(57)【要約】  冷凍装置は、カスケードサイクルと、第二蒸発器により冷却される冷却対象物の収納スペースを有する収納部と、収納スペースの温度を検出する庫内温度センサと、収納スペースの目標温度と、庫内温度センサの検出結果とに基づき、第二圧縮機の第二回転速度を決定する制御部であって、第二回転速度と所定の対応関係にある第一圧縮機の第一回転速度を決定する制御部と、制御部が決定した第一回転速度および第二回転速度に基づき、第一圧縮機および第二圧縮機に電力供給を行う第一電力供給部および第二電力供給部と、を備える。
2017141722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一冷媒が循環する第一流体回路に、第一圧縮機、第一凝縮器、第一膨張器および第一蒸発器が流体連通するように配置された第一冷却部と、
第二冷媒が循環する第二流体回路に、第二圧縮機、前記第一蒸発器と共にカスケードコンデンサを構成する第二凝縮器、第二膨張器および第二蒸発器が流体連通するよう配置された第二冷却部と、
前記第二蒸発器により冷却される冷却対象物の収納スペースを有する収納部と、
前記収納スペースの温度を検出する庫内温度センサと、
前記収納スペースの目標温度と、前記庫内温度センサの検出結果とに基づき、前記第二圧縮機の第二回転速度を決定する制御部であって、前記第二回転速度と所定の対応関係にある前記第一圧縮機の第一回転速度を決定する制御部と、
前記制御部が決定した第一回転速度および第二回転速度に基づき、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機に電力供給を行う第一電力供給部および第二電力供給部と、を備える冷凍装置。
【請求項２】
前記第一回転速度は、前記第二回転速度と正相関の関係にある、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記収納スペースの目標温度と、前記庫内温度センサの検出結果とに基づく比例制御、比例及び積分制御および比例、積分及び微分制御のいずれか一つにより前記第二回転速度を決定すると共に、前記第二回転速度と比例関係にある第一回転速度を決定する、請求項１または２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記庫内温度センサの検出結果が所定の温度基準値以下、または前記庫内温度センサの検出結果と前記収納スペースの目標温度との偏差が第一偏差基準値以下になると、前記第一回転速度および前記第二回転速度を決定する、請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項５】
自装置の周囲温度を検出する周囲温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記収納スペースの目標温度と、前記周囲温度センサの検出結果とに基づき、前記所定の対応関係を決定する、請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記第一電力供給部および前記第二電力供給部はさらに、自身が異常状態であること示す第一異常信号および第二異常信号を前記制御部に出力し、
前記制御部は、前記第一回転速度および前記第二回転速度の決定後、前記第一異常信号または前記第二異常信号を受け取ると、前記第二回転速度を一時的に低減する、請求項１〜５のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記第二流体回路の温度を検出する第二流体回路温度センサをさらに備え、
前記制御部は、少なくとも前記第一圧縮機または前記第二圧縮機が動作中、前記第二流体回路温度センサの検出結果が所定温度範囲になるように、前記第一回転速度および前記第二回転速度の少なくとも一方を変更する、請求項１〜６のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記第二流体回路温度センサは、前記カスケードコンデンサを構成する前記第二凝縮器における第二冷媒の出口温度を検出し、
前記制御部は、少なくとも前記第一圧縮機または前記第二圧縮機が動作中、前記第二流体回路温度センサの検出結果が所定温度範囲になるように、前記第一回転速度および前記第二回転速度の少なくとも一方を変更する、請求項７に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記第一回転速度または前記第二回転速度に応じた回転数で回転して、前記第一凝縮器に空気流を送るファンをさらに備える、請求項１〜８のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１０】
少なくとも前記第一圧縮機または前記第二圧縮機の温度に応じた回転数で回転して、前記第一凝縮器に空気流を送るファンをさらに備える、請求項１〜８のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１１】
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機の少なくともいずれか一方の温度が所定温度以上になると、前記制御部は、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機の少なくともいずれか一方の回転速度を小さな値に決定する、請求項１〜１０のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１２】
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機の両方が停止した状態において、前記第一電力供給部は、前記第一圧縮機に電力供給を行って、第一目標回転速度で動作するよう前記第一圧縮機を始動させ、前記第二電力供給部は、前記第一圧縮機の始動後所定時間が経過すると、前記第二圧縮機に電力供給を行って、第二目標回転速度で動作するよう前記第二圧縮機を始動させる、請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１３】
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機の両方が停止した状態において、前記第一電力供給部は、前記庫内温度センサの検出結果と前記収納スペースの目標温度との偏差が第二偏差基準値以上となると、前記第一圧縮機に電力供給を行って前記第一圧縮機を始動させ、
前記第二電力供給部は、前記第一圧縮機の始動後所定時間遅延後に、前記第二圧縮機に電力供給を行って前記第二圧縮機を始動させる、請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１４】
前記第二流体回路温度センサをさらに備え、
前記第一圧縮機および前記第二圧縮機の両方が停止した状態において、前記第一電力供給部は、前記第一圧縮機に電力供給を行って前記第一圧縮機を始動させ、
前記第二電力供給部は、前記第二流体回路温度センサの検出結果が所定温度以下になると、前記第二圧縮機に電力供給を行って前記第二圧縮機を始動させる、請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カスケードサイクルを備えた冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷凍装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。従来の冷凍装置では、コントローラは、通常運転時、温度センサから出力された冷凍庫の庫内温度に基づき、一次側冷媒回路を構成する圧縮機（高温側圧縮機）を起動し、その後、所定時間経過後に二次側冷媒回路の圧縮機（低温側圧縮機）を起動する。庫内温度の目標値の上限値まで達すると、コントローラは、庫内温度を検出する温度センサの出力に基づき、先ず、高温側圧縮機を含む一次側冷媒回路を起動する。その後、コントローラは、二次側冷媒回路において圧縮機と蒸発器の間に設けられた電磁弁を開き、低温側圧縮機を起動した後、二次側冷媒回路においてカスケード凝縮器と膨張器の間に設けられた電磁弁を開放する制御を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９０９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の冷凍装置には、庫内温度（即ち、冷却対象物の収納スペースの温度）が上昇した時、目標値に素早く復帰させることが求められる。【０００５】
それゆえに、本発明の目的は、収納スペースの温度が上昇した時に目標値に素早く復帰させることが可能な冷凍装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面に係る冷凍装置は、
第一冷媒が循環する第一流体回路に、第一圧縮機、第一凝縮器、第一膨張器および第一蒸発器が流体連通するように配置された第一冷却部と、
第二冷媒が循環する第二流体回路に、第二圧縮機、前記第一蒸発器と共にカスケードコンデンサを構成する第二凝縮器、第二膨張器および第二蒸発器が流体連通するよう配置された第二冷却部と、
前記第二蒸発器により冷却される冷却対象物の収納スペースを有する収納部と、
前記収納スペースの温度を検出する庫内温度センサと、
前記収納スペースの目標温度と、前記庫内温度センサの検出結果とに基づき、前記第二圧縮機の第二回転速度を決定する制御部であって、前記第二回転速度と所定の対応関係にある前記第一圧縮機の第一回転速度を決定する制御部と、
前記制御部が決定した第一回転速度および第二回転速度に基づき、前記第一圧縮機および前記第二圧縮機に電力供給を行う第一電力供給部および第二電力供給部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
