JP7399285B2

JP7399285B2 - 冷却装置

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Publication number: JP7399285B2
Application number: JP2022529178A
Authority: JP
Inventors: 誠江上; 圭吾岡島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2023-12-15
Anticipated expiration: 2040-06-02
Also published as: WO2021245791A1; JPWO2021245791A1

Description

本開示は、冷却装置に関する。

従来、洗浄機能を有する冷却装置が知られている。たとえば、特許第５４９６５５５号公報（特許文献１）には、ユニットクーラの冷媒が通過する冷却用コイルの表面を洗浄する洗浄装置が開示されている。このユニットクーラの洗浄装置によれば、複数に分割した領域ごとに給水源からの水を選択的に順次噴出することにより、冷却用コイルの表面の洗浄領域全体を満遍なく洗浄することができる。

特許第５４９６５５５号公報

常温の水を用いた自動洗浄は、ユニットクーラ内部の汚れに起因する性能低下などに効果がある。しかし、固着する油性汚れは、低温または常温の水では落ちにくく、洗浄効果がないか、または洗浄に時間がかかるなどの課題がある。洗剤を使用すれば洗浄力を上げることができるが、被冷却物への洗剤混入のおそれがある。温水を使用することも考えられるが、ヒータによって温水を生成するのでは、消費電力が増加してしまう。

本開示は、洗剤を使用せずに適切な温度の温水を使用して蒸発器の洗浄性能を向上させた冷却装置について開示することを目的とする。

本開示は、冷却装置に関する。冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換器と、熱交換器を通過した冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を膨張させる膨張装置と、膨張装置を通過した冷媒を圧縮機に戻す前に蒸発させる蒸発器とを備える。冷却装置は、さらに、熱媒体を貯留するタンクと、タンクと熱交換器との間で熱媒体を循環させるポンプと、タンクに貯留された熱媒体を蒸発器の外表面に散布する散布装置と、第１温度センサと、制御装置とを備える。第１温度センサは、圧縮機から吐出される冷媒の温度または凝縮器において冷媒と熱交換する媒体の温度を検出するように構成される。制御装置は、第１温度センサの出力に応じて凝縮器における冷媒からの放熱量を調整するように構成される。

本開示の冷却装置は、温水を生成することが可能であり、生成した温水を蒸発器の外表面に散布することができる。このため、洗浄効果が高い高温水を洗浄水として使用し、油性汚れに対して有効な洗浄を行なうことができる。さらに、高温水は常温水より洗浄力が高いため、常温水を使用した場合より洗浄時間を短縮することができ、洗浄水量を削減できる。

実施の形態１の冷却装置の構成を示す機能ブロック図である。冷却運転時の水の流れを示す図である。洗浄運転時の水の流れを示す図である。タンクの水を加熱する処理を説明するためのフローチャートである。洗浄運転および冷却運転時の水に関する制御を説明するためのフローチャートである。冷却装置の変形例を示す図である。図６に示した変形例におけるタンクの水を加熱する処理を説明するためのフローチャートである。除霜運転と洗浄運転とを実施する場合の水に関する制御を説明するためのフローチャートである。図８におけるステップＳ３０Ｂの処理の詳細を示すフローチャートである。除霜運転および洗浄運転のスケジュールと温水生成期間の一例を説明するための図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。なお、以下の図は各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の冷却装置の構成を示す機能ブロック図である。図１に示されるように、冷却装置１００は、圧縮機１と、室外ユニット２と、膨張装置３と、ユニットクーラ４（熱交換ユニット）と、洗浄装置５と、制御装置５０とを備える。

室外ユニットは、凝縮器２１と、ファン２４とを含む。なお、圧縮機１、膨張装置３および外気温を測定する温度センサ３２も室外ユニットに設けられていても良い。

冷却装置１００には、冷媒が封入されている。冷却装置１００は、圧縮機１、凝縮器２１、膨張装置３、およびユニットクーラ４の順に冷媒を循環させる冷媒回路Ｃ１を備える。冷媒回路Ｃ１を循環する冷媒としては、たとえば、フロン冷媒（Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａなど）、自然冷媒（ＣＯ₂、ＮＨ₃など）を用いることができる。膨張装置３としては、たとえば、電子膨張弁を用いることができる。ユニットクーラ４は、蒸発器４１と、ファン４４と、図示しないドレンパンとを含む。

