JP2006189175A - 冷凍・冷蔵庫の自動制御方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍・冷蔵庫内を安定温度に状態を保つため、設置されている室内温度変化に応じて自動制御する手段は知られているが、外気温が配慮されていないため不十分であった。外気の温度変化をデータベース化してコンプレッサの運転制御を行い、より一層の省エネ効果の大きな自動制御方法の提供を目的とする。
【解決手段】運転諸条件の入力設定手段と、室内温度変化に応じて当該室内に設置された冷凍・冷蔵庫の冷却サイクルを制御するシーケンサとを備えた冷凍・冷蔵庫自動制御装置において、前記冷凍・冷蔵庫自動制御装置は前記室外外気温測定器を備え、前記シーケンサは、運転時に前記室外外気温測定器によって測定された前記室外の現在外気温と、予め入力された前記室外外気の冬季・夏季・中間期の平均温度データとを比較して得られた前記冷却サイクルのコンプレッサの回転制御要素のパラメータに基づいて、前記コンプレッサを回転制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍庫や冷蔵庫等（以下、冷凍・冷蔵庫ともいう）の庫内を所望の安定温度に保つ自動制御方法に関するものである。

冷凍・冷蔵庫内を安定温度に状態に保つため、当該冷凍・冷蔵庫が設置されている室内の温度変化に応じて自動制御する手段が知られている。例えば、特開２００４−９２９５４によれば、複数のショーケースを冷却する冷凍設備と室内の空調を行う空調設備とを集中制御する方法が提案されている。
特開２００４−９２９５４公報

従来の自動制御方法では、上記のように、冷凍・冷蔵庫内の安定温度を維持するために、当該冷凍・冷蔵庫が設置されている室内の温度変化に対応させるものであった。
しかしながら、室内の温度変化は更に室外即ち屋外の温度変化に影響されており、この屋外温度（外気温）の変化が庫内の温度変化に大きな影響を与えている。
本発明は、かかる点に着目し、外気温の変化をデータベース化してコンプレッサの回転制御を行い、庫内温度の変動を抑制し、より一層の安定化を実現させると共に、省エネ効果の大きな自動制御方法の提供を目的とする。

請求項１の冷凍・冷蔵庫の自動制御方法の発明は、運転諸条件の入力設定手段と、室内温度変化に応じて当該室内に設置された冷凍・冷蔵庫の冷却サイクルを制御するシーケンサとを備えた冷凍・冷蔵庫自動制御方法において、
前記シーケンサに、前記室外外気の冬季・夏季・中間期の平均温度データを前記冷却サイクルのコンプレッサの回転制御要素のパラメータとして予め設定しておき、運転時に測定される前記室外の現在外気温の変化に応じてコンプレッサを回転制御することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御方法において、シーケンサに、冷却サイクルのコンデサの温度をコンプレッサの回転制御要素のパラメータとして予め設定しておき、運転時に測定される前記コンデンサの現在温度の変化に応じてコンプレッサを回転制御することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御方法において、シーケンサは運転時に測定される冷却サイクルの冷媒の戻り圧力（現在圧力）を設定圧力となるよう制御することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御方法において、コンプレッサの回転制御はコンプレッサ用モータ回転数制御手段を介して無段階制御することを特徴とする。

