(57)【要約】      （修正有）【課題】より簡易に電力デマンドを抑制する冷却対象制御システム及び冷却対象制御プログラムを提供する。【解決手段】冷却対象制御システム１は、冷凍機１１〜１５によって冷却される複数のケース１１０１〜１１２１，１２０１〜１２１７，１３０１，１４０１〜１４０３，１５０１，１５０２と、ケースの定格負荷と冷凍機の定格出力との乗算値を冷凍機の定格消費電力で除算して求められる指標値を用いて、単位時間あたりの消費電力の変動が最小となるように複数のケースにおけるデフロストの実施タイミングを制御する制御部２２と、を備える。【選択図】図１
2016153711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機によって冷却される複数の冷却対象と、
前記冷却対象の負荷と前記冷凍機の出力との乗算値を前記冷凍機の消費電力で除算して求められる指標値を用いて、単位時間あたりの消費電力の変動が最小となるように複数の前記冷却対象におけるデフロストの実施するタイミングを制御する制御部と、を備える冷却対象制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却対象制御システムにおいて、
前記指標値は、前記冷却対象の負荷として前記冷却対象の製造時に定められる定格負荷を、前記冷凍機の出力及び消費電力として前記冷凍機の製造時に定められる定格出力及び定格消費電力を、それぞれ使用することにより求められる冷却対象制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の冷却対象制御システムにおいて、
前記制御部は、前記指標値を求める演算プログラムを有する冷却対象制御システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の冷却対象制御システムにおいて、
前記制御部は、前記冷却対象及び前記冷凍機が使用される環境条件が、それ以前に使用した環境条件と同じである場合には、その以前に使用された環境条件で発揮された前記冷却対象の負荷の実測値並びに同じく発揮された前記冷凍機の出力及び消費電力の実測値をそれぞれ使用されることにより求められる前記指標値を用いて前記冷却対象のデフロストを制御する冷却対象制御システム。
【請求項５】
冷凍機によって冷却される複数の冷却対象の負荷と前記冷凍機の出力との乗算値を前記冷凍機の消費電力で除算して求められる値を用いて、単位時間あたりの消費電力の変動が最小となるように複数の前記冷却対象におけるデフロストの実施するタイミングを制御する冷却対象制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却対象制御システム及び冷却対象制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫や冷凍庫等の冷却対象を冷却する冷却装置において、蒸発器の表面に空気中の水分が付着し、これが氷結することにより当該蒸発器における熱交換が阻害されることが周知である。これを抑制するため、冷却装置は、定期的に蒸発器の霜取り（デフロスト）を実施する。
【０００３】
通常、デフロストの最中、蒸発器における熱交換（庫内の冷却）は停止されるため、デフロストの前よりもデフロストの後では庫内温度が上昇する。したがって、冷却装置は、デフロスト直後に、多量の電力を投入して庫内を冷却する。
【０００４】
ところで、多数の冷却対象を有するスーパーマーケット等の事業者は、最大需要電力（電力デマンド）を基に電力の基本料金が決定される。したがって、多数の冷却対象のデフロストを一度に実行すると、電力デマンドが上昇し、ひいては電気料金の上昇に繋がる。そこで、電力デマンドを下げるようなデマンド制御が検討されている。
【０００５】
特許文献１に示されるデマンド制御では、各冷却対象における消費電力の実測値から、電力デマンドが最小化するような各冷却対象のデフロスト開始時刻の組み合わせを求め、当該求めたデフロスト開始時刻にデフロストを実施することにより、電力デマンドを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３２６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１では、各冷却対象における消費電力の実測するための計測器等が必要であった。
