(57)【要約】      （修正有）【課題】上流側の熱交換器への霜付着を抑制し、連続冷却の効率向上ができるトンネルフリーザーを提供する。【解決手段】冷却システムは、冷却室１３を形成するケーシング１０と、冷却室１３内で冷却対象物５を搬送する搬送装置１５と、冷却室１３の空気を冷媒と熱交換させる冷却熱交換器９３を有する冷凍装置３０とを備えている。冷凍装置３０は、搬送装置１５の搬送方向に沿って複数配置し、複数の冷凍装置３０は、冷却室１３内を、複数の冷却区間１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに区分けし、各冷却区間での複数の冷凍装置３０の蒸発温度は、搬送方向の上流側から下流側に向かって温度が低くなるように設定する。【選択図】図１
2020128847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却室（13）を形成するケーシング（10）と、該冷却室（13）内で冷却対象物（5）を搬送する搬送装置（15）とを備えた冷却システム（1）に設けられ、該冷却室（13）の空気を冷媒と熱交換させる冷却熱交換器（93）を有する冷凍装置であって、
前記冷凍装置（30）は、前記搬送装置（15）の搬送方向に沿って複数配置され、
前記複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、搬送方向の上流側から下流側に向かって低下していることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の冷凍装置（30）のうち、搬送方向の最上流側に配設された該冷凍装置（30）の蒸発温度は、氷結晶生成温度帯よりも低いことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記複数の冷凍装置（30）は、前記冷却室（13）内を、それぞれ異なる温度で冷却される複数の冷却区間（13a,13b,13c,13d）に区分けし、
前記複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、それぞれの前記冷却区間（13a,13b,13c,13d）における下流側の目標温度に基づいてそれぞれ設定されることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、それぞれの前記目標温度から略同一の温度値を減算した温度にそれぞれ設定されることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
冷却室（13）を形成するケーシング（10）と、該冷却室（13）内で冷却対象物（5）を搬送する搬送装置（15）と、該冷却室（13）の空気を冷媒と熱交換させる冷却熱交換器（93）を有する冷凍装置（30）とを備えた冷却システムであって、
前記冷凍装置（30）は、請求項１乃至４のうち何れか１つに記載の冷凍装置（30）であることを特徴とする冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷凍装置及び冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、所定温度（−３０℃）以下に温度調整されたトンネルフリーザー内で、冷却対象物を搬送体によって所定時間（２０分〜４０分間）かけて通過させるようにした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６６８８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の発明のように、トンネルフリーザー内の温度を一定に保持するためには、搬送方向に沿って複数の熱交換器を配置し、各熱交換器の蒸発温度を一定にすることが行われる。
【０００５】
しかしながら、各熱交換器の蒸発温度を一定にすると、搬送方向の上流側の熱交換器と冷却対象物との温度差が大きく、また、トンネルフリーザーが置かれた部屋の温度、湿度及び冷却対象物の温度、湿度などの影響を受けて、特に、上流側の熱交換器に霜が付着しやすくなる。そのため、連続冷却が不可となり、冷却対象物の処理量の改善ができないという問題がある。
【０００６】
本開示の目的は、熱交換器に霜が付着するのを抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様は、冷却室（13）を形成するケーシング（10）と、該冷却室（13）内で冷却対象物（5）を搬送する搬送装置（15）とを備えた冷却システム（1）に設けられ、該冷却室（13）の空気を冷媒と熱交換させる冷却熱交換器（93）を有する冷凍装置であって、前記冷凍装置（30）は、前記搬送装置（15）の搬送方向に沿って複数配置され、前記複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、搬送方向の上流側から下流側に向かって低下している。
【０００８】
第１の態様では、搬送装置（15）の搬送方向に沿って複数の冷凍装置（30）が配置される。複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、搬送方向の上流側から下流側に向かって低下している。
【０００９】
このように、搬送方向の上流側から下流側にかけて、冷凍装置（30）の冷却熱交換器（93）と冷却対象物（5）との温度差が大きくなり過ぎないように制御することで、特に、上流側の冷凍装置（30）の冷却熱交換器（93）に霜が付着するのを抑えることができる。