洗浄装置５は、熱媒体を用いて蒸発器４１の洗浄を行なう。熱媒体としては、蒸発器４１の洗浄に使用できる液体であれば特に限定されないが、たとえば水を用いることができる。以下、熱媒体として水を使用する例を説明する。

洗浄装置５は、タンク６と、ポンプ７と、電磁弁８，９と、熱交換器１０と、散布装置１１とを含む。

熱交換器１０は、冷媒を流通させる流路１０Ａと水を流通させる流路１０Ｂとを含む。熱交換器１０は、流路１０Ａを流れる冷媒と流路１０Ｂを流れる水との間で熱交換をさせるように構成される。熱交換器１０は、たとえば、プレート熱交換器、二重管コイル、シェル＆チューブ熱交換器などの熱交換器により構成される。流路１０Ａは、冷媒回路Ｃ１の圧縮機１と凝縮器２１との間に組み込まれる。

洗浄装置５は、水を貯留するタンク６、ポンプ７、電磁弁８、および熱交換器１０の流路１０Ｂを配管で接続し、水を循環させる水回路Ｃ２を備える。

散布装置１１には、洗浄水が供給される給水口と、洗浄水を噴射する複数のノズルとが形成されている。ファン４４は、蒸発器４１を通過する気流を形成する。ドレンパンは、蒸発器４１からの水滴を受ける。ドレンパンに落下した水滴は、図示しない配水管から排水される。

また、タンク６には、水位Ｌｗを検出するセンサ１２と、タンク６に貯留された水温Ｔｗを検出するセンサ１３とが設けられ、タンク６の上部には、タンク６に対する水の供給流路を開閉する電磁弁１４が設けられている。

冷却装置１００は、さらに、圧縮機１と、ファン２４，４４と、膨張装置３と、ポンプ７と、温度センサ３１，３２と、電磁弁８、９、１４の動作を制御する制御装置５０とを備える。

電磁弁８は、水が循環する水回路Ｃ２に設けられる。電磁弁９は、水回路Ｃ２から散布装置１１に水を供給する配管に設けられる。

制御装置５０は、電磁弁８および電磁弁９を用いて、水が水回路Ｃ２を循環する流路と、水が散布装置１１に至る流路とを切り替える。

なお、電磁弁８、９に代えて、切替装置として三方弁を設けるようにしても良い。この場合、三方のうちの一つを熱交換器１０の流路１０Ｂに接続し、三方のうちの一つをポンプ７に接続し、三方のうちの一つを散布装置１１に接続する。

散布装置１１は、水を蒸発器４１に散水し、蒸発器４１に付着した汚れなどを洗浄するものである。

電磁弁９が開かれることにより、ポンプ７から水が散布装置１１に供給され、ユニットクーラ４の内部の自動洗浄が開始される。電磁弁９が閉じられることにより、自動洗浄が終了する。

制御装置５０は、処理装置５１と、メモリ５２と、図示しない入出力部とを含む。処理装置５１は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリ５２に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。処理装置５１がＣＰＵの場合、制御装置５０の機能は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアはプログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。処理装置５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行する。メモリ５２には、不揮発性または揮発性の半導体メモリ（たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等が含まれる。なお、ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいはＤＳＰ（Digital Signal Processor）とも呼ばれる。

制御装置５０は、圧縮機１の駆動周波数を制御して、圧縮機１が単位時間当たりに吐出する冷媒量を制御する。制御装置５０は、蒸発器４１から流出する冷媒の過熱度が所望の範囲となるように、膨張装置３の開度を制御する。制御装置５０は、ファン４４の単位時間当たりの送風量を制御する。制御装置５０は、電磁弁８，９，１４を制御する。

制御装置５０は、除霜条件が成立した場合、除霜運転を行なう。除霜条件としては、たとえば、前回の除霜運転から一定の時間が経過したという条件を挙げることができる。なお、除霜の方法については、たとえば、圧縮機１を停止して、ファン４４の送風による蒸発器４１の除霜を実行するオフサイクルデフロストを使用することができる。また、制御装置５０は、洗浄条件が成立した場合、洗浄運転を行なう。洗浄条件としては、たとえば、一日の食品加工作業終了時などの時刻に現在時刻が一致したという条件を挙げることができる。除霜運転および洗浄運転以外の時間は、制御装置５０は冷却運転を行なう。冷却運転中に洗浄運転に必要な温水を生成するために、制御装置５０は、温度センサ３１または３２の出力に応じて凝縮器２１における冷媒からの放熱量を調整する。