上記局面によれば、収納スペースの温度が上昇した時に目標値に素早く復帰させることが可能な冷凍装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】比較例に係る冷凍装置の冷却部と制御系のブロック構成との関係を示す図である。
【図２】図１の冷却部における熱移動を示す模式図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る冷凍装置の正面図である。
【図４】本冷凍装置の右側面図である。
【図５】本冷凍装置に備わる冷却部の一例を示す図である。
【図６】本冷凍装置に備わる制御系の一例を示す図である。
【図７Ａ】本冷凍装置の庫内温度制御（第一例）の一部分を示すフロー図である。
【図７Ｂ】本冷凍装置の庫内温度制御（第一例）の残りの部分を示すフロー図である。
【図８】本冷凍装置における庫内温度の経時変化を示すグラフと、第一圧縮機および第二圧縮機の回転速度の遷移を示す図である。
【図９】本冷凍装置の冷却部と制御系のブロック構成との関係を示す図である。
【図１０Ａ】本冷凍装置の庫内温度制御（第二例）の一部分を示すフロー図である。
【図１０Ｂ】本冷凍装置の庫内温度制御（第二例）の残りの部分を示すフロー図である。
【図１１Ａ】本冷凍装置の庫内温度制御（第三例）の一部分を示すフロー図である。
【図１１Ｂ】本冷凍装置の庫内温度制御（第三例）の残りの部分を示すフロー図である。
【図１２】庫内温度制御（第三例）の実行時における第一圧縮機，第二圧縮機の回転速度の変化を例示する図である。
【図１３Ａ】本冷凍装置の庫内温度制御（第四例）の一部分を示すフロー図である。
【図１３Ｂ】本冷凍装置の庫内温度制御（第四例）の残りの部分を示すフロー図である。
【図１４Ａ】本冷凍装置の庫内温度制御（第五例）の一部分を示すフロー図である。
【図１４Ｂ】本冷凍装置の庫内温度制御（第五例）の残りの部分を示すフロー図である。
【図１５】周囲温度と庫内温度の組み合わせ毎の最適な係数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
≪１．技術的課題の詳細≫
本発明の冷凍装置１を説明する前に、比較例に係る冷凍装置１０における庫内温度制御の技術的課題を詳説する。
【００１０】
≪１−１．比較例に係る冷凍装置１０の大略的な構成≫
図１において、比較例に係る冷凍装置１０は、冷却部１５を備える。冷却部１５は、第一冷却部１６Ｈと、第二冷却部１７Ｌと、を含む。
【００１１】
第一冷却部１６Ｈにおいて、第一圧縮機１６１Ｈは、第一冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒を吐出する。第一前段凝縮器１６２Ｈおよび第一後段凝縮器１６３Ｈは、第一圧縮機１６１Ｈの吐出冷媒を冷却して吐出する。ここで、両凝縮器１６２Ｈ，１６３Ｈの近傍にはファン１６７Ｈが配置される。ファン１６７Ｈによる空気流により、両凝縮器１６２Ｈ，１６３Ｈを通過する第一冷媒の冷却が促進される。第一膨張器１６４Ｈは、第一後段凝縮器１６３Ｈの吐出冷媒を減圧して吐出する。第一蒸発器１６５Ｈは、第一膨張器１６４Ｈの吐出冷媒を蒸発させて吐出する。
【００１２】
第二冷却部１７Ｌにおいて、第二圧縮機１７１Ｌは、第一冷媒よりも沸点が低い第二冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒に吐出する。両凝縮器１７２Ｌ，１７３Ｌは、第二圧縮機１７１Ｌの吐出冷媒を凝縮させて吐出する。第二後段凝縮器１７３Ｌは、第一蒸発器１６５Ｈと共にカスケードコンデンサ１８を構成しており、第一蒸発器１６５Ｈにおける第一冷媒の吸熱作用により、第二後段凝縮器１７３Ｌの通過冷媒を冷却して、中温高圧の冷媒を吐出する。第二膨張器１７４Ｌは、第二後段凝縮器１７３Ｌの吐出冷媒を減圧して吐出する。第二蒸発器１７５Ｌは、第二膨張器１７４Ｌの吐出冷媒を蒸発させて吐出する。
【００１３】
第二蒸発器１７５Ｌは、収納スペースＳを定義する内装体の外周面上に貼付される。この第二蒸発器１７５Ｌで第二冷媒が蒸発する際の吸熱作用によって、収納スペースＳの熱が第二蒸発器１７５Ｌに移動し、これによって、収納スペースＳ内の冷却対象物が冷却される。
【００１４】
冷却部１５には、少なくとも、収納スペースＳ内の温度を検出する第一温度センサＳｅ１１と、カスケードコンデンサ１８内の温度を検出する第二温度センサＳｅ１２とが備わる。
【００１５】
冷凍装置１０において、第一制御部１９２Ｈは、第二温度センサＳｅ１２と共に第一フィードバック系を構成し、第二温度センサＳｅ１２が検出した温度と、カスケードコンデンサ１８の目標温度との間の偏差に基づき、第一圧縮機１６１Ｈの回転速度を制御する。また、第二制御部２０２Ｌは、第一温度センサＳｅ１１と共に第二フィードバック系を構成し、第一温度センサＳｅ１１が検出した温度と、収納スペースＳ内の目標温度との偏差に基づき、第二圧縮機１７１Ｌの回転速度を制御する。
【００１６】
≪１−２．比較例に係る庫内温度制御の問題点≫
例えば、目標温度（約−８０℃）に冷却された収納スペースＳに、扉を開く等して暖かい負荷が投入されることがある。この場合、比較例の庫内温度制御では、収納スペースＳ内の温度を目標温度に素早く復帰させることが難しいという第一問題点があった。第一問題点に加え、比較例に係る庫内温度制御では、第一圧縮機と第二圧縮機の各回転速度が不必要に増減し、エネルギーを浪費してしまうという第二問題点があった。以下、図１，図２を参照して、両問題点について詳細に説明する。
【００１７】
図２において、−８０℃程度の収納スペースＳに暖かい負荷を投入すると、第二フィードバック系への外乱として熱量Ｑ１が入る。第二制御部２０２Ｌは、収納スペースＳ内の温度を目標温度に復帰させるため、第二圧縮機１７１Ｌの回転速度を増加させ、これによって、第二圧縮機１７１Ｌからカスケードコンデンサ１８に向かう第二冷媒の流量を増大させる。しかし、熱量Ｑ１が第二冷媒に吸収された後、熱量Ｑ１を吸収した第二冷媒がカスケードコンデンサ１８に移動するのに時間がかかる。言い換えると、第二圧縮機１７１Ｌでの回転速度の増加から所定の遅延時間経過後に、カスケードコンデンサ１８に熱量Ｑ２が発生することになる。熱量Ｑ２には、外乱による熱量Ｑ１に加え、第二圧縮機１７１Ｌの仕事の一部Ｗ１が含まれる。
【００１８】
第一フィードバック系に、上記外乱がカスケードコンデンサ１８の温度上昇として伝達されると、第一制御部１９２Ｈは、第一圧縮機１６１Ｈの回転速度を増加させる。これによって、第一圧縮機１６１Ｈおよび第一前段凝縮器１６２Ｈの間に流れる第一冷媒の流量が増大し、両凝縮器１６２Ｈ，１６３Ｈから冷凍装置１０の外部に熱量Ｑ３が放出されることになる。ここで、熱量Ｑ３には、熱量Ｑ２（＝Ｑ１＋Ｗ１）に加え、第一圧縮機１６１Ｈの仕事の一部Ｗ２が含まれる。以上の通り、外乱による熱量Ｑ１が冷凍装置１０の外部に放出されるまでには時間がかかる。
【００１９】
また、上述から分かるように、カスケードコンデンサ１８の温度は、第二圧縮機１７１Ｌの回転速度の増減に即座に追従しない。従って、第一温度センサＳｅ１１の検出温度と目標温度との間の偏差が実質上ゼロになり、第二制御部２０２Ｌが第二圧縮機１７１Ｌの回転速度を元に戻しても、収納スペースＳ内の温度は暫くの間下がり続ける。さらに、両凝縮器１７２Ｌ，１７３Ｌにも暫くの間、高温高圧の第二冷媒が流れるため、第一圧縮機１６１Ｈも、カスケードコンデンサ１８の温度を下げるため、第一制御部１９２Ｈの制御下で回転させられる。このように、比較例では、第一フィードバック系と第二フィードバック系との間での熱伝達の遅れや干渉等が生じるため、収納スペースＳの温度が一旦上昇すると、目標温度に復帰するまでに時間がかかってしまう。
【００２０】
さらに、収納スペースＳ内の温度が目標温度に復帰するまでに時間がかかるため、両圧縮機１６１Ｈ，１７１Ｌの回転速度を不必要に増減させられていることになる。その結果、比較例に係る庫内温度制御ではエネルギーを浪費してしまう。
【００２１】
上記問題点に鑑み、本実施形態では、収納スペースＳ内の温度を素早く復帰させて、エネルギー浪費を抑制可能な冷凍装置１を提供することを目的とする。
【００２２】
≪２．実施形態≫
以下、図３以降を参照して、各実施形態に係る冷凍装置１を詳説する。
≪２−１．定義≫
図３，図４において、Ｘ軸は、冷凍装置１の横方向（より具体的には、ユーザが冷凍装置１に正対した時に右側から左側に向かう方向）を示す。Ｙ軸は、冷凍装置１の前後方向（より具体的には、上記正対時に奥側（背面側）から手前側（前面側）に向かう方向）を示す。また、Ｚ軸は、冷凍装置１の上下方向（より具体的は、冷凍装置１の下側から上側に向かう方向）を示す。
【００２３】
≪２−２．冷凍装置１の外観≫
冷凍装置１は、図３，図４に示すよう、大略的には、断熱筐体２と、断熱扉３と、機械室４と、を備えている。
【００２４】
断熱筐体２は、大略的には、外装体２１と、内装体２２と、発泡断熱材２３と、を含む。外装体２１および内装体２２は、例えば金属製であり、前面側で開口する。外装体２１は、断熱筐体２の外形を定義する。内装体２２は、外装体２１の内側に設けられ、冷却対象物の収納するためのスペース（以下、収納スペースという）Ｓを定義する。収納スペースＳも前面側で開口する。発泡断熱材２３は、合成樹脂発泡体または真空断熱材等からなり、外装体２１と内装体２２の間に設けられる。なお、図３，図４では、発泡断熱材２３のように外部から視認出来ない構成を点線や一点鎖線で示している。
【００２５】
なお、内装体２２の前面側には、例えば樹脂製の内扉２４が開閉自在に取り付けられることが好ましい。内扉２４は、閉じた時に収納スペースＳの開口を塞ぐ。それに対し、内扉２４が開いた時、ユーザは収納スペースＳにアクセス可能となる。かかる内扉２４により、収納スペースＳ内の断熱効果が高められる。
【００２６】
断熱扉３は、例えば金属製の内装体３１および外装体３２と、内装体３１および外装体３２の間の空間に充填された発泡断熱材３３と、を含む。断熱扉３は、ユーザ操作により、二個のヒンジ３４の回転中心軸まわりに回転することで開閉する。断熱扉３は閉じた時に断熱筐体２の開口を塞ぐ。それに対し、断熱扉３を開いた時、ユーザは、前述の内扉２４を開閉できるようになる。
