JP5421526B2

JP5421526B2 - 冷却貯蔵庫

Info

Publication number: JP5421526B2
Application number: JP2007276481A
Authority: JP
Inventors: 義康鈴木
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: CN101836061A; JP2009103379A; WO2009054225A1

Description

本発明は冷却貯蔵庫に関し、特に冷凍装置を構成する圧縮機の運転制御に改良を加えた冷却貯蔵庫に関する。

従来、庫内を予め定められた設定温度付近に冷却制御する一例として、特許文献１に記載されたものが知られている。このものは、冷凍装置が、２系統の独立した冷凍回路を有し、一方の冷凍回路にはインバータ圧縮機が、他方の冷凍回路には一定速圧縮機がそれぞれ備えられた構造となっており、冷却運転時には、検知した庫内温度と設定温度とを比較し、その温度差に応じてインバータ圧縮機を増減速制御することで庫内を設定温度付近に維持するようになっている。また、扉の開閉により庫内温度が大きく上昇し、インバータ圧縮機が最高回転数に達してなお、庫内温度と設定温度との間に所定以上の温度差があった場合には、他方の冷凍回路の一定速圧縮機を併せて駆動することで、庫内を早期に冷却できるようにしており、庫内温度が下がれば一定速圧縮機は停止される。
特開２００５−１６８７４公報

ところで上記のように扉を開閉する場合、それが短時間であると、扉が開かれたときに庫内温度センサ付近の温度が瞬時に大幅上昇し、扉が閉じられると、元の温度よりも若干高い程度の温度まで急激に低下する。
そのため上記従来の制御方法では、瞬間的に大幅上昇した庫内温度を検知することで一定速圧縮機が起動されるが、庫内温度はすぐに低下するために、一定速圧縮機は早期に停止することになる。すなわち、不要とも言える一定速圧縮機の駆動と停止とを繰り返すことになるため、消費電力が無駄に嵩み、また一定速圧縮機が短時間の運転に留められるために、機構部に潤滑油が十分に行き渡らなくて潤滑不良を招く等、信頼性を損ねるおそれがあった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、冷凍能力の不足を補助的な圧縮機の駆動で補うに当たって、同圧縮機の不必要な運転を抑えるところにある。

本発明の冷却貯蔵庫は、複数の独立した冷凍回路を有し、そのうち一つの主冷凍回路の圧縮機が能力可変式の圧縮機で、他の冷凍回路の圧縮機が一定速圧縮機であり、かつ少なくとも前記主冷凍回路と前記他の冷凍回路における蒸発器と凝縮器は共用である冷凍装置と、目標となる温度降下の経時的変化態様を示す冷却特性がデータとして記憶された記憶手段と、庫内温度を検出する温度センサと、この温度センサからの出力に基づき、前記庫内温度が前記記憶手段から読み出された前記冷却特性に倣って降下するように前記主冷凍回路の能力可変式圧縮機の能力を変化させ、かつ前記能力可変式圧縮機が最大能力の発揮状態にあってもなお同能力可変式圧縮機の能力増が要求された場合には、前記他の冷凍回路の一定速圧縮機を併せて駆動するようにし、前記主冷凍回路の能力可変式圧縮機と前記他の冷凍回路の一定速圧縮機が共に運転されている場合において前記能力可変式圧縮機が最低能力の発揮状態であってもなお同能力可変式圧縮機の能力減が要求された場合には、前記他の冷凍回路の一定速圧縮機を停止し、庫内温度が設定温度よりも所定温度低い下限温度に達した場合、前記主冷凍回路の能力可変式圧縮機を停止するようにした運転制御装手段と、が設けられ、かつ、前記運転制御手段には、前記主冷凍回路の能力可変式圧縮機への前記能力増の要求が所定時間継続して初めて前記他の冷凍回路の一定速圧縮機の駆動を許容する駆動規制手段が備えられているところに特徴を有する。

この構成によれば、能力可変式の圧縮機を備えた主冷凍回路の冷凍能力のみでは不足を来して、他の冷凍回路の冷凍能力を併せて利用しようとした場合、主冷凍回路の能力可変式圧縮機が最大能力を発揮している状態で、同能力可変式圧縮機への能力増の要求が所定時間継続して行われて初めて、他の冷凍回路の一定速圧縮機が駆動される。
この制御方式では、扉の短時間の開閉等に伴って生じる瞬間的な庫内温度の変化に対し、不必要に他の冷凍回路の一定速圧縮機を駆動することが無くなる。そのため消費電力量の増加が抑えられ、また他の冷凍回路の一定速圧縮機が短時間のみ運転されることに起因して潤滑油が十分に行き渡らない事態が生じることが回避され、もって同一定速圧縮機の駆動の信頼性が確保される。

