JP2008164201A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】庫内温度の制御応答性を向上させること。
【解決手段】庫外ユニット（11）に対して冷蔵ショーケース（12,13）と冷凍ショーケース（14）とが並列接続されている。冷凍ショーケース（14）にはブースタユニット（15）が直列接続されている。冷蔵ショーケース（12,13）において、吹出温度Ｔｆが目標値Ｔｆａになるように圧縮機（31,32）が容量制御される。冷凍ショーケース（14）において、吹出温度Ｔｆが目標値Ｔｆａになるようにブースタ圧縮機（81）が容量制御される。吹出温度Ｔｆの応答性が良いため、庫内温度Ｔｓのハンチングやオーバーシュートが抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に、庫内温度の制御性の向上対策に係るものである。

従来より、食品等が陳列された庫内（ショーケース内）を冷却する冷凍装置が知られている。例えば特許文献１の冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、その吐出冷媒を液化する凝縮器と、その液冷媒を蒸発させて庫内を冷却する蒸発器とを備えている。この冷凍装置では、庫内温度に基づいて圧縮機の容量制御が行われる。つまり、庫内設定温度と庫内温度との偏差が所定値以上か否かにより、圧縮機の容量が調節される。
特開平８−２１９５６４号公報

しかしながら、上述した冷凍装置では、庫内温度に基づいて圧縮機の容量制御を行うため、庫内温度が不安定になるという問題があった。つまり、図６に示すように、従来の制御では、応答性が悪く、庫内温度のハンチングやオーバーシュートが過大になり、特にプルダウン時（図６の前半部）には吹出空気温度が過度に低下し、陳列品が凍結してしまうという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、庫内温度および吹出空気温度のハンチングやオーバーシュートを抑制し得る圧縮機の容量制御を構築することである。

第１の発明は、圧縮機（31,32）と、凝縮器（33）と、ショーケース内へ吹き出す空気を冷却する蒸発器（51,61,71）とが接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えた冷凍装置を前提としている。そして、本発明は、上記蒸発器（51,61,71）で冷却されてショーケース内へ吹き出す空気温度を検出する吹出温度検出手段（56,66,76）と、該吹出温度検出手段（56,66,76）の検出温度が目標値になるように上記圧縮機（31,32）を容量制御する制御手段（100）とを備えているものである。

上記の発明では、冷媒回路（20）において、圧縮機（31,32）から吐出された冷媒が凝縮器（33）で放熱し、その後、蒸発器（51,61,71）で蒸発する。この蒸発器（51,61,71）では、冷媒が空気と熱交換して空気が冷却される。冷却された空気は、ショーケース内へ供給され、ショーケース内が冷却される。そして、この冷凍装置（10）では、ショーケース内への吹き出し空気温度が目標値になるように圧縮機（31,32）が容量制御される。これにより、従来のショーケース内の温度に基づく圧縮機の容量制御に比べて、応答性が向上する。つまり、ショーケース内への吹き出し空気温度は、ほぼ蒸発器（51,61,71）での冷却温度であり、冷却対象物（負荷）に影響されないパラメータであるため、温度制御の応答性が向上する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記目標値が、上記ショーケース内の設定温度−α℃に設定されるものである。

上記の発明では、ショーケース内の設定温度からα℃を引いた値が目標値となる。したがって、ショーケース内への吹き出し空気温度は、ショーケース内の設定温度より低くなる。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記ショーケース内の温度を検出する庫内温度検出手段（57,67,77）を備えているものである。そして、上記制御手段（100）は、上記αを上記庫内温度検出手段（57,67,77）の検出温度に基づいて補正する補正手段（103）を備えているものである。

上記の発明では、補正手段（103）において、αの値がショーケース内の実際温度に基づいて変更される。つまり、目標値が変更される。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記補正手段（103）が、上記庫内温度検出手段（57,67,77）の検出温度−上記吹出温度検出手段（56,66,76）の検出温度をαとするように構成されているものである。

上記の発明では、補正手段（103）において、αの値がショーケース内の実際温度からショーケース内への吹き出し空気温度を引いた値に変更される。

第５の発明は、上記第２の発明において、上記αを手動入力によって変更する入力手段（104）を備えているものである。

上記の発明では、入力手段（104）において、αの値が例えばユーザーの所望の値に変更される。

第６の発明は、上記第２の発明において、上記冷媒回路（20）が、互いに並列に接続され、各ショーケース内へ吹き出す空気を冷却する複数の蒸発器（51,61,71）を備えているものである。そして、上記ショーケース内の設定温度は、上記複数のショーケース内の設定温度のうち最低温度である。

