WO2025192155A1

WO2025192155A1 - 冷却装置

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Publication number: WO2025192155A1
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Inventors: 洋平渡邉
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Publication date: 2025-09-18
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Abstract

この冷却装置では、膨張弁は、複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられている。また、蒸発器が、同一の冷却領域を冷却するように、複数の分岐冷媒流路が通過するように１つ設けられている。

Description

冷却装置

　この発明は、冷却装置に関する。

　従来、冷媒流路が複数の分岐冷媒流路を含む冷却装置が知られている。このような冷却装置は、たとえば、特開２０１１－２３２０１１号公報に開示されている。

　特開２０１１－２３２０１１号公報には、冷媒流路が、膨張弁の下流側かつ蒸発器の上流側において複数に分岐され、蒸発器の下流側かつ圧縮機の上流側において合流する、複数のパス（分岐冷媒流路）を含む冷却装置が記載されている。特開２０１１－２３２０１１号公報に記載されている冷却装置では、冷媒流路は、分配器により複数のパスに分岐されている。

特開２０１１－２３２０１１号公報

　しかしながら、特開２０１１－２３２０１１号公報に記載されている冷却装置では、上記のように、冷媒流路は、分配器により複数のパス（分岐冷媒流路）に分岐されているので、複数の分岐冷媒流路毎に冷媒の流量を個別に調整するがことができない。この場合、蒸発器における冷媒の蒸発温度を冷却装置の運転状況に合わせた最適な値に制御するのが比較的難しい。このため、複数の分岐冷媒流路毎に冷媒の流量を調整して、蒸発器における冷媒の蒸発温度を冷却装置の運転状況に合わせた最適な値に制御することが可能な冷却装置が望まれている。

　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あり、この発明の１つの目的は、蒸発器における冷媒の蒸発温度を冷却装置の運転状況に合わせた最適な値に制御することが可能な冷却装置を提供することである。

　上記目的を達成するために、この発明の一の局面による冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を膨張させ冷媒の流量を調整する膨張弁と、膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、冷媒が流れる冷媒流路と、を備え、冷媒流路は、凝縮器の下流側かつ膨張弁の上流側において、複数の分岐冷媒流路に分岐されるとともに、蒸発器の下流側かつ圧縮機の上流側において、複数の分岐冷媒流路が合流するように構成されており、膨張弁は、複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられており、蒸発器は、同一の冷却領域を冷却するように、複数の分岐冷媒流路が通過するように１つ設けられているか、または、同一の冷却領域を冷却するように、複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられている。

　この発明の一の局面による冷却装置では、上記のように、膨張弁は、複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられており、蒸発器は、同一の冷却領域を冷却するように、複数の分岐冷媒流路が通過するように１つ設けられているか、または、同一の冷却領域を冷却するように、複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられている。これにより、複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられた膨張弁により、複数の分岐冷媒流路毎に冷媒の流量を個別に調整することができる。その結果、蒸発器における冷媒の蒸発温度を冷却装置の運転状況に合わせた最適な値に制御することができる。また、冷媒が蒸発器を通過する際の圧力損失を抑制することができる。

　上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、同一の冷却領域を冷却するように、複数の分岐冷媒流路の各々における、蒸発器の入口温度と蒸発器の出口温度との差である過熱度の各々に基づいて、複数の膨張弁の各々の開度を個別に制御する制御部をさらに備える。このように構成すれば、制御部により、複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられた膨張弁の開度を制御して、複数の分岐冷媒流路毎に冷媒の流量を容易に個別に調整することができる。

　この場合、好ましくは、複数の分岐冷媒流路のうちの少なくとも１つに設けられ、蒸発器の入口温度を検出する入口温度センサと、複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられ、蒸発器の出口温度を検出する複数の出口温度センサと、をさらに備える。このように構成すれば、複数の分岐冷媒流路のうちの少なくとも１つに設けられた入口温度センサと、複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられた複数の出口温度センサとにより、複数の分岐冷媒流路の各々における、蒸発器の入口温度と蒸発器の出口温度との差である過熱度を容易に個別に取得することができる。なお、蒸発器の入口温度は、複数の分岐冷媒流路同士で略同じであるので、入口温度センサは、複数の分岐冷媒流路のうちの少なくとも１つに設けられていればよい。

