JP2006183987A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気熱交換器（111）が設けられた冷媒回路（20）を備え、通常運転と除霜運転とが行われる冷凍装置（10）において、除霜運転の開始の判断を的確に行う。
【解決手段】冷凍装置（10）は、空気熱交換器（111）が設けられた冷媒回路（20）を備え、通常運転と除霜運転とを行う。冷凍装置（10）には、空気熱交換器（111）へ送られる空気の温度を計測する吸入温度計測手段（116,136）と、空気熱交換器（111）を通過した空気の温度を計測する吹出温度計測手段（117,137）と、除霜運転の開始を判断する制御手段（201）とが設けられる。制御手段（201）は、吸入温度計測手段（116,136）の計測値と吹出温度計測手段（117,137）の計測値とを利用して除霜運転の開始を判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発器となる空気熱交換器を除霜する除霜運転を行う冷凍装置に関するものである。

従来より、蒸発器となる空気熱交換器に霜が付着すると除霜運転が行われる冷凍装置が知られている。このような冷凍装置では、通常運転の時に蒸発器となる空気熱交換器に霜が付着する場合があるため、除霜運転への切り替えを行なって空気熱交換器の除霜を行うように構成されている。

例えば、特許文献１に記載されている冷凍装置では、蒸発器側の室外熱交換器の伝熱管に温度センサが設けられ、暖房運転中に温度センサの検出温度が所定の温度より低くなると着霜したものと判定して、除霜運転の開始が判断されている。

また、特許文献２に記載されている空気調和装置では、凝縮器側の室内側熱交換器に吸込空気の温度と吹出空気の温度とを計測する温度センサがそれぞれ設けられ、吸込空気温度の計測値と吹出空気温度の計測値との差から蒸発器側の室外側熱交換器の着霜状態を推測し、除霜運転の開始が判断されている。
特開２００２−８１７７８号公報 実新昭６３−２５４７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷凍装置では、蒸発器側の室外熱交換器の伝熱管に設けた１箇所の温度センサから着霜の判定を行っており、霜の付着の有無についての判定を行うことはできるが、着霜状態すなわちどの程度の量の霜が付着しているのかを正確に推測することは困難であった。

また、特許文献２に記載の空気調和装置でも、着霜しない凝縮器側の空気熱交換器における計測値を用いて間接的に蒸発器側の室外熱交換器の着霜状態を推測しているため、精度よく着霜状態を推測するのは困難であった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蒸発器となる空気熱交換器を除霜する除霜運転を行う冷凍装置において、除霜運転の開始の判断を的確に行うことができるように、その空気熱交換器の着霜状態の推測精度を向上させることにある。

第１の発明は、冷媒を空気と熱交換させる空気熱交換器（111）が設けられた冷媒回路（20）を備え、上記空気熱交換器（111）が蒸発器となって冷凍サイクルを行う通常運転と、上記空気熱交換器（111）を除霜する除霜運転とを行う冷凍装置（10）を対象とする。そして、上記空気熱交換器（111）へ送られる空気の温度を計測する吸入温度計測手段（116）と、上記空気熱交換器（111）を通過した空気の温度を計測する吹出温度計測手段（117）と、上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方を利用して除霜運転の開始を判断する制御手段（201）とを備えていることを特徴とするものである。

上記第１の発明では、制御手段（201）が、吸入温度計測手段（116）の計測値と吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方を利用して除霜運転の開始を判断している。ところで、上記空気熱交換器（111）に霜が付着すると、その霜は空気と冷媒との熱交換や空気の流通を阻害するので、上記空気熱交換器（111）に霜が付着すればするほど、該空気熱交換器（111）における空気と冷媒との熱交換量が減少する。そして、空気熱交換器（111）における熱交換量が減少すると、吹出温度計測手段（117）の計測値が上昇し、その上昇に伴い吸入温度計測手段（116）の計測値も上昇する。つまり、上記吸入温度計測手段（116）の計測値や上記吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方からは、空気熱交換器（111）における熱交換量の変化が推測され、さらにその熱交換量の変化に影響を与える上記空気熱交換器（111）の着霜状態が推測される。従って、上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方を利用すれば、着霜状態の推測精度が向上する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記制御手段（201）が、上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値との差に基づいて除霜運転の開始を判断するように構成されている。

上記第２の発明では、上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値との差が、除霜運転の開始の判断に利用されている。ここで、空気熱交換器（111）における冷媒と空気との熱交換量は、空気熱交換器（111）を通過する前の空気の温度と通過した後の空気の温度との差に比例する。従って、上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値との差を用いれば、精度良く空気熱交換器（111）における熱交換量が推測される。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記空気熱交換器（111）は上記通常運転中において庫内の空気を冷却していることを特徴とするものである。

上記第３の発明では、通常運転中に空気熱交換器（111）によって庫内の空気が冷却される。つまり、通常運転中の空気熱交換器（111）では、冷媒が庫内の空気から吸熱して蒸発する。

第４の発明は、上記第１乃至第３のいずれか１つの発明において、上記空気熱交換器（111,131）は、上記冷媒回路（20）に複数設けられ、上記吸入温度計測手段（116,136）と上記吹出温度計測手段（117,137）とは、それぞれの上記空気熱交換器（111,131）に対応して１つずつ設けられる一方、上記空気熱交換器（111,131）ごとに除霜運転が個別に実行可能となっており、上記制御手段（201）は、上記空気熱交換器（111,131）ごとに除霜運転の開始を個別に判断するように構成されていることを特徴とするものである。

上記第４の発明では、冷媒回路（20）に複数設けられた空気熱交換器（111,131）のそれぞれについて、制御手段（201）が除霜運転の開始を個別に判断する。ある１つの空気熱交換器（111）について除霜運転の開始を判断する場合、制御手段（201）は、その空気熱交換器（111）に対応して設けられた吸入温度計測手段（116）と吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方を利用する。この第４の発明の冷凍装置（10）では、複数設けられた空気熱交換器（111,131）ごとに除霜運転が個別に実行可能になっている。そして、制御手段（201）がある１つの空気熱交換器（111）について除霜運転を開始すべきと判断した場合には、その空気熱交換器についての除霜運転だけが行なわれる。

第５の発明は、上記第１乃至第４のいずれか１つの発明において、上記制御手段（201）は、直近の除霜運転の終了後における通常運転の開始時から該両計測手段（116,117）の計測値の検出時までの上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値との差を積算し、その積算結果を利用して除霜運転の開始を判断するように構成されていることを特徴とするものである。

上記第５の発明において、上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値との差の積算値は、直近の除霜運転の終了後における通常運転の開始時から該両計測手段（116,117）の計測値の検出時までに行われた上記空気熱交換器（111）における冷媒と空気との熱交換量に対応している。つまり、上記第５の発明では、空気熱交換器（111）ついての除霜運転の開始の判断が、上記熱交換量を利用して行われている。

