(57)【要約】【課題】蓄冷装置に蓄えられた冷熱を利用して冷媒を過冷却する蓄冷式冷凍装置において、圧縮機の運転周波数を最適周波数として効率の良い運転を的確に行えるようにする。【解決手段】圧縮機２の運転周波数を制御すると共に、蓄冷装置２３の冷熱を利用した膨張弁１６に流入する冷媒の過冷却効果を制御するコントローラＣを備え、このコントローラＣは、圧縮機２の運転効率が高くなる最適周波数に関する情報を有し、圧縮機２の運転周波数が最適周波数となるように前記過冷却効果を制御する。【選択図】図１
2014052121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転周波数が可変制御される圧縮機と、放熱器と、低圧負荷用減圧装置及び低圧負荷用冷却器が順次環状に接続された冷媒回路と、蓄冷装置とを備え、該蓄冷装置に蓄えられた冷熱を利用して前記放熱器から前記低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却可能とされた蓄冷式冷凍装置において、
前記圧縮機の運転周波数を制御すると共に、前記蓄冷装置の冷熱を利用した前記低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒の過冷却効果を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記圧縮機の運転効率が高くなる最適周波数に関する情報を有し、前記圧縮機の運転周波数が前記最適周波数となるように前記過冷却効果を制御することを特徴とする蓄冷式冷凍装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記蓄冷装置の冷熱を利用して前記低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却する蓄冷利用運転モードと、過冷却を行わない通常運転モードとを切り換えて実行すると共に、前記蓄冷利用運転モードにおいて前記圧縮機の運転周波数が前記最適周波数を下回る場合、前記通常運転モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記蓄冷利用運転モードから前記通常運転モードに切り替わった後の前記圧縮機の運転周波数を記憶すると共に、前記圧縮機の運転周波数が前記記憶された運転周波数以上となる状態が所定時間継続した場合、前記蓄冷利用運転モードに切り替えることを特徴とする請求項２に記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項４】
前記蓄冷装置は、前記放熱器を経た冷媒が流入する蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器を有し、該蓄冷用冷却器により蓄冷槽内に蓄冷し、
前記蓄冷用減圧装置及び前記蓄冷用冷却器をバイパスして前記放熱器を経た冷媒を前記低圧負荷用減圧装置に流すバイパス回路が設けられ、
前記制御装置は、夜間の電力料金割引時間帯に前記放熱器を経た冷媒の一部を前記蓄冷用減圧装置にて減圧し、前記蓄冷用冷却器にて蒸発させることにより、前記蓄冷槽内に蓄冷する蓄冷運転モードを実行すると共に、
該蓄冷運転モードを行っていない時間帯に前記放熱器を経た冷媒を前記蓄冷用減圧装置にて減圧せずに当該蓄冷用減圧装置、前記蓄冷用冷却器、及び、前記低圧負荷用減圧装置の順で流すことにより前記蓄冷利用運転モードを実行し、前記放熱器を経た冷媒を前記バイパス回路に流すことにより前記通常運転モードを実行することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記放熱器を経て前記低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒のうち前記蓄冷装置の冷熱を利用して過冷却される冷媒量と過冷却されない冷媒量の割合を制御することにより、前記過冷却効果を制御することを特徴とする請求項１に記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記圧縮機の運転周波数を前記最適周波数とした状態で、低圧負荷からの冷凍能力要求に応じて前記過冷却効果を制御することを特徴とする請求項５に記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記過冷却効果の制御限界に達しても低圧負荷からの冷凍能力要求に応じきれない場合、前記圧縮機の運転周波数を変更することを特徴とする請求項６に記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項８】
前記蓄冷装置は、前記放熱器を経た冷媒が流入する蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器を
有し、該蓄冷用冷却器により蓄冷槽内に蓄冷し、
前記蓄冷用減圧装置及び前記蓄冷用冷却器をバイパスして前記放熱器を経た冷媒を前記低圧負荷用減圧装置に流すバイパス回路が設けられ、
前記制御装置は、夜間の電力料金割引時間帯に前記放熱器を経た冷媒の一部を前記蓄冷用減圧装置にて減圧し、前記蓄冷用冷却器にて蒸発させることにより、前記蓄冷槽内に蓄冷する蓄冷運転モードを実行し、
該蓄冷運転モードを行っていない時間帯に前記放熱器を経た冷媒を前記蓄冷用減圧装置にて減圧せずに当該蓄冷用減圧装置、前記蓄冷用冷却器、及び、前記低圧負荷用減圧装置の順で流すことにより、該低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却する蓄冷利用運転モードを実行すると共に、
該蓄冷利用運転モードにおいて、前記バイパス回路に流れる冷媒量を制御することにより、前記過冷却効果を制御することを特徴とする請求項５乃至請求項７のうちの何れかに記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記低圧負荷用冷却器への冷媒の流入を停止した状態で当該低圧負荷用冷却器の霜取を行う霜取運転モードを実行すると共に、
該霜取運転モードが終了する所定時間前のタイミングから当該霜取運転モードが終了するまでの間も前記蓄冷運転モードを実行することを特徴とする請求項４又は請求項８に記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記低圧負荷用冷却器への冷媒の流入を停止した状態で当該低圧負荷用冷却器の霜取を行う霜取運転モードを実行すると共に、
該霜取運転モード中も前記蓄冷運転モードを実行することを特徴とする請求項４又は請求項８に記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記電力料金割引時間帯に前記霜取運転モードが複数回実行される場合、初回の霜取運転モード中のみ前記蓄冷運転モードを実行することを特徴とする請求項１０に記載の蓄冷式冷凍装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、季節及び／又は時間帯に応じて前記最適周波数の範囲を変更可能とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のうちの何れかに記載の蓄冷式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄冷槽に蓄冷し、その冷熱を利用して低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却することができるようにした蓄冷式冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より店舗においては複数台設置されたショーケースにおける消費電力量が大きな割合を占める。そこで、近年では効率的な電力消費を目的として水等の熱媒体を貯留した蓄冷槽を設置し、夜間の電力料金割引時間帯（例えばＰＭ１０時〜ＡＭ８時）の電力を用いてこの蓄冷槽内の水を凍らせておき（氷蓄冷）、昼間にこの氷を利用して放熱器を経た冷媒を過冷却する蓄冷式の冷凍装置が開発されている。係る蓄冷式冷凍装置によれば、電力の平準化と電気料金の低廉化を図ることができる利点があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、インバータを用いて圧縮機の運転周波数を可変制御する冷凍装置においては、一般的に運転周波数が高いと冷媒流量が過大となり、容量の一定な放熱器（又は凝縮器）における凝縮温度が上昇して運転効率（ＣＯＰ）が低下する。また、逆に運転周波数が低い場合は、圧縮機のオイルシール性が低下して圧縮漏れが発生すると共に、オイルによる潤滑が不足して摺動摩耗が増加する。更に、放熱器を空冷する送風機等の補機類の動力は低下しないため、それらの動力の比率が大きくなってやはり運転効率が低下する。
