JP6343180B2 - 冷凍装置システム - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置システムに関し、特に、駆動周波数を変更可能な圧縮機を有する冷凍装置システムにおけるプルダウン運転時の圧縮機の駆動周波数制御に関する。

冷凍装置システムは、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を冷媒配管で接続して構成された冷凍サイクルを備えており、蒸発器で冷媒と熱交換することにより冷却された被冷却媒体（冷蔵庫内の庫内空気）を冷蔵庫に供給する。また、冷凍装置システムは、大別して、圧縮機および凝縮器を有するコンデンシングユニットと、冷蔵庫内に配置され、膨張弁および蒸発器を有する冷却器と、これらを運転制御するコントローラと、で構成されている。

コントローラには、サーモオン設定温度およびサーモオフ設定温度が予め記憶されている。コントローラは、庫内温度センサで検出した冷蔵庫内の庫内温度と、サーモオン設定温度やサーモオフ設定温度と、を比較し、その結果に応じて運転指令信号をコンデンシングユニットや冷却器に出力して冷凍装置システムを制御するようになっている。即ち、庫内温度がサーモオン設定温度以上になると、コントローラはコンデンシングユニットや冷却器に冷凍サイクルの運転開始の指令信号を出力する。これにより、コンデンシングユニットの制御装置は圧縮機を駆動制御するとともに凝縮器のファンを駆動させ、冷却器の制御装置は蒸発器のファンを駆動させ、蒸発器で冷却された庫内空気を冷蔵庫内で循環させる。また、庫内温度がサーモオフ設定温度未満になると、コントローラはコンデンシングユニットや冷却器に冷凍サイクルの運転停止の指令信号を出力する。これにより、コンデンシングユニットの制御装置は圧縮機および凝縮器のファンを停止させ、冷却器の制御装置は蒸発器のファンを停止させる。

冷蔵庫の庫内冷却負荷の指標として、圧縮機の吸入圧力がある。即ち、庫内温度が高い等、庫内冷却負荷が大きい場合、冷媒の特性上吸入圧力が高くなる。また、庫内温度が低い等、庫内冷却負荷が小さい場合、吸入圧力が低くなる。この特性を利用して、コンデンシングユニットの通常運転時には、圧縮機の吸入圧力（冷蔵庫の庫内冷却負荷）に応じて駆動周波数を増減させている。なお、実際の庫内冷却負荷（圧縮機の吸入圧力）に沿わないで駆動周波数を減速すると、冷媒の循環量が減ることにより、見かけ上の庫内冷却負荷が大きくなり、その結果吸入圧力が上昇する。吸入圧力が冷凍装置システムの仕様範囲を超えると、圧縮機が高温異常となり、その状態が長時間にわたって継続すると、圧縮機の損傷や信頼性低下につながることとなる。

冷凍装置システムの新規導入時、蒸発器の除霜時によるコンデンシングユニットの一定期間停止後、庫外温度が高い場合の侵入熱、冷蔵庫内の収納物品の頻繁な入替え等の理由により、庫内温度がサーモオン温度よりもある一定温度以上高くなることがある。この場合、冷蔵庫内の収納物品の損傷を防ぐため、さらには、圧縮機の吸入圧力を早期に冷凍装置システムの仕様範囲内に収めるため、圧縮機を高回転速度（比較的高い駆動周波数）で運転するプルダウン運転を行い、冷蔵庫内を急速に冷やしこむ。

ここで、冷凍装置システムの消費電力を抑えるため、消費電力の大半を占める圧縮機の制御に着目し、プルダウン運転時の圧縮機駆動周波数を段階的に減速させる制御方式が知られている。

例えば、特許文献１（特開２０１３−１５２０４０号公報）には、目標温度へ到達するまでに割当てられた各温度範囲に対応して冷却コンプレッサの設定回転速度の各々を一定回転速度に設定し、前記目標温度へプルダウン冷却させる過程で前記設定回転速度を段階的に低下させる冷却コンプレッサ制御装置において、前記各温度範囲のうち少なくとも一つの温度範囲は、前記設定回転速度の各々に対応する冷却性能パラメータ同士の比に基づき形成される関数によって割当てられることを特徴とする冷却コンプレッサ制御装置が開示されている（請求項１参照）。

特開２０１３−１５２０４０号公報

一般に、冷凍装置システムのＣＯＰ（Coefficient Of Performance；成績係数）は、圧縮機の回転速度（駆動周波数）が特定の回転速度域（例えば、１５００ｒｐｍ〜２５００ｒｐｍの範囲）で極大値を迎える。

このため、プルダウン運転の初期において、圧縮機を高回転速度（例えば、４５００ｒｐｍ）で運転すると、その運転時間に応じて冷凍装置システムのＣＯＰが低下してしまう。一方、圧縮機を高回転速度で運転させなければ、庫内温度の冷却速度が低下し、運転開始時から目標庫内温度に到達するまでの所用時間が助長となり、場合によっては冷蔵庫内の収納物品の損傷を来たすこととなる。このように、冷却技術におけるＣＯＰと所用時間とは、トレードオフの関係にあり、双方のメリットを同時的かつ最大限に発揮させることは事実上不可能である。

これに対し、特許文献１に開示された冷却コンプレッサ制御装置では、ＣＯＰと所要時間（冷却速度）の両立を図るため、予め設定された圧縮機の情報に基づく圧縮機の各設定回転速度（駆動周波数）に優越度を設けて、高回転速度（比較的高い駆動周波数）での運転が削減されるようになっている。このため、ユーザが求める庫内温度の許容上限までの冷却時間については何ら言及されておらず、冷蔵庫内の収納物品の損傷を来たすおそれがある。

また、特許文献１に開示された冷却コンプレッサ制御装置では、圧縮機の吸入圧力の仕様範囲については何ら言及されておらず、かかる制御内容に従って運転すると、冷凍装置システムの仕様範囲から外れた状態が長時間にわたって継続するおそれがあり、信頼性を損なうおそれがある。

さらに、特許文献１に開示された冷却コンプレッサ制御装置では、プルダウン運転初期の庫外（庫内）温度により冷却時間やＣＯＰの優越度を定めているが、実際は庫内温度が低下していくことで蒸発器との温度差が取りづらくなることや、冷凍装置システムの経年劣化により冷却時間やＣＯＰの極値となる圧縮機の回転速度も一概に定められないのが実情である。

そこで、本発明は、庫内温度管理、冷凍装置システムの信頼性の確保、および、運転消費電力の低減を図ったプルダウン運転を実施する冷凍装置システムを提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明は、駆動周波数が可変とされた圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器からなる冷凍サイクルと、前記蒸発器で冷却された被冷却媒体が供給される冷蔵庫と、前記冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度センサと、前記圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力センサと、前記庫内温度がサーモオン設定温度以上となった場合に前記冷凍サイクルの運転開始を指令し、前記庫内温度がサーモオフ設定温度以下となった場合に前記冷凍サイクルの運転停止を指令する制御手段と、を備え、前記制御手段は、予め入力された前記圧縮機の情報と、前記サーモオフ設定温度へ到達するまでに設けられた前記圧縮機の駆動周波数の変更判定のための設定温度と、予め設定した前記圧縮機の駆動周波数の変更判定のための設定吸入圧力と、に基づいて、前記圧縮機の駆動周波数を適宜変更する運転モードを備え、前記制御手段は、前記庫内温度が前記サーモオン設定温度より一定温度以上高い温度の状態から、前記サーモオフ設定温度へ冷却するプルダウン運転において、前記サーモオフ設定温度に到達するまでの運転域を、前記圧縮機の駆動周波数を第１駆動周波数として、前記庫内温度が前記設定温度以下、かつ、前記吸入圧力が前記設定吸入圧力以下となるまで冷却する冷却優先運転域と、前記設定吸入圧力を維持しながら前記圧縮機の駆動周波数を減速していく吸入圧力安定優先運転域と、前記圧縮機の駆動周波数を予め入力された前記圧縮機の情報に基づいて設定された効率のよい駆動周波数である第２駆動周波数として、前記サーモオフ設定温度まで冷却する高ＣＯＰ優先運転域と、の３区分に分け、各運転域に対応して前記圧縮機の駆動周波数を変更することを特徴とする冷凍装置システムである。

