(57)【要約】【課題】  複数の蒸発器によって目標冷却温度の異なる対象を冷却する冷凍空調装置の運転効率を向上する。【解決手段】  目標温度設定手段によって蒸発器による冷却対象の目標冷却温度を個別に設定し、蒸発器運転決定手段によって冷却対象の温度と目標冷却温度に応じて蒸発器それぞれの運転停止を決定し、圧縮機容量制御手段によって運転されている蒸発器の目標冷却温度に基づいて圧縮機の運転容量を決定し（ステップ１２）、圧縮機の容量制御運転を行なう（ステップ１３）。特に圧縮機容量制御手段は、運転している蒸発器の目標冷却温度のうちの高い方の目標冷却温度に基づいて容量制御の目標値をシフトする。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧装置と蒸発器を接続した組合わせを複数個並列に圧縮機に接続して成る冷凍サイクルと、前記蒸発器毎に冷却対象の目標冷却温度を個別に設定する目標温度設定手段と、前記冷却対象の温度と前記目標冷却温度に応じて前記蒸発器毎に運転停止を決定する蒸発器運転決定手段と、前記蒸発器各々の出口側または前記圧縮機の吸入側または前記圧縮機の吐出側の冷媒状態が予め設定された目標値になるように前記減圧装置各々の流動抵抗を制御する流動抵抗制御手段と、運転中の前記冷凍サイクルの高圧値及び運転中の前記冷凍サイクルの低圧値及び運転されている蒸発器の個別の目標冷却温度及び運転されている蒸発器各々の冷却対象の温度のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記目標値を変更する目標値変更手段と、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項２】
前記冷凍サイクルの冷媒状態について、複数の高圧値のそれぞれまたは複数の低圧値のそれぞれに対応して前記蒸発器の下流側の冷媒状態の目標値を記憶する目標値記憶手段を備え、前記目標値変更手段は、前記目標値記憶手段に記憶した情報に基づいてそのときに運転されている冷凍サイクルの低圧値または高圧値に対応する目標値を設定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項３】
複数の目標冷却温度のそれぞれまたは複数の冷却対象温度のそれぞれに対応して前記蒸発器の下流側の冷媒状態の目標値を記憶する目標値記憶手段を備え、前記目標値変更手段は、前記目標値記憶手段に記憶した情報に基づいてそのときに運転されている前記蒸発器毎の前記目標冷却温度または前記冷却対象温度の少なくともどちらか一方に対応する目標値を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
複数の蒸発器の個別の目標冷却温度を少なくとも２つ以上の温度域に分類する目標冷却温度分類手段を備え、上記目標値変更手段は、複数の運転している前記蒸発器のうちで高い方の温度域に分類された蒸発器の冷却対象温度が前記目標冷却温度に近づいたときに、その蒸発器に対する前記目標値を変更してその蒸発器での冷却能力を下げることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の冷凍空調装置。
【請求項５】
前記目標値は、前記蒸発器の出口過熱度、または前記圧縮機の吸入過熱度、または前記圧縮機の吐出過熱度のうちの少なくとも１つに対するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の冷凍空調装置。
【請求項６】
前記圧縮機の保持油量の低下を検知する油量検知手段と、を備え、前記油量検知手段で前記圧縮機の保持油量が減少しているのを検知したときに、前記流動制御手段は、少なくとも一つの蒸発器出口での冷媒が気液ニ相状態になるようにその蒸発器の上流側に設けられた減圧装置の流動抵抗を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の冷凍空調装置。
【請求項７】
減圧装置と蒸発器を接続した組合わせを複数個並列に圧縮機に接続して成る冷凍サイクルを運転する際、複数の前記蒸発器毎に個別に目標冷却温度を設定する目標温度設定ステップと、前記蒸発器それぞれの出口側の冷媒状態または前記圧縮機の吸入側の冷媒状態または前記圧縮機の吐出側の冷媒状態が予め設定された目標値になるように前記減圧装置それぞれの流動抵抗を制御する流動抵抗制御ステップと、前記冷凍サイクルの高圧値または低圧値の変化に応じて前記目標値を個別に変更する目標値変更ステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置の制御方法。
【請求項８】
減圧装置と蒸発器を接続した組合わせを複数個並列に圧縮機に接続して成る冷凍サイクルを運転する際、複数の前記蒸発器毎に個別に目標冷却温度を設定する目標温度設定ステップと、複数の前記蒸発器のうちで目標冷却温度が高い温度域の蒸発器であることを判断する温度域判断ステップと、前記高い温度域と判断された蒸発器のうちで冷却対象の温度とその目標冷却温度との差が前記所定値以下の蒸発器に対し、その上流側に接続する減圧装置の流動抵抗を制御して冷却能力が小さくなるように制御する流動抵抗制御ステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置の制御方法。
【請求項９】
減圧装置と蒸発器を接続した組合わせを複数個並列に圧縮機に接続して成る冷凍サイクルにおける前記圧縮機の保持油量の低下を検知する油量検知ステップと、前記油量検知ステップで前記圧縮機の保持油量が減少していると検知したときに、運転している複数の前記蒸発器のうちで冷却負荷の大きな蒸発器を選択する蒸発器選択ステップと、前記蒸発器選択ステップで選択した蒸発器の出口での冷媒が気液ニ相状態になるようにその蒸発器の上流側に接続する前記減圧装置の流動抵抗を制御する流動抵抗制御ステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は冷凍空調装置に関するものであり、特に冷却温度が異なる複数の冷却対象を持つ冷凍空調装置及び冷凍空調装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数台の蒸発器を備えた冷凍空調装置では、熱源側にインバータ駆動の圧縮機を有するコンデンシングユニット、負荷側に複数のショーケースに設置された蒸発器を有する。この圧縮機は、吸入圧力が設定された目標値となるように回転数が制御される。また、ショーケースのそれぞれでは吹出空気温度の目標値を定めると共に、ショーケースの吹出空気温度を測定し、吹出空気温度＞目標値であれば蒸発器の上流側に設けた電磁弁を開としてショーケースを運転状態にし、吹出空気温度＜目標値であれば電磁弁を閉としてショーケースを停止状態にする。そしてある一定時間内の電磁弁の運転率、すなわち開となっている時間の比率を計測し、この運転率が全てのショーケースにおいて４０〜９０％になるように圧縮機の吸入圧力目標値を上下させ、次の一定時間は吸入圧力がこの目標値になるように圧縮機の回転数を制御している（例えば、特許文献１参照。）。このような運転を実施することでショーケースの冷却負荷に見合った圧縮機の容量制御を実施していた。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２１７９７４号公報  （第６、７頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の冷凍空調装置には以下に示すような問題があった。一般に複数のショーケースでは冷却対象に応じて冷却温度が設定され、例えば青果を冷却する場合には５〜１０℃、弁当など日配品を冷却する場合には５℃、肉魚などの生鮮品を冷却する場合には０℃程度の温度にショーケース内が冷却される。そして昨今では冷凍機の大容量化に伴い、１台の冷凍機に多数のショーケースが接続され、冷蔵域の温度帯として、青果、日配品、生鮮品を冷却するショーケースが同時に接続される場合もある。この場合、青果＞日配品＞生鮮品の順で吹出温度の目標値が高く設定され、また冷却負荷も青果、日配品の方が軽いので、従来の冷凍空調装置のように運転制御がなされた場合、ショーケースの運転時間としては青果、日配品が短く、生鮮品は長くなる。従ってショーケースの運転パターンとして、青果、日配品、生鮮品のショーケースが同時に運転される場合（パターン１）と生鮮品のみ運転される場合（パターン２）とに大別される。従来例の運転制御の場合、パターン１、パターン２いずれにおいても同一の圧縮機の吸入圧力で運転され、各ショーケースの蒸発温度も同一温度で運転される。このとき、設定温度の低い生鮮品のショーケースでも十分な冷却能力が発揮されるような蒸発温度で運転されるので、設定温度の高い青果、日配品のショーケースでは過剰に低い蒸発温度で冷却されることになる。冷凍サイクルにて冷却対象を冷却する場合では、より低温熱源で冷却するほど効率は悪化するので、従来例の場合、設定温度の高い青果、日配品のショーケースの冷却においては効率が悪化し、引いては装置全体の運転効率が低下するという問題があった。また青果、日配品のショーケースでは過剰に低い蒸発温度で冷却されるので、吹出の空気温度が設定温度よりも大きく低下する運転となり、一部の青果においては低温障害による鮮度悪化を生じるという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、複数の蒸発器によって冷却温度の異なる対象を冷却する際、冷却対象の温度に適した容量で圧縮機を運転することで、運転効率を向上できる冷凍空調装置及び冷凍空調装置の制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る冷凍空調装置においては、減圧装置と蒸発器を接続した組合わせを複数個並列に圧縮機に接続して成る冷凍サイクルと、前記蒸発器毎に冷却対象の目標冷却温度を個別に設定する目標温度設定手段と、前記冷却対象の温度と前記目標冷却温度に応じて前記蒸発器毎に運転停止を決定する蒸発器運転決定手段と、前記蒸発器各々の出口側または前記圧縮機の吸入側または前記圧縮機の吐出側の冷媒状態が予め設定された目標値になるように前記減圧装置各々の流動抵抗を制御する流動抵抗制御手段と、運転中の前記冷凍サイクルの高圧値及び運転中の前記冷凍サイクルの低圧値及び運転されている蒸発器の個別の目標冷却温度及び運転されている蒸発器各々の冷却対象の温度のうちの少なくともいずれか１つの変化に応じて前記目標値を変更する目標値変更手段と、を備えた。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は以上説明したように、運転条件、即ち運転中の蒸発器が冷却対象としている冷凍空調装置の状態が変化し、それに基づき冷凍サイクルの蒸発温度が変化するような場合であっても、運転効率の高い状態で運転できる冷凍空調装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による冷凍空調装置を示す冷媒回路図である。図１において、１は熱源側で例えばコンデンシングユニット、２ａ、２ｂ、２ｃは負荷側のショーケースでこの部分は断面構成で図示している。例えば３個のショーケース２を有し、ショーケース２ａは青果用、ショーケース２ｂは日配用、ショーケース２ｃは生鮮用のショーケースとする。ショーケース２内の白抜き矢印はショーケース２内の空気の流れを示している。３は例えばインバータにより回転数が可変である圧縮機、４は凝縮器、５は液レシーバ、６はアキュムレータであり、これらはコンデンシングユニット１に内蔵される。７ａ、７ｂ、７ｃは電磁弁、８ａ、８ｂ、８ｃは減圧装置である電子膨張弁、９ａ、９ｂ、９ｃは蒸発器、１０ａ、１０ｂ、１０ｃはショーケース２ａ、２ｂ、２ｃ内を冷却するため蒸発器９ａ、９ｂ、９ｃを経てショーケース２内の冷却対象に送風するファンであり、電磁弁７、電子膨張弁８、蒸発器９、ファン１０はショーケース２に内蔵される。液管１１とガス管１２は、コンデンシングユニット１とショーケース２ａ、２ｂ、２ｃを接続する冷媒配管である。圧縮機３、凝縮器４、電磁弁７、電子膨張弁８、蒸発器９は冷媒配管１１、１２で接続されて冷凍サイクル２０を構成している。特にこの空調冷凍装置では、１つの熱源に複数の冷却負荷が並列に接続され、その目標冷却温度をそれぞれ個別に設定して冷却対象各々を互いに異なる目標冷却温度に冷却することができる。
