(57)【要約】【課題】庫内の温度が所定の温度に達すると庫内を冷却する冷却状態から庫内の冷却を停止する停止状態への切り換えを行う冷凍装置（20）において、庫内で冷却する冷却対象物の温度の安定化を図る。【解決手段】庫内温度検出手段（15）の検出値が所定の冷却判断値よりも高い所定の基準温度値より高くなっている第１状態では、目標過熱度を所定の値に設定する一方、庫内温度検出手段（15）の検出値が基準温度値以下になっている第２状態では、目標過熱度が第１状態での設定値である場合に比べて蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるような値に目標過熱度を設定する。【選択図】図８
2008138915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（16,17）と、凝縮器（32）と、冷却対象物が収容される庫内に供給される空気を冷却する蒸発器（33）と、該蒸発器（33）の冷媒流量を調節する膨張弁（43）とが設けられて蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）と、
上記庫内の温度を検出する庫内温度検出手段（15）と、
上記蒸発器（33）から流出した冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段（24,25）と、
上記過熱度検出手段（24,25）の検出値が目標過熱度になるように上記膨張弁（43）の開度を調節する開度制御手段（66）と、
上記蒸発器（33）で冷却した空気によって庫内を冷却する冷却動作中に上記庫内温度検出手段（15）の検出値が所定の停止判断値に達すると冷却動作を停止させ、該冷却動作の停止中に該庫内温度検出手段（15）の検出値が所定の復帰判断値に達すると冷却動作を開始させる運転状態切換手段（61）とを備える冷凍装置であって、
上記庫内温度検出手段（15）の検出値が上記停止判断値よりも高い所定の基準温度値より高くなっている第１状態では、上記目標過熱度を所定の値に設定する一方、上記庫内温度検出手段（15）の検出値が上記基準温度値以下になっている第２状態では、上記目標過熱度が上記第１状態での設定値である場合に比べて上記蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるような値に上記目標過熱度を設定する目標過熱度設定手段（64）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記目標過熱度設定手段（64）は、上記第２状態において上記庫内温度検出手段（15）の検出値と上記停止判断値との差が小さいほど上記蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるように上記目標過熱度を調節することを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記目標過熱度設定手段（64）は、上記第２状態では目標過熱度を上記第１状態よりも大きな値に設定することを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記冷却動作は上記蒸発器（33）における冷媒の蒸発温度が０℃以下になる状態で行われる一方、
上記目標過熱度設定手段（64）は、上記第１状態では目標過熱度を上記蒸発器（33）で得られる冷却能力が最大になる値に設定することを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
上記蒸発器（33）は、上記庫内が常に開放状態のオープンショーケース（13a,13b）に設けられ、該蒸発器（33）で冷媒と熱交換させた空気が該オープンショーケース（13a,13b）の庫内に供給されることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、庫内の温度に基づいて庫内を冷却する冷却状態と庫内の冷却を停止する停止状態との切り換えを行う冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、庫内の温度に基づいて庫内を冷却する冷却状態（いわゆるサーモオン状態）と庫内の冷却を停止する停止状態（いわゆるサーモオフ状態）との切り換えを行う冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置では、冷却状態において庫内の温度が所定の温度以下になると、庫内を冷却する必要がないと判断して冷却状態から停止状態への切り換えが行われる。そして、停止状態において庫内の温度が上昇すると、停止状態から冷却状態への切り換えが行われる。この種の冷凍装置の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１の冷凍装置は、コンデンシングユニットと、複数の冷却ショーケースとを備えている。コンデンシングユニットには、圧縮機、凝縮器、液レシーバ、及びアキュームレータが設けられている。各冷却ショーケースには、電子膨張弁及び蒸発器が設けられている。この冷凍装置では、冷却対象物によって冷却ショーケース毎に目標冷却温度が定められている。各冷却ショーケースでは、庫内の温度が目標冷却温度以下になると冷却状態から停止状態に切り換えられる。
【特許文献１】特開２００６−１０５５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の冷凍装置では、例えば蒸発器から流出した冷媒の過熱度が一定の目標値に保たれるように、蒸発器の冷媒流量を調節する膨張弁の開度が制御される。過熱度の目標値には、例えば蒸発器で得られる冷却能力が比較的大きくなるような値（例えば５℃）が用いられる。
【０００５】
