(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に圧縮機から冷媒を分配供給する冷凍装置において、
前記各ショーケースは、
前記蒸発器の冷媒上流側に設けられた膨張弁と、
前記蒸発器の冷媒下流側に設けられた電磁弁と、
前記膨張弁及び電磁弁を制御する制御装置を備え、
少なくとも何れかの前記ショーケースは、陳列室内を冷却する冷却モードと、前記陳列室内を冷却しない非冷モード及び／又はヒータにより前記陳列室内を加熱する加熱モードとに切り換えて使用可能な切換型ショーケースとされており、
該切換型ショーケースの制御装置は、前記冷却モードにおいて前記膨張弁の弁開度を制御し、前記電磁弁を開閉すると共に、
前記非冷モード及び／又は前記加熱モードにおいては、前記膨張弁を全閉とし、前記電磁弁を開放することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記切換型ショーケースの制御装置は、前記非冷モード及び／又は前記加熱モードにおいて、所定のタイミングで前記膨張弁を所定期間開放することを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記切換型ショーケースの制御装置は、前記非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、他の前記ショーケースの蒸発器の除霜終了後のタイミングで前記膨張弁、又は、該膨張弁及び前記電磁弁を所定期間開放することを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記切換型ショーケースの制御装置は、前記非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、他の前記ショーケースの膨張弁の起点出しのタイミングで前記膨張弁、又は、該膨張弁及び前記電磁弁を所定期間開放することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に圧縮機から冷媒を分配供給する冷凍装置において、
前記各ショーケースは、
前記蒸発器の冷媒上流側に設けられた膨張弁と、
前記蒸発器の冷媒下流側に設けられた電磁弁と、
前記膨張弁及び電磁弁を制御する制御装置を備え、
少なくとも何れかの前記ショーケースは、陳列室内を冷却する冷却モードと、前記陳列室内を冷却しない非冷モード及び／又はヒータにより前記陳列室内を加熱する加熱モードとに切り換えて使用可能な切換型ショーケースとされており、
該切換型ショーケースの制御装置は、前記冷却モードにおいて前記膨張弁の弁開度を制御し、前記電磁弁を開閉すると共に、
前記非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、前記膨張弁を全閉とし、前記電磁弁を閉じ、且つ、他の前記ショーケースの蒸発器の除霜終了後のタイミングで前記膨張弁、又は、該膨張弁及び前記電磁弁を所定期間開放することを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に圧縮機から冷媒を分配供給する冷凍装置において、
前記各ショーケースは、
前記蒸発器の冷媒上流側に設けられた膨張弁と、
前記蒸発器の冷媒下流側に設けられた電磁弁と、
前記膨張弁及び電磁弁を制御する制御装置を備え、
少なくとも何れかの前記ショーケースは、陳列室内を冷却する冷却モードと、前記陳列室内を冷却しない非冷モード及び／又はヒータにより前記陳列室内を加熱する加熱モードとに切り換えて使用可能な切換型ショーケースとされており、
該切換型ショーケースの制御装置は、前記冷却モードにおいて前記膨張弁の弁開度を制御し、前記電磁弁を開閉すると共に、
前記非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、前記膨張弁を全閉とし、前記電磁弁を閉じ、且つ、他の前記ショーケースの膨張弁の起点出しのタイミングで前記膨張弁、又は、該膨張弁及び前記電磁弁を所定期間開放することを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
前記切換型ショーケースの制御装置は、前記非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、前記膨張弁、又は、該膨張弁及び前記電磁弁を開放する際、前記ヒータを強制的に発熱させることを特徴とする請求項２乃至請求項６のうちの何れかに記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記陳列室内を冷却する際、前記電磁弁を開放した状態で前記膨張弁の弁開度により前記蒸発器における冷媒過熱度を制御すると共に、前記陳列室内の冷却が不要となった場合、前記電磁弁を閉じることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちの何れかに記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記圧縮機、前記膨張弁、前記電磁弁及び前記蒸発器を備えた低段側冷媒回路と、該低段側冷媒回路とは独立した高段側冷媒回路とを備え、前記高段側冷媒回路の蒸発器により、前記低段側冷媒回路の高圧側冷媒を冷却することを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちの何れかに記載の冷凍装置。
【請求項１０】
前記冷媒回路は、冷媒として二酸化炭素を使用することを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちの何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、複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に、圧縮機から冷媒を分配供給して各ショーケースの陳列室内を冷却して成る冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばコンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗には、陳列室内にて商品を冷却しながら陳列販売するショーケースが複数台設置されている。各ショーケースには陳列室内を冷却するための蒸発器が設置され、この蒸発器には店外等に設置された冷凍機ユニットの圧縮機から冷媒が膨張弁を介して分配供給される構成とされていた。
【０００３】
この場合、圧縮機の制御は低圧側の圧力に基づいて行われ、ショーケースの蒸発器の冷媒上流側の膨張弁の弁開度は、蒸発器における冷媒過熱度に基づいて制御されていた。この冷媒過熱度による膨張弁の制御は、圧縮機が液冷媒を吸い込まないように行われるものであり（所謂液バック防止）、蒸発器での冷媒の過熱度が適切な値となるように膨張弁の弁開度が制御されるものであった。
【０００４】
また、各ショーケースに設けられた膨張弁の冷媒上流側には電磁弁（液電磁弁）が設けられ、庫内温度が目標とする庫内温度まで低下して陳列室内の冷却が不要となった場合、電磁弁を閉じる。そして、全ての電磁弁が閉じられて低圧側の圧力が低下したとき、圧縮機は停止される制御とされていた。
【０００５】
また、圧縮機には陳列室内を冷却して使用する状態（クールケース）と、ヒータにより加熱して使用する状態（ホットケース）とに切換使用できる切換型ショーケース（Ｈ／Ｃショーケース）も接続される。このような切換型ショーケースでは、陳列室内を冷却して使用する場合には電磁弁を開き、膨張弁を介して蒸発器に冷媒を供給する。そして、陳列室内を加熱して使用する場合には、電磁弁及び膨張弁を閉じて蒸発器への冷媒の供給を遮断するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
