JP2008249202A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の起動時における冷媒回路内の急激な圧力変動を抑制し、機器の保護、及び、精度の高い温度制御を実現することを可能とする冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】本発明の冷凍サイクル装置Ｒは、圧縮機２６、凝縮器２７、膨張弁４４及び蒸発器１５を含む冷媒回路４０を備えたものであって、圧縮機２６と膨張弁４４を制御する制御装置Ｃを備え、制御装置Ｃは、蒸発器１５により冷却される陳列室１１の温度に基づき、圧縮機２６を駆動する圧縮機モータ２６Ｍの運転周波数を制御し、蒸発器１５における冷媒の過熱度の基づき、目標過熱度となるように膨張弁４４の弁開度を制御すると共に、圧縮機２６の起動時、膨張弁４４を所定の弁開度で開放した状態とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を含む冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置、特に、圧縮機の起動時における膨張弁の制御に関するものである。

従来より、例えば低温ショーケースに採用される冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器などを配管により順次環状に接続して所定の冷媒回路を形成すると共に、この冷媒回路内には所定量の冷媒が封入されて構成されている。そして、圧縮機が運転されると、冷媒は圧縮されて高温高圧のガス状態となり、凝縮器に流入する。凝縮器において冷媒は放熱し、凝縮液化した後、減圧装置にて減圧され、蒸発器に供給される。蒸発器内においては減圧された後の液冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮する。

ここで、蒸発器による冷却作用を精密に制御するため、減圧装置として膨張弁が用いられている。通常、この膨張弁は、冷媒回路を循環する流量を制御して、凝縮後の冷媒を減圧させるものであり、冷却負荷に応じて弁開度が調整される。特許文献１に示される如き膨張弁は、蒸発器の出口と入口側にそれぞれ設けられる温度センサの出力に基づき蒸発器における冷媒の過熱度を測定し、当該過熱度が大きすぎる場合には膨張弁を開放し、冷媒の流れを良くする制御を行うことによって、弁開度制御を行っていた。
特開平８−３２７１６１号公報

しかしながら、上述した如き膨張弁の過熱度制御を圧縮機の起動時において実行すると、未だ冷媒が蒸発器に流入していないため、蒸発器の出口側や入口側に設けられる温度センサは、冷媒温度ではなく、実際の冷媒配管温度を検出することとなる。これにより、蒸発器の出口側の温度と入口側の温度とは差がないため、過熱度も零、若しくは著しく小さくなってしまう。従って、制御装置は、膨張弁を絞る制御を行うことから、圧縮機により高温高圧の冷媒が吐出されると、冷媒回路内において異常高圧が生じてしまう。

また、圧縮機の起動時において、膨張弁が絞られていたにもかかわらず、蒸発器に冷媒が流入した際には、蒸発器の出口側と入口側の温度とは差が大きくなるため、過熱度も大きくなり、制御装置は当該過熱度に基づき急激に膨張弁の開度を開くこととなる。

これによって、冷媒回路内において圧力のハンチング現象が生じ、精度の高い温度制御を実現することができないという問題がある。

そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、圧縮機の起動時における冷媒回路内の急激な圧力変動を抑制し、機器の保護、及び、精度の高い温度制御を実現することを可能とする冷凍サイクル装置を提供する。

本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を含む冷媒回路を備えたものであって、圧縮機と膨張弁を制御する制御手段を備え、該制御手段は、蒸発器により冷却される被冷却空間の温度に基づき、圧縮機を駆動する圧縮機モータの運転周波数を制御し、蒸発器における冷媒の過熱度の基づき、目標過熱度となるように膨張弁の弁開度を制御すると共に、圧縮機の起動時、膨張弁を所定の弁開度で開放した状態とすることを特徴とする。

