JP2021050843A

JP2021050843A - 二元冷凍機

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Publication number: JP2021050843A
Application number: JP2019172646A
Authority: JP
Inventors: 智也宮越; Tomoya Miyakoshi; 友和力岡; Tomokazu Rikioka; 慎弥宇井; Shinya UI
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: JP7456107B2

Abstract

【課題】安定して運転を継続することが可能な二元冷凍機を提供する。【解決手段】この二元冷凍機１００は、低温用冷媒を圧縮する圧縮機１１、低温用冷媒を凝縮する凝縮器４１、低温用冷媒を膨張させる膨張弁１３および低温用冷媒を蒸発させる蒸発器１４を含む低温側冷却回路１と、高温用冷媒を圧縮する圧縮機３１、高温用冷媒を凝縮する凝縮器３２、高温用冷媒を膨張させる膨張弁３３および高温用冷媒を蒸発させるとともに凝縮器４１と熱交換可能な蒸発器４２を含む高温側冷却回路３と、圧縮機１１および圧縮機３１の運転を制御する制御部５と、を備える。制御部５は、所定の条件に基づいて圧縮機１１の運転の中断をする際に、圧縮機３１の運転を継続するように構成されている。【選択図】図２

Description

この発明は、二元冷凍機に関し、特に、低温側冷却回路と高温側冷却回路とを備える二元冷凍機に関する。

従来、低温側冷却回路と高温側冷却回路とを備える二元冷凍機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、低温側冷却回路と高温側冷却回路とを備える二元冷凍機が開示されている。この特許文献１の二元冷凍機は、低温側冷却回路の冷媒の圧力または高温側冷却回路の冷媒の圧力が設定値よりも大きくなった場合に、低温側冷却回路および高温側冷却回路の両方の圧縮機を停止するように構成されている。

実開平２−３８０５０号公報

しかしながら、上記特許文献１の二元冷凍機は、低温側冷却回路の冷媒の圧力または高温側冷却回路の冷媒の圧力が設定値よりも大きくなった場合に、低温側冷却回路および高温側冷却回路の両方の圧縮機を停止する。このため、低温側冷却回路および高温側冷却回路の両方の圧縮機の再起動後に、低温側冷却回路を十分に冷却することができないため、低温側冷却回路の冷媒の圧力が再び大きくなりやすい。その結果、低温側冷却回路および高温側冷却回路の両方の圧縮機が再び停止するという不都合がある。このため、二元冷凍機の運転を安定して継続することが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、安定して運転を継続することが可能な二元冷凍機を提供することである。

この発明の一の局面による二元冷凍機は、第１冷媒を圧縮する第１圧縮機と、第１圧縮機から吐出された第１冷媒を凝縮する第１凝縮器と、第１凝縮器により凝縮された第１冷媒を膨張させる第１膨張弁と、第１膨張弁によって膨張された第１冷媒を蒸発させる第１蒸発器とを含む低温側冷却回路と、第２冷媒を圧縮する第２圧縮機と、第２圧縮機から吐出された第２冷媒を凝縮する第２凝縮器と、第２凝縮器により凝縮された第２冷媒を膨張させる第２膨張弁と、第２膨張弁によって膨張された第２冷媒を蒸発させるとともに第１凝縮器と熱交換可能な第２蒸発器とを含む高温側冷却回路と、第１圧縮機および第２圧縮機の運転を制御する制御部と、を備え、制御部は、所定の条件に基づいて第１圧縮機の運転の中断をする際に、第２圧縮機の運転を継続するように構成されている。

この発明の一の局面による二元冷凍機では、上記のように、制御部を、所定の条件に基づいて第１圧縮機の運転の中断をする際に、第２圧縮機の運転を継続するように構成する。これにより、低温側冷却回路の第１圧縮機の運転を中断している場合にも、高温側冷却回路の第２圧縮機の運転を継続して高温側冷却回路を運転させることができるので、低温側冷却回路の第１凝縮器を高温側冷却回路の第２蒸発器により安定して冷却することができる。その結果、低温側冷却回路の第１圧縮機の運転を再開した際に、低温側冷却回路の低温用冷媒を十分に冷却することができるので、二元冷凍機の運転を安定して継続することができる。