【００１０】
さらに、冷却熱交換器（93）に霜が付着するのを抑えることで、冷却熱交換器（93）の除霜回数を減らすことができるので、冷凍装置（30）を連続して冷却稼働することができる。
【００１１】
本開示の第２の態様は、第１の態様において、前記複数の冷凍装置（30）のうち、搬送方向の最上流側に配設された該冷凍装置（30）の蒸発温度は、氷結晶生成温度帯よりも低い。
【００１２】
第２の態様では、搬送方向の最上流側に配設された冷凍装置（30）の蒸発温度を、氷結晶生成温度帯（−１℃から−５℃の間）よりも低くしている。これにより、冷却室（13）内に搬入された冷却対象物（5）が、氷結晶生成温度帯を速やかに通過することとなり、冷却対象物（5）の品質低下を抑えることができる。
【００１３】
本開示の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記複数の冷凍装置（30）は、前記冷却室（13）内を、それぞれ異なる温度で冷却される複数の冷却区間（13a,13b,13c,13d）に区分けし、前記複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、それぞれの前記冷却区間（13a,13b,13c,13d）における下流側の目標温度に基づいてそれぞれ設定される。
【００１４】
第３の態様では、複数の冷凍装置（30）によって、冷却室（13）内が複数の冷却区間（13a,13b,13c,13d）に区分けされる。そして、それぞれの冷却区間（13a,13b,13c,13d）における下流側の目標温度に基づいて、複数の冷凍装置（30）の蒸発温度を設定している。
【００１５】
このように、複数の冷却区間（13a,13b,13c,13d）において、冷凍装置（30）の蒸発温度を必要以上に下げないように制御することで、装置全体として省エネ性を高めることができる。
【００１６】
本開示の第４の態様は、第３の態様において、前記複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、それぞれの前記目標温度から略同一の温度値を減算した温度にそれぞれ設定される。
【００１７】
第４の態様では、複数の冷凍装置（30）の蒸発温度を、それぞれの冷却区間（13a,13b,13c,13d）の下流側の目標温度から略同一の温度値を減算した温度に設定する。
【００１８】
このように、搬送方向の上流側から下流側にかけて、冷凍装置（30）の蒸発温度を緩やかに低下させることで、冷却室（13）内の温度ムラを抑えつつ、冷却対象物の冷却効率が向上し、商品歩留まりが良くなる。
【００１９】
本開示の第５の態様は、冷却室（13）を形成するケーシング（10）と、該冷却室（13）内で冷却対象物（5）を搬送する搬送装置（15）と、該冷却室（13）の空気を冷媒と熱交換させる冷却熱交換器（93）を有する冷凍装置（30）とを備えた冷却システムであって、前記冷凍装置（30）は、第１乃至第４の態様のうち何れか１つに記載の冷凍装置（30）である。
【００２０】
第５の態様では、第１乃至第４の態様のうち何れか１つに記載の冷凍装置（30）を、冷却システム（1）に適用するようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態の冷却システムの構成を示す概略断面図である。
【図２】図２は、冷却システムに設けられた冷凍装置の構成を示す冷媒回路図である。
【図３】図３は、各冷却区間の搬送距離と蒸発温度との関係を示すグラフ図である。
【図４】図４は、冷凍装置の冷却動作中の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図５】図５は、冷凍装置の利用側除霜動作中の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本実施形態の冷却システム（1）について説明する。冷却システム（1）は、チルド食品及び冷凍食品を製造するために用いられる。冷却システム（1）の冷却対象物（5）は、食品である。ただし、ここに示した冷却対象物（5）は、単なる一例である。冷却システム（1）の冷却対象物（5）は、食品以外の物品であってもよい。
【００２３】
−冷却システム−
図１に示すように、冷却システム（1）は、ケーシング（10）と、搬送装置（15）と、洗浄装置（20）と、中央制御器（25）とを備えている。また、冷却システム（1）は、六台の冷凍装置（30）を備えている。なお、冷凍装置（30）の台数は、単なる一例である。
【００２４】
ケーシング（10）は、水平方向に延びる直方体形状に形成されている。ケーシング（10）の内部には、冷却室（13）が設けられている。ケーシング（10）の長手方向の一方の側壁には、搬入口（11）が開口している。ケーシング（10）の長手方向の他方の側壁には、搬出口（12）が開口している。
【００２５】
搬送装置（15）は、搬送ベルト（16）を有するベルトコンベアである。搬送装置（15）は、ケーシング（10）の搬入口（11）から搬出口（12）に亘って、冷却室（13）を通過するように配置されている。
【００２６】
搬送装置（15）の一端部は、搬入口（11）を貫通してケーシング（10）の外部に露出している。搬送装置（15）の他端部は、搬出口（12）を貫通してケーシング（10）の外部に露出している。搬送装置（15）は、搬送ベルト（16）に載せられた冷却対象物（5）を、搬入口（11）から搬出口（12）へ向かって直線的に搬送する。