請求項２の発明の冷凍サイクル装置は、上記発明において、制御手段は、圧縮機の起動から所定の起動保護時間、膨張弁を所定の弁開度とすることを特徴とする。

請求項３の発明の冷凍サイクル装置は、上記発明において、制御手段は、起動保護時間、圧縮機モータを一定の運転周波数とすると共に、圧縮機の停止後、再起動を禁止する起動遅延時間、起動保護時間、及び、当該起動保護時間における一定の運転周波数のうちの少なくとも一つを設定する手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を含む冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置において、圧縮機と膨張弁を制御する制御手段を備え、該制御手段は、蒸発器により冷却される被冷却空間の温度に基づき、圧縮機を駆動する圧縮機モータの運転周波数を制御し、蒸発器における冷媒の過熱度に基づき、目標過熱度となるように膨張弁の弁開度を制御すると共に、圧縮機の起動時、膨張弁を所定の弁開度で開放した状態とすることにより、圧縮機の起動時から蒸発器における冷媒の過熱度に基づく膨張弁の弁開度制御が行われることによる冷媒回路内の急激な圧力変動を抑制することが可能となる。

従って、圧縮機が異常高圧となってしまう不都合を抑制することが可能となり、圧縮機、その他の機器の保護を実現することができる。

また、請求項２の発明によれば、上記発明に加えて、制御手段は、圧縮機の起動から所定の起動保護時間、膨張弁を所定の弁開度とすることにより、起動保護時間内に冷媒をある程度冷媒回路内に循環させた後、起動保護時間経過後に蒸発器における冷媒の過熱度に基づき、目標過熱度となるように膨張弁の弁開度を制御することが可能となる。

従って、圧縮機の起動時から所定時間において、蒸発器内に冷媒が流入する以前の蒸発器の温度、即ち配管自体の温度に基づき冷媒の過熱度が算出され、膨張弁が絞られてしまうことによる冷媒回路内の高圧異常の発生を回避することが可能となる。

また、起動保護時間の経過によって、蒸発器内における冷媒の温度が安定した状態となってから、冷媒の過熱度に基づく膨張弁の弁開度を制御することが可能となり、ハンチング現象の発生を抑制することが可能となると共に、精度の高い温度制御を実現することが可能となる。

請求項３の発明によれば、上記発明に加えて、制御手段は、起動保護時間、圧縮機モータを一定の運転周波数とすることにより、起動時において圧縮機内のオイルを循環させることが可能となり、圧縮機能力の向上や、当該圧縮機への負荷の低減、オイル劣化の抑止を実現することができる。

更に、圧縮機の停止後、再起動を禁止する起動遅延時間、起動保護時間、及び、当該起動保護時間における一定の運転周波数のうちの少なくとも一つを設定する手段を備えることによって、当該冷凍サイクル装置が搭載された機種や圧縮機の大きさや能力に応じて、起動遅延時間、起動保護時間、及び、当該起動保護時間における一定の運転周波数を設定することが可能となる。

これにより、各機器の特性に応じた制御を実現することが可能となる。即ち、それぞれの機器に応じて、起動遅延時間を設定することにより、適切な圧縮機始動準備を行うことが可能となり、起動保護時間や起動保護時間における運転周波数を設定することにより、それぞれの機器に応じたオイル挙動の安定を図ることが可能となる。

これによっても、圧縮機能力の向上や、当該圧縮機への負荷の低減、オイル劣化の抑止を実現することが可能となる。

次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用した実施例のショーケース１の斜視図、図２は図１のショーケース１の縦断側面図を示している。実施例のショーケース１は、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの店舗に設置される前面に開口を有するオープンショーケースである。当該ショーケース１内に形成される商品を陳列する陳列室１１内には、冷却領域、又は、加熱領域、若しくは、冷却領域及び加熱領域の双方を構成可能とすることで、冷／温使用が可能なものとされている。

ショーケース１の前面に開口する断面略コ字状の断熱壁３と、その両側に取り付けられる側板４、４によって本体２が構成されている。この断熱壁３の内側には間隔を存して背面及び天面にそれぞれ背面パネル６、天面パネル７が配設され、これら背面パネル６、天面パネル７と断熱壁３間に背方から上方に渡る背面ダクト９が構成されている。

