(57)【要約】【課題】膨張弁が全開状態、全閉状態となりにくくすることによって、コスト上昇及び液冷媒の供給量不足を抑えるとともに、冷凍サイクル効率を高める。【解決手段】コンデンシングユニット３は、冷媒を圧縮する圧縮機３１と、圧縮機３１で圧縮された冷媒を凝縮させるガスクーラ３２と、ガスクーラ３２で凝縮された冷媒を膨張させる電子膨張弁３３と、外気温に基づいて設定される目標高圧値に対し、圧縮機３１で圧縮された冷媒の圧力が近づくよう電子膨張弁３３の開度を調整するとともに、電子膨張弁３３の開度が、予め設定された開度上限値又は開度下限値の一方を越えた場合に、目標高圧値を補正するコントローラ１００と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を凝縮させる熱交換器と、
前記熱交換器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、
外気温に基づいて設定される目標高圧値に対し、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒の圧力が近づくよう前記膨張弁の開度を調整するとともに、前記膨張弁の開度が、予め設定された開度上限値又は開度下限値を越えた場合に、前記目標高圧値を補正するコントローラと、
を備える冷凍装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記膨張弁の開度が前記開度上限値を超えた場合に、前記目標高圧値を増加させるよう補正する請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記膨張弁の開度が前記開度下限値を超えた場合に、前記目標高圧値を低下させるよう補正する請求項１又は２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記コントローラは、予め定めた所定の割合で前記目標高圧値を増減させるように複数回繰り返して補正する請求項１から３の何れか一項に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記圧縮機は、第一段圧縮部と第二段圧縮部とを備えるとともに、
前記膨張弁で凝縮された前記冷媒をガス冷媒と液冷媒とに気液分離するレシーバと、
前記レシーバで分離された前記ガス冷媒を、前記圧縮機の前記第二段圧縮部に送り込むインジェクション回路と、
を備える請求項１から４の何れか一項に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記冷媒は、二酸化炭素である、請求項１から５の何れか一項に記載の冷凍装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の冷凍装置と、
前記冷凍装置に接続され、前記冷凍装置から供給される前記冷媒と熱交換する負荷側熱交換器を有する負荷器と、
を備える冷凍システム。
【請求項８】
前記負荷器は、前記冷凍装置から供給される前記冷媒を膨張させる負荷側膨張弁をさらに備える請求項７に記載の冷凍システム。
【請求項９】
前記冷凍装置に対し、複数の前記負荷器が接続される、請求項７又は８に記載の冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、店舗等においては、食品や飲料等の商品を冷蔵状態又は冷凍状態で保存又は陳列する冷蔵庫、冷凍庫、及びショーケース等の冷蔵冷凍機器が複数用いられている。これら複数の冷蔵冷凍機器は、別途設けられたコンデンシングユニットから、低温低圧の液冷媒の供給を受ける。冷蔵冷凍機器は、液冷媒を内部の熱交換器に供給することによって商品を冷却する。
【０００３】
コンデンシングユニットは、いわゆる冷凍装置である。コンデンシングユニットは、圧縮機、冷却器（ガスクーラ）、膨張弁、及びレシーバ（気液分離器）を備える。コンデンシングユニットは、外部の冷蔵冷凍機器で温められた冷媒を圧縮機で圧縮する。圧縮された冷媒は、冷却器で冷却された後、膨張弁で膨張し、低圧低温の冷媒とされる。膨張弁を経て気液二相状態となった冷媒は、レシーバで気相（ガス冷媒）と液相（液冷媒）とに分離される。分離された液冷媒は、外部の冷蔵冷凍機器に供給される。一方、分離されたガス冷媒は、圧縮機に送り込まれて再度圧縮される。
【０００４】
コンデンシングユニットから液冷媒が供給される冷蔵冷凍機器では、設定温度に応じて、実際に商品を冷却する冷却温度を調整する制御が個別に行われる。このため、冷蔵冷凍機器は、それぞれの熱交換器に供給する冷媒量を調整する調整弁と、調整弁の開度を制御するコントローラと、を備える。冷蔵冷凍機器は、冷却温度が設定温度に到達することで、コントローラによって調整弁を閉じて熱交換器への冷媒の供給量を減少させている。
