(57)【要約】【課題】さらなる導入コストの低減を図ること。【解決手段】複数の収容庫１０にそれぞれ個別の蒸発器１２を設け、凝縮器１３から吐出された冷媒を電子膨張弁２１によって膨張させた後にこれら蒸発器１２に対して分岐供給することにより、複数の収容庫１０を所望の温度状態に維持する冷却装置において、凝縮器１３から吐出された冷媒を分岐する以前に電子膨張弁２１によって膨張させる一方、個々の蒸発器１２に至る分岐通路１５ａにそれぞれ個別の電磁開閉弁２０を介在させる態様で冷媒の循環供給通路を構成し、さらに、個々の電磁開閉弁２０の駆動によりそれぞれの蒸発器１２に対する冷媒の供給制御を行い、かつ電子膨張弁２１から吐出された冷媒の温度と、各蒸発器１２を経て合流した後の冷媒の温度との差が予め設定した目標値となるように電子膨張弁２１の開度を制御するようにしている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の収容庫にそれぞれ個別の蒸発器を設け、凝縮器から吐出された冷媒を電子膨張弁によって膨張させた後にこれら蒸発器に対して分岐供給することにより、複数の収容庫を所望の温度状態に維持する冷却装置において、
凝縮器から吐出された冷媒を分岐する以前に電子膨張弁によって膨張させる一方、個々の蒸発器に至る分岐通路にそれぞれ個別の流量制御弁を介在させる態様で冷媒の循環供給通路を構成し、
さらに、個々の流量制御弁の駆動によりそれぞれの蒸発器に対する冷媒の供給制御を行い、かつ前記電子膨張弁から吐出された冷媒の温度と、各蒸発器を経て合流した後の冷媒の温度との差が予め設定した目標値となるように前記電子膨張弁の開度を制御する弁開度制御手段を設けたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
収容庫の内部温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記弁開度制御手段は、この温度検出手段の検出結果が予め設定した目標温度となるように前記流量制御弁の駆動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
複数の収容庫にそれぞれ個別の蒸発器を設け、凝縮器から吐出された冷媒を電子膨張弁によって膨張させた後にこれら蒸発器に対して分岐供給することにより、複数の収容庫を所望の温度状態に維持する冷却装置において、
凝縮器とこの凝縮器から吐出された冷媒を蒸発器に分岐する分岐点との間に前記電子膨張弁を配置したことを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の収容庫を所望の温度状態に維持するための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、商品を冷却した状態で陳列販売するショーケースでは、収容庫の内部に蒸発器が設けられ、また収容庫の外部に圧縮機、凝縮器及び電子膨張弁が設けられており、これら蒸発器、圧縮機、凝縮器及び電子膨張弁に冷媒を循環供給することによって収容庫を所望の温度状態に維持するようにしている。具体的には、収容庫の内部温度が上限温度を上回った場合に蒸発器に冷媒を供給して冷却を行う一方、収容庫の内部温度が下限温度を下回った場合に蒸発器に対する冷媒の供給を停止して収容庫の内部が所望の冷却温度状態となるようにしている。また、蒸発器に供給される冷媒の温度と、蒸発器から吐出された冷媒の温度との差（冷媒の過熱度）が予め設定した値となるように電子膨張弁の開度を調整することにより、冷却効率の向上も図られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８０８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種のショーケースを店舗に複数設置する場合には、通常、冷凍サイクルの構成要素を共用化することが従来より行われている。例えば、上述した特許文献１においても、収容庫ごとに冷却を行う蒸発器、並びに各蒸発器における冷媒の出入口温度差に応じて開度が調整される電子膨張弁に関してはそれぞれのショーケースで個別に設けられているものの、圧縮機及び凝縮器を複数のショーケースで共用するようにしている。こうした冷却装置によれば、圧縮機及び凝縮器の共用化により店舗への導入コストを低減できるばかりでなく、メンテナンス作業の容易化を図ることも可能となる。
【０００５】