　上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、冷却領域は、内部の商品を冷凍するための冷凍室であり、冷媒は、Ｒ１２３４ｙｆである。ここで、Ｒ１２３４ｙｆのモリエル線図（圧力－比エントロピー線図）において、－３０度近傍の温度の等温線は、冷凍室を冷却するのに用いられる他の冷媒と比較して、圧力の目盛りが比較的密になっている。すなわち、冷凍室を冷却するのにＲ１２３４ｙｆを用いる場合、蒸発温度を目標値に制御するのが比較的難しい。したがって、上記のように構成すれば、蒸発器における冷媒の蒸発温度を冷却装置の運転状況に合わせた最適な値に効果的に制御することができる。また、Ｒ１２３４ｙｆは、冷凍室を冷却するのに用いられる他の冷媒と比較して密度が小さいことに起因して、蒸発器を通過する際の圧力損失が大きい場合、冷却装置における冷凍能力が大きく低下してしまう。したがって、上記のように構成すれば、冷媒が蒸発器を通過する際の圧力損失を効果的に抑制することができる。

　上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、複数の分岐冷媒流路の各々において凝縮器と蒸発器との間に配置された複数のキャピラリチューブをさらに備える。このように構成すれば、複数の分岐冷媒流路の各々において、キャピラリチューブの流路抵抗により、冷媒を膨張（減圧）させることができる。これにより、複数の分岐冷媒流路の各々において、膨張弁により冷媒を膨張させる膨張量を低減して、膨張弁に作用する負荷を軽減することができる。

　上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、自動販売機またはショーケースに用いられる。このように構成すれば、自動販売機またはショーケースにおいて、蒸発器における冷媒の蒸発温度を冷却装置の運転状況に合わせた最適な値に制御することができる。また、自動販売機またはショーケースにおいて、冷媒が蒸発器を通過する際の圧力損失を抑制することができる。

　上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、蒸発器における冷媒の蒸発温度に基づいて、圧縮機の周波数を制御する制御部をさらに備え、制御部は、冷却領域における蒸発器の吸込口と蒸発器の吹出口との間の出入口温度差が低下するのに伴って、蒸発温度の目標値を段階的に低下させながら、圧縮機の周波数を制御するように構成されている。このように構成すれば、蒸発器における冷媒の蒸発温度が比較的高い状態では、蒸発器において被冷却流体から奪う熱量が比較的大きくなるので、蒸発器における冷媒の蒸発温度の目標値を変化させない（常に最終的な目標値である）場合と比較して、冷却領域を冷却する時間を短縮することができる。また、蒸発温度の目標値を段階的に低下させるので、蒸発温度の目標値を連続的に低下させる場合と異なり制御部による制御がシンプルになり、制御部の制御負担を軽減することができる。

　この場合、好ましくは、制御部は、出入口温度差が第１閾値まで低下した場合に、蒸発温度の目標値を第１目標値に低下させ、蒸発温度が第１目標値となるように圧縮機の周波数を制御するとともに、出入口温度差が第１閾値よりも小さい第２閾値まで低下した場合に、蒸発温度の目標値を第１目標値よりも小さい第２目標値に低下させ、蒸発温度が第２目標値となるように、圧縮機の周波数を制御するように構成されている。このように構成すれば、冷却領域における蒸発器の吸込口と蒸発器の吹出口との間の出入口温度差が低下するのに伴って、蒸発温度の目標値を段階的に低下させながら、圧縮機の周波数を制御することを、容易に実現することができる。

　本発明によれば、上記のように、蒸発器における冷媒の蒸発温度を冷却装置の運転状況に合わせた最適な値に制御することが可能な冷却装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態による冷却装置の全体構成を示した図である。本発明の第１実施形態による冷却装置における圧縮機の制御フローを示した図である。本発明の第１実施形態による冷却装置における膨張弁の制御フローを示した図である。本発明の第２実施形態による冷却装置の全体構成を示した図である。本発明の第２実施形態による冷却装置における蒸発温度の目標値、圧縮機、および、膨張弁の制御を説明するための図である。本発明の第１変形例による冷却装置の全体構成を示した図である。本発明の第２変形例による冷却装置の全体構成を示した図である。本発明の第３変形例による冷却装置の全体構成を示した図である。

