冷却库的控制装置以及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在设置于店铺等的冷冻柜台、冷藏柜台等的冷却库中，能够迅速地进行速冻，在速冻后也能够进行稳定的温度控制的冷却库的控制装置以及控制方法。
【背景技术】
[0002]例如，在超市、便利商店等的店铺中，使用了用于以冷冻或冷藏的状态陈列商品的冷冻柜台、冷藏柜台等柜台。
[0003]如图1所示，这种柜台30具有用于陈列商品的陈列架32、向陈列架吹出冷风的出风口 34、以及吸入陈列架的空气并具有使吸入的空气在柜台30内循环的风扇38的吸入口36 ο
[0004]另外，在柜台30中，使用了一般的冷冻循环，具备:配管12，其中有制冷剂流通；膨胀阀14，其被设置在配管12上并使被冷凝器冷凝后的液体制冷剂成为低温低压的液体制冷剂；以及蒸发器16，其通过使制冷剂的状态从液体变化为气体来吸收循环的空气的热并进行冷却。
[0005]此外，这种柜台在被设置于店铺的情况下，虽然未图示，但具备了压缩机和冷凝器的冷冻机被设置于屋外，以多个柜台与一台冷冻机连接的状态使用的情况较多，其中，上述压缩机压缩从蒸发器出来的气体制冷剂并使其成为高温高压的气体制冷剂，上述冷凝器使热量从压缩机排出的高温高压的气体制冷剂释放而成为液体制冷剂。但是，也存在一台冷冻机仅连接一个柜台来使用的情况。
[0006]冷冻机被分开设置在屋外等的柜台被称为单独安装柜台。另一方面，也有压缩机、冷凝器这样的冷冻机部分为一体的柜台，这种柜台被称为冷冻机内置形柜台或内置形柜台。
[0007]柜台30等的冷却库具有控制装置22，通过控制装置22控制柜台所具备的照明26、风扇38、除霜加热器24、防露加热器、膨胀阀14(温度控制阀)等。
[0008]在使用通过感温筒和配管内部的压力自动地调节过热度的机械式的膨胀阀作为柜台30的膨胀阀14的情况下，在膨胀阀14的跟前(冷冻机侧)设置供给液体用的电磁阀，由控制装置22控制该电磁阀来切换热供给、热切断，并调节库内温度。
[0009]另外，也有如以下那样构成的冷却库，即，在控制装置22设置控制膨胀阀14的阀开度的阀开度控制输出单元，并使用高耐久电磁阀、电子膨胀阀作为膨胀阀14，由控制装置22控制膨胀阀14的阀开度。
[0010]也有如下的冷却库，S卩，在使用了高耐久电磁阀、电子膨胀阀作为膨胀阀14的构成的情况下，也在膨胀阀14的跟前(冷冻机侧)设置供给液体用电磁阀，由控制装置22控制供给液体用电磁阀来切换热供给、热切断，并一边通过供给切断控制进行库内温度的温度控制，一边用控制装置22通过过热度控制、库内温度恒定控制等调节热供给中的膨胀阀14的阀开度。但是在膨胀阀14使用高耐久电磁阀、具有阀门关闭功能的电子膨胀阀的情况下，使膨胀阀14发挥供给液体用电磁阀的作用，省略供给液体用电磁阀的情况较多。
[0011]作为用于检测蒸发器16中的过热度的过热度检测单元，控制装置22具备检测蒸发器的入口侧中的制冷剂的温度的入口配管温度传感器18和检测蒸发器的出口侧中的制冷剂的温度的出口配管温度传感器20，并且，作为用于检测库内温度的库内温度检测单元，控制装置22具备检测出风口 34的温度的出风口温度传感器40和检测吸入口 36的温度的吸入口温度传感器42。
[0012]此外，控制装置22既可以构成为使用由出风口温度传感器40检测到的出风口温度和由吸入口温度传感器42检测到的吸入口温度双方，来将它们的中间温度视为库内温度，或者，也能够构成为仅使用任意一方的温度传感器，并将由该温度传感器检测到的温度加上了补偿后的值视为库内温度。
[0013]并且，也能够仅使用任意一方的温度传感器，将由出风口温度传感器检测到的温度作为库内温度，或者将由吸入口温度传感器检测到的温度作为库内温度。在这样的仅使用任意一方的温度传感器来得到库内温度的情况下，不需要具备出风口温度传感器和吸入口温度传感器双方，而仅具备使用的一侧的温度传感器即可。
