JP2016161195A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現地で手動により、また季節の変化による温湿度の影響を考慮して、デフロスト運転終了条件の設定変更を行わなくても、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できる冷凍装置を提供する。
【解決手段】庫内熱交換器７１の霜を除去するデフロスト運転時に、庫内熱交換器７１の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行うコントローラ１２０を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に、冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器を有する冷媒回路と、冷却運転とデフロスト運転の動作を制御する制御部とを備えた冷凍装置に関するものである。

従来、冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器を有する冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の冷凍装置は、庫内を冷却する冷却運転を制御する制御部を備えている。また、この制御部は、一般に、庫内熱交換器に付着した霜を除去するデフロスト運転の動作も制御する。

従来の冷凍装置では、一般に、熱交換器の温度を検出するサーミスタが熱交換器に設けられ、デフロスト運転時にはこのサーミスタで熱交換器の温度を検知して、熱交換器の温度が設定温度に達するとデフロスト運転を終了するようにしている。

特開２０１４−０７０８３０号公報

従来の冷凍装置では、終了条件として設定されている上記の温度は、着霜量が所定量より多い場合に残霜量がなくなる温度が工場出荷値となっている。したがって、着霜量が少ない場合には、必要以上に時間をかけてデフロスト運転を行うことになり、庫内温度が上昇する問題があった。

また、上記終了条件を現地で設定変更することは可能であるものの、その場合は手動で変更する作業が必要になる。また、季節の変化による温湿度の影響を考慮すると、終了条件を頻繁に変更する必要があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、デフロスト運転の終了条件を手動で設定変更しなくても、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できるようにすることである。

第１の発明は、冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器（71）を有する冷媒回路と、冷却運転とデフロスト運転の動作を制御する制御部（120）とを備えた冷凍装置を前提としている。

そして、この冷凍装置は、上記制御部（120）が、庫内熱交換器（71）の霜を除去するデフロスト運転時に、庫内熱交換器（71）の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行うことを特徴としている。

一般に、デフロスト運転中は、庫内熱交換器（71）に付着した霜（氷）を融解して除去する際に氷が潜熱を奪われて水に変化するので、その潜熱変化中に、庫内熱交換器（71）は０℃を含む所定の温度範囲（例えば−１℃〜＋１℃の範囲）で安定する温度安定状態となる。そして、この第１の発明では、上記温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御が、上記制御部（120）によって行われる。例えば、上記温度安定状態の継続時間が短くなると氷が水に変化する時間が短いので、デフロスト運転を早く終わらせる制御が行われる。

第２の発明は、第１の発明において、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも短い場合に、上記制御部（120）が、デフロスト運転の終了条件を変更する制御を行うことを特徴としている。

第３の発明は、第２の発明において、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合に、上記制御部（120）が、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御を行うことを特徴としている。

第４の発明は、第２の発明において、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合に、上記制御部（120）が、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行うことを特徴としている。

上記第２から第４の発明では、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合には、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させたり、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮したりする制御が行われ、デフロスト時間が短縮される。

第５の発明は、第１の発明において、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも長い場合に、上記制御部（120）が、デフロスト運転の能力を上昇させる制御を行うことを特徴としている。

第６の発明は、第４の発明において、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、上記制御部（120）が、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させる制御を行うことを特徴としている。

第７の発明は、第４の発明において、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、上記制御部（120）が、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させる制御を行うことを特徴としている。

上記第５から第７の発明では、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させたり、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させたりする制御が行われ、デフロスト運転が長くなるのが抑えられる。

本発明によれば、上記温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を上記制御部（120）によって行うことができる。したがって、温度安定状態の継続時間が長くなるとデフロスト運転を早く終わらせるような制御をおこなうことで、デフロスト運転の終了条件を手動で設定しなくても、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できる。

上記第２から第４の発明によれば、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合に、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御を行ったり、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行ったりする制御が行われるので、デフロスト運転を短縮できる。

上記第５から第７の発明によれば、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させたり、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させたりする制御が行われるので、デフロスト運転が長くなるのを抑えられる。

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 図２は、図１の冷凍装置の冷媒回路において、冷却運転時の冷媒の流れを示す図である。 図３は、図１の冷凍装置の冷媒回路において、デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。 図４は、デフロスト運転の動作を示すフローチャートである。 図５は、デフロスト運転の終了補正制御の動作を示すフローチャートである。 図６（Ａ）は、デフロスト運転の終了条件を表した図、図６（Ｂ）は実施形態において終了条件を判断するのに用いている温度や時間の値を示す表である。 図７は、デフロスト周期補正判断の動作を示すフローチャートである。

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。

実施形態に係る冷凍装置（10）は、冷凍庫の庫内を冷却する冷凍装置である。図１に示すように、冷凍装置（10）は、室外ユニット（熱源ユニット）（20）と、冷却ユニット（利用ユニット）（70）と、２本の連絡配管（14,15）とを備えている。室外ユニット（20）には、熱源回路（20a）が設けられ、冷却ユニット（70）には、利用回路（70a）が設けられている。熱源回路（20a）には、ガス側閉鎖弁（12）と液側閉鎖弁（13）とが設けられている。ガス側閉鎖弁（12）には、ガス側連絡配管（14）が接続され、液側閉鎖弁（13）には、液側連絡配管（15）が接続されている。熱源回路（20a）と利用回路（70a）とは、ガス側連絡配管（14）及び液側連絡配管（15）によって互いに接続されている。これにより、冷凍装置（10）では、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路（11）が構成されている。

〈室外ユニット〉
室外ユニット（20）は、室外に設置されている。室外ユニット（20）は、室外回路（20a）と、室外ファン（24a）とを備えている。

室外回路（20a）には、第１圧縮機（21）、第２圧縮機（22）、第３圧縮機（23）、室外熱交換器（24）、受液器（25）、過冷却熱交換器（26）、四方切換弁（27）、及び第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）が接続されている。

各圧縮機（21,22,23）は、例えば、互いに歯合する固定スクロール及び可動スクロールの間に圧縮室を形成するスクロール式の圧縮機である。第１圧縮機（21）は、可変容量式の圧縮機である。即ち、第１圧縮機（21）のモータには、インバータ装置を介して電力が供給される。つまり、第１圧縮機（21）は、インバータ装置の出力電力の周波数を制御することで、モータの回転数（即ち、運転周波数）が可変に構成される。第２圧縮機（22）及び第３圧縮機（23）は、回転数が一定となる固定容量式の圧縮機である。

第１圧縮機（21）の吐出部には、第１吐出管（31）が接続され、第２圧縮機（22）の吐出部には、第２吐出管（32）が接続され、第３圧縮機（23）の吐出部には、第３吐出管（33）が接続されている。これらの吐出管（31,32,33）の流出部には、１本の主吐出管（37）が接続されている。第１吐出管（31）には、第１逆止弁（CV1）が接続され、第２吐出管（32）には、第２逆止弁（CV2）が接続され、第３吐出管（33）には、第３逆止弁（CV3）が接続されている。これらの逆止弁（CV1〜CV3）、及び詳細は後述する他の逆止弁（CV4〜CV10）は、図１の矢印の示す方向への冷媒の流れを許容する一方、これとは逆方向の冷媒の流れを禁止する。

上記第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）は、それぞれ第１〜第３吐出管（31,32,33）
の中途部であって各圧縮機（21,22,23）と各逆止弁（CV1,CV2,CV3）との間に設けられている。第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）は、それぞれ第１〜第３圧縮機（21,22,23）から吐出された冷媒に混じった潤滑油を分離し、該潤滑油を第１〜第３圧縮機（21,22,23）に返送する。具体的には、第１〜第３油分離器（21,22,23）において冷媒から分離された潤滑油は、各第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）に接続された油戻し配管（29）を介して、後述するインジェクション回路（50）の流出管（52）に戻される。油戻し配管（29）は、流入側が３つに分岐し、各分岐管が各油分離器（28a,28b,28c）に接続されている。油戻し配管（29）の各分岐管には、油分離器（28a,28b,28c）からインジェクション回路（50）へ向かって順に、逆止弁（CV11,CV12,CV13）とキャピラリチューブ（29a,29b,29c）とが設けられている。各逆止弁（CV11,CV12,CV13）は、油分離器（28a,28b,28c）からインジェクション回路（50）へ向かう潤滑油の流通を許容し、逆方向への潤滑油の流通を阻止する。

