(57)【要約】      （修正有）【課題】逆サイクルデフロスト運転の時間を短縮するとともに、圧縮機の故障を防止できる冷凍装置を提供する。【解決手段】逆サイクルデフロスト運転の開始時に、庫内熱交換器７１の出口側の液ラインに設けられた開閉可能な庫内膨張弁（冷媒逆流防止機構）７２を閉じ、逆サイクルデフロスト運転の開始後に、庫外熱交換器の圧力が第１の所定圧力に低下すると、庫内膨張弁を開くデフロスト開始制御を行うコントローラ１２０を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
庫内熱交換器（71）と庫外熱交換器（24）を備え、冷凍サイクル動作により庫内熱交換器（71）で庫内を冷却する冷媒回路（11）と、冷却運転と逆サイクルデフロスト運転の動作を制御する制御部（120）とを備えた冷凍装置であって、
上記制御部（120）は、逆サイクルデフロスト運転の開始時に、庫内熱交換器（71）の出口側の液ラインに設けられた開閉可能な冷媒逆流防止機構（72）を閉じ、逆サイクルデフロスト運転の開始後に上記庫外熱交換器（24）の圧力が第１の所定圧力に低下すると、上記冷媒逆流防止機構（72）を開くデフロスト開始制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記制御部（120）は、外気温度に応じて上記第１の所定圧力を変更し、外気温度が低いほど上記第１の所定圧力を低く設定することを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記第１の所定圧力は、液ラインの圧力よりも低い圧力であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つにおいて、
上記冷媒逆流防止機構（72）が上記冷媒回路（11）に設けられている庫内膨張弁であることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１つにおいて、
上記制御部（120）は、上記庫外熱交換器（24）の圧力が上記第１の所定圧力よりも低い第２の所定圧力まで低下すると上記冷媒回路（11）に設けられている圧縮機（21,22,23）の能力を低下させ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、冷凍装置に関し、特に、庫内熱交換器と庫外熱交換器を備えて冷凍サイクル動作により庫内熱交換器で庫内を冷却する冷媒回路と、冷却運転と逆サイクルデフロスト運転の動作を制御する制御部とを備えた冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクル動作により庫内を冷却する庫内熱交換器を有する冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の冷凍装置は、一般に、庫内を冷却する冷却運転を制御する制御部を備え、この制御部により、庫内熱交換器に付着した霜を除去するデフロスト運転の動作も制御するようにしている。
【０００３】
また、上記従来の冷凍装置では、デフロスト運転時には冷媒回路内で冷媒を冷却運転時とは逆方向に循環させることで、庫内熱交換器に高温の冷媒を供給する逆サイクルデフロスト運転を行うようにしている。この冷凍装置では、冷却運転から逆サイクルデフロスト運転に切り換えるときには、四路切換弁を切り換えるとともに庫内膨張弁を全開にして、庫内熱交換器に高温の冷媒が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０７０８３０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、逆サイクルデフロストに切り換えたときに、庫内熱交換器や庫内温度が冷凍領域にあると、圧縮機の吐出冷媒よりも、冷媒回路の液ラインに残っている冷媒が低圧の庫内熱交換器に流れ込みやすくなる（冷媒が逆流しやすくなる）。また、冷媒の循環方向を逆サイクルに切り換えたときには圧縮機の吸入側に液冷媒が溜まっているため、デフロスト時の加熱能力が低い状態となり、デフロスト運転に長い時間がかかってしまう。
【０００６】
また、蒸発温度が上昇するか、庫外熱交換器が液冷媒で満たされて蒸発器の圧力が上昇すると、逆サイクルの冷媒の流れは正常になるが、その場合は圧縮機に液冷媒が吸入される液バックが生じてしまい、圧縮機が故障するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、逆サイクルデフロスト運転の時間を短縮するとともに、圧縮機の故障を防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、庫内熱交換器（71）と庫外熱交換器（24）を備え、冷凍サイクル動作により庫内熱交換器（71）で庫内を冷却する冷媒回路（11）と、冷却運転と逆サイクルデフロスト運転の動作を制御する制御部（120）とを備えた冷凍装置を前提としている。