【０００９】
さらに、１３は冷媒温度センサであり、１３ａは圧縮機３の吸入温度、１３ｂは圧縮機３の吐出温度、１３ｃは凝縮器４の出口温度、１３ｄは蒸発器９ａの入口温度、１３ｅは蒸発器９ａの出口温度、１３ｆは蒸発器９ｂの入口温度、１３ｇは蒸発器９ｂの出口温度、１３ｈは蒸発器９ｃの入口温度、１３ｉは蒸発器９ｃの出口温度を測定する。１４は空気温度センサであり、１４ａは凝縮器４周囲の外気温度、１４ｂは蒸発器９ａの吸込空気温度、１４ｃは蒸発器９ａの吹出空気温度、１４ｄは蒸発器９ｂの吸込空気温度、１４ｅは蒸発器９ｂの吹出空気温度、１４ｆは蒸発器９ｃの吸込空気温度、１４ｇは蒸発器９ｃの吹出空気温度を測定する。１５は冷媒圧力センサであり、１５ａは冷凍サイクルの低圧である圧縮機３の吸入圧力、１５ｂは冷凍サイクルの高圧である圧縮機３の吐出圧力を測定する。
【００１０】
また、１６はコンデンシングユニット１の計測制御装置であり、図２は計測制御装置１６の主な構成を示すブロック図である。冷媒温度センサ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、空気温度センサ１４ａ、冷媒圧力センサ１５ａ、１５ｂでの測定値をもとに圧縮機３の回転数や、凝縮器４に送風するファン１８の風量などを制御する。即ち、計測制御装置１６は圧縮機容量制御手段２１及びファン風量制御手段２２を含むものである。１７ａ、１７ｂ、１７ｃは各ショーケース２の計測制御装置であり、図３は計測制御装置１７の主な構成を示すブロック図である。冷媒温度センサ１３、空気温度センサ１４によるそれぞれの蒸発器９の出入口冷媒温度、吹出・吸込の空気温度の測定値をもとに、電磁弁７の開閉、および電子膨張弁８の開度、ファン１０の風量を制御する。また、入力手段で入力された蒸発器９の冷却対象の目標冷却温度も記憶されている。即ちこの計測制御手段１７は、目標温度設定手段３１、蒸発器運転決定手段３２、ファン風量制御手段３３、電子膨張弁８の開度を制御して流動抵抗を制御する流動抵抗制御手段３４を含むものである。またコンデンシングユニット１の計測制御装置１６とショーケース２の計測制御装置１７は相互に通信可能となっており、それぞれの計測値および制御される機器の情報通信を可能とする。図１〜図３において、情報の受け渡しの様子を点線で図示している。
【００１１】
次に、この実施の形態での冷媒の流れについて説明する。圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器４で外気と熱交換し凝縮液化される。その後、液レシーバ５、液管１１を経てショーケース２ａ、２ｂ、２ｃに流入する。そして電磁弁７ａ、７ｂ、７ｃを経た冷媒は、電子膨張弁８ａ、８ｂ、８ｃで減圧され、低圧の二相冷媒となった後で、蒸発器９ａ、９ｂ、９ｃで蒸発ガス化しながらファン１０ａ、１０ｂ、１０ｃで送風される空気に冷熱を供給する。その後冷媒はガス管１２、アキュムレータ６を通り、圧縮機３に吸入される。
【００１２】
次に、この実施の形態での運転制御方法について説明する。まず、計測制御装置１７ａ，１７ｂ，１７ｃで行なうショーケース２ａ、２ｂ、２ｃの制御方法について説明する。前述したようにショーケース２ａは青果用、ショーケース２ｂは日配品用、ショーケース２ｃは生鮮品用であり、各ショーケース２の目標冷却温度Ｔｍはそれぞれ異なり、ショーケース２ａでＴｍａ＝８℃、ショーケース２ｂでＴｍｂ＝５℃、ショーケース２ｃでＴｍｃ＝０℃に設定される。この目標冷却温度Ｔｍは個別に目標温度設定手段３１に、例えばショーケース２や計測制御装置１７に設けられた入力手段から外部入力され、各ショーケース２の計測制御装置１７内に記憶保持される。以下の制御方法は各ショーケース２で同様であるので、代表としてショーケース２ａの運転制御方法について、図４に基づいて説明する。
【００１３】
ステップ１で外部入力によりショーケース２ａの目標冷却温度Ｔｍａに８℃が目標温度設定手段３１で入力されて記憶保持される。そしてショーケース２ａの初期状態を運転状態に設定し、蒸発器運転決定手段３２及び流動抵抗制御手段３４を介して、電磁弁７ａを開、電子膨張弁８ａの開度を運転初期開度に設定する。
【００１４】
次に、ステップ２で一定時間毎、例えば２秒程度毎にショーケース２ａの吸込・吹出空気温度を空気温度センサ１４ｂ、１４ｃで測定し、両者の平均温度を求め現在のショーケース２内温度Ｔａとする。即ち、ショーケース内温度Ｔａ＝（吸込空気温度＋吹出空気温度）／２を演算する。
【００１５】
次にステップ３〜ステップ７で、蒸発器運転決定手段３２は、ショーケース内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍに応じて蒸発器９の運転停止を決定し、この決定に応じて電磁弁７を開閉し、流動抵抗制御手段３４は電子膨張弁８の開度を設定する。まず、ステップ３でショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍを比較する。現在ショーケース２ａが運転状態でかつＴａ＜Ｔｍであれば、ショーケース２ａは十分冷却され目標冷却温度を満足しているので、ステップ４を行なう。即ちステップ４では、ショーケース２ａを停止状態に変更し、電磁弁７ａを閉に変更し、電子膨張弁８ａの開度を停止中の所定開度に設定する。電磁弁７ａを閉にすることで蒸発器９ａへの冷媒流入量をほぼ０とし、ショーケース２ａの冷却能力をほぼ０にする。
【００１６】
一方、ステップ３の比較で現在ショーケース２ａが運転状態でかつＴａ≧Ｔｍである場合、ショーケース２ａの冷却が十分になされていないので、ステップ５に進む。ステップ５では、運転状態を継続し、電磁弁７ａは開のまま継続する。このとき電子膨張弁８ａはショーケース２ａ出口の冷媒過熱度ＳＨａが予め設定された目標値ＳＨａｍになるように制御される。過熱度ＳＨａは冷媒温度センサ１３ｄ、１３ｅで測定される蒸発器９ａ出入口の冷媒温度の差温とし、下式（１）で求められる。
ＳＨａ＝蒸発器９ａ出口冷媒温度−蒸発器９ａ入口冷媒温度  ・・・（１）
次に過熱度ＳＨａと目標値ＳＨａｍとの大小を比較し、ＳＨａ＞ＳＨａｍならば電子膨張弁８ａの開度を大きくし、ＳＨａ＜ＳＨａｍならば電子膨張弁８ａの開度を小さく制御する。過熱度の目標値ＳＨａｍは装置全体の運転効率が良くなるように予め設定された値、例えばＳＨａｍ＝５℃に設定される。また電子膨張弁８ａの開度制御方法はＰＩＤ制御で実施される。なお開度制御方法についてはファジー制御など他の制御方法を用いてもよい。
【００１７】
またステップ３の比較で、現在ショーケース２ａが停止状態でかつＴａ＜Ｔｍ＋ΔＴｄｉｆｆである場合、ショーケース２ａはまだ十分冷却されているとしステップ６に進む。ステップ６では、ショーケース２ａの停止状態を継続し、電磁弁７ａを閉、電子膨張弁８ａの開度を停止中の所定開度に設定する。ここでΔＴｄｉｆｆは温度ディファレンシャルであり、ショーケース２の運転・停止状態の頻繁な切り換えを防止するために設定され、例えばΔＴｄｉｆｆ＝２℃に設定される。この値については予め設定された値、あるいは外部入力された値として計測制御装置１７ａに保持される。
【００１８】
次にステップ３の比較で、現在ショーケース２ａが停止状態でかつＴａ≧Ｔｍ＋ΔＴｄｉｆｆである場合、ショーケース２ａが温まってきたとして、ステップ７に進む。ステップ７では、ショーケース２ａを運転状態に切り換え、電磁弁７ａを開、電子膨張弁８ａの開度を運転初期開度に設定する。以上のように計測制御装置１７によってショーケース２ａの運転制御を実施することで、ショーケース２内温度Ｔａを目標冷却温度Ｔｍになるように制御する。
ステップ３〜ステップ７で、蒸発器９の運転停止を決定し、この決定に応じて電磁弁７を開閉、電子膨張弁８の開度を設定した後、Ａ４の処理に戻って、冷凍空調装置の運転を続行する。
図４では電磁弁７の開閉制御による蒸発器９の運転停止の制御と電子膨張弁８の開度の制御を共に２秒毎に実施するようなフローチャートになっているが、これに限るものではない。電子膨張弁８の制御は、余りに短い時間で実施すると運転状態が不安定になりやすいので、１分程度の間隔をもって実施した方がよい。
【００１９】
なお、ファン１０ａの制御については、ショーケース２ａへの熱侵入を防止するため、運転・停止状態にかかわらず送風するようにし、エアカーテンによる熱遮断効果を発揮させる。また電子膨張弁８ａが閉止機能を持つ場合には、電磁弁７ａを廃し、電子膨張弁８ａの開度制御、即ち停止状態では閉止し、運転状態では所定開度に開くというような制御を実施することで電磁弁７ａの機能を代替させてもよい。
【００２０】
次に、計測制御装置１６で施されるコンデンシングユニット１の制御方法について説明する。凝縮器４に送風するファン１８の風量制御については、凝縮器４出口の冷媒温度を温度センサ１３ｃで測定し、この測定値が所定の目標値になるようにファン風量制御手段２２で制御する。
【００２１】
以下、計測制御装置１６で施される圧縮機３の制御方法について、図５に基づいて説明する。圧縮機容量制御手段２１によって圧縮機３はインバータにより回転数制御され容量制御される。例えば、目標蒸発温度ＥＴｍを定め、冷媒圧力センサ１５ａで測定される吸入圧力Ｐｓを飽和換算して得られた蒸発温度ＥＴが、目標蒸発温度ＥＴｍになるように、圧縮機３の回転数制御を実施する。そこでステップ１１でまず目標蒸発温度ＥＴｍの初期値として、基準値ＥＴｍ０を設定する。この基準値ＥＴｍ０の値は後述するようにショーケース２の運転状況によりフィードバック制御により修正していくが、初期起動などでフィードバック制御を実施するための運転情報が存在しない場合などは、例えばショーケース２の目標冷却温度Ｔｍの最も低い値に基づいて設定する。そこで、最も目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２ｃでも確実に冷却されるようにするため、例えば蒸発器２ｃの蒸発温度が目標冷却温度０℃よりも１０℃程度低くなるように、目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０＝−１０℃に設定する。
【００２２】
