、４０１、４０２は、それぞれ縦５．４ｍ、横４．８ｍの約２６ｍ２の空間である。部屋４００は米、部屋４０１、４０２は花卉類が一時保存されている。部屋４００、４０１、４０２には、それぞれヒートポンプ式冷却加温装置１が設置され、自動運転モードにより、保存物に適した温度管理が行われる。
【００３９】
以上のように、ヒートポンプ式冷却加温装置１は、自動運転モードにおいて、庫内の温度が設定温度範囲以上であれば冷却運転を行い、庫内の温度が設定温度範囲以下であれば加温運転を行い、加温運転と冷却運転との切り換えを継続的に行う。これにより、従来のように、設定温度に到達した場合に単に運転を停止することで、外気温度が低下することにより、庫内の温度が更に低下してしまうことが防止され、温度制御を自動的に行うことができる。
【００４０】
また、ヒートポンプ式冷却加温装置１では、ユニットクーラー３００は、第１の温度範囲の空調に用いられる冷蔵用の機器であり、ヒートポンプ式冷凍機２００は、第２の温度範囲の空調に用いられる冷凍用の機器である。これにより、冷却及び加温が可能な温度範囲を拡大することができる。考案者の実験によれば、従来は１８℃〜３０℃の範囲であったものが、３℃〜３０℃の範囲に拡大することが確認された。また、ヒートポンプ式冷凍機及びユニットクーラーの双方が冷凍用の機器である装置と、ヒートポンプ式冷凍機及びユニットクーラーの双方が冷蔵用の機器である装置とを組み合わせて温度範囲を拡大する場合と比較してコストの削減を図ることができる。
【００４１】
なお、以上の説明では、制御装置１００とヒートポンプ式冷凍機２００とユニットクーラー３００、３５０とを別々の装置に実装した場合について説明した。しかし、本考案の範囲はこれに限定する必要は無い。例えば、制御装置１００には、入力部１３０と表示部１４０のみを実装し、制御部１１０と記憶部１２０をヒートポンプ式冷凍機２００もしくはユニットクーラー３００、３５０の中に実装してもよい。また、制御装置１００とヒートポンプ式冷凍機２００とを同一装置内に実装するようにしてもよい。
【００４２】
また、制御装置１００とヒートポンプ式冷凍機２００及びユニットクーラー３００との間で送受する温度情報及び制御信号は、無線で送受してもよく、また、有線で送受してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…ヒートポンプ式冷却加温装置、５…制御回路、１０…アキュムレータ、２０…圧縮機、３０…四方弁、４０…室外熱交換器、５０…膨張弁、６０…室内熱交換器、６２…送風機、９１…第１管路、９２…第２管路、９３…第３管路、９７…第４管路、１００…制御装置、１１０…制御部、１２０…記憶部、１３０…入力部、１４０…表示部、１５０…バス、２００…ヒートポンプ式冷凍機、３００、３５０…ユニットクーラー、４００、４０１、４０２…部屋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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