(57)【要約】【課題】  プルダウン冷却時は過熱度制御によって庫内の冷却を迅速に行い、定温冷却時は庫内温度一定制御によって庫内温度を一定に保つことができる冷却装置の制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】  プルダウン冷却中は過熱度に基づいて膨張弁の弁開度を制御する過熱度制御を行うとともに、定温冷却中は庫内温度に基づいて膨張弁の弁開度を制御する庫内温度一定制御を行う。【選択図】図３
2016080304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流れる配管と、
前記配管上に設けられ、凝縮器で凝縮された液冷媒を、低温・低圧の液冷媒とする膨張弁と、
冷媒を液体から気体へと状態変化させることで循環する空気の熱を吸収して冷却する蒸発器と、
を少なくとも有する冷却庫において、前記膨張弁の弁開度を制御するための制御装置であって、
前記蒸発器の過熱度を検出する過熱度検出手段と、
前記冷却庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段と、を備え、
前記制御装置は、プルダウン冷却中は前記過熱度検出手段によって検出された過熱度に基づいて前記膨張弁の弁開度を制御する過熱度制御を行うとともに、定温冷却中は前記庫内温度検出手段によって検出された庫内温度に基づいて前記膨張弁の弁開度を制御する庫内温度一定制御を行うように構成されていることを特徴とする冷却庫の制御装置。
【請求項２】
前記過熱度検出手段が、前記蒸発器の入口側における前記冷媒の温度を検出する入口配管温度センサと、前記蒸発器の出口側における前記冷媒の温度を検出する出口配管温度センサと、を有し、
前記制御装置は、前記入口配管温度センサによって検出された入口配管温度と、前記出口配管温度センサによって検出された戻り配管温度とに基づいて過熱度を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却庫の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、事前に設定された庫内温度設定値が記憶され、
前記冷却庫の庫内温度が前記庫内温度設定値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却庫の制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、事前に設定された庫内温度設定値と、前記庫内温度設定値に対して設定された所定の補正値が記憶され、
前記冷却庫の庫内温度が前記庫内温度設定値＋補正値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却庫の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、事前に設定された庫内温度設定値と、前記庫内温度設定値に対して設定された所定の補正値が記憶され、
前記冷却庫の庫内温度が前記庫内温度設定値−補正値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却庫の制御装置。
【請求項６】
前記冷却庫は、
前記蒸発器から出たガス冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒とする圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された高温・高圧のガス冷媒から熱を放出させて液冷媒とする凝縮器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の冷却庫の制御装置。
【請求項７】
冷媒が流れる配管と、
前記配管上に設けられ凝縮器で凝縮された液冷媒を、低温・低圧の液冷媒とする膨張弁と、
冷媒を液体から気体へと状態変化させることで循環する空気の熱を吸収して冷却する蒸発器と、
を少なくとも有する冷却庫において、前記膨張弁の弁開度を制御するための制御方法であって、
プルダウン冷却中は過熱度に基づいて前記膨張弁の弁開度を制御する過熱度制御を行うとともに、定温冷却中は庫内温度に基づいて前記膨張弁の弁開度を制御する庫内温度一定制御を行うことを特徴とする冷却庫の制御方法。
【請求項８】
前記冷却庫の庫内温度が、事前に設定された庫内温度設定値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えることを特徴とする請求項７に記載の冷却庫の制御方法。
【請求項９】