　以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

　［第１実施形態］
　図１～図３を参照して、本発明の第１実施形態による冷却装置１００の構成について説明する。冷却装置１００は、自動販売機またはショーケースに用いられる。

　（冷却装置の全体構成）
　図１に示すように、冷却装置１００は、冷却領域１１０を冷却するための装置である。冷却領域１１０は、内部の商品を冷凍するための冷凍室である。冷却装置１００は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４と、冷媒流路１５と、を備える。圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４とは、この順に、冷媒流路１５により接続されている。冷媒流路１５には、冷媒が流れる。冷媒は、Ｒ１２３４ｙｆである。

　圧縮機１１は、吸入した冷媒（気体）を圧縮する。圧縮機１１は、圧縮した冷媒（気体）を高圧側（凝縮器１２側）に吐出する。圧縮機１１により圧縮された冷媒（気体）は、冷媒流路１５を介して、圧縮機１１の下流側に配置された凝縮器１２に流入する。圧縮機１１は、圧縮機１１を駆動するためのインバータ（図示しない）の周波数を調整することにより、凝縮器１２側に吐出する冷媒の吐出量を調整可能に構成されている。なお、以下の説明では、インバータの周波数を、「圧縮機１１の周波数」と称する場合がある。

　凝縮器１２は、圧縮機１１により圧縮された冷媒（気体）を凝縮させる。凝縮器１２により凝縮された冷媒（液体）は、冷媒流路１５を流通して凝縮器１２の下流側に配置された膨張弁１３に流入する。

　膨張弁１３は、凝縮器１２により凝縮された冷媒（液体）を膨張させ冷媒の流量を調整する。膨張弁１３により膨張された冷媒（気液二相）は、冷媒流路１５を介して、膨張弁１３の下流側に配置された蒸発器１４に流入する。膨張弁１３は、蒸発器１４に流入させる冷媒の流量を調整するために、開度を変更可能に構成されている。

　蒸発器１４は、膨張弁１３により膨張された、膨張弁１３側から流入する冷媒（気液二相）を蒸発させる。蒸発器１４において冷媒が蒸発することにより、蒸発器１４が配置された冷却領域１１０が冷却される。蒸発器１４により蒸発された冷媒（気体）は、冷媒流路１５を介して、圧縮機１１に流入する。

　（複数の分岐冷媒流路）
　冷媒流路１５は、凝縮器１２の下流側かつ膨張弁１３の上流側において複数（２つ）に分岐され、蒸発器１４の下流側かつ圧縮機１１の上流側において合流する複数（２つ）の分岐冷媒流路１６（第１分岐冷媒流路１６ａ、および、第２分岐冷媒流路１６ｂ）を含む。膨張弁１３は、複数（２つ）の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられている。第１分岐冷媒流路１６ａおよび第２分岐冷媒流路１６ｂには、それぞれ、第１膨張弁１３ａおよび第２膨張弁１３ｂが設けられている。蒸発器１４は、同一の冷却領域１１０を冷却するように、複数（２つ）の分岐冷媒流路１６（第１分岐冷媒流路１６ａ、および、第２分岐冷媒流路１６ｂ）が通過するように１つ設けられている。

　冷却装置１００は、複数（２つ）の分岐冷媒流路１６（第１分岐冷媒流路１６ａ、および、第２分岐冷媒流路１６ｂ）の各々において凝縮器１２と蒸発器１４との間に配置された複数（２つ）のキャピラリチューブ１７（第１キャピラリチューブ１７ａ、および、第２キャピラリチューブ１７ｂ）を備える。なお、複数のキャピラリチューブ１７（第１キャピラリチューブ１７ａ、および、第２キャピラリチューブ１７ｂ）は、複数（２つ）の分岐冷媒流路１６（第１分岐冷媒流路１６ａ、および、第２分岐冷媒流路１６ｂ）の各々において、膨張弁１３よりも蒸発器１４側に配置されている。

