JP6529661B2 - 冷凍装置および冷凍装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被冷却空間内の空気を冷却する冷凍装置および冷凍装置の制御方法に関する。

冷凍装置は、コンデンシングユニットなどの室外機と、クーラ又はショーケースなどの被冷却空間に設置される室内機と、により構成される。一般に、室外機は、圧縮機と凝縮器とを有し、室内機は、膨張弁と蒸発器とを有する。すなわち、冷凍装置では、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器が冷媒配管により接続されて冷媒回路が形成されている。

冷凍装置は、一般に、室外機と室内機とが別々に選定され、異なるメーカーのもの同士が組み合わされる。そして、室外機と室内機との間には、複数の組み合わせが成立し、例えば、ある室外機に対して、メーカーの異なる複数の室内機を個別に組み合わせることができる。すなわち、同じ室外機に対して、あるメーカーの室内機が組み合わされることもあれば、それとは別のメーカーの室内機が組み合わされることもある。このため、室外機は、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、単独で制御が完結している必要がある。

室外機による単独制御の例としては、室外機で検出された吸入圧力を飽和換算して得られた蒸発温度が、例えば目標庫内温度より１０℃低い固定値に設定される目標蒸発温度となるように、圧縮機の運転周波数および凝縮器に送風するファンの回転数を変化させるものがある。ただし、目標蒸発温度を固定値に設定して行う制御では、被冷却空間内の負荷変動に応じた適切な目標蒸発温度を設定することができない。このため、負荷が低い状況であるにもかかわらず、不必要に圧縮機の運転周波数が上昇するという不都合が生じる。

このような不都合を解決するために、従来から、室外機での目標蒸発温度の設定を可変とした冷凍装置が知られている。こうした冷凍装置には、室外機の制御装置が、通信手段を用いて室内機側の負荷の状態を示す情報を取得し、取得した情報をもとに目標蒸発温度の設定を変更するものがある。また、室外機の制御装置が、室内機側の負荷の状態をもとに算出された目標蒸発温度を取得し、取得した目標蒸発温度によって更新する冷凍装置も知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。

特許文献１および２には、庫内温度と目標庫内温度との差をもとに目標蒸発温度を設定する方法が開示されている。特許文献３には、目標庫内温度と庫内温度との差および目標蒸発温度と蒸発温度との差をもとに、目標蒸発温度を設定する方法が開示されている。特許文献４には、庫内温度勾配をもとに目標蒸発温度を修正する方法が開示されている。特許文献５には、吸入冷媒の湿り度をもとに目標蒸発温度を調整する方法が開示されている。

特開２００５−３０６７９号公報 特開２００９−１２１７８７号公報 特許第３６６８７５０号公報 特開２００２−８９４５４号公報 特許第４７３０３１８号公報

しかしながら、従来の冷凍装置は、サーモＯＮ／ＯＦＦの状況および霜取り運転の実施状況といった運転状況および運転状態にかかわらず、常時目標蒸発温度を更新する。このため、サーモＯＦＦからサーモＯＮに切り替わった直後又は霜取り運転の終了直後等の庫内温度が高い状況では、室外機の制御装置において、庫内の負荷が大きいと判断され、目標蒸発温度が必要以上に低下する。それに伴って、冷凍装置の冷却能力が上昇することから、サーモＯＦＦまでの時間、すなわち庫内温度が低く、庫内の負荷が小さいと判断される状態となるまでの時間が短くなる。すると、目標蒸発温度が最適値にまで上がり切る前にサーモＯＦＦしてしまい、結果として目標蒸発温度が低めに設定されることとなる。つまり、従来の冷凍装置では、目標蒸発温度が下がり易く上がり難いという傾向にあり、目標蒸発温度が低めに設定されるため、圧縮機の運転周波数が必要以上に高くなり、消費電力が増加するという課題がある。

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あり、不必要に目標蒸発温度を低下させることを抑制し、消費電力の低減を実現する冷凍装置および冷凍装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器が冷媒配管で連結されて冷媒回路が形成された冷凍装置であって、蒸発器の温度の到達目標である目標蒸発温度を算出し更新する目標蒸発温度算出手段と、サーモＯＮ状態において、被冷却空間内の温度が目標庫内温度を基準として設定される低下閾値よりも高い状態にある時間を高温維持時間として計測する温度維持時間計測手段と、を有し、目標蒸発温度算出手段は、温度維持時間計測手段において計測された高温維持時間が更新基準時間以上となってから、目標蒸発温度を設定された減算係数だけ低下させて更新するものである。

本発明に係る冷凍装置の制御方法は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器が冷媒配管で連結されて冷媒回路が形成された冷凍装置の制御方法であって、冷凍装置の動作を制御する制御装置が、サーモＯＮ状態において、被冷却空間内の温度が目標庫内温度を基準として設定される低下閾値よりも高い状態にある時間を高温維持時間として計測する高温維持時間計測工程と、高温維持時間計測工程において計測する高温維持時間が更新基準時間以上となってから、蒸発器の温度の到達目標である目標蒸発温度を設定された減算係数だけ低下させて更新する目標更新工程と、を実行するものである。

本発明は、被冷却空間内の温度が低下閾値より高いときに、温度維持時間計測手段において計測された高温維持時間が更新基準時間以上であれば、目標蒸発温度算出手段が目標蒸発温度を減算係数だけ低下させて更新するという構成を採っている。よって、サーモＯＮの時間からタイムラグをもたせて目標蒸発温度を低下させることができるため、不必要に目標蒸発温度を低下させることを抑制し、消費電力の低減を実現することができる。

本発明の実施の形態に係る冷凍装置の構成を示すブロック図である。 図１の冷凍装置が有する室内機制御装置および室外機制御装置の構成を示すブロック図である。 中温維持時間が負荷判定基準時間未満である場合における、図１の冷凍装置の庫内温度および目標蒸発温度の変化、および目標蒸発温度の更新制御を例示するグラフである。 中温維持時間が負荷判定基準時間以上である場合における、図１の冷凍装置の庫内温度および目標蒸発温度の変化、および目標蒸発温度の更新制御を例示するグラフである。 中温維持時間が負荷判定基準時間未満である場合に、図２の目標蒸発温度算出手段が行う目標蒸発温度の更新制御の実行タイミングを示す模式図である。 中温維持時間が負荷判定基準時間以上である場合に、図２の目標蒸発温度算出手段が行う目標蒸発温度の更新制御の実行タイミングを示す模式図である。 図２の室内機制御装置が有する目標蒸発温度算出手段の動作を示すフローチャートである。 従来技術に係る冷凍装置の構成を示すブロック図である。 図８の室内機制御装置が有する目標蒸発温度算出手段の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る冷凍装置および従来技術に係る冷凍装置のそれぞれの庫内温度および目標蒸発温度の変化の様子の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る冷凍装置および従来技術に係る冷凍装置のそれぞれの庫内温度および目標蒸発温度の変化の様子の他の例を示すグラフである。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る冷凍装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、冷凍装置１０は、室外機１と、室内機２と、室内機制御装置７と、室外機制御装置８と、を有している。室内機２は、例えば、冷蔵庫または冷凍倉庫などの被冷却空間９内に配設され、被冷却空間９内の空気を冷却するものである。被冷却空間９は、クーラまたはショーケースなどであってもよい。以降では、室内機２が配設される被冷却空間９内を庫内ともいう。

室外機１は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮機３で圧縮された冷媒を冷却して凝縮する凝縮器４と、を有している。室内機２は、凝縮器４で凝縮された冷媒の圧力を下げ、低温の液冷媒に変化させる膨張弁５と、膨張弁５で減圧された低温の液冷媒を蒸発させて冷却作用を行う蒸発器６と、を有している。すなわち、冷凍装置１０では、圧縮機３、凝縮器４、膨張弁５、および蒸発器６が冷媒配管で連結されて冷媒回路が形成されている。

圧縮機３は、室外機制御装置８からの指令に応じて、インバータにより回転数を調整可能なインバータ圧縮機である。凝縮器４は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、外気と冷媒との熱交換を行うものである。膨張弁５は、例えば電子式膨張弁からなり、冷媒を減圧するものである。蒸発器６は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、庫内の空気と冷媒との熱交換を行うものである。

