JP6121050B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

この発明は、冷凍庫や冷蔵庫の庫内に急激な温度変化があった場合でも、必要以上の冷却を抑えながら速やかに目標庫内温度に収束させるようにした冷凍装置に関するものである。

従来、一般的な冷凍装置は、インバータモータ駆動の圧縮機とファンにより送風される凝縮器を有するコンデンシングユニット、膨張弁と蒸発器を有するクーラやショーケース等で構成されている。冷凍装置は空調装置と異なり、室外機(コンデンシングユニット)と室内機(クーラやショーケース等)とが別々に選定され、異なるメーカーのものを組み合わせて使用されるのが普通である。例えば、同じ室外機に対して、或るメーカーの室内機が組み合わされることもあれば、別のメーカーの室内機が組み合わされることもある。そのため、室外機ではどのような室内機が組み合わされても対応できるように、接続される室内機によらず、すなわち室内機側の状況に関わり無く室外機単独で制御が完結している必要がある。具体的には、室外機では目標蒸発温度を固定値(例えば目標庫内温度−１０℃)に設定しておき、室外機で検出された圧縮機吸入側の吸入圧力を飽和換算して得られた蒸発温度を、設定した目標蒸発温度に近づけるように、圧縮機のインバータモータへの運転周波数や凝縮器のファンのファン回転数を変化させるような制御が行われている。このような制御は一般的にＰＩＤ制御を用いて行われるが、ファジー制御その他の制御方式が用いられることもある。

しかし、上記したような制御では、室内機側の負荷が急激に大きくなった場合、例えば庫内温度が急激に上昇した場合に、一時的に冷やし込みを行いたいにも関わらず吸入圧力すなわち蒸発温度が上昇するまでにはタイムラグがある。あるいは、蒸発温度が上昇した後も目標蒸発温度が固定であるので、庫内温度変化が急激な場合であっても緩やかな場合と同様な制御となる。そのために、制御が追い付かず室内機側が目標の庫内温度に到達するまでに時間がかかってしまう。

ここまで述べた問題点に対する対策として、室外機での目標蒸発温度の設定を可変とし、室内機側の負荷の状態を、通信手段を用いて室外機に知らせるか、あるいは室内機側の負荷の状態から最適な目標蒸発温度を算出して室外機に知らせることにより、室外機での目標蒸発温度を適宜最適な値に設定するような制御を行っている。具体的には、庫内温度と目標庫内温度との差を庫内の負荷とみなし、以下のような制御を行っている（例えば特許文献１参照）。
（庫内温度−目標庫内温度）＞設定値（例えば２℃）の場合は、冷凍能力に比べ庫内の負荷が大きいと判断し、目標蒸発温度をある値（例えば０．５℃）だけ低く再設定して圧縮機の回転数を上昇させ冷却能力を上げる。
（庫内温度−目標庫内温度）＜設定値（例えば０℃）の場合は、冷凍能力に比べ庫内の負荷が小さいと判断し、目標蒸発温度をある値（例えば０．５℃）だけ高く再設定し、圧縮機の回転数を下降させ冷却能力を下げる。
設定値（例えば０℃）≦（庫内温度−目標庫内温度）≦設定値（例えば２℃）の場合は、庫内の負荷と冷凍能力が釣り合っていると判断し、目標蒸発温度を現状値に維持する。

ここで、従来の一般的な冷凍装置について説明する。図６は従来の冷凍装置における室内機制御装置５と室外機制御装置６の構成を示すブロック図である。
図６において、５１は冷凍庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段、５２は庫内温度検出手段５１が検出した庫内温度から目標蒸発温度ＥＴｍを算出する目標蒸発温度算出手段である。６１は圧縮機１の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段、６２は吸入圧力検出手段６１が検出した吸入圧力を飽和換算して蒸発温度ＥＴ＊に換算する飽和温度換算手段である。

図中符号の、５３は膨張弁３が電子式膨張弁の場合に、その開度を決定、設定する膨張弁開度設定手段、６３は圧縮機１の運転回転数を決定、設定する運転回転数設定手段、６４は凝縮器２のファン回転数を決定、設定するファン回転数設定手段である。いずれも、飽和温度換算手段６２が換算した蒸発温度ＥＴ＊を目標蒸発温度算出手段５２が算出した目標蒸発温度ＥＴｍに近づけるように制御され、ＥＴｍ＞ＥＴ＊ならば圧縮機１のモータの回転数を減少させ、凝縮器２のファンのファン回転数を減少させ、膨張弁３のアクチュエータによる弁開度を大きくする。逆に、ＥＴｍ＜ＥＴ＊ならば圧縮機１のモータの回転数を増大させ、凝縮器２のファンのファン回転数を増大させ、膨張弁３のアクチュエータによる弁開度を小さくする。制御は一般にＰＩＤ制御を用いて行うが、ファジー制御その他の制御方式も用いられる。

