特開 2024-86185 冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024086185

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F25B 5/02 20060101AFI20240620BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240620BHJP

   F25D 11/00 20060101ALI20240620BHJP

   A47F 3/04 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

F25B5/02 520A

F25B1/00 304L

F25D11/00 101E

A47F3/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201193

(22)【出願日】2022-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松下 昂平

【テーマコード（参考）】

3B110

3L045

【Ｆターム（参考）】

3B110AA03

3B110BA04

3B110CA20

3L045AA03

3L045BA01

3L045CA02

3L045DA02

3L045EA01

3L045HA03

3L045HA07

3L045JA13

3L045LA12

3L045LA15

3L045LA16

3L045MA00

3L045MA11

3L045PA03

3L045PA05

(57)【要約】

【課題】各要冷設備の冷却領域を良好に冷却すること。
【解決手段】圧縮機２１及び凝縮器２２を有した冷凍機１１と、凝縮器２２で凝縮した冷媒の一部を断熱膨張させる電子膨張弁２３Ａ等及び電子膨張弁２３Ａ等で断熱膨張した冷媒を蒸発させて圧縮機２１に吸引させる蒸発器２４Ａ等を有した複数のショーケース１２Ａ等とを備え、複数のショーケース１２Ａ等にて蒸発器２４Ａ等での冷媒の蒸発により収納室１３Ａ等を冷却する冷却システム１０であって、複数のショーケース１２Ａ等のうち設定された対象ショーケースの収納室１３Ａ等の冷却状態に応じて冷凍機１１の駆動を制御する制御部３０は、複数のショーケース１２Ａ等のそれぞれにおいて電子膨張弁２３Ａ等の開度情報を取得し、電子膨張弁２３Ａ等の最大開度状態の継続時間が予め決められた判定時間以上となるショーケース１２Ａ等を、新たな対象ショーケースに設定する設定変更制御を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸引した冷媒を圧縮する圧縮機及び該圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器を有した冷凍機と、
前記凝縮器で凝縮した冷媒の一部を断熱膨張させる電子膨張弁及び該電子膨張弁で断熱膨張した冷媒を蒸発させて前記圧縮機に吸引させる蒸発器を有した複数の要冷設備と
を備え、
前記複数の要冷設備にて前記蒸発器での冷媒の蒸発により所定の冷却領域を冷却する冷却システムであって、
前記複数の要冷設備のうち設定された対象要冷設備の前記冷却領域の冷却状態に応じて前記冷凍機の駆動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記複数の要冷設備のそれぞれにおいて前記電子膨張弁の開度情報を取得し、電子膨張弁の最大開度状態の継続時間が予め決められた判定時間以上となる要冷設備を、新たな対象要冷設備に設定する設定変更制御を行うことを特徴とする冷却システム。

【請求項2】

前記制御部は、前記設定変更制御において、前記電子膨張弁の最大開度状態の継続時間が前記判定時間以上となる要冷設備がある場合、現時点での対象要冷設備を構成する電子膨張弁の開度が最大開度状態でないことを条件として、該要冷設備を新たな対象要冷設備に設定することを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

【請求項3】

前記要冷設備は、前記冷却領域である収納室に商品を収納するショーケースであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えばコンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗に設置された冷却システムが特許文献１に提案されており、冷凍機及び複数のショーケースを備えている。冷凍機は、圧縮機及び凝縮器を有している。複数のショーケースは、商品を載置する商品載置棚が上下方向に沿って複数段設けられた収納室を有し、かつ冷凍機とともに冷媒回路を構成する電子膨張弁及び蒸発器を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－９９０１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そのような特許文献１に提案されているショーケースでは、効率よくすべてのショーケースの商品を冷却することが求められている。

【0005】

本発明は、上記実情に鑑みて、各要冷設備の冷却領域を良好に冷却することができる冷却システム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】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係る冷却システムは、吸引した冷媒を圧縮する圧縮機及び該圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器を有した冷凍機と、前記凝縮器で凝縮した冷媒の一部を断熱膨張させる電子膨張弁及び該電子膨張弁で断熱膨張した冷媒を蒸発させて前記圧縮機に吸引させる蒸発器を有した複数の要冷設備とを備え、前記複数の要冷設備にて前記蒸発器での冷媒の蒸発により所定の冷却領域を冷却する冷却システムであって、前記複数の要冷設備のうち設定された対象要冷設備の前記冷却領域の冷却状態に応じて前記冷凍機の駆動を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記複数の要冷設備のそれぞれにおいて前記電子膨張弁の開度情報を取得し、電子膨張弁の最大開度状態の継続時間が予め決められた判定時間以上となる要冷設備を、新たな対象要冷設備に設定する設定変更制御を行うことを特徴とする。