【００２７】
詳しくは後述するが、各冷凍装置（30）は、熱源ユニット（40）と、冷却ユニット（50）とを一つずつ備えている。熱源ユニット（40）は、ケーシング（10）の外部に設置されている。冷却ユニット（50）は、冷却室（13）に設置されている。
【００２８】
冷却ユニット（50）は、冷却室（13）において、搬送装置（15）の上方に配置されている。冷却ユニット（50）は、冷却室（13）から吸い込んだ空気を、冷却熱交換器（93）を通過させた後に冷却室（13）へ吹き出す。各冷却ユニット（50）は、搬送装置（15）の搬送方向に沿って一列に配置されている。
【００２９】
洗浄装置（20）は、冷却室（13）に設置された機器を洗浄する装置である。洗浄装置（20）は、配水管（21）を備えている。洗浄装置（20）の配水管（21）は、一本でもよいし複数本でもよい。配水管（21）は、冷却ユニット（50）の上方に配置されている。配水管（21）は、多数の散水ノズル（22）を備えている。散水ノズル（22）は、下方へ向かって水を噴射する。散水ノズル（22）は、配水管（21）の長手方向に一定の間隔で設置されている。
【００３０】
中央制御器（25）は、演算処理を行うＣＰＵ（26）と、プログラム及びデータ等を記憶するメモリ（27）とを備えている。中央制御器（25）は、メモリ（27）に記録されたプログラムをＣＰＵ（26）が実行することによって、冷却システム（1）に設けられた機器の動作を制御する制御動作を行う。
【００３１】
−冷凍装置−
図２に示すように、冷凍装置（30）は、熱源ユニット（40）と、冷却ユニット（50）とを備えている。熱源ユニット（40）と冷却ユニット（50）とは、液側連絡配管（61）及びガス側連絡配管（62）を介して接続されている。冷凍装置（30）では、熱源ユニット（40）と冷却ユニット（50）とによって、冷媒回路（60）が形成されている。冷凍装置（30）は、個別制御器（35）を備えている。
【００３２】
熱源ユニット（40）は、熱源側回路（70）と、熱源側ファン（41）と、個別制御器（35）とを備えている。冷却ユニット（50）は、利用側回路（90）と、利用側ファン（51）と、ドレンパン（52）とを備えている。
【００３３】
液側連絡配管（61）は、熱源側回路（70）の液側閉鎖弁（77）と、利用側回路（90）の液側端（91）とを接続する。ガス側連絡配管（62）は、熱源側回路（70）のガス側閉鎖弁（78）と、利用側回路（90）のガス側端（92）とを接続する。
【００３４】
〈熱源側回路〉
熱源側回路（70）は、圧縮機（71）と、四方切換弁（72）と、熱源側熱交換器（73）と、レシーバ（74）と、熱源側膨張弁（75）と、過冷却熱交換器（76）と、液側閉鎖弁（77）と、ガス側閉鎖弁（78）とを備えている。
【００３５】
圧縮機（71）の吐出管は、四方切換弁（72）の第１のポートに接続されている。圧縮機（71）の吸入管は、四方切換弁（72）の第２のポートに接続されている。四方切換弁（72）の第３のポートは、熱源側熱交換器（73）のガス側端に接続されている。四方切換弁（72）の第４のポートは、ガス側閉鎖弁（78）に接続されている。
【００３６】
熱源側熱交換器（73）の液側端は、レシーバ（74）の流入口に接続されている。レシーバ（74）の流出口は、過冷却熱交換器（76）の第１流路（76a）の一端に接続されている。過冷却熱交換器（76）の第１流路（76a）の他端は、熱源側膨張弁（75）の一端に接続されている。熱源側膨張弁（75）の他端は、液側閉鎖弁（77）に接続されている。
【００３７】
圧縮機（71）は、全密閉型のスクロール圧縮機である。四方切換弁（72）は、第１状態（図２に実線で示す状態）と第２状態（図２に破線で示す状態）に切り換わる弁である。第１状態の四方切換弁（72）では、第１のポートが第３のポートと連通し、第２のポートが第４のポートと連通する。第２状態の四方切換弁（72）では、第１のポートが第４のポートと連通し、第２のポートが第３のポートと連通する。
【００３８】
熱源側熱交換器（73）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ熱交換器である。熱源側熱交換器（73）は、熱源側ファン（41）によって送られた室外空気を、冷媒と熱交換させる。過冷却熱交換器（76）は、第１流路（76a）と第２流路（76b）とが形成されたプレート式熱交換器である。過冷却熱交換器（76）は、第１流路（76a）を流れる冷媒を、第２流路（76b）を流れる冷媒と熱交換させる。熱源側膨張弁（75）は、開度可変の電子膨張弁である。
【００３９】
圧縮機（71）と四方切換弁（72）の第１のポートを接続する配管には、油分離器（79）と第１逆止弁（CV1）とが設けられている。油分離器（79）は、圧縮機（71）から冷媒とともに吐出された冷凍機油を、冷媒から分離する。第１逆止弁（CV1）は、圧縮機（71）から四方切換弁（72）へ向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの冷媒の流れを遮断する。
【００４０】