また、室外機１には、圧縮機３の吸入側に設けられ、圧縮機３に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ３ａと、凝縮器４に送風するファン４ａと、が設けられている。室内機２には、庫内の温度を示す情報である庫内温度ＲＴを検出する庫内温度検出センサ２ａが設けられている。

室内機制御装置７は、室内機２を制御するものである。室内機制御装置７は、庫内温度検出センサ２ａにおいて検出された庫内温度ＲＴをもとに、サーモＯＮ又はサーモＯＦＦの判定を行うものである。また、室内機制御装置７は、サーモＯＮすると判定したタイミングで目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御を開始し、サーモＯＦＦすると判定したタイミングで目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御を終了するものである。加えて、室内機制御装置７は、膨張弁５として電子式膨張弁を採用する場合、膨張弁５の開度を設定する機能をもつように構成する。

室外機制御装置８は、室外機１を制御するものである。室外機制御装置８は、圧縮機３の運転周波数を制御する機能と、凝縮器４に送風するファン４ａの回転数を制御する機能と、を有している。室内機制御装置７と室外機制御装置８とは、互いに通信可能に接続されている。

図２は、冷凍装置１０が有する室内機制御装置７および室外機制御装置８の構成を示すブロック図である。図２を参照して、室内機制御装置７および室外機制御装置８の機能構成をより詳細に説明する。

室内機制御装置７は、庫内温度取得手段７Ａと、目標庫内温度設定手段７Ｂと、サーモ温度決定手段７Ｃは、低下閾値設定手段７Ｄと、上昇閾値設定手段７Ｅと、温度維持時間計測手段７Ｆと、第１時間設定手段７Ｇと、第２時間設定手段７Ｈと、目標蒸発温度算出手段７Ｉと、を有している。目標蒸発温度算出手段７Ｉは、目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御を実行するものである。目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御は、目標蒸発温度ＥＴｍを低下させる更新処理と、目標蒸発温度ＥＴｍを上昇させる更新処理と、を含んでいる。以降では、目標蒸発温度ＥＴｍを低下させる更新処理を「低下更新処理」ともいい、目標蒸発温度ＥＴｍを上昇させる更新処理を「上昇更新処理」ともいう。

庫内温度取得手段７Ａは、庫内温度検出センサ２ａから庫内温度ＲＴを取得し、取得した庫内温度ＲＴを温度維持時間計測手段７Ｆおよび目標蒸発温度算出手段７Ｉへ出力するものである。

目標庫内温度設定手段７Ｂは、目標庫内温度ＲＴｍを設定するものである。すなわち、目標庫内温度設定手段７Ｂは、リモコンなどにより外部から入力された庫内の設定温度を、目標庫内温度ＲＴｍとして、室内機制御装置７に設けられた内部メモリなど（図示せず）に記憶させるものである。また、目標庫内温度設定手段７Ｂは、設定した目標庫内温度ＲＴｍをサーモ温度決定手段７Ｃへ出力する機能を有している。

サーモ温度決定手段７Ｃは、目標庫内温度ＲＴｍをもとに、サーモＯＮ温度およびサーモＯＦＦ温度を求めるものである。サーモＯＮ温度は、目標庫内温度ＲＴｍから庫内の負荷が大きいと判断できる温度であり、すなわち圧縮機３の運転を開始するタイミングを決めるための温度である。サーモＯＦＦ温度は、目標庫内温度ＲＴｍから庫内の負荷が小さいと判断できる温度であり、すなわち圧縮機３の運転終了のタイミングを決めるための温度である。

より具体的に、サーモ温度決定手段７Ｃは、設定された高温側基準温度Ｈｔを目標庫内温度ＲＴｍに加算してサーモＯＮ温度を求め、設定された低温側基準温度Ｌｔを目標庫内温度ＲＴｍから減算してサーモＯＦＦ温度を求めるように構成されている。つまり、サーモ温度決定手段７Ｃは、サーモＯＮ温度を、目標庫内温度ＲＴｍより高温側基準温度Ｈｔだけ高い温度に設定し、サーモＯＦＦ温度を、目標庫内温度ＲＴｍより低温側基準温度Ｌｔだけ低い温度に設定する。

本実施の形態において、高温側基準温度Ｈｔおよび低温側基準温度Ｌｔは、目標庫内温度ＲＴｍに応じて設定される。例えば、目標庫内温度ＲＴｍと高温側基準温度Ｈｔおよび低温側基準温度Ｌｔとを関連づけた基準温度テーブルを内部メモリなどに予め記憶しておき、サーモ温度決定手段７Ｃが、目標庫内温度ＲＴｍを基準温度テーブルに照らして、高温側基準温度Ｈｔおよび低温側基準温度Ｌｔを求めるようにするとよい。また、サーモ温度決定手段７Ｃは、サーモＯＮ温度およびサーモＯＦＦ温度を目標蒸発温度算出手段７Ｉへ出力する機能を有している。

低下閾値設定手段７Ｄは、目標庫内温度ＲＴｍを基準として低下閾値ＲＴＨ１を設定するものである。低下閾値ＲＴＨ１は、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、低下更新処理を終了するタイミングを決める際に用いるものである。低下閾値設定手段７Ｄは、低下閾値ＲＴＨ１を、サーモＯＮ温度より低い温度に設定する。また、低下閾値設定手段７Ｄは、低下閾値ＲＴＨ１を温度維持時間計測手段７Ｆおよび目標蒸発温度算出手段７Ｉへ出力する機能を有している。

上昇閾値設定手段７Ｅは、目標庫内温度ＲＴｍを基準として上昇閾値ＲＴＨ２を設定するものである。上昇閾値ＲＴＨ２は、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、上昇更新処理を開始するタイミングを決める際に用いるものである。上昇閾値設定手段７Ｅは、上昇閾値ＲＴＨ２を、サーモＯＦＦ温度より高く、かつ低下閾値ＲＴＨ１よりも低い温度に設定する。また、上昇閾値設定手段７Ｅは、上昇閾値ＲＴＨ２を温度維持時間計測手段７Ｆおよび目標蒸発温度算出手段７Ｉへ出力する機能を有している。

本実施の形態では、低下閾値設定手段７Ｄが、低下閾値ＲＴＨ１を下記式（１）のように設定し、上昇閾値設定手段７Ｅが、上昇閾値ＲＴＨ２を下記式（２）のように設定するものとして説明する。
ＲＴＨ１＝ＲＴｍ＋閾値設定係数 ・・・ 式（１）
ＲＴＨ２＝ＲＴｍ ・・・ 式（２）

上記式（１）に示す閾値設定係数は、目標庫内温度ＲＴｍに応じて設定される。例えば、目標庫内温度ＲＴｍと閾値設定係数とを関連づけた閾値設定テーブルを内部メモリなどに予め記憶しておき、低下閾値設定手段７Ｄが、目標庫内温度ＲＴｍを閾値設定テーブルに照らして閾値設定係数を求めるようにしてもよい。

温度維持時間計測手段７Ｆは、サーモＯＮ状態において、庫内温度取得手段７Ａから出力される庫内温度ＲＴと、低下閾値設定手段７Ｄから出力される低下閾値ＲＴＨ１とを比較して、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１より高い状態にある時間を、高温維持時間ＴＩ１として計測するものである。そして、温度維持時間計測手段７Ｆは、計測した高温維持時間ＴＩ１を目標蒸発温度算出手段７Ｉへ出力する機能を有している。

また、温度維持時間計測手段７Ｆは、庫内温度ＲＴと、低下閾値ＲＴＨ１および上昇閾値設定手段７Ｅから出力される上昇閾値ＲＴＨ２とを比較し、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１と上昇閾値ＲＴＨ２との間にある時間を、中温維持時間ＴＩ２として計測するものである。より具体的に、温度維持時間計測手段７Ｆは、庫内温度ＲＴが、低下閾値ＲＴＨ１から上昇閾値ＲＴＨ２に低下するまでの時間を、中温維持時間ＴＩ２として計測するものである。そして、温度維持時間計測手段７Ｆは、計測した中温維持時間ＴＩ２を目標蒸発温度算出手段７Ｉへ出力する機能を有している。