第１圧縮機（21）の吸入部には、第１吸入管（34）が接続され、第２圧縮機（22）の吸入部には、第２吸入管（35）が接続され、第３圧縮機（23）の吸入部には、第３吸入管（36）が接続されている。各吸入管（34,35,36）の流入部には、１本の主吸入管（吸入ライン）（38）が接続されている。

室外熱交換器（24）は、フィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。室外熱交換器（24）の近傍には、室外ファン（24a）が設置されている。室外熱交換器（24）では、その内部を流れる冷媒と、室外ファン（24a）が搬送する室外空気とが熱交換する。

受液器（25）は、その内部に冷媒回路（11）の余剰の冷媒が貯留される密閉容器である。受液器（25）には、第１液管（39）と第２液管（40）とが接続されている。第１液管（39）は、一端が室外熱交換器（24）の液側端部に接続され、他端が受液器（25）の頂部に接続されている。第１液管（39）には、第４逆止弁（CV4）が接続されている。第２液管（40）は、一端が受液器（25）の底部に接続され、他端が過冷却熱交換器（26）に接続されている。

過冷却熱交換器（26）は、第１流路（26a）と第２流路（26b）とを有し、両者の流路（26a,26b）を流れる冷媒を互いに熱交換させる。第１流路（26a）は、流入端が第２液管（40）に接続され、流出端が第３液管（41）に接続されている。第２流路（26b）は、インジェクション回路（50）に接続されている。過冷却熱交換器（26）では、第１流路（26a）を流れる高圧の液冷媒と、第２流路（26b）を流れる中間圧の冷媒とが熱交換する。これにより、第１流路（26a）の高圧冷媒が冷却され、この高圧冷媒の過冷却度が大きくなる。

第３液管（41）は、一端が過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）に接続され、他端が液側閉鎖弁（13）に接続されている。第３液管（41）には、流入側から流出側に向かって順に、室外膨張弁（60）、及び第５逆止弁（CV5）が接続されている。室外膨張弁（60）は、開度が調節可能な電子膨張弁であり、熱源回路（20a）の液ラインである第３液管（41）に接続された液側膨張弁を構成する。

インジェクション回路（50）は、中間圧の冷媒を各圧縮機（21,22,23）へ導入するものである。インジェクション回路（50）は、流入管（51）、流出管（52）、第１導入管（53）、第２導入管（54）、及び第３導入管（55）を有している。流入管（51）は、流入端が第３液管（41）に接続され、流出端が過冷却熱交換器（26）の第２流路（26b）に接続されている。流入管（51）には、減圧弁（61）が接続されている。減圧弁（61）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。流出管（52）は、流入端が過冷却熱交換器（26）の第２流路（26b）に接続され、流出端には３本の導入管（53,54,55）が接続されている。流入管（51）における減圧弁（61）の上流側の位置と、第３液管（41）における室外膨張弁（60）と第５逆止弁（CV5）との間の位置とには、接続管（56）が接続されている。この接続管（56）には開閉弁（57）が設けられている。

第１導入管（53）の流出端は、第１圧縮機（21）の圧縮途中（中間圧部）に接続され、第２導入管（54）の流出端は、第２圧縮機（22）の圧縮途中（中間圧部）に接続され、第３導入管（55）の流出端は、第３圧縮機（23）の圧縮途中（中間圧部）に接続されている。第１導入管（53）には、流量調節弁（62）が接続されている。流量調節弁（62）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。第２導入管（54）には、流入側から流出側に向かって順に、第１開閉弁（63）及び第６逆止弁（CV6）が接続されている。第３導入管（55）には、流入側から流出側に向かって順に、第２開閉弁（64）及び第７逆止弁（CV7）が接続されている。第１開閉弁（63）及び第２開閉弁（64）は、開閉状態が切り換わる電磁弁で構成されている。

熱源回路（20a）には、第１分岐管（42）と第２分岐管（43）とが接続されている。第１分岐管（42）は、一端が第３液管（41）における第５逆止弁（CV5）の流出側に接続され、他端が第１液管（39）における第４逆止弁（CV4）の流出側に接続されている。第１分岐管（42）には、第８逆止弁（CV8）が接続されている。第２分岐管（43）は、一端が第３液管（41）における室外膨張弁（60）と第５逆止弁（CV5）の間に接続され、他端が第１液管（39）における第４逆止弁（CV4）の流入側に接続されている。第２分岐管（43）には、第９逆止弁（CV9）が接続されている。

また、第１分岐管（42）の第８逆止弁（CV8）の下流側と第１液管（39）の第４逆止弁（CV4）の上流側との間には、第３分岐管（44）が設けられている。第３分岐管（44）には、第１０逆止弁（CV10）が設けられている。第１０逆止弁（CV10）は、第１分岐管（42）から庫外熱交換器（24）へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。

四方切換弁（27）は、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が連通し且つ第２ポート（P2）と第４ポート（P4）が連通する第１状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通し且つ第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する第２状態（図１の破線で示す状態）とに切り換え可能に構成されている。

〈冷却ユニット〉
冷却ユニット（70）は、例えば冷凍庫の庫内の空気を処理対象とし、この空気を冷却するものである。冷却ユニット（70）は、利用回路（70a）と、庫内ファン（71a）とを備えている。利用回路（70a）には、ガス側端部から液側端部に向かって順に、庫内熱交換器（利用側熱交換器）（71）、庫内膨張弁（72）、及びドレンパンヒータ（73）が接続されている。

庫内熱交換器（71）は、フィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。庫内熱交換器（71）の近傍には、庫内ファン（71a）が設置されている。庫内熱交換器（71）では、その内部を流れる冷媒と、庫内ファン（71a）が搬送する庫内の空気とが熱交換する。庫内膨張弁（72）には電子膨張弁が用いられている。また、ドレンパンヒータ（73）は、デフロスト運転を行うことにより庫内熱交換器（71）の下方のドレンパン（74）に溜まるドレン（氷や水）を蒸発させるための熱交換器である。

〈センサ〉
冷凍装置（10）には、各種のセンサが設けられている。具体的に、第１吐出管（31）には、第１圧縮機（21）の吐出冷媒の温度を検知する第１吐出温度センサ（101）が第１油分離器（28a）の上流側に設けられ、第２吐出管（32）には、第２圧縮機（22）の吐出冷媒の温度を検知する第２吐出温度センサ（102）が第２油分離器（28b）の上流側に設けられ、第３吐出管（33）には、第３圧縮機（23）の吐出冷媒の温度を検知する第３吐出温度センサ（103）が第３油分離器（28c）の上流側に設けられている。また、主吐出管（37）には、吐出冷媒の圧力（高圧圧力）を検知する吐出圧力センサ（104）が設けられ、主吸入管（38）には、吸入冷媒の温度を検知する吸入温度センサ（105）と、吸入冷媒の圧力（低圧圧力）を検知する吸入圧力センサ（106）とが設けられている。

室外熱交換器（24）の液側寄りには、冷媒の温度を検知する第１液冷媒温度センサ（107）が設けられ、第３液管（41）には、冷媒の温度を検知する第２液冷媒温度センサ（108）が設けられている。インジェクション回路（50）の流入管（51）には、減圧弁（61）の下流側に冷媒の温度を検知する第１中間冷媒温度センサ（109）が設けられ、インジェクション回路（50）の流出管（52）には、冷媒の温度を検知する第２中間冷媒温度センサ（110）が設けられている。過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）の出口側には、第３液冷媒温度センサ（111）が設けられている。