第６の発明は、上記第１乃至第５のいずれか１つの発明において、上記制御手段（201）が、上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方を利用して除霜運転の終了を判断するように構成されている。

上記第６の発明では、除霜運転が開始されると空気熱交換器（111）によってその対象空間が冷却されずに吸入温度計測手段（116）の計測値や吹出温度計測手段（117）の計測値が徐々に大きくなっていくので、吸入温度計測手段（116）の計測値と吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方を除霜運転の終了の判断に用いている。上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値とは、除霜運転の開始の判断と終了の判断とに兼用されている。

本発明によれば、吸入温度計測手段（116）の計測値と吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方から、蒸発器となる空気熱交換器（111）における冷媒と空気との熱交換量を推測することができ、その熱交換量の変化によって空気熱交換器（111）の着霜状態を推測することができるので、着霜状態の推測精度が向上する。また、着霜する側の空気熱交換器（111）における計測値を利用して、その空気熱交換器（111）の着霜状態を直接的に推測しているので、着霜状態を常に精度よく推測することができる。よって、上記空気熱交換器（111）についての除霜運転の開始を的確に判断することができるので、冷凍装置（10）の運転効率を向上させることができる。

上記第２の発明では、除霜運転の開始の判断に、空気熱交換器（111）における熱交換量を精度良く推測可能な上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値との差を利用している。従って、上記空気熱交換器（111）についての除霜運転の開始をより的確に判断することができる。

上記第４の発明によれば、冷媒回路（20）に複数設けられた空気熱交換器（111,131）のそれぞれについて、制御手段（201）が除霜運転の開始を個別に判断する。また、この第４の発明の冷凍装置（10）では、複数設けられた空気熱交換器（111,131）ごとに除霜運転が個別に実行可能になっている。従って、空気熱交換器（111,131）ごとに冷媒の蒸発温度等の運転条件が異なって着霜量の増加割合が相違するような場合でも、複数の空気熱交換器（111,131）のうち、着霜量が少ないものについては除霜運転を行なわずに、着霜量が多くなって熱交換量が減少しているものについて除霜運転を確実に開始させることができるので、冷凍装置（10）の能力を十分に発揮させることができる。

上記第５の発明によれば、直近の除霜運転の終了後における通常運転の開始時から該両計測手段（116,117）の計測値の検出時までの上記空気熱交換器（111）における熱交換量を利用して、除霜運転の開始の判断が行われている。上記空気熱交換器（111）における熱交換量は、上記空気熱交換器（111）における冷却能力に等しい。従って、上記熱交換量を上記空気熱交換器（111）の冷却能力の制御に反映させることができるので、冷凍装置（10）の信頼性を向上させることができる。

上記第６の発明では、除霜運転の開始の判断に用いる吸入温度計測手段（116）の計測値及び吹出温度計測手段（117）の計測値を、除霜運転の終了の判断にも用いている。従って、除霜運転の終了を判断するためのセンサ等を別途に設ける必要がないので、構成を複雑化させることなく除霜運転の終了を判断することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

実施形態の冷凍装置（10）は、コンビニエンスストア等に設置されて、店内の空気調和とショーケース内の冷却とを行うものである。

図１に示すように、本実施形態の冷凍装置（10）は、室外ユニット（11）と、空調ユニット（12）と、冷蔵庫としての冷蔵ショーケース（13）と、冷凍庫としての冷凍ショーケース（15）と、ブースタユニット（16）とを備えている。室外ユニット（11）は、屋外に設置されている。一方、残りの空調ユニット（12）等は、何れもコンビニエンスストア等の店内に設置されている。

室外ユニット（11）には室外回路（40）が、空調ユニット（12）には空調回路（100）が、冷蔵ショーケース（13）には冷蔵庫内回路（110）が、冷凍ショーケース（15）には冷凍庫内回路（130）が、ブースタユニット（16）にはブースタ回路（140）がそれぞれ設けられている。冷凍装置（10）では、これらの回路（40,100,…）を配管で接続することによって冷媒回路（20）が構成されている。

冷凍庫内回路（130）及びブースタ回路（140）は、互いに直列に接続されており、第２冷却回路である冷凍回路（30）を構成している。この冷凍回路（30）では、ブースタユニット（16）の端部に液側閉鎖弁（31）及びガス側閉鎖弁（32）がそれぞれ設けられている。一方、冷蔵庫内回路（110）は、単独で第１冷却回路を構成している。また、室外回路（40）は、単独で熱源側回路を構成している。

冷媒回路（20）では、冷蔵庫内回路（110）と冷凍回路（30）とが室外回路（40）に対して互いに並列接続されている。具体的に、冷蔵庫内回路（110）及び冷凍回路（30）は、第１液側連絡配管（21）及び第１ガス側連絡配管（22）を介して、室外回路（40）に接続されている。第１液側連絡配管（21）は、その一端が室外回路（40）に接続されている。第１液側連絡配管（21）の他端は、２つに分岐しており、分岐した一方が冷蔵庫内回路（110）の液側端に接続され、他方が液側閉鎖弁（31）に接続されている。第１ガス側連絡配管（22）は、その一端が室外回路（40）に接続されている。第１ガス側連絡配管（22）の他端は、２つに分岐しており、分岐した一方が冷蔵庫内回路（110）のガス側端に接続され、他方がガス側閉鎖弁（32）に接続されている。

また、冷媒回路（20）では、空調回路（100）が、第２液側連絡配管（23）及び第２ガス側連絡配管（24）を介して、室外回路（40）に接続されている。第２液側連絡配管（23）は、その一端が室外回路（40）に接続され、他端が空調回路（100）の液側端に接続されている。第２ガス側連絡配管（24）は、その一端が室外回路（40）に接続され、他端が空調回路（100）のガス側端に接続されている。

〈室外ユニット〉
上述したように、室外ユニット（11）は、室外回路（40）を備えている。この室外回路（40）には、可変容量圧縮機（41）、固定容量圧縮機（42）、室外熱交換器（43）、レシーバ（44）、及び室外膨張弁（45）が設けられている。また、室外回路（40）には、四路切換弁（51,52）と、液側閉鎖弁（53,55）と、ガス側閉鎖弁（54,56）とが２つずつ設けられている。この室外回路（40）において、第１液側閉鎖弁（53）には第１液側連絡配管（21）が、第１ガス側閉鎖弁（54）には第１ガス側連絡配管（22）が、第２液側閉鎖弁（55）には第２液側連絡配管（23）が、第２ガス側閉鎖弁（56）には第２ガス側連絡配管（24）がそれぞれ接続されている。

可変容量圧縮機（41）及び固定容量圧縮機（42）は、何れも全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。可変容量圧縮機（41）には、インバータを介して電力が供給される。この可変容量圧縮機（41）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。可変容量圧縮機（41）は、主圧縮機を構成している。一方、固定容量圧縮機（42）は、圧縮機モータが常に一定の回転速度で運転されるものであって、その容量が変更不能となっている。