図７は従来の冷凍装置の動作を示すフローチャートである。設定タイミングになると（ステップ１１）、庫内温度検出手段５１によって検出された庫内温度と目標庫内温度との偏差である庫内温度偏差ΔＴａを次の式（１）により算出する（ステップ１２）。
ΔＴａ＝庫内温度−目標庫内温度 ・・・ 式（１）

ステップ１３およびステップ１５において、庫内温度偏差ΔＴａが評価され、以下の３通りに場合分けされる。
（ａ）ΔＴａ＞２℃の場合；
（ｂ）ΔＴａ＜０℃の場合；
（ｃ）０℃≦ΔＴａ≦２℃の場合；
２℃，０℃等の値は一例として使用されている。
（ａ）の場合（ステップ１４）は、ΔＴａ＞２℃より冷凍能力に比べ庫内の負荷が大きいと判断し（ステップ１３のＹｅｓ）、目標蒸発温度ＥＴｍを例えば０．５℃だけ低く再設定して冷却能力を上げる方向に制御を促す（圧縮機１のモータの回転数上昇、凝縮器２のファンのファン回転数上昇、膨張弁３のアクチュエータによる弁開度減少）。

（ｂ）の場合（ステップ１６）は、ΔＴａ＜０℃より冷凍能力に比べ庫内の負荷が小さいと判断し（ステップ１５のＹｅｓ）、目標蒸発温度ＥＴｍをある値（例えば０．５℃）だけ高く再設定して冷却能力を下げる方向に制御を促す（圧縮機１の回転数下降、凝縮器２のファン回転数下降、膨張弁３の開度増大）。
（ｃ）の場合は、０℃≦ΔＴａ≦２℃より冷凍能力と庫内の負荷が釣り合っていると判断し（ステップ１５のＮｏ）、目標蒸発温度ＥＴｍを現状値に維持してステップ１１に戻る。

このように、従来の冷凍装置では、庫内の温度変化が急激であっても緩やかあっても、庫内温度偏差ΔＴａの大小のみで目標蒸発温度ＥＴｍを決定していたのである。これにより、目標蒸発温度ＥＴｍの設定値の変化量は一定（ここでは０．５℃）であるから、庫内に急激な温度変化があった場合に十分な冷却能力が得られず、庫内温度が目標庫内温度に達するまでの時間が長くなってしまうという不具合が生じる。

また、庫内温度の変化の方向（上昇中あるいは下降中）を考慮していないため、庫内温度が上昇した後、目標蒸発温度の設定値を低くすることにより既に庫内温度が下降を始めているにも関わらず、庫内温度偏差ΔＴａが設定値（ここでは２℃）より大きければ、目標蒸発温度の設定値をさらに低く設定してしまい無駄に庫内を冷却してしまうおそれもある。

特開２００５−３０６７９号公報（第９頁、図５）

以上に述べたように、従来の冷凍装置では、庫内温度の変化の速さに関係なく、庫内温度と目標庫内温度との差のみを使用して目標蒸発温度の設定値を決定しているため、庫内に急激な温度変化があった場合であっても、温度変化が緩やかな場合と同じ制御となっていた。そのために、目標蒸発温度の設定値が十分に低く（あるいは高く）ならず、圧縮機のモータ回転数を十分に上げる（あるいは下げる）ことができなかった。結果として、庫内温度が目標庫内温度に達するまでの時間が長くなってしまうという問題があった。

また、庫内温度の変化の方向（上昇中あるいは下降中）を考慮していないため、庫内温度が上昇した後に目標蒸発温度の設定値を低くすることにより、既に庫内温度が下降を始めているにも関わらず、庫内温度と目標庫内温度との差が設定値より大きければ、目標蒸発温度の設定値をさらに低く設定してしまい、無駄に庫内を冷却してしまうという問題があった。すなわち、従来装置では、庫内温度と目標庫内温度との差を利用して目標蒸発温度を変更するようにしているが、庫内温度の変化量（傾き）を考慮しているものはなかったのである。