また、以下のような構成としてもよい。
（１）前記主冷凍回路の圧縮機が速度制御可能なインバータ圧縮機であるとともに、前記運転制御手段は、所定のサンプリング時間ごとに前記温度センサの信号に基づき庫内温度の降下度を算出する温度変化算出部と、前記サンプリング時間ごとに前記記憶手段に記憶された前記冷却特性に基づきこのサンプリング時間の庫内温度における目標の温度降下度を出力する目標温度降下度出力部と、前記温度変化算出部で算出された実際の温度降下度と、前記目標温度降下度出力部から出力された目標の温度降下度とを比較する比較部と、この比較部の比較結果に基づき、前記実際の温度降下度が前記目標の温度降下度よりも小さい場合には前記インバータ圧縮機に増速指令を出し、前記実際の温度降下度が前記目標の温度降下度よりも大きい場合には前記インバータ圧縮機に減速指令を出す増減速指令部とから構成され、かつ前記駆動規制手段は、前記主冷凍回路のインバータ圧縮機が最高回転数にある状態において前記増速指令が所定回数連続して出された場合に、前記他の冷凍回路の一定速圧縮機の駆動を許容するようになっている。
ここで温度降下度とは、単位時間当たりの温度降下量として定義される。

この構成では、初めは主冷凍回路のインバータ圧縮機のみが運転され、所定のサンプリング時間ごとに、検出された庫内温度に基づいて実際の温度降下度が算出される一方、冷却特性のデータからその庫内温度における目標の温度降下度が出力され、実際の温度降下度が目標の温度降下度よりも小さければインバータ圧縮機が増速制御され、逆の場合はインバータ圧縮機が減速制御されつつ冷却特性に倣って冷却される。ここで、インバータ圧縮機を備えた主冷凍回路の冷凍能力のみでは不足を来して、他の冷凍回路の冷凍能力を併せて利用する場合、主冷凍回路のインバータ圧縮機が最高回転数にある状態で、同インバータ圧縮機への増速指令が所定回数連続して出されて初めて、他の冷凍回路の圧縮機が駆動される。
この制御方式では、扉の短時間の開閉等に伴って生じる瞬間的な庫内温度の変化に対し、不必要に他の冷凍回路の圧縮機を駆動することが無くなる。そのため消費電力量の増加が抑えられ、また他の冷凍回路の圧縮機が短時間のみ運転されることに起因して潤滑油が十分に行き渡らない事態が生じることが回避され、もって同圧縮機の駆動の信頼性が確保される。

（２）前記駆動規制手段は、前記主冷凍回路のインバータ圧縮機が最高回転数にある場合において前記増速指令が出された回数を積算するカウンタと、同カウンタによる積算値が所定値に達したのちさらに増速指令が出された場合に前記他の冷凍回路の圧縮機に対して駆動信号を出す駆動制御部とから構成されている。
この構成では、主冷凍回路のインバータ圧縮機が最高回転数にある場合において増速指令が出されると、その回数がカウンタで積算され、積算値が所定値に達したのちさらに増速指令が出されたところで他の冷凍回路の一定速圧縮機が駆動される。

（３）前記運転制御手段は、前記他の冷凍回路の一定速圧縮機が併せて駆動されたのちも、前記比較部の比較結果に基いて、前記主冷凍回路のインバータ圧縮機に対して増減速指令を出す機能を備えている。
この構成では、他の冷凍回路の一定速圧縮機が駆動されたのちも、主冷凍回路のインバータ圧縮機は運転を継続し、同インバータ圧縮機は、比較部の比較結果に基いて増減速制御される。

本発明によれば、庫内温度制御を行うに当たって他の冷凍回路の圧縮機の不必要な運転を抑えることができ、もって消費電力量の増加を抑制でき、また同圧縮機の駆動の信頼性を確保することができる。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図６に基づいて説明する。本実施形態では、業務用の縦型冷凍庫を例示している。
図１及び図２において、符号１０は、前面の開口された断熱箱体からなる冷凍庫本体であって、内部が冷凍室１１とされているとともに、冷凍室１１の前面開口には、上下一対の観音開き式の断熱扉１２が装着されている。冷凍庫本体１０は、底面の四隅に配された脚１３によって支持され、その上面には、回りにパネルが立てられることで機械室１４が構成されている。

機械室１４の底面となる冷凍庫本体１０の天井壁１０Ａのほぼ中央部には、方形の開口部１５が形成され、この開口部１５の上面を塞ぐようにして、詳しくは後記するユニット化された冷凍装置３０を搭載したユニット台２０が載置されている。開口部１５の前方側（図２の右側）における下面の口縁の位置から奥壁に向かい、ドレンパンを兼ねた冷却ダクト２２が下り勾配で張設されており、ユニット台２０との間に蒸発器室２３が形成されている。冷却ダクト２２の前端側には吸込口２５が形成され、その裏面に庫内ファン２６が装備されているとともに、冷却ダクト２２の後端側には吹出口２７が形成されている。

