JP2010151372A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器の着霜などの予期せぬ原因で冷凍庫内の温度が設定温度まで下がらないときに適正な冷却能力を得ることができる冷凍装置を提供することにある。
【解決手段】冷凍装置１は、庫内温度センサ９、可変圧縮機２、および制御部８を備えている。制御部８は、少なくとも可変圧縮機２の運転周波数を制御する。制御部８は、所定の冷却停滞条件になった場合に、冷媒の温度または圧力に関連する変数の目標値を変更して、可変圧縮機２の運転周波数を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変圧縮機を備えた冷凍装置に関する。

従来の空気調和装置には、特許文献１に記載されているように、設定温度と室内温度との温度差に応じてインバータ圧縮機の容量制御を行うものがある。

この空気調和装置では、所定の空調空間に複数台の空調機を配置し、該空調機の各々を該各空調機の近傍に配置した温度センサの温度信号に基づいて個別に能力制御する場合に、空調能力の均一化信号を出力して全空調機の空調能力を強制的に均一にする方向に各空調機を補正制御する。
特開平３−１０３１号公報

しかし、このような空気調和装置では、冷媒の温度や圧力の目標値になるようにインバータ圧縮機の容量制御を行うことができるが、空気調和装置の設置状況や蒸発器の着霜等の予期しない原因によっては、冷媒の温度や圧力の目標値に到達しているのに冷凍庫内は冷えないという現象が起こる場合がある。

例えば、一般的に庫内温度の設定温度に対して所定温度低い目標蒸発温度が設定されるが、適切な機種選定された通常運転では問題なく冷凍庫内を冷却し、冷凍庫内を設定温度まで冷却することが可能である。

しかし、蒸発器が着霜したり、蒸発器の前面に障害物があるなどの予期しない状況下では、インバータ圧縮機の吸入圧力が下がり、目標低圧以下になるとそれ以上周波数を増加させないため、蒸発器における冷媒温度である蒸発温度が目標蒸発温度に到達しているのに、庫内温度が設定温度まで下がらない不具合が生じることがある。このような状況は、冷凍庫内を設定温度まで確実に下げる必要がある冷蔵庫や冷凍庫の場合には実用上好ましくない。

本発明の課題は、蒸発器の着霜などの予期せぬ原因で冷凍庫内の温度が設定温度まで下がらないときに適正な冷却能力を得ることができる冷凍装置を提供することにある。

第１発明の冷凍装置は、冷凍庫と、庫内温度センサと、可変圧縮機と、膨張手段と、蒸発器と、制御部とを備えている。庫内温度センサは、冷凍庫内部の温度である庫内温度を測定する。可変圧縮機は、任意の運転周波数へ調整可能であり、冷媒を圧縮する。凝縮器は、可変圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮する。膨張手段は、凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる。蒸発器は、冷凍庫内部に配置されている。蒸発器は、膨張手段によって膨張された冷媒を蒸発させる。制御部は、少なくとも可変圧縮機の運転周波数を制御する。制御部は、所定の冷却停滞条件になった場合に、冷媒の温度または圧力に関連する変数の目標値を変更して、可変圧縮機の運転周波数を制御する。

ここでは、制御部は、所定の冷却停滞条件になった場合に、冷媒の温度または圧力に関連する変数の目標値を変更して、可変圧縮機の運転周波数を制御する。これにより、蒸発器の着霜などの原因で庫内温度が下がらないときに、温度や圧力の目標値を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

第２発明の冷凍装置は、第１発明の冷凍装置であって、制御部は、蒸発器における冷媒の蒸発温度がその目標値である目標蒸発温度またはそれに近似する範囲内にあるときに、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標蒸発温度を変更し、変更された目標蒸発温度に基づいて、可変圧縮機の運転周波数を制御する。

ここでは、目標蒸発温度またはそれに近似する範囲内にあるときに、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標蒸発温度を変更し、変更された目標蒸発温度に基づいて、可変圧縮機の運転周波数を制御するので、蒸発温度が目標蒸発温度に達しているのに庫内温度が下がらないときに、目標蒸発温度を変更することにより冷却能力を上げることができる。

第３発明の冷凍装置は、第２発明の冷凍装置であって、蒸発温度は、可変圧縮機の吸入圧力から換算する。

ここでは、蒸発温度を可変圧縮機の吸入圧力から換算するので、冷凍庫内の蒸発器からの温度情報なしに、蒸発温度についての情報を得ることが可能である。

第４発明の冷凍装置は、第３発明の冷凍装置であって、蒸発温度は、可変圧縮機の吸入側の相当飽和温度に基づいて求められる。

ここでは、蒸発温度が可変圧縮機の吸入側の相当飽和温度に基づいて求められるので、蒸発温度についての情報を精度良く得ることが可能である。

第５発明の冷凍装置は、第２発明の冷凍装置であって、蒸発器に配置された蒸発器温度センサをさらに備えている。蒸発温度は、蒸発器温度センサによって測定された蒸発器における冷媒の温度である。