上記の発明では、冷媒回路（20）が互いに並列接続された複数の蒸発器（51,61,71）を備えている。そして、各蒸発器（51,61,71）で冷却された空気がそれぞれ対応するショーケースへ供給される。この場合、複数のショーケースのうち、最低の設定温度からα℃を引いた値が目標値となる。

第７の発明は、上記第１の発明において、上記冷媒回路（20）の蒸発器（51,61,71）が、冷蔵用のショーケース内へ吹き出す空気を冷却する冷蔵用の蒸発器（51,61）と、冷凍用のショーケース内へ吹き出す空気を冷却する冷凍用の蒸発器（71）とが互いに並列に接続されているものである。一方、上記冷媒回路（20）は、上記冷凍用の蒸発器（71）で蒸発した冷媒を吸入し、上記圧縮機（31,32）との間で２段圧縮を行う補助圧縮機（81）が接続されている。そして、上記制御手段（100）は、上記冷蔵用のショーケースの吹出温度検出手段（56,66）の検出温度が目標値になるように上記圧縮機（31,32）を容量制御すると共に、上記冷凍用のショーケースの吹出温度検出手段（76）の検出温度が目標値になるように上記補助圧縮機（81）を容量制御するものである。

上記の発明では、冷媒回路（20）において、圧縮機（31,32）から吐出された冷媒が凝縮器（33）で放熱する。放熱した冷媒は、一部が冷蔵用の蒸発器（51,61）で蒸発して再び圧縮機（31,32）で圧縮され、残りが冷凍用の蒸発器（71）で蒸発して補助圧縮機（81）で圧縮された後、さらに圧縮機（31,32）で圧縮される。そして、この冷凍装置（10）では、冷蔵用のショーケース内への吹き出し空気温度がその目標値になるように圧縮機（31,32）が容量制御される一方、冷凍用のショーケース内への吹き出し空気温度がその目標値になるように補助圧縮機（81）が容量制御される。

以上のように、本発明によれば、ショーケース内へ吹き出す空気温度が目標値になるように圧縮機（31,32）を容量制御するようにした。したがって、従来のように庫内温度がその目標値になるように圧縮機を容量制御するのに比べて、制御の応答性が向上する。つまり、吹出温度の方が庫内温度よりも応答性が良い。そのため、圧縮機（31,32）の容量制御量が過剰になるのを防止することができるので、庫内温度Ｔｓのハンチングやオーバーシュートを防止することができる。その結果、ショーケース内の温度（庫内温度）を安定させることができ、食品の品質を維持することができる。さらに、圧縮機（31,32）の運転効率も安定するので、冷凍装置（10）の省エネ化を図ることができる。

また、第３または第４の発明によれば、庫内温度に基づいてα（即ち、目標値）を補正するようにしたので、ショーケース内の冷却負荷に応じて吹出温度の目標値を設定することができる。つまり、庫内温度は、庫内の冷却負荷が反映された値であるため、その庫内温度と吹出温度との差を考慮することにより、より冷却負荷に対応して吹出温度を適切に制御することができる。

また、第５の発明によれば、αの値を手動入力によって変更する入力手段（104）を設けるようにしたので、αをユーザーの所望の値に変更することができる。したがって、よりショーケースの冷却負荷を考慮して吹出温度を適切に制御することができる。

また、第６の発明によれば、ショーケースを複数有する場合、その中で最低の設定温度を用いて目標値を設定するようにしたので、全てのショーケースにおいて冷却能力不足を回避することができる。

また、第７の発明によれば、冷蔵用のショーケースに対しては圧縮機（31,32）を、冷凍用のショーケースに対しては補助圧縮機（81）をそれぞれ容量制御するようにした。したがって、冷蔵系統の吹出温度と冷凍系統の吹出温度とを別個独立に調節することができる。そのため、冷却温度帯が異なるショーケースの庫内温度を適切に制御することができる。

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１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態に係る冷凍装置（10）は、冷却対象物である食品の冷蔵および冷凍を行うものであって、例えばコンビニエンスストアに設置される。

上記冷凍装置（10）は、図１に示すように、庫外ユニット（11）と、第１冷蔵ショーケース（12）と、第２冷蔵ショーケース（13）と、冷凍ショーケース（14）と、ブースタユニット（15）と、コントローラ（100）とを備えている。庫外ユニット（11）には庫外回路（30）が収容され、第１冷蔵ショーケース（12）には第１冷蔵回路（50）が収容され、第２冷蔵ショーケース（13）には第２冷蔵回路（60）が収容され、冷凍ショーケース（14）には冷凍回路（70）が収容され、ブースタユニット（15）にはブースタ回路（80）が収容されている。

この冷凍装置（10）では、庫外回路（30）に対して第１冷蔵回路（50）、第２冷蔵回路（60）および冷凍回路（70）が互いに並列接続され、且つ、ブースタ回路（80）が冷凍回路（70）に直列接続されて、冷媒回路（20）を構成している。冷媒回路（20）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように構成されている。