所定の庫内温度設定値と、該庫内温度設定値に対して設定された所定の補正値が事前に設定され、
前記冷却庫の庫内温度が、前記庫内温度設定値＋前記補正値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えることを特徴とする請求項７に記載の冷却庫の制御方法。
【請求項１０】
所定の庫内温度設定値と、該庫内温度設定値に対して設定された所定の補正値が事前に設定され、
前記冷却庫の庫内温度が、前記庫内温度設定値−前記補正値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えることを特徴とする請求項７に記載の冷却庫の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、店舗等に設置される冷凍ショーケースや冷蔵ショーケースなどの冷却庫において、速やかにプルダウンを行うことができ、プルダウン後も安定した温度制御を行うことが出来る冷却庫の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、スーパーマーケットやコンビニエンスストアーなどの店舗では、商品を冷凍もしくは冷蔵した状態で陳列するための冷凍ショーケースや冷蔵ショーケースなどのショーケースが用いられている。
【０００３】
このようなショーケース３０は、図１に示すように、商品を陳列するための陳列棚３２と、陳列棚に冷気を吹き出す吹き出し口３４と、陳列棚の空気を吸い込んでショーケース３０内を循環させるファン３８を有する吸い込み口３６とを有している。
【０００４】
また、ショーケース３０では、一般的な冷凍サイクルが用いられており、冷媒が流れる配管１２と、配管１２上に設けられ凝縮器で凝縮された液冷媒を、低温・低圧の液冷媒とする膨張弁１４と、冷媒を液体から気体へと状態変化させることで循環する空気の熱を吸収して冷却する蒸発器１６と、を備えている。
【０００５】
なお、このようなショーケースは、店舗に設置される場合には、図示しないが、蒸発器から出たガス冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒とする圧縮機と、圧縮機から吐出された高温・高圧のガス冷媒から熱を放出させて液冷媒とする凝縮器と、を備えた冷凍機が屋外に設置され、複数のショーケースが１台の冷凍機に接続された状態で使用されていることが多い。ただし、１台の冷凍機にショーケースを１台だけ接続して使用される場合もある。
【０００６】
冷凍機が屋外などに別に設置されるショーケースは、別置形ショーケースと呼ばれている。一方、圧縮機や凝縮器といった冷凍機部分が一体になっているショーケースもあり、そのようなショーケースは冷凍機内蔵形ショーケースもしくは内蔵形ショーケースと呼ばれている。
【０００７】
ショーケース３０などの冷却庫は、制御装置２２を有しており、制御装置２２によって、ショーケースが備える照明２６、ファン３８、除霜ヒータ２４、防露ヒータ、膨張弁１４（温調弁）などを制御している。
【０００８】
ショーケース３０の膨張弁１４として、感温筒と配管内部の圧力とで自動的に過熱度を調節する機械式の膨張弁を用いる場合は、膨張弁１４の手前（冷凍機側）に給液用の電磁弁を設けて、それを制御装置２２でサーモオン、サーモオフを切り替え、庫内温度を調節する。
【０００９】
また、制御装置２２に膨張弁１４の弁開度を制御する弁開度制御出力手段を設け、膨張弁１４として、高耐久電磁弁や電子膨張弁を用いて、制御装置２２で膨張弁１４の弁開度を制御するように構成されているものがある。
【００１０】
膨張弁１４として高耐久電磁弁や電子膨張弁を用いた構成とした場合も、膨張弁１４の手前（冷凍機側）に給液用電磁弁を設けて、給液用電磁弁を制御装置２２でサーモオン、サーモオフを切り替え、オンオフ制御で庫内温度の温調を行いながら、制御装置２２でサーモオン中の膨張弁１４の弁開度を、過熱度制御や庫内温度一定制御などにより調節するものもあるが、膨張弁１４に、高耐久電磁弁や、弁閉機能を有する電子膨張弁を用いる場合には、給液用電磁弁の役割を膨張弁１４に行わせて、給液用電磁弁を省略する事が多い。
【００１１】
制御装置２２は、蒸発器１６における過熱度を検出するための過熱度検出手段として、蒸発器の入口側における冷媒の温度を検出する入口配管温度センサ１８と、蒸発器の出口側における冷媒の温度を検出する出口配管温度センサ２０とを備えるとともに、庫内温度を検出するための庫内温度検出手段として、吹き出し口３４の温度を検出する吹き出し口温度センサ４０と、吸い込み口３６の温度を検出する吸い込み口温度センサ４２とを備えている。
【００１２】