ここでは、蒸発温度が蒸発器温度センサによって測定された蒸発器における冷媒の温度であるので、より正確に蒸発温度についての情報を得ることが可能である。

第６発明の冷凍装置は、第２発明から第５発明のいずれかの冷凍装置であって、冷却停滞条件は、庫内温度が予め設定されている設定温度よりも所定温度以上高い状態を、所定時間維持している場合である。

ここでは、冷却停滞条件が、庫内温度が予め設定されている設定温度よりも所定温度以上高い状態を、所定時間維持している場合であるので、庫内ユニットの設置条件や蒸発器の着霜などの原因により、蒸発温度が目標蒸発温度に達しているのに庫内温度が設定温度まで下がらない場合に、目標蒸発温度を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

第７発明の冷凍装置は、第２発明から第５発明のいずれかの冷凍装置であって、冷却停滞条件は、庫内温度が予め設定されている設定温度よりも所定温度以上高い状態で、かつ、庫内温度の温度変化率が所定割合以下である場合である。

ここでは、冷却停滞条件が、庫内温度が予め設定されている設定温度よりも所定温度以上高い状態で、かつ、庫内温度の温度変化率が所定割合以下である場合であるので、庫内ユニットの設置条件や蒸発器の着霜などの原因により、蒸発温度が目標蒸発温度に達しているのに庫内温度が設定温度まで下がらない場合に、目標蒸発温度を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

第８発明の冷凍装置は、第１発明の冷凍装置であって、制御部は、可変圧縮機の吸入側の冷媒の圧力がその目標値である目標低圧またはそれに近似する範囲内にあるときに、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標低圧を変更し、変更された目標低圧に基づいて、可変圧縮機の運転周波数を制御する。

ここでは、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標低圧を変更し、変更された目標低圧に基づいて、可変圧縮機の運転周波数を制御するので、蒸発器の着霜などの原因で庫内温度が下がらないときに、目標低圧を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

第９発明の冷凍装置は、第８発明の冷凍装置であって、制御部は、庫内温度および予め設定されている設定温度に基づいて、温度差分値を求め、温度差分値を用いて目標低圧を算出する。

ここでは、庫内温度および予め設定されている設定温度に基づいて、温度差分値を求め、温度差分値を用いて目標低圧を算出するので、庫内温度に対応する目標低圧を精度良く設定することが可能である。

第１０発明の冷凍装置は、第９発明の冷凍装置であって、所定の冷却停滞条件は、庫内温度が予め設定されている設定温度以上であり、かつ、冷媒の圧力が目標低圧以下である場合である。制御部は、所定の冷却停滞条件の場合に、温度差分値を増加させる。

ここでは、所定の冷却停滞条件は、庫内温度が予め設定されている設定温度以上であり、かつ、冷媒の圧力が目標低圧以下である場合であり、所定の冷却停滞条件の場合に、温度差分値を増加させるので、吸入圧力が目標低圧に達しているのに庫内温度が下がらないときに、実際の庫内温度を反映させて目標低圧を変更することにより冷却能力を上げることができる。

第１１発明の冷凍装置は、第１発明から第１０発明のいずれかの冷凍装置であって、庫内温度について予め設定される設定温度の範囲は、−１５〜２０℃である。

ここでは、庫内温度について予め設定される設定温度の範囲が、−１５〜２０℃であるので、冷蔵機能および冷凍機能を良好に発揮することが可能である。

第１発明によれば、蒸発器の着霜などの原因で庫内温度が下がらないときに、温度や圧力の目標値を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

第２発明によれば、蒸発温度が目標蒸発温度に達しているのに庫内温度が下がらないときに、目標蒸発温度を変更することにより冷却能力を上げることができる。

第３発明によれば、冷凍庫内の蒸発器からの温度情報なしに、蒸発温度についての情報を得ることができる。

第４発明によれば、蒸発温度についての情報を精度良く得ることができる。

第５発明によれば、より正確に蒸発温度についての情報を得ることができる。

第６発明によれば、蒸発温度が目標蒸発温度に達しているのに庫内温度が設定温度まで下がらない場合に、目標蒸発温度を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

第７発明によれば、蒸発温度が目標蒸発温度に達しているのに庫内温度が設定温度まで下がらない場合に、目標蒸発温度を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

第８発明によれば、蒸発器の着霜などの原因で庫内温度が下がらないときに、目標低圧を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