このため、庫内を冷却する冷却状態では蒸発器で得られる冷却能力が一定以上の値で安定するので、急激に庫内の負荷が増大しなければ庫内の温度が連続的に低下し、比較的短い時間で停止状態になってしまう。そして、停止状態において庫内の温度が上昇して冷却状態に復帰しても比較的短い時間で停止状態になってしまう。このように、従来の冷凍装置では、冷却状態と停止状態とを切り換える発停頻度が多くなる。従って、庫内の温度が高くなる停止状態から冷却状態への復帰後の頻度が多くなるので、庫内で冷却する冷却対象物の温度が安定しないという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、庫内の温度が所定の温度に達すると庫内を冷却する冷却状態から庫内の冷却を停止する停止状態への切り換えを行う冷凍装置において、庫内で冷却する冷却対象物の温度の安定化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、圧縮機（16,17）と、凝縮器（32）と、冷却対象物が収容される庫内に供給される空気を冷却する蒸発器（33）と、該蒸発器（33）の冷媒流量を調節する膨張弁（43）とが設けられて蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）と、上記庫内の温度を検出する庫内温度検出手段（15）と、上記蒸発器（33）から流出した冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段（24,25）と、上記過熱度検出手段（24,25）の検出値が目標過熱度になるように上記膨張弁（43）の開度を調節する開度制御手段（66）と、上記蒸発器（33）で冷却した空気によって庫内を冷却する冷却動作中に上記庫内温度検出手段（15）の検出値が所定の停止判断値に達すると冷却動作を停止させ、該冷却動作の停止中に該庫内温度検出手段（15）の検出値が所定の復帰判断値に達すると冷却動作を開始させる運転状態切換手段（61）とを備える冷凍装置（20）を対象とする。そして、この冷凍装置（20）は、上記庫内温度検出手段（15）の検出値が上記停止判断値よりも高い所定の基準温度値より高くなっている第１状態では、上記目標過熱度を所定の値に設定する一方、上記庫内温度検出手段（15）の検出値が上記基準温度値以下になっている第２状態では、上記目標過熱度が上記第１状態での設定値である場合に比べて上記蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるような値に上記目標過熱度を設定する目標過熱度設定手段（64）を備えている。
【０００８】
第１の発明では、第２状態の目標過熱度が、目標過熱度が第１状態での設定値である場合に比べて蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるような値に設定される。第２状態は、第１状態に比べて庫内温度検出手段（15）の検出値が冷却動作が停止される停止判断値に近い状態である。ここで、蒸発器（33）から流出した冷媒の過熱度が変化すると、蒸発器（33）において気液二相状態の冷媒が流れる領域の長さが変化する。従って、蒸発器（33）で得られる冷却能力は蒸発器（33）から流出した冷媒の過熱度によって変化する。つまり、蒸発器（33）で得られる冷却能力は目標過熱度によって変化する。この第１の発明では、蒸発器（33）で得られる冷却能力と目標過熱度との関係を考慮して、第２状態と第１状態とで異なる値の目標過熱度を用いることによって第１状態よりも第２状態の方が上記冷却能力が小さくなるようにしている。従って、冷却動作が行われる冷却状態の目標過熱度が常に一定である従来の冷凍装置に比べて、冷却状態のうちの第２状態で庫内の温度が低下しにくくなり、第２状態の時間が長くなる。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記目標過熱度設定手段（64）が、上記第２状態において上記庫内温度検出手段（15）の検出値と上記停止判断値との差が小さいほど上記蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるように上記目標過熱度を調節する。
【００１０】
第２の発明では、第２状態において庫内温度検出手段（15）の検出値と停止判断値との差が小さいほど、つまり庫内の温度が冷却動作を停止させる温度に近づくほど、上記冷却能力が小さくなるように第２状態の目標過熱度が調節される。このため、第２状態では、庫内の温度が冷却動作を停止させる温度に近づくほど庫内の温度が低下しにくくなるので、第２状態の時間が長くなる。
【００１１】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記目標過熱度設定手段（64）が、上記第２状態では目標過熱度を上記第１状態よりも大きな値に設定する。
【００１２】
第３の発明では、第２状態の目標過熱度が、目標過熱度が第１状態での設定値である場合に比べて蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるような値であると同時に、第１状態の目標過熱度よりも大きな値である。
【００１３】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記冷却動作は上記蒸発器（33）における冷媒の蒸発温度が０℃以下になる状態で行われる一方、上記目標過熱度設定手段（64）が、上記第１状態では目標過熱度を上記蒸発器（33）で得られる冷却能力が最大になる値に設定する。
【００１４】
第４の発明では、第１状態の目標過熱度が、蒸発器（33）で得られる冷却能力が最大になる値であり、第２状態の目標過熱度が、第１状態の目標過熱度よりも大きな値である。つまり、第２状態の目標過熱度は、蒸発器（33）で得られる冷却能力が最大になる値よりも大きな値である。
【００１５】
ここで、蒸発器（33）に氷が付着しないと仮定すると、蒸発器（33）から流出した冷媒の過熱度である出口過熱度が小さいほど、蒸発器（33）において気液二相状態の冷媒が流れる領域が長くなるので、蒸発器（33）で得られる冷却能力は大きくなる。しかし、冷却動作が蒸発器（33）における冷媒の蒸発温度が０℃以下になる状態で行われる場合は、出口過熱度が小さいほど着霜によって冷却能力が減少する。従って、図７に示すように、出口過熱度が０℃より大きい値（Ｘ℃）の時に冷却能力が最大になり、出口過熱度がその値よりも小さくほど冷却能力が小さくなる。なお、図に示す冷却能力は、蒸発器（33）を通過する空気の風量が一定であると仮定した場合の値である。
【００１６】
そして、図７に示すように、蒸発器（33）で得られる冷却能力は、該冷却能力が最大となる出口過熱度（Ｘ℃）より大きい領域の方が小さい領域よりも、出口過熱度に対する変化率が大きい。つまり、第２状態の目標過熱度を上記冷却能力が最大となる出口過熱度より大きい領域の値に設定することで、蒸発器（33）で得られる冷却能力が効果的に低減される。
