JP2007010220A - 冷凍装置及びその冷凍装置を備えた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却不良となる原因を早期に判断し、対処することができる冷凍装置及びそれを備えた冷蔵庫を提供する。
【解決手段】 放熱器２を出た冷媒と吸熱器５７（第１の吸熱器）及び吸熱手段としての吸熱器５８（第２の吸熱器）を出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器４０と、吸熱器５７、５８における冷媒の過熱度に基づいて膨張弁６５（第１の膨張器）及び膨張手段としての膨張弁６６（第２の膨張器）における冷媒の絞り量をそれぞれ制御する制御手段としての制御装置２６とを備え、この制御装置２６は、吸熱器５８における冷却不良が生じている場合、膨張弁６６における冷媒の絞り量を変化させ、当該変化に伴う吸熱器５８の温度変化に基づいて冷却不良の原因を判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機、放熱器、膨張手段、吸熱手段とから冷媒回路が構成された冷凍装置と、該冷凍装置を備えた冷蔵庫に関するものである。

従来この種冷凍装置、例えば、異なる温度帯で冷媒を蒸発させることができる冷蔵室用蒸発器と、冷凍室用蒸発器とを有する冷凍装置を備えた冷蔵庫では、コンプレッサ（圧縮機）と、このコンプレッサの吐出側に接続された凝縮器（放熱器）と、この凝縮器の出口側に接続された冷蔵室用切換弁と、冷蔵室用膨張器と、この冷蔵室用膨張器の出口側に接続された冷蔵室用蒸発器（第１の吸熱器）と、この冷蔵室用切換弁、冷蔵室用膨張器及び冷蔵室用蒸発器に並列に接続された冷凍室用切換弁、冷凍室用膨張器、冷凍室用蒸発器（第２の吸熱器）、逆止弁の直列回路とから冷媒回路が構成されている。

また、冷蔵室用蒸発器の近傍には、該冷蔵室用蒸発器にて冷媒が蒸発し、そのときの吸熱作用により冷却された空気を冷蔵室に送るための送風手段としてのＲファンが設置されている。同様に、冷凍室用蒸発器の近傍には、当該冷凍室用蒸発器にて冷媒が蒸発し、そのときの吸熱作用により冷却された空気を冷凍室に送るためのＦファンが設置されている。そして、係る冷蔵庫では、冷蔵室を冷却する冷蔵運転と、冷凍室を冷却する冷凍運転とが交互に行われるように制御手段により制御されていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１ー２２１５５６号公報

このような冷蔵庫では、凝縮器から出た高圧側冷媒と各蒸発器から出た低圧側冷媒を熱交換させる内部熱交換器を設けて、各膨張器に入る冷媒温度を低下させて、各蒸発器における冷却能力の向上を図る試みがなされている。特に、冷媒として二酸化炭素を使用した場合には、冷却能力が低いという問題が生じていたが、内部熱交換器を設けることで、高圧側の冷媒を冷却して冷却能力を向上させることが可能となる。更に、高圧側の冷媒により低圧側の冷媒を加熱することができるので、圧縮機に液冷媒が吸い込まれる液圧縮も効果的に回避することができるようになる。

ところで、係る冷蔵庫では、冷凍回路内において冷凍室を冷却する冷凍室用蒸発器付近の温度が最も低く、且つ、冷媒の圧力も低いため、冷凍室用蒸発器内に冷媒が液の状態で溜まり易い。特に、冷凍運転時において運転負荷が小さい場合には、液冷媒が冷凍室用蒸発器内に寝込むこととなる。加えて、冷媒が冷凍室用蒸発器内に逆流する不都合を回避するために冷凍室用蒸発器の出口側に逆止弁が設けられているため、係る液冷媒が圧縮機停止後も出て行かないと云う問題が生じていた。

これにより、この液冷媒が次回の冷凍室の冷凍運転開始時に流出するので、内部熱交換器での高圧冷媒の冷却が過剰となって冷凍室用膨張器において液冷媒が多くなり、減圧効果が低下し、低圧が上昇して冷凍室用蒸発器での必要な蒸発温度が得られなくなる。これにより、冷凍室が冷却不良となる問題が生じていた。

一方、冷凍室が冷却不良となる原因は上述の冷媒の寝込み以外にも、冷凍室用膨張器が閉塞して、冷凍室用蒸発器に冷媒が流れなくなった場合にも生じる。特に、上記二酸化炭素冷媒を使用した場合、係る低温にて冷媒を蒸発させるために、絞り量が大きくなるように制御され、冷凍室では、冷凍室用蒸発器における冷媒の蒸発温度がより低温となるように、冷凍室用膨張器の絞り量がより一層拡大されている。このため、係る膨張器の閉塞が生じやすく、これにより冷凍室が冷凍不良となる恐れがあった。

このように、冷凍室が冷却不良となる原因として、上述の如き冷媒の寝込みと冷凍室用膨張器の閉塞との２つの要素が考えられるが、従来これらの原因を区別することは困難であった。また、共に冷凍室が冷却不良となるという症状は同一であるが、係る問題を解決するための対処方法が全く異なる。即ち、冷媒が寝込んだ場合には、圧縮機を運転した状態で、所定時間冷凍室用膨張器を閉じて（冷媒の絞り量を拡大させて）運転して、寝込んだ冷媒を冷凍室用蒸発器から吸い出す必要がある。他方、冷凍室用膨張器が閉塞した場合には、冷凍室用膨張器における冷媒の絞り量を減少させる必要がある。従って、間違った判断をすると症状が悪化するという問題があり、早期に原因を判断する必要があった。

本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、冷却不良となる原因を早期に判断し、対処することができる冷凍装置及びそれを備えた冷蔵庫を提供することを目的とする。

請求項１の発明の冷凍装置は、圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続された放熱器と、この放熱器の出口側に接続された膨張手段と、この膨張手段の出口側に接続された吸熱手段とから冷媒回路が構成されたものであって、放熱器を出た冷媒と吸熱手段を出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器と、膨張手段における冷媒の絞り量を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、吸熱手段における冷却不良が生じている場合、膨張手段における冷媒の絞り量を変化させ、当該変化に伴う吸熱手段の温度変化に基づいて冷却不良の原因を判断することを特徴とする。

請求項２の発明の冷凍装置は、圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続された放熱器と、この放熱器の出口側に接続された第１の膨張器及びこの第１の膨張器の出口側に接続された第１の吸熱器と、この第１の膨張器及び第１の吸熱器に並列に接続された第２の膨張器、第２の吸熱器及び逆止弁の直列回路とから冷媒回路が構成され、逆止弁は圧縮機の吸込側を順方向とされており、第２の吸熱器における冷媒の蒸発温度が第１の吸熱器における冷媒の蒸発温度よりも低く制御されるのもであって、放熱器を出た冷媒と各吸熱器を出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器と、第２の膨張器における冷媒の絞り量を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、第２の吸熱器における冷却不良が生じている場合、第２の膨張器における冷媒の絞り量を変化させ、当該変化に伴う前記第２の吸熱器の温度変化に基づいて冷却不良の原因を判断することを特徴とする。

請求項３の発明の冷凍装置では、上記各発明の何れかの発明において制御手段は、吸熱手段又は第２の吸熱器における冷却不良が生じている場合、膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量を増大させ、吸熱手段又は第２の吸熱器の温度低下幅が所定値より大きい場合は当該吸熱手段又は第２の吸熱器において冷媒の寝込みが生じているものと判断すると共に、吸熱手段又は第２の吸熱器の温度低下幅が所定値以下の場合には膨張手段又は第２の膨張器が閉塞しているものと判断することを特徴とする。

請求項４の発明の冷凍装置では、請求項３の発明において制御手段は、膨張手段又は第２の膨張器が閉塞しているものと判断した場合、当該膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量を減少させることを特徴とする。