【０００９】
そして、この冷凍装置は、上記制御部（120）が、逆サイクルデフロスト運転の開始時に、庫内熱交換器（71）の出口側の液ラインに設けられた開閉可能な冷媒逆流防止機構（72）を閉じ、逆サイクルデフロスト運転の開始後に上記庫外熱交換器（24）の圧力が第１の所定圧力に低下すると、上記冷媒逆流防止機構（72）を開くデフロスト開始制御を行うことを特徴としている。
【００１０】
この第１の発明では、逆サイクルデフロスト運転の開始時には、庫内熱交換器（71）の出口側の液ラインに設けられた開閉可能な冷媒逆流防止機構（72）が閉じられ、冷媒を逆サイクルの方向へ流す動作が行われる。このことにより、まず、液ラインの冷媒が庫外熱交換器（24）で蒸発して圧縮機（21,22,23）に吸入され、圧縮された冷媒が庫内熱交換器（71）に向かって吐出される。このことにより、冷媒の逆襲が防止される。そして、庫外熱交換器（24）の圧力が第１の所定圧力まで低下すると冷媒逆流防止機構（72）が開放されて、冷媒が冷媒回路（11）を逆サイクルで循環する。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、上記制御部（120）が、外気温度に応じて上記第１の所定圧力を変更し、外気温度が低いほど上記第１の所定圧力が低く設定されることを特徴としている。
【００１２】
この第２の発明では、デフロスト運転の開始時に、外気温度に応じて上記第１の所定圧力が変更され、その外気温度が低いほど上記第１の所定圧力が低く設定される。つまり、上記第１の所定圧力が外気温度に見合った圧力に設定され、この圧力に基づいて制御が行われる。
【００１３】
第３の発明は、第１または第２の発明において、上記第１の所定圧力が、液ラインの圧力よりも低い圧力であることを特徴としている。
【００１４】
この第３の発明では、デフロスト運転の開始時に、上記第１の所定圧力が、液ラインの圧力よりも低い圧力に設定される。そして、この圧力に基づいて制御が行われる。
【００１５】
第４の発明は、第１から第３の発明の何れか１つにおいて、上記冷媒逆流防止機構（72）が上記冷媒回路（11）に設けられている庫内膨張弁であることを特徴としている。
【００１６】
この第４の発明では、冷媒逆流防止機構（72）として庫内膨張弁を利用して、逆サイクルデフロスト運転の開始時に冷媒の逆流を防止する制御が行われる。
【００１７】
第５の発明は、第１から第４の発明のいずれか１つにおいて、上記制御部（120）が、上記庫外熱交換器（24）の圧力が上記第１の所定圧力よりも低い第２の所定圧力まで低下すると圧縮機（21,22,23）の能力を低下させることを特徴としている。
【００１８】
この第５の発明では、デフロスト運転中に庫外熱交換器（24）の圧力が第２の所定圧力まで低下すると、圧縮機（21,22,23）の能力が出過ぎていると判断されることから、圧縮機（21,22,23）の能力を低下させる制御が行われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、逆サイクルデフロスト運転の開始時には、庫内熱交換器（71）の出口側の液ラインに設けられた開閉可能な冷媒逆流防止機構（72）が閉じられて、冷媒を逆サイクルの方向へ流す制御が行われ、液ラインの冷媒が庫外熱交換器（24）を介して圧縮機（21,22,23）に吸入される。圧縮機（21,22,23）で圧縮された冷媒は庫内熱交換器（71）に向かって吐出され、その間に冷媒の逆流は生じない。その後、庫外熱交換器（24）の圧力が第１の所定圧力まで低下すると、圧力が異常低下しないように冷媒逆流防止機構（72）が開放されて、冷媒が冷媒回路（11）を逆サイクルで循環する。また、従来は、庫外熱交換器（24）が液冷媒で満たされて蒸発器の圧力が上昇し、圧縮機（21,22,23）に液冷媒が吸入される液バックが生じてしまい、圧縮機（21,22,23）が故障するおそれがあったのに対して、本発明では液バックが生じにくくなるので圧縮機（21,22,23）の故障を未然に防ぐことが可能になる。
【００２０】
上記第２の発明によれば、逆サイクルデフロスト運転の開始時に冷媒逆流防止機構（72）を閉じた運転を行う際に、庫外熱交換器（24）の圧力が外気温度に応じて定められた第１の所定圧力まで低下すると、冷媒逆流防止機構（72）が開放されるので、冷媒回路の低圧圧力が異常に低下するのを防止できる。
【００２１】
上記第３の発明によれば、逆サイクルデフロスト運転の開始時に冷媒逆流防止機構（72）を閉じた運転を行う際に、庫外熱交換器（24）の圧力が液ラインの圧力よりも低い圧力に設定された第１の所定圧力まで低下すると、冷媒逆流防止機構（72）が開放されるので、冷媒回路の低圧圧力が異常に低下するのを防止できる。