[0014]此外，符号24是用于除去在蒸发器16产生的霜的除霜加热器，在蒸发器16产生了霜的情况下，通过接通该除霜加热器24的电源，从而霜溶化而被除霜。
[0015]在这样构成的柜台30中，如专利文献1、2等所公开那样，通过由控制装置22调节膨胀阀14的阀开度来使制冷剂的流量变化，从而控制冷却能力，并进行柜台30的库内温度的调节。
[0016]作为进行膨胀阀14的阀开度的调节的冷却控制方法，公知有基于过热度进行控制的方法(过热度控制)、基于库内温度进行控制的方法(库内温度恒定控制)。
[0017]此外，过热度控制、库内温度恒定控制由安装于控制装置22的微型计算机的PID控制进行。这种PID控制有位置型PID控制和速度型PID控制，但是在本说明书中对速度型PID控制的情况进行说明。
[0018]在过热度控制中，以过热度接近规定的过热度设定值的方式调节膨胀阀14的阀开度。
[0019]在由速度型PID控制进行过热度控制时，控制输出的比例成分在过热度减少的情况下(过热度的变化量为负)为减小阀开度的输出，在过热度增加的情况下(过热度的变化量为正)为增大阀开度的输出。
[0020]控制输出的积分成分在过热度比过热度设定值高的情况下，为越比过热度设定值高越增大阀开度的输出，另一方面，在过热度比过热度设定值低的情况下，为越比过热度设定值低越减小阀开度的输出，但因为将该控制输出除以积分时间而缓缓地输出，所以只要过热度不极端远离过热度设定值，则每个控制周期的输出变得比比例成分的控制输出小。[0021 ] 控制输出的微分成分相对于过热度的变化量的变化输出，为乘以微分时间而减少为O的成分，但在过热度控制中，从控制对象的特性来看，微分成分的输出本身如干扰一样不成为波动的重要因素，不输出微分成分。
[0022]PID控制中的过热度控制的控制输出为如下的输出，即，按照每个控制周期输出使比例成分和积分成分相加的控制输出，一边以比例成分减小过热度的变化倾斜度，一边以积分成分缓缓地减少与设定值的差，调节为过热度接近过热度设定值。
[0023]过热度使用了从蒸发器16的出口侧中的制冷剂的温度(回流配管温度)减去了蒸发器16的入口侧中的制冷剂的温度(蒸发温度)的值，例如，被构成为通过控制装置22根据由入口配管温度传感器18检测到的蒸发温度和由出口配管温度传感器20检测到的回流配管温度计算出。
[0024]此外，在被构成为代替入口配管温度传感器18，具备检测配管12内的制冷剂的压力的压力传感器(未图示)，能够检测低压压力的情况下，也能够将低压压力换算成了饱和温度的值作为蒸发温度，将从由出口配管温度传感器20检测到的回流配管温度减去了蒸发温度的值作为过热度。
[0025]另外，在库内温度恒定控制中，以库内温度接近规定的库内温度设定值的方式调节膨胀阀14的阀开度。
[0026]在库内温度恒定控制也由速度型PID控制进行的情况下，与过热度控制相同地，控制输出的比例成分为在库内温度减少的情况下(库内温度的变化量为负)减小阀开度，且在库内温度增加的情况下(库内温度的变化量为正)增大阀开度的输出。
[0027]控制输出的积分成分在库内温度比库内温度设定值高的情况下，为越比库内温度设定值高越增大阀开度的输出，另一方面，在库内温度比库内温度设定值低的情况下，为越比库内温度设定值低越减小阀开度的输出，但是因为将该控制输出除以积分时间而缓缓地输出，所以只要库内温度不极端远离库内温度设定值，则每个控制周期的输出变得比比例成分的输出小。
[0028]控制输出的微分成分相对于库内温度的变化量的变化输出，为乘以微分时间而减少为O的成分。然而，因为库内温度的变化缓慢，所以与比例成分、积分成分相比微分成分的输出小，另外，相对于整体输出的比例也低，所以在库内温度