更に、近年の地球環境問題からこの種ショーケースにおいても二酸化炭素が冷媒として使用されるようになってきているが、この二酸化炭素を圧縮するためには比較的大型の圧縮機が必要となる。そこで、それぞれ独立した冷媒閉回路を構成する高段側冷媒回路と低段側冷媒回路とをカスケード接続し、高段側冷媒回路の冷媒を蒸発させて低段側冷媒回路の高圧側冷媒を過冷却することにより、低段側冷媒回路の蒸発器で所要の冷凍能力を得る冷凍装置も開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１７２５５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２０５６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、前述の如き二酸化炭素を冷媒として使用する冷凍装置では、冷媒回路内の圧力が比較的高くなるため、電磁弁（液電磁弁）の開閉による高圧側の冷媒圧力の変動が顕著となる。そこで、蒸発器を所謂バッファタンクとして利用できるように、前述の如く電磁弁を膨張弁の冷媒上流側に設けるのでは無く、蒸発器の冷媒下流側に設けることが考えられる。
【０００９】
その場合、前述の如き切換型ショーケースの陳列室内を加熱して使用するために膨張弁及び電磁弁を閉じると、圧縮機に接続された他のショーケースを冷却するための冷媒が、加熱して使用している状態の切換型ショーケースの蒸発器内に電磁弁を介して逆流入し、冷媒と共に冷媒回路内を循環するオイルが当該切換型ショーケースの蒸発器内に閉じ込められ、圧縮機内のオイルが枯渇してしまうという問題が生じる。
【００１０】
その理由は、電磁弁の構造による。以下、図３を参照しながらその理由を説明する。図３はこの種冷凍装置の冷媒回路で使用される一般的な電磁弁Ｖ（後述する実施例の電磁弁３７）の構造を一部透視して示している。この図において、７１は弁体であり、常にはバネ７２により上から弁座７３に押し付けられる方向に付勢されている。３５は弁体７１の側方に開口する入口配管、３８は弁座７３内で開口した出口配管であり、上述の如く電磁弁Ｖが蒸発器の冷媒下流側に設けられる場合には、入口配管３５が蒸発器の出口に、出口配管３８がアキュムレータ等を介して圧縮機の吸込側に連通して接続される。
【００１１】
７７はコイルであり、このコイル７７が非通電（ＯＦＦ）の状態では弁体７１はバネ７２により弁座７３に押し付けられ、出口配管３８の開口を閉じて流路を閉じている。そして、コイル７７に通電（ＯＮ）されるとその電磁吸引力によってバネ７２の付勢力に抗して弁体７１が引き上げられ、弁座７３から離間して出口配管３８の開口を開放し、流路を開く。流路が開くと、入口配管３５から冷媒が電磁弁Ｖに流入し（ＩＮ）、出口配管３８から流出する（ＯＵＴ）構成とされている。
【００１２】
ここで、他のショーケースの電磁弁Ｖが閉じているとき、切換型ショーケースの電磁弁Ｖ（コイル７７はＯＦＦ）の蒸発器側と圧縮機側の圧力は平衡している。しかしながら、他のショーケースの電磁弁Ｖが開放され、圧縮機が起動された瞬間、高圧側の圧力の影響を受けて切換型ショーケースの電磁弁Ｖの圧縮機側の圧力、即ち、出口配管３８側の圧力が上昇する現象が生じる。そのため、コイル７７は非通電（ＯＦＦ）であるにも拘わらず、弁体７１がバネ７２の付勢力に抗して押し上げられ、弁座７３から引き離されて入口配管３５から切換型ショーケースの蒸発器内に冷媒が逆流入する（図３に太矢印で示す）。そして、このとき冷媒と共に圧縮機潤滑用のオイルも切換型ショーケースの蒸発器内に逆流入する。
【００１３】
係る冷媒の逆流入により当該切換型ショーケースの蒸発器内の圧力も上昇するので電磁弁Ｖの蒸発器側（入口配管３５側）と圧縮機側（出口配管３８側）とで圧力は平衡することになるが、その後、圧縮機の運転によって圧縮機の吸込側の圧力が蒸発器側よりも低下するため、切換型ショーケースの蒸発器内に逆流入したガス状態の冷媒は、圧力差により弁体７１と弁座７３の間の僅かな隙間からリークし、圧縮機側（出口配管３８側）に流出する。しかしながら、オイルは液状であるために弁体７１と弁座７３の隙間から出て行けず、結果としてオイルのみ切換型ショーケースの蒸発器内に残留することになる。
【００１４】
一方、切換型ショーケースは冬季に数ヶ月にわたって加熱する状態で使用されるため、このようなことが繰り返されると、冷媒回路内を循環するオイルが切換型ショーケースの蒸発器内に多量に閉じ込められていき、やがて圧縮機内のオイルが枯渇してしまって焼き付きやシール不良による性能低下を来すことになる。
【００１５】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、蒸発器の冷媒下流側に電磁弁を設けたときに、切換型ショーケースの蒸発器内にオイルが閉じ込められることで生じる圧縮機の焼き付きや性能低下を防止することができる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】
【００１６】
上記課題を解決するために請求項１の発明の冷凍装置は、複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に圧縮機から冷媒を分配供給するものであって、各ショーケースは、蒸発器の冷媒上流側に設けられた膨張弁と、蒸発器の冷媒下流側に設けられた電磁弁と、膨張弁及び電磁弁を制御する制御装置を備え、少なくとも何れかのショーケースは、陳列室内を冷却する冷却モードと、陳列室内を冷却しない非冷モード及び／又はヒータにより陳列室内を加熱する加熱モードとに切り換えて使用可能な切換型ショーケースとされており、この切換型ショーケースの制御装置は、冷却モードにおいて膨張弁の弁開度を制御し、電磁弁を開閉すると共に、非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、膨張弁を全閉とし、電磁弁を開放することを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明の冷凍装置は、上記発明において切換型ショーケースの制御装置は、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、所定のタイミングで膨張弁を所定期間開放することを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明の冷凍装置は、上記発明において切換型ショーケースの制御装置は、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、他のショーケースの蒸発器の除霜終了後のタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放することを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明の冷凍装置は、請求項２又は請求項３の発明において切換型ショーケースの制御装置は、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、他のショーケースの膨張弁の起点出しのタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放することを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明の冷凍装置は、複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に圧縮機から冷媒を分配供給するものであって、各ショーケースは、蒸発器の冷媒上流側に設けられた膨張弁と、蒸発器の冷媒下流側に設けられた電磁弁と、膨張弁及び電磁弁を制御する制御装置を備え、少なくとも何れかのショーケースは、陳列室内を冷却する冷却モードと、陳列室内を冷却しない非冷モード及び／又はヒータにより陳列室内を加熱する加熱モードとに切り換えて使用可能な切換型ショーケースとされており、この切換型ショーケースの制御装置は、冷却モードにおいて膨張弁の弁開度を制御し、電磁弁を開閉すると共に、非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、膨張弁を全閉とし、電磁弁を閉じ、且つ、他のショーケースの蒸発器の除霜終了後のタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放することを特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明の冷凍装置は、複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に圧縮機から冷媒を分配供給するものであって、各ショーケースは、蒸発器の冷媒上流側に設けられた膨張弁と、蒸発器の冷媒下流側に設けられた電磁弁と、膨張弁及び電磁弁を制御する制御装置を備え、少なくとも何れかのショーケースは、陳列室内を冷却する冷却モードと、陳列室内を冷却しない非冷モード及び／又はヒータにより陳列室内を加熱する加熱モードとに切り換えて使用可能な切換型ショーケースとされており、この切換型ショーケースの制御装置は、冷却モードにおいて膨張弁の弁開度を制御し、電磁弁を開閉すると共に、非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、膨張弁を全閉とし、電磁弁を閉じ、且つ、他のショーケースの膨張弁の起点出しのタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放することを特徴とする。