図２は、冷却運転時の水の流れを示す図である。冷却運転時には、制御装置５０は、圧縮機１を運転して冷媒を冷媒回路Ｃ１に循環させるとともに、電磁弁８を開き、電磁弁９を閉じる。冷却運転中において、制御装置５０はポンプ７を作動させて水を水回路Ｃ２に循環させる。センサ１３により検知されたタンク内の水温Ｔｗが目標温度Ｙ℃以上に上昇した場合、制御装置５０は、ポンプ７を停止することによって水回路Ｃ２の水の循環を停止させる。タンク６内の水温Ｔｗが目標温度Ｙ℃未満に低下した場合には、制御装置５０は、ポンプ７を作動させて水の循環を再開させ、水温Ｔｗを上昇させる。

図３は、洗浄運転時の水の流れを示す図である。蒸発器に付着したごみおよび汚れを洗浄する洗浄運転時には、制御装置５０は、圧縮機１を停止して冷媒回路Ｃ１における冷媒の循環を中断させるとともに、電磁弁８を閉じ、電磁弁９を開く。洗浄運転中において、制御装置５０は設定した時間だけポンプ７を作動させて水を散布装置１１に供給する。タンク６に温水が貯留されている場合には、油汚れなどを温水によって落とすことができる。

なお、タンク６内には水位Ｌｗを検出するセンサ１２が設置される。制御装置５０は、図２に示す冷却運転中に水位Ｌｗが一定値以下に低下した場合、タンク６に水を供給する電磁弁１４を開く。ただし、図３に示す洗浄運転中はタンク６内の水の温度低下を避けるため、制御装置５０は、水位Ｌｗが低下しても電磁弁１４を閉止したままとし水の供給はしない。

図４は、タンクの水を加熱する処理を説明するためのフローチャートである。制御装置５０は、図４に示す処理を実行することによって、水温Ｔｗを目標温度Ｙ℃まで上昇させる。しかし、冷媒回路Ｃ１からの放熱量は、外気温度が低いほど多くなるため、外気温度が低いと、圧縮機１の吐出ガス温度が十分に上昇しない場合も考えられる。そこで、制御装置５０は、図４に示すフローチャートの処理を、一定時間ごと、または判定条件が成立するごとに、冷却装置１００を制御するメインルーチンから呼び出して実行する。

温水を目標温度Ｙ℃にするためには、圧縮機１の吐出ガス温度を確保することが重要である。吐出ガスの温度Ｔ１は、温水の目標温度Ｙ℃よりも高い必要がある。したがって、吐出ガスの目標温度Ｔ１＊は、Ｙ＋αに設定される。たとえば、αを１０℃に設定した場合、温水の目標温度Ｙ℃が６０℃のときには、吐出ガスの目標温度Ｔ１＊は７０℃に設定される。

まず、ステップＳ１において、制御装置５０は、圧縮機１の吐出する冷媒の温度Ｔ１が目標温度Ｔ１＊以下であるか否かを判断する。Ｔ１＞Ｔ１＊であった場合には（Ｓ１でＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ２，Ｓ３の処理は行なわずに制御をメインルーチンに戻す。

一方、Ｔ１≦Ｔ１＊であった場合には（Ｓ１でＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２において、凝縮器２１に送風するファン２４の出力が０％であるか否かを判断する。

ファン２４の出力が０％であった場合（Ｓ２でＹＥＳ）、これ以上ファン２４の出力を低下させることはできないため、制御装置５０は、ステップＳ３の処理は行なわずに制御をメインルーチンに戻す。

一方、ファン２４の出力が０％でなかった場合（Ｓ２でＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ３において、ファン２４の出力をｘ％ダウンさせる。

以上のような制御が繰返し実行されることによって、水を適温にするための熱源として冷媒の温度Ｔ１が確保できる。

本実施の形態では、熱交換器１０において水と熱交換する冷媒ガスの温度が目標温度Ｔ１＊よりも低い場合にファン２４の回転速度を通常よりも低下させるので、冷媒回路Ｃ１からの放熱量が減少し、吐出ガス温度を上昇させることができる。