冷凍装置３０は、２系統の独立した冷凍回路、すなわち第１冷凍回路３１Ａ（本発明の主冷凍回路に相当）と、第２冷凍回路３１Ｂ（本発明の他の冷凍回路に相当）とを備えている。両冷凍回路３１Ａ，３１Ｂは大まかには、圧縮機を互いに異にしている一方、蒸発器と凝縮器とは共用している。
図３に模式的に示されるように、第１冷凍回路３１Ａは、回転数が可変のインバータ圧縮機３２Ａと、共通の凝縮器３３と、ドライヤ３５Ａと、減圧手段であるキャピラリチューブ３６Ａと、共通の蒸発器３７とを、冷媒配管で循環接続して形成されている。なお、第１冷凍回路３１Ａでは、蒸発器３７の出口側の冷媒配管に、アキュムレータ３８が介設されている。
第２冷凍回路３１Ｂは、回転数が一定の一定速圧縮機３２Ｂと、共通の凝縮器３３と、ドライヤ３５Ｂと、減圧手段であるキャピラリチューブ３６Ｂと、共通の蒸発器３７とを、冷媒配管で循環接続して形成されている。

両冷凍回路３１Ａ，３１Ｂの構成部品のうち、インバータ圧縮機３２Ａ、一定速圧縮機３２Ｂ、共通の凝縮器３３、両ドライヤ３５Ａ，３５Ｂ、両キャピラリチューブ３６Ａ，３６Ｂとが、ユニット台２０の上面に設置され、一方、共通の蒸発器３７が、ユニット台２０の下面側に吊り下げられて取り付けられ、ユニット化されてる。なお、共通の凝縮器３３の裏面には、共通の凝縮器ファン３４が設置されている。ユニット台２０が、冷凍庫本体１０の天井壁１０Ａの開口部１５を塞いで載置されると、蒸発器３７が、蒸発器室２３内において庫内ファン２６の奥側の位置に収容されるようになっている。
そして基本的には、冷凍装置３０と庫内ファン２６とが駆動されると、図２の矢線に示すように、冷凍室１１内の空気が吸込口２５から蒸発器室２３内に吸引され、蒸発器３７を通過する間に熱交換により生成された冷気が、吹出口２７から冷凍室１１に吹き出されるといったように循環されることで、冷凍室１１内が冷却されるようになっている。

本実施形態では、冷凍室１１内の温度（庫内温度）を、所定の温度カーブに沿って制御する手段が講じられており、以下それについて説明する。
庫内の冷却態様としては、庫内を設定温度付近に維持するコントロール冷却と、庫内負荷の増加や周囲温度の上昇に起因して庫内温度が上昇した場合に、庫内を急速に設定温度付近まで温度降下させるプルダウン冷却とがある。
制御装置としては、図４に示すように、マイクロコンピュータ等を備えて所定のプログラムを実行する制御部４０が設けられ、ユニット台２０の上面に設けられた電装箱２８内に収納されている。制御部４０の入力側には、庫内温度を検出する庫内温度センサ３９が接続され、同庫内温度センサ３９は、図２に示すように、蒸発器室２３内における庫内ファン２６の下流側に配されている。

制御部４０には、クロック信号発生部４１とともにデータ格納部４２が設けられ、このデータ格納部４２には、図５に示すように、コントロール冷却時及びプルダウン冷却時における目標の温度カーブＸｃ，Ｘｐが、データとして格納されている。
コントロール領域は、予め定められた設定温度Ｔｏよりも所定値（例えば１Ｋ）高い上限温度ＴＨと、設定温度Ｔｏよりも所定値（例えば２Ｋ）低い下限温度ＴＬとの間の温度領域であり、プルダウン領域は、上限温度ＴＨを超えた領域である。

プルダウン領域の目標の温度カーブＸｐは、比較的急勾配の一次関数の直線として示され、同温度カーブＸｐに係る目標となる庫内温度降下度（単位時間当たりの温度降下量：ΔＴ／Δｔ）は、庫内温度によらず一定値Ａｐ（Ｋ／min ）となる。なお、目標となる庫内温度降下度Ａｐは、単に目標値Ａｐということがある。
コントロール領域の目標の温度カーブＸｃは、プルダウン冷却時の目標の温度カーブＸｐと比べて、勾配が緩やかとなった一次関数の直線として示される。同温度カーブＸｃでも、目標となる庫内温度降下度Ａｃ（Ｋ／min ）（単に目標値Ａｃということがある）は一定であり、ただしプルダウン冷却時の目標温度降下度（目標値）Ａｐに比べて小さい値となる。
なお、図６のフローチャートにおいては、プルダウン冷却時の目標温度降下度（目標値）Ａｐと、コントロール冷却時の目標温度降下度（目標値）Ａｃとをまとめて、目標温度降下度Ａと標記しているが、プルダウン領域では、目標温度降下度Ａとして「Ａｐ」が、コントロール領域では、目標温度降下度Ａとして「Ａｃ」がそれぞれ出力される。

