JPH0812030B2 - ショーケースの運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ショーケースの運転方
法に関し、詳しくは、冷凍，冷蔵ショーケース内の温度
を、冷凍サイクル内に設けられた電磁弁の開閉時間を制
御して所定範囲内に制御する冷凍機の運転方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷凍，冷蔵ショーケースは、冷
凍サイクル内の電磁弁を開き冷媒ガスを冷却コイルに流
すことで冷却コイルが冷却され、ダクト内部の空気を冷
やし、エアカーテンにて庫内空気を冷却することで、陳
列商品を冷却している。

【０００３】従来、このようなショーケースの温度制御
は、ショーケース内に設置された温度センサが感知した
値とある基準値との大小関係から、冷凍サイクル内に設
けられた電磁弁の開閉を行い、庫内温度を一定の範囲内
に維持する方法が一般的に採用されている。

【０００４】図８は、この従来方法による一定温度幅±
ｄ℃で電磁弁を制御した場合の庫内温度変化を示すもの
である。図８からも明らかなように、従来方法では、電
磁弁ＯＮ又はＯＦＦ後、すぐに庫内温度が降下又は上昇
せず、一定のΔｔｏｎ時間を要してΔｄｏｎ℃上昇した
り、Δｔｏｆｆ時間を要してΔｄｏｆｆ℃降下してしま
う。そして、この状況は、負荷（周囲温度と庫内温度
差）が大きい場合や、センサ取付位置によっても異な
る。例えば、負荷が大きい場合には、図８において、Δ
ｄｏｆｆ及びΔｔｏｆｆが小さくなり、Δｄｏｎが大き
くなり、Δｔｏｎが小さくなる傾向にある。また、負荷
が小さい場合には、Δｄｏｆｆが大きくなり、Δｔｏｆ
ｆが小さくなり、Δｄｏｎ及びΔｔｏｎが小さくなる傾
向にある。さらに、庫内に取り付ける場合等センサの応
答性が悪い場合には、Δｄｏｎ，Δｄｏｆｆ及びΔｔｏ
ｎ，Δｔｏｆｆ共に、大きくなる傾向にある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記冷却方式をとるシ
ョーケース、即ち、電磁弁を開き冷媒ガスを冷却コイル
に流すことで冷却コイルを冷却してダクト内部の空気を
冷やし、エアカーテンで庫内空気を冷却する方式のショ
ーケースにおいては、例えば、庫内に１個の温度センサ
を取り付けて上記従来方法による一定温度変動幅で電磁
弁を制御させると、庫内温度の変動幅が大きくなる傾向
があり、応答性の点で問題がある。また、このような温
度制御において、庫内温度の変動幅を小さくするために
は、電磁弁を作動させる基準値の温度幅を狭くすればよ
いが、基準値の温度幅をあまり狭くするとチャタリング
現象等が発生するおそれがあるため限界があった。

【０００６】このため、従来のショーケースでは、ショ
ーケース内の異なる場所に複数の温度センサを設置し、
これらの温度センサが感知した温度を基にして制御を行
い、これによって庫内温度の変動幅を小さくすることも
行われているが、これだと複雑な制御を行わなければな
らない。

【０００７】そこで、ダクト内部や吹出口等に温度セン
サを取り付けてセンサの応答性をよくし、変動幅を小さ
く抑えることも行われている。しかし、この方法である
と庫内と吹出ダクトとの間に一定の温度差が生じるた
め、本来の制御対象である庫内温度よりも一定温度低く
制御させる必要が生じてしまう。しかも、この温度差は
昼夜、四季に応じた負荷変動によって変化するため、結
局この方法では庫内負荷変動や環境変動に十分追随でき
ないという問題があった。

【０００８】このように、ショーケースは、制御対象で
ある部分にセンサを取り付けて温度制御を行うことが理
想であるが、従来方法ではいずれも変動幅を小さくする
のに限界があった。

