(57)【要約】  圧縮機と、圧縮機の吐出側に接続された凝縮器と、全閉する機能を有し、凝縮器に接続された複数の減圧装置と、複数の減圧装置のそれぞれに接続された複数の蒸発器と、凝縮器及び複数の蒸発器の状態を示す状態情報を検出する検出部と、検出部において検出された状態情報から複数の減圧装置の開閉動作の基準となる開閉基準情報を特定する基準特定部と、基準特定部において特定された開閉基準情報に応じて全閉又は開の状態にする減圧装置の動作を制御する開閉制御部と、を有する冷凍装置によって、冷媒の流速を確保する。
2016135842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
前記圧縮機の吐出側に接続された凝縮器と、
全閉する機能を有し、前記凝縮器に接続された複数の減圧装置と、
複数の前記減圧装置のそれぞれに接続された複数の蒸発器と、
前記凝縮器及び複数の前記蒸発器の状態を示す状態情報を検出する検出部と、
前記検出部において検出された前記状態情報から複数の前記減圧装置の開閉動作の基準となる開閉基準情報を特定する基準特定部と、
前記基準特定部において特定された前記開閉基準情報に応じて全閉又は開の状態にする前記減圧装置の動作を制御する開閉制御部と、を有する冷凍装置。
【請求項２】
前記状態情報と前記開閉基準情報とを関連づけた基準テーブルを記憶する記憶部を有し、
前記基準特定部は、前記検出部において検出された前記状態情報を前記基準テーブルに照らして前記開閉基準情報を特定するものであり、
前記開閉制御部は、前記基準特定部において特定された前記開閉基準情報と前記圧縮機の現在の運転容量との大小関係をもとに、複数の前記減圧装置の開閉動作を制御するものである請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記開閉制御部は、前記現在の運転容量が前記開閉基準情報未満の場合に、開の状態にある複数の前記減圧装置のうちの１つを全閉の状態とする請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記開閉制御部は、前記現在の運転容量が前記開閉基準情報未満の場合に、開の状態にある前記減圧装置が１つであれば、複数の前記減圧装置の開閉状態を維持させる請求項２又は３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記開閉制御部は、前記現在の運転容量が前記開閉基準情報以上の場合に、全閉の状態にある前記減圧装置があれば、閉の状態にある前記減圧装置のうちの１つを開の状態にする請求項２〜４の何れか一項に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記状態情報と蒸発器容量とを関連づけた容量テーブルを記憶する記憶部を有し、
複数の前記蒸発器は、異なる熱交換容量を有し、
前記基準特定部は、前記検出部において検出された前記状態情報を前記容量テーブルに照らして適正な蒸発器容量を求めると共に、複数の前記蒸発器の組み合わせによって段階的に形成される複数の蒸発器容量の中から前記適正な蒸発器容量に近いものを前記開閉基準情報として特定するものである請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記開閉制御部は、
現在の蒸発器容量が前記開閉基準情報よりも大きい場合に、複数の前記減圧装置の開閉動作を制御して蒸発器容量を一段階だけ減らす機能と、
現在の蒸発器容量が前記開閉基準情報よりも小さい場合に、複数の前記減圧装置の開閉動作を制御して蒸発器容量を一段階だけ増やす機能と、
を有する請求項６に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記開閉制御部は、現在の蒸発器容量と前記開閉基準情報とが一致する場合に、複数の前記減圧装置の開閉状態を維持させる機能を有する請求項６又は７に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記減圧装置は、
冷媒を減圧させる減圧部と、
前記減圧部の上流に直列接続された流路閉止部と、を有し、
前記開閉制御部は、前記検出部において検出された前記状態情報に基づいて複数の前記流路閉止部の開閉動作を制御する請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項１０】
前記検出部は、
前記凝縮器の凝縮温度を前記状態情報として検出する凝縮温度センサと、
複数の前記蒸発器の蒸発温度を前記状態情報として検出する蒸発温度センサと、を有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項１１】
複数の前記蒸発器の各々に直列接続された複数の逆止弁をさらに有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置に関し、冷凍能力の低下を抑制する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍装置では、冷媒流量が少なくなる領域における冷凍能力の低下又は低圧圧力の低下を抑制するために、例えば、冷媒の過熱度などを制御目標とし、各種減圧装置によって冷媒の流速を調整するという手法が用いられている（例えば特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１には、圧縮機の吸込圧力が凍結異常を示す設定値より小さい場合でも、冷媒過熱度が所定過熱度より大きいときは、冷媒供給不足による冷媒側伝熱性能の低下であると識別し、冷凍装置の運転を停止させることなく、圧縮機の容量を低減させるという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４７１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の冷凍装置は、多すぎる冷媒流量を膨張弁による減圧処理等によって調整するものであるため、冷媒流量そのものが少なすぎて足りない領域での運転は行うことができないという課題がある。また、冷媒流量が不足すると、蒸発器の容量が不変であることも相まって冷媒の流速が低下し、蒸発器における分配機能が悪化する。このため、運転が可能な状況であっても、伝熱面積を十分に活かした熱交換が行われず、冷凍能力が低下するという課題がある。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒流量が不足する領域での冷媒の流速を確保し、冷凍能力の低下を抑制す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】
【０００７】
本発明に係る冷凍装置は、圧縮機と、圧縮機の吐出側に接続された凝縮器と、全閉する機能を有し、凝縮器に接続された複数の減圧装置と、複数の減圧装置のそれぞれに接続された複数の蒸発器と、凝縮器及び複数の蒸発器の状態を示す状態情報を検出する検出部と、検出部において検出された状態情報から複数の減圧装置の開閉動作の基準となる開閉基準情報を特定する基準特定部と、基準特定部において特定された開閉基準情報に応じて全閉又は開の状態にする減圧装置の動作を制御する開閉制御部と、を有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、凝縮器の下流に複数の減圧装置を有すると共に、制御部が、凝縮器及び複数の蒸発器の状態を示す状態情報に基づいて、複数の減圧装置を個別に全閉又は開の状態とするように構成されているため、冷媒流量が不足する領域での冷媒の流速を確保し、冷凍能力の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍装置のうち、２系統を備えた構成を示す模式図である。
【図２】図１の冷凍装置において、制御部が参照する基準テーブルの例を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷凍装置のうち、３系統を備えた構成を示す模式図である。
【図４】図３の冷凍装置の制御部による減圧装置の開閉制御を例示する模式図である。
【図５】図１及び図３の冷凍装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】図６の冷凍装置において、制御部が参照する最大容量テーブルを例示する説明図である。
【図８】図６の冷凍装置において、制御部が参照する最小容量テーブルを例示する説明図である。
【図９】図６の冷凍装置の制御部による減圧装置の開閉制御を例示する模式図である。
【図１０】本実施の形態２に係る冷凍装置を構成する、熱交換容量の異なる３台の蒸発器を示す概略図である。
【図１１】図１０の３台の蒸発器の組み合わせと伝熱面積の総和との関係を示す表である。
【図１２】本実施の形態２に係る冷凍装置を構成する、熱交換容量の異なる４台の蒸発器を示す概略図である。
【図１３】図１２の４台の蒸発器の組み合わせと伝熱面積の総和との関係を示す表である。