可変容量圧縮機（41）の吸入側には、第１吸入管（61）の一端が接続されている。第１吸入管（61）の他端は、第１ガス側閉鎖弁（54）に接続されている。一方、固定容量圧縮機（42）の吸入側には、第２吸入管（62）の一端が接続されている。第２吸入管（62）の他端は、第２四路切換弁（52）に接続されている。また、第１吸入管（61）には吸入接続管（63）の一端が接続され、第２吸入管（62）には吸入接続管（63）の他端が接続されている。この吸入接続管（63）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-1）が設けられている。

可変容量圧縮機（41）及び固定容量圧縮機（42）には、吐出管（64）が接続されている。吐出管（64）の一端は、第１四路切換弁（51）に接続されている。この吐出管（64）は、他端側で第１分岐吐出管（64a）と第２分岐吐出管（64b）とに分岐されている。そして、第１分岐吐出管（64a）が可変容量圧縮機（41）の吐出側に接続され、第２分岐吐出管（64b）が固定容量圧縮機（42）の吐出側に接続されている。第２分岐吐出管（64b）には、固定容量圧縮機（42）から第１四路切換弁（51）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-3）が設けられている。また、吐出管（64）には、吐出接続管（65）の一端が接続されている。吐出接続管（65）の他端は、第２四路切換弁（52）に接続されている。

室外熱交換器（43）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、熱源側熱交換器を構成している。この室外熱交換器（43）では、冷媒と室外空気の間で熱交換が行われる。室外熱交換器（43）の一端は、閉鎖弁（57）を介して第１四路切換弁（51）に接続されている。一方、室外熱交換器（43）の他端は、第１液管（81）を介してレシーバ（44）の頂部に接続されている。この第１液管（81）には、室外熱交換器（43）からレシーバ（44）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-4）が設けられている。

レシーバ（44）の底部には、閉鎖弁（58）を介して第２液管（82）の一端が接続されている。この第２液管（82）は、他端側で第１分岐管（82a）と第２分岐管（82b）とに分岐されている。そして、第２液管（82）の第１分岐管（82a）が第１液側閉鎖弁（53）に接続され、その第２分岐管（82b）が第２液側閉鎖弁（55）に接続されている。第２液管（82）の第２分岐管（82b）には、レシーバ（44）から第２液側閉鎖弁（55）へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-5）が設けられている。

第２液管（82）の第２分岐管（82b）において、逆止弁（CV-5）と第２液側閉鎖弁（55）との間には、第３液管（83）の一端が接続されている。第３液管（83）の他端は、レシーバ（44）の頂部に接続されている。また、第３液管（83）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-6）が設けられている。

第２液管（82）における閉鎖弁（58）の下流には、第４液管（84）の一端が接続されている。第４液管（84）の他端は、第１液管（81）における室外熱交換器（43）と逆止弁（CV-4）との間に接続されている。また、第４液管（84）には、室外膨張弁（45）が設けられている。

第１四路切換弁（51）は、第１のポートが吐出管（64）に、第２のポートが第２四路切換弁（52）に、第３のポートが室外熱交換器（43）に、第４のポートが第２ガス側閉鎖弁（56）にそれぞれ接続されている。この第１四路切換弁（51）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。

第２四路切換弁（52）は、第１のポートが吐出接続管（65）に、第２のポートが第２吸入管（62）に、第４のポートが第１四路切換弁（51）の第２のポートにそれぞれ接続されている。また、第２四路切換弁（52）は、その第３のポートが封止されている。よって、第２四路切換弁は、実質的に三方弁として用いられる。この第２四路切換弁（52）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。

室外回路（40）には、油分離器（70）、油戻し管（71）、インジェクション管（85）、及び連通管（87）も設けられている。更に、室外回路（40）には、均油管（72,73）と吸入側配管（66,67）とが２つずつ設けられている。

油分離器（70）は、吐出管（64）に設けられている。この油分離器（70）は、圧縮機（41,42）の吐出ガスから冷凍機油を分離するためのものである。油分離器（70）には、油戻し管（71）の一端が接続されている。油戻し管（71）の他端は、第１吸入管（61）に接続されている。また、油戻し管（71）には、電磁弁（SV-5）が設けられている。電磁弁（SV-5）を開くと、油分離器（70）で分離された冷凍機油が、可変容量圧縮機（41）の吸入側へ送り返される。

第１均油管（72）は、その一端が可変容量圧縮機（41）に接続され、他端が第２吸入管（62）に接続されている。この第１均油管（72）には、電磁弁（SV-1）が設けられている。一方、第２均油管（73）は、その一端が固定容量圧縮機（42）に接続され、他端が第１吸入管（61）に接続されている。この第２均油管（73）には、電磁弁（SV-2）が設けられている。これら電磁弁（SV-1,SV-2）を適宜開閉することにより、各圧縮機（41,42）における冷凍機油の貯留量が平均化される。

第１吸入側配管（66）は、その一端が第２吸入管（62）に接続され、その他端が第１吸入管（61）に接続されている。第１吸入側配管（66）には、その一端から他端へ向かって順に、電磁弁（SV-3）と逆止弁（CV-2）とが設けられている。この逆止弁（CV-2）は、第１吸入側配管（66）の一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する。一方、第２吸入側配管（67）は、第１吸入側配管（66）における電磁弁（SV-3）の両側を繋ぐように接続されている。第２吸入側配管（67）には、電磁弁（SV-4）が設けられている。

インジェクション管（85）は、いわゆる液インジェクションを行うためのものである。インジェクション管（85）は、その一端が閉鎖弁（59）を介して第４液管（84）に接続され、他端が第１吸入管（61）に接続されている。インジェクション管（85）には、開度可変の流量調節弁（86）が設けられている。インジェクション管（85）における閉鎖弁（59）と流量調節弁（86）との間には、連通管（87）の一端が接続されている。連通管（87）の他端は、油戻し管（71）における油分離器（70）と電磁弁（SV-5）の間に接続されている。連通管（87）には、その一端から他端へ向かう冷媒の流通だけを許容する逆止弁（CV-7）が設けられている。

室外回路（40）には、各種のセンサや圧力スイッチも設けられている。具体的に、第１吸入管（61）には、第１吸入温度センサ（91）と第１吸入圧力センサ（93）とが設けられている。第２吸入管（62）には、第２吸入温度センサ（92）と第２吸入圧力センサ（94）とが設けられている。吐出管（64）には、吐出温度センサ（96）と吐出圧力センサ（97）とが設けられている。第１，第２吐出分岐管（64a,64b）には、高圧圧力スイッチ（95）が１つずつ設けられている。

また、室外ユニット（11）には、外気温センサ（90）と室外ファン（48）とが設けられている。室外熱交換器（43）へは、この室外ファン（48）によって室外空気が送られる。