　（圧縮機および膨張弁の制御）
　冷却装置１００は、入口温度センサ２１と、出口温度センサ２２と、冷却領域温度センサ２３と、制御部３０と、を備える。

　入口温度センサ２１は、蒸発器１４の入口温度を検出する。入口温度センサ２１により検出された蒸発器１４の入口温度は、制御部３０に出力される。入口温度センサ２１は、第１分岐冷媒流路１６ａに設けられ、第２分岐冷媒流路１６ｂに設けられていない。すなわち、複数（２つ）の分岐冷媒流路１６（第１分岐冷媒流路１６ａ、および、第２分岐冷媒流路１６ｂ）のうちの少なくとも１つに設けられている。

　出口温度センサ２２は、蒸発器１４の出口温度を検出する。出口温度センサ２２より検出された蒸発器１４の出口温度は、制御部３０に出力される。出口温度センサ２２は、複数（２つ）の分岐冷媒流路１６（第１分岐冷媒流路１６ａ、および、第２分岐冷媒流路１６ｂ）の各々に１つずつ設けられている。すなわち、冷却装置１００は、複数の出口温度センサ２２（第１出口温度センサ２２ａ、および、第２出口温度センサ２２ｂ）を備える。

　冷却領域温度センサ２３は、冷却領域１１０における温度を検出する。冷却領域温度センサ２３より検出された冷却領域１１０における温度は、制御部３０に出力される。

　制御部３０は、同一の冷却領域１１０を冷却するように、複数の分岐冷媒流路１６の各々における、蒸発器１４の入口温度と蒸発器１４の出口温度との差である過熱度の各々に基づいて、複数の膨張弁１３の各々の開度を個別に制御する。具体的には、制御部３０は、過熱度が目標値よりも大きい分岐冷媒流路１６における膨張弁１３の開度を大きくするとともに、過熱度が目標値よりも小さい分岐冷媒流路１６における膨張弁１３の開度を小さくするように、複数の膨張弁１３の各々の開度を個別に制御する。なお、制御部３０は、複数の膨張弁１３の各々の開度の合計が一定となるように、複数の膨張弁１３の各々の開閉度を個別に制御する。

　制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が目標値よりも大きい場合、圧縮機１１の周波数を大きくするとともに、冷却領域１１０における空気の温度が目標値よりも小さい場合、圧縮機１１の周波数を小さくするように、圧縮機１１の周波数を制御する。

　（圧縮機の制御フロー）
　図２に示すように、ステップＳ１１において、制御部３０は、圧縮機１１を起動させる。その後、ステップＳ１２に進む。

　ステップＳ１２において、制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が圧縮機１１を停止させるための圧縮機停止温度（最終的な目標値）よりも小さいか否かを判断する。制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が圧縮機停止温度よりも小さいと判断した場合、ステップＳ１３に進む。制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が圧縮機停止温度以上であると判断した場合、ステップＳ１４に進む。

　ステップＳ１３において、制御部３０は、圧縮機１１を停止させる。その後、制御部３０は、圧縮機１１の制御を終了する。

　ステップＳ１４において、制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が目標値よりも大きいか否かを判断する。制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が目標値よりも大きいと判断した場合、ステップＳ１５に進む。制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が目標値よりも大きくないと判断した場合、ステップＳ１６に進む。

　ステップＳ１５において、制御部３０は、圧縮機１１の周波数を上げる。その後、ステップＳ１２に戻る。

　ステップＳ１６において、制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が目標値よりも小さいか否かを判断する。制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が目標値よりも小さいと判断した場合、ステップＳ１７に進む。制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が目標値よりも小さくないと判断した場合、ステップＳ１２に戻る。

　ステップＳ１７において、制御部３０は、圧縮機１１の周波数を下げる。その後、ステップＳ１２に戻る。

　（膨張弁の制御フロー）
　図３に示すように、ステップＳ２１において、制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が圧縮機１１を停止させるための圧縮機停止温度（最終的な目標値）よりも小さいか否かを判断する。制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が圧縮機停止温度よりも小さいと判断した場合、膨張弁１３の制御を終了する。制御部３０は、冷却領域１１０における空気の温度が圧縮機停止温度以上であると判断した場合、ステップＳ２２に進む。

　ステップＳ２２において、制御部３０は、過熱度が目標値よりも小さいか否かを判断する。制御部３０は、過熱度が目標値よりも小さいと判断した場合、ステップＳ２２に進む。制御部３０は、過熱度が目標値よりも小さくないと判断した場合、ステップＳ２４に戻る。