両領域の目標の温度カーブＸｐ，Ｘｃは、制御部４０のデータ格納部４２に格納され、冷却運転に係るプログラムの実行時に利用される。
制御部４０の出力側には、インバータ回路４４を介して上記したインバータ圧縮機３２Ａが接続されている。本実施形態のインバータ圧縮機３２Ａは、回転数が例えば５段階に切り替えられる。
基本的な冷却制御を行うために制御部４０には、所定のサンプリング時間ごとに庫内温度センサ３９の信号に基いて庫内温度の降下度を算出する温度変化算出部４５と、同サンプリング時間ごとにデータ格納部４２に記憶された目標の温度カーブＸｐ，Ｘｃのデータに基づきこのサンプリング時間の庫内温度における目標の温度降下度Ａを出力する目標温度降下度出力部４６と、温度変化算出部４５で算出された実際の温度降下度Ｓと目標温度降下度出力部４６から出力された目標の温度降下度Ａとを比較する比較部４７と、この比較部４７の比較結果に基づきインバータ回路４４に増減速指令を出す増減速指令部４８とが設けられている。
この実施形態では、サンプリング時間は、例えば０．５分に設定されている。

そして制御部４０には、次のような特徴的な機能が備えられている。すなわち、上記したインバータ圧縮機３２Ａが最高回転数で運転されている状態において、なお増減速指令部４８から増速指令が出されたら、第２冷凍回路３１Ｂの一定速圧縮機３２Ｂを起動させる。ただし、同一定速圧縮機３２Ｂは、増速指令が所定回数（本実施形態では４回）連続して出されて初めて駆動される。
そのため、制御部４０の出力側に一定速圧縮機３２Ｂが接続されるとともに、制御部４０には、インバータ圧縮機３２Ａの回転数を検知する回転数検知部４９と、増速指令が出された数を計数するカウンタ５０と、このカウンタ５０の積算値が所定値（３回）に達したのちさらに増速指令が出された場合に一定速圧縮機３２Ｂに対して駆動信号を出す駆動制御部とが設けられている。

さらに制御部４０には、以下のような機能が設けられている。
上記の制御により一定速圧縮機３２Ｂが駆動されたのちも、インバータ圧縮機３２Ａは運転が継続され、インバータ圧縮機３２Ａは、比較部４７の比較結果に基いて増減速制御される。
インバータ圧縮機３２Ａと一定速圧縮機３２Ｂとが共に運転されている場合において、インバータ圧縮機３２Ａが最低回転数にある状態で同インバータ圧縮機３２Ａに対して減速指令が出されると、一定速圧縮機３２Ｂを停止させる。
庫内温度ＴＲが、所定の冷却下限温度（本実施形態では設定温度Ｔｏの下限温度ＴＬ）に達したことが検出された場合には、インバータ圧縮機３２Ａを停止させる。

続いて、本実施形態の作動を図５並びに図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、プルダウン領域からコントロール領域に至る基本的な冷却制御を説明する。図６のフローチャートにおいて、所定のサンプリング時間ごとに庫内温度ＴＲが検出されて（ステップＳ１）、ステップＳ２において同庫内温度ＴＲが判断され、プルダウン領域は、設定温度Ｔｏの上限温度ＴＨを超えた温度領域であるから、「ＴＨ＜ＴＲ」の判断がなされ、ステップＳ３において、インバータ圧縮機３２Ａが起動される（運転中の場合は運転が維持される）。それとともにステップＳ４において、検出された庫内温度ＴＲに基づいて実際の庫内温度降下度Ｓが算出され、続くステップＳ５において、上記の庫内温度降下度の算出値Ｓが、データ格納部４２から読み出されたプルダウン冷却用の温度カーブＸｐに係る庫内温度降下度の目標値Ａｐと比較される。

算出値Ｓが目標値Ａｐよりも小さい場合は、ステップＳ６において、インバータ圧縮機３２Ａに対して増速指令が出され、現在の回転数が最高回転数でなければ（ステップＳ７が「Ｎｏ」）、回転数が一段増加され（ステップＳ８）、最高回転数であれば（ステップＳ７が「Ｙｅｓ」）、同回転数が維持される。算出値Ｓが目標値Ａｐと等しい場合は、インバータ圧縮機３２Ａは、現在の回転数が維持される（ステップＳ９）。算出値Ｓが目標値Ａｐよりも大きい場合は、ステップＳ１０において、インバータ圧縮機３２Ａに対して減速指令が出され、インバータ圧縮機３２Ａは、現在の回転数が最低回転数でなければ（ステップＳ１１が「Ｎｏ」）、回転数が一段減少され（ステップＳ１２）、最低回転数であれば（ステップＳ１１が「Ｙｅｓ」）、同回転数が維持される。
以上の制御が所定のサンプリング時間ごとに繰り返し実行されて、図５に示されたプルダウン領域の目標の温度カーブＸｐに沿うようにしてプルダウン冷却される。

