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JP-2026077136-A - 冷却装置

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Abstract

【課題】省エネルギー化を図ることが可能であるとともに、複数の冷却庫内の温度を過不足なく冷却することが可能な冷却装置を提供する。 【解決手段】この冷却装置１００では、制御部６は、第１冷却庫１０１の庫内温度と第２冷却庫１０２の庫内温度との両方に基づいて共通圧縮機１の回転数を決定する制御と、第１蒸発器４ａの過熱度と第１蒸発器４ａにおいて冷却された冷却対象物の冷却温度との両方に基づいて第１膨張弁３ａの開度を決定する制御を合わせて行うように構成されている。 【選択図】図１

Inventors

  • 広田 光二

Assignees

  • 富士電機株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (7)

  1. 冷媒を蒸発させて第１冷却庫を冷却する第１蒸発器と、 冷媒を蒸発させて第２冷却庫を冷却する第２蒸発器と、 前記第１蒸発器に接続され、冷媒を膨張するとともに、前記第１蒸発器に供給される冷媒の量を調整する第１膨張弁と、 前記第２蒸発器に接続され、冷媒を膨張するとともに、前記第２蒸発器に供給される冷媒の量を調整する第２膨張弁と、 冷媒を圧縮し、前記第１蒸発器および前記第２蒸発器に共通して設けられる共通圧縮機と、 前記共通圧縮機と前記第１膨張弁と前記第２膨張弁とを制御する制御部と、を備え、 前記制御部は、前記第１冷却庫の庫内温度と前記第２冷却庫の庫内温度との両方に基づいて前記共通圧縮機の回転数を決定する制御と、前記第１蒸発器の過熱度と前記第１蒸発器において冷却された冷却対象物の冷却温度との両方に基づいて前記第１膨張弁の開度を決定する制御を合わせて行うように構成されるともに、前記第１冷却庫の庫内温度と前記第２冷却庫の庫内温度との両方に基づいて前記共通圧縮機の回転数を決定する制御と、前記第２蒸発器の過熱度と前記第２蒸発器において冷却された冷却対象物の冷却温度との両方に基づいて前記第２膨張弁の開度を決定する制御とを合わせて行うように構成されている、冷却装置。
  2. 前記制御部は、前記第１蒸発器の目標過熱度と、前記第１蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度とに基づいて、前記第１膨張弁の開度を決定する制御と、前記第２蒸発器の目標過熱度と、前記第２蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度とに基づいて、前記第２膨張弁の開度を決定する制御とを行うように構成されている、請求項１に記載の冷却装置。
  3. 前記制御部は、前記第１蒸発器の目標過熱度および前記第１蒸発器の過熱度の実測値の差と、前記第１蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度および前記第１蒸発器で冷却された冷却対象物の温度の実測値の差とに基づいて、前記第１膨張弁の開度を決定する制御と、前記第２蒸発器の目標過熱度および前記第２蒸発器の過熱度の実測値の差と、前記第２蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度および前記第２蒸発器で冷却された冷却対象物の温度の実測値の差とに基づいて前記第２膨張弁の開度を決定する制御とを行うように構成されている、請求項２に記載の冷却装置。
  4. 前記制御部は、前記第１蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度および前記第１蒸発器で冷却された冷却対象物の温度の実測値の差が第１閾値以上である状態か、前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下である状態かのうちいずれかの状態が所定時間継続した場合に、前記第１蒸発器の目標過熱度を変更するとともに、変更した前記第１蒸発器の目標過熱度と前記第１蒸発器の過熱度の実測値の差に基づいて、前記第１膨張弁の開度を決定する制御と、前記第２蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度および前記第２蒸発器で冷却された冷却対象物の温度の実測値の差が前記第１閾値以上である状態か、前記第２閾値以下である状態かのうちいずれかの状態が所定時間継続した場合に、前記第２蒸発器の目標過熱度を変更するとともに、変更した前記第２蒸発器の目標過熱度と前記第２蒸発器の過熱度の実測値の差に基づいて、前記第２膨張弁の開度を決定する制御とを行うように構成されている、請求項３に記載の冷却装置。
  5. 前記制御部は、前記第１蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度および前記第１蒸発器で冷却された冷却対象物の温度の実測値との差が前記第１閾値以上である状態が所定時間継続した場合に、目標過熱度を変更するとともに、変更した前記第１蒸発器の目標過熱度と前記第１蒸発器の過熱度の実測値との差に基づいて、前記第１膨張弁の開度を上げる制御と、前記第２蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度および前記第２蒸発器で冷却された冷却対象物の温度の実測値の差が前記第１閾値以上である状態が所定時間継続した場合に、目標過熱度を変更するとともに、変更した前記第２蒸発器の目標過熱度と前記第２蒸発器の過熱度の実測値との差に基づいて、前記第２膨張弁の開度を上げる制御とを行うように構成されている、請求項４に記載の冷却装置。
  6. 前記制御部は、前記第１蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度および前記第１蒸発器で冷却された冷却対象物の温度の実測値の差が前記第２閾値以下である状態が所定時間継続した場合に、目標過熱度を変更するとともに、変更した前記第１蒸発器の目標過熱度と前記第１蒸発器の過熱度の実測値の差に基づいて、前記第１膨張弁の開度を下げる制御と、前記第２蒸発器において冷却される冷却対象物の目標温度および前記第２蒸発器で冷却された冷却対象物の温度の実測値の差が前記第２閾値以下である状態が所定時間継続した場合に、目標過熱度を変更するとともに、変更した前記第２蒸発器の目標過熱度と前記第２蒸発器の過熱度の実測値の差に基づいて、前記第２膨張弁の開度を下げる制御とを行うように構成されている、請求項４に記載の冷却装置。
  7. 前記制御部は、前記第１冷却庫の庫内温度と、前記第２冷却庫の庫内温度との平均値に基づいて、前記共通圧縮機の回転数を決定する制御を行うように構成されている、請求項１に記載の冷却装置。