【０００９】そこで本発明者らは、試験・研究を重ねた
結果、従来方法は、設定値に対し一定の温度幅で電磁弁
をＯＮ−ＯＦＦ制御する温度基準の制御であるが、電磁
弁のＯＮ，ＯＦＦ時間を見ると略一定の制御を行ってお
り、このＯＮ，ＯＦＦ時間を短くすることで変動幅を少
なくすることが可能になる点を見い出し、本発明を完成
するに至ったものである。

【００１０】本発明の目的は、１個の庫内温度センサの
みで庫内温度を確実に制御することができるショーケー
スの運転方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のショーケースの運転方法は、冷凍サイクル
内の電磁弁の開閉１サイクル中の開時間及び閉時間とそ
の時の庫内温度変化に基づいて、次の１サイクルの電磁
弁の開時間及び閉時間を設定し、冷凍機を運転するよう
にしたものである（請求項１）。即ち、本発明方法は、
温調出力（電磁弁のＯＮ，ＯＦＦ出力）を時間により制
御する方法で、その時間は、庫内温度の最大値・最小
値、庫内温度設定値、及びディファレンシャルにより設
定される。そして、温調出力時間は１サイクル毎に評価
されて更新され、温度センサからの入力は、数秒毎（例
えば、１秒毎や３秒毎）に行い、温度の最小単位は、例
えば０．５℃程度が好ましい。

【００１２】そして、前記電磁弁の開閉１サイクル中の
庫内温度が所定の温度よりも高いときには、前記電磁弁
の開時間を所定の割合で増加させるとともに、閉時間を
所定の割合で減少させるようにし（請求項２）、一方、
前記電磁弁の開閉１サイクル中の庫内温度が所定の温度
よりも低いときには、前記電磁弁の開時間を所定の割合
で減少させるとともに、閉時間を所定の割合で増加させ
るようにする（請求項３）。この場合、電磁弁の開時間
及び閉時間は、最短開時間及び最短閉時間をあらかじめ
設定しておく（請求項４）。

【００１３】

【作 用】電磁弁の開閉１サイクルにおける最低温度が
あらかじめ設定された温度よりも低くなったときには、
次の１サイクルの電磁弁の開時間を短くするとともに閉
時間を長くし、同様に、最高温度が設定されている温度
幅より高くなったときには次の１サイクルの電磁弁の閉
時間を短くするとともに開時間を長くする。また、１サ
イクルにおける最高温度及び最低温度が設定範囲内なら
ば、そのままの開閉時間を継続する。これにより、庫内
温度を所定の温度に制御することが可能になる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例に基づい
て、更に詳細に説明する。図１及び図２は本発明方法の
一実施例を示すフローチャートであって、図１は基本的
な操作の流れを示すもの、図２は電磁弁の開閉時間（温
調出力ＯＮ，ＯＦＦ時間）を設定する操作を示すもので
ある。また、図３は本発明の運転方法を適用したときの
庫内の温度変化を示す説明図、図４は温調出力時間の更
新方法の他の実施例を示すもので、庫内温度の変動パタ
ーンを説明するための図、図５はショーケースにおける
温度センサの取付け位置の説明図、図６は冷凍サイクル
の説明図、図７は制御部のブロック図である。

【００１５】まず、本発明方法は、図５に示すようなシ
ョーケース１に設けられた温度センサＳからの庫内温度
信号に基づいて、図６に示すような冷凍サイクル２内に
設けられた電磁弁３の開閉時間（温調出力ＯＮ，ＯＦＦ
時間）を制御して冷凍機を運転するものであって、次の
１サイクルの電磁弁３の開時間（温調出力ＯＮ時間）及
び閉時間（温調出力ＯＦＦ時間）を庫内温度の変化に応
じて設定することにより、ショーケース１の庫内温度を
設定された温度に制御するようにしたものである。即
ち、従来方法は、設定値に対し一定の温度幅で電磁弁を
ＯＮ−ＯＦＦ制御する温度基準の制御であるが、本発明
方法は、電磁弁のＯＮ，ＯＦＦ時間を見ると略一定の制
御を行っていることに着目し、このＯＮ，ＯＦＦ時間を
短くすることで変動幅を少なくするようにしたものであ
る。