プルダウン冷却が進んで、庫内温度ＴＲが上限温度ＴＨ以下に下がる、すなわちコントロール領域に入ると、ステップＳ２において、「ＴＬ≦ＴＲ≦ＴＨ」の判断がなされ、インバータ圧縮機３２Ａの運転を継続した状態のまま（ステップＳ１３）、ステップＳ４で、同様に庫内温度降下度Ｓが算出され、続くステップＳ５において、上記の庫内温度降下度の算出値Ｓが、今度は、データ格納部４２から読み出されたコントロール冷却用の温度カーブＸｃに係る庫内温度降下度の目標値Ａｃと比較される。
同じようにして、算出値Ｓが目標値Ａｃよりも小さい場合は、インバータ圧縮機３２Ａに対して増速指令が出され（ステップＳ６）、現在の回転数が最高回転数でなければ（ステップＳ７が「Ｎｏ」）、回転数が一段増加され（ステップＳ８）、最高回転数であれば（ステップＳ７が「Ｙｅｓ」）、同回転数が維持される。算出値Ｓが目標値Ａｃと等しい場合は、インバータ圧縮機３２Ａは、現在の回転数が維持される（ステップＳ９）。算出値Ｓが目標値Ａｃよりも大きい場合は、インバータ圧縮機３２Ａに対して減速指令が出され（ステップＳ１０）、インバータ圧縮機３２Ａは、現在の回転数が最低回転数でなければ（ステップＳ１１が「Ｎｏ」）、回転数が一段減少され（ステップＳ１２）、最低回転数であれば（ステップＳ１１が「Ｙｅｓ」）、同回転数が維持される。
上記の制御が所定のサンプリング時間ごとに繰り返し実行されて、図５に示されたコントロール領域の目標の温度カーブＸｃに沿うようにしてコントロール冷却される。

コントロール冷却が進んで、庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏの下限温度ＴＬを下回る温度まで降下したら、ステップＳ２において、「ＴＬ＞ＴＲ」の判断がなされ、同判断に基づいて、ステップＳ１４において、インバータ圧縮機３２Ａが停止される。
そののちは、図５に示すように、庫内温度の自然上昇を待ち、庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏの上限温度ＴＨに戻ったところで、コントロール領域の目標の温度カーブＸｃに倣った冷却制御が再開される。

さて、上記のコントロール冷却の間に、周囲温度が上昇したり、庫内負荷が増加した場合には、温度カーブＸｃに沿うように冷却するために、インバータ圧縮機３２Ａが最高回転数に達した状態（ステップＳ７が「Ｙｅｓ」）でなお、インバータ圧縮機３２Ａに増速指令が出されることがある（ステップＳ６）。そのときは、一定速圧縮機３２Ｂが停止しているから（ステップＳ１５が「Ｎｏ」）、カウンタ５０の計数値Ｎが「３」未満である限り（ステップＳ１６が「Ｎｏ」）、ステップＳ１７でカウンタ５０に「１」が加算される。引き続く２回のサンプル時間において、共に増速指令が出されると、カウンタ５０の計数値Ｎが「３」になる（ステップＳ１６が「Ｙｅｓ」）ために、次のサンプリング時間でさらに増速信号が出されると、ステップＳ１８において一定速圧縮機３２Ｂが起動され、ステップＳ１９でカウンタ５０がリセットされたのち、ステップＳ１に戻る。
それ以降は、インバータ圧縮機３２Ａと一定速圧縮機３２Ｂとが共に運転された状態で、既述したと同様に、庫内温度降下度の算出値Ｓと、コントロール冷却用の庫内温度降下度の目標値Ａｃとが比較され、その比較結果に応じてインバータ圧縮機３２Ａの回転数が増減速制御される。

ここで、インバータ圧縮機３２Ａが最高回転数にある状態から、４回連続して増速指令が出されて初めて一定速圧縮機３２Ｂを起動する理由は、以下のようである。端的には、瞬間的な庫内負荷の増加については、いちいち一定速圧縮機３２Ｂを起動しないようにしている。
例えば、断熱扉１２が開けられると、庫内温度センサ３９の配設位置付近の温度が瞬時に大幅上昇するため、次のサンプル時間では、ステップＳ２において「ＴＨ＜ＴＲ」と判断されて、ステップＳ５で庫内温度降下度の算出値Ｓと、プルダウン冷却用の庫内温度降下度の目標値Ａｐとが比較される。このとき当然、算出値Ｓが目標値Ａｐよりも小さい（Ｓ＜Ａｐ）ために、インバータ圧縮機３２Ａに対して増速指令が出され（ステップＳ６）、インバータ圧縮機３２Ａが最高回転数にあって（ステップＳ７が「Ｙｅｓ」）、本実施形態の特徴であるカウンタ５０の数値による規制（ステップＳ１６）がないと、ステップＳ１８において一定速圧縮機３２Ｂが起動されることになる。