【０００５】
このようなコンデンシングユニットして、特許文献１には、冷媒を２段階に膨張させるように、熱源側（コンデンシングユニット側）の絞り機構（膨張弁）と、利用側（冷蔵冷凍機器側）の絞り機構（膨張弁）と、を備えた冷凍装置が記載されている。この冷凍装置は、外気温と冷媒温度とに基づいて圧縮機から吐出される高圧冷媒圧力の目標値（以下、これを目標高圧値と称する）を設定している。この冷凍装置では、高圧冷媒圧力が目標高圧値となるように、各絞り機構の絞り量（膨張弁の開度）が調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６３３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、目標高圧値は、外気温に応じて変動する。具体的には、目標高圧値は、外気温が低いと低くなり、逆に外気温が高いと高くなる。外気温が低い場合には、冷蔵冷凍機器側からの冷凍能力負荷が大きいと、高圧冷媒圧力が目標高圧を上回ることがある。その結果、コンデンシングユニット側の膨張弁は、その開度が大きくなり、膨張弁の下流側の圧力が高くなる。このようにして膨張弁が全開状態となった場合には、膨張弁の下流側に設けられた部材、例えばレシーバから圧縮機にガス冷媒を送り込むインジェクション回路や、冷蔵冷凍機器との間を接続する配管等に、耐圧設計が必要となり、コスト上昇に繋がる。
【０００８】
また、外気温が高い場合には、冷蔵冷凍機器側からの冷凍能力負荷が低いと、高圧冷媒圧力が目標高圧を下回ることがある。その結果、コンデンシングユニット側の膨張弁は、その開度が小さくなり、コンデンシングユニットから冷蔵冷凍機器側に供給される液冷媒が少なくなる。このようにして膨張弁が全閉状態となった場合には、冷蔵冷凍機器側で冷媒が不足する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、膨張弁が全開状態または全閉状態となりにくくすることが可能な冷凍装置、冷凍システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を凝縮させる熱交換器と、前記熱交換器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、外気温に基づいて設定される目標高圧値に対し、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒の圧力が近づくよう前記膨張弁の開度を調整するとともに、前記膨張弁の開度が、予め設定された開度上限値又は開度下限値を越えた場合に、前記目標高圧値を補正するコントローラと、を備える。
【００１１】
このような構成によれば、目標高圧値が補正されることで、膨張弁の開度が、補正された目標高圧値に応じた開度に変化する。具体的には、目標高圧値と圧縮機で圧縮された冷媒の圧力との差分が小さくなることで、膨張弁の開度の調整量が変化する。したがって、目標高圧値を補正することで、膨張弁の開度が開度上限値又は開度下限値を超えた場合に、膨張弁の開度が大きく変化することを抑えることができる。
【００１２】
また、本発明の第二態様に係る冷凍装置では、第一態様において、前記コントローラは、前記膨張弁の開度が前記開度上限値を超えた場合に、前記目標高圧値を増加させるよう補正してもよい。
【００１３】
このような構成とすることで、膨張弁の開度が大きい場合に、目標高圧値を増加させて圧縮機で圧縮された冷媒の圧力に近づけることができる。その結果、目標高圧値と圧縮機で圧縮された冷媒の圧力との差分が相対的に小さくなり、膨張弁の開度の調整量が小さくなる。これによって、膨張弁の開度は、開度上限値を超えた後に全開状態となりにくくなる。
【００１４】
また、本発明の第三態様に係る冷凍装置では、第一態様又は第二態様において、前記コントローラは、前記膨張弁の開度が前記開度下限値を超えた場合に、前記目標高圧値を低下させるよう補正してもよい。
【００１５】
このような構成とすることで、膨張弁の開度が小さい場合に、目標高圧値を低下させて圧縮機で圧縮された冷媒の圧力に近づけることができる。その結果、目標高圧値と圧縮機で圧縮された冷媒の圧力との差分が相対的に小さくなり、膨張弁の開度の調整量が小さくなる。これによって、膨張弁の開度は、開度下限値を下回った後に全閉状態となりにくくなる。
【００１６】
また、本発明の第四態様に係る冷凍装置では、第一態様から第三態様のいずれか一つにおいて、前記コントローラは、予め定めた所定の割合で前記目標高圧値を増減させるように複数回繰り返して補正してもよい。
【００１７】