なお、制御装置２２は、吹き出し口温度センサ４０によって検出された吹き出し口温度と、吸い込み口温度センサ４２によって検出された吸い込み口温度の両方を用いて、それらの中間の温度を庫内温度として扱うように構成してもよいし、或いは、どちらか一方の温度センサのみを用いて、その温度センサで検出した温度にオフセットを加えた値を庫内温度として扱うように構成することもできる。
【００１３】
さらには、どちらか一方の温度センサのみを用いて、吹き出し口温度センサで検出した温度を庫内温度としたり、吸い込み口温度センサで検出した温度を庫内温度としたりすることもできる。このような、どちらか一方の温度センサのみを用いて庫内温度を得る場合においては、吹き出し口温度センサと吸い込み口温度センサの両方を備える必要はなく、使用する側の温度センサのみを備えていればよい。
【００１４】
なお、符号２４は、蒸発器１６に発生する霜を除去するための除霜ヒータであり、蒸発器１６に霜が発生した場合には、この除霜ヒータ２４の電源を入れることによって、霜が溶かされ除霜される。
【００１５】
このように構成されたショーケース３０では、特許文献１，２などに開示されているように、制御装置２２によって膨張弁１４の弁開度を調節して冷媒の流量を変化させることによって冷却能力を制御し、ショーケース３０の庫内温度の調節を行っている。
【００１６】
膨張弁１４の弁開度の調節を行う冷却制御方法としては、過熱度に基づいて制御する方法（過熱度制御）、庫内温度に基づいて制御する方法（庫内温度一定制御）が知られている。
【００１７】
なお、過熱度制御や庫内温度一定制御は、制御装置２２に搭載されているマイクロコンピュータよるＰＩＤ制御によって行われている。このようなＰＩＤ制御には、位置型のＰＩＤ制御と速度型のＰＩＤ制御があるが、本明細書では速度型のＰＩＤ制御の場合について説明する。
【００１８】
過熱度制御では、過熱度が所定の過熱度設定値に近づくように膨張弁１４の弁開度を調節する。
速度型のＰＩＤ制御で過熱度制御を行う際には、制御出力の比例成分は、過熱度が減少している場合（過熱度の変化量がマイナス）には弁開度を小さくする出力になり、過熱度が増加している場合（過熱度の変化量がプラス）には弁開度を大きくする出力になる。
【００１９】
制御出力の積分成分は、過熱度が過熱度設定値よりも高い場合には、過熱度設定値よりも高ければ高いほど弁開度を大きくする出力になり、一方で、過熱度が過熱度設定値よりも低い場合には、過熱度設定値よりも低ければ低いほど弁開度を小さくする出力になるが、その制御出力を積分時間で除算して徐々に出力するため、過熱度が極端に過熱度設定値から離れていない限り、制御周期ごとの出力は比例成分の制御出力よりも小さくなる。
【００２０】
制御出力の微分成分は、過熱度の変化量の変化に対して出力され、微分時間をかけて０に減少する成分になるが、過熱度制御においては制御対象の特性上、微分成分の出力自体が外乱のようになってハンチングの要因にならないように、微分成分を出力しないようにしている。
【００２１】
ＰＩＤ制御での過熱度制御の制御出力は、比例成分と積分成分を足し合わせた制御出力が制御周期ごとに出力され、比例成分で過熱度の変化傾きを小さくしながら、積分成分で徐々に設定値との差を少なくしていき、過熱度が過熱度設定値に近づいていくように調節する出力となる。
【００２２】
過熱度は、蒸発器１６の出口側における冷媒の温度（戻り配管温度）から蒸発器１６の入口側における冷媒の温度（蒸発温度）を引いた値が用いられ、例えば、入口配管温度センサ１８によって検出された蒸発温度と出口配管温度センサ２０によって検出された戻り配管温度から制御装置２２によって算出されるように構成されている。
【００２３】
なお、入口配管温度センサ１８の代わりに、配管１２内の冷媒の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）を備え、低圧圧力を検出できるように構成された場合には、低圧圧力を飽和温度換算した値を蒸発温度として、出口配管温度センサ２０によって検出された戻り配管温度から蒸発温度を引いた値を過熱度とすることもできる。
【００２４】
また、庫内温度一定制御では、庫内温度が所定の庫内温度設定値に近づくように膨張弁１４の弁開度を調節する。
庫内温度一定制御も、速度型のＰＩＤ制御で行う場合には、過熱度制御と同様に、制御出力の比例成分は、庫内温度が減少している場合（庫内温度の変化量がマイナス）には弁開度を小さくし、庫内温度が増加している場合（庫内温度の変化量がプラス）には弁開度を大きくする出力になる。
【００２５】