【０００４】
この様子を図１２に示す。図１２は圧縮機の運転周波数と運転効率（ＣＯＰ）の関係を、低圧負荷用冷却器における冷媒の蒸発温度（−５℃、−１０℃、−１５℃、−２０℃）毎に計測したもので、この実施例の冷凍装置では３０Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲が圧縮機の最適周波数となることが分かる。そこで、このような高すぎず低すぎない最適周波数で圧縮機を運転するようにした冷凍機も研究されている（例えば、特許文献２参照）。従って、図１２の例の場合、運転効率を改善するためには圧縮機を３０Ｈｚ〜５０Ｈｚの最適周波数で運転し、５０Ｈｚより高い周波数は霜取後のプルダウン等に一時的に利用することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７４０７９号公報
【特許文献２】特開昭６３−５８０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した蓄冷式冷凍装置で運転周波数が可変制御される圧縮機を使用した場合、夜間に蓄冷槽内の水を凍らせる際は、ショーケースの冷却に加えて蓄冷のための冷凍能力が必要となるため、図１３に示すように圧縮機の運転周波数が最適周波数の範囲を超えてしまう場合があった。また、昼間にこの蓄冷槽の冷熱（氷）を利用した冷媒の過冷却を行うと、過冷却効果が効き過ぎて冷凍能力が過剰に大きくなったとき、今度は圧縮機の運転周波数が低下し、図１４に示すように最適周波数の範囲を下回ってしまう問題もあった（尚、各図のＬ１は蓄冷式冷凍装置を示し、Ｌ２は通常の冷凍装置の場合を示す。以下同じ）。
【０００７】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、蓄冷装置に蓄えられた冷熱を利用して冷媒を過冷却する蓄冷式冷凍装置において、圧縮機の運転周波数
を最適周波数として効率の良い運転を的確に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の蓄冷式冷凍装置は、運転周波数が可変制御される圧縮機と、放熱器と、低圧負荷用減圧装置及び低圧負荷用冷却器が順次環状に接続された冷媒回路と、蓄冷装置とを備え、この蓄冷装置に蓄えられた冷熱を利用して放熱器から低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却可能とされたものであって、圧縮機の運転周波数を制御すると共に、蓄冷装置の冷熱を利用した低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒の過冷却効果を制御する制御装置を備え、この制御装置は、圧縮機の運転効率が高くなる最適周波数に関する情報を有し、圧縮機の運転周波数が最適周波数となるように前記過冷却効果を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明の蓄冷式冷凍装置は、上記発明において制御装置は、蓄冷装置の冷熱を利用して低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却する蓄冷利用運転モードと、過冷却を行わない通常運転モードとを切り換えて実行すると共に、蓄冷利用運転モードにおいて圧縮機の運転周波数が最適周波数を下回る場合、通常運転モードに切り替えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明の蓄冷式冷凍装置は、上記発明において制御装置は、蓄冷利用運転モードから通常運転モードに切り替わった後の圧縮機の運転周波数を記憶すると共に、圧縮機の運転周波数が前記記憶された運転周波数以上となる状態が所定時間継続した場合、蓄冷利用運転モードに切り替えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明の蓄冷式冷凍装置は、請求項２又は請求項３の発明において蓄冷装置は、放熱器を経た冷媒が流入する蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器を有し、この蓄冷用冷却器により蓄冷槽内に蓄冷し、蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器をバイパスして放熱器を経た冷媒を低圧負荷用減圧装置に流すバイパス回路が設けられ、制御装置は、夜間の電力料金割引時間帯に放熱器を経た冷媒の一部を蓄冷用減圧装置にて減圧し、蓄冷用冷却器にて蒸発させることにより、蓄冷槽内に蓄冷する蓄冷運転モードを実行すると共に、この蓄冷運転モードを行っていない時間帯に放熱器を経た冷媒を蓄冷用減圧装置にて減圧せずに当該蓄冷用減圧装置、蓄冷用冷却器、及び、低圧負荷用減圧装置の順で流すことにより蓄冷利用運転モードを実行し、放熱器を経た冷媒をバイパス回路に流すことにより通常運転モードを実行することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明の蓄冷式冷凍装置は、請求項１の発明において制御装置は、放熱器を経て低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒のうち蓄冷装置の冷熱を利用して過冷却される冷媒量と過冷却されない冷媒量の割合を制御することにより、前記過冷却効果を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明の蓄冷式冷凍装置は、上記発明において制御装置は、圧縮機の運転周波数を最適周波数とした状態で、低圧負荷からの冷凍能力要求に応じて過冷却効果を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明の蓄冷式冷凍装置は、上記発明において制御装置は、過冷却効果の制御限界に達しても低圧負荷からの冷凍能力要求に応じきれない場合、圧縮機の運転周波数を変更することを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明の蓄冷式冷凍装置は、請求項５乃至請求項７の発明において蓄冷装置は、放熱器を経た冷媒が流入する蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器を有し、この蓄冷用冷却器により蓄冷槽内に蓄冷し、蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器をバイパスして放熱器を経
た冷媒を低圧負荷用減圧装置に流すバイパス回路が設けられ、制御装置は、夜間の電力料金割引時間帯に放熱器を経た冷媒の一部を蓄冷用減圧装置にて減圧し、蓄冷用冷却器にて蒸発させることにより、蓄冷槽内に蓄冷する蓄冷運転モードを実行し、この蓄冷運転モードを行っていない時間帯に放熱器を経た冷媒を蓄冷用減圧装置にて減圧せずに当該蓄冷用減圧装置、蓄冷用冷却器、及び、低圧負荷用減圧装置の順で流すことにより、この低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却する蓄冷利用運転モードを実行すると共に、この蓄冷利用運転モードにおいて、バイパス回路に流れる冷媒量を制御することにより、前記過冷却効果を制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項９の発明の蓄冷式冷凍装置は、請求項４又は請求項８の発明において制御装置は、低圧負荷用冷却器への冷媒の流入を停止した状態で当該低圧負荷用冷却器の霜取を行う霜取運転モードを実行すると共に、この霜取運転モードが終了する所定時間前のタイミングから当該霜取運転モードが終了するまでの間も蓄冷運転モードを実行することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明の蓄冷式冷凍装置は、請求項４又は請求項８の発明において制御装置は、低圧負荷用冷却器への冷媒の流入を停止した状態で当該低圧負荷用冷却器の霜取を行う霜取運転モードを実行すると共に、この霜取運転モード中も蓄冷運転モードを実行することを特徴とする。