【００１６】図７は、本発明方法を実施するための制御
部の基本的な構成を示すもので、中央演算処理装置（Ｃ
ＰＵ）１１には、前記温度センサＳ、庫内温度の設定部
１２、クロック回路１３等の入力部と、弁駆動部１４等
の出力部と、データを記憶するメモリ１５等が接続され
ており、この制御部のＣＰＵ１１は、温度センサＳから
の庫内温度信号とメモリ１５に記憶されている設定温度
とを比較し、この結果とメモリ１５に記憶されている前
回の電磁弁の開閉時間とに基づいて弁駆動部１４に弁開
閉信号を出力し、電磁弁３を所定時間で開閉して冷凍サ
イクルの作動時間を変化させ、庫内温度を所定の温度に
保つようにする。

【００１７】次に、図１乃至図３を参照して本発明のシ
ョーケース運転方法による庫内温度制御手順を説明す
る。まず、図１に示すように、ステップＳ１において前
記温度センサＳにより検出した庫内温度と、前記設定部
１２からあらかじめ入力された設定値とを比較し、庫内
温度が設定値未満の場合には、ステップＳ２に進んで冷
凍サイクル２の電磁弁３を閉状態（温調出力ＯＦＦ状
態）に保つ。この状態は、庫内温度が設定値以下の状態
であり、冷却する必要が無い状態である。

【００１８】ステップＳ１において庫内温度が設定値以
上の場合には、ステップＳ３で電磁弁の開時間（温調出
力ＯＮ時間）と閉時間（温調出力ＯＦＦ時間）とをあら
かじめ設定されている初期値（例えば、ＯＮ時間＝９０
秒、ＯＦＦ時間＝９０秒）に設定し、ステップＳ４で電
磁弁を開いて温調出力ＯＮ状態とし、庫内の冷却、即ち
冷凍機の運転による冷風の吹出しを開始する。この電磁
弁の開状態（温調出力ＯＮ状態）は、ステップＳ５でＯ
Ｎ時間が経過するまで続けられ、さらに、ステップＳ６
で庫内温度が設定値以下になるまで続けられる。

【００１９】ステップＳ６で庫内温度が設定値以下にな
ると、ステップＳ７で電磁弁が閉じられ、電磁弁の閉状
態（温調出力ＯＦＦ状態）が、ステップＳ８でＯＦＦ時
間が経過するまで続けられ、さらに、ステップＳ９で庫
内温度が設定値以上になるまで続けられる。

【００２０】そして、ステップＳ１０において、上記電
磁弁の開閉（温調出力ＯＮ，ＯＦＦ）に伴う庫内温度の
変化に基づいて、前記ＯＮ時間及びＯＦＦ時間を修正し
更新する。この温調出力時間の更新により、電磁弁の開
閉の１サイクルが終了するとともに、新たなＯＮ時間及
びＯＦＦ時間が設定されてステップＳ４に戻り、電磁弁
が開かれる。

【００２１】次の１サイクルは、更新されたＯＮ時間及
びＯＦＦ時間に基づいて上記ステップＳ４〜Ｓ１０を繰
り返し、以下、必要に応じてＯＮ時間及びＯＦＦ時間を
修正し更新しながら、電磁弁の開閉サイクルを行って冷
凍機を運転していく。

【００２２】図２及び図３は、上記ステップＳ１０にお
けるＯＮ時間及びＯＦＦ時間の修正（更新）操作の一例
を示すものである。まず、ステップＳ１１で１サイクル
中の最高温度（ＭＡＸ）と庫内温度設定値とを比較し、
図３の点Ａのように最高温度が設定値よりも＋１．０℃
以上のときには、ステップＳ１２に進んで電磁弁のＯＦ
Ｆ時間を５０％減らすとともに、ステップＳ１３でＯＮ
時間を１０％増加させる。また、ステップＳ１１におい
て最高温度と設定値との差が＋１．０℃未満のときには
ステップＳ１４に進み、図３の点Ｂのように最高温度が
庫内温度設定値に対して＋０．５℃以上のときには、ス
テップＳ１５に進んでＯＦＦ時間を１０％減らすととも
に、ステップＳ１６でＯＮ時間を５％増加させる。さら
に、ステップＳ１４で、図３の点Ｃのように温度差が＋
０．５℃未満のときには、ＯＮ時間及びＯＦＦ時間を増
減させることなく、次の最低温度側のステップに進む。

