JP5991884B2 - 冷凍空調装置 - Google Patents

Description

この発明は、デフロスト運転を可能とした冷凍空調装置に関する。

従来、運転中の除霜を効率よく行い、デフロスト（除霜）時間の短縮を図る冷凍空調装置として、デフロスト運転開始時に圧縮機回転数をインバータにより増速して高圧を上昇させ、ホットガスの温度と流量を高くしてデフロストを促進させる冷凍空調装置（例えば、特許文献１参照）や、空冷凝縮器用送風機の制御目標値である目標凝縮冷媒液温度をデフロスト運転の開始と共に高めに設定することで凝縮温度を高くしてデフロストを促進させる冷凍空調装置（例えば、特許文献２参照）が知られている。

しかしながら、デフロスト運転中は高圧上昇、吐出冷媒ガス温度上昇、圧縮機電流上昇等の圧縮機過負荷状態となりやすく、圧縮機過負荷の程度が甚だしい場合には圧縮機を損傷させるおそれがあった。また、圧縮機過負荷を止めるために保護装置を作動させてデフロスト運転を中断させた場合でも、残霜が氷塊となり蒸発器配管が圧迫されて亀裂が生じ、冷媒漏洩をおこすおそれがあった。

そこで、圧縮機損傷防止のため圧縮機過負荷状態を回避する冷凍空調装置が提案されている。例えば、圧力センサにより凝縮圧力を検知し凝縮圧力が所定値を超えた場合には、冷却水ポンプの回転数をインバータにより増速させ凝縮圧力を低下させることで、圧縮機への過負荷を回避する冷凍装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平２−１７３７０号公報（第５頁、第３図） 特開平５−３０６８５６号公報（第２頁、第２図） 特開平３−１２２４７４号公報（第２、３頁）

しかしながら、従来の冷凍空調装置では、デフロスト運転時には冷却水ポンプの回転数を最小回転数まで低下させているのに対し圧縮機の過負荷回避動作時には冷却水ポンプの回転数を上昇させており、デフロスト運転時と圧縮機の過負荷回避時では冷却水ポンプが正反対の動作を行っているため、圧縮機の過負荷回避動作は、圧縮機の過負荷回避と同時に除霜能力を極端に低下させてしまうおそれがあった。

さらに、デフロスト運転中に凝縮圧力が所定値を上回ると凝縮圧力を低下させて圧縮機過負荷を回避するが、それにより凝縮圧力が所定値を下回ると再び凝縮圧力を上昇させるためまたすぐに凝縮圧力が所定値を超え、その結果、デフロスト運転制御による圧力制御と回避制御による圧力制御の競合に伴うハンチングが発生するおそれがあった。

このため、デフロスト運転中にも関わらず除霜能力が極端に低下するとともに、ハンチングによって除霜能力が不安定な状態が継続するので、デフロストを完了させるまでに多くの時間を要してしまうという課題があった。

本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、除霜能力の極端な低下を抑えるとともにデフロスト運転中の高圧や圧縮機回転数等のハンチングを抑制し、一定以上の除霜能力を維持した状態を安定して継続させることで、デフロスト運転中における圧縮機の過負荷を回避できると共に、デフロストを短時間で完了させることのできる冷凍空調装置を提供することを目的とする。

この発明に係る冷凍空調装置は、圧縮機の負荷の程度を検出する負荷検出手段と、負荷検出手段の検出結果に応じて圧縮機の制御動作および凝縮器冷却手段の制御動作をそれぞれ複数定め、圧縮機および凝縮器冷却手段を制御する制御装置を備えたものである。

本発明は負荷検出手段の検出結果に応じて圧縮機の制御動作および凝縮器冷却手段の制御動作をそれぞれ複数定め、圧縮機および凝縮器冷却手段を制御することにより、負荷制御動作をより多くの階層に細分化させ、圧縮機の負荷に応じたより細かい制御をおこなうことができるので、圧縮機の過負荷を回避しながら一定以上の除霜能力を維持した状態を安定して継続させることができ、デフロストを短時間で完了させることのできる冷凍空調装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の冷媒回路図である。 この発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の制御ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の圧縮機の負荷判定値と圧縮機の負荷制御動作の関係を表す図である。 この発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の圧縮機の負荷判定値と圧縮機の負荷制御動作の関係を表す図である。 この発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の冷媒回路図である。 この発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の制御ブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の圧縮機の負荷判定値と圧縮機の負荷制御動作の関係を表す図である。 この発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の冷媒回路の構成を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の冷媒回路図である。 この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の制御ブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の圧縮機の負荷判定値と圧縮機の負荷制御動作の関係を表す図である。 この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る冷凍空調装置の好適な実施の形態について図を参照して説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されることはない。

実施の形態１．
図１〜５は本発明を実施するための実施の形態１における冷凍空調装置を示す図であり、図１は実施の形態１に係る冷凍空調装置の冷媒回路の構成を示すもの、図２は実施の形態１に係る冷凍空調装置の制御構成を示すもの、図３は実施の形態１に係る冷凍空調装置の圧縮機の負荷判定値と圧縮機の負荷制御動作の関係を示すもの、図４、５は実施の形態１に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。なお、本形態では、本発明を空冷式インバータ二段冷凍空調装置に適用した場合について説明する。

図１〜３に基づいて、実施の形態１に係る冷凍空調装置の構成について説明する。
図１、２に示すように、実施の形態１に係る冷凍空調装置１は、冷凍機２と外部コントローラ３（図１には図示せず）を備え、冷凍機２は、圧縮機４と、油分離器５と、凝縮器６と、中間冷却器７と、主膨張弁８と、ユニットクーラ９と、それぞれを順次環状接続する主流配管１０と、油分離器５の出口からバイパスしユニットクーラ９へ連絡するホットガスバイパス配管１１と、圧縮機４および凝縮器６などの動作を制御する制御部１２（図１には図示せず）とを備えている。

圧縮機４は、圧縮機４を駆動させる圧縮機モータ（図示せず）を備え、主流配管１０から流入される冷媒を高温高圧の状態にまで圧縮し高温高圧な冷媒ガスにするインバータ駆動二段圧縮機であり、圧縮機容量調整手段である圧縮機駆動用インバータ１３（図１には図示せず）および、圧縮機モータの電流値を検出する圧縮機電流検出手段１４が接続されている。また、圧縮機４の出口側の主流配管１０には、圧縮機４から吐出される冷媒ガスの圧力を検出する高圧圧力検出手段１５および圧縮機４から吐出される冷媒ガスの温度を検出する吐出ガス温度検出手段１６が設けられている。

また、圧縮機４のモータ室（図示せず）には、中間冷却器７と主膨張弁８とを接続する主流配管１０からバイパスされモータ冷却用膨張弁１７を有する、モータ冷却用配管１８が接続されている。モータ冷却用配管１８は、自身の配管内を流れる冷媒をモータ冷却用膨張弁１７を介して減圧膨張させ、比較的低温の冷媒二相流にして流し、圧縮機４のモータ巻線（図示せず）を冷却している。

油分離器５は、圧縮機４にて圧縮された冷媒ガスを冷媒ガスと冷凍機油とに分離する装置であり、油分離器５の底部には、油冷却器１９を介して圧縮機４と接続する油戻し配管２０が接続されている。

油冷却器１９は冷凍機油を冷却する装置であり、油戻し配管２０および油冷却用配管２１に接続されている。油冷却用配管２１は、中間冷却器７と主膨張弁８を接続する主流配管１０からバイパスし油冷却用膨張弁２２を介して圧縮機４の中間室（図示せず）に接続された配管であり、油冷却用配管２１内を流れる比較的低温な冷媒二相流と油戻し配管２０内を流れる冷凍機油と熱交換させることで、冷凍機油を冷却させている。

凝縮器６は、凝縮器冷却手段であり凝縮器６本体に外気を送風する凝縮器ファン２３および凝縮器ファン駆動用インバータ２４（図１には図示せず）が設けられ、主流配管１０から凝縮器６本体に流入される高温高圧の冷媒ガスを凝縮器ファン２３から供給される空気と熱交換させ放熱させることで凝縮させ冷媒液にする熱交換器である。

中間冷却器７は、主流配管１０から流入される冷媒液を過冷却状態まで冷却させる装置であり、主流配管１０と中間冷却用配管２５に接続されている。中間冷却用配管２５は、中間冷却器７と主膨張弁８を接続する主流配管１０からバイパスし中間冷却用膨張弁２６を介して圧縮機４の中間室（図示せず）に接続された配管であり、中間冷却用配管２５内を流れる比較的低温な冷媒二相流と主流配管１０を流れる冷媒液と熱交換させることで、冷媒液を冷却している。

