冷卻庫的控制裝置以及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及設置于店鋪等的冷凍柜臺、冷藏柜臺等的冷卻庫中，抑制冷卻庫的蒸發器的上霜，能夠防止冷卻能力降低的冷卻庫的控制裝置以及控制方法。
【背景技術】
[0002]在超市、便利店等的店鋪中，使用了用于以冷凍或冷藏的狀態陳列商品的冷凍柜臺、冷藏柜臺等的柜臺。
[0003]如圖1所示，這種柜臺30具有用于陳列商品的陳列架32、向陳列架吹出冷風的出風口 34、以及具有吸入陳列架的空氣并使吸入的空氣在柜臺30內循環的風扇38的吸入口36 ο
[0004]另外，在柜臺30中，使用了一般的冷凍循環，具備:配管12，其供制冷劑流動；膨脹閥14，其被設置在配管12上并使被冷凝器冷凝后的液體制冷劑成為低溫低壓的液體制冷劑；以及蒸發器16，其通過使制冷劑的狀態從液體變化為氣體來吸收循環的空氣的熱并進行冷卻。
[0005]此外，這種柜臺在被設置于店鋪的情況下，雖然未圖示，但具備了壓縮機和冷凝器的冷凍機被設置于屋外，以多個柜臺與一臺冷凍機連接的狀態使用的情況較多，其中，上述壓縮機壓縮從蒸發器出來的氣體制冷劑并使其成為高溫高壓的氣體制冷劑，上述冷凝器使熱量從壓縮機排出的高溫高壓的氣體制冷劑釋放而成為液體制冷劑。但是，也存在一臺冷凍機僅連接一個柜臺來使用的情況。
[0006]冷凍機被分開設置在屋外等的柜臺被稱為單獨安裝柜臺。另一方面，也有壓縮機、冷凝器這樣的冷凍機部分為一體的柜臺，這種柜臺被稱為冷凍機內置形柜臺或內置形柜臺。
[0007]柜臺30等的冷卻庫具有控制裝置22，通過控制裝置22控制柜臺所具備的照明26、風扇38、除霜加熱器24、防露加熱器、膨脹閥14(溫度調節閥)等。
[0008]在使用通過感溫筒和配管內部的壓力自動地調節過熱度的機械式的膨脹閥作為柜臺30的膨脹閥14的情況下，在膨脹閥14的跟前(冷凍機側)設置供給液體用的電磁閥，由控制裝置22控制該電磁閥來切換熱供給、熱切斷，并調節庫內溫度。
[0009]另外，也有如下那樣構成的冷卻庫，即，在控制裝置22設置控制膨脹閥14的閥開度的閥開度控制輸出單元，并使用高耐久電磁閥、電子膨脹閥作為膨脹閥14，由控制裝置22控制膨脹閥14的閥開度。
[0010]也有如下的冷卻庫，S卩，在使用了高耐久電磁閥、電子膨脹閥作為膨脹閥14的構成的情況下，也在膨脹閥14的跟前(冷凍機側)設置供給液體用電磁閥，由控制裝置22控制供給液體用電磁閥來切換熱供給、熱切斷，并一邊通過供給切斷控制進行庫內溫度的溫度調節，一邊用控制裝置22通過過熱度控制、庫內溫度恒定控制等調節熱供給中的膨脹閥14的閥開度。但是在膨脹閥14使用高耐久電磁閥、具有閥門關閉功能的電子膨脹閥的情況下，使膨脹閥14發揮供給液體用電磁閥的作用，省略供給液體用電磁閥的情況較多。
[0011]作為用于檢測蒸發器16中的過熱度的過熱度檢測單元，控制裝置22具備檢測蒸發器的入口側中的制冷劑的溫度的入口配管溫度傳感器18和檢測蒸發器的出口側中的制冷劑的溫度的出口配管溫度傳感器20，并且，作為用于檢測庫內溫度的庫內溫度檢測單元，控制裝置22具備檢測出風口 34的溫度的出風口溫度傳感器40和檢測吸入口 36的溫度的吸入口溫度傳感器42。
[0012]此外，控制裝置22既可以構成為使用由出風口溫度傳感器40檢測到的出風口溫度和由吸入口溫度傳感器42檢測到的吸入口溫度雙方，來將它們的中間溫度視為庫內溫度，或者，也能夠構成為僅使用任意一方的溫度傳感器，并將由該溫度傳感器檢測到的溫度加上了補償后的值視為庫內溫度。