【0007】

また本発明は、上記冷却システムにおいて、前記制御部は、前記設定変更制御において、前記電子膨張弁の最大開度状態の継続時間が前記判定時間以上となる要冷設備がある場合、現時点での対象要冷設備を構成する電子膨張弁の開度が最大開度状態でないことを条件として、該要冷設備を新たな対象要冷設備に設定することを特徴とする。

【0008】

また本発明は、上記冷却システムにおいて、前記要冷設備は、前記冷却領域である収納室に商品を収納するショーケースであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、複数の要冷設備のうち設定された対象要冷設備の冷却領域の冷却状態に応じて冷凍機の駆動を制御する制御部が、複数の要冷設備のそれぞれにおいて電子膨張弁の開度情報を取得し、電子膨張弁の最大開度状態の継続時間が予め決められた判定時間以上となる要冷設備を、新たな対象要冷設備に設定する設定変更制御を行うので、最も冷却負荷の大きい要冷設備を対象要冷設備としてその冷却領域の冷却状態に応じて冷凍機の駆動を制御することができ、これにより各要冷設備の冷却領域を良好に冷却することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施の形態である冷却システムの構成を模式的に示すブロック図である。

【図2】図２は、図１に示した制御部が実施する設定変更制御の処理内容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】

【0011】

以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却システムの好適な実施の形態について詳細に説明する。

【0012】

図１は、本発明の実施の形態である冷却システムの構成を模式的に示すブロック図である。ここで例示する冷却システム１０は、例えばコンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗に適用されるもので、冷凍機１１と、複数のショーケース１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｎ（要冷設備）と、制御部３０とを備えて構成してある。

【0013】

尚、以下においては、ショーケース１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｎに設けられる要素については、符号に「Ａ」、「Ｂ」、…「Ｎ」を適宜付して説明することとする。

【0014】

冷凍機１１は、例えば店舗の外部に設置してあり、圧縮機２１及び凝縮器２２を備えている。圧縮機２１は、凝縮器２２とともに後述する電子膨張弁２３Ａ，２３Ｂ，…，２３Ｎ及び蒸発器２４Ａ，２４Ｂ，…，２４Ｎと冷媒管路２５で接続されることで内部に冷媒が封入された冷媒回路を構成している。ここで冷媒としては、例えば二酸化炭素が用いられている。

【0015】

この圧縮機２１は、制御部３０から与えられる指令に応じて駆動するものであり、駆動する場合に、冷媒を吸引して圧縮し高温高圧の冷媒として吐出するものである。凝縮器２２は、圧縮機２１で圧縮された冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。

【0016】

複数のショーケース１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｎ（以下、ショーケース１２Ａ等ともいう）は、それぞれ店舗の内部に設置されており、商品を載置する商品載置棚（図示せず）が上下方向に沿って複数段設けられた収納室１３Ａ，１３Ｂ，…，１３Ｎ及びショーケースコントローラ１４Ａ，１４Ｂ，…，１４Ｎを備えている。これら複数のショーケース１２Ａ等は、電子膨張弁２３Ａ，２３Ｂ，…，２３Ｎ及び蒸発器２４Ａ，２４Ｂ，…，２４Ｎをそれぞれ有している。

【0017】

電子膨張弁２３Ａ，２３Ｂ，…，２３Ｎは、入口が冷媒管路２５を通じて凝縮器２２に接続されている。この電子膨張弁２３Ａ，２３Ｂ，…，２３Ｎ（以下、電子膨張弁２３Ａ等ともいう）は、凝縮器２２で凝縮された冷媒の一部、すなわち凝縮器２２で凝縮されて分配供給された冷媒を断熱膨張させるものである。

【0018】

蒸発器２４Ａ，２４Ｂ，…，２４Ｎ（以下、蒸発器２４Ａ等ともいう）は、電子膨張弁２３Ａ等で断熱膨張した冷媒と自身の周囲空気とを熱交換させることにより、該冷媒を蒸発させて圧縮機２１に吸引させるものである。つまり、蒸発器２４Ａ等で蒸発した冷媒は、他のショーケース１２Ａ等に設置された蒸発器２４Ａ等で蒸発した冷媒と合流して圧縮機２１に吸引される。

【0019】

そのような蒸発器２４Ａ等は、収納室１３Ａ，１３Ｂ，…，１３Ｎ（以下、収納室１３Ａ等ともいう）と連通する図示せぬ空気通路に設置されている。これにより蒸発器２４Ａ等で冷却された空気が収納室１３Ａ等に供給されることにより、収納室１３Ａ等の内部雰囲気が冷却されて各商品載置棚に載置された商品が冷却される。このように収納室１３Ａ等は、ショーケース１２Ａ等の所定の冷却領域に該当する。