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、庫内に急激な温度変化があった場合であっても、速やかに庫内温度を目標庫内温度に収束させると共に、庫内温度が目標庫内温度に収束しつつある場合には、過度な制御を抑えて無駄な冷却を抑えることが可能な冷凍装置を得ることを目的とする。

この発明に係る冷凍装置は、モータ駆動の圧縮機、ファンからの送風を受ける凝縮器、アクチュエータ駆動の膨張弁、および蒸発器を環状に接続して成る冷媒回路と、前記圧縮機のモータおよび前記凝縮器のファンを制御する室外機制御装置と、前記膨張弁のアクチュエータを制御する室内機制御装置と、を備え、前記室内機制御装置は、前記蒸発器により冷却される庫内の温度を検出する庫内温度検出手段と、前記検出された庫内温度の履歴から庫内温度変化量を算出する庫内温度変化量算出手段と、前記検出された庫内温度と現時点で設定されている目標庫内温度との偏差として算出された庫内温度偏差および前記算出された庫内温度変化量に基づいて目標蒸発温度を算出する目標蒸発温度算出手段と、を備え、前記室外機制御装置は、前記冷媒回路における前記圧縮機の吸入側の圧力を検出する吸入圧力検出手段と、前記検出された吸入圧力を飽和換算により蒸発温度に換算する飽和温度換算手段と、を備え、更に、前記室内機制御装置に設けられ、前記算出された目標蒸発温度および前記換算された蒸発温度に基づいて前記膨張弁のアクチュエータによる開度を設定する第１膨張弁開度設定手段、前記室外機制御装置に設けられ、前記算出された目標蒸発温度および前記換算された蒸発温度に基づいて前記圧縮機のモータの運転回転数を設定する第１運転回転数設定手段、および前記室外機制御装置に設けられ、前記算出された目標蒸発温度および前記換算された蒸発温度に基づいて前記凝縮器のファンのファン回転数を設定する第１ファン回転数設定手段のうち少なくとも一つの手段を備えており、前記目標蒸発温度算出手段は、庫内温度偏差をΔＴａ、庫内温度変化量をΔＴｒ、α及びβを０〜１の間の係数としたとき、以下の式を用いて前記目標蒸発温度の設定値の変化量を算出することを特徴とするものである、「ΔＴａ×α＋ΔＴｒ×β」 ・・・（式）。

この発明に係る冷凍装置は、庫内温度を検出する庫内温度検出手段と、庫内温度検出手段が検出した庫内温度から庫内温度変化量を算出する庫内温度変化量算出手段と、庫内温度と目標庫内温度の偏差である庫内温度偏差および庫内温度変化量に基づいて目標蒸発温度を算出する目標蒸発温度算出手段とを備える構成にしたので、庫内に急激な温度変化があった場合、すなわち前記庫内温度変化量が大きい場合には、目標蒸発温度の設定値の変化幅を大きくすることができ、室外機が検出した吸入圧力を飽和換算して得られた蒸発温度が目標蒸発温度となるように制御される圧縮機の運転回転数等の制御量が大きくなり、速やかに庫内温度を目標庫内温度に収束させることが可能になるという効果を有する。

また、庫内温度が上昇した後、目標蒸発温度の設定値を低くすることにより既に庫内温度が下降を始めている場合、すなわち庫内温度変化量は負となっているが、庫内温度偏差が設定値よりも大きい場合には、目標蒸発温度の設定値の変化幅を小さくすることができ、圧縮機の運転回転数等の制御量が小さくなり、無駄に庫内を冷却するのを回避できるという効果を有する。

この発明の実施の形態１における冷凍装置の概略構成を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１における室内機制御装置および室外機制御装置の制御構成を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１における冷凍装置の動作手順を示すフローチャートの図である。 この発明の実施の形態１と従来の冷凍装置における庫内温度の変化の様子を示すグラフの図である。 この発明の実施の形態２における室内機制御装置および室外機制御装置の制御構成を示すブロック図である。 従来の冷凍装置の室内機制御装置および室外機制御装置の概略構成を示すブロック構成図である。 従来の冷凍装置の動作手順を示すフローチャートの図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における冷凍装置の概略構成を示している。
図１において、符号の１はインバータモータ駆動により冷媒を圧縮する圧縮機、２はファンからの送風により圧縮冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器、３は凝縮冷媒の圧力を下げ低温の液冷媒に変化させる膨張弁、４は低温の液冷媒を蒸発させて庫内の冷却を行う蒸発器であり、これらの圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、蒸発器４が冷媒配管などで環状に接続されて冷媒回路を構成している。５は膨張弁３を制御する室内機制御装置であり、膨張弁３がアクチュエータにより駆動される電子式膨張弁である場合に膨張弁３の弁開度を設定する機能を有している。６は圧縮機１のインバータモータおよび凝縮器２のファンを制御する室外機制御装置であり、圧縮機１のインバータモータに出力される運転周波数を調整して運転回転数を設定したり凝縮器２のファンのファン回転数を設定したりする。