熱源側熱交換器（73）とレシーバ（74）を接続する配管には、第２逆止弁（CV2）が設けられている。第２逆止弁（CV2）は、熱源側熱交換器（73）からレシーバ（74）へ向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの冷媒の流れを遮断する。また、熱源側膨張弁（75）と液側閉鎖弁（77）を接続する配管には、第３逆止弁（CV3）が設けられている。第３逆止弁（CV3）は、熱源側膨張弁（75）から液側閉鎖弁（77）へ向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの冷媒の流れを遮断する。
【００４１】
熱源側回路（70）は、第１接続配管（87）と、第２接続配管（88）とをさらに備えている。
【００４２】
第１接続配管（87）の一端は、第３逆止弁（CV3）と液側閉鎖弁（77）の間の配管に接続されている。第１接続配管（87）の他端は、第２逆止弁（CV2）とレシーバ（74）の間の配管に接続されている。第１接続配管（87）には、第４逆止弁（CV4）が設けられている。第４逆止弁（CV4）は、第１接続配管（87）の一端から他端へ向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの冷媒の流れを遮断する。
【００４３】
第２接続配管（88）の一端は、熱源側膨張弁（75）と第３逆止弁（CV3）の間の配管に接続されている。第２接続配管（88）の他端は、熱源側熱交換器（73）と第２逆止弁（CV2）の間の配管に接続されている。第２接続配管（88）には、第５逆止弁（CV5）が設けられている。第５逆止弁（CV5）は、第２接続配管（88）の一端から他端へ向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの冷媒の流れを遮断する。
【００４４】
熱源側回路（70）は、インジェクション配管（80）と、過冷却配管（83）と、油戻し配管（85）とをさらに備えている。
【００４５】
インジェクション配管（80）の入口端は、過冷却熱交換器（76）の第１流路（76a）と熱源側膨張弁（75）の間に接続されている。インジェクション配管（80）の出口端は、圧縮機（71）の中間インジェクションポートに接続されている。インジェクション配管（80）には、その入口端から出口端に向かって順に、第１調節弁（81）と第２調節弁（82）とが設けられている。第１調節弁（81）及び第２調節弁（82）は、開度可変の電子膨張弁である。
【００４６】
過冷却配管（83）の一端は、インジェクション配管（80）における第１調節弁（81）の上流側に接続されている。過冷却配管（83）の他端は、インジェクション配管（80）における第１調節弁（81）と第２調節弁（82）の間に接続されている。過冷却配管（83）には、その一端から他端へ向かって順に、過冷却膨張弁（84）と、過冷却熱交換器（76）の第２流路（76b）とが設けられている。過冷却膨張弁（84）は、開度可変の電子膨張弁である。
【００４７】
油戻し配管（85）は、油分離器（79）の冷凍機油を圧縮機（71）へ戻すための配管である。油戻し配管（85）の一端は、油分離器（79）に接続されている。油戻し配管（85）の他端は、インジェクション配管（80）における第１調節弁（81）と第２調節弁（82）の間に接続されている。油戻し配管（85）には、第３調節弁（86）が設けられている。第３調節弁（86）は、開度可変の電子膨張弁である。
【００４８】
〈利用側回路〉
利用側回路（90）は、冷却熱交換器（93）と、利用側膨張弁（94）と、ドレンパンヒータ（95）と、中間熱交換器（96）とを備えている。
【００４９】
利用側回路（90）では、そのガス側端（92）から液側端（91）へ向かって順に、冷却熱交換器（93）と、利用側膨張弁（94）と、ドレンパンヒータ（95）とが順に配置されている。また、利用側回路（90）において、中間熱交換器（96）は、冷却熱交換器（93）をガス側端（92）に接続する配管と、ドレンパンヒータ（95）を液側端（91）に接続する配管との両方に接続されている。
【００５０】
冷却熱交換器（93）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ熱交換器である。冷却熱交換器（93）は、利用側ファン（51）によって送られた冷却室（13）の空気を、冷媒と熱交換させる。利用側膨張弁（94）は、開度可変の電子膨張弁である。ドレンパンヒータ（95）は、ドレンパン（52）を冷媒で加熱するためにドレンパン（52）の底面に取り付けられた配管である。なお、ドレンパン（52）は、冷却熱交換器（93）の下方に配置され、冷却熱交換器（93）から流れ落ちたドレン水を受ける。
【００５１】
中間熱交換器（96）は、二重管式熱交換器である。中間熱交換器（96）は、冷却熱交換器（93）とガス側端（92）の間の配管を流れる冷媒と、ドレンパンヒータ（95）と液側端（91）の間の配管を流れる冷媒とを熱交換させる。
【００５２】
〈センサ〉
冷凍装置（30）は、複数のセンサを備えている。冷凍装置（30）の冷却ユニット（50）は、空気温度センサ（53）と、空気湿度センサ（54）と、冷媒温度センサ（55）とを備えている。
【００５３】
空気温度センサ（53）は、冷却室（13）から冷却ユニット（50）へ吸い込まれた空気（すなわち、冷却熱交換器（93）を通過する前の空気）の温度を計測する。空気湿度センサ（54）は、冷却室（13）から冷却ユニット（50）へ吸い込まれた空気（すなわち、冷却熱交換器（93）を通過する前の空気）の相対湿度を計測する。
【００５４】
冷媒温度センサ（55）は、冷却熱交換器（93）の伝熱管に取り付けられている。冷媒温度センサ（55）は、冷却熱交換器（93）において蒸発し又は凝縮する冷媒の温度を計測する。