【００２２】
請求項７の発明の冷凍装置は、請求項２乃至請求項６の発明において切換型ショーケースの制御装置は、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を開放する際、ヒータを強制的に発熱させることを特徴とする。
【００２３】
請求項８の発明の冷凍装置は、上記各発明において制御装置は、陳列室内を冷却する際、電磁弁を開放した状態で膨張弁の弁開度により蒸発器における冷媒過熱度を制御すると共に、陳列室内の冷却が不要となった場合、電磁弁を閉じることを特徴とする。
【００２４】
請求項９の発明の冷凍装置は、上記各発明において圧縮機、膨張弁、電磁弁及び蒸発器を備えた低段側冷媒回路と、この低段側冷媒回路とは独立した高段側冷媒回路とを備え、高段側冷媒回路の蒸発器により、低段側冷媒回路の高圧側冷媒を冷却することを特徴とする。
【００２５】
請求項１０の発明の冷凍装置は、上記各発明において冷媒回路は、冷媒として二酸化炭素を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１の発明によれば、複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に圧縮機から冷媒を分配供給する冷凍装置において、各ショーケースは、蒸発器の冷媒上流側に設けられた膨張弁と、蒸発器の冷媒下流側に設けられた電磁弁と、膨張弁及び電磁弁を制御する制御装置を備え、少なくとも何れかのショーケースは、陳列室内を冷却する冷却モードと、陳列室内を冷却しない非冷モード及び／又はヒータにより陳列室内を加熱する加熱モードとに切り換えて使用可能な切換型ショーケースとされており、この切換型ショーケースの制御装置は、冷却モードにおいて膨張弁の弁開度を制御し、電磁弁を開閉すると共に、非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、膨張弁を全閉とし、電磁弁を開放するようにしたので、例えば請求項１０の発明の如く二酸化炭素を冷媒として使用する際に、前述した如く蒸発器の冷媒上流側に膨張弁を、蒸発器の冷媒下流側に電磁弁を設け、冷却モードにおいて例えば請求項８の発明の如く電磁弁を開放した状態で膨張弁の弁開度により蒸発器における冷媒過熱度を制御すると共に、陳列室内の冷却が不要となった場合、電磁弁を閉じる制御を行いながら、非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、膨張弁を全閉とし、電磁弁は開放することで、従来の如く閉じている電磁弁からその蒸発器側と圧縮機側との圧力差で冷媒が切換型ショーケースの蒸発器に逆流入し、オイルが当該蒸発器内に閉じ込められることが無くなる。
【００２７】
これにより、圧縮機潤滑用のオイルが枯渇して圧縮機の焼き付きや性能低下を来す不都合の発生を未然に回避することが可能となる。このとき、切換型ショーケースの膨張弁は閉じていることから、非冷モードや加熱モードで切換型ショーケースの陳列室内が不必要に冷却されることも無い。
【００２８】
また、上記発明に加えて請求項２の発明の如く切換型ショーケースの制御装置により、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、所定のタイミングで膨張弁を所定期間開放するようにすれば、切換型ショーケースの蒸発器の内壁に付着しているオイルを、膨張弁の開放によって圧縮機側に押し流すことができるようになる。これにより、圧縮機のオイル不足も効果的に解消することが可能となる。
【００２９】
上記請求項２の発明の場合、請求項３の発明の如く切換型ショーケースの制御装置により、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、他のショーケースの蒸発器の除霜終了後のタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放するようにすれば、比較的冷媒が安定している状態で切換型ショーケースの蒸発器からオイルを押し流すことができるようになり、膨張弁を開くことによる圧力変動で保護機能が働き、圧縮機が停止する等の不都合を防止することができる。
【００３０】
また、除霜終了後であれば膨張弁を開いた際に切換型ショーケースの蒸発器に流入する冷媒の温度も比較的高くなるので、蒸発圧力も高くなり、切換型ショーケースの蒸発器近傍の壁面等に結露が発生する不都合も効果的に解消することができるようになる。更に、除霜終了後は圧縮機も強力に運転されることになるので、切換型ショーケースの蒸発器内のオイルを迅速に吸引することができるようになる。
【００３１】
また、請求項４の発明の如く切換型ショーケースの制御装置により、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、他のショーケースの膨張弁の起点出しのタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放するようにしてもよい。膨張弁の起点出しの際には圧縮機は通常停止されるので、切換型ショーケースの膨張弁や電磁弁の開放による圧力変動に対する危惧も解消される。
【００３２】
請求項５の発明によれば、複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に圧縮機から冷媒を分配供給する冷凍装置において、各ショーケースは、蒸発器の冷媒上流側に設けられた膨張弁と、蒸発器の冷媒下流側に設けられた電磁弁と、膨張弁及び電磁弁を制御する制御装置を備え、少なくとも何れかのショーケースは、陳列室内を冷却する冷却モードと、陳列室内を冷却しない非冷モード及び／又はヒータにより陳列室内を加熱する加熱モードとに切り換えて使用可能な切換型ショーケースとされており、この切換型ショーケースの制御装置は、冷却モードにおいて膨張弁の弁開度を制御し、電磁弁を開閉すると共に、非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、膨張弁を全閉とし、電磁弁を閉じ、且つ、他のショーケースの蒸発器の除霜終了後のタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放するようにしたので、同様に請求項１０の発明の如く二酸化炭素を冷媒として使用する際に、前述した如く蒸発器の冷媒上流側に膨張弁を、蒸発器の冷媒下流側に電磁弁を設け、冷却モードにおいて同様に請求項８の発明の如く電磁弁を開放した状態で膨張弁の弁開度により蒸発器における冷媒過熱度を制御すると共に、陳列室内の冷却が不要となった場合、電磁弁を閉じる制御を行いながら、非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、膨張弁を全閉とし、電磁弁を閉じ、且つ、所定のタイミングで膨張弁及び電磁弁を所定期間開放することで、従来の如く閉じている電磁弁からその蒸発器側と圧縮機側との圧力差で冷媒が切換型ショーケースの蒸発器に逆流入し、オイルが当該蒸発器内に閉じ込められても、所定期間電磁弁を開放することによって、この閉じ込められたオイルを圧縮機側に戻すことができるようになる。
【００３３】
これにより、圧縮機潤滑用のオイルが枯渇して圧縮機の焼き付きや性能低下を来す不都合の発生を未然に回避することが可能となる。特に、この場合は電磁弁の開放時に膨張弁も所定期間開放するので、切換型ショーケースの蒸発器の内壁に付着しているオイルを、膨張弁の開放によって圧縮機側に押し流すことができるようになり、圧縮機のオイル不足も効果的に解消することが可能となる。
【００３４】
特に、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、他のショーケースの蒸発器の除霜終了後のタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放するようにしているので、比較的冷媒が安定している状態で切換型ショーケースの蒸発器からオイルを押し流すことができるようになり、膨張弁を開くことによる圧力変動で保護機能が働き、圧縮機が停止する等の不都合を防止することができる。