【００２７】
なお、断熱扉３には、開閉時にユーザが掴むハンドル３５が設けられている。ハンドル３５にはロック機構（図示は省略）が設けられることが好ましい。ロック機構は、断熱扉３が閉じた状態でロックしたり、断熱扉３を開くことができるようにロック状態を解除したりする。
【００２８】
また、断熱扉３の外装体３２の前面には、コントロールパネル３６が設けられている。コントロールパネル３６は、制御回路基板９（図６を参照）を内部に有すると共に、ユーザが操作・視認可能にキーボード３６ａと、ディスプレイ３６ｂとを有する。キーボード３６ａは、例えば収納スペースＳの目標温度（即ち、庫内温度の目標値ＳＶ）等をユーザが設定するための機器であり、ディスプレイ３６ｂは、現在の設定温度（庫内温度の目標値ＳＶ）等、様々な情報を表示する機器である。
【００２９】
機械室４は、例えば、断熱筐体２の下部に設けられている。機械室４には、後述の第二蒸発器７５Ｌ（図５を参照）を除く冷却部５が格納されている。
【００３０】
≪２−３．冷却部５の構成≫
冷却部５は、図５に示すように、第一冷却部６Ｈと、第二冷却部７Ｌと、を備えている。
【００３１】
第一冷却部６Ｈは、所謂カスケードサイクルにおける高温側冷却部である。第一冷却部６Ｈにおいて、第一流体回路６６Ｈには、第一圧縮機６１Ｈと、第一前段凝縮器６２Ｈと、第一後段凝縮器６３Ｈと、第一膨張器６４Ｈと、第一蒸発器６５Ｈとが、この順番で流体連通するように環状に接続されており、第一冷媒が流れる。
【００３２】
第一圧縮機６１Ｈは、吸入された第一冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒に吐出する。
【００３３】
第一前段凝縮器６２Ｈおよび第一後段凝縮器６３Ｈは、銅又はアルミニウム製の管材を蛇行させて形成された凝縮器であって、第一圧縮機６１Ｈから吐出された第一冷媒を冷却し凝縮させ、中温高圧の冷媒を吐出する。第一前段凝縮器６２Ｈは、第一冷媒の冷却以外にも、冷凍装置１の各部の結露防止用の熱源としても使用可能である。
【００３４】
ここで、機械室４において、第一前段凝縮器６２Ｈおよび第一後段凝縮器６３Ｈの近傍にはファン６７Ｈが配置される。ファン６７Ｈは、モータ６８Ｈが生成した駆動力で回転して、第一前段凝縮器６２Ｈおよび第一後段凝縮器６３Ｈに空気をあてる。これにより、第一前段凝縮器６２Ｈおよび第一後段凝縮器６３Ｈを流れる第一冷媒から周囲の空気への放熱が促進される。なお、本実施形態では、第一冷却部６Ｈには、凝縮器として、二個の凝縮器６２Ｈ，６３Ｈが例示される。しかし、二個に限らず、凝縮器は、第一冷媒を冷却できれば、一個であってもよいし、三個以上であってもよい。
【００３５】
第一膨張器６４Ｈは、膨張弁またはキャピラリチューブ等からなり、第一後段凝縮器６３Ｈから吐出された中温高圧の第一冷媒を膨張させて減圧し、低温低圧の第一冷媒を吐出する。
【００３６】
第一蒸発器６５Ｈは、第一膨張器６４Ｈからの吐出された低温低圧の第一冷媒を蒸発（気化）させて吐出する。第一蒸発器６５Ｈの吐出冷媒は、第一流体回路６６Ｈを通じて、第一圧縮機６１Ｈに吸入される。以上のようにして、第一冷媒は、第一流体回路６６Ｈを循環する。
【００３７】
また、第一蒸発器６５Ｈは、後述の第二後段凝縮器７３Ｌとカスケードコンデンサ８を構成している。具体的には、カスケードコンデンサ８は、第一蒸発器６５Ｈと、第二後段凝縮器７３Ｌとが熱交換可能に一体的に構成され、第一蒸発器６５Ｈで第一冷媒が蒸発する際の吸熱作用によって、第二後段凝縮器７３Ｌの第二冷媒を冷却する。以上のカスケードコンデンサ８は、例えば、受液器、二重管、およびプレート型熱交換器のいずれかからなる。
【００３８】
第二冷却部７Ｌは、所謂カスケードサイクルにおける低温側冷却部である。第二冷却部７Ｌにおいて、第二流体回路７６Ｌには、第二圧縮機７１Ｌと、第二前段凝縮器７２Ｌと、第二後段凝縮器７３Ｌと、第二膨張器７４Ｌと、第二蒸発器７５Ｌとが、この順番で流体連通するように環状に接続されており、第一冷媒よりも沸点が低い第二冷媒が流れる。
【００３９】
第二圧縮機７１Ｌは、吸入された第二冷媒を圧縮して、高温高圧のガス冷媒に吐出する。
【００４０】
第二前段凝縮器７２Ｌは、第一前段凝縮器と同様の構成・機能を有し、第二圧縮機７１Ｌの吐出冷媒を凝縮させ、中温高圧の冷媒を吐出する。なお、第二前段凝縮器７２Ｌは、カスケードコンデンサ８より上流において第二冷媒を補助的に冷却するものであるので、無くてもよい。また、二個以上の第二前段凝縮器７２Ｌがあってもよい。
【００４１】
第二後段凝縮器７３Ｌは、前述の通り、第一蒸発器６５Ｈと共にカスケードコンデンサ８を構成し、第一蒸発器６５Ｈでの第一冷媒の吸熱作用により、第二前段凝縮器７２Ｌの吐出冷媒をさらに冷却して、中温高圧の冷媒を吐出する。
【００４２】
第二膨張器７４Ｌは、第一膨張器６４Ｈと同様の構成・機能を有し、第二後段凝縮器７３Ｌから吐出された中温高圧の第二冷媒を膨張させて減圧し、低温低圧の第二冷媒を吐出する。
【００４３】
第二蒸発器７５Ｌは、第二膨張器７４Ｌからの吐出された低温低圧の第二冷媒を蒸発（気化）させて吐出する。第二蒸発器の吐出冷媒は、第二流体回路７６Ｌを通じて、第二圧縮機７１Ｌに吸入される。以上のようにして、第二冷媒は、第二流体回路７６Ｌを循環する。
【００４４】
ここで、図４も参照する。第二蒸発器７５Ｌは、図４において点線で示すように、外装体２１と内装体２２の間であって、内装体２２の外周面に貼付される。この第二蒸発器７５Ｌで第二冷媒が蒸発する際の吸熱作用によって、収納スペースＳからの熱が第二蒸発器７５Ｌに移動し、これによって、収納スペースＳ内の冷却対象物が冷却される。
【００４５】
≪２−４．冷却部５の制御系（ハードウェア構成）≫
上述の冷却部５の様々な箇所には圧力センサまたは温度センサが設けられている。本実施形態で重要であるのは、図５，図６に示す第一温度センサＳｅ１、第二温度センサＳｅ２、第三温度センサＳｅ３、第四温度センサＳｅ４、第五温度センサＳｅ５および第六温度センサＳｅ６である。
【００４６】
第一温度センサＳｅ１は、庫内温度センサの典型例であって、収納スペースＳ内に設けられ、収納スペースＳの温度を庫内温度として検出し、庫内温度の検出値ＰＶを表す信号（以下、単に、庫内温度の検出値ＰＶという）を制御回路基板９に出力する。
【００４７】
第二温度センサＳｅ２は、周囲温度センサの典型例であって、冷凍装置１の周囲（ファン６７Ｈの通風口（図示は省略）等）に設けられ、周囲温度を検出して、その検出値を表す信号（以下、単に、周囲温度の検出値ＳＴという）を制御回路基板９に出力する。なお、第二温度センサＳｅ２は、他にも、第一後段凝縮器６３Ｈに影響を受けないように外装体２１の表面（例えば、コントロールパネル３６の内部または表面）に取り付けられて周囲温度を検出しても構わない。
【００４８】
第三温度センサＳｅ３は、第二流体回路温度センサの例であって、第二流体回路７６Ｌにおいて、カスケードコンデンサ８を構成する第二後段凝縮器７３Ｌと、第二膨張器７４Ｌとの中間位置に取り付けられる。このような取付位置において、第三温度センサＳｅ３は、第二冷媒の温度を検出し、第二冷媒温度の検出値を表す信号（以下、単に、第二冷媒温度の検出値という）を制御回路基板９に出力する。なお、実施形態では、取り付け易さの観点で、第三温度センサＳｅ３は、第二流体回路７６Ｌにおいて、第二後段凝縮器７３Ｌおよび第二膨張器７４Ｌの中間位置に熱結合するように取り付けられるとして説明する。より具体的には、第二流体回路７６Ｌにおいて第二後段凝縮器７３Ｌおよび第二膨張器７４Ｌの中間位置を構成する配管の周囲は例えばガラスウールのような断熱材にて覆われる。よって、第三温度センサＳｅ３の取り付けが容易であると共に、外部の温度の影響を受けにくいので、第二冷媒の温度を精度よく検出できるという利点がある。
【００４９】
第四温度センサＳｅ４は、カスケード温度センサの例であって、例えば、第一流体回路６６Ｈにおいて、第一蒸発器６５Ｈの冷媒入口側または冷媒出口側に取り付けられて、第一冷媒の温度を検出し、第一冷媒温度の検出値を表す信号（以下、単に、第一冷媒温度の検出値という）を制御回路基板９に出力する。なお、図５では、第四温度センサＳｅ４を冷媒入口側に取り付けた例が示されている。
【００５０】
なお、第三温度センサＳｅ３および第四温度センサＳｅ４は上記以外にも様々な箇所に取り付けることが可能である。他の取付位置としては下記が例示される。
・第一流体回路６６Ｈにおける、第一蒸発器６５Ｈの冷媒入口側、冷媒出口側またはそれらの中間位置
・第二流体回路７６Ｌにおける、第二後段凝縮器７３Ｌの冷媒入口側、冷媒出口側またはそれらの中間位置
・第二流体回路７６Ｌにおける第二膨張器７４Ｌの冷媒入口近傍
第一流体回路６６Ｈ，第二流体回路７６Ｌを断熱のためにガラスウール等で覆うことで、第三温度センサＳｅ３および第四温度センサＳｅ４は精度良く冷媒の温度を検出できる。また、ガラスウールで断熱を行うため、第三温度センサＳｅ３および第四温度センサＳｅ４の取り付けも、発泡ウレタンで固める場合と比較して容易に行える。
【００５１】
また、第五温度センサＳｅ５および第六温度センサＳｅ６は、第一圧縮機６１Ｈおよび第二圧縮機７１Ｌのシェル表面に取り付けられて、第一圧縮機６１Ｈおよび第二圧縮機７１Ｌの温度に相関する検出値を表す信号（以下、単に、第一圧縮機温度の検出値および第二圧縮機温度の検出値という）を制御回路基板９に出力する。なお、第五温度センサＳｅ５および第六温度センサＳｅ６は、第一圧縮機６１Ｈおよび第二圧縮機７１Ｌのシェル内部に取り付けられても構わない。
【００５２】
また、図１のコントロールパネル３６には、制御回路基板９が内蔵される。制御回路基板９には、図６に示すように、少なくとも、不揮発性メモリ９１と、制御部９２と、ＳＲＡＭ９３と、が実装されている。
【００５３】