制御出力の積分成分は、庫内温度が庫内温度設定値よりも高い場合には、庫内温度設定値よりも高ければ高いほど弁開度を大きくする出力になり、一方で、庫内温度が庫内温度設定値よりも低い場合には、庫内温度設定値よりも低ければ低いほど弁開度を小さくする出力になるが、その制御出力を積分時間で除算して徐々に出力するため、庫内温度が極端に庫内温度設定値から離れていない限り、制御周期ごとの出力は比例成分の出力よりも小さくなる。
【００２６】
制御出力の微分成分は、庫内温度の変化量の変化に対して出力され、微分時間をかけて０に減少する成分になる。しかしながら、庫内温度の変化は緩やかであるため、比例成分や積分成分に比べて微分成分の出力は小さく、また、出力全体に対する割合も低いため、庫内温度制御では制御出力の微分成分の影響を考慮しなくともよい。
【００２７】
ＰＩＤ制御での庫内温度一定制御の制御出力は、これらの比例成分、積分成分、微分成分を全て足し合わせた制御出力が制御周期ごとに出力され、比例成分で庫内温度の変化傾きを小さくしながら、積分成分で徐々に庫内温度設定値との差を少なくしていき、庫内温度が庫内温度設定値に近づいていくように調節する出力となる。
【００２８】
ところで、ショーケース３０の庫内冷却には、２つの段階があり、１つは初めてショーケースの冷却を始める場合や、除霜終了後に冷却を始める場合など、庫内が庫内温度設定値よりも温まった状態から庫内温度設定値まで冷却をするプルダウン冷却であり、もう１つはプルダウン冷却後に庫内温度を庫内温度設定値付近の温度に維持する定温冷却である。
【００２９】
このような庫内冷却の制御には、特許文献１に開示されるように、冷却の過熱度と庫内温度の両方に基づいて制御することなども行われている。
特許文献１に開示された温度制御方法では、過熱度に基づく弁開度（出力信号）と、庫内温度に基づく弁開度（出力信号）のうち、弁開度が小さくなる方の出力信号に基づいて膨張弁１４の弁開度を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開昭５９−１８５９４８号公報
【特許文献２】特開２００８−２０９０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
このような温度制御方法を速度型のＰＩＤ制御を使ったショーケースの温度制御に用いた場合には、ショーケース３０の庫内温度は図６に示すように変化する。
まず、プルダウン冷却を開始する際に、開始前には０％であった膨張弁１４の弁開度を所定時間の間、１００％にする。これにより、冷媒が蒸発器１６に流れて冷却が開始される。なお、弁開度を１００％とする所定時間は任意の時間で構わず、０秒であってもよい。この所定時間が経過すると、制御装置２２はＰＩＤ制御による庫内温度制御を始める。
【００３２】
プルダウン冷却の開始時には、冷媒がほとんど入っていない状態であった蒸発器１６に冷媒が流れ始めるので、一旦は過熱度が一気に上昇する。この時、過熱度制御では上昇する過熱度に応じて弁開度を大きくする制御出力になるが、庫内温度制御では、冷却を初めて減少する庫内温度に応じて弁開度を小さくする比例出力と、庫内温度設定値よりも大幅に高い庫内温度に応じて弁開度を少しずつ大きくする積分出力を足し合わせた出力になり、弁開度を小さくする出力になる。
【００３３】
そしてこの場合は、庫内温度制御の方が弁開度を小さくする出力になるため、制御出力としては、庫内温度制御が採用されて、弁開度を小さくする出力となる。
弁開度は小さくなるが、完全に膨張弁１４を閉めているわけではないので、すぐに蒸発器１６内に冷媒が行き渡る。そして、蒸発器１６内に冷媒が行き渡ると、一旦上昇した過熱度は急激に小さくなる。
【００３４】
この急激に小さくなる過熱度変化に応じて、制御装置２２は、過熱度制御の出力信号として膨張弁１４の弁開度を急激に小さくする信号を出力する。
一方で、庫内温度一定制御の出力としては、庫内温度は徐々に下がって、庫内温度設定値に近づいているので、比例成分で膨張弁１４の弁開度を小さくする出力と、積分成分で膨張弁１４の弁開度を少しずつ大きくする出力とが加算された出力になり、すなわち、膨張弁１４の弁開度を小さくする出力となる。
【００３５】
そして、この場合は、過熱度制御の出力信号の方が庫内温度一定制御の出力よりも弁開度を小さくする出力となり、過熱度制御の出力信号が採用されて、膨張弁１４の弁開度を急激に小さくする。
【００３６】
膨張弁１４の弁開度が急激に小さくなると、過熱度は再び大きく上昇する。そしてその際に、過熱度制御の出力は弁開度を大きくする出力になるが、一方で庫内温度は庫内温度設定値に向かって徐々に下降しているので、庫内温度一定制御の出力は、弁開度を小さくする比例成分の出力と弁開度を大きくする積分成分とを加算した出力になる。したがって、弁開度が小さくなる方の制御出力である庫内温度一定制御の出力が採用される。
