CN108700350A - 冷冻装置 - Google Patents

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Abstract

冷冻装置具备：级联循环；收纳部，具有通过第二蒸发器来冷却的冷却对象物的收纳空间；库内温度传感器，检测收纳空间的温度；控制部，是基于收纳空间的目标温度和库内温度传感器的检测结果来决定第二压缩机的第二旋转速度的控制部，并决定与第二旋转速度处于规定的对应关系的第一压缩机的第一旋转速度；和第一供电部及第二供电部，基于控制部决定的第一旋转速度以及第二旋转速度，向第一压缩机以及第二压缩机进行供电。

Description

冷冻装置
技术领域
本发明涉及具备级联循环(cascade cycle)的冷冻装置。
背景技术
以往，作为这种冷冻装置，例如有专利文献1记载的冷冻装置。在以往的冷冻装置中，控制器在通常运转时基于从温度传感器输出的冷冻库的库内温度来起动构成一次侧冷媒回路的压缩机(高温侧压缩机)，然后，在经过规定时间后起动二次侧冷媒回路的压缩机(低温侧压缩机)。当达到库内温度的目标值的上限值时，控制器基于检测库内温度的温度传感器的输出，首先起动包括高温侧压缩机在内的一次侧冷媒回路。然后，控制器执行以下控制，即，打开二次侧冷媒回路中设置在压缩机和蒸发器之间的电磁阀，在起动低温侧压缩机后，使二次侧冷媒回路中设置在级联冷凝器和膨胀器之间的电磁阀开放。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-190917号公报
发明内容
发明要解决的课题
在这种冷冻装置中，要求在库内温度(即，冷却对象物的收纳空间的温度)上升时迅速恢复成目标值。
由此，本发明的目的在于提供一种能够在收纳空间的温度上升时迅速恢复成目标值的冷冻装置。
用于解决课题的手段
本发明的一方面所涉及的冷冻装置具备：
第一冷却部，在第一冷媒循环的第一流体回路将第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀器以及第一蒸发器以流体连通的方式进行配置；
第二冷却部，在第二冷媒循环的第二流体回路将第二压缩机、同所述第一蒸发器一起构成级联冷凝器的第二冷凝器、第二膨胀器以及第二蒸发器以流体连通的方式进行配置；
收纳部，具有通过所述第二蒸发器来冷却的冷却对象物的收纳空间；
库内温度传感器，检测所述收纳空间的温度；
控制部，是基于所述收纳空间的目标温度和所述库内温度传感器的检测结果来决定所述第二压缩机的第二旋转速度的控制部，并决定与所述第二旋转速度处于规定的对应关系的所述第一压缩机的第一旋转速度；和
第一供电部以及第二供电部，基于所述控制部决定的第一旋转速度以及第二旋转速度，向所述第一压缩机以及所述第二压缩机进行供电。
发明效果
根据上述方面，能够提供一种能够在收纳空间的温度上升时迅速恢复成目标值的冷冻装置。
附图说明
图1是表示比较例所涉及的冷冻装置的冷却部和控制系统的方框结构的关系的图。
图2是表示图1的冷却部中的热移动的示意图。
图3是本发明的第一实施方式所涉及的冷冻装置的主视图。
图4是本冷冻装置的右侧视图。
图5是表示本冷冻装置所具备的冷却部的一例的图。
图6是表示本冷冻装置所具备的控制系统的一例的图。
图7A是表示本冷冻装置的库内温度控制(第一例)的一部分的流程图。
图7B是表示本冷冻装置的库内温度控制(第一例)的剩余部分的流程图。
图8是表示本冷冻装置中的库内温度的经时变化的图表、和表示第一压缩机以及第二压缩机的旋转速度的转变的图。
图9是表示本冷冻装置的冷却部和控制系统的方框结构的关系的图。
图10A是表示本冷冻装置的库内温度控制(第二例)的一部分的流程图。
图10B是表示本冷冻装置的库内温度控制(第二例)的剩余部分的流程图。
图11A是表示本冷冻装置的库内温度控制(第三例)的一部分的流程图。
图11B是表示本冷冻装置的库内温度控制(第三例)的剩余部分的流程图。
图12是例示执行库内温度控制(第三例)时的第一压缩机、第二压缩机的旋转速度的变化的图。
图13A是表示本冷冻装置的库内温度控制(第四例)的一部分的流程图。
图13B是表示本冷冻装置的库内温度控制(第四例)的剩余部分的流程图。
图14A是表示本冷冻装置的库内温度控制(第五例)的一部分的流程图。
图14B是表示本冷冻装置的库内温度控制(第五例)的剩余部分的流程图。
图15是表示周围温度和库内温度的每个组合的最佳系数的图。
具体实施方式
《1.技术课题的详细情况》
在说明本发明的冷冻装置1之前，对比较例所涉及的冷冻装置10中的库内温度控制的技术课题进行详细说明。
《1-1.比较例所涉及的冷冻装置10的大致结构》
在图1中，比较例所涉及的冷冻装置10具备冷却部15。冷却部15包括第一冷却部16H和第二冷却部17L。
在第一冷却部16H中，第一压缩机161H压缩第一冷媒，排出高温高压的气体冷媒。第一前级冷凝器162H以及第一后级冷凝器163H将第一压缩机161H的排出冷媒冷却并排出。在此，在两个冷凝器162H、163H的附近配置有风扇167H。利用风扇167H作用下的空气流来促进通过两个冷凝器162H、163H的第一冷媒的冷却。第一膨胀器164H将第一后级冷凝器163H的排出冷媒减压并排出。第一蒸发器165H使第一膨胀器164H的排出冷媒蒸发并排出。
在第二冷却部17L中，第二压缩机171L压缩沸点比第一冷媒低的第二冷媒，排出高温高压的气体冷媒。两个冷凝器172L、173L使第二压缩机171L的排出冷媒冷凝并排出。第二后级冷凝器173L同第一蒸发器165H一起构成级联冷凝器18，通过第一蒸发器165H中的第一冷媒的吸热作用来冷却第二后级冷凝器173L的通过冷媒，将中温高压的冷媒排出。第二膨胀器174L将第二后级冷凝器173L的排出冷媒减压并排出。第二蒸发器175L使第二膨胀器174L的排出冷媒蒸发并排出。
第二蒸发器175L被粘贴在对收纳空间S进行定义的内装体的外周面上。由于该第二蒸发器175L中第二冷媒进行蒸发时的吸热作用，收纳空间S的热移动至第二蒸发器175L，由此，收纳空间S内的冷却对象物被冷却。
冷却部15至少具备检测收纳空间S内的温度的第一温度传感器Se11、和检测级联冷凝器18内的温度的第二温度传感器Se12。
在冷冻装置10中，第一控制部192H同第二温度传感器Se12一起构成第一反馈系统，基于第二温度传感器Se12检测出的温度和级联冷凝器18的目标温度之间的偏差来控制第一压缩机161H的旋转速度。此外，第二控制部202L同第一温度传感器Se11一起构成第二反馈系统，基于第一温度传感器Se11检测出的温度和收纳空间S内的目标温度的偏差来控制第二压缩机171L的旋转速度。
《1-2.比较例所涉及的库内温度控制的问题点》
例如，有时会打开门等而将暖负载投入到被冷却至目标温度(约-80℃)的收纳空间S。在这种情况下，在比较例的库内温度控制中，存在很难使收纳空间S内的温度快速恢复成目标温度这样的第一问题点。除第一问题点以外，在比较例所涉及的库内温度控制中，还存在第一压缩机和第二压缩机的各旋转速度不必要地进行增减，从而浪费能量这样的第二问题点。以下，参照图1、图2，对两个问题点进行详细说明。
在图2中，当向-80℃左右的收纳空间S投入暖负载时，热量Q1会作为对第二反馈系统的外部干扰而进入。为了使收纳空间S内的温度恢复成目标温度，第二控制部202L使第二压缩机171L的旋转速度增加，由此，使从第二压缩机171L往级联冷凝器18去的第二冷媒的流量增大。但是，在热量Q1被第二冷媒吸收后，吸收了热量Q1的第二冷媒向级联冷凝器18移动需要花费时间。换言之，从第二压缩机171L中的旋转速度的增加起经过规定的迟延时间后，会在级联冷凝器18产生热量Q2。在热量Q2中，除外部干扰带来的热量Q1以外，还包括第二压缩机171L的工作的一部分W1。