このような構成として、目標高圧値を繰返し補正して増減させることで、目標高圧値と圧縮機で圧縮された冷媒の圧力との差分は徐々に小さくなる。その結果、膨張弁の開度が徐々に調整されることとなり、一度の調整量が小さくなる。これによって、膨張弁の開度が全開状態又は全閉状態となってしまうことを高い精度で防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明の第五態様に係る冷凍装置では、第一態様から第四態様のいずれか一つにおいて、前記圧縮機は、第一段圧縮部と第二段圧縮部とを備えるとともに、前記膨張弁で凝縮された前記冷媒をガス冷媒と液冷媒とに気液分離するレシーバと、前記レシーバで分離された前記ガス冷媒を、前記圧縮機の前記第二段圧縮部に送り込むインジェクション回路と、を備えるようにしてもよい。
【００１９】
このような構成において、膨張弁の開度が全開状態となりにくくすることによって、インジェクション回路を通して圧縮機に送り込まれる中圧のガス冷媒の圧力を抑えることができる。したがって、冷媒が流通する部材に要求される耐圧性能が抑えられ、コスト上昇を抑えることができる。
【００２０】
また、本発明の第六態様に係る冷凍装置では、第一態様から第五態様のいずれか一つにおいて、前記冷媒は、二酸化炭素であるようにしてもよい。
【００２１】
また、本発明の第七態様に係る冷凍システムは、第一態様から第六態様のいずれか一つの冷凍装置と、前記冷凍装置に接続され、前記冷凍装置から供給される前記冷媒と熱交換する負荷側熱交換器を有する負荷器と、を備える。
【００２２】
また、本発明の第八態様に係る冷凍システムでは、第七態様において、前記負荷器は、前記冷凍装置から供給される前記冷媒を膨張させる負荷側膨張弁をさらに備えるようにしてもよい。
【００２３】
このような構成とすることで、冷凍装置側の膨張弁が全開状態や全閉状態となりにくくすることによって、負荷側膨張弁でも膨張過程が確実に行われる。そのため、冷媒を冷凍装置側の膨張弁と負荷側膨張弁とで２段階に膨張させて、効率の良い冷凍サイクルを実現することができる。
【００２４】
また、本発明の第九態様に係る冷凍システムでは、第七態様又は第八態様において、前記冷凍装置に対し、複数の前記負荷器が接続されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、膨張弁が全開状態または全閉状態となりにくくすることによって、コスト上昇及び液冷媒の供給量不足を抑えるとともに、冷凍サイクル効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る冷凍装置、冷凍システムの構成を示す模式図である。
【図２】上記冷凍装置の回路構成を示す図である。
【図３】上記冷凍装置において、膨張弁の開度に応じて行う目標高圧値の補正制御のフローを示すフロー図である。
【図４】実際のコンデンシングユニットにおいて、目標高圧値の補正制御を実行した場合と、同補正制御を実行しない場合における、目標高圧値の変化、及び電子膨張弁の開度の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明による冷凍装置、冷凍システムを実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の冷凍システム１は、複数（本実施形態では三つ）の負荷器２と、コンデンシングユニット（冷凍装置）３と、を備える。本実施形態において、冷凍システム１は、冷媒としてＣＯ２（二酸化炭素）を用いる。
【００２９】
負荷器２は、商品を冷却又は冷蔵して保存する冷蔵庫や冷凍庫、及び、商品を冷却又は冷蔵して陳列するショーケース等の冷蔵冷凍機器である。負荷器２は、コンデンシングユニット３から液冷媒ＲＬの供給を受ける。負荷器２は、負荷側熱交換器２１と、制御弁（負荷側膨張弁）２２と、負荷器コントローラ２３と、温度センサ２４とを備える。
【００３０】
負荷側熱交換器２１は、コンデンシングユニット３から供給される液冷媒ＲＬと熱交換することで、商品を冷却する。負荷側熱交換器２１は、熱交換後の冷媒を、コンデンシングユニット３に戻す。
【００３１】
制御弁２２は、コンデンシングユニット３から供給される液冷媒ＲＬの流量を調整することで、商品の冷却温度を調整する。
【００３２】
負荷器コントローラ２３は、外部から設定される設定温度と、温度センサ２４によって検出される実際に商品が冷却されている冷却温度とに基づき、内部の冷却温度が設定温度に近づくよう、制御弁２２の開度を調整する。
【００３３】