不揮発性メモリ９１は、例えばフラッシュメモリ等からなり、プログラムＰを格納する。制御部９２は、典型的にはマイクロコンピュータであって、ＳＲＡＭ９３を作業領域としてプログラムＰを実行することで、冷凍装置１の各部を制御する。かかる制御のうち、本実施形態で重要であるのは、庫内温度の検出値ＰＶが目標値ＳＶになるように、第一圧縮機６１Ｈおよび第二圧縮機７１Ｌの各回転速度を制御することである。以下、この制御のことを、庫内温度制御という。本実施形態では、後述の第２−５欄以降にて、五種類の庫内温度制御を例示する。なお、第一圧縮機６１Ｈおよび第二圧縮機７１Ｌの各回転速度は、より具体的には、第一圧縮機６１Ｈの内部に備わる第一モータ６１１Ｈの回転速度、および、第二圧縮機７１Ｌの内部に備わる第二モータ７１１Ｌの回転速度である。
【００５４】
さらに具体的に説明すると、制御部９２は、庫内温度の検出値ＰＶと目標温度との間の偏差ｅを実質上ゼロにすべく、第一モータ６１１Ｈの回転速度および第二モータ７１１Ｌの回転速度を決定する。その後、制御部９２は、第一モータ６１１Ｈの回転速度および第二モータ７１１Ｌの回転速度に相関する周波数を示す第一制御信号ＣＳ１Ｈおよび第二制御信号ＣＳ２Ｌを生成する。以上のようにして生成した第一制御信号ＣＳ１Ｈおよび第二制御信号ＣＳ２Ｌを、制御部９２は第一電力供給部６１２Ｈおよび第二電力供給部７１２Ｌに出力する。
【００５５】
第一電力供給部６１２Ｈおよび第二電力供給部７１２Ｌはいずれもインバータ回路である。第一電力供給部６１２Ｈは、入力された第一制御信号ＣＳ１Ｈに基づき三相交流電圧の周波数を変え、第一モータ６１１Ｈに供給する。これによって、第一モータ６１１Ｈは、第一制御信号ＣＳ１の周波数に比例する回転速度（即ち、制御部９２で決定された回転速度）で回転する。第二電力供給部７１２Ｌは、入力された第二制御信号ＣＳ２Ｌに基づき三相交流電圧の周波数を変え、第二モータ７１１Ｌに供給する。これによって、第二モータ７１１Ｌは、第二制御信号ＣＳ２の周波数に比例する回転速度（即ち、制御部９２で決定された回転速度）で回転する。
【００５６】
≪２−５．庫内温度制御（第一例）≫
次に、図７Ａ，図７Ｂを参照して庫内温度制御の第一例を説明する。
主電源の投入により制御部９２等が起動する。制御部９２は、まず、主電源投入から所定時間が経過すると（ステップＳ００１）、第一圧縮機６１Ｈを始動させるべく、目標回転速度Ａ０に対応する周波数を示す第一制御信号ＣＳ１Ｈを生成する。ここで、カスケードコンデンサ８を極力早く適切な温度に低下させるべく、目標回転速度Ａ０は、極力大きな回転速度であることが好ましいが、負荷や圧縮機の能力により最大の回転速度より下げた回転速度を目標回転速度Ａ０としてもよい。この第一制御信号ＣＳ１Ｈが第一電力供給部６１２Ｈに供給されると、第一モータ６１１Ｈ（即ち、第一圧縮機６１Ｈ）は始動する（ステップＳ００２）。
【００５７】
次に、制御部９２は、第一モータ６１１Ｈ（第一圧縮機６１Ｈ）の始動から所定時間経過すると（ステップＳ００３）、第一冷媒温度の検出値を第四温度センサＳｅ４から取得し（ステップＳ００４）、その後、取得した第一冷媒温度の検出値が予め定められた第一目標温度以下になっているか否かを判断する（ステップＳ００５）。同ステップでＮＯと判断されると、制御部９２はステップＳ００４を再実行する。
【００５８】
それに対し、ステップＳ００５においてＹＥＳと判断されると、制御部９２は、カスケードコンデンサ８が適切な温度に低下して、第二後段凝縮器７３Ｌを通過する第二冷媒を第一冷却部６Ｈが適切に冷却可能になったとみなす。そのため、制御部９２は、第二圧縮機７１Ｌを始動させるべく、目標回転速度Ｂ０に対応する周波数を示す第二制御信号ＣＳ２Ｌを生成する。ここで、庫内温度を極力早く目標温度にすべく、目標回転速度Ｂ０は適宜適切な値に選択される。この第二制御信号ＣＳ２Ｌが第二電力供給部７１２Ｌに供給されると、第二モータ７１１Ｌ（即ち、第二圧縮機７１Ｌ）は始動する（ステップＳ００６）。
【００５９】
ところで、本冷凍装置１では、庫内温度の目標値ＳＶを設定するために、キーボード３６ａが備わる。ユーザがキーボード３６ａを操作すると、制御部９２は、図７Ａ，図７Ｂの処理に並行して、ユーザにより設定された庫内温度の目標値ＳＶをキーボード３６ａから取得して、不揮発性メモリ９１等に予約された記憶領域に書き込む。
【００６０】
制御部９２は、ステップＳ００６の次に、庫内温度の目標値ＳＶを不揮発性メモリ９１等から取得すると共に、第一温度センサＳｅ１から庫内温度の検出値ＰＶを取得する。その後、制御部９２は、庫内温度の目標値ＳＶに所定温度を加算して、温度基準値の一例としての第一基準値Ｖｒｅｆ１を求める（図７ＢのステップＳ００７）。ステップＳ００７における所定温度は正の値であって、例えば＋４℃程度に選ばれる。
【００６１】
次に、制御部９２は、庫内温度の検出値ＰＶがステップＳ００７で求めた第一基準値Ｖｒｅｆ１以下か否かを判断する（ステップＳ００８）。同ステップでＹＥＳと判断されると、制御部９２は、庫内温度の目標値ＳＶと検出値ＰＶとに基づきフィードバック制御する。具体的には、制御部９２は、まず、庫内温度の検出値ＰＶと目標値ＳＶとの間の偏差ｅを求める（ステップＳ００９）。次に、制御部９２は、偏差ｅをゼロに近づけるためにＰＩ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行って、第二圧縮機７１Ｌの目標回転速度Ｂを算出する。但し、第二モータ７１１Ｌには最高回転速度Ｂｍａｘが定められているため、目標回転速度Ｂの上限値は最高回転速度Ｂｍａｘとされる（ステップＳ０１０）。
【００６２】
なお、本実施形態では、好ましい形態としてのＰＩ制御により、目標回転速度Ｂが算出される。その理由は下記の通りである。Ｐ制御（比例制御）だけでは、外気温度によっては偏差ｅが長時間残留し続けることがある。かかる残留偏差ｅを短時間で取り除くため、Ｐ制御に、偏差ｅの積分値を用いた積分制御（Ｉ制御）を加えたＰＩ制御が実行される。
【００６３】
また、上記ＰＩ制御では積分値が用いられるので、庫内温度の検出値ＰＶを目標値ＳＶにするまでに時間がかかる等の問題点がある。この問題点を解消するために、制御部９２は、上記ＰＩ制御に、偏差ｅの時間変化を用いた微分制御（Ｄ制御）を加えたＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）を実行することが好ましい。
【００６４】
ところで、第１−２欄（図２を参照）にて説明した通り、フィードバック系に熱量Ｑ１が外乱として入ると、カスケードコンデンサ８で熱量Ｑ２（＝Ｑ１＋Ｗ１）が、第一冷却部６Ｈの両凝縮器６２Ｈ，６３Ｈで熱量Ｑ３（＝Ｑ１＋Ｗ１＋Ｗ２）が発生する。熱量Ｑ２，Ｑ３は、熱量Ｑ１により定まる。従って、外乱による熱量Ｑ１（即ち偏差ｅ）に基づき第二圧縮機７１Ｌの目標回転速度Ｂが決まれば、庫内温度を目標値ＳＶに復帰させるために、第一圧縮機６１Ｈを如何なる目標回転速度Ａで動作させれば良いのかは、本冷凍装置１の設計開発段階における実験等で予め求めておくことができる。本件発明者の実験や検討の結果、目標回転速度Ａ，Ｂは互いに所定の対応関係にあることが判明した。より具体的には、目標回転速度Ａ，Ｂの間には正相関の関係（即ち、Ａ，Ｂの一方が大きくなれば他方も大きくなるという関係）が成立することが判明した。具体的な実施形態として、目標回転速度Ａは、目標回転速度Ｂに対し所定の係数ｋ（ｋは０．２５以上４．００以下）を乗算すれば（即ち、目標回転速度Ａが目標回転速度Ｂと比例関係にあれば）、第一冷却部６Ｈと第二冷却部７Ｌとを最も効率的に運転できることを、本件発明者は見出した。
【００６５】
上記を考慮して、ステップＳ０１０の次に、制御部９２は、ステップＳ０１０で決定した目標回転速度Ｂに所定の係数ｋを乗算して、目標回転速度Ｂと比例関係にある目標回転速度Ａを算出する（ステップＳ０１１）。
次に、制御部９２は、ステップＳ０１１で算出した目標回転速度Ａが第一モータ６１１Ｈの最高回転速度Ａｍａｘ超であるか否かを判断する（ステップＳ０１２）。同ステップでＹＥＳと判断すると、制御部９２は、目標回転速度Ａとして最高回転速度Ａｍａｘを設定する（ステップＳ０１３）。
【００６６】
ステップＳ０１３の次、または、ステップＳ０１２でＮＯと判断した場合、制御部９２は、ステップＳ０１３までで求めた目標回転速度Ａ，Ｂのいずれかがモータ６１１Ｈ，７１１Ｌの最低回転速度Ａｍｉｎ,Ｂｍｉｎを下回っているか否かを判断する（ステップＳ０１４Ａ，Ｓ０１４Ｂ）。ステップＳ０１４Ａ，Ｓ０１４Ｂのいずれか一方でＹＥＳと判断すると、モータ６１１Ｈ，７１１Ｌの一方を適切に運転させることが出来ず、その結果、庫内温度を目標値ＳＶに復帰させることが出来ないとして、制御部９２は、両モータ６１１Ｈ，７１１Ｌを一旦停止させるために第一制御信号ＣＳ１Ｈおよび第二制御信号ＣＳ２Ｌを生成する。かかる制御信号ＣＳ１Ｈ，ＣＳ２Ｌが電力供給部６１２Ｈ，７１２Ｌに供給されると、モータ６１１Ｈ，７１１Ｌは停止する（ステップＳ０１５）。
【００６７】
次に、制御部９２は、第一温度センサＳｅ１から庫内温度の検出値ＰＶを取得し（図７ＡのステップＳ０１６）、その後、ステップＳ０１６で取得した庫内温度の検出値ＰＶが目標値ＳＶを超えているか否かを判断する（ステップＳ０１７）。ステップＳ０１６，Ｓ０１７は、ステップＳ０１７でＹＥＳと判断されるまで繰り返される。制御部９２は、ステップＳ０１７でＹＥＳと判断すると、ステップＳ００２と同様の手法で、第一モータ６１１Ｈを目標回転速度Ａ０で動作させるべく始動させる（ステップＳ０１８）。その後、制御部９２は、ステップＳ００４を再実行する。
【００６８】
再度、図７ＢのステップＳ０１４Ａ，Ｓ０１４Ｂを参照する。両ステップでＮＯと判断すると、制御部９２は、両モータ６１１Ｈ，７１１Ｌを目標回転速度Ａ，Ｂで動作させるための第一制御信号ＣＳ１Ｈおよび第二制御信号ＣＳ２Ｌを生成する。かかる制御信号ＣＳ１Ｈ，ＣＳ２Ｌが電力供給部６１２Ｈ，７１２Ｌに供給されると、モータ６１１Ｈ，７１１Ｌはやがて、目標回転速度Ａ，Ｂで動作する（ステップＳ０１９）。また、同ステップにおいて、制御部９２は、目標回転速度Ａまたは目標回転速度Ｂに応じて、ファン６７Ｈ用のモータ６８Ｈの回転速度を変更することが好ましい。例えば、目標回転速度Ａが２５００ｍｉｎ−１未満であれば、モータ６８Ｈの回転速度を相対的に低速にし、目標回転速度Ａが３０００ｍｉｎ−１以上であれば、モータ６８Ｈの回転速度を相対的に高速にする。これによって、両凝縮器６２Ｈ，６３Ｈ内を通過する第一冷媒を効率的に冷却することが可能となる。その後、制御部９２は、ステップＳ０２０を実行する。
