(57)【要約】【課題】冷凍設備と空調設備とを総合的に制御することによってより高い省エネ効果を得ることができる冷凍設備及び空調設備の集中制御システムを提供する。【解決手段】複数のショーケースを冷却する冷凍設備１４と室内の空調を行う空調設備１８とを集中制御するための集中制御システムであって、冷凍負荷の低くなる期間に、冷凍設備に設けられているインバーター冷凍機のインバーター作動最高周波数を、冷凍負荷の高い期間のインバーター作動最高周波数より低く設定する。さらに、空調設備の温度設定値を変更したときには、一定時間だけ変更された温度設定値で運転を行い、一定時間経過後には自動設定された温度設定値に戻す。空調設備の暖房運転時に冷凍設備からの排熱を空調設備の熱源として使用する。冷房運転時にはショーケースに冷風ダクトから冷風を拡散させる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のショーケースを冷却するための冷凍設備と室内の空調を行うための空調設備とを集中制御するための集中制御システムにおいて、夏期の夜間、中間期、冬期等の冷凍負荷の低くなる期間に、前記冷凍設備に設けられているインバーター冷凍機のインバーター作動最高周波数を、夏期の昼間等の冷凍負荷の高い期間のインバーター作動最高周波数より低く設定したことを特徴とする冷凍設備及び空調設備の集中制御システム。
【請求項２】
前記空調設備の制御において、季節及び外気温度に応じて温度設定値を自動設定するための温度設定部を有するとともに、該温度設定部に対して外部から温度設定値を変更する指示が与えられたときには、あらかじめ設定された時間だけ、変更指示された温度設定値での運転を行い、設定時間経過後には、自動設定された温度設定値に戻して運転を行うことを特徴とする請求項１記載の冷凍設備及び空調設備の集中制御システム。
【請求項３】
前記空調設備が暖房運転を行っているときには、前記冷凍設備からの排熱を空調設備の熱源として使用することを特徴とする請求項１記載の冷凍設備及び空調設備の集中制御システム。
【請求項４】
前記空調設備が冷房運転を行っているときには、ショーケースの上方に設けられている冷風ダクトから冷風を拡散させることを特徴とする請求項１記載の冷凍設備及び空調設備の集中制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍設備及び空調設備の集中制御システムに関し、詳しくは、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等に設けられている複数の冷凍、冷蔵ショーケースを冷却するための冷凍設備と室内の空調を行うための空調設備とを集中制御するための集中制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗で用いられている店舗用設備機器においては、各設備機器の運転制御が各機器単独で行われていた。例えば、空調設備では、ユーザーがリモコン等を使用して設定した温度設定値に室温を近づけるような制御を行っている。したがって、夏期の冷房時にユーザーが設定温度を低く設定すると、外気温度と室内温度（設定温度）との差から空調機の電力消費量が大きくなってしまう。
このようなことから、店舗全体の電力消費量を監視し、ピーク時の電力消費量を低減する技術が提案されている。例えば、特開平１１−２０６０１４号公報においては、電力消費量があらかじめ設定した数値以上に達すると、空調機やショーケース等の機器類の運転を一時的に停止させ、店舗全体の電力消費量を低減させるようにしている。しかし、この方法では、店内の快適性が失われたり、ショーケース庫内で冷却されている商品にダメージを与えるおそれがある。
【０００３】
また、空調設備の余剰能力をショーケース用冷凍機の補助熱源として利用することも行われている（例えば、特開２０００−２３０７２９号公報参照）が、この場合は、空調設備に余裕がある場合にしか使用できないという問題がある。一方、近年は、店舗の建築コストや設備コストを抑える傾向にあり、空調設備の選定に際して、従来は暖房能力に応じた設備選定を行っていたが、近年は冷房能力に応じた設備選定を行うようになってきているため、全般的に店舗における冬期の暖房能力が不足することが多くなってきている。このため、空調設備には余剰能力がほとんど無いのが実情である。
【０００４】