〈空調ユニット〉
上述したように、空調ユニット（12）は、空調回路（100）を備えている。空調回路（100）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、空調膨張弁（102）と空調熱交換器（101）とが設けられている。空調熱交換器（101）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器によって構成されている。この空調熱交換器（101）では、冷媒と室内空気の間で熱交換が行われる。一方、空調膨張弁（102）は、電子膨張弁によって構成されている。

空調ユニット（12）には、熱交換器温度センサ（103）と冷媒温度センサ（104）とが設けられている。熱交換器温度センサ（103）は、空調熱交換器（101）の伝熱管に取り付けられている。冷媒温度センサ（104）は、空調回路（100）におけるガス側端の近傍に取り付けられている。また、空調ユニット（12）には、内気温センサ（106）と空調ファン（105）とが設けられている。空調熱交換器（101）へは、この空調ファン（105）によって店内の室内空気が送られる。

〈冷蔵ショーケース〉
上述したように、冷蔵ショーケース（13）は、冷蔵庫内回路（110）を備えている。冷蔵庫内回路（110）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷蔵膨張弁（112）、第１冷媒温度センサ（114）、冷蔵熱交換器（111）、及び第２冷媒温度センサ（113）が設けられている。冷蔵熱交換器（111）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、第１熱交換器を構成している。この冷蔵熱交換器（111）では、冷媒と庫内空気の間で熱交換が行われる。また、冷蔵熱交換器（111）には、図示しないが除霜用の電気ヒータが設けられている。一方、冷蔵膨張弁（112）は、電子膨張弁によって構成されている。

また、冷蔵ショーケース（13）には、冷蔵庫内ファン（115）と吸入温度計測手段である吸入空気温度センサ（116）と吹出温度計測手段である吹出空気温度センサ（117）とが設けられている。冷蔵熱交換器（111）へは、この冷蔵庫内ファン（115）によって冷蔵ショーケース（13）の庫内空気が送られる。また、上記吸入空気温度センサ（116）は冷蔵庫内ファン（115）によって冷蔵熱交換器（111）へ送られる空気の温度を計測し、上記吹出空気温度センサ（117）は冷蔵熱交換器（111）を通過した空気の温度を計測する。上記吸入空気温度センサ（116）及び上記吹出空気温度センサ（117）の計測値は、後述するコントローラ（200）の除霜制御部（201）に送られる。

〈冷凍ショーケース〉
上述したように、冷凍ショーケース（15）は、冷凍庫内回路（130）を備えている。冷凍庫内回路（130）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、冷凍膨張弁（132）、第１冷媒温度センサ（134）、冷凍熱交換器（131）、及び第２冷媒温度センサ（133）が設けられている。冷凍熱交換器（131）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、冷却熱交換器を構成している。この冷凍熱交換器（131）では、冷媒と庫内空気の間で熱交換が行われる。一方、冷凍膨張弁（132）は、電子膨張弁によって構成されている。

また、冷凍庫内回路（130）には、詳細は後述するホットガス管（160）の終端が接続されている。このホットガス管（160）の終端は、第１冷媒温度センサ（134）と冷凍熱交換器（131）との間に接続されている。

さらに、冷凍ショーケース（15）には、冷凍庫内ファン（135）と吸入温度計測手段である吸入空気温度センサ（136）と吹出温度計測手段である吹出空気温度センサ（137）とが設けられている。冷凍熱交換器（131）へは、この冷凍庫内ファン（135）によって冷凍ショーケース（15）の庫内空気が送られる。また、上記吸入空気温度センサ（136）は冷凍庫内ファン（135）によって冷凍熱交換器（131）へ送られる空気の温度を計測し、上記吹出空気温度センサ（137）は冷凍熱交換器（131）を通過した空気の温度を計測する。上記吸入空気温度センサ（136）及び上記吹出空気温度センサ（137）の計測値は、後述するコントローラ（200）の除霜制御部（201）に送られる。

〈ブースタユニット〉
上述したように、ブースタユニット（16）は、ブースタ回路（140）を備えている。ブースタ回路（140）には、ブースタ連絡管（143）と、ブースタ圧縮機（141）とが設けられている。

ブースタ連絡管（143）は、一端が液側閉鎖弁（31）を介して第１液側連絡配管（21）に接続され、他端が冷凍庫内回路（130）の液側端と接続されている。このブースタ連絡管（143）は、第１液側連絡配管（21）より分岐された液冷媒を冷凍庫内回路（130）に送るものである。

ブースタ圧縮機（141）は、全密閉型で高圧ドーム型のスクロール圧縮機である。ブースタ圧縮機（141）には、インバータを介して電力が供給される。このブースタ圧縮機（141）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。ブースタ圧縮機（141）は、副圧縮機を構成している。

ブースタ圧縮機（141）は、その吸入側に吸入管（144）の一端が接続され、その吐出側に吐出管（145）の一端が接続されている。吸入管（144）の他端は、冷凍庫内回路（130）のガス側端と接続されている。吐出管（145）の他端は、ガス側閉鎖弁（32）と接続されている。

上記吸入管（144）には、ブースタ圧縮機（141）の吸入側近傍に吸入温度センサ（147）が設けられている。上記吐出管（145）には、ブースタ圧縮機（141）からガス側閉鎖弁（32）へ向かって順に、吐出温度センサ（148）、高圧圧力スイッチ（149）、吐出圧力センサ（150）、油分離器（151）、電磁弁（SV-6）、及び逆止弁（CV-8）が設けられている。また、逆止弁（CV-8）は、ブースタ圧縮機（141）の吐出側からガス側閉鎖弁（32）へ向かう冷媒の流通だけを許容する。

油分離器（151）は、ブースタ圧縮機（141）の吐出ガスから冷凍機油を分離するためのものである。油分離器（151）には、油戻し管（152）の一端が接続されている。油戻し管（152）の他端は、吸入管（144）に接続されている。この油戻し管（152）には、キャピラリチューブ（153）が設けられている。油分離器（151）で分離された冷凍機油は、油戻し管（152）を通じてブースタ圧縮機（141）の吸入側へ送り返される。

ブースタ回路（140）には、油排出配管（154）、インジェクション管（155）、及びバイパス配管（156）も設けられている。

油排出配管（154）は、一端がブースタ圧縮機（141）の油排出口（141a）に接続され、他端が吐出管（145）に接続されている。この油排出配管（154）には、電磁弁（SV-7）が設けられている。そして、油排出配管（154）は、ブースタ圧縮機（141）内の冷凍機油が貯まりすぎる場合に、上記電磁弁（SV-7）を開けることで、この冷凍機油を室外回路（40）側へ送り、可変容量圧縮機（41）や固定容量圧縮機（42）に吸入させる。