【００１７】
第５の発明は、上記第１乃至第５の何れか１つ発明において、上記蒸発器（33）は、上記庫内が常に開放状態のオープンショーケース（13a,13b）に設けられ、該蒸発器（33）で冷媒と熱交換させた空気が該オープンショーケース（13a,13b）の庫内に供給される。
【００１８】
第５の発明では、オープンショーケース（13a,13b）の庫内の冷却において、第１状態よりも第２状態の方が蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるようにしている。ここで、オープンショーケース（13a,13b）は、庫内が常に開放状態であるため、冷却動作が停止中の停止状態の時間が比較的短くなる。このため、従来の冷却ショーケースでは、図８（Ａ）に示すように、冷却状態と停止状態とを切り換える発停頻度が比較的多くなっていた。この第５の発明では、発停頻度が多くなりやすいオープンショーケース（13a,13b）に対して、冷却状態のうち第２状態の冷却能力を低減させて第２状態の時間を長くすることによって、図８（Ｂ）に示すように、発停頻度が少なくなるようにしている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、第２状態の目標過熱度を、目標過熱度が第１状態での設定値である場合に比べて蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるような値に設定することで、冷却状態のうち第２状態の時間が長くなるようにしている。これにより、冷却状態から停止状態に移行するまでの時間が長くなり、冷却状態と停止状態とを切り換える発停頻度が少なくなる。従って、庫内の温度が高くなる停止状態から冷却状態への復帰後の頻度が少なくなるので、庫内で冷却する冷却対象物の温度の安定化を図ることができる。
【００２０】
また、従来の冷凍装置では、冷却対象物の温度が安定しない分、冷却対象物の品質に影響がないように庫内の目標設定温度を低くする場合があった。これに対して、本発明では、冷却対象物の温度の安定化を図ることができ、冷却対象物の温度上昇幅が抑制されるので、従来の冷凍装置よりも庫内の目標設定温度を高めに設定することが可能となる。従って、冷凍装置（20）の省エネルギー化を図ることができる。また、冷却状態と停止状態とを切り換える発停頻度が少なくなることのよっても、切り換えによるロスを低減することができるので、冷凍装置（20）の省エネルギー化を図ることができる。
【００２１】
また、上記第２の発明では、庫内の温度が冷却動作を停止させる温度に近づくほど蒸発器（33）で得られる冷却能力が小さくなるように第２状態の目標過熱度を調節することで、第２状態の時間がさらに長くなるようにしている。これにより、発停頻度が少なくなって停止状態から冷却状態への復帰後の頻度がさらに少なくなるので、冷却対象物の温度をさらに安定させることができる。
【００２２】
また、上記第４の発明では、第２状態の目標過熱度を蒸発器（33）で得られる冷却能力が最大になる出口過熱度よりも大きな値に設定することによって、蒸発器（33）で得られる冷却能力が効果的に低減されるようにしている。従って、蒸発器（33）で得られる冷却能力を大きく低減させることができるので、発停頻度を大きく低減させることができ、冷却対象物の温度をさらに安定させることができる。
【００２３】
また、上記第５の発明では、発停頻度が多くなりやすいオープンショーケース（13a,13b）に対して、発停頻度が少なくなるようにしている。従って、従来のオープンショーケース（13a,13b）において冷却対象物の温度が不安定になる問題が大きく改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
−冷凍装置の構成−
本実施形態に係る冷凍装置（20）は、食品の冷蔵及び冷凍を行う冷凍装置であって、例えばコンビニエンスストアに設置される。
【００２６】
本実施形態の冷凍装置（20）は、図１に示すように、庫外ユニット（12）と第１冷蔵ショーケース（13a）と第２冷蔵ショーケース（13b）と冷凍ショーケース（13c）とブースタユニット（53）とを備えている。庫外ユニット（12）には庫外回路（22）が収容され、第１冷蔵ショーケース（13a）には第１冷蔵側回路（23a）が収容され、第２冷蔵ショーケース（13b）には第２冷蔵側回路（23b）が収容され、冷凍ショーケース（13c）には冷凍側回路（23c）が収容され、ブースタユニット（53）にはブースタ回路（51）が収容されている。
【００２７】
この冷凍装置（20）では、庫外回路（22）に対して第１冷蔵側回路（23a）、第２冷蔵側回路（23b）、及び冷凍側回路（23c）が並列に接続されることによって冷媒回路（10）が構成されている。ブースタ回路（51）は冷凍側回路（23c）と直列に接続されている。冷媒回路（10）では、充填された冷媒を循環させて蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。
【００２８】
〈庫外ユニットの構成〉
庫外ユニット（12）の庫外回路（22）には、互いに並列に接続された第１圧縮機（16）及び第２圧縮機（17）と、庫外熱交換器（32）と、レシーバ（18）とが接続されている。また、庫外ユニット（12）には、庫外熱交換器（32）に庫外空気を送るための庫外ファン（40）が設けられている。
【００２９】
第１圧縮機（16）は容量可変の高圧ドーム型の圧縮機である。第１圧縮機（16）は、インバータの出力周波数を変化させて電動機の回転速度を変更することによって運転容量を複数段階に変更することができる。第２圧縮機（17）は、容量固定の高圧ドーム型の圧縮機である。第２圧縮機（17）では、電動機の回転速度が固定である。圧縮機（16,17）の吐出側は、庫外熱交換器（32）に接続されている。圧縮機（16,17）と庫外熱交換器（32）との間には閉鎖弁（56）が設けられている。圧縮機（16,17）の吸入側は、ガス側閉鎖弁（26）に接続されている。
【００３０】
第１圧縮機（16）の吐出管と第２圧縮機（17）の吐出管とには、それぞれ高圧圧力スイッチ（36,37）が設けられている。各高圧圧力スイッチ（36,37）は、各圧縮機（16,17）の吐出冷媒の圧力を検出して異常高圧時に冷凍装置（20）を緊急停止させるように構成されている。
【００３１】