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡易に電力デマンドを抑制する冷却対象制御システム及び冷却対象制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、冷却対象制御システムは、冷凍機によって冷却される複数の冷却対象と、前記冷却対象の負荷と前記冷凍機の出力との乗算値を前記冷凍機の消費電力で除算して求められる値を用いて、単位時間あたりの消費電力の変動が最小となるように複数の前記冷却対象におけるデフロストの実施するタイミングを制御する制御部と、を備えることを要旨とする。
【０００９】
このシステムによれば、冷却対象の負荷、冷凍機の出力及び消費電力という３つの値だけという簡易さで、冷凍機及び複数の冷却対象における消費電力量のピーク、すなわち電力デマンドを抑制することができる。したがって、電力デマンドを基準に電気基本料金が設定される店舗等における電力料金の抑制が期待できる。
【００１０】
上記システムにおいて、前記指標値は、前記冷却対象の負荷として前記冷却対象の製造時に定められる定格負荷を、前記冷凍機の出力及び消費電力として前記冷凍機の製造時に定められる定格出力及び定格消費電力を、それぞれ使用することにより求められることが好ましい。
【００１１】
冷却対象の定格負荷、冷凍機における定格出力及び定格消費電力は、これら機器導入時点で定められているものである。したがって、このシステムによれば、冷却対象や冷凍機を導入した時点から、電力デマンドが抑制される。
【００１２】
上記システムにおいて、前記制御部は、前記指標値を求める演算プログラムを有することが好ましい。
このシステムによれば、制御部に冷却対象の負荷、冷凍機の出力及び消費電力を入力するだけで、電力デマンドが抑制される。
【００１３】
上記システムにおいて、前記制御部は、前記冷却対象及び前記冷凍機が使用される環境条件が、それ以前に使用した環境条件と同じである場合には、その以前に使用された環境条件で発揮された前記冷却対象の負荷の実測値並びに同じく発揮された前記冷凍機の出力及び消費電力の実測値をそれぞれ使用されることにより求められる前記指標値を用いて前記冷却対象のデフロストを制御することが好ましい。
【００１４】
このシステムによれば、あらかじめ冷却対象において発揮が予想される負荷並びに冷凍機において発揮が予想される出力及び消費電力を用いて求めた指標値を用いてデフロストを制御するので、定格値を用いてデフロストを制御する場合と比較して電力デマンドが抑制される。
【００１５】
上記課題を解決するために、冷却対象制御プログラムは、冷凍機によって冷却される複数の冷却対象の負荷と前記冷凍機の出力との乗算値を前記冷凍機の消費電力で除算して求められる値を用いて、単位時間あたりの消費電力の変動が最小となるように複数の前記冷却対象におけるデフロストの実施するタイミングを制御することを要旨とする。
【００１６】
このプログラムを用いれば、冷却対象の負荷、冷凍機の出力及び消費電力という３つの値だけという簡易さで、冷凍機及び複数の冷却対象における消費電力量のピーク、すなわち電力デマンドを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の冷却対象制御システム及び冷却対象制御プログラムは、より簡易に電力デマンドを抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】冷却対象制御システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】冷凍機及びケースにおける各種定格値、並びにケースのデフロストグループ及びその時間を示す一覧表。
【図３】あるスーパーマーケットにおけるケースの配置を示す俯瞰図。
【図４】（ａ）は各ケースのデフロスト影響度を示す一覧表、（ｂ）は各デフロストグループ間におけるデフロスト影響度の合計が最小となるようにデフロストグループを設定した場合を示す一覧表。
【図５】（ａ）は本例の導入前における１日の消費電力量の変化を示す２０日分のグラフ、（ｂ）は本例の導入後における１日の消費電力量の変化を示す２０日分のグラフ、（ｃ）は図５（ａ）の２０日分を平均化したグラフ、（ｄ）は図５（ｂ）の２０日分を平均化したグラフ。