インジェクション管（155）は、いわゆる液インジェクションを行うためのものである。インジェクション管（155）は、その一端が上記ブースタ連絡管（143）に接続され、他端が油戻し管（152）に接続されている。このインジェクション管（155）には、開度可変の流量調節弁（157）が設けられている。

バイパス配管（156）は、一端が吸入管（144）に接続され、他端が吐出管（145）に接続されている。バイパス配管（156）には、低圧センサ（146）及び逆止弁（CV-9）が設けられている。

また、吐出管（145）には、上述したホットガス管（160）の始端が接続されている。このホットガス管（160）は、この冷凍装置（10）の除霜運転時に、ブースタ圧縮機（141）で圧縮した冷媒を冷凍熱交換器（131）に送るものである。ホットガス管（160）には、電磁弁（SV-5）が設けられている。

〈コントローラの構成〉
本実施形態の冷凍装置（10）は、コントローラ（200）を備えている。このコントローラ（200）には、本発明に係る制御手段である除霜制御部（201）が設けられている。上記除霜制御部（201）では、冷蔵ショーケース（13）に設けられた吸入空気温度センサ（116）及び吹出空気温度センサ（117）から送られてくる両方の計測値の差から冷蔵熱交換器（111）における着霜状態を推測して、除霜運転の開始及び終了を判断する一方、冷凍ショーケース（15）に設けられた吸入空気温度センサ（136）及び吹出空気温度センサ（137）から送られてくる両方の計測値の差から冷凍熱交換器（131）における着霜状態を推測して、除霜運転の開始及び終了を判断する。コントローラ（200）の動作についての詳細は後述する。

−運転動作−
以下に、本実施形態の冷凍装置（10）は、通常運転（冷房運転、暖房運転）と除霜運転とを行う。この冷凍装置（10）が行う運転動作のうち、主要なものについて図を参照しながら説明する。

〈冷房運転〉
冷房運転は、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（15）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の冷却を行って店内を冷房する運転である。

図４に示すように、室外回路（40）では、第１四路切換弁（51）及び第２四路切換弁（52）が第１状態に設定される。また、室外膨張弁（45）が全閉される一方、空調膨張弁（102）及び冷蔵膨張弁（112）の開度が適宜調節される。

また、冷凍回路（30）では、電磁弁（SV-5）が閉の状態、電磁弁（SV-6）が開の状態に設定されるとともに、冷凍膨張弁（132）の開度が適宜調整される。また、電磁弁（SV-7）は、通常、閉の状態に設定される。

冷房運転では、この状態において、可変容量圧縮機（41）、固定容量圧縮機（42）、及びブースタ圧縮機（141）が運転される。

可変容量圧縮機（41）及び固定容量圧縮機（42）から吐出された冷媒は、吐出管（64）から第１四路切換弁（51）を通って室外熱交換器（43）へ送られ、冷媒が室外空気へ放熱する。室外熱交換器（43）で放熱した冷媒は、レシーバ（44）を通過して第２液管（82）へ流入し、第２液管（82）の各分岐管（82a,82b）へ分配される。

第２液管（82）の第１分岐管（82a）へ流入した冷媒は、第１液側連絡配管（21）を通じて冷蔵庫内回路（110）とブースタ回路（140）とに分配される。

冷蔵庫内回路（110）へ流入した冷媒は、冷蔵膨張弁（112）を通過する際に減圧されてから冷蔵熱交換器（111）へ導入される。冷蔵熱交換器（111）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、冷蔵熱交換器（111）では、冷媒の蒸発温度が例えば−５℃程度に設定される。冷蔵熱交換器（111）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（22）へ流入する。冷蔵ショーケース（13）では、冷蔵熱交換器（111）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば５℃程度に保たれる。

ブースタ回路（140）へ流入した冷媒は、ブースタ連絡管（143）を介して冷凍庫内回路（130）へ導入される。この冷媒は、冷凍膨張弁（132）を通過する際に減圧されてから冷凍熱交換器（131）へ導入される。冷凍熱交換器（131）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その際、冷凍熱交換器（131）では、冷媒の蒸発温度が例えば−３０℃程度に設定される。冷凍ショーケース（15）では、冷凍熱交換器（131）で冷却された庫内空気が庫内へ供給され、庫内温度が例えば−２０℃程度に保たれる。

冷凍熱交換器（131）で蒸発した冷媒は、ブースタ回路（140）へ流入し、吸入管（144）を通ってブースタ圧縮機（141）へ吸入される。ブースタ圧縮機（141）で圧縮された冷媒は、吐出管（145）を通って第１ガス側連絡配管（22）へ流入する。

第１ガス側連絡配管（22）では、冷蔵庫内回路（110）から送り込まれた冷媒と、ブースタ回路（140）から送り込まれた冷媒とが合流する。そして、これらの冷媒は、第１ガス側連絡配管（22）から第１吸入管（61）へ流入し、可変容量圧縮機（41）に吸入される。可変容量圧縮機（41）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出管（64）の第１分岐吐出管（64a）へ吐出する。

一方、第２液管（82）の第２分岐管（82b）へ流入した冷媒は、第２液側連絡配管（23）を通じて空調回路（100）へ供給される。空調回路（100）へ流入した冷媒は、空調膨張弁（102）を通過する際に減圧されてから空調熱交換器（101）へ導入される。空調熱交換器（101）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。空調ユニット（12）では、空調熱交換器（101）で冷却された室内空気が店内へ供給される。空調熱交換器（101）で蒸発した冷媒は、第２ガス側連絡配管（24）を通って室外回路（40）へ流入し、第１四路切換弁（51）と第２四路切換弁（52）を順に通過した後に、第２吸入管（62）を通って固定容量圧縮機（42）に吸入される。固定容量圧縮機（42）は、吸入した冷媒を圧縮して吐出管（64）の第２分岐吐出管（64b）へ吐出する。

〈暖房運転〉
暖房運転は、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（15）において庫内空気の冷却を行い、空調ユニット（12）で室内空気の加熱を行って店内を暖房する運転である。

この冷凍装置（10）では、通常の暖房運転（第１暖房運転）に加え、この第１暖房運転では暖房能力が過剰となる場合に、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（101）及び室外熱交換器（43）において冷媒が放熱する第２暖房運転を行うことが可能である。さらに、第１暖房運転では暖房能力が不足する場合に、冷蔵熱交換器（111）、冷凍熱交換器（131）、及び室外熱交換器（43）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（101）において冷媒が放熱する第３暖房運転を行うことも可能である。ここでは、上記暖房運転の代表例として第１暖房運転のみについて説明する。

図５に示すように、室外回路（40）では、第１四路切換弁（51）が第２状態に、第２四路切換弁（52）が第１状態にそれぞれ設定される。また、室外膨張弁（45）が全閉される一方、空調膨張弁（102）及び冷蔵膨張弁（112）の開度が適宜調節される。