図２に示すように、コンデンシングユニット３は、圧縮機３１と、ガスクーラ（熱交換器）３２と、電子膨張弁（膨張弁）３３と、レシーバ３４と、インジェクション回路３８と、オイルセパレータ３９と、低圧センサ４０と、高圧センサ４１と、外気温センサ４３と、コントローラ１００と、を主に備える。これら圧縮機３１、ガスクーラ３２、電子膨張弁３３、レシーバ３４、及びオイルセパレータ３９は、冷媒配管３００によって連結されている。
【００３４】
圧縮機３１は、負荷器２から吸入管３０２によってアキュムレータ３５を介して供給された冷媒を圧縮する。圧縮機３１は、高圧高温の冷媒を吐出する。本実施形態において、冷媒として、フロン等に比較して圧縮比が大きいＣＯ２を用いている。圧縮機３１は、１段目の第一段圧縮部３１ａと、２段目の第二段圧縮部３１ｂと、を有する２段圧縮機である。圧縮機３１は、圧縮機３１の第一段圧縮部３１ａにおける冷媒液及び油の温度を検出する温度センサ３７を有している。
【００３５】
ガスクーラ３２には、圧縮機３１から吐出された後に、オイルセパレータ３９を介して高圧高温の冷媒が供給される。ガスクーラ３２は、供給された高圧高温の冷媒と、送風機（図示無し）で送り込む空気とを熱交換し、冷媒を凝縮する。本実施形態において、ガスクーラ３２は、複数（本実施形態では二つ）が並列に設けられている。オイルセパレータ３９は、それぞれ、冷媒中に含まれる潤滑油を回収して、圧縮機３１に戻している。
【００３６】
電子膨張弁３３は、ガスクーラ３２で凝縮された冷媒を膨張させ、低圧低温の冷媒とする。電子膨張弁３３で膨張された冷媒は、気液二相状態となる。
【００３７】
レシーバ３４は、電子膨張弁３３で膨張された気液二相状態の冷媒を、気相の冷媒であるガス冷媒ＲＧと液相の冷媒である液冷媒ＲＬとに気液分離させる。本実施形態において、レシーバ３４は、複数（本実施形態では二つ）が並列に設けられている。レシーバ３４は、気液相状態の冷媒を収容するタンク３４１を有している。タンク３４１には、送液管３０１と、インジェクション回路３８とが接続されている。タンク３４１内で分離された液冷媒ＲＬは、送液管３０１を通して、外部の各負荷器２に供給される。
【００３８】
また、レシーバ３４のタンク３４１内で分離されたガス冷媒ＲＧは、インジェクション回路３８を介して圧縮機３１に吸い込まれる。本実施形態において、インジェクション回路３８は、圧縮機３１の２段目の第二段圧縮部３１ｂに接続されている。インジェクション回路３８は、タンク３４１内のガス冷媒ＲＧを２段目の第二段圧縮部３１ｂに供給している。
【００３９】
このインジェクション回路３８には、電磁弁３６が設けられている電磁弁３６は、コントローラ１００の制御により、温度センサ３７で検出する冷媒液及び油の温度に応じて開度が調整される。電磁弁３６が開閉されることで、レシーバ３４からのガス冷媒ＲＧの流量が調整される。
【００４０】
低圧センサ４０は、負荷器２を介して圧縮機３１に供給される低圧の冷媒の圧力の値（低圧値）を測定している。低圧センサ４０は、測定結果をコントローラに出力している。
【００４１】
高圧センサ４１は、圧縮機３１から吐出された高圧の冷媒の圧力の値（高圧値）を測定している。高圧センサ４１は、測定結果をコントローラに出力している。
【００４２】
外気温センサ４３は、コンデンシングユニット３の周囲の外気温を測定している。外気温センサ４３は、測定結果をコントローラに出力している。
【００４３】
コントローラ１００は、圧縮機３１の作動のＯＮ／ＯＦＦ及び回転数、電子膨張弁３３の開度を制御する。本実施形態のコントローラ１００は、外気温、低圧値、及び高圧値に基づいて、電子膨張弁３３の開度を制御する。
【００４４】
以下、コントローラ１００における制御内容について詳述する。コントローラ１００は、コンデンシングユニット３が起動されると、圧縮機３１を起動させる。コントローラ１００は、圧縮機３１を、予め定めた上限回転数と下限回転数との間で作動させる。
【００４５】
また、コントローラ１００は、外気温センサ４３で検出した外気温に基づいて、圧縮機３１から吐出される高圧の冷媒の圧力の目標値として、目標高圧値ＨＰを設定する。コントローラ１００は、設定された目標高圧値ＨＰと、高圧センサ４１で検出した高圧の冷媒の実際の圧力値である高圧冷媒圧力Ｐとに基づいて電子膨張弁３３の開度を調整する。コントローラ１００は、目標高圧値ＨＰに対して高圧冷媒圧力Ｐが近づくよう電子膨張弁３３の開度を調整制御する。コントローラ１００は、予め設定された開度上限値又は開度下限値を越えた場合に、目標高圧値ＨＰを補正する。コントローラ１００は、予め定めた所定の割合で目標高圧値ＨＰを増減させながら、複数回繰り返して目標高圧値ＨＰを補正する。
【００４６】