【００６９】
次に、制御部９２は、第一温度センサＳｅ１から庫内温度の検出値ＰＶを取得して検出値ＰＶを更新し（ステップＳ０２０）、その後、ステップＳ００８を再実行する。
【００７０】
また、ステップＳ００８でＮＯと判断された場合、庫内温度の検出値ＰＶと目標値ＳＶとの偏差ｅが未だ大きいことから、制御部９２は、第一モータ６１１Ｈおよび第二７１１Ｌを最高回転速度Ａｍａｘ，Ｂｍａｘで動作させるための第一制御信号ＣＳ１Ｈおよび第二制御信号ＣＳ２Ｌを生成する。かかる第一制御信号ＣＳ１Ｈおよび第二制御信号ＣＳ２Ｌが第一電力供給部６１２Ｈおよび第二電力供給部７１２Ｌに供給されると、第一モータ６１１Ｈおよび第二モータ７１１Ｌはやがて、最高回転速度Ａｍａｘ，Ｂｍａｘで動作する（ステップＳ０２１）。次に、制御部９２は、ステップＳ０２０を行った後、ステップＳ００８を再実行する。
【００７１】
≪２−６．庫内温度制御（第一例）の作用・効果≫
以上の通り、本庫内温度制御（第一例）によれば、庫内温度の検出値ＰＶが第一基準値Ｖｒｅｆ１を上回っている間（即ち、ステップＳ００８でＮＯと判断している間）、制御部９２は、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌを最高回転速度Ａｍａｘ，Ｂｍａｘで運転する（図７ＢのステップＳ０２１）。それ故、内扉２４が開く等して収納スペースＳ内の温度が上昇したとしても、庫内温度の目標値ＳＶよりも若干高い温度（第一基準値Ｖｒｅｆ１）に庫内温度を素早く到達させることが出来る（図８の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間を参照）。
【００７２】
また、庫内温度の検出値ＰＶが第一基準値Ｖｒｅｆ１に到達した後、制御部９２は、目標回転速度Ａ，Ｂを決定し（図７ＢのステップＳ０１０，Ｓ０１１）、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌは、原則的（基本的）には、目標回転速度Ａ，Ｂで運転させられる（ステップＳ０１９）。この時、目標回転速度Ｂは、庫内温度の検出値ＰＶと目標値ＳＶとの偏差ｅに基づくＰＩ制御により定められるが、目標回転速度Ａは、ＰＩ制御で定めた目標回転速度Ｂに対応する値に定められる。本実施形態では、目標回転速度Ａは、目標回転速度Ｂに所定の係数ｋを乗じることで算出される。
【００７３】
以上のような庫内温度制御によって偏差ｅが除去されて、庫内温度が目標値ＳＶに復帰する。かかる庫内温度制御において、庫内温度の検出値ＰＶが第一基準値Ｖｒｅｆ１に到達した後、図９に示すように、単一のフィードバック系により目標回転速度Ａ，Ｂが決定される。特に、目標回転速度Ａに関しては、カスケードコンデンサ８の温度とは無関係に、ＰＩ制御で算出された目標回転速度Ｂに基づき決定されている。これによって、第一圧縮機６１Ｈは、第１−２欄で説明したような熱伝達の遅れや干渉による影響を受けることなく運転されるため、庫内温度の検出値ＰＶは目標値ＳＶよりも下がり過ぎることが抑制される（図８の時刻ｔ２以降を参照）。これによって、圧縮機６１Ｈ，７１Ｌの効率的な運転が可能となるため、本冷凍装置１によれば、エネルギー浪費を抑制することが可能となる。
【００７４】
上記に加え、圧縮機６１Ｈ，７１Ｌの回転速度は、庫内温度の検出値ＰＶが第一基準値Ｖｒｅｆ１に未到達の間（図８の時刻ｔ１〜ｔ２を参照）、最高回転速度Ａｍａｘ，Ｂｍａｘに設定され、到達後（図８の時刻ｔ２以降を参照）、単一のフィードバック系により決定された目標回転速度Ａ，Ｂに変更されて、第１−２欄で説明したような熱伝達の遅れや干渉による影響を受けることなく、両圧縮機６Ｈ，７Ｌは運転される。これによって、収納スペースＳ内の温度上昇があっても目標値ＳＶに素早く復帰させることが可能な冷凍装置１を提供することが可能となる。
【００７５】
≪２−７．庫内温度制御（第一例）の作用・効果（その他）≫
また、本庫内温度制御によれば、電源投入直後には第一冷却部６Ｈのみが運転させられるため、第二冷却部７Ｌが高負荷状態で運転することを防止できる。
【００７６】
≪２−８．庫内温度制御（第一例）の付記≫
なお、上記庫内温度制御（第一例）の説明では、目標回転速度Ａは、目標回転速度Ｂに係数ｋを乗算することで求めていた。しかし、これに限らず、目標回転速度Ａ，Ｂの対応関係（正相関の関係）（即ち、目標回転速度Ｂ毎に適切な目標回転速度Ａ）を記述したテーブルが不揮発性メモリ９１に予め格納される場合、制御部９２は、ステップＳ０１１において、ステップＳ０１０で得られた目標回転速度Ｂに対応する目標回転速度Ａをテーブルから読み出して、目標回転速度Ａを決定しても構わない。
【００７７】
なお、第２−８欄の記載事項は、後述の庫内温度制御（第二例〜第五例）でも同様に当てはまる。
【００７８】
≪２−９．庫内温度制御（第二例）≫
次に、図１０Ａ，図１０Ｂを参照して庫内温度制御の第二例を説明する。ここで、図１０Ａ，図１０Ｂは、図７Ａ，図７Ｂと比較すると、ステップＳ００４〜Ｓ００６に代えてステップＳ１０１〜Ｓ１０５を含む点で相違する。それ以外に両フロー図の間に相違点は無い。それゆえ、図１０Ａ，図１０Ｂにおいて、図７Ａ，図７Ｂに示すステップに相当するものには同一のステップ番号を付け、それぞれの詳説を控える。
【００７９】
制御部９２は、図１０ＡのステップＳ００３の次に、前述のステップＳ００６と同じ要領で、第二モータ７１１Ｌ（即ち、第二圧縮機７１Ｌ）が目標回転速度Ｂ０で回転するように、第二モータ７１１Ｌを始動させる（ステップＳ１０１）。
【００８０】
なお、図１０ＡのステップＳ００３における第一圧縮機６１Ｈの始動から所定時間経過する時間（遅延時間）、すなわち、第一圧縮機６１Ｈが始動してからステップＳ１０１において第二圧縮機７１Ｌを始動させるまでの時間は、第二冷媒温度や第二圧縮機７１Ｌを停止してからの経過時間に応じて決定されても良い。
【００８１】
具体的には、第二冷媒温度として第三温度センサＳｅ３によって取得した検出値に応じて、例えば、その値が−２０℃以下であって、かつ第二圧縮機７１Ｌが停止されてから２時間以内であれば、遅延時間が短くされる。具体的には、遅延時間は、例えば、１分などに設定されればよい。
【００８２】
一方、第三温度センサＳｅ３によって得られる値が−２０℃を超え、かつ第二圧縮機７１Ｌが停止されてから２時間を超えて経過していれば、遅延時間は長くされる。具体的には、遅延時間は、例えば、８分などに設定されればよい。
【００８３】
つまり、第二冷媒温度が所定の値よりも低い温度であったり、第二圧縮機７１Ｌが停止されてから所定の時間よりも長時間経過していなかったりする場合は、ステップＳ１０１において第二圧縮機７１Ｌを始動させるまでの時間を短くするとよい。
【００８４】
このようにすることで、第二冷媒温度が所定の値よりも低い温度であって、第二圧縮機７１Ｌが停止されてから長時間経過していないにもかかわらず、第一圧縮機６１Ｈが始動してから第二圧縮機７１Ｌを始動させるまでの時間を過剰に長くすることがなくなり、より効率的に庫内温度制御を行うことができる。
【００８５】
次に、制御部９２は、第二冷媒温度の検出値を第三温度センサＳｅ３から取得し（ステップＳ１０２）、取得した第二冷媒温度の検出値が予め定められた第二目標温度以下になっているか否かを判断する（ステップＳ１０３）。同ステップにてＹＥＳと判断されると、制御部９２は、図１０ＢのステップＳ００７以降（前述）を実行する。
【００８６】
それに対し、ステップＳ１０３でＮＯと判断されると、制御部９２は、第二冷却部７Ｌ側の高負荷状態での運転を停止させるため、第二圧縮機７１Ｌの運転を一定時間停止させた後、再始動する（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。その後、制御部９２は、第二冷媒温度を再確認するためにステップＳ１０２を再実行する。
【００８７】
≪２−１０．庫内温度制御（第二例）の作用・効果≫
以上の庫内温度制御（第二例）でも、庫内温度制御（第一例）と同様に、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌの回転速度が制御されるため、第２−６欄で説明した作用・効果を奏する。さらに、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５により、電源投入直後に、第二冷却部７Ｌが高負荷状態で運転することを防止できる。本冷凍装置１の運転中における断熱扉３や内扉２４を開けたり、暖かい冷却対象物を投入したりすることによる熱量は、第二冷却部７Ｌから、第一冷却部６Ｈへと順に伝わる。それゆえ、庫内温度制御（第二例）のように第二冷媒の温度を検出することにより、第一冷媒の温度変動より早く上記の熱量変動状況を検知することができる。よって、庫内温度制御をより早く精度よく行うことが可能となる。
【００８８】
≪２−１１．庫内温度制御（第二例）の付記≫
なお、上記庫内温度制御（第二例）の説明では、ステップＳ１０４，Ｓ１０５において、制御部９２は、第二圧縮機７１Ｌを一定時間停止させた後、再始動するとして説明した。しかし、ステップＳ００２で設定された第一圧縮機６１Ｈの目標回転速度Ａ０が最高回転速度Ａｍａｘ以下であれば、制御部９２は、ステップＳ１０４，Ｓ１０５の代わりに、第一圧縮機６１Ｈの回転速度をステップＳ００２で設定した目標回転速度Ａ０よりも高速にしても構わない。これによって、電源投入直後に第二冷却部７Ｌが高負荷状態になることを抑制できる。
【００８９】
また、制御部９２は、図１０ＡのステップＳ１０１において第二圧縮機７１Ｌを始動させ、ステップＳ１０２において第二冷媒温度の検出値を第三温度センサＳｅ３から取得した後、第二圧縮機７１Ｌを始動させてから所定の時間が経過した後、第二冷媒温度に応じて第二圧縮機７１Ｌを停止してもよい。