上記一の局面による二元冷凍機において、好ましくは、制御部は、第１圧縮機および第２圧縮機を運転して、低温側冷却回路および高温側冷却回路の両方により冷却を行う二元運転と、第２圧縮機を停止して、低温側冷却回路により冷却を行う一元運転とを、負荷および外気温の少なくとも一方に基づいて切り替えるように構成され、二元運転において第１圧縮機の運転を中断する際に、第２圧縮機の運転を継続するように構成されている。このように構成すれば、負荷および外気温の少なくとも一方に基づいて一元運転と二元運転とを切り替えることにより、効率よく二元冷凍機の運転を行うことができる。また、第１圧縮機および第２圧縮機の両方を運転する二元運転において、低温側冷却回路の第１圧縮機の運転を中断する場合にも、高温側冷却回路の第２圧縮機の運転を継続することにより安定して二元運転を行うことができる。

上記一の局面による二次元冷凍機において、好ましくは、制御部は、第１蒸発器の除霜時において第１圧縮機の運転の中断をする場合、または、第１圧縮機により圧縮された第１冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に第１圧縮機の運転を中断する場合に、第２圧縮機の運転を継続するように構成されている。このように構成すれば、低温側冷却回路の第１蒸発器の除霜時に第１圧縮機の運転を中断した場合には、第１蒸発器の除霜後に迅速に第１圧縮機の運転を再開して冷却運転を迅速に再開することができる。また、第１冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に低温側冷却回路の第１圧縮機の運転を中断する場合には、圧力が大きくなった第１冷媒を高温側冷却回路の第２蒸発器により冷却することができるので、第１冷媒の圧力を効率よく下げることができる。これにより、低温側冷却回路の第１圧縮機の運転を迅速に再開させて冷却運転を迅速に再開することができる。

この場合、好ましくは、制御部は、第１圧縮機により圧縮された第１冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に第１圧縮機の運転を中断した場合に、第１冷媒の圧力が第１しきい値よりも小さい第２しきい値以下になってから所定の時間経過後に第１圧縮機の運転を再開するように構成されている。このように構成すれば、第１冷媒の圧力を下げて安定させた状態で、低温側冷却回路の第１圧縮機の運転を再開することができるので、第１圧縮機の運転を再開した際に、二元冷凍機をより安定して運転を継続することができる。

上記第１圧縮機の運転を中断した場合に第１冷媒の圧力が第２しきい値以下になってから所定の時間経過後に第１圧縮機の運転を再開する構成において、好ましくは、制御部は、第１圧縮機により圧縮された第１冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に第１圧縮機の運転を中断した場合に、第１冷媒の圧力が、第１圧縮機を起動前の圧力である第２しきい値以下になってから所定の時間経過後に第１圧縮機の運転を再開するように構成されている。このように構成すれば、第１冷媒の圧力を十分に下げてから低温側冷却回路の第１圧縮機の運転を再開することができる。

上記一の局面による二元冷凍機において、好ましくは、制御部は、第１圧縮機および第２圧縮機の起動時に、第２圧縮機を先に起動させてから、所定の時間経過後に第１圧縮機を起動するように構成されている。このように構成すれば、高温側冷却回路の第２圧縮機の運転を先に行い、低温側冷却回路を冷却した状態で第１圧縮機を起動させることができるので、二元冷凍機を効率よく安定して起動することができる。

本発明によれば、上記のように、安定して運転を継続することが可能な二元冷凍機を提供することができる。

一実施形態による二元冷凍機の冷却回路を示した図である。一実施形態による二元冷凍機の運転の第１例を示した図である。一実施形態による二元冷凍機の運転の第２例を示した図である。一実施形態による二元冷凍機の一元運転および二元運転の条件の一例を示したマッピング図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４を参照して、本実施形態による二元冷凍機１００の構成について説明する。二元冷凍機１００は、ショーケース１１０内の生鮮食品などを冷却（冷凍・冷蔵）するための冷熱機器として構成されている。