また、室外熱交換器（24）の近傍には、室外空気の温度を検知する外気温度センサ（112）が設けられ、庫内熱交換器（71）の近傍には、庫内の空気の温度を検知する庫内温度センサ（113）（温度検知部）が設けられている。また、庫内熱交換器（71）には、庫内熱交換器温度センサ（114）が設けられ、庫内熱交換器（71）のガス側には庫内ガス冷媒温度センサ（115）が設けられ、ドレンパンヒータ（73）にはドレンパンヒータ温度センサ（116）が設けられている。

本実施形態の冷凍装置（10）には、コントローラ（制御部）（120）が設けられている。このコントローラ（120）は、通常の冷却運転の制御とデフロスト運転の制御を行う。また、上記コントローラ（120）は、庫内熱交換器（71）の霜を除去するデフロスト運転時には、庫内熱交換器（71）の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行う。

具体的には、上記コントローラ（120）は、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも短い場合に、デフロスト運転の終了条件を変更する制御として、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御、または、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行う。

また、上記コントローラ（120）は、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合には、デフロスト運転の能力を上昇させる制御として、圧縮機（21，22，23）の能力を上昇させる制御、または、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させる制御を行うように構成されている。

−運転動作−
実施形態に係る冷凍装置（10）の基本的な運転動作について説明する。冷凍装置（10）は、冷却ユニット（70）で庫内を冷却する冷却運転と、冷却ユニット（70）の庫内熱交換器（71）に付着した霜を除去するデフロスト運転とを切り換えて行う。

〈冷却運転〉
図２に示す冷却運転時の室外ユニット（20）では、四方切換弁（27）が第１状態に、室外膨張弁（60）が全開状態に、減圧弁（61）及び流量調節弁（62）が所定開度に、第１開閉弁（63）及び第２開閉弁（64）が開放状態に、室外ファン（24a）が運転状態となる。また、冷却運転時の冷却ユニット（70）では、庫内膨張弁（72）の開度が適宜調節され、庫内ファン（71a）が運転状態となる。

冷却運転では、室外熱交換器（24）が凝縮器となり、庫内熱交換器（71）が蒸発器となる第１冷凍サイクル動作が行われる。具体的に、各圧縮機（21,22,23）で圧縮された冷媒は、各油分離器（28a,28b,28c）において潤滑油が分離された後に主吐出管（37）において合流し、四方切換弁（27）を通過して室外熱交換器（24）を流れる。室外熱交換器（24）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（24）で凝縮した冷媒は、第１液管（39）、受液器（25）、第２液管（40）を順に通過し、過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）を流れる。第１流路（26a）を通過して第３液管（41）を流れる冷媒の一部は、インジェクション回路（50）の流入管（51）に分流し、減圧弁（61）で減圧された後、第２流路（26b）を流れる。

過冷却熱交換器（26）では、第１流路（26a）を流れる高圧の液冷媒と、第２流路（26b）を流れる中間圧の冷媒とが熱交換する。この結果、第１流路（26a）を流れる冷媒が冷却され、その冷媒の過冷却度が大きくなる一方、第２流路（26b）を流れる冷媒が蒸発する。第２流路（26b）を通過した冷媒は、インジェクション回路（50）の各導入管（53,54,55）に分流し、各圧縮機（21,22,23）の圧縮室の圧縮途中（中間圧部）に吸入される。

第３液管（41）を流出した冷媒は、液側連絡配管（15）を流れ、利用回路（70a）へ送られる。利用回路（70a）では、冷媒が庫内膨張弁（72）で減圧された後、庫内熱交換器（71）を流れる。庫内熱交換器（71）では、冷媒が庫内の空気から吸熱して蒸発する。この結果、庫内の空気が冷却される。庫内熱交換器（71）で蒸発した冷媒は、ガス側連絡配管（14）を通過し、熱源回路（20a）へ送られる。熱源回路（20a）では、冷媒が四方切換弁（27）を通過し、各吸入管（34,35,36）より各圧縮機（21,22,23）に吸入される。

また、第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）において第１〜第３圧縮機（21,22,23）の吐出冷媒から分離された潤滑油は、油戻し配管（29）を通ってインジェクション回路（50）の冷媒と合流し、第１〜第３圧縮機（21,22,23）へ返送される。

〈デフロスト運転〉
図３に示すデフロスト運転時の室外ユニット（20）では、四方切換弁（27）が第２状態に、減圧弁（61）、流量調節弁（62）、第１開閉弁（63）及び第２開閉弁（64）が閉鎖状態となる。また、室外膨張弁（60）の開度が所定開度に調節され、室外ファン（24a）が運転状態となる。また、デフロスト運転時の冷却ユニット（70）では、庫内膨張弁（72）が概ね全開状態となり、庫内ファン（71a）が運転状態となる。

デフロスト運転では、庫内熱交換器（71）が凝縮器となり、室外熱交換器（24）が蒸発器となる第２冷凍サイクル動作が行われる。具体的に、各圧縮機（21,22,23）で圧縮された冷媒は、各油分離器（28a,28b,28c）において潤滑油が分離された後に主吐出管（37）において合流し、四方切換弁（27）及びガス側連絡配管（14）を通過し、利用回路（70a）へ送られる。利用回路（70a）では、冷媒が庫内熱交換器（71）を流れる。庫内熱交換器（71）では、冷媒の熱が伝熱管を介して、その周囲の霜へ伝わる。これにより、庫内熱交換器（71）の伝熱管に付着した霜が融解し、庫内熱交換器（71）の除霜が行われる。庫内熱交換器（71）で放熱した冷媒は、庫内膨張弁（72）、液側連絡配管（15）を順に通過し、熱源回路（20a）へ送られる。また、ドレンパン（74）に溜まったドレンはドレンパンヒータ（73）により加熱される。

熱源回路（20a）では、冷媒が、第３液管（41）、第１分岐管（42）、受液器（25）、第２液管（40）、過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）を順に通過し、第２液管（40）の室外膨張弁（60）を流れる。室外膨張弁（60）では、冷媒が低圧圧力にまで減圧される。この際、室外膨張弁（60）の開度は、各圧縮機（21,22,23）の吸入冷媒の過熱度が目標値に近づくように調節される。

室外膨張弁（60）で減圧された冷媒は、第２分岐管（43）を通過し、室外熱交換器（24）を流れる。室外熱交換器（24）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（24）で蒸発した冷媒は、四方切換弁（27）を通過し、各吸入管（34,35,36）より各圧縮機（21,22,23）に吸入される。

次に、この冷凍装置（1）のデフロスト運転時の動作について、図４〜図７を用いて具体的に説明する。

デフロスト運転が開始されると、図４のフローチャートのステップST１において庫内膨張弁（72）に開度を指示する信号が送られ、庫内膨張弁（72）が４８０パルスの全開の状態となる。この状態で逆サイクルデフロストを行うことにより、圧縮機（21,22,23）から吐出されたホットガスがすべて庫内熱交換器（72）を流れ、庫内熱交換器（72）に付着した霜が融解して除去される。

ステップST２では、図５のフローチャートに示すデフロスト終了補正制御のサブルーチンが実行される。このデフロスト終了補正制御のサブルーチンを実行すると、次にステップST３で、後述する図６のデフロスト終了条件が成立したかどうかが判別される（なお、この実施形態のフローチャートでは６角形の記号を判別の記号として用いている）。デフロスト終了条件が成立していればリターンする。一方、ステップST３の判別の結果、デフロスト終了条件が成立していないと判断されると、ステップST４でデフロストガードタイマの設定時間が経過したかどうかを判別し、デフロストガードタイマの設定時間が経過していない場合はリターンする。デフロストガードタイマの設定時間が経過している場合は、デフロスト終了条件が成立していないのにデフロスト運転の時間が長くなっているため、ステップST５でデフロスト周期補正判断をするサブルーチンを実行した後、メインの冷却運転の制御にリターンする。