【００１８】
請求項１１の発明の蓄冷式冷凍装置は、上記発明において制御装置は、電力料金割引時間帯に霜取運転モードが複数回実行される場合、初回の霜取運転モード中のみ蓄冷運転モードを実行することを特徴とする。
【００１９】
請求項１２の発明の蓄冷式冷凍装置は、上記各発明において制御装置は、季節及び／又は時間帯に応じて最適周波数の範囲を変更可能とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、運転周波数が可変制御される圧縮機と、放熱器と、低圧負荷用減圧装置及び低圧負荷用冷却器が順次環状に接続された冷媒回路と、蓄冷装置とを備え、この蓄冷装置に蓄えられた冷熱を利用して放熱器から低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却可能とされた蓄冷式冷凍装置において、圧縮機の運転周波数を制御すると共に、蓄冷装置の冷熱を利用した低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒の過冷却効果を制御する制御装置を備え、この制御装置は、圧縮機の運転効率が高くなる最適周波数に関する情報を有し、圧縮機の運転周波数が最適周波数となるように前記過冷却効果を制御するので、蓄冷装置に蓄えられた冷熱を利用して低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒の過冷却を行い、冷凍能力の増大を図りながら、圧縮機の運転周波数を最適周波数に維持することができるようになる。
【００２１】
これにより、蓄冷式冷凍装置本来の電力平準化機能を担保しながら、蓄冷式冷凍装置の高効率な運転を的確に実現することができるようになるものである。
【００２２】
この場合、請求項２の発明の如く制御装置が、蓄冷装置の冷熱を利用して低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却する蓄冷利用運転モードと、過冷却を行わない通常運転モードとを切り換えて実行すると共に、蓄冷利用運転モードにおいて圧縮機の運転周波数が最適周波数を下回る場合、通常運転モードに切り替えるようにすれば、蓄冷利用運転モードを実行しているときに圧縮機の運転周波数が最適周波数を下回る状況に陥ったときに、通常運転モードに切り替えて蓄冷装置の冷熱を利用した過冷却効果（或いは、過冷却作用、若しくは、過冷却の度合い）を零とし、圧縮機の運転周波数の上昇を図り、最適周波数に戻して蓄冷式冷凍装置の高効率運転を的確に実現することができるようになる。
【００２３】
また、請求項３の発明の如く制御装置が、蓄冷利用運転モードから通常運転モードに切り替わった後の圧縮機の運転周波数を記憶すると共に、圧縮機の運転周波数が前記記憶された運転周波数以上となる状態が所定時間継続した場合、蓄冷利用運転モードに切り替えるようにすれば、圧縮機の運転周波数が低下したことにより通常運転モードに切り替わった蓄冷式冷凍装置を、支障無く蓄冷利用運転モードに戻すことができるようになる。これにより、蓄冷式冷凍装置本来の電力平準化機能を問題無く担保することが可能となる。
【００２４】
そして、請求項４の発明の如く蓄冷装置が、放熱器を経た冷媒が流入する蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器を有し、この蓄冷用冷却器により蓄冷槽内に蓄冷し、蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器をバイパスして放熱器を経た冷媒を低圧負荷用減圧装置に流すバイパス回路を設け、制御装置が、夜間の電力料金割引時間帯に放熱器を経た冷媒の一部を蓄冷用減圧装置にて減圧し、蓄冷用冷却器にて蒸発させることにより、蓄冷槽内に蓄冷する蓄冷運転モードを実行すると共に、この蓄冷運転モードを行っていない時間帯に放熱器を経た冷媒を蓄冷用減圧装置にて減圧せずに当該蓄冷用減圧装置、蓄冷用冷却器、及び、低圧負荷用減圧装置の順で流すことにより蓄冷利用運転モードを実行し、放熱器を経た冷媒をバイパス回路に流すことにより通常運転モードを実行するようにすることにより、冷媒回路とは別途設けた蓄冷装置の冷熱を例えばブライン等を用いて搬送する必要が無くなり、冷凍装置の簡素化と制御装置による的確な運転モードの制御を実現することが可能となる。
【００２５】
一方、請求項５の発明の如く制御装置が、放熱器を経て低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒のうち蓄冷装置の冷熱を利用して過冷却される冷媒量と過冷却されない冷媒量の割合を制御することにより、前記過冷却効果を制御するようにすれば、より正確に圧縮機の運転周波数を最適周波数に維持することが可能となる。特に、この場合は蓄冷装置の冷熱を不必要に利用することが防止されるので、蓄冷装置に蓄えられた冷熱を有効に利用し、蓄冷式冷凍装置本来の電力平準化機能を効率的に実現することができるようになる。
【００２６】
この場合、請求項６の発明の如く制御装置が、圧縮機の運転周波数を最適周波数とした状態で、低圧負荷からの冷凍能力要求に応じて過冷却効果を制御することにより、比較的簡単な制御で圧縮機の運転周波数を最適周波数に維持することが可能となる。
【００２７】
但し、請求項７の発明の如く制御装置が、過冷却効果の制御限界に達しても低圧負荷からの冷凍能力要求に応じきれない場合、圧縮機の運転周波数を変更するようにすれば、冷凍装置の本来の目的である低圧負荷の冷却に支障を来す不都合も防止することが可能となる。
【００２８】
そして、請求項８の発明の如く蓄冷装置が、放熱器を経た冷媒が流入する蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器を有し、この蓄冷用冷却器により蓄冷槽内に蓄冷し、蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器をバイパスして放熱器を経た冷媒を低圧負荷用減圧装置に流すバイパス回路を設け、制御装置が、夜間の電力料金割引時間帯に放熱器を経た冷媒の一部を蓄冷用減圧装置にて減圧し、蓄冷用冷却器にて蒸発させることにより、蓄冷槽内に蓄冷する蓄冷運転モードを実行し、この蓄冷運転モードを行っていない時間帯に放熱器を経た冷媒を蓄冷用減圧装置にて減圧せずに当該蓄冷用減圧装置、蓄冷用冷却器、及び、低圧負荷用減圧装置の順で流すことにより、この低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却する蓄冷利用運転モードを実行すると共に、この蓄冷利用運転モードにおいて、バイパス回路に流れる冷媒量を制御することにより、前記過冷却効果を制御するようにすれば、冷媒回路とは別途設けた蓄冷装置の冷熱を例えばブライン等を用いて搬送する必要が無くなり、冷凍装置の簡素化と制御装置による的確な運転モードの制御を実現することが可能となる。
【００２９】
特に、このような構成としたことで、冷媒の過冷却効果を制御するために低圧負荷用減
圧装置に流入する冷媒の総量が変化することは無いので、冷媒循環に与える悪影響の危惧も無くなるものである。
【００３０】