当上述外部干扰作为级联冷凝器18的温度上升被传递至第一反馈系统时，第一控制部192H使第一压缩机161H的旋转速度增加。由此，在第一压缩机161H以及第一前级冷凝器162H之间流动的第一冷媒的流量增大，热量Q3就从两个冷凝器162H、163H放出到冷冻装置10的外部。在此，在热量Q3中，除热量Q2(＝Q1+W1)以外，还包括第一压缩机161H的工作的一部分W2。如上所述，到外部干扰带来的热量Q1被放出到冷冻装置10的外部为止需要花费时间。
此外，由上述可知：级联冷凝器18的温度并不立即追随第二压缩机171L的旋转速度的增减。因此，第一温度传感器Se11的检测温度和目标温度之间的偏差实质上为零，即便第二控制部202L使第二压缩机171L的旋转速度返回原状，收纳空间S内的温度也会在一段时间内持续下降。进而，在两个冷凝器172L、173L中也会在一段时间内流动高温高压的第二冷媒，因此，为了降低级联冷凝器18的温度，也使第一压缩机161H在第一控制部192H的控制下旋转。这样，在比较例中，会发生第一反馈系统和第二反馈系统之间的热传递的延迟、干扰等，因此一旦收纳空间S的温度上升，到恢复成目标温度为止就需要花费时间。
进而，由于收纳空间S内的温度恢复成目标温度需要花费时间，因此会使两个压缩机161H、171L的旋转速度不必要地进行增减。其结果是，在比较例所涉及的库内温度控制中会浪费能量。
鉴于上述问题点，在本实施方式中，目的在于提供一种能够使收纳空间S内的温度迅速恢复并抑制浪费能量的冷冻装置1。
《2.实施方式》
以下，参照图3以后的图，对各实施方式所涉及的冷冻装置1进行详细说明。
《2-1.定义》
在图3、图4中，X轴表示冷冻装置1的横向(更具体地说，在用户正对冷冻装置1时从右侧往左侧去的方向)。Y轴表示冷冻装置1的前后方向(更具体地说，在上述正对时从进深侧(背面侧)往近前侧(前面侧)去的方向)。此外，Z轴表示冷冻装置1的上下方向(更具体地说，从冷冻装置1的下侧往上侧去的方向)。
《2-2.冷冻装置1的外观》
如图3、图4所示，冷冻装置1大致具备隔热筐体2、隔热门3和机械室4。
隔热筐体2大致包括外装体21、内装体22和发泡隔热材料23。外装体21以及内装体22例如是金属制，在前面侧开口。外装体21对隔热筐体2的外形进行定义。内装体22设置在外装体21的内侧，对用于收纳冷却对象物的空间(以下，称为收纳空间)S进行定义。收纳空间S也在前面侧开口。发泡隔热材料23由合成树脂发泡体或者真空隔热材料等构成，设置在外装体21和内装体22之间。另外，在图3、图4中，用虚线、单点划线表示如发泡隔热材料23那样不能从外部辨认的结构。
另外，优选的是，例如树脂制的内门24开关自如地安装在内装体22的前面侧。内门24在关闭时将收纳空间S的开口堵塞。相对于此，当内门24打开时，用户能够访问收纳空间S。利用该内门24可提高收纳空间S内的隔热效果。
隔热门3例如包括金属制的内装体31以及外装体32和填充于内装体31以及外装体32之间的空间的发泡隔热材料33。隔热门3通过用户操作而围绕两个铰链34的旋转中心轴旋转，从而进行开关。隔热门3在关闭时将隔热筐体2的开口堵塞。相对于此，在打开了隔热门3时，用户能够开关前述的内门24。
另外，在隔热门3设置有开关时用户抓握的手柄35。在手柄35优选设置锁定机构(省略图示)。锁定机构在隔热门3关闭的状态下锁定，或者解除锁定状态以使得能够打开隔热门3。
此外，在隔热门3的外装体32的前表面设置有控制面板36。控制面板36在内部具有控制电路基板9(参照图6)，并且还具有用户能够操作、视觉辨认的键盘36a和显示器36b。键盘36a是用于例如由用户设定收纳空间S的目标温度(即，库内温度的目标值SV)等的设备，显示器36b是显示当前的设定温度(库内温度的目标值SV)等各种信息的设备。
机械室4例如设置在隔热筐体2的下部。在机械室4存放有除后述的第二蒸发器75L(参照图5)以外的冷却部5。
《2-3.冷却部5的结构》
如图5所示，冷却部5具备第一冷却部6H和第二冷却部7L。
第一冷却部6H是所谓级联循环中的高温侧冷却部。在第一冷却部6H中，在第一流体回路66H将第一压缩机61H、第一前级冷凝器62H、第一后级冷凝器63H、第一膨胀器64H和第一蒸发器65H按照这样的顺序以流体连通的方式连接成环状，且在第一流体回路66H流动第一冷媒。
第一压缩机61H压缩被吸入的第一冷媒，排出高温高压的气体冷媒。
第一前级冷凝器62H以及第一后级冷凝器63H是使铜或者铝制的管材蜿蜒而形成的冷凝器，使从第一压缩机61H排出的第一冷媒冷却并冷凝，排出中温高压的冷媒。第一前级冷凝器62H除第一冷媒的冷却以外还可被用作防止冷冻装置1的各部分的结露用的热源。
在此，在机械室4中，在第一前级冷凝器62H以及第一后级冷凝器63H的附近配置风扇67H。风扇67H利用马达68H所产生的驱动力来旋转，将空气吹送到第一前级冷凝器62H以及第一后级冷凝器63H。由此，可促进从第一前级冷凝器62H以及第一后级冷凝器63H中流动的第一冷媒向周围空气散热。另外，在本实施方式中，在第一冷却部6H例示两个冷凝器62H、63H作为冷凝器。但是，冷凝器并不局限于两个，只要能够冷却第一冷媒，就可以是一个，也可以是三个以上。
第一膨胀器64H由膨胀阀或者毛细管等构成，使从第一后级冷凝器63H排出的中温高压的第一冷媒膨胀并减压，排出低温低压的第一冷媒。
第一蒸发器65H使从第一膨胀器64H排出的低温低压的第一冷媒蒸发(气化)并排出。第一蒸发器65H的排出冷媒通过第一流体回路66H而被吸入到第一压缩机61H。如上所述，第一冷媒在第一流体回路66H中循环。
此外，第一蒸发器65H构成后述的第二后级冷凝器73L和级联冷凝器8。具体地说，在级联冷凝器8中，第一蒸发器65H和第二后级冷凝器73L以可进行热交换的方式一体构成，通过第一蒸发器65H中第一冷媒蒸发时的吸热作用，对第二后级冷凝器73L的第二冷媒进行冷却。以上的级联冷凝器8例如由受液器、二重管以及板型热交换器中的任一个构成。
第二冷却部7L是所谓级联循环中的低温侧冷却部。在第二冷却部7L中，在第二流体回路76L将第二压缩机71L、第二前级冷凝器72L、第二后级冷凝器73L、第二膨胀器74L和第二蒸发器75L按照这样的顺序以流体连通的方式连接成环状，且在第二流体回路76L流动沸点比第一冷媒低的第二冷媒。
第二压缩机71L压缩被吸入的第二冷媒，排出高温高压的气体冷媒。
第二前级冷凝器72L具有与第一前级冷凝器同样的结构、功能，使第二压缩机71L的排出冷媒冷凝，排出中温高压的冷媒。另外，由于第二前级冷凝器72L在比级联冷凝器8更上游对第二冷媒辅助性地进行冷却，因此也可以没有。此外，可以存在两个以上的第二前级冷凝器72L。
如上所述，第二后级冷凝器73L同第一蒸发器65H一起构成级联冷凝器8，通过第一蒸发器65H中的第一冷媒的吸热作用，对第二前级冷凝器72L的排出冷媒进一步进行冷却，排出中温高压的冷媒。
第二膨胀器74L具有与第一膨胀器64H同样的结构、功能，使从第二后级冷凝器73L排出的中温高压的第二冷媒膨胀并减压，排出低温低压的第二冷媒。
第二蒸发器75L使从第二膨胀器74L排出的低温低压的第二冷媒蒸发(气化)并排出。第二蒸发器的排出冷媒通过第二流体回路76L而被吸入到第二压缩机71L。如上所述，第二冷媒在第二流体回路76L中循环。
在此，也参照图4。如图4中虚线所示，第二蒸发器75L粘贴在外装体21和内装体22之间的、内装体22的外周面。通过该第二蒸发器75L中第二冷媒蒸发时的吸热作用，来自收纳空间S的热向第二蒸发器75L移动，由此，收纳空间S内的冷却对象物被冷却。
《2-4.冷却部5的控制系统(硬件结构)》
在上述冷却部5的各种部位设置有压力传感器或者温度传感器。在本实施方式中重要的是图5、图6所示的第一温度传感器Se1、第二温度传感器Se2、第三温度传感器Se3、第四温度传感器Se4、第五温度传感器Se5以及第六温度传感器Se6。
第一温度传感器Se1是库内温度传感器的典型例子，设置在收纳空间S内，将收纳空间S的温度作为库内温度来检测，将表示库内温度的检测值PV的信号(以下，仅称为库内温度的检测值PV)向控制电路基板9输出。
