JP2007057221A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蒸発器で庫内を冷却する冷凍装置において、庫内温度を目標範囲に保つことができ、且つ省エネ性に優れた運転を行えるようにすることである。
【解決手段】第１動作に蒸発器（14）によって庫内温度が目標温度に維持されると、蒸発器（14）の冷却能力を増大して庫内温度を低下させる第２動作が行われる。この第２動作中に庫内温度が下限温度Tminに達すると圧縮機（11）が停止し第３動作が行われる。第３動作で庫内温度が上限温度Tminに達すると再び圧縮機（11）が運転され第１動作が行われる。
【選択図】図３

Description

本発明は、庫内を冷却するための冷却熱交換器を備えた冷凍装置に関し、特に冷凍装置の省エネ運転方法に関するものである。

従来より、冷蔵庫や冷凍庫等の庫内を冷却するための冷凍装置が知られている。

例えば特許文献１には、海上輸送等に用いられるコンテナの庫内を冷却する冷凍装置が開示されている。この冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び冷却熱交換器（蒸発器）が接続された冷媒回路を備えている。この冷凍装置の冷媒回路では、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。その結果、冷却熱交換器を流れる冷媒は庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内空気の冷却が行われる。この冷凍装置では、庫内空気を摂氏零度よりも低くしてコンテナ内の貯蔵物を冷凍する冷凍運転と、庫内空気を摂氏零度よりも高くしてコンテナ内の貯蔵物を冷蔵する冷蔵運転とが可能となっている。
特開２００２−３２７９６４号公報

ところで、例えば上述の冷凍装置では、コンテナの貯蔵物などに応じて、例えば±０．５℃程度の高い温度精度が要求される場合がある。このため、従来の冷凍装置では、この温度精度の確保を優先して圧縮機を常に運転していた。しかし、コンテナ内は庫内空気が一度冷えた状態になると、冷却熱交換器の冷却負荷はさほど大幅に変化せず、また、冷却負荷に影響を与える外気温もさほど急激に変化するとは考えにくい。したがって、冷却熱交換器の冷却能力を抑えた状態でも温度を一定に保持できることも多い。ところが、従来の冷凍装置では、このような状態でも圧縮機を常に運転しており、圧縮機を駆動するために必要以上のエネルギーを消費していた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却熱交換器で庫内を冷却する冷凍装置において、庫内温度を目標範囲に保つことができ、且つ省エネ性に優れた運転を行えるようにすることである。

第１の発明は、庫内を冷却するための冷却熱交換器（14）と圧縮機（11）とが接続された冷媒回路（10）を備え、該冷媒回路（10）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、庫内温度が目標温度となるように上記冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節する能力調節手段（35）を備えており、上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を運転する第１動作と、該第１動作中に庫内温度が目標温度に維持されると能力調節手段（35）によって上記冷却熱交換器（14）の冷却能力を増大させて上記目標温度を含んだ目標範囲の下限値まで庫内温度を引き下げてから圧縮機（11）を停止させる第２動作と、該第２動作によって圧縮機（11）が停止した後に庫内温度が上記目標範囲の上限値に達すると圧縮機（11）を起動させて第１動作を再開させる第３動作とを行う省エネ運転が可能となっていることを特徴とするものである。

第１の発明の冷凍装置では、冷媒回路（10）で冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。その結果、冷却熱交換器（14）を流れる冷媒は、庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内の冷却が行われる。

ここで、本発明の冷凍装置では、圧縮機（11）を間欠的に運転させる省エネ運転が行われる。具体的に、この省エネ運転には、以下の第１動作から第３動作までが繰り返し行われる。なお、この冷凍装置には、庫内温度の目標温度と、この目標温度を含む目標範囲（許容温度範囲）の上限値及び下限値が設定される。

まず、第１動作では、圧縮機（11）が運転されると共に能力調節手段（35）によって冷却熱交換器（14）の冷却能力が調節される。その結果、庫内温度は次第に目標温度に近づいていく。この第１動作によって庫内温度が目標温度に維持されると、第２動作が行われる。

上記第２動作では、圧縮機（11）が運転されると共に能力調節手段（35）によって冷却熱交換器（14）の冷却能力が増大される。その結果、庫内温度は次第に低下していく。そして、この第２動作時に庫内温度が上記下限値に達すると、圧縮機（11）が停止されて第３動作が行われる。

上記第３動作では、圧縮機（11）が停止されたままの状態となる。このため、冷媒回路（10）では、冷凍サイクルが行われず、冷却熱交換器（14）による庫内の冷却が実質的に停止される。その結果、庫内温度は次第に上昇して目標温度以上となる。その後、庫内温度が更に上昇して上記上限値に達すると、圧縮機（11）が再び起動して第１動作が再開される。第１動作が再開されると、庫内温度は再び目標温度に近づいていく。

第２の発明は、第１の発明において、上記能力調節手段は、冷媒回路（10）に接続されて圧縮機（11）へ吸入される冷媒の流量を調節する流量調整弁（35）で構成され、上記第２動作中には、第１動作中よりも上記流量調整弁（35）の開度を大きくして上記冷却熱交換器（14）の冷却能力を増大させることを特徴とするものである。

第２の発明では、冷媒回路（10）に流量調整弁（35）が接続される。この流量調整弁（35）は、圧縮機（11）の吸入冷媒の流量を調節することで、冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節する能力調節手段を構成する。

具体的に、第１動作時には、流量調整弁（35）の開度が調節されることで、冷媒回路（10）における冷媒循環量が調節される。ここで、流量調整弁（35）の開度を絞って冷媒循環量を調節すると、蒸発器となる冷却熱交換器（14）のほぼ全域で冷媒が湿り気味となる。このため、仮に蒸発器の流入側の膨張弁の開度調節によって蒸発器の冷却能力を調節すると、蒸発器を流れる冷媒が乾き気味となって蒸発器の流入端から流出端までの間で冷媒の温度ムラが生じやすいのに対し、本発明のように上記流量調整弁（35）の開度を絞りながら冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節すると、冷却熱交換器（14）の流入端から流出端までの間での冷媒の温度分布が均一化される。その結果、庫内空気は冷却熱交換器（14）によって比較的均一な温度に冷却される。

このような第１動作における流量調整弁（35）の開度調節によって庫内温度が目標温度に維持されると、第２動作が行われる。この第２動作では、流量調整弁（35）の開度が大きく調節されることで、冷媒回路（10）の冷媒循環量も多くなり、冷却熱交換器（14）の冷却能力も増大する。そして、この第２動作時に庫内温度が下限値に達すると、上記第１の発明と同様の第３動作が行われる。

第３の発明は、第２の発明において、第３動作中には流量調整弁（35）の開度が第２動作終了時のまま保持されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、第２動作によって流量調整弁（35）の開度が大きくなり、庫内温度が下限値に達すると、その際の流量調整弁（35）の開度がそのまま保持されて圧縮機（11）が停止状態となり、第３動作に移行する。流量調整弁（35）の開度は、第３動作時において庫内温度が上限値に達して圧縮機（11）が再起動するまでそのまま保持される。このため、第１動作開始時の流量調整弁（35）の開度は、冷却熱交換器（14）の冷却能力を増大させて庫内空気を冷却していた、直前の第２動作終了時の開度と同じ開度となる。その結果、庫内温度が上限値に達して圧縮機（11）が再起動する第１動作開始時から充分な冷媒循環量が確保される。このため、庫内空気が速やかに冷却されて庫内温度は速やかに目標温度に近づいていく。

