(57)【要約】      （修正有）【課題】互いに並列に接続された複数の蒸発器を備える冷却装置において、バイパス流路から蒸発器に流入する冷媒の流量および温度を蒸発器毎に適切に調整することが可能な冷却装置を提供する。【解決手段】この冷却装置１００は、圧縮機１０の吐出側と、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃの各々の冷媒流入側とを接続するホットガスバイパス流路６と、ホットガスバイパス流路６上に設けられる複数の電磁弁５２ａ〜５２ｃと、蒸発器３０ａ〜３０ｃの冷媒流出側に設けられる複数の電磁弁５３ａ〜５３ｃと、複数の電磁弁５２ａ〜５２ｃの開き具合を制御するとともに、複数の電磁弁５３ａ〜５３ｃの開き具合を制御する制御部とを備える。【選択図】図１
2017015299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒を凝縮する凝縮器と、
互いに並列に接続され、冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、
前記複数の蒸発器毎に設けられ、前記凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる複数の膨張弁と、
前記圧縮機、前記凝縮器、前記複数の膨張弁、および、前記複数の蒸発器を接続する主流路と、
前記圧縮機の吐出側と、前記複数の蒸発器の各々の冷媒流入側とを接続するバイパス流路と、
前記バイパス流路上に、前記複数の蒸発器毎に設けられる開き具合の制御が可能な複数の第１弁と、
前記蒸発器の冷媒流出側に、前記複数の蒸発器毎に設けられる開き具合の制御が可能な複数の第２弁と、
前記複数の蒸発器毎に設けられる前記複数の第１弁の開き具合を制御するとともに、前記複数の蒸発器毎に設けられる前記複数の第２弁の開き具合を制御する制御部とを備える、冷却装置。
【請求項２】
前記複数の蒸発器の冷媒流出側と、前記複数の膨張弁の冷媒流入側とをそれぞれ接続する複数の過冷却促進流路をさらに備え、
前記複数の第２弁は、それぞれ、前記複数の過冷却促進流路上に設けられている、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記複数の蒸発器毎に設けられ、前記蒸発器の入口近傍の流路の温度を検出する第１流路温度検出部と、
前記複数の蒸発器毎に設けられ、前記蒸発器の近傍の空気の温度を検出する空気温度検出部とをさらに備え、
前記制御部は、暖房運転時には、前記第１流路温度検出部によって検出された流路の温度に基づいて、暖房運転をする前記蒸発器に対応する前記第１弁の開き具合を制御するとともに、前記空気温度検出部によって検出された前記蒸発器の近傍の空気の温度に基づいて、暖房運転をする前記蒸発器に対応する前記第２弁の開き具合を制御するように構成されている、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
暖房運転時には、暖房運転をする前記蒸発器から流出した冷媒が、前記過冷却促進流路を介して、冷房運転をする前記蒸発器に流入されるように構成されている、請求項２または３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記複数の蒸発器毎に設けられ、前記蒸発器の出口近傍の流路の温度を検出する第２流路温度検出部をさらに備え、
前記制御部は、除霜運転時には、前記第２流路温度検出部によって検出された流路の温度に基づいて、除霜運転をする前記蒸発器に対応する前記第１弁の開き具合を制御するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記主流路に設けられ、冷媒が収容される冷媒タンクと、
前記冷媒タンクの近傍の前記主流路に設けられ、前記冷媒タンクの近傍の流路の温度を検出する第３流路温度検出部と、
前記冷媒タンクの近傍の前記主流路に設けられ、前記冷媒タンクの近傍の冷媒の圧力を検出する圧力検出部とをさらに備え、
前記制御部は、前記バイパス流路に冷媒が流れることにより、前記冷却装置の冷凍回路内の冷媒の密度が変化した場合、前記第３流路温度検出部によって検出された温度と、前記圧力検出部によって検出された圧力とに基づいて、前記冷媒タンクから前記冷凍回路内に冷媒を放出するか、または、前記冷凍回路から前記冷媒タンクに冷媒を回収するように制御するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却装置に関し、特に、圧縮機の吐出側と蒸発器の冷媒流入側とを接続するバイパス流路を備える冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機の吐出側と蒸発器の冷媒流入側とを接続するバイパス流路を備える冷却装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、１台の圧縮機と、凝縮器と、主膨張弁と、蒸発器とを備えるコンテナ用冷凍装置が開示されている。