　ステップＳ２３おいて、制御部３０は、膨張弁１３の開度を小さくする。その後、ステップＳ２１に戻る。

　ステップＳ２４において、制御部３０は、過熱度が目標値よりも大きいか否かを判断する。制御部３０は、過熱度が目標値よりも大きいと判断した場合、ステップＳ２５に進む。制御部３０は、過熱度が目標値よりも大きくないと判断した場合、ステップＳ２１に戻る。

　ステップＳ２５において、制御部３０は、膨張弁１３の開度を大きくする。その後、ステップＳ２１に戻る。

　（第１実施形態の効果）
　第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

　第１実施形態では、上記のように、膨張弁１３は、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられている。また、蒸発器１４は、同一の冷却領域１１０を冷却するように、複数の分岐冷媒流路１６が通過するように１つ設けられている。これにより、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられた膨張弁１３により、複数の分岐冷媒流路１６毎に冷媒の流量を個別に調整することができる。その結果、蒸発器１４における冷媒の蒸発温度を冷却装置１００の運転状況に合わせた最適な値に制御することができる。また、冷媒が蒸発器１４を通過する際の圧力損失を抑制することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、冷却装置１００は、同一の冷却領域１１０を冷却するように、複数の分岐冷媒流路１６の各々における、蒸発器１４の入口温度と蒸発器１４の出口温度との差である過熱度の各々に基づいて、複数の膨張弁１３の各々の開度を個別に制御する制御部３０を備える。これにより、制御部３０により、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられた膨張弁１３の開度を制御して、複数の分岐冷媒流路１６毎に冷媒の流量を容易に個別に調整することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、冷却装置１００は、複数の分岐冷媒流路１６のうちの少なくとも１つに設けられ、蒸発器１４の入口温度を検出する入口温度センサ２１と、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられ、蒸発器１４の出口温度を検出する複数の出口温度センサ２２と、を備える。これにより、複数の分岐冷媒流路１６のうちの少なくとも１つに設けられた入口温度センサ２１と、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられた複数の出口温度センサ２２とにより、複数の分岐冷媒流路１６の各々における、蒸発器１４の入口温度と蒸発器１４の出口温度との差である過熱度を容易に個別に取得することができる。なお、蒸発器１４の入口温度は、複数の分岐冷媒流路１６同士で略同じであるので、入口温度センサ２１は、複数の分岐冷媒流路１６のうちの少なくとも１つに設けられていればよい。

　また、第１実施形態では、上記のように、冷却領域１１０は、内部の商品を冷凍するための冷凍室である。また、冷媒は、Ｒ１２３４ｙｆである。ここで、Ｒ１２３４ｙｆのモリエル線図（圧力－比エントロピー線図）において、－３０度近傍の温度の等温線は、冷凍室を冷却するのに用いられる他の冷媒と比較して、圧力の目盛りが比較的密になっている。すなわち、冷凍室を冷却するのにＲ１２３４ｙｆを用いる場合、蒸発温度を目標値に制御するのが比較的難しい。したがって、蒸発器１４における冷媒の蒸発温度を冷却装置１００の運転状況に合わせた最適な値に効果的に制御することができる。また、Ｒ１２３４ｙｆは、冷凍室を冷却するのに用いられる他の冷媒と比較して密度が小さいことに起因して、蒸発器１４を通過する際の圧力損失が大きい場合、冷却装置１００における冷凍能力が大きく低下してしまう。したがって、冷媒が蒸発器１４を通過する際の圧力損失を効果的に抑制することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、冷却装置１００は、複数の分岐冷媒流路１６の各々において凝縮器１２と蒸発器１４との間に配置された複数のキャピラリチューブ１７を備える。これにより、複数の分岐冷媒流路１６の各々において、キャピラリチューブ１７の流路抵抗により、冷媒を膨張（減圧）させることができる。これにより、複数の分岐冷媒流路１６の各々において、膨張弁１３により冷媒を膨張させる膨張量を低減して、膨張弁１３に作用する負荷を軽減することができる。

　また、第１実施形態では、上記のように、冷却装置１００は、自動販売機またはショーケースに用いられる。これにより、自動販売機またはショーケースにおいて、蒸発器１４における冷媒の蒸発温度を冷却装置１００の運転状況に合わせた最適な値に制御することができる。また、自動販売機またはショーケースにおいて、冷媒が蒸発器１４を通過する際の圧力損失を抑制することができる。