【００９０】
例えば、第二圧縮機７１Ｌを始動させてから所定の時間として３０秒が経過し、かつ第二冷媒温度として第三温度センサＳｅ３によって取得した検出値に応じて、例えば、その値が−１０℃以上の場合、第二圧縮機７１Ｌを停止するとよい。
【００９１】
このようにすることで、第二冷媒温度が所定の温度よりも高い状態において第二圧縮機７１Ｌを動作させることがないので、電源投入直後に第二冷却部７Ｌが高負荷状態になることを抑制できる。
【００９２】
また、この場合、第二圧縮機７１Ｌを始動させてから所定の時間は、条件に応じて変更するようにしてもよい。
【００９３】
この場合の条件とは、第二冷媒温度が所定の値よりも高く、且つ第二冷媒温度が下降している場合においては、第二圧縮機７１Ｌを始動させてから所定の時間を、それ以外の場合よりも長くするとよい。
【００９４】
より具体的には、例えば、第二冷媒温度が−１０℃より高く、且つ第二冷媒温度が下降している場合は、第二圧縮機７１Ｌを始動させてから所定の時間を１２０秒にするとよい。
【００９５】
このように、第二圧縮機７１Ｌを始動させてから第二圧縮機７１Ｌを停止するまでの所定の時間を条件に応じて変更することによって、より効率的に庫内温度制御を行うことができる。
【００９６】
上述の工程によって第二冷媒が停止された後、所定の時間（第一所定時間）が経過し、且つ第二冷媒の温度が所定の値よりも低いことが確認された場合、または、前述の第一所定時間よりも長い所定の最大所定時間が経過した場合は、再び、第二圧縮機７１Ｌを始動させる。
【００９７】
具体的には、例えば、第二冷媒が停止された後、第一所定時間として４分が経過し、且つ第二冷媒の温度が−３４℃以下であることが確認された場合、または、最大所定時間として第二冷媒が停止された後、１５分が経過した場合は、再び、第二圧縮機７１Ｌを始動させるとよい。
【００９８】
また、制御部９２は、ステップＳ１０１において第二圧縮機７１Ｌを始動させた後、所定の時間経過後に、外気温に応じて所定の時間だけ一時的に第一圧縮機６１Ｈの回転数を高くしてもよい。例えば、第二温度センサＳｅ２によって検出した周囲温度が３２℃以上であった場合、第一圧縮機６１Ｈの回転速度を３６００ｒｐｍ（目標回転速度Ａ０の一例）から４０００ｒｐｍに上げるとよい。つまり、外気温が所定の値より高い場合、一時的に第一圧縮機６１Ｈの回転数を目標回転速度Ａ０よりも高くするとよい。
【００９９】
より具体的には、ステップＳ１０１において第二圧縮機７１Ｌを始動させた後、例えば２０秒経過後に第一圧縮機６１Ｈの回転数を高くする。そして、回転数を高くした状態で第一圧縮機６１Ｈを運転させた後、第二冷媒温度において高温ピーク値が検出され、かつ第二冷媒温度が所定の値以下になった場合、第一圧縮機６１Ｈの回転速度を目標回転速度Ａ０に戻す。例えば、第二冷媒温度が−３０℃以下となった場合には、第一圧縮機６１Ｈの回転速度を目標回転速度Ａ０に戻すとよい。
【０１００】
つまり、外気温が所定の値より高い場合、第二圧縮機７１Ｌを始動させた後、所定の時間経過後に一時的に第一圧縮機６１Ｈの回転数を高くし、回転数を高くした状態において第一圧縮機６１Ｈを運転させた後、第二冷媒温度に応じて第一圧縮機６１Ｈの回転速度を目標回転速度Ａ０に戻すとよい。
【０１０１】
このようにすることで、外気温が過剰に高い状態において第一圧縮機６１Ｈの回転速度を上げ第一冷却部６Ｈの性能を上げることができるので、電源投入直後に第二冷却部７Ｌが高負荷状態になることを抑制できる。
【０１０２】
≪２−１２．庫内温度制御（第三例）≫
次に、図１１Ａ，図１１Ｂを参照して庫内温度制御の第三例を説明する。
電源投入後、制御部９２はまず、庫内温度の目標値ＳＶを不揮発性メモリ９１等から取得すると共に、第一温度センサＳｅ１から庫内温度の検出値ＰＶを取得する（図１１ＡのステップＳ２０１）。次に、制御部９２は、取得した検出値ＰＶと目標値ＳＶとの偏差ｅを求めて、ＳＲＡＭ９３等に格納する（ステップＳ２０２）。
【０１０３】
次に、制御部９２は、現在の偏差ｅが予め定められた第二基準値Ｖｒｅｆ２以上か否かを判断する（ステップＳ２０３）。第二基準値Ｖｒｅｆ２は、第二偏差基準値の一例であって、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌを始動させるための基準温度であって、例えば５℃程度に選ばれる。同ステップでＮＯと判断されると、制御部９２は、ステップＳ２０１を再実行する。
【０１０４】
それに対し、ステップＳ２０３でＹＥＳと判断されると、制御部９２は、両モータ６１１Ｈ，７１１Ｌ（即ち、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌ）が目標回転速度Ａ０，Ｂ０で運転するよう、制御信号ＣＳ１Ｈ，ＣＳ２Ｌを生成し電力供給部６１２Ｈ，７１２Ｌに供給する。これによって、制御部９２は、両モータ６１１Ｈ，７１１Ｌを同時に始動させる（ステップＳ２０４）。この時、カスケードコンデンサ８等が極力早く適切な温度に到達するよう、目標回転速度Ａ０，Ｂ０は適宜適切に設定される。
【０１０５】
次に、制御部９２は、第二冷媒温度の検出値を第三温度センサＳｅ３から取得し（ステップＳ２０５）、取得した第二冷媒温度の検出値が予め定められた第二目標温度以下になっているか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
【０１０６】
ステップＳ２０６でＮＯと判断されると、制御部９２は、第二冷却部７Ｌが高負荷運転になっているとして、第二圧縮機７１Ｌを所定時間停止させた後、再始動する（ステップＳ２０７，Ｓ２０８）。その後、制御部９２は、第二冷媒温度を再確認するためにステップＳ２０５を再実行する。
【０１０７】
それに対し、ステップＳ２０６でＹＥＳと判断されると、制御部９２は、第一温度センサＳｅ１から庫内温度の検出値ＰＶを取得すると共に、不揮発性メモリ９１等に格納された目標値ＳＶを取得する（図１１ＢのステップＳ２０９）。次に、制御部９２は、ステップＳ２０９で取得した検出値ＰＶと目標値ＳＶとの偏差ｅを求めた後、この偏差ｅに所定温度を加算して、第一偏差基準値の一例としての第三基準値Ｖｒｅｆ３を求める（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０における所定温度は正の値であって、例えば＋４℃程度に選ばれる。
【０１０８】
次に、制御部９２は、現在の偏差ｅがステップＳ２１０で求めた第三基準値Ｖｒｅｆ３以下か否かを判断する（ステップＳ２１１）。
ステップＳ２１１でＮＯと判断された場合、制御部９２は、前述のステップＳ０２１と同じ要領で、第一モータ６１１Ｈおよび第二モータ７１１Ｌを最高回転速度Ａｍａｘ，Ｂｍａｘで動作させる（ステップＳ２１２）。
次に、制御部９２は、第一温度センサＳｅ１から庫内温度の検出値ＰＶを取得し、取得した検出値ＰＶと目標値ＳＶとから偏差ｅを求めて更新した後（ステップＳ２１３）、ステップＳ２１１を再実行する。
【０１０９】
それに対し、ステップＳ２１１でＹＥＳと判断されると、制御部９２は、前述のステップＳ０１０，Ｓ０１１と同じ要領で、第二圧縮機７１Ｌの目標回転速度Ｂを算出し、その後、目標回転速度Ｂと対応関係にある目標回転速度Ａを算出する（ステップＳ２１４，Ｓ２１５）。
【０１１０】
次に、制御部９２は、前述のステップＳ０１２，Ｓ０１３と同じ要領で、算出した目標回転速度Ａが最高回転速度Ａｍａｘ超であれば、目標回転速度Ａを最高回転速度Ａｍａｘとする（ステップＳ２１６，Ｓ２１７）。ステップＳ２１６でＮＯと判断した場合、または、ステップＳ２１７の次に、制御部９２は、ステップＳ０１４Ａ，Ｓ０１４Ｂと同じ要領で、求めた目標回転速度Ａが最低回転速度Ａｍｉｎ未満か否かを判断し、求めた目標回転速度Ｂが最低回転速度Ｂｉｎ未満か否かする（ステップＳ２１８Ａ，Ｓ２１８Ｂ）。ステップＳ２１８Ａ，Ｓ２１８Ｂのいずれか一方でＹＥＳと判断すると、ステップＳ０１５と同じ要領で、モータ６１１Ｈ，７１１Ｌを停止させる（ステップＳ２１９）。その後、制御部９２は、図１１ＡのステップＳ２０１を再実行する。
【０１１１】
それに対し、図１１ＢのステップＳ２１８Ａ，Ｓ２１８ＢでＮＯと判断すると、制御部９２は、前述のステップＳ０１９と同じ要領で、モータ６１１Ｈ，７１１Ｌを目標回転速度Ａ，Ｂで運転させる（ステップＳ２２０）。また、同ステップにおいて、制御部９２は、前述のステップＳ０１９と同じ要領で、目標回転速度Ａに応じて、ファン６７Ｈ用のモータ６８Ｈの回転速度を変更することが好ましい。その後、制御部９２は、ステップＳ２１３を実行する。
【０１１２】
≪２−１３．庫内温度制御（第三例）の具体例≫
次に、図１２を参照して、上記庫内温度制御（第三例）を所定条件下で実行した時の第一圧縮機６１Ｈ，第二圧縮機７１Ｌの回転速度の変化の一例について説明する。
【０１１３】
収納スペースＳが全く冷却されていない状態で電源投入がされた時、庫内温度の検出値ＰＶが２０℃であり、庫内温度の目標値ＳＶが−８０℃であったとする。この時の偏差ｅは１００℃である。
【０１１４】
また、第二基準値Ｖｒｅｆ２が５℃とすると、ステップＳ２０３では、現在の偏差ｅ（１００℃）の方が第二基準値Ｖｒｅｆ２以上と判断され、ステップＳ２０４において、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌが目標回転速度Ａ０，Ｂ０で運転すべく始動させられる。これにより、第一冷媒および第二冷媒が、第一流体回路６６Ｈ，第二流体回路７６Ｌ内を循環し始める。
【０１１５】
ステップＳ２０６で第二冷媒温度が第二目標温度よりも高いと判断されると、ステップＳ２０７，Ｓ２０８で、前述の通り、第二圧縮機７１Ｌは所定時間の間停止した後再始動させられる。他にも、第二圧縮機７１Ｌは、所定時間の間だけ低い回転速度で運転させられても構わない。
【０１１６】