本発明によれば、庫内温度管理、冷凍装置システムの信頼性の確保、および、運転消費電力の低減を図ったプルダウン運転を実施する冷凍装置システムを提供することができる。

第１実施形態に係る冷凍装置システムの構成模式図である。 各設定温度における飽和圧力および各設定圧力との大小関係を示す図である。 参考例に係る冷凍装置システムの運転挙動の概略図である。 第１実施形態に係る冷凍装置システムのプルダウン運転における運転挙動の概略図である。 第１実施形態に係る冷凍装置システムの冷却優先運転における圧縮機の制御フローである。 第１実施形態に係る冷凍装置システムの吸入圧力安定優先運転における圧縮機の制御フローである。 第１実施形態に係る冷凍装置システムの高ＣＯＰ優先運転における圧縮機の制御フローである。 第２実施形態に係る冷凍装置システムのプルダウン運転における庫内温度高温異常警報を発するまでの制御フローである。 第２実施形態に係る冷凍装置システムのプルダウン運転における機器異常警報を発するまでの制御フローである。 第３実施形態に係る冷凍装置システムの構成模式図である。 第３実施形態に係る冷凍装置システムの冷却優先運転における電子膨張弁の制御フローである。 第３実施形態に係る冷凍装置システムの吸入圧力安定優先運転における電子膨張弁の制御フローである。 第３実施形態に係る冷凍装置システムの高ＣＯＰ優先運転における電子膨張弁の制御フローである。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

≪第１実施形態≫
＜冷凍装置システム＞
まず、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳについて、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳの構成模式図である。

冷蔵庫、冷凍庫、冷蔵ケース、冷凍ケース等の冷凍装置システムＳは、コンデンシングユニット１１と、冷蔵庫１２の内部に配置される冷却器１３と、コントローラ８と、を備えており、冷蔵庫１２の庫内空気（被冷却媒体）を冷却器１３（後述する蒸発器５）により冷却することができるようになっている。これにより、冷凍装置システムＳは、冷蔵庫１２の庫内に収納された収納物品（図示せず）を冷却することができるようになっている。

具体的には、冷凍装置システムＳは、圧縮機１と、凝縮器２と、冷媒液用電磁弁３と、膨張弁４と、蒸発器５と、を備えており、これらの間で冷媒が循環するように冷媒配管で環状に接続された冷凍サイクルを備えている。また、図示は省略するが、冷凍装置システムＳは、外気をコンデンシングユニット１１に取り込んで凝縮器２を流れる冷媒と熱交換させるためのコンデンシングユニットファン（図示せず）と、冷蔵庫１２の庫内空気（被冷却媒体）を冷却器１３に取り込んで蒸発器５を流れる冷媒と熱交換させるとともに、蒸発器５で冷却された庫内空気（被冷却媒体）を冷蔵庫１２に循環させるための冷却器ファン（図示せず）と、を備えている。

なお、圧縮機１、凝縮器２およびコンデンシングユニットファン（図示せず）は、コンデンシングユニット１１に配置されている。また、冷媒液用電磁弁３、膨張弁４、蒸発器５および冷却器ファン（図示せず）は、冷蔵庫１２の冷却器１３に配置されている。

冷凍サイクルを循環する冷媒の流れに沿って、冷凍装置システムＳの各構成を説明する。

圧縮機１は、冷却器１３（蒸発器５）からの冷媒ガスを圧縮し、高温高圧の冷媒ガスを凝縮器２へ吐出する。なお、圧縮機１は、インバータ（図示せず）を介して、後述するコンデンシングユニット制御装置１０により、駆動制御されるようになっている。

凝縮器２は、空気−冷媒熱交換器であり、圧縮機１からの高温高圧の冷媒ガスを空気（外気）と熱交換させることにより、冷媒を冷却して凝縮し、冷媒液とする。凝縮器２からの冷媒液は、冷媒液用電磁弁３を介して、膨張弁４に流入する。

冷媒液用電磁弁３は、冷凍サイクルの運転中、即ち、圧縮機１の運転中は開弁しており、冷媒が通流可能になっている。一方、冷凍サイクルの運転停止中、即ち、圧縮機１の運転停止中は閉弁しており、冷媒が通流することを防止して、いわゆる冷媒寝込みを防止するようになっている。なお、冷媒液用電磁弁３は、後述する冷却器制御装置９により、開閉が制御されるようになっている。

膨張弁４は、凝縮器２からの高圧冷媒を減圧（断熱膨張）して、低温低圧冷媒とする。なお、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳの膨張弁４として、温度式自動膨張弁を用いることができる。膨張弁４からの低温低圧冷媒は、蒸発器５に流入する。

蒸発器５は、冷媒−熱媒体熱交換器であり、膨張弁４からの低温低圧冷媒を冷蔵庫１２の庫内空気（被冷却媒体）と熱交換させることにより、庫内空気（被冷却媒体）を冷却するとともに、冷媒を蒸発させる。蒸発器５からの冷媒は、圧縮機１へと流入する。

このように、圧縮機１を運転して冷媒が冷凍サイクルを循環することにより、冷凍装置システムＳは冷蔵庫１２の庫内空気（被冷却媒体）を冷却する。

また、冷凍装置システムＳは、庫内温度Ｔを検出する庫内温度センサ６と、吸入圧力Ｐを検出する吸入圧力センサ７と、冷凍装置システムＳの全体を制御するコントローラ８と、冷却器１３を制御する冷却器制御装置９と、コンデンシングユニット１１を制御するコンデンシングユニット制御装置１０と、をさらに備えている。

庫内温度センサ６は、冷蔵庫１２の庫内に配置され、冷蔵庫１２の庫内温度Ｔを検出することができるようになっている。庫内温度センサ６で検出された庫内温度Ｔの検出信号は、通信線を介してコントローラ８に出力され、さらにコントローラ８からコンデンシングユニット制御装置１０に出力される。

吸入圧力センサ７は、コンデンシングユニット１１に設けられており、圧縮機１の吸入側の冷媒ガスの圧力である吸入圧力Ｐを検出することができるようになっている。吸入圧力センサ７で検出された吸入圧力Ｐの検出信号は、通信線を介してコンデンシングユニット制御装置１０に出力される。

コントローラ８は、庫内温度センサ６、冷却器制御装置９およびコンデンシングユニット制御装置１０と通信線で通信可能に接続されている。

また、コントローラ８の記憶部８ａには、庫内温度Ｔに対するサーモオン設定温度Ｔ_ONおよびサーモオフ設定温度Ｔ_OFFが予め記憶されている。ここで、サーモオン設定温度Ｔ_ONとは、後述する冷凍装置システムＳの通常運転（後述する図３参照）において、冷凍サイクルによる庫内空気（被冷却媒体）の冷却を開始する温度であり、サーモオフ設定温度Ｔ_OFFとは、後述する冷凍装置システムＳの通常運転（図３参照）において、冷凍サイクルによる庫内空気（被冷却媒体）の冷却を停止する温度である。

また、コントローラ８には、スイッチやモニタ等で構成された操作部（設定温度変更部）８ｂが設けられており、ユーザが操作部８ｂを操作することにより、記憶部８ａに記憶されているサーモオン設定温度Ｔ_ONおよびサーモオフ設定温度Ｔ_OFFを変更することができるようになっている。具体的には、操作部（設定温度変更部）８ｂは、冷蔵庫１２の庫内温度Ｔの目標温度Ｔ_Pを設定することができるようになっている。この設定された目標温度Ｔ_Pおよび予め設定された温度変化許容値Ｔ_aから、サーモオン設定温度Ｔ_ON「Ｔ_ON＝Ｔ_P＋Ｔ_a」およびサーモオフ設定温度Ｔ_OFF「Ｔ_OFF＝Ｔ_P−Ｔ_a」を設定し、記憶部８ａに記憶する。なお、温度変化許容値Ｔ_aも操作部８ｂで変更することができるようになっていてもよい。また、操作部８ｂは、サーモオン設定温度Ｔ_ONおよびサーモオフ設定温度Ｔ_OFFを直接設定し、記憶部８ａに記憶するものであってもよい。

コントローラ８は、庫内温度センサ６で検出した庫内温度Ｔと、サーモオン設定温度Ｔ_ONやサーモオフ設定温度Ｔ_OFFと、を比較し、その結果に応じて運転指令信号を出力するようになっている。即ち、庫内温度Ｔがサーモオン設定温度Ｔ_ON以上の場合、コントローラ８は、冷却器制御装置９およびコンデンシングユニット制御装置１０に、冷凍サイクルの運転の開始を指令する運転開始指令信号を出力する。また、庫内温度Ｔがサーモオフ設定温度Ｔ_OFF未満の場合、コントローラ８は、冷却器制御装置９およびコンデンシングユニット制御装置１０に、冷凍サイクルの運転の停止を指令する運転停止指令信号を出力する。このように、コントローラ８は、運転指令信号（運転開始指令信号、運転停止指令信号）を出力することにより、コンデンシングユニット１１および冷却器１３を制御する、換言すれば、冷凍装置システムＳの全体を制御することができるようになっている。