【００５５】
冷凍装置（30）の熱源ユニット（40）は、吐出圧力センサ（42）と、吸入圧力センサ（43）と、吐出温度センサ（44）と、吸入温度センサ（45）とを備えている。
【００５６】
吐出圧力センサ（42）及び吐出温度センサ（44）は、圧縮機（71）の吐出管と四方切換弁（72）の第１のポートとを接続する配管に設けられている。吐出圧力センサ（42）は、圧縮機（71）が吐出した冷媒の圧力を計測する。吐出温度センサ（44）は、圧縮機（71）が吐出した冷媒の温度を計測する。
【００５７】
吸入圧力センサ（43）及び吸入温度センサ（45）は、圧縮機（71）の吸入管と四方切換弁（72）の第２のポートとを接続する配管に設けられている。吸入圧力センサ（43）は、圧縮機（71）へ吸入される冷媒の圧力を計測する。吸入温度センサ（45）は、圧縮機（71）へ吸入される冷媒の温度を計測する。
【００５８】
〈個別制御器〉
個別制御器（35）は、演算処理を行うＣＰＵ（36）と、プログラム及びデータ等を記憶するメモリ（37）とを備えている。個別制御器（35）は、ＣＰＵ（36）がメモリ（37）に記録されたプログラムを実行することによって、冷凍装置（30）に設けられた機器の動作を制御する制御動作を行う。
【００５９】
−冷却システムの運転動作−
冷却システム（1）の運転動作を説明する。冷却システム（1）は、内部冷却運転を行う。内部冷却運転は、冷却室（13）の室温が所定の目標温度となるように制御し、冷却対象物（5）を冷却する運転である。内部冷却運転では、搬送装置（15）が作動して冷却対象物（5）を搬送する。
【００６０】
内部冷却運転において、全ての冷凍装置（30）は、冷却動作を行う。冷却動作中の冷凍装置（30）は、熱源側熱交換器（73）が凝縮器として機能し、冷却熱交換器（93）が蒸発器として機能する冷凍サイクルを行う。
【００６１】
冷却動作中の各冷却ユニット（50）は、利用側ファン（51）によって冷却室（13）から冷却ユニット（50）へ吸い込んだ空気を、冷却熱交換器（93）で冷却した後に冷却室（13）へ吹き出す。このように、各冷却ユニット（50）の利用側ファン（51）は、冷却室（13）と冷却熱交換器（93）の間で空気を循環させる。
【００６２】
図２に示すように、冷却動作において、個別制御器（35）は、利用側熱交換器（93）における冷媒の蒸発温度が所定の目標値となるように、圧縮機（71）の回転速度を制御する。ここで、冷却システム（1）を用いて冷凍食品を製造する場合、冷却動作における蒸発温度の目標値は、例えば−３０℃である。
【００６３】
内部冷却運転において、冷却対象物（5）は、搬送装置（15）によって搬送される。搬入口（11）から冷却室（13）へ入った冷却対象物（5）は、搬出口（12）へ向かって移動する間に冷却され、その後に搬出口（12）を通って冷却室（13）から出て行く。
【００６４】
ところで、全ての冷凍装置（30）において、利用側熱交換器（93）における冷媒の蒸発温度を一定（例えば−３０℃）とした場合には、搬送方向の上流側の利用側熱交換器（93）と冷却対象物（5）との温度差が大きく、上流側の利用側熱交換器（93）に霜が付着しやすくなる。
【００６５】
そこで、本実施形態では、複数の冷凍装置（30）における利用側熱交換器（93）の蒸発温度を、搬送方向の上流側から下流側に向かって低下させるようにしている。
【００６６】
具体的に、図１に示すように、冷却室（13）内は、それぞれ異なる温度で冷却される複数の冷却区間（13a,13b,13c,13d）に区分けされている。本実施形態では、搬送方向の上流側から順に、第１冷却区間（13a）、第２冷却区間（13b）、第３冷却区間（13c）、第４冷却区間（13d）の４つの区間に区分けされている。
【００６７】
図３にも示すように、第１冷却区間（13a）は、冷却室（13）に搬入された冷却対象物（5）の投入品温Ｔaiを一定温度以下まで下げるための予冷区である。第２冷却区間（13b）、第３冷却区間（13c）、第４冷却区間（13d）は、予冷区を通過した冷却対象物（5）を目標品温Ｔamまで下げるための本冷区である。
【００６８】
第１冷却区間（13a）は、搬送方向の上流側（図１で左側）から１番目及び２番目の冷凍装置（30）によって冷却される。第２冷却区間（13b）は、搬送方向の上流側から３番目及び４番目の冷凍装置（30）によって冷却される。第３冷却区間（13c）は、搬送方向の上流側から５番目の冷凍装置（30）によって冷却される。第４冷却区間（13d）は、搬送方向の上流側から６番目の冷凍装置（30）によって冷却される。なお、各冷却区間（13a,13b,13c,13d）と冷凍装置（30）の個数との関係は、単なる一例であり、他の組み合わせであっても良い。
【００６９】
図３に示すように、各冷却区間（13a,13b,13c,13d）では、冷凍装置（30）における利用側熱交換器（93）の蒸発温度がそれぞれ異なっている。予冷区である第１冷却区間（13a）では、利用側熱交換器（93）の蒸発温度Ｔem1が、氷結晶生成温度帯（−１℃から−５℃の間）よりも低くなるように設定している。
【００７０】
具体的に、第１冷却区間（13a）を冷却する冷凍装置（30）の蒸発温度は、第１冷却区間（13a）における下流側の目標温度に基づいて設定されている。図３に示す例では、第１冷却区間（13a）の下流側の目標温度が−１０℃に設定されている。そこで、目標温度から所定の温度値△ｔ（例えば、７℃）を減算した温度を、第１冷却区間（13a）を冷却する冷凍装置（30）の蒸発温度Ｔem1に設定するようにしている。
