(57)【要約】      （修正有）【課題】庫内温度の冷えすぎを抑制することの可能な冷凍装置を提供する。【解決手段】冷凍装置が備える制御装置は、庫内空気を蒸発器に送風するファンに吸い込まれる空気の温度である戻り温度Ｔｒｅｔ、および、蒸発器から吹き出される空気の温度である吹出温度Ｔｓｕｐに基づき、冷凍装置の各構成を制御する。この制御装置は、ファンを継続して駆動させつつ、圧縮機を断続的に運転する断続運転を行う場合、吹出温度Ｔｓｕｐが設定温度Ｔｓｅｔより低い第１温度閾値以下になると、圧縮機を駆動させるサーモオンの状態から圧縮機を停止させるサーモオフの状態に切り換える。一方、制御装置は、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔの両方が設定温度Ｔｓｅｔより高い第２温度閾値以上になると、サーモオフの状態からサーモオンの状態に切り換える。【選択図】図７
2019060568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
庫内空間の温度を調整する冷凍装置において、
冷媒を圧縮して吐き出す圧縮機（４、５）と、
前記圧縮機から吐き出された冷媒と外気とを熱交換させ、冷媒を凝縮させる凝縮器（７）と、
前記凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる膨張弁（１０）と、
前記膨張弁から流出した冷媒と庫内空気とを熱交換させ、蒸発した冷媒を前記圧縮機に向けて流出する蒸発器（１１）と、
庫内空気を前記蒸発器に送風するファン（２０）と、
前記庫内空間から前記ファンに吸い込まれる空気の温度である戻り温度（Ｔｒｅｔ）、および、前記蒸発器から吹き出される空気の温度である吹出温度（Ｔｓｕｐ）に基づき、前記冷凍装置の各構成を制御する制御装置（１５）と、を備え、
前記制御装置は、前記ファンを継続して駆動させつつ、前記圧縮機を断続的に運転する断続運転を行う場合、
吹出温度が設定温度（Ｔｓｅｔ）より低い第１温度閾値（Ｔｓｅｔ−Ｄ）以下になると、前記圧縮機を駆動させるサーモオンの状態から前記圧縮機を停止させるサーモオフの状態に切り換え（Ｓ１１０；ＹＥＳ）、
吹出温度と戻り温度の両方が設定温度より高い第２温度閾値（Ｔｓｅｔ＋Ｄ）以上になると、前記サーモオフの状態から前記サーモオンの状態に切り換える制御を行う（Ｓ９０；ＹＥＳ）、冷凍装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ファンを継続して駆動させつつ、前記圧縮機を断続的に運転する断続運転を行う場合、
外気温（Ｔｏｕｔ）が設定温度より低い場合（Ｓ８５；ＹＥＳ）、吹出温度と戻り温度の両方が設定温度より高い第２温度閾値以上になると、前記サーモオフの状態から前記サーモオンの状態に切り換える制御を行い（Ｓ９０；ＹＥＳ）、
外気温が設定温度より高い場合（Ｓ８５；ＮＯ）、吹出温度が設定温度より高い第２温度閾値以上になると、前記サーモオフの状態から前記サーモオンの状態に切り換える制御を行う（Ｓ９５；ＹＥＳ）、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記冷凍装置は、庫内空気を加熱するヒータ（２２）を備え、
前記制御装置は、前記サーモオフの状態で前記ファンを継続して駆動させている場合、吹出温度または戻り温度のいずれか一方が設定温度を基準とした所定の温度範囲よりも低く設定された第３温度閾値（Ｔｓｅｔ−Ｃ）以下になると、前記ヒータをオンする制御を行う（Ｓ８０；ＹＥＳ）、請求項１または２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷凍装置は、
前記庫内空間から前記ファンに吸い込まれる空気の温度を検出する戻り温度センサ（２３）と、
前記蒸発器から吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ（２４）と、を備える、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記冷凍装置は、前記庫内空間から前記ファンに吸い込まれる空気の温度を検出する戻り温度センサを備え、
前記制御装置は、戻り温度、前記圧縮機の回転数、前記膨張弁の開度に基づき、吹出温度を推定する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記冷凍装置は、前記蒸発器から吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサを備え、
前記制御装置は、吹出温度、前記ファンの風量、および、前記ファンを駆動するモータの発熱量に基づき、戻り温度を推定する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍装置。
【請求項７】
庫内空間の温度を調整する冷凍装置において、
冷媒を圧縮して吐き出す圧縮機（４、５）と、
前記圧縮機から吐き出された冷媒と外気とを熱交換させ、冷媒を凝縮させる凝縮器（７）と、
前記凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる膨張弁（１０）と、
前記膨張弁から流出した冷媒と庫内空気とを熱交換させ、蒸発した冷媒を前記圧縮機に向けて流出する蒸発器（１１）と、
庫内空気を前記蒸発器に送風するファン（２０）と、
庫内空気を加熱するヒータ（２２）と、
前記庫内空間から前記ファンに吸い込まれる空気の温度である戻り温度（Ｔｒｅｔ）、および、前記蒸発器から吹き出される空気の温度である吹出温度（Ｔｓｕｐ）に基づき、前記冷凍装置の各構成を制御する制御装置（１５）と、を備え、
前記制御装置は、前記圧縮機を停止させるサーモオフの状態で前記ファンを継続して駆動させている場合、吹出温度または戻り温度の少なくとも一方が設定温度（Ｔｒｅｔ）より低い所定の温度閾値（Ｔｓｅｔ−Ｃ）以下になると、前記ヒータをオンする制御を行う（Ｓ８０；ＹＥＳ）、冷凍装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記圧縮機の前記サーモオンの状態と前記サーモオフの状態とを切り換える制御を行い、庫内をチルド温度帯に維持することが可能である、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンテナ、冷凍車または倉庫などの庫内空間の温度を調整する冷凍装置が知られている。冷凍装置は、例えば庫内をチルド温度帯に維持する場合など、精密な温度制御が求められることがある。
【０００３】
特許文献１に記載の冷凍装置は、圧縮機を駆動させるサーモオンの状態と、圧縮機の駆動を停止させるサーモオフの状態を繰り返すことで、庫内温度が設定温度を基準とした所定の温度範囲となるように制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４６３８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、外気温が庫内温度より低い場合、圧縮機がサーモオフの状態であっても、外気の冷熱により庫内が冷やされることがある。その状態が継続すると、庫内温度が冷えすぎてしまい、庫内に保管した品物に凍結等のダメージを与えてしまうおそれがある。このような課題に関し、上述した特許文献１に記載の冷凍装置は、圧縮機がサーモオフの状態のとき、庫内温度が所定の温度範囲よりも低くなると、庫内空気を循環させているファンを駆動するファンモータの回転数を上げ、そのファンモータの発熱により庫内温度を上昇させている。しかしながら、ファンモータは消費電力に対する発熱量が小さいので、電力消費量が増加するだけでなく、庫内温度の冷えすぎを抑制することは困難である。
【０００６】
また、特許文献１に記載の冷凍装置は、蒸発器とファンとの間に設けられた温度センサにより検出された庫内温度に基づき、圧縮機のサーモオンとサーモオフの切り替えを制御している。しかしながら、庫内をチルド温度帯に維持する場合、サーモオンからサーモオフの切り替えは、ファンと蒸発器との間を流れる空気の温度ではなく、蒸発器から吹き出される空気の温度（以下「吹出温度」という）に基づいて制御することが好ましい。圧縮機のサーモオンの状態では、吹出温度は庫内温度よりも低温になるので、蒸発器から必要以上に低温の空気が吹き出されると、庫内に保管した品物に凍結等のダメージを与えるおそれがあるからである。