請求項５の冷凍・冷蔵庫の自動制御装置の発明は、運転諸条件の入力設定手段と、室内温度変化に応じて当該室内に設置された冷凍・冷蔵庫の冷却サイクルを制御するシーケンサとを備えた冷凍・冷蔵庫自動制御装置において、
前記冷凍・冷蔵庫自動制御装置は前記室外外気温測定器を備え、
前記シーケンサは、運転時に前記室外外気温測定器によって測定された前記室外の現在外気温と、予め入力された前記室外外気の冬季・夏季・中間期の平均温度データとを比較して得られた前記冷却サイクルのコンプレッサの回転制御要素のパラメータに基づいて、前記コンプレッサを回転制御することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５の冷凍・冷蔵庫の自動制御装置において、冷凍・冷蔵庫自動制御装置はコンデンサの温度測定器を備え、
シーケンサは、運転時に前記温度測定器によって測定された前記コンデンサの現在温度と、予め入力された前記コンデンサの温度に応じたコンプレッサの回転制御要素のパラメータに基づいて、前記コンプレッサを回転制御することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６又は請求項７に記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御装置において、冷凍・冷蔵庫自動制御装置は冷媒サイクルの冷媒の戻り圧力測定器を備え、
シーケンサは、前記冷媒の戻り圧力測定器による測定圧力に基づいて、現在圧力を設定圧力となるよう制御することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項５乃至請求項７の何れかに記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御装置において、冷凍・冷蔵庫自動制御装置はコンプレッサ用モータ回転数制御手段を備え、シーケンサは、前記コンプレッサ用モータ回転数制御手段を介してコンプレッサを無段階で回転制御することを特徴とする。

請求項１乃至８の各発明によれば、何れも、冷凍・冷蔵庫が設置されている室内温度のみならず、庫内温度に影響を与える室外外気温（屋外外気温）を制御要素とし、室外外気温の変化に応じてコンプレッサの回転制御を行うため、庫内温度の変動が抑制され、従来に比べてより一層庫内温度の安定化を実現することができると共に、冷媒供給を安定化させることができ、庫内の目標温度を達成するためのコンプレッサの回転数の変動を最小限に抑えることができるため、従来コンプレッサの回転数を頻繁に変化させるために必要であった電力量を無駄に費やす必要がなくなり、常時、必要最小限の電力量で冷凍・冷蔵庫の効率的な運転を行わせることができる。

請求項２及び６の各発明によれば、何れも、冷却サイクルのコンデンサ（クーリングコンデンサ）の温度変化に応じてコンプレッサの回転制御を行うため、コンデンサの熱放射を効率化させ、冷却（冷凍）能力を向上させることができ、コンプレッサの回転を冷却に必要な最適な回転数にする（落とす）ことができ、効率的な運転を行わせることができる。

請求項３及び７の各発明によれば、何れも、冷媒の戻り圧力を測定し、その現在圧力を設定圧力となるようにコンプレッサの回転制御を行うため、常時、冷媒圧力を目標値に維持させることができ、庫内温度の安定化を実現することができる。この場合、戻り圧力の目標値を決定するに当り、外気温度をもコンプレッサの回転制御要素としているので、従来に較べて、更に一層無駄のない効率的な運転が可能となる。

請求項４及び８の各発明によれば、何れも、コンプレッサ用モータ回転数制御手段を介してコンプレッサの回転数の制御を行うため、従来に較べて、より低い周波数でトルクを出すことができ、低速（艇回転数）区域での運転を行わせることができ、コンプレッサのより効率的な運転が可能となると共に、コンプレッサの出力変化を無段階にスムージングさせることができるので、無駄な電力仕様がない状態での効率的な運転が可能となる。

本発明を、外部から遠隔制御されるコンビニエンスストアの店内（室内）に設置された冷凍・冷蔵庫を図１乃至図２を例にして説明する。図１は運転システム全体の概要を示す図、図２は自動制御のフロー図である。

図１及び図２において、コンビニエンスストアの店内即ち室内１には、２台の冷蔵庫１１，２１が設置されており、これらの冷蔵庫１１，２１に配設された庫内冷却用の蒸発器（図示せず）は各々膨張弁１２，２２、及び電磁弁１３，２３を介して並列に冷凍機の冷凍コンプレッサ（以下、単にコンプレッサともいう）３１及びクーリングコンデンサ（以下、単にコンデンサともいう）３２に接続されている。尚、図１において、気体或いは液体の文字入り矢印は冷媒サイクル即ち冷媒の流通を示す。

電磁弁１３，２３は、各蒸発器（冷蔵庫１１，２１）への冷却流通を規制するもので、庫内温度に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御される。即ち、庫内冷却を行うときは解放し、庫内冷却が不要なときには閉塞して冷媒流入を規制する。尚、室内１は図示されていない空調設備により温度や湿度等の室内環境が制御されている。