【００３５】
また、除霜終了後であれば膨張弁を開いた際に切換型ショーケースの蒸発器に流入する冷媒の温度も比較的高くなるので、蒸発圧力も高くなり、切換型ショーケースの蒸発器近傍の壁面等に結露が発生する不都合も効果的に解消することができるようになる。更に、除霜終了後は圧縮機も強力に運転されることになるので、切換型ショーケースの蒸発器内のオイルを迅速に吸引することができるようになる。
【００３６】
請求項６の発明によれば、複数のショーケースにそれぞれ設けられた蒸発器に圧縮機から冷媒を分配供給する冷凍装置において、各ショーケースは、蒸発器の冷媒上流側に設けられた膨張弁と、蒸発器の冷媒下流側に設けられた電磁弁と、膨張弁及び電磁弁を制御する制御装置を備え、少なくとも何れかのショーケースは、陳列室内を冷却する冷却モードと、陳列室内を冷却しない非冷モード及び／又はヒータにより陳列室内を加熱する加熱モードとに切り換えて使用可能な切換型ショーケースとされており、この切換型ショーケースの制御装置は、冷却モードにおいて膨張弁の弁開度を制御し、電磁弁を開閉すると共に、非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、膨張弁を全閉とし、電磁弁を閉じ、且つ、他のショーケースの膨張弁の起点出しのタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放するようにしたので、同様に請求項１０の発明の如く二酸化炭素を冷媒として使用する際に、前述した如く蒸発器の冷媒上流側に膨張弁を、蒸発器の冷媒下流側に電磁弁を設け、冷却モードにおいて同様に請求項８の発明の如く電磁弁を開放した状態で膨張弁の弁開度により蒸発器における冷媒過熱度を制御すると共に、陳列室内の冷却が不要となった場合、電磁弁を閉じる制御を行いながら、非冷モード及び／又は加熱モードにおいては、膨張弁を全閉とし、電磁弁を閉じ、且つ、所定のタイミングで膨張弁及び電磁弁を所定期間開放することで、従来の如く閉じている電磁弁からその蒸発器側と圧縮機側との圧力差で冷媒が切換型ショーケースの蒸発器に逆流入し、オイルが当該蒸発器内に閉じ込められても、所定期間電磁弁を開放することによって、この閉じ込められたオイルを圧縮機側に戻すことができるようになる。
【００３７】
これにより、圧縮機潤滑用のオイルが枯渇して圧縮機の焼き付きや性能低下を来す不都合の発生を未然に回避することが可能となる。特に、この場合は電磁弁の開放時に膨張弁も所定期間開放するので、切換型ショーケースの蒸発器の内壁に付着しているオイルを、膨張弁の開放によって圧縮機側に押し流すことができるようになり、圧縮機のオイル不足も効果的に解消することが可能となる。
【００３８】
特に、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、他のショーケースの膨張弁の起点出しのタイミングで膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を所定期間開放するようにしているので、膨張弁の起点出しの際には圧縮機は通常停止されるので、切換型ショーケースの膨張弁や電磁弁の開放による圧力変動に対する危惧も解消される。
【００３９】
更に、請求項７の発明の如く切換型ショーケースの制御装置により、非冷モード及び／又は加熱モードにおいて、膨張弁、又は、この膨張弁及び電磁弁を開放する際、ヒータを強制的に発熱させるようにすれば、非冷モードや加熱モードの切換型ショーケースの蒸発器に冷媒が流入することによる陳列室内の温度低下を、ヒータの発熱で打ち消し、結露の発生等を確実に解消することができるようになる。
【００４０】
また、特に請求項１０の発明の如く二酸化炭素を冷媒として使用する場合に、請求項９の発明の如き所謂二段冷凍装置の低段側冷媒回路に本発明を適用することで、極めて有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を適用した一実施例の冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】図１の切換型ショーケースの制御装置が実行する膨張弁の制御を説明するタイミングチャートである。
【図３】一般的なこの種電磁弁の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は本発明を適用した一実施例の冷凍装置１の冷媒回路図である。
【実施例１】
【００４３】
実施例の冷凍装置１は、コンビニエンスストアやスーパーマーケット等の店舗に設置された複数台のショーケース２（２Ａ、２Ｂ。実施例では全部で四台）に、店外に設置された冷凍機ユニット３から冷媒を供給するものであり、一台の高段側冷媒回路４と、この高段側冷媒回路４とは独立した複数（実施例では二系統）の低段側冷媒回路（第１の低段側冷媒回路６Ａ、第２の低段側冷媒回路６Ｂ（本発明が適用される冷媒回路））とから構成されている。
【００４４】
この実施例の高段側冷媒回路４は、スクロール圧縮機から成る高段側圧縮機７と、この高段側圧縮機７の吐出配管８から分岐した分岐配管９Ａ、９Ｂにそれぞれ接続されて相互に並列となる第１及び第２の（複数の）高段側ガスクーラ（放熱器）１１Ａ、１１Ｂと、第１の高段側ガスクーラ１１Ａの出口配管１２Ａと第２の高段側ガスクーラ１１Ｂの出口配管１２Ｂとの合流点の下流に接続された高段側膨張弁１３と、この高段側膨張弁１３の出口配管５９に接続された第１の高段側蒸発器１６Ａと、この第１の高段側蒸発器１６Ａの出口配管１７Ａに接続された第２の高段側蒸発器１６Ｂとを備えており、この第２の高段側蒸発器１６Ｂの出口配管１７Ｂが高段側圧縮機７の吸込配管１８に接続されて冷凍サイクルが構成されている。この高段側冷媒回路４には、二酸化炭素が冷媒として所定量封入されている。尚、５８は、出口配管１７Ｂに取り付けられて第２の高段側蒸発器１６Ｂを出た冷媒の温度を検出する温度センサである。
【００４５】
一方、低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂは何れも同一の構成である。即ち、実施例の低段側冷媒回路６Ａ（低段側冷媒回路６Ｂも同様）は、これもスクロール圧縮機から成る低段側圧縮機（本発明の圧縮機）２１と、この低段側圧縮機２１の吐出配管２２に接続された第１の低段側ガスクーラ（放熱器）２３と、その出口配管２４に接続されて第１の低段側ガスクーラ２３の冷媒下流側となる第２の低段側ガスクーラ（放熱器）２６と、この第２の低段側ガスクーラ２６の出口配管２７に接続された過冷却用熱交換器２８と、この過冷却用熱交換器２８の出口配管２９に接続された圧力調整用膨張弁３１と、この圧力調整用膨張弁３１の出口配管３２から分岐した分岐配管３３Ａ、３３Ｂにそれぞれ接続された低段側膨張弁（本発明の膨張弁）３４、３４と、各低段側膨張弁３４、３４の出口側にそれぞれ接続された低段側蒸発器（本発明の蒸発器）３６、３６とを備えている。即ち、膨張弁３４は低段側蒸発器３６の冷媒上流側に設けられている。
【００４６】
これら低段側膨張弁３４及び低段側蒸発器３６の直列回路が実施例では二つ相互に並列に接続されており、各直列回路が二台（複数）のショーケース２（２Ａ、２Ｂ）内にそれぞれ設置されるものである。そして、各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）内の低段側蒸発器３６の出口にはそれぞれ電磁弁（本発明の電磁弁）３７の入口配管３５が接続され、各電磁弁３７の出口配管３８が合流された後、入口配管４２を経てアキュムレータ３９に接続されている。そして、このアキュムレータ３９の出口側が低段側圧縮機２１の吸込配管４１に接続されて冷凍サイクルが構成されている。
【００４７】
この電磁弁３７は前述した電磁弁Ｖ（図３）と同一の構造のもので、低段側蒸発器３６の冷媒下流側に設けられており、入口配管３５や出口配管３８も同一符号で示す。電磁弁３７を低段側蒸発器３６の冷媒下流側に接続することにより、低段側蒸発器３６は電磁弁３７に対して低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの高圧側に位置することになる。そのため、電磁弁３７が開閉された場合にも、低段側蒸発器３６がバッファタンクとして機能し、高圧側の冷媒圧力の変動が緩和されることになる。また、アキュムレータ３９は所定容量を有するタンクである。そして、各低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂにも、二酸化炭素が冷媒として所定量封入されている。