【図１４】図６の冷凍装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る冷凍装置のうち、同じ熱交換容量である複数の蒸発器を採用した構成を例示する模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る冷凍装置のうち、異なる熱交換容量である複数の蒸発器を採用した構成を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置のうち、２系統を備えた構成を示す模式図である。図１に示すように、冷凍装置１００は、圧縮機１０と、圧縮機１０の吐出側に接続された凝縮器２０と、例えば冷媒流路の閉止機能を有する膨張弁からなり、凝縮器２０に接続された複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂと、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂのそれぞれに接続された複数の蒸発器４１ａ及び４１ｂと、を有している。蒸発器４１ａと蒸発器４１ｂとは、同じ熱交換容量であり、具体的には、同じ伝熱面積を有している。また、冷凍装置１００は、蒸発器４１ａへの冷媒の流入を防止する逆止弁５０ａと、蒸発器４１ｂへの冷媒の流入を防止する逆止弁５０ｂと、を有している。逆止弁５０ａ及び５０ｂは、冷媒配管の特定の場所に冷媒が溜まる現象（いわゆる寝込み）を防ぐためにも機能する。
【００１１】
圧縮機１０と、凝縮器２０と、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂと、複数の蒸発器４１ａ及び４１ｂと、逆止弁５０ａ及び５０ｂとは、冷媒配管によって順次接続された冷媒回路を構成し、冷媒配管内では、冷媒が循環するように構成されている。冷凍装置１００の流路は、減圧装置３０ａ及び３０ｂの上流において２系統に分岐されている。すなわち、冷凍装置１００は、圧縮機１０及び凝縮器２０の下流に、減圧装置３０ａと蒸発器４１ａと逆止弁５０ａとが直列に接続された流路である第１系統と、減圧装置３０ｂと蒸発器４１ｂと逆止弁５０ｂとが直列に接続された流路である第２系統とを有している。図１に示す通り、第１系統を構成する減圧装置３０ａ、蒸発器４１ａ、及び逆止弁５０ａと、第２系統を構成する減圧装置３０ｂ、蒸発器４１ｂ、及び逆止弁５０ｂとは、並列に接続されている。減圧装置３０ａは、冷媒を減圧して膨張させる機能及び第１系統を閉鎖して冷媒が流れないようにする機能を有し、減圧装置３０ｂは、冷媒を減圧して膨張させる機能及び第２系統を閉鎖して冷媒が流れないようにする機能を有している。
【００１２】
さらに、冷凍装置１００は、凝縮器２０及び複数の蒸発器４１ａ及び４１ｂの状態を示す状態情報を検出する検出部６０と、検出部６０において検出された状態情報に基づいて複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂを個別に全閉又は開の状態とする制御部７１と、状態情報と圧縮機１０の運転容量（例えば運転周波数）とを関連づけた基準テーブル（運転容量テーブル）を記憶する記憶部８１を有している。検出部６０は、凝縮器２０の凝縮温度を状態情報として検出する凝縮温度センサ６１と、複数の蒸発器４１ａ及び４１ｂの蒸発温度を状態情報として検出する蒸発温度センサ６２ａ及び６２ｂと、を有している。
【００１３】
制御部７１は、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂのそれぞれの開度が、全閉又は開の状態となるように制御するものであり、具体的には、検出部６０において検出された状態情報から複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉動作の基準となる開閉基準情報を特定する基準特定部７１Ａと、基準特定部７１Ａにおいて特定された開閉基準情報に応じて全閉又は開の状態にする減圧装置３０ａ又は３０ｂの動作を制御する開閉制御部７１Ｂと、を有している。
【００１４】
記憶部８１内の基準テーブルには、本実施の形態１における開閉基準情報である運転容量閾値が状態情報（凝縮温度及び蒸発温度）に関連づけられて記憶されている。すなわち、基準テーブルは、各凝縮温度及び蒸発温度による温度域に対応する運転容量閾値を有している。すなわち、基準特定部７１Ａは、凝縮温度センサ６１において検出された凝縮温度及び蒸発温度センサ６２ａ及び６２ｂにおいて検出された蒸発温度を基準テーブルに照らして上記開閉基準情報としての運転容量閾値を特定するものであり、開閉制御部７１Ｂは、基準特定部７１Ａにおいて特定された運転容量閾値と圧縮機１０の現在の運転容量との大小関係をもとに、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉動作を制御するものである。
【００１５】
なお、図１のような制御部７１の構成は、補助記憶装置に読み込まれた制御プログラムをマイコンもしくはコンピュータ（たとえばパーソナルコンピュータ等）上で実行することにより実現される。制御プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされることになる。
【００１６】
また、開閉基準情報としての運転容量閾値は、冷媒配管を循環する冷媒の物性に応じて決定されるものである。そして、基準テーブルは、各温度域における運転容量と運転系統数との間に、ある程度の比例相関（運転容量が高いほど運転系統数を増加させるといった関係）を持たせるように設定する。ここで、運転系統数とは、減圧装置が開の状態にあり、対応する蒸発器に冷媒が流れている系統の数をいう。
【００１７】
凝縮温度センサ６１は、凝縮器２０の凝縮温度を検出し、検出した凝縮温度を基準特定部７１Ａに出力するものである。また、蒸発温度センサ６２ａと蒸発温度センサ６２ｂとは、それぞれ、蒸発器４１ａと蒸発器４１ｂとの蒸発温度を検出し、検出した蒸発温度を基準特定部７１Ａに出力するものである。よって、基準特定部７１Ａは、凝縮温度及び蒸発温度を一定時間（例えば５分）ごとに入力し、凝縮温度及び蒸発温度の経時的変化を把握することができる。
【００１８】
開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が基準特定部７１Ａにおいて特定された運転容量閾値未満の場合に、開の状態にある複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂのうちの１つを全閉の状態にする（運転系統数を１つだけ減らす）機能を有する。また、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が基準特定部７１Ａにおいて特定された運転容量閾値未満の場合に、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂのうちで開の状態にあるものが１つであれば、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉状態を維持させる（運転系統数を維持する）機能を有する。さらに、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が基準特定部７１Ａにおいて特定された運転容量閾値以上の場合に、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂのうちで全閉の状態にあるものがあれば、全閉の状態にある減圧装置３０ａ及び３０ｂのうちの１つを開の状態にする（運転系統数を１つだけ増やす）機能を有する。
【００１９】
記憶部８１には、基準テーブルとして、開閉制御部７１Ｂが、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂのうちの１つを全閉の状態とする際に参照する閉時基準テーブルと、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂのうちの１つを開の状態とする際に参照する開時基準テーブルとが格納されている。閉時基準テーブルには、運転容量閾値として、減圧装置３０ａ及び３０ｂの閉動作の基準となる閉時閾値が、凝縮温度及び蒸発温度に関連づけて記憶されている。また、開時基準テーブルは、減圧装置３０ａ及び３０ｂの開動作の基準となる開時閾値が、凝縮温度及び蒸発温度に関連づけて記憶されている。
【００２０】
図２は、冷凍装置１００において、制御部７１が参照する基準テーブルの例を示す説明図であり、具体的には、閉時基準テーブルを例示するものである。基準テーブルは、運転系統数を変化させるべき状態にあるか否かを特定するための情報であり、図２に例示する閉時基準テーブルは、制御部７１が、２系統運転から１系統運転に切り替える際の基準となる運転容量閾値を有している。例えば、蒸発温度が−１３℃であり、かつ凝縮温度が３８℃であれば、蒸発温度が−１５℃以上−１０℃未満で、かつ凝縮温度が３５℃以上４０℃未満の温度域であるため、基準特定部７１Ａは、閉時閾値として５０％を読み取って開閉制御部７１Ｂに送信する。開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が５０％未満であれば、減圧装置３０ａ又は３０ｂのうちの１つを全閉の状態とし、２系統運転から１系統運転に切り替えるように制御する。