ここで、デフロスト終了条件について図６を用いて説明する。デフロスト終了条件は、図６のＡ，Ｂ，ＣのＡＮＤ条件により成立する。また、Ｂは、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のＯＲ条件により成立し、Ｃは、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６のＯＲ条件により成立する。さらに、Ｂ３はＢ３１，Ｂ３２のＡＮＤ条件、Ｂ４はＢ４１，Ｂ４２のＡＮＤ条件、Ｃ６はＣ６１，Ｃ６２のＡＮＤ条件により成立する。図６（Ａ）は成立条件を示し、図６（Ｂ）は成立条件となる温度や時間の値（図６（Ａ）の「ＡＡ」〜「ＡＫ」の値）を示している）。

まず、Ａの条件は、庫内熱交換器温度センサに異常がなければ成立する。

また、Ｂの条件は、Ｂ１の条件である庫内熱交換器温度センサの検出値が「ＡＡ（３６℃）」以上であること、Ｂ２の条件である庫内熱交換器温度センサの検出値が「ＡＢ（１８℃）」以上で連続「ＡＣ（１０分）」以上経過していること、Ｂ３の条件のうちＢ３１の着霜なしフラグが立っていることと、、Ｂ３２の庫内熱交換器温度センサの検出値が「ＡＫ（１０℃）」以上で「ＡＩ（１分）」以上経過していること、そして、Ｂ４の条件のうちＢ４１の庫内熱交換器温度センサの検出値が「ＡＤ（１０℃）」以上で連続「ＡＥ（２０分）」以上経過していることと、Ｂ４２のコンテナの種別が冷凍中大型機であることから、Ｂ３１，Ｂ３２のＯＲ条件、Ｂ４１，Ｂ４２のＯＲ条件と、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のＡＮＤ条件が満たされると成立する。

また、Ｃの条件は、Ｃ１の条件であるコンテナの種別が図６（Ｂ）の表の冷蔵中大型機であること、Ｃ２の条件であるドレンパンヒータ温度センサに異常がないこと、Ｃ３の条件であるドレンパンコイル温度設定が無効であること、Ｃ４の条件であるドレンパンヒータ温度が「ＡＦ（１５℃）」以上であること、Ｃ５の条件であるドレンパンヒータ温度が「ＡＧ（５℃）」以上で連続「ＡＨ（１０分）」以上経過していること、そして、Ｃ６の条件のうちＣ６１の着霜なしフラグが立っていることと、Ｃ６２のドレンパンヒータ温度が「ＡＧ（５℃）」以上で連続「ＡＩ（１分）」以上経過していることから、Ｃ６１，Ｃ６２のＯＲ条件と、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６のＡＮＤ条件が満たされると成立する。

以上のようにしてデフロスト終了条件が判断され、その判断結果に応じて図４のフローチャートが進行するようになっている。

一方、図４のステップST２に示したデフロスト終了補正制御のサブルーチンの具体的な動作は図５に基づいて行われる。このフローでは、図５のステップST１１において、庫内熱交換器温度センサ（114）の検出温度が１℃よりも低く、かつ−１℃よりも高いかどうか（庫内熱交換器（71）の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態であるかどうか）を判別する。

ステップST１１の判別の結果が「Ｙｅｓ」である場合は、ステップST１２で庫内熱交換器温度センサ（114）の積算タイマ（２分）のカウントを開始し、ステップST１４へ進む。また、ステップST１１の判別の結果が「Ｎｏ」である場合は、ステップST１３で庫内熱交換器温度センサの積算タイマ（２分）のカウントを停止し、ステップST１４へ進む。積算タイマ（２分）は、上記温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行うために用いている。

ステップST１４では、庫内熱交換器温度センサ（114）の積算タイマのカウントが２分以下であること、庫内熱交換器温度センサ（114）の検出値が除霜終了補正判断値（５℃）より大きいこと、庫内熱交換器温度センサ（114）に異常がないこと、ドレンパンヒータ温度センサ（116）の検出値が除霜終了補正判断値（５℃）より大きいこと、そしてドレンパンヒータ温度センサ（116）に異常がないこと、のすべての条件を満たしているかどうかを判別する。

ステップST１４の判別結果が「Ｙｅｓ」であると、除霜が正常に終了したと判断して、ステップST１５とステップST１６でそれぞれ着霜なしフラグを１（着霜なし）にするとともに周期補正アップ信号で除霜周期をのばし、リターンする。逆にステップST１４の判別結果が「Ｎｏ」である場合は除霜が正常に終了していない場合であり、その場合は、ステップST１７で、庫内熱交換器温度センサ（114）の積算タイマのカウントが１０分以上であること、庫内熱交換器温度センサ（114）の検出値が除霜終了補正判断値（１℃）よりも低いこと、そして庫内熱交換器温度センサ（114）に異常がないこと、のすべての条件を満たしているかどうかを判別する。その判別結果が「Ｙｅｓ」であると、ステップST１８でデフロスト能力アップフラグを１（能力アップする）に設定してリターンし、判別結果が「Ｎｏ」であると設定を変えずにリターンする。

図４のステップST５に示すデフロスト周期補正判断のサブルーチンは図７に基づいて実行される。具体的には、ステップST２１において、凝縮温度Ｔｃが３４℃より高い状態が連続１０分以上経過しているかどうかを判別する。判別結果が「ＹＥＳ」であると、デフロスト運転を長い時間行っていたことになるので、ステップST２２で次回のデフロスト運転の能力アップ要求を出してリターンする。逆にステップST２１の判別結果が「ＮＯ」であると、ステップST２３で周期補正ダウン信号をセット、ステップST２４で周期補正アップ信号をリセット、ステップST２５で次回デフロスト能力アップ要求フラグによって次回デフロストの目標高圧圧力の値を調節してリターンする。

以上のように、本実施形態では、庫内熱交換器（71）の霜を除去するデフロスト運転時に、庫内熱交換器（71）の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態の継続時間に応じて、上記制御部（120）がデフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行っている。

そして、上述したように、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも短い場合には、上記制御部（120）により、デフロスト運転の終了条件を変更する制御を行ったり、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御を行ったり、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行ったりする制御が行われる。

また、本実施形態では、逆に上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合には、上記制御部（120）により、デフロスト運転の能力を上昇させる制御を行ったり、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させる制御を行ったり、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させたりする制御が行われるようになっている。

−実施形態の効果−
実施形態によれば、上記温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を上記制御部（120）によって行うことができる。したがって、温度安定状態の継続時間が長くなるとデフロスト運転を早く終わらせる制御をおこなうことで、デフロスト運転の終了条件を手動で設定しなくても、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できる。

特に、本実施形態によれば、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合に、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御を行ったり、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行ったりする制御が行われるので、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できる。

また、本実施形態によれば、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させたり、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させたりする制御が行われるので、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態では、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも短い場合に、デフロスト運転の終了条件を変更する制御として、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御を行ったり、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行ったりするようにしているが、それ以外の具体的な制御であっても同様の機能が得られればよい。

また、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、デフロスト運転の能力を上昇させる制御として、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させる制御を行ったり、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させる制御を行ったりするようにしているが、これも他の具体的な制御を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、逆サイクルデフロストを行う場合の制御に本発明を適用した例を説明したが、他の方式のデフロスト運転であっても本発明を適用することは可能である。

要するに、本発明は、庫内熱交換器の霜を除去するデフロスト運転時に、庫内熱交換器の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行う限り、他の構成は適宜変更してもよい。

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、冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器を有する冷媒回路と、冷却運転とデフロスト運転の動作を制御する制御部とを備えた冷凍装置について有用である。

10 冷凍装置
11 冷媒回路
21 第１圧縮機
22 第２圧縮機
23 第３圧縮機
24a 庫外ファン
71 庫内熱交換器
120 制御部

本発明は、冷凍装置に関し、特に、冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器を有する冷媒回路と、冷却運転とデフロスト運転の動作を制御する制御部とを備えた冷凍装置に関するものである。