【００２２】
上記第４の発明によれば、冷媒逆流防止機構（72）として庫内膨張弁を利用することにより、逆サイクルデフロスト運転の開始時に冷媒の逆流を防止する制御を簡単な構成で実現できる。
【００２３】
上記第５の発明によれば、デフロスト運転中に庫外熱交換器（24）の圧力が第２の所定圧力まで低下すると、圧縮機（21,22,23）の能力が出過ぎていると判断されることから、圧縮機（21,22,23）の能力を低下させる制御が行われるので、圧縮機（21,22,23）を保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】図２は、図１の冷凍装置の冷媒回路において、冷却運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図３】図３は、図１の冷凍装置の冷媒回路において、デフロスト運転時の冷媒の流れを示す図である。
【図４】図４は、図１の冷凍装置におけるデフロスト運転の制御を示すフローチャートである。
【図５】図５は、デフロスト運転時の冷媒逆流防止の制御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】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
実施形態に係る冷凍装置（10）は、冷凍庫の庫内を冷却する冷凍装置である。図１に示すように、冷凍装置（10）は、室外ユニット（熱源ユニット）（20）と、冷却ユニット（利用ユニット）（70）と、２本の連絡配管（14,15）とを備えている。室外ユニット（20）には、熱源回路（20a）が設けられ、冷却ユニット（70）には、利用回路（70a）が設けられている。熱源回路（20a）には、ガス側閉鎖弁（12）と液側閉鎖弁（13）とが設けられている。ガス側閉鎖弁（12）には、ガス側連絡配管（14）が接続され、液側閉鎖弁（13）には、液側連絡配管（15）が接続されている。熱源回路（20a）と利用回路（70a）とは、ガス側連絡配管（14）及び液側連絡配管（15）によって互いに接続されている。これにより、冷凍装置（10）では、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路（11）が構成されている。
【００２７】
〈室外ユニット〉
室外ユニット（20）は、室外に設置されている。室外ユニット（20）は、室外回路（20a）と、室外ファン（24a）とを備えている。
【００２８】
室外回路（20a）には、第１圧縮機（21）、第２圧縮機（22）、第３圧縮機（23）、室外熱交換器（24）、受液器（25）、過冷却熱交換器（26）、四方切換弁（27）、及び第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）が接続されている。
【００２９】
各圧縮機（21,22,23）は、例えば、互いに歯合する固定スクロール及び可動スクロールの間に圧縮室を形成するスクロール式の圧縮機である。第１圧縮機（21）は、可変容量式の圧縮機である。即ち、第１圧縮機（21）のモータには、インバータ装置を介して電力が供給される。つまり、第１圧縮機（21）は、インバータ装置の出力電力の周波数を制御することで、モータの回転数（即ち、運転周波数）が可変に構成される。第２圧縮機（22）及び第３圧縮機（23）は、回転数が一定となる固定容量式の圧縮機である。
【００３０】
第１圧縮機（21）の吐出部には、第１吐出管（31）が接続され、第２圧縮機（22）の吐出部には、第２吐出管（32）が接続され、第３圧縮機（23）の吐出部には、第３吐出管（33）が接続されている。これらの吐出管（31,32,33）の流出部には、１本の主吐出管（37）が接続されている。第１吐出管（31）には、第１逆止弁（CV1）が接続され、第２吐出管（32）には、第２逆止弁（CV2）が接続され、第３吐出管（33）には、第３逆止弁（CV3）が接続されている。これらの逆止弁（CV1〜CV3）、及び詳細は後述する他の逆止弁（CV4〜CV10）は、図１の矢印の示す方向への冷媒の流れを許容する一方、これとは逆方向の冷媒の流れを禁止する。
【００３１】
上記第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）は、それぞれ第１〜第３吐出管（31,32,33）