ここで、目標高圧値ＨＰは、コンデンシングユニット３の外気温によって決定される値である。目標高圧値ＨＰは、外気温が高くなることで大きくなり、外気温が低くなることで小さくなる。例えば、本実施形態のコンデンシングユニット３では、目標高圧値ＨＰは、外気温が０℃以下である場合には、４（Ｍｐａ・Ｇ）から６（Ｍｐａ・Ｇ）の範囲になる。また、目標高圧値ＨＰは、外気温が０℃以上３０℃以下である場合には、６（Ｍｐａ・Ｇ）から８（Ｍｐａ・Ｇ）の範囲になる。また、目標高圧値ＨＰは、外気温が３０℃以上である場合には、８（Ｍｐａ・Ｇ）から１２（Ｍｐａ・Ｇ）の範囲になる。
【００４７】
本実施形態のコントローラ１００は、目標高圧値ＨＰと、高圧冷媒圧力Ｐとの偏差に基づくＰＩ制御によって、電子膨張弁３３の開度を調整する。
【００４８】
なお、コントローラ１００は、高圧センサ４１の入力に対するノイズの影響を低減させるために３秒の１次遅れを介してＰＩ制御を行うのが好ましい。
【００４９】
また、電子膨張弁３３の開度範囲は、予め設定された範囲内とする。本実施形態においては、電子膨張弁３３の開度範囲は、例えば、
最大開度（全開状態）：４７０パルス
最小開度（全閉状態）：１０パルス
とする。
【００５０】
さらに、コントローラ１００は、圧縮機３１の作動を開始し、一定の時間が経過することで圧縮機３１の作動回転数が定格運転回転数に到達した後に、上記のような電子膨張弁３３の開度調整制御を行う。コントローラ１００は、予め定めた一定時間毎に、図３に示すような、電子膨張弁３３の開度に応じた目標高圧値ＨＰの補正制御を実行する。
【００５１】
この目標高圧値ＨＰの補正制御では、コントローラ１００は、目標高圧値ＨＰと、高圧センサ４１で検出した冷媒の高圧冷媒圧力Ｐとに基づいて、電子膨張弁３３の開度が全開又は全閉とならないように制御する。このため、コントローラ１００は、電子膨張弁３３の開度上限値と開度下限値とが予め設定されている。本実施形態においては、電子膨張弁３３の開度上限値は、最大開度の７０％〜９０％に設定される。電子膨張弁３３の開度下限値は、最大開度の５％〜２０％に設定される。具体的には、本実施形態の電子膨張弁３３の開度上限値は例えば４００パルス、開度下限値は例えば８０パルスに設定されている。
【００５２】
図３に示すように、補正制御を行う場合、第一に、コントローラ１００は、外気温センサ４３で検出される外気温に基づき、目標高圧値ＨＰを設定する（ステップＳ１０１）。
【００５３】
目標高圧値ＨＰの設定後、コントローラ１００は、電子膨張弁３３の開度が、開度上限値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。コントローラ１００は、電子膨張弁３３の開度が開度上限値以下であると判定した場合には、電子膨張弁３３の開度が開度下限値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。コントローラ１００は、電子膨張弁３３の開度が開度下限値以下でないと判定した場合、所定時間毎に、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、及びステップＳ１０６の処理を繰り返す。
【００５４】
コントローラ１００は、ステップＳ１０２において、電子膨張弁３３の開度が開度上限値以上であると判定した場合、予め設定した待機時間が経過するまで、電子膨張弁３３の開度を維持したままにする（ステップＳ１０３）。ここで、待機時間とは、電子膨張弁３３の開度を維持したうえで、高圧冷媒圧力Ｐの値が安定するまでに必要な時間である。具体的には、待機時間は、１分から１０分程度であればよく、好ましくは５分程度である。
【００５５】
待機時間が経過した後、コントローラ１００は、ステップＳ１０１で設定した目標高圧値ＨＰを増加させるように補正する（ステップＳ１０４）。具体的には、ステップＳ１０１で設定した目標高圧値ＨＰに、予め定めた割合である圧力加算値を加算する。なお、圧力加算値は、目標高圧値ＨＰに応じて決定される補正する際の増加割合である。本実施形態の圧力加算値は、例えば０．１（ＭＰａ・Ｇ）である。ステップＳ１０４では、目標高圧値ＨＰは、圧力加算値分だけ増加するよう補正される。
【００５６】
コントローラ１００は、このようにして目標高圧値ＨＰを補正した後、外気温センサ４３で検出される外気温が変化することで、補正前の目標高圧値ＨＰが変化しているか否かを判定する。具体的には、コントローラ１００は、外気温センサ４３から入力される測定値が変化しているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００５７】
ステップＳ１０５で外気温が変化していると判定した場合には、コントローラ１００は、一連の補正処理を終了する。コントローラ１００は、高圧冷媒圧力Ｐを目標高圧値ＨＰに近ける通常の電子膨張弁３３の開度制御を継続する。