その後、断熱扉１２が短時間を経て閉じられると、冷凍室１１内の空気が庫内温度センサ３９付近に循環導入されるが、冷凍室１１内全体はそれ程温度上昇していないため、庫内温度センサ３９で検知される庫内温度ＴＲは、断熱扉１２が開けられる前の温度よりも若干高い程度の温度まで急激に低下する。このとき、一定速圧縮機３２Ｂの運転が継続されると、冷凍能力が過剰となっていわゆる冷え過ぎの状態になるため、一定速圧縮機３２Ｂは停止する必要がある。逆にいうと、断熱扉１２を短時間開閉する等の瞬間的な庫内負荷の増加があった場合には、一定速圧縮機３２Ｂを起動する必要がそもそもなく、また上記のように一定速圧縮機３２Ｂが短時間の運転に留められると、機構部に潤滑油が十分に行き渡らなくて潤滑不良を招く等が懸念される。
そのため本実施形態では、上記したように、インバータ圧縮機３２Ａが最高回転数にある状態から、４回連続して増速指令が出されて初めて一定速圧縮機３２Ｂを起動するようにすることで、いわゆる瞬間的に庫内負荷が増加した場合は、一定速圧縮機３２Ｂを起動すること自体を控えている。

なお、断熱扉１２の開放時間が長くなると、断熱扉１２が閉じられたのちも庫内温度がプルダウン領域に上昇してそこに留まる可能性がある。このときは、プルダウン冷却制御が行われ、インバータ圧縮機３２Ａに増速指令が出されてインバータ圧縮機３２Ａが増速され、最高回転数に至ったのち（ステップＳ７が「Ｙｅｓ」）は、増速指令が４回連続して出されることを待って（ステップＳ１６が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１８で一定速圧縮機３２Ｂが起動される。
それ以降は、インバータ圧縮機３２Ａと一定速圧縮機３２Ｂとが共に運転された状態で、庫内温度降下度の算出値Ｓと、プルダウン冷却用の庫内温度降下度の目標値Ａｐとが比較され、その比較結果に応じてインバータ圧縮機３２Ａの回転数が増減速制御されつつ、プルダウン領域の目標の温度カーブＸｐに沿うようにしてプルダウン冷却される。
その結果、庫内温度ＴＲがコントロール領域まで下がったら、庫内温度降下度の算出値Ｓと、コントロール冷却用の庫内温度降下度の目標値Ａｃとが比較され、その比較結果に応じてインバータ圧縮機３２Ａの回転数が増減速されつつ、コントロール領域の目標の温度カーブＸｃに沿うようにしてコントロール冷却される。

また、インバータ圧縮機３２Ａと一定速圧縮機３２Ｂとが共に運転された状態（ステップＳ２０が「Ｙｅｓ」）で、プルダウン冷却制御またはコントロール冷却制御されている場合、ステップＳ５において、庫内温度降下度の算出値Ｓが、プルダウン冷却用またはコントロール冷却用の庫内温度降下度の目標値Ａｐ，Ａｃよりも大きい（Ｓ＞Ａ）と判断されると、ステップＳ１０においてインバータ圧縮機３２Ａに対して減速指令が出されるが、同インバータ圧縮機３２Ａが最低回転数の状態となって（ステップＳ１１が「Ｙｅｓ」）、なおかつインバータ圧縮機３２Ａに対して減速指令が出されると、ステップＳ２１において、一定速圧縮機３２Ｂが停止される。
それ以降、インバータ圧縮機３２Ａは運転が継続され、庫内温度降下度の算出値Ｓと、プルダウン冷却用またはコントロール冷却用の庫内温度降下度の目標値Ａｐ，Ａｃとが比較され、その比較結果に応じてインバータ圧縮機３２Ａの回転数が増減速制御されつつ、プルダウン領域またはコントロール領域の目標の温度カーブＸｐ、Ｘｃに沿うようにしてプルダウン冷却またはコントロール冷却される。
コントロール冷却が進んで、庫内温度ＴＲが設定温度Ｔｏの下限温度ＴＬを下回る温度まで降下したら、ステップＳ２で「ＴＬ＞ＴＲ」の判断がなされ、その判断に基づいてインバータ圧縮機３２Ａが停止される（ステップＳ１４）ことは、既述したとおりである。

以上説明したように本実施形態によれば、第１冷凍回路３１Ａのインバータ圧縮機３２Ａの運転のみでは冷凍能力が不足する場合に、独立して備えた第２冷凍回路３１Ｂの一定速圧縮機３２Ｂを併せて運転することで冷凍能力を補う機能を備えたものにおいて、インバータ圧縮機３２Ａが最高回転数に達した状態から、同インバータ圧縮機３２Ａに対して４回連続して増速指令が出されて初めて、一定速圧縮機３２Ｂを起動するようにしている。
このような制御方式を採ると、断熱扉１２の短時間の開閉等に伴って生じる瞬間的な庫内温度の変化に対し、不必要に一定速圧縮機３２Ｂを駆動することが無くなる。そのため消費電力量の増加が抑えられる。また一定速圧縮機３２Ｂが短時間のみ運転されることに起因して潤滑油が十分に行き渡らない事態が生じることが回避され、もって同一定速圧縮機３２Ｂの駆動の信頼性が確保される。