ユニットクーラ９は、冷凍庫２７内に備えられ、主流配管１０から流入される主膨張弁８により減圧膨張され比較的低温になった冷媒二相流を被冷却物である庫内空気と熱交換させ、庫内空気を冷媒二相流に吸熱させることで庫内を冷却させる蒸発器（熱交換器）である。このとき、熱交換された冷媒液は蒸発して冷媒ガスとなって主流配管１０を介して圧縮機４に流れ、冷凍サイクル運転が完了する。また、ユニットクーラ９の出口側の主流配管１０には、ユニットクーラ９から吐出される冷媒ガスの温度を検出するユニットクーラ出口ガス温度検出手段２８が設けられている。

ホットガスバイパス配管１１は、油分離器５と空冷凝縮器６とを接続する主流配管１０からバイパスし主膨張弁８とユニットクーラ９とを接続する主流配管１０に接続されたバイパス配管であり、油分離器５から排出される高温高圧な冷媒ガスの熱をユニットクーラ９にて放熱することで、ユニットクーラ９の表面に成長した霜の融解をおこなう。放熱された冷媒ガスは圧縮機４へ吸込まれ、デフロストサイクルが完結する。

また、ホットガスバイパス配管１１は、ホットガスバイパス配管１１内を流れる高温高圧な冷媒ガスの流入を制御するホットガス電磁弁２９を備えており、ホットガス電磁弁２９の開閉によってユニットクーラ９への冷媒ガスの流入が制御される。ホットガス電磁弁２９は、冷却運転時は閉弁され、ホットガス電磁弁２９を流れる冷媒ガスはゼロであり、油分離器５からの冷媒ガスがホットガスバイパス配管１１を経由してユニットクーラ９へ流れることはない。

制御部１２は、冷凍機２の冷却負荷、温度、圧力、外気温度等に応じて圧縮機４の運転状態をフィードバック制御しており、また、圧縮機電流検出手段１４、高圧圧力検出手段１５、吐出ガス温度検出手段１６で測定された検出結果に応じて圧縮機４への過負荷が回避されるよう圧縮機４の回転数及び凝縮器ファン２３の回転数を制御している。

外部コントローラ３は、冷凍機２の制御部１２に接続され、圧縮機４の運転時間の測定をおこなうとともに、ユニットクーラ出口ガス温度検出手段２８により検出された冷媒ガスの温度を検知し、圧縮機４の積算運転時間や冷媒ガスの温度に応じて制御部１２にデフロスト運転の開始／終了の指令を出す装置である。

次に、図１に基づいて、実施の形態１に係る冷凍空調装置の冷却運転時の動作について説明する。

冷凍空調装置１のユニットクーラ９は、冷凍庫２７に備えられ、冷却運転を開始すると、主流配管１０を流れる冷媒が、圧縮機４によって高温高圧の状態まで圧縮され、高温高圧な冷媒ガスとなる。その後、油分離器５に流入し、圧縮機４にて圧縮された冷媒ガスを冷媒ガスと冷凍機油とに分離する。分離された冷媒ガスは凝縮器６に流入し、放熱されることで凝縮され冷媒液となる。

凝縮器６にて冷媒液となった冷媒は、中間冷却器７で冷却された後、主膨張弁８を通って比較的低温な冷媒二相流となり、ユニットクーラ９に流入する。ユニットクーラ９に流入した冷媒二相流は、庫内空気から吸熱し蒸発して冷媒ガスとなる。ここで、低温低圧の冷媒液が庫内空気から吸熱することで庫内空気が冷却され、冷凍庫２７内が冷却される。

その後、ユニットクーラ９にて蒸発し冷媒ガスとなった冷媒は、主流配管１０を通って圧縮機４へ流入し、冷凍サイクル運転を繰返す。

次に、図１〜５に基づいて、実施の形態１に係る冷凍空調装置のデフロスト運転時の動作について説明する。

はじめにデフロスト運転時の、圧縮機４の負荷判定及び圧縮機４の負荷制御動作について説明する。

制御部１２は、圧縮機４および凝縮器ファン２３に対して、あらかじめ、圧縮機４にかかる負荷の程度に応じた、ホットガス生成動作を複数定めている。

圧縮機４の負荷の程度に応じて定められた圧縮機４のホットガス生成動作は、圧縮機回転数増速動作、圧縮機回転数増速禁止動作、圧縮機回転数減速動作の３種類である。圧縮機４の負荷の程度に応じて定められた凝縮器ファン２３のホットガス生成動作は、凝縮器ファン回転数減速動作、凝縮器ファン回転数減速禁止動作、凝縮器ファン回転数増速動作の３種類である。

制御部１２は、圧縮機電流検出手段１４、高圧圧力検出手段１５、吐出ガス温度検出手段１６によって検出された値に基づいて圧縮機４の負荷状態を判断し、判断された負荷状態に合わせて、圧縮機４の負荷の程度に応じてあらかじめ定めた圧縮機４および凝縮器ファン２３のホットガス生成動作を組み合わせて動作させる。制御部１２による圧縮機４の負荷判定方法の詳細について以下に説明する。

制御部１２は、圧縮機電流検出手段１４、高圧圧力検出手段１５、吐出ガス温度検出手段１６によって検出された値に基づいて圧縮機４の負荷状態を判断し、圧縮機の負荷判定をおこなっている。

図３に示すように、圧縮機４の負荷状態は、圧縮機電流検出手段１４、高圧圧力検出手段１５、吐出ガス温度検出手段１６にあらかじめ設定された５つの負荷判定値（第１〜５所定値）によって６つに区分され、負荷検出手段による検出値が第１所定値未満の場合は軽負荷状態、第１所定値以上第２所定値未満の場合は小負荷状態、第２所定値以上第３所定値未満の場合は中負荷状態、第３所定値以上第４所定値未満の場合は大負荷状態、第４所定値以上第５所定値未満の場合は重負荷状態、第５所定値以上の場合は過負荷状態に区分される。

ここで、過負荷状態とは圧縮機４に損傷をあたえるおそれのある許容限界値に近い負荷がかかっている状態であり、小負荷状態、中負荷状態、大負荷状態、重負荷状態とは、過負荷状態になる前の許容範囲内の負荷がかかっている状態である。また、各負荷判定値の大小関係は、第１所定値＜第２所定値＜第３所定値＜第４所定値＜第５所定値となる関係である。

制御部１２は検出した負荷検出結果に基づいて圧縮機４の負荷状態を判断し、判断された負荷状態に合わせて、圧縮機４の負荷の程度に応じてあらかじめ定めた圧縮機４および凝縮器ファン２３のホットガス生成動作を組み合わせて動作させる。

圧縮機４が軽負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の減速動作及び圧縮機回転数の増速動作を組み合わせ、圧縮機４の能力制限をおこなわず最大限の除霜能力がでるよう動作させる。

圧縮機４が小負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の減速禁止動作及び圧縮機回転数の増速動作を組み合わせ、中負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の増速動作及び圧縮機回転数の増速動作を組み合わせ、大負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の増速動作及び圧縮機回転数の増速禁止動作を組み合わせ、圧縮機４の負荷の程度を抑制させる負荷制御動作をおこなって圧縮機４の負荷の程度を抑制させつつデフロストを継続させる。

圧縮機４が重負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の増速動作及び圧縮機回転数の減速動作を組み合わせ、圧縮機４の過負荷を回避させる負荷制御動作を最大限におこなって圧縮機４の過負荷を回避させる。
圧縮機４が過負荷状態の場合は、冷凍機２の運転を保護動作によって非常停止させ凝縮器ファン及び圧縮機の強制停止をおこなわせる。

圧縮機４の負荷状態を判断する５つの負荷判定値（第１〜５所定値）は、圧縮機電流検出手段１４、高圧圧力検出手段１５、吐出ガス温度検出手段１６ごとに定められ、例えば、吐出ガス温度検出手段１６においては、Ｒ４０４Ａ冷媒を用いた場合、第1所定値は７８℃、第２所定値は８２℃、第３所定値は８６℃、第４所定値は９０℃、第５所定値は１００℃である。

また、圧縮機４の負荷状態の判断は、圧縮機電流検出手段１４、高圧圧力検出手段１５、吐出ガス温度検出手段１６で検出された各々の負荷検出結果が該当する負荷状態のうち、圧縮機４への負荷の程度が最も高い負荷状態を現在の負荷状態として判断される。