前記の室内機制御装置５と室外機制御装置６はそれぞれ、ＣＰＵ、メモリ、データバス、タイマ、入出力部、通信部などから成る制御機器（いずれも図示省略）で主に構成されている。室内機制御装置５のＣＰＵは、後で詳述する、目標蒸発温度算出手段５２と第１膨張弁開度設定手段５３と庫内温度変化量算出手段５４のそれぞれの機能をプログラムデータとして保有している。庫内温度検出手段５１は汎用の温度センサなどで具現化される。室外機制御装置６のＣＰＵは、後で詳述する、飽和温度換算手段６２と、第１運転回転数設定手段６３と、第１ファン回転数設定手段６４のそれぞれの機能をプログラムデータとして保有している。吸入圧力検出手段６１は汎用の圧力センサなどで具現化される。

図２はこの発明の実施の形態１による室内機制御装置５と室外機制御装置６の概略構成を示している。図２において、図６で示した従来装置と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付している本実施形態の構成が従来装置と異なるところは、室内機制御装置５に庫内温度変化量算出手段５４を備えていることである。この庫内温度変化量算出手段５４は、庫内温度検出手段５１が検出した庫内温度と、メモリに格納されている一定期間内の庫内温度（履歴データ）との変化量（以降、単純に庫内温度変化量と称する）を算出する機能を有する。

図３はこの発明の実施の形態１による冷凍装置の動作を示すフローチャートである。
タイマによる計時が測定タイミングに達すると（ステップ２１）、庫内温度検出手段５１は、蒸発器４により冷却される庫内の温度を検出する（ステップ２２）。複数回の測定タイミングにつき１回を設定タイミングと規定しておき、今回の測定タイミングが設定タイミングであれば（ステップ２３）、検出された庫内温度と現時点で設定されている目標庫内温度との偏差である庫内温度偏差ΔＴａを式（１）により算出する。加えて、庫内温度変化量算出手段５４では過去複数回の測定タイミングにて測定した庫内温度と今回の庫内温度を使用して庫内温度変化量ΔＴｒを算出する（ステップ２４）。すなわち、ＣＰＵによる庫内温度変化量算出手段５４の機能が、庫内温度検出手段５１により検出された庫内温度の履歴から庫内温度変化量を算出する。庫内温度変化量ΔＴｒは、最小二乗法等の手法を用いて、複数回に検出された庫内温度の変化の平均的な傾きを算出し、算出された傾きに設定タイミング間隔を乗じて、設定タイミング間の平均的な庫内温度の変化量として算出する。庫内温度変化量ΔＴｒは、その値が正で大きい程、急激に庫内温度が上昇していることを示し、その値が負で小さい（絶対値は大きい）程、急激に庫内温度が下降していることを示す値である。

ステップ２５，２８で庫内温度偏差ΔＴａを評価し、ステップ２６，２７，２９，３０で庫内温度変化量ΔＴｒを評価する。これらにより、以下の７通り（ａ〜ｇ）に場合分けされる。
（ａ）ΔＴａ＞２℃ かつ ΔＴｒ＞２℃の場合；
（ｂ）ΔＴａ＞２℃ かつ ２℃≧ΔＴｒ＞０℃の場合；
（ｃ）ΔＴａ＞２℃ かつ ΔＴｒ≦０℃の場合；
（ｄ）ΔＴａ＜０℃ かつ ΔＴｒ＜−２℃の場合；
（ｅ）ΔＴａ＜０℃ かつ −２℃≦ΔＴｒ＜０℃の場合；
（ｆ）ΔＴａ＜０℃ かつ ΔＴｒ≧０℃の場合；
（ｇ）０℃≦ΔＴａ≦２℃の場合；
上記において、２℃，０℃等の値はそれぞれ評価尺度の一例として使用したものであるが、これらに限定されるものでない。