また、背面パネル６の下端には、前方に延在するデッキパン１０が設けられており、これら背面パネル６、天面パネル７及びデッキパン１０の内側に陳列室１１が構成されている。そして、デッキパン１０の下方には背面ダクト９に連通してその一部を構成する下部ダクト１４が構成されている。

背面ダクト９の上端は陳列室１１の前面開口上縁に位置する上部冷気吐出口１６に連通し、下部ダクト１４の前端は陳列室１１の前面開口下縁に位置すると共に、複数のスリットから成る冷気吸込口１７に連通している。また、デッキパン１０の下方の下部ダクト１４内には冷気循環用送風機１９が配設され、陳列室１１後方の背面ダクト９内には後述する圧縮機２６や凝縮器２７と共にの冷凍サイクル装置Ｒを構成する蒸発器１５が縦設されている。

陳列室１１内には棚装置１２が複数段、本実施例では上下に４段架設されている。各棚装置１２は後端に後方に突出する鉤状の爪を有した左右一対のブラケット２０と、このブラケット２０上に差し渡して取り付けられた棚板２１と、この棚板２１の商品載置面の裏側に取り付けられた加温用の電気ヒータ２２（図４に示す）とから構成されている。

そして、陳列室１１内の背面パネル６の前面両側に取り付けられた図示しない棚支柱の係合孔に前記ブラケット２０の爪を係脱自在に係合させることにより、各棚装置１２は陳列室１１内において上下位置（高さ）を変更可能に架設されている。

また、図２において３５は、棚ダクト部材であり、この棚ダクト部材３５内には、前端において斜め前下方に開口する棚下冷気吐出口３７を有する棚ダクト３６が構成されている。また、この棚ダクト３６内には、背面ダクト９側に進退して当該背面ダクト９内を閉塞可能とするためのダンパー部材３９が設けられている。

一方、断熱壁３の下側には機械室２５が構成されており、この機械室２５内には圧縮機２６と、凝縮器２７と、凝縮器用送風機２８等が設置されると共に、電源や制御基板を収納した図示しない電装箱も配設される。

ここで、図３の冷媒回路図を参照して本実施例における冷凍サイクル装置Ｒを構成する冷媒回路４０について説明する。圧縮機２６の吐出側の配管４２には、凝縮器２７が接続されている。そして、この凝縮器２７の出口側には、配管４３を介して減圧装置としての膨張弁４４が接続されている。この膨張弁４４は蒸発器１５に接続され、蒸発器１５の出口側は圧縮機２６に接続されて環状の冷凍サイクルを構成している。

また、断熱壁３の背方には当該断熱壁３の背面と所定の間隔を存して鋼板製の背面板２９が取り付けられており、この背面板２９と断熱壁３間には排気用ダクト３０が構成されている。この排気用ダクト３０の下端は機械室２５の後部に開口して連通すると共に、上端はショーケース１上方に開放している。そのため、凝縮器用送風機２８が運転されることによって、機械室２５内に吸引された外気は、凝縮器２７を通過して熱交換した後、圧縮機２６に吹き付けられて当該圧縮機２６を空冷し、排気用ダクト３０を介して外部に排出される。

なお、３１は機械室２５の前面を開閉自在に閉塞するパネルである。３２は機械室２５内下部に設けられた蒸発皿であり、図示しないドレンホースを介して蒸発器１５からのドレン水（露水や除霜水など）が流入し、貯留されるものである。