このコンテナ用冷凍装置には、圧縮機からの圧縮冷媒を、凝縮器および主膨張弁をバイパスして蒸発器に送るためのホットガスバイパス回路が設けられている。また、ホットガスバイパス回路には、蒸発器に流入する冷媒の流量を調整するための弁が設けられている。そして、このコンテナ用冷凍装置では、蒸発器の霜を除霜する除霜動作時に、ホットガスバイパス回路から蒸発器に流入する冷媒の流量が弁で調整されるとともに、圧縮機の圧縮冷媒の圧力（温度）が目標値になるように、１台の圧縮機の運転回転数が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５２７０２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、上記特許文献１に記載されたコンテナ用冷凍装置では、ホットガスバイパス回路から蒸発器に流入する冷媒の流量が弁で調整されるとともに、圧縮機の圧縮冷媒の圧力（温度）が目標値になるように、１台の圧縮機の運転回転数が制御されるように構成されている一方、圧縮機が１台であるため、蒸発器が複数並列して設けられる場合には、複数の蒸発器の圧縮冷媒の圧力（温度）を、蒸発器毎に適切に調整するのが困難であるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、互いに並列に接続された複数の蒸発器を備える冷却装置において、バイパス流路から蒸発器に流入する冷媒の流量および温度を蒸発器毎に適切に調整することが可能な冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を凝縮する凝縮器と、互いに並列に接続され、冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、複数の蒸発器毎に設けられ、凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる複数の膨張弁と、圧縮機、凝縮器、複数の膨張弁、および、複数の蒸発器を接続する主流路と、圧縮機の吐出側と、複数の蒸発器の各々の冷媒流入側とを接続するバイパス流路と、バイパス流路上に、複数の蒸発器毎に設けられる開き具合の制御が可能な複数の第１弁と、蒸発器の冷媒流出側に、複数の蒸発器毎に設けられる開き具合の制御が可能な複数の第２弁と、複数の蒸発器毎に設けられる複数の第１弁の開き具合を制御するとともに、複数の蒸発器毎に設けられる複数の第２弁の開き具合を制御する制御部とを備える。
【０００８】
この発明の一の局面による冷却装置では、上記のように、複数の蒸発器毎に設けられる複数の第１弁の開き具合を制御するとともに、複数の蒸発器毎に設けられる複数の第２弁の開き具合を制御する制御部を備えることによって、第１弁および第２弁が、それぞれ、複数の蒸発器毎に設けられているので、第１弁の開き具合を調整することによるバイパス流路からの冷媒の圧力（温度）の調整と、第２弁の開き具合を調整することによるバイパス流路からの冷媒の流量の調整とを、蒸発器毎に適切に行うことができる。その結果、互いに並列に接続された複数の蒸発器を備える冷却装置において、バイパス流路から蒸発器に流入する冷媒の流量および温度を蒸発器毎に適切に調整することができる。
【０００９】
上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、複数の蒸発器の冷媒流出側と、複数の膨張弁の冷媒流入側とをそれぞれ接続する複数の過冷却促進流路をさらに備え、複数の第２弁は、それぞれ、複数の過冷却促進流路上に設けられている。このように構成すれば、蒸発器から流出する比較的温度の低い冷媒が、第２弁を介して、圧縮機から吐出され膨張弁に流入される比較的温度の高い冷媒に混合されるので、膨張弁から蒸発器に流入する冷媒の温度を低下させることができる。すなわち、膨張弁から蒸発器に流入する冷媒の過冷却を促進することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、複数の蒸発器毎に設けられ、蒸発器の入口近傍の流路の温度を検出する第１流路温度検出部と、複数の蒸発器毎に設けられ、蒸発器の近傍の空気の温度を検出する空気温度検出部とをさらに備え、制御部は、暖房運転時には、第１流路温度検出部によって検出された流路の温度に基づいて、暖房運転をする蒸発器に対応する第１弁の開き具合を制御するとともに、空気温度検出部によって検出された蒸発器の近傍の空気の温度に基づいて、暖房運転をする蒸発器に対応する第２弁の開き具合を制御するように構成されている。このように構成すれば、暖房運転をする蒸発器に流入する冷媒の温度、および、暖房運転をする蒸発器近傍の空気（蒸発器から送風される空気）の温度を、所望の温度に調整することができるので、暖房運転をする蒸発器の暖房能力を適切（適正）に制御することができる。