第二温度传感器Se2是周围温度传感器的典型例子，设置在冷冻装置1的周围(风扇67H的通风口(省略图示)等)，对周围温度进行检测，将表示该检测值的信号(以下，仅称为周围温度的检测值ST)向控制电路基板9输出。另外，除此以外，为了第一后级冷凝器63H不受影响，也可以将第二温度传感器Se2安装在外装体21的表面(例如，控制面板36的内部或者表面)来检测周围温度。
第三温度传感器Se3是第二流体回路温度传感器的例子，在第二流体回路76L中，被安装在构成级联冷凝器8的第二后级冷凝器73L和第二膨胀器74L的中间位置。在这样的安装位置，第三温度传感器Se3对第二冷媒的温度进行检测，将表示第二冷媒温度的检测值的信号(以下，仅称为第二冷媒温度的检测值)向控制电路基板9输出。另外，在实施方式中，从容易安装的观点出发，设将第三温度传感器Se3在第二流体回路76L中安装成与第二后级冷凝器73L以及第二膨胀器74L的中间位置进行热耦合，这样来说明。更具体地说，在第二流体回路76L中，构成第二后级冷凝器73L以及第二膨胀器74L的中间位置的配管的周围例如被玻璃棉那样的隔热材料覆盖。因而，容易安装第三温度传感器Se3，并且，由于很难受到外部温度的影响，因此具有能够精度良好地检测第二冷媒的温度这样的优点。
第四温度传感器Se4是级联温度传感器的例子，例如，在第一流体回路66H中，被安装在第一蒸发器65H的冷媒入口侧或冷媒出口侧，对第一冷媒的温度进行检测，将表示第一冷媒温度的检测值的信号(以下，仅称为第一冷媒温度的检测值)向控制电路基板9输出。另外，在图5中示出将第四温度传感器Se4安装在冷媒入口侧的例子。
另外，第三温度传感器Se3以及第四温度传感器Se4除上述以外还可以安装在各种部位。下述例示其他的安装位置。
·第一流体回路66H中的、第一蒸发器65H的冷媒入口侧、冷媒出口侧或它们的中间位置
·第二流体回路76L中的、第二后级冷凝器73L的冷媒入口侧、冷媒出口侧或它们的中间位置
·第二流体回路76L中的、第二膨胀器74L的冷媒入口附近
为了隔热，通过用玻璃棉等覆盖第一流体回路66H、第二流体回路76L，从而第三温度传感器Se3以及第四温度传感器Se4能够精度良好地检测冷媒的温度。此外，由于用玻璃棉进行隔热，因此与用聚氨酯泡沫固定的情况相比较，也更容易进行第三温度传感器Se3以及第四温度传感器Se4的安装。
此外，第五温度传感器Se5以及第六温度传感器Se6被安装在第一压缩机61H以及第二压缩机71L的壳体表面，将表示与第一压缩机61H以及第二压缩机71L的温度相关的检测值的信号(以下，仅称为第一压缩机温度的检测值以及第二压缩机温度的检测值)向控制电路基板9输出。另外，也可以将第五温度传感器Se5以及第六温度传感器Se6安装在第一压缩机61H以及第二压缩机71L的壳体内部。
此外，在图1的控制面板36内置有控制电路基板9。如图6所示，在控制电路基板9至少安装有非易失性存储器91、控制部92和SRAM93。
非易失性存储器91例如由闪速存储器等构成，存放程序P。控制部92典型的是微型计算机，通过将SRAM93作为作业区域来执行程序P，从而控制冷冻装置1的各部分。在该控制中，在本实施方式中重要的是对第一压缩机61H以及第二压缩机71L的各旋转速度进行控制，以使得库内温度的检测值PV成为目标值SV。以下，将该控制称为库内温度控制。在本实施方式中，在后述的第2-5栏以后，对五种库内温度控制进行例示。另外，更具体地说，第一压缩机61H以及第二压缩机71L的各旋转速度是第一压缩机61H的内部所具备的第一马达611H的旋转速度以及第二压缩机71L的内部所具备的第二马达711L的旋转速度。
进一步具体地说明，为了使库内温度的检测值PV和目标温度之间的偏差e实质上为零，控制部92决定第一马达611H的旋转速度以及第二马达711L的旋转速度。然后，控制部92生成表示与第一马达611H的旋转速度以及第二马达711L的旋转速度相关的频率的第一控制信号CS1H以及第二控制信号CS2L。控制部92将如以上那样生成的第一控制信号CS1H以及第二控制信号CS2L向第一供电部612H以及第二供电部712L输出。
第一供电部612H以及第二供电部712L都是逆变器电路。第一供电部612H基于被输入的第一控制信号CS1H来改变三相交流电压的频率，并供给至第一马达611H。由此，第一马达611H以与第一控制信号CS1的频率成比例的旋转速度(即，由控制部92决定的旋转速度)进行旋转。第二供电部712L基于被输入的第二控制信号CS2L来改变三相交流电压的频率，并供给至第二马达711L。由此，第二马达711L以与第二控制信号CS2的频率成比例的旋转速度(即，由控制部92决定的旋转速度)进行旋转。
《2-5.库内温度控制(第一例)》
接下来，参照图7A、图7B，对库内温度控制的第一例进行说明。
通过投入主电源来起动控制部92等。首先，当从投入主电源起经过规定时间时(步骤S001)，为了使第一压缩机61H启动，控制部92生成表示与目标旋转速度A0对应的频率的第一控制信号CS1H。在此，为了使级联冷凝器8尽快降低至适当温度，目标旋转速度A0优选为尽可能大的旋转速度，但也可以根据负载、压缩机的能力而将比最大旋转速度低的旋转速度作为目标旋转速度A0。当该第一控制信号CS1H被供给至第一供电部612H时，第一马达611H(即，第一压缩机61H)启动(步骤S002)。
接下来，当从第一马达611H(第一压缩机61H)的启动起经过规定时间时(步骤S003)，控制部92从第四温度传感器Se4取得第一冷媒温度的检测值(步骤S004)，然后，判断所取得的第一冷媒温度的检测值是否成为预先设定的第一目标温度以下(步骤S005)。若在该步骤中判断为“否”，则控制部92再次执行步骤S004。
相对于此，若在步骤S005中判断为“是”，则控制部92视为级联冷凝器8降低至适当温度，第一冷却部6H能够适当地对在第二后级冷凝器73L通过的第二冷媒进行冷却。因此，为了使第二压缩机71L启动，控制部92生成表示与目标旋转速度B0对应的频率的第二控制信号CS2L。在此，为了使库内温度尽快成为目标温度，目标旋转速度B0被适宜地选择为适当值。当该第二控制信号CS2L被供给至第二供电部712L时，第二马达711L(即，第二压缩机71L)启动(步骤S006)。
然而，在本冷冻装置1中，为了设定库内温度的目标值SV而具备键盘36a。当用户对键盘36a进行操作时，控制部92与图7A、图7B的处理并行地从键盘36取得由用户设定的库内温度的目标值SV，并写入到非易失性存储器91等中预定的存储区域。
控制部92在步骤S006之后，从非易失性存储器91等取得库内温度的目标值SV，并且从第一温度传感器Se1取得库内温度的检测值PV。然后，控制部92将库内温度的目标值SV和规定温度相加来求取作为温度基准值的一例的第一基准值Vref1(图7B的步骤S007)。步骤S007中的规定温度为正的值，例如选择为+4℃左右。
接下来，控制部92判断库内温度的检测值PV是否为在步骤S007中求取到的第一基准值Vref1以下(步骤S008)。若在该步骤中判断为“是”，则控制部92基于库内温度的目标值SV和检测值PV来进行反馈控制。具体地说，控制部92首先求取库内温度的检测值PV和目标值SV之间的偏差e(步骤S009)。接下来，控制部92为了使偏差e接近零而进行PI控制(Proportional-Integral Control)，算出第二压缩机71L的目标旋转速度B。其中，由于在第二马达711L设定最高旋转速度Bmax，因此目标旋转速度B的上限值被设为最高旋转速度Bmax(步骤S010)。
另外，在本实施方式中，通过作为优选方式的PI控制来算出目标旋转速度B。其理由如下所述。仅在P控制(比例控制)中，偏差e有时会因外部空气温度而长时间持续残留。为了在短时间内消除该残留偏差e，而执行向P控制施加使用了偏差e的积分值的积分控制(I控制)的PI控制。
此外，由于在上述PI控制中使用积分值，因此存在到使库内温度的检测值PV成为目标值SV为止需要花费时间等问题点。为了消除该问题点，控制部92优选执行向上述PI控制施加使用了偏差e的时间变化的微分控制(D控制)的PID控制(Proportional-Integral-Derivative Control)。