（ａ）の場合（ステップ３１）、ＣＰＵは、ΔＴａ＞２℃より冷凍能力に比べ庫内の負荷が大きく（ステップ２５のＹｅｓ）、かつ、ΔＴｒ＞２℃より庫内温度の上昇が激しいと判断し（ステップ２６のＹｅｓ）、目標蒸発温度ＥＴｍを例えば１．０℃低く再設定して、冷却能力を上げる方向に制御を促す。

（ｂ）の場合（ステップ３２）、ＣＰＵは、ΔＴａ＞２℃より冷凍能力に比べ庫内の負荷が大きいが、２℃≧ΔＴｒ＞０℃より庫内温度の上昇は（ａ）の場合程激しくないと判断し（ステップ２７のＹｅｓ）、目標蒸発温度ＥＴｍを例えば０．５℃だけ低く再設定して冷却能力を上げる方向に制御を促す。

（ｃ）の場合、ＣＰＵは、ΔＴａ＞２℃より庫内温度は高めだが、ΔＴｒ≦０℃より庫内温度はすでに下降を始めているため、冷凍能力と庫内の負荷がほぼ釣り合っていると判断し（ステップ２７のＮｏ）、目標蒸発温度ＥＴｍを現状値に維持してステップ２１に戻る。この例において、（ｃ）の場合に目標蒸発温度を現状値に維持したが、目標蒸発温度ＥＴｍを例えば０．２℃だけ低く設定をして、わずかに冷却能力を上げる方向に制御を促してもよい。

（ｄ）の場合（ステップ３３）、ＣＰＵは、ΔＴａ＜０℃より冷凍能力に比べ庫内の負荷が小さく（ステップ２８のＹｅｓ）、かつ、ΔＴｒ＜−２℃より庫内温度の下降が激しいと判断し（ステップ２９のＹｅｓ）、目標蒸発温度ＥＴｍを例えば１．０℃高く再設定して、冷却能力を下げる方向に制御を促す。

（ｅ）の場合（ステップ３４）、ＣＰＵは、ΔＴａ＜０℃より冷凍能力に比べ庫内の負荷が小さいが、−２℃≦ΔＴｒ＜０℃より庫内温度の下降が（ｄ）の場合程激しくないと判断し（ステップ３０のＹｅｓ）、目標蒸発温度ＥＴｍを例えば０．５℃高く再設定して、冷却能力を下げる方向に制御を促す。

（ｆ）の場合、ＣＰＵは、ΔＴａ＜０℃より庫内温度は低めだが、ΔＴｒ≧０℃より庫内温度はすでに上昇を始めているため、冷凍能力と庫内の負荷がほぼ釣り合っていると判断し（ステップ３０のＮｏ）、目標蒸発温度ＥＴｍを現状値に維持してステップ２１に戻る。この例において、（ｆ）の場合に目標蒸発温度を現状値に維持したが、目標蒸発温度ＥＴｍを例えば０．２℃だけ高く設定をして、わずかに冷却能力を下げる方向に制御を促してもよい。

（ｇ）の場合、ＣＰＵは、０℃≦ΔＴａ≦２℃より冷凍能力と庫内の負荷が釣り合っていると判断し（ステップ２８のＮｏ）、目標蒸発温度ＥＴｍを現状値に維持してステップ２１に戻る。

今回の動作例では、目標蒸発温度の設定値の変化量を固定値（例えば０．５℃や１．０℃）としたが、庫内温度偏差ΔＴａと庫内温度変化量ΔＴｒの値から従量的に決めてもよい。例えば、目標蒸発温度の設定値の変化量を以下の式（２）で求めることもできる。
ΔＴａ×α＋ΔＴｒ×β ・・・・ 式（２）
（式中のα，β＝０〜１の間の係数である。）
すなわち、ＣＰＵによる目標蒸発温度算出手段５２の機能が、庫内温度検出手段５１により検出された庫内温度と現時点で設定されている目標庫内温度との偏差として算出された庫内温度偏差、および庫内温度変化量算出手段５４により算出された庫内温度変化量に基づいて目標蒸発温度を算出するのである。