【００１１】
上記第２弁が過冷却促進流路上に設けられている冷却装置において、好ましくは、暖房運転時には、暖房運転をする蒸発器から流出した冷媒が、過冷却促進流路を介して、冷房運転をする蒸発器に流入されるように構成されている。このように構成すれば、暖房後の蒸発器から流出する比較的温度の低い冷媒が、冷房運転をする蒸発器に流入する比較的温度の高い冷媒に混合されるので、冷房運転をする蒸発器に流入する冷媒の過冷却を促進することができる。その結果、冷房運転の効率を向上させることができる。
【００１２】
上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、複数の蒸発器毎に設けられ、蒸発器の出口近傍の流路の温度を検出する第２流路温度検出部をさらに備え、制御部は、除霜運転時には、第２流路温度検出部によって検出された流路の温度に基づいて、除霜運転をする蒸発器に対応する第１弁の開き具合を制御するように構成されている。このように構成すれば、除霜運転をする蒸発器に流入する冷媒の温度が調整されるので、除霜運転を適切に行うことができる。また、除霜運転をする蒸発器から流出する冷媒の温度を調整することができるので、除霜運転をする蒸発器から流出する冷媒の温度が高すぎることに起因する悪影響を抑制することができる。
【００１３】
上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、主流路に設けられ、冷媒が収容される冷媒タンクと、冷媒タンクの近傍の主流路に設けられ、冷媒タンクの近傍の流路の温度を検出する第３流路温度検出部と、冷媒タンクの近傍の主流路に設けられ、冷媒タンクの近傍の冷媒の圧力を検出する圧力検出部とをさらに備え、制御部は、バイパス流路に冷媒が流れることにより、冷却装置の冷凍回路内の冷媒の密度が変化した場合、第３流路温度検出部によって検出された温度と、圧力検出部によって検出された圧力とに基づいて、冷媒タンクから冷凍回路内に冷媒を放出するか、または、冷凍回路から冷媒タンクに冷媒を回収するように制御するように構成されている。このように構成すれば、バイパス流路に冷媒が流れることにより冷却装置の冷凍回路内の冷媒の密度が変化することに起因して、冷凍回路内の冷媒の圧力が変化した場合でも、冷媒タンクからの冷媒の放出または回収により、冷凍回路内の冷媒の圧力を、適切な圧力に調整（維持）することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記のように、互いに並列に接続された複数の蒸発器を備える冷却装置において、バイパス流路から蒸発器に流入する冷媒の流量および温度を蒸発器毎に適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による冷却装置の概略的な構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態による冷却装置の制御構成を示したブロック図である。
【図３】冷却装置の通常運転時の動作を説明するための図である。
【図４】冷却装置の冷房および暖房の併用時の動作を説明するための図である。
【図５】冷却装置の冷房、暖房および除霜の併用時の動作を説明するための図である。
【図６】冷却装置の圧力調整時の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１を参照して、本実施形態による冷却装置１００の構成について説明する。
【００１８】
（冷却装置の構成）
本実施形態による冷却装置１００は、図１に示すように、ＣＯ２冷媒を用いて所定の冷凍サイクルを形成可能に構成されている。具体的には、冷却装置１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１０、冷媒を凝縮する凝縮器２０、互いに並列に接続され、冷媒を蒸発させる蒸発器３０ａ〜３０ｃとを備えている。また、冷却装置１００は、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられ、凝縮器２０によって凝縮された冷媒を膨張させる複数の膨張弁４０ａ〜４０ｃを備えている。また、冷却装置１００は、圧縮機１０、凝縮器２０、複数の膨張弁４０ａ〜４０ｃ、および、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃを接続する主流路１（主に吐出管２、液管３、冷媒配管４ａ〜４ｃ、吸入管（ガス管）５）を備えている。また、蒸発器３０ａ〜３０ｃは、それぞれ、冷蔵室Ａ〜Ｃに配置されている。