第４の発明は、第１の発明において、上記第３動作中の庫内温度が下限値を下回ると、該下限値を増加させる補正を行う温度補正手段を備えていることを特徴とするものである。

第４の発明では、例えば室外温度が比較的低い条件などにおいて、庫内温度が下限値に達して第３動作に移行しても庫内温度が下限値を下回ってしまうような場合に、温度補正手段がこの下限値を引き上げる補正を行う。その結果、次以降の第２動作においては、庫内温度が補正後の下限値に達すると第３動作へ移行する。このため、次以降の第３動作時には、庫内温度が若干高い温度に推移するので、庫内温度が当初の目標温度範囲を下回ってしまうことが回避される。

第５の発明は、第１の発明において、上記第１動作中の庫内温度が上限値を上回ると、該上限値を低下させる補正を行う温度補正手段を備えていることを特徴とするものである。

第５の発明では、例えば室外温度が比較的高い条件などにおいて、庫内温度が上限値に達して第１動作に移行しても庫内温度が上限値を上回ってしまうような場合に、温度補正手段がこの上限値を引き下げる補正を行う。その結果、次以降の第３動作においては、庫内温度が補正後の上限値に達すると第１動作へ移行する。このため、次以降の第１動作時には、庫内温度が若干低い温度に推移するので、庫内温度が当初の目標温度範囲を上回ってしまうことが回避される。

第６の発明は、第１の発明において、庫内に収納されて冷却熱交換器（14）に空気を送風する庫内ファン（16）を備え、上記第３動作中には、上記第１動作中及び第２動作中よりも上記庫内ファン（16）を低速で回転させることを特徴とするものである。

第６の発明では、上記省エネ運転時の第１動作時及び第２動作時において、庫内ファン（16）が通常の回転速度で運転される。その結果、冷却熱交換器（14）を流れる冷媒と庫内ファン（16）が送風する庫内空気とが熱交換する。このため、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内の冷却が行われる。

一方、圧縮機（11）が停止状態となる第３動作中には、庫内ファン（16）が上記第１動作時や第２動作時よりも低回転速度で運転される。このため、庫内ファン（16）の駆動に伴って庫内ファン（16）から発生する熱量は、上記第１動作中や第２動作中よりも少なくなる。その結果、第３動作中に庫内温度が上限値に達するまでの時間が長期化されるので、圧縮機（11）の停止時間も長期化される。したがって、この省エネ運転時における冷凍装置の消費電力が削減される。

第７の発明は、第１の発明において、庫内に収納されて冷却熱交換器（14）に空気を送風する庫内ファン（16）を備え、上記第３動作中のみ上記庫内ファン（16）を停止させることを特徴とするものである。

第７の発明では、上記省エネ運転時の第１動作時及び第２動作時において、庫内ファン（16）が通常の回転速度で運転される。その結果、冷却熱交換器（14）を流れる冷媒と庫内ファン（16）が送風する庫内空気とが熱交換する。このため、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内の冷却が行われる。

一方、圧縮機（11）が停止状態となる第３動作中には、庫内ファン（16）が停止状態となる。このため、第３動作中には、庫内ファン（16）が発熱することはないので、庫内温度が上限値に達するまでの時間が一層長期化される。従って、この省エネ運転時における冷凍装置の消費電力が更に削減される。

第８の発明は、庫内を冷却するための冷却熱交換器（14）と圧縮機（11）とが接続された冷媒回路（10）を備え、該冷媒回路（10）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、庫内温度が目標温度となるように冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節する能力調節手段（35）と、庫内に収納されて冷却熱交換器（14）に空気を送風する庫内ファン（16）を備えており、上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を運転する第１動作と、該第１動作中に庫内温度が目標温度に維持されると圧縮機（11）を停止する第２動作と、該第２動作によって圧縮機（11）が停止した後に庫内温度が上記目標温度を含んだ目標範囲の上限値に達すると圧縮機（11）を起動させて第１動作を再開させる第３動作とを行う省エネ運転が可能となっており、上記第３動作中には、上記第１動作中よりも上記庫内ファン（16）を低速で回転させることを特徴とするものである。

第８の発明の冷凍装置では、圧縮機（11）を間欠的に運転させる省エネ運転が行われる。具体的に、この省エネ運転では、以下の第１動作から第３動作までが繰り返し行われる。なお、この冷凍装置には、庫内温度の目標温度と、この目標温度を含む目標範囲の上限値とが少なくとも設定される。

まず、第１動作では、圧縮機（11）が運転されると共に能力調節手段（35）によって冷却熱交換器（14）の冷却能力が調節される。その結果、庫内温度は次第に目標温度に近づいていく。また、第１動作では、庫内ファン（16）が通常の回転速度で運転される。この第１動作によって庫内温度が目標温度に維持されると、第２動作が行われて圧縮機（11）が停止される。

上記第２動作によって圧縮機（11）が停止すると、第３動作が行われる。この３動作では、圧縮機（11）が停止されたままの状態となる。その結果、冷媒回路（10）では、冷凍サイクルが行われず、冷却熱交換器（14）による庫内の冷却は実質的に停止される。その結果、庫内温度は目標温度から次第に上昇する。そして、庫内温度が上限値に達すると、圧縮機（11）が再起動して第１動作が再開される。

ここで、本発明では、圧縮機（11）が停止状態となる第３動作中に庫内ファン（16）が上記第１動作時よりも低回転速度で運転される。このため、庫内ファン（16）の駆動に伴って庫内ファン（16）から発生する熱量は、上記第１動作中よりも少なくなる。その結果、第３動作中に庫内温度が上限値に達するまでの時間が長期化されるので、圧縮機（11）の停止時間も長期化される。したがって、この省エネ運転時における冷凍装置の消費電力が削減される。

第９の発明は、第１乃至第８のいずれか１の発明において、上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を連続的に運転する通常運転が可能となっており、上記冷却熱交換器（14）へ送られる庫内空気の温度を検出する吸込温度センサ（RS）を備え、上記通常運転中に吸込温度センサ（RS）の検出温度が目標温度を含む所定温度範囲内になると、上記省エネ運転に切り換わることを特徴とするものである。

第９の発明の冷凍装置において、通常運転中には、圧縮機（11）が連続的に運転される一方、冷却熱交換器（14）の冷却能力が調節され、庫内温度が目標温度に近づくように運転が行われる。また、冷却熱交換器（14）の上流側には、冷却熱交換器（14）へ送り込まれる庫内空気の温度を測定するための吸込温度センサ（RS）が設けられる。

ここで、本発明では、通常運転から省エネ運転への運転切換の判定が行われる。具体的に、通常運転時には、吸込温度センサ（RS）で検出される吸込温度と、目標温度との比較が行われる。そして、吸込温度が目標温度を含む所定温度範囲を外れる場合、庫内温度を速やかに目標温度に近づける必要があるため、通常運転が継続して行われる。一方、吸込温度が目標温度を含む所定温度範囲内になる場合、庫内温度が既に目標温度近くにあり、圧縮機（11）を連続的に運転させる必要がなくなることから、通常運転から省エネ運転へ移行する。

第１０の発明は、第１乃至第８のいずれか１の発明において、上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を連続的に運転する通常運転が可能となっており、上記冷却熱交換器（14）を通過した庫内空気の温度を検出する吹出温度センサ（SS）を備え、上記通常運転中に吹出温度センサ（SS）の検出温度が上記目標温度を含む所定温度範囲内になると、上記省エネ運転に切り換わることを特徴とするものである。

第１０の発明では、冷却熱交換器（14）の下流側に吹出温度センサ（SS）が設けられる。この吹出温度センサ（SS）は、冷却熱交換器（14）で冷却された後の庫内空気の温度を検出する。