【００４８】
そして、高段側冷媒回路４の第１の高段側蒸発器１６Ａと低段側冷媒回路６Ａの過冷却用熱交換器２８とが熱交換関係に設けられて第１のカスケード熱交換器４３Ａが構成され、高段側冷媒回路４の第２の高段側蒸発器１６Ｂと低段側冷媒回路６Ｂの過冷却用熱交換器２８とが熱交換関係に設けられて第２のカスケード熱交換器４３Ｂが構成されている。これにより、高段側冷媒回路４の第１の高段側蒸発器１６Ａ及び第２の高段側蒸発器１６Ｂにより、低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの過冷却用熱交換器２８を流れる高圧側冷媒を冷却する。また、上記分岐配管３３Ａ、３３Ｂと出口配管３８が冷凍機ユニット３から各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）に渡る配管となる。
【００４９】
図中、４４は各低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの低段側圧縮機２１の吐出配管２２に取り付けられた圧力センサであり、低段側圧縮機２１から吐出された高圧側冷媒の圧力を検出する。図中５６は、高段側圧縮機７の吐出配管８に取り付けられて高段側圧縮機７の吐出圧力（高段側冷媒回路４の高圧側圧力）を検出する圧力センサであり、５８は出口配管１７Ｂに取り付けられて高段側圧縮機７の吸込圧力（高段側冷媒回路４の低圧側圧力）を検出する圧力センサである。
【００５０】
図中５１、５２は第１及び第２のガスクーラ用送風機であり、第１のガスクーラ用送風機５１は各高段側ガスクーラ１１Ａ、１１Ｂと第１の低段側ガスクーラ２３に通風してそれらを空冷し、第２のガスクーラ用送風機５２は第２の低段側ガスクーラ２６に通風して空冷する。また、図中５３は外気温度を検出する温度センサである。
【００５１】
更に、図中４８は冷凍機ユニット３側の制御装置であり、各センサ４４、５３、５６、５８等の出力に基づいて高段側冷媒回路４の高段側圧縮機７の運転周波数、高段側膨張弁１３の弁開度、低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの低段側圧縮機２１の運転周波数、圧力調整用膨張弁３１の弁開度、各ガスクーラ用送風機５１、５２の運転を制御する。
【００５２】
また、各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）にもショーケース側の制御装置（本発明の制御装置）５７が設けられている。更に、ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の低段側蒸発器３６の冷媒入口側には、この低段側蒸発器３６の冷媒入口温度を検出する冷媒入口温度センサ（冷媒入口温度検出手段）４６が取り付けられ、低段側蒸発器３６の冷媒出口側には、この低段側蒸発器３６の冷媒出口温度を検出する冷媒出口温度センサ（冷媒出口温度検出手段）４７が取り付けられている。
【００５３】
図中６１はショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の陳列室内の温度である庫内温度を検出する庫内温度センサ（庫内温度検出手段）である。図中６２は低段側蒸発器３６と熱交換した冷気を各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の陳列室内に循環するための冷気循環用送風機であり、制御装置５７はこれら各センサ４６、４７、６１等の出力に基づいて低段側膨張弁３４の弁開度、電磁弁３７の開閉、冷気循環用送風機６２の運転を制御する。
【００５４】
ここで、低段側冷媒回路６Ｂにより冷却されるショーケース（図中２Ａで示す）は、実施例では陳列室内を冷却して使用する冷却モードと、陳列室内を冷却せず常温で使用する非冷モードと、陳列室内を加熱して使用する加熱モードとを切り換えることができる切換型ショーケース（ホットアンドコールド（Ｈ／Ｃ）タイプショーケースと称される）であり、陳列室内に架設された棚等に当該陳列室内を加熱する電気ヒータ（ヒータ）６３が設けられている。また、６６はショーケース２Ａの運転モードを冷却モード、非冷モード、加熱モードに切り換えるための切換スイッチであり、ショーケース２Ａの制御装置５７に接続されている。
【００５５】
また、同じく低段側冷媒回路６Ｂにより冷却されるショーケース（図中２Ｂで示す）は、実施例では弁当を冷蔵販売するショーケースである。そして、これらショーケース２Ａと２Ｂの低段側蒸発器３６に低段側冷媒回路６Ｂの低段側圧縮機２１から冷媒が分配供給される構成とされている。
【００５６】
尚、ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）側の制御装置５７と冷凍機ユニット３の制御装置４８は、店舗に設けられる統合制御装置（図示せず）により集中制御され、互いに連携して動作するものである。
【００５７】
（１）高段側冷媒回路４の動作
以上の構成で、制御装置４８により高段側冷媒回路４の高段側圧縮機７、低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの低段側圧縮機２１、各ガスクーラ用送風機５１、５２が運転されると、高段側圧縮機７で圧縮された高温高圧の冷媒（二酸化炭素）が吐出配管８に吐出され、分岐配管９Ａ、９Ｂに分流された後、各高段側ガスクーラ１１Ａ、１１Ｂに流入する。各高段側ガスクーラ１１Ａ、１１Ｂに流入した冷媒は、ガスクーラ用送風機５１により超臨界状態で冷却され、温度が低下する。
【００５８】
第１の高段側ガスクーラ１１Ａ及び第２の高段側ガスクーラ１１Ｂで冷却された冷媒は、出口配管１２Ａ、１２Ｂを経て合流した後、高段側膨張弁１３に流入し、そこで絞られた後（減圧）、第１のカスケード熱交換器４３Ａを構成する第１の高段側蒸発器１６Ａに流入して蒸発し、第１の低段側冷媒回路６Ａの過冷却用熱交換器２８を流れる冷媒を冷却する（過冷却）。
【００５９】
この第１の高段側蒸発器１６Ａを出た冷媒は、出口配管１７Ａを経て第２のカスケード熱交換器４３Ｂを構成する第２の高段側蒸発器１６Ｂに流入して蒸発し、第２の低段側冷媒回路６Ｂの過冷却用熱交換器２８を流れる冷媒を冷却する（過冷却）。そして、この第２の高段側蒸発器１６Ｂを出た冷媒は、出口配管１７Ｂを経て吸込配管１８から高段側圧縮機７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００６０】
制御装置４８は温度センサ５３が検出する外気温度に応じて高段側冷媒回路４の低圧側圧力の目標値（高段側圧縮機７の吸込圧力の目標値）を適切に設定して高段側圧縮機７の運転周波数を制御する。それにより、外気温度の変化に伴って変動する最適冷媒封入量の影響を排除し、実施例のようにアキュムレータを設けていない場合にも、高段側冷媒回路４の高段側圧縮機７を高効率で運転制御する。
【００６１】
（２）低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの動作
一方、第１の低段側冷媒回路６Ａ（第２の低段側冷媒回路６Ｂも同様）の低段側圧縮機２１で圧縮された高温高圧の冷媒（二酸化炭素）は吐出配管２２に吐出され、第１の低段側ガスクーラ２３に流入する。この第１の低段側ガスクーラ２３に流入した冷媒は、ガスクーラ用送風機５１により超臨界状態で冷却され、温度が低下した後、出口配管２４を経て次に第２の低段側ガスクーラ２６に流入する。
【００６２】
この第２の低段側ガスクーラ２６に流入した冷媒は、ガスクーラ用送風機５２により超臨界状態で冷却され、温度が更に低下した後、出口配管２７を経て第１のカスケード熱交換器４３Ａ（第２の低段側冷媒回路６Ｂの場合は第２のカスケード熱交換器４３Ｂ）を構成する過冷却用熱交換器２８に流入する。
【００６３】
この過冷却用熱交換器２８に流入した冷媒は、第１の高段側蒸発器１６Ａ（第２の低段側冷媒回路６Ｂの場合は第２の高段側蒸発器１６Ｂ）内で蒸発する高段側冷媒回路４の冷媒により冷却（過冷却）されて更に温度が低下した後、出口配管２９を経て圧力調整用膨張弁３１に至る。
【００６４】