【図６】（ａ）は本例の導入前のある１日における１０個のケースの庫内温度の推移を示すグラフ、（ｂ）は本例の導入後のある１日における１０個のケースの庫内温度の推移を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、冷却対象制御システムの一実施形態について図面に従って説明する。
図１及び図３に示すように、冷却対象制御システム１は、電力を消費して気化した冷媒を液化させる４個の冷凍機と、液化した冷媒を気化させる蒸発器を有する４４個のケースと、制御コントローラ２０と、を備えている。なお、ケースは冷却対象に相当する。
【００２０】
冷凍機１１は、２１個のケース１１０１〜１１２１のそれぞれに液化させた冷媒を供給し、これら２１個のケース１１０１〜１１２１のそれぞれから気化した冷媒を回収する。
冷凍機１２は、１７個のケース１２０１〜１２１７のそれぞれに液化させた冷媒を供給し、これら１７個のケース１２０１〜１２１７のそれぞれから気化した冷媒を回収する。
【００２１】
冷凍機１３は、ケース１３０１に液化させた冷媒を供給し、当該ケース１３０１から気化した冷媒を回収する。
冷凍機１４は、３個のケース１４０１〜１４０３のそれぞれに液化させた冷媒を供給し、これら３個のケース１４０１〜１４０３のそれぞれから気化した冷媒を回収する。
【００２２】
冷凍機１５は、２個のケース１５０１，１５０２のそれぞれに液化させた冷媒を供給し、これら２個のケース１５０１，１５０２のそれぞれから気化した冷媒を回収する。
４４個のケースは、蒸発器における気化熱を利用し、ケース内の温度をケース外の温度よりも低下させる。なお、これら４４個のケースは、定期的にデフロストを実施することが推奨されている。
【００２３】
制御コントローラ２０は、５個の冷凍機及び４４個のケースのそれぞれと電気的に接続されている。この制御コントローラ２０には、各種情報を入力するための入力部２１と、当該入力部２１を通じて入力される情報に基づき５個の冷凍機及び４４個のケースの駆動を統括的に制御する制御部２２とが設けられている。
【００２４】
制御部２２は、入力部２１を通じて入力される４４個のケースのそれぞれにおける設定温度に基づいて、４個の各冷凍機から４４個の各ケースに供給される冷媒の量を調整する。
【００２５】
また、制御部２２は、４４個の各ケースにおけるデフロスト影響度を求めるとともに、当該求めたデフロスト影響度に基づきデフロストの開始時刻が異なる複数のデフロストグループを設定する演算プログラムを有する。制御部２２は、演算プログラムに基づき、デフロストグループ毎に各ケースのデフロストを実施する。
【００２６】
ここで、デフロストグループは、デフロスト影響度の合計が各デフロストグループ間で最も均等となるように、より正確には、デフロスト影響度の合計の最小値と最大値との差が最も小さくなるように設定される。なお、デフロスト影響度は、次の（式１）で求められる。なお、デフロスト影響度が指標値に相当する。
【００２７】
【数１】
2016153711.tif 000003
【００２８】
次に、冷却対象制御システム１の作用について、発明者が実際にある店舗（スーパーマーケット）で行った実証実験の２０日分の結果を基に説明する。
本件の発明者は、図２の一覧表に示される定格出力及び定格消費電力に設定された５個の冷凍機、並びに定格負荷に設定された４４個のケースで実験を行った。なお、各ケースは、図３に示すように建物内に配置されている。また、各ケースは、６時間毎に１回（１日あたり４回）、３０分の時間を要するデフロストの実施が推奨されているものとする。
【００２９】
制御部２２は、各種パラメータ（図２に示す定格出力、定格消費電力、定格負荷）を認識すると、図２及び図４（ａ）に示すように、４４個の各ケースにおけるデフロスト影響度（図中ではＤＦ影響度）を求める。
【００３０】
次に、制御部２２は、図２及び図４（ｂ）に示すように、デフロスト影響度の合計が各デフロストグループ間で最も均等となるように１２個のデフロストグループを設定する。なお、図４（ｂ）に示すように、本例におけるデフロスト影響度の合計の最小値はデフロストグループ１の４３１３［Ｗ］、最大値はデフロストグループ６の４９１３［Ｗ］であり、最小値（デフロストグループ１）の最大値（デフロストグループ６）に対する割合（平準割合）は８７．７９％とされている。