ここで、本発明では上記第９の発明と異なり、吹出温度センサ（SS）で検出した吹出温度と目標温度とを比較することで、通常運転から省エネ運転への移行の判定が行われる。具体的に、通常運転時には、吹出温度センサ（SS）で検出される吹出温度と目標温度との比較が行われる。そして、吹出温度が目標温度を含む所定温度範囲を外れる場合、庫内温度を速やかに目標温度に近づける必要があるため、通常運転が継続して行われる。一方、吹出温度が目標温度を含む所定温度範囲内になる場合、庫内温度が既に目標温度近くにあり、圧縮機（11）を連続的に運転させる必要がなくなることから、通常運転から省エネ運転へ移行する。

第１１の発明は、第１乃至第８のいずれか１の発明において、上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を運転する通常運転が可能となっており、上記省エネ運転中に第１動作の開始から第３動作の終了までの１サイクルに要した時間が所定時間以下となると、通常運転に切り換わることを特徴とするものである。

第１１の発明では、省エネ運転中における第１動作の開始から第３動作の終了までの１サイクルの所要時間に基づいて省エネ運転から通常運転への移行判定が行われる。

ところで、省エネ運転において、例えば外気温度が著しく高い条件では、圧縮機（11）を停止させる第３動作において、庫内温度が目標範囲の上限値に達しやすくなる。このため、第３動作での所要時間が短くなり、省エネ運転の１サイクルの所要時間も短くなる。従って、このような条件で省エネ運転が継続して行われると、圧縮機（11）の発停頻度が多くなり、圧縮機（11）の寿命が短くなってしまう。

そこで、本発明では、圧縮機（11）の長寿命化を図るため、省エネ運転時の１サイクルの所要時間が短くなると、省エネ運転から通常運転へ移行させるようにしている。具体的に、第１サイクルの所要時間が所定の設定時間を上回る場合には、圧縮機（11）の発停頻度が比較的少なくなるので、省エネ運転が継続して行われる。一方、第１サイクルの所要時間が所定の設定時間以下となる場合には、圧縮機（11）の発停頻度が比較的多くなってしまうので、省エネ運転から通常運転へ移行し、圧縮機（11）が連続的に運転される。

第１２の発明は、第１乃至第８のいずれか１の発明において、上記圧縮機（11）の累積発停回数が所定回数を上回ると、上記省エネ運転を禁止することを特徴とするものである。

第１２の発明では、省エネ運転等によって圧縮機（11）の発停が繰り返された結果、この圧縮機（11）の累積での発停回数が所定回数を上回ると、省エネ運転が禁止される。

上記第１の発明によれば、省エネ運転時において、圧縮機（11）を間欠的に運転するようにしているので、圧縮機（11）の運転動力を削減し、この冷凍装置の省エネルギー性を向上させることができる。

特に本発明では、第２動作によって庫内温度を一旦下限値まで低下させた後に、圧縮機（11）を停止させるようにしている。そして、第３動作時において庫内温度が上限値に達するまで圧縮機（11）の停止を維持させるようにしている。このため、本発明によれば、仮に庫内温度を一旦下限値まで低下させないで圧縮機を停止させた場合と比較すると、庫内温度が上限値に達するまでの時間を長期化できるので、その分だけ圧縮機を長く停止させることができる。したがって、この省エネ運転時における圧縮機（11）の運転動力を更に低減することができ、この冷凍装置で消費されるエネルギーを効果的に削減することができる。

また、本発明によれば、庫内温度が目標範囲の上限値と下限値との間を推移するように冷却熱交換器（14）の能力制御や圧縮機（11）の発停制御がなされるので、庫内温度が目標範囲から外れてしまうことを回避できる。このため、省エネ運転時においても庫内を確実に冷却することができるので、この冷凍装置の信頼性の向上を図ることができる。

特に上記第２の発明では、流量調整弁（35）で圧縮機（11）の吸入冷媒の流量を調節して冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節するようにしている。このため、冷却熱交換器（14）内には全域に湿り気味の冷媒が溜まるので、この冷却熱交換器（14）を通過した空気の温度を均一化することができる。つまり、本発明のように流量調整弁（35）で冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節すると、庫内温度の制御性を向上させることができる。その結果、上記第１動作時には、庫内温度を速やか且つ確実に目標温度に近づけることができる。また、上記第２動作時には、庫内温度が確実に下限値となった時点で圧縮機（11）を停止させることができ、その後の第３動作時において庫内温度が下限値を下回ってしまうことを未然に回避できる。

また、このように第２動作時において、仮に圧縮機の運転容量（例えば運転周波数）を大きくして冷却熱交換器の冷却能力を増大させると電力消費量も増大してしまうのに対し、本発明では、流量調整弁（35）の開度を大きく調節するだけであるので、このような電力消費量の増大を招くことなく、冷却熱交換器（14）の冷却能力が増大させることができる。

また、上記第３の発明では、流量調整弁（35）の開度を大きく制御していた第２動作終了時の流量調整弁（35）の開度を第３動作中、即ち第１動作開始直前までそのまま保持するようにしている。したがって、本発明によれば、庫内温度が上限値に達して圧縮機（11）が再起動する第１動作開始時から冷媒循環量を確保できるので、庫内空気を速やかに冷却でき、庫内温度が上限値を上回ってしまうことを未然に回避できる。

更に、上記第４の発明では、第３動作中に庫内温度が下限値を下回ると、この下限値を増大させる補正を行うようにしている。このため、次以降の第３動作時において、庫内温度が当初の目標温度範囲を下回ってしまうことを未然に回避できる。

また、逆に上記第５の発明では、第１動作中に庫内温度が上限値を上回ると、この下限値を減少させる補正を行うようにしている。このため、次以降の第１動作時において、庫内温度が当初の目標温度範囲を上回ってしまうことを未然に回避できる。

また、上記第６や第８の発明では、第３動作中に庫内ファン（16）を低回転速度で運転させるようにしている。このため、第３動作中の庫内ファン（16）の発熱量を抑制でき、圧縮機（11）の停止時間を長期化できる。したがって、省エネ運転時における圧縮機（11）の運転動力を更に削減することができ、この冷凍装置の省エネルギー性を一層効果的に向上させることができる。

また、第３動作中に仮に庫内ファンを完全に停止させてしまうと、庫内中の空気温度分布にムラが生じてしまう恐れがあり、庫内温度が上限値に達したかどうか、即ち第３動作から第１動作への移行の判断を正確にできない可能性がある。一方、本発明では、庫内ファン（16）の回転速度を低速としただけであるので、庫内空気の温度ムラを小さく保つことができる。したがって、本発明では、第３動作から第１動作への移行の判断を正確に行うことができるので、庫内温度を一層確実に目標範囲内に維持させることができる。

一方、第７の発明のように、第３動作中のみに庫内ファン（16）を完全に停止させる場合には、第３動作中の庫内ファン（16）の発熱を無くすことができるので、第３動作中における庫内の温度上昇を積極的に抑制することができる。従って、第７の発明によれば、圧縮機（11）の停止時間を長期化することができ、この冷凍装置の消費電力を効果的に削減することができる。また、第３動作中に庫内ファン（16）を停止した分だけ、庫内ファン（16）の運転動力が削減されるので、この冷凍装置の省エネ性を更に向上させることができる。

また、第８の発明では、省エネ運転時において、目標温度と上限値との間で庫内温度を推移させるようにしている。このため、庫内温度が許容温度範囲から外れるのを回避することができ、この冷凍装置の信頼性を向上できる。

