(57)【要約】      （修正有）【課題】ショーケースの冷却装置などは、冬季のように負荷が軽い場合、一時的に冷やし過ぎの状態が発生する。【解決手段】圧縮機１ａのモータをインバータ４により駆動する冷却装置であって、蒸発器１ｄの吹出温度が目標温度に一致するようにモータの回転速度指令を演算する制御部３を備え、この制御部３が、回転速度指令をインバータ４に与えてモータの回転速度を制御する冷却装置において、制御部３は、冷却開始時に、吹出温度が過冷却にならない範囲でモータの回転速度を固定する速度固定制御を行い、その後の時点で、吹出温度が目標温度に一致するように回転速度指令を演算して回転速度制御を開始する。これにより、冬季のように負荷が軽い場合の冷却開始時に、過冷却状態となるのを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機のモータをインバータにより駆動する冷却装置であって、蒸発器の吹出温度が目標温度に一致するように前記モータの回転速度指令を演算する制御手段を備え、この制御手段が、前記回転速度指令を前記インバータに与えて前記モータの回転速度を制御する冷却装置において、
前記制御手段は、
冷却開始時に、前記吹出温度が過冷却にならない範囲で前記モータの回転速度を固定する速度固定制御を行い、その後の時点で、前記吹出温度が前記目標温度に一致するように前記回転速度指令を演算して回転速度制御を開始することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、
前記速度固定制御を行った後に、前記吹出温度が前記目標温度と設定値との加算値以下になったら、前記回転速度制御を開始することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、
前記速度固定制御を行った後に、前記モータの回転速度ゲインを第１の値に設定して前記回転速度制御を開始し、その後に、前記吹出温度が前記目標温度と設定値との加算値以下になったら、前記回転速度ゲインを第１の値より大きい第２の値に設定することを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、
前記速度固定制御を行った後に、前記モータの回転速度の上限値を第１の値に設定して前記回転速度制御を開始し、その後に、前記吹出温度が前記目標温度と設定値との加算値以下になったら、前記上限値を第１の値より大きい第２の値に設定することを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、
前記速度固定制御による前記モータの運転時間が設定値を経過したら、前記回転速度制御を開始することを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、
前記速度固定制御を行った後に、前記モータの回転速度ゲインを第１の値に設定して前記回転速度制御を開始し、その後に、前記モータの運転時間が設定値を経過したら、前記回転速度ゲインを第１の値より大きい第２の値に設定することを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、
前記速度固定制御を行った後に、前記モータの回転速度の上限値を第１の値に設定して前記回転速度制御を開始し、その後に、前記モータの運転時間が設定値を経過したら、前記上限値を第１の値より大きい第２の値に設定する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、ショーケース等に用いられる冷却装置（冷蔵／冷凍装置）に関し、詳しくは、インバータにより駆動される圧縮機のモータの速度制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ショーケースなどの冷却装置においては、圧縮機のモータをインバータにより駆動する方式が主流となっている。周知のようにインバータは、交流電源電圧を直流電圧に変換した後、所定周波数の駆動波形に変換することで、モータの回転速度を任意に制御可能な電力変換器である。このインバータにより、冷却装置が要求する冷却負荷に応じてモータの回転速度を調節すれば、冷却の無駄を減らして省エネを行うことが可能である。
ここで、冷却装置におけるモータの回転速度は、一般的に、蒸発器から吹き出す空気の温度（吹出温度）に応じて制御されるようになっている。
【０００３】
図９は、この種の冷却装置の制御ブロック図であり、例えば特許文献１に係る従来技術でも用いられているものである。
図９において、目標温度と、制御対象３０（インバータ，冷却装置の圧縮機，蒸発器等）から検出した吹出温度との偏差が減算器１０により検出され、演算部２０は、上記偏差をなくすように圧縮機のモータの回転速度指令を演算して制御対象３０に与える。
【０００４】
このような制御により、吹出温度が目標温度より高い場合はモータの回転速度を上げ、吹出温度が目標温度より低い場合はモータの回転速度を下げることで、吹出温度を目標温度に一致させるような制御が行われる。
ここで、冷却装置による冷却開始時には、素早く冷却することを目的として、モータの回転速度を最大にして冷却し、吹出温度が目標温度に近付いてから図９の制御ブロック図による回転速度制御が開始されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１２７６５４号公報（段落［０００７］、図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、冬季のように一般的に冷却負荷が軽い場合、冷却開始時はモータの回転速度が速すぎるため、回転速度制御が開始されたときには吹出温度がかなり低下していて制御が追い付かず、一時的に冷やし過ぎ（過冷却）の状態が発生する結果、エネルギーを浪費したり、食品などの冷却対象物を毀損してしまうおそれがあった。