〈庫外ユニットの構成〉
上記庫外回路（30）には、第１圧縮機（31）および第２圧縮機（32）と、庫外熱交換器（33）と、レシーバ（34）とが接続されている。また、庫外熱交換器（33）の近傍には、庫外空気を取り込むための庫外ファン（37）が設けられている。

上記第１圧縮機（31）および第２圧縮機（32）は、互いに並列に接続されている。これら圧縮機（31,32）は、高圧ドーム型のものであり、本発明に係る圧縮機を構成している。第１圧縮機（31）は、インバータの出力周波数を変化させて電動機の回転速度を変更することにより、運転容量を複数段階に変更できる可変容量型のものである。第２圧縮機（32）は、電動機の回転速度が一定の固定容量型のものである。これら圧縮機（31,32）の吐出側は、庫外熱交換器（33）の一端に接続され、吸入側は、ガス側閉鎖弁（38）に接続されている。ガス側閉鎖弁（38）は、庫外ユニット（11）の外部に配設されたガス側連絡配管（24）に接続されている。

上記第１圧縮機（31）および第２圧縮機（32）の各吐出管には、高圧圧力スイッチ（42）が設けられている。高圧圧力スイッチ（42）は、各圧縮機（31,32）の吐出冷媒の圧力を検出して異常高圧時に圧縮機（31,32）を緊急停止させるように構成されている。

上記庫外熱交換器（33）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。庫外熱交換器（33）は、冷媒が庫外ファン（37）によって送られた庫外空気と熱交換して凝縮する凝縮器を構成している。庫外熱交換器（33）の他端には、レシーバ（34）の上部に開口する冷媒配管が接続されている。

上記レシーバ（34）は、密閉容器状に構成されている。レシーバ（34）の下部には、液側閉鎖弁（39）に接続された冷媒配管が開口している。レシーバ（34）には、冷媒回路（20）の余剰冷媒が貯留される。レシーバ（34）と液側閉鎖弁（39）との間から延びる液インジェクション管（36）は、圧縮機（31,32）の吸入側に接続されている。液インジェクション管（36）には、開度可変のインジェクション弁（35）が設けられている。なお、液側閉鎖弁（39）は、庫外ユニット（11）の外部に配設された液側連絡配管（21）に接続されている。

上記庫外ユニット（11）には、各種センサが設けられている。具体的に、第１圧縮機（31）の吐出管と第２圧縮機（32）の吐出管との接続箇所には、圧縮機（31,32）から吐出された冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ（41）が設けられている。その接続箇所の下流には、圧縮機（31,32）から吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサ（43）が設けられている。また、圧縮機（31,32）の吸入側には、上流側から順に、圧縮機（31,32）へ向かう冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ（45）と、圧縮機（31,32）へ向かう冷媒の温度を検出する吸入温度センサ（46）とが設けられている。吸入圧力センサ（45）と吸入温度センサ（46）とは、第１圧縮機（31）の吸入管と第２圧縮機（32）の吸入管との接続箇所の上流に配置されている。また、庫外ファン（37）の近傍には、庫外熱交換器（33）に流入する庫外空気の温度を検出する外気温センサ（44）が設けられている。なお、第２圧縮機（32）の吐出管には、逆止弁（CV）が設けられている。

〈冷蔵ショーケースの構成〉
上記第１冷蔵ショーケース（12）と第２冷蔵ショーケース（13）は、図２に示すように、食品を冷蔵するためのオープンショーケースである。

具体的に、上記冷蔵ショーケース（12,13）は、前面側（図２の左側）が開口したケース本体（90）を備えている。つまり、ケース本体（90）内部の庫内（94）が前面側に開放されている。ケース本体（90）は、庫内（94）に食品を陳列するための複数の棚が設けられている。ケース本体（90）において、背面側、上部および下部に亘ってコの字状の空気通路（91）が形成されている。そして、ケース本体（90）の上部には、空気通路（91）から空気が庫内（94）へ吹き出す吹出口（92）が形成され、下部には、庫内（94）の空気が空気通路（91）へ吸い込まれる吸込口（93）が形成されている。ケース本体（90）の前面側開口には、吹出口（92）から吸込口（93）へ向かう空気の流れによってエアカーテンが形成される。また、ケース本体（90）の上面には、冷蔵回路（50,60）の入口と出口が形成されている。