請求項５の発明の冷凍装置では、請求項４の発明において制御手段は、吸熱手段又は第２の吸熱器により冷却される空間の温度と当該空間の目標温度に基づき、それらの差が大きい場合には膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量の減少幅を拡大することを特徴とする。

請求項６の発明の冷凍装置では、請求項１又は請求項２の何れかの発明において制御手段は、吸熱手段又は第２の吸熱器における冷却不良が生じている場合、膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量を減少させ、吸熱手段又は第２の吸熱器の温度低下幅が所定値以下の場合は当該吸熱手段又は第２の吸熱器において冷媒の寝込みが生じているものと判断すると共に、吸熱手段又は第２の吸熱器の温度低下幅が所定値より大きい場合には膨張手段又は第２の膨張器が閉塞しているものと判断することを特徴とする。

請求項７の発明の冷凍装置では、請求項６の発明において制御手段は、吸熱手段又は第２の吸熱器における冷媒の寝込みが生じているものと判断した場合、膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量を増大させることを特徴とする。

請求項８の発明の冷凍装置は、請求項１乃至請求項７の何れかの発明の冷凍装置の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする。

請求項９の発明の冷蔵庫は、請求項１乃至請求項８の何れかの発明の冷凍装置を備えたことを特徴とする。

請求項１０の発明の冷蔵庫は、請求項２乃至請求項８の何れかの発明において冷蔵室と、この冷蔵室よりも低い温度に冷却される冷凍室とを備え、第１の吸熱器により冷蔵室を冷却し、第２の吸熱器により冷凍室を冷却することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続された放熱器と、この放熱器の出口側に接続された膨張手段と、この膨張手段の出口側に接続された吸熱手段とから冷媒回路が構成された冷凍装置において、放熱器を出た冷媒と吸熱手段を出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器と、膨張手段における冷媒の絞り量を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、吸熱手段における冷却不良が生じている場合、膨張手段における冷媒の絞り量を変化させ、当該変化に伴う吸熱手段の温度変化に基づいて冷却不良の原因を判断するので、例えば、請求項３の発明の如き制御手段は、吸熱手段における冷却不良が生じている場合、膨張手段における冷媒の絞り量を増大させ、吸熱手段の温度低下幅が所定値より大きい場合は当該吸熱手段において冷媒の寝込みが生じているものと判断すると共に、吸熱手段の温度低下幅が所定値以下の場合には膨張手段が閉塞しているものと判断するものとすれば、冷却不良の原因を早期に、且つ、確実に判断することができる。

また、請求項３の発明において、制御手段は膨張手段が閉塞しているものと判断した場合、請求項４の如く当該膨張手段における冷媒の絞り量を減少させることで、膨張手段における閉塞を解消することができる。

同様に、請求項１の発明において、例えば、請求項６の発明の如く制御手段は、吸熱手段における冷却不良が生じている場合、膨張手段における冷媒の絞り量を減少させ、吸熱手段の温度低下幅が所定値以下の場合は当該吸熱手段において冷媒の寝込みが生じているものと判断すると共に、吸熱手段の温度低下幅が所定値より大きい場合には膨張手段が閉塞しているものと判断するものとしても、冷却不良の原因を早期に、且つ、確実に判断することができる。

更に、請求項６の発明において制御手段は吸熱手段における冷媒の寝込みが生じているものと判断した場合、請求項７の如く膨張手段における冷媒の絞り量を増大させることで、吸熱手段における冷媒の寝込みを解消することができる。

請求項２の発明によれば、圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続された放熱器と、この放熱器の出口側に接続された第１の膨張器及びこの第１の膨張器の出口側に接続された第１の吸熱器と、この第１の膨張器及び第１の吸熱器に並列に接続された第２の膨張器、第２の吸熱器及び逆止弁の直列回路とから冷媒回路が構成され、逆止弁は圧縮機の吸込側を順方向とされており、第２の吸熱器における冷媒の蒸発温度が第１の吸熱器における冷媒の蒸発温度よりも低く制御される冷凍装置において、放熱器を出た冷媒と各吸熱器を出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器と、第２の膨張器における冷媒の絞り量を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、第２の吸熱器における冷却不良が生じている場合、第２の膨張器における冷媒の絞り量を変化させ、当該変化に伴う前記第２の吸熱器の温度変化に基づいて冷却不良の原因を判断するので、例えば、請求項３の発明の如き制御手段は、第２の吸熱器における冷却不良が生じている場合、第２の膨張器における冷媒の絞り量を増大させ、第２の吸熱器の温度低下幅が所定値より大きい場合は当該第２の吸熱器において冷媒の寝込みが生じているものと判断すると共に、第２の吸熱器の温度低下幅が所定値以下の場合には第２の膨張器が閉塞しているものと判断するものとすれば、冷却不良の原因を早期に、且つ、確実に判断することができる。

また、請求項３の発明において、制御手段は第２の膨張器が閉塞しているものと判断した場合、請求項４の如く当該第２の膨張器における冷媒の絞り量を減少させることで、第２の膨張器における閉塞を解消することができる。

同様に、請求項２の発明において、例えば、請求項６の発明の如く制御手段は、第２の吸熱器における冷却不良が生じている場合、第２の膨張器における冷媒の絞り量を減少させ、第２の吸熱器の温度低下幅が所定値以下の場合は当該第２の吸熱器において冷媒の寝込みが生じているものと判断すると共に、第２の吸熱器の温度低下幅が所定値より大きい場合には第２の膨張器が閉塞しているものと判断するものとしても、冷却不良の原因を早期に、且つ、確実に判断することができる。

更に、請求項６の発明において制御手段は第２の吸熱器における冷媒の寝込みが生じているものと判断した場合、請求項７の如く第２の膨張器における冷媒の絞り量を増大させることで、第２の吸熱器における冷媒の寝込みを解消することができる。

また、請求項４の発明において、請求項５の発明の如き制御手段は、吸熱手段又は第２の吸熱器により冷却される空間の温度と当該空間の目標温度に基づき、それらの差が大きい場合には膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量の減少幅を拡大するものとすれば、膨張手段又は第２の膨張器の閉塞をより一層迅速に解消することができるようになる。

特に、請求項１乃至請求項７の何れかの発明の冷凍装置の冷媒として請求項８の如く二酸化炭素を用いた場合にも、冷却能力を改善することができるようになる。

また、請求項９の発明の如く冷蔵庫に請求項１乃至請求項８の何れかの発明の冷凍装置を備えたることで、冷蔵庫の性能及び信頼性を向上させることができるようになる。

更にまた、請求項１０の発明の如き冷蔵室と、この冷蔵室よりも低い温度に冷却される冷凍室とを備え、第１の吸熱器により冷蔵室を冷却し、第２の吸熱器により冷凍室を冷却することで、冷蔵庫の性能及び信頼性を向上させることができるようになる。

本発明は、吸熱器における冷却不良の原因を判断するために成されたものであり、冷却不良の原因を早期に判断し、適切に対処するという目的を、膨張手段における冷媒の絞り量を変化させ、当該変化に伴う吸熱手段の温度変化に基づいて冷却不良の原因を判断することにより実現した。以下、図面に基づき本発明の実施の形態を詳述する。

図１は、本発明の一実施例の冷凍装置の冷媒回路図を示している。冷凍装置１０は、圧縮機１と、この圧縮機１の吐出側に接続された放熱器２と、この放熱器２の出口側に接続された膨張弁６５（第１の膨張器）及びこの膨張弁６５の出口側に接続された第１の吸熱器５７と、この膨張弁６５及び第１の吸熱器５７に並列に接続された膨張手段としての膨張弁６６（第２の膨張器）、吸熱手段としての第２の吸熱器５８及び逆止弁５２の直列回路等から冷媒回路が構成されている。即ち、圧縮機１の第２の圧縮要素１Ｂの出口側の冷媒吐出管３１は放熱器２の入口に接続される。

実施例の圧縮機１は、２段圧縮式の圧縮機であり、密閉容器内に駆動要素としての図示しない電動要素と、この電動要素にて駆動される第１の圧縮要素１Ａと第２の圧縮要素１Ｂにて構成される。