また、請求項９の発明では請求項４又は請求項８の発明に加えて制御装置が、低圧負荷用冷却器への冷媒の流入を停止した状態で当該低圧負荷用冷却器の霜取を行う霜取運転モードを実行すると共に、この霜取運転モードが終了する所定時間前のタイミングから当該霜取運転モードが終了するまでの間も蓄冷運転モードを実行するようにしたので、霜取運転モードが終了する直前に圧縮機を運転して冷媒回路内に圧力差を構成しておくことが可能となり、その後のプルダウンを迅速に行うことが可能となる。また、その際同時に蓄冷装置の蓄冷槽内に蓄冷することもできるので、圧力差を構成しておくための圧縮機の消費電力を蓄冷に利用することが可能となり、一層の高効率化を実現することができるようになる。
【００３１】
更に、請求項１０の発明では請求項４又は請求項８の発明に加えて制御装置が、低圧負荷用冷却器への冷媒の流入を停止した状態で当該低圧負荷用冷却器の霜取を行う霜取運転モードを実行すると共に、この霜取運転モード中も蓄冷運転モードを実行するようにしたので、従来は蓄冷を行っていない霜取運転モード中にも蓄冷装置の蓄冷槽内に蓄冷することが可能となり、蓄冷の迅速化を図りながら請求項９の発明と同様の効果を享受することができるようになる。
【００３２】
但し、請求項１１の発明の如く制御装置が、電力料金割引時間帯に霜取運転モードが複数回実行される場合、初回の霜取運転モード中のみ蓄冷運転モードを実行するようにすれば、初回の霜取運転モード中とその後の蓄冷運転モードで蓄冷が完了する場合の無用な圧縮機の運転を回避することが可能となる。
【００３３】
そして、請求項１２の発明では上記各発明に加えて制御装置が、季節及び／又は時間帯に応じて最適周波数の範囲を変更可能とされているので、例えば、圧縮機の運転周波数が低くなる冬季などに最適周波数を低く設定することにより、蓄冷装置の冷熱利用を促進することが可能となる。また、電気料金が安価となる夜間は、昼間より最適周波数の範囲を広げることで蓄冷を促進することが可能となり、その場合にも料金上の問題は少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した実施例の蓄冷式冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】図１の蓄冷式冷凍装置の制御装置が実行する蓄冷運転モードの膨張弁制御のフローチャートである。
【図３】図１の蓄冷式冷凍装置の夜間の電力料金割引時間帯に実行される蓄冷運転モード及び通常運転モードにおける圧縮機の運転周波数の推移を示す図である。
【図４】図１の蓄冷式冷凍装置の昼間に実行される蓄冷利用運転モードを説明する冷媒回路図である。
【図５】図１の蓄冷式冷凍装置の通常運転モードを説明する冷媒回路図である。
【図６】図１の蓄冷式冷凍装置の制御装置が実行する蓄冷利用運転モードと通常運転モードの切り替えに関するフローチャートである（実施例１）。
【図７】図１の蓄冷式冷凍装置の蓄冷利用運転モードにおける圧縮機の運転周波数の推移を示す図である。
【図８】図１の蓄冷式冷凍装置の霜取運転モードの終了直前に蓄冷運転モードを実行した場合における圧縮機の運転周波数の推移を示す図である（実施例２）。
【図９】図１の蓄冷式冷凍装置の蓄冷運転モードを説明する冷媒回路図である。
【図１０】図１の蓄冷式冷凍装置の制御装置が実行する蓄冷利用運転モードの他の実施例のフローチャートである（実施例３）。
【図１１】夜間の蓄冷運転モードにおける最適周波数の範囲を変更した場合を示す図である。
【図１２】圧縮機の運転周波数と運転効率（ＣＯＰ）の関係を示す図である。
【図１３】従来夜間に蓄冷運転とショーケースの冷却を行った場合における圧縮機の運転周波数の推移を示す図である。
【図１４】従来昼間に蓄冷利用運転を行った場合における圧縮機の運転周波数の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は本発明を適用した一実施例の蓄冷式冷凍装置１の冷媒回路図を示している。この図において、２はインバータにより運転周波数が可変制御される電動モータにて駆動される圧縮機であり、この圧縮機２の冷媒吐出側は配管３により放熱器４の冷媒入口に接続されている（放熱器４にて凝縮する冷媒を使用する場合、放熱器４は凝縮器となる。二酸化炭素冷媒のように超臨界状態で放熱する場合には放熱器である）。この放熱器４の冷媒出口は配管６に接続され、この配管６は分岐配管７の入口に接続されている。
【００３７】
この分岐配管７の一方の出口は配管８により弁装置としての流量調整弁（実施例１の場合には電磁弁でも良い）９の入口に接続され、流量調整弁９の出口は配管１１により合流配管１２の一方の入口に接続されている。この配管８、流量調整弁９、及び、配管１１によりバイパス回路１３が構成される。そして、合流配管１２の出口は配管１４により低圧負荷用減圧装置としての膨張弁１６の入口に接続されている。
【００３８】
この膨張弁１６は低圧負荷（後述する冷却器１８の冷却対象）としてのショーケースＳＣ（店舗に一台若しくは複数台設置される）に設けられ、膨張弁１６の出口は配管１７により同じくショーケースＳＣに設けられた低圧負荷用冷却器としての冷却器１８の冷媒入口に接続されている。そして、この冷却器１８の冷媒出口は配管１９により合流配管２１の一方の入口に接続され、この合流配管２１の出口は配管２２により圧縮機２の冷媒吸込側に接続されている。
【００３９】
一方、分岐配管７の他方の出口は蓄冷装置２３を構成する蓄冷用減圧装置としての膨張弁２４の入口に接続されている。この蓄冷装置２３は、水が貯留された所定容量の蓄冷槽２６と、この蓄冷槽２６に設けられた蓄冷用冷却器としての冷却器２７及び前記膨張弁２４を備えており、この膨張弁２４の出口が配管２８により冷却器２７の冷媒入口に接続され、冷却器２７の冷媒出口は配管２９により分岐配管３１の入口に接続されている。
【００４０】
この分岐配管３１の一方の出口は弁装置としての電磁弁３２の入口に接続され、この電磁弁３２の出口は前記合流配管２１の他方の入口に接続されている。他方、分岐配管３１の他方の出口は配管３３により逆止弁３４の入口に接続され、逆止弁３４の出口は配管３６により合流配管１２の他方の入口に接続されている。
【００４１】
ショーケースＳＣの冷却器１８の前後に接続された配管１７、１９には、温度センサ３７、３８がそれぞれ取り付けられ、これら温度センサ３７、３８により冷却器１８の冷媒入口温度及び冷媒出口温度がそれぞれ検出される。また、蓄冷装置２３の冷却器２７の前後に接続された配管２８、２９にも温度センサ４１、４２がそれぞれ取り付けられ、これら温度センサ４１、４２により冷却器２７の冷媒入口温度及び冷媒出口温度がそれぞれ検出される。
【００４２】
また、図１においてＣは制御装置としてのコントローラである。このコントローラＣは汎用のマイクロコンピュータにより構成され、その機能としてタイマを有し、メモリその他の記憶装置、入出力装置を備えている。そして、前述した圧縮機２や膨張弁１６、２４、流量調整弁９及び電磁弁３２はコントローラＣの出力に接続され、温度センサ３７、３８、４１、４２はコントローラＣの入力に接続されている。
【００４３】
また、コントローラＣにはショーケースＳＣの庫内の設定温度が設定されており、また、ショーケースＳＣの図示しない庫内温度センサが検出する庫内温度データが入力される。コントローラＣは自らに書き込まれたプログラムと設定温度を含む各種設定データ、上記庫内温度、各温度センサ３７、３８、４１、４２が検出する温度等に基づいて圧縮機２の運転周波数をインバータにより制御し、また、ＯＮ−ＯＦＦし、各膨張弁１６、２４の弁開度を制御すると共に、流量調整弁９の弁開度及び電磁弁３２の開閉を制御する。
【００４４】
以上の構成でコントローラＣの制御による蓄冷式冷凍装置１の動作の一例を説明する。コントローラＣには予め前述した夜間のＰＭ１０時〜ＡＭ８時までの時間が電力料金割引時間帯として設定されている。また、コントローラＣには前述した図１２に示すように圧縮機２の運転効率（ＣＯＰ）が高くなる最適周波数の範囲に関する情報が３０Ｈｚ〜５０Ｈｚ（３０Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下）としてデフォルトで設定されているものとする。尚、後述する如く最適周波数の範囲は任意に、又は、季節や時間帯によって自動的に変更されるようにコントローラＣに設定可能とされている。
【００４５】