上記第１冷蔵回路（50）の入口端（液側端）は、液側連絡配管（21）に接続され、出口端（ガス側端）は、ガス側連絡配管（24）に接続されている。第２冷蔵回路（60）の入口端（液側端）は、液側連絡配管（21）の途中から分岐する第１分岐配管（22）に接続され、出口端（ガス側端）は、ガス側連絡配管（24）の途中に接続されている。各冷蔵回路（50,60）には、入口側から順に冷蔵膨張弁（52,62）および冷蔵熱交換器（51,61）が接続されている。また、各冷蔵ショーケース（12,13）には、冷蔵ファン（53,63）が設けられている。この冷蔵ファン（53,63）は、回転速度が固定である。なお、各冷蔵回路（50,60）において、冷蔵膨張弁（52,62）の入口側にはフィルター（F）が設けられている。

上記冷蔵熱交換器（51,61）および冷蔵ファン（53,63）は、ケース本体（90）の空気通路（91）に配置されている。冷蔵熱交換器（51,61）は、背面側の空気通路（91）の下部寄りに位置している。冷蔵ファン（53,63）は、下部の空気通路（91）に設けられ、吸込口（93）と冷蔵熱交換器（51,61）の間に位置している。

上記冷蔵熱交換器（51,61）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。冷蔵熱交換器（51,61）は、冷媒が冷蔵ファン（53,63）によって送られた庫内空気と熱交換して蒸発する冷蔵用の蒸発器を構成している。冷蔵膨張弁（52,62）は、冷蔵熱交換器（51,61）の冷媒流量を調節する膨張弁を構成している。冷蔵膨張弁（52,62）は、パルスモータで弁体を駆動する開度可変の電動膨張弁として構成されている。

上記各冷蔵ショーケース（12,13）には、４つの温度センサが設けられている。具体的に、冷蔵熱交換器（51,61）の入口には、流入冷媒の温度を検出する入口温度センサ（54,64）が設けられている。冷蔵熱交換器（51,61）の出口には、流出冷媒の温度を検出する出口温度センサ（55,65）が設けられている。また、吹出口（92）の内側には、庫内（94）へ吹き出す空気温度を検出する吹出温度センサ（56,66）が設けられている。さらに、庫内（94）のほぼ中央の背面側には、庫内温度を検出する庫内温度センサ（57,67）が設けられている。つまり、吹出温度センサ（56,66）および庫内温度センサ（57,67）は、それぞれ本発明に係る吹出温度検出手段および庫内温度検出手段を構成している。

〈冷凍ショーケースの構成〉
上記冷凍ショーケース（14）は、冷凍する食品を出し入れするための扉が前面側に設けられている以外は、図２に示す冷蔵ショーケース（12,13）と同じ構成である。

上記冷凍回路（70）の入口端（液側端）は、第１分岐配管（22）の途中から分岐する第２分岐配管（23）に接続され、出口端（ガス側端）は、ブースタ回路（80）に接続されている。冷凍回路（70）には、入口側から順に冷凍膨張弁（72）および冷凍熱交換器（71）が接続されている。冷凍ショーケース（14）には、冷凍ファン（73）が設けられている。この冷凍ファン（73）は、回転速度が固定である。なお、冷凍回路（70）において、冷凍膨張弁（72）の入口側にはフィルター（F）が設けられている。

上記冷凍熱交換器（71）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。冷凍熱交換器（71）は、冷媒が冷凍ファン（73）によって送られた庫内空気と熱交換して蒸発する冷凍用の蒸発器を構成している。冷凍膨張弁（72）は、冷凍熱交換器（71）の冷媒流量を調節する膨張弁を構成している。冷凍膨張弁（72）は、パルスモータで弁体を駆動する開度可変の電動膨張弁として構成されている。

上記冷凍ショーケース（14）は、上述した冷蔵ショーケース（12,13）と同様に、４つの温度センサが設けられている。具体的に、冷凍熱交換器（71）の入口には、流入冷媒の温度を検出する入口温度センサ（74）が設けられ、出口には、流出冷媒の温度を検出する出口温度センサ（75）が設けられている。また、吹出口（92）の内側には、庫内（94）へ吹き出す空気温度を検出する吹出温度センサ（76）が設けられている。さらに、庫内（94）のほぼ中央の背面側には、庫内温度を検出する庫内温度センサ（77）が設けられている。つまり、吹出温度センサ（76）および庫内温度センサ（77）は、それぞれ本発明に係る吹出温度検出手段および庫内温度検出手段を構成している。

〈ブースタユニットの構成〉
上記ブースタ回路（80）には、ブースタ圧縮機（81）が接続されている。ブースタ圧縮機（81）の吸入配管（25）は、冷凍回路（70）の出口端に接続され、吐出配管（26）は、ガス側連絡配管（24）の途中に接続されている。ブースタ圧縮機（81）は、インバータの出力周波数を変化させて電動機の回転速度を変更することによって運転容量を複数段階に変更することができる容量可変型のものである。このブースタ圧縮機（81）は、本発明に係る補助圧縮機を構成している。