第９及び第１０の発明では、通常運転から省エネ運転への移行判定を自動的に行うようにしている。特に第９の発明では、冷却熱交換器（14）を通過する前の庫内空気の吸込温度が目標温度範囲内になるまで通常運転を継続するようにしている。ここで、吸込温度は、冷却熱交換器（14）で冷やされる前の庫内空気の温度であるため、実際の庫内温度に近い温度となる。このため、吸込温度に基づいて省エネ運転への移行判断を行うと、実際の庫内温度を速やかに目標温度範囲内に近づけてから省エネ運転に移行させることができる。従って、第９の発明によれば、庫内の貯蔵物を確実に目標温度範囲内で冷却することができるので、貯蔵物の品質を重視した運転を行うことができる。

一方、第１０の発明では、冷却熱交換器（14）を通過した後の庫内空気の吹出温度が目標温度範囲内になるまで通常運転を継続するようにしている。ここで、吹出温度は、冷却熱交換器（14）で冷やされた後の庫内空気の温度であるため、実際の庫内温度よりもやや低めの温度となる。このため、吸込温度に基づいて省エネ運転への移行判断を行うと、第９の発明よりも早いタイミングで省エネ運転へ移行することになる。従って、第１０の発明によれば、省エネ運転が積極的に行われることになるので、この冷凍装置で省エネ性を重視した運転を行うことができる。

また、第１１の発明では、省エネ運転の１サイクルの所要時間が所定の設定時間よりも短くなると、通常運転へ自動的に移行するようにしている。つまり、本発明では、省エネ運転における圧縮機（11）の発停回数が高頻度となると、省エネ運転から通常運転へ移行するようにしている。従って、圧縮機（11）の発停回数の削減を図ることができ、圧縮機（11）の長寿命化を図ることができる。

更に、第１２の発明では、圧縮機（11）の累積発停回数が上限の発停回数を上回ると、省エネ運転を禁止するようにしている。このため、圧縮機（11）の部品寿命が減っているにも拘わらず、省エネ運転によって圧縮機（11）の発停を繰り返してしまうことを未然に防止できる。従って、圧縮機（11）の高寿命化を図ると共にこの冷凍装置の信頼性を確保することができる。

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。

本実施形態の冷凍装置（1）は、海上輸送等に用いられるコンテナの庫内を冷却するものである。この冷凍装置（1）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えている。

冷媒回路（10）には、主な構成機器として、圧縮機（11）、凝縮器（12）、膨張弁（13）、及び蒸発器（14）が接続されている。

上記圧縮機（11）は、圧縮機モータの回転速度が一定となる固定容量型のスクロール圧縮機で構成されている。上記凝縮器（12）は、庫外に配置されており、いわゆる空冷凝縮器を構成している。この凝縮器（12）の近傍には、凝縮器（12）に庫外空気を送風する庫外ファン（15）が設けられている。そして、凝縮器（12）では、庫外ファン（15）が送風する室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、凝縮器（12）の近傍には、庫外温度センサ（OS）が設けられている。この庫外温度センサ（OS）は、凝縮器（12）に送り込まれる庫外空気（室外空気）の温度を検出する。

上記膨張弁（13）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。この膨張弁（13）は、蒸発器（14）を流出する冷媒の過熱度に応じて開度が調節される。

上記蒸発器（14）は、コンテナの庫内に配置されており、庫内を冷却するための冷却熱交換器を構成している。この蒸発器（14）の近傍には、コンテナ庫内の庫内空気を循環させながら蒸発器（14）に庫内空気を送風する庫内ファン（16）が設けられている。そして、蒸発器（14）では、庫内ファン（16）が送風する庫内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、蒸発器（14）の近傍には、２つの温度センサが設けられている。具体的に、蒸発器（14）の近傍における庫内空気流れの上流側には、蒸発器（14）に送り込まれる庫内空気の温度を検出する吸込温度センサ（RS）が設けられている。一方、蒸発器（14）の近傍における庫内空気流れの下流側には、蒸発器（14）を通過した庫内空気の温度を検出する吹出温度センサ（SS）が設けられている。

上記圧縮機（11）の吐出管（21）は、逆止弁（31）及び吐出圧力調整弁（32）を介して上記凝縮器（12）の流入端と接続している。この凝縮器（12）の流出端は、レシーバ（33）、第１電磁弁（41）、及びエコノマイザ熱交換器（34）の高圧側流路（34a）を介して上記膨張弁（13）と接続している。上記圧縮機（11）の吸入管（22）は、吸入比例弁（35）を介して上記蒸発器（14）の流出端と接続している。この蒸発器（14）の流入端は上記膨張弁（13）と接続している。

上記エコノマイザ熱交換器（34）は、上述の高圧側流路（34a）を流れる冷媒と低圧側流路（34b）を流れる冷媒とを熱交換させるものである。この低圧側流路（34b）の流入端は、キャピラリーチューブ（36）及び第２電磁弁（42）を介して上記凝縮器（12）と上記レシーバ（33）との間に接続されている。また、低圧側流路（34b）の流出端は、上記圧縮機（11）の中間吸入口（11a）と接続している。この中間吸入口（11a）は、圧縮機（11）の圧縮機構において冷媒の圧縮途中の経路に開口している。

上記吸入比例弁（35）は、圧縮機（11）の吸入冷媒量を調節することで冷媒回路（10）における冷媒循環量を調節する流量調整弁を構成している。つまり、吸入比例弁（35）は、冷媒循環量を調節して上記蒸発器（14）の冷却能力を調節する能力調節手段を構成している。この吸入比例弁（35）は、コンテナの庫内に設けられる図外の庫内温度センサの検出温度に応じて開度が調節される。

冷媒回路（10）には、第１デフロスト管（23）、第２デフロスト管（24）、吐出ガスバイパス管（25）、及び液インジェクション管（26）も接続されている。

上記第１デフロスト管（23）及び第２デフロスト管（24）は、圧縮機（11）の吐出冷媒を上記蒸発器（14）に導入し、蒸発器（14）に付着した霜を融解させるデフロスト運転用の配管である。第１デフロスト管（23）及び第２デフロスト管（24）は、それぞれの一端が逆止弁（31）と吐出圧力調整弁（32）との間に接続し、それぞれの他端が上記膨張弁（13）と蒸発器（14）との間に接続している。上記第１デフロスト管（23）には、デフロスト運転時に開放される第３電磁弁（43）が設けられている。上記第２デフロスト管（24）には、デフロスト運転時に開放される第４電磁弁（44）及びドレンパンヒータ（37）が設けられている。このドレンパンヒータ（37）は、コンテナ庫内において上記蒸発器（14）の表面から剥離した霜や結露水を受けるためのドレンパン内に設置されている。このため、デフロスト運転時に圧縮機（11）の吐出冷媒がドレンパンヒータ（37）を流通すると、ドレンパン内に回収された霜や結露水の氷塊は、圧縮機（11）の吐出冷媒から吸熱して融解する。なお、このデフロスト運転時には、上記吐出圧力調整弁（32）が全閉状態に設定される。

上記吐出ガスバイパス管（25）は、蒸発器（14）の冷却能力が過剰となる場合などに圧縮機（11）の吐出冷媒を圧縮機（11）の吸入側に戻すための配管である。なお、この吐出ガスバイパス管（25）は、圧縮機（11）から吐出された冷媒中の冷凍機油を圧縮機（11）の吸入側に戻すための油戻し配管も兼ねている。この吐出ガスバイパス管（25）は、一端が上記逆止弁（31）と上記第４電磁弁（44）との間に接続し、他端が上記蒸発器（14）と上記吸入比例弁（35）との間に接続している。吐出ガスバイパス管（25）には、運転条件に応じて適宜開放される第５電磁弁（45）が設けられている。