【００３７】
速度型のＰＩＤ制御で特許文献１に開示された温度制御方法を行うと、過熱度に基づく弁開度と庫内温度に基づく弁開度のうち弁開度が小さくなるほうを用いて、膨張弁１４の弁開度を調節しているため、庫内温度一定制御の出力信号が採用されて、大きく上昇している過熱度を抑制することができない。
【００３８】
その後も過熱度は減少することなく、過熱度設定値よりも高い値を維持してしまうので、過熱度制御の出力信号としては膨張弁１４の弁開度を大きくする信号を出し続けるが、庫内温度は庫内温度設定値に近づいているため、庫内温度一定制御の出力信号の方が弁開度を小さくする信号となり、庫内温度一定制御の出力信号が採用され続けることになる。
【００３９】
このように、速度型のＰＩＤ制御で特許文献１に開示された温度制御方法を行うと、過熱度の上昇に応じて膨張弁１４の弁開度を大きくすることができずに、蒸発器１６の過熱度が上昇したまま戻らずに冷却能力が減り、プルダウン冷却の時間が長くなってしまうという問題がある。なお、図６において、プルダウン冷却が終了するのは、時刻ｔ２である。
【００４０】
また、プルダウン冷却を終えた定温冷却中に、ショーケース３０に接続された冷凍機側の制御で冷凍機が一時的に停止した場合や、ショーケース３０での商品の入れ替えなどの作業が発生して、外乱が生じた場合には、庫内温度が上昇することがある。
【００４１】
速度型のＰＩＤ制御で特許文献１に開示された温度制御方法を行うと、過熱度に基づく弁開度（出力信号）と、庫内温度に基づく弁開度（出力信号）のうち、弁開度が小さくなる方の出力信号に基づいて膨張弁１４の開度を制御しているため、図７に示すように、時刻Ｔで外乱が発生した場合、庫内温度及び過熱度の上昇に伴って一時的に弁開度が大きくなるが、弁開度を大きくしたことによって過熱度が減少すると、庫内温度は高めに維持しており、庫内温度一定制御では弁開度を大きくする出力信号を出力しているにも関わらず、過熱度の変化量がマイナスとなっているため、過熱度制御の弁開度を小さくする出力信号が採用され、弁開度は小さくなるように調節されてしまう。
【００４２】
そして、弁開度を小さくしたことにより過熱度が再び上昇しても過熱度の上昇に応じて出力される過熱度制御の弁開度を大きくする出力信号は採用されず、温度変化の少ない庫内温度一定制御の積分成分でわずかに弁開度を大きくする出力信号が採用される。
【００４３】
このようにして、過熱度が上昇と下降を繰り返すと、庫内温度が庫内温度設定値よりも高い温度を維持しているにも関わらず、過熱度の変化量がマイナスになる度に膨張弁１４の弁開度を小さくする出力信号が採用されてしまい、また、過熱度の変化量がプラスである時には、過熱度が上昇しているにも関わらず、弁開度を大きくする量がわずかな庫内温度一定制御の出力が採用されてしまうので、徐々に弁開度を小さくしていってしまう。
【００４４】
このため、外乱により高くなった過熱度がなかなか低くならず、蒸発器１６の冷却能力が低くなってしまうため、同じく外乱で上昇した庫内温度が、庫内温度設定値付近の温度に戻るまでの時間が非常に長くなってしまうことがある。
【００４５】
本発明では、このような現状に鑑み、プルダウン冷却時は過熱度制御によって庫内の冷却を迅速に行い、定温冷却時は庫内温度一定制御によって庫内温度を一定に保つことができる冷却庫の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【００４６】
また、本発明では、定温冷却時に外乱が生じて庫内温度が上昇した場合であっても、上昇した庫内温度に応じて膨張弁の弁開度を大きくすることで、速やかに庫内温度を庫内温度設定値付近の温度に戻すことができる冷却庫の制御装置及び制御方法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】
【００４７】
本発明の冷却庫の制御装置及び制御方法は、膨張弁として高耐久電磁弁や電子膨張弁を用いて、制御装置でその弁開度を制御するものである。
具体的には、本発明の冷却庫の制御装置は、
冷媒が流れる配管と、
前記配管上に設けられ、凝縮器で凝縮された液冷媒を、低温・低圧の液冷媒とする膨張弁と、
冷媒を液体から気体へと状態変化させることで循環する空気の熱を吸収して冷却する蒸発器と、
を少なくとも有する冷却庫において、前記膨張弁の弁開度を制御するための制御装置であって、
前記蒸発器の過熱度を検出する過熱度検出手段と、
前記冷却庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段と、