図中３０は圧縮機１の第１の圧縮要素１Ａで圧縮された冷媒を第２の圧縮要素１Ｂに導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管３０は、圧縮機の外部に構成された中間冷却器１Ｃを通過するように配設されている。即ち、第１の圧縮要素１Ａで圧縮され、中間圧となった冷媒は中間冷却器１Ｃにて冷却された後、第２の圧縮要素１Ｂに吸い込まれる構成とされている。

また、図中３６は圧縮機１の第１の圧縮要素１Ａに冷媒を導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管３６の一端は第１の圧縮要素１Ａの図示しないシリンダと連通している。また、冷媒導入管３６の他端は後述する内部熱交換器４０の低圧側流路４２Ｌの出口に接続されている。

前記放熱器２の近傍には、当該放熱器２に通風して冷媒を放熱させるためのファン２Ｆが設置されている。

一方、放熱器２の出口側に接続された配管３２は、前記内部熱交換器４０の高圧側流路４２Ｈの入口に接続される。前述した内部熱交換器４０は、放熱器２を出た高圧側の冷媒と各吸熱器５７、５８を出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものであり、両流路４２Ｈ、４２Ｌが交熱的に配置されている。この内部熱交換器４０の高圧側流路４２Ｈの入口は内部熱交換器４０の一端側（図１では右端）に形成され、出口は他端側（図１では左端）に形成されている。これにより、高圧側流路４２Ｈを流れる放熱器からの高圧側冷媒は、内部熱交換器４０の一端側から他端側に流れる。

また、内部熱交換器４０の低圧側流路４２Ｌの入口は内部熱交換器４０の他端側（図１では左端）に形成され、出口は一端側（図１では右端）に形成されている。これにより、低圧側流路４２Ｌを流れる各吸熱器５７、５８からの低圧冷媒は、内部熱交換器４０の他端側から一端側に流れる。従って、高圧側流路４２Ｈと低圧側流路４２Ｌを流れる冷媒は対向流となるので、当該内部熱交換器４０において高圧側の冷媒と低圧側の冷媒の熱交換を良好に行うことが可能となる。

また、内部熱交換器４０の高圧側流路４２Ｈの出口に接続された配管３３は、膨張弁６５を経て、吸熱器５７に接続される。

一方、膨張弁６５の入口側の配管３３の分岐点９Ａには、バイパス回路３４を構成する配管の一端が接続されている。バイパス回路３４は、膨張弁６５及び吸熱器５７に並列に接続された直列回路であり、当該バイパス回路３４には、膨張弁６６、吸熱器５８及び逆止弁５２が設けられている。また、バイパス回路３４の配管の他端は前記吸熱器５７の出口側の配管３３の合流点９Ｂにて接続される。逆止弁５２は圧縮機１の吸込側を順方向とされており、当該吸熱器５８内に冷媒が逆流する不都合を防いでいる。

前記各膨張弁６５、６６は、放熱器２及び内部熱交換器４０にて放熱した冷媒を膨張するためのものであり、本実施例の各膨張弁６５、６６は後述する制御装置２６により絞り量が当該膨張弁６５、６６の全閉状態から全開状態までそれぞれ段階的に制御（ステップ制御）される電動膨張弁にて構成されている。

また、内部熱交換器４０の低圧側流路４２Ｌの入口側にも逆止弁５３が設置されており、当該逆止弁５３も圧縮機１の吸込側を順方向とされている。この逆止弁５３により、圧縮機１に吸い込まれた冷媒が停止時等に逆流して、吸熱器５７に流入する不都合を回避できる。

前記各吸熱器５７、５８の近傍には、それぞれファン５７Ｆ、５８Ｆが設置されている。ファン５７Ｆは、吸熱器５７内の冷媒と熱交換して冷却された冷気をダクト５７Ａを介して冷蔵室２１内に送風するための送風手段である。同様にファン５８Ｆも吸熱器５８内の冷媒と熱交換して冷却された冷気をダクト５８Ａを介して冷凍室２２内に送風するための送風手段であり、各ファン５７Ｆ、５８Ｆの運転は後述する制御装置２６により制御されている。

ここで、本実施例の冷凍装置１０は、冷蔵室２１とこの冷蔵室２１よりも低い温度に冷却される冷凍室２２とを有する冷蔵庫に使用され、前記吸熱器５７により冷蔵室２１を冷却し、吸熱器５８により冷凍室２２を冷却する構成とされている。

そして、前述した制御装置２６は、冷蔵庫の制御を司る制御手段であり、例えば汎用のマイクロコンピュータにて構成される。当該制御装置２６は、冷蔵庫２１内に設けられた温度センサ２１Ｔ及び冷凍室２２内に設けられた温度センサ２２Ｔ等の出力に基づき、圧縮機１の運転周波数やＯＮ−ＯＦＦ、各膨張弁６５、６６或いは各ファン２Ｆ、５７Ｆ及び５８Ｆの運転等を制御する。また、制御装置２６は、通常、吸熱器５８における冷媒の蒸発温度が吸熱器５７における冷媒の蒸発温度よりも低くなるように、且つ、各吸熱器５７、５８における冷媒の過熱度に基づいて、各膨張弁６５、６６の絞り量を制御する。本実施例では、吸熱器５７にける冷媒の過熱度は、吸熱器５７の出口側に設置された出口温度センサ７２Ｔｏにて検出される冷媒温度と、入口側に設置された入口温度センサ７２Ｔｉにて検出される冷媒温度の差から算出するものとする。また、吸熱器５８における冷媒の過熱度は、吸熱器５８の出口側に設置された出口温度センサ７０Ｔｏにて検出される冷媒温度と、入口側に設置された入口温度センサ７０Ｔｉの差から算出するものとする。更に、制御装置２６は、冷凍室２２内の温度推移と、吸熱器５８における上記冷媒の過熱度に基づいて、冷凍室２２における冷却状態を検出している。当該冷凍室２２の冷却状態の検出については、後述する動作説明にて詳述する。

尚、本冷凍装置１０の冷媒としては、地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ₂）が用いられ、冷凍装置１０の冷媒回路の高圧側は超臨界圧力となる。

以上の構成で次に本発明の冷凍装置１０を備えた冷蔵庫の動作を説明する。

（１）プルダウン運転
先ず、冷蔵庫の起動時の運転（プルダウン運転）について説明する。冷蔵庫本体に設けられた図示しない始動スイッチを入れるか、或いは冷蔵庫本体の電源ソケットがコンセントに接続されると、制御装置２６は両膨張弁６５、６６をそれぞれ全閉状態からそれぞれ所定のステップ開いて絞り量を調節すると共に、圧縮機１の図示しない電動要素を起動する。これにより、圧縮機１の第１の圧縮要素１Ａに低圧の冷媒ガスが吸い込まれて圧縮され中間圧となり、冷媒導入管３０に吐出される。

そこで、当該冷媒導入管３０に吐出された冷媒ガスは、密閉容器外部に設けられた中間冷却器１Ｃを通過する過程で冷却される。これにより、第２の圧縮要素１Ｂに吸い込まれる冷媒を冷却することができるので、密閉容器内の温度上昇を抑え、第２の圧縮要素１Ｂにおける圧縮効率も向上させることができる。更に、第２の圧縮要素１Ｂで圧縮され、吐出される冷媒の温度上昇も抑制して、各吸熱器５７、５８における冷却能力の改善に寄与できる。

また、中間冷却器１Ｃで冷却された冷媒ガスは、密閉容器内に戻り、第２の圧縮要素１Ｂに吸入されて、２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管３１より圧縮機１の外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮される。

冷媒吐出管３１から吐出された冷媒ガスは放熱器２に流入し、そこでファン２Ｆによる通風を受けて放熱した後、内部熱交換器４０の一端に形成された入口から高圧側流路４２Ｈに流入する。そして、高圧側流路４２Ｈを流れる放熱器２からの冷媒は、低圧側流路４２Ｌを流れる両吸熱器５７、５８からの冷媒に熱を奪われて更に冷却される。