第９発明によれば、庫内温度に対応する目標低圧を精度良く設定することができる。

第１０発明によれば、吸入圧力が目標低圧に達しているのに庫内温度が下がらないときに、実際の庫内温度を反映させて目標低圧を変更することにより冷却能力を上げることができる。

第１１発明によれば、冷蔵機能および冷凍機能を良好に発揮することができる。

つぎに本発明の冷凍装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。

〔第１実施形態〕
＜冷凍装置１の構成＞
図１に示される冷凍装置１は、冷凍庫１３と、庫内温度センサ９と、インバータ圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁４と、蒸発器５と、制御部８と、吸入圧力センサ１０と、吸入温度センサ１１と、蒸発器温度センサ１４と、稼働状況等を表示するモニタ１５とを備えている。冷凍庫１３内部の庫内ユニット１２は、膨張弁４および蒸発器５を有している。凝縮器３は、液状態の冷媒が流れる液管６を介して、膨張弁４および蒸発器５に接続されている。また、凝縮器３は、ガス状態の冷媒が流れるガス管７を介して、インバータ圧縮機２および蒸発器５に接続されている。

庫内温度センサ９は、冷凍庫１３内部の温度である庫内温度を測定する。インバータ圧縮機２は、ガス冷媒を圧縮するものであり、任意の運転周波数へ調整することができる。凝縮器３は、インバータ圧縮機２によって圧縮された冷媒を凝縮する。膨張弁４は、凝縮器３によって凝縮された冷媒を膨張させる。蒸発器５は、冷凍庫１３内部に配置され、膨張弁４によって膨張された冷媒を蒸発させる。

制御部８は、インバータ圧縮機２の運転周波数制御、膨張弁４の開度制御その他の冷凍装置１の種々の制御を行う。

制御部８は、所定の冷却停滞条件になった場合に、冷媒の温度に関連する目標値である目標蒸発温度Ｔｅｘを変更して、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御する。

これにより、蒸発器５の着霜などの原因で庫内温度が下がらないときに、温度の目標値を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

具体的には、制御部８は、蒸発器５における冷媒の蒸発温度Ｔｅがその目標値である目標蒸発温度Ｔｅｘまたはそれに近似する範囲内にあるときに、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標蒸発温度Ｔｅｘを変更し、変更された目標蒸発温度Ｔｅｘに基づいて、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御する。

図１の冷凍装置１では、制御部８が、蒸発温度Ｔｅを、インバータ圧縮機２の吸入圧力から換算する。吸入圧力は、インバータ圧縮機２の吸入側に設置された吸入圧力センサ１０によって測定される。

具体的には、蒸発温度Ｔｅは、インバータ圧縮機２の吸入側の相当飽和温度に基づいて求められる。制御部８は、インバータ圧縮機２の吸入側に設置された吸入圧力センサ１０および吸入温度センサ１１によって測定された吸入圧力および吸入温度に基づいて、相当飽和温度を算出し、そして、算出された相当飽和温度に基づいて蒸発温度Ｔｅを算出する。

冷凍装置１の制御部８は、庫内温度センサ９によって測定された庫内温度が予め設定されている設定温度よりも所定温度以上高い状態を、所定時間ｔｓ以上（例えば、５〜１５分以上で、好ましくは１０分以上）維持している場合に冷却停滞条件を満たしていると判定する。

冷凍装置１では、冷蔵・冷凍機能を発揮するために、庫内温度について予め設定される設定温度の範囲は、氷点下まで設定できるように、−１５〜２０℃程度に設定されている。

＜冷凍装置１の目標蒸発温度Ｔｅｘの変更制御＞
つぎに、図２のフローチャートを参照しながら冷凍装置１の目標蒸発温度Ｔｅｘの変更制御について説明する。

スタート時の初期状態では、カウント時間ｔ＝０、設定温度Ｔｓｅｔはユーザの所望の温度に設定され、目標蒸発温度Ｔｅｘは、設定温度Ｔｓｅｔよりも所定温度（例えば、５℃程度）低い温度に設定されている。

まず、図２のステップＳ１において、インバータ圧縮機２の吸入側に設置された吸入圧力センサ１０および吸入温度センサ１１によって、吸入圧力および吸入温度を測定する。

ついで、ステップＳ２において、制御部８は、ステップＳ１で測定された吸入圧力および吸入温度に基づいて、相当飽和温度を算出し、そして、算出された相当飽和温度に基づいて蒸発温度Ｔｅを算出する。

ついで、ステップＳ３において、制御部８は、蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度Ｔｅｘ以下まで下がっているか否か判定する。下がっていない場合には、ステップＳ４において制御部８でカウントしている時間ｔをリセットして、ステップＳ１に戻る。下がっている場合には、つぎのステップＳ５へ進む。