次に、図４、５のフローチャートに基づいて本実施の形態１に係る冷凍空調装置１のデフロスト運転動作について詳細に説明する。

なお、以下に説明するデフロスト運転動作は、圧縮機４から吐出される冷媒ガスの高圧圧力が第５所定値未満の、異常高圧圧力ではない場合の動作である。圧縮機４から吐出される冷媒ガスの高圧圧力が第５所定値以上の値に達した場合の動作は、圧縮機４から吐出される冷媒ガスの温度や圧縮機モータの電流値が第５所定値以上の値に達した場合とは異なり、高圧遮断装置（図示せず）によって機械的に圧縮機４との接点を切断し圧縮機４の運転を非常停止させることでデフロスト運転が中止される動作であり、制御部１２による制御動作が行われることはない。

冷凍空調装置１の冷却運転開始から圧縮機４の積算運転時間が所定時間を経過すると、外部コントローラ３はデフロスト運転を開始するよう制御部１２に指示を出す。ここでいう所定時間とは、冷却運転の継続によりユニットクーラ９に着霜が発生したと判断される時間であり、あらかじめ設定された時間である。

図４に示すように、制御部１２は外部コントローラ３よりデフロスト運転開始の指示を受けると、圧縮機電流検出手段１４によって検出された電流値（Ｐi）および吐出ガス温度検出手段１６によって検出された温度値（Ｐｔ）と圧縮機４の負荷状態を判断する第５所定値とを比較する（ステップＳ１）。

その結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）のうち少なくともひとつが第５所定値以上の場合は、圧縮機４を過負荷状態と判断し、保護動作をおこなって冷凍空調装置１の運転を非常停止させてデフロスト運転を中止させ（ステップＳ２）、圧縮機４および凝縮器ファンの動作を停止させる（ステップＳ３）。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）の両方が第５所定値未満の場合、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）および高圧圧力検出手段１５によって検出された電圧値（Ｐｐ）と第１所定値との比較をおこなう（ステップＳ４）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第１所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第１所定値未満の場合は軽負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン２３および圧縮機４に凝縮器ファン回転数の減速及び圧縮機回転数の増速をおこなう指示を出す（ステップＳ５）。

これにより、圧縮機が軽負荷状態のときは圧縮機回転数の増速および凝縮器ファン回転数を減速させることで、圧縮機の能力制限をおこなわず高圧圧力を最大限に上昇させ高温多量のホットガスを効率よく生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第１所定値以上の場合は、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第２所定値との比較をおこなう。（ステップＳ６）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第２所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第１所定値以上第２所定値未満の場合は小負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン２３および圧縮機４に凝縮器ファン回転数の減速禁止（現状回転数維持もしくは、回転数の増速の何れかの動作のみ可能）及び圧縮機回転数の増速をおこなう指示を出す（ステップＳ７）。

これにより、圧縮機が小負荷状態のときは圧縮機回転数を増速させ高圧圧力を上昇させてホットガスの温度と吐出量を高くしつつ、凝縮器ファン回転数を制限し高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつも高温多量のホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第２所定値以上の場合は、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第３所定値との比較をおこなう。（ステップＳ８）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第３所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第２所定値以上第３所定値未満の場合は中負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機回転数の増速をおこなう指示を出す（ステップＳ９）。

これにより、圧縮機が中負荷状態のときは、圧縮機回転数を増速させ高圧圧力を上昇させてホットガスの温度と吐出量を高くしつつ、凝縮器ファン回転数を増速させより効率よく高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつも高温多量のホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第３所定値以上の場合は、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第４所定値との比較をおこなう。（ステップＳ１０）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第４所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第３所定値以上第４所定値未満の場合は大負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機回転数の増速禁止（現状回転数維持もしくは、回転数の減速の何れかの動作のみ可能）をおこなう指示を出す（ステップＳ１１）。

これにより、圧縮機が大負荷状態のときは凝縮器ファン回転数を増速させ高圧上昇を抑制しつつ、圧縮機回転数の増速を禁止させさらに高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第４所定値以上第５所定値未満の場合は重負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機回転数の減速をおこなう（ステップＳ１２）。

これにより、圧縮機が重負荷状態のときは凝縮器ファン回転数を増速させ高圧上昇を抑制しつつ圧縮機回転数を減速させ高圧上昇をさらに抑制することで、最も効率よく圧縮機への過負荷を回避させることができる。

その後、図５に示すように、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力になったか否かを判断し（ステップＳ１３）、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力のいずれかになった場合、制御部１２はホットガス電磁弁２９を開弁する指示を出す（ステップＳ１５）。なお、ここでいう所望の温度、所望の圧力とは、ユニットクーラ９表面に成長した霜を効率よく融解させるのに適した温度、圧力のことをさす。

また、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達していない場合には、デフロスト開始から所定時間（Ｔ）経過したか否かを判断し（ステップＳ１４）、所定時間（Ｔ）を経過した場合は、制御部１２はホットガス電磁弁２９を開弁させる指示を出す（ステップＳ１５）。これは、所望の温度もしくは圧力に到達していない場合でも所定時間経過すればホットガス電磁弁を開き、ユニットクーラ９表面に成長した霜を少しでも融解させるためである。

また、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達しておらずデフロスト開始からの経過時間が所定時間（Ｔ）を経過していない場合は、所定時間（Ｔ）が経過するまで圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達したか否かの判断を何度も繰返す。

ホットガス電磁弁２９が開弁されると、高温高圧になった冷媒ガスがホットガスバイパス配管１１を通ってユニットクーラ９へ流入し、ユニットクーラ９表面に成長した霜を効率よく融解させる。

その後、高温高圧になった冷媒ガスのユニットクーラ９への流入は、制御部１２が外部コントローラ３からのデフロスト完了信号を受信するまで続き（ステップＳ１６）、デフロスト完了信号が受信されない場合は、圧縮機４の負荷状態の悪化を避けるため、ステップＳ１へ戻り、引き続き負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）に基づいた圧縮機４の負荷状態を判断し、負荷状態ごとに異なった制御を行う。

そして、制御部１２が外部コントローラ３からの信号を受信した場合、デフロスト運転を終了させ（ステップＳ１７）、ホットガス電磁弁２９を閉弁し（ステップＳ１８）、高温高圧になった冷媒ガスのユニットクーラ９への流入を止め、凝縮器ファン２３及び圧縮機４の回転を停止させる（ステップＳ１９）。

なお、ここでいうデフロスト完了信号とは、ユニットクーラ９から吐出された冷媒ガスの温度が所定時間の間所定温度に達した場合に外部コントローラ３から発信される信号のことをさし、所定温度とは、デフロストの継続によりユニットクーラ９の着霜が解消したと判断される温度で、あらかじめ設定された温度のことをさす。

以上のように、圧縮機の負荷制御動作として、凝縮器ファンと圧縮機による回転数の増減速のみならず、増速禁止、減速禁止といった制限動作を設け、圧縮機への負荷の程度に応じた負荷制御動作を凝縮器ファンおよび圧縮機においてでそれぞれ複数階層設定し、凝縮器ファンと圧縮機とで異なる階層の負荷制御動作を組み合わせることにより、負荷制御動作をより多くの階層に細分化させ、圧縮機の負荷の程度に応じたより細かい制御をおこなうことができるので、除霜能力の極端な低下を抑制するとともに、デフロスト運転制御による回転数制御と回避制御による回転数制御の競合に伴うハンチングを防止することができる。

よって、本実施の形態によれば、回転数制御の競合に伴うハンチングおよび圧縮機の過負荷を回避できると共に、除霜能力を極端に低減させずにデフロストを短時間で完了させることのできる冷凍空調装置及びその制御装置を提供することができる。

実施の形態２
なお、実施の形態１では圧縮機の負荷を判定する負荷判定値を５つ設け６種類の負荷状態に応じた負荷制御動作をおこなう例を挙げたが、これに限らず、記憶装置（メモリ）の容量に合わせて負荷判定値の個数を変動させ負荷状態の種類を変更させても同様の効果が得られる。

図６〜８は実施の形態２を示す図であり、図６は実施の形態２に係る冷凍空調装置の圧縮機の負荷判定値と圧縮機の負荷制御動作の関係を示すもの、図７、８は実施の形態２に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。