【０００７】
なお、特許文献１に記載の冷凍装置では、蒸発器とファンとの間に温度センサが設けられているので、その温度センサにより検出される温度は、ファンモータの発熱を受けており、実際の庫内温度よりも高い温度となる。この冷凍装置は、その温度センサで検出された温度を庫内温度として圧縮機のサーモオンとサーモオフの切り替えを制御しているので、庫内を冷やし過ぎることが懸念される。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、庫内温度の冷えすぎを抑制することの可能な冷凍装置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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、庫内空間の温度を調整する冷凍装置において、圧縮機（４、５）、凝縮器（７）、膨張弁（１０）、蒸発器（１１）、ファン（２０）および制御装置（１５）を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐き出す。凝縮器は、圧縮機から吐き出された冷媒と外気とを熱交換させ、冷媒を凝縮させる。膨張弁は、凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。蒸発器は、膨張弁から流出した冷媒と庫内空気とを熱交換させ、蒸発した冷媒を圧縮機に向けて流出する。ファンは、庫内空気を蒸発器に送風する。制御装置は、庫内空間からファンに吸い込まれる空気の温度である戻り温度（Ｔｒｅｔ）、および、蒸発器から吹き出される空気の温度である吹出温度（Ｔｓｕｐ）に基づき、冷凍装置の各構成を制御する。この制御装置は、ファンを継続して駆動させつつ、圧縮機を断続的に運転する断続運転を行う場合、次の制御を行う。すなわち、制御装置は、吹出温度が設定温度（Ｔｓｅｔ）より低い第１温度閾値（Ｔｓｅｔ−Ｄ）以下になると、圧縮機を駆動させるサーモオンの状態から圧縮機を停止させるサーモオフの状態に切り換える（Ｓ１１０；ＹＥＳ）。一方、制御装置は、吹出温度と戻り温度の両方が設定温度より高い第２温度閾値（Ｔｓｅｔ＋Ｄ）以上になると、サーモオフの状態からサーモオンの状態に切り換える（Ｓ９０；ＹＥＳ）。
【００１０】
これによれば、圧縮機が駆動しているサーモオンの状態では、庫内の空気が蒸発器で冷やされて吹き出されるので、吹出温度は庫内温度よりも低温となる。そのため、制御装置は、吹出温度が第１温度閾値以下になると、サーモオンの状態から圧縮機を停止させるサーモオフの状態に切り換える。これにより、庫内温度が第１温度閾値より低くなることが抑制され、庫内温度の冷え過ぎを抑制できる。
【００１１】
ところで、外気温が庫内温度より低い場合、外気の冷熱により庫内が冷やされることがある。その場合、サーモオフの状態でファンが継続して駆動していると、ファンモータにより加熱された空気がそのまま蒸発器から庫内に吹き出されるので、戻り温度よりも吹出温度が高くなることがある。具体的には、第２温度閾値または第１温度閾値よりも庫内温度が低いにもかかわらず、吹出温度が第２温度閾値より高くなることがある。この状態で、圧縮機の駆動が開始されると、庫内温度が冷えすぎるおそれがある。そこで、サーモオフの状態でファンが継続して駆動している場合、制御装置は、吹出温度と戻り温度の両方が第２温度閾値以上になると、サーモオフの状態からサーモオンの状態に切り替える。これにより、第２温度閾値または第１温度閾値よりも庫内温度が低いときに、圧縮機の駆動が開始されることが防がれる。したがって、この冷凍装置は、庫内温度の冷えすぎを抑制し、庫内に保管した品物に凍結等のダメージが与えられることを防ぐことができる。
【００１２】
請求項７に係る発明は、庫内空間の温度を調整する冷凍装置において、圧縮機（４、５）、凝縮器（７）、膨張弁（１０）、蒸発器（１１）、ファン（２０）、ヒータ（２２）および制御装置（１５）を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐き出す。凝縮器は、圧縮機から吐き出された冷媒と外気とを熱交換させ、冷媒を凝縮させる。膨張弁は、凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。蒸発器は、膨張弁から流出した冷媒と庫内空気とを熱交換させ、蒸発した冷媒を圧縮機に向けて流出する。ファンは、庫内空気を蒸発器に送風する。ヒータは、庫内空気を加熱する。制御装置は、庫内空間からファンに吸い込まれる空気の温度である戻り温度（Ｔｒｅｔ）、および、蒸発器から吹き出される空気の温度である吹出温度（Ｔｓｕｐ）に基づき、冷凍装置の各構成を制御する。この制御装置は、圧縮機を停止させるサーモオフの状態でファンを継続して駆動させている場合、吹出温度または戻り温度の少なくとも一方が設定温度（Ｔｓｅｔ）よりも低い所定の温度閾値（Ｔｓｅｔ−Ｃ）以下になると、ヒータをオンする制御を行う（Ｓ８０；ＹＥＳ）。
【００１３】
冷凍装置は、庫内をチルド温度帯に維持する場合、庫内温度が設定温度を基準とした所定の温度範囲より低くなることを防ぐため、圧縮機の駆動時に温度が最も低くなる蒸発器下流の吹出温度に基づいて圧縮機の駆動を制御することが好ましい。しかし、外気温が庫内温度より低い場合、外気の冷熱により庫内が冷やされることがある。その場合、圧縮機の駆動を停止させているサーモオフの状態でファンを継続して駆動させていると、ファンモータにより加熱された空気がそのまま蒸発器を経由して庫内に吹き出されるので、戻り温度よりも吹出温度が高くなることがある。具体的には、設定温度を基準とした所定の温度範囲よりも低く設定された所定の温度閾値よりも庫内温度が低いにもかかわらず、吹出温度がその所定の温度閾値よりも高くなることがある。この状態が継続すると、外気の冷熱により庫内がさらに冷えすぎるおそれがある。そこで、圧縮機がサーモオフの状態でファンを継続して駆動させている場合、制御装置は、吹出温度または戻り温度の少なくとも一方が所定の温度閾値以下になると、ヒータをオンする。これにより、所定の温度閾値より庫内温度が低くなる場合、即座にヒータをオンさせることが可能となる。したがって、この冷凍装置は、庫内温度の冷えすぎを抑制し、庫内に保管した品物に凍結等のダメージが与えられることを防ぐことができる。
【００１４】
なお、上記各構成に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載する具体的構成との対応関係の一例を示したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る冷凍装置を構成する冷凍サイクルの回路図である。
【図２】第１実施形態に係る冷凍装置の運転状態の遷移図である。
【図３】第１実施形態に係る冷凍装置の初期モードの判定図である。
【図４】第１実施形態に係る冷凍装置の冷却運転の制御表である。
【図５】第１実施形態に係る冷凍装置の冷却運転の判定図である。
【図６】第１実施形態に係る冷凍装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る冷凍装置の制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の冷凍装置１は、例えば、コンテナ、冷凍車または倉庫などの庫内空間の温度を調整するものである。
【００１８】
＜冷凍装置１の構成＞
まず、冷凍装置１の構成について説明する。図１は、冷凍装置１が備える冷凍サイクルの一例を示したものである。この冷凍サイクルは、メイン回路２およびインジェクション回路３などを有している。メイン回路２は、低段側圧縮機４、高段側圧縮機５、オイルセパレータ６、凝縮器７、レシーバ８、エコノマイザ９、第１膨張弁１０および蒸発器１１などが配管により接続されている。インジェクション回路３は、メイン回路２に設けられた分岐部１２と、低段側圧縮機４と高段側圧縮機５とを接続する配管の途中に設けられた合流部１３とを接続する回路であり、第２膨張弁１４およびエコノマイザ９などが配管により接続されている。制御装置１５は、冷凍サイクルの各構成の駆動を制御する。
【００１９】
