(57)【要約】【課題】電力ピークを抑制するとともに、運転動作の安定を図ることにより、トータルのランニングコストを低減させることができる冷凍システムを提供する。【解決手段】圧縮機１１の吐出側に熱交換器を接続して冷媒を封入した冷凍機１０と、冷凍機１０と圧縮機１１の吸引口の間に接続された複数のショーケース４０の蒸発器４１とを備え、複数のショーケース４０をグループに分割し、グループのショーケース４０ごとに設定温度の変更制御を行う制御装置３６を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の吐出側に熱交換器を接続して冷媒を封入した冷凍機と、前記冷凍機と圧縮機の吸引口の間に接続された複数のショーケースの蒸発器とを備え、
前記複数のショーケースをグループに分割し、前記グループのショーケースごとに設定温度の変更制御を行う制御装置を備えていることを特徴とする冷凍システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記各グループのショーケースごとに設定温度の変更制御を所定の制御時間に応じて順次切り換えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記設定温度の変更制御を、設定された制御対象時に行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記設定温度の変更制御を、常時制御時に行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍システム。
【請求項５】
前記グループは、１台または数台の前記ショーケースから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷凍システム。
【請求項６】
前記冷媒は、二酸化炭素冷媒であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍システムに係り、特に、電力ピークを抑制するとともに、運転動作の安定を図ることにより、トータルのランニングコストを低減させることを可能とした冷凍システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スーパーマーケットやコンビニエンスストアなどの店舗において、冷蔵・冷凍ショーケースなどを冷却するための冷凍システムが多く用いられている。このような冷凍システムにおいては、例えば、多数のショーケースが設置されている場合、各ショーケースの設定温度は、初期に設定した後は、基本的に頻繁な設定変更は行わない。また、運用の必要上で設定変更を行う場合には、各ショーケースごとの設定変更を行わず、所定のグループ単位・種別単位など、まとまった台数のショーケースに対して一括の設定変更を実施するようにしている。
【０００３】
このような一括の設定変更を行う技術としては、従来から、例えば、各々のショーケース毎に運転制御装置を設け、機械室に運転制御装置と伝送線で接続する集中制御装置を設置し、これに運転条件などが同じショーケースをグループ毎に区分けするグループ設定装置と、各ショーケースの運転モードを設定するモード設定装置と、グループ毎の運転開始および停止時刻をカウントするタイマー装置とを接続し、集中制御装置から各ショーケースの運転制御装置への出力により設定した運転モードで設定した時刻に運転を開始停止するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−０１８１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載の発明においては、冷凍冷蔵ショーケースが複数台設置され、これらのショーケースの運転条件が異なる場合でも一個所で集中してすべてのショーケースの非冷および非冷停止の管理を集中的に行うことができ、作業性の向上を図ることができるものである。
しかしながら、例えば、設定温度の変更に応じて、まとまった台数を一度に制御すると負荷変動が大きく、反動により電力ピークを招くおそれがあり、しかも、運転動作が安定しないという問題を有している。その結果、トータルのランニングコストが増大してしまい、省エネルギを図ることができないという問題を有している。