上記ブースタ圧縮機（81）の吐出配管（26）には、油分離器（82）が設けられている。油分離器（82）は、ブースタ圧縮機（81）から吐出された冷媒から冷凍機油を分離するためのものである。油分離器（82）から延びる油戻し管（83）は、ブースタ圧縮機（81）の吸入配管（25）に接続されている。油戻し管（83）には、キャピラリチューブ（84）が設けられている。

また、上記ブースタ回路（80）には、ブースタ圧縮機（81）および油分離器（82）をバイパスするバイパス管（85）が設けられている。吐出配管（26）における油分離器（82）の下流側と、バイパス管（85）には、それぞれ逆止弁（CV）が設けられている。

〈コントローラの構成〉
上記コントローラ（100）は、圧縮機制御部（101）と、目標値設定部（102）と、補正部（103）と、手動入力部（104）とを備え、本発明に係る冷凍装置（10）の制御手段を構成している。

上記目標値設定部（102）は、冷蔵ショーケース（12,13）の庫内（94）へ吹き出す空気温度の目標値Ｔｆａ（以下、冷蔵用の目標値Ｔｆａという。）と、冷凍ショーケース（14）の庫内へ吹き出す空気温度の目標値Ｔｆａ（以下、冷凍用の目標値Ｔｆａという。）とを設定するように構成されている。具体的に、目標値設定部（102）において、冷蔵用および冷凍用の目標値Ｔｆａが「目標値Ｔｆａ＝ショーケース（12,13,14）の庫内設定温度Ｔｓａ−α℃」の算出式１により定められる。そして、冷蔵用の目標値Ｔｆａを算出する場合は、第１冷蔵ショーケース（12）および第２冷蔵ショーケース（13）のうち、低い方の庫内設定温度Ｔｓａが用いられ、一方、冷凍用の目標値Ｔｆａを算出する場合は、冷凍ショーケース（14）の庫内設定温度Ｔｓａが用いられる。つまり、冷蔵ショーケース（12,13）は複数なので、その中で最低の庫内設定温度Ｔｓａが用いられる。なお、各庫内設定温度Ｔｓａは予め運転前に設定される。

上記補正部（103）は、運転中に、上記算出式１の冷蔵用および冷凍用の「α」の値をショーケース（12,13,14）の庫内温度Ｔｓに基づいて補正するように構成されている。即ち、補正部（103）は、αを補正することにより目標値Ｔｆａを補正することになる。具体的に、補正部（103）において、αが「α＝庫内温度センサ（57,67,77）の庫内温度Ｔｓ−吹出温度センサ（56,66,76）の吹出温度Ｔｆ」の算出式２により定められた値に変更される。つまり、冷蔵用の「α」の場合、２つの冷蔵ショーケース（12,13）のうち庫内設定温度Ｔｓａが低い方の庫内温度Ｔｓと吹出温度Ｔｆが用いられ、冷凍用の「α」の場合、冷凍ショーケース（14）の庫内温度Ｔｓと吹出温度Ｔｆが用いられる。

上記手動入力部（104）は、手動入力によって上記算出式１の「α」を変更するように構成されている。したがって、αがユーザーの所望の値に設定される。

上記圧縮機制御部（101）は、ショーケース（12,13,14）における吹出温度Ｔｆが目標値設定部（102）の目標値Ｔｆａになるように圧縮機（31,32）およびブースタ圧縮機（81）を容量制御するように構成されている。具体的に、圧縮機制御部（101）において、２つの冷蔵ショーケース（12,13）のうち庫内設定温度Ｔｓａが低い方の吹出温度Ｔｆが冷蔵用の目標値Ｔｆａになるように第１圧縮機（31）の運転容量が制御される。また、圧縮機制御部（101）において、冷凍ショーケース（14）の吹出温度Ｔｆが冷凍用の目標値Ｔｆａになるようにブースタ圧縮機（81）の運転容量が制御される。なお、詳細な制御内容については後述する。

−運転動作−
次に、上記冷凍装置（10）の運転動作について説明する。この冷凍装置（10）は、運転初期時に庫内（94）を急速に冷却する「プルダウン運転」が行われ、庫内温度Ｔｓが安定すると「通常運転」に切り換えられる。しかし、何れの運転も、冷媒の流れは同じである。

各圧縮機（31,32,81）および各ファン（37,53,63,73）を起動させると、第１圧縮機（31）および第２圧縮機（32）から吐出された冷媒が庫外熱交換器（33）で庫外空気に放熱して凝縮する。庫外熱交換器（33）で凝縮した冷媒は、レシーバ（34）を経て、第１冷蔵回路（50）、第２冷蔵回路（60）および冷凍回路（70）に分配される。