ステップＳ２０６で第二冷媒温度が第二目標温度以下と判断されると、ステップＳ２１１でＹＥＳと判断されるまでは、図８の時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌは最高回転速度Ａｍａｘ，Ｂｍａｘで運転される。ステップＳ２１１でＹＥＳと判断されると、ステップＳ２１４以降に示すＰＩ制御により、第二圧縮機７１Ｌの目標回転速度Ｂが算出されると共に、目標回転速度Ｂに係数ｋを乗じることで目標回転速度Ａも算出される。
【０１１７】
算出した目標回転速度Ａが最高回転速度Ａｍａｘを上回っていると判断された場合、ステップＳ２１６，Ｓ２１７の処理により、目標回転速度Ａは、図１２の（４），（５）を結ぶ破線の線分で示すように、最高回転速度Ａｍａｘ（例えば４５００ｍｉｎ−１）に抑えられる。
【０１１８】
算出した目標回転速度Ａ，Ｂのいずれかが最低回転速度Ａｍｉｎ，Ｂｍｉｎ（例えば、１５００ｍｉｎ−１）を下回っている場合、かかる最低回転速度Ａｍｉｎ，Ｂｍｉｎ未満で両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌを運転しても冷凍装置１を適切に運転させることができないとして、ステップＳ２１８Ａ，Ｓ２１８ＢおよびＳ２１９の処理により、図１２の（１），（２）を結ぶ実線の線分で示すように、ＰＩ制御により如何なる回転速度Ｂが算出されても、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌの運転が停止させられる。
【０１１９】
算出した目標回転速度Ａ，Ｂが最低回転速度Ａｍｉｎ，Ｂｍｉｎ以上であれば、第一圧縮機６１Ｈは、図１２の（３），（４）を結ぶ破線の線分で示すように、目標回転速度Ａ（＝ｋ×Ｂ）で運転され、第二圧縮機７１Ｌは、図１２の（６），（５）を結ぶ実線の直線で示すように、目標回転速度Ｂで運転される。なお、図１２ではｋは１．２の場合が例示される。
【０１２０】
以上のステップＳ２１４〜Ｓ２１８Ｂ、Ｓ２２０およびＳ２１３が周期的に繰り返されることで、庫内温度の検出値ＰＶが目標値ＳＶと実質上等しくなる（図８の時刻ｔ２以降を参照）。
【０１２１】
≪２−１４．庫内温度制御（第三例）の作用・効果≫
以上の庫内温度制御（第三例）でも、庫内温度制御（第一例）と同様に、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌの回転速度が制御されるため、第２−６欄で説明した作用・効果を奏する。さらに、ステップＳ２０５〜Ｓ２０８により、電源投入直後に、第二冷却部７Ｌが高負荷状態で運転することを防止できる。
【０１２２】
≪２−１５．庫内温度制御（第三例）の付記≫
上記では、図１１ＡのステップＳ２０５，Ｓ２０６において、第三温度センサＳｅ３から第二冷媒温度の検出値が取得され、取得された第二冷媒温度が第二目標温度以下であるか否かが判断されていた。しかし、これに限らず、図１１ＡのステップＳ２０５，Ｓ２０６の括弧内に記載の通り、第四温度センサＳｅ４から第一冷媒温度の検出値が取得され、取得された第一冷媒温度が第一目標温度以下であるか否かが判断されても良い。これによっても、第二冷却部７Ｌが高負荷運転になっているか否かを判断できる。
【０１２３】
また、上記では、図１１ＢのステップＳ２１９において、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌを停止させられていた。しかし、これに限らず、第二圧縮機７１Ｌだけが停止させられて、第一圧縮機６１Ｈが最低回転速度Ａｍｉｎで運転させられても構わない。要するに、第一圧縮機６１Ｈはそれまでよりも低速で運転されればよい。
【０１２４】
また、上記では、図１１ＢのステップＳ２１５において、目標回転速度Ａは、目標回転速度Ｂに係数ｋを乗じることにより算出されていた。しかし、これに限らず、Ａ＝ｋ×Ｂ＋ｃにより、目標回転速度Ａが算出されても構わない。この場合、目標回転速度Ａ（＝ｋ×Ｂ＋ｃ）は、図１２の（７），（８）を結ぶ破線の線分で示すように、ＰＩ制御の演算で得られた目標回転速度Ｂ（（６），（５）を結ぶ実線の線分で示す）を上回ることもあれば下回ることもある。
【０１２５】
また、本冷凍装置１が正常であれば、制御部９２は、図１１ＡのステップＳ２０５〜Ｓ２０８のループを多くとも数回繰り返すと、第二冷媒温度は第二目標温度以下になって、ステップＳ２０６からステップＳ２０９に遷移する。この特性を利用して、制御部９２は、このループの実行回数が所定回数以上となれば、冷凍装置１に異常が生じているとして、その旨を示すメッセージ情報をディスプレイ３６ｂに表示しても良い。
【０１２６】
なお、本２−１５欄の記載事項は、後述の庫内温度制御（第四例，第五例）、さらには前述の庫内温度制御（第一例，第二例）でも同様に当てはまる。
【０１２７】
≪２−１６．庫内温度制御（第四例）≫
次に、図１３Ａ，図１３Ｂを参照して庫内温度制御の第四例を説明する。
図１３Ａ，図１３Ｂは、図１１Ａ，図１１Ｂと比較すると、ステップＳ２０４〜Ｓ２０８に代えてステップＳ３０１〜Ｓ３０４を含む点で相違する。それ以外に両フロー図の間に相違点は無い。それゆえ、図１３Ａ，図１３Ｂにおいて、図１１Ａ，図１１Ｂに示すステップに相当するものには同一のステップ番号を付け、それぞれの詳説を控える。
【０１２８】
制御部９２は、ステップＳ２０３でＹＥＳと判断すると、第一圧縮機６１Ｈを予め定められた目標回転速度Ａ０で運転させるべく、第一制御信号ＣＳ１Ｈを生成して第一電力供給部６１２Ｈに供給する。この時、カスケードコンデンサ８を極力早く目標温度にすべく、目標回転速度Ａ０は、例えば４０００ｍｉｎ−１に選ばれる。また、制御部９２は、予め定められた加速シーケンスに従って、第一モータ６１１Ｈの回転速度を目標回転速度Ａ０に上げるよう第一制御信号ＣＳ１Ｈを生成する（ステップＳ３０１）。
【０１２９】
なお、第一圧縮機６１Ｈの実際の回転速度は、インバータ回路である第一電力供給部６１２Ｈにより検知され制御部９２に出力され、制御部９２は、実際の回転速度を参照しつつ第一制御信号ＣＳ１Ｈを出力することが望ましい。しかし、必ずしも、実際の回転速度に基づき制御部９２が第一制御信号ＣＳ１Ｈを生成する必要はなく、第一圧縮機６１Ｈの回転異常信号等が無ければ、所定の加速シーケンス通りに、第一圧縮機６１Ｈの回転速度を目標回転速度Ａ０に調整しても構わない。
【０１３０】
制御部９２は、第一圧縮機６１Ｈの回転速度が目標回転速度Ａ１（Ａ１は、Ａ１≦Ａ０を満たす数）に到達すると（即ち、所定時間が経過すると）（ステップＳ３０２）、次に、第二圧縮機７１Ｌを予め定められた目標回転速度Ｂ０で運転させるべく、予め定められた加速シーケンスに従って第二制御信号ＣＳ２Ｌを生成して第二電力供給部７１２Ｌに供給する。ここで、目標回転速度Ｂ０は、カスケードコンデンサ８が極力早く適切な温度になるように、例えば２０００ｍｉｎ−１に設定される（ステップＳ３０３）。
【０１３１】
制御部９２は、第二圧縮機７１Ｌの回転速度が目標回転速度Ｂ０に到達すると（即ち、所定時間が経過すると）（ステップＳ３０４）、図１３ＢのステップＳ２０９以降（前述）を実行する。
【０１３２】
≪２−１７．庫内温度制御（第四例）の作用・効果≫
以上の庫内温度制御（第四例）でも、庫内温度制御（第一例）と同様に、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌの回転速度が制御されるため、第２−６欄で説明した作用・効果を奏する。さらに、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４により、電源投入直後に、第二冷却部７Ｌが高負荷状態で運転することを防止できる。
【０１３３】
≪２−１８．庫内温度制御（第五例）≫
次に、図１４Ａ，図１４Ｂを参照して庫内温度制御の第五例を説明する。
図１４Ａ，図１４Ｂは、図１１Ａ，図１１Ｂと比較すると、ステップＳ２０４〜Ｓ２０８に代えてステップＳ４０１〜Ｓ４０４を含む点で相違する。それ以外に両フロー図の間に相違点は無い。それゆえ、図１４Ａ，図１４Ｂにおいて、図１１Ａ，図１１Ｂに示すステップに相当するものには同一のステップ番号を付け、それぞれの詳説を控える。
【０１３４】
制御部９２は、ステップＳ２０３でＹＥＳと判断すると、前述のステップＳ３０１と同様の要領で、第一圧縮機６１Ｈが目標回転速度Ａ０で運転するように、第一圧縮機６１Ｈを始動させる（ステップＳ４０１）。
【０１３５】
次に、制御部９２は、第二冷媒温度の検出値を第三温度センサＳｅ３から取得し（ステップＳ４０２）、取得した第二冷媒温度の検出値が予め定められた第二目標温度以下になっているか否かを判断する（ステップＳ４０３）。なお、第２−１５欄での説明と同様に、図１４ＡのステップＳ４０２，Ｓ４０３の括弧内に記載の通り、第四温度センサＳｅ４から第一冷媒温度の検出値が取得され、取得された第一冷媒温度が第一目標温度以下であるか否かが判断されても良い。ステップＳ４０３でＮＯと判断されると、制御部９２はステップＳ４０２を再実行する。
【０１３６】
それに対し、ステップＳ４０３においてＹＥＳと判断されると、制御部９２は、第二後段凝縮器７３Ｌを通過する第二冷媒を適切に冷却可能になったとして、第二圧縮機７１Ｌを始動させるべく、目標回転速度Ｂ０に対応する周波数を示す第二制御信号ＣＳ２Ｌを生成して第二電力供給部７１２Ｌに供給する。これにより、第二モータ７１１Ｌ（即ち、第二圧縮機７１Ｌ）は始動する（ステップＳ４０４）。
【０１３７】
その後、制御部９２は、図１４ＢのステップＳ２０９以降（前述）を実行する。
【０１３８】
≪２−１９．庫内温度制御（第五例）の作用・効果≫
以上の庫内温度制御（第五例）によっても、第２−６欄で説明した作用・効果を奏する。さらに、ステップＳ４０１〜Ｓ４０４により、電源投入直後に、第二冷却部７Ｌが高負荷状態で運転することを防止できる。
【０１３９】
≪２−２０．最適な係数ｋの決定≫
上記庫内温度制御において、係数ｋは好ましくは０．２５以上４．００以下の範囲内であれば固定値であって構わないが、本件発明者が鋭意検討を重ねた結果、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌの合計消費電力（以下、単に合計消費電力という）を最小にするには、目標回転速度Ａ，Ｂの比（即ち、ｋ）は、庫内温度の目標値ＳＶおよび周囲温度により可変にすることが好ましいことが判明した。