次に、図４を参照して本実施例における制御装置（制御手段）Ｃについて説明する。制御装置Ｃは、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、時限手段としてのタイマ５０、ＰＩＤ演算処理部５６、記憶部５７を内蔵している。更に、各種設定スイッチや表示部などを備えたコントロールパネル４７が接続されている。各種設定スイッチには、詳細は後述する如き圧縮機２６の起動遅延時間や、起動保護時間、更には、当該起動保護時間における圧縮機モータ２６Ｍの運転周波数を任意に設定可能とするＬＣＤパネル（設定手段）８も含まれる。また、当該制御装置Ｃの入力側には、庫内温度を検出する庫内温度センサ４８、各棚装置１２の温度を検出する棚センサ４９、蒸発器１５の冷媒入口側の冷媒温度を検出するための冷媒入口側温度センサ５４、蒸発器１５の冷媒出口側の冷媒温度を検出するための冷媒出口側温度センサ５５等が接続されている。

ここで、庫内温度センサ４８は、例えば、ショーケース１の陳列室１１内天井部に設けられており、陳列室１１内の温度である庫内温度を検出するものである。棚センサ４９は、各棚装置１２に設けられて、各棚装置１２の温度である棚温度を検出するものである。

他方、制御装置Ｃの出力側には、圧縮機２６を駆動させる圧縮機モータ２６Ｍと、各棚装置１２に設けられる電気ヒータ２２、冷気循環用送風機１９を駆動させる送風機モータ１９Ｍ、凝縮器用送風機２８を駆動させる送風機モータ２８Ｍ、膨張弁４４等が接続されている。ここで、圧縮機モータ２６Ｍは、インバータ装置４１を介して接続されており、これによって、電源の周波数を変化させ、圧縮機モータ２６Ｍの回転速度を変化させることにより圧縮機２６における冷媒の圧縮量を変化可能とされている。また、電気ヒータ２２は、ヒータ制御部５１を介して接続されており、これによって、各電気ヒータ２２毎に、通電量をデューティー制御などによって変更可能とされている。また、冷気循環用送風機１９の送風機モータ１９Ｍは、チョッパ回路などの駆動回路５２を介して接続されており、これによって、送風機モータ１９Ｍの回転数を任意に変更可能とされている。同様に、凝縮器用送風機２８の送風機モータ２８Ｍは、チョッパ回路などの駆動回路５３を介して接続されており、これによって、送風機モータ２８Ｍの回転数を任意に変更可能とされている。

以上の構成で、ショーケース１の制御動作を説明する。まずはじめに、制御装置Ｃは、コントロールパネル４７による入力設定などに基づき、陳列室１１内全体を冷却領域として冷蔵使用するのか、全体を加熱領域として温蔵使用するのか、何れかの棚装置１２に設けられるダンパー部材３９により陳列室１１内を冷却領域と加熱領域とに区画した冷／温使用とするのかを判断する。

陳列室１１内全体を加熱領域として温蔵使用すると判断した場合には、制御装置Ｃは、圧縮機モータ２６Ｍ、凝縮器用送風機２８の送風機モータ２８Ｍ及び冷気循環用送風機１９の送風機モータ１９Ｍの運転を停止すると共に、各棚装置１２にそれぞれ設けられる棚センサ４９により検出される棚温度に基づき各棚装置１２毎の電気ヒータ２２への通電制御を実行する。具体的には、棚センサ４９により検出される棚温度が加温設定温度にディファレンシャル温度を減算した温度以下である場合には、当該棚装置１２の電気ヒータ２２に通電を行い、棚センサ４９により検出される棚温度が加温設定温度にディファレンシャル温度を加算した温度以上である場合には、当該棚装置１２の電気ヒータ２２への通電を停止する。これにより、各棚装置１２上、更には、陳列室１１内を加温設定温度に維持する。

他方、陳列室１１内全体を冷却領域として冷蔵使用すると判断した場合には、制御装置Ｃは、全ての電気ヒータ２２を非通電とすると共に、庫内温度センサ４８が検出する陳列室（被冷却空間）１１内の温度である庫内温度に基づき、冷却運転を実行する。即ち、圧縮機２６の運転が開始されると、圧縮機２６の吐出側の配管４２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器２７に流出する。ここで、十分に凝縮液化された冷媒は、制御装置Ｃにより膨張弁４４が詳細は後述する如く開閉制御されることから、当該膨張弁４４により減圧された後、蒸発器１５に流入する。そして、背面ダクト９内に配設された蒸発器１５に流入した冷媒は、蒸発し、周囲から熱を奪って冷却作用を発揮した後、圧縮機２６に帰還する。