具体的には、図１に示すように、二元冷凍機１００は、低温（低元）側冷却回路１と、圧縮機用冷却回路２と、高温（高元）側冷却回路３と、熱交換器４と、を備えている。なお、低温側冷却回路１および高温側冷却回路３には、それぞれ、低温（低元）用冷媒および高温（高元）用冷媒が流れている。たとえば、低温用冷媒は、Ｒ７４４（ＣＯ_２）を含み、高温用冷媒は、Ｒ１２３４ｙｆ（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）を含む。なお、低温用冷媒は、特許請求の範囲の「第１冷媒」の一例であり、高温用冷媒は、特許請求の範囲の「第２冷媒」の一例である。

低温側冷却回路１は、ショーケース１１０内を冷却するための冷却回路を構成している。低温側冷却回路１は、圧縮機１１と、放熱器１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４とを含んでいる。また、低温側冷却回路１は、凝縮器４１を含んでいる。また、低温側冷却回路１には、圧力センサ１５と、温度センサ１６とが設けられている。なお、圧縮機１１は、特許請求の範囲の「第１圧縮機」の一例であり、膨張弁１３は、特許請求の範囲の「第１膨張弁」の一例である。また、蒸発器１４は、特許請求の範囲の「第１蒸発器」の一例であり、凝縮器４１は、特許請求の範囲の「第１凝縮器」の一例である。

圧縮機１１は、低温用冷媒を圧縮するように構成されている。圧縮機１１は、インバータ（図示せず）により制御されている。つまり、圧縮機１１は、インバータ制御（周波数制御）により回転速度が制御される。これにより、圧縮機１１は、圧縮機１１から吐出される低温用冷媒の流量を調整可能に構成されている。放熱器１２は、圧縮機１１から流出した高温高圧の低温用冷媒を熱交換器４に流す前に、予冷するように構成されている。凝縮器３２は、圧縮機１１から吐出された低温用冷媒を凝縮するように構成されている。

膨張弁１３は、凝縮器３２により凝縮された低温用冷媒を膨張させるように構成されている。膨張弁１３は、たとえば、ニードル弁から構成されている。膨張弁１３の開度は、膨張弁１３に取り付けられたステッピングモータ（図示せず）により調整される。蒸発器１４は、膨張弁１３によって膨張された低温用冷媒を蒸発させるように構成されている。また、蒸発器１４には、ファンにより風が送られて、ショーケース１１０の空気を冷却するように構成されている。

圧力センサ１５は、低温側冷却回路１の高圧側の低温用冷媒の圧力を検知するように構成されている。つまり、圧力センサ１５は、圧縮機１１の下流で、かつ、膨張弁１３の上流に配置されている。圧力センサ１５は、圧縮機１１により圧縮された低温用冷媒の圧力を検知するように構成されている。圧力センサ１５は、検知した圧力を制御部５に送信するように構成されている。温度センサ１６は、蒸発器１４により冷却されて吹き出される冷却空気の温度を検知するように構成されている。温度センサ１６は、検知した温度を制御部５に送信するように構成されている。

圧縮機用冷却回路２は、低温側冷却回路１とは別個に設けられている。圧縮機用冷却回路２は、オイルセパレータ２１と、熱交換器２２とを含んでいる。オイルセパレータ２１は、圧縮機１１から吐出された低温用冷媒の気相と液相の部分を分離するように構成されている。熱交換器２２は、圧縮機１１から流出した低温用冷媒としての二酸化炭素を冷却するように構成されている。ここで、熱交換器２２において、低温用冷媒はオイルセパレータ２１において分離された液相の低温用冷媒に廃熱している。これにより、液相の低温用冷媒は、加熱される。そして、加熱された状態の低温用冷媒は、圧縮機１１に再度供給されて圧縮される。

圧縮機１１は、低段圧縮部１１ａと、高段圧縮部１１ｂとを有している。低段圧縮部１１ａおよび高段圧縮部１１ｂは、互いの回転数比が一定となる態様で共通の駆動源により駆動されるものである。低段圧縮部１１ａは、吸入した低温用冷媒を圧縮して低圧から中間圧に圧縮するように構成されている。高段圧縮部１１ｂは、中間圧に圧縮された低温用冷媒を圧縮して中間圧から高圧に圧縮するように構成されている。このように、圧縮機１１は、低段圧縮部１１ａにより中間圧に圧縮した低温用冷媒（二酸化炭素）を熱交換器２２で冷却した後、高段圧縮部１１ｂにより冷却した低温用冷媒（二酸化炭素）を圧縮するように構成されている