庫外熱交換器（32）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。庫外熱交換器（32）は、庫外ファン（40）によって送られる庫外空気との熱交換によって冷媒を凝縮させる凝縮器となる。庫外熱交換器（32）の液側には、レシーバ（18）の上部に開口する冷媒配管が接続されている。
【００３２】
レシーバ（18）は、密閉容器状に構成されている。レシーバ（18）の下部には、液側閉鎖弁（27）に接続された冷媒配管が開口している。レシーバ（18）には、冷媒回路（10）の余剰冷媒が貯留される。レシーバ（18）と液側閉鎖弁（27）との間から延びる液インジェクション管（41）は、圧縮機（16,17）の吸入側に接続されている。液インジェクション管（41）には、開度可変のインジェクション量調節弁（21）が設けられている。
【００３３】
庫外ユニット（12）には、各種センサが設けられている。具体的に、第１圧縮機（16）の吐出管と第２圧縮機（17）の吐出管との接続箇所には、圧縮機（16,17）から吐出された冷媒の圧力を計測する吐出圧力センサ（46）が設けられている。その接続箇所の下流には、圧縮機（16,17）から吐出された冷媒の温度を計測する吐出温度センサ（48）が設けられている。また、圧縮機（16,17）の吸入側には、上流側から順に、圧縮機（16,17）へ向かう冷媒の圧力を計測する吸入圧力センサ（47）と、圧縮機（16,17）へ向かう冷媒の温度を計測する吸入温度センサ（49）とが設けられている。吸入圧力センサ（47）と吸入温度センサ（49）とは、第１圧縮機（16）の吸入管と第２圧縮機（17）の吸入管との接続箇所の上流に配置されている。また、庫外ファン（40）の近傍には、庫外熱交換器（32）に流入する空気の温度を計測する庫外空気温度センサ（31）が設けられている。
【００３４】
〈冷蔵ショーケースの構成〉
第１冷蔵ショーケース（13a）と第２冷蔵ショーケース（13b）は、食品を冷蔵するためのオープンショーケースである。各冷蔵ショーケース（13a,13b）は、図３に示すように、庫内が前面側に開放されている。
【００３５】
具体的に、各冷蔵ショーケース（13a,13b）では、庫内に冷却対象物を設置するための複数の棚が設けられている。冷蔵ショーケース（13）では、複数の棚を挟んで上部と下部とが形成されている。上部と下部とは、棚を支持する支持部材から前面側に突出している。上部の前面側には吹出口（71）が形成され、下部の前面側には吸込口（72）が形成されている。各冷蔵ショーケース（13a,13b）の内部には、吸込口（72）から吹出口（71）へ向かって空気が流れるコ字状の空気通路（70）が形成されている。各冷蔵ショーケース（13a,13b）の前面側では、吹出口（71）から吸込口（72）へ向かう冷気によってエアカーテンが形成される。また、各冷蔵ショーケース（13a,13b）の上面には、冷蔵側回路（23a,23b）の入口と出口が形成されている。
【００３６】
各冷蔵ショーケース（13a,13b）の冷蔵側回路（23a,23b）には、液側から順に庫内膨張弁（43a,43b）と庫内熱交換器（33a,33b）とが接続されている。また、各冷蔵ショーケース（13a,13b）には、冷蔵側ファン（14a,14b）が設けられている。冷蔵側ファン（14a,14b）の回転速度は固定である。
【００３７】
庫内熱交換器（33a,33b）及び冷蔵側ファン（14a,14b）は、空気通路（70）に配置されている。庫内熱交換器（33a,33b）は、棚を支持する支持部材の背面に位置している。冷蔵側ファン（14a,14b）は、吸込口（72）と庫内熱交換器（33a,33b）の間に位置している。
【００３８】
庫内熱交換器（33a,33b）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。庫内熱交換器（33a,33b）は、冷蔵側ファン（14a,14b）によって送られる庫内空気との熱交換によって冷媒を蒸発させる蒸発器となる。なお、庫内熱交換器（33a,33b）における冷媒の蒸発温度は０℃以下になる。
【００３９】
庫内膨張弁（43a,43b）は、庫内熱交換器（33a,33b）の冷媒流量を調節する膨張弁を構成している。庫内膨張弁（43a,43b）は、パルスモータで弁体を駆動する開度可変の電動膨張弁として構成されている。この庫内膨張弁（43a,43b）は、入力パルス数が０パルスで全閉になり４００パルスで全開になる。
【００４０】
各冷蔵ショーケース（13a,13b）には、３つの温度センサが設けられている。具体的に、庫内熱交換器（33a,33b）の入口には、庫内熱交換器（33a,33b）へ流入する冷媒の温度を計測する入口側温度センサ（24a,24b）が設けられている。庫内熱交換器（33a,33b）の出口には、庫内熱交換器（33a,33b）から流出した冷媒の温度を計測する出口側温度センサ（25a,25b）が設けられている。入口側温度センサ（24a,24b）及び出口側温度センサ（25a,25b）は、庫内熱交換器（33a,33b）から流出した冷媒の過熱度を検出するための過熱度検出手段を構成している。また、吸込口（72）の内側には、吸込口（72）に流入した空気の温度を計測する吸込空気温度センサ（15a,15b）が設けられている。吸込空気温度センサ（15a,15b）は、冷蔵ショーケース（13a,13b）の庫内の温度を検出するための庫内温度検出手段を構成している。
【００４１】
〈冷凍ショーケースの構成〉
冷凍ショーケース（13c）は、冷凍する食品を出し入れするための扉が前面側に設けられている以外は、冷蔵ショーケース（13a,13b）とほぼ同じ構成である（図示省略）。冷凍ショーケース（13c）内の冷凍側回路（23c）には、液側から順に庫内膨張弁（43c）と庫内熱交換器（33c）とが接続されている。冷凍ショーケース（13c）には、冷凍側ファン（14c）が設けられている。冷凍側ファン（14c）の回転速度は固定である。
【００４２】
庫内熱交換器（33c）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。庫内熱交換器（33c）は、冷凍側ファン（14c）によって送られる庫内空気との熱交換によって冷媒を蒸発させる蒸発器となる。なお、庫内熱交換器（33c）における冷媒の蒸発温度は０℃以下になる。
【００４３】