しかしながら、上述した冷却装置にあっては、圧縮機及び凝縮器を共用化する上で、蒸発器ごとに流量制御弁を付設し、個々の流量制御弁の駆動によりそれぞれの蒸発器に対する冷媒の供給制御を行わなければならないため、つまり収容庫それぞれに対して電子膨張弁及び流量制御弁が必要になるため、大幅なコスト低減を実現できない場合もある。市場においてはさらなるコスト低減が要望されており、従ってこれを具現化する冷却装置の提供が急務となる。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて、さらなる導入コストの低減を図ることのできる冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る冷却装置は、複数の収容庫にそれぞれ個別の蒸発器を設け、凝縮器から吐出された冷媒を電子膨張弁によって膨張させた後にこれら蒸発器に対して分岐供給することにより、複数の収容庫を所望の温度状態に維持する冷却装置において、凝縮器から吐出された冷媒を分岐する以前に電子膨張弁によって膨張させる一方、個々の蒸発器に至る分岐通路にそれぞれ個別の流量制御弁を介在させる態様で冷媒の循環供給通路を構成し、さらに、個々の流量制御弁の駆動によりそれぞれの蒸発器に対する冷媒の供給制御を行い、かつ前記電子膨張弁から吐出された冷媒の温度と、各蒸発器を経て合流した後の冷媒の温度との差が予め設定した目標値となるように前記電子膨張弁の開度を制御する弁開度制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る冷却装置は、上述した請求項１において、収容庫の内部温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記弁開度制御手段は、この温度検出手段の検出結果が予め設定した目標温度となるように前記流量制御弁の駆動制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る冷却装置は、複数の収容庫にそれぞれ個別の蒸発器を設け、凝縮器から吐出された冷媒を電子膨張弁によって膨張させた後にこれら蒸発器に対して分岐供給することにより、複数の収容庫を所望の温度状態に維持する冷却装置において、凝縮器とこの凝縮器から吐出された冷媒を蒸発器に分岐する分岐点との間に前記電子膨張弁を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、凝縮器から吐出された冷媒を分岐する以前に電子膨張弁によって膨張させる一方、個々の蒸発器に至る分岐通路にそれぞれ個別の流量制御弁を介在させる態様で冷媒の循環供給通路を構成し、さらに、個々の流量制御弁の駆動によりそれぞれの蒸発器に対する冷媒の供給制御を行い、かつ前記電子膨張弁から吐出された冷媒の温度と、各蒸発器を経て合流した後の冷媒の温度との差が予め設定した目標値となるように前記電子膨張弁の開度を制御する弁開度制御手段を設けているため、収容庫の数に関わらず電子膨張弁を唯一設ければこれら複数の収容庫を所望の温度状態に維持することができるとともに、冷却効率の向上を図ることができるようになり、店舗への導入コストを大幅に削減することができるようになる。
【００１１】
また、本発明によれば、凝縮器とこの凝縮器から吐出された冷媒を蒸発器に分岐する分岐点との間に前記電子膨張弁を配置しているため、収容庫の数に関わらず電子膨張弁を唯一設ければこれら複数の収容庫を所望の温度状態に維持することができるとともに、冷却効率の向上を図ることができるようになり、店舗への導入コストを大幅に削減することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を適宜参照しながら、本発明に係る冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態である冷却装置の構成を概念的に示したものである。ここで例示する冷却装置は、収容庫１０の内部に収納した商品を冷却した状態で陳列販売するオープンショーケース１１に適用するもので、複数のオープンショーケース１１の収容庫１０にそれぞれ個別の蒸発器１２を備える一方、オープンショーケース１１の外部に凝縮器１３及び圧縮機１４をそれぞれ１つずつ備えている。これら蒸発器１２、凝縮器１３及び圧縮機１４は、それぞれの間が冷媒供給管路１５によって接続してあり、複数の蒸発器１２に対して冷媒が循環供給される冷凍サイクルを構成している。すなわち、凝縮器１３の出口部から複数の蒸発器１２に至る冷媒供給管路１５はその途中において分岐し、それぞれの分岐通路１５ａが蒸発器１２の入口部に接続してある。一方、それぞれの蒸発器１２の出口部から延在する冷媒供給管路１５はその途中において互いに合流した後、圧縮機１４に設けられた唯一の吸入口に接続してある。