高温側冷却回路３は、低温側冷却回路１を流れる低温用冷媒を冷却することにより、ショーケース１１０内を冷却する低温側冷却回路１の冷却性能を向上させるように構成されている。高温側冷却回路３は、圧縮機３１と、凝縮器３２と、膨張弁３３とを含んでいる。また、高温側冷却回路３は、蒸発器４２を含んでいる。また、高温側冷却回路３には、圧力センサ３４が設けられている。なお、圧縮機３１は、特許請求の範囲の「第２圧縮機」の一例であり、凝縮器３２は、特許請求の範囲の「第２凝縮器」の一例である。また、膨張弁３３は、特許請求の範囲の「第２膨張弁」の一例であり、蒸発器４２は、特許請求の範囲の「第２蒸発器」の一例である。

圧縮機３１は、高温用冷媒を圧縮するように構成されている。圧縮機３１は、インバータ（図示せず）により制御されている。つまり、圧縮機３１は、インバータ制御（周波数制御）により回転速度が制御される。これにより、圧縮機３１は、圧縮機３１から吐出される高温用冷媒の流量を調整可能に構成されている。凝縮器３２は、圧縮機３１から吐出された高温用冷媒を凝縮させるように構成されている。

膨張弁３３は、凝縮器３２により凝縮された高温用冷媒を膨張させるように構成されている。膨張弁３３は、たとえば、ニードル弁から構成されている。膨張弁３３の開度は、膨張弁３３に取り付けられたステッピングモータ（図示せず）により調整される。蒸発器４２は、膨張弁３３によって膨張された高温用冷媒を蒸発させるように構成されている。

圧力センサ３４は、高温側冷却回路３の高圧側の高温用冷媒の圧力を検知するように構成されている。つまり、圧力センサ３４は、圧縮機３１の下流で、かつ、膨張弁３３の上流に配置されている。圧力センサ３４は、圧縮機３１により圧縮された高温用冷媒の圧力を検知するように構成されている。圧力センサ３４は、検知した圧力を制御部５に送信するように構成されている。

熱交換器４は、たとえば、プレート式熱交換器により構成されている。熱交換器４は、潜熱型の熱交換器により構成されている。熱交換器４は、高温側冷却回路３と低温側冷却回路１とに跨って設けられている。熱交換器４は、低温側冷却回路１の凝縮器４１と高温側冷却回路３の蒸発器４２との間で熱交換可能に構成されている。具体的には、蒸発器４２において高温用冷媒を蒸発させて、凝縮器４１において低温用冷媒を凝縮させるように構成されている。つまり、熱交換器４では、高温用冷媒が液相から気相に変化する。また、熱交換器４では、低温用冷媒が気相から液相に変化する。これにより、低温用冷媒から熱が放出されて高温用冷媒に熱が吸収される。

高温用冷媒は、低温用冷媒よりも高効率に熱を奪うことが可能な冷媒である。すなわち、高温用冷媒は、Ｒ４１０ＡおよびＲ４０４Ａと同等の成績係数を有している。低温用冷媒は、高温用冷媒よりも熱を奪う効率は低いが、高温用冷媒よりも環境への負荷が小さい冷媒である。高温用冷媒は、Ｒ４１０ＡおよびＲ４０４Ａよりも地球温暖化係数が小さい冷媒である。低温用冷媒は、高温用冷媒よりも地球温暖化係数が小さい冷媒である。なお、地球温暖化係数とは、温室効果の度合いを示す数値である。

制御部５は、圧縮機１１および圧縮機３１の運転を制御するように構成されている。また、制御部５は、膨張弁１３および膨張弁３３の開度を制御するように構成されている。具体的には、制御部５は、圧力センサ１５、温度センサ１６の検知結果に基づいて、圧縮機１１の運転および膨張弁１３の開度を制御する。また、制御部５は、圧力センサ３４の検知結果に基づいて、圧縮機３１の運転を制御する。

ここで、本実施形態では、制御部５は、所定の条件に基づいて圧縮機１１の運転の中断をする際に、圧縮機３１の運転を継続するように構成されている。具体的には、制御部５は、蒸発器１４の除霜時において圧縮機１１の運転の中断をする場合、圧縮機３１の運転を継続するように構成されている。また、制御部５は、圧縮機１１により圧縮された低温用冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に圧縮機１１の運転を中断する場合に、圧縮機３１の運転を継続するように構成されている。