Description

この発明は、冷却装置に関し、特に圧縮機と蒸発器とを備える冷却装置に関する。 従来、圧縮機と蒸発器とを備える冷却装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。 上記特許文献１には、第１のショーケースと、第２のショーケースと、第１のショーケースに配置される第１の蒸発器と、第２のショーケースに配置される第２の蒸発器と、圧縮機と、電子膨張弁と、制御装置とを備えるショーケースの冷却装置が開示されている。 特開平１１－２８１２２１号公報 本発明の実施形態による冷却装置の一例を示す図である。本発明の実施形態による冷却装置の構成を示す図である。本発明の実施形態による冷却対象物の温度が高い場合の開度調整処理のフローチャートである。本発明の実施形態による冷却対象物の温度が低い場合の開度調整処理のフローチャートである。 以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 図１～図４を参照して、本実施形態による冷却装置１００の構成について説明する。なお、本実施形態では、水平面内の一方向をＸ方向とする。また、冷却装置１００の上下方向（鉛直方向）をＺ方向とする。また、冷却装置１００のＸ方向およびＺ方向と直交する方向（水平面内の他方向）をＹ方向とする。 図１および図２に示すように、冷却装置１００は、たとえば、スーパーマーケットおよびコンビニエンスストアなどに設置され、商品を冷却（冷凍）するためのショーケースである。冷却装置１００は、隣接した２つの冷却庫である第１冷却庫１０１および第２冷却庫１０２を備える単一のショーケースである。冷却装置１００は、冷蔵または冷凍用のリーチイン型ショーケースである。また、ショーケースは、店舗の壁から離れた位置、たとえば、店舗の中央付近の通路と通路との間に配置される。冷却装置１００は、冷凍サイクル１０３と、制御部６とを備える。 第１冷却庫１０１には、Ｘ１側に扉部１０１ａが取り付けられている。また、第２冷却庫１０２には、Ｘ２側に扉部１０１ａが取り付けられている。なお、Ｘ方向の一方側をＸ１側とし、Ｘ方向の他方側をＸ２側とする。冷却装置１００では、扉部１０１ａを開くことにより、第１冷却庫１０１に対してＸ１側から商品の補充および商品の取出しが行われる。また、冷却装置１００では、扉部１０１ａを開くことにより、第２冷却庫１０２に対してＸ２側から商品の補充および商品の取出しが行われる。第１冷却庫１０１および第２冷却庫１０２は、ともに棚部１０４が複数配置され、棚部１０４に配置された物品（商品）を冷却（冷凍）するように構成されている。 扉部１０１ａは、矩形状のガラス扉と、ガラス扉を取り囲む金属製のフレームとを含んでいる。扉部１０１ａは、第１冷却庫１０１および第２冷却庫１０２に対して各々４枚取り付けられる。 冷凍サイクル１０３は、ショーケースの下方に配置され、第１冷却庫１０１および第２冷却庫１０２を冷却、または冷凍するために用いられる。冷凍サイクル１０３は、共通圧縮機１と、凝縮器２と、第１膨張弁３ａと、第２膨張弁３ｂと、第１蒸発器４ａと、第２蒸発器４ｂとを含む。 共通圧縮機１は、冷媒を圧縮して、高圧に変化させるように構成されている。具体的には、共通圧縮機１により圧縮された冷媒は、凝縮器２に供給された後、第１膨張弁３ａおよび第２膨張弁３ｂを通過して第１蒸発器４ａと第２蒸発器４ｂとに供給される。 凝縮器２は、共通圧縮機１において圧縮された冷媒を冷却して液化させるように構成されている。凝縮器２により凝縮された冷媒は、第１膨張弁３ａおよび第２膨張弁３ｂに供給される。凝縮器２は、第１蒸発器４ａおよび第２蒸発器４ｂに対して１つ設けられる。 第１膨張弁３ａは、第１冷却庫１０１に配置され、第１蒸発器４ａに冷媒を供給するように構成されている。第２膨張弁３ｂは、第２冷却庫１０２に配置され、第２蒸発器４ｂに冷媒を供給するように構成されている。