を備え、
前記制御装置は、プルダウン冷却中は前記過熱度検出手段によって検出された過熱度に基づいて前記膨張弁の弁開度を制御する過熱度制御を行うとともに、定温冷却中は前記庫内温度検出手段によって検出された庫内温度に基づいて前記膨張弁の弁開度を制御する庫内温度一定制御を行うように構成されていることを特徴とする。
【００４８】
この場合、前記過熱度検出手段が、前記蒸発器の入口側における前記冷媒の温度を検出する入口配管温度センサと、前記蒸発器の出口側における前記冷媒の温度を検出する出口配管温度センサと、を有し、
前記制御装置は、前記入口配管温度センサによって検出された入口配管温度と、前記出口配管温度センサによって検出された戻り配管温度とに基づいて過熱度を算出するように構成することができる。
【００４９】
また、前記制御装置は、事前に設定された庫内温度設定値が記憶され、
前記冷却庫の庫内温度が前記庫内温度設定値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えるように構成することもできる。
【００５０】
また、前記制御装置は、事前に設定された庫内温度設定値と、前記庫内温度設定値に対して設定された所定の補正値が記憶され、
前記冷却庫の庫内温度が前記庫内温度設定値＋補正値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えるように構成することもできる。
【００５１】
また、前記制御装置は、事前に設定された庫内温度設定値と、前記庫内温度設定値に対して設定された所定の補正値が記憶され、
前記冷却庫の庫内温度が前記庫内温度設定値−補正値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えるように構成することもできる。
【００５２】
また、前記冷却庫は、前記蒸発器から出たガス冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒とする圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された高温・高圧のガス冷媒から熱を放出させて、液冷媒とする凝縮器と、
をさらに備えることもできる。
【００５３】
また、本発明の冷却庫の制御方法は、
冷媒が流れる配管と、
前記配管上に設けられ凝縮器で凝縮された液冷媒を、低温・低圧の液冷媒とする膨張弁と、
冷媒を液体から気体へと状態変化させることで循環する空気の熱を吸収して冷却する蒸発器と、
を少なくとも有する冷却庫において、前記膨張弁の弁開度を制御するための制御方法であって、
プルダウン冷却中は過熱度に基づいて前記膨張弁の弁開度を制御する過熱度制御を行うとともに、定温冷却中は庫内温度に基づいて前記膨張弁の弁開度を制御する庫内温度一定制御を行うことを特徴とする。
【００５４】
この場合、前記冷却庫の庫内温度が、事前に設定された庫内温度設定値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えることもできる。
また、所定の庫内温度設定値と、該庫内温度設定値に対して設定された所定の補正値が事前に設定され、
前記冷却庫の庫内温度が、前記庫内温度設定値＋前記補正値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えることもできる。
【００５５】
また、所定の庫内温度設定値と、該庫内温度設定値に対して設定された所定の補正値が事前に設定され、
前記冷却庫の庫内温度が、前記庫内温度設定値−前記補正値よりも低くなった場合に、過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えることもできる。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、プルダウン冷却時は過熱度制御によって庫内の冷却を迅速に行い、定温冷却時は庫内温度一定制御によって庫内温度を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本実施例の制御装置を備えたショーケースの構造を説明するための概略構成図である。
【図２】図２は、本実施例の制御装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図３】図３は、制御装置による膨張弁の制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、本実施例の制御装置を備えたショーケースの庫内温度の変化、過熱度の変化、弁開度の変化を説明するためのグラフである。