第１時間設定手段７Ｇは、目標蒸発温度算出手段７Ｉが低下更新処理を開始するタイミングの基準となる更新基準時間ＴＭ１を設定するものである。より具体的に、第１時間設定手段７Ｇは、リモコンなどにより外部から入力された更新基準時間ＴＭ１を内部メモリなどに記憶させるものである。更新基準時間ＴＭ１は、目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御において、目標蒸発温度算出手段７Ｉが高温維持時間ＴＩ１との比較に用いるものであり、例えば、１０分〜１５分に設定される。

第２時間設定手段７Ｈは、庫内の負荷に対して冷凍能力が適切であるか否かを判定する一つの基準となる負荷判定基準時間ＴＭ２を設定するものである。より具体的に、第２時間設定手段７Ｈは、リモコンなどにより外部から入力された負荷判定基準時間ＴＭ２を内部メモリなどに記憶させるものである。負荷判定基準時間ＴＭ２は、目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御において、目標蒸発温度算出手段７Ｉが中温維持時間ＴＩ２との比較に用いるものである。負荷判定基準時間ＴＭ２は、圧縮機３の運転容量等の冷媒回路の特性および被冷却空間９の広さなどを考慮して設定される。

ここで、更新基準時間ＴＭ１および負荷判定基準時間ＴＭ２は、内部メモリなどに予め記憶させていてもよく、この場合、室内機制御装置７は、第１時間設定手段７Ｇおよび第２時間設定手段７Ｈを設けずに構成してもよい。

目標蒸発温度算出手段７Ｉは、蒸発温度ＥＴ^＊が目標庫内温度ＲＴｍよりも換算温度だけ低くなるように、目標蒸発温度ＥＴｍの初期値を設定するものである。換算温度は、目標庫内温度ＲＴｍなどに応じて設定される。例えば、目標庫内温度ＲＴｍと換算温度とを関連づけた換算テーブルを内部メモリなどに記憶させておき、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、目標庫内温度ＲＴｍを換算テーブルに照らして目標蒸発温度ＥＴｍの初期値を求めるようにするとよい。

ここで、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１に達するまでに要した時間が、庫内温度ＲＴおよび目標庫内温度ＲＴｍなどをもとに設定した時間よりも長ければ、冷凍能力に比べ庫内の負荷が大きいと判断できる。このため、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴがサーモＯＮ温度から低下閾値ＲＴＨ１に変化するまでの時間に応じて、目標蒸発温度ＥＴｍを低下させる低下更新処理を実行するように構成されている。

目標蒸発温度算出手段７Ｉは、温度維持時間計測手段７Ｆにおいて計測された高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１に到達したときに、低下更新処理を開始するものである。目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１まで下がったときに、低下更新処理を終了するものである。すなわち、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１に到達するまでは、低下更新処理を行わず、目標蒸発温度ＥＴｍを現状で維持するように構成されている。そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１に到達してから、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１となるまでの間において、低下更新処理を実行するものである。

より具体的に、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、サーモＯＮ状態において、例えば、３分〜５分に設定される設定時間Ｍｔを繰り返し計測する設定時間計測機能を有している。設定時間Ｍｔは、例えば、更新基準時間ＴＭ１の１／２〜１／５程度に設定するとよい。

そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１以上となってから、温度維持時間計測手段７Ｆが高温維持時間ＴＩ１を計測している間、設定時間Ｍｔが経過する度に、目標蒸発温度ＥＴｍを減算係数αだけ低下させて更新するものである。すなわち、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、サーモＯＮとなって更新基準時間ＴＭ１が経過してから、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１よりも高い状態にある間、設定時間Ｍｔが経過する度に、目標蒸発温度ＥＴｍから減算係数αを減じて新たな目標蒸発温度ＥＴｍを設定するものである。このように、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、目標蒸発温度ＥＴｍの段階的な更新を実行する。減算係数αは、目標庫内温度ＲＴｍなどをもとに設定され、例えば０．５℃に設定される。

さらに、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２まで下がったときに、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２未満であれば、上昇更新処理を開始するものである。そして、上昇更新処理を開始した目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴがサーモＯＦＦ温度まで下がったときに、上昇更新処理を終了するものである。

ここで、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１から上昇閾値ＲＴＨ２に低下するまでに要した時間が、想定していた負荷判定基準時間ＴＭ２より短ければ、冷凍能力に比べ庫内の負荷が小さいと判断できる。このため、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２未満であるときは、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２に到達した以降において、目標蒸発温度ＥＴｍを加算係数βだけ上昇させて更新するように構成されている。より具体的に、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２未満であれば、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２に到達してからサーモＯＦＦ温度となるまでの間、設定時間Ｍｔが経過する度に、目標蒸発温度ＥＴｍに加算係数βを加えて新たな目標蒸発温度ＥＴｍを設定するものである。このように、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、目標蒸発温度ＥＴｍの段階的な更新を実行する。加算係数βは、目標庫内温度ＲＴｍなどをもとに設定され、例えば０．５℃に設定される。

一方、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２以上であるときは、冷凍能力に比べ庫内の負荷が大きいと判断できるため、目標蒸発温度ＥＴｍを現状で維持するように構成されている。そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、目標蒸発温度ＥＴｍの初期値又は更新後の目標蒸発温度ＥＴｍを室外機運転制御手段８Ｃへ送信する機能を有している。

また、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度取得手段７Ａから出力された庫内温度ＲＴをもとに、サーモＯＮ又はサーモＯＦＦの判定を行い、判定の結果を室外機制御装置８の室外機運転制御手段８Ｃへ送信する機能を有している。すなわち、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴがサーモＯＮ温度まで上昇したときに、圧縮機３の運転開始を指示する駆動指令を室外機運転制御手段８Ｃへ送信し、庫内温度ＲＴがサーモＯＦＦ温度まで低下したときに、圧縮機３の運転停止を指示する停止指令を室外機運転制御手段８Ｃへ送信する機能を有している。

室外機制御装置８は、吸入圧力取得手段８Ａと、飽和温度換算手段８Ｂと、室外機運転制御手段８Ｃと、を有している。吸入圧力取得手段８Ａは、吸入圧力センサ３ａにおいて検出された圧縮機３の吸入圧力を取得するものである。飽和温度換算手段８Ｂは、吸入圧力取得手段８Ａが取得した吸入圧力を飽和換算して、蒸発温度ＥＴ^＊を求めるものである。

室外機運転制御手段８Ｃは、圧縮機３の運転周波数およびファン４ａの回転数を制御するものである。室外機運転制御手段８Ｃは、飽和温度換算手段８Ｂが飽和換算して求めた蒸発温度ＥＴ^＊を、目標蒸発温度算出手段７Ｉから送信される目標蒸発温度ＥＴｍに近づけるように制御するものである。

より具体的に、室外機運転制御手段８Ｃは、蒸発温度ＥＴ^＊が目標蒸発温度ＥＴｍ未満（ＥＴ^＊＜ＥＴｍ）ならば、圧縮機３の回転数およびファン４ａの回転数を下げるものである。一方、室外機運転制御手段８Ｃは、蒸発温度ＥＴ^＊が目標蒸発温度ＥＴｍより大きい（ＥＴ^＊＞ＥＴｍ）ならば、圧縮機３の回転数およびファン４ａの回転数を上げるものである。

また、室外機運転制御手段８Ｃは、サーモ温度決定手段７Ｃから出力される駆動指令に応じて圧縮機３の運転を開始させ、サーモ温度決定手段７Ｃから出力される停止指令に応じて圧縮機３の運転を停止させるものである。

本実施の形態において、室外機運転制御手段８Ｃは、ＰＩＤ制御を用いて上記各制御を実行する。もっとも、室外機運転制御手段８Ｃは、ファジー制御などといったその他の制御方式を用いて上記各制御を行うようにしてもよい。