の中途部であって各圧縮機（21,22,23）と各逆止弁（CV1,CV2,CV3）との間に設けられている。第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）は、それぞれ第１〜第３圧縮機（21,22,23）から吐出された冷媒に混じった潤滑油を分離し、該潤滑油を第１〜第３圧縮機（21,22,23）に返送する。具体的には、第１〜第３油分離器（21,22,23）において冷媒から分離された潤滑油は、各第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）に接続された油戻し配管（29）を介して、後述するインジェクション回路（50）の流出管（52）に戻される。油戻し配管（29）は、流入側が３つに分岐し、各分岐管が各油分離器（28a,28b,28c）に接続されている。油戻し配管（29）の各分岐管には、油分離器（28a,28b,28c）からインジェクション回路（50）へ向かって順に、逆止弁（CV11,CV12,CV13）とキャピラリチューブ（29a,29b,29c）とが設けられている。各逆止弁（CV11,CV12,CV13）は、油分離器（28a,28b,28c）からインジェクション回路（50）へ向かう潤滑油の流通を許容し、逆方向への潤滑油の流通を阻止する。
【００３２】
第１圧縮機（21）の吸入部には、第１吸入管（34）が接続され、第２圧縮機（22）の吸入部には、第２吸入管（35）が接続され、第３圧縮機（23）の吸入部には、第３吸入管（36）が接続されている。各吸入管（34,35,36）の流入部には、１本の主吸入管（吸入ライン）（38）が接続されている。
【００３３】
室外熱交換器（24）は、フィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。室外熱交換器（24）の近傍には、室外ファン（24a）が設置されている。室外熱交換器（24）では、その内部を流れる冷媒と、室外ファン（24a）が搬送する室外空気とが熱交換する。
【００３４】
受液器（25）は、その内部に冷媒回路（11）の余剰の冷媒が貯留される密閉容器である。受液器（25）には、第１液管（39）と第２液管（40）とが接続されている。第１液管（39）は、一端が室外熱交換器（24）の液側端部に接続され、他端が受液器（25）の頂部に接続されている。第１液管（39）には、第４逆止弁（CV4）が接続されている。第２液管（40）は、一端が受液器（25）の底部に接続され、他端が過冷却熱交換器（26）に接続されている。
【００３５】
過冷却熱交換器（26）は、第１流路（26a）と第２流路（26b）とを有し、両者の流路（26a,26b）を流れる冷媒を互いに熱交換させる。第１流路（26a）は、流入端が第２液管（40）に接続され、流出端が第３液管（41）に接続されている。第２流路（26b）は、インジェクション回路（50）に接続されている。過冷却熱交換器（26）では、第１流路（26a）を流れる高圧の液冷媒と、第２流路（26b）を流れる中間圧の冷媒とが熱交換する。これにより、第１流路（26a）の高圧冷媒が冷却され、この高圧冷媒の過冷却度が大きくなる。
【００３６】
第３液管（41）は、一端が過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）に接続され、他端が液側閉鎖弁（13）に接続されている。第３液管（41）には、流入側から流出側に向かって順に、室外膨張弁（60）、及び第５逆止弁（CV5）が接続されている。室外膨張弁（60）は、開度が調節可能な電子膨張弁であり、熱源回路（20a）の液ラインである第３液管（41）に接続された液側膨張弁を構成する。
【００３７】
インジェクション回路（50）は、中間圧の冷媒を各圧縮機（21,22,23）へ導入するものである。インジェクション回路（50）は、流入管（51）、流出管（52）、第１導入管（53）、第２導入管（54）、及び第３導入管（55）を有している。流入管（51）は、流入端が第３液管（41）に接続され、流出端が過冷却熱交換器（26）の第２流路（26b）に接続されている。流入管（51）には、減圧弁（61）が接続されている。減圧弁（61）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。流出管（52）は、流入端が過冷却熱交換器（26）の第２流路（26b）に接続され、流出端には３本の導入管（53,54,55）が接続されている。流入管（51）における減圧弁（61）の上流側の位置と、第３液管（41）における室外膨張弁（60）と第５逆止弁（CV5）との間の位置とには、接続管（56）が接続されている。この接続管（56）には開閉弁（57）が設けられている。
【００３８】
第１導入管（53）の流出端は、第１圧縮機（21）の圧縮途中（中間圧部）に接続され、第２導入管（54）の流出端は、第２圧縮機（22）の圧縮途中（中間圧部）に接続され、第３導入管（55）の流出端は、第３圧縮機（23）の圧縮途中（中間圧部）に接続されている。第１導入管（53）には、流量調節弁（62）が接続されている。流量調節弁（62）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。第２導入管（54）には、流入側から流出側に向かって順に、第１開閉弁（63）及び第６逆止弁（CV6）が接続されている。第３導入管（55）には、流入側から流出側に向かって順に、第２開閉弁（64）及び第７逆止弁（CV7）が接続されている。第１開閉弁（63）及び第２開閉弁（64）は、開閉状態が切り換わる電磁弁で構成されている。