次にステップ１２で、短い時間周期例えば１分程度の一定時間毎に現在運転されているショーケース２の目標冷却温度Ｔｍに応じて目標蒸発温度ＥＴｍをシフトする。例えば、ショーケース２ａ、２ｂ、２ｃが全て運転している場合、目標蒸発温度ＥＴｍが−１０℃に設定されていると、目標冷却温度Ｔｍが高い青果用ショーケース２ａ、日配品用ショーケース２ｂでは、過剰に低い温度で冷却されることになり装置の運転効率が低下する。そこでこのような場合には目標冷却温度Ｔｍの高い青果用ショーケース２ａに合わせて目標蒸発温度ＥＴｍをシフトさせる。ショーケース２ａの目標冷却温度Ｔｍはショーケース２ｃよりも８℃高いため、目標蒸発温度ＥＴｍを基準値ＥＴｍ０より８℃高くシフトし、ＥＴｍ＝−２℃に設定する。また目標冷却温度Ｔｍが高く設定され早く冷却されやすいショーケース２ａが停止状態となり、ショーケース２ｂ、２ｃが運転状態の場合には、目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２ｂに合わせてシフトさせる。ショーケース２ｂの目標冷却温度Ｔｍはショーケース２ｃよりも５℃高いため目標蒸発温度ＥＴｍを基準値ＥＴｍ０より５℃高くシフトし、ＥＴｍ＝−５℃に設定する。またショーケース２ａ、２ｂがともに停止状態となりショーケース２ｃのみ運転状態である場合、目標蒸発温度ＥＴｍはシフトさせずＥＴｍ＝ＥＴｍ０＝−１０℃のままとする。即ち、目標蒸発温度ＥＴｍを基準値ＥＴｍ０より下式（２）で計算されるΔＴｍだけシフトさせる。
ΔＴｍ＝（運転しているショーケース２の目標冷却温度Ｔｍの最高値）
−（全ショーケース２の中の目標冷却温度Ｔｍの最低値）・・・（２）
なお、この目標蒸発温度ＥＴｍのシフトは所定時間間隔、例えば１分間隔で実施される。
【００２３】
ステップ１３では、設定された目標蒸発温度ＥＴｍに応じて、圧縮機３の回転数を制御する。吸入圧力Ｐｓを飽和温度換算した蒸発温度ＥＴと目標蒸発温度ＥＴｍを比較し、ＥＴｍ＞ＥＴならば圧縮機３の回転数を減少させ、逆にＥＴｍ＜ＥＴならば圧縮機３の回転数を増大させる。圧縮機３の回転数制御はＰＩＤ制御を用いて行うが、ファジー制御などその他の制御方式を用いてもよい。
また、ステップ１３における圧縮機３の回転数制御の時間間隔は、ステップ１２の目標蒸発温度ＥＴｍをシフトする時間間隔と同じにする必要はなく、冷却能力の応答性や安定性などを考慮して適宜実施される。
【００２４】
ステップ１２、１３によって、例えば１分程度の短い周期で目標蒸発温度ＥＴｍに基づきシフト量変更して圧縮機３の容量を制御する。さらに長い時間周期、例えば３０分運転する毎に、ステップ１４で目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０の設定が適切であったかどうか判定する。そのために運転しているショーケース２に対して、まず各ショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａの平均値ΔＴａｓを下式（３）で求める。
ΔＴａ＝ショーケース２内温度Ｔａ−ショーケース２目標冷却温度Ｔｍ
ΔＴａｓ＝Σ（各ショーケース２の所定容量×各ショーケース２のΔＴａ）
／Σ（各ショーケース２の所定容量）  ・・・（３）
この計算式では温度偏差ΔＴａに各ショーケース２の所定容量の重み付けをしてΔＴａの平均値ΔＴａｓを求めている。そしてΔＴａｓ＜０℃である場合、ショーケース２内温度Ｔａが目標冷却温度Ｔｍより低くなっているので、冷却負荷に対して装置の冷却能力が過大と判定し目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０を高く再設定し、例えば０．５℃程度高く設定する。また０℃≦ΔＴａｓ≦２℃の場合、ショーケース２内温度Ｔａが目標冷却温度Ｔｍとほぼ同じになっているので、冷却負荷に装置の冷却能力が釣り合っていると判定し、目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０はそのままの値に設定する。またΔＴａｓ＞２℃の場合、ショーケース２内温度Ｔａが目標冷却温度Ｔｍより高くなっているので、冷却負荷に対し装置の冷却能力が不足と判定し、目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０を低く再設定し、例えば０．５℃程度低く設定する。目標蒸発温度ＥＴｍを高くすると圧縮機３の回転数は低く運転され装置の冷却能力は減少し、目標蒸発温度ＥＴｍを低くすると圧縮機３回転数は高く運転され装置の冷却能力は増加するようになり、冷却負荷に釣り合った運転が可能となる。
この後、Ａ５に戻って、冷凍空調装置の運転を続行する。
【００２５】
以上のようにこの実施の形態によれば、圧縮機容量制御手段２１によって、運転されている蒸発器９の個別の目標冷却温度に基づいて運転されている蒸発器９を含む冷凍サイクルの目標とする状態、ここでは目標蒸発温度を定めるので、運転中にその状態に適した冷凍サイクルの目標状態を設定できる。さらに冷凍サイクルの目標状態を最適に設定することで、装置全体の運転効率を高めると共に、ショーケース２に保存してある食品などの鮮度悪化を回避でき、信頼性の高い運転を実現することができる。冷凍サイクルの状態とは、冷凍サイクルの冷媒の状態を表し、ここで用いた冷媒の蒸発温度の他、例えば高圧や低圧などの圧力値、冷媒の流量や流速や液量など、冷凍サイクル内を循環している冷媒の状態を意味している。
【００２６】
特にステップ１２では、複数のショーケース２が運転される場合に、運転されているショーケース２の中の高い方の目標冷却温度Ｔｍに基づいて蒸発温度ＥＴを高く設定して運転する。目標冷却温度Ｔｍが高いショーケース２は次々に目標冷却温度Ｔｍが満足されて運転停止することになり、実際には蒸発温度ＥＴは徐々に低く設定して運転される。このように、ショーケース２の目標冷却温度Ｔｍに見合った蒸発温度ＥＴで運転することが可能となり、過度に低い蒸発温度ＥＴで運転するのを回避でき、装置全体の運転効率を高く運転することができる。これと共に、ショーケース２の吹出空気温度が設定温度よりも大きく低下することによる鮮度悪化を回避し信頼性の高い運転を実現することができる。
さらに、冷却対象の目標冷却温度Ｔｍが複数のショーケース２間で大きく異なる場合に、ショーケース２の目標冷却温度Ｔｍに適した蒸発温度ＥＴで運転することができるので、上記効果をより発揮できる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１はこの運転制御に基づいて目標蒸発温度ＥＴｍをシフトさせて装置の運転を実施した場合（下側）、および従来例のように目標蒸発温度ＥＴｍを固定して運転を実施した場合（上側）の運転状況を示す。表１にあるように、装置入力の多くなる場合、即ちショーケース２ａ、２ｂ、２ｃを全て運転する場合の入力低減効果が大きく、時間平均で４％程度運転効率の高い運転を実現できる。
【００２９】
なお、ステップ１２における目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量△Ｔｍの演算方法については一例であり、上記以外にも他の方法をとってもよく、上記と同様の効果を奏する。
例えば、運転状態のショーケース２の目標冷却温度Ｔｍの平均値と装置に接続される全ショーケース２の目標冷却温度Ｔｍの平均値の差に基づいて、目標蒸発温度ＥＴｍをシフトしてもよい。
また、この平均値計算に際して、各ショーケース２の所定容量で重み付けをして平均値を算出してもよい。即ち、運転している前記蒸発器の目標冷却温度を各々の冷却対象の容量で重み付けした平均値と全ての前記蒸発器の目標冷却温度を各々の冷却対象の容量で重み付けした平均値との差に基づいて、目標蒸発温度ＥＴｍをシフトしてもよい。
【００３０】
また、全ショーケース２を目標冷却温度Ｔｍで２以上の温度域に分類し、運転しているショーケース２の目標冷却温度が属する温度域に応じてシフト量を定めてもよい。
例えば、高温のショーケースと低温のショーケースに２分し、図１の構成の場合には青果用ショーケース２ａ（Ｔｍ＝８℃）と日配品用ショーケース２ｂ（Ｔｍ＝５℃）を高温のショーケース、生鮮品用ショーケース２ｃ（Ｔｍ＝０℃）を低温のショーケースに分類する。そして、目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２が所定の台数以上運転状態のときは予め定められた温度差分高く、例えば５℃程度高く目標蒸発温度ＥＴｍをシフトさせ、そうでない場合は目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量△Ｔｍを０とするようにしてもよい。ここで、目標冷却温度を複数の温度域に分類する場合、一例として所定値ここでは５℃よりも小さい温度差のものを同じ温度域とし、５℃以上差がある温度差のものを異なる温度域になるというように分類する。ただし、これに限るものではなく、ショーケース２の目標冷却温度の幅などを考慮して設定すればよい。
この場合においても、目標冷却温度Ｔｍが高いショーケース２が運転状態の場合に、過度に低い蒸発温度ＥＴで運転されることを回避して信頼性を向上できると共に、装置全体の運転効率を高くすることができる。
【００３１】
また、目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量△Ｔｍをショーケース２の目標冷却温度Ｔｍだけでなく、各ショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａを勘案してシフト量を決定してもよい。ショーケース２では一般にデフロストはヒータで実施され、デフロスト終了後のショーケース２内温度Ｔａは目標冷却温度Ｔｍより相当高くなっている場合がある。このような場合にはショーケース２内商品の品質低下を防止するためショーケース２内温度Ｔａを急速に低下させ、素早く目標冷却温度Ｔｍに近づけることが望ましい。従って、ショーケース２の中で目標冷却温度Ｔｍとその時のショーケース２内温度Ｔａとの差が所定値以上高い、例えば５℃以上高いショーケース２が存在する場合には、目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２が運転されていても目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量△Ｔｍを０とする、あるいは低温側に、例えば２℃低くシフトさせる。
このように運転することでデフロスト終了後や運転開始時など、ショーケース２内温度Ｔａが目標冷却温度Ｔｍより大幅に高くなっている場合でも、ショーケース２内温度Ｔａの低下を促進し、ショーケース２内商品の信頼を確保する信頼性の高い運転を実現できる。
ここでデフロスト運転については、ショーケース２の計測制御装置１７から実施・終了情報を受け取り、終了後一定時間は目標冷却温度Ｔｍが高いショーケース２が運転されていても目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量△Ｔｍを０とする、あるいは目標蒸発温度ＥＴｍを低温側にシフトするように運転してもよい。
【００３２】