庫内膨張弁（43c）は、庫内熱交換器（33c）の冷媒流量を調節する膨張弁を構成している。庫内膨張弁（43c）は、パルスモータで弁体を駆動する開度可変の電動膨張弁として構成されている。この庫内膨張弁（43c）は、入力パルス数が０パルスで全閉になり４００パルスで全開になる。
【００４４】
冷凍ショーケース（13c）は、３つの温度センサが設けられている。具体的に、庫内熱交換器（33c）の入口には、庫内熱交換器（33c）へ流入する冷媒の温度を計測する入口側温度センサ（24c）が設けられている。庫内熱交換器（33c）の出口には、庫内熱交換器（33c）から流出した冷媒の温度を計測する出口側温度センサ（25c）が設けられている。入口側温度センサ（24c）及び出口側温度センサ（25c）は、庫内熱交換器（33c）から流出した冷媒の過熱度を検出するための過熱度検出手段を構成している。また、図外の吸込口の内側には、吸込口に流入する空気の温度を計測する吸込空気温度センサ（15c）が設けられている。吸込空気温度センサ（15c）は、冷凍ショーケース（13c）の庫内の温度を検出するための庫内温度検出手段を構成している。
【００４５】
〈ブースタユニットの構成〉
ブースタ回路（51）には、冷凍側回路（23c）側から順にブースタ圧縮機（28）と油分離器（29）とが接続されている。ブースタ圧縮機（28）は、容量可変型の圧縮機である。ブースタ圧縮機（28）は、インバータの出力周波数を変化させて電動機の回転速度を変更することによって運転容量を複数段階に変更することができる。
【００４６】
油分離器（29）は、ブースタ圧縮機（28）から吐出された冷媒から冷凍機油を分離するためのものである。油分離器（29）から延びる油戻し管（30）は、ブースタ圧縮機（28）の吸入側に接続されている。油戻し管（30）には、キャピラリーチューブ（38）が設けられている。ブースタ回路（51）には、ブースタ圧縮機（28）と油分離器（29）とをバイパスするバイパス管（39）が設けられている。
【００４７】
なお、図１の（CV）は逆止弁、（F）はフィルターである。
【００４８】
〈制御部の構成〉
この冷凍装置（20）は、庫外制御部（52）と、第１庫内制御部（35a）と、第２庫内制御部（35b）と、第３庫内制御部（35c）とを備えている。庫外制御部（52）は庫外ユニット（12）に設けられ、第１庫内制御部（35a）は第１冷蔵ショーケース（13a）に設けられ、第２庫内制御部（35b）は第２冷蔵ショーケース（13b）に設けられ、第３庫内制御部（35c）は冷凍ショーケース（13c）に設けられている。各庫内制御部（35a,35b,35c）は、庫外制御部（52）に接続されている。なお、図示しないが、ブースタユニット（53）には、ブースタ圧縮機（28）の運転容量を制御するブースタ制御部が設けられている。
【００４９】
庫外制御部（52）は、第１圧縮機（16）及び第２圧縮機（17）の合計運転容量を制御するように構成されている。具体的に、庫外制御部（52）は、必要となる運転容量が第１圧縮機（16）の最大運転容量以下になる場合には第１圧縮機（16）のみを運転させる。必要となる運転容量が第１圧縮機（16）の最大運転容量を上回る場合には第１圧縮機（16）及び第２圧縮機（17）の両方を運転させる。また、庫外制御部（52）は、インジェクション量調節弁（21）の開度を制御するように構成されている。庫外制御部（52）は、圧縮機（16,17）から吐出された冷媒の温度が高くなり過ぎないように吐出温度センサ（48）の検出値に基づいてインジェクション量調節弁（21）の開度を制御する。
【００５０】
第１庫内制御部（35a）は、第１冷蔵ショーケース（13a）の運転を制御するように構成されている。第２庫内制御部（35b）は、第２冷蔵ショーケース（13b）の運転を制御するように構成されている。第３庫内制御部（35c）は、冷凍ショーケース（13c）の運転を制御するように構成されている。
【００５１】
各庫内制御部（35）は、図２に示すように、運転状態切換部（61）と過熱度算出部（63）と目標過熱度設定部（64）と開度算出部（65）と開度制御部（66）とを備えている。運転状態切換部（61）は、運転状態切換手段を構成している。開度制御部（66）は、開度制御手段を構成している。目標過熱度設定部（64）は、目標過熱度設定手段を構成している。この庫内制御部（35）では、過熱度算出部（63）と目標過熱度設定部（64）と開度算出部（65）と開度制御部（66）とが一連の動作を行うことにより、庫内熱交換器（33）から流出した冷媒の過熱度が目標過熱度になるように庫内膨張弁（43）の開度が調節される。
【００５２】
運転状態切換部（61）は、ショーケース（13）において庫内を冷却する冷却動作が行われる冷却状態（サーモオン状態）と、冷却動作の停止中の停止状態（サーモオフ状態）との間の切り換えを吸込空気温度センサ（15）の検出値である検出温度（Ｔ）に基づいて行うように構成されている。具体的に、運転状態切換部（61）には、冷却状態から停止状態への切り換えを判断するための冷却停止温度（Ｔ１）と、停止状態から冷却状態への切り換えを判断するための冷却復帰温度（Ｔ２）とが設定されている。停止判断値である冷却停止温度（Ｔ１）は、例えば目標設定温度と同じ温度に設定されている。復帰判断値である冷却復帰温度（Ｔ２）は、冷却停止温度（Ｔ１）よりも所定の温度（例えば１℃）高い温度に設定されている。但し、冷却停止温度（Ｔ１）と冷却復帰温度（Ｔ２）とが等しい温度でもよい。
【００５３】
運転状態切換部（61）は、冷却状態において上記検出温度（Ｔ）が冷却停止温度（Ｔ１）以下になると、庫内膨張弁（43）を閉鎖してショーケース（13）を冷却状態から停止状態に切り換える。また、運転状態切換部（61）は、停止状態において庫内の温度が上昇して検出温度（Ｔ）が冷却復帰温度（Ｔ２）以上になると、庫内膨張弁（43）を開いてショーケース（13）を停止状態から冷却状態に切り換える。
【００５４】
過熱度算出部（63）は、庫内熱交換器（33）から流出した冷媒の過熱度である出口過熱度を算出するように構成されている。過熱度算出部（63）は、入口側温度センサ（24）と出口側温度センサ（25）との差を出口過熱度として算出する。
【００５５】
目標過熱度設定部（64）は、出口過熱度の目標値である目標過熱度を設定するように構成されている。目標過熱度設定部（64）は、冷却状態において庫内の温度が冷却停止温度（Ｔ１）に近い近停止状態（第２状態）であるか、庫内の温度が冷却停止温度（Ｔ１）から離れた遠停止状態（第１状態）であるかを判断して目標過熱度を設定する。