【００３９】
熱源回路（20a）には、第１分岐管（42）と第２分岐管（43）とが接続されている。第１分岐管（42）は、一端が第３液管（41）における第５逆止弁（CV5）の流出側に接続され、他端が第１液管（39）における第４逆止弁（CV4）の流出側に接続されている。第１分岐管（42）には、第８逆止弁（CV8）が接続されている。第２分岐管（43）は、一端が第３液管（41）における室外膨張弁（60）と第５逆止弁（CV5）の間に接続され、他端が第１液管（39）における第４逆止弁（CV4）の流入側に接続されている。第２分岐管（43）には、第９逆止弁（CV9）が接続されている。
【００４０】
また、第１分岐管（42）の第８逆止弁（CV8）の下流側と第１液管（39）の第４逆止弁（CV4）の上流側との間には、第３分岐管（44）が設けられている。第３分岐管（44）には、第１０逆止弁（CV10）が設けられている。第１０逆止弁（CV10）は、第１分岐管（42）から庫外熱交換器（24）へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。
【００４１】
四方切換弁（27）は、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が連通し且つ第２ポート（P2）と第４ポート（P4）が連通する第１状態（図１の実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通し且つ第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する第２状態（図１の破線で示す状態）とに切り換え可能に構成されている。
【００４２】
〈冷却ユニット〉
冷却ユニット（70）は、例えば冷凍庫の庫内の空気を処理対象とし、この空気を冷却するものである。冷却ユニット（70）は、利用回路（70a）と、庫内ファン（71a）とを備えている。利用回路（70a）には、ガス側端部から液側端部に向かって順に、庫内熱交換器（利用側熱交換器）（71）、庫内膨張弁（72）、及びドレンパンヒータ（73）が接続されている。
【００４３】
庫内熱交換器（71）は、フィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。庫内熱交換器（71）の近傍には、庫内ファン（71a）が設置されている。庫内熱交換器（71）では、その内部を流れる冷媒と、庫内ファン（71a）が搬送する庫内の空気とが熱交換する。庫内膨張弁（72）には電子膨張弁が用いられている。また、ドレンパンヒータ（73）は、デフロスト運転を行うことにより庫内熱交換器（71）の下方のドレンパン（74）に溜まるドレン（氷や水）を蒸発させるための熱交換器である。
【００４４】
〈センサ〉
冷凍装置（10）には、各種のセンサが設けられている。具体的に、第１吐出管（31）には、第１圧縮機（21）の吐出冷媒の温度を検知する第１吐出温度センサ（101）が第１油分離器（28a）の上流側に設けられ、第２吐出管（32）には、第２圧縮機（22）の吐出冷媒の温度を検知する第２吐出温度センサ（102）が第２油分離器（28b）の上流側に設けられ、第３吐出管（33）には、第３圧縮機（23）の吐出冷媒の温度を検知する第３吐出温度センサ（103）が第３油分離器（28c）の上流側に設けられている。また、主吐出管（37）には、吐出冷媒の圧力（高圧圧力）を検知する吐出圧力センサ（104）が設けられ、主吸入管（38）には、吸入冷媒の温度を検知する吸入温度センサ（105）と、吸入冷媒の圧力（低圧圧力）を検知する吸入圧力センサ（106）とが設けられている。
【００４５】
室外熱交換器（24）の液側寄りには、冷媒の温度を検知する第１液冷媒温度センサ（107）が設けられ、第３液管（41）には、冷媒の温度を検知する第２液冷媒温度センサ（108）が設けられている。インジェクション回路（50）の流入管（51）には、減圧弁（61）の下流側に冷媒の温度を検知する第１中間冷媒温度センサ（109）が設けられ、インジェクション回路（50）の流出管（52）には、冷媒の温度を検知する第２中間冷媒温度センサ（110）が設けられている。過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）の出口側には、第３液冷媒温度センサ（111）が設けられている。
【００４６】