この内部熱交換器４０の存在により、放熱器２を出て内部熱交換器４０を通過する冷媒は、低圧側の冷媒に熱を奪われて、冷却されるので、その分、冷媒の過冷却度が大きくなり、各膨張弁６５、６６に入る冷媒の温度を下げることができる。更にまた、内部熱交換器４０において高圧側流路４２Ｈと低圧側流路４２Ｌを流れる冷媒は前述の如き対向流となるので、熱交換能力を最大限に発揮することができる。これにより、吸熱器５７、５８におけるエントロピー差を拡大することができるようになるので、各吸熱器５７、５８における冷却能力を向上させることが可能となる。

係る内部熱交換器４０で冷却され、内部熱交換器４０の高圧側流路４２Ｈから出た高圧側の冷媒は、配管３３を流れて分岐点９Ａにて分岐され、分岐された一方の冷媒は膨張弁６５に至る。尚、膨張弁６５の入口では冷媒はまだ超臨界状態である。そして、冷媒は膨張弁６５における圧力低下により、ガス／液体の二相混合体とされ、その状態で吸熱器５７内に流入する。そこで、冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。ここで、冷媒により熱を奪われて冷却された吸熱器５７の周囲の冷気はファン５７Ｆによりダクト５７Ａを介して冷蔵室２１内に送風され、当該冷蔵室２１内を冷却する。

このとき、前述の如く中間冷却器１Ｃにて中間圧の冷媒を冷却する効果と、内部熱交換器４０にて冷媒を冷却する効果により、吸熱器５７に流入する冷媒をより低温にすることができるので、二酸化炭素冷媒を使用した場合であっても、充分な冷却能力を得ることができ、冷蔵室２１内を冷却することが可能である。

一方、分岐点９Ａにて分岐された他方の冷媒はバイパス回路３４に入り膨張弁６６に至る。膨張弁６６の入口において超臨界状態であった冷媒は、膨張弁６６における圧力低下により、ガス／液体の二相混合体とされ、その状態で吸熱器５８内に流入する。そこで、冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。

そして、冷媒により熱を奪われて冷却された吸熱器５８の周囲の冷気はファン５８Ｆによりダクト５８Ａを介して冷凍室２２内に送風され、当該冷凍室２２内を冷却する。このとき、上述の如く中間冷却器１Ｃにて中間圧の冷媒を冷却する効果と、内部熱交換器４０にて冷媒を冷却する効果により、吸熱器５８に流入する冷媒をより低温にすることができるので、二酸化炭素冷媒を使用した場合であっても、充分な冷却能力（冷凍能力）を得ることができる。また、膨張弁６６は、制御装置２６によって膨張弁６５の絞り量より拡大されており、これにより吸熱器５８に流入する冷媒をより減圧することができるので、吸熱器５８において冷媒をより低温で蒸発させることが可能となり、冷凍室２２内を所望の低温にすることができるようになる。

吸熱器５８から出た冷媒は逆止弁５２を経た後、合流点９Ｂにて吸熱器５７から出た冷媒と合流し、逆止弁５３を経由して、内部熱交換器４０の他端に形成された入口から低圧側流路４２Ｌに流入する。そして、低圧側流路４２Ｌを流れる各吸熱器５７、５８からの冷媒は、前記高圧側流路４２Ｈを流れる高温高圧の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受ける。

ここで、各吸熱器５７、５８でそれぞれ蒸発し低温となって各吸熱器５７、５８から出た冷媒は完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態となる場合もあるが、当該内部熱交換器４０の低圧側流路４２Ｌを通過させて、高圧側流路４２Ｈを流れる冷媒と熱交換させることで、冷媒が加熱され、この時点で冷媒の過熱度が確保され完全に気体の状態になる。

これにより、圧縮機１に吸い込まれる冷媒を確実に気体の状態とすることができ、圧縮機１に液体の冷媒が吸い込まれて圧縮される所謂液圧縮の発生を未然に回避することができるようになる。

尚、内部熱交換器４０で加熱された冷媒は、冷媒導入管３６から圧縮機１の第１の圧縮要素１Ａに吸い込まれるサイクルを繰り返す。これにより、冷蔵室２１及び冷凍室２２内は徐々に冷却されていく。

そして、温度センサ２１Ｔにて検出される冷蔵室２１内の温度が所定の下限温度（例えば、＋３℃）となると、制御装置２６は膨張弁６５を全閉して、吸熱器５７への冷媒の流入を禁止する。これにより、内部熱交換器４０の高圧側流路４２Ｈを出た冷媒は全て膨張弁６６にて減圧され、吸熱器５８に流入して蒸発され、逆止弁５２、逆止弁５３及び内部熱交換器４０の低圧側流路４２Ｌを経由して圧縮機１の第１の圧縮要素１Ａに吸い込まれるサイクルを繰り返す。

その後、温度センサ２２Ｔにて検出される冷凍室２２内の温度が所定の下限温度（例えば、−２０℃）となると、制御装置２６は膨張弁６６を全閉すると共に、圧縮機１をＯＦＦして運転を停止する。

（２）通常運転
上述したプルダウン運転が終了すると、制御装置２６にプルダウン運転が成されたことが記憶され、次回圧縮機１がＯＮされると、通常の冷却運転が行われる。制御装置２６は冷蔵室２１内の温度センサ２１Ｔ及び冷凍室２２内の温度センサ２２Ｔに基づき、冷蔵室２１内を目標温度（例えば、＋５℃）の上下に所定のディファレンシャルをもって上限温度（例えば、＋７℃）と下限温度（例えば、＋３℃）の範囲内、冷凍室２２内を目標温度（例えば、−１８℃）の上下に所定のディファレンシャルをもって上限温度（例えば、−１６℃）と下限温度（例えば、−２０℃）の範囲内となるように制御する。

この場合、制御装置２６は前記プルダウン運転が終了し、圧縮機１の運転を停止してから、温度センサ２１Ｔにて検出される冷蔵庫２１内が上限温度（＋７℃）に達した場合であっても、温度センサ２２Ｔにて検出される冷凍室２２内が上限温度（−１６℃）に達していない場合には、圧縮機１の運転を開始しない。

そして、温度センサ２２Ｔにて検出される冷凍室２２内の温度が上限温度（−１６℃）に上昇すると、制御装置２６は、膨張弁６５を全閉状態から所定ステップ開いて絞り量を調節すると共に、圧縮機１をＯＮして冷蔵室２１の冷却運転を開始する。このとき、膨張弁６６は全閉された状態のままである。

これにより、圧縮機１の第１の圧縮要素１Ａに低圧の冷媒ガスが吸い込まれて圧縮され中間圧となり、冷媒導入管３０に吐出される。当該冷媒導入管３０に吐出された冷媒ガスは、密閉容器外部に設けられた中間冷却器１Ｃを通過する過程で冷却された後、密閉容器内に戻り、第２の圧縮要素１Ｂに吸入されて、２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管３１より圧縮機１の外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮される。

冷媒吐出管３１から吐出された冷媒ガスは放熱器２に流入し、そこでファン２Ｆによる通風を受けて放熱して、内部熱交換器４０の一端に形成された入口から高圧側流路４２Ｈに流入し、低圧側流路４２Ｌを流れる吸熱器５７からの冷媒に熱を奪われて更に冷却された後、配管３３に吐出される。このとき、前述の如く膨張弁６６は全閉されているので、内部熱交換器４０を出た冷媒ガスはバイパス回路３４に流れることなく、全て膨張弁６５に流入する。尚、膨張弁６５の入口では冷媒はまだ超臨界状態である。

そして、冷媒は膨張弁６５における圧力低下により、ガス／液体の二相混合体とされ、その状態で吸熱器５７内に流入する。そこで、冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。ここで、冷媒により熱を奪われて冷却された吸熱器５７の周囲の冷気はファン５７Ｆによりダクト５７Ａを介して冷蔵室２１内に送風され、当該冷蔵室２１内を冷却する。