各冷蔵回路（50,60）へ流れた冷媒は、冷蔵膨張弁（52,62）によって所定圧力まで減圧された後、冷蔵熱交換器（51,61）に流入する。一方、各冷蔵ショーケース（12,13）において、庫内（94）の空気が吸込口（93）を通じて空気通路（91）へ吸い込まれ、冷蔵熱交換器（51,61）へ流れる。冷蔵熱交換器（51,61）では、冷媒が空気（庫内空気）から吸熱して蒸発し、空気が冷却される。冷却された空気は、吹出口（92）から庫内（94）へ吹き出される。これにより、各冷蔵ショーケース（12,13）の庫内（94）が冷却（冷蔵）される。

また、冷凍回路（70）に流入した冷媒は、冷凍膨張弁（72）によって所定圧力まで減圧された後、冷凍熱交換器（71）へ流入する。冷凍熱交換器（71）では、冷媒が空気（庫内空気）から吸熱して蒸発し、空気が冷却される。冷却された空気は、吹出口（92）から庫内（94）へ吹き出される。これにより、冷凍ショーケース（14）の庫内（94）が冷却（冷凍）される。

冷凍熱交換器（71）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（81）によって所定圧力まで圧縮され、各冷蔵熱交換器（51,61）で蒸発した冷媒と合流して庫外回路（30）へ流れる。庫外回路（30）に流入した冷媒は、第１圧縮機（31）および第２圧縮機（32）に吸入されて再び圧縮される。

〈コントローラの制御動作〉
本実施形態のコントローラ（100）は、同じ制御動作を冷蔵ショーケース（12,13）と冷凍ショーケース（14）とに対して別個独立に行う。この制御動作について、図３を参照しながら説明する。なお、上記運転中には、吹出温度センサ（56,66,76）および庫内温度センサ（57,67,77）の検出温度が庫内温度Ｔｓおよび吹出温度Ｔｆとしてコントローラ（100）に入力される。また、本実施形態では、第１冷蔵ショーケース（12）の庫内設定温度Ｔｓａが約５℃に、第２冷蔵ショーケース（13）の庫内設定温度Ｔｓａが約２０℃に、冷凍ショーケース（14）の庫内設定温度Ｔｓａが約−２０℃にそれぞれ設定されている。

先ず、プルダウン運転が開始されると、コントローラ（100）の制御がスタートする。ステップＳＴ１では、目標値設定部（102）により冷蔵用の目標値Ｔｆａと冷凍用の目標値Ｔｆａが設定される。冷蔵用の目標値Ｔｆａは、「第１冷蔵ショーケース（12）の庫内設定温度Ｔｓａ−α℃」で定められ、冷凍用の目標値Ｔｆａは、「冷凍ショーケース（14）の庫内設定温度Ｔｓａ−α℃」で定められる。ここで、「α℃」は、予め設定されており、例えば１℃である。

ステップＳＴ２において、圧縮機制御部（101）により、第１冷蔵ショーケース（12）の吹出温度Ｔｆが冷蔵用の目標値Ｔｆａになるように第１圧縮機（31）の運転容量が制御される。また、冷凍ショーケース（14）の吹出温度Ｔｆが冷凍用の目標値Ｔｆａになるようにブースタ圧縮機（81）の運転容量が制御される。

ステップＳＴ３において、コントローラ（100）により、第１冷蔵ショーケース（12）の吹出温度Ｔｆが冷蔵用の目標値Ｔｆａ＋２℃より低い状態が５分連続したか否かが判断される。また、冷凍ショーケース（14）の吹出温度Ｔｆが冷凍用の目標値Ｔｆａ＋２℃より低い状態が５分連続したか否かが判断される。つまり、このステップＳＴ３では、庫内温度Ｔｓが安定したか否かの安定判別が行われる。５分連続していると判断した場合、プルダウン運転が終了して通常運転に切り換えられ（図４の時間ｔａ）、ステップＳＴ４へ移行する。逆に、５分連続していないと判断した場合はそのまま待機してプルダウン運転が継続される。

上述したプルダウン運転により、各ショーケース（12,13,14）において、庫内温度Ｔｓおよび吹出温度Ｔｆが図４の「プルダウン時」の領域に示すように推移する。具体的に、庫内温度Ｔｓは、プルダウン運転初期時に急激に低下し、その後、庫内設定温度Ｔｓａより高い温度で安定する。一方、吹出温度Ｔｆは、運転初期時に急激に低下し、その後、庫内設定温度Ｔｓａよりも低い温度領域で推移する。

ステップＳＴ４では、補正部（103）により、冷蔵用および冷凍用の「α」が補正される。冷蔵用のαは、「第１冷蔵ショーケース（12）の庫内温度Ｔｓ−吹出温度Ｔｆ」の値に変更される。冷凍用のαは、「冷凍ショーケース（14）の庫内温度Ｔｓ−吹出温度Ｔｆ」の値に変更される。