然而，如第1-2栏(参照图2)中说明的那样，当热量Q1作为外部干扰进入到反馈系统时，在级联冷凝器8产生热量Q2(＝Q1+W1)，并在第一冷却部6H的两个冷凝器62H、63H产生热量Q3(＝Q1+W1+W2)。热量Q2、Q3由热量Q1来决定。因此，如果基于外部干扰带来的热量Q1(即偏差e)来决定第二压缩机71L的目标旋转速度B，则为了使库内温度恢复成目标值SV，能够通过本冷冻装置1的设计开发阶段中的实验等来预先求取以什么样的目标旋转速度A使第一压缩机61H工作才好。本件发明者的实验、研究探讨的结果是，明确了：目标旋转速度A、B彼此处于规定的对应关系。更具体地说，明确了：在目标旋转速度A、B之间有正相关的关系(即，如果A、B中的一方变大则另一方也变大这样的关系)成立。本件发明者发现：作为具体实施方式，如果目标旋转速度A是相对于目标旋转速度B乘以规定的系数k(k为0.25以上且4.00以下)(即，如果目标旋转速度A与目标旋转速度B处于比例关系)，则能够最高效地使第一冷却部6H和第二冷却部7L运转。
考虑上述，在步骤S010之后，控制部92将在步骤S010中决定的目标旋转速度B乘以规定的系数k，算出与目标旋转速度B处于比例关系的目标旋转速度A(步骤S011)。
接下来，控制部92判断步骤S011中算出的目标旋转速度A是否超过第一马达611H的最高旋转速度Amax(步骤S012)。若在该步骤中判断为“是”，控制部92将最高旋转速度Amax设定为目标旋转速度A(步骤S013)。
在步骤S013之后或在步骤S012中判断为“否”的情况下，控制部92判断到步骤S013为止求取出的目标旋转速度A、B中的任一个是否低于马达611H、711L的最低旋转速度Amin、Bmin(步骤S014A、S014B)。若步骤S014A、S014B中的任一方判断为“是”，则不能使马达611H、711L中的一方适当地运转，其结果是，认为不能使库内温度恢复成目标值SV，控制部92为了使两个马达611H、711L暂时停止而生成第一控制信号CS1H以及第二控制信号CS2L。当该控制信号CS1H、CS2L被供给至供电部612H、712L时，马达611H、711L停止(步骤S015)。
接下来，控制部92从第一温度传感器Se1取得库内温度的检测值PV(图7A的步骤S016)，然后，判断步骤S016中取得的库内温度的检测值PV是否超过目标值SV(步骤S017)。步骤S016、S017被重复，直至在步骤S017中判断为“是”。若在步骤S017中判断为“是”，则控制部92以与步骤S002同样的方法，为了以目标旋转速度A0使第一马达611H工作而使其启动(步骤S018)。然后，控制部92再次执行步骤S004。
再次参照图7B的步骤S014A、S014B。若在两个步骤中判断为“否”，则控制部92生成用于以目标旋转速度A、B使两个马达611H、711L工作的第一控制信号CS1H以及第二控制信号CS2L。当该控制信号CS1H、CS2L被供给至供电部612H、712L时，马达611H、711L很快以目标旋转速度A、B进行工作(步骤S019)。此外，在该步骤中，控制部92优选根据目标旋转速度A或者目标旋转速度B来变更风扇67H用的马达68H的旋转速度。例如，如果目标旋转速度A小于2500min-1，则将马达68H的旋转速度设为相对低的速度，如果目标旋转速度A为3000min-1以上，则将马达68H的旋转速度设为相对高的速度。由此，能够高效地对在两个冷凝器62H、63H内通过的第一冷媒进行冷却。然后，控制部92执行步骤S020。
接下来，控制部92从第一温度传感器Se1取得库内温度的检测值PV并更新检测值PV(步骤S020)，然后，再次执行步骤S008。
此外，在步骤S008中判断为“否”的情况下，由于库内温度的检测值PV和目标值SV的偏差e仍然很大，因此控制部92生成用于以最高旋转速度Amax、Bmax使第一马达611H以及第二马达711L工作的第一控制信号CS1H以及第二控制信号CS2L。当该第一控制信号CS1H以及第二控制信号CS2L被供给至第一供电部612H以及第二供电部712L时，第一马达611H以及第二马达711L很快以最高旋转速度Amax、Bmax进行工作(步骤S021)。接下来，控制部92在执行步骤S020之后，再次执行步骤S008。
《2-6.库内温度控制(第一例)的作用、效果》
如上所述，根据本库内温度控制(第一例)，在库内温度的检测值PV超过第一基准值Vref1的期间(即，在步骤S008中判断为“否”的期间)，控制部92以最高旋转速度Amax、Bmax使两个压缩机61H、71L进行运转(图7B的步骤S021)。因此，即便设打开内门24等而使收纳空间S内的温度上升，也能够使库内温度迅速达到比库内温度的目标值SV高少许的温度(第一基准值Vref1)(参照图8的时刻t1到时刻t2的期间)。
此外，当库内温度的检测值PV达到第一基准值Vref1后，控制部92决定目标旋转速度A、B(图7B的步骤S010、S011)，原则上(基本上)使两个压缩机61H、71L以目标旋转速度A、B进行运转(步骤S019)。此时，虽然通过基于库内温度的检测值PV和目标值SV的偏差e的PI控制来决定目标旋转速度B，但是目标旋转速度A被决定为与通过PI控制决定的目标旋转速度B对应的值。在本实施方式中，将目标旋转速度B乘以规定的系数k来算出目标旋转速度A。
通过以上那样的库内温度控制来除去偏差e，库内温度恢复成目标值SV。在该库内温度控制中，在库内温度的检测值PV达到第一基准值Vref1后，如图9所示，由单一的反馈系统来决定目标旋转速度A、B。特别是，关于目标旋转速度A，与级联冷凝器8的温度没有关系，是基于通过PI控制算出的目标旋转速度B来决定。由此，由于可使第一压缩机61H不会受到如在第1-2栏中说明的那样的热传递的延迟、干扰带来的影响地进行运转，因此能够抑制库内温度的检测值PV与目标值SV相比降得过低(参照图8的时刻t2以后)。由此，压缩机61H、71L能够高效地运转，因此根据本冷冻装置1，能够抑制能量浪费。
除上述以外，压缩机61H、71L的旋转速度在库内温度的检测值PV未达到第一基准值Vref1的期间(参照图8的时刻t1～t2)被设定为最高旋转速度Amax、Bmax，在达到后(参照图8的时刻t2以后)，被变更为由单一的反馈系统决定的目标旋转速度A、B，从而使两个压缩机6H、7L不会受到如在第1-2栏中说明的那样的热传递的延迟、干扰带来的影响地进行运转。由此，能够提供一种即便收纳空间S内的温度上升也能够迅速恢复成目标值SV的冷冻装置1。
《2-7.库内温度控制(第一例)的作用、效果(其他)》
此外，根据本库内温度控制，在刚投入电源后，仅使第一冷却部6H运转，因此能够防止第二冷却部7L以高负载状态进行运转。
《2-8.库内温度控制(第一例)的附记》
另外，在上述库内温度控制(第一例)的说明中，通过将目标旋转速度B乘以系数k来算出目标旋转速度A。但是，并不局限于此，在非易失性存储器91中预先存放有记述了目标旋转速度A、B的对应关系(正相关的关系)(即，对每个目标旋转速度B来说适当的目标旋转速度A)的表格的情况下，控制部92也可以在步骤S011中从表格中读取与在步骤S010中获得的目标旋转速度B对应的目标旋转速度A，从而决定目标旋转速度A。
另外，第2-8栏的记载事项在后述的库内温度控制(第二例～第五例)中也同样适用。
《2-9.库内温度控制(第二例)》
接下来，参照图10A、图10B，对库内温度控制的第二例进行说明。在此，图10A、图10B与图7A、图7B相比较在取代步骤S004～S006而包括步骤S101～S105这点上是不同的。除此以外，在两流程图之间没有不同点。因此，在图10A、图10B中，对与图7A、图7B所示的步骤相当的步骤赋予相同的步骤编号，避免各自的详细说明。