【0020】

ショーケースコントローラ１４Ａ，１４Ｂ，…，１４Ｎ（以下、ショーケースコントローラ１４Ａ等ともいう）は、設置されたショーケース１２Ａ等の収納室１３Ａ等の温度情報や収納室１３Ａ等に吹き出される空気の温度（吹出温度）情報、電子膨張弁２３Ａ等の開度情報等を取得しつつ電子膨張弁２３Ａ等の開度を調節してショーケース１２Ａ等の運転状態を制御するものである。このショーケースコントローラ１４Ａ等は、収納室１３Ａ等の温度が予め決められた目標温度に近似するように電子膨張弁２３Ａ等の開度を、例えばＰＩＤ制御等により調節している。

【0021】

また、ショーケースコントローラ１４Ａ等は、ショーケース１２Ａ等の運転状態をステータスとして制御部３０に送出するものである。更に、ショーケースコントローラ１４Ａ等は、取得した温度情報等の各種情報を制御部３０に送出する機能を有している。

【0022】

かかるショーケースコントローラ１４Ａ等が制御部３０に送出するステータスとしては、「冷却運転中」、「除霜運転中」、「急速冷却運転中」等がある。

【0023】

「冷却運転中」は、収納室１３Ａ等の温度を冷却運転している状態である。「除霜運転中」は、蒸発器２４Ａ等に付着した霜を除去する状態である。「急速冷却運転中」は、除霜運転後に収納室１３Ａ等の温度を急速に冷却運転している状態である。

【0024】

制御部３０は、記憶部４０に記憶されたプログラムやデータに従って冷却システム１０を制御するものである。この制御部３０は、冷凍機制御処理部３１、運転監視部３２、運転データ取得部３３及び設定処理部３４を有している。

【0025】

冷凍機制御処理部３１は、圧縮機２１の吸入圧力、吐出圧力、吸入温度、吐出温度及び運転周波数等のデータをリアルタイムで取得しつつ、該圧縮機２１の駆動を制御するものである。より詳細には、後述する設定変更制御によって設定された対象ショーケース（対象要冷設備）の吹出温度が目標温度に近似するように圧縮機２１の回転数を増減させて、圧縮機２１の駆動を制御している。

【0026】

運転監視部３２は、各ショーケース１２Ａ等の運転状態を監視するもので、具体的には、各ショーケース１２Ａ等のショーケースコントローラ１４Ａ等から送出されるステータスが「冷却運転中」、「除霜運転中」若しくは「急速冷却運転中」であるかを監視するものである。

【0027】

運転データ取得部３３は、各ショーケース１２Ａ等における庫内温度（収納室１３Ａ等の内部温度）、吹出温度、電子膨張弁２３Ａ等の開度等の運転データを所定時間毎（例えば１分間毎）に取得するものである。

【0028】

設定処理部３４は、対象ショーケースを設定し、設定した対象ショーケースの情報について記憶部４０に記憶させるものである。

【0029】

以上のような冷却システム１０においては、各ショーケース１２Ａ等のショーケースコントローラ１４Ａ等により電子膨張弁２３Ａ等の開度が調節されることにより、蒸発器２４Ａ等を通過する冷媒量を調整し、庫内温度が目標温度に近似するようにしている。

【0030】

また冷却システム１０においては、制御部３０の冷凍機制御処理部３１が、対象ショーケースの吹出温度が目標温度に近似するよう圧縮機２１の回転数を増減させて、対象ショーケースを含む各ショーケース１２Ａ等の蒸発器２４Ａ等における冷媒の低圧値（≒冷媒の蒸発温度）を調整している。

【0031】

そして、冷却システム１０においては、制御部３０の設定処理部３４が各ショーケース１２Ａ等について設定変更制御を個別に実施する。

【0032】

図２は、図１に示した制御部３０が実施する設定変更制御の処理内容を示すフローチャートである。

【0033】

この設定変更制御は、各ショーケース１２Ａ等について個別に実施するものである。尚、以下においては、説明の便宜上、制御対象となる該当するショーケースを「１２Ｂ」とし、現時点での対象ショーケースを「１２Ａ」として説明する。

【0034】

制御部３０は、運転監視部３２を通じて取得した該当するショーケース１２Ｂのステータスが「冷却運転中」であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ステータスが「冷却運転中」ではない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、すなわちステータスが「除霜運転中」又は「急速冷却運転中」である場合、制御部３０は、後述する処理を実施することなく、今回の設定変更制御を終了する。これによれば、記憶部４０に記憶されている対象ショーケース１２Ａの設定が維持、すなわち現時点での対象ショーケース１２Ａの設定が維持される。

【0035】

一方、ステータスが「冷却運転中」である場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、運転データ取得部３３を通じて運転データ（電子膨張弁２３Ｂの開度データ）を取得する（ステップＳ１０２）。

【0036】

そのようにして運転データ取得部３３を通じて運転データを取得した制御部３０は、該当するショーケース１２Ｂの電子膨張弁２３Ｂが最大開度（例えば５００パルス等）であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