　［第２実施形態］
　図４および図５を参照して、本発明の第２実施形態による冷却装置２００の構成について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態による冷却装置１００と同様の部分には、同一の符号を付している。

　（冷却装置の全体構成）
　図４に示すように、冷却装置２００は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４と、冷媒流路１５と、を備える。

　（圧縮機および膨張弁の制御）
　冷却装置２００は、蒸発温度センサ（図示しない）と、吸込口センサ２２４と、吹出口温度センサ２２５と、制御部２３０と、を備える。

　蒸発温度センサは、蒸発器１４における冷媒の蒸発温度を検出する。蒸発温度センサにより検出された蒸発器１４における冷媒の蒸発温度は、制御部２３０に出力される。

　吸込口センサ２２４は、冷却領域１１０における蒸発器１４の吸込口の温度を検出する。吸込口センサ２２４により検出された冷却領域１１０における蒸発器１４の吸込口の温度は、制御部２３０に出力される。

　吹出口温度センサ２２５は、冷却領域１１０における蒸発器１４の吹出口の温度を検出する。吹出口温度センサ２２５により検出された冷却領域１１０における蒸発器１４の吹出口の温度は、制御部２３０に出力される。

　図５に示すように、制御部２３０は、蒸発器１４における冷媒の蒸発温度に基づいて、圧縮機１１の周波数を制御（ＰＩＤ制御）する。制御部２３０は、過熱度に基づいて、膨張弁１３の開度を制御（ＰＩＤ制御）する。具体的には、制御部２３０は、第１分岐冷媒流路１６ａにおける過熱度に基づいて、第１膨張弁１３ａの開度を制御（ＰＩＤ制御）するとともに、第２分岐冷媒流路１６ｂにおける過熱度に基づいて、第２膨張弁１３ｂの開度を制御（ＰＩＤ制御）する。

　（蒸発温度の目標値の変更）
　図５に示すように、制御部２３０は、冷却領域１１０における蒸発器１４の吸込口と蒸発器の吹出口との間の出入口温度差が低下するのに伴って、蒸発温度の目標値を段階的に低下させながら、圧縮機１１の周波数を制御するように構成されている。

　具体的には、制御部２３０は、出入口温度差が第１閾値ＴＶ１まで低下した場合に、蒸発温度の目標値を第０目標値ＤＶ０から第１目標値ＤＶ１に低下させ、蒸発温度が第１目標値ＤＶ１となるように圧縮機１１の周波数を制御するとともに、出入口温度差が第１閾値ＴＶ１よりも小さい第２閾値ＴＶ２まで低下した場合に、蒸発温度の目標値を第１目標値ＤＶ１よりも小さい第２目標値ＤＶ２に低下させ、蒸発温度が第２目標値ＤＶ２となるように、圧縮機１１の周波数を制御するように構成されている。第２目標値ＤＶ２は、最終的な目標値である。すなわち、蒸発温度の目標値が３段階で変化する。なお、この制御は、除霜運転または商品のローディング後に、冷却領域１１０における温度を通常運転可能な温度になるまでリカバリーする際に行われる。