なお、冷媒回路Ｃ１からの放熱量は、外気温度が低いほど多くなるため、吐出ガス温度に代えて外気温度に応じて放熱量を調整しても良い。たとえば、冬場は凝縮器２１から外気への放熱量が多くなるため吐出温度Ｔ１が低くなり、洗浄水の温度を保てなくなることが考えられる。その場合、冷媒を循環させる冷凍サイクルに支障をきたさない程度に、凝縮器２１のファン２４の出力を低下または停止させ、凝縮器２１における放熱量を少なくする。これにより、凝縮温度を高く保つことで圧縮機吐出温度を確保し温水生成を行なう。なお、凝縮器２１が水冷式の場合には、ファン２４に代えて冷却水を凝縮器２１に送るポンプの出力を同様に制御すれば良い。

それでも目標水温Ｙ℃を確保できない場合は、たとえば図４のステップＳ２でＹＥＳに分岐した後に、インバータ制御で一時的に圧縮機１運転出力を増加させて温水生成を行なう運転パターンを設けてもよい。

図５は、洗浄運転および冷却運転時の水に関する制御を説明するためのフローチャートである。図５に示すフローチャートの処理は、一定時間ごと、または判定条件が成立するごとに、冷却装置１００を制御するメインルーチンから呼び出されて実行される。

まず、ステップＳ１１において制御装置５０は、現在時刻が予め定められた洗浄運転の開始時刻であるか否かを判断する。洗浄運転の開始時刻である場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１２において冷却運転を停止する。この場合、圧縮機１および送風機（ファン２４，４４）の運転が停止される。またステップＳ１２において、制御装置５０は、電磁弁８を閉止し、電磁弁９を開く。図５においては、ＯＦＦが電磁弁の閉じた状態を示し、ＯＮが開いた状態を示す。そしてステップＳ１３において制御装置５０はポンプ７を運転させる。これにより、図３の矢印で示した経路で水がタンク６から散布装置１１に供給され、蒸発器４１の外表面が洗浄される。

そして、ステップＳ１４において制御装置５０は、洗浄運転を開始してから設定時間が経過したか否かを判断する。設定時間が経過していない場合（Ｓ１４でＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１３のポンプ７の運転を継続する。設定時間が経過した場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１５において、ポンプ７の運転を停止し、ステップＳ１６において電磁弁９を閉じて、洗浄運転を終了し、制御をメインルーチンに戻す。

一方、洗浄運転の開始時刻でない場合（Ｓ１１でＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１７において冷却運転を開始する。この場合、圧縮機１および送風機（ファン２４，４４）が運転される。またステップＳ１７において、制御装置５０は、電磁弁９を閉じ、電磁弁８を開く。

続いて、ステップＳ１８において、制御装置５０は、センサ１２の出力に基づいて、タンク６内の水位Ｌｗが目標水位Ｌｗ＊以上であるか否かを判断する。水位Ｌｗが目標水位Ｌｗ＊以上でない場合（Ｓ１８でＮＯ）、制御装置５０は、電磁弁１４を一定時間だけ開いてタンク６に給水を行ない、再びステップＳ１８において水位Ｌｗを目標水位Ｌｗ＊と比較する。

水位Ｌｗが目標水位Ｌｗ＊以上である場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２０において、タンク６内の水温Ｔｗが目標温度Ｙ℃より低いか否かを判断する。Ｔｗ＜Ｙである場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、制御装置５０は、ポンプ７を運転させ、タンク６と熱交換器１０との間で水を循環させ水温Ｔｗを上昇させる。一方、Ｔｗ＜Ｙでない場合（Ｓ２０でＮＯ）、水温Ｔｗを上昇させる必要はない。したがって、制御装置５０は、ポンプ７を停止させ、タンク６と熱交換器１０との間の水の循環を中止させる。

図６は、冷却装置の変形例を示す図である。図６に示す変形例の冷却装置１００Ａは、図１に示した冷却装置１００の構成に加えて、冷媒が凝縮器２１に通過しないように迂回させるバイパス流路１１０と、バイパス流路１１０に設けられた流量調整弁１１１とをさらに備える。他の部分の図７の構成については、図１と同様であるので、説明は繰返さない。流量調整弁１１１は、開度を変更して複数段階に流量を調整できることが好ましいが、電磁弁であってもよい。

制御装置５０は、温度センサ３１または３２の検出する温度がしきい値よりも低い場合には、温度センサ３１または３２の検出する温度がしきい値よりも高い場合よりも流量調整弁１１１を通過する冷媒の流量を増加させる。