従来、冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器を有する冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の冷凍装置は、庫内を冷却する冷却運転を制御する制御部を備えている。また、この制御部は、一般に、庫内熱交換器に付着した霜を除去するデフロスト運転の動作も制御する。

従来の冷凍装置では、一般に、熱交換器の温度を検出するサーミスタが熱交換器に設けられ、デフロスト運転時にはこのサーミスタで熱交換器の温度を検知して、熱交換器の温度が設定温度に達するとデフロスト運転を終了するようにしている。

特開２０１４−０７０８３０号公報

従来の冷凍装置では、終了条件として設定されている上記の温度は、着霜量が所定量より多い場合に残霜量がなくなる温度が工場出荷値となっている。したがって、着霜量が少ない場合には、必要以上に時間をかけてデフロスト運転を行うことになり、庫内温度が上昇する問題があった。

また、上記終了条件を現地で設定変更することは可能であるものの、その場合は手動で変更する作業が必要になる。また、季節の変化による温湿度の影響を考慮すると、終了条件を頻繁に変更する必要があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、デフロスト運転の終了条件を手動で設定変更しなくても、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できるようにすることである。

第１，第２の発明は、冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器（71）を有する冷媒回路と、冷却運転とデフロスト運転の動作を制御する制御部（120）とを備えた冷凍装置を前提としている。

そして、この冷凍装置は、上記制御部（120）が、庫内熱交換器（71）の霜を除去するデフロスト運転時に、庫内熱交換器（71）の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行う。

一般に、デフロスト運転中は、庫内熱交換器（71）に付着した霜（氷）を融解して除去する際に氷が潜熱を奪われて水に変化するので、その潜熱変化中に、庫内熱交換器（71）は０℃を含む所定の温度範囲（例えば−１℃〜＋１℃の範囲）で安定する温度安定状態となる。そして、この第１，第２の発明では、上記温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御が、上記制御部（120）によって行われる。例えば、上記温度安定状態の継続時間が短くなると氷が水に変化する時間が短いので、デフロスト運転を早く終わらせる制御が行われる。

また、第１，第２の発明は、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも短い場合に、上記制御部（120）が、デフロスト運転の終了条件を変更する制御を行う。

また、第１，第２の発明は、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合に、上記制御部（120）が、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行う。

そして、第１の発明は、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、上記制御部（120）が、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させる制御を行う。

また、第２の発明は、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、上記制御部（120）が、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させる制御を行う。

上記第１，第２の発明では、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合には、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御が行われ、デフロスト時間が短縮される。

上記第１，第２の発明では、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させたり、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させたりする制御が行われ、デフロスト運転が長くなるのが抑えられる。

本発明によれば、上記温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を上記制御部（120）によって行うことができる。したがって、温度安定状態の継続時間が長くなるとデフロスト運転を早く終わらせるような制御をおこなうことで、デフロスト運転の終了条件を手動で設定しなくても、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できる。

上記第１，第２の発明によれば、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合に、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御が行われるので、デフロスト運転を短縮できる。

上記第１，第２の発明によれば、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させたり、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させたりする制御が行われるので、デフロスト運転が長くなるのを抑えられる。

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 図２は、図１の冷凍装置の冷媒回路において、冷却運転時の冷媒の流れを示す図である。 図３は、図１の冷凍装置の冷媒回路において、デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。 図４は、デフロスト運転の動作を示すフローチャートである。 図５は、デフロスト運転の終了補正制御の動作を示すフローチャートである。 図６（Ａ）は、デフロスト運転の終了条件を表した図、図６（Ｂ）は実施形態において終了条件を判断するのに用いている温度や時間の値を示す表である。 図７は、デフロスト周期補正判断の動作を示すフローチャートである。

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。

実施形態に係る冷凍装置（10）は、冷凍庫の庫内を冷却する冷凍装置である。図１に示すように、冷凍装置（10）は、室外ユニット（熱源ユニット）（20）と、冷却ユニット（利用ユニット）（70）と、２本の連絡配管（14,15）とを備えている。室外ユニット（20）には、熱源回路（20a）が設けられ、冷却ユニット（70）には、利用回路（70a）が設けられている。熱源回路（20a）には、ガス側閉鎖弁（12）と液側閉鎖弁（13）とが設けられている。ガス側閉鎖弁（12）には、ガス側連絡配管（14）が接続され、液側閉鎖弁（13）には、液側連絡配管（15）が接続されている。熱源回路（20a）と利用回路（70a）とは、ガス側連絡配管（14）及び液側連絡配管（15）によって互いに接続されている。これにより、冷凍装置（10）では、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路（11）が構成されている。

〈室外ユニット〉
室外ユニット（20）は、室外に設置されている。室外ユニット（20）は、室外回路（20a）と、室外ファン（24a）とを備えている。

室外回路（20a）には、第１圧縮機（21）、第２圧縮機（22）、第３圧縮機（23）、室外熱交換器（24）、受液器（25）、過冷却熱交換器（26）、四方切換弁（27）、及び第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）が接続されている。

各圧縮機（21,22,23）は、例えば、互いに歯合する固定スクロール及び可動スクロールの間に圧縮室を形成するスクロール式の圧縮機である。第１圧縮機（21）は、可変容量式の圧縮機である。即ち、第１圧縮機（21）のモータには、インバータ装置を介して電力が供給される。つまり、第１圧縮機（21）は、インバータ装置の出力電力の周波数を制御することで、モータの回転数（即ち、運転周波数）が可変に構成される。第２圧縮機（22）及び第３圧縮機（23）は、回転数が一定となる固定容量式の圧縮機である。

第１圧縮機（21）の吐出部には、第１吐出管（31）が接続され、第２圧縮機（22）の吐出部には、第２吐出管（32）が接続され、第３圧縮機（23）の吐出部には、第３吐出管（33）が接続されている。これらの吐出管（31,32,33）の流出部には、１本の主吐出管（37）が接続されている。第１吐出管（31）には、第１逆止弁（CV1）が接続され、第２吐出管（32）には、第２逆止弁（CV2）が接続され、第３吐出管（33）には、第３逆止弁（CV3）が接続されている。これらの逆止弁（CV1〜CV3）、及び詳細は後述する他の逆止弁（CV4〜CV10）は、図１の矢印の示す方向への冷媒の流れを許容する一方、これとは逆方向の冷媒の流れを禁止する。

上記第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）は、それぞれ第１〜第３吐出管（31,32,33）の中途部であって各圧縮機（21,22,23）と各逆止弁（CV1,CV2,CV3）との間に設けられている。第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）は、それぞれ第１〜第３圧縮機（21,22,23）から吐出された冷媒に混じった潤滑油を分離し、該潤滑油を第１〜第３圧縮機（21,22,23）に返送する。具体的には、第１〜第３油分離器（21,22,23）において冷媒から分離された潤滑油は、各第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）に接続された油戻し配管（29）を介して、後述するインジェクション回路（50）の流出管（52）に戻される。油戻し配管（29）は、流入側が３つに分岐し、各分岐管が各油分離器（28a,28b,28c）に接続されている。油戻し配管（29）の各分岐管には、油分離器（28a,28b,28c）からインジェクション回
路（50）へ向かって順に、逆止弁（CV11,CV12,CV13）とキャピラリチューブ（29a,29b,29c）とが設けられている。各逆止弁（CV11,CV12,CV13）は、油分離器（28a,28b,28c）からインジェクション回路（50）へ向かう潤滑油の流通を許容し、逆方向への潤滑油の流通を阻止する。

第１圧縮機（21）の吸入部には、第１吸入管（34）が接続され、第２圧縮機（22）の吸入部には、第２吸入管（35）が接続され、第３圧縮機（23）の吸入部には、第３吸入管（36）が接続されている。各吸入管（34,35,36）の流入部には、１本の主吸入管（吸入ライン）（38）が接続されている。