【００１９】
また、蒸発器３０ａ〜３０ｃは、１つの冷凍サイクル（冷却装置１００を構成する冷媒回路）の低圧側に互いに並列接続されている。すなわち、高圧側となる液管３は、液管３ａ〜３ｃの３系統に分岐されている。液管３ａには、膨張弁４０ａと蒸発器３０ａとが直列接続され、液管３ｂには、膨張弁４０ｂと蒸発器３０ｂとが直列接続されている。また、液管３ｃには、膨張弁４０ｃと蒸発器３０ｃとが直列接続されている。そして、低圧側となる蒸発器３０ａ〜３０ｃの各々の下流側に接続された冷媒配管４ａ〜４ｃは、１つに合流して吸入管５となり、吸入管５が圧縮機１０に接続されている。
【００２０】
（冷却装置を構成する各機能部品）
冷却装置１００を構成する各機能部品について簡潔に説明する。圧縮機１０は、吸入されたガス冷媒を圧縮して高圧側（吐出管２）に吐出する役割を有する。また、圧縮機１０には、回転数制御に基づき冷媒吐出量が制御可能なインバータ制御式圧縮機が用いられる。凝縮器２０は、内部を流通する過熱ガス状態の冷媒を送風機（図示せず）により送風される外気（空気）を用いて冷却する機能を有する。また、凝縮器２０内で凝縮（液化）された冷媒は、液管３ａ〜３ｃを流通して、膨張弁４０ａ〜４０ｃに流入される。その後、蒸発器３０ａ〜３０ｃに流入する。なお、以下では、液管３ａ、膨張弁４０ａ、および、蒸発器３０ａについて説明する。
【００２１】
膨張弁４０ａは、凝縮器２０で冷却（液化）された冷媒を絞り膨張させて蒸発器３０ａに供給する役割を有する。また、膨張弁４０ａは、パルス制御により駆動されるステッピングモータの駆動力を利用して弁機構を開閉駆動する。また、膨張弁４０ａの開度または開閉のデューティ（開閉時間の割合）に応じて蒸発器３０ａに流入する冷媒流量が制御される。また、膨張弁４０ａにより絞り膨張された液冷媒は、気液二相状態のまま液管３ａを介して蒸発器３０ａに流入される。
【００２２】
蒸発器３０ａは、膨張弁４０ａから供給された気液二相冷媒を蒸発させる機能を有する。冷媒は、蒸発器３０ａを流通する際に蒸発潜熱を得ながら蒸発し、この際、冷蔵室Ａを流通する空気から熱が奪われる。詳細な図示は省略するが、蒸発器３０ａは、伝熱管内部を冷媒が流通するフィンアンドチューブ型の空気熱交換器である。すなわち、蒸発器３０ａは、一対の端板（エンドプレート）間を往復蛇行する伝熱管群と、並行配置された伝熱管群の外周壁に固定されるとともに等ピッチ間隔に配置された複数のフィン部材とを備えている。また、蒸発器３０ａにおける蒸発後の冷媒は、気相を多く含んだガス状態となって冷媒配管４ａおよび吸入管５の順に流通されて圧縮機１０に戻される。
【００２３】
また、蒸発器３０ａ〜３０ｃの冷媒流出側（下流側）の冷媒配管４ａ〜４ｃに電磁弁５１ａ〜５１ｃが設けている。また、電磁弁５１ａ〜５１ｃは、蒸発器３０ａ〜３０ｃと圧縮機１０との間に配置されている。電磁弁５１ａ〜５１ｃは、パルス制御により駆動されるステッピングモータの駆動力を利用して弁機構を開閉駆動する。また、電磁弁５１ａ〜５１ｃの開き具合（開度または開閉のデューティ）に応じて蒸発器３０ａ〜３０ｃから流出する冷媒流量が制御されるように構成されている。
【００２４】
ここで、本実施形態では、冷却装置１００は、圧縮機１０の吐出側と、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃの各々の冷媒流入側とを接続するホットガスバイパス流路６を備えている。また、ホットガスバイパス流路６上には、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられる開き具合（開度または開閉のデューティ）の制御が可能な複数の電磁弁５２ａ〜５２ｃが設けられている。具体的には、ホットガスバイパス流路６は、圧縮機１０の吐出側の主流路１の吐出管２から分岐するとともに、電磁弁５２ａ〜５２ｃの冷媒流入側で３つに分岐している。そして、３つに分岐したホットガスバイパス流路６は、電磁弁５２ａ〜５２ｃを介して、蒸発器３０ａ〜３０ｃに接続されている。なお、ホットガスバイパス流路６は、特許請求の範囲の「バイパス流路」の一例である。また、電磁弁５２ａ〜５２ｃは、特許請求の範囲の「第１弁」の一例である。
【００２５】
また、本実施形態では、蒸発器３０ａ〜３０ｃの冷媒流出側に、それぞれ、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられる開き具合の制御が可能な複数の電磁弁５３ａ〜５３ｃが設けられている。具体的には、冷却装置１００には、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃの冷媒流出側と、膨張弁４０ａ〜４０ｃの冷媒流入側とを、それぞれ接続する複数の過冷却促進流路７ａ〜７ｃが設けられている。そして、複数の電磁弁５３ａ〜５３ｃは、それぞれ、過冷却促進流路７ａ〜７ｃ上に設けられている。なお、電磁弁５３ａ〜５３ｃは、特許請求の範囲の「第２弁」の一例である。