これにより、凝縮器２１において冷媒から外気に放熱される熱量が減少する。その結果吐出温度Ｔ１を上昇させることができ、熱交換器１０において冷媒から水へ放熱される熱量を確保することができる。たとえば、冬場など外気温度が低い場合にこのような構成および制御が有効である。

図７は、図６に示した変形例におけるタンクの水を加熱する処理を説明するためのフローチャートである。制御装置５０は、図７に示す処理を実行することによって、水温Ｔｗを目標温度Ｙ℃まで上昇させる。図７に示すフローチャートの処理は、一定時間ごと、または判定条件が成立するごとに、冷却装置１００を制御するメインルーチンから呼び出されて実行される。

図７に示すフローチャートは、図４に示したフローチャートにステップＳ４の処理を追加したものである。ステップＳ４以外の処理については、図４と同じであるので、説明は繰返さない。

図７において、ファン２４の出力が０％である場合（Ｓ２でＹＥＳ）、制御装置５０はステップＳ４の処理を実行する。ステップＳ４では、制御装置５０は、流量調整弁１１１を開き凝縮器２１を迂回させて（バイパスさせて）冷媒の一部または全部を膨張装置３に向けて流す。

これにより、ファン２４を停止している場合においても、凝縮器２１において冷媒から外気に放熱される熱量をさらに減少させることができるので、圧縮機１の吐出温度Ｔ１を上昇させることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、散布装置１１を使用する洗浄運転について説明したが、散布装置１１を使用して蒸発器４１の除霜を行なうことも可能である。実施の形態２では、散布装置１１を使用して除霜運転および洗浄運転を実行する冷却装置について説明する。なお、実施の形態２の冷却装置の構成については、図１または図６に示した冷却装置と同様であるので、説明は繰返さない。

実施の形態２では、制御装置５０は、除霜条件が成立した場合、圧縮機１およびファン４４を停止して、図３の矢印に示した経路で水を流し散布装置１１によって水を蒸発器４１の外表面に散布する除霜運転を行なう。除霜条件としては、たとえば、１日の運転スケジュールにおいて予め除霜運転を開始する時刻が決められており、現在時刻が開始時刻に一致するという条件を挙げることができる。なお、除霜条件については、上記に限定されず、他の条件で行なわれても良い。

図８は、除霜運転と洗浄運転とを実施する場合の水に関する制御を説明するためのフローチャートである。図８に示すフローチャートの処理は、一定時間ごと、または判定条件が成立するごとに、冷却装置１００を制御するメインルーチンから呼び出されて実行される。

まず、ステップＳ１１Ｂにおいて制御装置５０は、現在時刻が予め定められた除霜運転の開始時刻または洗浄運転の開始時刻であるか否かを判断する。除霜運転の開始時刻または洗浄運転の開始時刻である場合（Ｓ１１ＢでＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１２において冷却運転を停止する。この場合、圧縮機１および送風機（ファン２４，４４）の運転が停止される。またステップＳ１２において、制御装置５０は、電磁弁８を閉止し、電磁弁９を開く。図８においては、ＯＦＦが電磁弁の閉じた状態を示し、ＯＮが開いた状態を示す。そしてステップＳ１３において制御装置５０はポンプ７を運転させる。これにより、図３の矢印で示した経路で水がタンク６から散布装置１１に供給され、蒸発器４１の外表面に散水される。

そして、ステップＳ１４Ｂにおいて制御装置５０は、除霜運転または洗浄運転を開始してから設定時間が経過したか否かを判断する。設定時間が経過していない場合（Ｓ１４ＢでＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１３のポンプ７の運転を継続する。設定時間が経過した場合（Ｓ１４ＢでＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１５において、ポンプ７の運転を停止し、ステップＳ１６において電磁弁９を閉じて、洗浄運転を終了し、制御をメインルーチンに戻す。

一方、除霜運転の開始時刻および洗浄運転の開始時刻のいずれでもない場合（Ｓ１１ＢでＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ１７において冷却運転を開始する。この場合、圧縮機１および送風機（ファン２４，４４）が運転される。またステップＳ１７において、制御装置５０は、電磁弁９を閉じ、電磁弁８を開く。

水位Ｌｗが目標水位Ｌｗ＊以上である場合（Ｓ１８でＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ３０Ｂにおいて、現在の時刻が温水生成期間中に該当するか否かを判断する。この処理の詳細については、図９を用いて後に説明する。