冷却器制御装置９は、冷却器１３に設けられており、コントローラ８と通信線で通信可能に接続されている。

冷却器制御装置９は、コントローラ８の運転指令信号に基づいて冷却器１３を制御する。即ち、冷却器制御装置９は、運転開始指令信号に応じて、冷媒液用電磁弁３を開弁するとともに、冷却器ファン（図示せず）を駆動させる。また、冷却器制御装置９は、運転停止指令信号に応じて、冷媒液用電磁弁３を閉弁するとともに、冷却器ファン（図示せず）を停止させる。

コンデンシングユニット制御装置１０は、コンデンシングユニット１１に設けられており、吸入圧力センサ７およびコントローラ８と通信線で通信可能に接続されている。

また、コンデンシングユニット制御装置１０の記憶部１０ａには、吸入圧力Ｐに対する上限設定圧力（開始設定圧力）Ｐ_H、下限設定圧力Ｐ_Lおよび停止設定圧力Ｐ_Sが予め記憶されている。ここで、上限設定圧力Ｐ_Hとは、冷凍装置システムＳにおける圧縮機１の吸入圧力Ｐに対する仕様範囲の上限圧力であり、下限設定圧力Ｐ_Lとは、冷凍装置システムＳにおける圧縮機１の吸入圧力Ｐに対する仕様範囲の下限圧力である。また、停止設定圧力Ｐ_Sとは、圧縮機１の運転を停止するか否かを判定するための閾値を示す圧力である。なお、これらの設定圧力は、圧縮機１の特性等により決定される。

ここで、各設定温度（サーモオン設定温度Ｔ_ON、サーモオフ設定温度Ｔ_OFF）と各設定圧力（上限設定圧力（開始設定圧力）Ｐ_H、下限設定圧力Ｐ_L、停止設定圧力Ｐ_S）との関係について、図２を用いて説明する。図２は、各設定温度における飽和圧力および各設定圧力との大小関係を示す図である。

まず、サーモオン設定温度Ｔ_ONはサーモオフ設定温度Ｔ_OFFよりも高くなるように設定されている。また、上限設定圧力（開始設定圧力）Ｐ_Hは下限設定圧力Ｐ_Lよりも高くなるように設定され、停止設定圧力Ｐ_Sは、下限設定圧力Ｐ_Lよりも低くなるように設定されている。

そして、図２に示すように、上限設定圧力（開始設定圧力）Ｐ_Hはサーモオン設定温度Ｔ_ONにおける冷媒の飽和圧力より小さくなるように設定され、下限設定圧力Ｐ_Lはサーモオフ設定温度Ｔ_OFFにおける冷媒の飽和圧力より大きくなるように設定され、停止設定圧力Ｐ_Sはサーモオフ設定温度Ｔ_OFFにおける冷媒の飽和圧力より小さくなるように設定されている。

図１に戻り、コンデンシングユニット制御装置１０は、コントローラ８の運転指令信号に基づいてコンデンシングユニット１１を制御する。即ち、コンデンシングユニット制御装置１０は、運転開始指令信号に応じて、コンデンシングユニット１１に設けられたインバータ（図示せず）を介して圧縮機１を駆動制御するとともに、コンデンシングユニットファン（図示せず）を駆動させる。また、コンデンシングユニット制御装置１０は、運転停止指令信号に応じて、インバータ（図示せず）を介して圧縮機１を停止させるとともに、コンデンシングユニットファン（図示せず）を停止させる。

さらに、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力センサ７で検出した吸入圧力Ｐと、上限設定圧力（開始設定圧力）Ｐ_H、下限設定圧力Ｐ_Lおよび停止設定圧力Ｐ_Sと、を比較し、その結果に応じてインバータ（図示せず）を介して圧縮機１を駆動制御するようになっている。即ち、コンデンシングユニット制御装置１０は、コントローラ８から運転開始指令信号が入力されると、吸入圧力Ｐが開始設定圧力（上限設定圧力）Ｐ_H以上であるか否かを判定し、吸入圧力Ｐが開始設定圧力（上限設定圧力）Ｐ_H以上であると判定した場合、圧縮機１の駆動を開始する。

そして、圧縮機１の駆動中において、吸入圧力Ｐが上限設定圧力Ｐ_H以上である場合、コンデンシングユニット制御装置１０は圧縮機１の回転速度を上昇させる、即ち、圧縮機１の駆動周波数ｆを上昇させる。これにより、吸入圧力Ｐを低下させ、圧縮機１の吸入圧力Ｐを仕様範囲内（Ｐ_L〜Ｐ_H）に収めるようになっている。また、圧縮機１の駆動中において、吸入圧力Ｐが上限設定圧力Ｐ_H未満で下限設定圧力Ｐ_L以上である場合、コンデンシングユニット制御装置１０は圧縮機１の回転速度を維持させる、即ち、圧縮機１の駆動周波数ｆを維持させる。また、圧縮機１の駆動中において、吸入圧力Ｐが下限設定圧力Ｐ_L未満で停止設定圧力Ｐ_S以上である場合、コンデンシングユニット制御装置１０は圧縮機１の回転速度を減少させる、即ち、圧縮機１の駆動周波数ｆを減少させる。これにより、吸入圧力Ｐを低下させ、圧縮機１の吸入圧力Ｐを仕様範囲内（Ｐ_L〜Ｐ_H）に収めるようになっている。さらに、圧縮機１の駆動中において、吸入圧力Ｐが停止設定圧力Ｐ_S未満である場合、圧縮機１を停止させる。

＜参考例に係る冷凍装置システムの運転挙動＞
次に、一般的な（参考例に係る）冷凍装置システムの運転挙動について、図３を用いて説明する。図３は、参考例に係る冷凍装置システムの運転挙動の概略図である。ここで、図３の横軸は時間を示し、縦軸は圧縮機１の駆動周波数ｆ、冷蔵庫１２の庫内温度Ｔ、圧縮機１の吸入圧力Ｐの時間変化を示す。なお、参考例に係る冷凍装置システムの構成は、図１に示す第１実施形態に係る冷凍装置システムＳと同様であり、詳細な説明を省略する。ちなみに、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳと参考例に係る冷凍装置システムとは、後述するプルダウン運転における制御が異なっている。第１実施形態に係る冷凍装置システム_Sのプルダウン運転における制御については図４等を用いて後述する。

図３に示すように、参考例に係る冷凍装置システムは、庫内温度Ｔをサーモオン設定温度Ｔ_ONからサーモオフ設定温度Ｔ_OFFまで冷却する通常運転Ａと、蒸発器５の除霜を行う除霜運転Ｂと、冷凍装置システムの起動直後や除霜運転後に庫内温度Ｔをサーモオフ設定温度Ｔ_OFFまで冷やしこむプルダウン運転Ｃと、を行うことができるようになっている。

通常運転Ａとは、冷蔵庫１２の庫内温度Ｔが目標温度Ｔ_P（Ｔ_P±Ｔ_aの範囲内）となるように冷却する運転である。即ち、まず、庫内温度Ｔがサーモオン設定温度Ｔ_ON未満の場合、圧縮機１を停止させている。その後、庫内温度Ｔがサーモオン設定温度Ｔ_ON以上になると、圧縮機１を駆動させ、前述のように吸入圧力Ｐに応じて圧縮機１の駆動周波数ｆを増減させながら冷蔵庫１２の庫内を冷却していく。そして、庫内温度Ｔがサーモオフ設定温度Ｔ_OFF以下に達すると、圧縮機１を停止させる。その後、冷蔵庫１２の庫外から冷蔵庫１２の庫内への侵入熱や、冷蔵庫１２の庫内に収納された収納物品（図示せず）が持つ熱により庫内温度Ｔが上昇して、庫内温度Ｔがサーモオン設定温度Ｔ_ON以上になると、再び圧縮機１を駆動させ、以降同様の運転が繰り返される。