【００２３】次の最低温度側では、まず、ステップＳ１
７で１サイクル中の最低温度（ＭＩＮ）と庫内温度設定
値とを比較し、図３の点Ｄのように、その温度差が−
１．０℃以上のときには、ステップＳ１８でＯＦＦ時間
を１０％増すとともに、ステップＳ１９でＯＮ時間を５
０％減少させる。また、ステップＳ１８での温度差が−
１．０℃未満のときには、ステップＳ２０に進み、図３
の点Ｅのように、温度差が−０．５℃以上のときには、
ステップＳ２１でＯＦＦ時間を５％増すとともに、ステ
ップＳ２２でＯＮ時間を１０％減少させる。さらに、ス
テップＳ２０で、図３の点Ｆのように温度差が−０．５
℃未満のときには、ＯＮ時間及びＯＦＦ時間をそのまま
に保持する。

【００２４】なお、このように電磁弁のＯＮ時間やＯＦ
Ｆ時間を増減させるにあたり、処理の結果、ＯＮ時間や
ＯＦＦ時間が極端に短くなり、電磁弁の開閉切換え時間
が短くなり過ぎてチャタリングを生じることを防止する
ため、ＯＮ時間やＯＦＦ時間の最短時間をあらかじめ設
定しておき、ＯＮ時間やＯＦＦ時間が最短時間よりも短
くなることを防止するためのステップを設けておくこと
が望ましい。この場合、一方の時間、例えばＯＮ時間が
最短時間になっても、他方のＯＦＦ時間を長くするよう
に処理しているので、ＯＮ時間とＯＦＦ時間とを最適な
状態にバランスさせることができ、庫内温度を設定され
ている温度に制御して冷凍機を運転することが可能であ
る。

【００２５】また、本実施例においては、前記ステップ
Ｓ６で庫内温度が設定値以下になるまで電磁弁の開状態
（温調出力ＯＦＦ状態）を保持するようにしているの
で、外部要因やデフロスト操作等により庫内温度が設定
値以上に上昇した場合でも、上述の時間制御とは別に電
磁弁を開状態（温調出力ＯＮ状態）に保持することがで
き、庫内を速やかに所定温度まで冷却するすることがで
きる。

【００２６】なお、温度センサの取付け位置は、ショー
ケースの形状，構成に応じて適宜最適な位置に取付ける
ことが可能であり、また、冷凍サイクルも、従来からこ
の種のショーケースに用いられている構成のものをその
まま用いることが可能であり、電磁弁の開閉制御も、従
来からの温度制御において使用されている各種制御手段
を採用することができ、特に限定されるものではない。

【００２７】次に、前記ステップＳ１０における温調出
力時間の更新方法の他の実施例を、図４に基づいて説明
する。本実施例は、図４に示すように、庫内温度の設定
値に対して上下に所定の幅でデファレンシャルｄを設定
し、該デファレンシャルｄにより「設定温度＋ｄ」を超
える領域Ｘと、「設定温度−ｄ」未満の領域Ｚと、この
間の領域Ｙとの３個の温度領域を区分けし、庫内の温度
変動の最大値（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）がどの温度
領域に属すかによって庫内温度の変動を４つのパターン
に分類し、これによって温調出力ＯＮ，ＯＦＦ時間、即
ち温調出力時間を更新するようにしたものである。

【００２８】（パターン１） 最大値が領域Ｘに属し、
最小値が領域Ｙに属する場合。 この温度変動パターンは、庫内温度が高めに変動してい
る状態であり、温調出力のＯＮ時間を増加させるととも
に、ＯＦＦ時間を減少させる方向に制御する必要があ
る。また、最大値がデファレンシャル＋ｄを超えている
ことから、この状態は、通常は、外部要因等で庫内温度
が大きく上昇し、前回の温調出力ＯＮ時間では庫内を十
分に冷却することができなかった状態であり、前記図１
におけるステップＳ６が作用し、温調出力ＯＮ時間より
も長い時間、電磁弁がＯＮ状態に保持されている。した
がって、本パターンにおける新たなＯＮ設定時間及びＯ
ＦＦ設定時間は、次式により算出する。 今回のＯＮ設定時間＝前回のＯＮ設定時間＋（前回の実
際のＯＮ時間−前回のＯＮ設定時間）／４ 今回のＯＦＦ設定時間＝前回のＯＦＦ設定時間−（前回
の実際のＯＮ時間−前回のＯＮ設定時間）／２