現在の時刻が温水生成期間中に該当する場合（Ｓ３０ＢでＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２０において、タンク６内の水温Ｔｗが目標温度Ｙ℃より低いか否かを判断する。Ｔｗ＜Ｙである場合（Ｓ２０でＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ２１においてポンプ７を運転させ、タンク６と熱交換器１０との間で水を循環させ水温を上昇させる。

一方、現在の時刻が温水生成期間中に該当しない場合（Ｓ３０ＢでＮＯ）、およびＴｗ＜Ｙでない場合（Ｓ２０でＮＯ）には、水温を上昇させる必要はない。したがって、制御装置５０は、ステップＳ２２においてポンプ７を停止させ、タンク６と熱交換器１０との間の水の循環を中止させる。

図９は、図８におけるステップＳ３０Ｂの処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ３０Ｂの処理においては、温水を使用する運転がされる。温水を使用するか否かは、各スケジュールにおける除霜運転、洗浄運転ごとに予め設定しておくことができる。

まずステップＳ４１において、制御装置５０は、温水使用が洗浄運転のみに設定されているか否かを判断する。温水使用が洗浄運転のみに設定されている場合（Ｓ４１でＹＥＳ）、除霜運転では温水は使用されないので、ステップＳ４２において、次の散水スケジュールに洗浄運転が予定されているか否かを判断する。

次のスケジュールが洗浄運転であった場合（Ｓ４２でＹＥＳ）、ステップＳ４３において、制御装置５０は現在の時刻が温水生成期間中であると判断する。逆に、次のスケジュールが洗浄運転でない場合（Ｓ４２でＮＯ）、ステップＳ４３において、制御装置５０は現在の時刻が温水生成期間中でないと判断する。また、ステップＳ４１において、除霜運転時にも温水を使用するように設定されていた場合（Ｓ４１でＮＯ）、常時温水が生成されるため、制御装置５０はステップＳ４５において現在の時刻が温水生成期間中であると判断する。

このように、現在の時刻が温水生成期間中であるか否かが判断された後、図８のステップＳ２０～Ｓ２２の処理が実行される。

図１０は、除霜運転および洗浄運転のスケジュールと温水生成期間の一例を説明するための図である。図１０においては、除霜開始時間として６時、１２時、１８時が設定されている。また、洗浄開始時間として２２時が設定されている。そして、温水使用は、洗浄運転のみであり、除霜運転では常温の水が使用される。

図１０において、夜２２時の洗浄運転が終了してから朝６時の除霜運転開始時間までの期間は、図９のステップＳ４２においてＮＯと判断され、温水生成期間中ではないと判断される。同様に、６時の除霜運転が終了してから１２時の除霜運転開始時間までの期間、および１２時の除霜運転が終了してから１８時の除霜運転開始時間までの期間も、温水生成期間中ではないと判断される。

一方、１９時の除霜運転が終了してから２２時の洗浄運転が開始されるまでの期間は、温水生成期間中であると判断される。

このようなスケジュールが設定された結果、１日のうち、１８時の除霜運転が終了してから２２時の洗浄運転が開始されるまでの間にポンプ７および熱交換器１０によって洗浄に必要な温水が生成される。そして、２２時～１８時の間は、ポンプ７を動かさなくても良いので、消費電力を低減させることができる。

なお、図１０では、除霜開始時刻、洗浄開始時刻と、除霜運転に温水を使用しないようにした設定の例が示されたが、除霜運転、洗浄運転ごとに別々に目標温度Ｙ℃を設定可能としても良い。また、除霜運転に温水を使用し、洗浄運転に常温水を使用するようにしても良い。

（まとめ）
以下に、本実施の形態について、再び図面を参照して総括する。

本開示は、冷却装置１００，１００Ａに関する。図１および図６に示す冷却装置１００，１００Ａは、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮機１から吐出された冷媒と水とを熱交換させる熱交換器１０と、熱交換器１０を通過した冷媒を凝縮させる凝縮器２１と、冷媒を膨張させる膨張装置３と、膨張装置３を通過した冷媒を圧縮機１に戻す前に蒸発させる蒸発器４１とを備える。冷却装置１００，１００Ａは、さらに、水を貯留するタンク６と、タンク６と熱交換器１０との間で水を循環させるポンプ７と、タンク６に貯留された水を蒸発器４１の外表面に散布する散布装置１１と、第１温度センサ（３１，３２）と、制御装置５０とを備える。第１温度センサは（３１，３２）は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度Ｔ１または凝縮器２１において冷媒と熱交換する媒体の温度Ｔ２を検出するように構成される。制御装置５０は、第１温度センサの出力に応じて凝縮器２１における冷媒からの放熱量を調整するように構成される。