また、ある一定期間の運転実績から目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量△Ｔｍを決定してもよい。図６はある一定期間の目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２内の温度と目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２内の温度変化を表すもので、図４に示す圧縮機３の容量制御方法を実施した場合の時間に対するショーケースの運転／停止状態、目標蒸発温度ＥＴｍ、ショーケース内温度Ｔａを示すグラフである。ショーケース内温度Ｔａの上側は、目標冷却温度Ｔｍの高いショーケースを示し、下側は目標冷却温度Ｔｍの低いショーケースを示す。
図にあるように、目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２が運転される場合、目標蒸発温度ＥＴｍは高くシフトされ、目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２が重点的に冷却されショーケース２内温度が低下する一方で、目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２の温度は次第に上昇する。目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２内の温度が目標値まで冷却し、停止状態になると目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量は小さく設定され、目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２が冷却されてショーケース２内温度は次第に低下する。このときの目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２の温度変化によって目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量を変更する。例えば、ある一定期間中の目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２の温度が最も高くなった時点でのショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａが所定値、例えば１℃以下の場合は、目標蒸発温度ＥＴｍをシフトさせている運転中であっても目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２も十分に冷却されているので、さらに目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２を重点的に冷却することが可能となる。従ってこの場合には上述された各方法で算出したシフト量よりもさらにシフト量を大きくし、例えば１℃高く目標蒸発温度ＥＴｍをシフトさせる。逆に、ΔＴａが所定値以上、例えば３℃以上の場合は、目標蒸発温度ＥＴｍをシフトしている運転中の目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２の冷却が十分でないので、目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２の冷却量が増加するように上述された各方法で算出したシフト量よりもシフト量を小さくし、例えば１℃低く目標蒸発温度ＥＴｍをシフトさせる。
【００３３】
即ち、一定期間の間の目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２の目標冷却温度Ｔｍとショーケース２内温度Ｔａとの偏差ΔＴａの動作に着目し、目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２が十分に冷却されている場合は、目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量を大きくし、高い蒸発温度で運転することで高効率の運転を実現する。一方、目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２の冷却が十分でない場合は、目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量を小さくし、低い蒸発温度で運転し目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２の冷却量を確保する。このように、ある一定期間の運転実績から目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量△Ｔｍを決定することで、冷却不足によるショーケース２内温度の過剰な上昇を抑制し、さらに信頼性の高い冷凍空調装置が得られる。
【００３４】
なお、図５におけるシフト量の算出では、運転開始後にステップ１１で基準値ＥＴｍ０を全ショーケース２の目標冷却温度の最低値に基づいて設定する場合について記載している。ここで、基準値ＥＴｍ０を全ショーケース２の目標冷却温度の最高値に基づいて設定してもよい。この場合には式（２）で設定されるシフト量の算出も下式のようになる。
ΔＴｍ＝（運転しているショーケース２の中の目標冷却温度Ｔｍの最高値）
−（全ショーケース２の目標冷却温度Ｔｍの最高値）
また、ステップ１１で基準値ＥＴｍ０には全ショーケース２の目標冷却温度の中間の温度を設定してもよい。ただし、この設定に伴って式（２）の算出方法は異なってくる。
いずれの場合においても、目標冷却温度Ｔｍが高いショーケース２が運転状態の場合に、運転効率を高くできると共に、過度に低い蒸発温度ＥＴで運転されることを回避して装置全体の信頼性を向上することができる。
【００３５】
また、図５のステップ１４において、目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０を長い時間周期で変更する際に、上記の設定方法に限るものではない。例えば所定期間の各ショーケース２の運転、停止状態を記憶し、その期間中に一度も停止状態とならなかったショーケース２が所定数以上あった場合、例えば全ショーケース数の２０％以上あった場合には、装置の冷却能力が冷却負荷に対して不足と判断し、目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０を所定値、例えば１℃低い値に変更する。一方、その期間中に一度も停止状態とならなかったショーケース２が所定数以下であった場合、例えば全ショーケース数の５％以下であった場合には装置の冷却能力が冷却負荷に対して過剰と判断し、目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０を所定値、例えば１℃高い値に変更する。
【００３６】
また、所定期間の各ショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａを記憶し、期間中のΔＴａの最大値が所定値、例えば３℃より高い値となるショーケース２の数が所定数以上あった場合、例えば全ショーケース数の２０％以上あった場合には、装置の冷却能力が冷却負荷に対して不足と判断し、目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０を所定値、例えば１℃低い値に変更する。一方、その期間中のΔＴａの最大値が３℃より高い値となるショーケース２の数が所定数以下であった場合、例えば全ショーケース数の５％以下であった場合には装置の冷却能力が冷却負荷に対して過剰と判断し、目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０を所定値、例えば１℃高い値に変更する。
【００３７】
いずれの方法で目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０を設定しても、冷却負荷と釣り合った冷却能力で装置を運転することができる。即ち、適正な冷却能力で冷やし過ぎを回避し効率のよい運転を実現すると共に、冷却不足によるショーケース２内温度の上昇を回避しショーケース２内商品の品質を確保して信頼性の高い運転を実現できる。
【００３８】
以上のように、この実施の形態では、目標蒸発温度ＥＴｍを長い時間周期で変更する基準値ＥＴｍ０と短い時間周期で変更するシフト量△Ｔｍの和で計算し、これに基づいて制御するので、主に冷却能力の確保に関連する基準値ＥＴｍ０と、主に運転効率の向上に関連するシフト量△Ｔｍをそれぞれ最適に設定できる。
ここで、基準値ＥＴｍ０とシフト量△Ｔｍを変更する時間周期については、この実施の形態に限定されるものではなく、冷凍空調装置を適用場所の状況に応じて設定すればよい。
【００３９】
また、目標蒸発温度ＥＴｍのシフト量△Ｔｍや目標蒸発温度の基準値ＥＴｍ０の変更に際しては、その変更量を運転中のショーケース２の目標冷却温度Ｔｍの平均値やショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａなどの情報をもとにしたＰＩＤ制御やファジー制御によるフィードバック制御を用いる。
【００４０】
また、圧縮機３の運転容量はインバータにより回転数制御を行うことで実施するとしたが、圧縮機３を複数台搭載し、その運転台数を増減させることで運転容量を制御してもよい。また、アンロード機能を備えた圧縮機を搭載し、アンロード運転の実施有無により容量制御を実施してもよい。また、インバータ駆動の圧縮機と一定速圧縮機を複数台組み合わせ、圧縮機の回転数と運転台数を共に制御し運転容量を制御してもよい。
【００４１】
また、ショーケース２内温度Ｔａは、吸込・吹出空気温度の平均値としたが、吹出温度、吸込温度いずれか一方の値を用いてもよい。また、ショーケース２内の空間に別途空気温度センサを設けて、その測定値を用いてもよいし、ショーケース２内の商品温度を直接測定する温度センサを設け、その測定値を用いてもよい。
【００４２】
また、ショーケース２の冷却温度域は上記の形態に限るものではなく、例えば冷凍食品、アイスクリーム用など冷却温度が−２０℃前後のいわゆる冷凍域のショーケースに適用してもよい。また、上記では冷却対象を一般的なショーケース２内の商品として温度の判断に用いる所定値を設定したが、商品の種類に応じての適当な所定値を設定すればよい。また、冷却対象はショーケース２内の商品に限るものではなく冷蔵倉庫などに適用してもよいし、水やブラインなどを介して間接的に冷却するシステムであってもよい。
また、この実施の形態の運転制御は一般の空調域にも用いることもできる。例えば機械設備と人が存在する空間を一つの装置で冷却する場合で機械設備の目標冷却温度が３５℃、人が存在する空間の目標冷却温度が２７℃であるような場合にも適用可能である。
いずれの場合も運転中の蒸発器９の冷却対象の目標冷却温度に応じて圧縮機３の運転容量を制御することで、高効率の装置運転を実現することができる。
【００４３】
また、この実施の形態では、目標蒸発温度ＥＴｍを定め、吸入圧力を飽和温度換算した蒸発温度ＥＴがＥＴｍになるように圧縮機３の運転容量を決定して容量制御を実施したが、目標蒸発温度ＥＴｍから目標吸入圧力を換算し、吸入圧力が目標吸入圧力になるように圧縮機３の容量制御を実施しても同様の効果が得られる。
また、蒸発温度を直接求め、例えば各ショーケース２の蒸発器９の入口冷媒温度を温度センサ１３ｄなど測定した温度を蒸発温度ＥＴとし、その情報をショーケース２の計測制御装置１７からコンデンシングユニット１の計測制御装置１６に伝送し、その蒸発温度ＥＴが目標値ＥＴｍになるように圧縮機３の容量を制御してもよい。