【００５８】
また、ステップＳ１０５で外気温が変化していないと判定した場合には、コントローラ１００は、ステップＳ１０３に戻り、予め設定した待機時間が経過するまで、電子膨張弁３３の開度を維持したままにする。コントローラ１００は、ステップＳ１０３からステップＳ１０５を複数繰り返すことで、目標高圧値（ＨＰ）を複数回にわたって圧力加算値分ずつ徐々に増加させる。
【００５９】
ステップＳ１０３及びステップＳ１０４のような目標高圧値ＨＰを増加させる補正する処理は、予め設定した規定回数、例えば５回まで繰り返すことができる。規定回数に到達した場合は、外気温の変化状況に関わらず、コントローラ１００は、目標高圧値ＨＰを増加させる補正する処理を終了する。その後、コントローラ１００は、高圧冷媒圧力Ｐを目標高圧値ＨＰに近ける通常の電子膨張弁３３の開度制御を継続する。
【００６０】
また、コントローラ１００は、ステップＳ１０６において、電子膨張弁３３の開度が開度下限値以下であると判定した場合、予め設定した待機時間が経過するまで、電子膨張弁３３の開度を維持したままにする（ステップＳ１０７）。
【００６１】
待機時間が経過した後、コントローラ１００は、ステップＳ１０１で設定した目標高圧値ＨＰを低下させるように補正する（ステップＳ１０８）。これには、ステップＳ１０１で設定した目標高圧値ＨＰに、予め定めた割合である圧力減算値を減算する。なお、圧力減算値は、目標高圧値ＨＰに応じて決定される補正する際の低下割合である。本実施形態の圧力減算値は、例えば０．１（ＭＰａ・Ｇ）である。これにより、目標高圧値ＨＰは、圧力減算値分だけ低下するよう補正される。
【００６２】
コントローラ１００は、このようにして目標高圧値ＨＰを補正した後、外気温センサ４３で検出される外気温が変化することで、補正前の目標高圧値ＨＰが変化しているか否かを判定する。具体的には、コントローラ１００は、外気温センサ４３から入力される測定値が変化しているか否かを判定する（ステップＳ１０９）。
【００６３】
ステップＳ１０９で外気温が変化していると判定した場合には、コントローラ１００は、一連の補正処理を終了する。コントローラ１００は、高圧冷媒圧力Ｐを目標高圧値ＨＰに近ける通常の電子膨張弁３３の開度制御を継続する。
【００６４】
また、ステップＳ１０９で外気温が変化していないと判定した場合には、コントローラ１００は、ステップＳ１０７に戻り、予め設定した待機時間が経過するまで、電子膨張弁３３の開度を維持したままにする。コントローラ１００は、ステップＳ１０７からステップＳ１０９を複数繰り返すことで、目標高圧値（ＨＰ）を複数回にわたって圧力減算値分ずつ徐々に低下させる。
【００６５】
ステップＳ１０７及びステップＳ１０８のような目標高圧値ＨＰを低下させる補正する処理は、予め設定した規定回数、例えば５回まで繰り返すことができる。規定回数に到達した場合は、外気温の変化状況に関わらず、コントローラ１００は、目標高圧値ＨＰを低下させる補正する処理を終了する。その後、コントローラ１００は、高圧冷媒圧力Ｐを目標高圧値ＨＰに近ける通常の電子膨張弁３３の開度制御を継続する。
【００６６】
コントローラ１００で上記ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理を、圧縮機３１の作動中、予め定めた所定時間毎に繰り返して実行することで、次のような作用が得られる。例えば、外気温が低い場合、目標高圧値ＨＰは低くなる。一方、負荷器２側の冷凍能力負荷が大きいと、圧縮機３１から吐出される冷媒の圧力である高圧冷媒圧力Ｐは、高くなる。そのため、外気温が低い場合、高圧冷媒圧力Ｐが目標高圧値ＨＰを越えることがある。このような状態で、コントローラ１００によって電子膨張弁３３の開度が調整されることで、電子膨張弁３３の開度が開度上限値を超えて全開状態となることがある。しかしながら、上記したように目標高圧値ＨＰを増加させる補正処理をコントローラ１００によって実行することで、電子膨張弁３３の開度が開度上限値を超えて全開状態に近くなったときに、目標高圧値ＨＰが増加される。そのため、目標高圧値ＨＰは高圧冷媒圧力Ｐに近づくように補正される。このような補正によって、目標高圧値ＨＰと高圧冷媒圧力Ｐとの差分が小さくなれば、コントローラ１００によって大きくされる電子膨張弁３３の開度の割合が小さくなり、全開状態となりにくくなる。
【００６７】