また、室外熱交換器（24）の近傍には、室外空気の温度を検知する外気温度センサ（112）が設けられ、庫内熱交換器（71）の近傍には、庫内の空気の温度を検知する庫内温度センサ（113）（温度検知部）が設けられている。また、庫内熱交換器（71）には、庫内熱交換器温度センサ（114）が設けられ、庫内熱交換器（71）のガス側には庫内ガス冷媒温度センサ（115）が設けられ、ドレンパンヒータ（73）にはドレンパンヒータ温度センサ（116）が設けられている。
【００４７】
本実施形態の冷凍装置（10）には、コントローラ（制御部）（120）が設けられている。このコントローラ（120）は、通常の冷却運転の制御とデフロスト運転の制御を行う。
また、上記コントローラ（120）は、逆サイクルデフロスト運転の開始時に、庫内熱交換器（71）の出口側の液ラインに設けられている開閉可能な庫内膨張弁（冷媒逆流防止機構）（72）を閉じる一方、逆サイクルデフロスト運転の開始後に上記庫外熱交換器（24）の圧力が第１の所定圧力にまで低下すると、上記庫内膨張弁（72）を開くデフロスト開始制御(冷媒逆流防止制御)を行う。
【００４８】
また、上記コントローラ（120）は、外気温度に応じて上記第１の所定圧力を変更し、外気温度が低いほど上記第１の所定圧力を低く設定する。上記第１の所定圧力は、液ラインの圧力よりも低い圧力である。
【００４９】
また、上記コントローラ（120）は、上記庫外熱交換器（24）の圧力が上記第１の所定圧力よりも低い第２の所定圧力まで低下すると、上記冷媒回路（11）に設けられている圧縮機（21,22,23）の能力を低下させる制御を行うように構成されている。
【００５０】
−運転動作−
実施形態に係る冷凍装置（10）の基本的な運転動作について説明する。冷凍装置（10）は、冷却ユニット（70）で庫内を冷却する冷却運転と、冷却ユニット（70）の庫内熱交換器（71）に付着した霜を除去するデフロスト運転とを切り換えて行う。
【００５１】
〈冷却運転〉
図２に示す冷却運転時の室外ユニット（20）では、四方切換弁（27）が第１状態に、室外膨張弁（60）が全開状態に、減圧弁（61）及び流量調節弁（62）が所定開度に、第１開閉弁（63）及び第２開閉弁（64）が開放状態に、室外ファン（24a）が運転状態となる。また、冷却運転時の冷却ユニット（70）では、庫内膨張弁（72）の開度が適宜調節され、庫内ファン（71a）が運転状態となる。
【００５２】
冷却運転では、室外熱交換器（24）が凝縮器となり、庫内熱交換器（71）が蒸発器となる第１冷凍サイクル動作が行われる。具体的に、各圧縮機（21,22,23）で圧縮された冷媒は、各油分離器（28a,28b,28c）において潤滑油が分離された後に主吐出管（37）において合流し、四方切換弁（27）を通過して室外熱交換器（24）を流れる。室外熱交換器（24）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（24）で凝縮した冷媒は、第１液管（39）、受液器（25）、第２液管（40）を順に通過し、過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）を流れる。第１流路（26a）を通過して第３液管（41）を流れる冷媒の一部は、インジェクション回路（50）の流入管（51）に分流し、減圧弁（61）で減圧された後、第２流路（26b）を流れる。
【００５３】
過冷却熱交換器（26）では、第１流路（26a）を流れる高圧の液冷媒と、第２流路（26b）を流れる中間圧の冷媒とが熱交換する。この結果、第１流路（26a）を流れる冷媒が冷却され、その冷媒の過冷却度が大きくなる一方、第２流路（26b）を流れる冷媒が蒸発する。第２流路（26b）を通過した冷媒は、インジェクション回路（50）の各導入管（53,54,55）に分流し、各圧縮機（21,22,23）の圧縮室の圧縮途中（中間圧部）に吸入される。
【００５４】
第３液管（41）を流出した冷媒は、液側連絡配管（15）を流れ、利用回路（70a）へ送られる。利用回路（70a）では、冷媒が庫内膨張弁（72）で減圧された後、庫内熱交換器（71）を流れる。庫内熱交換器（71）では、冷媒が庫内の空気から吸熱して蒸発する。この結果、庫内の空気が冷却される。庫内熱交換器（71）で蒸発した冷媒は、ガス側連絡配管（14）を通過し、熱源回路（20a）へ送られる。熱源回路（20a）では、冷媒が四方切換弁（27）を通過し、各吸入管（34,35,36）より各圧縮機（21,22,23）に吸入される。
【００５５】
また、第１〜第３油分離器（28a,28b,28c）において第１〜第３圧縮機（21,22,23）の吐出冷媒から分離された潤滑油は、油戻し配管（29）を通ってインジェクション回路（50）の冷媒と合流し、第１〜第３圧縮機（21,22,23）へ返送される。
【００５６】
〈デフロスト運転〉