図３は、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２未満である場合における、図１の冷凍装置１０の庫内温度ＲＴおよび目標蒸発温度ＥＴｍの変化、および目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御を例示するグラフである。図４は、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２以上である場合における、図１の冷凍装置１０の庫内温度ＲＴおよび目標蒸発温度ＥＴｍの変化、および目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御を例示するグラフである。図５は、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２未満である場合に、図２の目標蒸発温度算出手段７Ｉが行う目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御の実行タイミングを示す模式図である。図６は、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２以上である場合に、図２の目標蒸発温度算出手段７Ｉが行う目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御の実行タイミングを示す模式図である。図３〜図６を参照して、目標蒸発温度算出手段７Ｉが行う目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御について、より詳細に説明する。

図３および図４では、横軸に「時刻」をとり、縦軸の上側に「庫内温度ＲＴ」をとり、縦軸の下側に「目標蒸発温度ＥＴｍ」をとっている。図５および図６では、横軸に「時刻」をとり、縦軸の下段に「設定時間Ｍｔ」をとり、縦軸の中段に「高温維持時間ＴＩ１」をとり、縦軸の上段に「中温維持時間ＴＩ２」をとっている。また、図３〜図６では、時刻Ｔ１においてサーモＯＮ状態となり、時刻Ｔ５においてサーモＯＦＦ状態となるものとする。加えて、図３〜図６では、時刻Ｔ２において更新基準時間ＴＭ１が経過し、時刻Ｔ３において庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１に到達し、時刻Ｔ４において庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２に到達するものとする。

目標蒸発温度算出手段７Ｉは、図５および図６に示すように、時刻Ｔ１において設定時間Ｍｔの繰り返し計測を開始するが、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間、すなわち更新基準時間ＴＭ１に到達するまでの間は、目標蒸発温度ＥＴｍの更新処理を行わない。

次いで、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間に低下更新処理を実行する。より具体的に、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１に到達して以降、設定時間計測機能により繰り返し計測する設定時間Ｍｔが最初に経過したときに、目標蒸発温度ＥＴｍを減算係数αだけ低下させて更新する。なお、設定時間Ｍｔを更新基準時間ＴＭ１の整数倍に設定した場合、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１に到達したときに、目標蒸発温度ＥＴｍを減算係数αだけ低下させて更新する。そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、図３〜図６に示すように、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１に到達する時刻Ｔ３までの間、設定時間Ｍｔが経過する度に、目標蒸発温度ＥＴｍを減算係数αだけ低下させて更新する。

時刻Ｔ３になると、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、図３〜図６に示すように、少なくとも時刻Ｔ４までの間、目標蒸発温度ＥＴｍを現状で維持する。

続いて、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの間において、図３および図５に示すように、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２未満であれば、目標蒸発温度算出手段７Ｉは上昇更新制御を実行する。より具体的に、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２まで低下して以降、設定時間計測機能により繰り返し計測する設定時間Ｍｔが最初に経過したときに、目標蒸発温度ＥＴｍを加算係数βだけ上昇させて更新する。そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、図３および図５に示すように、庫内温度ＲＴがサーモＯＦＦ温度に低下する時刻Ｔ５までの間、設定時間Ｍｔが経過する度に、目標蒸発温度ＥＴｍを加算係数βだけ上昇させて更新する。

なお、図５および図６では、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、サーモＯＮとなってから設定時間Ｍｔを継続的に計測する場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１まで低下した際に設定時間Ｍｔの計測処理を中断し、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２に到達したときに、設定時間Ｍｔの計測処理を再開するようにしてもよい。さらに、中断前の設定時間Ｍｔと、再開後の設定時間Ｍｔとは、異なる時間に設定してもよい。

一方、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの間において、図４および図６に示すように、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２以上であれば、目標蒸発温度算出手段７Ｉは上昇更新制御を実行しない。

なお、室内機制御装置７および室外機制御装置８は、上記の各機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアで実現することもできるし、例えばＤＳＰ等のマイコン又はＣＰＵ等の演算装置上で実行されるソフトウェアとして実現することもできる。加えて、上述した内部メモリなどは、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はフラッシュメモリ等により構成することができる。

ここで、室内機制御装置７は、室内機２の内部に設けられていてもよく、室外機制御装置８は、室外機１の内部に設けられていてもよい。また、冷凍装置１０は、室内機制御装置７および室外機制御装置８の代わりに、室内機制御装置７の機能と室外機制御装置８の機能とを併せもつ一つの制御装置、すなわち室外機１及び室内機２を制御する制御装置を有していてもよい。そして、当該制御装置は、室外機１又は室内機２の内部に設けられていてもよく、室外機１および室内機２の外部に設けられていてもよい。

加えて、図１では、膨張弁５が室内機２に設けられている場合を例示したが、これに限らず、膨張弁５は、室外機１に設けられていてもよい。また、図１では、室外機１と室内機２とが別々に設けられた分離型の冷凍装置１０を例示したが、これに限らず、冷凍装置１０は、室外機１の内部構成と室内機２の内部構成とが一つのケーシング内に収納された一体型のものであってもよい。

本実施の形態では、サーモ温度決定手段７Ｃが、サーモＯＮ温度およびサーモＯＦＦ温度を目標蒸発温度算出手段７Ｉへ出力する場合を例示したが、これに限らず、サーモ温度決定手段７Ｃは、サーモＯＮ温度およびサーモＯＦＦ温度を内部メモリなどに記憶させるようにしてもよい。そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、内部メモリなどからサーモＯＮ温度およびサーモＯＦＦ温度を読み出して用いるようにしてもよい。

同様に、低下閾値設定手段７Ｄが低下閾値を内部メモリなどに記憶させ、上昇閾値設定手段７Ｅが上昇閾値を内部メモリなどに記憶させるようにし、温度維持時間計測手段７Ｆおよび目標蒸発温度算出手段７Ｉが、内部メモリなどから低下閾値および上昇閾値を読み出して、上記各機能を実現するようにしてもよい。また、更新基準時間ＴＭ１および負荷判定基準時間ＴＭ２は、内部メモリなどに予め記憶されていてもよく、この場合、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、内部メモリなどから更新基準時間ＴＭ１および負荷判定基準時間ＴＭ２を読み出して用いるようにするとよい。

さらに、本実施の形態では、低下閾値設定手段７Ｄが目標庫内温度ＲＴｍをもとに低下閾値ＲＴＨ１を設定し、上昇閾値設定手段７Ｅが目標庫内温度ＲＴｍをもとに上昇閾値ＲＴＨ２を設定する場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、サーモ温度決定手段７Ｃが、サーモＯＮ温度およびサーモＯＦＦ温度を、低下閾値設定手段７Ｄおよび上昇閾値設定手段７Ｅへ出力するようにしてもよい。そして、例えば、サーモＯＮ温度と低下閾値ＲＴＨ１とを関連づけた低下閾値テーブルを内部メモリなどに格納しておき、低下閾値設定手段７Ｄが、サーモＯＮ温度を低下閾値テーブルに照らして低下閾値ＲＴＨ１を求めるようにしてもよい。また、例えば、サーモＯＦＦ温度と上昇閾値ＲＴＨ２とを関連づけた上昇閾値テーブルを内部メモリなどに格納しておき、上昇閾値設定手段７Ｅが、サーモＯＦＦ温度を上昇閾値テーブルに照らして上昇閾値ＲＴＨ２を求めるようにしてもよい。もっとも、サーモ温度決定手段７Ｃが、サーモＯＮ温度およびサーモＯＦＦ温度を内部メモリなどに記憶させるようにし、低下閾値設定手段７Ｄおよび上昇閾値設定手段７Ｅが内部メモリなどからサーモＯＮ温度およびサーモＯＦＦ温度を読み出して用いるようにしてもよい。

図７は、室内機制御装置７が有する目標蒸発温度算出手段７Ｉの動作を示すフローチャートである。図７に基づき、一定時間ごとに目標蒸発温度算出手段７Ｉが行う目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御、すなわち、室内機制御装置７による冷凍装置１０の制御方法について説明する。