ステップＳＴ５では、目標値設定部（102）において、補正部（103）で変更されたαに応じて冷蔵用および冷凍用の目標値Ｔｆａが変更される。つまり、ステップＳＴ１と同様に、各目標値Ｔｆａが「庫内設定温度Ｔｓａ−補正後のα℃」の値に設定される。

ステップＳＴ６では、ステップＳＴ２と同様に、圧縮機制御部（101）により、吹出温度Ｔｆが変更後の目標値Ｔｆａになるように第１圧縮機（31）およびブースタ圧縮機（81）の運転容量が制御される。

ステップＳＴ７において、コントローラ（100）により、目標値Ｔｆａが変更されてから所定時間（本実施形態では、２５分）が経過したか否かが判断される。そして、２５分経過していれば、ステップＳＴ３へ戻り、再び第１冷蔵ショーケース（12）および冷凍ショーケース（14）の吹出温度Ｔｆがその目標値Ｔｆａ＋２℃より低い状態が５分連続したかが判断される。これは、庫内温度Ｔｓが安定した後、外乱（例えば、食品の入庫）によって過渡的に庫内温度Ｔｓと吹出温度Ｔｆが上昇するおそれがあるので、再び庫内温度Ｔｓの安定判別を行ってから「α」の補正を行うためである。

その後、運転が停止するまで、上述したようにステップＳＴ３〜ステップＳＴ７を繰り返す。ステップＳＴ７において、２５分経過していなければ、待機する。つまり、通常運転では、２５分毎にαが補正される。なお、途中で庫内設定温度Ｔｓａが変更されたときは、その変更された冷蔵ショーケース（12,13）または冷凍ショーケース（14）のそれぞれの制御がスタートに戻る。

上述した通常運転により、各ショーケース（12,13,14）において、庫内温度Ｔｓおよび吹出温度Ｔｆが図４の「安定時」の領域に示すように推移する。具体的に、庫内温度Ｔｓは、通常運転に切り換わった後、徐々に低下していき、庫内設定温度Ｔｓａ切換後、初期時に急激に低下し、その後、庫内設定温度Ｔｓａとほぼ同じ温度で安定する。一方、吹出温度Ｔｆは、通常運転に切り換わった後、プルダウン運転時より若干低い温度で推移する。このように、通常運転では、庫内温度Ｔｓがハンチングまたはオーバーシュートすることなく、安定して推移することが分かる。

なお、本実施形態において、補正部（103）ではなく、手動入力部（104）で「α」の値を変更するようにしてもよい。つまり、「α」がユーザーの所望の値に変更される。したがって、よりショーケース（12,13,14）の冷却負荷を考慮して吹出温度Ｔｆを適切に制御することができる。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、ショーケース（12,13,14）の吹出温度Ｔｆが目標値Ｔｆａになるように第１圧縮機（31）およびブースタ圧縮機（81）の運転容量を制御するようにした。したがって、従来のように庫内温度がその目標値になるように圧縮機を容量制御するのに比べて、制御の応答性が向上する。つまり、吹出温度の方が庫内温度よりも応答性が良い。そのため、圧縮機（31,32）やブースタ圧縮機（81）の容量制御量が過剰になるのを防止することができるので、庫内温度Ｔｓのハンチングやオーバーシュートを防止することができる。

また、本実施形態では、プルダウン運転から通常運転に切り換わると、庫内温度Ｔｓと吹出温度Ｔｆとの差に応じてα（即ち、目標値Ｔｆａ）を補正するようにした。したがって、庫内（94）の冷却負荷に応じて吹出温度Ｔｆの目標値Ｔｆａを設定することができる。つまり、庫内温度Ｔｓは、庫内（94）の冷却負荷が反映された値であるため、その庫内温度Ｔｓと吹出温度Ｔｆとの差を考慮することで、より冷却負荷に対応して吹出温度Ｔｆを制御することができる。

また、２つの冷蔵ショーケース（12,13）のうち、低い方の庫内設定温度Ｔｓａを用いて目標値Ｔｆａを設定するようにしたので、全ての冷蔵ショーケース（12,13）において冷却能力の不足を回避することができる。

また、本実施形態によれば、冷蔵ショーケース（12,13）に対しては第１圧縮機（31）を、冷凍ショーケース（14）に対してはブースタ圧縮機（81）をそれぞれ容量制御するようにした。したがって、冷蔵系統の吹出温度Ｔｆと冷凍系統の吹出温度Ｔｆとを別個独立に調節することができる。そのため、冷却温度帯が異なるショーケース（12,13,14）の庫内温度Ｔｓを適切に制御することができる。