低段側圧縮機４と高段側圧縮機５はいずれも電動式の圧縮機であり、図示していない冷媒圧縮部、および、その冷媒圧縮部を回転駆動する図示していない電動モータを有している。冷媒圧縮部は、例えばロータリ式またはスクロール式など、種々の圧縮機構を採用可能である。本実施形態の冷媒圧縮部は、１回転に対する冷媒の吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構である。冷媒圧縮部は、電動モータの回転に同期して回転する。電動モータは、交流モータまたは直流モータなど、種々の電動機を採用可能である。電動モータは、制御装置１５からインバータ１６、１７を介して供給される電流により回転が制御される。
【００２０】
低段側圧縮機４は、メイン回路２のうち蒸発器１１側の配管から供給される冷媒を圧縮し、高段側圧縮機５に向けて吐き出す。高段側圧縮機５は、低段側圧縮機４から吐き出される冷媒と、インジェクション回路３から供給される冷媒を圧縮し、メイン回路２のうち凝縮器７側の配管に冷媒を吐き出す。高段側圧縮機５と凝縮器７との間には、オイルセパレータ６が設けられている。オイルセパレータ６は、高段側圧縮機５から吐き出された冷媒に含まれるオイルを分離し、そのオイルを高段側圧縮機５と低段側圧縮機４に戻すものである。なお、以下の説明で単に圧縮機４、５というときは、低段側圧縮機４と高段側圧縮機５の両方をいうものとする。
【００２１】
オイルセパレータ６の冷媒吐出口側の配管には、凝縮器７の冷媒入口が接続されている。凝縮器７は、高段側圧縮機５から吐き出された冷媒と、凝縮器用のファン１８から送風された外気とを熱交換させ、冷媒を凝縮させる熱交換器である。凝縮器用のファン１８を駆動するファンモータ１９（「コンデンサファンモータ」ということがある）は、制御装置１５の駆動信号により回転が制御される。なお、図１では、凝縮器用のファン１８の駆動により凝縮器７に送風される空気が流れる方向を、符号ＡＦ１を付した矢印で示している。
【００２２】
凝縮器７の冷媒出口側には、レシーバ８が設けられている。レシーバ８は、凝縮器７から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒に分離し、液相冷媒のみを下流側へ送り出している。メイン回路２のうちレシーバ８の下流側の配管には、分岐部１２を介して、エコノマイザ９が設けられている。一方、分岐部１２から合流部１３までの間を、インジェクション回路３が接続している。エコノマイザ９およびインジェクション回路３については、後述する。
【００２３】
メイン回路２のうちエコノマイザ９の冷媒出口側の配管には、第１膨張弁１０（「エバポレータ膨張弁」ということがある）が設けられている。第１膨張弁１０は、エコノマイザ９から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧装置である。本実施形態の第１膨張弁１０は、電子膨張弁であり、制御装置１５から伝送される信号により流路開度が調整される。
【００２４】
なお、第１膨張弁１０は、電子膨張弁に代えて、温度式膨張弁を使用することも可能である。その場合、温度式膨張弁は、蒸発器１１の冷媒入口側の配管に接続される図示しない流路調整機構と、蒸発器１１の冷媒出口側に設けられる図示しない感温部とを有する。温度式膨張弁は、感温部によって検出された過熱度が予め設定された所定値に近づくよう、流路調整機構の流路開度が機械的機構により自動調整されるものである。
【００２５】
第１膨張弁１０の冷媒出口側の配管には、蒸発器１１の冷媒入口が接続されている。蒸発器１１は、蒸発器用のファン２０（「エバポレータファン」ということがある）によって庫内空間を循環する空気と、第１膨張弁１０から流出した気液二相状態の冷媒とを熱交換させる熱交換器である。エバポレータファン２０は、庫内を循環する空気を蒸発器１１に送風する。エバポレータファン２０を駆動するファンモータ２１（「エバポレータファンモータ」ということがある）は、制御装置１５の駆動信号により回転が制御される。エバポレータファン２０により蒸発器１１に送風された空気は、蒸発器１１を流れる冷媒の蒸発潜熱による吸熱作用により冷却された後、庫内に吹き出される。なお、図１では、エバポレータファン２０の駆動により蒸発器１１に送風される空気が流れる方向を、符号ＡＦ２を付した矢印で示している。
【００２６】
蒸発器１１の風流れ方向下流側には、ヒータ２２が設けられている。ヒータ２２の駆動は、制御装置１５により制御される。ヒータ２２は、そのヒータ２２を通過する空気を加熱することで、庫内空気を加熱することが可能である。
【００２７】
蒸発器１１の冷媒出口側には、低段側圧縮機４の冷媒吸入口が接続されている。蒸発器１１で蒸発した冷媒は、低段側圧縮機４に向けて流出し、その低段側圧縮機４に吸入される。
【００２８】
インジェクション回路３は、メイン回路２のうちレシーバ８とエコノマイザ９とを接続する配管の途中に設けられた分岐部１２と、低段側圧縮機４と高段側圧縮機５とを接続する配管の途中に設けられた合流部１３とを接続する回路である。インジェクション回路３には、第２膨張弁１４（「エコノマイザ膨張弁」ということがある）およびエコノマイザ９などが設けられている。第２膨張弁１４は、分岐部１２からインジェクション回路３に分流された冷媒を、中間圧に減圧膨張させる減圧装置である。第２膨張弁１４も、電子膨張弁であり、制御装置１５から伝送される信号により流路開度が調整される。なお、第２膨張弁１４も、電子膨張弁に代えて、温度式膨張弁を使用することが可能である。
【００２９】
エコノマイザ９は、メイン回路２のうち分岐部１２の下流側を流れる液相冷媒と、分岐部１２からインジェクション回路３に流れて第２膨張弁１４で中間圧に減圧膨張された気液二相状態の冷媒とを熱交換させる熱交換器である。メイン回路２を流れる冷媒は、エコノマイザ９を通過することにより過冷却度が大きくなる。一方、インジェクション回路３を流れる冷媒は、エコノマイザ９を通過して気相冷媒となり、合流部１３から高段側圧縮機５に吸い込まれる。これにより、インジェクション回路３を備えた冷凍サイクルは、蒸発器１１による冷凍能力を高めると共に、高段側圧縮機５で圧縮される冷媒の過熱度を低下させることでＣＯＰを向上することが可能である。
【００３０】
エバポレータファン２０の風流れ上流側に、戻り温度センサ２３が設けられている。戻り温度センサ２３は、庫内空間からエバポレータファン２０に吸い込まれる空気の温度、すなわち戻り温度を検出する。戻り温度は、庫内温度とほぼ同じ温度といえる。
【００３１】
蒸発器１１およびヒータ２２の風流れ下流側に、吹出温度センサ２４が設けられている。吹出温度センサ２４は、蒸発器１１から吹き出される空気の温度、すなわち吹出温度を検出する。
【００３２】
また、凝縮器７の風流れ方向上流側に、外気温度センサ２５が設けられている。外気温度センサ２５は、外気温を検出する。
【００３３】
戻り温度センサ２３により検出された戻り温度Ｔｒｅｔ、吹出温度センサ２４により検出された吹出温度Ｔｓｕｐ、および、外気温度センサ２５により検出された外気温Ｔｏｕｔは、いずれも制御装置１５に伝送される。
【００３４】
制御装置１５は、制御処理や演算処理を行うプロセッサ、プログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を含むマイクロコンピュータ、およびその周辺回路で構成されている。なお、制御装置１５の記憶部は、非遷移的実体的記憶媒体で構成されている。制御装置１５は、記憶部に記憶されたプログラムに基づいて、各種制御処理および演算処理を行い、出力ポートに接続された各機器の作動を制御する。
【００３５】
制御装置１５の出力ポート側には、圧縮機４、５に電流を供給するインバータ１６、１７、コンデンサファンモータ１９、エバポレータファンモータ２１、ヒータ２２、第１膨張弁１０および第２膨張弁１４などが電気的に接続されている。制御装置１５は、それらの機器の駆動を、戻り温度Ｔｒｅｔ、吹出温度Ｔｓｕｐおよび外気温Ｔｏｕｔなどに基づいて制御する。
【００３６】
＜冷凍装置１の作動＞
次に、冷凍装置１の作動について説明する。図２は、冷凍装置１の運転状態の遷移図である。なお、本実施形態では、冷凍装置１の設定温度Ｔｓｅｔがチルド温度帯に設定された場合について説明する。チルド温度帯とは、庫内に保管する品物を凍結寸前の温度まで冷却して保存する温度帯であり、例えば５℃から−１０℃までの温度をいう。
【００３７】