上記液インジェクション管（26）は、凝縮器（12）で凝縮した液冷媒を圧縮機（11）の吸入側に返送する、いわゆる液インジェクション用の配管である。この液インジェクション管（26）は、一端が上記第１電磁弁（41）と上記エコノマイザ熱交換器（34）との間に接続し、他端が吸入比例弁（35）と圧縮機（11）との間に接続している。この液インジェクション管（26）には、運転条件に応じて適宜開放される第６電磁弁（46）が設けられている。

冷凍装置（1）には、図示しないコントローラも設けられている。このコントローラには、コンテナ庫内の目標温度が設定温度TSとして設定される。また、コントローラには、詳細は後述する省エネ運転モード時において、庫内温度の目標範囲としての上限値と下限値とが設定される。具体的に、コントローラには、庫内温度の目標範囲の上限値となる上限温度Tmaxと、下限値となる下限温度Tminとが設定されている。更に、このコントローラには、省エネ運転モード時にこれらの上限温度Tmax及び下限温度Tminを補正する温度補正手段が設けられている。

−運転動作−
この冷凍装置（1）は、コンテナの庫内温度を摂氏零度より低い温度に冷却して、庫内の貯蔵物を冷凍する冷凍運転と、庫内温度を摂氏零度より高い温度で冷却して、庫内の貯蔵物を冷蔵する冷蔵運転（チルド運転）と、上述したデフロスト運転とが可能となっている。ここでは、本発明の特徴となる冷蔵運転について説明する。

上記冷蔵運転では、通常運転モードと省エネ運転モードとが可能となっている。通常運転モードは、圧縮機（11）を連続的に運転し、蒸発器（14）で庫内空気を継続して冷却して庫内の貯蔵物を冷蔵する運転モードである。一方、上記省エネ運転モードは、圧縮機（11）を間欠的に運転し、蒸発器（14）で庫内空気を半連続的に冷却することで、冷凍装置（1）の省エネ化を図りながら庫内の貯蔵物を冷蔵する運転モードである。

<通常運転モード>
まず、この冷凍装置（1）の通常運転モードについて図２を参照しながら説明する。この通常運転モードでは、圧縮機（11）が連続的に運転されるとともに上記膨張弁（13）及び吸入比例弁（35）の開度が適宜調節される。また、この通常運転モードでは、原則として上記第１と第２の電磁弁（41,42）が開放されると同時に上記第３から第６の電磁弁（43,44,45,46）が閉鎖され、庫外ファン（15）及び庫内ファン（16）が通常の回転速度で運転される。

圧縮機（11）で圧縮された冷媒は、吐出管（21）を経由して凝縮器（12）へ流入する。凝縮器（12）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。その後、冷媒は、一部がレシーバ（33）を介してエコノマイザ熱交換器（34）の高圧側流路（34a）へ流入する一方、残りはキャピラリーチューブ（36）を通過する際に減圧されてエコノマイザ熱交換器（34）の低圧側流路（34b）へ流入する。

エコノマイザ熱交換器（34）では、低圧側流路（34b）を流れる冷媒が高圧側流路（34a）を流れる冷媒から吸熱して蒸発する。つまり、エコノマイザ熱交換器（34）では、高圧側流路（34a）を流れる冷媒の過冷却が行われる。低圧側流路（34b）で蒸発した冷媒は、圧縮機（11）の中間吸入口（11a）に吸入される。

高圧側流路（34a）で過冷却された冷媒は、膨張弁（13）を通過する際に減圧されてから蒸発器（14）へ流入する。蒸発器（14）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、コンテナの庫内の冷却が行われる。蒸発器（14）で蒸発した冷媒は、吸入比例弁（35）を通過した後に圧縮機（11）に吸入される。

<省エネ運転モード>
次に、この冷凍装置（1）の省エネ運転モードについて説明する。この省エネ運転モードでは、コントローラによって図３に示すような第１動作から第３動作までの制御動作が繰り返し行われる。なお、この省エネ運転モード時における冷凍装置（1）の基本的な冷媒の流れは、上述の通常運転モードと同様である。

第１動作には、圧縮機（11）が運転されると共に庫内ファン（16）が通常の回転速度で運転される。また、第１動作中には、庫内温度が設定温度TSとなるように蒸発器（14）の冷却能力が調節される。

具体的に、第１動作中には、吸入比例弁（35）の開度が設定温度TSと庫内温度センサの検出温度に基づくＰＩ制御によって調節される。その結果、吸入比例弁（35）の開度に応じて冷媒回路（10）の冷媒循環量が調節され、蒸発器（14）の冷却能力も調節される。

なお、このように吸入比例弁（35）の開度を絞りながら蒸発器（14）の冷却能力を調節すると、蒸発器（14）の全域で冷媒が湿り状態となり易くなる。このため、仮に蒸発器の流入側の電子膨張弁の開度調節によって蒸発器の冷却能力を調節する場合には、蒸発器を流れる冷媒が乾き気味となって蒸発器の流入端から流出端までの間で冷媒の温度ムラが生じやすいのに対し、上記吸入比例弁（35）の開度を絞りながら蒸発器（14）の冷却能力を調節すると、蒸発器（14）の流入端から流出端までの間での冷媒の温度分布が均一化される。その結果、庫内空気は比較的均一に冷却されるので、蒸発器（14）による庫内温度の制御性も向上する。

上記第１動作の後には第２動作が行われる。なお、本実施形態では、第１動作開始時刻t0からコントローラに設定された設定時間が経過することで第１動作から第２動作に移行する。この設定時間は、蒸発器（14）の冷却によって庫内温度が設定温度TSに維持されるのに充分な時間間隔が設定されており、本実施形態ではこの設定時間が約２分に設定されている。つまり、省エネ運転モードでは、時刻t0から２分間が経過して確実に庫内温度が目標温度に維持されていると判断される時刻t1になると、第１動作から第２動作へ移行する。

第２動作では、時刻t1以降、蒸発器（14）の冷却能力が徐々に増大され、庫内温度が低下していく。具体的に、第２動作では、圧縮機（11）が引き続き運転されると共に庫内ファン（16）も通常の回転速度で運転される。一方、第２動作時には、時刻t1以降に吸入比例弁（35）の開度が次第に大きく調節される。その結果、冷媒回路（10）の冷媒循環量が次第に増大し、蒸発器（14）の冷却能力も次第に増大する。

このような吸入比例弁（35）の開度調節によって庫内温度が低下して下限温度Tminに達すると、第２動作から第３動作へ移行する。つまり、第３動作は、庫内温度が下限温度Ｔminに到達した時刻t2より開始される。なお、この第２動作時における吸入比例弁（35）の開度調節は、時刻t1より１０秒経過毎に１０％ずつ開度が大きくなるように段階的に行われる。その結果、庫内温度は比較的緩やかに低下するので、第２動作から第３動作へ移行した後に庫内温度が下限温度Tminを下回ってしまう、いわゆるアンダーシュートが生じてしまうことが抑制される。