また、コントローラＣは通常運転モードと、蓄冷利用運転モードと、蓄冷運転モードと、霜取運転モードの各モードを実行する。蓄冷式冷凍装置１は本来夜間の電力料金割引時間帯に蓄冷装置２３の蓄冷槽２６に氷を生成して冷熱を蓄えておき、昼間の時間帯にこの蓄えられた冷熱を利用してショーケースＳＣの膨張弁１６に流入する冷媒を過冷却することにより冷凍能力を増大させるものであるので、先ずは蓄冷装置２３に蓄冷する動作から説明する。
【００４６】
（蓄冷運転モード及び通常運転モード）
コントローラＣはＰＭ１０時〜ＡＭ８時までの間に通常運転モードと蓄冷運転モードを併せて実行する。このうち通常運転モードとは蓄冷装置２３の冷熱を利用して膨張弁１６に流入する冷媒を過冷却すること無くショーケースＳＣを冷却する運転モードであり、蓄冷運転モードとは蓄冷装置２３にて蓄冷を行う運転モードである。このときの冷媒回路の状態が図１に示されており、コントローラＣは電磁弁３２を開放すると共に、流量調整弁９を全開とする。また、コントローラＣはショーケースＳＣの庫内の設定温度と庫内温度に基づき、庫内温度が設定温度となるように圧縮機２の運転周波数を決定して圧縮機２をインバータにより運転制御する。この庫内温度と設定温度の差が圧縮機２の運転周波数の制御に関するショーケースＳＣ（低圧負荷）からの冷凍能力要求となり、庫内温度が設定温度より高く、その差が大きい程、冷凍能力を増大させる方向の要求となって圧縮機２の運転周波数が上昇され、逆に庫内温度が設定温度より低く、その差が大きい程、冷凍能力を減少させる方向の要求となって圧縮機２の運転周波数が降下される。
【００４７】
圧縮機２から吐出された冷媒は放熱器４に流入して放熱した後、分岐配管７からバイパス回路１３を経て膨張弁１６に至り、そこで減圧された後、ショーケースＳＣの冷却器１８に流入する。ここで冷媒は蒸発して冷却作用を発揮する。この冷却器１８と熱交換した冷気は図示しない送風機によりショーケースＳＣの庫内に循環され、これにより庫内は冷却される。また、冷却器１８から出た冷媒は合流配管２１を経て圧縮機２に吸い込まれる。
【００４８】
また、コントローラＣはショーケースＳＣの庫内温度が設定温度より高い場合は圧縮機
２の運転周波数を上昇させ、設定温度に近づくに従って低下させていく。更に、温度センサ３７、３８が検出する冷却器１８の冷媒入口温度と冷媒出口温度の差に基づいて冷却器１８における過熱度が所定の範囲となるように膨張弁１６の弁開度を制御する。これにより、ショーケースＳＣの庫内を設定温度に冷却維持する。
【００４９】
また、コントローラＣはＰＭ１０時〜ＡＭ８時の間は、上記のようにショーケースＳＣを冷却する通常運転モードに併せて蓄冷装置２３に蓄冷する蓄冷運転モードを実行する。この蓄冷運転モードでは上記の如く電磁弁３２が開放されていることから、放熱器４から分岐配管７に至った冷媒の一部は分流されて膨張弁２４に至り、そこで減圧された後、蓄冷装置２３の冷却器２７に流入する。ここで冷媒は蒸発して冷却作用を発揮する。この冷却器２７により蓄冷槽２６内には氷が生成され、蓄冷されていく。また、冷却器２７から出た冷媒は合流配管２１を経て同様に圧縮機２に吸い込まれる。
【００５０】
コントローラＣは温度センサ４１、４２が検出する冷却器２７の冷媒入口温度と冷媒出口温度の差に基づいて冷却器２７における過熱度が所定の範囲となるように膨張弁２４の弁開度を制御する。このように通常運転モードに併せて蓄冷運転モードを実行し、ショーケースＳＣを冷却しながら蓄冷装置２３に蓄冷するものであるため、圧縮機２の運転周波数が図１３に示すように前述した圧縮機２の運転周波数の最適周波数の範囲を超えてしまう危険性がある。そこで、コントローラＣは圧縮機２の運転周波数が最適周波数の範囲内となるように以下に説明する如く膨張弁２４の弁開度に調整を加える。
【００５１】
図２は蓄冷運転モードにおける制御装置Ｃの膨張弁２４の制御のフローチャートを示している。コントローラＣは図２のステップＳ１で、現在の圧縮機２の運転周波数が最適周波数の上限値（この場合５０Ｈｚ）より高いか否か判断し、上限値より高くなっている場合にはステップＳ２に進んで膨張弁２４の弁開度を１ステップ若しくは所定ステップ減少させる。これにより、蓄冷装置２３の冷却器２７に流入する冷媒量が減少するので、蓄冷能力（氷生成能力）は減少するものの、その分圧縮機２の負荷も減少するので、運転周波数は低下の傾向となる。以後、コントローラＣは圧縮機２の運転周波数が最適周波数の上限値以下となるまでステップＳ１からステップＳ２を繰り返して膨張弁２４の弁開度を減少させていく。
【００５２】
そして、圧縮機２の運転周波数が最適周波数の上限値以下まで下がったら、ステップＳ１からステップＳ３に進み、今度は冷却器２７の過熱度が下限値より高いか否か判断し、下限値より高ければステップＳ４に進んで膨張弁２４の弁開度を１ステップ若しくは所定ステップ増大させ、以後、ステップＳ１で最適周波数の上限値より運転周波数が高くなるまで膨張弁２４の弁開度を増大させていく。尚、ステップＳ３で冷却器２７の過熱度が下限値以下の場合には、ステップＳ２に戻って前述同様に膨張弁２４の弁開度を減少させる。
【００５３】
このように蓄冷装置２３の膨張弁２４を制御することで、夜間に蓄冷運転モードと通常運転モードを併せて実行している場合に圧縮機２の運転周波数が最適周波数の上限値を超えてしまう不都合を防止することが可能となる。この様子を図３に示す。図中Ｌ１が本発明の蓄冷式冷凍装置１の場合における夜間の圧縮機２の運転周波数の推移を示す（Ｌ２は通常の冷凍装置）。これにより、高効率な蓄冷運転が実現される。
【００５４】
尚、係る夜間においてコントローラＣは例えばＰＭ１０時とＡＭ４時（６時間毎）にショーケースＳＣの霜取運転モードを実行する。この夜間における霜取運転モードでは、コントローラＣは流量調整弁９を全閉としてショーケースＳＣの冷却器１８への冷媒供給を停止した状態で前述した送風機を運転する所謂オフサイクル霜取を所定時間（例えば３０分）行う。
【００５５】
更に、コントローラＣはこの夜間における初回（ＰＭ１０時）の霜取運転モード中にも上記蓄冷運転モードを実行し、蓄冷装置２３に蓄冷を継続する。従って、従来に比して圧縮機２は霜取運転モード中にも運転されることになるが、これにより従来は蓄冷を行っていない霜取運転モード中にも蓄冷装置２３の蓄冷槽２６内に蓄冷することが可能となり、蓄冷の迅速化を図ることができるようになる。
【００５６】
また、蓄冷槽２６内に氷を生成し終わった場合、ＡＭ８時より前であってもコントローラＣは膨張弁２４を全閉、電磁弁３２を閉として蓄冷運転モードを停止し、不必要な蓄冷運転を防止する。更に、コントローラＣは夜間における２回目（ＡＭ４時）の霜取運転モード中は蓄冷運転モードを実行しない。これは初回の霜取運転モード中とその後の蓄冷運転モードで蓄冷が完了する場合が多いことに基づくもので、これによって無用な圧縮機２の運転を回避することが可能となる。
【００５７】
（蓄冷利用運転モード）
次に、ＡＭ８時〜ＰＭ１０時までの間、コントローラＣは蓄冷利用運転モードを実行する。蓄冷利用運転モードとは、蓄冷装置２３の冷熱を利用して膨張弁１６に流入する冷媒を過冷却し、ショーケースＳＣを冷却する運転モードであり、図４はこの場合の冷媒回路状態を示し、コントローラＣは電磁弁３２を閉じ、流量調整弁９を全閉とする。また、蓄冷装置２３の膨張弁２４は全開として圧縮機２の運転周波数を前述同様に制御する。
【００５８】
即ち、圧縮機２から吐出され、放熱器４で放熱した冷媒は流量調整弁９が全閉となっていることで分岐配管７からバイパス回路１３に流れること無く、全開となっている膨張弁２４に向かい、減圧されること無く当該膨張弁２４を通過して蓄冷装置２３の冷却器２７に流入する。そこで、蓄冷槽２６内に生成されている氷から冷熱を奪い、過冷却される。冷却器２７内で過冷却された冷媒は電磁弁３２が閉じていることで合流配管３１から配管３３に流れ、逆止弁３４を経て合流配管１２に至り、そこから膨張弁１６に流入し、減圧されて冷却器１８に至り、前述同様に蒸発した後、配管１９、２２を経て圧縮機２に吸い込まれるようになる。
【００５９】