ステップＳ１で冷凍装置１の電源がオンされる。次に、ステップＳ２でサイクルの初期化が行われる。このとき、制御装置１５の初期化処理が実行される。続いて、ステップＳ３で冷凍装置１による庫内空間の冷却運転が行われる。制御装置１５は、庫内温度が、設定温度Ｔｓｅｔを基準とした所定の温度範囲に維持されるように、冷凍サイクルを構成する各機器の駆動を制御する。なお、ステップＳ３の冷却運転とは、庫内を冷却する運転に加え、設定温度Ｔｓｅｔを基準とした所定の温度範囲よりも庫内温度が低くなった場合に庫内空間をヒータ２２により加温する加温運転も含むものである。
【００３８】
冷凍装置１は、ステップＳ３の冷却運転中に蒸発器１１に霜が付着した場合、ステップＳ４の除霜運転を行うことが可能である。除霜運転の開始指示は、自動制御または手動により行われる。ステップＳ５で冷凍装置１の電源がオフされると、冷凍装置１による冷却運転が停止する。
【００３９】
続いて、上述したステップＳ３の冷却運転について詳細に説明する。
【００４０】
図３に示すように、制御装置１５は、冷却運転を開始する際、初期モード判定を行う。初期モード判定では、制御装置１５は、冷却運転の最初にクールダウンモード、能力制御モード、または、加温モードのいずれの運転を行うのかを、吹出温度Ｔｓｕｐと設定温度Ｔｓｅｔに基づいて判定する。なお、制御装置１５は、初期モード判定を戻り温度Ｔｒｅｔと設定温度Ｔｓｅｔに基づいて判定してもよい。冷却運転の開始前は、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔはいずれも庫内温度とほぼ同じ温度であるからである。
【００４１】
図３に示すように、本実施形態では、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ａ℃」以上の場合、クールダウンモードによる運転を実行する。なお、Ａ℃は、実験などにより設定され、予め制御装置１５に記憶されている値である。クールダウンモードでは、制御装置１５は、冷凍サイクルによる冷却能力が最大となるよう、低段側圧縮機４を最大回転数で回転させ、高段側圧縮機５を低段側圧縮機４の回転数に対応した制御回転数で回転させる。
【００４２】
また、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが設定温度Ｔｓｅｔ以上であり、且つ、「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ａ℃」未満の場合、能力制御モードによる運転を実行する。能力制御モードでは、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐと設定温度Ｔｓｅｔとの差に基づいて、冷凍サイクルの熱負荷を算出する。そして制御装置１５は、圧縮機４、５の回転数がその熱負荷に対応した値になるようにインバータ１６、１７を制御し、圧縮機４、５の回転数を制御する。
【００４３】
また、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが設定温度Ｔｓｅｔより低い場合、加温モードによる運転を実行する。加温制御モードでは、制御装置１５は、圧縮機４、５を停止させると共に、ヒータ２２をオンする。
【００４４】
なお、本実施形態では、初期モード判定において、冷却運転の最初に断続運転モードを行う判定はしない。断続運転モードは、吹出温度Ｔｓｕｐと設定温度Ｔｓｅｔとの差に基づいて算出された冷凍サイクルの熱負荷に対し、圧縮機４、５の回転数が、その圧縮機４、５に設定された最低回転数より小さい値になるときに実行される。
【００４５】
図４の制御表は、上述したクールダウンモード、能力制御モード、断続運転モード、加温モードが実行されるときの冷凍サイクルの各機器の動作を示したものである。この表に示すように、制御装置１５は、冷凍サイクルの各機器の動作を各運転モードに応じて制御する。なお、図４に示した制御表は、一般的な作動であり、保護制御等により変更になる場合がある。
【００４６】
冷凍装置１は、制御装置１５による初期モード判定の後、冷却運転を開始する。図５は、冷却運転を実行している途中で制御装置１５が運転モードを変更するときの判定図である。
【００４７】
図５の判定図に示したＡ〜Ｇの温度はいずれも、実験などにより設定され、予め制御装置１５に記憶されている制御温度である。これらの温度は、−Ｃ＜−Ｂ＜（−Ｄまたは−Ｆ）＜（＋Ｄまたは＋Ｆ）＜＋Ｇ＜＋Ｅ＜＋Ａ  の関係を有する。なお、−Ｄと＋Ｄは、Ｄ同士が異なる値であってもよい。また−Ｆと＋Ｆも、Ｆ同士が異なる値であってもよい。
【００４８】
具体的には、制御装置１５は、クールダウンモードを実行しているときに、吹出温度Ｔｓｕｐが設定温度Ｔｓｅｔ以下になると、運転モードを能力制御モードに変更する。
【００４９】
制御装置１５は、能力制御モードを実行しているときに、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ａ」以上になると、運転モードをクールダウンモードに変更する。
【００５０】
一方、制御装置１５は、能力制御モードを実行しているときに、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｂ」以下になると、運転モードを断続運転モードに変更し、圧縮機４、５の駆動を停止させるサーモオフの状態にする。
【００５１】
制御装置１５は、断続運転モードを実行し、サーモオフの状態のときに、吹出温度Ｔｓｕｐまたは戻り温度Ｔｒｅｔの少なくとも一方が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」以下になると、運転モードを加温モードに変更し、ヒータ２２をオンする。
【００５２】
一方、制御装置１５は、断続運転モードを実行し、サーモオフの状態のときに、吹出温度Ｔｓｕｐおよび戻り温度Ｔｒｅｔの両方が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」以上になると、圧縮機４、５を駆動させるサーモオンの状態にする。
【００５３】
制御装置１５は、断続運転モードを実行し、サーモオンの状態のときに、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」以下になると、サーモオフの状態にする。
【００５４】
一方、制御装置１５は、断続運転モードを実行し、サーモオンの状態のときに、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｅ℃」以上になると、運転モードを能力制御モードに変更する。
【００５５】
制御装置１５は、加温モードを実行し、ヒータオンの状態のときに、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｆ℃」以上になると、ヒータ２２をオフする。
【００５６】
制御装置１５は、加温モードを実行し、ヒータオフの状態のときに、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｆ℃」以下になると、ヒータ２２をオンする。
【００５７】
一方、制御装置１５は、加温モードを実行し、ヒータオフの状態のときに、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｇ℃」以上になると、運転モードを断続運転モードに変更し、圧縮機４、５を駆動させるサーモオンの状態とする。
【００５８】
続いて、上述した冷凍装置１が冷却運転を実行するときの制御処理の一例について、図６のフローチャートを参照してさらに詳細に説明する。
【００５９】
冷凍装置１の電源がオンされ、制御装置１５の初期化が行われた後、冷凍装置１による庫内空間の冷却運転が行われる。このとき、ステップＳ１０で制御装置１５は、冷却運転を開始する際、上述した初期モード判定を行う。
【００６０】
制御装置１５は、初期モード判定において、クールダウンモードによる運転を実行することを判定した場合、処理をステップＳ２０に移行する。また、制御装置１５は、初期モード判定において、能力制御モードによる運転を実行することを判定した場合、処理をステップＳ４０に移行する。また、制御装置１５は、初期モード判定において、加温モードによる運転を実行することを判定した場合、処理をステップＳ１３０に移行する。
【００６１】