室外熱交換器（24）は、フィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。室外熱交換器（24）の近傍には、室外ファン（24a）が設置されている。室外熱交換器（24）では、その内部を流れる冷媒と、室外ファン（24a）が搬送する室外空気とが熱交換する。

受液器（25）は、その内部に冷媒回路（11）の余剰の冷媒が貯留される密閉容器である。受液器（25）には、第１液管（39）と第２液管（40）とが接続されている。第１液管（39）は、一端が室外熱交換器（24）の液側端部に接続され、他端が受液器（25）の頂部に接続されている。第１液管（39）には、第４逆止弁（CV4）が接続されている。第２液管（40）は、一端が受液器（25）の底部に接続され、他端が過冷却熱交換器（26）に接続されている。

過冷却熱交換器（26）は、第１流路（26a）と第２流路（26b）とを有し、両者の流路（26a,26b）を流れる冷媒を互いに熱交換させる。第１流路（26a）は、流入端が第２液管（40）に接続され、流出端が第３液管（41）に接続されている。第２流路（26b）は、インジェクション回路（50）に接続されている。過冷却熱交換器（26）では、第１流路（26a
）を流れる高圧の液冷媒と、第２流路（26b）を流れる中間圧の冷媒とが熱交換する。これにより、第１流路（26a）の高圧冷媒が冷却され、この高圧冷媒の過冷却度が大きくなる。

第３液管（41）は、一端が過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）に接続され、他端が液側閉鎖弁（13）に接続されている。第３液管（41）には、流入側から流出側に向かって順に、室外膨張弁（60）、及び第５逆止弁（CV5）が接続されている。室外膨張弁（60）は、開度が調節可能な電子膨張弁であり、熱源回路（20a）の液ラインである第３液管（41）に接続された液側膨張弁を構成する。

インジェクション回路（50）は、中間圧の冷媒を各圧縮機（21,22,23）へ導入するものである。インジェクション回路（50）は、流入管（51）、流出管（52）、第１導入管（53）、第２導入管（54）、及び第３導入管（55）を有している。流入管（51）は、流入端が第３液管（41）に接続され、流出端が過冷却熱交換器（26）の第２流路（26b）に接続されている。流入管（51）には、減圧弁（61）が接続されている。減圧弁（61）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。流出管（52）は、流入端が過冷却熱交換器（26）の第２流路（26b）に接続され、流出端には３本の導入管（53,54,55）が接続されている。流入管（51）における減圧弁（61）の上流側の位置と、第３液管（41）における室外膨張弁（60）と第５逆止弁（CV5）との間の位置とには、接続管（56）が接続されている。この接続管（56）には開閉弁（57）が設けられている。

第１導入管（53）の流出端は、第１圧縮機（21）の圧縮途中（中間圧部）に接続され、第２導入管（54）の流出端は、第２圧縮機（22）の圧縮途中（中間圧部）に接続され、第３導入管（55）の流出端は、第３圧縮機（23）の圧縮途中（中間圧部）に接続されている。第１導入管（53）には、流量調節弁（62）が接続されている。流量調節弁（62）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。第２導入管（54）には、流入側から流出側に向かって順に、第１開閉弁（63）及び第６逆止弁（CV6）が接続されている。第３導入管（55）には、流入側から流出側に向かって順に、第２開閉弁（64）及び第７逆止弁（CV7）が接続されている。第１開閉弁（63）及び第２開閉弁（64）は、開閉状態が切り換わる電磁弁で構成されている。

熱源回路（20a）には、第１分岐管（42）と第２分岐管（43）とが接続されている。第１分岐管（42）は、一端が第３液管（41）における第５逆止弁（CV5）の流出側に接続され、他端が第１液管（39）における第４逆止弁（CV4）の流出側に接続されている。第１分岐管（42）には、第８逆止弁（CV8）が接続されている。第２分岐管（43）は、一端が第３液管（41）における室外膨張弁（60）と第５逆止弁（CV5）の間に接続され、他端が第１液管（39）における第４逆止弁（CV4）の流入側に接続されている。第２分岐管（43）には、第９逆止弁（CV9）が接続されている。

また、第１分岐管（42）の第８逆止弁（CV8）の下流側と第１液管（39）の第４逆止弁（CV4）の上流側との間には、第３分岐管（44）が設けられている。第３分岐管（44）には、第１０逆止弁（CV10）が設けられている。第１０逆止弁（CV10）は、第１分岐管（42）から庫外熱交換器（24）へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。

四方切換弁（27）は、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が連通し且つ第２ポート（P2）と第４ポート（P4）が連通する第１状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通し且つ第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する第２状態（図１の破線で示す状態）とに切り換え可能に構成されている。

〈冷却ユニット〉
冷却ユニット（70）は、例えば冷凍庫の庫内の空気を処理対象とし、この空気を冷却するものである。冷却ユニット（70）は、利用回路（70a）と、庫内ファン（71a）とを備えている。利用回路（70a）には、ガス側端部から液側端部に向かって順に、庫内熱交換器（利用側熱交換器）（71）、庫内膨張弁（72）、及びドレンパンヒータ（73）が接続されている。

庫内熱交換器（71）は、フィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。庫内熱交換器（71）の近傍には、庫内ファン（71a）が設置されている。庫内熱交換器（71）では、その内部を流れる冷媒と、庫内ファン（71a）が搬送する庫内の空気とが熱交換する。庫内膨張弁（72）には電子膨張弁が用いられている。また、ドレンパンヒータ（73）は、デフロスト運転を行うことにより庫内熱交換器（71）の下方のドレンパン（74）に溜まるドレン（氷や水）を蒸発させるための熱交換器である。

〈センサ〉
冷凍装置（10）には、各種のセンサが設けられている。具体的に、第１吐出管（31）には、第１圧縮機（21）の吐出冷媒の温度を検知する第１吐出温度センサ（101）が第１油分離器（28a）の上流側に設けられ、第２吐出管（32）には、第２圧縮機（22）の吐出冷媒の温度を検知する第２吐出温度センサ（102）が第２油分離器（28b）の上流側に設けられ、第３吐出管（33）には、第３圧縮機（23）の吐出冷媒の温度を検知する第３吐出温度センサ（103）が第３油分離器（28c）の上流側に設けられている。また、主吐出管（37）には、吐出冷媒の圧力（高圧圧力）を検知する吐出圧力センサ（104）が設けられ、主吸入管（38）には、吸入冷媒の温度を検知する吸入温度センサ（105）と、吸入冷媒の圧力（低圧圧力）を検知する吸入圧力センサ（106）とが設けられている。

室外熱交換器（24）の液側寄りには、冷媒の温度を検知する第１液冷媒温度センサ（107）が設けられ、第３液管（41）には、冷媒の温度を検知する第２液冷媒温度センサ（108）が設けられている。インジェクション回路（50）の流入管（51）には、減圧弁（61）の下流側に冷媒の温度を検知する第１中間冷媒温度センサ（109）が設けられ、インジェクション回路（50）の流出管（52）には、冷媒の温度を検知する第２中間冷媒温度センサ（110）が設けられている。過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）の出口側には、第３液冷媒温度センサ（111）が設けられている。

また、室外熱交換器（24）の近傍には、室外空気の温度を検知する外気温度センサ（112）が設けられ、庫内熱交換器（71）の近傍には、庫内の空気の温度を検知する庫内温度センサ（113）（温度検知部）が設けられている。また、庫内熱交換器（71）には、庫内熱交換器温度センサ（114）が設けられ、庫内熱交換器（71）のガス側には庫内ガス冷媒温度センサ（115）が設けられ、ドレンパンヒータ（73）にはドレンパンヒータ温度センサ（116）が設けられている。