【００２６】
また、本実施形態では、図２に示すように、冷却装置１００は、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられる複数の電磁弁５２ａ〜５２ｃの開き具合（開度または開閉のデューティ）を制御するとともに、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられる複数の電磁弁５３ａ〜５３ｃの開き具合を制御する制御部６１を備えている。また、制御部６１は、膨張弁４０ａ〜４０ｃの開き具合の調整、電磁弁５１ａ〜５１ｃの開き具合の調整、および、後述する冷媒タンク８１からの冷媒の放出および冷媒タンク８１への冷媒の回収を制御するように構成されている。また、制御部６１には、ＲＯＭ６２と、ＲＡＭ６３とが接続されている。
【００２７】
また、図１に示すように、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に、蒸発器３０ａ〜３０ｃの入口近傍の流路（配管、冷媒）の温度を検出する流路温度センサ７１ａ〜７１ｃが設けられている。また、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に、蒸発器３０ａ〜３０ｃの近傍の空気の温度を検出する空気温度センサ７２ａ〜７２ｃが設けられている。また、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に、蒸発器３０ａ〜３０ｃの出口近傍の流路の温度を検出する流路温度センサ７３ａ〜７３ｃが設けられている。なお、流路温度センサ７１ａ〜７１ｃは、特許請求の範囲の「第１流路温度検出部」の一例である。また、空気温度センサ７２ａ〜７２ｃは、特許請求の範囲の「空気温度検出部」の一例である。また、流路温度センサ７３ａ〜７３ｃは、特許請求の範囲の「第２流路温度検出部」の一例である。
【００２８】
また、主流路１には、冷媒が収容される冷媒タンク８１が設けられている。具体的には、冷媒タンク８１は、凝縮器２０の冷媒流出側と、膨張弁４０ａ〜４０ｃとの間の主流路１の液管３に設けられている（接続されている）。また、冷媒タンク８１の近傍の主流路１の液管３（冷媒タンク８１の下流側）には、冷媒タンク８１の近傍の流路の温度を検出する流路温度センサ８２が設けられている。また、冷媒タンク８１の近傍の主流路１の液管３（凝縮器２０の下流側）には、冷媒タンク８１の近傍の冷媒の圧力を検出する圧力センサ８３が設けられている。なお、流路温度センサ８２は、特許請求の範囲の「第３流路温度検出部」の一例である。また、圧力センサ８３は、特許請求の範囲の「圧力検出部」の一例である。
【００２９】
（動作説明）
次に、図３〜図６を参照して、冷却装置１００の通常運転時（冷房運転時）と、冷房および暖房の併用時と、冷房、暖房および除霜の併用時と、圧力調整時との動作について説明する。
【００３０】
〈通常運転時（冷房運転時）〉
図３に示すように、通常運転時では、膨張弁４０ａ〜４０ｃ、および、蒸発器３０ａ〜３０ｃの冷媒流出側の電磁弁５１ａ〜５１ｃが、開状態にされる。なお、電磁弁５１ａ〜５１ｃの開き具合（開度、開閉デューティ）は、制御部６１により調整される。また、ホットガスバイパス流路６上の電磁弁５２ａ〜５２ｃ、および、過冷却促進流路７ａ〜７ｃ上の電磁弁５３ａ〜５３ｃは、閉状態にされる。すなわち、ホットガスバイパス流路６、および、過冷却促進流路７ａ〜７ｃには、冷媒は流れない。これにより、図３の太線で表される流路（冷媒の流れ）に示すように、圧縮機１０から吐出された冷媒（たとえば、６０℃）が、凝縮器２０を介することにより、圧力が３ＭＰａになるとともに、温度が３０℃になり、液管３ａ〜３ｃを介して、膨張弁４０ａ〜４０ｃに流入する。また、冷媒は、膨張弁４０ａ〜４０ｃを流出した後、温度が−４０℃になり、蒸発器３０ａ〜３０ｃに流入する。これにより、冷蔵室Ａ〜Ｃが冷房される。そして、冷媒は、蒸発器３０ａ〜３０ｃを流出した後、電磁弁５１ａ〜５１ｃを介して、再び圧縮機１０に帰還される。
【００３１】
〈冷房および暖房の併用時〉
図４を参照して、冷房および暖房の併用時の運転について説明する。ここでは、蒸発器３０ａにより、暖房運転が行われ、蒸発器３０ｂおよび３０ｃにより、冷房運転が行われるとする。
【００３２】
冷房および暖房の併用時では、膨張弁４０ｂおよび４０ｃ、ホットガスバイパス流路６上の電磁弁５２ａ、および、過冷却促進流路７ａ上の電磁弁５３ａ、および、蒸発器３０ｂおよび３０ｃの冷媒流出側の電磁弁５１ｂおよび５１ｃが、開状態にされる。また、膨張弁４０ａ、ホットガスバイパス流路６上の電磁弁５２ｂおよび５２ｃ、過冷却促進流路７ｂおよび７ｃ上の電磁弁５３ｂおよび５３ｃ、および、蒸発器３０ａの冷媒流出側の電磁弁５１ａは、閉状態にされる。