また、冷凍回路（30）では、電磁弁（SV-5）が閉の状態、電磁弁（SV-6）が開の状態に設定されるとともに、冷凍膨張弁（132）の開度が適宜調整される。また、電磁弁（SV-7）は、通常、閉の状態に設定される。

この暖房運転では、この状態において、可変容量圧縮機（41）及びブースタ圧縮機（141）が運転され、固定容量圧縮機（42）が休止する。また、室外熱交換器（43）は、冷媒が送り込まれずに休止状態となる。

可変容量圧縮機（41）から吐出された冷媒は、第２ガス側連絡配管（24）を通って空調回路（100）の空調熱交換器（101）へ導入され、室外空気へ放熱する。空調ユニット（12）では、空調熱交換器（101）で加熱された室内空気が店内へ供給される。空調熱交換器（101）で放熱した冷媒は、第２液側連絡配管（23）を通って室外回路（40）へ送り返され、レシーバ（44）を通過して第２液管（82）へ流入する。

第２液管（82）へ流入した冷媒は、第１液側連絡配管（21）を通じて冷蔵庫内回路（110）とブースタ回路（140）とに分配される。そして、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（15）では、上記冷房運転時と同様に、庫内空気の冷却が行われる。冷蔵熱交換器（111）で蒸発した冷媒は、第１ガス側連絡配管（22）を通って第１吸入管（61）へ流入する。一方、冷凍熱交換器（131）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（141）で圧縮された後に第１ガス側連絡配管（22）を通って第１吸入管（61）へ流入する。第１吸入管（61）へ流入した冷媒は、可変容量圧縮機（41）に吸入されて圧縮される。

このように、第１暖房運転では、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）において冷媒が吸熱し、空調熱交換器（101）において冷媒が放熱する。そして、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）で冷媒が庫内空気から吸熱した熱を利用して、店内の暖房が行われる。

尚、第１暖房運転では、固定容量圧縮機（42）を運転してもよい。固定容量圧縮機（42）を運転するか否かは、冷蔵ショーケース（13）及び冷凍ショーケース（15）における冷却負荷に応じて決定される。この場合、第１吸入管（61）へ流入した冷媒は、その一部が吸入接続管（63）及び第２吸入管（62）を通って固定容量圧縮機（42）へ吸入される。

〈除霜運転〉
冷凍装置（10）では、除霜運転が行われる。この除霜運転は、冷蔵ショーケース（13）の冷蔵熱交換器（111）、あるいは冷凍ショーケース（15）の冷凍熱交換器（131）に付着した霜を融かす運転である。冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）で庫内空気を冷却する際には、庫内空気中の水分が霜となって該両熱交換器（111,131）に付着する。上記両熱交換器（111,131）に霜が付着すると、その霜は空気と冷媒との熱交換や空気の流通を阻害する。このため、上記両熱交換器（111,131）に霜が付着すればするほど、該両熱交換器（111,131）における空気と冷媒との熱交換量は減少し、庫内空気の冷却が不充分となる。上記冷凍装置（10）では、コントローラ（200）の除霜制御部（201）で、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）における除霜運転の開始及び終了の判断が行われている。上記コントローラ（200）の動作についての詳細は後述する。

除霜運転時における冷凍装置（10）の動作について説明する。この除霜運転は、上述した冷房運転や暖房運転の最中に行われ、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）の除霜運転は各々独立して行われる。つまり、冷蔵熱交換器（111）の除霜は、冷凍ショーケース（15）における庫内空気の冷却と並行して行われる場合があり、冷凍熱交換器（131）の除霜は、冷蔵ショーケース（13）における庫内空気の冷却と並行して行われる場合がある。また、上記両熱交換器（111,131）の除霜が同時に行われる場合もある。

まず、冷蔵熱交換器（111）の除霜運転時における冷凍装置（10）の動作について説明する。冷蔵熱交換器（111）の除霜運転時において、冷蔵庫内回路（110）では、冷蔵膨張弁（112）が閉の状態に設定される。その結果、第１液側閉鎖弁（53）から冷蔵庫内回路（110）への冷媒の流入が禁止される。この状態で、冷蔵熱交換器（111）に設けられた電気ヒータに通電が行われると、冷蔵熱交換器（111）に付着した霜は電気ヒータによって加熱されて融解する。なお、除霜運転中は、冷蔵庫内ファン（115）を停止させる。

続いて、冷凍熱交換器（131）の除霜運転時における冷凍装置（10）の動作について、冷房運転や暖房運転における動作と異なる点を図６を参照しながら説明する。尚、図６は、冷房運転中に冷凍熱交換器（131）の除霜運転が行われた場合における冷媒の流れを示している。冷凍熱交換器（131）に除霜運転時において、冷凍回路（30）では、電磁弁（SV-5）が開の状態、電磁弁（SV-6）及び冷凍膨張弁（132）が閉の状態に設定される。その結果、液側閉鎖弁（31）から冷凍庫内回路（130）への冷媒の流入が禁止されると同時に、ブースタ圧縮機（141）からガス側閉鎖弁（32）への冷媒の流出が禁止される。つまり、冷凍回路（30）は、他の冷媒回路と縁が切れた閉回路となる。なお、除霜運転中は、冷凍庫内ファン（135）を停止させる。

この状態で、ブースタ圧縮機（141）が運転されると、ブースタ圧縮機（141）の吐出冷媒は吐出管（145）よりホットガス管（160）に流れる。ホットガス管（160）を流出した冷媒は、冷凍庫内回路（130）に流入し、除霜対象である冷凍熱交換器（131）を流通する。冷凍熱交換器（131）では、供給された冷媒が放熱する。冷凍熱交換器（131）に付着した霜は、冷媒の温熱によって加熱されて融解する。

冷凍熱交換器（131）で放熱した冷媒は、ブースタ回路（140）に流入し、吸入管（144）よりブースタ圧縮機（141）に吸入される。ブースタ圧縮機（141）の吸入冷媒は、再び圧縮された後、ホットガス管（160）へ送られる。

このように、上記冷凍熱交換器（131）の除霜運転では、ブースタ圧縮機（141）と冷凍熱交換器（131）との間で冷媒を循環させることで、ブースタ圧縮機（141）から冷媒へ付与された熱を利用して冷凍熱交換器（131）の除霜を行うようにしている。

−コントローラの動作−
上記コントローラ（200）の除霜制御部（201）の動作について説明する。上記除霜制御部（201）では、冷蔵熱交換器（111）における除霜運転の開始及び終了の判断と、冷凍熱交換器（131）における除霜運転の開始及び終了の判断とが、図２に示す同じフローチャートに基づいて個別に行われている。ここでは冷蔵熱交換器（111）の除霜運転の開始及び終了の判断手順についてのみ説明を行う。