【０００６】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、電力ピークを抑制するとともに、運転動作の安定を図ることにより、トータルのランニングコストを低減させることができる冷凍システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明に係る冷凍システムは、圧縮機の吐出側に熱交換器を接続して冷媒を封入した冷凍機と、前記冷凍機と圧縮機の吸引口の間に接続された複数のショーケースの蒸発器とを備え、前記複数のショーケースをグループに分割し、前記グループのショーケースごとに設定温度の変更制御を行う制御装置を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、前記構成において、前記制御装置は、前記各グループのショーケースごとに設定温度の変更制御を所定の制御時間に応じて順次切り換えることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記構成において、前記制御装置は、前記設定温度の変更制御を、設定された制御対象時に行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記構成において、前記制御装置は、前記設定温度の変更制御を、常時制御時に行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記構成において、前記グループは、１台または数台の前記ショーケースから構成されていることを特徴とする。
【００１２】
前記冷媒は、二酸化炭素冷媒であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、制御装置により、分割された各グループのショーケースごとに設定温度の変更制御を行うようにしているので、冷却負荷のピークを抑えることができ、その結果、ショーケースに対して、トータルの冷却負荷の一定化を図ることができる。そのため、冷却負荷のピークを抑えることができるので、電力ピークの発生を抑えることができ、ランニングコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る冷凍システムの実施形態を示す冷凍サイクル図である。
【図２】実施形態における各グループごとの制御例を示すタイミングチャートである。
【図３】実施形態におけるデマンド制御による制御対象時の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施形態における常時制御時の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る冷凍システムの実施形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
冷凍システムは、冷媒を冷却する冷凍機１０と、冷凍機１０から送られる冷媒により冷却されるショーケース４０とを備えている。なお、本実施形態においては、冷媒として二酸化炭素冷媒を用いている。
【００１６】
また、冷凍機１０は、２段で圧縮動作される圧縮機１１を備えている。圧縮機１１には、冷凍側熱交換器１２が冷媒配管１３を介して接続されており、冷凍側熱交換器１２は、ガスクーラ１４と、インタクーラ１５と、オイルクーラ１６と、送風ファン１７とから構成されている。
【００１７】
圧縮機１１には、１段目の圧縮機構における第１吸入口２０および第１吐出口２１が設けられており、２段目の圧縮機構における第２吸入口２２および第２吐出口２３が設けられている。圧縮機１１の第１吸入口２０は、ショーケース４０の蒸発器４１から送られる冷媒を吸入し、１段目の圧縮機構により、中間圧力に圧縮して第１吐出口２１から吐出するように構成されている。
また、圧縮機１１の第１吐出口２１は、冷媒配管１３を介してインタクーラ１５の入口側に接続されており、インタクーラ１５の出口側には、冷媒配管１３を介して圧縮機１１の第２吸入口２２に接続されている。
【００１８】
圧縮機１１の第２吐出口２３は、冷媒配管１３を介してオイルセパレータ２４に接続されており、オイルセパレータ２４は、冷媒配管１３を介してインタクーラ１５に接続されている。オイルセパレータ２４は、冷媒中のオイルを分離して貯留するものであり、オイルセパレータ２４は、油送り管２５を介してオイルクーラ１６の入口側に接続されており、オイルクーラ１６の出口側は、油戻り管２６を介して圧縮機１１に接続されている。
【００１９】
そして、圧縮機１１の第１吐出口２１から吐出された冷媒は、冷媒配管１３を介してインタクーラ１５に流入し、インタクーラ１５において、送風ファン１７を動作させることにより外気と熱交換して冷却され、圧縮機１１の第２吸入口２２に戻されるように構成されている。そして、圧縮機１１で２段目の圧縮機構により、必要な圧力に圧縮して第２吐出口２３から吐出され、それぞれ合流してオイルセパレータ２４を介してガスクーラ１４に送られるように構成されている。