また、例えば、外気温が高い場合、目標高圧値ＨＰが高くなる。一方、負荷器２側の冷凍能力負荷が小さいと、高圧冷媒圧力Ｐは低くなる。そのため、外気温が高い場合、高圧冷媒圧力Ｐが目標高圧値ＨＰを下回ることがある。このような状態で、コントローラ１００によって電子膨張弁３３の開度が調整されることで、電子膨張弁３３の開度が開度下限値以下となって全閉状態となることがある。しかしながら、上記したように目標高圧値ＨＰを低下させる補正処理をコントローラ１００によって実行することで、電子膨張弁３３の開度が開度下限値を下回って全閉状態に近くなったときに、目標高圧値ＨＰが低下される。そのため、目標高圧値ＨＰは高圧冷媒圧力Ｐに近づくように補正される。このような補正によって、電子膨張弁３３の開度は大きくなる。これにより、目標高圧値ＨＰと高圧冷媒圧力Ｐとの差分が小さくなれば、コントローラ１００によって小さくされる電子膨張弁３３の開度の割合が小さくなり、全閉状態となりにくくなる。
【００６８】
具体的な例を、図４を参照して説明する。図４は、実際のコンデンシングユニット３において、上記したようなコントローラ１００による目標高圧値ＨＰの補正制御を実行した場合と、同補正制御を実行しない場合における、目標高圧値ＨＰの変化、及び電子膨張弁の開度の変化の一例を示す図である。なお、この図４は、外気温が低く、かつ負荷器２側からの冷凍負荷能力が大きいことで、高圧冷媒圧力Ｐが目標高圧値ＨＰを越えている状態における変化を示している。二点鎖線Ｌ２は、補正を行わない場合の目標高圧値ＨＰを示している。実線Ｌ１２は、本実施形態の補正を行った場合の目標高圧値ＨＰを示している。二点鎖線Ｌ３は、目標高圧値ＨＰの補正を行わない場合の電子膨張弁３３の開度を示している。実線Ｌ１３は、目標高圧値ＨＰの補正を行った場合の電子膨張弁３３の開度を示している。
【００６９】
この図４に示すように、電子膨張弁３３の開度に応じた目標高圧値ＨＰの補正制御を行わない場合、図４中の二点鎖線Ｌ２に示すように、補正を行わない目標高圧値ＨＰは、当初に外気温に応じて設定したまま一定となっている。また、図４中の二点鎖線Ｌ３に示すように、電子膨張弁３３は、負荷器２側からの冷凍負荷能力が大きい状態において、目標高圧値ＨＰに冷媒の圧力が近づくように開度を大きくする制御を行った結果、開度が全開状態となっている。
【００７０】
これに対し、電子膨張弁３３の開度に応じた目標高圧値ＨＰの補正制御を行った場合、図４中の実線Ｌ１２に示すように、目標高圧値ＨＰは、当初に外気温に応じて設定された後、電子膨張弁３３の開度が開度上限値に到達した結果、段階的に増加している。また、図４中の実線Ｌ１３に示すように、電子膨張弁３３は、負荷器２側からの冷凍負荷能力が大きい状態において、目標高圧値ＨＰが段階的に増加する結果、その開度が全開状態に到達する前に一定の状態となる。
【００７１】
上述したようなコンデンシングユニット３及び冷凍システム１によれば、電子膨張弁３３の開度が、予め設定された開度上限値又は開度下限値を越えた場合に、高圧冷媒圧力Ｐに近づくように目標高圧値ＨＰが補正される。目標高圧値ＨＰが補正されることで、電子膨張弁３３の開度が、補正された目標高圧値ＨＰに応じた開度に変化する。具体的には、目標高圧値ＨＰと高圧冷媒圧力Ｐとの差分が小さくなることで、電子膨張弁３３の開度の調整量が小さくなる。したがって、目標高圧値ＨＰを補正することで、電子膨張弁３３の開度が開度上限値又は開度下限値を超えた場合に、開度が大きく変化することを抑えて電子膨張弁３３が全開状態又は全閉状態となりにくくなる。
【００７２】
これにより、圧縮機３１から吐出される高圧の冷媒が流れる部分に、過度に高い圧力の冷媒が流れなりにくくすることができる。したがって、各部に要求される耐圧性能が抑えられ、コスト上昇を抑えることができる。
【００７３】
また、電子膨張弁３３が全開状態となりにくくすることによって、電子膨張弁３３の開度が全開状態となって冷媒を十分に膨張できず、負荷器２側の膨張弁である制御弁２２のみで冷媒を膨張する１段絞りの構成となってしまうことを防ぐことができる。その結果、冷媒の吐出温度が上昇して、冷凍サイクル効率が低下してしまうことを抑えることができる。同様に、電子膨張弁３３が全閉状態となりにくくすることによって、制御弁２２における絞り領域が大きくなり、冷媒の吐出温度が上昇し、冷凍サイクル効率が低下してしまうことを抑えることができる。これらにより、液冷媒ＲＬの供給量不足を抑えるとともに、冷凍サイクル効率を高めることが可能となる。
【００７４】
より具体的には、コントローラ１００は、電子膨張弁３３の開度が開度上限値を超えた場合に、目標高圧値ＨＰを増加させるように補正している。そのため、電子膨張弁３３の開度が大きい場合に、目標高圧値ＨＰを増加させて高圧冷媒圧力Ｐに近づけることができる。その結果、目標高圧値ＨＰと高圧冷媒圧力Ｐとの差分が相対的に小さくなり、電子膨張弁３３の開度の調整量が小さくなる。これによって、電子膨張弁３３の開度は、開度上限値を超えた後に全開状態となりにくくなる。
【００７５】