このように、冷却装置１００，１００Ａは、温水を生成することが可能であり、生成した温水を蒸発器４１の外表面に散布することができる。このため、洗浄効果が高い高温水を洗浄水として使用し、油性汚れに対して有効な洗浄を行なうことができる。さらに、高温水は常温水より洗浄力が高いため、常温水を使用した場合より洗浄時間を短縮することができ、洗浄水量を削減できる。

また、洗浄用の高温水生成には、冷凍サイクルから外気に放熱されていた排熱の一部を利用するため、電気ヒータまたは給湯器などの追加機器が不要である。また、電気ヒータ等で温水を生成する場合、温水生成のためのエネルギーが別途必要となるが、本発明では、追加電熱機器が不要であるため、消費電力を削減できる。

また、洗浄運転中は冷却運転できないため、冷蔵庫内の温度が上昇し、被冷却物の鮮度低下を引き起こす可能性がある。本実施の形態では、常温水を用いた場合より、洗浄時間を短くできるため、冷却運転を中断する時間が短くて済む。このため、被冷却物の鮮度低下を抑制できる。また、冷却運転中断時の庫内温度上昇幅が少ないため、洗浄運転後の冷却に使用する消費電力を削減することができる。

また、除霜運転として、冷媒の循環を止めてファンを回すだけのオフサイクル運転を行なっていたような場合、本実施の形態では、洗浄運転中は、温水によって蒸発器の温度が上昇するため除霜効果も得られるので、洗浄の頻度によっては除霜運転が不要となり冷却運転を停止する時間を少なくすることができる。

好ましくは、冷却装置１００，１００Ａは、凝縮器２１に冷媒と熱交換する空気を供給するファン２４をさらに備える。図４および図７に示すように、制御装置５０は、第１温度センサの検出する温度Ｔ１がしきい値Ｔ１＊よりも低い場合には（Ｓ１でＹＥＳ）、第１温度センサの検出する温度Ｔ１がしきい値Ｔ１＊よりも高い場合（Ｓ１でＮＯ）よりもファン２４の回転速度を低下させる。

温水を目標温度にするためには、圧縮機１の吐出ガス温度を確保することが重要である。たとえば、温水の目標温度が６０℃である場合、吐出ガス温度は６０℃よりも高い必要がある。本実施の形態では、熱交換器１０において水と熱交換する冷媒ガスの温度がしきい値よりも低い場合にファン２４の回転速度を通常よりも低下させるので、冷媒回路Ｃ１からの放熱量が減少し、吐出ガス温度を上昇させることができる。なお、冷媒回路Ｃ１からの放熱量は、外気温度が低いほど多くなるため、吐出ガス温度Ｔ１に代えて外気温度Ｔ２に応じて放熱量を調整しても良い。

図６に示すように、好ましくは、冷却装置１００Ａは、冷媒が凝縮器２１に通過しないように迂回させるバイパス流路１１０と、バイパス流路１１０に設けられた流量調整弁１１１とをさらに備える。制御装置５０は、第１温度センサの検出する温度がしきい値よりも低い場合には、第１温度センサの検出する温度がしきい値よりも高い場合よりも流量調整弁１１１を通過する冷媒の流量を増加させる。

図６に示す冷却装置１００Ａでは、熱交換器１０において水と熱交換する冷媒ガスの温度がしきい値よりも低い場合に流量調整弁１１１を通過する冷媒の流量を増加させるので、冷媒回路Ｃ１からの放熱量が減少し、吐出ガス温度を上昇させることができる。この場合も、吐出ガス温度Ｔ１に代えて外気温度Ｔ２に応じて放熱量を調整しても良い。

なお、冬場など熱交換器１０の出口部分で冷媒が完全に液冷媒に凝縮される場合は、凝縮器２１のファン２４（水冷式凝縮器の場合は冷却水ポンプ）を停止させて、熱交換器１０のみを用いて冷媒を凝縮してもよい。