【００４４】
また、蒸発温度の目標値の代わりに吸入圧力Ｐｓの目標値Ｐｓｍを直接定め、圧力センサ１５ａで測定される吸入圧力ＰｓがＰｓｍになるように圧縮機３の容量制御を実施してもよい。この場合には、例えば式（２）における右辺を圧力に換算して目標吸入圧力の基準値及びシフト量を設定すればよい。
【００４５】
また、ショーケース２の計測制御装置１７は各ショーケース２のそれぞれに設けられているが、１台の計測制御装置１７に複数台制御する機能を持たせてもよい。また、複数の計測制御装置１７を統合するマスターコントローラを設けてもよい。各ショーケース２の目標冷却温度Ｔｍなどショーケース２の運転に際して外部入力が必要な情報をマスターコントローラに一括して入力し、その情報を各ショーケース２の計測制御装置１７に伝送する構成とすることで、外部入力を簡便に行うことができる。また、各ショーケース２の運転状況を一括管理できるようにすることで、運転状況のモニタや不具合発生時の確認を容易に実施でき、信頼性の高い冷凍空調装置が得られる。
【００４６】
また、冷凍空調装置の制御方法として、複数の蒸発器を圧縮機に並列に接続して成る冷凍サイクルを運転する際、複数の蒸発器毎に個別に目標冷却温度を設定する目標温度設定ステップ（図４、ステップ１）と、複数の蒸発器のうちでそれぞれの冷却対象の温度がその目標冷却温度に到達した蒸発器の運転を停止する蒸発器運転停止ステップ（図４、ステップ４〜ステップ７）と、複数の蒸発器が運転されているときに前記蒸発器の個別の目標冷却温度の最低値よりも高い冷却温度が得られるように前記冷凍サイクルの目標蒸発温度または目標吸入圧力を設定する目標状態設定ステップ（図５、ステップ１２）と、前記目標蒸発温度または目標吸入圧力を実現しうる容量で圧縮機を運転制御する圧縮機容量制御運転ステップ（図５、ステップ１３）と、を備えたことにより、冷却温度が異なる複数の冷却対象を持つ冷凍空調装置を運転効率よく制御することができる。
【００４７】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２による冷凍空調装置について説明する。この実施の形態における装置の構成及び圧縮機３の容量制御方法については、図１及び図５に示す実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。ここでは各ショーケース２の減圧装置である電子膨張弁８の制御方法について主に説明する。実施の形態１では、計測制御装置１７によって電子膨張弁８の流動抵抗を制御する際に、蒸発器９出口の過熱度ＳＨが予め設定された目標値ＳＨｍになるように電子膨張弁８の開度を設定して流動抵抗を制御するとした。これに対し、実施の形態２では装置の運転状態に応じて蒸発器９の出口過熱度の目標値ＳＨｍを変更する。ここで、蒸発器９の下流側の冷媒状態の目標値として、蒸発器９の出口過熱度の目標値を設定するが、これに限るものではない。例えば、圧縮機３の吸入過熱度や圧縮機３の吐出過熱度を用いて制御することもできる。
【００４８】
図７は蒸発器９の出口過熱度ＳＨに対する冷凍空調装置の運転効率の変動状況を模式的に表したグラフであり、横軸に過熱度ＳＨ、縦軸に運転効率を示す。過熱度ＳＨが変化すると装置の運転状況に次のような影響を及ぼす。まず過熱度ＳＨが大きくなると蒸発器９出口温度は高くなり、冷媒エンタルピも増大する。従って蒸発器９出入口でのエンタルピ差も増大し、蒸発器９に同流量の冷媒が流れるとしても、より多くの熱を周囲から奪うことができる。従って冷却能力が増大し装置の運転効率は点線アに示すように上昇する傾向となる。一方過熱度ＳＨが大きくなると、蒸発器９内部での気液二相部の領域が減少し、ガス部領域が増大する。一般に冷媒の熱伝達率は気液二相部が大きく、ガス部が小さくなるのでガス部領域が増大すると蒸発器９全体では伝熱の効率が低下する。従って冷却能力が減少し、装置の運転効率は点線イに示すように低下する傾向となる。これらから図７の実線に示すように、エンタルピ差増大の影響と伝熱効率の低下の影響が相まって、装置の運転効率としてはある過熱度ＳＨで効率最大となるピークを持つ。一般にこの効率最大となる過熱度ＳＨの値は５℃前後になる。そこで実施の形態１では全ての蒸発器９の過熱度ＳＨを５℃程度に設定している。
【００４９】
しかし、この効率最大となる過熱度ＳＨは、運転中の冷凍サイクルの冷媒状態によって変化する。図８は低圧が変化したときの冷媒状態（冷凍サイクル）を、図９は過熱度ＳＨが変化したときの冷媒状態を示すＰＨ線図である。冷媒の飽和ガスエンタルピは圧力が低下すればするほど低下し、それに伴い同一の過熱度をとる場合であっても、低圧が低下すると蒸発器９出入口でのエンタルピ差（図８、ΔＨ１）も減少する。一方過熱度が大きくなった場合のエンタルピの増加量（図９、ΔＨ２）は圧力によらずほぼ一定であるので、過熱度が大きくなることによるエンタルピ差の増大率（ΔＨ２／ΔＨ１）は低圧の低い運転状態の方が大きくなり、装置の運転効率を増大させる影響も高くなる。従って、図１０に示されるように低圧が低い運転状態（実線）の方が、低圧が高い運転状態（点線）よりも、運転効率が最大となる過熱度ＳＨは大きくなる。
【００５０】
図１１はこの実施の形態に係る計測制御装置１７の構成を示すブロック図である。図において、３５は目標値変更手段、３６は目標値記憶手段である。過熱度ＳＨと装置の運転効率については図１０に示したような相関があるので、運転状態の変化に応じて目標値変更手段３５によって過熱度の目標値ＳＨｍを運転効率が最大になるように変更する。圧縮機３の容量は、例えば実施の形態１にあるように目標蒸発温度ＥＴｍを定めて、吸入圧力Ｐｓを換算した蒸発温度ＥＴが目標蒸発温度ＥＴｍになるように運転制御される。目標値記憶手段３６には、図１２に示すように予め目標蒸発温度ＥＴｍに対する過熱度目標値ＳＨｍの関係をテーブルなどで記憶しておく。
【００５１】
この時、目標蒸発温度ＥＴｍが−１５℃程度に低い場合は過熱度目標値ＳＨｍを例えば１０℃〜１５℃になるように大きく、目標蒸発温度ＥＴｍが−５℃程度に高い場合は過熱度目標値ＳＨｍを例えば２〜５℃になるように小さく定める。その間は、目標蒸発温度ＥＴｍが低くなるに連れて直線的に過熱度目標値ＳＨｍを増加させてもよいし、数段階の階段状に変化させてもよい。そして各ショーケース２の計測制御装置１７では、圧縮機３の容量制御運転中に決定された目標蒸発温度ＥＴｍの情報をコンデンシングユニット１の計測制御装置１６から受け取る。そして、目標値変更手段３５によって目標蒸発温度ＥＴｍに応じて目標値記憶手段３６を参照して運転効率の最大が得られる過熱度目標値ＳＨｍを決定する。その後、流動抵抗制御手段３４によって過熱度ＳＨが過熱度目標値ＳＨｍになるように電子膨張弁８の開度、即ち流動抵抗を制御する。
【００５２】
このように例えば蒸発器９出口の過熱度のような蒸発器９の下流側の冷媒状態が、予め設定された目標値になるように電子膨張弁９の開度を制御している冷凍空調装置において、蒸発器９出口の過熱度の目標値を運転中の冷凍サイクルの冷媒状態での運転効率が最適になるように変更している。運転中には蒸発器９のいずれかが停止したり逆に運転状態になったりして、刻々と冷凍サイクルの冷媒の状態は変化するが、これに応じて目標値を変更するので、常に運転効率を良好に保つことができる。ここでは例えば目標蒸発温度のような冷凍サイクル全体の運転状態を表わす状態量に応じて、その目標値を変更しており、運転している各蒸発器９で同一の目標値が設定される。
【００５３】
なお、この実施の形態では、図１２にあるように過熱度目標値ＳＨｍに上下限を設けている。上限については、過熱度ＳＨが大きくなると同時に圧縮機３の吐出温度も上昇するので、吐出温度が圧縮機３の信頼性に影響を及ぼすまでに上昇しないように、過熱度目標値ＳＨｍの上限を設ける。また下限については、過熱度ＳＨが余りに小さい場合、例えば２℃以下の場合には運転の変動の影響を受けやすく過熱度ＳＨが安定しにくいので、安定運転が実現できるように過熱度目標値ＳＨｍの下限を設けている。
【００５４】
構成としては図１１に示したように、ショーケース２のそれぞれに設けられた計測制御装置１７に、蒸発器９各々の下流側の冷媒状態が予め設定された目標値になるように電子膨張弁８各々の流動抵抗を制御する流動抵抗制御手段３４と、冷凍サイクルの運転状態の変化または運転されている蒸発器９の個別の目標冷却温度または運転されている蒸発器９各々の冷却対象の温度に基づいて目標値を変更する目標値変更手段３５と、を備えることで、運転条件、即ち運転中の蒸発器９が冷却対象としているショーケース２の状態が変化し、それに基づき冷凍サイクルの蒸発温度が変化するような場合であっても、運転効率の高い状態で運転できる冷凍空調装置が得られる。
【００５５】
なお、圧縮機３の容量制御が実施の形態１のようになされない場合であっても、現在運転中の蒸発温度ＥＴを各ショーケース２の蒸発器９入口の温度センサ１４などで測定し、その測定結果に基づいて過熱度目標値ＳＨｍを定めてもよい。またコンデンシングユニット１の圧力センサ１５ａで計測される吸入圧力Ｐｓの情報を計測制御装置１６より受け取り、その情報に基づいて過熱度目標値ＳＨｍを定めてもよい。なお現在運転中の状況に応じて制御の目標値を変える場合、目標値が頻繁に変わると安定した運転が難しいので、所定の時間間隔をとって目標値を設定する、あるいは蒸発温度情報などを取得する際に一定時間の平均を取るなどして制御する際の目標値が頻繁に変わらないようにすることが望ましい。
【００５６】
また、目標蒸発温度ＥＴｍに限らずショーケース２の運転状態・停止状態とその目標冷却温度Ｔｍやショーケース２内温度Ｔａに応じて過熱度の目標値ＳＨｍを変化させてもよい。
運転状態であるショーケース２の目標冷却温度Ｔｍの平均値が高い場合、あるいは運転状態であるショーケース２の中に目標冷却温度Ｔｍの高いものが含まれる場合には、装置の運転として蒸発温度ＥＴおよび吸入圧力Ｐｓが高い状態で運転されやすい。逆に運転状態であるショーケース２の目標冷却温度Ｔｍの平均値が低い場合、あるいは運転状態であるショーケース２の中に目標冷却温度Ｔｍの高いものが含まれない場合には、装置の運転として蒸発温度ＥＴおよび吸入圧力Ｐｓが低い状態で運転されやすい。そこで現在運転状態であるショーケース２の目標冷却温度Ｔｍを取得しその平均値を演算し、図１３に示すような相関で目標冷却温度Ｔｍの平均値が高い場合には過熱度の目標値ＳＨｍを小さく、目標冷却温度Ｔｍの平均値が低い場合には過熱度の目標値ＳＨｍを大きく設定しても、上記と同様の効果を奏する。
【００５７】
同様に、現在のショーケース２内温度Ｔａが高い場合には蒸発温度ＥＴおよび吸入圧力Ｐｓが高く、ショーケース２内温度Ｔａが低い場合には蒸発温度ＥＴおよび吸入圧力Ｐｓが低く運転されやすくなる。このことから、前述の目標冷却温度Ｔｍに変えて現在のショーケース２内温度Ｔａを用いてもよい。この場合は、ショーケース２内温度Ｔａの平均値が高い場合は過熱度の目標値ＳＨｍを小さく設定し、ショーケース２内温度Ｔａの平均値が低い場合は過熱度の目標値ＳＨｍを大きく設定する。
【００５８】
また、運転時の高圧や高圧に影響を与える外気温度に応じて過熱度の目標値ＳＨｍを変化させてもよい。