次に、ステップＳ２０で制御装置１５は、クールダウンモードによる運転を実行する。続くステップＳ３０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが設定温度Ｔｓｅｔより高い場合、クールダウンモードによる運転を継続する。一方、ステップＳ３０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが設定温度Ｔｓｅｔ以下になると、処理をステップＳ４０に移行し、運転モードをクールダウンモードから能力制御モードに変更する。ここで、本実施形態の冷凍装置１は、クールダウンモード、能力制御モード、および、加温モードの実行中における運転モードの変更判定を、吹出温度Ｔｓｕｐに基づいて判定する。圧縮機４、５の駆動時には、蒸発器１１の下流の吹出温度Ｔｓｕｐが最も低い温度になるからである。これにより、蒸発器１１から必要以上に低温の空気が吹き出されて庫内に保管される品物にダメージが与えられることを防ぐことができる。
【００６２】
ステップＳ４０で制御装置１５は、能力制御モードによる運転を実行する。続くステップＳ５０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ａ℃」以上になると、処理をステップＳ２０に移行し、運転モードを能力制御モードからクールダウンモードに変更する。一方、ステップＳ５０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ａ℃」より低い場合、処理をステップＳ６０に移行する。
【００６３】
ステップＳ６０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｂ℃」より高い場合、処理をステップＳ４０に移行し、能力制御モードによる運転を継続する。一方、ステップＳ６０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｂ℃」以下になると、処理をステップＳ７０に移行し、運転モードを能力制御モードから断続運転モードに変更する。
【００６４】
ステップＳ７０で制御装置１５は、断続運転モードによる運転を実行し、圧縮機４、５の駆動を停止させるサーモオフの状態とする。続くステップＳ８０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐまたは戻り温度Ｔｒｅｔの少なくとも一方が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」以下になると、処理をステップＳ１３０に移行し、運転モードを断続運転モードから加温モードに変更し、ヒータ２２をオンする。
【００６５】
ここで、本実施形態の冷凍装置１は、ステップＳ７０の断続運転モードにおけるサーモオフの状態で、蒸発器用のファン２０を継続して駆動させている場合、運転モードの変更判定を、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔに基づいて判定する。これは、外気温Ｔｏｕｔが庫内温度より低い場合、外気の冷熱により庫内が冷やされると、エバポレータファンモータ２１により加熱された空気がそのまま蒸発器１１を経由して庫内に吹き出されることで、戻り温度Ｔｒｅｔよりも吹出温度Ｔｓｕｐが高くなることがあるからである。具体的には、庫内温度が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」より低いにもかかわらず、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」よりも高くなることがある。この状態が継続すると、外気の冷熱により庫内がさらに冷えすぎるおそれがある。そこで、断続運転モードにおけるサーモオフの状態でエバポレータファン２０を継続して駆動させている場合、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐまたは戻り温度Ｔｒｅｔの少なくとも一方が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」以下になると、ヒータ２２をオンする。これにより、庫内温度が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」より低くなる場合、即座にヒータ２２をオンさせることで、庫内温度の冷えすぎを防ぐことができる。なお、本実施形態における「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」は、特許請求の範囲に記載の「所定の温度閾値」および「第３温度閾値」に相当する。なお、ステップＳ１３０以降の加温モードの処理については後述する。
【００６６】
ステップＳ８０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐおよび戻り温度Ｔｒｅｔの両方が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」より高い場合、処理をステップＳ９０に移行する。
【００６７】
ステップＳ９０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐまたは戻り温度Ｔｒｅｔの少なくとも一方が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」より低い場合、処理をステップＳ７０に移行し、断続運転モードにおけるサーモオフの状態を継続する。一方、ステップＳ９０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔの両方が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」以上になると、処理をステップＳ１００に移行し、断続運転モードにおいて圧縮機４、５を駆動させるサーモオンの状態に変更する。
【００６８】
ここでも、本実施形態の冷凍装置１は、断続運転モードにおけるサーモオフからサーモオンへの変更判定を、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔに基づいて判定する。これは、上述したように、断続運転モードにおけるサーモオフの状態で、エバポレータファン２０を継続して駆動させている場合、外気温Ｔｏｕｔが庫内温度より低いときには、戻り温度Ｔｒｅｔよりも吹出温度Ｔｓｕｐが高くなることがあるからである。具体的には、庫内温度が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」または「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」より低いにもかかわらず、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」よりも高くなることがある。この状態で圧縮機４、５の駆動が開始されると、庫内温度が冷えすぎるおそれがある。そこで、断続運転モードにおけるサーモオフの状態でエバポレータファン２０を継続して駆動させている場合、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔの両方が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」以上になると、サーモオフの状態からサーモオンの状態に切り替える。これにより、庫内温度が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」または「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」より低いときに、圧縮機４、５の駆動が開始されることを防ぐことができる。なお、本実施形態における「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」は、特許請求の範囲に記載の「第２温度閾値」に相当する。
【００６９】
ステップＳ１００で制御装置１５は、断続運転モードにおけるサーモオンの状態とし、圧縮機４、５を駆動させる。続くステップＳ１１０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」以下になると、処理をステップＳ７０に移行し、断続運転モードにおけるサーモオフの状態に変更し、圧縮機４、５の駆動を停止させる。