図中の符号３３は冷凍コンプレッサモータ（以下、単にモータともいう）であり、このモータ３３は、後述するシーケンサ３５によりコンプレッサ用モータ回転数制御手段３４としてのマイティサーボ（商品名）を介して無段階制御される。
尚、ここでマイティサーボ（商品名）とは、モータの回転数や出力トルクを容易に制御できるプログラマブルモータコントローラであって、極低速での運転を可能とさせることを特徴の一つとしている。

従来のシーケンサは、室内１の温度変化に応じて冷蔵庫１１，１２の冷却サイクルを制御するだけのものであるが、この実施例のシーケンサ３５は、運転時（現在時）における室外外気温を測定する温度センサとしての室外外気温測定器３７によって測定される室外の現在外気温の変化に応じてコンプレッサ３１の回転数を自動的に制御する。

このため、シーケンサ３５には、予め、室外即ち店外外気の冬季・夏季・中間期等当該コンビニエンスストアが所在する地の季節毎の平均温度がデータベース化され、コンプレッサ３１の回転制御要素のパラメータとして設定されている。そして、室外外気温測定器３７による現在外気温と予め入力された前記平均温度データとを比較して得られるコンプレッサ３１のパラメータに基づいて、コンプレッサ３１の回転数を適正な回転数（最適回転数）に制御する。
尚、室外外気温測定器３７は室外即ち店外の適所（図示せず）に設置されている。図１中の符号３６はシーケンサ３５への運転諸条件の入力設定手段としてのタッチパネルである。

又、このシーケンサ３５には、予め、コンデサ３２の周囲の外気温（以下、これをコンデサ３２の温度ともいう）がコンプレッサ３１の回転制御要素のパラメータとして予め設定されている。
コンデンサ３２の外気温の高低即ちコンデンサ３２のクーリングファンで取り入れられる空気温度（コンデンサ周囲の外気温）の高低によって、冷媒の気体から液体への形状変化に影響があるので、この外気温について予め適当な設定温度を与えておき、それと実際のコンデンサの周囲の外気温（現在温度）との差に応じて、シーケンサ３５が運転状況を最適状態に変えるよう制御する。
即ち、シーケンサ３５は、コンデンサ３２の温度測定器（図示せず）によって運転時に測定されるコンデンサ３２の現在温度と、予め入力されたコンデンサ３２の前記パラメータに基づいて、コンプレッサ３１の回転数を適正な回転数に制御するのである。

更に又、このシーケンサ３５は、運転時に測定される冷却サイクルの冷媒の戻り圧力（現在圧力）を設定圧力（目標値）となるよう制御する。
このため、この実施例の冷凍・冷蔵庫自動制御装置は、冷媒サイクルにおける冷媒の圧力センサとして戻り圧力測定器３８を備えており、この冷媒の戻り圧力測定器３８により測定された現在圧力の変化に応じて、シーケンサ３５がコンプレッサ３１の回転数を自動制御し、前記冷媒の現在の戻り圧力の変化に応じて目標値である設定圧力となるように制御する。

例えば、図２の自動制御のフロー図において、冷媒の戻り圧力の現在圧力値が目標値（設定圧力）に対して、大きくなるとコンプレッサ３１の回転数を大きくするＰＩＤ制御指令を出し、小さくなるとコンプレッサ３１の回転数を大きくするＰＩＤ制御指令を出す。

この実施例では、店内設置の冷蔵庫（や冷凍庫）等の庫内温度の変化の一要因として、店外外気温の変化を考慮し、予め、外気温と冷媒の戻り圧力の最適圧をソフト化し、事前データをシーケンサ３５に予め設定入力しておき、運転時における現在の外気温をこの事前データをベースにして予知し、マイティサーボ（商品名）を介して、コンプレッサ３１の回転数を適正な回転数に自動制御するため、庫内温度を、常時、設定温度に極めて近い状態に維持することができ、庫内温度を効率よく安定化させることができる。