控制部92在图10A的步骤S003之后以与前述步骤S006相同的要领使第二马达711L启动(步骤S101)，以使得第二马达711L(即，第二压缩机71L)以目标旋转速度B0进行旋转。
另外，从图10A的步骤S003中的第一压缩机61H的启动起经过规定时间的时间(迟延时间)，即，从第一压缩机61H启动起到在步骤S101中使第二压缩机71L启动为止的时间可以根据第二冷媒温度、从使第二压缩机71L停止起经过的时间来决定。
具体地说，如果作为第二冷媒温度，根据由第三温度传感器Se3取得的检测值，例如该值为-20℃以下，并且从第二压缩机71L停止起处于两个小时以内，则迟延时间就会被缩短。具体地说，只要迟延时间被设定为例如一分钟等即可。
另一方面，如果由第三温度传感器Se3取得的值超过-20℃，并且从使第二压缩机71L停止起经过超过了两个小时的时间，则迟延时间就会被延长。具体地说，只要迟延时间被设定为例如八分钟等即可。
换句话说，在第二冷媒温度是比规定值低的温度，或者从第二压缩机71L停止起未经过比规定的时间长的时间的情况下，可以在步骤S101中缩短到使第二压缩机71L启动为止的时间。
通过这样，虽然第二冷媒温度是比规定值低的温度，从第二压缩机71L停止起未经过长的时间，也不会过度延长从第一压缩机61H启动起到使第二压缩机71L启动为止的时间，从而能够更高效地进行库内温度控制。
接下来，控制部92从第三温度传感器Se3取得第二冷媒温度的检测值(步骤S102)，并判断所取得的第二冷媒温度的检测值是否成为预先设定的第二目标温度以下(步骤S103)。若在该步骤中判断为“是”，则控制部92执行图10B的步骤S007以后的步骤(前述)。
相对于此，若在步骤S103中判断为“否”，则控制部92为了使第二冷却部7L侧的高负载状态下的运转停止，而使第二压缩机71L的运转停止恒定时间后再次启动(步骤S104、S105)。然后，控制部92为了再次确认第二冷媒温度而再次执行步骤S102。
《2-10.库内温度控制(第二例)的作用、效果》
在以上的库内温度控制(第二例)中，与库内温度控制(第一例)同样，两个压缩机61H、71L的旋转速度被控制，因此可起到在第2-6栏中说明的作用、效果。进而，通过步骤S101～S105，能够防止在刚投入电源后第二冷却部7L以高负载状态进行运转。打开本冷冻装置1的运转中的隔热门3、内门24、或者投入暖的冷却对象物而带来的热量按照顺序从第二冷却部7L向第一冷却部6H传递。因此，通过如库内温度控制(第二例)那样检测第二冷媒的温度，能够比第一冷媒的温度变动更快地探测到上述热量变动状况。因而，能够更快且精度良好地进行库内温度控制。
《2-11.库内温度控制(第二例)的附记》
另外，在上述库内温度控制(第二例)的说明中，说明了在步骤S104、S105中，控制部92在使第二压缩机71L停止恒定时间后再次启动。但是，只要在步骤S002中设定的第一压缩机61H的目标旋转速度A0为最高旋转速度Amax以下，则控制部92就可以取代步骤S104、S105而将第一压缩机61H的旋转速度设为比在步骤S002中设定的目标旋转速度A0高的速度。由此，能够抑制在刚投入电源后第二冷却部7L成为高负载状态。
此外，控制部92可以在图10A的步骤S101中使第二压缩机71L启动并在步骤S102中从第三温度传感器Se3取得第二冷媒温度的检测值后，从使第二压缩机71L启动起经过了规定时间后，根据第二冷媒温度来停止第二压缩机71L。
例如，可以在从使第二压缩机71L启动起作为规定时间经过30秒，并且作为第二冷媒温度，根据由第三温度传感器Se3取得的检测值，例如该值为-10℃以上的情况下，停止第二压缩机71L。
通过这样，由于在第二冷媒温度比规定的温度高的状态下，不使第二压缩机71L工作，因此能够抑制在刚投入电源后第二冷却部7L成为高负载状态。
此外，在这种情况下，从使第二压缩机71L启动起的规定的时间可以根据条件来变更。
这种情况下的条件指，在第二冷媒温度比规定值高且第二冷媒温度正在下降的情况下，可以将从使第二压缩机71L启动起的规定的时间设定得比除此以外的情况都长。
更具体地说，例如，在第二冷媒温度比-10℃高且第二冷媒温度正在下降的情况下，可以将从使第二压缩机71L启动起的规定的时间设为120秒。
这样，通过根据条件来变更从使第二压缩机71L启动起到第二压缩机71L停止为止的规定的时间，能够更高效地进行库内温度控制。
在通过上述工序第二冷媒被停止后经过规定的时间(第一规定时间)，并且确认了第二冷媒的温度比规定值低的情况下，或者在经过了比前述第一规定时间长的规定的最大规定时间的情况下，使第二压缩机71L再次启动。
具体地说，例如，可以在第二冷媒被停止后作为第一规定时间经过四分钟，并且确认了第二冷媒的温度为-34℃以下的情况下，或者在第二冷媒被停止后作为最大规定时间经过了十五分钟的情况下，使第二压缩机71L再次启动。
此外，控制部92可以在步骤S101中使第二压缩机71L启动后，在经过规定的时间后，根据外部气温仅在规定的时间暂时提高第一压缩机61H的转速。例如，在通过第二温度传感器Se2检测出的周围温度为32℃以上的情况下，可以将第一压缩机61H的旋转速度从3600rpm(目标旋转速度A0的一例)提高为4000rpm。换句话说，在外部气温比规定值高的情况下，可以使第一压缩机61H的转速暂时比目标旋转速度A0高。
更具体地说，在步骤S101中使第二压缩机71L启动后，例如，在经过20秒后提高第一压缩机61H的转速。而且，在提高了转速的状态下使第一压缩机61H运转后，在第二冷媒温度中检测出高温峰值，并且第二冷媒温度成为规定值以下的情况下，使第一压缩机61H的旋转速度返回至目标旋转速度A0。例如，在第二冷媒温度成为-30℃以下的情况下，可以使第一压缩机61H的旋转速度返回至目标旋转速度A0。
换句话说，在外部气温比规定值高的情况下，在使第二压缩机71L启动后，在经过规定的时间后，暂时提高第一压缩机61H的转速，在提高了转速的状态下，在使第一压缩机61H运转后，可以根据第二冷媒温度使第一压缩机61H的旋转速度返回至目标旋转速度A0。
通过这样，在外部气温过高的状态下，能够提高第一压缩机61H的旋转速度来提高第一冷却部6H的性能，因此能够抑制在刚投入电源后第二冷却部7L成为高负载状态。
《2-12.库内温度控制(第三例)》
接下来，参照图11A、图11B，对库内温度控制的第三例进行说明。
在投入电源后，控制部92首先从非易失性存储器91等取得库内温度的目标值SV，并且从第一温度传感器Se1取得库内温度的检测值PV(图11A的步骤S201)。接下来，控制部92求取所取得的检测值PV和目标值SV的偏差e，并存放于SRAM93等(步骤S202)。
接下来，控制部92判断当前的偏差e是否为预先设定的第二基准值Vref2以上(步骤S203)。第二基准值Vref2是第二偏差基准值的一例，也是用于使两个压缩机61H、71L启动的基准温度，例如选择为5℃左右。若在该步骤中判断为“否”，则控制部92再次执行步骤S201。
相对于此，若在步骤S203中判断为“是”，则控制部92生成控制信号CS1H、CS2L并供给至供电部612H、712L，以使得两个马达611H、711L(即，两个压缩机61H、71L)以目标旋转速度A0、B0进行运转。由此，控制部92同时使两个马达611H、711L启动(步骤S204)。此时，适宜地适当设定目标旋转速度A0、B0，以使得级联冷凝器8等尽快达到适当温度。
接下来，控制部92从第三温度传感器Se3取得第二冷媒温度的检测值(步骤S205)，判断所取得的第二冷媒温度的检测值是否成为预先设定的第二目标温度以下(步骤S206)。
若在步骤S206中判断为“否”，则控制部92认为第二冷却部7L成为高负载运转，在使第二压缩机71L停止规定时间后，再次启动(步骤S207、S208)。然后，控制部92为了再次确认第二冷媒温度而再次执行步骤S205。