【０１４０】
図１５において、曲線Ｃ１は、周囲温度が１５℃の条件下で−７０℃の庫内温度を得るために適切な回転速度Ａ，Ｂの対応関係を表す。曲線Ｃ１上で合計消費電力が最小となるのは点（１）（即ち、目標回転速度Ａ，Ｂが約１９００ｍｉｎ−１，２０００ｍｉｎ−１）である。
【０１４１】
図１５には、曲線Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４も示されている。曲線Ｃ２は、周囲温度が３０℃の場合に−７０℃の庫内温度を得るための回転速度Ａ，Ｂの対応関係を示す。曲線Ｃ３，Ｃ４は、周囲温度が１５℃，３０℃の条件下で−８０℃の庫内温度を得るための回転速度Ａ，Ｂの対応関係を示す。曲線Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４上で合計消費電力が最小となるのは点（２），（３），（４）である。
【０１４２】
上記点（１）〜（４）は、本冷凍装置１の設計開発段階において、周囲温度と庫内温度値を適宜変更しつつ、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌの回転速度を変更し、合計消費電力を測定することで得られる。この実測の結果、点（２）の目標回転速度Ａ，Ｂは２３００ｍｉｎ−１，２０００ｍｉｎ−１で、点（３）の目標回転速度Ａ，Ｂは２４００ｍｉｎ−１，２２５０ｍｉｎ−１で、点（４）の目標回転速度Ａ，Ｂは３０００ｍｉｎ−１，２２５０ｍｉｎ−１であった。
【０１４３】
係数ｋはＡ／Ｂであるため、周囲温度が１５℃の条件下で−７０℃の庫内温度を得るためには、係数ｋは１９００／２０００＝０．９５とすることが好ましいことが分かる。同様に、周囲温度が３０℃で−７０℃の庫内温度を得るためには、係数ｋは２３００／２０００＝１．１５とすることが好ましい。周囲温度が１５℃で−８０℃の庫内温度を得るためには、係数ｋは２４００／２２５０＝１．０６とすることが好ましい。周囲温度が３０℃で−８０℃の庫内温度を得るためには、係数ｋは３０００／２２５０＝１．３３とすることが好ましい。
【０１４４】
本件発明者は、以上の要領で、周囲温度と庫内温度の目標値のいくつかの組み合わせ毎に、最適な係数ｋを求めた。その結果を下表１に示す。なお、下表１において、周囲温度が２３℃の場合の係数ｋは、周囲温度が１５℃，３０℃の場合の係数ｋの補間値である。
【０１４５】
【表１】
2017141722.tif 000003
【０１４６】
制御部９２は、周囲温度と庫内温度（目標値）の組み合わせ毎に最適な係数ｋを記述したテーブル（上表１）を予め保持する。制御部９２は、図７Ｂ，図１０ＢのステップＳ０１１または図１１Ｂ，図１３Ｂ，図１４ＢのステップＳ２１５において、目標回転速度Ａを算出する前に、第二温度センサＳｅ２から周囲温度の検出値ＳＴと、不揮発性メモリ９１等に格納された庫内温度の目標値ＳＶとを取得し、取得した周囲温度の検出値ＳＴと庫内温度の目標値ＳＶの組み合わせに対応する係数ｋ（換言すると、回転速度Ａ，Ｂの対応関係）をテーブルから取得して決定する。なお、取得した周囲温度の検出値ＳＴと庫内温度の目標値ＳＶに対応する係数ｋがテーブルに記述されていない場合、制御部９２は、上述のような補間処理により係数ｋを求める。
【０１４７】
以上のようにして求めた係数ｋを用いて、制御部９２は、図７Ｂ，図１０ＢのステップＳ０１１または図１１Ｂ，図１３Ｂ，図１４ＢのステップＳ２１５において、目標回転速度Ａを算出する。これによって、上記庫内温度制御における合計消費電力を最小にすることが出来る。
【０１４８】
≪２−２１．本冷凍装置１における各種保安機能（第一例）≫
前述の通り、第一電力供給部６１２Ｈおよび第二電力供給部７１２Ｌはインバータ回路を含む。かかるインバータ回路には保護機能が内蔵されている場合がある。例えば、第一モータ６１Ｈおよび第二モータ７２Ｌの始動失敗時や、過負荷等の異常動作時、大電流が流れた時などに、第一電力供給部６１２Ｈおよび第二電力供給部７１２Ｌは、第一異常信号および第二異常信号を制御部９２に出力する。
【０１４９】
制御部９２は、両電力供給部６１２Ｈ，７１２Ｌに両制御信号ＣＳ１Ｈ，ＣＳ２Ｌを出力して、両圧縮機６１Ｈ，７１Ｌに運転を指示している間に、第一電力供給部６１２Ｈから第一異常信号が返ってくると、第二冷却部７Ｌが高負荷状態で運転しているとして、割り込み処理等を実行する。この割り込み処理等では、制御部９２は、高負荷の要因となっている第二圧縮機７１Ｌの運転速度をそれまでよりも低速にして、一定時間経過後、または異常信号が解除されたことを確認して、元の運転速度に復帰させるか、第二圧縮機７１Ｌの運転を一旦停止させて一定時間経過後、再始動させる。
【０１５０】
なお、制御部９２は、第二異常信号を受け取ると、第二圧縮機７１Ｌの運転速度をそれまでよりも低速にして、一定時間経過後、または異常信号が解除されたことを確認して、元の運転速度に復帰させるか、第二圧縮機７１Ｌの運転を一旦停止させて一定時間経過後、再始動させる。
【０１５１】
≪２−２２．本冷凍装置１における各種保安機能（第二例）≫
また、庫内温度制御の第一例から第五例において、制御部９２は、定期的に、第三温度センサＳｅ３および第四温度センサＳｅ４の少なくともいずれか一方からカスケードコンデンサ８の温度の検出値を取得して、取得した検出値が所定温度範囲から外れたと判断すると、取得した検出値が所定温度範囲内に復帰するように制御する。ここで、所定温度範囲は、圧縮機の保護のために、カスケードコンデンサ８が守りたい温度範囲である。具体例を挙げると、カスケードコンデンサ８の温度の検出値が所定温度範囲の下限値を下回ると、制御部９２は、第一圧縮機６１Ｈの回転速度および第二圧縮機７１Ｌの回転速度の少なくとも一方を変更したりゼロにしたりする。
【０１５２】
≪２−２３．本冷凍装置１における各種保安機能（第三例）≫
上記以外にも、庫内温度制御の第一例から第五例において、第一圧縮機６１Ｈおよび第二圧縮機７１Ｌが運転中、制御部９２は、定期的に、第三温度センサＳｅ３による第二冷媒温度の検出値を取得して、取得した検出値が所定温度範囲から外れたと判断すると、取得した検出値が所定温度範囲内に復帰するように制御する。具体例を挙げると、第二冷媒温度の検出値が所定温度範囲の下限値を下回ると、制御部９２は、第一圧縮機６１Ｈの回転速度および第二圧縮機７１Ｌの回転速度の少なくとも一方を変更したりゼロにしたりする。
【０１５３】
≪２−２４．本冷凍装置１における各種保安機能（第四例）≫
上記以外にも、庫内温度制御の第一例から第五例において、第一圧縮機６１Ｈおよび第二圧縮機７１Ｌが運転中、制御部９２は、定期的に、第五温度センサＳｅ５および第六温度センサＳｅ６から、第一圧縮機温度の検出値および第二圧縮機温度の検出値を取得する。制御部９２は、取得した検出値の少なくとも一方が所定温度以上であると判断すると、第一圧縮機６１Ｈおよび第二圧縮機７１Ｌの少なくとも一方が異常過熱しているとして、第一圧縮機６１Ｈおよび第二圧縮機７１Ｌの少なくとも一方または両方の回転速度を低速にしたりゼロにしたりする。取得した検出値の少なくとも一方が所定温度以上であると判断すると、制御部９２は他にも、ファン６７Ｈ用のモータ６８Ｈの回転速度をそれまでよりも高速に変更しても良い。
【０１５４】
２０１６年２月１７日付け出願の特願２０１６−０２８１２６の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明に係る冷凍装置は、収納スペースの温度を素早く復帰させることが可能であり、超低温フリーザ等に好適である。
【符号の説明】
【０１５６】
１  冷凍装置
Ｓ  収納スペース
６Ｈ  第一冷却部
６１Ｈ  第一圧縮機
６１１Ｈ  第一モータ
６１２Ｈ  第一電力供給部
６２Ｈ  第一前段凝縮器
６３Ｈ  第一後段凝縮器
６４Ｈ  第一膨張器
６５Ｈ  第一蒸発器
６６Ｈ  第一流体回路
６７Ｈ  ファン
６８Ｈ  モータ
７Ｌ  第二冷却部
７１Ｌ  第二圧縮機
７１１Ｌ  第二モータ
７１２Ｌ  第二電力供給部
７２Ｌ  第二前段凝縮器
７３Ｌ  第二後段凝縮器
７４Ｌ  第二膨張器
７５Ｌ  第二蒸発器
７６Ｌ  第二流体回路
８  カスケードコンデンサ
９２  制御部
Ｓｅ１  第一温度センサ（庫内温度センサ）
Ｓｅ２  第二温度センサ（周囲温度センサ）
Ｓｅ３  第三温度センサ（第二流体回路温度センサ）
Ｓｅ４  第四温度センサ（カスケード温度センサ）
【図１】
2017141722.tif 000004
【図２】
2017141722.tif 000005
【図３】
2017141722.tif 000006
【図４】
2017141722.tif 000007
【図５】
2017141722.tif 000008
【図６】
2017141722.tif 000009
【図７Ａ】
2017141722.tif 000010
【図７Ｂ】
2017141722.tif 000011
【図８】
2017141722.tif 000012
【図９】
2017141722.tif 000013
【図１０Ａ】
2017141722.tif 000014
【図１０Ｂ】
2017141722.tif 000015
【図１１Ａ】
2017141722.tif 000016
【図１１Ｂ】
2017141722.tif 000017
【図１２】
2017141722.tif 000018
【図１３Ａ】
2017141722.tif 000019
【図１３Ｂ】
2017141722.tif 000020
【図１４Ａ】
2017141722.tif 000021
【図１４Ｂ】
2017141722.tif 000022
【図１５】
2017141722.tif 000023
【国際調査報告】
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2017141722.tif 000025