図１４は高圧が変化したときの冷媒状態（冷凍サイクル）を表わすＰＨ線図である。この装置では凝縮器４出口に液レシーバ５が設けられているので、凝縮器４出口ではちょうど冷媒は飽和液となる。図１４にあるように、高圧が高い場合には、飽和液エンタルピは大きくなり、凝縮器４出口エンタルピおよび蒸発器９入口エンタルピも大きくなる。一方高圧が低い場合には、飽和液エンタルピは小さくなり、凝縮器４出口エンタルピおよび蒸発器９入口エンタルピも小さくなる。従って高圧が高い場合には蒸発器９出入口のエンタルピ差（図１４、ΔＨ１）は小さく、高圧が低い場合には蒸発器９出入口のエンタルピ差は大きくなる。前述したように蒸発器９出入口のエンタルピ差が小さい場合には過熱度の目標値ＳＨｍを大きく、蒸発器９出入口のエンタルピ差が大きい場合には過熱度の目標値ＳＨｍを小さくする方が運転効率が良くなる。このため、現在運転中の高圧値、あるいは所定時間の高圧の平均値を圧力センサ１５ｂで測定し、その値が高いと過熱度の目標値ＳＨｍを大きく設定し、その値が低いと過熱度の目標値ＳＨｍを小さく設定してもよい。
また、高圧は外気温度によって影響を受け、外気温度が高いほど高圧が高くなるので、温度センサ１４ｃで測定される外気温度が高いと過熱度の目標値ＳＨｍを大きく設定し、外気温度が低いと過熱度の目標値ＳＨｍを小さく設定してもよい。
【００５９】
図１５は、以上に説明した蒸発器９の出口過熱度の目標値を変更して運転する際の処理の一例を示すフローチャートである。ステップ２１、２２、２３のそれぞれによって、冷凍サイクル２０の運転状態が変化したかどうかを判断している。ここでは、冷凍サイクル２０の運転状態の変化として、例えば冷凍サイクルの低圧値または高圧値の変化（ステップ２１）、運転されている蒸発器の目標冷却温度の平均値が変化（ステップ２２）、運転されている蒸発器の冷却対象温度の平均値の変化（ステップ２３）を検知している。それぞれの運転状態が変化した場合には、ステップ２４、２５、２６に示すように目標値変更手段３５によって目標値記憶手段３６を参照して出口過熱度の目標値を設定する。そして、流動抵抗制御手段３４によってこの出口過熱度の目標値になるように電子膨張弁８の開度を制御する（ステップ２７）。
ここで、ステップ２１、２２、２３の３つの判断によって蒸発器の出口過熱度の目標値を変更するように構成したが、少なくともいずれか１つの判断を行い、その判断結果に応じて目標値を変更してもよい。
【００６０】
なお、過熱度の目標値ＳＨｍは各ショーケース２で基本的に同じに設定するが、各ショーケース２の特性に合わせて個別に調整をしてもよい。すなわちショーケース２内の蒸発器９の大きさや蒸発器９のパスパターンや送風量などによって、蒸発器９出口で過熱度が大きくなりやすいショーケース２、なりにくいショーケース２が存在する。そこでショーケース２の特性を予め把握しておき、その特性に基づいて上述した方法で求められた過熱度の目標値ＳＨｍを補正してもよい。例えば過熱度ＳＨの大きくなりやすいショーケース２は、一般に伝熱の効率がよいため図７に示す過熱度ＳＨが大きくなったときの伝熱効率低下の運転効率に及ぼす影響、即ち点線イにおいて、過熱度ＳＨが大きくなったときの運転効率の低下量が少なくなる。従って過熱度ＳＨが大きいところで効率最大となる傾向があるので、このようなショーケース２の場合には過熱度の目標値ＳＨｍを大きく補正する。逆に過熱度の大きくなりにくいショーケース２では、過熱度ＳＨが大きくなったときの運転効率の低下量が大きく、過熱度ＳＨが低いところで効率最大となる傾向となるため、過熱度の目標値ＳＨｍを小さく補正する。
【００６１】
また、各ショーケース２の蒸発器９出入口の冷媒温度差で過熱度ＳＨを求めているが、この方法では蒸発器９での冷媒の圧力損失による蒸発温度の低下分だけ過熱度ＳＨを小さく演算することになる。従って各ショーケース２の圧力損失による影響を予め補正しておき、過熱度演算の際に補正するようにしてもよい。なお、蒸発器９出口の過熱度を演算するときに圧力センサ１５ａによる吸入圧力Ｐｓの測定値をコンデンシングユニット１の計測制御装置１６から情報として受け取り、吸入圧力Ｐｓと蒸発器９出口温度にて過熱度ＳＨを求めてもよい。この場合には、蒸発器９出口から圧縮機３吸入までの圧力損失の補正が場合によって必要となるが、各ショーケース２内での圧力損失の影響は無くなる。
【００６２】
また、蒸発器９出口の過熱度ＳＨの制御を電子膨張弁８の開度で流動抵抗を制御して行っているが、他の減圧装置を用いて流動抵抗を制御してもよい。例えば短い時間間隔で開閉を繰り返し、開である時間の比率で流量や減圧量を制御する弁を用いてもよいし、複数の固定開度の弁を並列に配置し、開閉する弁の数を制御することで流量や減圧量を制御してもよい。またキャピラリーチューブなどの減圧装置を並列あるいは直列に設置して、減圧幅の調整を実施するなどの構造をとってもよい。
【００６３】
また、図１の構成では電磁弁７の下流側に電子膨張弁８を配置する構成としているが、電子膨張弁８の下流側に電磁弁７を配置する構成としてもよい。このような構成とすることで、電磁弁７を開いたときの液ハンマーにより電子膨張弁８が損傷することを防止し、信頼性の高い装置を得ることができる。
【００６４】
また、電子膨張弁８の制御目標として蒸発器９出口の過熱度ＳＨを用いているが、過熱度ＳＨと相関のある他の状態を計測して制御してもよい。例えば圧縮機３の吸入側での過熱度ＳＨｓを温度センサ１３ａ、圧力センサ１５ａを用いて求め、この過熱度ＳＨｓが設定された目標値となるように制御してもよい。圧縮機３の吸入過熱度ＳＨｓは各ショーケース２の蒸発器９の出口過熱度ＳＨを各ショーケース２を流れる流量で重み付けをして平均した値となるので、蒸発器９の出口過熱度ＳＨと同様の値となる。従ってこの場合の目標値の設定も蒸発器９の出口過熱度の目標値ＳＨｍの設定方法と同様の方法を取ることができる。
圧縮機３の吸入過熱度を制御する場合には、圧縮機３の吸入状態を見て直接制御することになるので、液バック発生時など圧縮機３運転の信頼性に影響がある運転となったときに素早く対応することができ、より信頼性の高い運転制御を実施することができる。
【００６５】
また、電子膨張弁８の制御目標として温度センサ１３ｂで測定される圧縮機３の吐出温度Ｔｄや温度センサ１３ｂと圧力センサ１５ｂの測定値から演算される圧縮機３の吐出過熱度ＳＨｄを用いてもよい。これらの値は圧縮機３の吸入過熱度ＳＨｓと正の相関があるので、予め運転効率最大となるこれらの値や蒸発温度ＥＴによる目標値の変化量などを求めておいて、上述した方法などにより運転状態によって目標値を定め、電子膨張弁８の開度制御を実施してもよい。
この場合も吐出温度の過上昇や、高圧シェル圧縮機であった場合の吐出温度Ｔｄあるいは吐出過熱度ＳＨｄ低下による冷凍機油への冷媒寝込みに起因する冷凍機油の濃度低下など、圧縮機３運転の信頼性に影響がある運転となったときに素早く対応することができ、より信頼性の高い運転制御を実施することができる。
【００６６】
なお、ショーケース２を複数有する場合で、特に圧縮機３の吸入過熱度ＳＨｓなど１つの制御目標で制御する場合には、以下のようにして各ショーケース２の電子膨張弁８の制御を実施する。まず現在運転中の電子膨張弁８の開度の合計値を求める。そしてこの合計値を圧縮機３の吸入過熱度ＳＨｓなどの制御目標が目標値となるように増減する。そして増減された電子膨張弁８の開度の合計値を各ショーケース２の電子膨張弁８の開度に割り振る。このとき膨張弁開度の割り振りは基本的には所定のショーケース２の容量に応じた比率で分配するが、ショーケース２の過熱度ＳＨのつきやすさなどによって調整してもよい。
【００６７】
また、現在のショーケース２内温度Ｔａとショーケース２の目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａによって調整し、偏差ΔＴａが小さいショーケース２については、現状で多くの冷却能力を必要としないので、蒸発器９の出口過熱度ＳＨが大きくなるように電子膨張弁８の開度を小さく調整するなどの制御を実施してもよい。
このような電子膨張弁８の制御を実施する場合には、各ショーケース２の計測制御装置１７を統合するマスターコントローラがあると簡易に制御システムを構築することができる。
【００６８】
また、油回収運転などの特殊な運転モード時には、一部もしくは全ての電子膨張弁８で過熱度制御などのフィードバック制御を実施せず予め定められた方法で制御するフィードフォワード制御を実施してもよい。
圧縮機３が低容量で長時間連続運転した場合、ガス管１２を流れる冷凍機油の流速が低下し、ガス管１２内の油滞留量が増加する運転となる。このとき、ガス管１２内の油滞留量が多くなり過ぎると、圧縮機３に保持される油量が減少し圧縮機３の運転信頼性が低下する可能性がある。そこで、図１６に示すように計測制御装置１６に圧縮機３の保持油量を検知する油量検知手段２３を備え、油回収運転モードを行う冷凍空調装置について説明する。
【００６９】
図１７は油回収運転モードの処理を示すフローチャートである。即ち、油量検知手段２３によって圧縮機３の保持油量を検知し、その保持油量が減少したかどうかを判断する（ステップ３１）。例えば油量検知手段２３は圧縮機３の運転容量と運転時間によって、圧縮機３の保持油量を経験的に把握している。即ち、圧縮機３が所定容量、例えば４０％以下の容量で所定時間、例えば１時間以上連続運転した場合には、ガス管１２の油滞留量が増加し、圧縮機３の保持油量が低下すると予測される。そこで、このような場合にはガス管１２の油を回収するため、ステップ３２〜ステップ３４の油回収運転モードを実施する。ステップ３２で、圧縮機３で運転容量を増加させてガス管１２を流れる冷凍機油の流速を増加させ、ガス管１２内の油滞留量を減少させるように運転する。これと同時に、運転している蒸発器９の中で、冷却負荷の大きな蒸発器を選択する（ステップ３３）。ここでは、運転中の蒸発器９のうちの冷却負荷の大きな蒸発器９に対して、その出口の冷媒状態を気液二相状態にすることで、油回収を行う。
【００７０】
さらにコンデンシングユニット１の計測制御装置１６から各ショーケース２の計測制御装置１７へ油回収運転モードに入ったことを通信する。各ショーケース２の計測制御装置１７でこの通信を受けると、ステップ３３で選択された蒸発器９の上流側の電子膨張弁８に対して、流動抵抗制御手段３４によって開度を予め定められた開度に大きく制御、例えば全開に制御し、蒸発器９出口が気液二相状態になるようにする（ステップ３４）。このように制御するとガス管１２に気液二相の冷媒が流れる。このとき液冷媒と油が溶解することにより油の粘度が低下し、流れやすくなり、この結果、ガス管１２の油滞留量を減少させ、圧縮機３の保持油量を増加させることができる。そこでステップ３５で圧縮機３の保持油量が回復したことを確認して油回収運転モードを終了する。例えば予め油回収し得る所定時間を実際の運転で確認しておき、この所定時間油回収運転を行なう。油回収運転モードの終了は油量検知手段２３で判定する。このように運転することで、圧縮機３の運転信頼性を確保し、信頼性の高い冷凍空調装置を得ることができる。
【００７１】