この実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、圧縮機の負荷を判定する負荷判定値を５つから４つに減らした点および、それに伴い負荷制御動作を変更した点である。その他の構成については実施の形態１と同一または同等であり、図１，２を用いる。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、本実施の形態２では、負荷検出手段による検出値が第６所定値未満の場合は圧縮機４の軽負荷状態、第６所定値以上第７所定値未満の場合は圧縮機４の小負荷状態、第７所定値以上第８所定値未満の場合は圧縮機４の中負荷状態、第８所定値以上第９所定値未満の場合は圧縮機４の大負荷状態、第９所定値以上の場合は圧縮機４の過負荷状態の５つに区分される。

ここで、過負荷状態とは圧縮機４に損傷をあたえるおそれのある許容限界値に近い負荷がかかっている状態であり、小負荷状態、中負荷状態、大負荷状態とは、過負荷状態になる前の許容内の負荷がかかっている状態である。また、各負荷判定値の大小関係は、第６所定値＜第７所定値＜第８所定値＜第９所定値となる関係である。

制御部１２は、圧縮機４が軽負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の減速及び圧縮機回転数の増速、圧縮機４が小負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の減速禁止及び圧縮機回転数の増速禁止、圧縮機４が中負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機回転数の増速禁止、圧縮機４が大負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機回転数の減速をおこない、圧縮機４が過負荷状態の場合は、制御部１２による保護動作をおこない、冷凍空調装置１の運転を停止させる。

次に、図７、８のフローチャートに基づいて本実施の形態２に係る冷凍空調装置１のデフロスト運転動作について詳細に説明する。

なお、以下に説明するデフロスト運転動作は、圧縮機４から吐出される冷媒ガスの高圧圧力が第９所定値未満の、異常高圧圧力ではない場合の動作である。圧縮機４から吐出される冷媒ガスの高圧圧力が第９所定値以上の値に達した場合の動作は、圧縮機４から吐出される冷媒ガスの温度や圧縮機モータの電流値が第９所定値以上の値に達した場合とは異なり、高圧遮断装置（図示せず）によって機械的に圧縮機４との接点を切断し圧縮機４の運転を非常停止させることでデフロスト運転が中止される動作であり、制御部１２による制御動作が行われることはない。

冷凍空調装置１の冷却運転開始から圧縮機４の積算運転時間が所定時間を経過すると、外部コントローラ３はデフロスト運転を開始するよう制御部１２に指示を出す。ここでいう所定時間とは、冷却運転の継続によりユニットクーラ９に着霜が発生したと判断される、あらかじめ設定された時間である。

図７に示すように、制御部１２は外部コントローラ３よりデフロスト運転開始の指示を受けると、圧縮機電流検出手段１４によって検出された電流値（Ｐi）、および吐出ガス温度検出手段１６によって検出された温度値（Ｐｔ）と圧縮機４の負荷状態を判断する第９所定値とを比較する（ステップＳ２１）。

その結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）のうち少なくともひとつが第９所定値以上の場合は、圧縮機４を過負荷状態と判断し、保護動作をおこなって冷凍空調装置１の運転を非常停止させてデフロスト運転を中止させ（ステップＳ２２）、圧縮機４および凝縮器ファンの動作を停止させる（ステップＳ２３）。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）の両方が第９所定値未満の場合、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）および高圧圧力検出手段１５によって検出された電圧値（Ｐｐ）と第６所定値との比較をおこなう（ステップＳ２４）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第６所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第６所定値未満の場合は軽負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の減速及び圧縮機回転数の増速をおこなう指示を出す（ステップＳ２５）。

これにより、圧縮機が軽負荷状態のときは圧縮機回転数の増速および凝縮器ファン回転数を減速させることで、圧縮機の能力制限をおこなわず高圧圧力を最大限に上昇させ高温多量のホットガスを効率よく生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第６所定値以上の場合は、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第７所定値との比較をおこなう。（ステップＳ２６）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第７所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第６所定値以上第７所定値未満の場合は小負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の減速禁止（現状回転数維持もしくは、回転数の増速の何れかの動作のみ可能）及び圧縮機回転数の増速禁止（現状回転数維持もしくは、回転数の減速の何れかの動作のみ可能）をおこなう指示を出す（ステップＳ２７）。

これにより、圧縮機が小負荷状態のときは圧縮機回転数を増速させ高圧圧力を上昇させてホットガスの温度と吐出量を高くしつつ、凝縮器ファン回転数を制限し高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつも高温多量のホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第７所定値以上の場合は、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第８所定値との比較をおこなう（ステップＳ２８）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第８所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第７所定値以上第８所定値未満の場合は中負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機回転数の増速禁止（現状回転数維持もしくは、回転数の減速の何れかの動作のみ可能）をおこなう指示を出す（ステップＳ２９）。

これにより、圧縮機が中負荷状態のときは、圧縮機回転数を増速させ高圧圧力を上昇させてホットガスの温度と吐出量を高くしつつ、凝縮器ファン回転数を増速させより効率よく高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつも高温多量のホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第８所定値以上第９所定値未満の場合は大負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機回転数の減速をおこなう（ステップＳ３０）。

これにより、圧縮機が大負荷状態のときは凝縮器ファン回転数を増速させ高圧上昇を抑制しつつ、圧縮機回転数を減速させさらに高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

その後、図８に示すように、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力になったか否かを判断し（ステップＳ３１）、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力のいずれかになった場合、制御部１２はホットガス電磁弁２９を開弁する指示を出す（ステップＳ３３）。なお、ここでいう所望の温度、所望の圧力とは、ユニットクーラ９表面に成長した霜を効率よく融解させるのに適した温度、圧力のことをさす。

また、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達していない場合には、デフロスト開始から所定時間（Ｔ）経過したか否かを判断し（ステップＳ３２）、所定時間（Ｔ）を経過した場合は、制御部１２はホットガス電磁弁２９を開弁させる指示を出す（ステップＳ３３）。これは、所望の温度もしくは圧力に到達していない場合でも所定時間経過すればホットガス電磁弁を開き、ユニットクーラ９表面に成長した霜を少しでも融解させるためである。

また、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達しておらずデフロスト開始からの経過時間が所定時間（Ｔ）経過していない場合は、所定時間（Ｔ）が経過するまで圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達したか否かの判断を何度も繰返す。

ホットガス電磁弁２９が開弁されると、高温高圧になった冷媒ガスがホットガスバイパス配管１１を通ってユニットクーラ９へ流入し、ユニットクーラ９表面に成長した霜を効率よく融解させる。

その後、高温高圧になった冷媒ガスのユニットクーラ９への流入は、制御部１２が外部コントローラ３からのデフロスト完了信号を受信するまで続き（ステップＳ３４）、デフロスト完了信号が検知されない場合は、圧縮機４の負荷状態の悪化を避けるため、ステップＳ２１へ戻り、引き続き負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）に基づいた圧縮機４の負荷状態を判断し、負荷状態ごとに異なった制御を行う。

そして、制御部１２が外部コントローラ３からのデフロスト完了信号を受信した場合、デフロスト運転を終了させ（ステップＳ３５）、ホットガス電磁弁２９を閉弁し（ステップＳ３６）、高温高圧になった冷媒ガスのユニットクーラ９への流入を止め、凝縮器ファン２３及び圧縮機４の回転を停止させる（ステップＳ３７）。

なお、ここでいうデフロスト完了信号とは、ユニットクーラ９から吐出された冷媒ガスの温度が所定時間の間所定温度に達した場合に外部コントローラ３から発信される信号のことをさし、所定温度とは、デフロストの継続によりユニットクーラ９の着霜が解消したと判断される温度で、あらかじめ設定された温度のことをさす。

以上のように、本実施の形態によれば、負荷判定値を５つから４つへ減じたことで、所定値の設定が容易となるだけでなく、マイコン基板等に搭載される記憶装置（メモリ）の消費量を抑制できる効果を奏する。

また、実施の形態１と同様に、圧縮機への負荷の程度に応じた凝縮器ファンと圧縮機の負荷制御動作を、回転数の増減速のみならず、回転数の増速禁止、減速禁止といった制限動作を加えて、それぞれ複数階層設定するとともに、それを圧縮機の負荷の程度に応じて、凝縮器ファンと圧縮機とで異なる階層の負荷制御動作を組み合わせることにより、圧縮機の負荷の程度に応じた細かい制御をおこなうことができ、回転数制御の競合に伴うハンチングおよび圧縮機の過負荷を回避できると共に、除霜能力を極端に低減させずにデフロストを短時間で完了させることのできる冷凍空調装置及びその制御装置を提供することができる。