【００２１】
すなわち、基準特定部７１Ａは、検出部６０において検出された凝縮温度及び蒸発温度が属する温度域の運転容量閾値を基準テーブルから読み取って開閉制御部７１Ｂに送信するものである。また、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量と基準特定部７１Ａにおいて特定された運転容量閾値との大小関係をもとに、運転系統数の切り替えを行うものである。
【００２２】
図３は、本実施の形態１に係る冷凍装置のうち、３系統を備えた構成を示す模式図である。冷凍装置１００と同等の構成部材については、同一の符号を用いて詳細な説明を省略する。図３に示すように、冷凍装置１１０の冷媒配管による流路は、減圧装置３０ａ〜３０ｃの上流において３系統に分岐されている。すなわち、冷凍装置１１０は、圧縮機１０及び凝縮器２０の下流側に、減圧装置３０ａと蒸発器４１ａと逆止弁５０ａとが直列に接続された流路である第１系統と、減圧装置３０ｂと蒸発器４１ｂと逆止弁５０ｂとが直列に接続された流路である第２系統と、減圧装置３０ｃと蒸発器４１ｃと逆止弁５０ｃとが直列に接続された流路である第３系統と、を有している。複数の蒸発器４１ａ〜４１ｃは、同じ熱交換容量を有しており、具体的には、同じ伝熱面積を有している。
【００２３】
冷凍装置１１０において、検出部６０は、凝縮器２０の凝縮温度を状態情報として検出する凝縮温度センサ６１と、複数の蒸発器４１ａ〜４１ｃの蒸発温度を状態情報として検出する蒸発温度センサ６２ａ〜６２ｃと、を有している。記憶部８１内の基準テーブルには、減圧装置３０ａ〜３０ｃの開閉動作の基準となる運転容量閾値が、凝縮温度及び蒸発温度に関連づけられて記憶されている。すなわち、記憶部８１には、基準テーブルとして、３系統運転から２系統運転への切替基準と、２系統運転から１系統運転への切替基準とをそれぞれ格納した閉時基準テーブルと、１系統運転から２系統運転への切替基準と、２系統運転から３系統運転への切替基準とをそれぞれ格納した開時基準テーブルと、が記憶されている。
【００２４】
制御部７１は、検出部６０において検出された状態情報に基づいて、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃを個別に全閉又は開の状態とするものである。すなわち、開閉制御部７１Ｂは、基準特定部７１Ａにおいて特定された運転容量閾値と圧縮機１０の現在の運転容量との大小関係をもとに複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃの開閉動作を制御するものである。
【００２５】
開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が基準特定部７１Ａにおいて特定された運転容量閾値未満の場合に、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちの１つを全閉の状態にする機能を有する。また、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が基準特定部７１Ａにおいて特定された運転容量閾値未満の場合に、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちで開の状態にあるものが１つであれば、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃの開閉状態を維持させる機能を有する。さらに、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が基準特定部７１Ａにおいて特定された運転容量閾値以上の場合に、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちで全閉の状態にあるものがあれば、全閉の状態にある減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちの１つを開の状態にする機能を有する。
【００２６】
次に、図４を参照して、制御部７１が運転状態の急変を防止するために行う減圧装置３０ａ〜３０ｃの開閉制御を、運転系統数の観点から説明する。図４は、冷凍装置１１０の制御部７１による減圧装置３０ａ〜３０ｃの開閉制御を例示する模式図である。制御部７１は、運転条件及び運転容量に応じた減圧装置３０ａ〜３０ｃの開閉制御により、冷媒が流れる系統数を適正化する。ここで、冷媒が流れる系統数の適正化とは、蒸発器が熱交換能力を十分に発揮することができる状態にすることを意味する。
【００２７】
図４に示すように、制御部７１は、冷凍装置１１０の起動時（運転時間０分）に、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃの全てが開の状態となるように制御する。次いで、一定時間が経過した際（運転時間５分）に、制御部７１は、現状の運転容量が適正であるか否かを判定する。ここで、図４では、実際の運転系統数が３であり、適正な運転系統数１とは異なるため、制御部７１は、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちで、開の状態にある１つを全閉の状態とする。すなわち、実際の運転系統数が適正な運転系統数より２以上大きい場合でも、制御部７１は、２以上の減圧装置を全閉の状態とはせずに、１つの減圧装置だけを全閉の状態とする。
【００２８】
続いて、図４では、一定時間が経過した際（運転時間１０分）に、実際の運転系統数が２であり、適正な運転系統数１とは異なるため、制御部７１は、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちで、開の状態にある１つを全閉の状態とする。
【００２９】
次いで、図４では、一定時間が経過した際（運転時間１５分）に、実際の運転系統数が１であり、適正な運転系統数３とは異なるため、制御部７１は、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちで、全閉の状態にある１つを開の状態とする。すなわち、制御部７１は、実際の運転系統数が適正な運転系統数より２以上小さい場合でも、２以上の減圧装置を開の状態とはせずに、１つの減圧装置だけを開の状態とする。
【００３０】
続いて、図４では、一定時間が経過した際（運転時間２０分）に、実際の運転系統数が２であり、適正な運転系統数３とは異なるため、制御部７１は、複数の減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちで、全閉の状態にある１つを開の状態とする。
【００３１】
上記の通り、制御部７１は、実際の運転系統数と適正な運転系統数との間に２以上の開きがある場合でも、１つの減圧装置だけを全閉又は開の状態とし、かかる状態を一定時間が経過するまで維持するように制御する。また、圧縮機１０の運転容量そのものの変化に起因して、検出部６０から出力される各検出値が変化し、適正な運転容量が変化した場合でも、一定時間が経過するまでは、現状の系統数を維持するように構成されている。このため、冷凍装置１１０の運転状態の急変を防止することができ、冷凍装置１１０の安定的な動作を実現することができる。すなわち、制御部７１による上記制御により、運転系統数の急激な変化を抑制し、運転系統数の変化に伴って発生する運転状態の変化を緩和することができる。このため、運転状態の急変によるブライン温度、低圧圧力、冷媒の吐出温度、及び運転容量の急激な変化を防ぐことができる。
【００３２】
そして、本実施の形態１における冷凍装置１００及び１１０は、上記の通り、圧縮機１０及び凝縮器２０の下流に、減圧装置及び蒸発器が複数設けられており、制御部７１による複数の減圧装置の開閉制御により、冷媒が流れる蒸発器の数を自在に変更することができる。このため、より低冷媒流量となる領域においても、冷媒の流速を確保することができ、効率のよい低容量運転を実現することができる。
【００３３】
上記構成例では、制御部７１が、運転容量閾値と現在の運転容量とを比較して、複数の減圧装置の開閉制御を実行する構成例を説明している。しかし、基準特定部７１Ａが、基準テーブルから適正な運転系統数を開閉基準情報として導出し、開閉制御部７１Ｂが、基準特定部７１Ａにおいて導出された適正な運転系統数と現在の運転系統数とを比較して、当該比較の結果に応じて複数の減圧装置の開閉制御を実行するようにしてもよい。また、記憶部８１に、状態情報と適正な運転系統数とを関連づけた他の基準テーブルを格納しておき、基準特定部７１Ａが、当該他の基準テーブルを参照して開閉基準情報としての適正な運転系統数を導出するようにしてもよい。現在の運転系統数は、開閉制御部７１Ｂが、各減圧装置３０ａ及び３０ｂが全閉となっているか否かを検出することにより求めるという構成を採るとよい。