この蒸発器１５と熱交換した冷気は、背面ダクト９と連通する下部ダクト１４内に配設された冷気循環用送風機１９により上部冷気吐出口１６や棚ダクト３６の棚下冷気吐出口３７を介してから吐出され、一部の冷気は陳列室１１内を循環して陳列室１１内を所定の冷却温度に冷却した後、陳列室１１の前面開口下縁に位置する冷気吸込口１７を介して下部ダクト１４内に帰還する。これにより、陳列室１１の前面開口には、冷気によるエアーカーテンが形成され、陳列室１１内の冷気漏出や外気侵入を抑制している。

また、陳列室１１内を何れかの棚装置１２により冷却領域と加熱領域とに区画して冷／温使用とする場合には、制御装置Ｃは、コントロールパネル４７による入力設定などに基づき、いずれの棚装置１２の上側を加熱領域とし、下側を冷却領域として使用するかを判断する。

そして、制御装置Ｃは、庫内温度センサ４８が検出する陳列室１１内の温度である庫内温度に基づき冷却運転を実行する。当該冷却運転においても、上記と同様に、当該棚装置１２の下側の陳列室１１内を所定の設定温度に冷却する。

また、制御装置Ｃは、当該棚装置１２及び該棚装置１２より上方に位置する棚装置１２に設けられる棚センサ４９により検出される棚温度に基づき、当該棚装置１２毎の電気ヒータ２２への通電制御を実行する。これにより、当該棚装置１２の上側に位置する陳列室１１内を加温設定温度に加熱する。

次に、上述した如き各冷却運転における圧縮機２６の起動時における制御の詳細について図５のフローチャートを参照して説明する。まずはじめに、制御装置Ｃが庫内温度センサ４８により検出された温度に基づき、圧縮機２６の運転開始が出力されると、制御装置Ｃは、ステップＳ１において、膨張弁４４の基点出し制御を実行する。この膨張弁４４の基点出し制御とは、前回圧縮機２６が停止された際に、ある開度とされている膨張弁４４を一旦全開とした後、全閉とし、当該全閉状態を以降の弁開度調整の基点（零点）とする制御をいう。

その後、制御装置Ｃは、ステップＳ２に進み、膨張弁４４を所定の弁開度まで開放する。本実施例では、弁開度を８０％にまで開放する。なお、当該弁開度は、圧縮機２６の起動時において、冷媒回路４０内が高圧異常となることを防止することが可能な弁開度であれば、これに限定されない。このように、ステップＳ２において、膨張弁４４を所定の弁開度にまで開放した後、ステップＳ３に進み、インバータ装置４１により圧縮機２６の圧縮機モータ２６Ｍの起動を開始する。

その後、ステップＳ４に進み、インバータ装置４１によって、電源の周波数を徐々に上昇させていき、圧縮機モータ２６Ｍの運転周波数が所定の投入定速運転周波数、本実施例では３５Ｈｚとなったか否か判断し、実際の圧縮機モータ２６Ｍの運転周波数が投入定速運転周波数である３５Ｈｚとなった時点で、ステップＳ５に進み、以後の圧縮機モータ２６Ｍの運転周波数を投入定速運転周波数、本実施例では３５Ｈｚに設定する。

次に、制御装置Ｃは、ステップＳ６に進み、制御装置Ｃに内蔵されているタイマ５０によるカウントアップを開始し、ステップＳ７において、当該カウント値が所定時間、本実施例では、第１の起動保護時間として、３０秒経過したか否かを判断する。当該カウント値が第１の起動保護時間経過した時点で、制御装置Ｃは、ステップＳ８に進む。