又、外部からコンプレッサ３１の回転数を遠隔制御することができるため、シーケンサ３５に各種の運転ソフトを自由自在に組み込むことができ、冷凍・冷蔵庫がレシプロ型かスクロール型かを問わず、広く適用することができる。

又、マイティサーボ（商品名）を介してコンプレッサ３１の回転数を適正な回転数に無段階制御することができるため、従来に較べて、一層高効率運転が可能となり、庫内温度の安定化と省エネルギー効果とを発揮させることができる。
尚、上記実施例では冷蔵庫を例にして説明したが、冷凍庫においても同様である。

本発明の冷凍・冷蔵庫自動制御方法及び装置は、実施例に示すコンビニエンスストアの店内に設置される複数の冷蔵庫のみならず、冷凍庫の庫内温度制御にも広く利用することができる。

図１は運転システム全体の概要を示す図である。 図２は自動制御のフロー図である。

符号の説明

１ 室内（店内）
１１、２１ 冷蔵庫（冷凍庫）
１２，２２ 膨張弁
１３，２３ 電磁弁
３１ コンプレッサ（冷凍コンプレッサ）
３２ コンデンサ（クーリングコンデンサ）
３３ モータ
３４ コンプレッサ用モータ回転数制御手段
３５ シーケンサ
３７ 室外外気温測定器（温度センサ）
３８ 冷媒の戻り圧力測定器（圧力センサ）

Claims (8)

1. 運転諸条件の入力設定手段と、室内温度変化に応じて当該室内に設置された冷凍・冷蔵庫の冷却サイクルを制御するシーケンサとを備えた冷凍・冷蔵庫自動制御方法において、
   前記シーケンサに、前記室外外気の冬季・夏季・中間期の平均温度データを前記冷却サイクルのコンプレッサの回転制御要素のパラメータとして予め設定しておき、運転時に測定される前記室外の現在外気温の変化に応じてコンプレッサを回転制御することを特徴とする冷凍・冷蔵庫の自動制御方法。
2. シーケンサに、冷却サイクルのコンデサの温度をコンプレッサの回転制御要素のパラメータとして予め設定しておき、運転時に測定される前記コンデンサの現在温度の変化に応じてコンプレッサを回転制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御方法。
3. シーケンサは、運転時に測定される冷却サイクルの冷媒の戻り圧力（現在圧力）を設定圧力となるよう制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御方法。
4. コンプレッサの回転制御はコンプレッサ用モータ回転数制御手段を介して無段階制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御方法。
5. 運転諸条件の入力設定手段と、室内温度変化に応じて当該室内に設置された冷凍・冷蔵庫の冷却サイクルを制御するシーケンサとを備えた冷凍・冷蔵庫自動制御装置において、
   前記冷凍・冷蔵庫自動制御装置は前記室外外気温測定器を備え、
   前記シーケンサは、運転時に前記室外外気温測定器によって測定された前記室外の現在外気温と、予め入力された前記室外外気の冬季・夏季・中間期の平均温度データとを比較して得られた前記冷却サイクルのコンプレッサの回転制御要素のパラメータに基づいて、前記コンプレッサを回転制御することを特徴とする冷凍・冷蔵庫の自動制御装置。
6. 冷凍・冷蔵庫自動制御装置は、コンデンサの温度測定器を備え、
   シーケンサは、運転時に前記温度測定器によって測定された前記コンデンサの現在温度と、予め入力された前記コンデンサの温度に応じたコンプレッサの回転制御要素のパラメータに基づいて、前記コンプレッサを回転制御することを特徴とする請求項６に記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御装置。
7. 冷凍・冷蔵庫自動制御装置は、冷媒サイクルの冷媒の戻り圧力測定器を備え、
   シーケンサは、前記冷媒の戻り圧力測定器による測定圧力に基づいて、現在圧力を設定圧力となるよう制御することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御装置。
8. 冷凍・冷蔵庫自動制御装置は、コンプレッサ用モータ回転数制御手段を備え、
   シーケンサは、前記コンプレッサ用モータ回転数制御手段を介してコンプレッサを無段階で回転制御することを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れかに記載の冷凍・冷蔵庫の自動制御装置。

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