第３動作では、圧縮機（11）が速やかに停止状態となる。その結果、冷媒回路（10）での冷凍サイクルも停止し、蒸発器（14）による庫内の冷却は実質的に停止されるので、庫内温度が次第に上昇する。また、第３動作中には、庫内ファン（16）が通常の回転速度より小さい低回転速度となる。このように庫内ファン（16）の回転速度を第１動作中や第２動作中よりも低減させると、庫内ファン（16）のモータの運転に伴う発熱量が抑制されるので、第３動作時における庫内温度の上昇速度も低減する。なお、庫内ファン（16）の回転速度を変更する際には、庫内ファン（16）の急激なトルク変動を緩和させるために、庫内ファン（16）を一端停止させた後、速やかに低回転速度で運転させる。また、この第３動作中には、吸入比例弁（35）の開度が第２動作終了時（時刻t2）の開度のまま保持される。

以上のような第３動作によって庫内温度が徐々に上昇して上限温度Ｔmaxに達すると、第３動作から再び第１動作へ移行する。つまり、第１動作は、庫内温度が上限温度Ｔmaxに到達した時刻t3より開始される。その結果、圧縮機（11）が再び運転されると共に庫内ファン（16）が通常の回転速度で運転される。また、吸入比例弁（35）は、第３動作時に保持された開度を第１動作の初期開度とし、その後は設定温度TSと庫内温度センサの検出温度に基づくＰＩ制御によって開度調節される。このため、第１動作開始時の吸入比例弁（35）の開度は、蒸発器（14）の冷却能力を増大させて庫内空気を冷却していた第２動作終了時の開度と同じ開度となる。その結果、庫内温度が上限温度Tmaxに到達して圧縮機（11）が再起動する第１動作開始時から冷媒循環量が確保され、庫内空気が速やかに冷却されて庫内温度が再び目標温度に収束していく。

<上限温度及び庫内温度の学習制御>
上記省エネ運転モード時において、例えば室外温度が比較的低い条件では、上述の第２動作時に蒸発器（14）の冷却能力を増大させる際、庫内温度が低下し易くなる。このため、第２動作時に庫内温度が下限温度Tminに達して第３動作へ移行しても、庫内温度が下限温度Tminを下回ってしまう可能性がある。また、逆に室外温度が比較的高い条件では、上述の第３動作時に圧縮機（11）を停止させる際、庫内温度が上昇し易くなる。このため、第３動作時に庫内温度が上限温度Tmaxに達して第１動作へ移行しても、庫内温度が上限温度Tmaxを上回ってしまう可能性がある。このような室外温度条件等に起因して庫内温度が目標範囲から外れてしまうのを回避するよう、本実施形態の冷凍装置（1）では、省エネ運転モード時に次のような学習制御を行うようにしている。

省エネ運転モード時には、第３動作開始時（時刻t2）から所定の判定時間（例えば６０秒）の間に、庫内温度が下限温度Tminを下回ったか否かの判定が行われる。具体的に、室外温度が比較的低い条件下で、上記判定時間の間に庫内温度が下限温度Tminを下回ると、コントローラはこれを検出してフラグを立てる。なお、このフラグは、判定時間６０秒の間に庫内温度が下限温度Tminを複数回下回ったとしても、一回のみしか成立しない。また、このフラグは、次のサイクルの第３動作時において、判定時間６０秒の間に再び庫内温度が下限温度Tminを下回らない場合にはリセットされる。そして、省エネ運転が継続して行われてこのフラグが３回連続して成立すると、コントローラの温度補正手段は、下限温度Ｔminを増加させる補正を行う。この温度補正手段の補正では、例えば現状の下限温度Tminが例えば４．５℃であるとすると、このTminに補正値０．１℃を加えた値である４．６℃が新たな下限温度Tmin’として設定される。その結果、この補正後のサイクルの第２動作時には、庫内温度が補正後の下限温度Tmin'（４．６℃）に達すると第３動作へ移行するので、庫内温度が当初の目標範囲の下限値である下限温度Tmin（４．５℃）を下回ることが回避される。

また、省エネ運転モード時には、第３動作から第１動作への移行時（時刻t3）から所定の判定時間（例えば３０秒）の間に、庫内温度が上限温度Tmaxを上回ったか否かの判定も行われる。具体的に、室外温度が比較的高い条件下で、上記判定時間の間に庫内温度が上限温度Tmax以上となると、コントローラはこれを検出してフラグを立てる。なお、このフラグは、判定時間３０秒の間に庫内温度が上限温度Tmaxを複数回下回ったとしても、一回のみしか成立しない。また、このフラグは、次のサイクルの第３動作時において、判定時間３０秒の間に再び庫内温度が上限温度Tmaxを上回らない場合にはリセットされる。そして、省エネ運転が継続して行われてこのフラグが３回連続して成立すると、コントローラの温度補正手段は、上限温度Ｔmaxを低下させる補正を行う。この温度補正手段の補正では、現状の上限温度Tmaxが例えば５．５℃であるとすると、このTmaxに補正値０．１℃を引いた値である５．４℃が新たな上限温度Tmax’として設定される。その結果、この補正後のサイクルの第３動作時には、庫内温度が補正後の上限温度Tmax'（５．４℃）に達すると第１動作へ移行するので、庫内温度が当初の目標範囲の上限値である上限温度Tmax（５．５℃）を上回ることが回避される。

また、特に室外温度が著しく高い条件では、上記学習制御を行ってもなお、庫内温度が上限温度Tmaxを上回ってしまうことが想定される。このため、上述のような第１動作開始後の判定時間３０秒後において、フラグが５回連続で成立する場合には、省エネ運転モードから上述の通常運転モードへ自動的に運転モードが切り換えられる。その結果、このように室外温度が著しく高い条件においては、通常運転モードによって庫内温度が確実に目標温度に維持される。

<通常運転と省エネ運転の自動切り替え制御>
また、本実施形態の冷凍装置では、上述した通常運転モードと省エネ運転モードとが以下のようにして自動的に切り換えられる。

図４に示すように、まず、通常運転を行うと、その後ステップＳ１において、吸込温度センサ（RS）で検出した吸込温度RTと、庫内の目標温度TSとの比較が行われる。ここで、吸込温度RTが目標温度TS±3.0℃の範囲外にある場合には、庫内温度を速やかに目標温度範囲内に近づける必要があるため、通常運転を継続して行う。一方、吸込温度RTが目標温度TS±3.0℃の範囲内になると、既に庫内温度が目標温度範囲に維持されており、圧縮機（11）を連続的に運転させる必要性がなくなることから、ステップＳ２に移行して省エネ運転が行われる。

その後の省エネ運転では、上述した第１動作の開始から第３動作の終了までの１サイクルに要した時間が測定される。そして、ステップＳ３では、この１サイクルの所要時間と、予め設定された設定時間（例えば180秒）との比較が行われる。

ところで、室外温度が著しく高い条件において、第３動作に圧縮機（11）を停止させると、図３に示す下限温度Tminの庫内空気が上限温度Tmaxに達するまでの時間（t3-t2）が極めて短くなるので、省エネ運転での１サイクルの所要時間も短くなる。従って、このような条件下で省エネ運転を継続すると、圧縮機（11）の発停頻度が多くなることから、圧縮機（11）の寿命が短くなってしまう。このため、ステップＳ３では、室外温度が著しく高く、１サイクルの所要時間が設定時間以下となる場合に、省エネ運転が終了され（ステップＳ４）、通常運転が再開される（ステップＳ５）。その結果、圧縮機（11）は連続運転状態となるので、圧縮機（11）の高寿命化が図られる。