【００３３】
これにより、ホットガスバイパス流路６から暖房運転をする蒸発器３０ａに冷媒が流れるとともに、蒸発器３０ａから流出した冷媒が、過冷却促進流路７ａに流入する。なお、蒸発器３０ｂおよび３０ｃには、上記した通常運転時と同様に、圧縮機１０から吐出した冷媒が、凝縮器２０と、膨張弁４０ｂおよび４０ｃとを介して流入する。また、蒸発器３０ｂおよび３０ｃから流出した冷媒は、電磁弁５１ｂおよび５１ｃを介して、再び圧縮機１０に帰還される。
【００３４】
ここで、本実施形態では、制御部６１は、暖房運転時には、流路温度センサ７１ａによって検出された流路の温度に基づいて、暖房運転をする蒸発器３０ａに対応する電磁弁５２ａの開き具合を制御するとともに、空気温度センサ７２ａによって検出された蒸発器３０ａの近傍の空気の温度に基づいて、暖房運転をする蒸発器３０ａに対応する電磁弁５３ａの開き具合を制御する。具体的には、圧縮機１０から吐出された冷媒（６０℃）を直接蒸発器３０ａに流入させると、蒸発器３０ａの暖房能力が過大になるので、蒸発器３０ａに流入する冷媒の温度が所望の冷媒温度（たとえば、３０℃）になるように、流路温度センサ７１ａによって検出された流路（冷媒）の温度に基づいて、電磁弁５２ａの開き具合が制御される。また、蒸発器３０ａに流入する冷媒の流量が所望の冷媒流量になるように、空気温度センサ７２ａによって検出された空気の温度に基づいて、電磁弁５３ａの開き具合が制御される。また、過冷却促進流路７ａ上の電磁弁５３ａを流出した冷媒は、温度がたとえば０℃になる。
【００３５】
また、本実施形態では、暖房運転時には、暖房運転をする蒸発器３０ａから流出した冷媒が、過冷却促進流路７ａを介して、冷房運転をする蒸発器３０ｂおよび３０ｃに流入される。すなわち、凝縮器２０を介して蒸発器３０ｂおよび３０ｃに流入する冷媒（３０℃）と、過冷却促進流路７ａを介して膨張弁４０ｂおよび４０ｃ（蒸発器３０ｂおよび３０ｃ）に流入する冷媒（０℃）とが混合される。その結果、膨張弁４０ｂおよび４０ｃに流入する冷媒の温度は、通常運転時（図３参照）の温度（３０℃）よりも、小さく（たとえば、２５℃）なる。すなわち、冷媒の過冷却が促進される。その後、冷媒は、膨張弁４０ｂおよび４０ｃ、蒸発器３０ｂおよび３０ｃ、電磁弁５１ｂおよび５１ｃを介して、再び圧縮機１０に帰還される。
【００３６】
なお、主流路１に加えて、ホットガスバイパス流路６に冷媒が流れることにより、冷却装置１００の冷凍回路内の冷媒の密度が変化する（小さくなる）。これにより、凝縮器２０の冷媒流出側では、冷媒の圧力が、通常運転時の３ＭＰａから２．５ＭＰａに低下する。
【００３７】
〈冷房、暖房および除霜の併用時〉
図５を参照して、冷房、暖房および除霜の併用時の運転について説明する。ここでは、蒸発器３０ａにより、暖房運転が行われ、蒸発器３０ｂにより、冷房運転が行われ、蒸発器３０ｃにより、除霜運転が行われるとする。
【００３８】
冷房、暖房および除霜の併用時では、膨張弁４０ｂ、ホットガスバイパス流路６上の電磁弁５２ａおよび５２ｃ、過冷却促進流路７ａおよび７ｃ上の電磁弁５３ａおよび５３ｃ、蒸発器３０ｂの冷媒流出側の電磁弁５１ｂが、開状態にされる。また、膨張弁４０ａおよび４０ｃ、ホットガスバイパス流路６上の電磁弁５２ｂ、過冷却促進流路７ｂ上の電磁弁５３ｂ、蒸発器３０ａおよび３０ｃの冷媒流出側の電磁弁５１ａおよび５１ｃは、閉状態にされる。
【００３９】
すなわち、ホットガスバイパス流路６から暖房運転をする蒸発器３０ａ、および、除霜運転をする蒸発器３０ｃに冷媒が流れる。また、蒸発器３０ａおよび３０ｃから流出した冷媒が、それぞれ、過冷却促進流路７ａおよび７ｃに流入する。
【００４０】
ここで、本実施形態では、制御部６１は、除霜運転時には、流路温度センサ７３ｃによって検出された流路の温度に基づいて、除霜運転をする蒸発器３０ｃに対応する電磁弁５２ｃの開き具合を制御する。具体的には、圧縮機１０から吐出された冷媒（６０℃）が、ホットガスバイパス流路６上の電磁弁５２ｃを介して、蒸発器３０ｃに流入する。これにより、除霜が行われる。ここで、比較的温度が高いとともに流量が大きい冷媒を、過冷却促進流路７ｃを介して蒸発器３０ｂに流入させると、蒸発器３０ｂによる冷房効率が低下する。そこで、制御部６１は、除霜運転時には、流路温度センサ７３ｃによって検出された流路の温度に基づいて、除霜運転をする蒸発器３０ｃに対応する電磁弁５２ｃの開き具合を制御することによって、蒸発器３０ｃから流出する冷媒の温度を調整（たとえば、０℃）する。
【００４１】