これにより、第１の起動保護時間において、圧縮機２６の吐出側の配管４２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器２７に流入し、冷媒を凝縮液化する。この凝縮器２７から流出した液化冷媒は、所定の弁開度、本実施例では８０％まで開放された膨張弁４４を介して、ある程度減圧された後、蒸発器１５内に流入する。

また、当該第１の起動保護時間では、インバータ装置４１により、圧縮機モータ２６Ｍは所定の投入定速運転周波数として、ある程度運転周波数の低い状態を維持して運転されるため、起動時において圧縮機２６内のオイルを循環させることが可能となり、圧縮機２６能力の向上や、当該圧縮機２６への負荷の低減、オイル劣化の抑止を実現することができる。

そして、制御装置Ｃは、ステップＳ８において、それまで、投入定速運転周波数である３５Ｈｚとしていた圧縮機モータ２６Ｍの運転周波数のＰＩＤ制御を実行する。

このＰＩＤ制御は、制御装置Ｃの内部に設けられるＰＩＤ演算処理部５６によって実行されるものであり、当該ＰＩＤ制御演算処理部５６は、庫内温度センサ４８により検出された温度（被冷却空間である陳列室１１内の温度）Ｔｐと、コントロールパネル４７により設定された目標とする冷却設定温度Ｔｓとの偏差ｅから、比例（Ｐ）と、積分（Ｉ）と、微分（Ｄ）の演算を実行するものである。詳しくは、ＰＩＤ演算処理部５６は、庫内温度センサ４８により検出された温度Ｔｐと、目標とする冷却設定温度Ｔｓとの偏差ｅに比例してそれを減らす方向の制御量を算出する比例動作と、偏差ｅの積分値（冷却設定温度Ｔｓとの偏差ｅを時間軸方向に積分した値）を減らす方向の制御量を算出する積分動作と、偏差ｅの変化の傾き（微分値）を減らす方向の制御量を算出する微分動作を行い、これらの制御量を加算した制御量から圧縮機２６の圧縮機モータ２６Ｍの運転周波数を決定する。当該演算式を下記に示す。

演算式 Ｋｐ×偏差ｅ＋Ｋｉ×偏差ｅの積分値＋Ｋｄ×偏差ｅの微分値＝制御量
当該算出された制御量に基づいてインバータ装置４１により圧縮機モータ２６Ｍの運転周波数を制御することにより、陳列室１１内の温度を精度良く目標温度に近づけることが可能となり、オーバーシュートやアンダーシュート、これに伴うハンチング現象の発生を抑制することができるようになる。高精度に温度制御を実現することが可能となる。

その後、制御装置Ｃは、ステップＳ９に進み、ステップＳ８において圧縮機モータ２６ＭのＰＩＤ制御を開始してから、所定時間、本実施例では、第２の起動保護時間として、更に３０秒経過したか否かを判断する。当該カウント値が第２の起動保護時間経過した時点で、制御装置Ｃは、ステップＳ１０に進み、それまで弁開度を８０％に設定していた膨張弁４４の弁開度の制御を実行する。

この膨張弁４４の弁開度の制御は、蒸発器１５の入口側及び出口側に設けられた温度センサ５４、５５の出力に基づき、当該蒸発器１５における過熱度を演算し、当該過熱度及び庫内温度センサ４８の出力に基づき膨張弁４４の開度を制御するものである。

即ち、庫内温度センサ４８により検出された温度が予めコントロールパネル４７によって設定された目標とする冷却設定温度Ｔｓから所定値より大きく離れている場合には、前記過熱度に基づき膨張弁４４の開度を制御する。過熱度が所定値、例えば１０ｄｅｇよりも高い場合には、制御装置Ｃは、膨張弁４４の開度を上げる信号を発し、当該膨張弁４４の冷媒流量を増加させる。他方、過熱度が所定値、例えば１０ｄｅｇよりも低い場合には、制御装置Ｃは、膨張弁４４の開度を下げる信号を発し、当該膨張弁４４の冷媒流量を減少させる。