また、ステップＳ５では、通常運転が開始されると同時に、この時点において庫外温度センサ（OS）によって庫外温度OT1が測定される。その後、ステップＳ６では、通常運転の開始直後より現在の庫外温度OT2が適宜測定される。そして、現在の庫外温度OT2が、通常運転開始時の庫外温度OT1よりも所定の設定温度（例えば５℃）以上低くなった場合、前回の省エネ運転の終了時よりも庫外温度が５℃以上低下しており、もう一度省エネ運転を再開してもよいとみなされることから、ステップＳ１に戻り再び省エネ運転の開始判定が行われる。一方、現在の庫外温度OT2が通常運転開始時の庫外温度OT1よりも所定温度以上低くならない場合には、未だに室外温度が高く省エネ運転は不向きであるとみなされ、ステップＳ１には移行しない。

なお、この冷凍装置（1）では、各運転モードを問わず上述したデフロスト運転が定期的（例えば４時間置き）に行われる。このため、このデフロスト運転の終了後には、通常運転が行われると共にステップＳ１での省エネ運転の開始判定が行われる。

<省エネ運転の禁止制御>
また、本実施形態の冷凍装置では、上述のような省エネ運転等によって圧縮機（11）の累積発停回数が所定の設定回数を上回ると、通常運転のみが許容され、省エネ運転は禁止される。具体的に、この冷凍装置では、圧縮機（11）の発停制御を行うマグネットスイッチのＯＮ／ＯＦＦの回数が漸次カウントされる。なお、この際には、マグネットスイッチをＯＦＦからＯＮに切り換えた回数を発停回数１回としてカウントが行われる。一方、コントローラには、圧縮機（11）の仕様に応じて所定の上限回数（例えば２０万回）が設定される。そして、上述した省エネ運転等により圧縮機（11）の発停回数が２０万回を上回ると、省エネ運転が禁止され、通常運転しか運転できないようになる。

−実施形態の効果−
上記実施形態では、以下の効果が発揮される。

上記実施形態によれば、省エネ運転モード時に圧縮機（11）を間欠的に運転させるようにしているので、圧縮機（11）の運転動力を削減し、この冷凍装置（1）の省エネルギー性を向上させることができる。

特に上記実施形態の省エネ運転モードでは、図３に示すように、第２動作によって庫内温度を一旦下限温度Tminまで低下させた後に、圧縮機（11）を停止させるようにしている。このため、圧縮機（11）を停止させた後、庫内温度が上限温度Tmaxに到達するまでの第３動作の継続時間を長期化することができるので、省エネ運転モード時における圧縮機（11）の運転時間を効果的に削減することができる。したがって、省エネ運転モード時における圧縮機（11）の運転動力を大幅に削減でき、この冷凍装置（1）の省エネルギー性も効果的に向上させることができる。

また、上記省エネ運転モードでは、庫内温度の許容温度範囲の下限値である下限温度Tminと、この許容温度範囲の上限値である上限温度Tmaxとの間を庫内温度が推移するように、蒸発器（14）の能力制御や、圧縮機（11）の発停制御を行うようにしている。このため、省エネ運転モード時において、庫内温度が許容温度範囲を外れてしまうことを回避でき、この冷凍装置（1）の信頼性の向上を図ることができる。

更に、本実施形態では、蒸発器（14）の冷却能力を吸入比例弁（35）の開度調節によって行うようにしている。このように吸入比例弁（35）の開度を調節しながら蒸発器（14）の冷却能力を調節すると、蒸発器（14）の全域で冷媒が湿り気味となるので、この蒸発器（14）で庫内空気を比較的均一に冷却することができる。その結果、省エネ運転モードの第１動作では、庫内温度を速やか且つ確実に目標温度に近づけることができる。また、第２動作時には、庫内温度が確実に下限値となった時点で圧縮機（11）を停止させることができるので、その後の第３動作時において庫内温度が下限値を下回ってしまうことを未然に回避できる。

また、上記第２動作時においては、吸入比例弁（35）の開度を調節して蒸発器（14）の冷却能力を増大させても、圧縮機（11）の運転容量が変わる訳ではないから、第２動作時において圧縮機（11）の運転動力の増大を招くことなく、蒸発器（14）の冷却能力を増大させることができる。したがって、この冷凍装置（1）の省エネルギー性を更に向上させることができる。

更に、上記実施形態では、第３動作時において庫内ファン（16）を第１動作や第２動作中よりも低回転速度で運転させるようにしている。このため、第３動作時には、庫内ファン（16）のモータの駆動に伴う発熱量を抑制できるので、圧縮機（11）を停止させた後、庫内温度が上限温度Tmaxに到達するまでの第３動作の継続時間を長期化することができる。したがって、圧縮機（11）の停止時間を長期化させることができ、この冷凍装置（1）の省エネルギー性を更に向上させることができる。

また、上記実施形態の省エネ運転モードでは、庫内温度に基づいて上限温度Tmaxや下限温度Tminを補正する、いわゆる学習制御を行うようにしている。したがって、庫内温度が下限温度Tminを下回ったり、上限温度Tmaxを上回ったりすることを未然に回避することができるので、省エネ運転モード時にも庫内温度が許容温度範囲から外れてしまうことを確実に回避できる。したがって、この冷凍装置（1）の信頼性を更に向上させることができる。

更に、上記実施形態では、冷却熱交換器（14）へ流入する前の庫内空気の吸込温度（RT）に基づいて通常運転から省エネ運転への移行判断を行うようにしている。そして、この吸込温度RTが目標温度範囲内になるまでは通常運転を継続するようにしている。ここで、吸込温度RTは、冷却熱交換器（14）で冷やされる前の庫内空気の温度であるため、実際の庫内温度に近い温度となる。このため、吸込温度RTに基づいて通常運転から省エネ運転への移行判断を行うと、実際の庫内温度を速やかに目標温度範囲内にしてから省エネ運転に移行させることができる。従って、庫内の貯蔵物を確実に目標温度範囲内で冷却することができるので、この冷凍装置（1）で貯蔵物の品質を重視した運転を行うことができる。

一方、上記実施形態では、省エネ運転の１サイクルの所要時間が所定の設定時間よりも短くなると、通常運転へ自動的に移行するようにしている。つまり、上記実施形態では、省エネ運転における圧縮機（11）の発停回数が高頻度となると、省エネ運転から通常運転へ移行するようにしている。従って、圧縮機（11）の発停回数の削減を図ることができ、圧縮機（11）の長寿命化を図ることができる。

<その他の制御例>
上記実施形態の冷凍装置（1）では、以下のような制御を行うようにしてもよい。

上記実施形態では、圧縮機（11）を停止させる第３動作中において、庫内ファン（16）を低速で運転させることで、庫内ファン（16）の発熱量を抑制するようにしている。しかしながら、この第３動作中においては、庫内ファン（16）を完全に停止させるようにしてもよい。この場合には、第３動作中の庫内ファン（16）のファンモータの発熱が無いので、第３動作中における庫内の温度上昇を積極的に抑制することができる。従って、圧縮機（11）の停止時間を更に長期化することができ、この冷凍装置（1）の消費電力を効果的に削減することができる。また、第３動作中に庫内ファン（16）を停止した分だけ、庫内ファン（16）の運転動力も削減されるので、この冷凍装置（1）の省エネ性を更に向上させることができる。

上記実施形態の省エネ運転モードでは、第２動作中に吸入比例弁（35）の開度を段階的に大きくすることで、蒸発器（14）の冷却能力を徐々に増大させるようにしている。しかしながら、第２動作開始直後に吸入比例弁（35）を現状の２倍の開度とする制御や、下限温度Tminを目標として庫内温度センサの検出値に基づくＰＩ制御を行って蒸発器（14）の冷却能力を増大させるようにしてもよい。