オイルセパレータ２４は、冷媒中のオイルを分離して貯留させるものである。オイルセパレータ２４のオイルは、油送り管２５を介してオイルクーラ１６に送られ、オイルクーラ１６において、送風ファン１７を動作させることにより外気と熱交換して冷却された後、油戻り管２６を介して、圧縮機１１の中間段に戻されるように構成されている。
【００２０】
ガスクーラ１４は、圧縮機１１から送られた冷媒を送風ファン１７を動作させることにより外気と熱交換させて冷却するものであるが、二酸化炭素冷媒は、凝縮しないので、超臨界状態で高圧の気体のまま送られるようになっている。
【００２１】
また、ガスクーラ１４には、冷媒配管１３を介してエコノマイザ３０が接続されている。エコノマイザ３０の出口側の冷媒配管１３には、この冷媒配管１３から分岐する分岐配管３１が設けられており、分岐配管３１は、分岐管用膨張弁３２を介してエコノマイザ３０に接続されている。冷媒配管１３と分岐配管３１とは、冷媒の流れる方向が対向流となるように配置されるものであり、冷媒配管１３を流れる冷媒と分岐配管３１を流れる冷媒とを効率よく熱交換させることができるように構成されている。
【００２２】
エコノマイザ３０の出口側の分岐配管３１は、インタクーラ１５の出口側に接続されている。そして、分岐管用膨張弁３２は、エコノマイザ３０の出口側の高圧冷媒を減圧させて中間圧力レベルまで膨張させるものであり、エコノマイザ３０により冷媒配管１３を流れる高圧冷媒と分岐配管３１を流れる減圧された冷媒とを熱交換させて高圧冷媒を冷却するように構成されている。熱交換後の減圧された冷媒は、インタクーラ１５の出口側の冷媒と合流して第２吸入口２２から圧縮機１１にそれぞれ送られ、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度および中間圧力の最適化を図るようになっている。
【００２３】
また、エコノマイザ３０の入口側の分岐配管３１には、冷媒量調整タンク３４が接続されている。冷媒量調整タンク３４には、冷媒戻り配管３５を介して、エコノマイザ３０の入口側に接続されている。そして、本実施形態においては、冷媒量調整タンク３４により、蒸発器４１の負荷に応じて冷媒量を調整するように構成されている。
【００２４】
エコノマイザ３０の出口側の冷媒配管１３には、複数のショーケース４０の蒸発器４１がそれぞれ膨張弁４２を介して接続されており、蒸発器４１により冷媒配管１３から送られる冷媒と庫内の空気とを熱交換させ、各ショーケース４０の庫内の冷却を行うように構成されている。蒸発器４１の出口側は、冷媒配管１３を介して圧縮機１１の第１吸入口に接続されている。
【００２５】
さらに本実施形態においては、前述のような構成された冷凍システムの制御を行う制御装置３６が設けられている。制御装置３６は、冷却システムの圧縮機１１の動作制御、送風ファン１７の動作制御、膨張弁４２の開閉制御などを冷媒温度やショーケース４０の庫内温度などに基づいて制御するものである。
本実施形態においては、すべてのショーケース４０を複数のショーケース４０からなる複数の細かいグループに分割し、制御装置３６により各グループごとに温度制御を行うように構成されている。なお、本実施形態においては、１０台のショーケース４０を２台ずつの５つのグループ（グループ１〜グループ５）に分割した場合の例を示している。
【００２６】
そして、制御装置３６は、例えば、所定のデマンド制御による制御対象時または常時制御時において、分割された各グループのショーケース４０ごとに温度変更の制御を行うとともに、各グループのショーケース４０に対する温度変更制御を順次ずらして行うように構成されている。さらに、制御装置３６による各グループのショーケース４０あたりの所定の制御時間は、例えば、５分間程度と短い時間で設定され、この制御時間に応じて各グループのショーケース４０に対する制御を切り換えるように構成されている。このように各グループのショーケース４０ごとに制御時間ごとに切り替えて制御することにより、ショーケース４０に対して、トータルの冷却負荷の一定化を図ることができるようになっている。
【００２７】
本実施形態において制御対象時に応じてデマンド制御を行う場合は、あらかじめデマンド制御を行う制御対象時を設定しておく。例えば、夏季または冬季の電力ピークが発生するおそれがある期間を月日などにより制御対象時として設定するようにしてもよい。また、１日のうちで、夏季の昼間や冬季の朝晩など電力ピークが発生する可能性が高い時間帯を制御対象時として設定するようにしてもよい。さらに、外気温度を検出し、この外気温度が、夏季であれば所定の閾値以上となった場合、冬季であれば所定の閾値以下となった場合に、制御対象時に自動設定するようにしてもよい。また、例えば、１時間や３０分など所定の単位時間あたりの、消費電力が閾値以上の場合、制御対象時に自動設定するようにしてもよい。