吸熱器５７から出た冷媒は、逆止弁５３を経て、内部熱交換器４０の他端に形成された入口から低圧側流路４２Ｌに流入し、高圧側流路４２Ｈを流れる高温高圧の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受けて完全に気体の状態になった後、冷媒導入管３６から圧縮機１の第１の圧縮要素１Ａに吸い込まれるサイクルを繰り返す。これにより、冷蔵室２１内は冷却されていく。

上述の如き冷蔵室２１の冷却運転を開始して、その後３０分以内に温度センサ２１Ｔにて検出される冷蔵室２１内の温度が下限温度（＋３℃）まで低下すると、制御装置２６は、前記膨張弁６５を全閉すると共に、膨張弁６６を全閉状態から所定ステップ開いて絞り量を調節して冷凍室２２の冷凍運転を開始する。

これにより、圧縮機１の外部に吐出された超臨界状態の冷媒ガスは、放熱器２にてファン２Ｆによる通風を受けて放熱した後、内部熱交換器４０の一端に形成された入口から高圧側流路４２Ｈに流入し、低圧側流路４２Ｌを流れる吸熱器５８からの冷媒に熱を奪われて更に冷却される。そして、内部熱交換器４０で冷却され、内部熱交換器４０の高圧側流路４２Ｈから出た高圧側の冷媒は、配管３３を流れて分岐点９Ａに至る。

ここで、前述の如く膨張弁６５は全閉されているので、内部熱交換器４０を出た冷媒は超臨界状態を維持したまま全て膨張弁６６に流入する。そして、冷媒は膨張弁６６における圧力低下により、ガス／液体の二相混合体とされ、この状態で吸熱器５８内に流入する。そこで、冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。そして、冷媒により熱を奪われて冷却された吸熱器５８の周囲の冷気はファン５８Ｆによりダクト５８Ａを介して冷凍室２２内に送風され、当該冷凍室２２内を冷却する。

膨張弁６６は、制御装置２６によって膨張弁６５の絞り量より拡大されているので、吸熱器５８に流入する冷媒をより減圧することができると共に、前述の如き中間冷却器１Ｃにて中間圧の冷媒を冷却する効果と、内部熱交換器４０にて冷媒を冷却する効果により、吸熱器５８に流入する冷媒をより低温にすることができるので、二酸化炭素冷媒を使用した場合であっても、冷凍室２２内を所望の低温にすることができる。

その後、吸熱器５８から出た冷媒は逆止弁５２を経た冷媒は合流点９Ｂにて配管３３内に戻り、逆止弁５３を経由して、内部熱交換器４０の他端に形成された入口から低圧側流路４２Ｌに流入し、高圧側流路４２Ｈを流れる高温高圧の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受けて完全に気体の状態になった後、冷媒導入管３６から圧縮機１の第１の圧縮要素１Ａに吸い込まれるサイクルを繰り返す。これにより、冷凍室２２内は冷却されていく。

そして、温度センサ２２Ｔにて検出される冷凍室２２内の温度が下限温度（−２０℃）迄低下すると、制御装置２６は、制御装置２６は膨張弁６６を全閉すると共に、圧縮機１をＯＦＦして運転を停止する。そして、次に、冷蔵室２１内の温度が上限温度（＋７℃）に達し、冷凍室２２内の温度も上限温度（−１６℃）に達すると膨張弁６５を全閉状態から所定ステップ開いて上述した冷蔵室２１の冷却運転を行い、冷蔵室２１が下限温度（＋３℃）に達すると、冷凍室２２内の冷凍運転を行うサイクルを繰り返す。

（３）冷却不良の原因判定
一方、制御装置２６は、冷凍室２２内が冷凍運転されている場合には、上記制御に加えて、前記温度センサ２２Ｔにて検出される冷凍室２２内の温度に基づき、前述した如く冷凍室２２内の冷却状態を検出している。具体的には、所定時間毎（例えば、５分毎）に冷凍室２２内の温度を検出して、現在の冷凍室２２内の温度と所定時間前の冷凍室２２内とを比較し、現在の冷凍室２２内が所定時間前より冷却されているか判定する。そして、現在の冷凍室２２内の温度が所定時間前より低ければ、冷凍室２２内が良好に冷却されているものと判定し、通常の冷凍運転と上記冷却状態の検出を継続する。

他方、現在の冷凍室２２内の温度が所定時間前と同じであるか、或いは、高い場合には、入口温度センサ７０Ｔｉと出口温度センサ７０Ｔｏにて吸熱器５８における過熱度を検出し、過熱度がついていない場合、通常の冷凍運転を行っているにも拘わらず、冷凍室２２内が冷えない、所謂冷却不良が発生しているものと判定する。この場合、係る冷却不良の原因として、膨張弁６６の閉塞と、吸熱器５７内に冷媒が液の状態で溜まってしまう冷媒の寝込みが考えられる。このような膨張弁６６が閉塞した場合と冷媒が吸熱器５８に寝込んだ場合には共に冷凍室２２内が冷えない冷却不良が生じるが、膨張弁６６の閉塞と冷媒の寝込みとは、冷却不良を解消する方法が全く異なる。

即ち、膨張弁６６が閉塞した場合には、膨張弁６６における冷媒の絞り量を減少し、冷媒がより多く流れるようにする必要がある。一方、吸熱器５８内に冷媒が寝込んだ場合には、膨張弁６６における冷媒の絞り量を増大し、吸熱器５８内に流れ込む冷媒量を少なく、或いは、吸熱器５８内に冷媒が流れ込まないようにして、吸熱器５８内に寝込んだ冷媒を流し出す必要がある。

しかしながら、従来の冷凍装置では冷却不良の原因を判断することが困難であった。そのため、膨張弁６６が閉塞して冷却不良が発生しているにも拘わらず、膨張弁６６の絞り量を増大してしまったり、吸熱器５８内に冷媒が寝込むことにより冷却不良が発生しているにも拘わらず、膨張弁６６の絞り量を減少し、冷媒がより多く流れるようにして、冷媒の寝込みを悪化させるといった問題が生じていた。これにより、冷凍室２２内が冷却されない状態が長期に渡り、冷凍室２２内の品物が劣化する恐れがあった。

そこで、本発明では、制御装置２６は吸熱器５８における冷却不良が生じている場合、膨張弁６６における冷媒の絞り量を変化させて、当該変化に伴う吸熱器５８の温度変化に基づいて冷却不良の原因を判断する。

例えば、制御装置２６は吸熱器５８における冷却不良が生じている場合、膨張弁６６における冷媒の絞り量を増大させ、吸熱器５８の温度低下幅が所定値より大きい場合は吸熱器５８において冷媒の寝込みが生じていると判断すると共に、吸熱器５８の温度低下幅が所定値以下での場合には、膨張弁６６が閉塞しているものと判断する。そして、制御装置２６は膨張弁６６が閉塞していると判断した場合、膨張弁６６における冷媒の絞り量を減少させることにより閉塞を解消する。更に、制御装置２６は吸熱器５８により冷却される空間である冷凍室２２の温度と当該冷凍室２２の目標温度に基づき、それらの差が大きい場合には吸熱器５８における冷媒の絞り量の減少幅を拡大する。

そこで、上述した冷却不良の原因判断の一例を図２を用いて説明する。尚、図２は制御装置２６の制御のフローチャートを示す図である。制御装置２６は、冷凍室２２の冷凍運転を行う場合、通常の冷凍運転制御に加えて、図２に示すように冷凍室２２内の冷却状態に基づく制御を実行する。