実施の形態３
なお、実施の形態１ではインバータ駆動二段圧縮機を備えた冷凍空調装置に本発明を適用させた例を挙げたが、これに限らず、機械式容量制御手段を内蔵する一定速圧縮機を備えた冷凍空調装置に本発明を適用させても同様の効果が得られる。

図９〜１３は実施の形態３を示す図であり、図９は実施の形態３に係る冷凍空調装置の冷媒回路の構成を示すもの、図１０は実施の形態３に係る冷凍空調装置の制御構成を示すもの、図１１は実施の形態３に係る冷凍空調装置の圧縮機の負荷判定値と圧縮機の負荷制御動作の関係を示すもの、図１２、１３は実施の形態３に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。

この実施の形態３が実施の形態１と異なるのは、圧縮機がインバータ駆動二段圧縮機ではなく、機械式容量制御手段を内蔵する一定速圧縮機である点である。その他の構成については実施の形態１と同一または同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明を省略する。

図１１に示すように、制御部１２は、圧縮機３０が軽負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の減速及び圧縮機容量の増大、圧縮機３０が小負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の減速禁止及び圧縮機容量の増大、圧縮機３０が中負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機容量の増大をおこなう。

また、圧縮機３０が大負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機容量の増大禁止、圧縮機３０が重負荷状態の場合は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機容量の減少をおこない、圧縮機３０が過負荷状態の場合は、制御部１２による保護動作をおこない、冷凍空調装置１の運転を停止させる。

次に、図１２、１３に基づいてのフローチャートに基づいて本実施の形態３に係る冷凍空調装置１のデフロスト運転時の動作について詳細に説明する。

なお、以下に説明するデフロスト運転動作は、圧縮機３０から吐出される冷媒ガスの高圧圧力が第５所定値未満の、異常高圧圧力ではない場合の動作である。圧縮機３０から吐出される冷媒ガスの高圧圧力が第５所定値以上の値に達した場合の動作は、圧縮機３０から吐出される冷媒ガスの温度や圧縮機モータの電流値が第５所定値以上の値に達した場合とは異なり、高圧遮断装置（図示せず）によって機械的に圧縮機３０との接点を切断し圧縮機３０の運転を非常停止させることでデフロスト運転が中止され、制御部１２による制御動作は行われない。

冷凍空調装置１の冷却運転開始から圧縮機３０の積算運転時間が所定時間を経過すると、外部コントローラ３はデフロスト運転を開始するよう制御部１２に指示を出す。ここでいう所定時間とは、冷却運転の継続によりユニットクーラ９に着霜が発生したと判断される、あらかじめ設定された時間である。

図１２に示すように、制御部１２は外部コントローラ３よりデフロスト運転開始の指示を受けると、圧縮機電流検出手段１４によって検出された電流値（Ｐi）、および吐出ガス温度検出手段１６によって検出された温度値（Ｐｔ）と圧縮機３０の負荷状態を判断する第５所定値とを比較する（ステップＳ４１）。

その結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）のうち少なくともひとつが第５所定値以上の場合は、圧縮機３０を過負荷状態と判断し、保護動作をおこなって冷凍空調装置１の運転を非常停止させてデフロスト運転を中止させ（ステップＳ４２）、圧縮機３０および凝縮器ファンの動作を停止させる（ステップＳ４３）。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）の両方が第５所定値未満の場合、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）および高圧圧力検出手段１５によって検出された電圧値（Ｐｐ）と第１所定値との比較をおこなう（ステップＳ４４）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第１所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第１所定値未満の場合は軽負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の減速及び圧縮機容量の増大をおこなう指示を出す（ステップＳ４５）。

これにより、圧縮機が軽負荷状態のときは圧縮機容量の増大および凝縮器ファン回転数を減速させることで、圧縮機の過負荷を回避させることなく高圧圧力を最大限に上昇させ高温多量のホットガスを効率よく生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第１所定値以上の場合は、圧縮機３０の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第２所定値との比較をおこなう。（ステップＳ４６）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第２所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第１所定値以上第２所定値未満の場合は小負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の減速禁止（現状回転数維持もしくは、回転数の増速の何れかの動作のみ可能）及び圧縮機容量の増大をおこなう指示を出す（ステップＳ４７）。

これにより、圧縮機が小負荷状態のときは圧縮機容量を増大させ高圧圧力を上昇させてホットガスの温度と吐出量を高くしつつ、凝縮器ファン回転数を制限し高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつも高温多量のホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第２所定値以上の場合は、圧縮機３０の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第３所定値との比較をおこなう。（ステップＳ４８）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第３所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第２所定値以上第３所定値未満の場合は中負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機容量の増大をおこなう指示を出す（ステップＳ４９）。

これにより、圧縮機が中負荷状態のときは、圧縮機容量を増大させ高圧圧力を上昇させてホットガスの温度と吐出量を高くしつつ、凝縮器ファン回転数を増速させより効率よく高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつも高温多量のホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第３所定値以上の場合は、圧縮機３０の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第４所定値との比較をおこなう（ステップＳ５０）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第４所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第３所定値以上第４所定値未満の場合は大負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機容量の増大禁止（現状容量数維持もしくは、容量の減少の何れかの動作のみ可能）をおこなう指示を出す（ステップＳ５１）。

これにより、圧縮機が大負荷状態のときは凝縮器ファン回転数を増速させ高圧上昇を抑制しつつ、圧縮機容量の増大を禁止させさらに高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第４所定値以上第５所定値未満の場合は重負荷状態と判断し、制御部１２は凝縮器ファン回転数の増速及び圧縮機容量の減少をおこなう（ステップＳ５２）。

これにより、圧縮機が重負荷状態のときは凝縮器ファン回転数を増速させ高圧上昇を抑制しつつ圧縮機容量を減少させ高圧上昇をさらに抑制することで、最も効率よく圧縮機への過負荷を回避させることができる。

その後、図１３に示すように、圧縮機３０から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力になったか否かを判断し（ステップＳ５３）、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力のいずれかになった場合、制御部１２はホットガス電磁弁２９を開弁する指示を出す（ステップＳ５５）。なお、ここでいう所望の温度、所望の圧力とは、ユニットクーラ９表面に成長した霜を効率よく融解させるのに適した温度、圧力のことをさす。

また、圧縮機３０から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達していない場合には、デフロスト開始から所定時間（Ｔ）経過したか否かを判断し（ステップＳ５４）、所定時間（Ｔ）を経過した場合は、制御部１２はホットガス電磁弁２９を開弁させる指示を出す（ステップＳ５５）。これは、所望の温度もしくは圧力に到達していない場合でも所定時間経過すればホットガス電磁弁を開き、ユニットクーラ９表面に成長した霜を少しでも融解させるためである。

また、圧縮機３０から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達しておらずデフロスト開始からの経過時間が所定時間（Ｔ）経過していない場合は、所定時間（Ｔ）が経過するまで圧縮機３０から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達したか否かの判断を何度も繰返す。

ホットガス電磁弁２９が開弁されると、高温高圧になった冷媒ガスがホットガスバイパス配管１１を通ってユニットクーラ９へ流入し、ユニットクーラ９表面に成長した霜を効率よく融解させる。

その後、高温高圧になった冷媒ガスのユニットクーラ９への流入は、制御部１２が外部コントローラ３からのデフロスト完了信号を受信するまで続き（ステップＳ５６）、デフロスト完了信号が検知されない場合は、圧縮機４８の負荷状態の悪化を避けるため、ステップＳ４１へ戻り、引き続き負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）に基づいた圧縮機３０の負荷状態を判断し、負荷状態ごとに異なった制御を行う。

そして、制御部１２が外部コントローラ３からのデフロスト完了信号を受信した場合、デフロスト運転を終了させ（ステップＳ５７）、ホットガス電磁弁２９を閉弁し（ステップＳ５８）、高温高圧になった冷媒ガスのユニットクーラ９への流入を止め、凝縮器ファン２３及び圧縮機３０の回転を停止させる（ステップＳ５９）。

なお、ここでいうデフロスト完了信号は、ユニットクーラ９から吐出された冷媒ガスの温度が所定時間の間、所定温度に達した場合に発信される信号のことをさし、所定温度とは、デフロストの継続によりユニットクーラ９の着霜が解消したと判断される、あらかじめ設定された温度のことをさす。