なお、油回収運転モード実施時に、ステップ３３で電子膨張弁８の開度を大きく制御する蒸発器９を選択する際、そのショーケース２の台数については、ショーケース２の全台数の一定割合以下にし、残りのショーケース２については通常運転どおり、蒸発器９出口の過熱度が目標値になるように制御することが望ましい。仮に全ショーケース２において、電子膨張弁８の開度を大きくした場合、多くの液冷媒が蒸発器９で蒸発されず、ガス管１２を経て圧縮機３に吸入されることになる。余りに多くの液が圧縮機３に吸入されると、液圧縮などにより圧縮機３の運転信頼性を低下させる可能性がある。そこで、電子膨張弁８の開度を大きく制御するショーケース２の台数を一定量以下にし、残りのショーケース２では通常運転として蒸発器９出口の過熱度による制御を実施し、圧縮機３に吸入される液冷媒量を一定値以下にする。この量としては、例えば圧縮機３での吸入冷媒の乾き度がおよそ０．７以上になるようにする。乾き度０．７以上にすると吸入された液冷媒がほぼすべて、圧縮機３内で冷媒になされる仕事やモータ発熱などで熱をもらい蒸発することができるので、液圧縮による信頼性低下を回避できる。
【００７２】
電子膨張弁８の開度を大きく制御するショーケース２では、最も液戻り量が多くなる場合を想定すると、液戻り量は蒸発器９入口での冷媒乾き度で決定され、その乾き度は通常の冷凍サイクルの場合、０．２〜０．３程度の値となる。一方、蒸発器９出口で過熱度がつくように運転制御される場合、蒸発器９出口の冷媒乾き度はほぼ１．０になる。そこで、電子膨張弁８の開度を大きく制御するショーケース２の台数は、各ショーケース２の容量がほぼ一定である場合には、全台数の４０％以下になるように規定する。このとき、圧縮機３の吸入冷媒乾き度は、少なくても０．２×０．４＋１．０×０．６＝０．６８以上となり、圧縮機３の吸入冷媒乾き度をほぼ０．７以上にすることができる。なお、各ショーケース２の容量が一定でなく、流れる冷媒流量が異なる場合には、冷媒流量による重み付けを行って、電子膨張弁８の開度を大きく制御するショーケース２の台数を決定する。
【００７３】
なお、電子膨張弁８の開度を大きく制御するショーケース２の決定に際しては、予めショーケース２の計測制御装置１７に油回収運転モードとなったときの対応（運転モードに対応して電子膨張弁８を開くか、通常運転どおりの制御を継続するか）を規定しておき、その規定によって決定する。またその他の方法として、計測制御装置１７を統合するマスターコントローラを設け、このマスターコントローラにより各ショーケース２の運転状態を把握し、ショーケース２の運転状態に応じて油回収運転モードとなったときの対応を決定してもよい。電子膨張弁８の開度を大きく制御する方がショーケース２に流入する冷媒流量が多くなり、冷媒の熱伝達率が大きくなることから、一般に蒸発器９での熱交換量が大きくなる。従って、運転しているショーケース２の中で、負荷が大きく多くの熱交換量を要する目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２を、油回収運転モードとなったときに電子膨張弁８の開度を開くショーケースに設定してもよい。この場合、油回収機能だけでなく、ショーケース２の冷却能力を負荷に追随するように運転でき、ショーケース内の商品の品質を確保し信頼性の高い装置とすることができる。
【００７４】
また、ショーケース２の運転状態として、現在のショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａの大きいショーケース２を油回収運転モードとなったときに電子膨張弁８の開度を開くショーケース２に設定してもよい。この場合も同様に、負荷に追随した運転を実現でき、信頼性の高い装置を得ることができる。
【００７５】
上記では圧縮機３の保持油量の低下を、圧縮機３の容量と連続運転時間によって予測したが、これに限るものではなく、圧縮機３のシェル内の油量低下をフロートスイッチなどで直接検出してもよいし、冷凍サイクルの他の部分に油を保持し圧縮機３に油を供給する、オイルセパレータやアキュムレータなどの油貯留部の油量低下をフロートスイッチなどで検出してもよい。また、油回収運転モードは予め油が回収されるであろう所定時間を設定して、その時間運転してもよいし、油の液面を検出できる場合にはその液面が所定値になるまで運転するようにしてもよい。
【００７６】
また、ここでは図１〜図６に示した構成及び制御を行なう冷凍空調装置について記載したが、これに限るものではない。空気調和機などの冷凍空調装置において、従来は蒸発器の下流側の冷媒状態、例えば蒸発器出口過熱度を５℃程度の固定の目標値を設定してこれになるように電子膨張弁の開度を制御しているが、この目標値を冷凍サイクルの運転状態に応じて変更すれば、運転効率の向上を図ることができる。例えば、１台の蒸発器を有する場合にも、外気温度や冷却負荷などによって冷凍サイクルの高圧値や低圧値が変化することがあるので、蒸発器の下流側の冷媒状態の目標値を高い運転効率が得られるように変更し、この目標値となるように蒸発器の上流側に設けられている電子膨張弁を制御すれば、運転効率を向上できる。
【００７７】
また、冷凍空調装置の制御方法として、減圧装置と蒸発器を接続した組合わせを複数個並列に圧縮機に接続して成る冷凍サイクルを運転する際、複数の前記蒸発器毎に個別に目標冷却温度を設定する目標温度設定ステップと、前記蒸発器それぞれの下流側の冷媒状態が予め設定された目標値になるように前記減圧装置それぞれの流動抵抗を制御する流動抵抗制御ステップ（図１５、ステップ２７）と、前記冷凍サイクルの運転状態の変化に応じて前記目標値を変更する目標値変更ステップ（図１５、ステップ２４、２５、２６）と、を備えたことにより、冷却温度が異なる複数の冷却対象を持つ冷凍空調装置を運転効率よく制御することができる。
【００７８】
また、冷凍空調装置の制御方法として、減圧装置と蒸発器を接続した組合わせを複数個並列に圧縮機に接続して成る冷凍サイクルにおける前記圧縮機の保持油量の低下を検知する油量検知ステップ（図１７、ステップ３１）と、前記油量検知ステップで前記圧縮機の保持油量が減少していると検知したときに、運転している複数の前記蒸発器のうちで冷却負荷の大きな蒸発器を選択する蒸発器選択ステップ（図１７、ステップ３３）と、前記蒸発器選択ステップで選択した蒸発器の出口での冷媒が気液ニ相状態になるようにその蒸発器の上流側に接続する前記減圧装置の流動抵抗を制御する流動抵抗制御ステップ（図１７、ステップ３４）と、を備えたことにより、圧縮機３の油量を必要量に保持できると共に、蒸発器９の冷却能力を負荷に追随するように運転して、冷却対象の温度を目標冷却温度に維持でき信頼性の高い運転制御を行なうことができる。
【００７９】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３による冷凍空調装置について説明する。この実施の形態では、冷凍空調装置の構成及び圧縮機３の容量制御方法については、図１及び図５に示す実施の形態１と同様であり、その説明を省略する。ここでは各ショーケース２の電子膨張弁８の制御方法について説明する。実施の形態２では各ショーケース２の電子膨張弁８の制御に際し、蒸発器９の下流側の冷媒状態の制御目標値である蒸発器９出口の過熱度の目標値ＳＨｍは、基本的に各ショーケース２で同一としたが、この実施の形態では各ショーケース２の目標冷却温度Ｔｍまたはショーケース２内温度Ｔａに応じて過熱度の目標値ＳＨｍを変更するなど、ショーケース２毎に電子膨張弁８の制御方法を変更する。ここでも、蒸発器９の下流側の冷媒状態の目標値として、蒸発器９の出口過熱度の目標値を設定するが、これに限るものではない。例えば、圧縮機３の吸入過熱度や圧縮機３の吐出過熱度を用いて制御することもできる。
【００８０】
実施の形態１記載の圧縮機３の容量制御方法を実施した場合のショーケース２内の温度変化は図６に示したように、まず目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２が冷却され、そのショーケース２が停止状態となった後で目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２が冷却されるという過程をとる。なお、このようなショーケース２の運転状況は、目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２の方が冷却負荷が少ない傾向にあるので、従来例のような他の圧縮機３の容量制御方法を実施しても発生する。
【００８１】
この過程で目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２が停止状態になると、目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２のみが運転される。即ち、装置全体で見ると冷媒の流通する蒸発器９の数が少なくなっており、蒸発器９の伝熱面積の減少に伴い装置の運転効率が低下する運転となる。そこで、ここでは電子膨張弁８により目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２が停止状態となるのを回避し、装置全体の蒸発器９の伝熱面積を確保することで、運転効率の低下を防止する。
【００８２】
図１８はこの実施の形態に係る計測制御装置１７の構成を示すブロック図である。図において、３７は目標冷却温度分類手段であり、複数の蒸発器９の個別の目標冷却温度を少なくとも２つ以上の温度域に分類する。例えば、各ショーケース２の目標冷却温度Ｔｍが、ショーケース２ａでＴｍａ＝８℃、ショーケース２ｂでＴｍｂ＝５℃、ショーケース２ｃでＴｍｃ＝０℃に設定されており、２つの温度域に分類する場合、ショーケース２ａ、２ｂを高温側、ショーケース２ｃを低温側とする。この分類で蒸発器９がどちらの分類に属するかで、目標値変更手段３５によって蒸発器に対する蒸発器下流側の冷媒状態の目標値の変更方法を変える。
【００８３】
以下、計測制御装置１７で行なう電子膨張弁８の制御方法について、図１９に基づいて説明する。この蒸発器下流側の冷媒状態の目標値の変更は、運転している蒸発器９各々に対して個別に行われるが、ここでは１つの蒸発器９に対する制御について説明する。目標冷却温度分類手段３７で、複数の蒸発器９の中で今制御対象としている蒸発器９が目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２か目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２かを把握しておく。そして、蒸発器９が目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２に該当するかどうかを判断する（ステップ４１）。そして目標冷却温度の低いショーケース２であった場合には、ステップ４２に進み、実施の形態２に記載されているように運転効率がよくなるような過熱度の目標値ＳＨｍを設定し、蒸発器９出口の過熱度ＳＨが目標値ＳＨｍとなるように、流動抵抗制御手段３４によって電子式膨張弁８の開度を制御する。一方、ステップ４１の温度域判断ステップの判断で、制御する蒸発器９が目標冷却温度Ｔｍの高い蒸発器であると判断した場合には、ステップ４３に進み、現在のショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａがどの程度あるか判断する。ΔＴａが予め定められた値、例えば３℃以上である場合は、そのショーケース２は温度が高くなっていて十分に冷却されることが必要となるので、ステップ４４で蒸発器９出口の過熱度の目標値ＳＨｍを低い値、例えば２℃に設定して過熱度ＳＨがこの値になるように電子膨張弁８の開度を制御する。