【図５】図５は、本実施例の制御装置を備えたショーケースにおいて、外乱が生じた場合の庫内温度の変化、過熱度の変化、弁開度の変化を説明するためのグラフである。
【図６】図６は、従来のショーケースの庫内温度の変化、過熱度の変化、弁開度の変化を説明するためのグラフである。
【図７】図７は、従来のショーケースにおいて、外乱が生じた場合の庫内温度の変化、過熱度の変化、弁開度の変化を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
なお、本実施例における制御装置２２を備えたショーケース３０の構成は、上述する従来のショーケース３０と基本的には同様な構成である。
【００５９】
図２は、本実施例の制御装置２２の構成を説明するための概略構成図である。
制御装置２２は、ＰＩＤ制御の演算処理などを行うマイクロコンピュータ５０と、動作電力を受電するための電源入力端子５２と、各温度センサ１８，２０，４０，４２から温度信号を入力するための温度センサ入力端子５４と、膨張弁１４、ファン３８、除霜ヒータ２４、照明２６に制御信号を出力するための制御出力端子５６とを備えている。
【００６０】
また、例えば、複数のショーケース３０や冷凍機などを統合的に制御する上位制御装置（図示せず）との通信を行うための通信端子５８や、各温度センサ１８，２０，４０，４２によって検出された温度や膨張弁１４の状態などを表示するための表示手段６０を備えることもできる。
【００６１】
このように構成された制御装置２２による膨張弁１４の制御を、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
ショーケース３０の冷却が開始すると、制御装置２２によって所定の制御周期で膨張弁１４の制御が行われる。なお、ショーケース３０の起動時には、制御装置２２の制御モードは、過熱度制御となっている。
【００６２】
また、制御装置２２による膨張弁１４の弁開度の制御は、膨張弁１４の種類にもよるが、例えば、膨張弁１４が電子膨張弁や高耐久電磁弁などの場合には、ＰＩＤ制御により行うことができる。
【００６３】
膨張弁１４の制御が開始（Ｓ１０）されると、まず、現在の制御モードが、過熱度制御なのか庫内温度一定制御なのかが判断される（Ｓ２０）。
制御モードが、庫内温度一定制御であると判断された場合には、吹き出し口温度センサ４０や吸い込み口温度センサ４２などの庫内温度検出手段によって検出された庫内温度に基づいて、膨張弁１４の弁開度が調節される（Ｓ６０）。
【００６４】
一方で、制御モードが、過熱度制御であると判断された場合には、入口配管温度センサ１８によって検出された入口配管温度及び出口配管温度センサ２０によって検出された戻り配管温度から算出された過熱度に基づいて、膨張弁１４の弁開度が調節される（Ｓ３０）。
【００６５】
次いで、庫内温度が所定の庫内温度設定値よりも低いか否かが判断される（Ｓ４０）。庫内温度が庫内温度設定値よりも高い場合には、そのまま膨張弁１４の制御は終了（Ｓ７０）し、庫内温度が庫内温度設定値よりも低い場合には、制御モードが過熱度制御から庫内温度一定制御に切り換えられ（Ｓ５０）、膨張弁１４の制御が終了（Ｓ７０）する。
【００６６】
このように、制御装置２２が起動してから、庫内温度が庫内温度設定値となるまでのプルダウン冷却時には、過熱度制御によって膨張弁１４を制御し、庫内温度が庫内温度設定値となった定温冷却時には、庫内温度一定制御によって膨張弁１４を制御するように構成することで、プルダウン冷却時に迅速に庫内を冷却することができるとともに、定温冷却時には安定的に庫内を一定の温度に保つことが可能となる。
【００６７】
図４は、本実施例の制御装置２２を備えたショーケース３０の庫内温度の変化、過熱度の変化、弁開度の変化を説明するためのグラフである。
まず、プルダウン冷却を開始する際に、開始前には０％であった膨張弁１４の弁開度を所定時間の間、１００％にする。なお、弁開度を１００％とする所定時間は任意の時間で構わず、０秒であってもよい。
【００６８】
これにより、冷媒が蒸発器１６に流れて冷却が開始される。そして、所定時間が経過すると、制御装置２２はＰＩＤ制御による庫内温度制御を始める。
プルダウン冷却の開始時には、冷媒がほとんど入っていない状態であった蒸発器１６に冷媒が流れ始めるので、一旦は過熱度が一気に上昇する。この時、制御装置２２の制御モードは過熱度制御であり、過熱度制御の制御出力は上昇する過熱度に応じて膨張弁１４の弁開度を大きくする出力になるが、既に弁開度は１００％であるため、弁開度は１００％のままとなる。
【００６９】