また、コントローラ１００は、電子膨張弁３３の開度が開度下限値を超えた場合に、目標高圧値ＨＰを低下させるように補正している。そのため、電子膨張弁３３の開度が小さい場合に、目標高圧値ＨＰを低下させて高圧冷媒圧力Ｐに近づけることができる。その結果、目標高圧値ＨＰと高圧冷媒圧力Ｐとの差分が相対的に小さくなり、電子膨張弁３３の開度の調整量が小さくなる。これによって、電子膨張弁３３の開度は、開度下限値を下回った後に全閉状態となりにくくなる。
【００７６】
また、目標高圧値ＨＰを繰返し補正して増減させることで、目標高圧値ＨＰと高圧冷媒圧力Ｐとの差分は徐々に小さくなる。その結果、電子膨張弁３３の開度が徐々に調整されることとなり、一度の調整量が小さくなる。これによって、電子膨張弁３３の開度が全開状態又は全閉状態となってしまうことを高い精度で防ぐことができる。
【００７７】
また、電子膨張弁３３の開度が全開状態となりにくくすることで、インジェクション回路３８を通して圧縮機３１に送り込まれる中圧のガス冷媒ＲＧの圧力が抑えられる。したがって、インジェクション回路３８等の冷媒が流通する部材に要求される耐圧性能が抑えられ、コスト上昇を抑えることができる。
【００７８】
また、コンデンシングユニット３側の電子膨張弁３３が全開状態や全閉状態となりにくくすることによって、電子膨張弁３３及び制御弁２２の両方で膨張過程が確実に行われる。そのため、冷媒をコンデンシングユニット３側の電子膨張弁３３と制御弁２２とで２段階に膨張させて、効率の良い冷凍サイクルを実現することができる。
【００７９】
（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００８０】
例えば、上記実施形態では、冷凍システム１を、電子膨張弁３３と負荷側膨張弁２２とを備える二段膨張過程を備えるものとしたが、一段のみの膨張過程を備える構成においても、本発明を適用することができる。
【００８１】
また、圧縮機３１は、第一段圧縮部３１ａと第二段圧縮部３１ｂとを備えて冷媒を二段圧縮する構成としたが、一段のみの圧縮を行う場合であってもよい。
【００８２】
一般的に、一段膨張、一段圧縮の構成においては、外気温が低く高圧冷媒圧力Ｐが低くなった場合や、配管長が長い構成の場合、電子膨張弁３３が全開状態となると、電子膨張弁３３による制御が機能せず、圧縮機３１に液冷媒ＲＬが戻りやすくなる。また、一段膨張、一段圧縮の構成においては、外気温が高く、高圧冷媒圧力と負荷側との差圧が高い場合に、電子膨張弁３３が全閉状態となると、冷媒の循環量が低下し、能力不足となる。
【００８３】
これに対し、一段膨張、一段圧縮の構成において、上記実施形態で示したような、電子膨張弁３３の開度に応じた目標高圧値ＨＰの補正制御を適用することで、圧縮機３１への液冷媒ＲＬの流入や、冷媒の循環量の低下が生じてしまうことを抑えることが可能となる。
【００８４】
また、コントローラ１００による制御は、上記に例示したものに限らず、その処理順序を変更したり、一部の処理を省略することができる。
【００８５】
また、上記実施形態では、冷凍システム１を、複数の負荷器２と、コンデンシングユニット３とを備えるようにしたが、負荷器２の台数については何ら限定するものではない。もちろん、複数の負荷器２は、同種のものである必要は無く、複数種の負荷器２を混在して備えていてもよい。
【００８６】
さらに、冷凍システム１を、負荷器２とコンデンシングユニット３とを一体に有したユニットとすることもできる。このようなユニットとしては、例えば飲料等の自動販売機がある。また、冷凍システム１を、空気調和システムに適用してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１  冷凍システム
２  負荷器
３  コンデンシングユニット（冷凍装置）
２１  負荷側熱交換器
２２  負荷側膨張弁
２３  負荷器コントローラ
２４  温度センサ
３１  圧縮機
３１ａ  第一段圧縮部
３１ｂ  第二段圧縮部
３２  ガスクーラ（熱交換器）
３３  電子膨張弁（膨張弁）
３４  レシーバ
３５  アキュムレータ
３６  電磁弁
３７  温度センサ
３８  インジェクション回路
３９  オイルセパレータ
４０  低圧センサ
４１  高圧センサ
４３  外気温センサ
１００  コントローラ
３００  冷媒配管
３０１  送液管
３０２  吸入管
３４１  タンク
ＨＰ  目標高圧値
Ｐ  高圧冷媒圧力
ＲＧ  ガス冷媒
ＲＬ  液冷媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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