また、蒸発器３０ａについては、上記冷房および暖房の併用時の運転と同様に、暖房運転が行われている。そして、除霜運転している蒸発器３０ｃから流出した温度が調整（０℃）された冷媒と、暖房運転している蒸発器３０ａから流出した温度が調整（０℃）された冷媒とが、膨張弁４０ｂ（冷房運転する蒸発器３０ｂ）に流入する冷媒と混合される。これにより、膨張弁４０ｂに流入する冷媒の温度は、たとえば２０℃になる。すなわち、膨張弁４０ｂに流入する冷媒の温度は、上記冷房および暖房の併用時の運転における膨張弁４０ｂに流入する冷媒の温度（２５℃）よりも、さらに低くなる。つまり、冷媒の過冷却がさらに促進される。その後、冷媒は、膨張弁４０ｂ、蒸発器３０ｂ、および、電磁弁５１ｂを介して、再び圧縮機１０に帰還される。
【００４２】
なお、主流路１に加えて、ホットガスバイパス流路６（蒸発器４０ａと４０ｂとへの２つの流路）に冷媒が流れることにより、冷却装置１００の冷凍回路内の冷媒の密度が変化する（小さくなる）。これにより、凝縮器２０の冷媒流出側では、冷媒の圧力が、上記冷房および暖房の併用時の２．５ＭＰａから２ＭＰａに低下する。
【００４３】
〈圧力調整時〉
図６を参照して、圧力調整時の運転について説明する。
【００４４】
上記冷房、暖房および除霜の併用時（図５参照）では、ホットガスバイパス流路６に冷媒が流れることにより、冷媒の圧力が低下（２ＭＰａ）する。そこで、本実施形態では、制御部６１は、ホットガスバイパス流路６に冷媒が流れることにより、冷却装置１００の冷凍回路内の冷媒の密度が変化した場合、流路温度センサ８２によって検出された温度と、圧力センサ８３によって検出された圧力とに基づいて、冷媒タンク８１から冷凍回路内に冷媒を放出するか、または、冷凍回路から冷媒タンク８１に冷媒を回収する。たとえば、冷媒の圧力が低下している場合には、冷媒タンク８１から冷凍回路内に冷媒を放出することにより、冷凍回路内の冷媒の密度が大きくなる。その結果、冷媒の圧力が適切な圧力（たとえば、２．５ＭＰａ）に調整される。
【００４５】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。なお、以下では、暖房運転時には、蒸発器３０ａが暖房運転するものとし、除霜時には、蒸発器３０ｃが除霜運転するものとして効果を記載している。
【００４６】
本実施形態では、上記のように、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられる複数の電磁弁５２ａ〜５２ｃの開き具合を制御するとともに、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられる複数の電磁弁５３ａ〜５３ｃの開き具合を制御する制御部６１を設ける。これにより、電磁弁５２ａ〜５２ｃおよび電磁弁５３ａ〜５３ｃが、それぞれ、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられているので、電磁弁５２ａ〜５２ｃの開き具合を調整することによるホットガスバイパス流路６からの冷媒の圧力（温度）の調整と、電磁弁５３ａ〜５３ｃの開き具合を調整することによるホットガスバイパス流路６からの冷媒の流量の調整とを、蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に適切に行うことができる。その結果、互いに並列に接続された複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃを備える冷却装置１００において、ホットガスバイパス流路６から蒸発器３０ａ〜３０ｃに流入する冷媒の流量および温度を蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に適切に調整することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、上記のように、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃの冷媒流出側と、複数の膨張弁４０ａ〜４０ｃの冷媒流入側とを接続する過冷却促進流路７ａ〜７ｃを設けて、複数の電磁弁５３ａ〜５３ｃを、それぞれ、過冷却促進流路７ａ〜７ｃ上に設ける。これにより、蒸発器３０ａ〜３０ｃから流出する比較的温度の低い冷媒が、電磁弁５３ａ〜５３ｃを介して、圧縮機１０から吐出され膨張弁４０ａ〜４０ｃに流入される比較的温度の高い冷媒に混合されるので、膨張弁４０ａ〜４０ｃから蒸発器３０ａ〜３０ｃに流入する冷媒の温度を低下させることができる。