本実施形態の冷凍装置（10）には、コントローラ（制御部）（120）が設けられている。このコントローラ（120）は、通常の冷却運転の制御とデフロスト運転の制御を行う。また、上記コントローラ（120）は、庫内熱交換器（71）の霜を除去するデフロスト運転時には、庫内熱交換器（71）の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行う。

具体的には、上記コントローラ（120）は、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも短い場合に、デフロスト運転の終了条件を変更する制御として、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御、または、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行う。

また、上記コントローラ（120）は、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合には、デフロスト運転の能力を上昇させる制御として、圧縮機（21，22，23）の能力を上昇させる制御、または、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させる制御を行うように構成されている。

−運転動作−
実施形態に係る冷凍装置（10）の基本的な運転動作について説明する。冷凍装置（10）は、冷却ユニット（70）で庫内を冷却する冷却運転と、冷却ユニット（70）の庫内熱交換器（71）に付着した霜を除去するデフロスト運転とを切り換えて行う。

〈冷却運転〉
図２に示す冷却運転時の室外ユニット（20）では、四方切換弁（27）が第１状態に、室外膨張弁（60）が全開状態に、減圧弁（61）及び流量調節弁（62）が所定開度に、第１開閉弁（63）及び第２開閉弁（64）が開放状態に、室外ファン（24a）が運転状態となる。また、冷却運転時の冷却ユニット（70）では、庫内膨張弁（72）の開度が適宜調節され、庫内ファン（71a）が運転状態となる。

冷却運転では、室外熱交換器（24）が凝縮器となり、庫内熱交換器（71）が蒸発器となる第１冷凍サイクル動作が行われる。具体的に、各圧縮機（21,22,23）で圧縮された冷媒は、各油分離器（28a,28b,28c）において潤滑油が分離された後に主吐出管（37）において合流し、四方切換弁（27）を通過して室外熱交換器（24）を流れる。室外熱交換器（24）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（24）で凝縮した冷媒は、第１液管（39）、受液器（25）、第２液管（40）を順に通過し、過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）を流れる。第１流路（26a）を通過して第３液管（41）を流れる冷媒の一部は、インジェクション回路（50）の流入管（51）に分流し、減圧弁（61）で減圧された後、第２流路（26b）を流れる。

過冷却熱交換器（26）では、第１流路（26a）を流れる高圧の液冷媒と、第２流路（26b）を流れる中間圧の冷媒とが熱交換する。この結果、第１流路（26a）を流れる冷媒が冷却され、その冷媒の過冷却度が大きくなる一方、第２流路（26b）を流れる冷媒が蒸発する。第２流路（26b）を通過した冷媒は、インジェクション回路（50）の各導入管（53,54,55）に分流し、各圧縮機（21,22,23）の圧縮室の圧縮途中（中間圧部）に吸入される。

第３液管（41）を流出した冷媒は、液側連絡配管（15）を流れ、利用回路（70a）へ送られる。利用回路（70a）では、冷媒が庫内膨張弁（72）で減圧された後、庫内熱交換器（71）を流れる。庫内熱交換器（71）では、冷媒が庫内の空気から吸熱して蒸発する。この結果、庫内の空気が冷却される。庫内熱交換器（71）で蒸発した冷媒は、ガス側連絡配管（14）を通過し、熱源回路（20a）へ送られる。熱源回路（20a）では、冷媒が四方切換弁（27）を通過し、各吸入管（34,35,36）より各圧縮機（21,22,23）に吸入される。

また、第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）において第１〜第３圧縮機（21,22,23）の吐出冷媒から分離された潤滑油は、油戻し配管（29）を通ってインジェクション回路（50）の冷媒と合流し、第１〜第３圧縮機（21,22,23）へ返送される。

〈デフロスト運転〉
図３に示すデフロスト運転時の室外ユニット（20）では、四方切換弁（27）が第２状態に、減圧弁（61）、流量調節弁（62）、第１開閉弁（63）及び第２開閉弁（64）が閉鎖状態となる。また、室外膨張弁（60）の開度が所定開度に調節され、室外ファン（24a）が運転状態となる。また、デフロスト運転時の冷却ユニット（70）では、庫内膨張弁（72）が概ね全開状態となり、庫内ファン（71a）が運転状態となる。

デフロスト運転では、庫内熱交換器（71）が凝縮器となり、室外熱交換器（24）が蒸発器となる第２冷凍サイクル動作が行われる。具体的に、各圧縮機（21,22,23）で圧縮された冷媒は、各油分離器（28a,28b,28c）において潤滑油が分離された後に主吐出管（37）において合流し、四方切換弁（27）及びガス側連絡配管（14）を通過し、利用回路（70a）へ送られる。利用回路（70a）では、冷媒が庫内熱交換器（71）を流れる。庫内熱交換器（71）では、冷媒の熱が伝熱管を介して、その周囲の霜へ伝わる。これにより、庫内熱交換器（71）の伝熱管に付着した霜が融解し、庫内熱交換器（71）の除霜が行われる。庫内熱交換器（71）で放熱した冷媒は、庫内膨張弁（72）、液側連絡配管（15）を順に通過し、熱源回路（20a）へ送られる。また、ドレンパン（74）に溜まったドレンはドレンパンヒータ（73）により加熱される。

熱源回路（20a）では、冷媒が、第３液管（41）、第１分岐管（42）、受液器（25）、第２液管（40）、過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）を順に通過し、第２液管（40）の室外膨張弁（60）を流れる。室外膨張弁（60）では、冷媒が低圧圧力にまで減圧される。この際、室外膨張弁（60）の開度は、各圧縮機（21,22,23）の吸入冷媒の過熱度が目標値に近づくように調節される。

室外膨張弁（60）で減圧された冷媒は、第２分岐管（43）を通過し、室外熱交換器（24）を流れる。室外熱交換器（24）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（24）で蒸発した冷媒は、四方切換弁（27）を通過し、各吸入管（34,35,36）より各圧縮機（21,22,23）に吸入される。

次に、この冷凍装置（1）のデフロスト運転時の動作について、図４〜図７を用いて具体的に説明する。

デフロスト運転が開始されると、図４のフローチャートのステップST１において庫内膨張弁（72）に開度を指示する信号が送られ、庫内膨張弁（72）が４８０パルスの全開の状態となる。この状態で逆サイクルデフロストを行うことにより、圧縮機（21,22,23）から吐出されたホットガスがすべて庫内熱交換器（72）を流れ、庫内熱交換器（72）に付着した霜が融解して除去される。

ステップST２では、図５のフローチャートに示すデフロスト終了補正制御のサブルーチンが実行される。このデフロスト終了補正制御のサブルーチンを実行すると、次にステップST３で、後述する図６のデフロスト終了条件が成立したかどうかが判別される（なお、この実施形態のフローチャートでは６角形の記号を判別の記号として用いている）。デフロスト終了条件が成立していればリターンする。一方、ステップST３の判別の結果、デフロスト終了条件が成立していないと判断されると、ステップST４でデフロストガードタイマの設定時間が経過したかどうかを判別し、デフロストガードタイマの設定時間が経過していない場合はリターンする。デフロストガードタイマの設定時間が経過している場合は、デフロスト終了条件が成立していないのにデフロスト運転の時間が長くなっているため、ステップST５でデフロスト周期補正判断をするサブルーチンを実行した後、メインの冷却運転の制御にリターンする。

ここで、デフロスト終了条件について図６を用いて説明する。デフロスト終了条件は、図６のＡ，Ｂ，ＣのＡＮＤ条件により成立する。また、Ｂは、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のＯＲ条件により成立し、Ｃは、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６のＯＲ条件により成立する。さらに、Ｂ３はＢ３１，Ｂ３２のＡＮＤ条件、Ｂ４はＢ４１，Ｂ４２のＡＮＤ条件、Ｃ６はＣ６１，Ｃ６２のＡＮＤ条件により成立する。図６（Ａ）は成立条件を示し、図６（Ｂ）は成立条件となる温度や時間の値（図６（Ａ）の「ＡＡ」〜「ＡＫ」の値）を示している）。