以上のように、本実施の形態によれば、冷凍空調装置の圧縮機が機械式容量制御手段を内蔵する一定速圧縮機であっても、実施の形態１、２と同様に、圧縮機動作において現在の容量を維持させる増大禁止動作、凝縮器ファンの動作において現状回転数を維持させる減速禁止動作を含む、圧縮機への負荷の程度に応じた負荷制御動作を、それぞれ複数階層設定するとともに、凝縮器ファンと圧縮機とで異なる階層の負荷制御動作を組み合わせることにより、圧縮機の負荷の程度に応じた細かい制御をおこなうことができ、圧縮機容量制御の競合に伴うハンチングおよび圧縮機の過負荷を回避できると共に、除霜能力を極端に低減させずにデフロストを短時間で完了させることのできる冷凍空調装置及びその制御装置を提供することができる。

実施の形態４
なお、実施の形態１では空冷式インバータ冷凍空調装置に本発明を適用させた例を挙げたが、これに限らず、水冷式インバータ冷凍空調装置に本発明を適用させた場合についても同様の効果が得られる。

図１４〜１８は実施の形態４を示す図であり、図１４は実施の形態４に係る冷凍空調装置の冷媒回路の構成を示すもの、図１５は実施の形態４に係る冷凍空調装置の制御構成を示すもの、図１６は実施の形態４に係る冷凍空調装置の圧縮機の負荷判定値と圧縮機の負荷制御動作の関係を示すもの、図１７、１８は実施の形態４に係る冷凍空調装置のデフロスト運転動作を示すフローチャートである。

この実施の形態４が実施の形態１と異なるのは、実施の形態１の冷凍空調装置が空冷式インバータ機であるのに対して、実施の形態４の冷凍空調装置が水冷式インバータ機である点ある。その他の構成については実施の形態１と同一または同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明を省略する。

図１４に示すように、実施の形態４に係る冷凍空調装置１は、冷凍機２と外部コントローラ３（図１４には図示せず）を備え、冷凍機２は、圧縮機４と、油分離器５と、水冷凝縮器３１と、中間冷却器７と、主膨張弁８と、ユニットクーラ９と、それぞれを順次環状接続する主流配管１０と、油分離器５の出口からバイパスしユニットクーラ９へ連絡するホットガスバイパス配管１１と、圧縮機４および水冷凝縮器３１などの動作を制御する制御部１２（図１４には図示せず）を備えている。

油分離器５は、圧縮機４にて圧縮された冷媒ガスを冷媒ガスと冷凍機油とに分離する装置であり、油分離器５の底部には、油冷却器１９を介して圧縮機４と接続する油戻し配管２０が接続されている。

油冷却器１９は、冷凍機油を冷却する装置であり、主流配管１０および油冷却用冷却水配管３２に接続され、油冷却用冷却水配管３２内を流れる冷却水と油戻し配管２０内を流れる冷凍機油と熱交換させることで、冷凍機油を冷却させている。油冷却用冷却水配管３２は、市水や工業用水の管路もしくは、別設備の冷却水配管に接続され、冷却水を流す配管である。油冷却用冷却水配管３２内を流動する冷却水の流量は流量調整弁（図示せず）にて調整されている。

水冷凝縮器３１は凝縮器用冷却水配管３３を備え、水冷凝縮器３１本体に流入される高温高圧の冷媒ガスを、凝縮器用冷却水配管３３を流れる冷却水と熱交換させ放熱されることで凝縮させ冷媒液にする熱交換器である。凝縮器用冷却水配管３３にはインバータによって駆動される冷却水ポンプ３４が接続され、凝縮器用冷却水配管３３内の冷却水を流動させている。

制御部１２は、冷凍機２の冷却負荷、温度、圧力、外気温度等に応じて圧縮機４の運転状態をフィードバック制御しており、また、圧縮機電流検出手段１４、高圧圧力検出手段１５、吐出ガス温度検出手段１６で測定された検出結果に応じて圧縮機４への過負荷が回避されるよう圧縮機４の回転数及び冷却水ポンプ３４の回転数を制御している。

制御部１２は検出した負荷検出結果に基づいて、圧縮機４の負荷の程度を制御する負荷制御動作をおこない、図１６に示すように、圧縮機４が軽負荷状態の場合は冷却水ポンプ回転数の減速及び圧縮機回転数の増速、圧縮機４が小負荷状態の場合は冷却水ポンプ回転数の減速禁止及び圧縮機回転数の増速、圧縮機４が中負荷状態の場合は冷却水ポンプ回転数の増速及び圧縮機回転数の増速をおこなう。

また、圧縮機４が大負荷状態の場合は冷却水ポンプ回転数の増速及び圧縮機回転数の増速禁止、圧縮機４が重負荷状態の場合は冷却水ポンプ回転数の増速及び圧縮機回転数の減速をおこない、圧縮機４が過負荷状態の場合は、制御部１２による保護動作をおこない、冷凍空調装置１の運転を停止させる。

また、外部コントローラ３は、冷凍機２の制御部１２に接続され、圧縮機４の運転時間の測定をおこなうとともに、圧縮機４の積算運転時間や制御部１２で測定された冷凍機２の冷媒温度に応じて制御部１２にデフロスト運転の開始／終了の指令を出す装置である。

次に、図１４に基づいて、実施の形態４に係る冷凍空調装置の冷却運転時の動作について説明する。
冷凍空調装置１は、冷却運転を開始すると、主流配管１０を流れる冷媒が、圧縮機４によって高温高圧の状態まで圧縮され、高温高圧な冷媒ガスとなる。その後、油分離器５に流入し、圧縮機４にて圧縮された冷媒ガスを冷媒ガスと冷凍機油とに分離する。分離された冷媒ガスは水冷凝縮器３１に流入し、放熱されることで凝縮させ冷媒液となる。

水冷凝縮器３１にて冷媒液となった冷媒は、中間冷却器７で冷却された後、主膨張弁８を通って低温低圧な冷媒二相流となり、ユニットクーラ９に流入する。ユニットクーラ９に流入した冷媒二相流は、庫内空気から吸熱し蒸発して冷媒ガスとなる。ここで、低温低圧の冷媒液が庫内空気から吸熱することで庫内空気が冷却され、庫内が冷却される。

その後、ユニットクーラ９にて蒸発し冷媒ガスとなった冷媒は、主流配管１０を通って圧縮機４へ流入し、冷凍サイクル運転を繰返す。

次に、図１７、１８のフローチャートに基づいて本実施の形態４に係る冷凍空調装置１のデフロスト運転動作について詳細に説明する。

なお、以下に説明するデフロスト運転動作は、圧縮機４から吐出される冷媒ガスの高圧圧力が第５所定値未満の、異常高圧圧力ではない場合の動作である。圧縮機４から吐出される冷媒ガスの高圧圧力が第５所定値以上の値に達した場合の動作は、圧縮機４から吐出される冷媒ガスの温度や圧縮機モータの電流値が第５所定値以上の値に達した場合とは異なり、高圧遮断装置（図示せず）によって機械的に圧縮機４との接点を切断し圧縮機４の運転を非常停止させることでデフロスト運転が中止され、制御部１２による制御動作は行われない。

冷凍空調装置１の冷却運転開始から圧縮機４の積算運転時間が所定時間を経過すると、外部コントローラ３はデフロスト運転を開始するよう制御部１２に指示を出す。ここでいう所定時間とは、冷却運転の継続によりユニットクーラ９に着霜が発生したと予想される時間であり、あらかじめ設定された時間である。

図１７に示すように、制御部１２は外部コントローラ３よりデフロスト運転開始の指示を受けると、圧縮機電流検出手段１４によって検出された電流値（Ｐi）、および吐出ガス温度検出手段１６によって検出された温度値（Ｐｔ）と圧縮機４の負荷状態を判断する第５所定値とを比較する（ステップＳ６１）。

その結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）のうち少なくともひとつが第５所定値以上の場合は、圧縮機４を過負荷状態と判断し、保護動作をおこなって冷凍空調装置１の運転を非常停止させてデフロスト運転を中止させ（ステップＳ６２）、圧縮機４および冷却水ポンプ３４の動作を停止させる（ステップＳ６３）。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）の両方が第５所定値未満の場合、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ）および高圧圧力検出手段１５によって検出された電圧値（Ｐｐ）と第１所定値との比較をおこなう（ステップＳ６４）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第１所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第１所定値未満の場合は軽負荷状態と判断し、外部コントローラ３は制御部１２へ冷却水ポンプ回転数の減速及び圧縮機回転数の増速をおこなう指示を出す（ステップＳ６５）。