ついで、ステップＳ５において、庫内温度センサ９によって庫内温度Ｔｒを測定する。

ついで、ステップＳ６において、制御部８は、庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓｅｔ以下まで下がっているか否か判定する。下がっている場合には、ステップＳ７において制御部８でカウントしている時間ｔをリセットして、ステップＳ１に戻る。下がっていない場合には、つぎのステップＳ８へ進む。

ついで、ステップＳ８において、制御部８は、カウント時間ｔが所定時間ｔｓ（例えば、１０分）に達しているか否か判定する。達していない場合には、ステップＳ９においてカウント時間ｔに所定の時間差分Δｔを足して、ステップＳ１に戻る。達している場合には、つぎのステップＳ１０へ進む。

ついで、ステップＳ１０において、制御部８は、モニタ１５に警告を表示する。なお、モニタ１５に警告を表示する他にブザー等による音声による警告を行ってもよい。

最後に、ステップＳ１１において、制御部８は、目標蒸発温度Ｔｅｘを変更する。例えば、目標蒸発温度Ｔｅｘは、その設定可能範囲のうちの最小値まで下げるように変更される。

以上のような制御により、蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度Ｔｅｘまで下がっているのに、現在の庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓｅｔに到達していない状態を、所定時間ｔｓ続いたときには、動作異常であるとして、モニタ１５へ警告を表示し、目標蒸発温度Ｔｅｘを急激に下げて設定することが可能になる。これにより、新たに設定された目標蒸発温度Ｔｅｘ
まで蒸発温度Ｔｅを下げるように、制御部８は、インバータ圧縮機２の周波数を制御するとともに、膨張弁４の絞りを制御する。

＜第１実施形態の特徴＞
（１）
第１実施形態の冷凍装置１では、制御部８は、所定の冷却停滞条件になった場合に、冷媒の温度に関連する目標値である目標蒸発温度Ｔｅｘを変更して、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御する。これにより、庫内ユニット１２の設置条件や蒸発器５の着霜などの原因で庫内温度が下がらないときに、温度の目標値を変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

（２）
また、制御部８は、蒸発器５における冷媒の蒸発温度Ｔｅがその目標値である目標蒸発温度Ｔｅｘまたはそれに近似する範囲内にあるときに、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標蒸発温度Ｔｅｘを変更し、変更された目標蒸発温度Ｔｅｘに基づいて、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御する。このように目標蒸発温度Ｔｅｘを変更する制御をすることにより、蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度Ｔｅｘに達しているのに庫内温度が下がらないときに、目標蒸発温度Ｔｅｘを変更することにより冷却能力を上げることができる。

（３）
さらに、図１の冷凍装置１では、蒸発温度Ｔｅは、インバータ圧縮機２の吸入圧力から換算するので、冷凍庫１３内の蒸発器５からの温度情報なしに、蒸発温度Ｔｅについての情報を得ることが可能である。

（４）
また、蒸発温度Ｔｅは、インバータ圧縮機２の吸入側の相当飽和温度に基づいて求められるので、蒸発温度Ｔｅについての情報を精度良く得ることが可能である。

（５）
また、冷凍装置１の制御部８は、庫内温度センサ９によって測定された庫内温度Ｔｒが予め設定されている設定温度Ｔｓｅｔよりも所定温度以上高い状態を、所定時間ｔｓ以上（例えば、５〜１５分以上で、好ましくは１０分以上）維持している場合に冷却停滞条件を満たしていると判定するので、庫内ユニット１２の設置条件や蒸発器５の着霜などの原因により、蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度Ｔｅｘに達しているのに庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓｅｔまで下がらない場合に、目標蒸発温度Ｔｅｘを変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

（６）
また、冷凍装置１では、庫内温度について予め設定される設定温度の範囲は、氷点下まで設定できるように、−１５〜２０℃程度に設定されているので、冷蔵機能および冷凍機能を良好に発揮することが可能である。

＜第１実施形態の変形例＞
（Ａ）
第１実施形態では、蒸発温度Ｔｅを、インバータ圧縮機２の吸入圧力から換算しているのが、本発明はこれに限定するものではなく、第１実施形態の変形例として、蒸発器５に配置された蒸発器温度センサ１４ら直接計測してもよい。この場合、蒸発温度Ｔｅは、蒸発器温度センサ１４によって測定された蒸発器５における冷媒の温度となるので、より正確に蒸発温度Ｔｅについての情報を得ることが可能である。