相对于此，若在步骤S206中判断为“是”，则控制部92从第一温度传感器Se1取得库内温度的检测值PV，并且取得存放在非易失性存储器91等中的目标值SV(图11B的步骤S209)。接下来，控制部92在求取出在步骤S209中取得的检测值PV和目标值SV的偏差e后，将该偏差e与规定温度相加来求取作为第一偏差基准值的一例的第三基准值Vref3(步骤S210)。步骤S210中的规定温度为正的值，例如选择为+4℃左右。
接下来，控制部92判断当前的偏差e是否为在步骤S210中求取出的第三基准值Vref3以下(步骤S211)。
在步骤S211中判断为“否”的情况下，控制部92以与前述的步骤S021相同的要领使第一马达611H以及第二马达711L以最高旋转速度Amax、Bmax进行工作(步骤S212)。
接下来，控制部92从第一温度传感器Se1取得库内温度的检测值PV，在根据所取得的检测值PV和目标值SV来求取偏差e并更新后(步骤S213)，再次执行步骤S211。
相对于此，若在步骤S211中判断为“是”，则控制部92以与前述的步骤S010、S011相同的要领来算出第二压缩机71L的目标旋转速度B，然后，算出与目标旋转速度B处于对应关系的目标旋转速度A(步骤S214、S215)。
接下来，控制部92遵循与前述的步骤S012、S013相同的要领，如果算出的目标旋转速度A超过最高旋转速度Amax，就将目标旋转速度A设为最高旋转速度Amax(步骤S216、S217)。在步骤S216中判断为“否”的情况下，或者，在步骤S217的下一步骤，控制部92以与步骤S014A、S014B相同的要领，判断求取出的目标旋转速度A是否小于最低旋转速度Amin，求取出的目标旋转速度B是否小于最低旋转速度Bin(步骤S218A、S218B)。若在步骤S218A、S218B中的任一方中判断为“是”，则以与步骤S015相同的要领，使马达611H、711L停止(步骤S219)。然后，控制部92再次执行图11A的步骤S201。
相对于此，若在图11B的步骤S218A、S218B中判断为“否”，则控制部92以与前述的步骤S019相同的要领，使马达611H、711L以目标旋转速度A、B运转(步骤S220)。此外，在该步骤中，优选控制部92以与前述的步骤S019相同的要领，根据目标旋转速度A来变更风扇67H用的马达68H的旋转速度。然后，控制部92执行步骤S213。
《2-13.库内温度控制(第三例)的具体例》
接下来，参照图12，说明在规定条件下执行上述库内温度控制(第三例)时的第一压缩机61H、第二压缩机71L的旋转速度的变化的一例。
在收纳空间S未被完全冷却的状态下投入电源时，设库内温度的检测值PV为20℃，库内温度的目标值SV为-80℃。此时的偏差e为100℃。
此外，若将第二基准值Vref2设为5℃，则在步骤S203中判断为当前的偏差e(100℃)为第二基准值Vref2以上，在步骤S204中，为了两个压缩机61H、71L以目标旋转速度A0、B0进行运转而使两个压缩机61H、71L启动。由此，第一冷媒以及第二冷媒在第一流体回路66H、第二流体回路76L内开始循环。
若在步骤S206中判断为第二冷媒温度比第二目标温度高，则在步骤S207、S208中，如上所述，使第二压缩机71L停止规定时间的期间后再次启动。除此以外，也可以使第二压缩机71L仅在规定时间的期间以低的旋转速度进行运转。
若在步骤S206中判断为第二冷媒温度为第二目标温度以下，则到步骤S211中判断为“是”为止，如图8的时刻t1～t2所示，使两个压缩机61H、71L以最高旋转速度Amax、Bmax运转。若在步骤S211中判断为“是”，则通过步骤S214以后所示的PI控制，算出第二压缩机71L的目标旋转速度B，并且通过将目标旋转速度B乘以系数k也算出目标旋转速度A。
在判断为所算出的目标旋转速度A超过最高旋转速度Amax的情况下，通过步骤S216、S217的处理，目标旋转速度A如图12的连接(4)、(5)的虚线线段所示被抑制为最高旋转速度Amax(例如4500min-1)。
认为在算出的目标旋转速度A、B中的任一个低于最低旋转速度Amin、Bmin(例如，1500min-1)的情况下，以小于该最低旋转速度Amin、Bmin的速度使两个压缩机61H、71L运转也不能使冷冻装置1适当地运转，由此通过步骤S218A、S218B以及S219的处理，如图12的连接(1)、(2)的实线线段所示，不管通过PI控制算出什么样的旋转速度B，都使两个压缩机61H、71L的运转停止。
如果算出的目标旋转速度A、B为最低旋转速度Amin、Bmin以上，则使第一压缩机61H如图12的连接(3)、(4)的虚线线段所示以目标旋转速度A(＝k×B)运转，使第二压缩机71L如图12的连接(6)、(5)的实线直线所示以目标旋转速度B运转。另外，在图12中例示k为1.2的情况。
通过周期性地重复以上步骤S214～S218B、S220以及S213，从而库内温度的检测值PV就会与目标值SV实质上相等(参照图8的时刻t2以后)。
《2-14.库内温度控制(第三例)的作用、效果》
在以上的库内温度控制(第三例)中，也与库内温度控制(第一例)同样，由于两个压缩机61H、71L的旋转速度被控制，因此可起到在第2-6栏中说明的作用、效果。进而，通过步骤S205～S208，能够防止在刚投入电源后第二冷却部7L以高负载状态进行运转。
《2-15.库内温度控制(第三例)的附记》
上述，在图11A的步骤S205、S206中，从第三温度传感器Se3取得第二冷媒温度的检测值，并判断所取得的第二冷媒温度是否为第二目标温度以下。但是，并不局限于此，如图11A的步骤S205、S206的括号内所记载的那样，也可以从第四温度传感器Se4取得第一冷媒温度的检测值，判断所取得的第一冷媒温度是否为第一目标温度以下。由此，也能够判断第二冷却部7L是否成为高负载运转。
此外，上述中，在图11B的步骤S219中，使两个压缩机61H、71L停止。但是，并不局限于此，也可以仅使第二压缩机71L停止而使第一压缩机61H以最低旋转速度Amin运转。总之，只要使第一压缩机61H以比到此为止低的速度进行运转即可。
此外，上述中，在图11B的步骤S215中，通过将目标旋转速度B乘以系数k从而算出目标旋转速度A。但是，并不局限于此，也可以通过A＝k×B+c来算出目标旋转速度A。在这种情况下，目标旋转速度A(＝k×B+c)如图12的连接(7)、(8)的虚线线段所示，有时会超过通过PI控制的运算获得的目标旋转速度B(用连接(6)、(5)的实线线段表示)，有时又会低于通过PI控制的运算获得的目标旋转速度B。
此外，如果本冷冻装置1为正常，则控制部92至多反复几次图11A的步骤S205～S208的循环，第二冷媒温度就会成为第二目标温度以下，从而从步骤S206转移至步骤S209。利用该特性，如果该循环的执行次数成为规定次数以上，就认为在冷冻装置1产生了异常，控制部92可以将表示该意思的消息信息显示于显示器36b。
另外，本2-15栏的记载事项在后述的库内温度控制(第四例、第五例)，进而在前述的库内温度控制(第一例、第二例)中也同样适用。
《2-16.库内温度控制(第四例)》
接下来，参照图13A、图13B，对库内温度控制的第四例进行说明。
图13A、图13B与图11A、图11B相比较在取代步骤S204～S208而包括步骤S301～S304这点上是不同的。除此以外，在两流程图之间没有不同点。因此，在图13A、图13B中，对与图11A、图11B所示的步骤相当的步骤赋予相同的步骤编号，避免各自的详细说明。
若在步骤S203中判断为“是”，则控制部92为了使第一压缩机61H以预先设定的目标旋转速度A0进行运转，而生成第一控制信号CS1H并供给至第一供电部612H。此时，为了使级联冷凝器8尽快成为目标温度，目标旋转速度A0例如选择为4000min-1。此外，控制部92按照预先设定的加速序列生成第一控制信号CS1H，以使得第一马达611H的旋转速度提高至目标旋转速度A0(步骤S301)。
另外，第一压缩机61H的实际的旋转速度由作为逆变器电路的第一供电部612H检测，并向控制部92输出，期望控制部92在参照实际的旋转速度的同时输出第一控制信号CS1H。但是，控制部92不必一定要基于实际的旋转速度生成第一控制信号CS1H，如果没有第一压缩机61H的旋转异常信号等，则可以如规定的加速序列那样将第一压缩机61H的旋转速度调整为目标旋转速度A0。