先ず、制御装置２６により前述の如く膨張弁６６が全閉状態から所定ステップ開いて絞り量が調節されると（図２のステップＳ１）、制御装置２６は、ステップＳ２に進んで冷凍室２２内の冷却状態を検出する。即ち、温度センサ２２Ｔにて冷凍室２２内の温度ｔ_F2を検出し、その時の冷凍室２２内の温度ｔ_F2を一旦記憶する。そして、所定時間（例えば、５分）経過後、現在の冷凍室２２内の温度ｔ_F1を検出し、前記所定時間前の冷凍室２２内温度ｔ_F2と比較する。このとき、現在の冷凍室２２内の温度ｔ_F1が所定時間前の温度ｔ_F2より低ければ、冷凍室２２内が良好に冷却されているものと判定し、ステップＳ２を繰り返す。

一方、現在の冷凍室２２内の温度ｔ_F1が所定時間前の温度ｔ_F2と同じであるか、高い場合には、制御装置２６は次にステップＳ３に移行し、吸熱器５８における過熱度を検出する。ステップＳ３において、制御装置２６は出口温度センサ７０Ｔｏにて検出される吸熱器５８出口側の冷媒温度と、入口温度センサ７０Ｔｉにて検出される吸熱器５８入口側の冷媒温度とから過熱度ｄｔ_evaを算出する。即ち、ステップＳ１において現在の冷凍室２２内の温度ｔ_F1が所定時間前の温度ｔ_F2と同じ或いは高い場合、冷却不良以外に冷凍室２２内の温度が高すぎるため、吸熱器５８にて冷媒と空気とが熱交換しているにも拘わらず、冷凍室２２内の温度が下がらない状況も想定できるが、この場合には吸熱器５８の入口の冷媒温度が低く出口の冷媒温度が高い、過熱度が付いた状態となる。これに対して、冷却不良の場合には、過熱度が殆ど付いていない状態となる。従って、ステップＳ３にて過熱度を算出することで、冷却不良の有無を判定できる。

即ち、ステップＳ３にて制御装置２６は、出口温度センサ７０Ｔｏにて検出される吸熱器５８出口側の冷媒温度ｔ_evaoutと、入口温度センサ７０Ｔｉにて検出される吸熱器５８入口側の冷媒温度ｔ_evainとから過熱度ｄｔ_evaを算出し、過熱度ｄｔ_evaが所定値（例えば＋２ｄｅｇ）より大きければ、冷却不良でないと判断し、ステップＳ１に戻る。

一方、過熱度ｄｔ_evaが所定値（例えば＋２ｄｅｇ）以下である場合、制御装置２６はステップＳ４にて冷却不良が生じていると判断し、冷却不良の原因の判定工程に進む。制御装置２６は、先ずステップＳ５にて現在の入口温度センサ７０Ｔｉにて検出される吸熱器５８入口側の冷媒温度ｔ_evain1を記憶して、ステップＳ６に進み膨張弁６６のリセットを行う。ステップＳ６にて制御装置２６は、圧縮機１が運転されている状態のまま、膨張弁６６の絞り量を増大、本実施例では、膨張弁６６を全閉とする。更に、当該全閉状態から更に膨張弁６６を数ステップ閉じる。これにより、例えば、制御装置２６により膨張弁６６を３ステップ開いた状態で制御していたつもりであったが、実際には２ステップしか開いていない、或いは、それ以上開いた状態であるなどの膨張弁６６の絞り量のズレがあったとしても、この時点で当該ズレがリセットされ、完全に全閉の状態とすることができる。

そして、制御装置２６は膨張弁６６を完全に全閉とした状態で所定の時間（例えば、１分間）保持した後、ステップＳ７に進み、この時点の吸熱器５８の入口冷媒温度ｔ_evain2を検出して記憶し、次のステップＳ８に移行する。

ここで、制御装置２６は膨張弁６６リセット前の吸熱器５８の入口冷媒温度ｔ_evain1とリセット後の入口冷媒温度ｔ_evain2とを比較する。このとき、例えば、膨張弁６６の閉塞により冷却不良に陥っていたとしたら、膨張弁６６を全閉とすることで、吸熱器５８の入口冷媒温度はリセット前と後で殆ど変化しない。一方、吸熱器５８における冷媒の寝込みにより冷却不良に陥っている場合には、リセット後の入口冷媒温度ｔ_evain2がリセット前の吸熱器５８の入口冷媒温度ｔ_evain1から著しく変化する。

従って、膨張弁６６のリセット後の入口冷媒温度ｔ_evain2の温度低下幅ｄｔ_evaが所定値（例えば、０ｄｅｇ）以下の場合には、制御装置２６はステップＳ９に進み、当該冷却不良の原因が膨張弁６６の閉塞であると判断する。そして、ステップＳ１０に進み、膨張弁６６を所定ステップ開いた後（リセット前と同じ絞り量として）、ステップＳ１１に移行する。このとき、制御装置２６はリセット前の絞り量から膨張弁６６における冷媒の絞り量を減少させるが、当該ステップＳ１１において、制御装置２６は、吸熱器５８により冷却されている空間である冷凍室２２の温度ｔ_Fと当該冷凍室２２の目標温度ｔ_FS（例えば、−１８℃）に基づき、それらの差Δｔ_Fが大きい場合には膨張弁６６における冷媒の絞り量の減少幅を拡大する。

即ち、ステップＳ１１において、制御装置２６は温度センサ２２Ｔにてこの時点の冷凍室２２内の温度ｔ_Fを検出し、この冷凍室２２内の温度ｔ_Fと目標温度ｔ_FS（例えば、−１８℃）との差Δｔ_Fを算出し、当該差Δｔ_Fが予め設定された所定の値ｔ_dより小さい場合には、制御装置２６はステップＳ１３に進み、膨張弁６６の絞り量をＰｓだけ拡大してステップＳ１４に進む。

他方、前記差Δｔ_Fが予め設定された所定の値ｔ_d以上である場合には、現在の冷凍室２２内の温度がかなり上昇しているため、早期に冷凍室２２内を冷凍する必要があることが考えられる。このため、制御装置２６はステップＳ１２にて膨張弁６６の絞り量の減少幅を拡大して（膨張弁６６の絞り量の減少幅を上記Ｐｓより大きいＰｌとして）、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４にて、制御装置２６は、前記ステップＳ１２若しくはステップＳ１３に基づき、膨張弁６６の絞り量を変更して所定時間経過した後、出口温度センサ７０Ｔｏにて検出される吸熱器５８出口側の冷媒温度ｔ_evaoutと、入口温度センサ７０Ｔｉにて検出される吸熱器５８入口側の冷媒温度ｔ_evainとから過熱度ｄｔ_evaを算出する。そして、当該過熱度ｄｔ_evaが所定値Ｐより大きければ、膨張弁６６の閉塞が解消されたと判断して通常の冷凍室２２の冷凍運転に戻る（図２のステップＳ１８）。

一方、過熱度ｄｔ_evaが所定値Ｐ以下である場合、膨張弁６６の閉塞が解消されていないと判断し、ステップＳ１７に進む。ここで、制御装置２６は制御装置２６がステップＳ９にて膨張弁６６の閉塞と判断してから現時点までの経過時間Ｔが、予め設定された時間Ｔｓ経過していない場合には、ステップＳ１１に戻り、当該ステップＳ１１からステップ１６の制御を繰り返す。尚、ステップＳ１７にて経過時間Ｔが、予め設定された時間Ｔｓ経過した場合には、制御装置２６は膨張弁６６が故障したものと判断し、圧縮機１の運転を停止すると共に、所定の警報を発する。

他方、前記ステップＳ８にて膨張弁６６のリセット後の入口冷媒温度ｔ_evain2の温度低下幅が所定値（例えば、０ｄｅｇ）より大きい場合、制御装置２６はステップＳ１５に進み、当該冷却不良の原因が吸熱器５８における冷媒の寝込みであったと判断する。この場合、ステップＳ６にて膨張弁６６を完全に全閉とした状態で所定の時間（例えば、１分間）保持したことにより、冷媒の寝込みが解消されているので、制御装置２６はステップＳ１６に進み、膨張弁６６を所定ステップ開いた後（リセット前と同じ絞り量として）、通常の冷凍室２２の冷凍運転に戻る（図２のステップＳ１８）。