さらに、ショーケースの冷却負荷が冷凍機の能力を超えた際に、空調設備の設定温度を一定値下げることにより、ショーケースの冷却不良を防止することも行われているが、この場合は、店舗全体の空調温度を下げることになるため、空調設備の電力消費量が増加して省エネとは逆行することになってしまう。また、空調設備の設定温度を変更してショーケースの負荷率を変化させることにより、店舗全体の電力消費量を低減させようとすることも行われている（例えば、特開平１１−２０１５２３号公報参照）が、この場合は、現状の設備の中でショーケースの冷凍設備と空調設備との最適なバランスを空調設備の温度設定値で制御しているのみであり、省エネ効果には限界がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗に対して、従来から様々な省エネ対策が提案されてきているが、未だ十分な効果を上げているとはいえなかった。
そこで本発明は、冷凍設備と空調設備とを総合的に制御することによって、より高い省エネ効果を得ることができる冷凍設備及び空調設備の集中制御システムを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の冷凍設備及び空調設備の集中制御システムは、複数の冷凍、冷蔵ショーケースを冷却するための冷凍設備と室内の空調を行うための空調設備とを集中制御するための集中制御システムにおいて、夏期の夜間、中間期、冬期等の冷凍負荷の低くなる期間に、前記冷凍設備に設けられているインバーター冷凍機のインバーター作動最高周波数を、夏期の昼間等の冷凍負荷の高い期間のインバーター作動最高周波数より低く設定したことを特徴としている。これにより、インバーター冷凍機を効率よく運転できるとともに騒音も低減することができる。
【０００７】
さらに、本発明の集中制御システムは、前記空調設備の制御において、季節及び外気温度に応じて温度設定値を自動設定するための温度設定部を有するとともに、前記空調設備に対して外部から温度設定値を変更する指示が与えられたときには、あらかじめ設定された時間だけ、変更指示された温度設定値での運転を行い、設定時間経過後には、自動設定された温度設定値に戻して運転を行うことにより、冷やし過ぎや暖め過ぎを防止して空調設備の省エネ運転を図るとともに、冷凍設備も含めた省エネを図れる。
また、前記空調設備が暖房運転を行っているときには、前記冷凍設備からの排熱を空調設備の熱源として使用することにより、従来は外部に排出されていた熱を暖房用として有効に利用できる。
さらに、冷房運転を行っているときに、ショーケース上方に設けた冷風ダクトから冷風を拡散させることにより、該ショーケース周囲の室温を安定化させることができ、冷却負荷を軽減して電力消費量を削減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の冷凍設備及び空調設備の集中制御システムの一形態例を示すブロック図、図２はインバーター冷凍機における作動周波数と冷却効率との関係を示す図、図３は設定温度と室温との関係を示す図、図４は冷凍設備と空調設備との間の熱の授受関係を示す説明図、図５は店舗内に設けた冷風ダクトの設置例を示す平面図、図６は同じく縦断面図である。
まず、図１に示すように、本発明の集中制御システムは、店舗内に設置されている複数の冷凍ショーケース１１，冷蔵ショーケース１２等の複数のショーケースを冷却するための冷凍機１３を含む冷凍設備１４と、空調室内機１５，空調室外機１６及び店内温度設定用のリモコン１７を含む空調設備１８とを、集中監視装置１９で総合的に監視して制御するものであって、集中監視装置１９は、通信線２１を介して前記各機器にそれぞれ接続されている。
【０００９】
集中監視装置１９には、冷凍ショーケース１１や冷蔵ショーケース１２の冷却温度設定値、空調設備１８における室内温度設定値等の各種設定値やこれらの演算手順があらかじめ設定されており、各機器や店舗室内に設けられている温度センサー及び湿度センサー、外気温センサー等の各種センサーから様々な情報を入手し、これらの情報と前記各設定値とに基づいて冷凍設備１４や空調設備１８の運転制御を自動的に行うようにしている。さらに、集中監視装置１９は、季節や昼夜を判別するためのカレンダー機能やタイマー機能を備えており、季節や昼夜に応じて前記各設定値を調節したり、運転状態を調節するようにしている。
また、空調設備１８の空調室内機１５は、通常の空調設備と同様の制御機能を備えており、集中監視装置１９から通信線２１を介して送信された設定温度や店内温度設定用のリモコン１７に入力された設定温度に基づいて、室温が設定温度になるように運転状態を制御している。このときの設定温度は、リモコン１７からの設定温度を優先して制御を行うように設定されている。
【００１０】