当第一压缩机61H的旋转速度达到目标旋转速度A1(A1为满足A1≤A0的数)时(即，当经过规定时间时)(步骤S302)，接下来，控制部92为了使第二压缩机71L以预先设定的目标旋转速度B0运转，而按照预先设定的加速序列来生成第二控制信号CS2L并供给至第二供电部712L。在此，目标旋转速度B0例如被设定为2000min-1，以使得级联冷凝器8尽快成为适当温度(步骤S303)。
当第二压缩机71L的旋转速度达到目标旋转速度B0时(即，当经过规定时间时)(步骤S304)，控制部92执行图13B的步骤S209以后的步骤(前述)。
《2-17.库内温度控制(第四例)的作用、效果》
在以上的库内温度控制(第四例)中，与库内温度控制(第一例)同样，两个压缩机61H、71L的旋转速度被控制，因此可起到在第2-6栏中说明的作用、效果。进而，通过步骤S301～S304，能够防止在刚投入电源后，第二冷却部7L以高负载状态进行运转。
《2-18.库内温度控制(第五例)》
接下来，参照图14A、图14B，对库内温度控制的第五例进行说明。
图14A、图14B与图11A、图11B相比较在取代步骤S204～S208而包括步骤S401～S404这点上是不同的。除此以外，在两流程图之间没有不同点。因此，在图14A、图14B中，对与图11A、图11B所示的步骤相当的步骤赋予相同的步骤编号，避免各自的详细说明。
若在步骤S203中判断为“是”，则控制部92以与前述的步骤S301同样的要领，使第一压缩机61H启动，以使得第一压缩机61H以目标旋转速度A0进行运转(步骤S401)。
接下来，控制部92从第三温度传感器Se3取得第二冷媒温度的检测值(步骤S402)，并判断所取得的第二冷媒温度的检测值是否为预先设定的第二目标温度以下(步骤S403)。另外，与在第2-15栏中的说明同样，如图14A的步骤S402、S403的括号内所记载的那样，可以从第四温度传感器Se4取得第一冷媒温度的检测值，并判断所取得的第一冷媒温度是否为第一目标温度以下。若在步骤S403中判断为“否”，则控制部92再次执行步骤S402。
相对于此，若在步骤S403中判断为“是”，则控制部92认为能够适当地冷却在第二后级冷凝器73L通过的第二冷媒，为了使第二压缩机71L启动，而生成表示与目标旋转速度B0对应的频率的第二控制信号CS2L并向第二供电部712L供给。由此，第二马达711L(即，第二压缩机71L)启动(步骤S404)。
然后，控制部92执行图14B的步骤S209以后的步骤(前述)。
《2-19.库内温度控制(第五例)的作用、效果》
通过以上的库内温度控制(第五例)也可起到在第2-6栏中说明的作用、效果。进而，通过步骤S401～S404，能够防止在刚投入电源后第二冷却部7L以高负载状态进行运转。
《2-20.最佳系数k的决定》
在上述库内温度控制中，系数k如果优选在0.25以上且4.00以下的范围内，则即便是固定值也没有关系，但本件发明者反复进行了精心研究探讨的结果是，明确了：要使两个压缩机61H、71L的合计消耗电力(以下，仅称为合计消耗电力)为最小，优选使目标旋转速度A、B之比(即，k)根据库内温度的目标值SV以及周围温度可变。
在图15中，曲线C1表示为了在周围温度为15℃的条件下获得-70℃的库内温度而为适当的旋转速度A、B的对应关系。曲线C1上合计消耗电力最小的点是点(1)(即，目标旋转速度A、B为约1900min-1、2000min-1)。
在图15中还示出曲线C2、C3、C4。曲线C2表示用于在周围温度为30℃的情况下获得-70℃的库内温度的旋转速度A、B的对应关系。曲线C3、C4表示用于在周围温度为15℃、30℃的条件下获得-80℃的库内温度的旋转速度A、B的对应关系。曲线C2、C3、C4上合计消耗电力最小的点为点(2)、(3)、(4)。
在本冷冻装置1的设计开发阶段中，适宜地变更周围温度和库内温度值，并且变更两个压缩机61H、71L的旋转速度，通过测定合计消耗电力来获取上述点(1)～(4)。该实测的结果是，点(2)的目标旋转速度A、B为2300min-1、2000min-1，点(3)的目标旋转速度A、B为2400min-1、2250min-1，点(4)的目标旋转速度A、B为3000min-1、2250min-1。
可知，由于系数k为A/B，因此为了在周围温度为15℃的条件下获得-70℃的库内温度，系数k优选设为1900/2000＝0.95。同样，为了在周围温度为30℃的情况下获得-70℃的库内温度，系数k优选设为2300/2000＝1.15。为了在周围温度为15℃的情况下获得-80℃的库内温度，系数k优选设为2400/2250＝1.06。为了在周围温度为30℃的情况下获得-80℃的库内温度，系数k优选设为3000/2250＝1.33。
本件发明者通过以上要领，按周围温度和库内温度的目标值的几个组合的每一个，求取出最佳系数k。在下表1中示出其结果。另外，在下面的表1中，周围温度为23℃的情况下的系数k是周围温度为15℃、30℃的情况下的系数k的插值数值。
[表1]
表1：相对于周围温度和库内温度(目标值)的最佳系数k
控制部92预先保持记述了对于周围温度和库内温度(目标值)的每个组合来说最佳的系数k的表(上表1)。控制部92在图7B、图10B的步骤S011或者图11B、图13B、图14B的步骤S215中，在算出目标旋转速度A前，从第二温度传感器Se2取得周围温度的检测值ST，并取得存放在非易失性存储器91等中的库内温度的目标值SV，从表中取得并决定与所取得的周围温度的检测值ST和库内温度的目标值SV的组合对应的系数k(换言之，旋转速度A、B的对应关系)。另外，在表中没有记述与所取得的周围温度的检测值ST和库内温度的目标值SV对应的系数k的情况下，控制部92通过上述那样的插值处理来求取系数k。
使用如上述那样求取出的系数k，控制部92在图7B、图10B的步骤S011或者图11B、图13B、图14B的步骤S215中，算出目标旋转速度A。由此，能够将上述库内温度控制中的合计消耗电力设为最小。
《2-21.本冷冻装置1中的各种保安功能(第一例)》
如上所述，第一供电部612H以及第二供电部712L包括逆变器电路。有时在该逆变器电路内置保护功能。例如，在第一马达61H以及第二马达72L的启动失败时、过负载等异常工作时、流过大电流时等，第一供电部612H以及第二供电部712L将第一异常信号以及第二异常信号向控制部92输出。
控制部92在向两个供电部612H、712L输出两个控制信号CS1H、CS2L，指示两个压缩机61H、71L运转的期间，如果从第一供电部612H返回第一异常信号，则认为第二冷却部7L以高负载状态进行运转，而执行中断处理等。在该中断处理等中，控制部92将成为高负载的重要因素的第二压缩机71L的运转速度设为比到此为止低的速度，在经过恒定时间后、或者确认到异常信号被解除，恢复成原来的运转速度，或者使第二压缩机71L的运转暂时停止，并在经过恒定时间后，再次启动。
另外，如果控制部92接受到第二异常信号，则将第二压缩机71L的运转速度设为比到此为止低的速度，在经过恒定时间后、或者确认到异常信号被解除，恢复成原来的运转速度，或者使第二压缩机71L的运转暂时停止，并在经过恒定时间后，再次启动。
《2-22.本冷冻装置1中的各种保安功能(第二例)》
此外，在库内温度控制的第一例～第五例中，控制部92从第三温度传感器Se3以及第四温度传感器Se4中的至少任一方定期地取得级联冷凝器8的温度的检测值，若判断为所取得的检测值超出规定温度范围，就进行控制使得所取得的检测值恢复到规定温度范围内。在此，为了保护压缩机，规定温度范围是级联冷凝器8想要保持的温度范围。列举具体例子如下，即，当级联冷凝器8的温度的检测值低于规定温度范围的下限值时，控制部92变更第一压缩机61H的旋转速度以及第二压缩机71L的旋转速度中的至少一方，或者将第一压缩机61H的旋转速度以及第二压缩机71L的旋转速度中的至少一方设为零。