（Ｂ）
さらに、第１実施形態では、冷却停滞条件として、庫内温度Ｔｒが予め設定されている設定温度Ｔｓｅｔよりも所定温度以上高い状態を、所定時間ｔｓ維持している場合に冷却停滞条件を満たしていると判定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の冷却停滞条件を採用してもよい。他の冷却停滞条件として、例えば、庫内温度Ｔｒが予め設定されている設定温度Ｔｓｅｔよりも所定温度以上高い状態で、かつ、庫内温度Ｔｒの温度変化率が所定割合以下である場合に、制御部８は冷却停滞条件を満たしていると判定してもよい。この場合も、庫内ユニット１２の設置条件や蒸発器５の着霜などの原因により、蒸発温度Ｔｅが目標蒸発温度Ｔｅｘに達しているのに庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓｅｔまで下がらない場合に、目標蒸発温度Ｔｅｘを変更して冷却能力を上げる制御をして、適正な冷却能力を得ることができる。

（Ｃ）
さらに第１実施形態では、インバータ圧縮機２が１台の場合を例にあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、インバータ圧縮機と複数の定速圧縮機を備えた場合でも、本実施形態のように、制御部８が、所定の冷却停滞条件になった場合に、冷媒の温度に関連する目標値である目標蒸発温度Ｔｅｘを変更して、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御するとともに定速圧縮機の台数制御を行って能力制御を行うことが可能である。なお、複数の定速圧縮機の台数制御のみによっても、インバータ圧縮機２の運転周波数制御と同様に能力制御を行うことも可能である。

［第２実施形態］
第１実施形態では、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標蒸発温度を変更し、変更された目標蒸発温度に基づいて、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御しているが、本発明はこれに限定されるものではない。他の実施形態として、第２実施形態では、目標蒸発温度の代わりに目標低圧を変更し、変更された目標低圧に基づいて、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御している。

なお、第２実施形態における冷凍装置１の構成は、制御部８の制御を除き、図１に示される第１実施形態における冷凍装置１の構成と共通している。

具体的には、制御部８は、インバータ圧縮機２の吸入側の冷媒の圧力Ｐｅがその目標値である目標低圧Ｐｅｘまたはそれに近似する範囲内にあるときに、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標低圧Ｐｅｘを変更し、変更された目標低圧Ｐｅｘに基づいて、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御する。

ここで、制御部８は、庫内温度Ｔｒおよび予め設定されている設定温度Ｔｓｅｔに基づいて、温度差分値ΔＴｍを求め、温度差分値ΔＴｍを用いて目標低圧Ｐｅｘを算出する。

所定の冷却停滞条件は、庫内温度Ｔｒが予め設定されている設定温度Ｔｓｅｔ以上であり、かつ、冷媒の圧力が前記目標低圧Ｐｅｘ以下である場合である。制御部８は、所定の冷却停滞条件の場合に、温度差分値ΔＴｍを増加させる。

また、第２実施形態の冷凍装置１においても、上記の第１実施形態と同様に、冷蔵・冷凍機能を発揮するために、庫内温度について予め設定される設定温度の範囲は、氷点下まで設定できるように、−１５〜２０℃程度に設定されている。

＜インバータ圧縮機２の周波数制御＞
つぎに、冷凍装置１におけるインバータ圧縮機２の周波数（容量）制御について説明する。

なお、この制御で用いられるパラメータの１つである庫内温度Ｔｒは、庫内ユニット１２の適宜の場所の温度でよいが、測定精度などの点から、庫内ユニット１２の吸込口付近の温度である庫内吸込温度を採用するのが好ましい。

第２実施形態の冷凍装置１では、設定温度Ｔｓｅｔに対して適性な冷却能力を得るため目標低圧Ｐｅｘを決定し、それを制御量としてインバータ圧縮機２の周波数を制御するときにおいても、上記の第１実施形態の場合と同様に、蒸発器５に着霜したり、またはインバータ圧縮機２の吸入圧損が大きい場合には、設定温度Ｔｓｅｔに到達する前にバランス状態（例えば、庫内温度Ｔｒが、１０分以上Ｔｓｅｔ＋２℃の状態を維持する状態）になり、冷凍庫１３の内部がこれ以上冷えない不具合が生じるおそれがある。また、冷凍装置１のうち庫内ユニット１２だけが他社製品であるなどの理由により設計時の仕様と若干の違いが有る場合には、設定温度Ｔｓｅｔと目標低圧Ｐｅｘとの対応関係などのバランスを決定する要因に違いが生じるおそれがあり、冷凍装置１は要求される冷却能力を発揮できないおそれがある。

そこで、第２実施形態では、目標低圧Ｐｅｘを変更して適正な冷却能力を発揮できるように圧縮機制御を行っている。

すなわち、図３のフローチャートに示されるように、まず、ステップＳ２１において、庫内温度センサ９、およびインバータ圧縮機２の吸入側に設置された吸入圧力センサ１０によって、庫内温度Ｔｒおよび吸入圧力Ｐｅを測定する。