【００１４】
図１からも明らかなように、凝縮器１３と蒸発器１２との間を接続する冷媒供給管路１５には、電磁開閉弁（流量制御弁）２０及び電子膨張弁２１が設けてある。電磁開閉弁２０は、凝縮器１３からそれぞれの蒸発器１２に至る冷媒供給管路１５を個別に断続するためのもので、分岐点１５ｂよりも下流側となる分岐通路１５ａに各別に設けてある。電子膨張弁２１は、凝縮器１３から吐出された液冷媒を断熱膨張して蒸発器１２に供給するためのもので、分岐点１５ｂよりも上流側となる部位に唯一配置してある。本実施の形態では、開度指令が与えられた場合に開度指令に応じて開度を変更し、通過する冷媒の流量を調節することが可能な電子膨張弁２１を適用している。
【００１５】
また、蒸発器１２に接続した冷媒供給管路１５の入口部及び出口部にはそれぞれ冷媒温度センサ２２，２３が設けてあるとともに、収容庫１０の内部には内部温度センサ２４が設けてある。入口部冷媒温度センサ２２及び出口部冷媒温度センサ２３は、それぞれの冷媒供給管路１５を通過する冷媒の温度を検出するものである。入口部冷媒温度センサ２２は、電子膨張弁２１から蒸発器１２に至る冷媒供給管路１５において分岐点１５ｂよりも上流側となる部位に配置してある一方、出口部冷媒温度センサ２３は、蒸発器１２から圧縮機１４に至る冷媒供給管路１５において合流点１５ｃよりも下流側となる部位に配置してある。内部温度センサ２４は、収容庫１０の内部においてそれぞれの蒸発器１２を通過した後の空気温度を検出するもので、各収容庫１０に個別に設けてある。
【００１６】
この冷却装置では、圧縮機１４から吐出された高温高圧のガス冷媒が凝縮器１３において冷却されて高温高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、電子膨張弁２１により断熱膨張されて冷温低圧の気液２相冷媒となり、その後に分岐して各収容庫１０の蒸発器１２に供給される。蒸発器１２に供給された低温低圧の気液２相冷媒は、送風ファン１６によって供給された収容庫１０の内部雰囲気と熱交換し、吸熱して低温低圧のガス冷媒となることにより収容庫１０の冷却を行う。
【００１７】
図２は、上述した冷却装置の制御系を示したものである。図２に示す弁開度制御手段３０は、入口部冷媒温度センサ２２、出口部冷媒温度センサ２３及び内部温度センサ２４の検出結果に基づいて電子膨張弁２１の開度調節もしくは電磁開閉弁２０の開閉選択を行うもので、目標値設定記憶部３１、膨張弁開度設定部３２及び開閉弁選択部３３を備えている。目標値設定記憶部３１は、収容庫１０の目標温度及び蒸発器１２における冷媒の過熱度目標値を予め設定し、かつこれらを記憶するものである。本実施の形態では、収容庫１０の目標温度として−３〜−４℃の温度範囲が設定してあるとともに、過熱度目標値として＋５℃が設定してある。膨張弁開度設定部３２は、入口部冷媒温度センサ２２及び出口部冷媒温度センサ２３の検出結果から算出される過熱度と過熱度目標値との比較結果に基づいて電子膨張弁２１の開度を設定するものである。開閉弁選択部３３は、それぞれの内部温度センサ２４の検出結果と収容庫１０の目標温度との比較結果に基づいて各電磁開閉弁２０の開閉選択を行うものである。
【００１８】
図３は、図２に示した弁開度制御手段３０が実施する処理の内容を示すフローチャートである。以下、この図３を参照しながら、弁開度制御手段３０の動作について説明する。尚、オープンショーケース１１に個別に設けた電磁開閉弁２０及び内部温度センサ２４に関しては、それぞれが識別符号を有し、かつ配置先となるオープンショーケース１１の識別符号に対応付けて予め登録されており、弁開度制御手段３０において識別することができるものとする。
【００１９】
冷却装置が運転状態にある場合、上記弁開度制御手段３０は、予め設定されたサイクルタイムに従って開閉弁制御処理（ステップＳ１００）及び膨張弁制御処理（ステップＳ２００）を繰り返し実施している。
【００２０】