《2-23.本冷冻装置1中的各种保安功能(第三例)》
除上述以外，在库内温度控制的第一例～第五例中，在第一压缩机61H以及第二压缩机71L运转中，控制部92定期地取得基于第三温度传感器Se3的第二冷媒温度的检测值，若判断为所取得的检测值超出规定温度范围，就进行控制使得所取得的检测值恢复到规定温度范围内。列举具体例子如下，即，当第二冷媒温度的检测值低于规定温度范围的下限值时，控制部92变更第一压缩机61H的旋转速度以及第二压缩机71L的旋转速度中的至少一方，或者将第一压缩机61H的旋转速度以及第二压缩机71L的旋转速度中的至少一方设为零。
《2-24.本冷冻装置1中的各种保安功能(第四例)》
除上述以外，在库内温度控制的第一例～第五例中，在第一压缩机61H以及第二压缩机71L运转中，控制部92从第五温度传感器Se5以及第六温度传感器Se6定期地取得第一压缩机温度的检测值以及第二压缩机温度的检测值。控制部92若判断为所取得的检测值中的至少一个为规定温度以上，就认为第一压缩机61H以及第二压缩机71L中的至少一方异常过热，将第一压缩机61H以及第二压缩机71L中的至少一方或者双方的旋转速度设为低速或者设为零。若判断为所取得的检测值中的至少一个为规定温度以上，则控制部92除此以外也还可以将风扇67H用的马达68H的旋转速度变更为比到次为止高的速度。
2016年2月17日提出申请的专利申请2016-028126的日本申请所包括的说明书、附图以及摘要的公开内容全部引用于本申请中。
产业上的可利用性
本发明所涉及的冷冻装置能够使收纳空间的温度迅速恢复，并且适用于超低温制冷器等。
符号说明：
1 冷冻装置
S 收纳空间
6H 第一冷却部
61H 第一压缩机
611H 第一马达
612H 第一供电部
62H 第一前级冷凝器
63H 第一后级冷凝器
64H 第一膨胀器
65H 第一蒸发器
66H 第一流体回路
67H 风扇
68H 马达
7L 第二冷却部
71L 第二压缩机
711L 第二马达
712L 第二供电部
72L 第二前级冷凝器
73L 第二后级冷凝器
74L 第二膨胀器
75L 第二蒸发器
76L 第二流体回路
8 级联冷凝器
92 控制部
Se1 第一温度传感器(库内温度传感器)
Se2 第二温度传感器(周围温度传感器)
Se3 第三温度传感器(第二流体回路温度传感器)
Se4 第四温度传感器(级联温度传感器)

Claims (14)

1.一种冷冻装置，具备：
第一冷却部，在第一冷媒循环的第一流体回路将第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀器以及第一蒸发器以流体连通的方式进行配置；
第二冷却部，在第二冷媒循环的第二流体回路将第二压缩机、同所述第一蒸发器一起构成级联冷凝器的第二冷凝器、第二膨胀器以及第二蒸发器以流体连通的方式进行配置；
收纳部，具有通过所述第二蒸发器来冷却的冷却对象物的收纳空间；
库内温度传感器，检测所述收纳空间的温度；
控制部，是基于所述收纳空间的目标温度和所述库内温度传感器的检测结果来决定所述第二压缩机的第二旋转速度的控制部，并决定与所述第二旋转速度处于规定的对应关系的所述第一压缩机的第一旋转速度；和
第一供电部以及第二供电部，基于所述控制部决定的第一旋转速度以及第二旋转速度，向所述第一压缩机以及所述第二压缩机进行供电。
2.根据权利要求1所述的冷冻装置，其中，
所述第一旋转速度与所述第二旋转速度处于正相关的关系。
3.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其中，
所述控制部通过基于所述收纳空间的目标温度和所述库内温度传感器的检测结果的比例控制、比例及积分控制、以及比例、积分及微分控制中的任一种控制来决定所述第二旋转速度，并且决定与所述第二旋转速度处于比例关系的第一旋转速度。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的冷冻装置，其中，
当所述库内温度传感器的检测结果成为规定的温度基准值以下、或者所述库内温度传感器的检测结果和所述收纳空间的目标温度的偏差成为第一偏差基准值以下时，所述控制部决定所述第一旋转速度以及所述第二旋转速度。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的冷冻装置，其中，
所述冷冻装置还具备检测本装置的周围温度的周围温度传感器，
所述控制部基于所述收纳空间的目标温度和所述周围温度传感器的检测结果来决定所述规定的对应关系。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的冷冻装置，其中，
所述第一供电部以及所述第二供电部还向所述控制部输出表示自身为异常状态的第一异常信号以及第二异常信号，
所述控制部在决定所述第一旋转速度以及所述第二旋转速度后，若接受到所述第一异常信号或者所述第二异常信号，则使所述第二旋转速度暂时降低。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的冷冻装置，其中，
所述冷冻装置还具备检测所述第二流体回路的温度的第二流体回路温度传感器，
所述控制部变更所述第一旋转速度以及所述第二旋转速度中的至少一方，以使得在至少所述第一压缩机或者所述第二压缩机工作中，所述第二流体回路温度传感器的检测结果成为规定温度范围。
8.根据权利要求7所述的冷冻装置，其中，
所述第二流体回路温度传感器检测构成所述级联冷凝器的所述第二冷凝器中的第二冷媒的出口温度，
所述控制部变更所述第一旋转速度以及所述第二旋转速度中的至少一方，以使得在至少所述第一压缩机或者所述第二压缩机工作中，所述第二流体回路温度传感器的检测结果成为规定温度范围。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的冷冻装置，其中，
所述冷冻装置还具备以与所述第一旋转速度或者所述第二旋转速度相应的转速进行旋转并向所述第一冷凝器送出空气流的风扇。
10.根据权利要求1～8中的任一项所述的冷冻装置，其中，
所述冷冻装置还具备以与至少所述第一压缩机或者所述第二压缩机的温度相应的转速进行旋转并向所述第一冷凝器送出空气流的风扇。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的冷冻装置，其中，
当所述第一压缩机以及所述第二压缩机中的至少任一方的温度成为规定温度以上时，所述控制部将所述第一压缩机以及所述第二压缩机中的至少任一方的旋转速度决定为小的值。
12.根据权利要求1～3中的任一项所述的冷冻装置，其中，
在所述第一压缩机以及所述第二压缩机双方停止的状态下，所述第一供电部向所述第一压缩机进行供电使所述第一压缩机启动以便以第一目标旋转速度进行工作，当所述第一压缩机启动后经过规定时间时，所述第二供电部向所述第二压缩机进行供电使所述第二压缩机启动以便以第二目标旋转速度进行工作。
13.根据权利要求1～3中的任一项所述的冷冻装置，其中，
在所述第一压缩机以及所述第二压缩机双方停止的状态下，当所述库内温度传感器的检测结果和所述收纳空间的目标温度的偏差成为第二偏差基准值以上时，所述第一供电部向所述第一压缩机进行供电使所述第一压缩机启动，
在所述第一压缩机启动后迟延规定时间后，所述第二供电部向所述第二压缩机进行供电使所述第二压缩机启动。
14.根据权利要求1～3中的任一项所述的冷冻装置，其中，
所述冷冻装置还具备所述第二流体回路温度传感器，
在所述第一压缩机以及所述第二压缩机双方停止的状态下，所述第一供电部向所述第一压缩机进行供电使所述第一压缩机启动，
当所述第二流体回路温度传感器的检测结果成为规定温度以下时，所述第二供电部向所述第二压缩机进行供电使所述第二压缩机启动。
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