【００５６】
具体的に、目標過熱度設定部（64）は、吸込空気温度センサ（15）の検出値である検出温度（Ｔ）と冷却停止温度（Ｔ１）との温度差が所定の設定値（例えば１℃）よりも大きい場合には遠停止状態と判断する。つまり、検出温度（Ｔ）が冷却停止温度（Ｔ１）よりも高い所定の基準温度値より高くなっている場合には遠停止状態と判断する。目標過熱度設定部（64）は、検出温度（Ｔ）と冷却停止温度（Ｔ１）との差が上記設定値（例えば１℃）以下の場合には近停止状態と判断する。つまり、検出温度（Ｔ）が所定の基準温度値以下になっている場合には近停止状態と判断する。なお、基準温度値と冷却復帰温度（Ｔ２）とは等しくなっているが、互いに異なる値でもよい。
【００５７】
冷蔵ショーケース（13a,13b）の目標過熱度設定部（64a,64b）は、遠停止状態の目標過熱度を一定値（例えば５℃）に設定する。遠停止状態の目標過熱度は、冷蔵ショーケース（13a,13b）の庫内熱交換器（33a,33b）で得られる冷却能力が最大となる値に設定される。また、冷蔵ショーケース（13a,13b）の目標過熱度設定部（64a,64b）は、近停止状態の目標過熱度（Ａ１）を、以下の式１を用いて設定する。近停止状態の目標過熱度（Ａ１）は、検出温度（Ｔ）と冷却停止温度（Ｔ１）との温度差（ΔＴ）が小さいほど、つまり庫内の温度が冷却停止温度（Ｔ１）に近いほど大きな値に設定される（図５（Ａ）参照）。
式１：Ａ１＝−３×ΔＴ＋８
【００５８】
ここで、庫内膨張弁（43）の開度と出口過熱度との関係、及び庫内膨張弁（43）の開度と庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力との関係を図４に示す。図４は冷蔵ショーケース（13a,13b）の場合の図表であり、図４における冷却能力は庫内熱交換器（33）を通過する空気の風量が一定であると仮定した場合の値である。
【００５９】
図４の図表は、庫内膨張弁（43a,43b）の開度がＸパルス（例えばＸ＝２００）の時に、出口過熱度は５℃になって庫内熱交換器（33a,33b）で得られる冷却能力が最大になることを示している。庫内熱交換器（33a,33b）で得られる冷却能力は、出口過熱度が０℃の状態で最大になるのではなく０℃よりも大きい値の状態で最大となる。
【００６０】
冷凍ショーケース（13c）の目標過熱度設定部（64c）は、遠停止状態の目標過熱度を一定値（例えば６℃）に設定する。遠停止状態の目標過熱度は、冷凍ショーケース（13c）の庫内熱交換器（33c）で得られる冷却能力が最大となる値に設定される。冷凍ショーケース（13c）の場合は、庫内熱交換器（33c）の表面に付着する氷によって冷却能力が低下しやすいので、庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が最大になる出口過熱度は、冷蔵ショーケース（13a,13b）の場合に比べて大きくなる。
【００６１】
また、冷凍ショーケース（13c）の目標過熱度設定部（64c）は、近停止状態の目標過熱度（Ａ２）を、以下の式２を用いて設定する。近停止状態の目標過熱度（Ａ２）は、検出温度（Ｔ）と冷却停止温度（Ｔ１）との温度差（ΔＴ）が小さいほど、つまり庫内の温度が冷却停止温度（Ｔ１）に近いほど大きな値に設定される（図５（Ｂ）参照）。      
式２：Ａ２＝−３×ΔＴ＋９
【００６２】
冷蔵ショーケース（13a,13b）の目標過熱度設定部（64a,64b）においても、冷凍ショーケース（13c）の目標過熱度設定部（64c）においても、近停止状態の目標過熱度は、遠停止状態の目標過熱度よりも庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が小さくなる値に設定される。これにより、近停止状態の方が遠停止状態よりも庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が小さくなる。
【００６３】
また、近停止状態の目標過熱度は、庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が最大となるピーク過熱度よりも大きい値に設定される。ピーク過熱度より大きい領域は、ピーク過熱度より小さい領域に比べて出口過熱度に対する冷却能力の変化率が大きい。従って、庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力は、ピーク過熱度よりも小さい領域の値に近停止状態の目標過熱度を設定する場合に比べて効果的に低減される。
【００６４】
また、近停止状態の目標過熱度は、庫内の温度が冷却停止温度（Ｔ１）に近いほどの庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が小さくなる値に設定される。従って、庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力は、庫内の温度が冷却停止温度（Ｔ１）に近づくほど小さくなる。
【００６５】
開度算出部（65）は、過熱度算出部（63）が算出した出口過熱度と、目標過熱度設定部（64）が設定した目標過熱度とを用いて、庫内膨張弁（43）の開度の変更量（Δpls）を算出するように構成されている。開度算出部（65）は、ＰＩＤ制御によって出口過熱度が目標過熱度に近づくように庫内膨張弁（43）の開度の変更量（Δpls）を算出する。
【００６６】
開度調節部（66）は、庫内膨張弁（43）の開度を開度算出部（65）が算出した開度の変更量（Δpls）に基づいて調節する。これにより、過熱度算出部（63）が算出した出口過熱度が目標過熱度設定部（64）が設定した目標過熱度よりも大きい場合には、出口過熱度が目標過熱度に近づくように庫内膨張弁（43）の開度が拡大される。過熱度算出部（63）が算出した出口過熱度が目標過熱度設定部（64）が設定した目標過熱度よりも小さい場合には、出口過熱度が目標過熱度に近づくように庫内膨張弁（43）の開度が縮小される。
【００６７】
−冷凍装置の運転動作−
本実施形態の冷凍装置（20）の運転動作について説明する。この冷凍装置（20）では、第１及び第２圧縮機（16,17）、ブースタ圧縮機（28）、庫外ファン（40）、及び庫内ファン（14a,14b,14c）を起動させることによって運転が開始される。
【００６８】