まず、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、サーモＯＮ状態において、庫内温度ＲＴと低下閾値ＲＴＨ１とを比較し、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１より大きいか否かを判定する（図７：ステップＳ１０１）。目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１より大きい場合（図７：ステップＳ１０１／Ｙｅｓ）、温度維持時間計測手段７Ｆにおいて計測された高温維持時間ＴＩ１と更新基準時間ＴＭ１とを比較し、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１以上となるまで待機する。すなわち、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１未満である間（図７：ステップＳ１０２／Ｎｏ）、ステップＳ１０１およびＳ１０２の処理を実行する。

そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１以上になったとき（図７：ステップＳ１０２／Ｙｅｓ）、低下更新処理（図７：ステップＳ１０３〜Ｓ１０６）を開始する。つまり、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１に到達すると、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１より大きいか否かの判定（図７：ステップＳ１０３）と、設定時間Ｍｔが経過したか否かの判定（図７：ステップＳ１０４）とを繰り返し実行する。そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、最初に設定時間Ｍｔが経過したときに（図７：ステップＳ１０４／Ｙｅｓ）、目標蒸発温度ＥＴｍを減算係数αだけ低下させて更新する（図７：ステップＳ１０５）。その際、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、更新後の目標蒸発温度ＥＴｍを示す情報を室外機運転制御手段８Ｃへ送信する。これにより、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、室外機運転制御手段８Ｃに対し、冷却能力を上げる方向、すなわち、圧縮機３の運転周波数およびファン４ａの回転数を上げる方向への制御を促し（図７：ステップＳ１０６）、ステップＳ１０３へ戻る。

すなわち、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６の一連の動作を、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１に到達するまで実行し、設定時間Ｍｔの計測回数に応じて、目標蒸発温度ＥＴｍを更新する。そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、設定時間Ｍｔの計測途中に（図７：ステップＳ１０４／Ｎｏ）、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１に到達すると（図７：ステップＳ１０３／Ｎｏ）、ステップＳ１０７へ移行する。

一方、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１に達することなく（図７：ステップＳ１０２／Ｎｏ）、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１以下となった場合（図７：ステップＳ１０１／Ｎｏ）、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、目標蒸発温度ＥＴｍを低下させることなく、ステップＳ１０７へ移行する。

上記の通り、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１に達するまで、目標蒸発温度ＥＴｍを低下させることはない。また、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１に達することなく、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１以下となったときも、目標蒸発温度算出手段７Ｉが目標蒸発温度ＥＴｍを低下させることはない。このように制御することで、冷凍装置１０は、サーモＯＦＦからサーモＯＮに切り替わった直後又は霜取り運転の終了直後などのように、庫内の負荷は変わっていないにもかかわらず、庫内温度が高いことに起因して庫内の負荷が大きいと判断される状況において、目標蒸発温度が必要以上に下がることを抑制することができる。このため、冷凍装置１０によれば、消費電力を低減することができる。

次いで、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴと上昇閾値ＲＴＨ２とを比較し、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２以下であるか否かを判定する（図７：ステップＳ１０７）。

ここで、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２より大きければ（図７：ステップＳ１０７／Ｎｏ）、目標蒸発温度ＥＴｍを現在の値のまま維持する。ＲＴＨ２＜ＲＴ≦ＲＴＨ１の場合は、冷凍能力と庫内の負荷が釣り合っていると判断できるからである。

また、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２まで低下したとき（図７：ステップＳ１０７／Ｙｅｓ）、温度維持時間計測手段７Ｆが計測した中温維持時間ＴＩ２と負荷判定基準時間ＴＭ２とを比較し、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２未満であるか否かを判定する（図７：ステップＳ１０８）。

目標蒸発温度算出手段７Ｉは、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２以上であれば（図７：ステップＳ１０８／Ｎｏ）、冷凍能力が十分ではないと判断できるため、目標蒸発温度ＥＴｍを現在の値のまま維持する（図７：ステップＳ１０９）。

目標蒸発温度算出手段７Ｉは、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２未満であれば（図７：ステップＳ１０８／Ｙｅｓ）、冷凍能力が十分であると判断できるため、上昇更新処理（図７：ステップＳ１１０〜Ｓ１１３）を開始する。つまり、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２まで下がった以降において、庫内温度ＲＴがサーモＯＦＦ温度より大きいか否かの判定（図７：ステップＳ１１０）と、設定時間Ｍｔが経過したか否かの判定（図７：ステップＳ１１１）とを繰り返し実行する。そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、最初に設定時間Ｍｔが経過したとき（図７：ステップＳ１１１／Ｙｅｓ）、目標蒸発温度ＥＴｍを加算係数βだけ上昇させて更新する（図７：ステップＳ１１２）。その際、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、更新後の目標蒸発温度ＥＴｍを示す情報を室外機運転制御手段８Ｃへ送信する。これにより、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、室外機運転制御手段８Ｃに対し、冷却能力を下げる方向、すなわち、圧縮機３の運転周波数およびファン４ａの回転数を下げる方向への制御を促すことができる。そして、不要な庫内温度ＲＴの低下を抑制することができるため、消費電力を低減することができる（図７：ステップＳ１１３）。

そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、ステップＳ１１０〜Ｓ１１３の一連の動作を、庫内温度ＲＴがサーモＯＦＦ温度に到達するまで実行し、設定時間Ｍｔの計測回数に応じて目標蒸発温度ＥＴｍを更新する。

目標蒸発温度算出手段７Ｉは、設定時間Ｍｔの計測途中に（図７：ステップＳ１１１／Ｎｏ）、庫内温度ＲＴがサーモＯＦＦ温度に到達すると（図７：ステップＳ１１０／Ｎｏ）、上昇更新処理を終了し、目標蒸発温度ＥＴｍを現在の値のまま維持する（図７：ステップＳ１０９）。

上記の通り、負荷判定基準時間ＴＭ２が経過しても、中温維持時間ＴＩ２が負荷判定基準時間ＴＭ２以上のときは、ステップＳ１０８でＮｏとなり、目標蒸発温度算出手段７Ｉが目標蒸発温度ＥＴｍを上げることはない。このように、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、冷凍能力が十分にあると判断できる場合にのみ目標蒸発温度ＥＴｍを上げ、冷凍能力が十分にあると判断できない場合は、目標蒸発温度ＥＴｍを維持するように制御する。すなわち、冷凍装置１０は、庫内温度ＲＴが低くても、冷凍能力が十分ではなく目標蒸発温度ＥＴｍを現在の値に維持したいような場合を、負荷判定基準時間ＴＭ２を用いて判断する。このため、冷凍装置１０によれば、不必要に目標蒸発温度ＥＴｍが上がることを抑制することができ、冷却能力が不足するという事態を回避することができる。

なお、温度維持時間計測手段７Ｆは、目標蒸発温度算出手段７Ｉによる目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御と並行して、高温維持時間計測工程と、中温維持時間計測工程とを実行する。高温維持時間計測工程は、サーモＯＮ状態において、被冷却空間９内の温度が低下閾値ＲＴＨ１よりも高い状態にある時間を高温維持時間ＴＩ１として計測する工程である。中温維持時間計測工程は、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１から上昇閾値ＲＴＨ２に低下するまでの時間を中温維持時間ＴＩ２として計測する工程である。

ここで、図８〜図１１を参照して、冷凍装置１０によって得られる効果を詳細に説明する。図８は、従来技術に係る冷凍装置の構成を示すブロック図である。図９は、図８の室内機制御装置が有する目標蒸発温度算出手段の動作を示すフローチャートである。図１０は、本発明の実施の形態に係る冷凍装置および従来技術に係る冷凍装置のそれぞれの庫内温度および目標蒸発温度の変化の様子の一例を示すグラフである。図１１は、本発明の実施の形態に係る冷凍装置および従来技術に係る冷凍装置のそれぞれの庫内温度および目標蒸発温度の変化の様子の他の例を示すグラフである。

ここでは、例えば特許文献１のように、庫内温度と目標庫内温度との差をもとに目標蒸発温度を算出する従来の冷凍装置１００と、本実施の形態の冷凍装置１０とを対比する。まず、図８および図９に基づき、従来の冷凍装置１００の構成について説明する。本実施の形態の冷凍装置１０と同等の構成部材については、同一の符号を用いて説明は省略する。