ここで、冷凍装置システムの通常運転Ａにおいて、冷凍装置システムの冷却器１３は、冷蔵庫１２の庫内温度Ｔを氷点下または氷点下付近にまで冷却するようになっている。このため、庫内空気（被冷却媒体）中の水蒸気が昇華することにより、冷蔵庫１２の内部に配置される蒸発器５に霜が着いてしまうことがある。蒸発器５に霜が着くと、冷媒と庫内空気（被冷却媒体）との熱交換の妨げとなり、著しく蒸発器５の性能を損なう。このため、冷凍装置システムは、蒸発器５に着いた霜を融かす除霜運転Ｂを行うことができるようになっている。除霜運転Ｂでは、庫内温度Ｔや吸入圧力Ｐによらず圧縮機１を停止させるとともに、蒸発器５に設けられた電気ヒータ（図示せず）に通電することにより、蒸発器５に着いた霜を融かす。

除霜運転Ｂの終了後は、庫外温度にもよるが、しばしば庫内温度Ｔがサーモオン設定温度Ｔ_ONよりもある一定温度Ｔ_b以上高く（Ｔ≧Ｔ_ON＋Ｔ_b）なることがある。この場合、冷蔵庫１２の庫内に収納された収納物品（図示せず）の損傷を防ぐため、さらには、圧縮機１の吸入圧力Ｐを早期に冷凍装置システムＳの仕様範囲内（Ｐ_L〜Ｐ_H）に収めるため、圧縮機１を全速（または、比較的高い駆動周波数）で運転するプルダウン運転Ｃを行い、冷蔵庫１２の庫内温度Ｔを急速に冷やし込むようになっている。

なお、庫内温度Ｔがサーモオン設定温度Ｔ_ONよりもある一定温度Ｔ_b以上高く（Ｔ_ON＋Ｔ_b）なるのは、除霜運転Ｂの終了後のみに限ることではなく、例えば、新規に冷凍装置システムを導入した際の試運転時や収納物品（図示せず）の入替えの際の庫外からの侵入熱や収納物品自体の熱等により庫内温度Ｔが大きく上昇した際も考えられる。このような場合にも、プルダウン運転Ｃを行い、冷蔵庫１２の庫内温度Ｔを急速に冷やしこむようになっている。

プルダウン運転Ｃにより冷蔵庫１２の庫内温度Ｔをサーモオフ設定温度Ｔ_OFFまで冷却したら、圧縮機１を停止し、次のプルダウン運転Ｃとなるまで通常運転Ａを繰り返す。

＜第１実施形態に係る冷凍装置システムの運転挙動（プルダウン運転）＞
次に、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳの運転挙動について説明する。ここで、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳは、参考例に係る冷凍装置システムと同様に、通常運転Ａと、除霜運転Ｂと、プルダウン運転Ｃと、を行うことができるようになっている。そして、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳは、参考例に係る冷凍装置システムと比較して、プルダウン運転Ｃにおける制御が異なっている。

第１実施形態に係る冷凍装置システムＳのプルダウン運転Ｃについて、図４から図７を用いて説明する。図４は、第１実施形態に係る冷凍装置システム_Sのプルダウン運転Ｃにおける運転挙動の概略図である。ここで、図４の横軸は時間を示し、縦軸は圧縮機１の駆動周波数ｆ、冷蔵庫１２の庫内温度Ｔ、圧縮機１の吸入圧力Ｐの時間変化を示す。

図４に示すように、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳのプルダウン運転Ｃは、庫内温度Ｔがサーモオフ設定温度Ｔ_OFFに到達するまでの運転域を、詳細は後述する冷却優先運転域と、吸入圧力安定優先運転域と、高ＣＯＰ優先運転域と、の３区分に分け、各温度範囲に対応して圧縮機１の駆動周波数ｆを変更する。即ち、図４に示すように、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳのプルダウン運転Ｃでは、冷却優先運転Ｃ１と、吸入圧力安定優先運転Ｃ２と、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３と、の３段階の運転を行うことができるようになっている。

＜冷却優先運転＞
まず、冷却優先運転Ｃ１について、図４を参照しつつ図５を用いて説明する。図５は、冷却優先運転Ｃ１における制御フローチャートである。冷却優先運転Ｃ１とは、庫内温度Ｔが周波数シフト設定温度（以下、シフト温度とする。）Ｔ_shift以下、かつ、吸入圧力Ｐが周波数シフト設定吸入圧力（以下、シフト圧力とする。）Ｐ_shift以下となるまで、圧縮機１の駆動周波数ｆを全速（最大駆動周波数ｆ_max）として冷やしこむ運転である。

コンデンシングユニット制御装置１０は、コントローラ８から運転開始指令信号を受信すると、以下の処理を開始する。

ステップＳ１において、コンデンシングユニット制御装置１０は、庫内温度Ｔがサーモオン設定温度Ｔ_ONよりある一定温度（Ｔ_b）以上高いか否かを判定する（Ｔ≧Ｔ_ON＋Ｔ_b？）。ここで、ある一定温度Ｔｂとは、通常運転Ａによる冷却を行うか、プルダウン運転Ｃによる冷却を行うかを判定するための閾値であり、コンデンシングユニット制御装置１０の記憶部１０ａに予め記憶されている。

庫内温度Ｔがサーモオン設定温度Ｔ_ONよりある一定温度以上高い場合（Ｓ１・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２に進む。庫内温度Ｔがサーモオン設定温度Ｔ_ONよりある一定温度以上高くない場合（Ｓ１・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ８に進み、通常運転Ａ（図３参照）を実施する。

ステップＳ２において、コンデンシングユニット制御装置１０は、庫内温度Ｔが、シフト温度Ｔ_shift以上であるか否かを判定する（Ｔ≧Ｔ_shift？）。ここで、シフト温度Ｔ_shiftとは、ユーザが任意に設定することができるようになっており、例えば、庫内高温異常の警報を発する温度とし、好ましくは、冷蔵庫１２に収納された収納物品（図示せず）を損傷しない範囲の温度とし、より好ましくは、冷蔵庫１２に収納された収納物品（図示せず）を損傷しない範囲の最高温度とする。このため、シフト温度Ｔ_shiftは、サーモオン設定温度Ｔ_ONよりも高い温度が設定される。

庫内温度Ｔがシフト温度Ｔ_shift以上である場合（Ｓ２・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ３に進む。庫内温度Ｔがシフト温度Ｔ_shift以上でない場合（Ｓ２・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ９に進み、他の区分の判定によりプルダウン運転を実施する。即ち、後述する図６のステップＳ１１に進む。

ステップＳ３において、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力Ｐが、冷凍装置システムＳの圧縮機１の吸入圧力Ｐの仕様範囲（下限設定圧力Ｐ_L〜上限設定圧力Ｐ_H）の範囲外であるか否かを判定する（Ｐ＜Ｐ_LまたはＰ＞Ｐ_H？）。ここで、冷凍装置システムＳの圧縮機１の吸入圧力Ｐの仕様範囲とは、前述の下限設定圧力Ｐ_L以上であり、かつ、前述の上限設定圧力Ｐ_H以下の範囲をいう。

吸入圧力Ｐが仕様範囲外である場合（Ｓ３・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ４に進む。吸入圧力Ｐが仕様範囲外でない場合（Ｓ３・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ９に進み、他の区分の判定によりプルダウン運転を実施する。

ステップＳ４において、コンデンシングユニット制御装置１０は、冷却優先運転Ｃ１（プルダウン運転Ｃ）を開始する。具体的には、コンデンシングユニット制御装置１０は、インバータ（図示せず）を介して、駆動周波数ｆを全速（最大駆動周波数ｆ_max）で圧縮機１を駆動させる。そして、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、コンデンシングユニット制御装置１０は、庫内温度Ｔが、シフト温度Ｔ_shift以下であるか否かを判定する（Ｔ≦Ｔ_shift？）。庫内温度Ｔがシフト温度Ｔ_shift以下でない場合（Ｓ５・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ５に戻り、圧縮機１の駆動周波数ｆを最大駆動周波数ｆ_maxとしたまま運転を継続する。庫内温度Ｔがシフト温度Ｔ_shift以下である場合（Ｓ５・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力Ｐが、シフト圧力Ｐ_shift以下であるか否かを判定する（Ｐ≦Ｐ_shift？）。ここで、シフト圧力Ｐ_shiftとは、冷凍装置システムＳの情報（コンデンシングユニット１１の情報、例えば、上限設定圧力Ｐ_H、下限設定圧力Ｐ_L等）に基づいて設定され、例えば、冷凍装置システムＳの圧縮機１の吸入圧力Ｐの仕様範囲上限の８０％（Ｐ_shift＝0.8×Ｐ_H）としてもよい。このようにシフト圧力Ｐ_shiftを設定することにより、吸入圧力Ｐの仕様範囲上限から余裕を持たせることができ、後述するように圧縮機１の駆動周波数ｆを減速することにより吸入圧力Ｐが上昇しても、冷凍装置システムＳの圧縮機１の吸入圧力Ｐの仕様範囲内とし、冷凍装置システムＳの信頼性を確保することができる。このため、シフト圧力Ｐ_shiftは、下限設定圧力Ｐ_L以上かつ上限設定圧力Ｐ_Hより小さい範囲内で設定される。