このように、制御対象時に設定するか否かの判定条件は、使用環境に応じていずれを条件としてもよいし、これら各条件を組み合わせて制御対象時を設定するようにしてもよい。
【００２８】
制御装置３６による具体的な制御例について、図２を参照して説明する。あらかじめ設定された制御対象時になった場合は、制御装置３６は、例えば、グループ１のショーケース４０の設定温度を１℃高く設定する。この制御を、例えば、５分間程度の短い時間だけ継続した後、グループ１のショーケース４０の設定温度を元の設定温度に戻す。
これと同時に、グループ２のショーケース４０についても同様に、設定温度を１℃高く設定する。このように各グループのショーケース４０ごとに、順次、設定温度の変更制御を順次行うようになっている。
【００２９】
この場合において、制御装置３６により、ショーケース４０の設定温度を１℃高く設定するように制御したが、設定温度を１℃高く設定する代わりに、ショーケース４０の動作ＯＦＦに制御するようにしてもよい。
このような制御を行う場合は、例えば、制御装置３６は、例えば、グループ１のショーケース４０の動作をＯＦＦに制御し、この制御を、例えば、５分間程度の短い時間だけ継続した後、グループ１のショーケース４０をＯＮ動作させる。
これと同時に、グループ２のショーケース４０についても同様に、動作をＯＦＦに制御する。このように各グループのショーケース４０ごとに、順次、動作のＯＮ・ＯＦＦ制御とを順次行うようにすればよい。
【００３０】
なお、これら各グループのショーケース４０の設定温度の変更量は、１℃に限定されるものではなく、例えば、２℃以上変更させるようにしてもよい。また、各グループのショーケース４０について、一律同じ温度変更量としてもよいし、各グループのショーケース４０ごとに異なる温度変更量としてもよい。
また、各グループのショーケース４０の温度制御の切り換えは、５分程度の短い時間ごとに行うようになっているが、この切り換え時間は、５分未満であってもよいし、５分より長い時間であってもよい、また、この切り換え時間は、各グループのショーケース４０について一律同じ時間に設定してもよいし、各グループのショーケース４０ごとに異なる時間に設定してもよい。
【００３１】
また、デマンドによる制御対象時に制御を行うのではなく、常時制御を行うようにしてもよい。この常時制御時における制御は、デマンドによる制御対象時に行う制御と基本的に同様である。すなわち、常時制御時においても、制御装置３６により、例えば、グループ１のショーケース４０の設定温度を１℃高く設定する。この制御を、例えば、５分間程度の短い時間だけ継続した後、グループ１のショーケース４０の設定温度を元の設定温度に戻す。これと同時に、グループ２のショーケース４０についても同様に、設定温度を１℃高く設定する。このように各グループのショーケース４０ごとに、順次、設定温度の変更制御を順次行うものである。
なお、この場合も同様に、制御装置３６により、ショーケース４０の設定温度を１℃高く設定する代わりに、ショーケース４０の動作ＯＦＦに制御するようにしてもよい。
【００３２】
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、圧縮機１１を動作させることにより、圧縮機１１の第１吸入口２０から冷蔵用冷却器から送られる冷媒を吸入し、この冷媒は、１段目の圧縮機構により、中間圧力に圧縮されて第１吐出口２１から吐出される。
また、圧縮機１１の第１吐出口２１から吐出された冷媒は、冷媒配管１３を介してインタクーラ１５に流入し、このインタクーラ１５で送風ファン１７により外気と熱交換して冷却され、圧縮機１１の第２吸入口２２に戻される。
【００３３】
インタクーラ１５から戻された冷媒は、圧縮機１１で２段目の圧縮機構により必要な圧力に圧縮して第２吐出口２３から吐出され、オイルセパレータ２４を介してガスクーラ１４に送られる。圧縮機１１から送られた冷媒は、ガスクーラ１４で送風ファン１７により外気と熱交換させて冷却して高圧冷媒としてエコノマイザ３０に送られる。
この冷媒は、エコノマイザ３０で冷媒配管１３から分岐して分岐管用膨張弁３２を介して減圧された冷媒と熱交換して冷却される。
【００３４】
エコノマイザ３０から送られる冷媒は、それぞれ膨張弁４２を介して各ショーケース４０の蒸発器４１に送られ、この蒸発器４１において、庫内空気と熱交換して、庫内の冷却が行われる。蒸発器４１で熱交換した後の冷媒は、冷媒配管１３を介して圧縮機１１に戻される。
【００３５】