そこで、本発明の解決課題は、冷却開始時における過冷却状態の発生を防止するようにした冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、圧縮機のモータをインバータにより駆動する冷却装置であって、蒸発器の吹出温度が目標温度に一致するように前記モータの回転速度指令を演算する制御手段を備え、この制御手段が、前記回転速度指令を前記インバータに与えて前記モータの回転速度を制御する冷却装置において、
前記制御手段は、
冷却開始時に、前記吹出温度が過冷却にならない範囲で前記モータの回転速度を固定する速度固定制御を行い、その後の時点で、前記吹出温度が前記目標温度に一致するように前記回転速度指令を演算して回転速度制御を開始するものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、前記速度固定制御を行った後に、前記吹出温度が前記目標温度と設定値との加算値以下になったら、前記回転速度制御を開始するものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、前記速度固定制御を行った後に、前記モータの回転速度ゲインを第１の値に設定して前記回転速度制御を開始し、その後に、前記吹出温度が前記目標温度と設定値との加算値以下になったら、前記回転速度ゲインを第１の値より大きい第２の値に設定するものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、前記速度固定制御を行った後に、前記モータの回転速度の上限値を第１の値に設定して前記回転速度制御を開始し、その後に、前記吹出温度が前記目標温度と設定値との加算値以下になったら、前記上限値を第１の値より大きい第２の値に設定するものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、前記速度固定制御による前記モータの運転時間が設定値を経過したら、前記回転速度制御を開始するものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、前記速度固定制御を行った後に、前記モータの回転速度ゲインを第１の値に設定して前記回転速度制御を開始し、その後に、前記モータの運転時間が設定値を経過したら、前記回転速度ゲインを第１の値より大きい第２の値に設定するものである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載した冷却装置において、
前記制御手段は、前記速度固定制御を行った後に、前記モータの回転速度の上限値を第１の値に設定して前記回転速度制御を開始し、その後に、前記モータの運転時間が設定値を経過したら、前記上限値を第１の値より大きい第２の値に設定するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冬季などの冷却負荷が軽い場合にはそれに応じてモータの回転速度を固定し、その後に、吹出温度を目標温度に一致させる回転速度制御を行うことにより、冷却開始時における過冷却状態を防止することができる。これにより、無駄な冷却によるエネルギーの浪費や冷却対象物の毀損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態の全体的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における速度制御パターンを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態における速度制御パターンを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態における速度制御パターンを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における速度制御パターンを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態における速度制御パターンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態における速度制御パターンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態における制御部の機能ブロック図である。
【図９】冷却装置の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１は、この実施形態の全体的な構成を示すブロック図である。
図１において、１は冷却装置本体であり、圧縮機１ａ、凝縮器１ｂ、膨張弁１ｃ及び蒸発器１ｄにより、周知の冷却サイクルが構成されている。蒸発器１ｄの近くには、蒸発器１ｄから吹き出す空気の温度を検出する温度センサ２が設置され、その出力信号（吹出温度）は制御部３に送られている。
【００１７】
制御部３は、目標温度、吹出温度、及び、後述する種々の速度制御パターンに従って圧縮機１ａのモータ（図示せず）の回転速度指令を生成し、この回転速度指令をインバータ４に送出する。
インバータ４は、上記回転速度指令に従って半導体スイッチング素子を駆動することにより交流／直流／交流変換を行い、所定の周波数及び大きさの交流電圧を圧縮機１ａのモータに供給してその回転速度を制御する。
【００１８】
次に、この実施形態における圧縮機１ａのモータの速度制御パターンについて、図２〜図７を参照しつつ説明する。
【００１９】
（１）パターン１（図２）
このパターン１は請求項２に相当するものであり、冷却開始時のモータの回転速度を設定値Ａに固定して冷却を継続し（ステップＳ２１）、吹出温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ０と設定値Ｂとの加算値以下になったら回転速度制御を開始する（ステップＳ２２Ｙｅｓ，Ｓ２３）。
ここで、回転速度を設定値Ａに固定してモータを運転する制御動作を「速度固定制御」といい、図９のように吹出温度が目標温度に一致するようにモータの回転速度を制御する制御動作を「回転速度制御」というものとする。
【００２０】