ついで、ステップＳ２２において、制御部８は、目標低圧Ｐｅｘを、設定温度Ｔｓｅｔから温度差分値ΔＴｍを除した温度値における相当飽和圧力として算出する。

ここで、温度差分値ΔTmは、図４〜５に示されるように、まず、庫内温度Ｔｒ、設定温度Ｔｓｅｔ、能力制御番号Ｎａにより０から10℃の間の範囲内から決定される。能力制御番号Ｎａは、−３から２までの整数値であり、庫内の熱負荷に応じて変更される。

具体的には、まず、制御部８では、始動時から最初の１０分の間は、能力制御番号Ｎａは最小の―３に設定される。このとき、図４のグラフのうち、能力制御番号Ｎａ＝―３に対応する曲線上から庫内温度Ｔｒ−設定温度Ｔｓｅｔに対応する温度差分値ΔＴｍを算出する。

そして、ステップＳ２３において、制御部８は、インバータ圧縮機２の吸入圧力Ｐｅが目標低圧Ｐｅｘになるように、インバータ圧縮機２の周波数制御をする。あわせて、膨張弁４の絞り制御をする。これにより、冷凍装置１は、庫内温度Ｔｒを設定温度Ｔｓｅｔへ向けて下げる方向へ冷凍動作を行う。

ここで、ステップＳ２３において、能力制御番号Ｎａによる圧縮機周波数制御は、図４〜５に示されるように、以下の手順で行われる。
(i)上記のように、はじめの１０分は、能力制御番号Ｎａ＝−３の熱負荷に対応する曲線上のゆるやかな勾配で、ΔＴｍを下げる制御を１０分行う。
(ii)それでも、庫内温度Ｔｒ−設定温度Ｔｓｅｔが２℃以上あるときには、能力制御番号Ｎａを―３から−２へ上げる。一方、２℃未満のときは、−３のまま維持する。
(iii)上記(i)〜(ii)の要領で、能力制御番号Ｎａを−３→−２→−１→０まで上げる制御をする。
(iv)能力制御番号Ｎａ＝０まで上がったときは、庫内温度Ｔｒ−設定温度Ｔｓｅｔが１．５℃以上あるときに能力制御番号Ｎａを０→１に上げる。
(v)能力制御番号Ｎａが１まで上がったときは、庫内温度Ｔｒ−設定温度Ｔｓｅｔが１．０℃以上あるときに能力制御番号Ｎａを１→２に上げる。
(vi)なお、設定温度Ｔｓｅｔを庫内温度Ｔｒより高く設定した場合（サーモＯＦＦの場合）には、上記(i)〜(v)の逆の手順で、庫内温度Ｔｒを上げる制御をする。

以上の図４〜５に示される制御は、庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓｅｔに近づくにつれ、圧縮機周波数を下げる制御を行うことにより温度制御の安定性、省エネ性をねらったものである。

すなわち、目標低圧Ｐｅｘ（又はそれに対応する蒸発温度）は設定温度Ｔｓｅｔに対し、一定温度（ΔＴｍ）下げた値を目標低圧Ｐｅｘ（又はそれに対応する蒸発温度）とし、設定温度Ｔｓｅｔに近づくにつれこのΔＴｍを小さくしていく。この場合に、もし、ΔＴｍが固定値であり、庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓｅｔよりも高い状態が続いてもΔＴｍが取れている状態であれば、圧縮機周波数が上昇せず庫内温度Ｔｒが下がらない状態となる。

そこで、上記のような図４〜５に示される制御では、そのような状態が続けばΔＴｍの値を大きくし圧縮機の周波数をあげ能力を確保する制御をする。このときもまた同様にΔＴｍを大きくした状態で設定温度Ｔｓｅｔに近づけば、ΔＴｍを小さくするように制御する。

以上のステップＳ２３における能力制御番号Ｎａによる圧縮機周波数制御では、一定時間過ぎても庫内温度Ｔｒが下がらない場合、このΔＴｍを大きくすることでの圧縮機の運転周波数を増速し、冷却能力を確保する。しかし、このステップＳ２３の周波数制御では、冷却スピードが遅い場合、冷却能力を確保するため、能力制御番号Ｎａを変更する（具体的には、大きくする）が、ΔＴｍの変動可能な範囲は、図４のグラフの縦軸に示されるように０から10℃の間の範囲内なので、ステップＳ２２のみではΔＴｍを10℃以上になるような変更はできない。このため、吸入圧力Ｐｅが目標低圧Ｐｅｘに達する前に圧縮機周波数を増速しないおそれがある。 そこで、第２実施形態では、以下のような目標低圧Ｐｅｘを下げる制御を追加している。