図３に示すデフロスト運転時の室外ユニット（20）では、四方切換弁（27）が第２状態に、減圧弁（61）、流量調節弁（62）、第１開閉弁（63）及び第２開閉弁（64）が閉鎖状態となる。また、室外膨張弁（60）の開度が所定開度に調節され、室外ファン（24a）が運転状態となる。また、デフロスト運転時の冷却ユニット（70）では、庫内膨張弁（72）が概ね全開状態となり、庫内ファン（71a）が運転状態となる。
【００５７】
デフロスト運転では、庫内熱交換器（71）が凝縮器となり、室外熱交換器（24）が蒸発器となる第２冷凍サイクル動作が行われる。具体的に、各圧縮機（21,22,23）で圧縮された冷媒は、各油分離器（28a,28b,28c）において潤滑油が分離された後に主吐出管（37）において合流し、四方切換弁（27）及びガス側連絡配管（14）を通過し、利用回路（70a）へ送られる。利用回路（70a）では、冷媒が庫内熱交換器（71）を流れる。庫内熱交換器（71）では、冷媒の熱が伝熱管を介して、その周囲の霜へ伝わる。これにより、庫内熱交換器（71）の伝熱管に付着した霜が融解し、庫内熱交換器（71）の除霜が行われる。庫内熱交換器（71）で放熱した冷媒は、庫内膨張弁（72）、液側連絡配管（15）を順に通過し、熱源回路（20a）へ送られる。また、ドレンパン（74）に溜まったドレンはドレンパンヒータ（73）により加熱される。
【００５８】
熱源回路（20a）では、冷媒が、第３液管（41）、第１分岐管（42）、受液器（25）、第２液管（40）、過冷却熱交換器（26）の第１流路（26a）を順に通過し、第２液管（40）の室外膨張弁（60）を流れる。室外膨張弁（60）では、冷媒が低圧圧力にまで減圧される。この際、室外膨張弁（60）の開度は、各圧縮機（21,22,23）の吸入冷媒の過熱度が目標値に近づくように調節される。
【００５９】
室外膨張弁（60）で減圧された冷媒は、第２分岐管（43）を通過し、室外熱交換器（24）を流れる。室外熱交換器（24）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（24）で蒸発した冷媒は、四方切換弁（27）を通過し、各吸入管（34,35,36）より各圧縮機（21,22,23）に吸入される。
【００６０】
次に、この冷凍装置（1）のデフロスト運転時の動作について、図４，図５を用いて具体的に説明する。
【００６１】
図４に示すように、デフロスト運転の動作が開始されると、ステップST１において四方切換弁（27）がＯＮ（第２状態）に設定され、ステップST２においてデフロスト時冷媒逆流防止のサブルーチンが実行される。このサブルーチンでは、図５に示すように、ステップST１１で庫内の吸込温度が１０℃よりも低くて、かつ庫内温度センサ（113）に異常がないかどうかを判別する。判別結果が「ＹＥＳ」であればステップST１２へ進んで庫内膨張弁を強制的に全閉にする信号を送信し、リターンする。また、ステップST11の判別結果が「ＮＯ」であればステップST１３へ進んで庫内膨張弁を全開にする信号を送信し、リターンする。
【００６２】
ステップST11の判別結果が「ＹＥＳ」であった場合、庫内が冷えているので、そのまま逆サイクルデフロストに入ると、庫内熱交換器（71）と液ラインの圧力差に比べて圧縮機（21,22,23）の高低差圧が小さくて、圧縮機（21,22,23）に受液器（25）や庫外熱交換器（24）の冷媒が吸入されにくく、吐出冷媒が庫内熱交換器（71）に供給されにくいうえ、高圧の液ラインと低圧の庫内熱交換器（71）の差圧は大きいので液ラインの冷媒が庫内熱交換器（71）に逆流するおそれがある。一方、本実施形態では、ステップST１１の判別結果が「ＹＥＳ」であった場合はステップST１２で庫内膨張弁（72）を強制的に全閉にしているので、図４のステップST３でデフロスト信号を送信し、逆サイクル方向へ冷媒を流すと、液ラインの冷媒は庫内膨張弁（72）で止められて庫内熱交換器（72）へ逆流しない。そして、この液ラインの冷媒は、庫外熱交換器（24）で蒸発してから圧縮機（21,22,23）に吸入されて圧縮され、庫内熱交換器（71）へ向かって吐出される。吐出冷媒が十分に庫内熱交換器（71）に供給されると、液ラインの冷媒量が少なくなってその圧力が低下するため、圧縮機（21,22,23）の高低差圧も大きくなる。
【００６３】
ステップST４では、高圧センサに異常がなく、高圧圧力が所定値よりも低いかどうかを判別しており、圧力が上昇しすぎていなければステップST５で周波数上昇させてデフロスト運転を制御するサブルーチンを実行した後、リターンする。また、ステップST４の判別の結果、圧力が上昇しすぎていると判断されると、ステップST６で、圧力の上昇が抑えられるか、１０秒経過するまで待ってリターンする。
【００６４】