これにより、圧縮機が軽負荷状態のときは圧縮機回転数の増速および冷却水ポンプ回転数を減速させることで、圧縮機の能力制限をおこなわず高圧圧力を最大限に上昇させ高温多量のホットガスを効率よく生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第１所定値以上の場合は、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第２所定値との比較をおこなう。（ステップＳ６６）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第２所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第１所定値以上第２所定値未満の場合は小負荷状態と判断し、制御部１２は冷却水ポンプ回転数の減速禁止（現状回転数維持もしくは、回転数の増速の何れかの動作のみ可能）及び圧縮機回転数の増速をおこなう指示を出す（ステップＳ６７）。

これにより、圧縮機が小負荷状態のときは圧縮機回転数を増速させ高圧圧力を上昇させてホットガスの温度と吐出量を高くしつつ、冷却水ポンプ回転数を制限し高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつも高温多量のホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第２所定値以上の場合は、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第３所定値との比較をおこなう。（ステップＳ６８）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第３所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第２所定値以上第３所定値未満の場合は中負荷状態と判断し、制御部１２は冷却水ポンプ回転数の増速及び圧縮機回転数の増速をおこなう指示を出す（ステップＳ６９）。

これにより、圧縮機が中負荷状態のときは、圧縮機回転数を増速させ高圧圧力を上昇させてホットガスの温度と吐出量を高くしつつ、冷却水ポンプ回転数を増速させより効率よく高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつも高温多量のホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第３所定値以上の場合は、圧縮機４の負荷状態を正確に判定するため続けて負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第４所定値との比較をおこなう（ステップＳ７０）。

負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）と第４所定値とを比較した結果、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のすべてが第３所定値以上第４所定値未満の場合は大負荷状態と判断し、制御部１２は冷却水ポンプ回転数の増速及び圧縮機回転数の増速禁止（現状回転数維持もしくは、回転数の減速の何れかの動作のみ可能）をおこなう指示を出す（ステップＳ７１）。

これにより、圧縮機が大負荷状態のときは冷却水ポンプ回転数を増速させ高圧上昇を抑制しつつ、圧縮機回転数の増速を禁止させさらに高圧上昇を抑制することで、過負荷を回避しつつホットガスを生成できデフロストを短時間で完了させることが出来る。

また、負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）のうち少なくともひとつが第４所定値以上第５所定値未満の場合は重負荷状態と判断し、制御部１２は冷却水ポンプ回転数の増速及び圧縮機回転数の減速をおこなう（ステップＳ７２）。

これにより、圧縮機が重負荷状態のときは冷却水ポンプ回転数を増速させ高圧上昇を抑制しつつ圧縮機回転数を減速させ高圧上昇をさらに抑制することで、最も効率よく圧縮機への過負荷を回避させることができる。

その後、図１８に示すように、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力になったか否かを判断し（ステップＳ７３）、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力のいずれかになった場合、制御部１２はホットガス電磁弁２９を開弁する指示を出す（ステップＳ７５）。なお、ここでいう所望の温度、所望の圧力とは、ユニットクーラ９表面に成長した霜を効率よく融解させるのに適した温度、圧力のことをさす。

また、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達していない場合には、デフロスト開始から所定時間（Ｔ）経過したか否かを判断し（ステップＳ７４）、所定時間（Ｔ）を経過した場合は、制御部１２はホットガス電磁弁２９を開弁させる指示を出す（ステップＳ７５）。これは、所望の温度もしくは圧力に到達していない場合でも所定時間経過すればホットガス電磁弁を開き、ユニットクーラ９表面に成長した霜を少しでも融解させるためである。

また、圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達しておらずデフロスト開始からの経過時間が所定時間（Ｔ）経過していない場合は、所定時間（Ｔ）が経過するまで圧縮機４から吐出される冷媒ガスが所望の温度もしくは所望の圧力に到達したか否かの判断を何度も繰返す。

ホットガス電磁弁２９が開弁されると、高温高圧になった冷媒ガスがホットガスバイパス配管１１を通ってユニットクーラ９へ流入し、ユニットクーラ９表面に成長した霜を効率よく融解させる。

その後、高温高圧になった冷媒ガスのユニットクーラ９への流入は、制御部１２が外部コントローラ３からのデフロスト完了信号を受信するまで続き（ステップＳ７６）、デフロスト完了信号が検知されない場合は、圧縮機４の負荷状態の悪化を避けるため、ステップＳ６１へ戻り、引き続き負荷検出手段による検出値（Ｐi、Ｐｔ、Ｐｐ）に基づいた圧縮機４の負荷状態を判断し、負荷状態ごとに異なった制御を行う。

そして、制御部１２が外部コントローラ３からのデフロスト完了信号を受信した場合、デフロスト運転を終了させ（ステップＳ７７）、ホットガス電磁弁２９を閉弁し（ステップＳ７８）、高温高圧になった冷媒ガスのユニットクーラ９への流入を止め、冷却水ポンプ３４及び圧縮機４の回転を停止させる（ステップＳ７９）。

なお、ここでいうデフロスト完了信号とは、ユニットクーラ９から吐出された冷媒ガスの温度が所定時間の間所定温度に達した場合に外部コントローラ３から発信される信号のことをさし、所定温度とは、デフロストの継続によりユニットクーラ９の着霜が解消したと判断される温度で、あらかじめ設定された温度のことをさす。

以上のように、本実施の形態によれば、水冷式インバータ冷凍空調装置であっても、
実施の形態１〜３と同様に、圧縮機動作において現状回転数を維持させる増大禁止動作、凝縮器用冷却水ポンプの動作において現状回転数を維持させる減速禁止動作を含む、圧縮機への負荷の程度に応じた負荷制御動作を、それぞれ複数階層設定するとともに、凝縮器用冷却水ポンプと圧縮機とで異なる階層の負荷制御動作を組み合わせることにより、圧縮機の負荷の程度に応じた細かい制御をおこなうことができ、回転数制御の競合に伴うハンチングおよび圧縮機の過負荷を回避できると共に、除霜能力を極端に低減させずにデフロストを短時間で完了させることのできる冷凍空調装置及びその制御装置を提供することができる。

なお、本実施の形態の高圧圧力検出手段１５において設定された第１〜５負荷判定値の値は、実施の形態１の高圧圧力検出手段１５において設定された第１〜５負荷判定値の値よりも若干小さな値である。

また、本実施の形態では、凝縮能力調整手段として冷却水ポンプのインバータ制御を挙げたが、流量調整弁による高圧制御としてもよい。その場合は、凝縮器用冷却水配管に流量調整弁をもうけ、流量調整弁の開度を制御することで凝縮器を流れる冷却水流量を調整し、高圧を制御する構成にすることで本実施の形態と同様の効果が得られる。

また、本実施の形態１〜４では圧縮機の負荷判定手段として、圧縮機電流検出手段、高圧圧力検出手段、吐出ガス温度検出手段を例として挙げたが、これに限らず、圧縮機モータの巻線温度を使用してもよく、また、実施の形態１〜４では庫内を冷却させる装置としてユニットクーラを例に挙げたが、クーラ種はこれに限らず、他の形式の蒸発器（例えば、フィンコイルユニット）でもよい。

さらに、本実施の形態１〜４において、凝縮器の能力を調整する手段として凝縮器を冷却させる冷却ファンや冷却水ポンプを用いたが、凝縮圧力調整弁を併用してもよい。すなわち、冬期や寒冷地のように外気温度が低く高圧圧力が上昇しにくい状況において、高圧を所定値未満に低下させないために、凝縮器内へ冷媒液を滞留させて伝熱面積を減じることで効果的に高圧を回復させることができる。

また、実施の形態１〜４において、デフロスト運転を開始する条件として、冷却運転開始からの圧縮機４の積算運転時間により判定する方法を挙げたが、これに限らず、あらかじめ設定された所定の時刻により判定する方法、もしくは庫内温度検出手段３５及びユニットクーラ入口温度検出手段（図示せず）を用いて庫内温度とユニットクーラ入口温度の所定温度差の継続時間により判定する方法や、着霜状態を検知するセンサをユニットクーラに設け該センサで直接着霜を検知することにより判定する方法を用いてもよい。

また、実施の形態１〜４において、デフロスト運転を終了させる条件として、冷媒温度によって発信されるデフロスト信号によって判定する方法を挙げたが、これに限らず、ホットガス除霜時間（ホットガス電磁弁の開弁継続時間）があらかじめ設定された所定の時間に到達したことによって判定する方法としてもよい。尚、ホットガス除霜時間は客先にて変更可能な設定値である。

また、実施の形態１〜４では冷凍空調装置への適用を例として挙げたが、これに限らず、冷房時と暖房時とで凝縮器と蒸発器の役割が切替るヒートポンプ式冷凍空調装置に適用してもよいし、凝縮器へ散水し高効率運転を行うタイプの冷凍空調装置に適用してもよく、庫内温度を調整し冷蔵状態で使用しても同様の効果を得ることができる。