吸入圧力Ｐがシフト圧力Ｐ_shift以下でない場合（Ｓ６・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ５に戻り、圧縮機１の駆動周波数ｆを最大駆動周波数ｆ_maxとしたまま運転を継続する。吸入圧力Ｐがシフト圧力Ｐ_shift以下である場合（Ｓ６・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、コンデンシングユニット制御装置１０は、冷却優先運転Ｃ１を終了して、圧縮機１の駆動周波数ｆを減速して、吸入圧力安定優先運転Ｃ２に移行する。なお、ここでの駆動周波数ｆの減速量は、後述する吸入圧力安定優先運転Ｃ２の減速量（後述する図６のステップＳ１６参照）と同様にする。

＜吸入圧力安定優先運転＞
次に、吸入圧力安定優先運転Ｃ２について、図４を参照しつつ図６を用いて説明する。図６は、吸入圧力安定優先運転Ｃ２における制御フローチャートである。吸入圧力安定優先運転Ｃ２とは、吸入圧力Ｐを冷凍装置システムＳの仕様範囲内（下限設定圧力Ｐ_L〜上限設定圧力Ｐ_H）、かつ、シフト圧力Ｐ_shift以上を維持しながら、圧縮機１の駆動周波数ｆを後述する高ＣＯＰ周波数ｆ_COPまで順次減速していく運転である。

ここで、図４に示すように、一般的に圧縮機１の駆動周波数ｆを減速すると、吸入圧力Ｐが上昇し、その後、庫内温度Ｔが低下することで吸入圧力Ｐも減少していく。即ち、吸入圧力安定優先運転Ｃ２では、吸入圧力Ｐがシフト圧力Ｐ_shift以下となれば駆動周波数ｆを減速する。駆動周波数ｆの減速直後は、冷媒の循環量が減ることにより、見かけ上の庫内冷却負荷が大きくなるため、吸入圧力Ｐが上昇する。その後、庫内温度Ｔが低下することで吸入圧力Ｐも減少していき、吸入圧力Ｐがシフト圧力Ｐ_shift以下となれば同様に駆動周波数ｆを減速する。

ステップＳ１１において、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力Ｐが、シフト圧力Ｐ_shift以上であるか否かを判定する（Ｐ≧Ｐ_shift？）。吸入圧力Ｐがシフト圧力Ｐ_shift以上である場合（Ｓ１１・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１２に進む。吸入圧力Ｐがシフト圧力Ｐ_shift以上でない場合（Ｓ１１・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１９に進み、他の区分の判定によりプルダウン運転を実施する。

ステップＳ１２において、コンデンシングユニット制御装置１０は、庫内温度Ｔが、シフト温度Ｔ_shift以下であるか否かを判定する（Ｔ≦Ｔ_shift？）。庫内温度Ｔがシフト温度Ｔ_shift以下である場合（Ｓ１２・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１３に進む。庫内温度Ｔがシフト温度Ｔ_shift以下でない場合（Ｓ１２・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１９に進み、他の区分の判定によりプルダウン運転を実施する。

ステップＳ１３において、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力Ｐが、冷凍装置システムＳの圧縮機１の吸入圧力Ｐの仕様範囲（下限設定圧力Ｐ_L〜上限設定圧力Ｐ_H）の範囲内であるか否かを判定する（Ｐ_L≦Ｐ≦Ｐ_H？）。吸入圧力Ｐが仕様範囲内である場合（Ｓ１３・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１４に進む。吸入圧力Ｐが仕様範囲内でない場合（Ｓ１３・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１９に進み、他の区分の判定によりプルダウン運転を実施する。

ステップＳ１４において、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力安定優先運転Ｃ２（プルダウン運転Ｃ）を開始する。具体的には、コンデンシングユニット制御装置１０は、インバータ（図示せず）を介して、駆動周波数ｆを維持して（減速しない）圧縮機１を駆動させる。そして、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力Ｐが、シフト圧力Ｐ_shift以下であるか否かを判定する（Ｐ≦Ｐ_shift？）。吸入圧力Ｐがシフト圧力Ｐ_shift以下でない場合（Ｓ１５・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１２に戻り、圧縮機１の駆動周波数ｆを維持したまま運転を継続する。吸入圧力Ｐがシフト圧力Ｐ_shift以下である場合（Ｓ１５・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、コンデンシングユニット制御装置１０は、駆動周波数ｆを減速する。ここで、図４に示すように、一回に減速する駆動周波数ｆの減少量Δｆは、駆動周波数ｆの減速後に上昇する吸入圧力Ｐが冷凍装置システムＳの圧縮機１の吸入圧力Ｐの仕様範囲（下限設定圧力Ｐ_L〜上限設定圧力Ｐ_H）の範囲内におさまるように設定することが望ましく、具体的には１０Ｈｚを最大とすることが望ましい。また、駆動周波数ｆの減速後、減速された駆動周波数ｆでの運転維持時間Δｔを最低でも３０秒間は維持することが望ましい。これにより、急激に駆動周波数ｆを減速することで吸入圧力Ｐの急激な上昇することを防止し、冷凍装置システムＳの信頼性を確保することができる。そして、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７において、コンデンシングユニット制御装置１０は、駆動周波数ｆが高ＣＯＰ周波数ｆ_COPとなったか否かを判定する（ｆ＝ｆ_COP？）。ここで、高ＣＯＰ周波数ｆ_COPとは、圧縮機１（冷凍装置システムＳ）のＣＯＰが高くなる（望ましくは極大値となる）駆動周波数であり、圧縮機１の特性等により決定され、コンデンシングユニット制御装置１０の記憶部１０ａに記憶されている。駆動周波数ｆが高ＣＯＰ周波数ｆ_COPでない場合（Ｓ１７・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１５に戻る。駆動周波数ｆが高ＣＯＰ周波数ｆ_COPである場合（Ｓ１７・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力安定優先運転Ｃ２を終了し、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３に移行する。

＜高ＣＯＰ優先運転＞
次に、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３について、図４を参照しつつ図７を用いて説明する。図７は、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３における制御フローチャートである。高ＣＯＰ優先運転Ｃ３とは、圧縮機１（冷凍装置システムＳ）のＣＯＰが高くなる高ＣＯＰ周波数ｆ_COPで圧縮機１を駆動し、庫内温度Ｔがサーモオフ設定温度Ｔ_OFFとなるまで冷却する運転である。

ステップＳ２１において、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力優先運転Ｃ２（図６参照）を経たか否かを判定する。吸入圧力優先運転Ｃ２を経た場合（Ｓ２１・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２２に進む。吸入圧力優先運転Ｃ２を経ていない場合（Ｓ２１・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２７に進み、他の区分の判定によりプルダウン運転を実施する。

ステップＳ２２において、コンデンシングユニット制御装置１０は、庫内温度Ｔが、シフト温度Ｔ_shift以下であるか否かを判定する（Ｔ≦Ｔ_shift？）。庫内温度Ｔがシフト温度Ｔ_shift以下である場合（Ｓ２２・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２３に進む。庫内温度Ｔがシフト温度Ｔ_shift以下でない場合（Ｓ２２・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２７に進み、他の区分の判定によりプルダウン運転を実施する。

ステップＳ２３において、コンデンシングユニット制御装置１０は、吸入圧力Ｐが、冷凍装置システムＳの圧縮機１の吸入圧力Ｐの仕様範囲（下限設定圧力Ｐ_L〜上限設定圧力Ｐ_H）の範囲内であるか否かを判定する（Ｐ_L≦Ｐ≦Ｐ_H？）。吸入圧力Ｐが仕様範囲内である場合（Ｓ２３・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２４に進む。吸入圧力Ｐが仕様範囲内でない場合（Ｓ２３・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２７に進み、他の区分の判定によりプルダウン運転を実施する。