【００３１】
そして、図２に示すように、制御部２２は、デフロストグループ毎に３０分ずつずれるように各ケースのデフロストを実施する。
図５（ａ）にはデフロスト影響度を考慮することなく図３の破線で囲うように横並びの複数のケースを１つのデフロストグループとしたときに各ケースのデフロストを実施した場合（導入前）、図５（ｂ）にはデフロスト影響度を考慮した場合（導入後）のそれぞれにおける２０日分の消費電力量の推移を示す。これら図５（ａ）（ｂ）の比較から、電力デマンド（消費電力量の最大値）は、導入前よりも導入後の方が約２０ｋＷも抑制されることが判明した。
【００３２】
このようなスーパーマーケット等の店舗における電気基本料金は、次の（式２）で求められる。
【００３３】
【数２】
2016153711.tif 000004
ここで、契約電力は、過去１年間の最大需要電力（電力デマンド）で決定される。したがって、電力デマンドが下がることにより、店舗において電力料金が抑制されることが期待できる。
【００３４】
また、図５（ｃ）には導入前における２０日間の消費電力量の平均を、図５（ｄ）には導入後における２０日間の消費電力量の平均をそれぞれ示す。これら図５（ｃ）（ｄ）の比較から、電力デマンドの平均最大値も約１５ｋＷも抑制されることが判明した。
【００３５】
このように、２０日間にわたる電力デマンドの平均値が抑制されているので、当該店舗における電力の総消費量の抑制、すなわち省エネルギー効果も期待できる。
さらに、図６（ａ）には導入前におけるケース１１０１〜１１１０の庫内温度の推移を、図６（ｂ）には導入後におけるケース１１０１〜１１１０の庫内温度の推移をそれぞれ示す。これら図６（ａ）（ｂ）の比較から、横並びのケースがまとまってデフロストを実施される場合と、本例のように横並びのケースのうち特定のケースだけがデフロストを実施される場合とで、庫内温度に変化はない。より詳述すれば、デフロストを実施した時間で、庫内温度が上昇するタイミングに差が生じるものの、庫内温度の最大値や庫内温度が定常温度に戻るまでに時間に変化はない。
【００３６】
この結果から、本例のようにデフロスト影響度を考慮したデフロストを実施した場合でも、ケース内に冷蔵・冷凍される食品等に悪影響はない。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
【００３７】
（１）制御部２２は、（式１）を有するプログラムに基づいて、ケース毎のデフロスト影響度を算出し、当該デフロスト影響度に基づきグループ間におけるデフロスト影響度の合計の差が最小となるようにデフロストの開始時刻が異なるデフロストグループを設定した。このように、各ケースにおける消費電力の実測は必ずしも必要とせず、簡易に店舗等における電力デマンドが抑制される。ひいては、電力デマンドを基準にして電気基本料金が設定される店舗等における電力料金の抑制が期待できる。
【００３８】
（２）制御部２２は、機器導入の時点て設定されるケースの定格負荷、冷凍機の定格出力及び定格消費電力を用いてデフロスト影響度を求める。したがって、店舗を新規開店する時点や、ケースや冷凍機を新規導入や交換した時点から、店舗等における電力デマンドが抑制される。
【００３９】
（３）制御部２２は、（式１）に基づき、ケース毎のデフロスト影響度を算出し、デフロストの開始時刻が異なるデフロストグループを設定するプログラムを有する。このため、この冷却対象制御システム１を導入した店舗等のユーザは、ケースの定格負荷、冷凍機の定格出力及び定格消費電力を入力するだけで、当該店舗等における電力デマンドが抑制されるので使い勝手がよい。
【００４０】
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、冷凍機の能力は、ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）と呼ばれる成績係数で示されることもある。当該ＣＯＰは、定格出力を定格消費電力で除算して求められるものであるから、上記（式１）は、次の（式３）として表され、制御部２２は、当該（式３）を用いてデフロストグループを設定してもよい。この場合でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
【数３】
2016153711.tif 000005