但し、ヒートポンプ式冷凍空調装置においては、暖房時は室外機に対するデフロストを行うことになるため、本形態の説明で述べた「蒸発器」は室外機のことを意味し、「凝縮器」は室内機を意味する点が異なる。また、散水タイプの冷凍空調装置に本発明を適用する場合は、ホットガスデフロスト中の高圧低下を防止するために、凝縮器への散水を停止しておく必要がある。

また、実施の形態１〜２、４では、インバータ駆動二段圧縮機を搭載する冷凍空調装置の例を挙げたが、これに限らず、インバータ駆動単段圧縮機を搭載する場合に対しても同様に適用でき、圧縮機の圧縮形式（スクリュー、スクロール等）に適用しても同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態１〜４において説明した動作は、デフロスト運転中に圧縮機の過負荷を回避するための動作だが、デフロスト運転中に限らず、通常の冷却運転時の圧縮機の過負荷を回避するための動作として同様に、負荷検出手段の検出結果に応じて圧縮機の制御動作および凝縮器冷却手段の制御動作をそれぞれ複数定め、負荷制御動作を複数の階層に細分化させ、圧縮機の負荷に応じて、圧縮機および凝縮器冷却手段を動作させることで、通常の冷却運転時でも圧縮機の過負荷を回避しながら、一定以上の冷却能力を維持した状態を安定して継続させることができる。

１ 冷凍空調装置、２ 冷凍機、３ 外部コントローラ、４ インバータ駆動二段圧縮機、５ 油分離器、６ 空冷凝縮器、７ 中間冷却器、８ 主膨張弁、９ ユニットクーラ（蒸発器）、１０ 主流配管、１１ ホットガスバイパス配管、１２ 制御部、１３ 圧縮機駆動用インバータ、１４ 圧縮機電流検出手段、１５ 高圧圧力検出手段、１６ 吐出ガス温度検出手段、１７ モータ冷却用膨張弁、１８ モータ冷却用配管、１９ 油冷却器、２０ 油戻し配管、２１ 油冷却用配管、２２ 油冷却用膨張弁、２３ 凝縮器ファン、２４ 凝縮器ファン駆動用インバータ、２５ 中間冷却用配管、２６ 中間冷却用膨張弁、２７ 冷凍庫、２８ ユニットクーラ出口ガス温度検出手段、２９ ホットガス電磁弁、３０ 一定速圧縮機、３１ 水冷凝縮器、３２ 油冷却用冷却水配管、３３ 凝縮器用冷却水配管、３４ 凝縮器用冷却水ポンプ、３５ 庫内温度検出手段。

Claims (10)

1. 冷媒を圧縮し高温高圧な冷媒ガスにする圧縮機と、
   前記圧縮機にて圧縮された冷媒ガスを凝縮させ冷媒液にする凝縮器と、
   前記凝縮器を冷却する凝縮器ファンもしくは凝縮器用冷却水ポンプによる冷却手段と、
   前記凝縮器にて凝縮された冷媒液を減圧する主膨張弁と、
   前記主膨張弁にて減圧された冷媒液を熱交換し冷媒ガスにする蒸発器と、
   前記圧縮機、前記凝縮器、前記蒸発器を順次環状接続し冷媒を流す主流配管と、
   前記圧縮機の負荷の程度を検出する負荷検出手段と、
   前記圧縮機と前記凝縮器との間と、前記主膨張弁と前記蒸発器との間とをバイパスし、前記圧縮機からの高温高圧の冷媒ガスを前記蒸発器に流して前記蒸発器に付着した霜のデフロストを可能にするホットガスバイパス配管と、
   前記ホットガスバイパス配管に設けられ、前記蒸発器への高温高圧の冷媒ガスの流入を制御するホットガス電磁弁と、
   前記圧縮機によって前記圧縮機にかかる負荷の程度を変動させる第一の負荷変動動作を、前記圧縮機にかかる負荷の程度に応じて複数定めるとともに、前記冷却手段によって前記圧縮機にかかる負荷の程度を変動させる第二の負荷変動動作を、前記圧縮機にかかる負荷の程度に応じて複数定め、前記第一の負荷変動動作および前記第二の負荷変動動作を前記負荷検出手段の検出結果に応じて動作させるとともに、前記圧縮機から吐出される冷媒ガスが目標の圧力又は温度であるか否かを判断し、前記判断結果に基づいて前記ホットガス電磁弁の開閉を行う制御部と、
   を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
2. 前記制御部は、前記負荷検出手段の検出結果に応じて、
   前記第一の負荷変動動作として前記圧縮機の回転数を増減させる動作と、
   前記第二の負荷変動動作として前記凝縮器の前記凝縮器ファン又は凝縮器用冷却水ポンプの回転数を増減させる動作と、を同時に動作させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置。
3. 前記制御部は、前記負荷検出手段の検出結果に応じて、
   前記圧縮機の負荷が高いときは、前記圧縮機の回転数を減速させる動作、かつ前記凝縮器ファン又は前記凝縮器用冷却水ポンプの回転数を増速させる動作を同時に動作させ、
   前記圧縮機の負荷が低いときは、前記圧縮機の回転数を増速させる動作、かつ前記凝縮器ファン又は前記凝縮器用冷却水ポンプの回転数を減速させる動作を同時に動作させることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の冷凍空調装置。
4. 前記第一の負荷変動動作は、前記圧縮機の回転数の増速を禁止する動作を更に有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍空調装置。
5. 前記第二の負荷変動動作は、前記凝縮器の前記凝縮器ファン又は前記凝縮器用冷却水ポンプの回転数の減速を禁止する動作を更に有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍空調装置。
6. 前記制御部は、前記負荷検出手段の検出結果に応じて、
   前記圧縮機の負荷が軽負荷状態の場合は、前記第一の負荷変動動作として前記圧縮機の回転数を増速させる動作、かつ前記第二の負荷変動動作として前記凝縮器ファン又は前記凝縮器用冷却水ポンプの回転数を減速させる動作を同時に動作させ、
   前記圧縮機の負荷が軽負荷状態よりも高い小負荷状態の場合は、前記第一の負荷変動動作として前記圧縮機の回転数を増速させる動作、かつ前記第二の負荷変動動作として前記凝縮器ファン又は前記凝縮器用冷却水ポンプの回転数の減速を禁止する動作を同時に動作させ、
   前記圧縮機の負荷が軽負荷状態よりも高い中負荷状態の場合は、前記第一の負荷変動動作として前記圧縮機の回転数を増速させる動作、かつ前記第二の負荷変動動作として前記凝縮器ファン又は前記凝縮器用冷却水ポンプの回転数を増速させる動作を同時に動作させ、
   前記圧縮機の負荷が中負荷状態よりも高い大負荷状態の場合は、前記第一の負荷変動動作として前記圧縮機の回転数の増速を禁止させる動作、かつ前記第二の負荷変動動作として前記凝縮器ファン又は前記凝縮器用冷却水ポンプの回転数を増速させる動作を同時に動作させ、
   前記圧縮機の負荷が大負荷状態よりも高い重負荷状態の場合は、前記第一の負荷変動動作として前記圧縮機の回転数を減速させる動作、かつ前記第二の負荷変動動作として前記凝縮器ファン又は前記凝縮器用冷却水ポンプの回転数を増速させる動作を同時に動作させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置。
7. 前記負荷検出手段は、異なる複数の手段で構成され、
   前記負荷検出手段によって検出されたそれぞれの検出結果のうち、前記圧縮機への負荷が最も高い負荷検出結果に基づいて、前記第一の負荷変動動作および前記第二の負荷変動動作を動作させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の冷凍空調装置。
8. 前記負荷検出手段は、前記圧縮機の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段、前記圧縮機から吐出されたガスの温度を検出する吐出ガス温度検出手段、前記圧縮機に流れる電流を検出する圧縮機電流検出手段、前記圧縮機のモータ巻線温度を検出する巻線温度検出手段ののうちいずれか、又は複数で構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の冷凍空調装置。
9. 前記冷却手段は、インバータ又は水冷凝縮器用冷却水の流量自動調整弁によって能力が調整されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の冷凍空調装置。
10. 前記圧縮機の容量を調整する圧縮機容量調整手段を有し、
    前記圧縮機容量調整手段は、インバータもしくは機械式容量制御手段のいずれかであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の冷凍空調装置。

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