図８に示すように、冷凍装置１００は、圧縮機３、吸入圧力センサ３ａ、凝縮器４、およびファン４ａを有する室外機１と、庫内温度検出センサ２ａ、膨張弁５、および蒸発器６を有する室内機２と、室内機２を制御する室内機制御装置７０と、室外機制御装置８と、を備えている。

室内機制御装置７０は、庫内温度取得手段７Ａと、目標庫内温度設定手段７Ｂと、サーモ温度決定手段７Ｃと、目標蒸発温度算出手段７０Ｉと、を有している。目標蒸発温度算出手段７０Ｉは、庫内温度ＲＴと目標庫内温度ＲＴｍとの差分である庫内温度偏差ΔＴａを下記式（３）により算出し、算出した庫内温度偏差ΔＴａをもとに目標蒸発温度ＥＴｍを算出するものである。
ΔＴａ＝庫内温度ＲＴ−目標庫内温度ＲＴｍ ・・・ 式（３）

より具体的に、目標蒸発温度算出手段７０Ｉは、庫内温度と目標庫内温度の差を庫内の負荷とみなし、以下のような目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御を行う。
（１）（庫内温度−目標庫内温度）＞第１設定値の場合
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ＥＴｍを例えば０．５℃だけ低く再設定して圧縮機の回転数を上げ、冷却能力を上げる。
（２）（庫内温度−目標庫内温度）＜第２設定値の場合
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ＥＴｍを０．５℃だけ高く再設定して圧縮機の回転数を下げ、冷却能力を下げる。
（３）第２設定値≦（庫内温度−目標庫内温度）≦第１設定値の場合
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ＥＴｍを現状値に維持する。

続いて、図９に基づき、目標蒸発温度算出手段７０Ｉが行う目標庫内温度ＲＴｍの更新制御について説明する。ここでは、第１設定値が２℃に設定され、第２設定値が０℃に設定されたものとして説明する。

まず、目標蒸発温度算出手段７０Ｉは、上記式（３）により、庫内温度ＲＴと目標庫内温度ＲＴｍとの差分である庫内温度偏差ΔＴａを算出する（図９：ステップＳ２０１）。

次に、目標蒸発温度算出手段７０Ｉは、ステップＳ２０２およびステップＳ２０５において、第１設定値である２℃をもとに庫内温度偏差ΔＴａを評価する。すなわち、目標蒸発温度算出手段７０Ｉは、庫内温度偏差ΔＴａが２℃より大きい場合に、冷凍能力に比べて庫内の負荷が大きいと判断し、目標蒸発温度ＥＴｍを０．５℃だけ低く設定する（図９：ステップＳ２０３）。そして、目標蒸発温度算出手段７０Ｉは、設定変更後の目標蒸発温度ＥＴｍを示す情報を室外機運転制御手段８Ｃへ送信することにより、冷却能力を上げる方向への制御を促す（図７：ステップＳ２０４）。

また、目標蒸発温度算出手段７０Ｉは、庫内温度偏差ΔＴａが、２℃以上であり（図９：ステップＳ２０２／Ｎｏ）かつ第２設定値である０℃未満である場合に（図９：ステップＳ２０５／Ｙｅｓ）、冷凍能力に比べて庫内の負荷が小さいと判断し、目標蒸発温度ＥＴｍを例えば０．５℃だけ高く設定する（図９：ステップＳ２０６）。そして、目標蒸発温度算出手段７０Ｉは、設定変更後の目標蒸発温度ＥＴｍを示す情報を室外機運転制御手段８Ｃへ送信することにより、冷却能力を上げる方向への制御を促す（図７：ステップＳ２０４）。

さらに、目標蒸発温度算出手段７０Ｉは、庫内温度偏差ΔＴａが０℃以上、すなわち「０℃≦ΔＴａ≦２℃」の場合に（図９：ステップＳ２０５／Ｎｏ）、冷凍能力と庫内の負荷とが釣り合っていると判断し、目標蒸発温度ＥＴｍを現在の値のまま維持する（図９：ステップＳ２０７）。

このように、従来の制御方法では、運転状況および運転状態にかかわらず、常時目標蒸発温度ＥＴｍの更新を行う。このため、サーモＯＦＦ状態からサーモＯＮ状態に切り替わった直後又は霜取り運転の直後などの庫内温度ＲＴが高い状況では、庫内の負荷が大きいと判断されてステップＳ２０３が実行される頻度が高くなり、目標蒸発温度ＥＴｍが必要以上に低下する。そして、従来の冷凍装置１００では、目標蒸発温度ＥＴｍの低下に伴って冷却能力が上がるため、サーモＯＦＦまでの時間が短くなることから、ステップＳ２０６が実行される頻度が低くなり、目標蒸発温度ＥＴｍが最適値にまで上がり切る前にサーモＯＦＦしてしまう。すなわち、従来の冷凍装置１００では、上記制御の結果として目標蒸発温度ＥＴｍが低めに設定される傾向があり、これに伴い、圧縮機３の運転周波数およびファン４ａの回転数が高くなることから、消費電力が増加するという課題がある。

また、運転状況および運転状態にかかわらず、常時目標蒸発温度ＥＴｍを更新する従来の制御方法では、冷凍能力が十分ではなく、現状の目標蒸発温度ＥＴｍを維持したい場合であっても、庫内温度ＲＴが低くなるとステップＳ２０６が実行され、目標蒸発温度ＥＴｍが上がってしまうため、冷却能力が不足するという課題がある。つまり、従来の冷凍装置１００では、庫内の負荷が高く、一時的に冷やし込みを行いたい状況であるにもかかわらず、圧縮機３の運転周波数が十分に上昇しないといった不都合が生じる。

次に、目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御について、従来の冷凍装置１００と本実施の形態の冷凍装置１０との違いを、図１０および図１１に基づき、図７および図９を適宜参照しながら説明する。以降では、目標蒸発温度ＥＴｍの更新制御を単に「更新制御」ともいう。

図１０および図１１では、横軸に「時刻」をとり、縦軸の上側に「庫内温度ＲＴ」をとり、縦軸の下側に「目標蒸発温度ＥＴｍ」をとっている。また、図１０および図１１では、時刻Ｔ１においてサーモＯＮ状態となるものとする。さらに、従来の冷凍装置１００と本実施の形態の冷凍装置１０とでは、更新制御の内容が異なるため、庫内温度ＲＴが２℃となる時刻、０℃となる時刻、およびサーモＯＦＦ温度となる時刻はそれぞれ異なる。しかし、図１０および図１１では、従来の冷凍装置１００と本実施の形態の冷凍装置１０との制御の違いを明示するために、これらの時刻が一致するものとして説明する。

また、ここでは、従来の冷凍装置１００と本実施の形態の冷凍装置１０との更新制御の違いを明確に示すために、低下閾値ＲＴＨ１は上記式（１）により設定され、閾値設定係数および第１設定値は２℃に設定されたものとする。上昇閾値ＲＴＨ２は上記式（２）により設定され、第２設定値は０℃に設定されたものとする。同様に、減算係数αおよび加算係数βは、０．５℃に設定されたものとする。

まず、図１０を参照して、温度維持時間計測手段７Ｆが計測した中温維持時間が負荷判定基準時間未満である場合について説明する。
従来技術の更新制御では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間は、ΔＴａ＞２℃（図９のステップＳ２０２でＹｅｓ）となっているため、目標蒸発温度ＥＴｍを０．５℃下げている（図９のステップＳ２０３）。
一方、本実施の形態の更新制御では、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間はＲＴ＞ＲＴＨ１（図７のステップＳ１０１でＹｅｓ）かつＴＩ１＜ＴＭ１（図７のステップＳ１０２でＮｏ）となっているため、目標蒸発温度ＥＴｍは維持されている。