開閉弁制御処理において弁開度制御手段３０は、図４に示すように、まず、内部温度センサ２４を通じてそれぞれのオープンショーケース１１における収容庫１０の空気温度を検出し（ステップＳ１０１）、検出した空気温度が目標値設定記憶部３１に記憶された目標温度の上限値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００２１】
いずれかのオープンショーケース１１において収容庫１０の空気温度が目標温度上限値以上となっている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、弁開度制御手段３０は、該当するオープンショーケース１１の電磁開閉弁２０を開動作して蒸発器１２に対する冷媒の供給を行い（ステップＳ１０３）、その後に手順をリターンさせる。この結果、該当するオープンショーケース１１の収容庫１０が冷却され、その空気温度が目標温度上限値を下回るように推移することになる。
【００２２】
ステップＳ１０２においていずれのオープンショーケース１１においても収容庫１０の空気温度が目標温度上限値以上でなかった場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、弁開度制御手段３０は、次いでいずれかのオープンショーケース１１において収容庫１０の空気温度が目標値設定記憶部３１に記憶された目標下限値以下となっているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００２３】
いずれかのオープンショーケース１１において収容庫１０の空気温度が目標温度下限値以下となっている場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、弁開度制御手段３０は、該当するオープンショーケース１１の電磁開閉弁２０を閉動作して蒸発器１２に対する冷媒の供給を停止し（ステップＳ１０５）、その後に手順をリターンさせる。この結果、該当するオープンショーケース１１において収容庫１０の内部雰囲気と蒸発器１２との間で熱交換が停止され、その空気温度が目標温度下限値を上回るように推移することになる。
【００２４】
ステップＳ１０４においていずれのオープンショーケース１１においても収容庫１０の空気温度が目標温度下限値以下でなかった場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、つまり収容庫１０の空気温度が目標温度である−３〜−４℃の温度範囲にある場合、弁開度制御手段３０は、電磁開閉弁２０の状態を維持して今回の処理を終了し、手順をリターンする。
【００２５】
以下、開閉弁制御処理を繰り返し実施することにより、すべてのオープンショーケース１１において収容庫１０の空気温度が目標温度に維持されることになる。
【００２６】
一方、膨張弁制御処理において弁開度制御手段３０は、図５に示すように、まず、入口部冷媒温度センサ２２及び出口部冷媒温度センサ２３を通じて冷媒の温度を検出し（ステップＳ２０１）、これらの検出結果の差から蒸発器１２における冷媒の過熱度を算出する（ステップＳ２０２）。ここで、出口部冷媒温度センサ２３が検出した冷媒の温度は電子膨張弁２１から吐出された冷媒の分岐する以前のものであり、入口部冷媒温度センサ２２が検出した冷媒の温度は各蒸発器１２を経て合流した後のものである。従って、これらの差から算出される冷媒の過熱度（以下、「算出過熱度」という）は、複数の蒸発器１２に個別のものではなく、複数の蒸発器１２の総和となるものである。
【００２７】
ステップＳ２０２において過熱度を算出した弁開度制御手段３０は、次いで算出過熱度が目標値設定記憶部３１に記憶された過熱度目標値を超えているか否かを判断する（ステップＳ２０３）。
【００２８】
算出過熱度が過熱度目標値を超えている場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、弁開度制御手段３０は、電子膨張弁２１の開度を拡大して蒸発器１２に対する冷媒の総供給量を増大させ（ステップＳ２０４）、その後に手順をリターンさせる。この結果、冷媒が供給された蒸発器１２において過熱度が減少することになる。
【００２９】