【００３４】
なお、本実施の形態１では、検出部６０として、凝縮温度センサ６１と蒸発温度センサ６２ａ及び６２ｂとを例示しているが、これに限定されず、凝縮温度又は蒸発温度に関連づけが可能な種々の情報を検出する他のセンサ等を採用してもよい。すなわち、検出部６０として、例えば、圧縮機１０の吸込み口に設ける低圧用圧力センサ（図示せず）と、圧縮機１０の吐出し口に設ける高圧用圧力センサ（図示せず）とを採用してもよい。そして、記憶部８１に、各低圧圧力及び高圧圧力による圧力域に対応する運転容量閾値を記憶する別の基準テーブルを格納しておき、基準特定部７１Ａが、当該別の基準テーブルを参照して運転容量閾値を特定するようにしてもよい。なお、運転容量閾値は、冷媒配管を循環する冷媒の物性に応じて決定される。
【００３５】
次に、図５を参照して、冷凍装置１００及び１１０の動作を説明する。図５は、冷凍装置１００及び１１０の動作を示すフローチャートである。冷凍装置１００及び１１０の動作は同様であるため、以下では、３系統を備えた冷凍装置１１０の動作を中心に説明する。
【００３６】
まず、冷凍装置１１０の起動時において、開閉制御部７１Ｂは、全ての減圧装置３０ａ〜３０ｃを開の状態とする。すなわち、冷凍装置１１０は、減圧装置３０ａ〜３０ｃの全てを開にして運転を開始する（図５：ステップＳ１０１）。次いで、基準特定部７１Ａは、凝縮温度センサ６１の検出値である凝縮温度と、蒸発温度センサ６２ａ〜６２ｃの検出値である蒸発温度とを入力する（図５：ステップＳ１０２）。次に、基準特定部７１Ａは、凝縮温度センサ６１において検出された凝縮温度と、蒸発温度センサ６２ａ〜６２ｃにおいて検出された蒸発温度とを、記憶部８１に記憶されている閉時基準テーブルに照らして、閉時閾値を読み取る（図５：ステップＳ１０３）。
【００３７】
続いて、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量と基準特定部７１Ａにおいて読み取られた閉時閾値とを比較する（図５：ステップＳ１０４）。開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が閉時閾値以上の場合（図５：ステップＳ１０４／Ｎｏ）、減圧装置３０ａ〜３０ｃを開の状態で維持させる。すなわち、冷凍装置１１０は、現状の運転系統数での運転を続行する（図５：ステップＳ１０５）。そして、一定時間（例えば５分）経過後に、制御部７１は、ステップＳ１０２以降の動作を実行する。
【００３８】
一方、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が閉時閾値未満である場合（図５：ステップＳ１０４／Ｙｅｓ）、減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちの１つを全閉の状態とすることで、一系統を閉鎖する（図５：ステップＳ１０６）。
【００３９】
前回の処理（ステップＳ１０２〜Ｓ１０６）から一定時間（例えば５分）が経過すると、基準特定部７１Ａは、凝縮温度センサ６１と蒸発温度センサ６２ａ〜６２ｃとから凝縮温度と蒸発温度とを入力し（図５：ステップＳ１０７）、入力した凝縮温度及び蒸発温度を開時基準テーブルに照らして開時閾値を読み取る（図５：ステップＳ１０８）。
【００４０】
そして、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量と基準特定部７１Ａによって読み取られた開時閾値とを比較して（図５：ステップＳ１０９）、現在の運転容量が開時閾値以上である場合に（図５：ステップＳ１０９／Ｙｅｓ）、全閉の状態にある減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちの１つを開の状態とすることで、一系統を開放する（図５：ステップＳ１１０）。そして、制御部７１は、一定時間（例えば５分）経過後に、ステップＳ１０２以降の動作を実行する。
【００４１】
一方、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量が開時閾値未満である場合に（図５：ステップＳ１０９／Ｎｏ）、基準特定部７１Ａは、上記ステップＳ１０７において入力した凝縮温度及び蒸発温度を閉時基準テーブルに照らして閉時閾値を読み取る（図５：ステップＳ１１１）。そして、開閉制御部７１Ｂは、現在の運転容量と基準特定部７１Ａによって読み取られた閉時閾値とを比較して（図５：ステップＳ１１２）、現在の運転容量が閉時閾値以上である場合には（図５：ステップＳ１１２／Ｎｏ）、減圧装置３０ａ〜３０ｃの現在の開閉状態を維持させる。すなわち、冷凍装置１１０は、現状の運転系統数での運転を続行する（図５：ステップＳ１１３）。そして、一定時間（例えば５分）が経過した際に、制御部７１は、ステップＳ１０７以降の動作を実行する。
【００４２】
また、現在の運転容量が閉時閾値未満である場合に（図５：ステップＳ１１２／Ｙｅｓ）、開閉制御部７１Ｂは、減圧装置３０ａ〜３０ｃが開の状態にある系統数が１つ（運転系統数＝１）であるか否かを判定する（図５：ステップＳ１１４）。開閉制御部７１Ｂは、減圧装置３０ａ〜３０ｃが開の状態にある系統数が１つであると判定した場合（図５：ステップＳ１１４／Ｙｅｓ）、減圧装置３０ａ〜３０ｃの現在の開閉状態を維持させる。すなわち、冷凍装置１１０は、現状の運転系統数での運転を続行する（図５：ステップＳ１１３）。そして、一定時間が経過した際に、制御部７１は、ステップＳ１０７以降の動作を実行する。
【００４３】
これに対し、開閉制御部７１Ｂは、減圧装置３０ａ〜３０ｃが開の状態にある系統数が１つではないと判定した場合（図５：ステップＳ１１４／Ｎｏ）、開の状態にある減圧装置３０ａ〜３０ｃのうちの１つを全閉の状態とすることで、一系統を閉鎖する（図５：ステップＳ１１５）。そして、一定時間が経過した際に、制御部７１は、ステップＳ１０７以降の動作を実行する。
【００４４】
すなわち、制御部７１は、一定時間ごとに、凝縮温度センサ６１と複数の蒸発温度センサ６２ａ〜６２ｃとから取得した凝縮温度と蒸発温度とを基準テーブルに照らして運転容量閾値を特定すると共に、現在の運転容量と運転容量閾値との大小関係に基づいて減圧装置３０ａ〜３０ｃの開閉制御を継続的に実行する。
【００４５】
ところで、冷凍装置１００の動作についても、上記において説明した冷凍装置１１０の動作と同様であるが、図１に示す冷凍装置１００の場合、図５のステップＳ１１２では、減圧装置３０ａ又は３０ｂの何れか一方が全閉の状態にあり、運転系統数は１である。したがって、２系統を備えた冷凍装置１００の場合には、現在の運転容量が開時閾値未満の場合に（図５：ステップＳ１０９／Ｎｏ）、開閉制御部７１Ｂが、減圧装置３０ａ及び３０ｂの一方が開で他方が全閉という現状を維持する（ステップＳ１１３に移行する）ように制御してもよい。
【００４６】
以上のように、本実施の形態１の冷凍装置１００及び１１０は、凝縮器２０以降の流路を分岐させた各系統に、閉止機能を有する減圧装置及び蒸発器を配置するという構成を採っている。そして、制御部７１が、凝縮器２０及び複数の蒸発器の状態を示す状態情報に基づいて複数の減圧装置の開閉動作を制御するように構成されているため、冷凍装置１００及び１１０によれば、運転条件に応じて必要となる蒸発器の伝熱面積を確保することができ、冷媒流量が不足する領域での冷媒の流速を確保すると共に、冷凍能力の低下を抑制することができる。また、冷媒流量が不足する領域においても、ユニットの構成等を変更することなく、安定した運転を実現することができる。
【００４７】
さらに、本実施の形態１において、制御部７１は、実際の運転系統数と適正な運転系統数との間に２以上の開きがある場合でも、１つの減圧装置だけを全閉又は開の状態とし、かかる状態を一定時間が経過するまで維持するように制御するように構成されている。したがって、冷凍装置１００及び１１０によれば、運転状態の急変を防止することができるため、運転状態の急変によるブライン温度、低圧圧力、冷媒の吐出温度、及び運転容量の急激な変化を防ぐことができる。
【００４８】
なお、上記においては、２系統を備えた冷凍装置１００と、３系統を備えた冷凍装置１１０とを例示して説明を行ったが、本実施の形態１の冷凍装置は、２系統以上の任意の数の系統を備えていてもよい。すなわち、蒸発器と減圧装置とを有する系統が、２以上の任意の数だけ設けられた冷凍装置であってよく、記憶部８１には、採用した系統数に対応づけた複数の基準テーブルを格納しておくようにしてもよい。また、上記の説明では、基準テーブルとして、系統数の増加制御に対応する一又は複数の開時基準テーブルと、系統数の減少制御に対応する一又は複数の閉時基準テーブルとを採用した例を示している。しかし、記憶部８１には、基準テーブルとして、系統数の増加制御及び減少制御の双方に対応する一又は複数の両時基準テーブルを記憶しておくようにしてもよい。