ステップＳ２４において、コンデンシングユニット制御装置１０は、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３（プルダウン運転Ｃ）を開始する。具体的には、コンデンシングユニット制御装置１０は、インバータ（図示せず）を介して、駆動周波数ｆを高ＣＯＰ周波数ｆ_COPで圧縮機１を駆動させる。そして、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５において、コンデンシングユニット制御装置１０は、庫内温度Ｔが、サーモオフ設定温度Ｔ_OFF以下であるか否かを判定する（Ｔ≦Ｔ_OFF？）。庫内温度Ｔがサーモオフ設定温度Ｔ_OFF以下でない場合（Ｓ２５・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２２に戻り、圧縮機１の駆動周波数ｆを高ＣＯＰ周波数ｆ_COPとしたまま運転を継続する。庫内温度Ｔがサーモオフ設定温度Ｔ_OFF以下である場合（Ｓ２５・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６において、コンデンシングユニット制御装置１０は、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３（プルダウン運転Ｃ）を終了し、圧縮機１を停止させる。

以上のように構成された第１実施形態に係る冷凍装置システムＳのプルダウン運転Ｃおいては、まず、冷却優先運転Ｃ１により冷凍装置システムＳの信頼性を確保しながら、最低限の要求庫内温度（シフト温度Ｔ_shift）に応え、次に、吸入圧力安定優先運転Ｃ２により冷凍装置システムＳの信頼性を確保しながらＣＯＰ向上を図り、最後に、高ＣＯＰ優先運転によりＣＯＰ向上を図りながら要求庫内温度（サーモオフ設定温度Ｔ_OFF）を満たすことにより、庫内温度管理、冷凍装置システムの信頼性の確保、および、運転消費電力の低減を図ったプルダウン運転を実施することができる。

≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係る冷凍装置システムＳについて説明する。第２実施形態に係る冷凍装置システムＳは、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳと同様の構成（図１参照）を有し、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳと同様に、プルダウン運転において、庫内温度Ｔと吸入圧力Ｐに基づいて、冷却優先運転域と、吸入圧力安定優先運転域と、高ＣＯＰ優先運転域の３区分に分け、各運転域に対応して圧縮機１の駆動周波数ｆを変更するようになっている。

前述のとおり、冷却優先運転Ｃ１において庫内温度Ｔがシフト温度Ｔ_shift以下、かつ、吸入圧力Ｐがシフト圧力Ｐ_shift以下となるまで冷却し、庫内の収納物品（図示せず）の熱による損傷を防ぐと、吸入圧力安定優先運転Ｃ２に移行し、シフト圧力Ｐ_shiftを維持しながら、圧縮機１の駆動周波数ｆを高ＣＯＰ周波数ｆ_COPまで順次減速していく。

ここで、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳの吸入圧力安定優先運転Ｃ２（図６参照）においては、庫内温度Ｔが駆動周波数ｆの減速条件に含まれていないため、場合によっては駆動周波数ｆを減速したことにより、冷凍サイクルの冷却能力が不足し、サーモオフ設定温度Ｔ_OFFまで冷却することが不能となるおそれがある。また、このような冷却不能という状態は、機器異常が生じていた場合や、シフト温度Ｔ_shiftやシフト圧力Ｐ_shift等の設定不良による場合もある。

そこで、第２実施形態に係る冷凍装置システムＳは、高温警報を発することができるようになっている。図８は、第２実施形態に係る冷凍装置システムＳのプルダウン運転における庫内温度高温異常警報を発するまでの制御フローである。

ステップＳ３１において、コンデンシングユニット制御装置１０は、プルダウン運転中か否かを判定する。プルダウン運転中である場合（Ｓ３１・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ３２に進む。プルダウン運転中でない場合（Ｓ３１・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ３８に進み、通常運転中または運転停止であるとして図８に示す処理を終了する（ステップＳ３８）。

ステップＳ３２において、コンデンシングユニット制御装置１０は、各区分（冷却優先運転Ｃ１、吸入圧力安定優先運転Ｃ２、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３）の運転時間を計測し、その総和である総和プルダウン運転時間を演算する。

ステップＳ３３において、コンデンシングユニット制御装置１０は、ステップＳ３２で演算した総和プルダウン運転時間が、あらかじめ設定された設定プルダウン時間より長いか否かを判定する。総和プルダウン運転時間が設定プルダウン時間より短い場合（Ｓ３３・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ３２に戻る。総和プルダウン運転時間が設定プルダウン時間より長い場合（Ｓ３３・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４において、駆動周波数ｆを最大駆動周波数ｆ_maxまで順次増速し、冷却優先運転に移行する。但し、図５に示す通常の冷却優先運転Ｃ１は、シフト温度Ｔ_shiftまで冷却するのに対し、ステップＳ３４における冷却優先運転はサーモオフ設定温度Ｔ_OFFまで冷却することを目的とする。

ステップＳ３５において、コンデンシングユニット制御装置１０は、庫内温度Ｔが、サーモオフ設定温度Ｔ_OFF以下であるか否かを判定する（Ｔ≦Ｔ_OFF？）。庫内温度Ｔがサーモオフ設定温度Ｔ_OFF以下でない場合（Ｓ３５・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ３６に進む。庫内温度Ｔがサーモオフ設定温度Ｔ_OFF以下である場合（Ｓ３５・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ３９に進み、プルダウン運転Ｃを終了し、圧縮機１を停止させる（ステップＳ３９）。

ステップＳ３６において、コンデンシングユニット制御装置１０は、冷却優先運転の運転時間が予め設定した制限時間より長いか否かを判定する。冷却優先運転の運転時間が予め設定した制限時間より短い場合（Ｓ３６・Ｎｏ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ３５に戻る。冷却優先運転の運転時間が予め設定した制限時間より長い場合（Ｓ３６・Ｙｅｓ）、コンデンシングユニット制御装置１０の処理はステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７において、コンデンシングユニット制御装置１０は、アラームやランプ等の警報手段（図示せず）により、庫内温度高温異常警報を発報する。

以上のように、第２実施形態に係る冷凍装置システムＳは、プルダウン運転の運転時間が設定プルダウン運転時間を超えると、冷却優先運転に移行して、庫内温度Ｔがサーモオフ設定温度Ｔ_OFFとなるまで圧縮機１の駆動周波数ｆを全速（最大駆動周波数ｆ_max）で運転する。そして、冷却優先運転に移行した後の運転時間である冷却優先運転時間が、制限時間を超えると庫内温度高温異常警報を発報するようになっている。これにより、庫内の収納物品の損傷を防止するとともに、機器異常を検知し、警報によりユーザに警告することができる。

また、第２実施形態に係る冷凍装置システムＳのコントローラ８は、前述の各区分（冷却優先運転Ｃ１、吸入圧力安定優先運転Ｃ２、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３）における運転時間を予め定められた周期（例えば１ヶ月）で記録しており、プルダウン運転時は各区分の運転終了時に最新の運転時間とその蓄積データを比較する。一般的に、機器を長く使用していれば経年劣化により運転時間が長くなるが、１ヶ月等の短周期であればさほど偏差はないはずである。ここで、偏差が極端に表れた場合、コントローラ８は機器以上と判断し、機器異常警報を発し、ユーザに警告する。

図９は、第２実施形態に係る冷凍装置システムＳのプルダウン運転における機器異常警報を発するまでの制御フローである。

ステップＳ４１において、コントローラ８は、各区分（冷却優先運転Ｃ１、吸入圧力安定優先運転Ｃ２、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３）の運転時間を計測する。

ステップＳ４２において、コントローラ８は、各区分ごとに、今回の運転時間と、過去の運転時間とを比較して、その偏差（演算各区分運転時間偏差）を演算する。

ステップＳ４３において、コントローラ８は、ステップＳ４２で演算した各区分ごとの運転時間の偏差（演算各区分運転時間偏差）が、あらかじめ設定した偏差上限よりも大きいか否かを判定する。演算各区分運転時間偏差が偏差上限よりも大きい場合（Ｓ４３・Ｙｅｓ）、コントローラ８の処理はステップＳ４４に進み、アラームやランプ等の警報手段（図示せず）により、機器異常警報を発報する（ステップＳ４４）。演算各区分運転時間偏差が偏差上限よりも小さい場合（Ｓ４３・Ｎｏ）、コントローラ８の処理はステップＳ４５に進み、ステップＳ４１で計測した各区分の運転時間を蓄積データとして記憶する（ステップＳ４５）。

以上のように、第２実施形態に係る冷凍装置システムＳは、各区分（冷却優先運転Ｃ１、吸入圧力安定優先運転Ｃ２、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３）における運転時間を計測し、各区分における過去の運転時間と比較することにより、機器の異常を検知し、警報によりユーザに警告することができる。