具体的に、第１及び第２圧縮機（16,17）から吐出された冷媒は、庫外熱交換器（32）で室外空気に放熱して凝縮する。庫外熱交換器（32）で凝縮した冷媒は、レシーバ（18）を経て、第１冷蔵側回路（23a）、第２冷蔵側回路（23b）、及び冷凍側回路（23c）に分配される。
【００６９】
各冷蔵側回路（23a,23b）に流入した冷媒は、庫内膨張弁（43a,43b）によって第１所定圧力ＰＬ１にまで減圧された後、庫内熱交換器（33a,33b）において各冷蔵ショーケース（13a,13b）の空気通路（70）を流通する庫内空気から吸熱して蒸発する。冷媒によって冷却された庫内空気は、吹出口（71）から各冷蔵ショーケース（13a,13b）の庫内へ吹き出される。
【００７０】
一方、冷凍側回路（23c）に流入した冷媒は、庫内膨張弁（43c）によって上記第１所定圧力ＰＬ１よりも低い第２所定圧力ＰＬ２にまで減圧される。庫内膨張弁（43c）によって減圧された冷媒は、庫内熱交換器（33c）において冷凍ショーケース（13c）の庫内空気から吸熱して蒸発する。冷媒によって冷却された庫内空気は、冷凍ショーケース（13c）の庫内へ吹き出される。
【００７１】
庫内熱交換器（33c）で蒸発した冷媒は、ブースタ圧縮機（28）によって第１所定圧力ＰＬ１にまで昇圧され、各庫内熱交換器（33a,33b）で蒸発した冷媒と合流して庫外回路（22）に流入する。庫外回路（22）に流入した冷媒は、第１及び第２圧縮機（16,17）に吸入されて再び圧縮される。
【００７２】
−庫内制御部の動作−
冷却状態における庫内制御部（35）の動作である庫内冷却制御動作について説明する。庫内冷却制御動作は、所定の時間間隔（例えば５秒間隔）で行われる。
【００７３】
庫内制御部（35）では、ステップ１（ＳＴ１）において、運転状態切換部（61）が、ショーケース（13）を冷却状態から停止状態に切り換えるか否かを判断する。運転状態切換部（61）は、吸込空気温度センサ（15）の検出値である検出温度（Ｔ）が冷却停止温度（Ｔ１）以下の場合には、庫内膨張弁（43）を閉鎖してショーケース（13）を冷却状態から停止状態に切り換える。検出温度（Ｔ）が冷却停止温度（Ｔ１）よりも高い場合には、停止状態への切り換えは行わずにステップ（ＳＴ２）に移行する。
【００７４】
ステップ２（ＳＴ２）では、目標過熱度設定部（64）が、庫内の温度状態が近停止状態であるか、遠停止状態であるかを判断する。目標過熱度設定部（64）は、検出温度（Ｔ）と冷却停止温度（Ｔ１）との差が上記設定値（例えば１℃）以下の場合には近停止状態と判断してステップ３（ＳＴ３）に移行する。検出温度（Ｔ）と冷却停止温度（Ｔ１）との差が上記設定値（例えば１℃）よりも大きい場合には、遠停止状態と判断してステップ４（ＳＴ４）に移行する。
【００７５】
ステップ３（ＳＴ３）では、目標過熱度設定部（64）が、検出温度（Ｔ）と冷却停止温度（Ｔ１）との温度差（ΔＴ）に基づいて近停止状態の目標過熱度を調節する。冷蔵ショーケース（13a,13b）の場合の近停止状態の目標過熱度（Ａ１）は、上記式１を用いて算出される。冷凍ショーケース（13c）の場合の近停止状態の目標過熱度（Ａ２）は、上記式２を用いて算出される。
【００７６】
一方、ステップ４（ＳＴ４）では、目標過熱度設定部（64）が、目標過熱度を一定値に設定する。冷蔵ショーケース（13a,13b）の場合の遠停止状態の目標過熱度は、５℃に設定される。冷凍ショーケース（13c）の場合の遠停止状態の目標過熱度は、６℃に設定される。ステップ３（ＳＴ３）又はステップ４（ＳＴ４）が終了すると、ステップ５（ＳＴ５）に移行する。
【００７７】
ステップ５（ＳＴ５）では、過熱度算出部（63）が、入口側温度センサ（24）と出口側温度センサ（25）との差を出口過熱度として算出する。ステップ５（ＳＴ５）が終了すると、ステップ６（ＳＴ６）に移行する。
【００７８】
ステップ６（ＳＴ６）では、開度算出部（65）が、庫内膨張弁（43）の開度の変更量（Δpls）を算出する。庫内膨張弁（43）の開度の変更量（Δpls）は、ＰＩＤ制御によって算出される。なお、ＰＩＤ演算で用いる係数は、今回から所定の回数前（例えば５回前）までの各庫内冷却制御動作で過熱度算出部（63）が算出した出口過熱度と、今回の庫内冷却制御動作で目標過熱度設定部（64）が設定した目標過熱度とを用いて算出される。ステップ６（ＳＴ６）が終了すると、ステップ７（ＳＴ７）に移行する。
【００７９】
ステップ７（ＳＴ７）では、開度調節部（66）が、開度算出部（65）が算出した開度の変更量（Δpls）に基づいて庫内膨張弁（43）の開度を調節する。具体的に、開度調節部（66）は、１回の庫内冷却制御動作において庫内膨張弁（43）の開度を２段階に分けて調節する。例えば、庫内膨張弁（43）の開度を拡大する場合は、変更量（Δpls）の２倍の値（２×Δpls）だけ開度を大きくしてから、変更量（Δpls）だけ開度を小さくする。庫内膨張弁（43）の開度を縮小する場合は、変更量（Δpls）の２倍の値（２×Δpls）だけ開度を小さくしてから、変更量（Δpls）だけ開度を大きくする。
【００８０】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、近停止状態の目標過熱度を、目標過熱度が遠停止状態での設定値である場合に比べて庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が小さくなるような値に設定することで、冷却状態のうち近停止状態の時間が長くなるようにしている。これにより、冷却状態から停止状態に移行するまでの時間が長くなり、冷却状態と停止状態とを切り換える発停頻度が少なくなる。従って、庫内の温度が高くなる停止状態から冷却状態への復帰後の頻度が少なくなるので、庫内で冷却する冷却対象物の温度の安定化を図ることができる。
【００８１】
また、従来の冷凍装置では、冷却対象物の温度が安定しない分、冷却対象物の品質に影響がないように庫内の目標設定温度を低くする場合があった。これに対して、本発明では、冷却対象物の温度の安定化を図ることができ、冷却対象物の温度上昇幅が抑制されるので、従来の冷凍装置よりも庫内の目標設定温度を高めに設定することが可能となる。従って、冷凍装置（20）の省エネルギー化を図ることができる。また、冷却状態と停止状態とを切り換える発停頻度が少なくなることのよっても、切り換えによるロスを低減することができるので、冷凍装置（20）の省エネルギー化を図ることができる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、庫内の温度が冷却動作を停止させる温度に近づくほど庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が小さくなるように近停止状態の目標過熱度を調節することで、近停止状態の時間がさらに長くなるようにしている。これにより、発停頻度が少なくなって停止状態から冷却状態への復帰後の頻度がさらに少なくなるので、冷却対象物の温度をさらに安定させることができる。