除霜制御部（201）では、冷蔵ショーケース（13）の吸入空気温度センサ（116）の計測値及び吹出空気温度センサ（117）の計測値の差を利用して、冷蔵熱交換器（111）の冷却能力（熱交換量）が計算されている。冷蔵熱交換器（111）における除霜運転の開始の判断は、この冷却能力を利用して行われている。時間の経過に伴う冷蔵熱交換器（111）の冷却能力の変化状況を図３に示す。

図３では、横軸を時間軸として、縦軸に上記冷却能力が表されている。上記冷却能力は、図３に示すように、除霜運転が終了し通常運転が始まると、急激に上昇して最大値を迎える。そして、その後、冷蔵熱交換器（111）に霜が付着し、その付着量が増加するにつれて冷蔵熱交換器（111）における空気と冷媒との熱交換量が減少するので、上記冷却能力は徐々に低下する。また、除霜運転が始まると、冷蔵熱交換器（111）への冷媒の流入が禁止されるので、冷却能力は急激に低下する。

図２のフローチャートについて説明を行う。冷蔵熱交換器（111）の除霜運転が終了して通常運転に切り替わると、ステップST1に移行する。ステップST1では、この通常運転の開始時刻をT0、上記両温度センサ（116,117）の計測値を除霜制御部（201）が検出した時刻をT1として、時刻T0から時刻T1までの冷蔵熱交換器（111）の冷却能力の積算値を計算する。（図３において、時刻T0から時刻T1までの冷蔵熱交換器（111）の冷却能力の積算値は、ハッチングを付した部分の面積S1で表される。）上記計算が終了すると、ステップST2に移行する。

ステップST2では、冷却能力の低下度合と今回の通常運転の継続時間（T1−T0）とから除霜時間（T2−T1）を予測する。なお、時刻T2は、時刻T1の時点から除霜運転を開始した場合の予測される除霜運転の終了時刻を表している。具体的に、ステップST2では、時刻T1における冷却能力と、通常運転の継続時間（T1−T0）とを利用して冷蔵熱交換器（111）の着霜状態を推測する。例えば、この時刻T1における冷却能力と、冷却能力の最大値との差を比較して、その差が大きいほど多くの霜が付着していると推測する。また、通常運転の継続時間（T1−T0）が長いほど、多くの霜が付着していると推測する。そして、この着霜状態の推測結果をもとに除霜に要する除霜時間（T2−T1）を予測する。上記予測が終了すると、ステップST3に移行する。

続いてステップST3では、ステップST1で計算した冷蔵熱交換器（111）の冷却能力の積算値S1を、通常運転の継続時間（T1−T0）と、ステップST2で予測した除霜時間（T2−T1）との合計時間（T2−T0）で除し、時刻T0から時刻T2までの冷蔵熱交換器（111）の平均冷却能力Qを計算する。上記計算が終了すると、ステップST4に移行する。

続いてステップST4では、通常運転の継続時間（T1−T0）に基づいて除霜運転を開始するか否かが判断される。具体的に、通常運転の継続時間（T1−T0）が４時間を越えていると、ステップST6に移行して、除霜運転が強制的に開始される。なお、冷凍熱交換器（131）における除霜運転の開始を判断する場合は、通常運転の継続時間（T1−T0）が６時間を越えていると、ステップST6に移行して、除霜運転が強制的に開始される。ステップST4でステップST6に移行しなかった場合、ステップST5に移行する。

ステップST5では、ステップST3で計算した平均冷却能力Qを用いて除霜運転の開始の判断が行われる。具体的には、上記平均冷却能力Qが、直近の除霜運転の開始が判断された時の平均冷却能力Q'を下回れば、ステップST6に移行して、除霜運転が開始される。なお、通常運転の継続時間（T1−T0）が１時間を越えるまでは、ステップST6には移行しない。このように、（T1−T0）≦４であっても、Q≦Q'になった場合は、着霜量が多いと判断されて除霜運転が開始される。なお、ステップST5においてステップST6に移行しなかった場合は、再びステップST1に戻り、繰り返し各ステップでの計算、予測、判定が行われる。

ステップST6で除霜運転が開始されると、ステップST7に移行する。ステップST7では、除霜運転の開始からの経過時間が、ステップST6に移行する直前のステップST2で予測した除霜時間（T2−T1）に達すると、除霜制御部（201）が除霜運転の終了を判断する。除霜制御部（201）は、吸入空気温度センサ（116）の計測値と吹出空気温度センサ（117）の計測値との差から計算した冷却能力や通常運転の継続時間（T1−T0）から冷蔵熱交換器（111）の着霜状態を推測し、除霜に要する除霜時間（T2−T1）を予測している。除霜運転が終了すれば通常運転に切り替わり、ステップST1から除霜運転の開始の判断が再び行なわれる。

−実施形態の効果−
上記実施形態によれば、吸入空気温度センサ（116,136）の計測値と吹出空気温度センサ（117,137）の計測値との差から、精度良く冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）における冷却能力（熱交換量）をそれぞれ推測することができ、その冷却能力の変化から上記両熱交換器（111,131）ごとに着霜状態を推測することができる。従って、着霜状態の推測精度が向上する。また、着霜する側の上記両熱交換器（111,131）における計測値を利用して、その計測値に対応する上記両熱交換器（111,131）の着霜状態を直接的に推測しているので、着霜状態を常に精度よく推測することができる。よって、除霜運転の開始の判断を的確に行うことができるので、冷凍装置（10）の運転効率を向上させることができる。

また、上記実施形態の冷凍装置（10）では、冷蔵熱交換器（111）と冷凍熱交換器（131）との冷媒の蒸発温度が異なっているので、上記両熱交換器（111,131）における着霜量の増加割合も異なっている。しかし、コントローラ（200）の除霜制御部（201）が上記両熱交換器（111,131）ごとに除霜運転の開始及び終了を個別に判断し、上記両熱交換器（111,131）ごとに除霜運転が実行可能になっている。すなわち、上記両熱交換器（111,131）のうち、一方の熱交換器の除霜運転が開始されたとしても、着霜量が少なく熱交換量が減少していなければ他方の熱交換器の除霜運転は開始されない。よって、冷凍装置（10）の能力を十分に発揮させることができる。

また、通常運転の開始時から除霜運転の終了時までの上記両熱交換器（111,131）における平均冷却能力Qが算定され、通常運転と除霜運転とが１回ずつ行なわれる運転サイクル毎の平均冷却能力Qが変化することがないように、除霜運転の開始が判断されている。従って、上記両熱交換器（111,131）の平均冷却能力Qは常に一定に保持されるので、ショーケース（13,15）内の食料品等が傷むのを防止することができる。よって、冷凍装置（10）の信頼性を向上させることができる。