以上のように、吸熱器５８における冷却不良が生じている場合、制御装置２６は膨張弁６６を全閉して、このときの吸熱器５８の入口側の冷媒の温度変化に基づき、膨張弁６６の全閉後の入口冷媒温度ｔ_evain2の温度低下幅ｄｔ_evaが所定値（例えば、０ｄｅｇ）以下の場合には、膨張弁６６が閉塞しているものと判断すると共に、温度低下幅が所定値より大きい場合には吸熱器５８において冷媒の寝込みが生じていると判断することが可能となる。

この場合、吸熱器５８における冷媒の寝込みにより冷却不良が生じていた場合には、膨張弁６６を全閉としたことで、係る冷媒の寝込みを解消することができる。また、制御装置２６は、膨張弁６６の閉塞が生じていると判断した場合、膨張弁６６における冷媒の絞り量を減少させると共に、冷凍室２２内の温度ｔ_Fと当該冷凍室２２の目標温度ｔ_FSに基づき、それらの差Δｔ_Fが大きい場合（所定の値ｔ_d以上である場合）には、膨張弁６６の絞り量の減少幅を拡大するので、早期に膨張弁６６の閉塞を解消して、冷凍室２２の冷凍運転を行うことができるようになる。

これにより、吸熱器５８における冷却不良の原因を確実に判断し、且つ、当該冷却不良を早期に解消することができるようになり、当該冷凍装置を備えた冷蔵庫の性能及び信頼性の向上を図ることができる。

尚、本実施例において、制御装置２６は膨張弁６６を全閉とすることで、冷却不良の原因を判断するものとしたが、これに限らず、膨張弁６６における冷媒の絞り量を拡大させて、吸熱器５８の温度低下幅が所定値より大きい場合は吸熱器５８において冷媒の寝込みが生じているもの判断し、吸熱器５８の温度低下幅が所定値以下の場合には膨張弁６６が閉塞しているものと判断するものとしても構わない。

また、膨張弁６６の閉塞により冷却不良が生じていると判断された場合、本実施例では、膨張弁６６における冷媒の絞り量を減少させるものとしたが、所定時間膨張弁６６を全開として、係る閉塞を解消するものとしても良い。

次に、冷却不良の原因判定の他の実施例を図３を用いて説明する。本実施例において制御装置２６は、吸熱器５８における冷却不良が生じている場合、膨張弁６６における冷媒の絞り量を減少させ、吸熱器５８の温度低下幅が所定値以下の場合は、吸熱器５８において冷媒の寝込みが生じているものと判断すると共に、吸熱器５８の温度低下幅が所定値より大きい場合には吸熱器５８が閉塞しているものとの判断する。

図３は本実施例における制御装置２６のフローチャートを示している。尚、図３において、図２と同一の符号が付されているステップＳ１乃至ステップＳ５は、図２と同じ、若しくは、類似の制御であるため説明を省略する。

即ち、制御装置２６は、ステップＳ４にて冷却不良が生じていると判断し、ステップＳ５にて現在の入口温度センサ７０Ｔｉにて検出される吸熱器５８入口側の冷媒温度ｔ_evain1を記憶すると、ステップＳ２６に進み膨張弁６６のリセットを行う。当該ステップＳ２６において、制御装置２６は、圧縮機１が運転されている状態のまま、膨張弁６６における冷媒の絞り量を減少、本実施例では、膨張弁６６を全開とする。

そして、制御装置２６は膨張弁６６を全開とした状態で所定時間（例えば、１分間）保持した後、ステップＳ２７に進み、このときの吸熱器５８の入口冷媒温度ｔ_evain3を検出して記憶し、次のステップＳ２８に移行する。

ここで、制御装置２６は膨張弁６６リセット前の吸熱器５８の入口冷媒温度ｔ_evain1とリセット後の入口冷媒温度ｔ_evain3とを比較する。このとき、例えば、膨張弁６６の閉塞により冷却不良に陥っていたとしたら、膨張弁６６を全開とすることで、膨張弁６６の閉塞が解消されるため、リセット後の入口冷媒温度ｔ_evain3がリセット前の吸熱器５８の入口冷媒温度ｔ_evain1から著しく変化する。一方、吸熱器５８における冷媒の寝込みにより冷却不良に陥っている場合には、膨張弁６６を全開とすることで、リセット後の入口冷媒温度ｔ_evain3とリセット前の吸熱器５８の入口冷媒温度ｔ_evain1とは殆ど変化しないものと考えられる。

従って、膨張弁６６のリセット後の入口冷媒温度ｔ_evain3の温度低下幅が所定値Ｎ（例えば、０ｄｅｇ）以下の場合、制御装置２６はステップＳ２９に進み、当該冷却不良の原因が吸熱器５８において寝込みが生じているものと判断する。この場合、制御装置２６は膨張弁６６における冷媒の絞り量を増大させることで、係る冷媒の寝込みを解消する。即ち、制御装置２６は、ステップＳ３０に進み、膨張弁６６における冷媒の絞り量を増大、本実施例では、膨張弁６６を全閉とする。そして、膨張弁６６を全閉とした状態で所定時間保持した後にステップＳ３１に移行し、出口温度センサ７０Ｔｏにて検出される吸熱器５８出口側の冷媒温度ｔ_evaoutと、入口温度センサ７０Ｔｉにて検出される吸熱器５８入口側の冷媒温度ｔ_evainとから過熱度ｄｔ_evaを算出する。そして、当該過熱度ｄｔ_evaが所定値Ｐより大きければ、吸熱器５８における冷媒の寝込みが解消されたと判断し、ステップＳ３２にて膨張弁６６をリセット前と同じ絞り量とした後、通常の冷凍室２２の冷凍運転に戻る（図３のステップＳ３６）。

また、ステップＳ３１において過熱度ｄｔ_evaが所定値Ｐ以下の場合、冷媒の寝込みが解消されていないと判断し、ステップＳ３５に進む。ここで、制御装置２６は制御装置２６がステップＳ２９にて吸熱器５８における冷媒の寝込みと判断してから現時点までの経過時間Ｔが、予め設定された時間Ｔｓ経過していない場合には、ステップＳ３１に戻り、当該ステップＳ３１を繰り返す。尚、ステップＳ３１にて経過時間Ｔが、予め設定された時間Ｔｓ経過した場合には、制御装置２６は膨張弁６６が故障したものと判断し、圧縮機１の運転を停止すると共に、所定の警報を発する。

他方、膨張弁６６のリセット後の入口冷媒温度ｔ_evain3の温度低下幅が所定値Ｎ（例えば、０ｄｅｇ）より大きい場合には、制御装置２６はステップＳ３３に進み、膨張弁６６が閉塞していたものと判断する。この場合、ステップＳ２６にて膨張弁６６を全開としたことで、膨張弁６６の閉塞が解消されているので、制御装置２６はステップＳ３４に進み、膨張弁６６をリセット前と同じ絞り量、或いは、それより絞り量を減少させて、通常の冷凍室２２の冷凍運転に戻る（図３のステップＳ３６）。

以上のように、吸熱器５８における冷却不良が生じている場合、制御装置２６は膨張弁６６を全開として、このときの吸熱器５８の入口側の冷媒温度変化に基づき、膨張弁６６全閉後の入口冷媒温度ｔ_evain3の温度低下幅が所定値（例えば、０ｄｅｇ）以下の場合には吸熱器５８において寝込みが生じているものと判断すると共に、温度低下幅が所定値（例えば、０ｄｅｇ）より大きい場合には膨張弁６６が閉塞しているものと判断することが可能となる。

この場合、膨張弁６６の閉塞により吸熱器５８における冷却不良が生じていた場合には、膨張弁６６を全開としたことで、係る閉塞を解消することができる。また、制御装置２６は、吸熱器５８において冷媒の寝込みが生じていると判断した場合、膨張弁６６を全閉とした状態で、圧縮機１を運転することで、吸熱器５８の冷媒の寝込みを解消することができるようになる。