【００４９】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る冷凍装置を図６〜図１４に基づいて説明する。本実施の形態２に係る冷凍装置は、複数の蒸発器のサイズ（熱交換容量）が相互に異なる点に特徴がある。前述した実施の形態１と同一の構成部材については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００５０】
図６は、本実施の形態２に係る冷凍装置１２０の概略構成を示す模式図である。図６に示すように、冷凍装置１２０は、圧縮機１０と、凝縮器２０と、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂと、複数の蒸発器４２ａ及び４２ｂと、逆止弁５０ａ及び逆止弁５０ｂと、を有している。蒸発器４２ａの伝熱面積は、蒸発器４２ｂの伝熱面積よりも大きくなっている。本実施の形態２では、蒸発器４２ｂが、蒸発器４２ａの２倍の伝熱面積を有する例について説明する。
【００５１】
冷凍装置１２０の流路には、減圧装置３０ａと蒸発器４２ａと逆止弁５０ａとが直列に接続された流路である第１系統と、減圧装置３０ｂと蒸発器４２ｂと逆止弁５０ｂとが直列に接続された流路である第２系統とが形成されている。また、冷凍装置１１０の検出部６０は、凝縮温度センサ６１と、複数の蒸発器４２ａ及び４２ｂの蒸発温度を状態情報として検出する蒸発温度センサ６２ａ及び６２ｂと、を有している。さらに、冷凍装置１１０は、状態情報に基づいて複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの動作を制御する制御部７２と、状態情報と蒸発器容量とを関連づけた容量テーブル（蒸発器容量テーブル）を記憶する記憶部８２を有している。
【００５２】
記憶部８２には、容量テーブルとして、圧縮機１０の最大運転容量時（最大運転周波数時）における適正な蒸発器容量を示す最大容量テーブルと、圧縮機１０の最小運転容量時（最小運転周波数時）における適正な蒸発器容量を示す最小容量テーブルとが記憶されている。図７は、冷凍装置１２０において、制御部７２が参照する最大容量テーブルを例示する説明図である。図８は、冷凍装置１２０において、制御部７２が参照する最小容量テーブルを例示する説明図である。
【００５３】
より具体的に、最大容量テーブルは、各凝縮温度及び蒸発温度による温度域に対応する圧縮機１０の最大運転容量時の適正な蒸発器容量を記憶するものである。また、最小容量テーブルは、各凝縮温度及び蒸発温度による温度域における圧縮機１０の最小運転容量時の適正な蒸発器容量を記憶するものである。すなわち、容量テーブルは、最大運転容量時及び最小運転容量時における適正な蒸発器容量を記憶するものである。
【００５４】
また、記憶部８２には、複数の蒸発器４１ａ及び４１ｂの組み合わせによって段階的に形成される複数の蒸発器容量が、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉状態（流路パターン）に関連づけられた開閉状態特定データが記憶されている。開閉状態特定データ内の複数の蒸発器容量は、制御部７２による複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉制御にて実現可能な複数の蒸発器容量である。
【００５５】
制御部７２は、検出部６０において検出された状態情報から複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉動作の基準となる開閉基準情報を特定する基準特定部７２Ａと、基準特定部７１Ａにおいて特定された開閉基準情報に応じて全閉又は開の状態にする減圧装置３０ａ又は３０ｂの動作を制御する開閉制御部７１Ｂと、を有している。基準特定部７２Ａは、検出部６０において検出された状態情報を容量テーブルに照らして適正な蒸発器容量を求めると共に、複数の蒸発器４１ａ及び４１ｂの組み合わせによって段階的に形成される複数の蒸発器容量の中から、求めた適正な蒸発器容量に近いものを、上記開閉基準情報である基準蒸発器容量として特定するものである。また、開閉制御部７２Ｂは、基準特定部７２Ａにおいて特定された上記開閉基準情報である基準蒸発器容量をもとに、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉動作を制御するものである。
【００５６】
より具体的に、基準特定部７２Ａは、圧縮機１０の最大運転容量時及び最小運転容量時における適正な蒸発器容量を読み取ると共に、読み取った最大運転容量時及び最小運転容量時における適正な蒸発器容量をもとに、例えば容量比での内挿によって現在の圧縮機１０の運転容量に応じた適正な蒸発器容量を算出する機能を有している。そして、基準特定部７２Ａは、開閉状態特定データの各蒸発器容量を参照し、上記により算出した適正な蒸発器容量に最も近い基準蒸発器容量を特定するものである。また、開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量と基準蒸発器容量とが一致するか否かを判定する機能を有している。これにより、開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量、すなわち、現在の流路パターンが適正であるか否かを判定する。
【００５７】
開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量と基準蒸発器容量とが一致すると判定した場合に、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの現在の開閉状態を維持させる機能を有する。また、開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量が基準蒸発器容量よりも大きい場合に、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉動作を制御して蒸発器容量を一段階だけ減らす機能を有する。さらに、開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量が基準蒸発器容量よりも小さい場合に、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉動作を制御して蒸発器容量を一段階だけ増やす機能を有する。
【００５８】
また、開閉制御部７２Ｂは、現在の運転系統数と、基準特定部７２Ａにおいて特定された基準蒸発器容量に関連づけられた運転系統数とを比較し、当該比較の結果に応じて複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉制御を行うようにしてもよい。すなわち、開閉制御部７２Ｂは、現在の運転系統数が適正な運転系統数よりも大きい場合に、蒸発器容量を一段階だけ減らす制御を行うようにしてもよい。また、開閉制御部７２Ｂは、現在の運転系統数が適正な運転系統数よりも小さい場合に、蒸発器容量を一段階だけ増やす制御を実行するようにしてもよい。かかる構成の場合、適正な運転系統数は、基準蒸発器容量に関連づけて記憶部８２内に記憶させておく。また、現在の運転系統数は、制御部７１が、各減圧装置３０ａ及び３０ｂが全閉となっているか否かを検出することにより求めるという構成を採るとよい。
【００５９】
なお、本実施の形態２では、圧縮機１０の最小運転容量時における適正な蒸発器容量が、基準蒸発器容量の最低値であり、図８にも示すように、最小運転容量時における適正な蒸発器容量は０％にはならない。このため、開閉制御部７２Ｂは、前述した実施の形態１で採用したような、少なくとも一つの系統を開放している状態を維持するという制御を実行しない構成となっている。また、開閉制御部７２Ｂは、開閉状態特定データを参照して、基準蒸発器容量に応じた流路パターンと、現在の蒸発器容量に応じた流路パターンとを導出し、導出した流路パターン同士を比較することにより、閉鎖又は開放する系統を決定するようにしてもよい。
【００６０】
図６のように、２台の蒸発器４２ａ及び４２ｂを有する２系統を備えた冷凍装置１２０では、開閉制御部７２Ｂが、減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉制御を行うことにより、減圧装置３０ａ及び３０ｂの双方が開の状態にある場合、減圧装置３０ａが全閉の状態で減圧装置３０ｂが開の状態である場合、減圧装置３０ａが開の状態で減圧装置３０ｂが全閉の状態である場合、減圧装置３０ａ及び３０ｂの双方が全閉の状態にある場合の４通りの流路パターンが形成される。したがって、冷凍装置１２０によれば、減圧装置３０ａに接続された蒸発器４２ａと、減圧装置３０ｂに接続された蒸発器４２ｂとの組み合わせによる４通りの熱交換容量（伝熱面積）を実現することができる。
【００６１】