ここで、図２に示すように、制御部５は、圧力センサ１５により検知した低温用冷媒の高圧側の圧力が第１しきい値を越えた場合に、低温側冷却回路１を保護するために、圧縮機１１の運転を停止させるように構成されている。また、制御部５は、圧縮機１１により圧縮された低温用冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に圧縮機１１の運転を中断した場合に、低温用冷媒の圧力が第１しきい値よりも小さい第２しきい値以下になってから所定の時間（規定時間）経過後に圧縮機１１の運転を再開するように構成されている。なお、第２しきい値は、圧縮機１１を起動前の圧力である。また、所定の時間（規定時間）は、数分間程度（たとえば、１分〜５分程度）の時間が設定される。

図２に示す例では、制御部５は、時間ｔ０において、低温側冷却回路１の圧縮機１１の起動指令および高温側冷却回路３の圧縮機３１の起動指令を行う。これにより、圧縮機１１および圧縮機３１の運転が開始される。そして、時間ｔ１において、制御部５は、低温側冷却回路１の低温用冷媒の圧力が第１しきい値を越えたことを検知すると、低温側冷却回路１の圧縮機１１の起動指令をＯＦＦにする。これにより、圧縮機１１の運転が停止される。この場合、制御部５は、高温側冷却回路３の圧縮機３１の運転を継続させる。制御部５は、時間ｔ２において、低温側冷却回路１の低温用冷媒の圧力が第２しきい値以下となったことを検知すると、所定の時間経過後の時間ｔ３において、低温側冷却回路１の圧縮機１１の起動指令をＯＮにする。これにより、圧縮機１１の運転が再開される。

また、図４に示すように、制御部５は、圧縮機１１および圧縮機３１を運転して、低温側冷却回路１および高温側冷却回路３の両方により冷却を行う二元運転と、圧縮機３１を停止して、低温側冷却回路１により冷却を行う一元運転とを、負荷および外気温の少なくとも一方に基づいて切り替えるように構成されている。具体的には、制御部５は、外気温が温度Ｔ１以下で、かつ、負荷がＬ１以下の場合に、低温側冷却回路１のみにより冷却を行う一元運転を行うように制御する。また、制御部５は、外気温が温度Ｔ２以上または負荷がＬ２以上の場合に、低温側冷却回路１および高温側冷却回路３の両方により冷却を行う二元運転を行うように制御する。ただし、Ｔ２＞Ｔ１、Ｌ２＞Ｌ１である。また、負荷がＬ２以下における外気温が温度Ｔ１以上温度Ｔ２以下の領域、および、外気温が温度Ｔ２以下における負荷がＬ１以上Ｌ２以下の領域は、切替領域として設定されている。つまり、制御部５は、二元運転中に、負荷がＬ１以下となった場合、または、外気温が温度Ｔ１以下となった場合に、一元運転に切り替える制御を行う。また、制御部５は、一元運転中に、負荷がＬ２以上となった場合、または、外気温が温度Ｔ２以上となった場合に、二元運転に切り替える制御を行う。

また、制御部５は、二元運転において圧縮機１１の運転を中断する際に、圧縮機３１の運転を継続するように構成されている。つまり、制御部５は、二元運転において、圧縮機１１の運転の状態に関わらず、圧縮機３１の運転を継続するように構成されている。ただし、制御部５は、高温側冷却回路３の高温用冷媒の圧力が規定圧力よりも大きくなった場合には、圧縮機３１の運転を停止するように構成されている。