第１膨張弁３ａおよび第２膨張弁３ｂは、凝縮器２から供給された冷媒を各々膨張させ、低圧低温の冷媒に変化させる。第１膨張弁３ａおよび第２膨張弁３ｂは、並列に配置されており、凝縮器２から冷媒が分配されて供給される。第１膨張弁３ａおよび第２膨張弁３ｂは、開度が小さい程冷媒を減圧し、第１蒸発器４ａの加熱度および第２蒸発器４ｂの過熱度を大きくすることができる。また、第１膨張弁３ａおよび第２膨張弁３ｂは、開度が大きい程第１蒸発器４ａおよび第２蒸発器４ｂに供給される冷媒の量を多くすることができる。第１膨張弁３ａおよび第２膨張弁３ｂは、たとえば、電子膨張弁である。 第１蒸発器４ａは、第１冷却庫１０１を冷却するように構成されている。また、第２蒸発器４ｂは、第１蒸発器４ａに対して並列に配置され、第２冷却庫１０２を冷却するように構成されている。第１蒸発器４ａは、第１膨張弁３ａから供給された冷媒と冷却対象物との間において熱交換を行い、冷媒が蒸発することにより冷却対象物を冷却する。第２蒸発器４ｂは、第２膨張弁３ｂから供給された冷媒と冷却対象物との間において熱交換を行い、冷媒が蒸発（液相から気相または気液二相に変化）することにより冷却対象物を冷却する。冷却対象物は、たとえば、第１冷却庫１０１および第２冷却庫１０２に配列される物品を冷却するための空気である。第１蒸発器４ａおよび第２蒸発器４ｂにおいて各々蒸発した冷媒は、合流して共通圧縮機１に供給されるように構成されている。 第１蒸発器４ａは、第１膨張弁３ａから冷媒が供給される入口側に冷媒の温度を検知する第１入口側温度センサ４１ａが設けられている。第１蒸発器４ａは、共通圧縮機１に冷媒を供給する出口側に冷媒の温度を検知する第１出口側温度センサ４２ａが設けられている。また、第２蒸発器４ｂは、第２膨張弁３ｂから冷媒が供給される入口側に冷媒の温度を検知する第２入口側温度センサ４１ｂが設けられている。第２蒸発器４ｂは、共通圧縮機１に冷媒を供給する出口側に冷媒の温度を検知する第２出口側温度センサ４２ｂが設けられている。第１入口側温度センサ４１ａの検知結果と第１出口側温度センサ４２ａの検知結果とは、所定の時間間隔で逐次取得され、制御部６に送信される。また、第２入口側温度センサ４１ｂの検知結果と、第２出口側温度センサ４２ｂの検知結果とは、所定の時間間隔で逐次取得され、制御部６に送信される。 第１蒸発器４ａは、冷却された冷却対象物の温度を測定する第１冷却対象物温度センサ５ａが設けられている。第１冷却対象物温度センサ５ａは、たとえば、第１蒸発器４ａにおいて冷却された冷却対象物が吹き出される吹き出し口、または、吹き出し口に接続するダクトに設けられる。第２蒸発器４ｂは、冷却された冷却対象物の温度を測定する第２冷却対象物温度センサ５ｂが設けられている。第２冷却対象物温度センサ５ｂは、たとえば、第２蒸発器４ｂにおいて冷却された冷却対象物が吹き出される吹き出し口、または、吹き出し口に接続されるダクトに設けられる。第１冷却対象物温度センサ５ａの検知結果と、第２冷却対象物温度センサ５ｂの検知結果とは所定の時間間隔で逐次取得され、制御部６に送信される。 制御部６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの処理部と、ＲＡＭなどのメモリとを含む。制御部６は、共通圧縮機１を制御して、第１冷却庫１０１および第２冷却庫１０２を冷却する制御を行うように構成されている。具体的には、制御部６は、共通圧縮機１の回転数を制御することにより、冷媒の流量を増やして第１冷却庫１０１および第２冷却庫１０２を設定温度に冷却するように構成されている。また、制御部６は、第１膨張弁３ａの開度と第２膨張弁３ｂの開度とを制御するように構成されている。具体的には、第１膨張弁３ａの開度と第２膨張弁３ｂの開度とを調整して、第１蒸発器４ａおよび第２蒸発器４ｂに供給される冷媒の圧力と流量とを調整している。