そして、すぐに蒸発器１６内に冷媒が行き渡ると、過熱度は急激に小さくなる。
この時、制御装置２２の制御モードは過熱度制御なので、この急激に小さくなる過熱度変化に応じて、膨張弁１４の弁開度を急激に小さくする信号を出力する。
【００７０】
膨張弁１４の弁開度が急激に小さくなると、過熱度は再び大きく上昇する。そして、制御装置２２の制御モードは過熱度制御なので、制御装置２２は大きく上昇した過熱度に応じて弁開度を大きくする信号を出力する。
【００７１】
このように、プルダウン冷却時には、制御装置２２の制御モードは過熱度制御なので、過熱度の変化に応じて弁開度を調節する信号が出力されて、過熱度が高くなりすぎることがなく、蒸発器１６は適正な冷却能力を発揮し、ショーケース３０の庫内を迅速に冷却することができる。
【００７２】
そして、時刻ｔ１において、庫内温度が庫内温度設定値よりも小さくなった後は、制御装置２２の制御モードが庫内温度一定制御に切り替わり、庫内温度に応じて弁開度が調節され、庫内温度を安定的に一定に保つことができる。
【００７３】
なお、制御装置２２の制御モードを切り替えるタイミングとしては、庫内温度設定値に対して所定の補正値を設定し、庫内温度が庫内温度設定値＋補正値以下となった場合や、庫内温度設定値−補正値以下となった場合などとしても構わない。
【００７４】
また、本実施例のように膨張弁１４の制御を行うことによって、外乱が生じた場合であっても、速やかに過熱度を低下させ、庫内温度を元に戻すことができる。
図５は、本実施例の制御装置２２を備えたショーケース３０において、時刻Ｔにおいて外乱が発生した場合の庫内温度の変化、過熱度の変化、弁開度の変化を説明するためのグラフである。
【００７５】
なお、図５に示すグラフでは、庫内温度が庫内温度設定値まで下がっており、ショーケース３０が定温冷却を行っている際に外乱が生じた場合の一例を示している。
図５に示すように、外乱が生じたことにより庫内温度が上昇する。本実施例の制御装置２２では、定温冷却中は制御モードを切替えて庫内温度一定制御が行われることになるため、庫内温度の上昇に応じて、膨張弁１４の弁開度が大きくなるように制御される。
【００７６】
庫内温度一定制御で膨張弁１４の弁開度が大きくなることによって、庫内温度の上昇に応じて高くなっていた過熱度は減少するが、制御装置２２の制御モードは庫内温度一定制御であり、過熱度の減少に応じて弁開度を小さくすることはなく、庫内温度の変化に応じて弁開度を制御するので、高くなった庫内温度に応じて弁開度を大きくし、庫内温度が庫内温度設定値になるように制御する。
このため、本実施例の制御装置２２では、定温冷却中に外乱により庫内温度が上昇した場合に速やかに庫内温度を元の設定値付近の温度に戻すことができる。
【００７７】
なお、プルダウン冷却中に外乱が発生した場合であっても、本実施例の制御装置２２であれば、プルダウン冷却中は常に過熱度制御によって膨張弁１４の弁開度を制御しているため、外乱により上昇した過熱度に応じて弁開度が大きくなり、外乱による過熱度変化、庫内温度変化を速やかに収束させることができる。
【００７８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、上記実施例では、冷却庫の一例として店舗等に設置される多段ショーケースを用いて説明したが、例えば、平形ショーケース、プレハブ冷蔵庫、プレハブ冷凍庫などにも適用可能であるなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１２      配管
１４      膨張弁
１６      蒸発器
１８      入口配管温度センサ
２０      出口配管温度センサ
２２      制御装置
２４      除霜ヒータ
２６      照明
３０      ショーケース
３２      陳列棚
３４      吹き出し口
３６      吸い込み口
３８      ファン
４０      吹き出し口温度センサ
４２      吸い込み口温度センサ
５０      マイクロコンピュータ
５２      電源入力端子
５４      温度センサ入力端子
５６      制御出力端子
５８      通信端子
６０      表示手段
【図１】
2016080304.tif 000003
【図２】
2016080304.tif 000004
【図３】
2016080304.tif 000005
【図４】
2016080304.tif 000006
【図５】
2016080304.tif 000007
【図６】
2016080304.tif 000008
【図７】
2016080304.tif 000009