【００２９】（パターン２） 最大値が領域Ｙに属し、
最小値が領域Ｚに属する場合。 この温度変動パターンは、庫内温度が低めに変動してい
る状態であり、温調出力のＯＮ時間を減少させるととも
に、ＯＦＦ時間を増加させる方向に制御する必要があ
る。また、最小値がデファレンシャル−ｄ未満で冷えす
ぎの状態であるから、前記図１におけるステップＳ９が
作用し、温調出力ＯＦＦ時間よりも長い時間、電磁弁が
ＯＦＦ状態に保持されている。したがって、本パターン
における新たなＯＮ設定時間及びＯＦＦ設定時間は、次
式により算出する。 今回のＯＦＦ設定時間＝前回のＯＦＦ設定時間＋（前回
の実際のＯＦＦ時間−前回のＯＦＦ設定時間）／４ 今回のＯＮ設定時間＝前回のＯＮ設定時間−（前回の実
際のＯＦＦ時間−前回のＯＦＦ設定時間）／２

【００３０】（パターン３） 最大値が領域Ｘに属し、
最小値が領域Ｚに属する場合。 この温度変動パターンは、庫内温度の変動幅が大きい状
態であり、前回のＯＮ設定時間及びＯＦＦ設定時間がと
もに長いということであるから、ＯＮ時間，ＯＦＦ時間
を、ともに減少させる方向に制御する必要がある。した
がって、本パターンにおける新たなＯＮ設定時間及びＯ
ＦＦ設定時間は、次式により算出する。 今回のＯＮ設定時間＝前回のＯＮ設定時間×０．９ 今回のＯＦＦ設定時間＝前回のＯＦＦ設定時間×０．９

【００３１】（パターン４） 最大値・最小値とも領域
Ｙに属する場合。 この温度変動パターンは、庫内温度の変動幅が適当な範
囲であり、ＯＮ設定時間及びＯＦＦ設定時間をそのまま
の状態に保持しても特に問題はないが、より効率よく制
御するために、平均値、即ち、（最大値＋最小値）／２
を算出し、この平均値に応じてＯＮ設定時間及びＯＦＦ
設定時間を調整する。

【００３２】（１）平均値＞庫内設定温度のとき この状態は、庫内温度が僅かに高めの状態であるから、
温調出力のＯＮ時間を僅かに増加させるとともに、ＯＦ
Ｆ時間を僅かに減少させる方向に制御すればよい。した
がって、本パターンにおける新たなＯＮ設定時間及びＯ
ＦＦ設定時間は、次式により算出する。 今回のＯＮ設定時間＝前回のＯＮ設定時間＋２秒 今回のＯＦＦ設定時間＝前回のＯＦＦ設定時間−１秒

【００３３】（２）平均値＜庫内設定温度のとき この状態は、庫内温度が僅かに低めの状態であるから、
温調出力のＯＮ時間を僅かに減少させるとともに、ＯＦ
Ｆ時間を僅かに増加させる方向に制御すればよい。した
がって、本パターンにおける新たなＯＮ設定時間及びＯ
ＦＦ設定時間は、次式により算出する。 今回のＯＮ設定時間＝前回のＯＮ設定時間−１秒 今回のＯＦＦ設定時間＝前回のＯＦＦ設定時間＋２秒

【００３４】（３）平均値＝庫内設定温度のとき この状態は、庫内温度が設定された温度範囲内にあり、
しかも平均温度が設定温度に一致しているから、ＯＮ設
定時間とＯＦＦ設定時間との割合が適切に保たれている
状態である。したがって、この状態を保ちながらさらに
庫内温度を設定温度に近づけるように制御すればよい。
このとき、その庫内温度の変動が、どの程度にあるかを
判断し、次のように温調出力を制御すればよい。