【００７１】
これにより、冷却室（13）内に搬入された冷却対象物（5）が、予冷区である第１冷却区間（13a）において、氷結晶生成温度帯を速やかに通過することとなり、冷却対象物（5）の品質低下を抑えることができる。
【００７２】
次に、本冷区である第２冷却区間（13b）、第３冷却区間（13c）、第４冷却区間（13d）において、第１冷却区間（13a）で−１０℃まで冷却された冷却対象物（5）を、搬出口（12）から搬出させるまでの間に目標品温Ｔamまで下げる必要がある。
【００７３】
第１冷却区間（13a）の下流側の目標温度（−１０℃）と、目標品温Ｔamとの差分値を、区分けした区間数（第２冷却区間（13b）、第３冷却区間（13c）、第４冷却区間（13d）の３つ）で除した値を、第２冷却区間（13b）、第３冷却区間（13c）、第４冷却区間（13d）の下流側の目標温度として設定する。
【００７４】
図３に示す例では、第２冷却区間（13b）、第３冷却区間（13c）、第４冷却区間（13d）の目標温度が、搬送方向の上流側から下流側に向かって次第に低下するように、略直線状に変化させるようにしている。
【００７５】
ここで、第２冷却区間（13b）、第３冷却区間（13c）、第４冷却区間（13d）を冷却する各冷凍装置（30）の蒸発温度Ｔem2，Ｔem3，Ｔem4は、それぞれの冷却区間（13b,13c,13d）における下流側の目標温度に基づいて設定されている。
【００７６】
具体的には、それぞれの冷却区間（13b,13c,13d）の下流側の目標温度から略同一の温度値△ｔを減算した温度を、冷凍装置（30）の蒸発温度Ｔem2，Ｔem3，Ｔem4に設定している。図３に示す例では、第１冷却区間（13a）において減算した温度値△ｔが７℃であるので、第２冷却区間（13b）、第３冷却区間（13c）、第４冷却区間（13d）についても同様に、それぞれの冷却区間（13b,13c,13d）の下流側の目標温度から７℃減算した温度を、冷凍装置（30）の蒸発温度Ｔem2，Ｔem3，Ｔem4に設定している。なお、温度値△ｔは、単なる一例である。また、各冷却区間（13a,13b,13c,13d）毎に、温度値△ｔを異なる値としてもよい。
【００７７】
以上のように、本実施形態では、複数の冷凍装置（30）の蒸発温度を、搬送方向の上流側から下流側に向かって低下させるようにしている。このように、搬送方向の上流側から下流側にかけて、冷凍装置（30）の冷却熱交換器（93）と冷却対象物（5）との温度差が大きくなり過ぎないように制御することで、特に、搬送方向の上流側の冷凍装置（30）の利用側熱交換器（93）に霜が付着するのを抑えることができる。
【００７８】
さらに、利用側熱交換器（93）に霜が付着するのを抑えることで、利用側熱交換器（93）の除霜回数を減らすことができるので、冷凍装置（30）を連続して冷却稼働することができる。
【００７９】
〈冷却動作〉
以下、冷凍装置（30）の冷却動作について、図４を参照しながら説明する。
【００８０】
図４に示すように、冷却動作では、四方切換弁（72）が第１状態に設定され、利用側膨張弁（94）の開度が調節され、熱源側膨張弁（75）が全開状態に保たれる。また、冷却動作では、過冷却膨張弁（84）、第１調節弁（81）、第２調節弁（82）、及び第３調節弁（86）の開度と、利用側ファン（51）及び熱源側ファン（41）の回転速度とが調節される。四方切換弁（72）等の冷凍装置（30）に設けられた機器の制御は、個別制御器（35）によって行われる。
【００８１】
冷却動作中の冷媒回路（60）における冷媒の流れを説明する。ここでは、第１調節弁（81）が全閉状態である場合を例に説明する。第１調節弁（81）は、圧縮機（71）から吐出された冷媒の温度を調節するために、その開度が調節される。
【００８２】
冷却動作において、圧縮機（71）から吐出された冷媒は、四方切換弁（72）を通過後に熱源側熱交換器（73）へ流入し、外気へ放熱して凝縮する。熱源側熱交換器（73）から流出した冷媒は、レシーバ（74）を通過後に過冷却熱交換器（76）の第１流路（76a）へ流入し、第２流路（76b）を流れる冷媒によって冷却される。その後、冷媒は、その一部がインジェクション配管（80）へ流入し、残りが熱源側膨張弁（75）を通過後に液側連絡配管（61）を通って利用側回路（90）へ流入する。
【００８３】
インジェクション配管（80）へ流入した冷媒は、過冷却配管（83）へ流入し、過冷却膨張弁（84）を通過する際に膨張した後に過冷却熱交換器（76）の第２流路（76b）へ流入し、第１流路（76a）を流れる冷媒から吸熱して蒸発する。過冷却熱交換器（76）の第２流路（76b）から流出した冷媒は、再びインジェクション配管（80）を流れ、第２調節弁（82）を通過後に圧縮機（71）の中間インジェクションポートへ流入する。
【００８４】
利用側回路（90）へ流入した冷媒は、中間熱交換器（96）とドレンパンヒータ（95）とにおいて放熱する。その後、冷媒は、利用側膨張弁（94）を通過する際に膨張してから冷却熱交換器（93）へ流入し、冷却熱交換器（93）において空気から吸熱して蒸発する。その結果、冷却熱交換器（93）では、利用側ファン（51）によって供給された冷却室（13）の空気が冷却される。
【００８５】