【００８３】
また、本実施形態によれば、近停止状態の目標過熱度を庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が最大になる出口過熱度よりも大きな値に設定することによって、庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が効果的に低減されるようにしている。従って、庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力を大きく低減させることができるので、発停頻度を大きく低減させることができ、冷却対象物の温度をさらに安定させることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、発停頻度が多くなりやすいオープンショーケース（13a,13b）に対して、発停頻度が少なくなるようにしている。従って、従来のオープンショーケース（13a,13b）において冷却対象物の温度が不安定になる問題が大きく改善される。
【００８５】
《その他の実施形態》
上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００８６】
上記実施形態について、冷蔵ショーケース（13a,13b）の目標過熱度設定部（64a,64b）は、近停止状態の目標過熱度を５℃〜１０℃の範囲に設定してもよい。なお、目標過熱度が大きいほど庫内膨張弁（43）を通過する冷媒流量が少なくなるので、庫内を冷蔵する場合は、出口過熱度が１０℃よりも大きい状態では出口過熱度の検出が困難になる。
【００８７】
上記実施形態について、冷凍ショーケース（13c）の目標過熱度設定部（64c）は、近停止状態の目標過熱度を５℃〜１２℃の範囲に設定してもよい。なお、目標過熱度が大きいほど庫内膨張弁（43）を通過する冷媒流量が少なくなるので、庫内を冷凍する場合は、出口過熱度が１２℃よりも大きい状態では出口過熱度の検出が困難になる。
【００８８】
上記実施形態について、近停止状態の目標過熱度を遠停止状態の目標過熱度よりも小さな値にしてもよい。近停止状態の目標過熱度は、庫内熱交換器（33）で得られる冷却能力が最大となるピーク過熱度よりも小さい領域の値に設定される。冷蔵ショーケース（13a,13b）の場合は近停止状態の目標過熱度が３〜５℃の範囲の値に設定され、冷凍ショーケース（13c）の場合は近停止状態の目標過熱度が３〜６℃の範囲の値に設定される。
【００８９】
上記実施形態について、吹出口（71）から吹き出される空気の温度を計測する吹出空気温度センサを設けて、吹出空気温度センサと吸込空気温度センサ（15）との平均値を庫内の温度としてもよい。この場合、吹出空気温度センサと吸込空気温度センサ（15）が庫内温度検出手段を構成する。
【００９０】
上記実施形態について、近停止状態の目標過熱度を一定値（例えば８℃）としてもよい。
【００９１】
上記実施形態について、庫内の温度が冷却停止温度（Ｔ１）に近づくに従って、近停止状態の目標過熱度を段階的に変化させるようにしてもよい。
【００９２】
上記実施形態について、近停止状態と遠停止状態とで異なる目標過熱度を用いる制御と、冷却状態では目標過熱度を一定値にする制御とを、選択できるようにしてもよい。
【００９３】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明したように、本発明は、庫内の温度に基づいて庫内を冷却する冷却状態と庫内の冷却を停止する停止状態との切り換えを行う冷凍装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施形態に係る冷凍装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷凍装置の庫内制御部の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る冷蔵ショーケースの断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る冷蔵ショーケースにおける庫内膨張弁の開度と出口過熱度との関係、及び庫内膨張弁の開度と庫内熱交換器で得られる冷却能力との関係を表す図表である。
【図５】（Ａ）は本発明の実施形態に係る冷蔵ショーケースにおける検出温度と冷却停止温度との温度差と近停止状態の目標過熱度との関係を表す図表であり、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る冷凍ショーケースにおける検出温度と冷却停止温度との温度差と近停止状態の目標過熱度との関係を表す図表である。
【図６】本発明の実施形態における庫内冷却制御動作のフローチャートである。
【図７】出口過熱度と庫内熱交換器で得られる冷却能力との関係を表す図表である。
【図８】（Ａ）は従来のオープンショーケースの庫内の温度変化を表す図表であり、（Ｂ）は本発明に係るオープンショーケースの庫内の温度変化を表す図表である。
【符号の説明】
【００９６】
10  冷媒回路
13a 第１冷蔵ショーケース（オープンショーケース）
13b 第２冷蔵ショーケース（オープンショーケース）
15  吸込空気温度センサ（庫内温度検出手段）
20  冷凍装置
24  入口側温度センサ（過熱度検出手段）
25  出口側温度センサ（過熱度検出手段）
32  庫外熱交換器（凝縮器）
33  庫内熱交換器（蒸発器）
43  庫内膨張弁（膨張弁）
61  運転状態切換部（運転状態切換手段 ）
64  目標過熱度設定部（目標過熱度設定手段）
66  開度制御部（開度制御手段）
【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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