【００４２】
・上記実施形態では、制御部２２が、ケースの定格負荷、冷凍機の定格出力及び定格消費電力からデフロスト影響度の演算及びデフロストの開始時刻が異なるデフロストグループの設定に至るまでのプログラムを有していたが、当該プログラムは必ずしも制御部２２が有している必要はない。例えば、プログラムは、制御コントローラ２０内に設けられるメモリ等の記憶領域に記憶されていてもよい。
【００４３】
・上記実施形態において、制御部２２が、ケースの定格負荷、冷凍機の定格出力及び定格消費電力からデフロスト影響度の演算及びデフロストの開始時刻が異なるデフロストグループの設定に至るまでの全ての演算を行うプログラムを有していたが、演算自体は、制御コントローラ２０の外部で行ってもよい。すなわち、デフロスト影響度の演算やそれに基づいて算出できるデフロストグループの設定（演算）を外部機器にて行い、演算されたデフロストグループを制御コントローラ２０に入力して、制御部２２に制御させる。このように構成した場合でも、上記実施形態の（１）の効果を得ることができる。
【００４４】
・上記実施形態では、制御部２２は、機器（ケース、冷凍機）のカタログ値である定格値を用いてデフロストグループを設定したが、定格値に替えて実測値を用いてもよい。各機器の定格値は、ある特定の環境条件下で測定された値であるため、各機器が使用される環境条件が、定格値を定めた特定の環境条件と異なる場合には、以前各機器が使用された環境条件においてケースが発揮した負荷並びに冷凍機が発揮した出力及び消費電力である実測値を用いた方がより電力デマンドの抑制に効果を発揮する場合がある。
【００４５】
また、店舗の休業日や季節に応じた環境の違いに応じてデフロストグループを設定するようにしてもよい。例えば、カレンダーに応じて、すなわち曜日毎に異なるデフロストグループで各ケースのデフロストを実施してもよい。
【００４６】
・上記実施形態では、各ケースにおけるデフロストは、全て６時間に１回の実施が推奨されるものであったが、ケースによっては８時間に１回の実施が推奨される等、デフロストの実施が推奨される時間間隔はケースによって異なる。したがって、このように、デフロストの実施が推奨される時間間隔が異なるケースを採用する店舗では、デフロストを実施する時間毎のデフロスト影響度についても考慮して、デフロストグループを設定することが望ましい。
【００４７】
・上記実施形態において、入力部２１は、タッチパネルディスプレイであることが望ましい。そして、当該タッチパネルディスプレイに、デフロスト影響度による電力デマンドの低減効果を表示させることが望ましい。このように構成すれば、当該システムを導入した店舗等のユーザに視覚的表示による省エネルギー意識の高揚効果が期待できる。
【００４８】
・上記実施形態では、冷却対象としてケースを用いた場合について説明したが、冷却対象は、図１に開示されるような外部に開放されたケースに限らず、扉つきのケースや部屋や建物全体といったものでもよい。
【００４９】
・上記実施形態では、３０分毎にデフロストを実施したが、これは一例である。デフロストにかかる時間はケースによって異なるため、その時間を考慮してデフロストグループを設定するようにしてもよい。
【００５０】
・上記実施形態において、冷凍機は、気化した冷媒を冷やして液体にする、すなわち状態変化させるものであったが、状態変化を伴わなくてもケースから受け取る冷媒を冷やすものであればよい。なお、この場合、ケースについては、液体から気体といった冷媒の状態変化を利用してケース内を冷やすものではなく、冷媒の状態変化を利用することなくケース内を冷やすものを採用する。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…冷却対象制御システム、１１，１２，１３，１４，１５…冷凍機、２０…制御コントローラ、２１…入力部、２２…制御部、１１０１〜１１２１，１２０１〜１２１７，１３０１，１４０１〜１４０３，１５０１，１５０２…ケース（冷却対象）。
【図１】
2016153711.tif 000006
【図２】
2016153711.tif 000007
【図３】
2016153711.tif 000008
【図４】
2016153711.tif 000009
【図５】
2016153711.tif 000010
【図６】
2016153711.tif 000011