このように、放熱器４から出た冷媒は蓄冷装置２３の蓄冷槽２６内の氷の冷熱を利用して過冷却された後、膨張弁１６に流入するようになるので、冷却器１８における冷凍能力が増大する。この場合の蓄冷装置２３による膨張弁１６に流入する冷媒の過冷却効果は１００％となる。これにより、夜間電力を利用して昼間の電力消費を抑制することが可能となるので、消費電力の平準化が図られる。
【００６０】
また、この実施例の場合、制御装置Ｃは圧縮機２の運転周波数に基づいて蓄冷利用運転モードと前述した通常運転モードを切り替えて実行する。図６は制御装置Ｃによる係る蓄冷利用運転モードと通常運転モードの切り替えフローチャートを示している。即ち、制御装置Ｃは図６のステップＳ５で先ず蓄冷利用運転モードに運転モードを切り替え（ＡＭ８時）、次にステップＳ６で圧縮機２の現在の運転周波数が前述した最適周波数の下限値（この場合３０Ｈｚ）より低いか否か判断する。
【００６１】
そして、運転周波数が最適周波数の下限値以上である場合にはステップＳ６を繰り返し、下限値より低下した場合はステップＳ６からステップＳ７に進み、運転モードを通常運転モードに切り替える。このショーケースＳＣの通常運転モードの冷媒回路の状態が図５に示される。この場合、コントローラＣは膨張弁２４を全閉とし、流量調整弁９を全開とする（電磁弁３２は閉のまま）。これにより、放熱器４から出た冷媒は分岐配管７から膨張弁２４に向かうこと無く、蓄冷装置２３をバイパスして全てバイパス回路１３に流れ、膨張弁１６に流入するようになる。
【００６２】
即ち、蓄冷槽２６内の氷を利用した過冷却は行われなくなり、蓄冷装置２３による膨張弁１６に流入する冷媒の過冷却作用は０％となる。このように蓄冷装置２３による冷媒の過冷却が無くなることから、圧縮機２の運転周波数は上昇傾向となり、圧縮機２の運転周波数が最適周波数の下限値より低くなってしまう不都合を防止することが可能となる。この様子を図７に示す。図中Ｌ１が本発明の蓄冷式冷凍装置１の場合における昼間の圧縮機２の運転周波数の推移を示す（Ｌ２は通常の冷凍装置）。
【００６３】
次に、コントローラＣはステップＳ８で、通常運転モードに切り替わった後の圧縮機２の運転周波数Ｘ１（切り替え直後に上昇した値）を記憶する。そして、ステップＳ９でその後の圧縮機２の運転周波数がこの記憶した運転周波数Ｘ１以上となり、一定時間経過したか判断し、経過していなければ通常運転モードを継続し、経過している場合にはステップＳ５に戻って運転モードを蓄冷利用運転モードに切り替える。
【００６４】
このようにコントローラＣが、圧縮機２の運転効率が高くなる最適周波数に関する情報を有し、圧縮機２の運転周波数が最適周波数となるように過冷却効果を制御する（この実施例では１００％か０％に切り替える）ので、蓄冷装置２３に蓄えられた冷熱を利用して膨張弁１６に流入する冷媒の過冷却を行い、冷凍能力の増大を図りながら、圧縮機２の運転周波数を最適周波数に維持することができるようになる。これにより、蓄冷式冷凍装置１本来の電力平準化機能を担保しながら、蓄冷式冷凍装置１の高効率な運転を的確に実現することができるようになる。
【００６５】
また、この実施例の場合コントローラＣは蓄冷装置２６の冷熱を利用して膨張弁１６に流入する冷媒を過冷却する蓄冷利用運転モードと、過冷却を行わない通常運転モードとを切り換えて実行すると共に、蓄冷利用運転モードにおいて圧縮機２の運転周波数が最適周波数の下限値を下回る場合、通常運転モードに切り替えるようにしているので、蓄冷利用運転モードを実行しているときに圧縮機２の運転周波数が最適周波数の下限値を下回る状況に陥ったときに、通常運転モードに切り替えて蓄冷装置２３の冷熱を利用した過冷却効果（或いは、過冷却作用、若しくは、過冷却の度合い）を０％（零）とし、圧縮機２の運転周波数の上昇を図り、最適周波数に戻して蓄冷式冷凍装置１の高効率運転を的確に実現することができるようになる。
【００６６】
また、コントローラＣは蓄冷利用運転モードから通常運転モードに切り替わった後の圧縮機２の運転周波数Ｘ１を記憶すると共に、圧縮機２の運転周波数が記憶された運転周波数Ｘ１以上となる状態が所定時間継続した場合、蓄冷利用運転モードに切り替えるので、圧縮機２の運転周波数が低下したことにより通常運転モードに切り替わった蓄冷式冷凍装置１を、支障無く蓄冷利用運転モードに戻すことができるようになる。これにより、蓄冷式冷凍装置１本来の電力平準化機能を問題無く担保することが可能となる。
【００６７】
そして、実施例では蓄冷装置２３を膨張弁２４と冷却器２７と蓄冷槽２６から構成してこの蓄冷槽２６内に蓄冷し、膨張弁２４及び冷却器２７をバイパスして放熱器４を経た冷媒を膨張弁１６に流すバイパス回路１３を設け、コントローラＣが夜間の電力料金割引時間帯に放熱器４を経た冷媒の一部を膨張弁２４にて減圧し、冷却器２７にて蒸発させることにより、蓄冷槽２６内に蓄冷する蓄冷運転モードを実行すると共に、この蓄冷運転モードを行っていない時間帯（ＡＭ８時〜ＰＭ１０時のみ蓄冷利用運転モードを実行しても良いし、ＡＭ８時より前でも蓄冷装置２３への蓄冷が完了した後は蓄冷利用運転モードに移行してもよい）に放熱器４を経た冷媒を膨張弁２４にて減圧せずに膨張弁２４、冷却器２７、及び、膨張弁１６の順で流すことにより蓄冷利用運転モードを実行し、放熱器４を経た冷媒をバイパス回路１３に流すことにより通常運転モードを実行するようにしているので、冷媒回路とは別途設けた蓄冷装置の冷熱を例えばブライン等を用いて搬送する必要が
無くなり、冷凍装置１の簡素化とコントローラＣによる的確な運転モードの制御を実現することが可能となる。
【実施例２】
【００６８】
ここで、上記実施例の図７に示す如く昼間（ＡＭ８時〜ＰＭ１０時）においてもコントローラＣは前記霜取運転モードを所定時間毎に実行し、ショーケースＳＣの冷却器１８のオフサイクル霜取を行っている。図７では例えばＡＭ１１時２０分に霜取運転モードが開始しているが、この霜取運転モードが終了する所定時間前のタイミング、例えば、３０分の霜取運転モードの２５分が経過した時点、或いは、霜取を温度で終了させる場合には、終了温度の所定値手前の温度となった時点、若しくは、水切り時間に入った時点から、当該霜取運転モードが終了するまでの間、蓄冷運転モードを実行しても良い。
【００６９】
この場合の霜取運転モード中における蓄冷運転モードのときの冷媒回路の状態は図９のようになる。即ち、コントローラＣは流量調整弁９を全閉とし、電磁弁３２を開放した状態で圧縮機２を運転し、前述同様の膨張弁２４の制御による蓄冷運転モードを実行する。このとき、放熱器４を経た冷媒は冷却器１８側には流れず、膨張弁２４、冷却器２７、電磁弁３２を経て圧縮機２に吸い込まれることになる。このような蓄冷運転モードを実行することにより、霜取運転モードが終了する直前に圧縮機２を運転して冷媒回路内に圧力差を構成しておくことが可能となり、その後のプルダウンを迅速に行うことが可能となる。
【００７０】
この様子を図８に示す。図中Ｌ１がこの実施例のように霜取運転モードの終了直前に蓄冷運転モードを実行した場合における昼間の圧縮機２の運転周波数の推移を示す（Ｌ２は実行しない場合、Ｌ３は通常の冷凍装置）。プルダウン時の運転周波数が低下していることが分かる。また、その際同時に蓄冷装置２３の蓄冷槽２６内に蓄冷することもできるので、圧力差を構成しておくための圧縮機２の消費電力を蓄冷に利用することが可能となり、一層の高効率化を実現することができるようになる。
【００７１】
尚、このように冷却器１８の霜取運転モードが終了する所定時間前のタイミングから霜取運転モードが終了するまでの間に蓄冷運転モードを実行する制御は、前記実施例１又は後述する実施例３のように圧縮機の最適周波数を考慮して蓄冷利用による過冷却効果を制御する蓄冷式冷凍装置１に限らず、圧縮機２、放熱器４、膨張弁１６及び冷却器１８から成る冷媒回路に蓄冷装置２３を備え、冷却器１８のオフサイクル霜取を実行する蓄冷式冷凍装置であれば、圧縮機の最適周波数を考慮して過冷却効果を制御しないものにおいても有効である。
【００７２】