以上のように、本実施形態では、上記制御部（120）は、逆サイクルデフロスト運転の開始時に、庫内熱交換器（71）の出口側の液ラインに設けられた開閉可能な庫内膨張弁（冷媒逆流防止機構）（72）を閉じ、逆サイクルデフロスト運転の開始後に上記庫外熱交換器（24）の圧力が第１の所定圧力に低下すると、上記冷媒逆流防止機構（72）を開くデフロスト開始制御を行う。
【００６５】
また、上述したように、上記制御部（120）は、外気温度に応じて上記第１の所定圧力を変更し、外気温度が低いほど上記第１の所定圧力を低く設定する。また、上記第１の所定圧力は、液ラインの圧力よりも低い圧力である。また、上記制御部（120）は、上記庫外熱交換器（24）の圧力が上記第１の所定圧力よりも低い第２の所定圧力まで低下すると上記冷媒回路（11）に設けられている圧縮機（21,22,23）の能力を低下させる動作を行う。
【００６６】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、逆サイクルデフロスト運転の開始時には、庫内熱交換器（71）の出口側の液ラインに設けられた開閉可能な冷媒逆流防止機構である庫内膨張弁（72）が閉じられて、冷媒を逆サイクルの方向へ流す制御が行われ、液ラインの冷媒が庫外熱交換器（24）を介して圧縮機（21,22,23）に吸入される。圧縮機（21,22,23）で圧縮された冷媒は庫内熱交換器（71）に向かって吐出され、庫外熱交換器（24）の圧力が第１の所定圧力まで低下すると、圧力が異常低下しないように冷媒逆流防止機構（72）が開放されて、冷媒が冷媒回路（11）を逆サイクルで循環する。また、従来の庫外熱交換器（24）が液冷媒で満たされて蒸発器の圧力が上昇すると、圧縮機（21,22,23）に液冷媒が吸入される液バックが生じてしまい、圧縮機（21,22,23）が故障するおそれがあるのに対して、本発明では液バックが生じにくくなるので圧縮機を保護できる。
【００６７】
また、逆サイクルデフロスト運転の開始時に冷媒逆流防止機構（72）を閉じた運転を行う際に、庫外熱交換器（24）の圧力が外気温度に応じて定められた第１の所定圧力まで低下すると、冷媒逆流防止機構（72）が開放されるので、圧力の異常低下を確実に防止できる。
【００６８】
また、逆サイクルデフロスト運転の開始時に冷媒逆流防止機構（72）を閉じた運転を行う際に、庫外熱交換器（24）の圧力が液ラインの圧力よりも低い圧力に設定された第１の所定圧力まで低下すると、冷媒逆流防止機構（72）が開放されるので、このことによっても圧力の異常低下を防止できる。
【００６９】
また、本実施形態によれば、冷媒逆流防止機構（72）として庫内膨張弁を利用することにより、逆サイクルデフロスト運転の開始時に冷媒の逆流を防止する制御を簡単な構成で実現できる。
【００７０】
また、デフロスト運転中に庫外熱交換器（24）の圧力が第２の所定圧力まで低下すると、圧縮機（21,22,23）の能力が出過ぎていると判断されて、圧縮機（21,22,23）の能力を低下させる制御が行われるので、このことによっても圧縮機（21,22,23）を保護できる。
【００７１】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００７２】
例えば、上記実施形態において、第１の所定圧力や第２の所定圧力は、装置構成や設置条件に応じて適宜定めればよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、冷媒流防止機構として庫内膨張弁を利用しているが、庫内膨張弁とは別に電磁弁などの他の開閉機構を設けてそれを冷媒逆流防止機構に用いてもよい。
【００７４】
要するに、本発明は、逆サイクルデフロスト運転の開始時に、庫内熱交換器（71）の出口側の液ラインに設けられた開閉可能な冷媒逆流防止機構（72）を閉じ、逆サイクルデフロスト運転の開始後に上記庫外熱交換器（24）の圧力が第１の所定圧力に低下すると、上記冷媒逆流防止機構（72）を開くデフロスト開始制御を行う限り、他の構成は適宜変更してもよい。
【００７５】
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】
【００７６】
以上説明したように、本発明は、庫内熱交換器と庫外熱交換器を備えて冷凍サイクル動作により庫内熱交換器で庫内を冷却する冷媒回路と、冷却運転と逆サイクルデフロスト運転の動作を制御する制御部とを備えた冷凍装置について有用である。
【符号の説明】
【００７７】
10  冷凍装置
11  冷媒回路
21  第１圧縮機
22  第２圧縮機
23  第３圧縮機
24  庫外熱交換器
71  庫内熱交換器
72  庫内膨張弁（冷媒逆流防止機構）
120 制御部
【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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