これにより、膨張弁４４により、蒸発器１５内に供給される冷媒流量は、随時制御され、適度な過熱度にて蒸発器１５において冷媒の蒸発が行われる。そのため、過熱度が所定の値を下回ることにより生じる圧縮機２６への液バックを未然に回避することができる。

係る過熱度に基づく膨張弁４４の開度制御により、庫内温度センサ４８により検出される温度が、上述した如く設定された目標とする冷却設定温度Ｔｓから所定値以内にまで低下した場合、制御装置Ｃは、庫内温度センサ４８により検出された温度Ｔｐと、前記過熱度の双方に基づいて、膨張弁４４の開度のＰＩＤ制御を行う。

即ち、上述した如く制御装置Ｃ内に設けられるＰＩＤ制御演算処理部５６によって、庫内温度センサ４８により検出された温度Ｔｐと、コントロールパネル４７により設定された目標とする冷却設定温度Ｔｓとの偏差ｅから、比例（Ｐ）と、積分（Ｉ）と、微分（Ｄ）の演算を実行する。詳しくは、ＰＩＤ演算処理部５６は、庫内温度センサ４８により検出された温度Ｔｐと、目標とする冷却設定温度Ｔｓとの偏差ｅに比例してそれを減らす方向の制御量を算出する比例動作と、偏差ｅの積分値を減らす方向の制御量を算出する積分動作と、偏差ｅの変化の傾き（微分値）を減らす方向の制御量を算出する微分動作を行い、これらの制御量を加算した制御量から膨張弁４４の開度を決定する。そして、これに基づき上記過熱度による膨張弁４４の開度制御と同様に、膨張弁４４の開度を上げる若しくは下げる信号を発し、膨張弁４４の冷媒流量を制御する。この場合、前記過熱度に基づく膨張弁４４の開度制御を加味して行っても良いものとする。

これにより、陳列室１１内の温度を精度良く目標温度に近づけることが可能となり、流通する冷媒流量が減少し、オーバーシュートやこれに伴うハンチング現象の発生を抑制することができるようになる。従って、高精度に温度制御を実現することが可能となる。

特に、本実施例では、圧縮機２６を起動する前の時点において、膨張弁４４の開度を所定開度にまで開放した状態とすることにより、蒸発器１５内に冷媒が流入する以前の配管温度に基づく過熱度によって、膨張弁４４の弁開度が制御され、膨張弁４４が絞られた状態となる不具合、更には、冷媒が蒸発器１５内に流入することにより急激に過熱度が高くなることによる膨張弁４４の弁開度の開放による急激な圧力低下を解消することが可能となる。

これにより、圧縮機２６の起動時において、冷媒回路４０内が急激な圧力変動を生じる不都合を抑制することが可能となる。従って、これに基づく圧縮機２６、その他の機器の保護を実現することが可能となる。

また、本実施例では、制御装置Ｃは、圧縮機２６の起動から第１の起動保護時間、更には、第２の起動保護時間が経過するまで、膨張弁４４の開度を上記開度に維持することにより、冷媒をある程度、例えば冷媒回路４０内を一巡し、各機器内における温度や圧力を安定させた後、上記各起動保護時間経過後に蒸発器１５における冷媒の過熱度に基づき、目標過熱度となるように膨張弁４４の弁開度を制御することが可能となる。

これによっても、、圧縮機２６の起動時から所定時間において、蒸発器１５内に冷媒が流入する以前の蒸発器１５の温度、即ち配管自体の温度に基づき冷媒の過熱度が算出され、膨張弁４４が絞られてしまうことによる冷媒回路４０内の高圧異常の発生を回避することが可能となる。

また、起動保護時間の経過によって、蒸発器１５内における冷媒の温度が安定した状態となってから、冷媒の過熱度に基づく膨張弁４４の弁開度を制御することが可能となるため、ハンチング現象の発生を抑制することが可能となると共に、精度の高い温度制御を実現することが可能となる。