　なお、第２実施形態の冷却装置２００のその他の構成は、上記第１実施形態による冷却装置１００と同様である。

　（第２実施形態の効果）
　第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

　第２実施形態では、上記のように、膨張弁１３は、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられている。また、蒸発器１４が、同一の冷却領域１１０を冷却するように、複数の分岐冷媒流路１６が通過するように１つ設けられている。これにより、上記第１実施形態と同様に、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられた膨張弁１３により、複数の分岐冷媒流路１６毎に冷媒の流量を個別に調整することができる。その結果、上記第１実施形態と同様に、蒸発器１４における冷媒の蒸発温度を冷却装置２００の運転状況に合わせた最適な値に制御することができる。また、上記第１実施形態と同様に、冷媒が蒸発器１４を通過する際の圧力損失を抑制することができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、冷却装置２００は、蒸発器１４における冷媒の蒸発温度に基づいて、圧縮機１１の周波数を制御する制御部２３０を備える。そして、制御部２３０は、冷却領域１１０における蒸発器１４の吸込口と蒸発器１４の吹出口との間の出入口温度差が低下するのに伴って、蒸発温度の目標値を段階的に低下させながら、圧縮機１１の周波数を制御するように構成されている。これにより、蒸発器１４における冷媒の蒸発温度が比較的高い状態では、蒸発器１４において被冷却流体から奪う熱量が比較的大きくなるので、蒸発器１４における冷媒の蒸発温度の目標値を変化させない（常に最終的な目標値である）場合と比較して、冷却領域１１０を冷却する時間を短縮することができる。また、蒸発温度の目標値を段階的に低下させるので、蒸発温度の目標値を連続的に低下させる場合と異なり制御部２３０による制御がシンプルになり、制御部２３０の制御負担を軽減することができる。

　また、第２実施形態では、上記のように、制御部２３０は、出入口温度差が第１閾値ＴＶ１まで低下した場合に、蒸発温度の目標値を第１目標値ＤＶ１に低下させ、蒸発温度が第１目標値ＤＶ１となるように圧縮機１１の周波数を制御するとともに、出入口温度差が第１閾値ＴＶ１よりも小さい第２閾値ＴＶ２まで低下した場合に、蒸発温度の目標値を第１目標値ＤＶ１よりも小さい第２目標値ＤＶ２に低下させ、蒸発温度が第２目標値ＤＶ２となるように、圧縮機１１の周波数を制御するように構成されている。これにより、冷却領域１１０における蒸発器１４の吸込口と蒸発器１４の吹出口との間の出入口温度差が低下するのに伴って、蒸発温度の目標値を段階的に低下させながら、圧縮機１１の周波数を制御することを、容易に実現することができる。

　なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

　［変形例］
　今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

　たとえば、上記第１および第２実施形態では、蒸発器１４が、同一の冷却領域１１０を冷却するように、複数の分岐冷媒流路１６が通過するように１つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図６に示す第１変形例による冷却装置３００のように、蒸発器３１４が、同一の冷却領域１１０を冷却するように、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられていてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、冷媒流路１５が、凝縮器１２の下流側かつ膨張弁１３の上流側において２つに分岐され、蒸発器１４の下流側かつ圧縮機１１の上流側において合流する２つの分岐冷媒流路１６を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷媒流路が、凝縮器の下流側かつ膨張弁の上流側においてＮ個（Ｎ≧３）以上に分岐され、蒸発器の下流側かつ圧縮機の上流側において合流するＮ個（Ｎ≧３）の分岐冷媒流路を含んでいてもよい。

　また、上記第１実施形態では、冷却装置１００が、複数の分岐冷媒流路１６のうちの少なくとも１つに設けられ、蒸発器１４の入口温度を検出する入口温度センサ２１と、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられ、蒸発器１４の出口温度を検出する複数の出口温度センサ２２と、を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図７に示す第２変形例による冷却装置４００のように、複数の分岐冷媒流路１６のうちの少なくとも１つに設けられ、蒸発器１４の入口温度を検出する入口温度センサ２１と、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられ、蒸発器１４の出口温度を検出する複数の出口温度センサ２２と、を備えなくてもよい。なお、冷却装置４００は、複数の分岐冷媒流路１６の各々に１つずつ設けられ、複数の分岐冷媒流路１６の各々における蒸発器１４の入口温度と蒸発器１４の出口温度との差である過熱度を間接的に取得することが可能な複数の温度式の膨張弁４１３を備える。

　また、上記第１および第２実施形態では、冷却領域１１０が、内部の商品を冷凍するための冷凍室である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却領域が、内部の商品を冷蔵するための冷蔵室であってもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、冷媒が、Ｒ１２３４ｙｆである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷媒が、Ｒ１２３４ｙｆ以外であってもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、冷却装置１００（２００）が、複数の分岐冷媒流路１６の各々において凝縮器１２と蒸発器１４との間に配置された複数のキャピラリチューブ１７を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却装置が、複数の分岐冷媒流路の各々において凝縮器と蒸発器との間に配置された複数のキャピラリチューブを備えなくてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、冷却装置１００（２００）が、自動販売機またはショーケースに用いられる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却装置が、自動販売機およびショーケース以外に用いられてもよい。