ここで、図９を参照して、運転状態の急変を防止するために本実施の形態２で採用した減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉制御を説明する。図９は、冷凍装置１２０の制御部７２による減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉制御を例示する模式図である。以下では、簡単のために、減圧装置３０ａ及び３０ｂの双方が開の状態は蒸発器容量１００％に対応し、減圧装置３０ａが全閉の状態で減圧装置３０ｂが開の状態は蒸発器容量６６％に対応し、減圧装置３０ａが開の状態で減圧装置３０ｂが全閉の状態は蒸発器容量３３％に対応するものとして説明する。図９に示すように、制御部７２は、冷凍装置１２０の起動時（運転時間０分）に、全ての減圧装置である複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂが開の状態となるように制御する。
【００６２】
次いで、一定時間が経過した際（運転時間５分）に、開閉制御部７２Ｂは、現状の運転容量が適正であるか否かを判定する。本実施の形態２では、現状の運転容量が適正であるか否かの判定として、実際の蒸発器容量が基準蒸発器容量であるか否か（現在の流路パターンが適正な流路パターンであるか否か）の判定を行う。ここで、図９では、実際の蒸発器容量が１００％（減圧装置３０ａ及び３０ｂの双方が開の状態）であり、基準特定部７２Ａにおいて特定された基準蒸発器容量が３３％であるため、開閉制御部７２Ｂは、減圧装置３０ａを全閉の状態にする。すなわち、実際の蒸発器容量と基準蒸発器容量との間に２段階以上の開きがある場合でも、開閉制御部７２Ｂは、減圧装置３０ｂを全閉の状態とする（実際の蒸発器容量を３３％とする）制御を行わずに、適正な蒸発器容量に一段階だけ近づける制御を実行する。
【００６３】
続いて、図９では、一定時間が経過した際（運転時間１０分）に、実際の蒸発器容量が６６％（減圧装置３０ａが全閉の状態で減圧装置３０ｂが開の状態）であり、基準特定部７２Ａにおいて特定された基準蒸発器容量が３３％であるため、開閉制御部７２Ｂは、減圧装置３０ａを開の状態にすると共に、減圧装置３０ｂを全閉の状態にする。
【００６４】
次いで、図９では、一定時間が経過した際（運転時間１５分）に、実際の蒸発器容量が３３％（減圧装置３０ａが開の状態で減圧装置３０ｂが全閉の状態）であり、基準特定部７２Ａにおいて特定された基準蒸発器容量が３３％であるため、開閉制御部７２Ｂは、減圧装置３０ａ及び３０ｂの現在の開閉状態を維持させる。
【００６５】
続いて、図９では、一定時間が経過した際（運転時間２０分）に、実際の蒸発器容量が３３％であり、基準特定部７２Ａにおいて特定された基準蒸発器容量が１００％であるため、開閉制御部７２Ｂは、減圧装置３０ａを開の状態にすると共に、減圧装置３０ｂを全閉の状態にする。すなわち、実際の蒸発器容量と基準蒸発器容量との間に２段階以上の開きがある場合でも、開閉制御部７２Ｂは、減圧装置３０ａ及び３０ｂの双方を開の状態とする（実際の蒸発器容量を１００％とする）制御を行わずに、適正な蒸発器容量に一段階だけ近づける制御を実行する。
【００６６】
次いで、図９では、一定時間が経過した際（運転時間２５分）に、実際の蒸発器容量が６６％であり、基準特定部７２Ａにおいて特定された基準蒸発器容量が１００％であるため、開閉制御部７２Ｂは、減圧装置３０ｂを開の状態にする。さらに、図９では、一定時間が経過した際（運転時間３０分）に、実際の蒸発器容量が１００％であり、基準特定部７２Ａにおいて特定された基準蒸発器容量が１００％であるため、開閉制御部７２Ｂは、減圧装置３０ａ及び３０ｂの現在の開閉状態を維持させる。
【００６７】
以上のように、冷凍装置１２０において、制御部７２は、実際の蒸発器容量と基準蒸発器容量（開閉基準情報）との間に２段階以上の開きがある場合でも、減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉制御を一段階分だけ行い、当該制御後の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉状態を一定時間が経過するまで維持するように構成されている。また、圧縮機１０の運転容量そのものの変化に起因して、検出部６０から出力される各検出値が変化し、適正な蒸発器容量が変化した場合でも、一定時間が経過するまでは、減圧装置３０ａ及び３０ｂの現在の開閉状態を維持するように構成されている。このため、冷凍装置１２０の運転状態の急変を防止することができ、冷凍装置１２０の安定的な動作を実現することができる。
【００６８】
すなわち、制御部７２による上記制御により、運転系統数の急激な変化を抑制し、運転系統数の変化に伴って発生する運転状態の変化を緩和することができる。このため、運転状態の急変によるブライン温度、低圧圧力、冷媒の吐出温度、及び運転容量の急激な変化を防ぐことができる。
【００６９】
ところで、図６では、２台の蒸発器４２ａ及び４２ｂを有する構成を例示しているが、２台以上の任意の台数の蒸発器を設けるようにしてもよい。そして、各蒸発器のサイズ比については、各蒸発器の伝熱面積が、最も小さい蒸発器の伝熱面積のＮ倍（Ｎ＝１、２、３・・・）となるように設定することが望ましい。
【００７０】
ここで、図１０〜図１３を参照して、３台以上の蒸発器を有する場合の流路パターンについて説明する。図１０は、本実施の形態２に係る冷凍装置を構成する、熱交換容量の異なる３台の蒸発器を示す概略図である。図１１は、図１０の３台の蒸発器の組み合わせと伝熱面積の総和との関係を示す表である。蒸発器４２ａ〜４２ｃは、図１０の括弧内に示すように、伝熱面積の比が「１：２：３」となるように構成されている。図示はしていないが、図６の場合と同様に、蒸発器４２ａ〜４２ｃには、それぞれ、減圧装置が直列接続されている。図１１では、各蒸発器４２ａ〜４２ｃに対応する減圧装置が開の状態にある場合を「○」、全閉の状態にある場合を「×」として、蒸発器４２ａ〜４２ｃの欄に表記している。また、図１１では、最も小さい蒸発器４２ａの伝熱面積を便宜的に１とし、各蒸発器４２ａ〜４２ｃに対応する減圧装置の開閉状態に応じて変化する伝熱面積の総和を１〜６の数字で示している。
【００７１】
すなわち、図１０のような３つの蒸発器４２ａ〜４２ｃを有する冷凍装置では、開閉制御部７２Ｂが各減圧装置の開閉制御を行うことで、図１１に示すように、７通りの流路パターンを形成することができ（減圧装置が全て全閉の状態を除く）、３つの蒸発器４２ａ〜４２ｃによって伝熱面積の異なる６通りの蒸発器容量を形成することができる。なお、厳密には、蒸発器４２ｃに対応する減圧装置のみが開の状態における伝熱面積と、蒸発器４２ｃに対応する減圧装置のみが全閉の状態における伝熱面積とは異なることが想定される。このため、開閉制御部７２Ｂは、伝熱面積が３となるように各減圧装置の開閉制御を行う場合に、何れか１つの流路パターンのみを形成するようにしてもよい。また、より細かな容量分けのために、開閉制御部７２Ｂが、伝熱面積が３となる２つの流路パターンを適宜使い分けるようにしてもよい。
【００７２】
図１２は、本実施の形態２に係る冷凍装置を構成する、熱交換容量の異なる４台の蒸発器を示す概略図である。図１３は、図１２の４台の蒸発器の組み合わせと伝熱面積の総和との関係を示す表である。蒸発器４２ａ〜４２ｄは、図１３の括弧内に示すように、伝熱面積の比が「１：２：３：４」となるように構成されている。図示はしていないが、図６の場合と同様に、蒸発器４２ａ〜４２ｄには、それぞれ、減圧装置が直列接続されており、図１３では、各蒸発器４２ａ〜４２ｄに対応する減圧装置が開の状態にある場合を「○」、全閉の状態にある場合を「×」として、蒸発器４２ａ〜４２ｄの欄に表記している。表記している。また、図１３においても便宜上、最も小さい蒸発器４２ａの伝熱面積を１とし、各蒸発器４２ａ〜４２ｄに対応する減圧装置の開閉状態に応じて変化する伝熱面積の総和を１〜１０の数字で示している。
【００７３】
すなわち、図１２のような４つの蒸発器４２ａ〜４２ｄを有する冷凍装置では、開閉制御部７２Ｂが各減圧装置の開閉制御を行うことで、図１３に示すように、１５通りの流路パターンを形成することができ（減圧装置が全て全閉の状態を除く）、４つの蒸発器４２ａ〜４２ｄの伝熱面積の違いによって、１０通りの蒸発器容量を形成することができる。なお、図１３での表記上の伝熱面積が同一の場合であっても、流路パターンが異なれば、実際の伝熱面積は異なることが想定される。このため、伝熱面積が同一となる複数の流路パターンがある場合、開閉制御部７２Ｂは、何れか１つの流路パターンのみを形成するようにしてもよい。また、開閉制御部７２Ｂは、より細かな容量分けを実現するために、伝熱面積が同一となる２つの流路パターンを適宜使い分けるように構成してもよい。
【００７４】
次に、冷凍装置１２０の動作について、図１４を参照して説明する。図１４は、冷凍装置１１０の動作を示すフローチャートである。まず、冷凍装置１２０の起動時において、開閉制御部７２Ｂは、減圧装置３０ａ及び３０ｂの双方を開の状態とする。すなわち、冷凍装置１２０は、全ての減圧装置である減圧装置３０ａ及び３０ｂが開の状態で運転を開始する（図１４：ステップＳ２０１）。
【００７５】