上記実施形態では、除霜運転の開始の判断に用いる吸入空気温度センサ（116,136）の計測値及び吹出空気温度センサ（117,137）の計測値の差から計算した冷却能力を用いて、冷蔵熱交換器（111）及び冷凍熱交換器（131）の着霜状態を推測し、その推測結果を除霜運転の終了の判断に用いている。つまり、除霜制御部（201）における除霜運転の終了の判断には、除霜運転の開始の判断と同様に、吸入空気温度センサ（116,136）の計測値及び吹出空気温度センサ（117,137）の計測値が用いられている。従って、除霜運転の終了を判断するためのセンサを別途に設ける必要がないので、構成を複雑化させることなく除霜運転の終了を判断することができる。

−実施形態の変形例１−
実施形態の変形例１について説明する。この変形例１では、除霜制御部（201）が、冷蔵熱交換器（111）の冷却能力を計算することなく、吸入空気温度センサ（116）の計測値と吹出空気温度センサ（117）の計測値との差をそのまま用いて除霜運転の開始を判断する。

また、この変形例１では、冷蔵熱交換器（111）に電気ヒータが設けられておらず、冷蔵庫内ファン（115）を運転させて冷蔵ショーケース（13）の庫内空気を冷蔵熱交換器（111）へ送り込むことによって、除霜運転時に冷蔵熱交換器（111）に付着した霜を融解させる。除霜制御部（201）は、吸入空気温度センサ（116）の計測値と吹出空気温度センサ（117）の計測値との平均値を用いて除霜運転の終了を判断する。

具体的に、通常運転において冷蔵熱交換器（111）の着霜量が増加すると、その冷蔵熱交換器（111）における空気と冷媒との熱交換量は減少するので、徐々に吸入空気温度センサ（116）の計測値と吹出空気温度センサ（117）の計測値との差が小さくなっていく。そして、除霜制御部（201）は、吸入空気温度センサ（116）の計測値と吹出空気温度センサ（117）の計測値との差が設定値以下になると、除霜運転の開始を判断する。

また、除霜運転が開始されると、冷蔵熱交換器（111）によって冷蔵ショーケース（13）内の空気が冷却されないので、吸入温度計測手段（116）の計測値や吹出温度計測手段（117）の計測値が徐々に大きくなっていく。そして、除霜制御部（201）は、吸入空気温度センサ（116）の計測値と吹出空気温度センサ（117）の計測値との平均値が設定値（例えば５℃）以上になると除霜運転の終了を判断する。なお、吸入空気温度センサ（116）の計測値と吹出空気温度センサ（117）の計測値の少なくとも一方を用いて除霜運転の終了を判断するようにしてもよい。具体的に、除霜制御部（201）は、吸入空気温度センサ（116）の計測値が設定値以上になると除霜運転の終了を判断するようにしてもよいし、吹出空気温度センサ（117）の計測値が設定値以上になると除霜運転の終了を判断するようにしてもよい。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、除霜運転の開始又は終了の判断において、吸入空気温度センサ（116）の計測値や吹出空気温度センサ（117）の計測値をそのまま使用せず、例えば各計測値に補正係数を掛けた補正値を用いるようにしてもよい。すなわち、これらの温度センサ（116,117）の設置場所によっては、空気センサ（116,117）での計測値と実際の空気の温度とが異なる場合がある。また、実際の空気の温度が一定でも、冷蔵熱交換器（111）又は冷凍熱交換器（131）の通過風量が変化すると、これらの空気センサ（116,117）の計測値が変化することもある。そこで、このような場合は、これらの空気センサ（116,117）の計測値を補正して実際の空気の温度に近い補正値を算出し、その補正値を除霜運転の開始又は終了の判断に用いてもよい。

また、上記実施形態については、除霜制御部（201）が、吸入空気温度センサ（116）の計測値と吹出空気温度センサ（117）の計測値の少なくとも一方を用いて、除霜運転の開始を判断するようにしてもよい。上記冷蔵熱交換器（111）に霜が付着すればするほど、その冷蔵熱交換器（111）における空気と冷媒との熱交換量が減少する。そして、熱交換量の減少すると冷蔵熱交換器（111）において空気が冷却されないので、吹出空気温度センサ（117）の計測値が上昇し、さらには吸入空気温度センサ（116）の計測値も上昇する。従って、吸入空気温度センサ（116）の計測値と吹出空気温度センサ（117）の計測値の少なくとも一方を用いることで冷蔵熱交換器（111）の着霜状態を推測でき、除霜運転の開始の判断を行うことができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、蒸発器となる空気熱交換器（111,131）を除霜する除霜運転を行う冷凍装置（10）について有用である。

実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。 実施形態の冷凍装置において除霜運転の開始が判断されるまでの流れを示すフローチャートである。 実施形態における時間の経過に伴う冷蔵熱交換器の冷却能力の変化を表す図である。 実施形態の冷凍装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す概略構成図である。 実施形態の冷凍装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す概略構成図である。 実施形態の冷凍装置における冷凍熱交換器の除霜運転時の冷媒の流れを示す概略構成図である。

符号の説明

10 冷凍装置
20 冷媒回路
111 冷蔵熱交換器（空気熱交換器）
116 吸入空気温度センサ（吸入温度計測手段）
117 吹出空気温度センサ（吹出温度計測手段）
131 冷凍熱交換器（空気熱交換器）
136 吸入空気温度センサ（吸入温度計測手段）
137 吹出空気温度センサ（吹出温度計測手段）
201 除霜制御部（制御手段）

Claims (6)

1. 冷媒を空気と熱交換させる空気熱交換器（111）が設けられた冷媒回路（20）を備え、上記空気熱交換器（111）が蒸発器となって冷凍サイクルを行う通常運転と、上記空気熱交換器（111）を除霜する除霜運転とを行う冷凍装置（10）であって、
   上記空気熱交換器（111）へ送られる空気の温度を計測する吸入温度計測手段（116）と、
   上記空気熱交換器（111）を通過した空気の温度を計測する吹出温度計測手段（117）と、
   上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方を利用して除霜運転の開始を判断する制御手段（201）とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記制御手段（201）は、上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値との差に基づいて除霜運転の開始を判断するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記空気熱交換器（111）は、上記通常運転中において庫内の空気を冷却していることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
   上記空気熱交換器（111,131）は、上記冷媒回路（20）に複数設けられ、
   上記吸入温度計測手段（116,136）と上記吹出温度計測手段（117,137）とは、それぞれの上記空気熱交換器（111,131）に対応して１つずつ設けられる一方、
   上記空気熱交換器（111,131）ごとに除霜運転が個別に実行可能となっており、
   上記制御手段（201）は、上記空気熱交換器（111,131）ごとに除霜運転の開始を個別に判断するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
   
5. 請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
   上記制御手段（201）は、直近の除霜運転の終了後における通常運転の開始時から上記両計測手段（116,117）の計測値の検出時までの上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値との差を積算し、その積算結果を利用して除霜運転の開始を判断するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１つにおいて、
   上記制御手段（201）は、上記吸入温度計測手段（116）の計測値と上記吹出温度計測手段（117）の計測値の少なくとも一方を利用して除霜運転の終了を判断するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。

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