また、図３に示すように、制御部５は、圧縮機１１および圧縮機３１の起動時に、圧縮機３１を先に起動させてから、所定の時間（規定時間）経過後に圧縮機１１を起動するように構成されている。つまり、制御部５は、高温側冷却回路３の圧縮機３１の起動指令を時間ｔ１０に行い、圧縮機３１の運転を行う。その後、制御部５は、時間ｔ１０から所定の時間（規定時間）経過後の時間ｔ１１に、低温側冷却回路１の圧縮機１１の起動指令を行い、圧縮機１１の運転を行う。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、制御部５を、所定の条件に基づいて圧縮機１１の運転の中断をする際に、圧縮機３１の運転を継続するように構成する。これにより、低温側冷却回路１の圧縮機１１の運転を中断している場合にも、高温側冷却回路３の圧縮機３１の運転を継続して高温側冷却回路３を運転させることができるので、低温側冷却回路１の凝縮器４１を高温側冷却回路３の蒸発器４２により安定して冷却することができる。その結果、低温側冷却回路１の圧縮機１１の運転を再開した際に、低温側冷却回路１の低温用冷媒を十分に冷却することができるので、二元冷凍機１００の運転を安定して継続することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部５を、圧縮機１１および圧縮機３１を運転して、低温側冷却回路１および高温側冷却回路３の両方により冷却を行う二元運転と、圧縮機３１を停止して、低温側冷却回路１により冷却を行う一元運転とを、負荷および外気温の少なくとも一方に基づいて切り替えるように構成し、二元運転において圧縮機１１の運転を中断する際に、圧縮機３１の運転を継続するように構成する。これにより、負荷および外気温の少なくとも一方に基づいて一元運転と二元運転とを切り替えることにより、効率よく二元冷凍機の運転を行うことができる。また、圧縮機１１および圧縮機３１の両方を運転する二元運転において、低温側冷却回路１の圧縮機１１の運転を中断する場合にも、高温側冷却回路３の圧縮機３１の運転を継続することにより安定して二元運転を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部５を、蒸発器１４の除霜時において圧縮機１１の運転の中断をする場合、または、圧縮機１１により圧縮された低温用冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に圧縮機１１の運転を中断する場合に、圧縮機３１の運転を継続するように構成する。これにより、低温側冷却回路１の蒸発器１４の除霜時に圧縮機１１の運転を中断した場合には、蒸発器１４の除霜後に迅速に圧縮機１１の運転を再開して冷却運転を迅速に再開することができる。また、低温用冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に低温側冷却回路１の圧縮機１１の運転を中断する場合には、圧力が大きくなった低温用冷媒を高温側冷却回路３の蒸発器４２により冷却することができるので、低温用冷媒の圧力を効率よく下げることができる。これにより、低温側冷却回路１の圧縮機１１の運転を迅速に再開させて冷却運転を迅速に再開することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部５を、圧縮機１１により圧縮された低温用冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に圧縮機１１の運転を中断した場合に、低温用冷媒の圧力が第１しきい値よりも小さい第２しきい値以下になってから所定の時間経過後に圧縮機１１の運転を再開するように構成する。これにより、低温用冷媒の圧力を下げて安定させた状態で、低温側冷却回路１の圧縮機１１の運転を再開することができるので、圧縮機１１の運転を再開した際に、二元冷凍機１００をより安定して運転を継続することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部５を、圧縮機１１により圧縮された低温用冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に圧縮機１１の運転を中断した場合に、低温用冷媒の圧力が、圧縮機１１を起動前の圧力である第２しきい値以下になってから所定の時間経過後に圧縮機１１の運転を再開するように構成する。これにより、低温用冷媒の圧力を十分に下げてから低温側冷却回路１の圧縮機１１の運転を再開することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部５を、圧縮機１１および圧縮機３１の起動時に、圧縮機３１を先に起動させてから、所定の時間経過後に圧縮機１１を起動するように構成する。これにより、高温側冷却回路３の圧縮機３１の運転を先に行い、低温側冷却回路１を冷却した状態で圧縮機１１を起動させることができるので、二元冷凍機１００を効率よく安定して起動することができる。

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、低温用冷媒（第１冷媒）は、Ｒ７４４（ＣＯ_２）を含み、高温用冷媒（第２冷媒）は、Ｒ１２３４ｙｆ（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）を含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１冷媒および第２冷媒は、それぞれ、成績係数、地球温暖化係数および圧力損失が所望の条件を満たすのであれば、Ｒ７４４（ＣＯ_２）およびＲ１２３４ｙｆ（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）以外の冷媒であってもよい。たとえば、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）や、他のＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）や、他の自然冷媒（アンモニア、プロパンなど）でもよい。また、ＨＦＣの混合物（Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａなど）でもよい。