この圧力調整用膨張弁３１で低段側冷媒回路６Ａ（６Ｂ）の高圧側冷媒は絞られ、出口配管３２を経て分岐配管３３Ａ、３３Ｂに分流し、冷凍機ユニット３から出て各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）に入る。分岐配管３３Ａ、３３Ｂを流れる冷媒は各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の低段側膨張弁３４に至り、そこで絞られた後、低段側蒸発器３６に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の陳列室内は所定の温度に冷却される。
【００６５】
そして、これらショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の低段側蒸発器３６を出た冷媒は、入口配管３５を経て電磁弁３７に流入する。ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）を冷却する場合（ショーケース２Ａの場合は冷却モード）は、電磁弁３７は開放されているので、冷媒は電磁弁３７から流出し、出口配管３８を経て合流し、入口配管４２からアキュムレータ３９に流入する。アキュムレータ３９に流入した冷媒はそこで気液分離され、ガス冷媒が吸込配管４１を経て低段側圧縮機２１に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００６６】
制御装置４８は、圧力センサ５６が検出する高段側冷媒回路４の高圧側圧力に基づいて膨張弁１３の弁開度を後述する低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの圧力調整用膨張弁３１の制御と同様に制御することにより、高段側冷媒回路４の高圧側圧力を適正な値（高段側冷媒回路４の高圧側圧力の目標値）に制御する。
【００６７】
このように、各カスケード熱交換器４３Ａ、４３Ｂの高段側蒸発器１６Ａ、１６Ｂにおいて高段側冷媒回路４の冷媒を蒸発させ、過冷却用熱交換器２８を流れる各低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの高圧側冷媒を過冷却することにより、二酸化炭素を冷媒として使用する場合にも、各冷媒回路４、６Ａ、６Ｂの圧縮機７、２１として比較的大型（大能力）の圧縮機を使用すること無く、各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の低段側蒸発器３６において所要の冷却能力を得ることが可能となる。
【００６８】
この場合、低段側圧縮機２１の吸込側にはアキュムレータ３９が設けられているので、低段側圧縮機２１への液バックは防止される。また、アキュムレータ３９は液溜めとして機能するので、低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂに十分な量の二酸化炭素冷媒を封入することが可能となる。
【００６９】
また、カスケード熱交換器４３Ａ、４３Ｂは、低段側ガスクーラ２６を出た冷媒を過冷却するので、低段側ガスクーラ２３、２６で冷却された低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの二酸化炭素冷媒をカスケード熱交換器４３Ａ、４３Ｂにて更に過冷却することになり、更なる冷却能力を改善を図ることができるようになる。
【００７０】
更に、この実施例では二系統の低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂと、各低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂにそれぞれ設けられた二つのカスケード熱交換器４３Ａ、４３Ｂを備えているので、一つの高段側冷媒回路４にて二系統（複数）の低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの高圧側冷媒を過冷却することができるようになる。
【００７１】
更にまた、制御装置４８は圧力調整用膨張弁３１により低段側冷媒回路６Ａ（６Ｂ）の高圧側圧力を最適な値に制御する。即ち、制御装置４８により低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの高圧側圧力に基づき、最適な当該高圧側圧力を目標値として圧力調整用膨張弁３１を制御する。これにより、低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの高圧側冷媒の比エンタルピ差を確保し、冷却能力の向上と効率の改善を図る。
【００７２】
（２−１）低段側膨張弁３４の制御（切換型ショーケース２Ａは冷却モード）
次に、制御装置５７による各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の低段側膨張弁３４の弁開度制御について説明する。尚、切換型ショーケース２Ａについては、切換スイッチ６６の切り換えにより冷却モードが選択されている場合とする。
【００７３】
ここで、制御装置５７は冷媒出口温度センサ４７が検出する低段側蒸発器３６の冷媒出口温度と冷媒入口温度センサ４６が検出する低段側蒸発器３６の冷媒入口温度から、それらの差（冷媒出口温度−冷媒入口温度）である現在の冷媒過熱度ＰＳＨを算出する。また、制御装置５７には各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の庫内温度の目標値である目標庫内温度ＳＴ（例えば＋５℃）が設定されており、更に実施例では目標庫内温度ＳＴより１Ｋ低い温度（ディファレンシャル）を第１の温度Ｔ１、４Ｋ低い温度をサーモオフ温度ＴＯＦＦとして設定している。また、低段側蒸発器３６における冷媒過熱度の目標値である目標過熱度ＳＳＨ（例えば５Ｋ）も設定されているものとする。
【００７４】
今、庫内温度センサ６１が検出する庫内温度ＰＴが目標庫内温度ＳＴより高い状態であるものとすると、制御装置５７は前述の如く算出した低段側蒸発器３６における現在の冷媒過熱度ＰＳＨと目標過熱度ＳＳＨに基づいて低段側膨張弁３４の弁開度を制御する。この場合、制御装置５７は目標過熱度ＳＳＨと冷媒過熱度ＰＳＨとの偏差ｅに基づくＰＩＤ制御によって冷媒過熱度ＰＳＨが目標過熱度ＳＳＨとなるように低段側膨張弁３４の弁開度（制御量）を制御する。これにより、低段側圧縮機２１への液バックが防止される。
【００７５】
この状態から庫内温度ＰＴが低下していき、前述した第１の温度Ｔ１より低くなった場合、制御装置５７は庫内温度センサ６１が検出する庫内温度ＰＴに基づいて低段側膨張弁３４の弁開度を制御する状態に切り換える。この場合、制御装置５７は目標庫内温度ＳＴと現在の庫内温度ＰＴとの偏差ｅに基づくＰＩＤ制御によって庫内温度ＰＴが目標庫内温度ＳＴとなるように低段側膨張弁３４の弁開度（制御量）を制御する。これにより、庫内温度ＰＴは上昇に転じる。
【００７６】
尚、制御装置５７は庫内温度ＰＴが前述したサーモオフ温度ＴＯＦＦまで低下した場合、陳列室内の冷却は不要となったものと判断して電磁弁３７を閉じる。これにより、陳列室内の商品の凍結を防止するものであるが、制御装置５７は庫内温度ＰＴが第１の温度Ｔ１を下回った時点から庫内温度ＰＴと目標庫内温度ＳＴに基づく低段側膨張弁３４の制御に切り換えるので、陳列室内が過冷却されてしまう不都合が防止されると共に、電磁弁３７が閉じられる状況も抑制されることになる。
【００７７】
この庫内温度ＰＴと目標庫内温度ＳＴに基づく制御では、低段側膨張弁３４の弁開度は徐々に低下（絞る）していくことになる。それにより、低段側蒸発器３６に流入する冷媒量は減少するので、庫内温度ＰＴは上昇していき、やがて目標庫内温度ＳＴまで上昇する。制御装置５７は庫内温度ＰＴが目標庫内温度ＳＴ以上に上昇した時点で、低段側膨張弁３４の弁開度を、低段側蒸発器３６における冷媒過熱度に基づいて制御する状態に復帰する。
【００７８】
このように、各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の制御装置５７は、庫内温度ＰＴが第１の温度Ｔ１以上である場合、低段側蒸発器３６における冷媒過熱度ＰＳＨに基づき、当該冷媒過熱度ＰＳＨが目標過熱度ＳＳＨとなるよう低段側膨張弁３４を制御するので、低段側圧縮機２１への液バックや低段側蒸発器３６への過着霜を防止することができる。一方、庫内温度ＰＴが第１の温度Ｔ１より低くなった場合は、庫内温度ＰＴに基づいて当該庫内温度ＰＴが目標庫内温度ＳＴとなるよう低段側膨張弁３４を制御するので、陳列室が過冷却されることを防止することができる。