時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの間は、従来技術の更新制御ではΔＴａ＞２℃（図９のステップＳ２０２でＹｅｓ）となっており、本実施の形態の更新制御ではＲＴ＞ＲＴＨ１（図７のステップＳ１０１でＹｅｓ）かつＴＩ１≧ＴＭ１（図７のステップＳ１０２でＹｅｓ）となっている。このため、いずれの更新制御においても、目標蒸発温度ＥＴｍを０．５℃ずつ下げている（図９のステップＳ２０３、図７のステップＳ１０５）。

時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの間は、従来技術の更新制御では０℃≦ΔＴａ≦２℃（図９のステップＳ２０２でＮｏ、図９のステップＳ２０５でＮｏ）となっており、本実施の形態の更新制御ではＲＴＨ２≦ＲＴ≦ＲＴＨ１（図７のステップＳ１０１でＮｏ、図７のステップＳ１０７でＮｏ）となっている。このため、いずれの更新制御においても、目標蒸発温度ＥＴｍを維持している。

時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの間は、従来技術の更新制御ではΔＴａ＜０℃（図９のステップＳ２０２でＮｏかつステップＳ２０５でＹｅｓ）となっており、本実施の形態の更新制御ではＲＴ＜ＲＴＨ２（図７のステップＳ１０１でＮｏ、図７のステップＳ１０７でＹｅｓ）かつＴＩ２＜ＴＭ２（図７のステップＳ１０８でＹｅｓ）となっている。このため、いずれの更新制御においても、目標蒸発温度ＥＴｍを０．５℃ずつ上げている（図９のステップＳ２０６、図７のステップＳ１１２）。

時刻Ｔ５以降、すなわちサーモＯＦＦ状態となった後は、いずれの更新制御においても目標蒸発温度ＥＴｍを維持している。

次に、図１１を参照して、温度維持時間計測手段７Ｆが計測した中温維持時間が負荷判定基準時間以上である場合について説明する。時刻Ｔ４までは図６の説明と同じであるため省略する。
時刻Ｔ４から時刻Ｔ５の間は、従来技術の制御ではΔＴａ＜０℃（図９のステップＳ２０２でＮｏ、図９のステップＳ２０５でＹｅｓ）となっており、サーモＯＦＦまでの間、６０秒ごとに、目標蒸発温度ＥＴｍを０．５℃ずつ上げている（図９のステップＳ２０６）。
一方、本実施形態における更新制御ではＲＴ＜ＲＴＨ２（図７のステップＳ１０１でＮｏ、ステップＳ１０７でＹｅｓ）かつＴＩ２≧ＴＭ２（図７のステップＳ１０８でＮｏ）となっているため、目標蒸発温度ＥＴｍを維持している。

時刻Ｔ５以降、すなわちサーモＯＦＦ状態となった後は、いずれの更新制御においても目標蒸発温度ＥＴｍを維持している。

図１０および図１１に例示するように、本実施の形態の更新制御では、従来技術の更新制御と比較して、目標蒸発温度ＥＴｍが０．５℃高くなっており、不必要に目標蒸発温度ＥＴｍが低くなることを抑制している。すなわち、従来技術の更新制御では、サーモＯＮの直後に目標蒸発温度ＥＴｍを低下させているため、サーモＯＮから設定時間Ｍｔが経過した後に目標蒸発温度ＥＴｍを低下させる本実施の形態の更新制御の場合よりも目標蒸発温度ＥＴｍが低く設定される。つまり、本実施の形態の更新制御によれば、不必要に目標蒸発温度ＥＴｍが低くなることを抑制することができる。

また、本実施の形態の更新制御では、従来技術の更新制御と比較して、目標蒸発温度ＥＴｍが１．０℃低くなっており、不必要に目標蒸発温度ＥＴｍが高くなることを抑制している。すなわち、従来の冷凍装置１００の更新制御では、運転状況および運転状態にかかわらず、常時目標蒸発温度ＥＴｍの更新を行う。このため、冷凍能力が十分ではなく、現在の目標蒸発温度ＥＴｍを維持したいような場合であっても、庫内温度ＲＴが低くなると不必要に目標蒸発温度ＥＴｍが上がってしまい、冷却能力が不足するという課題がある。この点、本実施の形態の更新制御では、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、冷凍能力が十分にあると判断できる場合にのみ目標蒸発温度ＥＴｍを上げるため、庫内温度ＲＴが低くても冷凍能力が十分ではないような場合に、目標蒸発温度ＥＴｍが不必要に上昇することを抑制することができ、冷却能力が不足する状況を回避することができる。

以上のように、本実施の形態における冷凍装置１０は、目標蒸発温度ＥＴｍを算出する際、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１よりも高い場合に、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１未満であれば、庫内の負荷に対して冷却能力が低いとの判定を行わず、目標蒸発温度ＥＴｍを維持する。すなわち、冷凍装置１０は、サーモＯＮの時間からタイムラグをもたせて、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１以上であれば目標蒸発温度ＥＴｍを低下させ、高温維持時間ＴＩ１が更新基準時間ＴＭ１未満であれば目標蒸発温度ＥＴｍを低下させないため、不必要に目標蒸発温度ＥＴｍを下げ過ぎることを抑制し、消費電力を低減することができる。

また、冷凍装置１０は、目標蒸発温度ＥＴｍを算出する際、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２よりも低い場合に、庫内温度ＲＴが低下閾値ＲＴＨ１から上昇閾値ＲＴＨ２に達するまでの時間が負荷判定基準時間ＴＭ２未満でなければ、庫内の負荷に対して冷却能力が高いとの判定を行わず、目標蒸発温度ＥＴｍを上昇させない。このため、冷凍装置１０によれば、不必要に目標蒸発温度ＥＴｍを上げ過ぎることを抑制し、冷却能力が不足した状態となることを回避することができる。

上記実施の形態は、冷凍装置および冷凍装置の制御方法における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、減算係数αおよび加算係数βが定数に設定されている場合を例示したが、これに限定されるものではない。目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが目標庫内温度ＲＴｍに近づくと、減算係数αを小さく設定するようにしてもよい。このようにしても、庫内温度ＲＴが目標庫内温度ＲＴｍに近づいたときは、冷却能力が不足していないと判断できるため、必要十分な冷却能力を確保しながら消費電力の低減を図ることができる。また、目標蒸発温度算出手段７Ｉは、庫内温度ＲＴが目標庫内温度ＲＴｍから遠ざかると、加算係数βを大きく設定するようにしてもよい。庫内温度ＲＴが目標庫内温度ＲＴｍから遠ざかったときは、庫内温度ＲＴが十分に低下しているため、このようにすることで、庫内の冷やし過ぎ等を抑制し、かつ消費電力の低減を図ることができる。

具体的には、例えば、内部メモリなどに、サーモＯＮ温度と低下閾値ＲＴＨ１との間の温度である減算調整閾値を格納しておくようにしてもよい。そして、設定時間Ｍｔの計測が終了したときに、庫内温度ＲＴが減算調整閾値を下回っていれば、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、減算係数αから予め設定された調整係数ｐを減算して、減算係数αを更新するようにしてもよい。減算調整閾値は、複数設定されると共に、各閾値に応じた調整係数ｐが設定されていてもよい。
同様に、例えば、内部メモリなどに、上昇閾値ＲＴＨ２とサーモＯＦＦ温度との間の温度である加算調整閾値を格納しておいてもよい。そして、設定時間Ｍｔの計測が終了したときに、庫内温度ＲＴが加算調整閾値を下回っていれば、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、加算係数βに予め設定された調整係数ｑを加算して、加算係数βを更新するようにしてもよい。加算調整閾値は、複数設定されると共に、各閾値に応じた調整係数ｑが設定されていてもよい。

また、例えば、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、庫内温度ＲＴと目標庫内温度ＲＴｍとの差分ΔＴａに応じて、減算係数α又は加算係数βを変化させるようにしてもよい。かかる構成を採る場合、内部メモリなどに、庫内温度ＲＴと目標庫内温度ＲＴｍとの差分ΔＴａと減算係数α又は加算係数βとを関連づけた差分係数テーブルを格納しておくとよい。そして、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、庫内温度ＲＴと目標庫内温度ＲＴｍとの差分ΔＴａを求めると共に、求めた差分ΔＴａを差分係数テーブルに照らして、減算係数α又は加算係数βを設定するようにするとよい。