他方、この制御装置Ｃは、当該冷凍サイクル装置Ｒが搭載される複数の機種に対応可能とすべく、各機種設定に応じた上記起動保護時間（第１の起動保護時間及び第２の起動保護時間）、第１の起動保護時間における一定の運転周波数、即ち、投入定速運転周波数、更には、一旦圧縮機２６を停止した後、再起動を禁止する起動遅延時間を内蔵される記憶部５７（例えばＥＥＰＲＯＭ等により構築する）に記憶している。

そのため、当該冷凍サイクル装置Ｒをショーケース１に組み込んだ時点や、設置時などにおいて、コントロールパネル４７に設けられたＬＣＤパネル８の表示に従って、各種スイッチを操作し、記憶部５７に各機種毎に記憶された起動保護時間、投入定速運転周波数、起動遅延時間から当該機種に応じた起動保護時間、投入定速運転周波数、起動遅延時間を設定しても良い。

これにより、当該冷凍サイクル装置Ｒが搭載された機種や圧縮機２６の大きさや能力、更には、配管長などに応じて、起動遅延時間、起動保護時間、及び、当該起動保護時間における一定の運転周波数（投入定速運転周波数）を設定することが可能となる。

従って、同一の制御装置Ｃによって、各機器の特性に応じた制御を実現することが可能となり高い汎用性を実現することができる。即ち、それぞれの機器に応じて、起動遅延時間を設定することにより、適切な圧縮機始動準備を行うことが可能となり、起動保護時間や起動保護時間における運転周波数を設定することにより、それぞれの機器に応じたオイル挙動の安定を図ることが可能となる。

これによっても、圧縮機能力の向上や、当該圧縮機への負荷の低減、オイル劣化の抑止を実現することが可能となる。

なお、本実施例では、ショーケース１を例に挙げて説明してるが、これに限定されるものではなく、冷蔵庫やプレハブ冷蔵庫などの冷凍サイクル装置Ｒを備えた冷熱機器であれば、本発明が有効となる。

本発明を適用したショーケースの斜視図である。 図１のショーケースの縦断側面図である。 冷媒回路図である。 制御装置の電気ブロック図である。 圧縮機起動時における制御を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｒ 冷凍サイクル装置
Ｃ 制御装置（制御手段）
１ ショーケース
８ ＬＣＤパネル（設定手段）
９ 背面ダクト
１１ 陳列室
１４ 下部ダクト
１５ 蒸発器
１６ 上部冷気吐出口
１７ 冷気吸込口
１９ 冷気循環用送風機
２６ 圧縮機
２６Ｍ 圧縮機モータ
２７ 凝縮器
４０ 冷媒回路
４１ インバータ装置
４４ 膨張弁
４８ 庫内温度センサ
５０ タイマ
５４、５５ 温度センサ（蒸発器）
５６ ＰＩＤ演算処理部
５７ 記憶部

Claims (3)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を含む冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置において、
   前記圧縮機と膨張弁を制御する制御手段を備え、
   該制御手段は、前記蒸発器により冷却される被冷却空間の温度に基づき、前記圧縮機を駆動する圧縮機モータの運転周波数を制御し、前記蒸発器における冷媒の過熱度の基づき、目標過熱度となるように前記膨張弁の弁開度を制御すると共に、前記圧縮機の起動時、前記膨張弁を所定の弁開度で開放した状態とすることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記制御手段は、前記圧縮機の起動から所定の起動保護時間、前記膨張弁を前記所定の弁開度とすることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記制御手段は、前記起動保護時間、前記圧縮機モータを一定の運転周波数とすると共に、前記圧縮機の停止後、再起動を禁止する起動遅延時間、前記起動保護時間、及び、当該起動保護時間における前記一定の運転周波数のうちの少なくとも一つを設定する手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

Images