次いで、基準特定部７２Ａは、凝縮温度センサ６１の検出値である凝縮温度と、蒸発温度センサ６２ａ及び６２ｂの検出値である蒸発温度とを入力すると共に（図１４：ステップＳ２０２）、入力した凝縮温度及び凝縮温度を容量テーブルに照らして、圧縮機１０の最大運転容量時及び最小運転容量時における適正な蒸発器容量を読み取る（図１４：ステップＳ２０３）。次に、基準特定部７２Ａは、読み取った最大運転容量時及び最小運転容量時における適正な蒸発器容量をもとに、例えば容量比を用いた内挿法によって、現在の圧縮機１０の運転容量における適正な蒸発器容量を算出する（図１４：ステップＳ２０４）。
【００７６】
続いて、基準特定部７２Ａは、開閉状態特定データに段階的に記憶された複数の蒸発器容量を参照し、算出した適正な蒸発器容量に最も近い蒸発器容量を基準蒸発器容量として特定する（図１４：ステップＳ２０５）。次に、開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量と基準蒸発器容量とが一致するか否かを判定する（図１４：ステップＳ２０６）。
【００７７】
開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量と基準蒸発器容量とが一致すると判定した場合に（図１４：ステップＳ２０６／Ｙｅｓ）、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの現在の開閉状態を維持させる。すなわち、冷凍装置１２０は、現状での運転を続行する（図１４：ステップＳ２０７）。そして、一定時間（例えば５分）経過後に、制御部７２は、ステップＳ２０２以降の動作を実行する。
【００７８】
一方、開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量が基準蒸発器容量とは異なる場合に（図１４：ステップＳ２０６／Ｎｏ）、減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉動作を制御することで、蒸発器容量を適正化する。より具体的に、開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量が基準蒸発器容量よりも大きい場合に、蒸発器容量を一段階だけ減らす制御を実行し、現在の蒸発器容量が基準蒸発器容量よりも小さい場合に、蒸発器容量の一段階だけ増やす制御を実行する（図１４：ステップＳ２０８）。
【００７９】
すなわち、開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量が基準蒸発器容量よりも一段階以上大きい場合には、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂによる伝熱面積が一段階だけ小さくなるように、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉制御を実行する。また、開閉制御部７２Ｂは、現在の蒸発器容量が基準蒸発器容量よりも一段階以上小さい場合には、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂによる伝熱面積が一段階だけ大きくなるように、複数の減圧装置３０ａ及び３０ｂの開閉制御を実行する（図１４：ステップＳ２０８）。そして、一定時間（例えば５分）経過後に、制御部７２は、ステップＳ２０２以降の動作を実行する。
【００８０】
以上のように、本実施の形態２における冷凍装置は、凝縮器２０以降の流路を分岐させた各系統に、閉止機能を有する減圧装置及び蒸発器を配置し、制御部７２が、検出部６０において検出された状態情報に基づいて複数の減圧装置の動作を制御するため、運転条件に応じて必要となる蒸発器の伝熱面積を確保することができ、冷媒流量が不足する領域での冷媒の流速を確保すると共に、冷凍能力の低下を抑制することができる。さらに、本実施の形態２における冷凍装置は、異なるサイズの蒸発器を複数台有しているため、制御部７２が、複数の蒸発器容量を段階的に形成することができる。すなわち、本実施の形態２における冷凍装置によれば、少ない台数の蒸発器を搭載する場合であっても、細かい容量分けを行うことができ、冷媒系統の適正化の精度を向上させることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態２においても、検出部６０として、例えば、圧縮機１０の吸込み口に設ける低圧用圧力センサと、圧縮機１０の吐出し口に設ける高圧用圧力センサとを採用してもよい。そして、記憶部８２に、各低圧圧力及び高圧圧力による圧力域に対応する圧縮機１０の複数の運転容量時における適正な蒸発器容量を記憶する別の容量テーブルを格納しておき、基準特定部７２Ａが、当該別の基準テーブルを参照して基準蒸発器容量を特定するようにしてもよい。また、本実施の形態２の冷凍装置の構成として、同サイズである複数の蒸発器を適用してもよく、例えば「１：１：２」といった具合に、同サイズの蒸発器と異なるサイズの蒸発器とを組み合わせて適用するようにしてもよい。さらに、基準特定部７２Ａが参照する容量テーブルは、圧縮機１０の最大運転容量時及び最小運転容量時に対応するものに限定されず、例えば２つの異なる運転容量時に対応する最適な蒸発器容量を示すものであってよい。
【００８２】
［実施の形態３］
次に、図１５及び図１６を参照して、本実施の形態３に係る冷凍装置の構成を説明する。本実施の形態３では、閉止機能を有しない複数の減圧部を採用し、各減圧部の上流に、例えば電磁弁からなる流路閉止部を設けた点に特徴がある。すなわち、本実施の形態３の冷凍装置は、各系統の開閉を、例えば膨張弁からなる減圧部には依存せずに実現するという構成を採っている。前述した実施の形態１及び２と同一の構成部材については、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００８３】
図１５は、本実施の形態３に係る冷凍装置のうち、同じ熱交換容量である複数の蒸発器を採用した構成を例示する模式図である。冷凍装置１３０は、圧縮機１０及び凝縮器２０の下流側に、減圧装置３１ａ、蒸発器４１ａ、及び逆止弁５０ａが直列接続された流路である第１系統と、減圧装置３１ｂ、蒸発器４１ｂ、及び逆止弁５０ｂが直列接続された流路である第２系統とを有している。減圧装置３１ａは、冷媒を減圧させる減圧部９０ａと、減圧部９０ａの上流に配置された流路閉止部９１ａと、を有している。減圧装置３１ｂは、冷媒を減圧させる減圧部９０ｂと、減圧部９０ｂの上流に配置された流路閉止部９１ｂと、を有している。
【００８４】
制御部７３は、検出部６０から入力された状態情報に基づいて、複数の減圧部９０ａ及び９０ｂの開閉動作と、流路閉止部９１ａ及び９１ｂの開閉動作とを制御するものである。上述した通り、減圧部９０ａ及び９０ｂは、冷媒を閉止する機能を有しておらず、全閉の状態とはならない。したがって、開閉制御部７３Ｂは、基準特定部７１Ａによって特定された基準蒸発器容量としての運転容量閾値と、圧縮機１０の現在の運転容量との大小関係をもとに、第１系統又は第２系統の何れかを閉鎖する（全閉の状態にする）場合には、流路閉止部９１ａ又は流路閉止部９１ｂを閉じる制御を行う。
【００８５】
図１６は、本実施の形態３に係る冷凍装置のうち、異なる熱交換容量である複数の蒸発器を採用した構成を例示する模式図である。冷凍装置１４０は、圧縮機１０及び凝縮器２０の下流側に、減圧部９０ａと流路閉止部９１ａと有する減圧装置３１ａ、蒸発器４２ａ、及び逆止弁５０ａが直列接続された流路である第１系統と、減圧部９０ｂと流路閉止部９１ｂと有する減圧装置３１ｂ、蒸発器４２ｂ、及び逆止弁５０ｂが直列接続された流路である第２系統とを有している。すなわち、図１５に示す冷凍装置１３０との相違は、蒸発器の熱交換容量が相互に異なる点にある。
【００８６】
制御部７４は、検出部６０から入力された状態情報に基づいて、複数の減圧部９０ａ及び９０ｂの開閉動作と、流路閉止部９１ａ及び９１ｂの開閉動作とを制御するものである。開閉制御部７４Ｂは、基準特定部７２Ａにおいて特定された基準蒸発器容量をもとに、第１系統又は第２系統の何れかを閉鎖する（全閉の状態にする）場合には、流路閉止部９１ａ又は流路閉止部９１ｂを閉じる制御を行う。
【００８７】
上記のように構成された冷凍装置１３０及び１４０によれば、減圧部９０ａ又は９０ｂの開度が全閉の状態ではなくても、流路閉止部９１ａ又は流路閉止部９１ｂを閉じることにより、各系統の閉鎖を実現することができる。したがって、冷凍装置１３０及び１４０によれば、第１系統又は第２系統の何れかが閉鎖された状態においても、複数の減圧部９０ａ又は９０ｂの開度を、全閉ではない状態で維持することができる。すなわち、冷凍装置１３０及び１４０は、複数の減圧部９０ａ又は９０ｂの開度を全閉としない構成を採っているため、例えば膨張弁からなる減圧部を全閉から開にする際に生じる液ショックを抑制することができる。
【００８８】
また、本実施の形態３では、複数の減圧部９０ａ又は９０ｂの開度を全閉ではない状態で維持する構成を採用したため、開閉制御部７３Ｂ又は開閉制御部７４Ｂが、各系統の何れかを開放する状況下において、複数の減圧部９０ａ又は９０ｂの開度を、より早く現在の運転条件に見合った開度へと調整することができる。本実施の形態３では、流路閉止部の例として電磁弁を示したが、これに限定されず、流路閉止部としては、手動による閉止が可能な弁等を採用してもよい。また、制御部７３又は制御部７４は、流路閉止部９１ａ及び９１ｂの開閉動作を制御し、複数の減圧部９０ａ及び９０ｂの動作制御を行わないように構成してもよい。もっとも、減圧部９０ａ及び９０ｂとしては、閉止機能を有する膨張弁等を採用してもよい。