また、コントローラ８は、各駆動周波数ｆと、電動機１をその駆動周波数ｆで駆動させた際の消費電力との関係を示すテーブル（図示せず）を記憶しており、各区分の運転時間と、各区分における電動機１の駆動周波数ｆに基づいて、各区分における消費電力量を算出し、各区分における消費電力量の総和である総消費電力量を算出し、蓄積データとして記憶することができ、蓄積されたデータを任意に出力することができるようになっている。

これにより、ユーザは、蓄積されたデータに基づいて、シフト温度Ｔ_shiftやシフト圧力Ｐ_shiftを好適に設定変更することができる。また、同情報を持って、デマンド制御やピークカット制御として活用することができる。

≪第３実施形態≫
次に、第３実施形態に係る冷凍装置システムＳについて説明する。第１実施形態に係る冷凍装置システムＳ（図１参照）は、膨張弁４として温度式自動膨張弁を備えているものとして説明したのに対し、第３実施形態に係る冷凍装置システムＳは、電子膨張弁４Ｅを備え、冷却器制御装置９により電子膨張弁４Ｅの弁開度が制御可能に構成されている。その他の構成は同様であり、詳細な説明は省略する。

また、第３実施形態に係る冷凍装置システムＳは、第１実施形態に係る冷凍装置システムＳと同様に、プルダウン運転において、庫内温度Ｔと吸入圧力Ｐに基づいて、冷却優先運転域と、吸入圧力安定優先運転域と、高ＣＯＰ優先運転域の３区分に分け、各運転域に対応して圧縮機１の駆動周波数ｆを変更するようになっている。

第３実施形態に係る冷凍装置システムＳは、電子膨張弁４Ｅの弁開度を制御することにより、冷却器１３の冷媒出口温度と冷却器１３の冷媒入口温度との温度差である冷却器過熱度を制御する。一般に、電子膨張弁４Ｅの弁開度を減少させると冷却器過熱度は大きくなり、電子膨張弁４Ｅの弁開度を増加させると冷却器過熱度は小さくなる。

電子膨張弁４Ｅの弁開度を大きくすればするほど冷却器１３（蒸発器５）を流れる冷媒も多くなり、蒸発器５での熱交換が促されるため、システム能力が向上し省エネに寄与する。一方で、電子膨張弁４Ｅの弁開度を大きくしすぎると、冷却器１３で熱交換されず、液のまま圧縮機１に戻る、いわゆる「液バック現象」が起こりやすくなり、冷凍装置システムＳの信頼性低下を招くおそれがある。このため、電子膨張弁４Ｅは、液バック現象が生じない範囲で、冷却器過熱度を小さくするように弁開度を制御することが望ましい。

ユーザがコントローラ８の操作部８ｂを操作することにより、冷却器過熱度の設定値（過熱度設定値）を設定できるようになっている。冷却器制御装置９は、コントローラ８から運転開始指令信号が入力されると、冷却器過熱度を随時演算し、演算された値が設定値以上であるか否かを判定する。そして、設定値以上であると場合、冷却器制御装置９は電子膨張弁４Ｅの弁開度を予め設定された量だけ開き、設定値未満であると判定した場合、冷却器制御装置９は電子膨張弁４Ｅの弁開度を予め設定された量だけ閉じることにより、冷却器過熱度が過熱度設定値となるように弁開度を調整する。

前述のとおり、冷却負荷と吸入圧力Ｐに相互関係があるため、冷却負荷に直結する冷媒流量を調整する電子膨張弁４Ｅの弁開度を制御することにより、吸入圧力Ｐを調整することができる。

ここで、例えば、吸入圧力Ｐを減少させるために電子膨張弁４Ｅの弁開度を減少させると、冷却器過熱度も増加するため、その後、冷却器制御装置９は、冷却器過熱度を設定過熱度にするために電子膨張弁４Ｅの弁開度を増加させようと制御することとなる。このような制御では、冷却器過熱度が安定しない、いわゆるハンチング現象が生じ、圧縮機１の吸入圧力Ｐも不安定となる。吸入圧力Ｐの安定とその制御は、そのまま冷凍装置システムＳのＣＯＰや信頼性に関わるため、電子膨張弁４Ｅもプルダウン運転Ｃの各区分において適宜制御することで、より高ＣＯＰ、高信頼性を図ることができる。

そこで、第３実施形態に係る冷凍装置システムＳのプルダウン運転Ｃの各区分において、電子膨張弁４Ｅの制御を冷却器過熱度を過熱度設定値になるように制御する従来の制御から変更させ、以下の図１１から図１３に示す制御に変更する。

図１１は、第３実施形態に係る冷凍装置システムＳの冷却優先運転Ｃ１における電子膨張弁４Ｅの制御フローである。

ステップＳ５１において、冷却器制御装置９は、電子膨張弁４Ｅの弁開度をシステム最大まで開く。

ステップＳ５２において、冷却器制御装置９は、冷却器１３の冷媒出口温度を検出する温度センサ（図示せず）で検出した冷媒出口温度と、冷却器１３の冷媒入口温度を検出する温度センサ（図示せず）で検出した冷媒入口温度とから、冷却器過熱度を演算する。そして、演算された冷却器過熱度が、液バック現象が生じない冷却器過熱度の範囲の下限値以上であるか否かを判定する。

冷却器過熱度が下限値以上でない場合（Ｓ５２・Ｎｏ）、冷却器制御装置９の処理はステップＳ５３に進み、電子膨張弁４Ｅの弁開度を減少させる（ステップＳ５３）。そして、冷却器制御装置９の処理はステップＳ５２に戻る。

冷却器過熱度が下限値以上である場合（Ｓ５２・Ｙｅｓ）、冷却器制御装置９の処理はステップＳ５４に進み、電子膨張弁４Ｅの弁開度を維持させる（ステップＳ５４）。

図１２は、第３実施形態に係る冷凍装置システムＳの吸入圧力安定優先運転における電子膨張弁４Ｅの制御フローである。

ステップＳ６１において、冷却器制御装置９は、冷却器１３の冷媒出口温度を検出する温度センサ（図示せず）で検出した冷媒出口温度と、冷却器１３の冷媒入口温度を検出する温度センサ（図示せず）で検出した冷媒入口温度とから、冷却器過熱度を演算する。そして、演算された冷却器過熱度が、液バック現象が生じない冷却器過熱度の範囲の下限値以上であるか否かを判定する。

冷却器過熱度が下限値以上でない場合（Ｓ６１・Ｎｏ）、冷却器制御装置９の処理はステップＳ６２に進み、電子膨張弁４Ｅの弁開度を減少させる（ステップＳ６２）。なお、ステップＳ６２における弁開度の減少速度（弁閉速度）は、後述するステップＳ６３における弁開度の増加速度（弁開速度）よりも低く設定する。そして、冷却器制御装置９の処理はステップＳ６１に戻る。

冷却器過熱度が下限値以上である場合（Ｓ６１・Ｙｅｓ）、冷却器制御装置９の処理はステップＳ６３に進み、電子膨張弁４Ｅの弁開度を増加させる（ステップＳ６３）。そして、冷却器制御装置９の処理はステップＳ６１に戻る。

図１３は、第３実施形態に係る冷凍装置システムＳの高ＣＯＰ優先運転における電子膨張弁４Ｅの制御フローである。

ステップＳ７１において、冷却器制御装置９は、冷却器１３の冷媒出口温度を検出する温度センサ（図示せず）で検出した冷媒出口温度と、冷却器１３の冷媒入口温度を検出する温度センサ（図示せず）で検出した冷媒入口温度とから、冷却器過熱度を演算する。そして、演算された冷却器過熱度が、液バック現象が生じない冷却器過熱度の範囲の下限値以上であるか否かを判定する。

冷却器過熱度が下限値以上でない場合（Ｓ７１・Ｎｏ）、冷却器制御装置９の処理はステップＳ７２に進み、電子膨張弁４Ｅの弁開度を減少させる（ステップＳ７２）。なお、ステップＳ７２における弁開度の減少速度（弁閉速度）は、後述するステップＳ７３における弁開度の増加速度（弁開速度）よりも低く設定する。そして、冷却器制御装置９の処理はステップＳ７１に戻る。

冷却器過熱度が下限値以上である場合（Ｓ７１・Ｙｅｓ）、冷却器制御装置９の処理はステップＳ７３に進み、電子膨張弁４Ｅの弁開度を増加させる（ステップＳ７３）。そして、冷却器制御装置９の処理はステップＳ７４に進む。