これにより、吸熱器５８における冷却不良の原因を確実に判断し、且つ、当該冷却不良を早期に解消することができるようになるので、当該冷凍装置を備えた冷蔵庫の性能及び信頼性の向上を図ることが出来るようになる。

尚、本実施例において、制御装置２６は膨張弁６６を全開とすることで、冷却不良の原因を判断するものとしたが、これに限らず、膨張弁６６における冷媒の絞り量を減少させて、吸熱器５８の温度低下幅が所定値以下の場合は吸熱器５８において冷媒の寝込みが生じているもの判断し、吸熱器５８の温度低下幅が所定値より大きい場合には膨張弁６６が閉塞しているものと判断するものとしても構わない。

また、吸熱器５８における冷媒の寝込みにより冷却不良が生じていると判断された場合、本実施例では制御装置２６により膨張弁６６を全閉して係る吸熱器５８の冷媒の寝込みを解消するものとしたが、膨張弁６６における冷媒の絞り量を増大させることで寝込みを解消するものとしても構わない。

この場合、例えば、吸熱器５８において冷却される空間である冷凍室２２の温度と当該冷凍室２２の目標温度に基づき、それらの差が大きい場合には膨張弁６６における冷媒の絞り量の増大幅を拡大するものとしても本発明は有効である。

また、上記各実施例の冷凍装置は、蒸発温度帯の異なる二つの吸熱器５７、５８を備えるものとしたが、単一の吸熱器を備えた冷凍装置であっても本発明を適用することが可能である。このような単一の吸熱器を備えた冷凍装置の場合にも、圧縮機の運転が冷凍室の温度で制御される。即ち、冷凍室内が所定の上限温度となると制御装置が膨張弁を所定ステップ開いて圧縮機の運転を開始する。また、冷凍室内が所定の下限温度となると制御装置は、膨張弁を全閉すると共に、圧縮機の運転を停止する。

この場合も冷媒回路内で吸熱器付近が最も温度が低く、特に、軽負荷時に液冷媒が溜まり易い。また、吸熱器の出口側には逆流防止のための逆止弁が設けられるため、係る液冷媒が圧縮機停止後も出て行かないと云う問題が生じていた。これにより、この液冷媒が次回の冷凍室の冷凍運転開始時に流出するので、内部熱交換器での高圧冷媒の冷却が過剰となって冷凍室用膨張器において液冷媒が多くなり、減圧効果が低下し、低圧が上昇して冷凍室用蒸発器での必要な蒸発温度が得られなくなる。また、膨張弁は低温にて冷媒を蒸発させるために、絞り量が大きくなるように制御されている。従って、単一の吸熱器を備えた冷凍装置も上記各実施例同様に冷却不良の原因を早期に判断し、対処することが困難であった。

しかしながら、本発明を適用することで、冷却不良の原因を判断することが可能となり、係る冷却不良を早期に解消することができるようになる。

尚、本発明は以上に詳述した上記各実施例に限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。例えば、冷媒として二酸化炭素を使用するものとしているが、それ以外のフロン系冷媒や炭化水素系冷媒を用いたものにも適用可能である。また、膨張手段としてキャピラリーチューブを用いてたものであっても本発明を適用することができる。

本発明の冷凍装置の一実施例を示す冷媒回路図である。（実施例１） 本発明の冷凍装置の一実施例の制御を示すフローチャートである。 本発明の他の実施例の制御を示すフローチャートである。（実施例２）

符号の説明

１ 多段圧縮式ロータリコンプレッサ
１Ａ 第１の回転圧縮要素
１Ｂ 第２の回転圧縮要素
１Ｃ 中間冷却器
２ 放熱器
２Ｆ、５７Ｆ、５８Ｆ ファン
２１ 冷蔵室
２１Ｔ、２２Ｔ 温度センサ
２２ 冷凍室
２６ 制御装置
４０ 内部熱交換器
５２、５３ 逆止弁
５７ 第１の吸熱器
５８ 第２の吸熱器
６５、６６ 膨張弁
７０Ｔｉ、７２Ｔｉ 入口温度センサ
７０Ｔｏ、７２Ｔｏ 出口温度センサ

Claims (10)

1. 圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続された放熱器と、この放熱器の出口側に接続された膨張手段と、この膨張手段の出口側に接続された吸熱手段とから冷媒回路が構成された冷凍装置において、
   前記放熱器を出た冷媒と前記吸熱手段を出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器と、前記膨張手段における冷媒の絞り量を制御する制御手段とを備え、
   該制御手段は、前記吸熱手段における冷却不良が生じている場合、前記膨張手段における冷媒の絞り量を変化させ、当該変化に伴う前記吸熱手段の温度変化に基づいて冷却不良の原因を判断することを特徴とする冷凍装置。
2. 圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続された放熱器と、この放熱器の出口側に接続された第１の膨張器及びこの第１の膨張器の出口側に接続された第１の吸熱器と、この第１の膨張器及び第１の吸熱器に並列に接続された第２の膨張器、第２の吸熱器及び逆止弁の直列回路とから冷媒回路が構成され、前記逆止弁は前記圧縮機の吸込側を順方向とされており、前記第２の吸熱器における冷媒の蒸発温度が前記第１の吸熱器における冷媒の蒸発温度よりも低く制御される冷凍装置において、
   前記放熱器を出た冷媒と前記各吸熱器を出た冷媒とを熱交換させる内部熱交換器と、前記第２の膨張器における冷媒の絞り量を制御する制御手段とを備え、
   該制御手段は、前記第２の吸熱器における冷却不良が生じている場合、前記第２の膨張器における冷媒の絞り量を変化させ、当該変化に伴う前記第２の吸熱器の温度変化に基づいて冷却不良の原因を判断することを特徴とする冷凍装置。
3. 前記制御手段は、前記吸熱手段又は第２の吸熱器における冷却不良が生じている場合、前記膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量を増大させ、前記吸熱手段又は第２の吸熱器の温度低下幅が所定値より大きい場合は当該吸熱手段又は第２の吸熱器において冷媒の寝込みが生じているものと判断すると共に、前記吸熱手段又は第２の吸熱器の温度低下幅が所定値以下の場合には前記膨張手段又は第２の膨張器が閉塞しているものと判断することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の冷凍装置。
4. 前記制御手段は、前記膨張手段又は第２の膨張器が閉塞しているものと判断した場合、当該膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量を減少させることを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
5. 前記制御手段は、前記吸熱手段又は第２の吸熱器により冷却される空間の温度と当該空間の目標温度に基づき、それらの差が大きい場合には前記膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量の減少幅を拡大することを特徴とする請求項４に記載の冷凍装置。
6. 前記制御手段は、前記吸熱手段又は第２の吸熱器における冷却不良が生じている場合、前記膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量を減少させ、前記吸熱手段又は第２の吸熱器の温度低下幅が所定値以下の場合は当該吸熱手段又は第２の吸熱器において冷媒の寝込みが生じているものと判断すると共に、前記吸熱手段又は第２の吸熱器の温度低下幅が所定値より大きい場合には前記膨張手段又は第２の膨張器が閉塞しているものと判断することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の冷凍装置。
7. 前記制御手段は、前記吸熱手段又は第２の吸熱器における冷媒の寝込みが生じているものと判断した場合、前記膨張手段又は第２の膨張器における冷媒の絞り量を増大させることを特徴とする請求項６に記載の冷凍装置。
8. 冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の冷凍装置。
9. 請求項１乃至請求項８の何れかに記載の冷凍装置を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
10. 冷蔵室と、該冷蔵室よりも低い温度に冷却される冷凍室とを備え、
    前記第１の吸熱器により前記冷蔵室を冷却し、前記第２の吸熱器により前記冷凍室を冷却することを特徴とする請求項２乃至請求項８の何れかに記載の冷蔵庫。

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