【００８４】
このような制御を実施すると、蒸発器９では気液二相部が多くガス部が少なくなる状態で運転するので、蒸発器９での冷却量が増大しショーケース２において十分な冷却を実現できる。一方ステップ４３でΔＴａが３℃以下であった場合には、ショーケース２の冷却がある程度なされており、多くの冷却能力は必要としないので、ステップ４５で蒸発器９出口の過熱度の目標値ＳＨｍを大きい値に設定する。過熱度ＳＨが大きいと、蒸発器９では気液二相部が少なく、ガス部が多くなるので冷却量が減少する。即ちステップ４５は、制御するショーケース２が目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２であり、現在のショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａが所定値以下の場合に、蒸発器９出口の過熱度の目標値ＳＨｍを大きい値に設定して冷却能力が小さくなるように制御する流動抵抗制御ステップを行なう。ΔＴａが小さいほど多くの冷却能力を要しないことになるので、例えば図２０に示す相関に基づいて、ΔＴａが小さいほど過熱度の目標値ＳＨｍを大きく設定すればよい。
【００８５】
このように目標値変更手段３５によって、運転している蒸発器９毎にその蒸発器９の冷却状態に応じて個別に電子膨張弁８の開度を制御することにより、冷凍空調装置の運転中に状況に適して運転制御でき、運転効率を向上できる。
特に目標冷却温度Ｔｍの低いショーケース２では、装置の運転効率がよくなるような蒸発器９の出口過熱度ＳＨで運転する。また、目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２では、ショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａが大きい場合には十分な冷却を実現することでショーケース２内温度Ｔａが高温状態であることを回避できる。また、蒸発器の冷却対象温度が目標冷却温度に近づいたとき、即ちΔＴａが小さい場合には、ショーケース２が停止状態にならないように冷却能力を下げることで、装置全体の蒸発器９の面積が減少しないような運転を実現できる。従ってこの制御により運転効率を高くできると共にショーケース２の温度上昇を回避できる信頼性の高い冷凍空調装置を得ることができる。
【００８６】
なお、ステップ４２における過熱度目標値ＳＨｍの設定では、実施の形態１と同様、５℃程度の所定値に設定してもよく、またここで述べたように実施の形態２同様、運転している冷凍サイクルの冷媒状態に応じて運転効率を考慮して過熱度ＳＨを変更してもよい。
【００８７】
表２にこの実施の形態における運転制御に基づいて実際に行った運転状況を示す。この表は、目標冷却温度Ｔｍの低い生鮮用のショーケース２ｃの過熱度目標値を２℃に設定すると共に、目標冷却温度Ｔｍが高く、多くの冷却能力を必要としない青果用のショーケース２ａ、日配用のショーケース２ｂの過熱度目標値ＳＨｍを、ショーケース２ａ、２ｂが停止状態にならないようにΔＴａに基づいて高く設定して運転した場合（表の下側）と、運転している各ショーケース２の全てにおいて同一過熱度目標値ＳＨｍで運転を実施した場合（表の上側）の運転状況を示す。表２にあるように、全てのショーケース２が停止状態にならないように過熱度目標値ＳＨｍを設定することで、時間平均で４．５％程度運転効率の高い運転を実現できた。
【００８８】
【表２】
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【００８９】
また、図１９のステップ４５では、蒸発器出口過熱度目標値ＳＨｍをショーケース２内温度Ｔａと目標冷却温度Ｔｍとの偏差ΔＴａに基づいて設定して電子膨張弁８の制御を実施したが、ΔＴａに基づき電子膨張弁８の開度をフィードバック制御し、ΔＴａが予め設定された値、例えば０．５℃になるように制御を行ってもよい。この場合でもΔＴａが小さい場合にショーケース２が停止状態にならないように運転を実施でき、運転効率のよい冷凍空調装置を得ることができる。
【００９０】
また、この制御を実施することにより、目標冷却温度Ｔｍの高いショーケース２の運転・停止状態を切り換える電磁弁７の開閉回数を減少させることができ、電磁弁７作動の信頼性を高めることができる。
【００９１】
ここで、計測制御装置１７によって目標冷却温度分類手段３７の動作を行なうとしたが、熱源側の計測制御装置１６にこの動作を行なう手段を設けてもよい。そして、計測制御装置１７では分類した結果その蒸発器９が属する温度域を認識していればよい。
【００９２】
また、冷凍空調装置の制御方法として、図１９のステップ４２、４３、４４に示すように、蒸発器それぞれの下流側の冷媒状態が予め設定された目標値になるように前記減圧装置それぞれの流動抵抗を制御する流動抵抗制御ステップと、前記冷凍サイクルの運転状態の変化に応じて個別に前記目標値を変更する目標値変更ステップと、を備えたことにより、冷却温度が異なる複数の冷却対象を持つ冷凍空調装置を運転効率よく制御することができる。
【００９３】
また、冷凍空調装置の制御方法として、減圧装置と蒸発器を接続した組合わせを複数個並列に圧縮機に接続して成る冷凍サイクルを運転する際、複数の前記蒸発器毎に個別に目標冷却温度を設定する目標温度設定ステップと、複数の前記蒸発器のうちで目標冷却温度が高い温度域の蒸発器であることを判断する温度域判断ステップ（ステップ４１）と、前記高い温度域と判断された蒸発器のうちで冷却対象の温度とその目標冷却温度との差が前記所定値以下の蒸発器に対し、その上流側に接続する減圧装置の流動抵抗を制御して冷却能力が小さくなるように制御する流動抵抗制御ステップ（ステップ４５）と、を備えたことにより、冷却温度が異なる複数の冷却対象を持つ冷凍空調装置を運転効率よく制御することができる。
【００９４】
実施の形態１〜実施の形態３において、計測制御装置１６、１７はそれぞれ例えばマイクロコンピューターで構成し、これに含まれる各手段の動作は、ソフトウエアプログラムによって行なっている。
また、実施の形態１〜実施の形態３において、主に負荷側がショーケースの場合について説明したが、空気調和機など、他の冷凍空調装置にも適用できる。ただし、圧縮機に並列に複数の蒸発器が接続され、蒸発器の各々で冷却する冷却対象の目標冷却温度が異なる冷凍空調装置に有効である。
【００９５】
実施の形態１〜実施の形態３において、冷凍空調装置に用いる冷媒は特に限定されるものではなく、Ｒ−２２などのＨＣＦＣ冷媒や、Ｒ−１３４ａやＲ−４０４ＡなどのＨＦＣ系の冷媒や混合冷媒、またアンモニア、ＣＯ２、炭化水素などの自然冷媒やこれらの混合冷媒など各冷媒に適用可能である。また冷凍機油についても鉱油、エステル油、ＨＡＢ油など各種の油を用いた場合に適用可能である。
なお上記では、冷媒として例えばＲ―２２を用いた場合の蒸発温度や蒸発器９の出口過熱度の温度を説明したが、他の冷媒を用いる場合には、その冷媒で構成される冷凍サイクルのＰＨ線図に応じて、各所定値を設定すればよい。
【００９６】
この発明は以上説明したように、複数の蒸発器を圧縮機に並列に接続して成る冷凍サイクルと、前記蒸発器毎に冷却対象の目標冷却温度を個別に設定する目標温度設定手段と、前記冷却対象の温度と前記目標冷却温度に応じて前記蒸発器毎に運転停止を決定する蒸発器運転決定手段と、運転されている蒸発器の個別の目標冷却温度に基づいて前記運転されている蒸発器を含む冷凍サイクルの目標とする状態を定めこれを実現するように前記圧縮機の運転容量を決定して運転する圧縮機容量制御手段と、を備えたことにより、目標冷却温度に応じた冷媒状態になるように冷凍サイクルを運転して、効率のよい冷凍空調装置が得られると共に、冷却対象の過剰な温度低下を回避して、信頼性の高い冷凍空調装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】この発明の実施の形態１による冷凍空調装置を示す冷媒回路図である。
【図２】実施の形態１に係る計測制御装置１６の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る計測制御装置１７の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１によるショーケースの運転制御方法を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１による圧縮機の運転制御方法を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態１による運転制御を実施した場合の冷凍空調装置の運転状態を表す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る過熱度と運転効率の相関を示すグラフである。
【図８】実施の形態２に係る低圧が変化したときの冷凍サイクルの状態を示すＰＨ線図である。
【図９】実施の形態２に係る過熱度が変化したときの冷凍サイクルの状態を示すＰＨ線図である。
【図１０】実施の形態２に係る低圧が変化したときの過熱度と運転効率の相関を示すグラフである。
【図１１】実施の形態２に係る計測制御装置１７の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態２に係り、目標蒸発温度に対し過熱度目標値を設定する設定方法を示すグラフである。
【図１３】実施の形態２に係り、目標冷却温度の平均値に対し過熱度目標値を設定する設定方法を示すグラフである。
【図１４】実施の形態２に係る高圧が変化したときの冷凍サイクルの状態を示すＰＨ線図である。
【図１５】実施の形態２による電子膨張弁の運転制御方法を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態２に係る計測制御装置１６の構成を示すブロック図である。
【図１７】実施の形態２による油回収運転モードの運転制御方法を示すフローチャートである。
【図１８】この発明の実施の形態３に係る計測制御装置１７の構成を示すブロック図である。
【図１９】実施の形態３による電子膨張弁の運転制御方法を示すフローチャートである。
【図２０】実施の形態３に係り、ショーケース内温度と目標冷却温度との偏差に対し、過熱度目標値を設定する設定方法を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
１  コンデンシングユニット、２  ショーケース、３  圧縮機、４  凝縮器、５  レシーバ、６  アキュムレータ、７  電磁弁、８  電子膨張弁、９  蒸発器、１０、１８  ファン、１１  液管、１２  ガス管、１３  冷媒温度センサ、１４  空気温度センサ、１５  圧力センサ、１６、１７  計測制御装置、２０  冷凍サイクル、２１  圧縮機容量制御手段、２３油量検知手段、３１  目標温度設定手段、３２  蒸発器運転決定手段、３４  流動抵抗制御手段、３５  目標値変更手段、３６  目標値記憶手段、３７  目標冷却温度分類手段。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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