【００８９】
なお、上述した各実施の形態は、冷凍装置における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。例えば、各実施の形態に係る冷凍装置が、２以上の任意の数の蒸発器及び減圧装置を有する構成とし、制御部が、状態情報に基づいて任意の数の減圧装置の動作制御を実行するようにしてもよい。すなわち、各実施の形態の冷凍装置は、２系統以上の任意の数の系統を備えていてもよい。また、図１、図３、図６、図１５、図１６では、複数の蒸発器の各々に直列接続された複数の逆止弁を有する構成を例示したが、冷凍装置１００、１１０、１２０、１３０、１４０は、各系統に逆止弁を設けない構成としてもよい。さらに、上記実施の形態２又は４では、複数の蒸発器の伝熱面積が、最も小さい蒸発器の伝熱面積のＮ倍（Ｎ＝１、２、３・・・）となるように設定する例を説明したが、複数の蒸発器の伝熱面積が、最も小さい蒸発器の伝熱面積の２ｎ倍（ｎ＝０、１、２、３・・・）となるように設定してもよい。すなわち、複数の蒸発器の伝熱面積の比が「１：２：２２：２３：・・・・」となるように設定してもよい。また、上記各実施の形態では、各制御部が、複数の減圧装置の開閉制御を、一定時間ごとに一段階（一系統）ずつ行う構成を説明したが、各制御部は、２段階（２系統）以上の開閉制御を行うように構成してもよい。すなわち、例えば実施の形態１の構成では、現在の運転容量と運転容量閾値との差分に応じて、開閉する系統数を変更するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１０  圧縮機、２０  凝縮器、３０ａ〜３０ｃ、３１ａ、３１ｂ  減圧装置、４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｄ  蒸発器、５０ａ〜５０ｃ  逆止弁、６０  検出部、６１  凝縮温度センサ、６２ａ〜６２ｃ  蒸発温度センサ、７１〜７４  制御部、７１Ａ、７２Ａ  基準特定部、７１Ｂ、７２Ｂ、７３Ｂ、７４Ｂ  開閉制御部、８１、８２  記憶部、９０ａ、９０ｂ  減圧部、９１ａ、９１ｂ  流路閉止部、１００、１１０、１２０、１３０、１４０  冷凍装置。
【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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【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月12日(2017.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る冷凍装置は、圧縮機と、圧縮機の吐出側に接続された凝縮器と、全閉又は開となる機能を有し、凝縮器に接続された複数の減圧装置と、複数の減圧装置のそれぞれに接続された複数の蒸発器と、凝縮器の凝縮温度を検出する凝縮温度センサと、複数の蒸発器の蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、凝縮温度と、蒸発温度と、複数の減圧装置の開閉動作の基準となる運転容量閾値とを関連づけた基準テーブルを記憶する記憶部と、凝縮温度センサにおいて検出された凝縮温度、および蒸発温度センサにおいて検出された蒸発温度を基準テーブルに照らして運転容量閾値を特定する基準特定部と、基準特定部において特定された運転容量閾値と圧縮機の現在の運転容量との大小関係をもとに、複数の減圧装置の開閉動作を制御する開閉制御部と、を有し、開閉制御部は、現在の運転容量が運転容量閾値未満の場合に、開の状態にある複数の減圧装置のうちの１つを全閉の状態とするものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
前記圧縮機の吐出側に接続された凝縮器と、
全閉又は開となる機能を有し、前記凝縮器に接続された複数の減圧装置と、
複数の前記減圧装置のそれぞれに接続された複数の蒸発器と、
前記凝縮器の凝縮温度を検出する凝縮温度センサと、
複数の前記蒸発器の蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
前記凝縮温度と、前記蒸発温度と、複数の前記減圧装置の開閉動作の基準となる運転容量閾値とを関連づけた基準テーブルを記憶する記憶部と、
前記凝縮温度センサにおいて検出された前記凝縮温度、および前記蒸発温度センサにおいて検出された前記蒸発温度を前記基準テーブルに照らして前記運転容量閾値を特定する基準特定部と、
前記基準特定部において特定された前記運転容量閾値と前記圧縮機の現在の運転容量との大小関係をもとに、複数の前記減圧装置の開閉動作を制御する開閉制御部と、を有し、
前記開閉制御部は、
前記現在の運転容量が前記運転容量閾値未満の場合に、開の状態にある複数の前記減圧装置のうちの１つを全閉の状態とする冷凍装置。
【請求項２】
前記開閉制御部は、前記現在の運転容量が前記運転容量閾値未満の場合に、開の状態にある前記減圧装置が１つであれば、複数の前記減圧装置の開閉状態を維持させる請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記開閉制御部は、前記現在の運転容量が前記運転容量閾値以上の場合に、全閉の状態にある前記減圧装置があれば、閉の状態にある前記減圧装置のうちの１つを開の状態にする請求項１又は２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記減圧装置は、
冷媒を減圧させる減圧部と、
前記減圧部の上流に直列接続された流路閉止部と、を有し、
前記開閉制御部は、前記凝縮温度センサにおいて検出された前記凝縮温度、および前記蒸発温度センサにおいて検出された前記蒸発温度に基づいて複数の前記流路閉止部の開閉動作を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項５】
圧縮機と、
前記圧縮機の吐出側に接続された凝縮器と、
全閉する機能を有し、前記凝縮器に接続された複数の減圧装置と、
複数の前記減圧装置のそれぞれに接続された複数の蒸発器と、
前記凝縮器及び複数の前記蒸発器の状態を示す状態情報を検出する検出部と、
前記検出部において検出された前記状態情報から複数の前記減圧装置の開閉動作の基準となる開閉基準情報を特定する基準特定部と、
前記状態情報と蒸発器容量とを関連づけた容量テーブルを記憶する記憶部と、
前記基準特定部において特定された前記開閉基準情報に応じて全閉又は開の状態にする前記減圧装置の動作を制御する開閉制御部と、を有し、
複数の前記蒸発器は、異なる熱交換容量を有し、
前記基準特定部は、前記検出部において検出された前記状態情報を前記容量テーブルに照らして適正な蒸発器容量を求めると共に、複数の前記蒸発器の組み合わせによって段階的に形成される複数の蒸発器容量の中から前記適正な蒸発器容量に近いものを前記開閉基準情報として特定するものである冷凍装置。
【請求項６】
前記開閉制御部は、
現在の蒸発器容量が前記開閉基準情報よりも大きい場合に、複数の前記減圧装置の開閉動作を制御して蒸発器容量を一段階だけ減らす機能と、
現在の蒸発器容量が前記開閉基準情報よりも小さい場合に、複数の前記減圧装置の開閉動作を制御して蒸発器容量を一段階だけ増やす機能と、
を有する請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記開閉制御部は、現在の蒸発器容量と前記開閉基準情報とが一致する場合に、複数の前記減圧装置の開閉状態を維持させる機能を有する請求項５又は６に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記減圧装置は、
冷媒を減圧させる減圧部と、
前記減圧部の上流に直列接続された流路閉止部と、を有し、
前記開閉制御部は、前記検出部において検出された前記状態情報に基づいて複数の前記流路閉止部の開閉動作を制御する請求項５〜７のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記検出部は、
前記凝縮器の凝縮温度を前記状態情報として検出する凝縮温度センサと、
複数の前記蒸発器の蒸発温度を前記状態情報として検出する蒸発温度センサと、を有する請求項５〜８のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項１０】
複数の前記蒸発器の各々に直列接続された複数の逆止弁をさらに有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【国際調査報告】
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