【００７０】
ここで、本実施形態の冷凍装置１は、断続運転モードにおけるサーモオンからサーモオフへの変更判定を、吹出温度Ｔｓｕｐに基づいて判定する。これは、圧縮機４、５が駆動しているサーモオンの状態では、蒸発器１１の下流の吹出温度Ｔｓｕｐが最も低い温度になるからである。そこで、制御装置１５は、断続運転モードにおけるサーモオンからサーモオフへの変更判定を、吹出温度Ｔｓｕｐに基づいて判定することで、庫内温度が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」より低くなることを防ぐことができる。なお、本実施形態における「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」は、特許請求の範囲に記載の「第１温度閾値」に相当する。
【００７１】
一方、ステップＳ１１０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」より高い場合、処理をステップＳ１２０に移行する。ステップＳ１２０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｅ℃」より低い場合、処理をステップＳ１００に移行し、断続運転モードにおけるサーモオンの状態を継続する。一方、ステップＳ１００で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｅ℃」以上になると、処理をステップＳ４０に移行し、運転モードを断続運転モードから能力制御モードに変更する。
【００７２】
次に、ステップＳ１３０以降の加温モードの処理について説明する。ステップＳ１３０で制御装置１５は、加温モードを実行し、ヒータ２２をオンする。続くステップＳ１４０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｆ℃」より低い場合、処理をステップＳ１３０に移行し、加温モードにおけるヒータオンの状態を継続する。一方、ステップＳ１４０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｆ℃」以上になると、処理をステップＳ１５０に移行する。
【００７３】
ステップＳ１５０で制御装置１５は、加温モードにおいてヒータ２２をオフする。続くステップＳ１６０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｆ℃」以下になると、処理をステップＳ１３０に移行し、ヒータオフの状態からヒータオンの状態に変更する。一方、ステップＳ１６０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｆ℃」より高い場合、処理をステップＳ１７０に移行する。
【００７４】
ステップＳ１７０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｇ℃」より低い場合、処理をステップＳ１５０に移行し、加温モードにおけるヒータオフの状態を継続する。一方、ステップＳ１７０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｇ℃」以上になると、処理をステップＳ１００に移行し、断続運転モードにおけるサーモオンの状態に変更し、圧縮機４、５を駆動させる。
【００７５】
本実施形態の冷凍装置１は、上述した制御処理により、チルド温度帯に設定された設定温度Ｔｓｅｔを基準とした所定の温度範囲に庫内温度を維持することが可能である。
【００７６】
以上説明した第１実施形態の冷凍装置１は、次の作用効果を奏することができる。
【００７７】
（１）第１実施形態では、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」以下になると、圧縮機４、５をサーモオンの状態からサーモオフの状態に切り換える。これにより、庫内温度が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」より低くなることが抑制される。一方、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔの両方が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」以上になると、圧縮機４、５をサーモオフの状態からサーモオンの状態に切り換える。これにより、「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」または「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」よりも庫内温度が低いときに、圧縮機４、５がサーモオンされることが防がれる。したがって、この冷凍装置１は、庫内温度の冷えすぎを抑制し、庫内に保管した品物に凍結等のダメージが与えられることを防ぐことができる。
【００７８】
（２）第１実施形態では、制御装置１５は、圧縮機４、５がサーモオフの状態でファン１８を継続して駆動させている場合、吹出温度Ｔｓｕｐまたは戻り温度Ｔｒｅｔの少なくとも一方が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」以下になると、ヒータ２２をオンする制御を行う。これにより、エバポレータファンモータ２１の発熱により戻り温度よりも吹出温度Ｔｓｕｐが高くなっている場合でも、戻り温度Ｔｒｅｔが「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」以下になると、即座にヒータ２２をオンさせることが可能となる。したがって、この冷凍装置１は、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【００７９】
（３）第１実施形態の冷凍サイクルには、戻り温度センサ２３と吹出温度センサ２４が設けられる。これにより、制御装置１５は、その戻り温度センサ２３と吹出温度センサ２４により、戻り温度Ｔｒｅｔと吹出温度Ｔｓｕｐを正確に検出することが可能となる。したがって、冷凍装置１は、庫内温度を精密に制御し、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【００８０】
（４）第１実施形態では、冷凍装置１は、圧縮機４、５のサーモオンの状態とサーモオフの状態とを切り換える制御を行い、庫内をチルド温度帯に維持する。この冷凍装置１は、設定温度Ｔｓｅｔがチルド温度帯に設定された場合、庫内温度を、その設定温度Ｔｓｅｔを基準とした所定の温度範囲に保つことができる。
【００８１】
（第２実施形態）
第２実施形態について、図７のフローチャートを参照して説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して、冷凍装置１が冷却運転を実行するときの制御処理の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８２】
図７に示すように、第２実施形態の制御処理においても、ステップＳ１０からステップＳ８０までの処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。また、ステップＳ１００からステップＳ１７０までの処理も、第１実施形態で説明した処理と同一である。
【００８３】
第２実施形態では、制御装置１５は、ステップＳ８０で吹出温度Ｔｓｕｐおよび戻り温度Ｔｒｅｔの両方が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」より高い場合、処理をステップＳ８５に移行する。ステップＳ８５で制御装置１５は、外気温Ｔｏｕｔが設定温度Ｔｓｅｔより低いか否かを判定する。具体的には、制御装置１５は、外気温度センサ２５によって検出された外気温Ｔｏｕｔが設定温度Ｔｓｅｔより低い場合、処理をステップＳ９０に移行する。ステップＳ９０の処理は、第１実施形態で説明した処理と同一である。一方、制御装置１５は、外気温Ｔｏｕｔが設定温度Ｔｓｅｔ以上である場合、処理をステップＳ９５に移行する。
【００８４】