また、上記実施形態では、本発明の二元冷凍機によりショーケースを冷却する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の二元冷凍機によりショーケース以外のものを冷却してもよい。たとえば、本発明の二元冷凍機により、冷蔵庫、冷凍庫、エアコン、冷水器、冷凍車、自動販売機、倉庫、保管庫、コンテナなどを冷却してもよい。

また、上記実施形態では、負荷および外気温に基づいて一元運転と二元運転とを切り替える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、負荷および外気温の少なくとも一方に基づいて一元運転と二元運転とを切り替えてもよい。また、別の条件に基づいて一元運転と二元運転とを切り替えてもよい。また、一元運転には切り替えずに、二元運転のみを行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、インバータ制御（周波数制御）により圧縮機の回転速度を制御する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、圧縮機は、インバータ制御以外により回転数が制御されてもよい。たとえば、圧縮機は、直流モータを含み電流値の制御により回転数が制御されてもよい。

また、上記実施形態では、低温側冷却回路に１つの蒸発器が設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、低温側冷却回路に複数の蒸発器を並列または直列に設けてもよい。この場合、複数の蒸発器により、複数の冷却対象を冷却するように構成してもよい。

１低温側冷却回路
３高温側冷却回路
５制御部
１１圧縮機（第１圧縮機）
１３膨張弁（第１膨張弁）
１４蒸発器（第１蒸発器）
３１圧縮機（第２圧縮機）
３２凝縮器（第２凝縮器）
３３膨張弁（第２膨張弁）
４１凝縮器（第１凝縮器）
４２蒸発気（第２蒸発器）
１００二元冷凍機

Claims

第１冷媒を圧縮する第１圧縮機と、前記第１圧縮機から吐出された前記第１冷媒を凝縮する第１凝縮器と、前記第１凝縮器により凝縮された前記第１冷媒を膨張させる第１膨張弁と、前記第１膨張弁によって膨張された前記第１冷媒を蒸発させる第１蒸発器とを含む低温側冷却回路と、
第２冷媒を圧縮する第２圧縮機と、前記第２圧縮機から吐出された前記第２冷媒を凝縮する第２凝縮器と、前記第２凝縮器により凝縮された前記第２冷媒を膨張させる第２膨張弁と、前記第２膨張弁によって膨張された前記第２冷媒を蒸発させるとともに前記第１凝縮器と熱交換可能な第２蒸発器とを含む高温側冷却回路と、
前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の運転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、所定の条件に基づいて前記第１圧縮機の運転の中断をする際に、前記第２圧縮機の運転を継続するように構成されている、二元冷凍機。
前記制御部は、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機を運転して、前記低温側冷却回路および前記高温側冷却回路の両方により冷却を行う二元運転と、前記第２圧縮機を停止して、前記低温側冷却回路により冷却を行う一元運転とを、負荷および外気温の少なくとも一方に基づいて切り替えるように構成され、前記二元運転において前記第１圧縮機の運転を中断する際に、前記第２圧縮機の運転を継続するように構成されている、請求項１に記載の二元冷凍機。
前記制御部は、前記第１蒸発器の除霜時において前記第１圧縮機の運転の中断をする場合、または、前記第１圧縮機により圧縮された前記第１冷媒の圧力が第１しきい値よりも大きい際に前記第１圧縮機の運転を中断する場合に、前記第２圧縮機の運転を継続するように構成されている、請求項１または２に記載の二元冷凍機。
前記制御部は、前記第１圧縮機により圧縮された前記第１冷媒の圧力が前記第１しきい値よりも大きい際に前記第１圧縮機の運転を中断した場合に、前記第１冷媒の圧力が前記第１しきい値よりも小さい第２しきい値以下になってから所定の時間経過後に前記第１圧縮機の運転を再開するように構成されている、請求項３に記載の二元冷凍機。
前記制御部は、前記第１圧縮機により圧縮された前記第１冷媒の圧力が前記第１しきい値よりも大きい際に前記第１圧縮機の運転を中断した場合に、前記第１冷媒の圧力が、前記第１圧縮機を起動前の圧力である前記第２しきい値以下になってから所定の時間経過後に前記第１圧縮機の運転を再開するように構成されている、請求項４に記載の二元冷凍機。
前記制御部は、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機の起動時に、前記第２圧縮機を先に起動させてから、所定の時間経過後に前記第１圧縮機を起動するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二元冷凍機。