即ち、係る蓄冷式冷凍装置においても、霜取運転モードが終了する所定時間前のタイミングから当該霜取運転モードが終了するまでの間に蓄冷運転モードを実行することにより、霜取運転モードが終了する直前に圧縮機２を運転して冷媒回路内に圧力差を構成しておくことが可能となり、その後のプルダウンを迅速に行うことが可能となる。また、その際同時に蓄冷装置２３の蓄冷槽２６内に蓄冷することもできるので、圧力差を構成しておくための圧縮機２の消費電力を蓄冷に利用することが可能となり、一層の高効率化を実現することができるようになる。
【００７３】
また、この点は前述した霜取運転モード中に蓄冷運転モードを実行する制御についても同様のことが云える。即ち、圧縮機の最適周波数を考慮して過冷却効果を制御しない蓄冷式冷凍装置においても、霜取運転モード中に蓄冷運転モードを実行することで、従来は蓄冷を行っていない霜取運転モード中にも蓄冷装置２３の蓄冷槽２６内に蓄冷することが可能となり、蓄冷の迅速化を図ることができるようになる。
【００７４】
以上の観点から組み立てることが可能な請求項としては、下記のようなものが考えられ
る。即ち、
１．圧縮機と、放熱器と、低圧負荷用減圧装置及び低圧負荷用冷却器が順次環状に接続された冷媒回路と、蓄冷装置とを備え、該蓄冷装置に蓄えられた冷熱を利用して前記放熱器から前記低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却可能とされた蓄冷式冷凍装置において、
前記圧縮機を制御する制御装置を備え、
前記蓄冷装置は、前記放熱器を経た冷媒が流入する蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器を有し、該蓄冷用冷却器により蓄冷槽内に蓄冷し、
前記制御装置は、夜間の電力料金割引時間帯に前記放熱器を経た冷媒の一部を前記蓄冷用減圧装置にて減圧し、前記蓄冷用冷却器にて蒸発させることにより、前記蓄冷槽内に蓄冷する蓄冷運転モードを実行すると共に、前記低圧負荷用冷却器への冷媒の流入を停止した状態で当該低圧負荷用冷却器の霜取を行う霜取運転モードを実行し、該霜取運転モードが終了する所定時間前のタイミングから当該霜取運転モードが終了するまでの間も前記蓄冷運転モードを実行することを特徴とする蓄冷式冷凍装置。
２．圧縮機と、放熱器と、低圧負荷用減圧装置及び低圧負荷用冷却器が順次環状に接続された冷媒回路と、蓄冷装置とを備え、該蓄冷装置に蓄えられた冷熱を利用して前記放熱器から前記低圧負荷用減圧装置に流入する冷媒を過冷却可能とされた蓄冷式冷凍装置において、
前記圧縮機を制御する制御装置を備え、
前記蓄冷装置は、前記放熱器を経た冷媒が流入する蓄冷用減圧装置及び蓄冷用冷却器を有し、該蓄冷用冷却器により蓄冷槽内に蓄冷し、
前記制御装置は、夜間の電力料金割引時間帯に前記放熱器を経た冷媒の一部を前記蓄冷用減圧装置にて減圧し、前記蓄冷用冷却器にて蒸発させることにより、前記蓄冷槽内に蓄冷する蓄冷運転モードを実行すると共に、前記低圧負荷用冷却器への冷媒の流入を停止した状態で当該低圧負荷用冷却器の霜取を行う霜取運転モードを実行し、該霜取運転モード中も前記蓄冷運転モードを実行することを特徴とする蓄冷式冷凍装置。
３．前記制御装置は、前記電力料金割引時間帯に前記霜取運転モードが複数回実行される場合、初回の霜取運転モード中のみ前記蓄冷運転モードを実行することを特徴とする上記２．に記載の蓄冷式冷凍装置。
【実施例３】
【００７５】
次に、図１０はコントローラＣによる蓄冷利用運転モードにおける他の実施例のフローチャートを示している。前述した実施例１では蓄冷利用運転モードと通常運転モードを切り替えて実行すること、即ち、過冷却効果を１００％か０％かに切り替えることで圧縮機２の運転周波数の最適周波数の範囲内に維持するようにしたが、この実施例ではショーケースＳＣからの冷凍能力要求に応じて流量調整弁９の弁開度を細かく制御し、蓄冷装置２３の冷却器２７を通過することでその冷熱により過冷却される冷媒量と、バイパス回路１３を通過することで蓄冷装置２３により過冷却されない冷媒量の割合を制御することにより、過冷却効果を前記実施例よりも細かく調整する。
【００７６】
尚、前述した如く圧縮機２の運転周波数の制御に関するショーケースＳＣからの冷凍能力要求は、庫内温度と設定温度の差であるが、この実施例における流量調整弁９の制御に関するショーケースＳＣ（低圧負荷）からの冷凍能力要求とは、後述するショーケースＳＣの庫内温度センサが検出する庫内温度がショーケースＳＣの庫内の設定温度＋α（庫内の設定温度の上限値。αはディファレンシャル。）より高いか否か、又は、庫内温度が設定温度−α（庫内の設定温度の下限値）より低いか否かで判断される値であり、庫内温度が設定温度の上限値より高い場合は冷凍能力を増大させてより冷やす方向の要求となり、庫内温度が設定温度の下限値より低い場合には冷凍能力を減少させる要求となる。
【００７７】
また、冷媒回路の状態は図４と同様であるが、流量調整弁９は全閉と全開の制御では無
く、コントローラＣはその弁開度を１ステップ若しくは所定ステップずつ制御する。更に、膨張弁２４は全開、電磁弁３２は閉とされる。
【００７８】
即ち、コントローラＣは図１０のステップＳ１０で、先ず、圧縮機２の運転周波数を最適周波数の範囲（３０Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下）内の例えば４０Ｈｚにデフォルトで設定する。次に、ステップＳ１１で流量調整弁９の弁開度を例えば２０％にデフォルトで設定し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２でコントローラＣは、一定時間経過したか否か判断し、この一定時間（サンプリング周期とも云える）の経過を待つ。
【００７９】
そして、一定時間が経過した場合、コントローラＣはステップＳ１３に進み、前述したショーケースＳＣの庫内温度が設定温度の上限値（設定温度＋α）より高いか否か判断する。庫内温度が設定温度の上限値より高い場合、コントローラＣはステップＳ１４に進み、現在の圧縮機２の運転周波数が最適周波数（この場合４０Ｈｚ）以上となっているか否か判断する。現在はデフォルトの４０ＨｚであるからコントローラＣはステップＳ１４からステップＳ１５に進み、流量調整弁９の弁開度が制御限界（過冷却効果の制御限界）の最小開度（全閉若しくは数％）より大きいか否か判断し、現在は大きいものとすると、ステップＳ１６に進み、流量調整弁９の弁開度を１ステップ又は所定ステップ減少させる。これにより、バイパス回路１３を通過して膨張弁１６に流入する冷媒、即ち、過冷却されない冷媒量が減少し（割合が減少）、蓄冷装置２３の冷却器２７を通過し、その冷熱により過冷却されて膨張弁１６に流入する冷媒量が増大する（割合が増大）するので、過冷却効果が増大し、ショーケースＳＣの庫内の冷凍能力が増大する。
【００８０】
即ち、ショーケースＳＣから冷凍能力を増大させる要求（庫内温度＞設定温度の上限値）があった場合に、圧縮機２の運転周波数が最適周波数以上であるときは、流量調整弁９の弁開度を減少させて過冷却効果を増大させ、冷凍能力を増大させることで、圧縮機２の運転周波数の最適周波数とした状態でショーケースＳＣの庫内の冷凍能力を確保していく。
【００８１】
尚、コントローラＣは上記を繰り返し、ステップＳ１５で流量調整弁９の弁開度が制御限界の最小開度以下となった場合、ステップＳ１５からステップＳ２２に進み、圧縮機２の運転周波数を１ステップ又は所定ステップ増大させる。即ち、ショーケースＳＣからの冷凍能力要求が冷凍能力を増大させるものであるときに、流量調整弁９の制御による過冷却効果をこれ以上増大できない場合、コントローラＣは圧縮機２の運転周波数を増大させ（変更）、ショーケースＳＣの庫内の冷凍能力を確保する。
【００８２】
以後、コントローラＣはステップＳ１３で庫内温度が設定温度の上限値以下になるまでステップＳ１３からステップＳ１４に進み、ステップＳ１４からステップＳ１５を経てステップＳ２２に進んで圧縮機２の運転周波数を増大させていく。
【００８３】