冷却熱交換器（93）から流出した冷媒は、中間熱交換器（96）を通過する際に、利用側回路（90）の液側端（91）からドレンパンヒータ（95）へ向かう冷媒によって加熱される。その後、冷媒は、ガス側連絡配管（62）を通って熱源側回路（70）へ流入し、四方切換弁（72）を通過後に圧縮機（71）へ吸入される。圧縮機（71）へ吸入された冷媒は、圧縮された後に圧縮機（71）から吐出される。
【００８６】
〈利用側除霜動作〉
冷却動作中の冷凍装置（30）では、冷却熱交換器（93）の表面に霜が付着していく。そこで、各冷凍装置（30）は、冷却熱交換器（93）に付着した霜の量がある程度以上に達したと判断すると、冷却動作を一時的に中断して利用側除霜動作を行う。
【００８７】
冷凍装置（30）の利用側除霜動作は、冷却熱交換器（93）に付着した霜を融かす動作である。ここでは、利用側除霜動作について、図５を参照しながら説明する。
【００８８】
利用側除霜動作において、冷凍装置（30）は、冷却熱交換器（93）が凝縮器として機能し、熱源側熱交換器（73）が蒸発器として機能する冷凍サイクルを行う。利用側除霜動作において、個別制御器（35）は、圧縮機（71）から吐出された冷媒の温度（具体的には、吐出温度センサ（44）の計測値）が所定の目標吐出温度（例えば、７０℃）となるように、冷凍装置（30）の運転を制御する。
【００８９】
利用側除霜動作では、四方切換弁（72）が第２状態に設定され、熱源側膨張弁（75）の開度が調節され、利用側膨張弁（94）が全開状態に保たれる。また、利用側除霜動作では、過冷却膨張弁（84）、第１調節弁（81）、第２調節弁（82）、及び第３調節弁（86）の開度と、熱源側ファン（41）の回転速度とが調節され、利用側ファン（51）が停止状態に保持される。四方切換弁（72）等の冷凍装置（30）に設けられた機器の制御は、個別制御器（35）によって行われる。
【００９０】
利用側除霜動作中の冷媒回路（60）における冷媒の流れを説明する。ここでは、第１調節弁（81）が全閉状態である場合を例に説明する。第１調節弁（81）は、圧縮機（71）から吐出された冷媒の温度を調節するために、その開度が調節される。
【００９１】
利用側除霜動作において、圧縮機（71）から吐出された冷媒は、四方切換弁（72）を通過後にガス側連絡配管（62）を通って利用側回路（90）へ流入する。
【００９２】
利用側回路（90）へ流入した冷媒は、冷却熱交換器（93）へ流入し、冷却熱交換器（93）に付着した霜に放熱して凝縮する。その結果、冷却熱交換器（93）では、その表面に付着した霜が融けてドレン水となる。冷却熱交換器（93）において生成したドレン水は、冷却熱交換器（93）からドレンパン（52）へ流れ落ち、図外のドレンホースを通ってケーシング（10）の外部へ排出される。冷却熱交換器（93）から流出した冷媒は、利用側膨張弁（94）と、ドレンパンヒータ（95）と、中間熱交換器（96）とを順に通過し、その後に液側連絡配管（61）を通って熱源側回路（70）へ流入する。
【００９３】
熱源側回路（70）へ流入した冷媒は、第１接続配管（87）とレシーバ（74）とを順に通過後に過冷却熱交換器（76）の第１流路（76a）へ流入し、第２流路（76b）を流れる冷媒によって冷却される。その後、冷媒は、その一部がインジェクション配管（80）へ流入し、残りが熱源側膨張弁（75）を通過する際に膨張する。熱源側膨張弁（75）を通過した冷媒は、第２接続配管（88）を通って熱源側熱交換器（73）へ流入し、外気から吸熱して蒸発する。熱源側熱交換器（73）から流出した冷媒は、四方切換弁（72）を通過後に圧縮機（71）へ吸入される。圧縮機（71）へ吸入された冷媒は、圧縮された後に圧縮機（71）から吐出される。
【００９４】
インジェクション配管（80）へ流入した冷媒は、過冷却配管（83）へ流入し、過冷却膨張弁（84）を通過する際に膨張した後に過冷却熱交換器（76）の第２流路（76b）へ流入し、第１流路（76a）を流れる冷媒から吸熱して蒸発する。過冷却熱交換器（76）の第２流路（76b）から流出した冷媒は、再びインジェクション配管（80）を流れ、第２調節弁（82）を通過後に圧縮機（71）の中間インジェクションポートへ流入する。
【００９５】
〈除湿動作〉
冷凍装置（30）の除湿動作は、冷却室（13）の空気を除湿する動作である。除湿動作において、冷凍装置（30）は、冷却動作と同じ動作を行う。従って、除湿動作中の冷媒回路（60）では、冷却動作中と同様に冷媒が循環し、熱源側熱交換器（73）が凝縮器として機能し、冷却熱交換器（93）が蒸発器として機能する。
【００９６】
ただし、除湿動作において、冷媒の蒸発温度の目標値は、０℃よりも高い値（例えば５℃）に設定される。なお、除湿動作における冷媒の蒸発温度の目標値は、空気温度センサ（53）及び空気湿度センサ（54）の計測値から算出した空気の露点温度よりも所定値だけ低く、且つ０℃よりも高い値に設定されてもよい。
【００９７】
除湿動作において、冷却ユニット（50）の冷却熱交換器（93）では、利用側ファン（51）によって冷却室（13）から供給された空気が冷却され、その空気に含まれる水蒸気が凝縮してドレン水となる。冷却熱交換器（93）において生成したドレン水は、冷却熱交換器（93）からドレンパン（52）へ流れ落ち、図外のドレンホースを通ってケーシング（10）の外部へ排出される。その結果、冷却熱交換器（93）では、そこを通過する空気の絶対湿度が低下する。冷却ユニット（50）は、冷却熱交換器（93）を通過する間に除湿された空気を、冷却室（13）へ吹き出す。従って、除湿動作中には、冷却室（13）に存在する水の量が次第に減少する。