速度固定制御における設定値Ａは、前回動作サイクル時の定常状態における回転速度に所定値を加算した速度、外気温度と目標温度との差に所定値を乗算した速度（温度差の関数としての速度）などが挙げられ、負荷が重い周囲環境の場合は大きい値（速い回転速度）に、例えば冬季のように負荷が軽い周囲環境の場合は小さい値（遅い回転速度）になる。いずれにしても、この設定値Ａは、蒸発器の吹出温度が過冷却にならない範囲で決定されるものである。
このパターン１によれば、回転速度の設定値Ａを適切な値に選ぶことにより、過冷却の状態になるのを防止することができる。
【００２１】
（２）パターン２（図３）
パターン２は請求項３に相当するものであり、冷却開始時のモータの回転速度を設定値Ａとして速度固定制御を行い（ステップＳ３１）、その後に回転速度ゲインを小さな値Ｃに設定して回転速度制御を開始する（ステップＳ３２，Ｓ３３）。
上記の回転速度ゲインとは、目標温度と吹出温度との偏差に乗じて回転速度指令を演算するためのゲインである。
次に、吹出温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ０と設定値Ｂとの加算値以下になったら、回転速度ゲインとして前記の値Ｃより大きい本来の値Ｄを設定し、速度制御を続行する（ステップＳ３４Ｙｅｓ，Ｓ３５）。
このパターン２においても、回転速度の設定値Ａ及び回転速度ゲインの設定値Ｃを適切な値に選ぶことにより、過冷却の状態になるのを防止することができる。
【００２２】
（３）パターン３（図４）
パターン３は請求項４に相当するものであり、冷却開始時のモータの回転速度を設定値Ａとして速度固定制御を行い（ステップＳ４１）、その後に、回転速度に小さな上限値Ｅを設けて回転速度制御を開始する（ステップＳ４２，Ｓ４３）。
次に、吹出温度Ｔｂが目標温度Ｔｂ０と設定値Ｂとの加算値以下になったら、回転速度の上限値として、前記の値Ｅより大きい本来の値Ｆを設定して速度制御を続行する（ステップＳ４４Ｙｅｓ，Ｓ４５）。
このパターン３においても、回転速度の設定値Ａ及び上限回転速度Ｅを適切な値に選ぶことにより、過冷却の状態になるのを防止することができる。
【００２３】
（４）パターン４（図５）
パターン４は請求項５に相当するものであり、冷却開始時のモータの回転速度を設定値Ａにして速度固定制御を行い（ステップＳ５１）、所定時間Ｇが経過したら回転速度制御を開始する（ステップＳ５２Ｙｅｓ，Ｓ５３）。なお、時間Ｇは、回転速度の設定値Ａも考慮して過冷却にならないような所定の値が設定される。
このパターン４によれば、回転速度の設定値Ａ及び所定時間Ｇを適切な値に選ぶことにより、過冷却の状態になるのを防止することができる。
【００２４】
（５）パターン５（図６）
パターン５は請求項６に相当するものである。このパターン５は、図３のパターン２を基本として図５のパターン４を付加したものであり、図６のステップＳ６１〜Ｓ６３，Ｓ６５は図３のステップＳ３１〜Ｓ３３，Ｓ３５に相当し、図６のステップＳ６４は図５のステップＳ５２に相当する。
このパターン５においても、回転速度の設定値Ａ、回転速度ゲインＣ及び所定時間Ｇを適切な値に選ぶことにより、過冷却の状態になるのを防止することができる。
【００２５】
（６）パターン６（図７）
このパターン６は請求項７に相当するものである。このパターン６は、図４のパターン３を基本として図５のパターン４を付加したものであり、図７のステップＳ７１〜Ｓ７３，Ｓ７５は図４のステップＳ４１〜Ｓ４３，Ｓ４５に相当し、図７のステップＳ７４は図５のステップＳ５２に相当する。
このパターン６においても、回転速度の設定値Ａ、上限回転速度Ｆ及び所定時間Ｇを適切な値に選ぶことにより、過冷却の状態になるのを防止することができる。
【００２６】
なお、図８は、図１における制御部３の概念的な機能ブロック図である。
前述したように、制御部３は、上記パターン１〜６の何れかに従って圧縮機のモータの回転速度を制御する。
図８において、４０はパターン１〜６が格納されているパターン記憶手段、５０はオペレータから入力されたパターン選択指令に従ってパターン１〜６の中から選択されたパターンを実行するパターン実行手段であり、このパターン実行手段５０には、目標温度、吹出温度、前記各設定値Ａ〜Ｇが入力されている。そしてパターン実行手段５０により、演算部２０Ａを用いた回転速度制御が実行される。
上記の構成及び機能は、ＣＰＵ等の演算処理装置、メモリ及びソフトウェアによって容易に実現可能である。
【００２７】
なお、演算部２０Ａは、図９の演算部２０と同様に吹出温度が目標温度に一致するように調節演算を行って回転速度制御を行うものであるが、その際には、選択されたパターンにより、必要に応じて前述の回転速度ゲインＣまたはＤを用いる。また、演算部２０Ａは、冷却開始時に設定値Ａに相当する回転速度指令を出力すると共に、選択されたパターンにより、必要に応じて回転速度指令を上限回転速度ＥまたはＦに制限する機能を有している。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、ショーケース等に用いられる冷蔵／冷凍装置に限らず、インバータにより圧縮機のモータを速度制御する各種の冷却装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１：冷却装置本体
１ａ：圧縮機
１ｂ：凝縮器
１ｃ：膨張弁
１ｄ：蒸発器
２：温度センサ
３：制御部
４：インバータ
１０：減算器
２０，２０Ａ：演算部
３０：制御対象
４０：パターン記憶手段
５０：パターン実行手段
【図１】
2013245908.tif 000003
【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】
2013245908.tif 000009
【図８】
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【図９】
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