他方、ステップＳ１３で庫内温度が設定温度の上限値以下となった場合、コントローラＣはステップＳ１３からステップＳ１７に進み、今度は庫内温度が設定温度の下限値（設定温度−α）より低いか否か判断する。そして、否の場合にはステップＳ１２に戻るが、庫内温度が設定温度の下限値より低くなっている場合には、コントローラＣはステップＳ１７からステップＳ１８に進み、現在の圧縮機２の運転周波数が最適周波数（この場合４０Ｈｚ）以下となっているか否か判断する。前述のステップＳ２２で圧縮機２の運転周波数は増大されているので、ステップＳ１８では否となり、コントローラＣはステップＳ１８からステップＳ２１に進み、圧縮機２の運転周波数を１ステップ又は所定ステップ減少させる。即ち、コントローラＣは先ず圧縮機２の運転周波数を減少させていく。
【００８４】
そして、ステップＳ１８で圧縮機２の運転周波数が最適周波数の下限値以下になると、
コントローラＣはステップＳ１８からステップＳ１９に進み、流量調整弁９の弁開度が前記制御限界（過冷却効果の制御限界）の最大開度（全開若しくはそれより数％低い値）より小さいか否か判断し、現在は小さいのでステップＳ２０に進み、流量調整弁９の弁開度を増大させる。これにより、バイパス回路１３を通過して膨張弁１６に流入する冷媒、即ち、過冷却されない冷媒量が増大し（割合が増大）、蓄冷装置２３の冷却器２７を通過し、その冷熱により過冷却されて膨張弁１６に流入する冷媒量が減少（割合が減少）するので、過冷却効果が減少し、ショーケースＳＣの庫内の冷凍能力が減少する。
【００８５】
即ち、ショーケースＳＣから冷凍能力を減少させる要求（庫内温度＜設定温度の下限値）があった場合に、先ず圧縮機２の運転周波数を最適周波数まで減少させ、その後、流量調整弁９の弁開度を増大させて過冷却効果を減少させ、冷凍能力を減少させることで、圧縮機２の運転周波数の最適周波数としながらショーケースＳＣの庫内の冷凍能力を減少していく。
【００８６】
尚、ステップＳ１９で流量調整弁９の弁開度が制御限界の最大開度以上となっている場合、コントローラＣはステップＳ１９からステップＳ２１に進み、圧縮機２の運転周波数を前述同様に減少させる。即ち、ショーケースＳＣからの冷凍能力要求が冷凍能力を減少させるものであるときに、流量調整弁９の制御による過冷却効果をこれ以上減少できない場合、コントローラＣは圧縮機２の運転周波数を減少させ（変更）、ショーケースＳＣの庫内の冷凍能力を減少させる。
【００８７】
以上のように、この実施例ではコントローラＣが、放熱器４を経て膨張弁１６に流入する冷媒のうち蓄冷装置２３の蓄冷槽２６の冷熱を利用して過冷却される冷媒量と過冷却されない冷媒量の割合を制御することにより、過冷却効果を制御するようにしているので、より正確に圧縮機２の運転周波数を最適周波数に維持することが可能となる。特に、この場合は、蓄冷装置２３の冷熱を不必要に利用することが防止されるので、蓄冷装置２３の蓄冷槽２６に蓄えられた冷熱（氷）を有効に利用し、蓄冷式冷凍装置１本来の電力平準化機能を効率的に実現することができるようになる。
【００８８】
この場合、コントローラＣは圧縮機２の運転周波数をデフォルトで先ず最適周波数（実施例では４０Ｈｚ）とした状態で、ショーケースＳＣからの上記冷凍能力要求に応じて過冷却効果を制御するので、比較的簡単な制御で流量調整弁９の弁開度を調整し、圧縮機２の運転周波数を最適周波数に維持することが可能となる。
【００８９】
但し、コントローラＣは過冷却効果の制御限界（流量調整弁９の弁開度の制御限界）に達してもショーケースＳＣからの冷凍能力要求に応じきれない場合、ステップＳ１５からステップＳ２２に進み、或いは、ステップＳ１９からステップＳ２１に進んで圧縮機２の運転周波数を変更（ステップＳ２２は増、ステップＳ２１は減）するので、冷凍装置の本来の目的であるショーケースＳＣの庫内冷却に支障を来す不都合も防止することが可能となる。
【００９０】
そして、この場合も膨張弁２４、冷却器２７及び蓄冷槽２６を有する蓄冷装置２３の膨張弁２４及び冷却器２７をバイパスして放熱器４を経た冷媒を膨張弁１６に流すバイパス回路１３があり、コントローラＣが放熱器４を経た冷媒を膨張弁２４にて減圧せずに冷却器２７、及び、膨張弁１６の順で流すことにより、この膨張弁１６に流入する冷媒を過冷却する蓄冷利用運転モードを実行すると共に、この蓄冷利用運転モードにおいて、バイパス回路１３に流れる冷媒量を流量調整弁９で制御することにより、過冷却効果を制御するので、前記実施例と同様の効果が得られることに加えて、冷媒の過冷却効果を制御するために膨張弁１６に流入する冷媒の総量が変化することが無くなるので、冷媒循環に与える悪影響の危惧も無くなる。
【００９１】
尚、この実施例では庫内温度と設定温度の上限値及び下限値との比較に基づく冷凍能力要求によって流量調整弁９の弁開度を調整したが、それに限らず、庫内温度と設定温度との偏差に基づき、所謂ＰＩＤ制御によって流量調整弁９の制御量（この場合の冷凍能力要求）を演算し、この制御量に基づいて流量調整弁９の弁開度を調整するようにしてもよい。
【００９２】
ここで、上記各実施例ではコントローラＣに設定された圧縮機２の運転効率（ＣＯＰ）が高くなる最適周波数を、デフォルトの３０Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下の範囲で説明したが、前述したようにこの最適周波数の範囲はコントローラＣの入力装置（スイッチや外部から通信）を使用して任意に設定変更可能とされている。
【００９３】
例えば、冬季にはショーケースＳＣの庫内の冷却のために夏季程冷凍能力が必要で無くなる（冷凍能力要求が当該冷凍能力を減少させる方向となる）ため、圧縮機２の運転周波数は殆ど２０Ｈｚ程度の低い値で推移するようになる。そのような場合、最適周波数が前述した３０Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下となっていると、蓄冷装置２３の冷熱は一切使用されない状況となってしまう。
【００９４】
そこで、冬季には最適周波数の下限値を例えば２０Ｈｚのような低い設定に変更する。これにより、蓄冷装置２３の蓄冷槽２６内の冷熱の利用を促進し、冷媒の過冷却による冷凍能力の増大による効率の改善を図ることができるようになる。尚、係る下限値の変更はコントローラＣのカレンダー機能によって予め設定された日付（例えば、１１月〜３月等）で自動的に実行されるようにしてもよい。
【００９５】
また、電気料金の高い昼間（ＡＭ８時〜ＰＭ１０時）の最適周波数と夜間の電力料金割引時間帯（ＰＭ１０時〜ＡＭ８時）の最適周波数を異なる設定としても良い。例えば、昼間は前述した３０Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下の範囲で、夜間は３０Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下のように上限値を高く設定する（図１１に示される）。このように設定すれば、図２（実施例１）のステップＳ１からステップＳ２に進む状況が少なくなるので、安価な深夜電力を使用した蓄冷運転モードにおける蓄冷を迅速に行わせることができるようになる。尚、上記電力料金割引時間帯はＰＭ１０時〜ＡＭ８時に限定されるものでは無い。
【００９６】
このように、季節や時間帯に応じてコントローラＣに設定される最適周波数の範囲を変更可能とすることで、圧縮機２の運転周波数が低くなる冬季などに最適周波数を低く設定することにより、蓄冷装置２３の冷熱利用を促進することが可能となると共に、電気料金が安価となる夜間は昼間より最適周波数の範囲を広げることで、蓄冷を促進し、その場合にも料金上の問題は少なくなる。
【００９７】
尚、上記各実施例では低圧負荷として店舗に設置されるショーケースＳＣを採りあげて説明したが、それに限らず、冷蔵庫や冷凍庫、プレハブ冷蔵庫や冷凍庫、空調装置等にも本発明は有効である。
【符号の説明】
【００９８】
１  蓄冷式冷凍装置
２  圧縮機
４  放熱器
９  流量調整弁
１３  バイパス回路
１６  膨張弁（低圧負荷用減圧装置）
１８  冷却器（低圧負荷用冷却器）
２３  蓄冷装置
２４  膨張弁（蓄冷用減圧装置）
２６  蓄冷槽
２７  冷却器（蓄冷用冷却器）
３２  電磁弁
３４  逆止弁
Ｃ  コントローラ（制御装置）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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