ステップＳ９５で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」より低いか否かを判定する。具体的には、ステップＳ９５で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」より低い場合、処理をステップＳ７０に移行し、断続運転モードにおけるサーモオフの状態を継続する。一方、ステップＳ９５で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐが「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」以上になると、処理をステップＳ１００に移行し、断続運転モードにおけるサーモオフの状態から、圧縮機４、５を駆動させるサーモオンの状態に変更する。
【００８５】
第２実施形態では、外気温Ｔｏｕｔが設定温度Ｔｓｅｔより高い場合、外気の温熱により庫内が加熱されることがある。その場合、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐのみによりサーモオフの状態からサーモオンの状態への切り替え判定を行う。これにより、制御装置１５は、庫内温度が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」以上になる場合、即座に圧縮機４、５を駆動開始させることが可能である。したがって、この冷凍装置１は、庫内温度を「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｄ℃」と「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｄ℃」との間に保つことができる。
【００８６】
なお、第２実施形態でも制御装置１５は、外気温Ｔｏｕｔが設定温度Ｔｓｅｔより低い場合は、第１実施形態と同様に、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔの両方によりサーモオフの状態からサーモオンの状態への切り替え判定を行う。これにより、冷凍装置１は、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【００８７】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態に対して、冷凍装置１構成の一部と、それに伴う制御の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８８】
第３実施形態の冷凍装置１は、第１実施形態に対して、吹出温度センサ２４を備えておらず、戻り温度センサ２３を備えているものとする。この場合、制御装置１５は、戻り温度Ｔｒｅｔ、圧縮機４、５の回転数、および、膨張弁１０、１４の開度に基づき、吹出温度Ｔｓｕｐを推定する。具体的には、戻り温度Ｔｒｅｔに対し、圧縮機４、５の回転数が高いほど、吹出温度Ｔｓｕｐが低くなる。また、戻り温度Ｔｒｅｔに対し、膨張弁１０、１４の開度が大きいほど吹出温度Ｔｓｕｐが低くなる。そのため、制御装置１５は、戻り温度Ｔｒｅｔ、圧縮機４、５の回転数、および、膨張弁１０、１４の開度に基づき、演算処理または制御マップなどにより、吹出温度Ｔｓｕｐを推定することが可能である。
【００８９】
これによれば、第３実施形態の冷凍装置１は、戻り温度センサ２３を備え、吹出温度センサ２４を備えていない場合でも、戻り温度Ｔｒｅｔ、および、その戻り温度Ｔｒｅｔから推定した吹出温度Ｔｓｕｐに基づいて庫内温度を精密に制御し、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【００９０】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態も、第１実施形態に対して、冷凍装置１の構成の一部と、それに伴う制御の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００９１】
第４実施形態の冷凍装置１は、第１実施形態に対して、戻り温度センサ２３を備えておらず、吹出温度センサ２４を備えているものとする。この場合、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐ、エバポレータファン２０の風量、および、エバポレータファンモータ２１の発熱量に基づき、戻り温度Ｔｒｅｔを推定する。具体的には、吹出温度Ｔｓｕｐに対し、エバポレータファン２０の風量が大きいほど、戻り温度Ｔｒｅｔは高いものといえる。また、吹出温度Ｔｓｕｐに対し、エバポレータファンモータ２１の発熱量が大きいほど戻り温度Ｔｒｅｔは高いものといえる。そのため、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐ、エバポレータファン２０の風量、および、エバポレータファンモータ２１の発熱量に基づき、演算処理または制御マップなどにより、戻り温度Ｔｒｅｔを推定することが可能である。
【００９２】
また、制御装置１５は、エバポレータファン２０を一時的に停止させた状態で吹出温度センサ２４により検出した吹出温度Ｔｓｕｐを庫内温度として推定することも可能である。
【００９３】
これによれば、第４実施形態の冷凍装置１は、吹出温度センサ２４を備え、戻り温度センサ２３を備えていない場合でも、吹出温度Ｔｓｕｐと、その吹出温度Ｔｓｕｐから推定した戻り温度Ｔｒｅｔまたは庫内温度に基づいて庫内温度を精密に制御し、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【００９４】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【００９５】
（１）上記第１実施形態では、冷凍装置１は、低段側圧縮機４と高段側圧縮機５を備えるものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、冷凍装置１は、１個の圧縮機を備えるものであってもよい。
【００９６】
（２）上記第１実施形態では、冷凍装置１は、インジェクション回路３を備えるものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、冷凍装置１は、インジェクション回路３を備えていないものであってもよい。
【００９７】
（３）上記第１、第２実施形態で説明した制御処理では、制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔに基づいて各ステップの判定を行うものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、制御処理は、吹出温度Ｔｓｕｐと戻り温度Ｔｒｅｔに加え、時間経過を含めて各ステップの判定を行うようにしてもよい。例えば、各判定ステップにおいて、吹出温度Ｔｓｕｐ（または戻り温度Ｔｒｅｔ）が所定の温度閾値以上（または所定の温度閾値以下）となる時間が所定時間継続したとき、次のステップに移行するようにしてもよい。
【００９８】
また、所定の判定ステップにおいて、吹出温度Ｔｓｕｐ（または戻り温度Ｔｒｅｔ）が短時間で大きく変わったら、第１、第２実施形態で説明したステップとは異なるステップに移行するようにしてもよい。例えば、能力制御モードで運転中、吹出温度Ｔｓｕｐが短時間で「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｃ℃」以下となった場合、断続運転モードに移行することなく、加温モードにおけるヒータオンの状態に移行してもよい。
【００９９】
例えば、加温モードおけるヒータオフの状態のとき、吹出温度Ｔｓｕｐが短時間で「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ａ℃」以上となった場合、断続運転モードや能力制御モードに移行することなく、クールダウンモードに移行してもよい。
【０１００】
（４）上記第１、第２実施形態で説明した制御処理では、制御装置１５は、ステップＳ１６０とステップＳ１７０でいずれも、吹出温度Ｔｓｕｐに基づいて判定を行うものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、ステップＳ１６０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐまたは戻り温度Ｔｒｅｔの少なくとも一方が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｆ℃」以下の場合にステップＳ１３０に移行し、吹出温度Ｔｓｕｐおよび戻り温度Ｔｒｅｔの両方が「設定温度Ｔｓｅｔ−Ｆ℃」より高い場合にステップＳ１７０に移行するようにしてもよい。