次に、本実施形態における制御動作について、図３および図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３６】
まず、デマンドによる制御対象時においては、図３に示すように、制御装置３６は、制御対象時であるか否かを判断し（ＳＴ１）、制御対象時でない場合には（ＳＴ１：ＮＯ）、所定の時間、例えば、５×ｎ分間待機する（ＳＴ２）。
一方、制御対象時である場合には（ＳＴ１：ＹＥＳ）、まず、グループ１のショーケース４０の設定温度を１℃高く設定する（ＳＴ３）。この制御を、例えば、５分間程度の短い時間だけ継続した後、グループ１のショーケース４０の設定温度を元の設定温度に戻す（ＳＴ３）。続いて、グループ２のショーケース４０についても同様に、設定温度を１℃高く設定する（ＳＴ４）。この制御を、所定時間継続した後、グループ２のショーケース４０の設定温度を元の設定温度に戻す（ＳＴ４）。
【００３７】
その後、順次、グループ３のショーケース４０についても、設定温度を１℃高く設定し、この制御を所定時間継続した後、グループ３のショーケース４０の設定温度を元の設定温度に戻し（ＳＴ５）、これをすべてのグループ（グループｎまで）のショーケース４０について繰り返して行うようになっている（ＳＴ６）。
【００３８】
また、常時制御時においては、図４に示すように、制御装置３６は、まず、グループ１のショーケース４０の設定温度を１℃高く設定する（ＳＴ１０）。この制御を、例えば、５分間程度の短い時間だけ継続した後、グループ１のショーケース４０の設定温度を元の設定温度に戻す（ＳＴ１０）。続いて、グループ２のショーケース４０についても同様に、設定温度を１℃高く設定する（ＳＴ１１）。この制御を、所定時間継続した後、グループ２のショーケース４０の設定温度を元の設定温度に戻す（ＳＴ１１）。その後、順次、グループ３のショーケース４０についても、設定温度を１℃高く設定するよう制御し、この制御を所定時間継続した後、グループ３のショーケース４０の設定温度を元の設定温度に戻し（ＳＴ１２）、これをすべてのグループ（グループｎまで）のショーケース４０について繰り返して行うようになっている（ＳＴ１３）。
【００３９】
以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、制御対象時あるいは常時制御時において、制御装置３６により、分割された各グループのショーケース４０ごとに温度変更の制御を行い、所定の制御時間が経過したら、順次、次のグループのショーケース４０に温度の変更制御を切り替えるようにしているので、冷却負荷のピークを抑えることができ、その結果、ショーケース４０に対して、トータルの冷却負荷の一定化を図ることができる。そのため、冷却負荷のピークを抑えることができるので、電力ピークの発生を抑えることができ、ランニングコストの低減を図ることができる。特に、制御対象時においては、電力ピークの抑制に効果的であり、常時制御時においては、ランニング電力の抑制に効果的である。
また、庫内温度の変動も小さくなり、ショーケース４０の庫内品への温度の影響を最小限に抑えることができる。
また、冷媒として、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍システムの場合、負荷変動の影響を受けやすいシステムとなるため、本実施形態による制御を行うことで、トータルの冷却負荷の一定化を図りつつ、他にも制御効果を得ることができる。
【００４０】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用い、二酸化炭素冷媒に好適な冷凍機の例について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、冷媒として、他の冷媒を用い、当該冷媒に好適な冷凍機を用いた冷凍システムにも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  冷凍機
１１  圧縮機
１２  冷凍側熱交換器
１３  冷媒配管
１４  ガスクーラ
１５  インタクーラ
１６  オイルクーラ
１７  送風ファン
２０  第１吸入口
２１  第１吐出口
２２  第２吸入口
２３  第２吐出口
２４  オイルセパレータ
３０  エコノマイザ
３１  分岐配管
３２  分岐管用膨張弁
３３  第２分岐配管
３４  冷媒量調整タンク
３５  冷媒戻り配管
３６  制御装置
４０  ショーケース
４１  蒸発器
４２  膨張弁
【図１】
2017122524.tif 000003
【図２】
2017122524.tif 000004
【図３】
2017122524.tif 000005
【図４】
2017122524.tif 000006