制御部６は、第１蒸発器４ａと第２蒸発器４ｂとを各々制御するように複数（２つ以上）設けられてもよく、第１蒸発器４ａと第２蒸発器４ｂとをまとめて制御するように１つ設けられていてもよい。 制御部６は、第１冷却対象物温度センサ５ａの検知結果に基づいて第１冷却庫１０１内の温度を取得するように構成されている。なお、制御部６は、第１冷却対象物温度センサ５ａの検知結果を第１冷却庫１０１内の温度とみなしてもよく、第１冷却対象物温度センサ５ａの検知結果から第１冷却庫１０１内の温度を算出するように構成されていてもよい。また、制御部６は、第２冷却対象物温度センサ５ｂの検知結果に基づいて第２冷却庫１０２内の温度を取得するように構成されている。なお、制御部６は、第２冷却対象物温度センサ５ｂの検知結果を第２冷却庫１０２内の温度とみなしてもよく、第２冷却対象物温度センサ５ｂの検知結果から第２冷却庫１０２内の温度を算出するように構成されていてもよい。 制御部６には、第１蒸発器４ａにおいて冷却された冷却対象物の目標温度が保存されている。また、制御部６には、第２蒸発器４ｂにおいて冷却された冷却対象物の目標温度が保存されている。制御部６には、第１蒸発器４ａの目標過熱度が保存されている。制御部６には、第２蒸発器４ｂの目標過熱度が保存されている。制御部６は、第１蒸発器４ａの過熱度と、第２蒸発器４ｂの過熱度と、第１蒸発器４ａにおいて冷却された冷却対象物の温度と、第２蒸発器４ｂにおいて冷却された冷却対象物の温度と、第１冷却庫１０１内の庫内温度と、第２冷却庫１０２内の庫内温度とを逐次取得するように構成されている。過熱度とは、第１蒸発器４ａおよび第２蒸発器４ｂの各々の入口側の冷媒の温度と出口側の冷媒の温度とにより算出される。第１蒸発器４ａの過熱度は、第１出口側温度センサ４２ａで検出された冷媒の温度から第１入口側温度センサ４１ａで検出された冷媒の温度を引いた値である。第２蒸発器４ｂの過熱度は、第２出口側温度センサ４２ｂで検出された冷媒の温度から第２入口側温度センサ４１ｂで検出された冷媒の温度を引いた値である。 （冷却運転時の制御） 制御部６は、冷却運転開始時には、第１冷却庫１０１の設定温度と、第２冷却庫１０２の設定温度とに基づいて、共通圧縮機１の回転数と、第１膨張弁３ａの開度と、第２膨張弁３ｂの開度とを調整する制御を行うように構成されている。制御部６は、フィードバック制御（ＰＩＤ制御）により、共通圧縮機１の回転数と、第１膨張弁３ａの開度と、第２膨張弁３ｂの開度とを調整し、第１冷却庫１０１および第２冷却庫１０２の庫内温度が設定温度になるように冷却するように構成されている。第１冷却庫１０１および第２冷却庫１０２の設定温度は、同じでもよく異なっていてもよい。本実施形態では、第１冷却庫１０１の設定温度と、第２冷却庫１０２の設定温度とが、同じ場合を例に、制御部６の冷却時の制御を説明する。ＰＩＤ制御は、比例（Ｐ）制御と、積分（Ｉ）制御と、微分（Ｄ）制御とに基づいた制御である。 制御部６は、冷却運転中においては、制御部６は、第１冷却庫１０１の庫内温度と第２冷却庫１０２の庫内温度との両方に基づいて共通圧縮機１の回転数を決定する制御と、第１蒸発器４ａの過熱度と第１蒸発器４ａにおいて冷却された冷却対象物の冷却温度との両方に基づいて第１膨張弁３ａの開度を決定する制御とを合わせて行うように構成されている。また、制御部６は、第１冷却庫１０１の庫内温度と第２冷却庫１０２の庫内温度との両方に基づいて共通圧縮機１の回転数を決定する制御と、第２蒸発器４ｂの過熱度と第２蒸発器４ｂにおいて冷却された冷却対象物の冷却温度との両方に基づいて第２膨張弁３ｂの開度を決定する制御とを合わせて行うように構成されている。いいかえると、制御部６は、第１冷却庫１０１の庫内温度と第２冷却庫１０２の庫内温度との両方に基づいて共通圧縮機１の回転数を決定する制御と、第１蒸発器４ａの過熱度と第１蒸発器４ａにおいて冷却された冷却対象物の冷却温度との両方に基づいて第