また、上記実施形態の省エネ運転モードでは、下限温度Tminを設定し、第２動作において一旦庫内温度を下限温度Tminまで低下させた後に圧縮機（11）を停止させるようにしている。しかしながら、この第２動作時に庫内温度を低下させずに圧縮機（11）を停止させるようにしてもよい。この場合には、圧縮機（11）の停止後に庫内温度が設定温度TSから上限温度Tmaxに到達すると第３動作が終了するため、上記実施形態と比較して圧縮機（11）の停止時間は短くなる。しかし、この場合にも第３動作中に庫内ファン（16）を第１動作よりも低回転速度で運転させることで、庫内ファン（16）の駆動に伴う発熱量を抑えることができ、第３動作中の庫内温度の上昇速度を低減できる。したがって、この例においても圧縮機（11）の停止時間の長期化を図ることができるので、圧縮機（11）の動力削減に伴って冷凍装置（1）の省エネ化を図ることができる。

更に、上記実施形態の省エネ運転モードでは、第２動作終了時の吸入比例弁（35）の開度を第３動作終了時、即ち第１動作開始時までそのまま保持させるようにしている。しかしながら、この第３動作中には、第２動作終了時の吸入比例弁（35）の開度に拘わらず、吸入比例弁（35）の開度を所定の開度として固定させるようにしてもよいし、例えば庫内温度に応じて吸入比例弁（35）の開度を調節するようにしてもよい。

また、上記実施形態の省エネ運転モード時には、蒸発器（14）の冷却能力を調節する能力調節手段として吸入比例弁（35）を用いるようにしている。しかしながら、例えば蒸発器（14）の上流側の電子膨張弁の開度調節や圧縮機の容量調節によって蒸発器（14）の冷却能力を調節することも可能である。

更に、上記実施形態では、冷却熱交換器（14）に送り込まれる庫内空気の吸込温度RTに基づいて通常運転から省エネ運転への移行判断を行うようにしている。しかしながら、冷却熱交換器（14）を通過した後の庫内空気の吹出温度STを上記吹出温度センサ（SS）で検出し、この吹出温度STが目標温度を含む所定の設定温度範囲内になると、通常運転から省エネ運転へ移行させるようにしてもよい。この吹出温度STは吸込温度RTと比較してやや低い温度となるため、この場合には、通常運転から省エネ運転への移行のタイミングが上記実施形態よりも早くなる。つまり、この例では、上記実施形態と比較して頻繁に省エネ運転が行われることになる。従って、この例の冷凍装置（1）では、省エネ性を重視した運転を行うことができる。

また、上記実施形態では、省エネ運転中において、第１動作の開始から第３動作の終了までの１サイクルの所要時間が所定の設定時間を上回ると、通常運転へ移行するようにしている。しかしながら、省エネ運転中において、圧縮機（11）が停止状態となる第３動作の所要時間が所定の設定時間を上回ると、通常運転へ移行するようにしてもよい。この場合にも、圧縮機（11）の発停頻度を減少させることができ、圧縮機（11）の高寿命化を図ることができる。

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、庫内を冷却するための冷却熱交換器を備えた冷凍装置の省エネ運転方法について有用である。

実施形態の冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。 実施形態の冷凍装置の運転時における冷媒の流れを示す配管系統図である。 実施形態の冷凍装置の省エネ運転モード時における第１動作から第３動作を説明するタイムチャートである。 実施形態の冷凍装置における通常運転モードと省エネ運転モードとの切換制御を説明するための制御フローチャートである。

符号の説明

1 冷凍装置
10 冷媒回路
11 圧縮機
14 冷却熱交換器（蒸発器）
16 庫内ファン
35 吸入比例弁（流量調整弁，能力調節手段）

Claims (12)

1. 庫内を冷却するための冷却熱交換器（14）と圧縮機（11）とが接続された冷媒回路（10）を備え、該冷媒回路（10）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
   庫内温度が目標温度となるように上記冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節する能力調節手段（35）を備えており、
   上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を運転する第１動作と、
   上記第１動作中に庫内温度が目標温度に維持されると能力調節手段（35）によって上記冷却熱交換器（14）の冷却能力を増大させて上記目標温度を含んだ目標範囲の下限値まで庫内温度を引き下げてから圧縮機（11）を停止させる第２動作と、
   上記第２動作によって圧縮機（11）が停止した後に庫内温度が上記目標範囲の上限値に達すると圧縮機（11）を起動させて第１動作を再開させる第３動作とを行う省エネ運転が可能となっていることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記能力調節手段は、冷媒回路（10）に接続されて圧縮機（11）へ吸入される冷媒の流量を調節する流量調整弁（35）で構成され、
   上記第２動作中には、上記流量調整弁（35）の開度を大きくして上記冷却熱交換器（14）の冷却能力を増大させることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記第３動作中には流量調整弁（35）の開度が上記第２動作終了時のまま保持されていることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１において、
   上記第３動作中の庫内温度が下限値を下回ると、該下限値を増加させる補正を行う温度補正手段を備えていることを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１において、
   上記第１動作中の庫内温度が上限値を上回ると、該上限値を低下させる補正を行う温度補正手段を備えていることを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項１において、
   庫内に収納されて冷却熱交換器（14）に空気を送風する庫内ファン（16）を備え、
   上記第３動作中には、上記第１動作中及び第２動作中よりも上記庫内ファン（16）を低速で回転させることを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項１において、
   庫内に収納されて冷却熱交換器（14）に空気を送風する庫内ファン（16）を備え、
   上記第３動作中のみ上記庫内ファン（16）を停止させることを特徴とする冷凍装置。
8. 庫内を冷却するための冷却熱交換器（14）と圧縮機（11）とが接続された冷媒回路（10）を備え、該冷媒回路（10）で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
   庫内温度が目標温度となるように冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節する能力調節手段（35）と、庫内に収納されて冷却熱交換器（14）に空気を送風する庫内ファン（16）を備えており、
   上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を運転する第１動作と、
   第１動作中に庫内温度が目標温度に維持されると圧縮機（11）を停止する第２動作と、
   上記第２動作によって圧縮機（11）が停止した後に庫内温度が上記目標温度を含んだ目標範囲の上限値に達すると圧縮機（11）を起動させて第１動作を再開させる第３動作とを行う省エネ運転が可能となっており、
   上記第３動作中には、上記第１動作中よりも上記庫内ファン（16）を低速で回転させることを特徴とする冷凍装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１において、
   上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を連続的に運転する通常運転が可能となっており、
   上記冷却熱交換器（14）へ送られる庫内空気の温度を検出する吸込温度センサ（RS）を備え、
   上記通常運転中に吸込温度センサ（RS）の検出温度が上記目標温度を含む所定温度範囲内になると、上記省エネ運転に切り換わることを特徴とする冷凍装置。
10. 請求項１乃至８のいずれか１において、
    上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を連続的に運転する通常運転が可能となっており、
    上記冷却熱交換器（14）を通過した庫内空気の温度を検出する吹出温度センサ（SS）を備え、
    上記通常運転中に吹出温度センサ（SS）の検出温度が上記目標温度を含む所定温度範囲内になると、上記省エネ運転に切り換わることを特徴とする冷凍装置。
11. 請求項１乃至８のいずれか１において、
    上記能力調節手段（35）により冷却熱交換器（14）の冷却能力を調節しながら上記圧縮機（11）を運転する通常運転が可能となっており、
    上記省エネ運転中に第１動作の開始から第３動作の終了までの１サイクルに要した時間が所定時間以下となると、通常運転に切り換わることを特徴とする冷凍装置。
12. 請求項１乃至８のいずれか１において、
    上記圧縮機（11）の累積発停回数が所定回数を上回ると、上記省エネ運転を禁止することを特徴とする冷凍装置。

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