また、本実施形態では、プルダウン運転時に、庫内設定温度Ｔｓａより１℃だけ低い温度、即ち庫内設定温度Ｔｓａより少し低い温度を目標値Ｔｆａとしたので、第１圧縮機（31）の容量が過剰になるのを抑制できる。したがって、急速冷却を目的とするプルダウン運転においても、冷蔵食品が凍結するおそれがなくなる。

《実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態の冷凍装置（10）は、図５に示すように、庫外ユニット（11）に対して１つの冷蔵ショーケース（12）が設けられたものである。つまり、冷凍ショーケース（14）およびブースタユニット（15）は設けられていない。

本実施形態においても、コントローラ（100）は、上記実施形態１と同様の制御動作を行う。ただし、目標値設定部（102）においては、冷蔵ショーケース（12）が１台であるため、その冷蔵ショーケース（12）の庫内設定温度Ｔｓａ−αにより目標値Ｔｆａが定められる。その他の構成、作用および効果は実施形態１と同様である。

《その他の実施形態》
上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態１において、冷蔵ショーケースが１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、冷凍ショーケース（14）が複数であってもよい。

また、上記実施形態２において、冷蔵ショーケース（12）に代えて冷凍ショーケースが設けられてもよい。

また、プルダウン運転時に、「α」の値を１℃としたが、それ以外の値であってもよいことは勿論である。さらに、通常運転時に、２５分毎に「α」の値を補正するようにしたが、それ以外の時間間隔であってもよい。

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、ショーケース内へ供給する空気を冷却する冷凍装置として有用である。

実施形態１に係る冷凍装置の構成を示す配管系統図である。 実施形態に係るショーケースの構成を示す断面図である。 実施形態に係るコントローラの制御動作を示すフロー図である。 実施形態に係る庫内温度の推移を示すグラフである。 実施形態２に係る冷凍装置の構成を示す配管系統図である。 従来の庫内温度の推移を示すグラフである。

符号の説明

10 冷凍装置
20 冷媒回路
31 第１圧縮機（圧縮機）
32 第２圧縮機（圧縮機）
33 庫外熱交換器（凝縮器）
51,61 冷蔵熱交換器（蒸発器）
56,66,76 吹出温度センサ（吹出温度検出手段）
57,67,77 庫内温度センサ（庫内温度検出手段）
71 冷凍熱交換器（蒸発器）
81 ブースタ圧縮機（補助圧縮機）
100 コントローラ（制御手段）
103 補正部（補正手段）
104 手動入力部（入力手段）

Claims (7)

1. 圧縮機（31,32）と、凝縮器（33）と、ショーケース内へ吹き出す空気を冷却する蒸発器（51,61,71）とが接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えた冷凍装置であって、
   上記蒸発器（51,61,71）で冷却されてショーケース内へ吹き出す空気温度を検出する吹出温度検出手段（56,66,76）と、該吹出温度検出手段（56,66,76）の検出温度が目標値になるように上記圧縮機（31,32）を容量制御する制御手段（100）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、
   上記目標値は、
   上記ショーケース内の設定温度−α℃
   に設定される
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記ショーケース内の温度を検出する庫内温度検出手段（57,67,77）を備え、
   上記制御手段（100）は、上記αを上記庫内温度検出手段（57,67,77）の検出温度に基づいて補正する補正手段（103）を備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項３において、
   上記補正手段（103）は、
   上記庫内温度検出手段（57,67,77）の検出温度−上記吹出温度検出手段（56,66,76）の検出温度
   をαと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２において、
   上記αを手動入力によって変更する入力手段（104）を備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項２において、
   上記冷媒回路（20）は、互いに並列に接続され、各ショーケース内へ吹き出す空気を冷却する複数の蒸発器（51,61,71）を備え、
   上記ショーケース内の設定温度は、上記複数のショーケース内の設定温度のうち最低温度である
   ことを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項１において、
   上記冷媒回路（20）の蒸発器（51,61,71）は、冷蔵用のショーケース内へ吹き出す空気を冷却する冷蔵用の蒸発器（51,61）と、冷凍用のショーケース内へ吹き出す空気を冷却する冷凍用の蒸発器（71）とが互いに並列に接続されているものである一方、
   上記冷媒回路（20）は、上記冷凍用の蒸発器（71）で蒸発した冷媒を吸入し、上記圧縮機（31,32）との間で２段圧縮を行う補助圧縮機（81）が接続され、
   上記制御手段（100）は、上記冷蔵用のショーケースの吹出温度検出手段（56,66）の検出温度が目標値になるように上記圧縮機（31,32）を容量制御すると共に、上記冷凍用のショーケースの吹出温度検出手段（76）の検出温度が目標値になるように上記補助圧縮機（81）を容量制御する
   ことを特徴とする冷凍装置。

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