そうして、室内機制御装置５と室外機制御装置６の各ＣＰＵは、目標蒸発温度算出手段５２にて庫内温度偏差ΔＴａと庫内温度変化量ΔＴｒを用いて目標蒸発温度ＥＴｍを算出し、吸入圧力検出手段６１および飽和温度換算手段６２から換算された蒸発温度ＥＴ＊を目標蒸発温度ＥＴｍに近づけるように、ＣＰＵによる、第１運転回転数設定手段６３、第１ファン回転数設定手段６４、第１膨張弁開度設定手段５３のそれぞれの機能が、圧縮機１のインバータモータの回転数、凝縮器２のファンのファン回転数、および膨張弁３のアクチュエータによる弁開度を制御する。

すなわち、第１膨張弁開度設定手段５３の機能が、目標蒸発温度算出手段５２により算出された目標蒸発温度、および飽和温度換算手段６２により換算された蒸発温度に基づいて膨張弁３のアクチュエータによる弁開度を設定する。また、第１運転回転数設定手段６３の機能が、目標蒸発温度算出手段５２により算出された目標蒸発温度、および飽和温度換算手段６２により換算された蒸発温度に基づいて圧縮機１のインバータモータの運転回転数を設定する。そして、第１ファン回転数設定手段６４の機能が、目標蒸発温度算出手段５２により算出された目標蒸発温度、および飽和温度換算手段６２により換算された蒸発温度に基づいて凝縮器２のファンのファン回転数を設定するのである。

図４は本実施形態における庫内温度の変化の様子を示したグラフである。尚、従来装置による状態も合わせて示している。図４において、横軸は時刻、縦軸は庫内温度であり、設定タイミングは測定タイミング３回につき１回である。図中、時刻Ｔ１からＴ４までは、従来装置と本実施形態において庫内温度は同じであり、共通の制御となる。時刻Ｔ４以降は制御が異なり、図中の○印は従来装置による庫内温度、●印は本実施形態による庫内温度を示している。図中、ＥＴｍ＋／−Ｘ℃（Ｘ＝０，１．０，０．５）の記載があるが、庫内温度の曲線よりも上にあるものが従来装置の制御によるものであり、下にあるものが本実施形態の制御による目標蒸発温度ＥＴｍの設定値を示している。

本実施形態の冷凍装置における動作を図３と図４に基づいて説明し、従来装置における動作を図７と図４に基づいて説明する。
設定タイミングである時刻Ｔ１において、庫内温度検出手段５１における庫内温度検出結果より、０℃≦ΔＴａ≦２℃となっているので、従来装置の制御、本実施形態の制御ともに冷却能力と庫内の負荷が釣り合っていると判定し、目標蒸発温度算出手段５２は目標蒸発温度（ＥＴｍ）を現状のままの値に維持する（図７のステップ１３，１５および図３のステップ２５，２８）。

時刻Ｔ２，Ｔ３は設定タイミングではないため、本実施形態の制御では庫内温度検出手段５１において庫内温度の検出のみを行う。
時刻Ｔ４においては、庫内温度検出手段５１による庫内温度検出結果から、庫内温度偏差ΔＴａ＞２℃となっている。従来装置の制御では庫内の負荷に対して冷却能力が不足していると判定し、目標蒸発温度算出手段５２は目標蒸発温度（ＥＴｍ）を現状の値より０．５℃低く再設定する（図７のステップ１３，１４）。一方、本実施形態における制御では、時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で検出した４つの庫内温度から庫内温度変化量算出手段５４が算出した庫内温度変化量ΔＴｒ＞２℃となっている。目標蒸発温度算出手段５２は、ΔＴａとΔＴｒの値から、庫内の負荷に対して冷却能力が不足しており、さらに庫内温度の変化が急上昇中であると判定し、目標蒸発温度（ＥＴｍ）を現状の値より１．０℃低く設定する（図３のステップ２５，２６，３１）。

時刻Ｔ５，Ｔ６は設定タイミングではないため、本実施形態の制御では庫内温度検出手段５１において庫内温度の検出のみを行う。本実施形態における制御では目標蒸発温度を１．０℃下げているため、０．５度しか下げていない従来装置の制御に比べて、いち早く庫内温度を下げることができる。

時刻Ｔ７においては、どちらの場合も庫内温度検出手段５１における庫内温度検出結果より、ΔＴａ＞２℃となっている。従来装置の制御では庫内の負荷に対して冷却能力が不足していると判定し、目標蒸発温度算出手段５２は目標蒸発温度（ＥＴｍ）を現状の値より０．５℃低く再設定する（図７のステップ１３、１４）。一方、本実施形態における制御では、時刻Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７で検出した４つの庫内温度から庫内温度変化量算出手段５４が算出した庫内温度変化量ΔＴｒはΔＴｒ≦０℃となっている。目標蒸発温度算出手段５２は、庫内温度偏差ΔＴａと庫内温度変化量ΔＴｒの値から、庫内温度は高めだが、庫内温度はすでに下降を始めているため、冷凍能力と庫内の負荷がほぼ釣り合っていると判断し、目標蒸発温度（ＥＴｍ）を現状の値に維持する（図３のステップ２５，２６，２７）。