このような集中制御システムにおいて、前記冷凍機１３としてインバーター冷凍機を用いるとともに、前記集中監視装置１９に備えられている前記カレンダー機能やタイマー機能を利用し、冷凍ショーケース１１や冷蔵ショーケース１２の冷凍負荷の低くなる期間、例えば、夏期の夜間、中間期、冬期等におけるインバーター冷凍機のインバーター作動最高周波数を制御することにより、消費電力量の削減と低騒音化とを図るようにしている。すなわち、図２に示すように、通常のインバーター冷凍機における冷却効率は、最低周波数から最高周波数の間に最大冷却効率を有する山形の特性を有しており、一方、外気温が高い夏期の昼間のように冷凍負荷が高いときには、運転圧力（低圧圧力）を標準圧力にして冷却運転を行う必要があるが、これ以外の時期や時間帯では、冷却能力を抑えても、例えば低圧圧力を標準圧力より高く設定しても十分な冷却能力を得ることが可能である。
したがって、冷凍負荷の低下に応じて低圧圧力を標準圧力より上昇させて圧縮機の圧縮効率を向上させるとともに、インバーター冷凍機のインバーター作動最高周波数を標準周波数より低く制御することにより、インバーター冷凍機を、その冷却効率が高い部分で運転することが可能となり、冷凍機１３の電力消費量を削減できるとともに、圧縮機回転数の低下によって発生騒音を低く抑えることもできる。
【００１１】
例えば、図２に示す特性のインバーター冷凍機を使用した場合、表１に示すように、各季節の昼夜における低圧目標圧力とインバーター作動最高周波数とを設定することにより、標準的な面積のコンビニエンスストアにおいて年間数万円の省エネ効果が期待できるとともに、夜間の騒音値を４〜５ｄＢ低下させることが可能となる。このとき、集中監視装置１９は、室温や外気温の状態を常時監視し、夏季昼間以外でもこれらの温度があらかじめ設定した温度以上に上昇したときには、低圧圧力やインバーター作動最高周波数の制御を解除し、冷凍ショーケース１１や冷蔵ショーケース１２の冷却不良を回避するように作動する。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
また、店舗における室温が変化した場合、例えば来店者数の急激な増加等によって室温が一時的に変化した場合、ユーザーがリモコン１７を使用して設定温度を変更することがしばしば行われている。このような場合、一旦温度設定を変更すると、室温が設定温度付近に戻った後も、設定温度をそのままにしておくことが多く、室温がかなり変化してから設定温度を元に戻すようにしている。
【００１４】
例えば、図３（Ａ）に示すように、室温が低下して設定温度を上昇させた後、長時間にわたって設定温度が高い状態で空調設備１８の運転が行われることになり、より多くの電力を消費していることになる。特に、暖房運転時に設定温度を上昇させたままで長時間の運転を行うと、室温があらかじめ設定されている温度よりも上昇した状態になるので、ショーケースにおける冷却負荷が通常時に比べて増大してしまうことになる。このとき、前述のように、低圧圧力を上昇させるとともにインバーター冷凍機のインバーター作動最高周波数を標準周波数より低く制御している場合では、これらの制御による省エネ効果が、冷却負荷の増大及び暖房能力の増大によって失われることになる。
【００１５】
そこで、集中監視装置１９は、空調設備１８の制御において、季節や外気温度に応じて温度設定部により温度設定値を自動設定するとともに、空調設備１８に対してリモコン１７等を使用して外部から温度設定値を変更する指示が与えられたときには、あらかじめ設定された時間だけ、変更指示された温度設定値での運転を行い、設定時間経過後には、温度設定部で自動設定した温度設定値に戻して運転を行うようにしている。
【００１６】
すなわち、図３（Ｂ）に示すように、ユーザーが設定温度を変更した時間（ｔ１）をタイマー機能にて記憶し、あるいは計時を開始し、一定時間経過後（ｔ２）、例えば設定温度変更から３０分を経過した後に、設定温度を温度設定部で自動的に設定した温度設定値に戻すようにしている。これにより、空調機温度設定による冷やし込みの防止及び冷凍機１３との最適化運転による省エネが図れるとともに、暖房時における暖め過ぎも防止することができ、空調設備１８の電力消費量削減だけでなく、冷凍設備１４を含めた店舗全体の省エネを図ることができる。さらに、ほとんどの時間を集中監視装置１９が自動設定した温度で空調運転を行うことになるため、ユーザーによる使用差を少なくすることができる。また、多くの店舗数を有するチェーン店やコンビニエンスストアー等においては、各店舗間の空調設備１８における電気料金の格差を少なくすることができる。
【００１７】
さらに、冷凍ショーケース１１や冷蔵ショーケース１２を冷却することによって発生した熱（排熱）は、凝縮器等を介して外部に排出されており、ほとんど利用されることはなかったが、冬期の暖房時においてこの排熱を室内空調の暖房用に利用することにより、空調設備１８における暖房能力を小さくすることが可能となる。すなわち、ヒートリクレイムシステムを利用して従来は外部に排出されていた排熱を室内暖房用に用いることにより、空調設備１８には外部から熱が与えられる状態になるため、店舗における暖房効率を向上させることができ、暖房に要する電力消費量を大幅に削減することが可能となる。