【００９８】
−実施形態の効果−
本実施形態の冷凍装置（30）は、冷却室（13）を形成するケーシング（10）と、冷却室（13）内で冷却対象物（5）を搬送する搬送装置（15）とを備えた冷却システム（1）に設けられ、冷却室（13）の空気を冷媒と熱交換させる利用側熱交換器（93）（冷却熱交換器）を有するものである。そして、冷凍装置（30）は、搬送装置（15）の搬送方向に沿って複数配置され、複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、搬送方向の上流側から下流側に向かって低下している。
【００９９】
本実施形態では、搬送装置（15）の搬送方向に沿って複数の冷凍装置（30）が配置される。複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、搬送方向の上流側から下流側に向かって低下している。
【０１００】
このように、搬送方向の上流側から下流側にかけて、冷凍装置（30）の利用側熱交換器（93）と冷却対象物（5）との温度差が大きくなり過ぎないように制御することで、特に、上流側の冷凍装置（30）の利用側熱交換器（93）に霜が付着するのを抑えることができる。
【０１０１】
さらに、利用側熱交換器（93）に霜が付着するのを抑えることで、利用側熱交換器（93）の除霜回数を減らすことができるので、冷凍装置（30）を連続して冷却稼働することができる。
【０１０２】
本実施形態の冷凍装置（30）は、複数の冷凍装置（30）のうち、搬送方向の最上流側に配設された冷凍装置（30）の蒸発温度は、氷結晶生成温度帯よりも低い。
【０１０３】
本実施形態では、搬送方向の最上流側に配設された冷凍装置（30）の蒸発温度を、氷結晶生成温度帯（−１℃から−５℃の間）よりも低くしている。これにより、冷却室（13）内に搬入された冷却対象物（5）が、氷結晶生成温度帯を速やかに通過することとなり、冷却対象物（5）の品質低下を抑えることができる。
【０１０４】
本実施形態の冷凍装置（30）は、複数の冷凍装置（30）は、冷却室（13）内を、それぞれ異なる温度で冷却される複数の冷却区間（13a,13b,13c,13d）に区分けし、複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、それぞれの冷却区間（13a,13b,13c,13d）における下流側の目標温度に基づいてそれぞれ設定される。
【０１０５】
本実施形態では、複数の冷凍装置（30）によって、冷却室（13）内が複数の冷却区間（13a,13b,13c,13d）に区分けされる。そして、それぞれの冷却区間（13a,13b,13c,13d）における下流側の目標温度に基づいて、複数の冷凍装置（30）の蒸発温度を設定している。
【０１０６】
このように、複数の冷却区間（13a,13b,13c,13d）において、冷凍装置（30）の蒸発温度を必要以上に下げないように制御することで、装置全体として省エネ性を高めることができる。
【０１０７】
本実施形態の冷凍装置（30）は、複数の冷凍装置（30）の蒸発温度は、それぞれの目標温度から略同一の温度値を減算した温度にそれぞれ設定される。
【０１０８】
本実施形態では、複数の冷凍装置（30）の蒸発温度を、それぞれの冷却区間（13a,13b,13c,13d）の下流側の目標温度から略同一の温度値を減算した温度に設定する。
【０１０９】
このように、搬送方向の上流側から下流側にかけて、冷凍装置（30）の蒸発温度を緩やかに低下させることで、冷却室（13）内の温度ムラを抑えつつ、冷却対象物の冷却効率が向上し、商品歩留まりが良くなる。
【０１１０】
本実施形態の冷却システム（1）は、冷却室（13）を形成するケーシング（10）と、冷却室（13）内で冷却対象物（5）を搬送する搬送装置（15）と、冷却室（13）の空気を冷媒と熱交換させる利用側熱交換器（93）（冷却熱交換器）を有する冷凍装置（30）とを備えている。ここで、冷凍装置（30）は、上述した冷凍装置（30）である。
【０１１１】
本実施形態では、上述した冷凍装置（30）を、冷却システム（1）に適用するようにしている。
【０１１２】
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【０１１３】
本実施形態では、１つの熱源ユニット（40）に対して１つの冷却ユニット（50）を接続した構成としたが、例えば、１つの熱源ユニット（40）に対して複数の冷却ユニット（50）を接続した構成としてもよい。
【０１１４】
以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態及び変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上説明したように、本開示は、冷凍装置及び冷却システムについて有用である。
【符号の説明】
【０１１６】
1    冷却システム
5    冷却対象物
10    ケーシング
13    冷却室
13a   第１冷却区間
13b   第２冷却区間
13c   第３冷却区間
13d   第４冷却区間
15    搬送装置
30    冷凍装置
93    利用側熱交換器（冷却熱交換器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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