＜関連技術＞
図７及び図８は、関連技術を示す。この関連技術では、庫内負荷の変化等により、第１冷凍回路３１Ａのインバータ圧縮機３２Ａの運転のみでは冷凍能力が不足する場合に、独立して備えた第２冷凍回路３１Ｂの一定速圧縮機３２Ｂを併せて運転することで冷凍能力を補うための具体的な制御が、上記実施形態とは異なっている。
以下には、主に上記実施形態とは相違する部分について説明する。なお、本関連技術に係る図７のフローチャートにおいて、上記実施形態の図６のフローチャートと同じ機能を果たすステップについては、同一ステップ番号を付すことで、説明を簡略化または省略する。

この関連技術では、コントロール冷却において庫内を温度カーブＸｃに沿うように冷却するに際し、図７のフローチャートにおいて、一定速圧縮機３２Ｂが停止していて（ステップＳ１５が「Ｎｏ」）、インバータ圧縮機３２Ａを備えた第１冷凍回路３１Ａのみでは冷凍能力が不足する場合、具体的には、インバータ圧縮機３２Ａが最高回転数に達した状態（ステップＳ７が「Ｙｅｓ」）でなお、インバータ圧縮機３２Ａに増速指令が出されると（ステップＳ６）、上記の一定速圧縮機３２Ｂの停止時間が５分以上経過していることを条件に（ステップＳ３０が「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１８で一定速圧縮機３２Ｂが起動され、それとともにステップＳ３１で、インバータ圧縮機３２Ａの回転数が最低回転数に変更される。
なお、一定速圧縮機３２Ｂを起動する前に最低５分間の停止時間を待つのは、高圧圧力側と低圧圧力側とで均圧することを待ち、良好な起動性を担保するためである。
それ以降は、インバータ圧縮機３２Ａと一定速圧縮機３２Ｂとが共に運転された状態で、上記実施形態と同様に、庫内温度降下度の算出値Ｓと、コントロール冷却用の庫内温度降下度の目標値Ａｃとが比較され、その比較結果に応じてインバータ圧縮機３２Ａの回転数が増減速制御される。

また、上記のようにインバータ圧縮機３２Ａと一定速圧縮機３２Ｂとが共に運転された状態（ステップＳ２０が「Ｙｅｓ」）で、コントロール冷却されている際、インバータ圧縮機３２Ａが最低回転数に達した状態（ステップＳ１１が「Ｙｅｓ」）でなお、インバータ圧縮機３２Ａに減速指令が出されると（ステップＳ１０）、ステップＳ２１で一定速圧縮機３２Ｂが停止され、それとともにステップＳ３２で、インバータ圧縮機３２Ａの回転数が最高回転数に変更される。
それ以降は、インバータ圧縮機３２Ａの回転数が増減速制御されつつ、コントロール冷却される。

この関連技術では、インバータ圧縮機３２Ａが最高回転数で運転中に一定速圧縮機３２Ｂを起動する場合、一定速圧縮機３２Ｂの起動と同時にインバータ圧縮機３２Ａを最低回転数に変更し、逆に、インバータ圧縮機３２Ａが最低回転数で運転中に一定速圧縮機３２Ｂを停止する場合、一定速圧縮機３２Ｂの停止と同時にインバータ圧縮機３２Ａを最高回転数に変更するようにしたから、図８に示すように、冷凍能力の変化がほぼ連続したものにでき、庫内負荷に応じた冷凍能力が得やすい利点がある。
また、この関連技術では、上記実施形態と同様に、第１と第２の冷凍回路３１Ａ，３１Ｂにおいて凝縮器３３を共用しており、そこで一定速圧縮機３２Ｂの起動時に一時的に凝縮負荷が増大することに対して、インバータ圧縮機３２Ａを最低回転数とすることで凝縮負荷を減らし、これにより一定速圧縮機３２Ｂ側の第２冷凍回路３１Ｂの高圧圧力の上昇を抑えることができて、信頼性を確保し、また省エネルギ化を図ることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）独立した冷凍回路を３系統以上備え、そのうちの一冷凍回路を主冷凍回路とし、他を補助的な冷凍回路として用いるようにしてもよい。
（２）上記実施形態では、冷凍能力を補うべく一定速圧縮機を起動する場合において、インバータ圧縮機が最高回転数に達した状態から、同インバータ圧縮機に対して４回連続して増速指令が出されて初めて一定速圧縮機を起動することで、不必要な一定速圧縮機の起動を回避するようにしたのであるが、増速指令の回数は４回に限らず、サンプリング時間の間隔等の条件に応じて、他の回数であってもよい。