【００７９】
即ち、係る簡単な制御の切り換えにより、低段側圧縮機２１への液バックと低段側蒸発器３６の過着霜、陳列室内の過冷却の全てを円滑に解消することができるようになる。また、陳列室内の過冷却が低段側膨張弁３４により解消されることで、電磁弁３７の開閉による低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂの圧力変動を回避することができるようになる。これにより、アキュムレータ３９の容量が小さく、二酸化炭素を冷媒として使用する場合にも、低段側圧縮機２１が高圧カットなどの安全装置（図示せず）によって強制停止されてしまう不都合を抑制し、低段側圧縮機２１の起動・停止回数を削減して安定した陳列室内の冷却を実現することができるようになる。
【００８０】
この場合、制御装置５７は庫内温度ＰＴに基づいて低段側膨張弁３４を制御している状態で、庫内温度ＰＴが目標庫内温度ＳＴ（第１の温度Ｔ１より高い所定の第２の温度）以上に上昇した場合、低段側蒸発器３６における冷媒過熱度ＰＳＨに基づく低段側膨張弁３４の制御に復帰するので、陳列室内の過冷却の危険性が解消した段階で低段側蒸発器３６における冷媒過熱度ＰＳＨによる制御に円滑に復帰できるようになる。特に、この復帰温度（第２の温度）を目標庫内温度ＳＴにしているので、陳列室内を目標庫内温度ＳＴに円滑に制御することが可能となる。
【００８１】
（２−２）ショーケース（切換型ショーケース）２Ａの加熱モードの制御
次に、ショーケース２Ａの詳しい制御について説明する。前述した如く第２の低段側冷媒回路６Ｂにより冷却されるショーケース２Ａは、電気ヒータ６３を備えた所謂ホットアンドコールドタイプの切換型ショーケースであり、切換スイッチ６６の操作により、当該ショーケース２Ａの制御装置５７によって運転モードを冷却モード、非冷モード、加熱モードに切り換えて使用することができるように構成されている。
【００８２】
切換スイッチ６６で冷却モードが選択された場合、上記（２−１）の欄で説明した如く制御装置５７は低段側膨張弁３４と電磁弁３７を制御することにより、陳列室内を冷却する。
【００８３】
一方、切換スイッチ６６の操作によって陳列室内を加熱して使用する加熱モード（オールホット）に切り換えられた場合、ショーケース２Ａの制御装置５７は、この実施例では低段側膨張弁３４の弁開度を全閉として低段側冷媒回路６Ｂの高圧側からの低段側蒸発器３６への冷媒供給を停止する。但し、電磁弁３７は開いた状態とする。従って、アキュムレータ３９側（低段側圧縮機２１側）から低段側蒸発器３６への冷媒の出入りは可能となっている。そして、電気ヒータ６３を発熱させて陳列室内を加熱（加温）することになる。尚、切換スイッチ６６により非冷モードが選択されたときは、電気ヒータ６３を発熱させないだけで、他は加熱モードと同様であるため説明を省略するものとする。
【００８４】
このように、ショーケース２Ａの制御装置５７は、加熱モードにおいては低段側蒸発器３６の冷媒上流側に設けられた低段側膨張弁３４を全閉とする一方、低段側蒸発器３６の冷媒下流側に設けられた電磁弁３７は開いておくので、従来の如く冷媒中のオイル（低段側圧縮機２１潤滑用のオイル）が低段側蒸発器３６内に閉じ込められることは無くなる。
【００８５】
また、ショーケース２Ａの制御装置５７は、低段側膨張弁３４を所定のタイミングで所定期間開放する。この様子を図２のタイミングチャートを用いて説明する。図２のタイミングチャートの最上段はショーケース２Ｂの除霜終了タイミングを示し、中段は加熱モードでのショーケース２Ａの低段側膨張弁３４の動作、最下段はショーケース２Ａの電磁弁３７の動作をそれぞれ示している。尚、ショーケース２Ａの電磁弁３７は前述した如く加熱モードでは開いている（ＯＮ）。
【００８６】
前述した如く実施例の冷凍装置１では、ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の制御装置５７と冷凍機ユニット３の制御装置４８が統合制御装置により集中制御され、互いに連携して動作するが、実施例では一日に数回、各ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の低段側蒸発器３６の除霜を行う（ショーケース２Ａの場合は冷却モードのとき）。
【００８７】
この除霜中（図２の除霜ＯＮ）、冷凍機ユニット３の制御装置４８は高段側圧縮機７及び各低段側圧縮機２１、２１を停止する。一方、ショーケース２（２Ａ、２Ｂ）の制御装置５７は低段側蒸発器３６は冷気循環用送風機６２を運転するので、これにより低段側蒸発器３６の着霜は融解される。この除霜は所定時間実行された後に終了され（図２の除霜ＯＦＦ）、高段側圧縮機７や各低段側圧縮機２１、２１は運転を再開されるが、ショーケース２Ａの制御装置５７は、加熱モードにおいては他のショーケース２、２Ｂの除霜終了後のタイミングで低段側膨張弁３４を所定の設定開度で所定期間開放する。
【００８８】
この場合の低段側膨張弁３４の設定開度（弁開度）は、低段側膨張弁３４を開いた後に、低段側蒸発器３６の冷媒上流側（低段側膨張弁３４と低段側蒸発器３６の間）の冷媒温度Ｔｉｎと、低段側蒸発器３６の冷媒下流側（電磁弁３７の冷媒下流側）の冷媒温度Ｔｏｕｔが略同じ（平衡）になる平衡到達時間で決定する。即ち、冷媒温度ＴｉｎとＴｏｕｔが略同じ（平衡）になるということは低段側膨張弁３４を開いたことで、高圧側から低段側蒸発器３４に冷媒が流入し、低段側蒸発器３４内に溜まっていた冷媒や低段側蒸発器３４の内壁に付着していたオイルが略全て押し出されたものと判断できるからである。
【００８９】
この平衡到達時間が短く、また、ＴｉｎとＴｏｕｔの平衡温度が高ければ開き過ぎであり、平衡到達時間が長く、平衡温度が低ければ弁開度が足りないことになる。また、ショーケース２Ａの低段側膨張弁３４を例えば全開としてしまうと、ショーケース２Ｂに供給される冷媒量が不足してしまうようになるので、ショーケース２Ａの制御装置５７は実施例ではこれら平衡到達時間及び平衡温度が最適となり、且つ、ショーケース２Ｂに悪影響を及ぼさない弁開度（全開と全閉の間の所定の中間値）を設定開度として低段側膨張弁３４を開く。
【００９０】
また、低段側膨張弁３４を開いている所定時間は、実際には全閉から上記設定開度まで開く時間ｔ１と、当該設定開度を維持している時間ｔ２と、再び全閉まで閉じるまでの時間ｔ３との和（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）となるが（図２）、ショーケース２Ａの制御装置５７は、加熱モードでは上記設定開度での平衡到達時間を所定時間とし、他のショーケース２、２Ｂの除霜終了後のタイミングで、この所定時間だけ低段側膨張弁３４を開く。
【００９１】
このように、実施例のショーケース２Ａの制御装置５７は、加熱モード（非冷モードも同様）において低段側膨張弁３４を全閉とし、電磁弁３７は開放するので、従来の如く閉じている電磁弁３７からその低段側蒸発器３６側と低段側圧縮機２１側（アキュムレータ３９側）との圧力差で冷媒がショーケース２Ａの低段側蒸発器３６に逆流入し、オイルが当該低段側蒸発器３６内に閉じ込められることが無くなる。
【００９２】
これにより、低段側圧縮機２１の潤滑用オイルが枯渇して低段側圧縮機２１の焼き付きや性能低下を来す不都合の発生を未然に回避することが可能となる。また、加熱モードではショーケース２Ａの制御装置５７は低段側膨張弁３４を閉じているので、加熱モード（非冷モードも同様）でショーケース２Ａの陳列室内が不必要に冷却されることも無い。
【００９３】
更に、ショーケース２Ａの制御装置５７は、加熱モード（非冷モードも同様）において、所定のタイミングで低段側膨張弁３４を所定期間開放するので、ショーケース２Ａの低段側蒸発器３６の内壁に付着しているオイルを、低段側膨張弁３４の開放によって低段側圧縮機２１側に押し流すことができるようになる。これにより、低段側圧縮機２１のオイル不足も効果的に解消することが可能となる。
【００９４】
この場合、ショーケース２Ａの制御装置５７は、加熱モード（非冷モードも同様）において、他のショーケース２、２Ｂの低段側蒸発器３６の除霜終了後のタイミングで低段側膨張弁３４を所定期間開放するので、比較的冷媒が安定している状態でショーケース２Ａの低段側蒸発器３６からオイルを押し流すことができるようになり、低段側膨張弁３４を開くことによる圧力変動で保護機能が働き、第２の低段側冷媒回路６Ｂの低段側圧縮機２１が停止する等の不都合を防止することができる。
【００９５】