ステップＳ７４において、冷却器制御装置９は、電子膨張弁４Ｅの弁開度がシステム最大であり、なおかつ、吸入圧力Ｐがシフト圧力以下であるか否かを判定する。電子膨張弁４Ｅの弁開度がシステム最大でなく、または、吸入圧力Ｐがシフト圧力以下でない場合（Ｓ７４・Ｎｏ）、冷却器制御装置９の処理はステップＳ７１に戻る。電子膨張弁４Ｅの弁開度がシステム最大であり、なおかつ、吸入圧力Ｐがシフト圧力以下である場合（Ｓ７４・Ｙｅｓ）、冷却器制御装置９の処理はステップＳ７５に進む。

ステップＳ７５において、冷却器制御装置９は、予め設定された冷却器過熱度の設定値にしたがって、電子膨張弁４Ｅの弁開度を制御する。

即ち、図１１に示すように、冷却優先運転Ｃ１では、速やかに庫内温度Ｔ及び吸入圧力Ｐを減少させたいため、比較的大きな弁開度で冷媒を多く流し、また信頼性確保のため弁開度速度を高く設定し、液バックが生じないように流量調整の応答性を早くする。

また、図１２に示すように、吸入圧力安定優先運転Ｃ２においても、吸入圧力Ｐを冷凍装置システムＳの仕様範囲内（Ｐ_L〜Ｐ_H）で減少させ、早急に高ＣＯＰ優先運転Ｃ３に移行したいため、吸入圧力Ｐを仕様上限以下になる範囲で弁開度を増減する。

また、図１３に示すように、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３では、吸入圧力Ｐを冷凍装置システムＳの仕様範囲内（Ｐ_L〜Ｐ_H）でシフト圧力Ｐ_shift以上に維持したいため、それに従って弁開度を増減させる。

ここで、プルダウン運転Ｃ（冷却優先運転Ｃ１、吸入圧力安定優先運転Ｃ２、高ＣＯＰ優先運転Ｃ３）において、前述の過熱度設定値は一時無視され、冷凍装置システムＳの仕様範囲内（Ｐ_L〜Ｐ_H）でシフト圧力Ｐ_shift以上になるように目標過熱度及び弁開度速度を調整する。そして、弁開度を上限まで開いても吸入圧力Ｐをシフト圧力Ｐ_shift以上に維持できなくなった場合（Ｓ７４・Ｙｅｓ）、前述の過熱度設定値に沿って電子膨張弁４Ｅの弁開度を調整する。

また、圧縮機１の駆動周波数制御の場合と同様に、急激な弁開度の減少により急激に吸入圧力Ｐが上昇することを防止するため、弁開速度には制約（但し、弁開速度＞弁閉速度）を持たせる。

また、液バック現象を防止するため、冷却器過熱度の下限値を設定し、冷却器過熱度の下限値未満となれば、電子膨張弁４Ｅの弁開度を閉じるように制御する。

以上のように構成された本実施形態においては、冷凍装置システムの信頼性の確保、最小限の要求庫内温度管理を満たした上で、更に前述した実施例より高ＣＯＰとなる運転を実施することが出来る。

＜変形例＞
なお、本実施形態に係る冷凍装置システムＳは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

本実施形態に係る冷凍装置システムＳのプルダウン運転制御を、一つの冷却モードとし、ディップスイッチ等でユーザが容易に選択・切替えすることができるようにしてもよい。

各種設定値（Ｔ_b、Ｔ_shift、Ｐ_shift、ｆ_COP、Δｆ、Δｔ等）は、あらかじめ設定され記憶部に記憶されているものとして説明したが、コントローラ８の操作部８ｂを操作することにより、ユーザが設定することができるようになっていてもよい。

コントローラ８は、コンデンシングユニット１１および冷蔵庫１２とは別体に設けるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、コンデンシングユニット１１の筺体にコントローラ８が設けられていてもよく、冷蔵庫１２の筺体にコントローラ８が設けられていてもよい。また、コントローラ８、冷却器制御装置９およびコンデンシングユニット制御装置１０により、冷凍装置システムＳを制御するものとして説明したが、これに限られるものではなく、１つの制御手段が冷凍装置システムＳ全体を制御するものであってもよい。

Ｓ 冷凍装置システム
１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 冷媒液用電磁弁
４ 膨張弁
４Ｅ 電子膨張弁
５ 蒸発器
６ 庫内温度センサ
７ 吸入圧力センサ
８ コントローラ（制御手段）
９ 冷却器制御装置（制御手段）
１０ コンデンシングユニット制御装置（制御手段）
１１ コンデンシングユニット
１２ 冷蔵庫
１３ 冷却器
Ｔ 庫内温度
Ｔ_ON サーモオン設定温度
Ｔ_OFF サーモオフ設定温度
Ｔ_P 目標温度
Ｔ_shift シフト温度（周波数シフト設定温度）
Ｐ_shift シフト圧力（周波数シフト設定吸入圧力）
ｆ 駆動周波数
ｆ_max 最大駆動周波数（第１駆動周波数）
ｆ_COP 高ＣＯＰ周波数（第２駆動周波数）

Claims (6)

1. 駆動周波数が可変とされた圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器からなる冷凍サイクルと、
   前記蒸発器で冷却された被冷却媒体が供給される冷蔵庫と、
   前記冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度センサと、
   前記圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力センサと、
   前記庫内温度がサーモオン設定温度以上となった場合に前記冷凍サイクルの運転開始を指令し、前記庫内温度がサーモオフ設定温度以下となった場合に前記冷凍サイクルの運転停止を指令する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   予め入力された前記圧縮機の情報と、
   前記サーモオフ設定温度へ到達するまでに設けられた前記圧縮機の駆動周波数の変更判定のための設定温度と、
   予め設定した前記圧縮機の駆動周波数の変更判定のための設定吸入圧力と、に基づいて、
   前記圧縮機の駆動周波数を適宜変更する運転モードを備え、
   前記制御手段は、
   前記庫内温度が前記サーモオン設定温度より一定温度以上高い温度の状態から、前記サーモオフ設定温度へ冷却するプルダウン運転において、前記サーモオフ設定温度に到達するまでの運転域を、
   前記圧縮機の駆動周波数を第１駆動周波数として、前記庫内温度が前記設定温度以下、かつ、前記吸入圧力が前記設定吸入圧力以下となるまで冷却する冷却優先運転域と、
   前記設定吸入圧力を維持しながら前記圧縮機の駆動周波数を減速していく吸入圧力安定優先運転域と、
   前記圧縮機の駆動周波数を予め入力された前記圧縮機の情報に基づいて設定された効率のよい駆動周波数である第２駆動周波数として、前記サーモオフ設定温度まで冷却する高ＣＯＰ優先運転域と、の３区分に分け、
   各運転域に対応して前記圧縮機の駆動周波数を変更する
   ことを特徴とする冷凍装置システム。
2. 前記吸入圧力安定優先運転域は、
   前記圧縮機の吸込圧力が前記設定吸入圧力以下になる毎に、前記圧縮機の駆動周波数を１段階減速し、
   前記圧縮機の駆動周波数が前記第２駆動周波数まで減速されると、前記高ＣＯＰ優先運転域に移行する
   ことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置システム。
3. 前記設定吸入圧力は、
   前記吸入圧力安定優先運転域で前記圧縮機の駆動周波数を１段階減速した際、前記吸入圧力が上昇しても前記冷凍サイクルの仕様範囲内となるように設定される
   ことを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置システム。
4. 前記吸入圧力安定優先運転域で前記圧縮機の駆動周波数を１段階減速する際、
   前記圧縮機の駆動周波数の減速は、１０Ｈｚ以下とし、
   前回の減速から次回の減速までに３０秒以上のインターバルを設ける
   ことを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置システム。
5. 前記制御手段は、
   前記冷却優先運転域と、前記吸入圧力安定優先運転域と、前記高ＣＯＰ優先運転域と、の各運転時間を計測し、
   その総和である実測の運転時間が予め設定された設定運転時間を経過すると、
   前記圧縮機の駆動周波数を第１駆動周波数として、前記庫内温度が前記サーモオフ設定温度以下となるまで冷却する冷却優先運転に切り替える
   ことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置システム。
6. 前記膨張弁は、
   前記制御手段により弁開度及び弁開度速度を制御可能な電子膨張弁であり、
   前記制御手段は、
   前記プルダウン運転において、
   前記吸入圧力を前記冷凍サイクルの仕様範囲内で前記設定吸入圧力以上に維持するように弁開度及び弁開度速度を制御し、
   前記膨張弁の弁開度の上限に達しても、前記設定吸入圧力以上に維持できなくなった場合、予め設定された前記蒸発器の冷却器過熱度に基づいて弁開度を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置システム。

Images