[0013]并且，也能夠僅使用任意一方的溫度傳感器，將由出風口溫度傳感器檢測到的溫度作為庫內溫度，或者將由吸入口溫度傳感器檢測到的溫度作為庫內溫度。在這樣的僅使用任意一方的溫度傳感器來得到庫內溫度的情況下，不需要具備出風口溫度傳感器和吸入口溫度傳感器雙方，而僅具備使用的一側的溫度傳感器即可。
[0014]這樣構成的柜臺30中，使用將向蒸發器16流入制冷劑的熱供給狀態和不流入制冷劑的熱切斷狀態切換來控制的0N/0FF控制、如專利文獻1、2等所公開那樣，通過由控制裝置22調節膨脹閥14的閥開度來使制冷劑的流量變化，從而控制冷卻能力的方法，從而進行柜臺30的庫內溫度的調節。
[0015]作為進行膨脹閥14的閥開度的調節的冷卻控制方法，公知有基于過熱度進行控制的方法(過熱度控制)、基于庫內溫度進行控制的方法(庫內溫度恒定控制)。
[0016]此外，過熱度控制、庫內溫度恒定控制由安裝于控制裝置22的微型計算機的PID控制進行。這種PID控制有位置型PID控制和速度型PID控制，但是在本說明書中對速度型PID控制的情況進行說明。
[0017]在過熱度控制中，以過熱度接近規定的過熱度設定值的方式調節膨脹閥14的閥開度。
[0018]在由速度型PID控制進行過熱度控制時，控制輸出的比例成分在過熱度減少的情況下(過熱度的變化量為負)為減小閥開度的輸出，在過熱度增加的情況下(過熱度的變化量為正)為增大閥開度的輸出。
[0019]過熱度使用了從蒸發器16的出口側中的制冷劑的溫度(回流配管溫度)減去了蒸發器16的入口側中的制冷劑的溫度(蒸發溫度)的值，例如，被構成為通過控制裝置22根據由入口配管溫度傳感器18檢測到的蒸發溫度和由出口配管溫度傳感器20檢測到的回流配管溫度計算出。
[0020]此外，在被構成為代替入口配管溫度傳感器18，具備檢測配管12內的制冷劑的壓力的壓力傳感器(未圖示)，能夠檢測低壓壓力的情況下，也能夠將低壓壓力換算成了飽和溫度的值作為蒸發溫度，將從由出口配管溫度傳感器20檢測到的回流配管溫度減去了蒸發溫度的值作為過熱度。
[0021]另外，在庫內溫度恒定控制中，以庫內溫度接近規定的庫內溫度設定值的方式調節膨脹閥14的閥開度。
[0022]在庫內溫度恒定控制也由速度型PID控制進行的情況下，與過熱度控制相同地，控制輸出的比例成分為在庫內溫度減少的情況下(庫內溫度的變化量為負)減小閥開度，且在庫內溫度增加的情況下(庫內溫度的變化量為正)增大閥開度的輸出。
[0023]此外，用于控制裝置的控制方式如引用文獻I那樣采用使用電子膨脹閥、高耐久電磁閥的PID控制，然而不使用電子膨脹閥、高耐久電磁閥，安裝于使用了機械式膨脹閥的冷卻庫的控制裝置中，通過對安裝于機械式膨脹閥的上游側的供給液體用電磁閥進行ON/OFF從而調節庫內溫度。
[0024]專利文獻1:特開昭59 - 185948號公報
[0025]專利文獻2:特開2008 — 209016號公報
[0026]然而，在柜臺30的庫內冷卻有兩個階段，一個是初次開始柜臺的冷卻的情況、除霜結束后開始冷卻的情況等，庫內從比庫內溫度設定值暖和的狀態冷卻到庫內溫度設定值的下拉(pull-down)冷卻，另一個是將庫內溫度維持為規定的溫度的恒溫冷卻。
[0027]特別是設置于店鋪等的柜臺30在長時間內進行恒溫冷卻。此時，制冷劑流入蒸發器16，蒸發器16成為0°C以下，所以在蒸發器16附著大氣中的濕氣等，從而產生霜。
[0028]如果霜附著于蒸發器16則導致冷卻能力的降低，而且，這樣的霜持續生長，最終蒸發器16成為不可通氣的狀態，不能進行庫內的冷卻，導致庫內溫度上升。上霜嚴重的情況下，也有必須停止冷卻，取出陳列在柜臺的