【0037】

電子膨張弁２３Ｂが最大開度でない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、制御部３０は、後述する処理を実施することなく、今回の設定変更制御を終了する。これによれば、記憶部４０に記憶されている対象ショーケース１２Ａの設定が維持される。

【0038】

電子膨張弁２３Ｂが最大開度である場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御部３０は、最大開度の継続時間が予め決められた判定時間（例えば６０分間等）以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

【0039】

最大開度の継続時間が判定時間未満である場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、制御部３０は、ステップＳ１０２～ステップＳ１０４の処理を繰り返す。

【0040】

一方、最大開度の継続時間が判定時間以上である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御部３０は、運転データ取得部３３を通じて対象ショーケース１２Ａの電子膨張弁２３Ａの開度を取得し、該電子膨張弁２３Ａの開度が最大開度未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

【0041】

対象ショーケース１２Ａの電子膨張弁２３の開度が最大開度未満でない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、すなわち対象ショーケース１２Ａの電子膨張弁２３Ａの開度が最大開度である場合、制御部３０は、後述する処理を実施することなく、今回の設定変更制御を終了する。これによれば、記憶部４０に記憶されている対象ショーケース１２Ａの設定が維持される。

【0042】

対象ショーケース１２Ａの電子膨張弁２３Ａの開度が最大開度未満である場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、すなわち対象ショーケース１２Ａの電子膨張弁２３Ａの開度が最大開度でない場合、制御部３０は、設定処理部３４を通じて、該当するショーケース１２Ｂを新たな対象ショーケースに変更設定し（ステップＳ１０６）、新たな対象ショーケース１２Ｂを記憶部４０に記憶させ（ステップＳ１０７）、その後に手順をリターンさせて今回の設定変更制御を終了する。

【0043】

以上説明したように、本発明の実施の形態である冷却システム１０によれば、複数のショーケース１２Ａ等のうち設定された対象ショーケースの冷却領域の冷却状態に応じて冷凍機１１の駆動を制御する制御部３０が、複数のショーケース１２Ａ等のそれぞれにおいて電子膨張弁２３Ａ等の開度情報を取得し、電子膨張弁２３Ａ等の最大開度状態の継続時間が予め決められた判定時間以上となるショーケース１２Ａ等を、新たな対象ショーケースに設定する設定変更制御を行うので、最も冷却負荷の大きいショーケース１２Ａ等を対象ショーケースとしてその冷却領域の冷却状態に応じて冷凍機１１の駆動を制御することができ、これにより各ショーケース１２Ａ等の冷却領域を良好に冷却することができる。

【0044】

また上記冷却システム１０によれば、制御部３０が、設定変更制御において、電子膨張弁２３Ａ等の最大開度状態の継続時間が判定時間以上となるショーケース１２Ａ等がある場合、現時点での対象ショーケースを構成する電子膨張弁２３Ａ等が最大開度状態でないことを条件として、該ショーケース１２Ａ等を新たな対象ショーケースに設定するので、対象ショーケースの変更設定を過度に行うことを抑制することができる。

【0045】

更に上記冷却システム１０によれば、制御部３０が、設定変更制御において、電子膨張弁２３Ａ等の最大開度状態の継続時間の大きさで判断するようにしているので、例えばショーケース１２Ａ等の庫内温度（収納室１３Ａ等の内部温度）の大きさで判断する場合に比べて、収納室１３Ａ等への外気侵入等の一過性の庫内温度の上昇による影響を受けにくく、極めて高い精度で最も冷却負荷の高いショーケースを判別することができる。

【0046】

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

【0047】

上述した実施の形態では、設定変更制御において、現時点での対象ショーケースを構成する電子膨張弁２３Ａ等が最大開度状態でないことを条件としていたが、本発明においては、対象要冷設備の電子膨張弁が最大開度状態でないことを条件としなくてもよい。

【0048】

上述した実施の形態では、要冷設備の一例としてショーケース１２Ａ等を例示したが、本発明においては、ショーケース以外の機器を要冷設備としてもよい。

【0049】

上述した実施の形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【符号の説明】

【0050】

１０…冷却システム、１１…冷凍機、１２Ａ，１２Ｂ，…，１２Ｎ…ショーケース、１３Ａ，１３Ｂ，…，１３Ｎ…収納室、１４Ａ，１４Ｂ，…，１４Ｎ…ショーケースコントローラ、２１…圧縮機、２２…凝縮器、２３Ａ，２３Ｂ，…，２３Ｎ…電子膨張弁、２４Ａ，２４Ｂ，…，２４Ｎ…蒸発器、２５…冷媒管路、３０…制御部、３１…冷凍機制御処理部、３２…運転監視部、３３…運転データ取得部、３４…設定処理部、４０…記憶部。

【図1】

【図2】