【００３５】（イ）最大値＝（設定値＋ｄ）、かつ、最
小値＝（設定値−ｄ）のとき この状態は、温度変動が大きい状態であるから、温度の
変動幅、即ち振幅を小さくするようにするため、新たな
ＯＮ設定時間及びＯＦＦ設定時間を、次式のように更新
すればよい。 今回のＯＮ設定時間＝前回のＯＮ設定時間−２秒 今回のＯＦＦ設定時間＝前回のＯＦＦ設定時間−２秒

【００３６】（ロ）その他の状態のとき この状態は、最も好ましい状態で制御されている状態で
あるが、電磁弁のＯＮ・ＯＦＦ回数を減らして電磁弁の
負担を軽減する方向に制御することが好ましい。したが
って、次式のように新たなＯＮ設定時間及びＯＦＦ設定
時間を設定すればよい。 今回のＯＮ設定時間＝前回のＯＮ設定時間＋２秒 今回のＯＦＦ設定時間＝前回のＯＦＦ設定時間＋２秒

【００３７】上記のように、庫内の温度変動の最大値
（ＭＡＸ）及び最小値（ＭＩＮ）がデファレンシャルｄ
に対して、どのような関係にあるかを判断してＯＮ設定
時間及びＯＦＦ設定時間を更新することにより、よりき
め細かな制御が可能になり、短時間で、かつ、効率よ
く、庫内を所定の温度に制御することができる。なお、
デファレンシャルｄは、ショ−ケ−スの構造や設定温
度、冷凍機の能力等に応じて、例えば、０．５℃，１．
０℃，１．５℃，２．０℃等、任意に設定可能であり、
上記各式における補正用の数値も任意に設定することが
できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のショーケ
ースの運転方法によれば、冷凍サイクル内の電磁弁の開
閉１サイクルにおける電磁弁の開時間及び閉時間とその
時の庫内温度変化に基づいて、次の１サイクルにおける
電磁弁の開時間及び閉時間を設定し、冷凍機を運転する
ので、庫内の冷却状態をきめ細かく制御することが可能
になり、最適な庫内冷却を行うことができ、庫内温度を
所定の温度範囲内に効率よく制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の一実施例を示すフローチャートで
ある。

【図２】同じく電磁弁の開閉時間を設定する部分のフロ
ーチャートである。

【図３】庫内の温度変化を示す説明図である。

【図４】温調出力時間の更新方法の他の実施例を説明す
るための図である。

【図５】ショーケースにおける温度センサの取付け位置
の説明図である。

【図６】冷凍サイクルの説明図である。

【図７】制御部のブロック図である。

【図８】従来方法で電磁弁を制御した場合の庫内温度変
化を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ショーケース ２ 冷凍サイクル ３ 電磁弁 １１ ＣＰＵ １２ 設定部 １３ クロック回路 １４ 弁駆動部 １５ メモリ Ｓ 温度センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍サイクル内の電磁弁の開閉１サイク
   ル中の開時間及び閉時間とその時の庫内温度変化に基づ
   いて、次の１サイクルの電磁弁の開時間及び閉時間を設
   定し、冷凍機を運転するショーケースの運転方法。
2. 【請求項２】 前記電磁弁の開閉１サイクル中の庫内温
   度が所定の温度よりも高いときには、前記電磁弁の開時
   間を所定の割合で増加させるとともに、閉時間を所定の
   割合で減少させる請求項１記載のショーケースの運転方
   法。
3. 【請求項３】 前記電磁弁の開閉１サイクル中の庫内温
   度が所定の温度よりも低いときには、前記電磁弁の開時
   間を所定の割合で減少させるとともに、閉時間を所定の
   割合で増加させる請求項１記載のショーケースの運転方
   法。
4. 【請求項４】 前記電磁弁の開時間及び閉時間は、最短
   開時間及び最短閉時間があらかじめ設定されている請求
   項１，２又は３記載のショーケースの運転方法。