　また、上記第２実施形態では、蒸発温度の目標値が３段階で変化する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、蒸発温度の目標値が２段階で変化してもよいし、４段階以上で変化してもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、冷却装置１００（２００）が、圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４と、冷媒流路１５と、キャピラリチューブ１７と、を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図８に示す第３変形例による冷却装置５００のように、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、蒸発器１４、冷媒流路１５、および、キャピラリチューブ１７に加えて、冷媒流路１５における、圧縮機１１の上流側かつ蒸発器１４の下流側の部分と、凝縮器１２の下流側かつ膨張弁１３の上流側の部分とで熱交換を行う内部熱交換器５４１、圧縮機１１の上流側に配置され、高圧の気体を貯留するためのアキュムレータ５４２、蒸発器１４に設けられる除霜用のヒータ５４３、等を備えていてもよい。

　１１　圧縮機
　１２　凝縮器
　１３、４１３　膨張弁
　１４、３１４　蒸発器
　１５　冷媒流路
　１６　分岐冷媒流路
　１７　キャピラリチューブ
　２１　入口温度センサ
　２２　出口温度センサ
　３０、２３０　制御部
　１００、２００、３００、４００、５００　冷却装置
　１１０　冷却領域
　ＤＶ１　第１目標値
　ＤＶ２　第２目標値
　ＴＶ１　第１閾値
　ＴＶ２　第２閾値

Claims

　冷媒を圧縮する圧縮機と、
　前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
　前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を膨張させ前記冷媒の流量を調整する膨張弁と、
　前記膨張弁により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
　前記冷媒が流れる冷媒流路と、を備え、
　前記冷媒流路は、前記凝縮器の下流側かつ前記膨張弁の上流側において複数に分岐され、前記蒸発器の下流側かつ前記圧縮機の上流側において合流する複数の分岐冷媒流路を含み、
　前記膨張弁は、前記複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられており、
　前記蒸発器は、同一の冷却領域を冷却するように、前記複数の分岐冷媒流路が通過するように１つ設けられているか、または、前記同一の冷却領域を冷却するように、前記複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられている、冷却装置。
　前記同一の冷却領域を冷却するように、前記複数の分岐冷媒流路の各々における、前記蒸発器の入口温度と前記蒸発器の出口温度との差である過熱度の各々に基づいて、前記複数の膨張弁の各々の開度を個別に制御する制御部をさらに備える、請求項１に記載の冷却装置。
　前記複数の分岐冷媒流路のうちの少なくとも１つに設けられ、前記蒸発器の入口温度を検出する入口温度センサと、
　前記複数の分岐冷媒流路の各々に１つずつ設けられ、前記蒸発器の出口温度を検出する複数の出口温度センサと、をさらに備える、請求項２に記載の冷却装置。
　前記冷却領域は、内部の商品を冷凍するための冷凍室であり、
　前記冷媒は、Ｒ１２３４ｙｆである、請求項１に記載の冷却装置。
　前記複数の分岐冷媒流路の各々において前記凝縮器と前記蒸発器との間に配置された複数のキャピラリチューブをさらに備える、請求項１に記載の冷却装置。
　自動販売機またはショーケースに用いられる、請求項１に記載の冷却装置。
　前記蒸発器における前記冷媒の蒸発温度に基づいて、前記圧縮機の周波数を制御する制御部をさらに備え、
　前記制御部は、前記冷却領域における前記蒸発器の吸込口と前記蒸発器の吹出口との間の出入口温度差が低下するのに伴って、前記蒸発温度の目標値を段階的に低下させながら、前記圧縮機の周波数を制御するように構成されている、請求項１に記載の冷却装置。
　前記制御部は、
　　前記出入口温度差が第１閾値まで低下した場合に、前記蒸発温度の目標値を第１目標値に低下させ、前記蒸発温度が前記第１目標値となるように前記圧縮機の周波数を制御するとともに、
　　前記出入口温度差が前記第１閾値よりも小さい第２閾値まで低下した場合に、前記蒸発温度の目標値を前記第１目標値よりも小さい第２目標値に低下させ、前記蒸発温度が前記第２目標値となるように、前記圧縮機の周波数を制御するように構成されている、請求項７に記載の冷却装置。