時刻Ｔ８，Ｔ９設定タイミングではないため、本実施形態の制御では庫内温度検出手段５１において庫内温度の検出のみを行う。本実施形態の制御と従来装置の制御において目標蒸発温度は同じ（時刻Ｔ１時点の値に対して１．０℃下げている）であるため、庫内温度下降の速さ（傾き）は同じであるが、時刻Ｔ７における庫内温度ですでに差がついており、時刻Ｔ９時点で本実施形態における制御では、目標庫内温度＋２℃以下に庫内温度を抑えることができているのに対し、従来装置の制御ではまだ目標庫内温度＋２℃を超えているのである。

時刻Ｔ１０において従来装置の制御では、庫内温度検出手段５１における庫内温度検出結果より、ΔＴａ＞２℃となっており、庫内の負荷に対して冷却能力が不足していると判定し、目標蒸発温度算出手段５２は目標蒸発温度（ＥＴｍ）を現状の値より０．５℃低く再設定する。（図７のステップ１３，１４）。一方、時刻Ｔ１０における本実施形態の制御では、０℃≦ΔＴａ≦２℃となっているため、冷凍能力と庫内の負荷がほぼ釣り合っていると判断し、目標蒸発温度（ＥＴｍ）を現状の値に維持する（図３のステップ２５，２８のＮｏ）。

時刻Ｔ１０以降において、目標蒸発温度が時刻Ｔ１時点に対して、従来装置の制御では１．５℃、本実施形態における制御では１．０℃低く設定されている。そのため、従来装置の制御では庫内温度が目標庫内温度＋２℃以下に低下して、本来であれば冷凍能力と庫内の負荷がほぼ釣り合っていると判断される庫内温度であるにも関わらず、本実施形態における制御に比して更に冷凍能力が上がってしまい、必要以上に温度の下降の速さ（傾き）が小さく（絶対値は大きく）なってしまっている。

以上のように、この実施形態１の冷凍装置によれば、目標蒸発温度ＥＴｍを算出する際に庫内温度偏差ΔＴａに加えて庫内温度変化量ΔＴｒを使用するとともに、庫内温度変化量ΔＴｒが大きい場合には目標蒸発温度ＥＴｍの変更量を大きくし、庫内温度変化量ΔＴｒが小さい場合には目標蒸発温度ＥＴｍの変更量を小さくするようにしているため、庫内に急激な温度変化があった場合であっても、速やかに庫内温度を目標庫内温度に収束させることが可能となる。

また、庫内温度が上昇した後、目標蒸発温度ＥＴｍの設定値を低くすることにより既に庫内温度が下降を始めている、すなわち庫内温度変化量ΔＴｒが負となっているにも関わらず、庫内温度がまだ設定値（本実施形態では目標庫内温度＋２℃）より高い場合は、目標蒸発温度ＥＴｍの設定値の変化幅を小さく（本実施形態では設定値を維持）することができ、無駄に庫内を冷却することの回避が可能となる。

尚、上記では、第１運転回転数設定手段６３、第１ファン回転数設定手段６４、および第１膨張弁開度設定手段５３のすべてを制御に用いた例を示したが、これらの手段のうちの少なくともひとつの手段だけでも、庫内温度を目標庫内温度に迅速に収束させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１は目標蒸発温度ＥＴｍを制御に利用するようにしたものであるが、次に目標蒸発温度ＥＴｍを用いないで制御するようにした実施の形態２を説明する。
図５はこのような実施形態２の室内機制御装置５と室外機制御装置６の制御構成を示している。図５中で、実施形態１で示した図２と同じ機能をもつ構成要素には同じ符号号を付している。実施形態１との構成の違いは、室内機制御装置５に目標蒸発温度算出手段５２が無く、室外機制御装置６に吸入圧力検出手段６１および飽和温度換算手段６２が無いことと、室内機制御装置５が第２膨張弁開度設定手段５３Ａを備えており、室外機制御装置６が第２運転回転数設定手段６３Ａと第２ファン回転数設定手段６４Ａを備えていることである。尚、使用する冷媒回路は図１に示した構成と同じである。