さらに、例えば、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、更新基準時間ＴＭ１が経過してからの設定時間Ｍｔの計測回数、つまり更新回数に応じて、減算係数αを変化させるようにしてもよい。目標蒸発温度算出手段７Ｉは、更新回数が増加するにつれて、減算係数αを小さく設定するようにしてもよい。また、例えば、更新一回目と更新二回目には同じ減算係数αを設定し、更新三回目以降には、更新一回目および更新二回目よりも小さい減算係数αを設定するといった具合に、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、更新回数に対応づけて、重複する減算係数αを混在させるようにしてもよい。
同様に、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、庫内温度ＲＴが上昇閾値ＲＴＨ２となって以降の設定時間Ｍｔの計測回数、つまり更新回数に応じて、加算係数βを変化させるようにしてもよい。目標蒸発温度算出手段７Ｉは、計測回数が増加するにつれて、加算係数βを大きく設定するようにしてもよい。また、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、更新回数に対応づけて、重複する加算係数βを混在させるようにしてもよい。
このような構成を採る場合、内部メモリなどに、更新回数と減算係数α又は加算係数βとを関連づけた回数係数テーブルを格納しておき、目標蒸発温度算出手段７Ｉが、更新回数を回数係数テーブルに照らして、減算係数α又は加算係数βを設定するようにするとよい。

また、上記実施の形態では、低下閾値設定手段７Ｄが低下閾値ＲＴＨ１を設定する際、目標庫内温度ＲＴｍに加算する閾値設定係数として「２℃」を例示したが、これに限らず、閾値設定係数は、目標庫内温度ＲＴｍなどに応じて適宜設定変更することができる。また、上記式（２）では、上昇閾値設定手段７Ｅが上昇閾値ＲＴＨ２を目標庫内温度ＲＴｍと同一の温度に設定する場合を例示したが、これに限定されるものではない。すなわち、上昇閾値設定手段７Ｅは、所定の温度を目標庫内温度ＲＴｍに加算して上昇閾値ＲＴＨ２を求めるようにしてもよく、所定の温度を目標庫内温度ＲＴｍから減算して上昇閾値ＲＴＨ２を求めるようにしてもよい。つまり、低下閾値ＲＴＨ１および上昇閾値ＲＴＨ２は、低下閾値ＲＴＨ１がサーモＯＮ温度より低く、上昇閾値ＲＴＨ２がサーモＯＦＦ温度より高く、かつ「ＲＴＨ１＞ＲＴＨ２」の関係を満たすように設定されていればよい。

さらに、上記実施の形態では、設定時間Ｍｔが３分〜５分に設定され、更新基準時間ＴＭ１が１０分〜１５分に設定される場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、冷凍装置１０の特性などに応じて、設定時間Ｍｔが３分未満または５分より長い時間に設定されてもよく、更新基準時間ＴＭ１が１０分未満または１５分より長い時間に設定されてもよい。また、設定時間Ｍｔと更新基準時間ＴＭ１とが等しい時間に設定されてもよい。

１ 室外機、２ 室内機、２ａ 庫内温度検出センサ、３ 圧縮機、３ａ 吸入圧力センサ、４ 凝縮器、４ａ ファン、５ 膨張弁、６ 蒸発器、７ 室内機制御装置、７Ａ 庫内温度取得手段、７Ｂ 目標庫内温度設定手段、７Ｃ サーモ温度決定手段、７Ｄ 低下閾値設定手段、７Ｅ 上昇閾値設定手段、７Ｆ 温度維持時間計測手段、７Ｇ 第１時間設定手段、７Ｈ 第２時間設定手段、７Ｉ 目標蒸発温度算出手段、８ 室外機制御装置、８Ａ 吸入圧力取得手段、８Ｂ 飽和温度換算手段、８Ｃ 室外機運転制御手段、９ 被冷却空間、１０ 冷凍装置、７０ 室内機制御装置、７０Ｉ 目標蒸発温度算出手段、１００ 冷凍装置、ＥＴｍ 目標蒸発温度、Ｍｔ 設定時間、ＲＴ 庫内温度、ＲＴＨ１ 低下閾値、ＲＴＨ２ 上昇閾値、ＲＴｍ 目標庫内温度、ＴＩ１ 高温維持時間、ＴＩ２ 中温維持時間、ＴＭ１ 更新基準時間、ＴＭ２ 負荷判定基準時間、α 減算係数、β 加算係数。

Claims (11)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器が冷媒配管で連結されて冷媒回路が形成された冷凍装置であって、
   前記蒸発器の温度の到達目標である目標蒸発温度を算出し更新する目標蒸発温度算出手段と、
   サーモＯＮ状態において、被冷却空間内の温度が目標庫内温度を基準として設定される低下閾値よりも高い状態にある時間を高温維持時間として計測する温度維持時間計測手段と、を有し、
   前記目標蒸発温度算出手段は、
   前記温度維持時間計測手段において計測された前記高温維持時間が更新基準時間以上となってから、前記目標蒸発温度を設定された減算係数だけ低下させて更新するものである冷凍装置。
2. 前記目標蒸発温度算出手段は、
   前記温度維持時間計測手段において計測された前記高温維持時間が前記更新基準時間未満であれば、前記目標蒸発温度を現状で維持するものである請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記目標蒸発温度算出手段は、
   前記温度維持時間計測手段が前記高温維持時間を計測している間、設定時間が経過する度に、前記目標蒸発温度を前記減算係数だけ低下させて更新するものである請求項１又は２に記載の冷凍装置。
4. 前記目標蒸発温度算出手段は、
   前記被冷却空間の温度が前記目標庫内温度に近づくと、前記減算係数を小さく設定するものである請求項１〜３の何れか一項に記載の冷凍装置。
5. 前記温度維持時間計測手段は、
   前記被冷却空間内の温度が、前記低下閾値から前記低下閾値よりも低く設定される上昇閾値に低下するまでの時間を中温維持時間として計測する機能を有し、
   前記目標蒸発温度算出手段は、
   前記温度維持時間計測手段において計測された前記中温維持時間が負荷判定基準時間未満であるときは、前記被冷却空間内の温度が前記上昇閾値に到達してからサーモＯＦＦ温度となるまでの間、前記目標蒸発温度を設定された加算係数だけ上昇させて更新するものである請求項１〜４の何れか一項に記載の冷凍装置。
6. 前記目標蒸発温度算出手段は、
   前記温度維持時間計測手段において計測された前記中温維持時間が前記負荷判定基準時間以上であるときは、前記目標蒸発温度を現状で維持するものである請求項５に記載の冷凍装置。
7. 前記目標蒸発温度算出手段は、
   前記温度維持時間計測手段が前記中温維持時間を計測している間、前記目標蒸発温度を低下させる更新を行わないものである請求項５又は６に記載の冷凍装置。
8. 前記目標蒸発温度算出手段は、
   前記被冷却空間内の温度が前記目標庫内温度から遠ざかると、前記加算係数を大きく設定するものである請求項５〜７の何れか一項に記載の冷凍装置。
9. 前記上昇閾値は、前記目標庫内温度以下の温度に設定される請求項５〜８の何れか一項に記載の冷凍装置。
10. 前記低下閾値は、前記目標庫内温度よりも高い温度に設定される請求項１〜９の何れか一項に記載の冷凍装置。
11. 圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器が冷媒配管で連結されて冷媒回路が形成された冷凍装置の制御方法であって、
    前記冷凍装置の動作を制御する制御装置が、
    サーモＯＮ状態において、被冷却空間内の温度が目標庫内温度を基準として設定される低下閾値よりも高い状態にある時間を高温維持時間として計測する高温維持時間計測工程と、
    前記高温維持時間計測工程において計測する前記高温維持時間が更新基準時間以上となってから、前記蒸発器の温度の到達目標である目標蒸発温度を設定された減算係数だけ低下させて更新する目標更新工程と、を実行する冷凍装置の制御方法。

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