すなわち、図３のステップＳ２４において、制御部８は、吸入圧力Ｐｅが目標低圧Ｐｅｘ以下まで下がっているか否か判定する。下がっていない場合には、ステップＳ２５において制御部８でカウントしている時間ｔをリセットして、ステップＳ２１に戻る。下がっている場合には、つぎのステップＳ２６へ進む。

ついで、ステップＳ２６において、庫内温度センサ９によって庫内温度Ｔｒを再度測定する。

ついで、ステップＳ２７において、制御部８は、庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓｅｔ以下まで下がっているか否か判定する。下がっている場合には、ステップＳ２８において制御部８でカウントしている時間ｔをリセットして、ステップＳ２１に戻る。下がっていない場合には、つぎのステップＳ２９へ進む。

ついで、ステップＳ２９において、制御部８は、カウント時間ｔが所定時間ｔｓに達しているか否か判定する。達していない場合には、ステップＳ３０においてカウント時間ｔに所定の時間差分Δｔを足して、ステップＳ２１に戻る。達している場合には、つぎのステップＳ３１へ進む。ここで、所定時間ｔｓは、上記のステップＳ２３の能力制御番号Ｎａを用いた周波数制御に支障がない長さの時間が設定され、例えば、１５分またはそれ以上が設定される。

ついで、ステップＳ３１において、制御部８は、モニタ１５に警告を表示する。なお、モニタ１５に警告を表示する他にブザー等による音声による警告を行ってもよい。

最後に、ステップＳ３２において、制御部８は、目標低圧Ｐｅｘを変更する。具体的には、目標低圧Ｐｅｘは、設定温度Ｔｓｅｔから温度差分値ΔＴｍを除した温度値における相当飽和圧力として算出されるので、温度差分値ΔＴｍをΔＴｍ＋１へ変更することにより、通常の圧縮機周波数制御（具体的には、ステップＳ２２の制御）では不可能だったΔＴｍを１０℃を超える温度へ変更することが可能になり、インバータ圧縮機２の能力を確保することが可能になる。

以上のような制御により、吸入圧力Ｐｅが目標低圧Ｐｅｘまで下がっているのに、現在の庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓｅｔに到達していない状態を、所定時間ｔｓ続いたときには、動作異常であるとして、モニタ１５へ警告を表示し、目標低圧Ｐｅｘを急激に下げて設定することが可能になる。これにより、新たに設定された目標低圧Ｐｅｘまで吸入圧力Ｐｅを下げるように、制御部８は、インバータ圧縮機２の周波数を制御するとともに、膨張弁４の絞りを制御する。

＜第２実施形態の特徴＞
（１）
第２実施形態では、制御部８は、インバータ圧縮機２の吸入側の冷媒の圧力Ｐｅがその目標値である目標低圧Ｐｅｘまたはそれに近似する範囲内にあるときに、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標低圧Ｐｅｘを変更し、変更された目標低圧Ｐｅｘに基づいて、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御する。

これにより、吸入圧力が目標低圧Ｐｅｘに達しているのに庫内温度Ｔｒが設定温度Ｔｓｅｔまで下がらないときに、目標低圧Ｐｅｘを変更することにより冷却能力を上げることができる。

（２）
第２実施形態では、制御部８は、庫内温度Ｔｒおよび予め設定されている設定温度Ｔｓｅｔに基づいて、温度差分値ΔＴｍを求め、温度差分値ΔＴｍを用いて目標低圧Ｐｅｘを算出するので、庫内温度Ｔｒに対応する目標低圧Ｐｅｘを精度良く設定することが可能である。

（３）
第２実施形態では、所定の冷却停滞条件は、庫内温度Ｔｒが予め設定されている設定温度Ｔｓｅｔ以上であり、かつ、冷媒の圧力が前記目標低圧Ｐｅｘ以下である場合である。制御部８は、所定の冷却停滞条件の場合に、温度差分値ΔＴｍを増加させる。これにより、吸入圧力Ｐｅが目標低圧Ｐｅｘに達しているのに庫内温度Ｔｒが下がらないときに、実際の庫内温度Ｔｒを反映させて目標低圧Ｐｅｘを変更することにより冷却能力を上げることができる。

＜第２実施形態の変形例＞
（Ａ）
第２実施形態では、インバータ圧縮機２が１台の場合を例にあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、インバータ圧縮機と複数の定速圧縮機を備えた場合でも、本実施形態のように、制御部８が、インバータ圧縮機２の吸入側の冷媒の圧力Ｐｅがその目標値である目標低圧Ｐｅｘまたはそれに近似する範囲内にあるときに、所定の冷却停滞条件になった場合に、目標低圧Ｐｅｘを変更し、変更された目標低圧Ｐｅｘに基づいて、インバータ圧縮機２の運転周波数を制御するとともに定速圧縮機の台数制御を行って能力制御を行うことが可能である。なお、複数の定速圧縮機の台数制御のみによっても、インバータ圧縮機２の運転周波数制御と同様に能力制御を行うことも可能である。