好ましくは、冷却装置１００，１００Ａは、タンク６に貯留される水の水温Ｔｗを検出するセンサ１３をさらに備える。制御装置５０は、センサ１３が検出する温度が目標温度Ｙ℃に到達するようにポンプ７を用いてタンク６と熱交換器１０との間で水を循環させた後に散布装置１１によって水を蒸発器４１の外表面に散布する。

このような構成で水を循環させることによって、熱交換器１０の熱交換量が少ない場合でも、タンク６内に貯留される水の温度を目標温度に近づけることができる。

より好ましくは、図８～図１０に示すように、制御装置５０は、目標温度を第１温度Ｙ℃に設定した後に散布装置１１によって蒸発器４１の外表面に散布する洗浄運転と、第１温度よりも低い温度の水（常温水）を蒸発器４１の外表面に散布する除霜運転とを実行する。

このように制御することによって、除霜運転の準備期間におけるポンプ７の消費電力を低減させることができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１圧縮機、２室外ユニット、３膨張装置、４ユニットクーラ、５洗浄装置、６タンク、７ポンプ、８，９，１４電磁弁、１０熱交換器、１０Ａ，１０Ｂ流路、１１散布装置、１２，１３センサ、２１凝縮器、２４，４４ファン、３１，３２温度センサ、４１蒸発器、５０制御装置、５１処理装置、５２メモリ、１００，１００Ａ冷却装置、１１０バイパス流路、１１１流量調整弁、Ｃ１冷媒回路、Ｃ２水回路。

Claims

冷却運転と洗浄運転と除霜運転とを行なう冷却装置であって、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換器と、
前記熱交換器を通過した前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記冷媒を膨張させる膨張装置と、
前記膨張装置を通過した前記冷媒を前記圧縮機に戻す前に蒸発させる蒸発器と、
前記熱媒体を貯留するタンクと、
前記タンクと前記熱交換器との間で前記熱媒体を循環させるポンプと、
前記タンクに貯留された前記熱媒体を前記蒸発器の外表面に散布する散布装置と、
前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度または前記凝縮器において前記冷媒と熱交換する媒体の温度を検出する第１温度センサと、
前記タンクに貯留される前記熱媒体の温度を検出する第２温度センサと、
前記第１温度センサの出力に応じて前記凝縮器における前記冷媒からの放熱量を調整するように構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第２温度センサが検出する温度が目標温度に到達するように前記ポンプを用いて前記タンクと前記熱交換器との間で前記熱媒体を循環させた後に前記散布装置によって前記熱媒体を前記蒸発器の外表面に散布するように構成され、
前記制御装置は、前記洗浄運転において、前記目標温度を第１温度に設定した後に前記散布装置によって前記蒸発器の外表面に前記熱媒体を散布させるように構成され、
前記制御装置は、前記除霜運転において、前記第１温度よりも低い温度の前記熱媒体を前記蒸発器の外表面に散布させるように構成され、
前記制御装置は、予め設定された前記除霜運転および前記洗浄運転のスケジュールにしたがって前記ポンプを制御するように構成され、
前記制御装置は、現在時刻が前記除霜運転および前記洗浄運転の開始時刻でなく、かつ前記現在時刻が前記除霜運転および前記洗浄運転の実行中でなく、かつ前記タンクの前記熱媒体の量が目標量以上である場合において、前記スケジュールにおいて前記現在時刻からみて次に設定された運転が前記除霜運転であるときには前記ポンプを停止させ、前記スケジュールにおいて前記現在時刻からみて次に設定された運転が前記洗浄運転であるときには前記ポンプを稼働させることを許可するように構成される、冷却装置。
前記凝縮器に前記冷媒と熱交換する空気を供給するファンをさらに備え、
前記制御装置は、前記第１温度センサの検出する温度がしきい値よりも低い場合には、前記第１温度センサの検出する温度が前記しきい値よりも高い場合よりも前記ファンの回転速度を低下させるように構成される、請求項１に記載の冷却装置。
前記冷媒が前記凝縮器に通過しないように迂回させるバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられた流量調整弁とをさらに備え、
前記制御装置は、前記第１温度センサの検出する温度がしきい値よりも低い場合には、前記第１温度センサの検出する温度が前記しきい値よりも高い場合よりも前記流量調整弁を通過する前記冷媒の流量を増加させるように構成される、請求項１に記載の冷却装置。