これに対して算出過熱度が目標値設定記憶部３１に記憶された過熱度目標値を下回っている場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、弁開度制御手段３０は、次いで算出過熱度が過熱度目標値を下回っているか否かを判断する（ステップＳ２０５）。算出過熱度が過熱度目標値を下回っている場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、弁開度制御手段３０は、電子膨張弁２１の開度を縮小して蒸発器１２に対する冷媒の総供給量を減少させ（ステップＳ２０６）、その後に手順をリターンさせる。この結果、冷媒が供給された蒸発器１２において過熱度が増大することになる。
【００３０】
ステップＳ２０５において算出過熱度が過熱度目標値を下回っていない場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、つまり算出過熱度が過熱度目標値である＋５℃であった場合、弁開度制御手段３０は、電子膨張弁２１の状態を維持して今回の処理を終了し、手順をリターンする。
【００３１】
以下、膨張弁制御処理を繰り返し実施することにより、蒸発器１２における冷媒の過熱度が過熱度目標値に維持され、冷却効率の向上が図られることになる。
【００３２】
以上説明したように、上記冷却装置によれば、開閉弁制御処理においてオープンショーケース１１の各収容庫１０をそれぞれの空気温度に基づいて個別に温度制御するようにしているため、収容庫１０の冷却負荷が互いに異なる状況下においてもそれぞれの空気温度を目標温度範囲に維持することができるようになるとともに、膨張弁制御処理において蒸発器１２における冷媒の過熱度を過熱度目標値となるように制御しているため、冷却効率の向上を図ることができるようになる。しかも、冷却装置が複数の収容庫１０に個別の蒸発器１２を備える場合、電磁開閉弁２０に関しては蒸発器１２ごとに設ける必要があるものの、電子膨張弁２１に関しては蒸発器１２の数に関わらず唯一設ければ良いため、つまり、冷凍サイクルにおいて圧縮機１４、凝縮器１３及び電子膨張弁２１を複数の収容庫１０で共用することができるため、オープンショーケース１１を設置する店舗での導入コストを低減することができるようになる。
【００３３】
尚、上述した実施の形態では、オープンショーケース１１に適用される冷却装置を例示しているが、本発明ではこれに限定されず、複数の収容庫１０にそれぞれ個別の蒸発器１２を設け、凝縮器１３から吐出された冷媒を電子膨張弁２１によって膨張させた後にこれら蒸発器１２に対して分岐供給することにより、複数の収容庫１０を所望の温度状態に維持する冷却装置であれば、その他のものにも適用することが可能である。この場合、蒸発器１２の数は２上であれば必ずしも３つである必要はない。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、収容庫１０の内部において蒸発器１２を通過した空気温度を検出し、この空気温度に基づいて電磁開閉弁２０の開閉を制御するようにしているが、収容庫１０の内部雰囲気温度に基づいて電磁開閉弁２０の開閉を制御するようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態である冷却装置の構成を示す概念図である。
【図２】図１に示した冷却装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】図２に示した弁開度制御手段が実施する処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】図３に示した開閉弁制御処理の内容を示すフローチャートである。
【図５】図３に示した膨張弁制御処理の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０      収容庫
１１      オープンショーケース
１２      蒸発器
１３      凝縮器
１４      圧縮機
１５      冷媒供給管路
１５ａ      分岐通路
１５ｂ      分岐点
１５ｃ      合流点
１６      送風ファン
２０      電磁開閉弁
２１      電子膨張弁
２２      入口部冷媒温度センサ
２３      出口部冷媒温度センサ
２４      内部温度センサ
３０      弁開度制御手段
３１      目標値設定記憶部
３２      膨張弁開度設定部
３３      開閉弁選択部
【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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