そこで、第２膨張弁開度設定手段５３Ａは、算出された庫内温度偏差△Ｔａおよび算出された庫内温度変化量△Ｔｒに基づいて膨張弁３のアクチュエータによる開度を設定するようになっている。また、第２運転回転数設定手段６３Ａは、検出された庫内温度と現時点で設定されている目標庫内温度との偏差として算出された庫内温度偏差△Ｔａおよび算出された庫内温度変化量△Ｔｒに基づいて圧縮機１のモータの運転回転数を設定するようになっている。そして、第２ファン回転数設定手段６４Ａは、算出された庫内温度偏差△Ｔａおよび算出された庫内温度変化量△Ｔｒに基づいて凝縮器２のファンのファン回転数を設定するようになっている。

この実施の形態２における冷凍装置は、上記したように構成されているので、第２運転回転数設定手段６３Ａ、第２ファン回転数設定手段６４Ａ、第２膨張弁開度設定手段５３Ａは、目標蒸発温度ＥＴｍを用いることなく、庫内温度偏差ΔＴａと庫内温度変化量ΔＴｒを用いて直接的に圧縮機１のモータの回転数、凝縮器２のファンの回転数、および膨張弁３のアクチュエータによる弁開度の制御を行うことができる。

尚、上記では、第２運転回転数設定手段６３Ａ、第２ファン回転数設定手段６４Ａ、および第２膨張弁開度設定手段５３Ａのすべてを制御に用いたものを例示したが、これらの手段のうちの少なくともひとつの手段だけでも、庫内温度を迅速に目標庫内温度に収束させることができる。

１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 膨張弁
４ 蒸発器
５ 室内機制御装置
６ 室外機制御装置
５１ 庫内温度検出手段
５２ 目標蒸発温度算出手段
５３ 第１膨張弁開度設定手段
５３Ａ 第２膨張弁開度設定手段
５４ 庫内温度変化量算出手段
６１ 吸入圧力検出手段
６２ 飽和温度換算手段
６３ 第１運転回転数設定手段
６３Ａ 第２運転回転数設定手段
６４ 第１ファン回転数設定手段
６４Ａ 第２ファン回転数設定手段
ＥＴｍ 目標蒸発温度
△Ｔａ 庫内温度偏差
△Ｔｒ 庫内温度変化量

Claims (1)

1. モータ駆動の圧縮機、ファンからの送風を受ける凝縮器、アクチュエータ駆動の膨張弁、および蒸発器を環状に接続して成る冷媒回路と、前記圧縮機のモータおよび前記凝縮器のファンを制御する室外機制御装置と、前記膨張弁のアクチュエータを制御する室内機制御装置と、を備え、
   前記室内機制御装置は、前記蒸発器により冷却される庫内の温度を検出する庫内温度検出手段と、前記検出された庫内温度の履歴から庫内温度変化量を算出する庫内温度変化量算出手段と、前記検出された庫内温度と現時点で設定されている目標庫内温度との偏差として算出された庫内温度偏差および前記算出された庫内温度変化量に基づいて目標蒸発温度を算出する目標蒸発温度算出手段と、を備え、
   前記室外機制御装置は、前記冷媒回路における前記圧縮機の吸入側の圧力を検出する吸入圧力検出手段と、前記検出された吸入圧力を飽和換算により蒸発温度に換算する飽和温度換算手段と、を備え、
   更に、前記室内機制御装置に設けられ、前記算出された目標蒸発温度および前記換算された蒸発温度に基づいて前記膨張弁のアクチュエータによる開度を設定する第１膨張弁開度設定手段、前記室外機制御装置に設けられ、前記算出された目標蒸発温度および前記換算された蒸発温度に基づいて前記圧縮機のモータの運転回転数を設定する第１運転回転数設定手段、および前記室外機制御装置に設けられ、前記算出された目標蒸発温度および前記換算された蒸発温度に基づいて前記凝縮器のファンのファン回転数を設定する第１ファン回転数設定手段のうち少なくとも一つの手段を備えており、
   前記目標蒸発温度算出手段は、庫内温度偏差をΔＴａ、庫内温度変化量をΔＴｒ、α及びβを０〜１の間の係数としたとき、以下の式を用いて前記目標蒸発温度の設定値の変化量を算出することを特徴とする冷凍装置。
   ΔＴａ×α＋ΔＴｒ×β ・・・（式）

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