まず、Ａの条件は、庫内熱交換器温度センサに異常がなければ成立する。

また、Ｂの条件は、Ｂ１の条件である庫内熱交換器温度センサの検出値が「ＡＡ（３６℃）」以上であること、Ｂ２の条件である庫内熱交換器温度センサの検出値が「ＡＢ（１８℃）」以上で連続「ＡＣ（１０分）」以上経過していること、Ｂ３の条件のうちＢ３１の着霜なしフラグが立っていることと、Ｂ３２の庫内熱交換器温度センサの検出値が「ＡＫ（１０℃）」以上で「ＡＩ（１分）」以上経過していること、そして、Ｂ４の条件のうちＢ４１の庫内熱交換器温度センサの検出値が「ＡＤ（１０℃）」以上で連続「ＡＥ（２０分）」以上経過していることと、Ｂ４２のコンテナの種別が冷凍中大型機であることから、Ｂ３１，Ｂ３２のＯＲ条件、Ｂ４１，Ｂ４２のＯＲ条件と、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のＡＮＤ条件が満たされると成立する。

また、Ｃの条件は、Ｃ１の条件であるコンテナの種別が図６（Ｂ）の表の冷蔵中大型機であること、Ｃ２の条件であるドレンパンヒータ温度センサに異常がないこと、Ｃ３の条件であるドレンパンコイル温度設定が無効であること、Ｃ４の条件であるドレンパンヒータ温度が「ＡＦ（１５℃）」以上であること、Ｃ５の条件であるドレンパンヒータ温度が「ＡＧ（５℃）」以上で連続「ＡＨ（１０分）」以上経過していること、そして、Ｃ６の条件のうちＣ６１の着霜なしフラグが立っていることと、Ｃ６２のドレンパンヒータ温度が「ＡＧ（５℃）」以上で連続「ＡＩ（１分）」以上経過していることから、Ｃ６１，Ｃ６２のＯＲ条件と、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６のＡＮＤ条件が満たされると成立する。

以上のようにしてデフロスト終了条件が判断され、その判断結果に応じて図４のフローチャートが進行するようになっている。

一方、図４のステップST２に示したデフロスト終了補正制御のサブルーチンの具体的な動作は図５に基づいて行われる。このフローでは、図５のステップST１１において、庫内熱交換器温度センサ（114）の検出温度が１℃よりも低く、かつ−１℃よりも高いかどうか（庫内熱交換器（71）の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態であるかどうか）を判別する。

ステップST１１の判別の結果が「Ｙｅｓ」である場合は、ステップST１２で庫内熱交換器温度センサ（114）の積算タイマ（２分）のカウントを開始し、ステップST１４へ進む。また、ステップST１１の判別の結果が「Ｎｏ」である場合は、ステップST１３で庫内熱交換器温度センサの積算タイマ（２分）のカウントを停止し、ステップST１４へ進む。積算タイマ（２分）は、上記温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行うために用いている。

ステップST１４では、庫内熱交換器温度センサ（114）の積算タイマのカウントが２分以下であること、庫内熱交換器温度センサ（114）の検出値が除霜終了補正判断値（５℃）より大きいこと、庫内熱交換器温度センサ（114）に異常がないこと、ドレンパンヒータ温度センサ（116）の検出値が除霜終了補正判断値（５℃）より大きいこと、そしてドレンパンヒータ温度センサ（116）に異常がないこと、のすべての条件を満たしているかどうかを判別する。

ステップST１４の判別結果が「Ｙｅｓ」であると、除霜が正常に終了したと判断して、ステップST１５とステップST１６でそれぞれ着霜なしフラグを１（着霜なし）にするとともに周期補正アップ信号で除霜周期をのばし、リターンする。逆にステップST１４の判別結果が「Ｎｏ」である場合は除霜が正常に終了していない場合であり、その場合は、ステップST１７で、庫内熱交換器温度センサ（114）の積算タイマのカウントが１０分以上であること、庫内熱交換器温度センサ（114）の検出値が除霜終了補正判断値（１℃）よりも低いこと、そして庫内熱交換器温度センサ（114）に異常がないこと、のすべての条件を満たしているかどうかを判別する。その判別結果が「Ｙｅｓ」であると、ステップST１８でデフロスト能力アップフラグを１（能力アップする）に設定してリターンし、判別結果が「Ｎｏ」であると設定を変えずにリターンする。

図４のステップST５に示すデフロスト周期補正判断のサブルーチンは図７に基づいて実行される。具体的には、ステップST２１において、凝縮温度Ｔｃが３４℃より高い状態が連続１０分以上経過しているかどうかを判別する。判別結果が「ＹＥＳ」であると、デフロスト運転を長い時間行っていたことになるので、ステップST２２で次回のデフロスト運転の能力アップ要求を出してリターンする。逆にステップST２１の判別結果が「ＮＯ」であると、ステップST２３で周期補正ダウン信号をセット、ステップST２４で周期補正アップ信号をリセット、ステップST２５で次回デフロスト能力アップ要求フラグによって次回デフロストの目標高圧圧力の値を調節してリターンする。

以上のように、本実施形態では、庫内熱交換器（71）の霜を除去するデフロスト運転時に、庫内熱交換器（71）の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態の継続時間に応じて、上記制御部（120）がデフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行っている。

そして、上述したように、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも短い場合には、上記制御部（120）により、デフロスト運転の終了条件を変更する制御を行ったり、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御を行ったり、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行ったりする制御が行われる。

また、本実施形態では、逆に上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合には、上記制御部（120）により、デフロスト運転の能力を上昇させる制御を行ったり、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させる制御を行ったり、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させたりする制御が行われるようになっている。

−実施形態の効果−
実施形態によれば、上記温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を上記制御部（120）によって行うことができる。したがって、温度安定状態の継続時間が長くなるとデフロスト運転を早く終わらせる制御をおこなうことで、デフロスト運転の終了条件を手動で設定しなくても、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できる。

特に、本実施形態によれば、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合に、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御を行ったり、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行ったりする制御が行われるので、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できる。

また、本実施形態によれば、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させたり、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させたりする制御が行われるので、デフロスト運転が必要以上に長くなるのを防止できる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態では、逆サイクルデフロストを行う場合の制御に本発明を適用した例を説明したが、他の方式のデフロスト運転であっても本発明を適用することは可能である。

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、冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器を有する冷媒回路と、冷却運転とデフロスト運転の動作を制御する制御部とを備えた冷凍装置について有用である。

10 冷凍装置
11 冷媒回路
21 第１圧縮機
22 第２圧縮機
23 第３圧縮機
24a 庫外ファン
71 庫内熱交換器
120 制御部

Claims (7)

1. 冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器（71）を有する冷媒回路（11）と、冷却運転とデフロスト運転の動作を制御する制御部（120）とを備えた冷凍装置であって、
   上記制御部（120）は、庫内熱交換器（71）の霜を除去するデフロスト運転時に、庫内熱交換器（71）の温度が０℃を含む所定の温度範囲で安定する温度安定状態の継続時間に応じて、デフロスト終了条件またはデフロスト能力を変更する制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記制御部（120）は、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも短い場合に、デフロスト運転の終了条件を変更する制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記制御部（120）は、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合に、庫内熱交換器（71）の検出温度のデフロスト終了目標値を低下させる制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項２において、
   上記制御部（120）は、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも短い場合に、デフロスト運転の継続時間目標値を短縮する制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１において、
   上記制御部（120）は、上記温度安定状態の継続時間が予め定められた基準時間よりも長い場合に、デフロスト運転の能力を上昇させる制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項４において、
   上記制御部（120）は、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、圧縮機（21,22,23）の能力を上昇させる制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項４において、
   上記制御部（120）は、上記温度安定状態の継続時間が上記基準時間よりも長い場合に、庫外ファン（24a）の回転数を上昇させる制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
   

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