本発明は、可変圧縮機を備えた冷凍装置に適用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係わる冷凍装置の構成図。 本発明の第１実施形態に係わる冷凍装置における目標蒸発温度の変更制御のフローチャート。 本発明の第２実施形態に係わる冷凍装置における圧縮機周波数制御のフローチャート。 本発明の第２実施形態に係わる冷凍装置における周波数制御における温度差分値の設定方法を示すグラフ。 本発明の第２実施形態に係わる冷凍装置における周波数制御における能力制御番号の設定方法を示す図。

符号の説明

１ 冷凍装置
２ インバータ圧縮機（可変圧縮機）
３ 凝縮器
４ 膨張弁
５ 蒸発器
６ 液管
７ ガス管
８ 制御部
９ 庫内温度センサ
１０ 吸入圧力センサ
１２ 庫内ユニット
１３ 冷凍庫
１４ 蒸発器温度センサ

Claims (11)

1. 冷凍庫（１３）と、
   前記冷凍庫（１３）内部の温度である庫内温度を測定する庫内温度センサ（９）と、
   任意の運転周波数へ調整可能な、冷媒を圧縮する可変圧縮機（２）と、
   前記可変圧縮機（２）によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器（３）と、
   前記凝縮器（３）によって凝縮された冷媒を膨張させる膨張手段（４）と、
   前記冷凍庫（１３）内部に配置され、前記膨張手段（４）によって膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（５）と、
   少なくとも前記可変圧縮機（２）の運転周波数を制御する制御部（８）と
   を備えている冷凍装置（１）であって、
   前記制御部（８）は、
   所定の冷却停滞条件になった場合に、前記冷媒の温度または圧力に関連する変数の目標値を変更して、前記可変圧縮機（２）の運転周波数を制御する、
   冷凍装置（１）。
2. 前記制御部（８）は、
   前記蒸発器（５）における前記冷媒の蒸発温度がその目標値である目標蒸発温度またはそれに近似する範囲内にあるときに、前記所定の冷却停滞条件になった場合に、前記目標蒸発温度を変更し、変更された目標蒸発温度に基づいて、前記可変圧縮機（２）の運転周波数を制御する、
   請求項１に記載の冷凍装置（１）。
3. 前記蒸発温度は、前記可変圧縮機（２）の吸入圧力から換算する、
   請求項２に記載の冷凍装置（１）。
4. 前記蒸発温度は、前記可変圧縮機（２）の吸入側の相当飽和温度に基づいて求められる、
   請求項３に記載の冷凍装置（１）。
5. 前記蒸発器（５）に配置された蒸発器温度センサ（１４）をさらに備えており、
   前記蒸発温度は、前記蒸発器温度センサ（１４）によって測定された前記蒸発器（５）における前記冷媒の温度である、
   請求項２に記載の冷凍装置（１）。
6. 前記冷却停滞条件は、前記庫内温度が予め設定されている設定温度よりも所定温度以上高い状態を、所定時間維持している場合である、
   請求項２から５のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
7. 前記冷却停滞条件は、前記庫内温度が予め設定されている設定温度よりも所定温度以上高い状態で、かつ、前記庫内温度の温度変化率が所定割合以下である場合である、
   請求項２から５のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
8. 前記制御部（８）は、
   前記可変圧縮機（２）の吸入側の前記冷媒の圧力がその目標値である目標低圧またはそれに近似する範囲内にあるときに、前記所定の冷却停滞条件になった場合に、前記目標低圧を変更し、変更された目標低圧に基づいて、前記可変圧縮機（２）の運転周波数を制御する、
   請求項１に記載の冷凍装置（１）。
9. 前記制御部（８）は、前記庫内温度および予め設定されている設定温度に基づいて、温度差分値を求め、前記温度差分値を用いて前記目標低圧を算出する、
   請求項８に記載の冷凍装置（１）。
10. 前記所定の冷却停滞条件は、前記庫内温度が予め設定されている設定温度以上であり、かつ、前記冷媒の圧力が前記目標低圧以下である場合であり、
    前記制御部（８）は、前記所定の冷却停滞条件の場合に、前記温度差分値を増加させる、
    請求項９に記載の冷凍装置（１）。
11. 前記庫内温度について予め設定される設定温度の範囲は、−１５〜２０℃である、
    請求項１から１０のいずれかに記載の冷凍装置（１）。

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