【００１８】
例えば、図４に示すように、冷凍設備１４の中温用ショーケース４１における冷凍サイクルの吐出配管４２を分岐させてヒートリクレイムコイル４３に接続し、このヒートリクレイムコイル４３を、空調設備１８における空調室外機１６の前に設置してヒートリクレイムコイル４３から空調室外機１６に熱を与えることにより、従来は冷凍設備１４から外部に排出されていた熱を空調設備１８で有効に利用することができる。なお、ヒートリクレイムコイル４３は、空調室内機１５の風量に与える影響を少なくするために、コイルピッチを大きくしておくことが好ましい。
【００１９】
また、ショーケースの中でチルドケース等は、オープンケースであるため、周囲環境による負荷変化が大きくなる傾向がある。したがって、図５及び図６に示すように、このようなチルドケース５１を設置した部分の上方、天井部に冷風ダクト５２を設置し、冷房運転時に、この冷風ダクト先端に設けた冷風拡散部５３から冷風を拡散させることにより、チルドケース周辺の温度を略一定に保ってチルドケース５１における負荷変化を低減するとともに、冷風によって冷却負荷を軽減することにより、冷却に要する電力消費量を削減することができる。
【００２０】
冷風を拡散させる構造としては、例えば、空調吹出口に向かう冷暖房用空調ダクト５４から前記冷風ダクト５２が分岐する分岐部５５にダンパーを設置し、空調設備１８が冷房運転を行っているときに前記ダンパーを切り替えることにより、冷風の一部を冷風ダクト５２から冷風拡散部５３に導くようにすればよい。このときの冷風量は、チルドケース周辺の温度を略一定に保てる少量でよいため、室内空調に及ぼす影響は少なく、たとえこれによって空調設備１８の負荷が増大したとしても、チルドケースの負荷変化の解消や冷却負荷の軽減による省エネ効果が勝るので、店舗全体としての電力消費量の削減を図れる。なお、冷風を拡散させる手段には、ルーバーやハニカム、多孔板等を用いることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の冷凍設備及び空調設備の集中制御システムは、夏期の夜間、中間期、冬期等の冷凍負荷の低くなる期間に、インバーター冷凍機のインバーター作動最高周波数を、このインバーター冷凍機が最も効率よく運転できる周波数以下に制御するようにしたので、高効率な冷却運転によって省エネ効果が得られるとともに、夜間等における冷凍機運転音の低減も図れる。
また、空調設備における温度設定を、季節や外気温度等の条件に応じて自動的に最適な温度に制御することにより、快適な店舗空間を提供できるようにするとともに、ユーザーがリモコン等を使用して温度設定値を変更した場合でも、一定時間後には、変更前の温度設定値に戻すようにしているため、過剰な電力消費を抑えることができる。
さらに、ショーケースの冷却により発生する排熱を、暖房時における空調設備の熱源として利用することにより、暖房効果を向上させることができ、冬期における暖房能力の不足を解消することができる。
また、冷房運転時に、冷風ダクトからショーケースの上方に冷風を拡散させることにより、ショーケース周辺の室温、湿度を下げてショーケースの冷却効率を向上できるとともに、冷却負荷の変化も抑えることができ、安定した省エネ運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷凍設備及び空調設備の集中制御システムの一形態例を示すブロック図である。
【図２】インバーター冷凍機における作動周波数と冷却効率との関係を示す図である。
【図３】夏期から冬期にかけての外気温度及び店舗内温度の変化を示す図である。
【図４】冷凍設備と空調設備との間の熱の授受関係を示す説明図である。
【図５】店舗内に設けた冷風ダクトの設置例を示す平面図である。
【図６】同じく冷風ダクトの設置例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１１　冷凍ショーケース
１２　冷蔵ショーケース
１３　冷凍機
１４　冷凍設備
１５　空調室内機
１６　空調室外機
１７　リモコン
１８　空調設備
１９　集中監視装置
２１　通信線
４１　中温用ショーケース
４２　吐出配管
４３　ヒートリクレイムコイル
５１　チルドケース
５２　冷風ダクト
５３　冷風拡散部
５４　冷暖房用空調ダクト
５５　分岐部
【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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