また、除霜終了後であれば低段側膨張弁３４を開いた際にショーケース２Ａの低段側蒸発器３６に流入する冷媒の温度も比較的高くなるので、蒸発圧力も高くなり、ショーケース２Ａの低段側蒸発器３６の近傍の壁面等に結露が発生する不都合も効果的に解消することができるようになる。更に、除霜終了後は低段側圧縮機２１も高回転で運転されることになるので、ショーケース２Ａの低段側蒸発器３６内のオイルを迅速に吸引することができるようになる。
【実施例２】
【００９６】
（２−３）ショーケース（切換型ショーケース）２Ａの加熱モードの他の制御例
尚、上記実施例ではショーケース２Ａの制御装置５７が、加熱モード又は非冷モードの場合、低段側膨張弁３４を全閉とし、電磁弁３７は開くようにしたが、それに限らず、低段側膨張弁３４を全閉とし、電磁弁３７も閉じるようにしてもよい。但し、電磁弁３７を閉じることによって、やはり低段側蒸発器３６にオイルが閉じ込められる問題が生じる。そこで、係る場合には前述と同様に他のショーケース２（２Ｂ）の除霜終了後のタイミングで、ショーケース２Ａの制御装置５７により、低段側膨張弁３４及び電磁弁３７を所定期間開放する。
【００９７】
この場合の低段側膨張弁３４の弁開度や低段側膨張弁３４及び電磁弁３７を開放している所定期間は、前述した図２の設定開度及び所定期間（設定開度での平衡到達時間）とする。このように、加熱モード（非冷モードも同様）において、ショーケース２Ａの制御装置５７は低段側膨張弁３４を全閉とし、電磁弁３７を閉じ、且つ、所定のタイミングで低段側膨張弁３４及び電磁弁３７を所定期間開放することにより、前述同様に従来の如く閉じている電磁弁３７からその低段側蒸発器３６側と低段側圧縮機２１側との圧力差で冷媒がショーケース２Ａの低段側蒸発器３６に逆流入し、オイルが当該低段側蒸発器３６内に閉じ込められても、所定期間電磁弁３７を開放することによって、この閉じ込められたオイルを低段側圧縮機２１側に戻すことができるようになる。
【００９８】
これにより、低段側圧縮機２１の潤滑用オイルが枯渇して低段側圧縮機２１の焼き付きや性能低下を来す不都合の発生を未然に回避することが可能となる。特に、この場合は電磁弁３７の開放時に低段側膨張弁３４も所定期間開放するので、ショーケース２Ａの低段側蒸発器３６の内壁に付着しているオイルを、低段側膨張弁３６の開放によって低段側圧縮機２１側に押し流すことができるようになり、低段側圧縮機２１のオイル不足も効果的に解消することが可能となる。
【００９９】
また、前述同様に他のショーケース２、２Ｂの低段側蒸発器３６の除霜終了後のタイミングでショーケース２Ａの低段側膨張弁３４及び電磁弁３７を所定期間開放するようにしているので、比較的冷媒が安定している状態でショーケース２Ａの低段側蒸発器３６からオイルを押し流すことができるようになり、低段側膨張弁３４を開くことによる圧力変動で保護機能が働き、低段側冷媒回路６Ｂの低段側圧縮機２１が停止する等の不都合を防止することができる。
【０１００】
また、同様に除霜終了後であれば低段側膨張弁３４を開いた際にショーケース２Ａの低段側蒸発器３６に流入する冷媒の温度も比較的高くなるので、蒸発圧力も高くなり、ショーケース２Ａの低段側蒸発器３６近傍の壁面等に結露が発生する不都合も効果的に解消することができるようになる。更に、同様に除霜終了後は低段側圧縮機２１も高回転で運転されることになるので、ショーケース２Ａの低段側蒸発器３６内のオイルを迅速に吸引することができるようになる。
【０１０１】
尚、上記各実施例では一日に数回行われる他のショーケース２、２Ｂの低段側蒸発器３６の除霜終了後のタイミングでショーケース２Ａの低段側膨張弁３４、又は、低段側膨張弁３４及び電磁弁３７を所定期間開放するようにしたが、毎回の除霜毎に開放する必要は無く、例えば、一日に一回、除霜終了後のタイミングで開放してもよく、一週間に一回、或いは、一月に一回、除霜終了後のタイミングで開放してもよい。
【０１０２】
ショーケース２Ａの低段側膨張弁３４、又は、低段側膨張弁３４及び電磁弁３７を開放することは、それぞれを動作させるために電力が消費されると共に、第２の低段側冷媒回路６Ｂ内の他のショーケース２Ｂの冷却能力にも影響を与える危険性があるため、当該ショーケース２Ｂに悪影響が及ばない範囲で、毎回の除霜後では無く、適宜間引いて実行するとよい。
【実施例３】
【０１０３】
（２−４）ショーケース（切換型ショーケース）２Ａの加熱モードの更に他の制御例
また、上記各実施例では加熱モード（非冷モードも同様）のショーケース２Ａの制御装置５７が、他のショーケース２、２Ｂの低段側蒸発器３６の除霜終了後のタイミングで低段側膨張弁３４、又は、低段側膨張弁３４と電磁弁３７を開くようにしたが、それに限らず、他のショーケース２、２Ｂの低段側膨張弁３４の起点出しのタイミングでショーケース２Ａの制御装置５７が低段側膨張弁３４、又は、低段側膨張弁３４と電磁弁３７を所定期間開放するようにしてもよい。
【０１０４】
この低段側膨張弁３４の起点出しとは、低段側膨張弁３４の弁開度制御の起点を校正するための動作であり、通常は低段側蒸発器３６の除霜中（低段側圧縮機２１は停止される）に実行される。ショーケース２Ａの制御装置５７により他のショーケース２、２Ｂの低段側膨張弁３４の起点出しのタイミングで当該ショーケース２Ａの低段側膨張弁３４、又は、低段側膨張弁３４と電磁弁３７を所定期間開放することで、ショーケース２Ａの低段側膨張弁３４や電磁弁３７の開放による低段側冷媒回路６Ｂの圧力変動に対する危惧も解消される。
【０１０５】
尚、上記各実施例では他のショーケース２、２Ｂの低段側蒸発器３６の除霜終了後のタイミングや低段側膨張弁３４の起点出しのタイミングでショーケース２Ａの低段側膨張弁３４、又は、低段側膨張弁３４及び電磁弁３７を所定期間開放することとしたが、係る定期的なタイミングに限らず、第２の低段側冷媒回路６Ｂの低段側圧縮機２１内のオイル量を検出して、一定量を下回ったらショーケース２Ａの低段側膨張弁３４、又は、低段側膨張弁３４及び電磁弁３７を所定期間開放するようにしてもよい。
【０１０６】
更に、第２の低段側冷媒回路６Ｂの低段側圧縮機２１内のオイル量が一定量を下回った後の他のショーケース２、２Ｂの低段側蒸発器３６の除霜終了後のタイミングでショーケース２Ａの低段側膨張弁３４、又は、低段側膨張弁３４及び電磁弁３７を所定期間開放するようにしてもよい。
【実施例４】
【０１０７】
（２−５）ショーケース（切換型ショーケース）２Ａの加熱モードのもう一つの他の制御例
また、上記各実施例に加えて、ショーケース２Ａの制御装置５７により、加熱モード（非冷モードも同様）において、低段側膨張弁３４、又は、この低段側膨張弁３４と電磁弁３７を開放する際、電気ヒータ６３を強制的に発熱させるようにしてもよい。
【０１０８】
この電気ヒータ６３は、通常はショーケース２Ａの庫内温度に応じて制御装置５７によりＯＮ／ＯＦＦ制御されているが、当該ショーケース２Ａの低段側蒸発器３６内に閉じ込められたオイルを押し出すために低段側膨張弁３４や、それと電磁弁３７を開放するとき、係る温度制御に拘わらず、制御装置５７によって強制的に電気ヒータ６３を発熱させる。
【０１０９】
このように、電気ヒータ６３を発熱させることで、ショーケース２Ａの低段側蒸発器３６に冷媒が流入することによる陳列室内の温度低下をその発熱で打ち消し、低段側蒸発器３６の近傍の壁面等に結露が発生する不都合を確実に解消することができるようになる。
【０１１０】
ここで、上記各実施例では高段側冷媒回路４と低段側冷媒回路６Ａ、６Ｂとをカスケード接続した冷凍装置で本発明を説明したが、請求項８、制御装置９以外の発明ではそれに限らず、実施例の低段側圧縮機２１により切換型のショーケース２Ａと他のショーケース２Ｂを冷却する第２の低段側冷媒回路６Ｂのみの所謂単段の冷媒回路を備えた冷凍装置にも本発明は有効である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  冷凍装置
２、２Ａ、２Ｂ  ショーケース
３  冷凍機ユニット
４  高段側冷媒回路
６Ａ、６Ｂ  低段側冷媒回路（冷媒回路）
７  高段側圧縮機
１１Ａ、１１Ｂ  高段側ガスクーラ
１３  高段側膨張弁
１６Ａ、１６Ｂ  高段側蒸発器
２１  低段側圧縮機（圧縮機）
２３、２６  低段側ガスクーラ
３４  低段側膨張弁（膨張弁）
３６  低段側蒸発器（蒸発器）
３７  電磁弁
４８、５７  制御装置
【図１】
0006590363.tif 000002
【図２】
0006590363.tif 000003
【図３】
0006590363.tif 000004