（３）上記実施形態では、目標とするコントロール冷却特性のデータとして、一次関数の直線を例示したが、温度−時間の二次関数で表したもの、あるいは庫内温度と目標の温度降下度とを対照させた参照テーブルを用いることも可能である。

（４）本発明は、上記実施形態に例示した冷凍庫に限らず、冷凍冷蔵庫、冷蔵庫、恒温高湿庫等の他の冷却貯蔵庫全般に広く適用することができる。

本発明の一実施形態に係る冷凍庫の外観斜視図冷凍装置の設置位置付近の断面図冷凍装置の回路構成図圧縮機の制御機構部のブロック図冷却特性を示すグラフ圧縮機の運転制御のフローチャート関連技術に係る圧縮機の運転制御のフローチャートその冷凍能力を示すグラフ

符号の説明

３０…冷却装置３１Ａ…第１冷凍回路（主冷凍回路）３１Ｂ…第２冷凍回路（他の冷凍回路）３２Ａ…インバータ圧縮機（能力可変式の圧縮機）３２Ｂ…一定速圧縮機３９…庫内温度センサ４０…制御部（運転制御手段）４２…データ格納部（記憶手段）４４…インバータ回路４５…温度変化算出部４６…目標温度降下度出力部４７…比較部４８…増減速指令部５０…カウンタＴＲ…庫内温度ＴＬ…（設定温度のＴｏの）下限温度（冷却下限温度）Ｘｐ，Ｘｃ …目標の温度カーブ（冷却特性）Ａ，Ａｐ，Ａｃ…目標の温度降下度Ｓ…実際の温度降下度

Claims

複数の独立した冷凍回路を有し、そのうち一つの主冷凍回路の圧縮機が速度制御可能なインバータ圧縮機で、他の冷凍回路の圧縮機が一定速圧縮機であり、かつ少なくとも前記主冷凍回路と前記他の冷凍回路における蒸発器と凝縮器は共用である冷凍装置と、
目標となる温度降下の経時的変化態様を示す冷却特性がデータとして記憶された記憶手段と、
庫内温度を検出する温度センサと、
この温度センサからの出力に基づき、前記庫内温度が前記記憶手段から読み出された前記冷却特性に倣って降下するように前記主冷凍回路のインバータ圧縮機の能力を変化させ、かつ前記インバータ圧縮機が最大能力の発揮状態にあってもなお同インバータ圧縮機の能力増が要求された場合には、前記他の冷凍回路の一定速圧縮機を併せて駆動するようにし、前記主冷凍回路のインバータ圧縮機と前記他の冷凍回路の一定速圧縮機が共に運転されている場合において前記インバータ圧縮機が最低能力の発揮状態であってもなお同インバータ圧縮機の能力減が要求された場合には、前記他の冷凍回路の一定速圧縮機を停止し、庫内温度が設定温度よりも所定温度低い下限温度に達した場合、前記主冷凍回路のインバータ圧縮機を停止するようにした運転制御装手段と、が設けられ、
かつ、前記運転制御手段には、前記主冷凍回路のインバータ圧縮機への前記能力増の要求が所定時間継続して初めて前記他の冷凍回路の一定速圧縮機の駆動を許容する駆動規制手段が備えられており、
前記運転制御手段は、所定のサンプリング時間ごとに前記温度センサの信号に基づき庫内温度の降下度を算出する温度変化算出部と、
前記サンプリング時間ごとに前記記憶手段に記憶された前記冷却特性に基づきこのサンプリング時間の庫内温度における目標の温度降下度を出力する目標温度降下度出力部と、
前記温度変化算出部で算出された実際の温度降下度と、前記目標温度降下度出力部から出力された目標の温度降下度とを比較する比較部と、
この比較部の比較結果に基づき、前記実際の温度降下度が前記目標の温度降下度よりも小さい場合には前記インバータ圧縮機に増速指令を出し、前記実際の温度降下度が前記目標の温度降下度よりも大きい場合には前記インバータ圧縮機に減速指令を出す増減速指令部とから構成され、
かつ前記駆動規制手段は、前記主冷凍回路のインバータ圧縮機が最高回転数にある状態において前記増速指令が所定回数連続して出された場合に、前記他の冷凍回路の一定速圧縮機の駆動を許容するようになっていることを特徴とする冷却貯蔵庫。
前記駆動規制手段は、前記主冷凍回路のインバータ圧縮機が最高回転数にある場合において前記増速指令が出された回数を積算するカウンタと、同カウンタによる積算値が所定値に達したのちさらに増速指令が出された場合に前記他の冷凍回路の一定速圧縮機に対して駆動信号を出す駆動制御部とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷却貯蔵庫。
前記運転制御手段は、前記他の冷凍回路の一定速圧縮機が併せて駆動されたのちも、前記比較部の比較結果に基いて、前記主冷凍回路のインバータ圧縮機に対して増減速指令を出す機能を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の冷却貯蔵庫。