【０１０１】
また、ステップＳ１７０で制御装置１５は、吹出温度Ｔｓｕｐおよび戻り温度Ｔｒｅｔの両方が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｇ℃」以上の場合にステップＳ１００に移行し、吹出温度Ｔｓｕｐまたは戻り温度Ｔｒｅｔの少なくとも一方が「設定温度Ｔｓｅｔ＋Ｇ℃」より低い場合にステップＳ１５０に移行するようにしてもよい。
【０１０２】
すなわち、圧縮機４、５の駆動が停止している状態で、エバポレータファン２０が継続して駆動しているときは、吹出温度Ｔｓｕｐおよび戻り温度Ｔｒｅｔに基づいて判定をすることが好ましい。
【０１０３】
（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、庫内空間の温度を調整する冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、ファンおよび制御装置を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐き出す。凝縮器は、圧縮機から吐き出された冷媒と外気とを熱交換させ、冷媒を凝縮させる。膨張弁は、凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。蒸発器は、膨張弁から流出した冷媒と庫内空気とを熱交換させ、蒸発した冷媒を圧縮機に向けて流出する。ファンは、庫内空気を蒸発器に送風する。制御装置は、庫内空間からファンに吸い込まれる空気の温度である戻り温度、および、蒸発器から吹き出される空気の温度である吹出温度に基づき、冷凍装置の各構成を制御する。この制御装置は、ファンを継続して駆動させつつ、圧縮機を断続的に運転する断続運転を行う場合、次の制御を行う。すなわち、制御装置は、吹出温度が設定温度より低い第１温度閾値以下になると、圧縮機を駆動させるサーモオンの状態から圧縮機を停止させるサーモオフの状態に切り換える。一方、制御装置は、吹出温度と戻り温度の両方が設定温度より高い第２温度閾値以上になると、サーモオフの状態からサーモオンの状態に切り換える。
【０１０４】
第２の観点によれば、制御装置は、外気温が設定温度より低い場合、吹出温度と戻り温度の両方が設定温度より高い第２温度閾値以上になると、サーモオフの状態からサーモオンの状態に切り換える制御を行う。また、制御装置は、外気温が設定温度より高い場合、吹出温度が設定温度より高い第２温度閾値以上になると、サーモオフの状態からサーモオンの状態に切り換える制御を行う。
【０１０５】
これによれば、外気温が設定温度より低い場合、外気の冷熱により庫内が冷やされることがある。その場合、制御装置は、吹出温度と戻り温度の両方によりサーモオフの状態からサーモオンの状態への切り替え判定を行う。これにより、冷凍装置は、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【０１０６】
一方、外気温が設定温度より高い場合、外気の温熱により庫内が加熱されることがある。その場合、制御装置は、吹出温度のみによりサーモオフの状態からサーモオンの状態への切り替え判定を行う。これにより、制御装置は、庫内温度が第２温度閾値以上になる場合、即座に圧縮機を駆動開始させることが可能である。したがって、この冷凍装置は、庫内温度を設定温度を基準とした所定の温度範囲に確実に保つことができる。
【０１０７】
第３の観点によれば、冷凍装置は、庫内空気を加熱するヒータをさらに備える。制御装置は、サーモオフの状態でファンを継続して駆動させている場合、吹出温度または戻り温度の少なくとも一方が設定温度を基準とした所定の温度範囲よりも低く設定された第３温度閾値以下になると、ヒータをオンする制御を行う。
【０１０８】
これによれば、外気温が庫内温度より低い場合、圧縮機の駆動を停止させているサーモオフの状態でファンを継続して駆動させていると、庫内温度よりも吹出温度が高くなることがある。そこで、制御装置は、サーモオフの状態でファンを継続して駆動させている場合、吹出温度または戻り温度の少なくとも一方が第３温度閾値以下になると、ヒータをオンする。これにより、庫内温度が第３温度閾値以下になると、即座にヒータをオンさせることが可能となる。したがって、この冷凍装置は、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【０１０９】
第４の観点によれば、冷凍装置は、戻り温度センサと吹出温度センサを備える。戻り温度センサは、庫内空間からファンに吸い込まれる空気の温度を検出する。吹出温度センサは、蒸発器から吹き出される空気の温度を検出する。
【０１１０】
これによれば、制御装置は、戻り温度センサと吹出温度センサにより、戻り温度と吹出温度を正確に検出することが可能となる。したがって、冷凍装置は、庫内温度を精密に制御し、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【０１１１】
第５の観点によれば、冷凍装置は、庫内空間からファンに吸い込まれる空気の温度を検出する戻り温度センサを備える。制御装置は、戻り温度、圧縮機の回転数、および、膨張弁の開度に基づき、吹出温度を推定する。
【０１１２】
これによれば、冷凍装置は、戻り温度センサを備え、吹出温度センサを備えていない場合でも、戻り温度と吹出温度に基づいて庫内温度を精密に制御し、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【０１１３】
第６の観点によれば、冷凍装置は、蒸発器から吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサを備える。制御装置は、吹出温度、ファンの風量、および、ファンを駆動するモータの発熱量に基づき、戻り温度を推定する。
【０１１４】
これによれば、冷凍装置は、吹出温度センサを備え、戻り温度センサを備えていない場合でも、戻り温度と吹出温度に基づいて庫内温度を精密に制御し、庫内温度の冷えすぎを抑制することができる。
【０１１５】
第７の観点によれば、庫内空間の温度を調整する冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、ファン、ヒータおよび制御装置を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐き出す。凝縮器は、圧縮機から吐き出された冷媒と外気とを熱交換させ、冷媒を凝縮させる。膨張弁は、凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。蒸発器は、膨張弁から流出した冷媒と庫内空気とを熱交換させ、蒸発した冷媒を圧縮機に向けて流出する。ファンは、庫内空気を蒸発器に送風する。ヒータは、庫内空気を加熱する。制御装置は、庫内空間からファンに吸い込まれる空気の温度である戻り温度、および、蒸発器から吹き出される空気の温度である吹出温度に基づき、冷凍装置の各構成を制御する。この制御装置は、圧縮機を停止させるサーモオフの状態でファンを継続して駆動させている場合、吹出温度または戻り温度の少なくとも一方が設定温度よりも低い所定の温度閾値以下になると、ヒータをオンする制御を行う。
【０１１６】
第８の観点によれば、制御装置は、圧縮機のサーモオンの状態とサーモオフの状態とを切り換える制御を行い、庫内をチルド温度帯に維持することが可能である。
【０１１７】
これによれば、冷凍装置は、設定温度がチルド温度帯に設定された場合、その設定温度を基準とした所定の温度範囲に庫内温度を保つことができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１    冷凍装置
４    低段側圧縮機
５    高段側圧縮機
７    凝縮器
１０  第１膨張弁
１１  蒸発器
２０  エバポレータファン
１５  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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