すなわち、膨張弁４０ａ〜４０ｃから蒸発器３０ａ〜３０ｃに流入する冷媒の過冷却を促進することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、上記のように、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられ、蒸発器３０ａ〜３０ｃの入口近傍の流路の温度を検出する流路温度センサ７１ａ〜７１ｃと、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられ、蒸発器３０ａ〜３０ｃの近傍の空気の温度を検出する空気温度センサ７２ａ〜７２ｃとを備える。そして、制御部６１を、暖房運転時には、流路温度センサ７１ａによって検出された流路の温度に基づいて、暖房運転をする蒸発器３０ａに対応する電磁弁５２ａの開き具合を制御するとともに、空気温度センサ７２ａによって検出された蒸発器３０ａの近傍の空気の温度に基づいて、暖房運転をする蒸発器３０ａに対応する電磁弁５３ａの開き具合を制御するように構成する。これにより、暖房運転をする蒸発器３０ａに流入する冷媒の温度、および、暖房運転をする蒸発器３０ａ近傍の空気（蒸発器３０ａから送風される空気）の温度を、所望の温度に調整することができるので、暖房運転をする蒸発器３０ａの暖房能力を適切（適正）に制御することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、上記のように、暖房運転時には、暖房運転をする蒸発器３０ａから流出した冷媒を、過冷却促進流路７ａを介して、冷房運転をする蒸発器３０ｂおよび３０ｃに流入させる。これにより、暖房後の蒸発器３０ａから流出する比較的温度の低い冷媒が、冷房運転をする蒸発器３０ｂおよび３０ｃに流入する比較的温度の高い冷媒に混合されるので、冷房運転をする蒸発器３０ｂおよび３０ｃに流入する冷媒の過冷却を促進することができる。その結果、冷房運転の効率を向上させることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、上記のように、複数の蒸発器３０ａ〜３０ｃ毎に設けられ、蒸発器３０ａ〜３０ｃの出口近傍の流路の温度を検出する流路温度センサ７３ａ〜７３ｃを設ける。そして、制御部６１を、除霜運転時には、流路温度センサ７３ｃによって検出された流路の温度に基づいて、除霜運転をする蒸発器３０ｃに対応する電磁弁５２ｃの開き具合を制御するように構成する。これにより、除霜運転をする蒸発器３０ｃに流入する冷媒の温度が調整されるので、除霜運転を適切に行うことができる。また、除霜運転をする蒸発器３０ｃから流出する冷媒の温度を調整することができるので、除霜運転をする蒸発器３０ｃから流出する冷媒の温度が高すぎることに起因する悪影響を抑制することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、上記のように、主流路１に設けられ、冷媒が収容される冷媒タンク８１と、冷媒タンク８１の近傍の主流路１に設けられ、冷媒タンク８１の近傍の流路の温度を検出する流路温度センサ８２と、冷媒タンク８１の近傍の主流路１に設けられ、冷媒タンク８１の近傍の冷媒の圧力を検出する圧力センサ８３とを備える。そして、制御部６１を、ホットガスバイパス流路６に冷媒が流れることにより、冷却装置１００の冷凍回路内の冷媒の密度が変化した場合、流路温度センサ８２によって検出された温度と、圧力センサ８３によって検出された圧力とに基づいて、冷媒タンク８１から冷凍回路内に冷媒を放出するか、または、冷凍回路から冷媒タンク８１に冷媒を回収するように制御するように構成する。これにより、ホットガスバイパス流路６に冷媒が流れることにより冷却装置１００の冷凍回路内の冷媒の密度が変化することに起因して、冷凍回路内の冷媒の圧力が変化した場合でも、冷媒タンク８１からの冷媒の放出または回収により、冷凍回路内の冷媒の圧力を、適切な圧力に調整（維持）することができる。
【００５２】
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００５３】
たとえば、上記実施形態では、冷却装置１００に３つの蒸発器３０ａ〜３０ｃが設けられる例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却装置１００に、３つ以外の数の複数の蒸発器が設けられていてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、過冷却促進流路７ａ〜７ｃ上に、蒸発器３０ａ〜３０ｃの冷媒の流量を調整するための電磁弁５３ａ〜５３ｃが設けられている例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、蒸発器３０ａ〜３０ｃの冷媒の流量を調整するための電磁弁５３ａ〜５３ｃが、過冷却促進流路７ａ〜７ｃ以外の流路上に設けられていてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、冷房および暖房の併用時に、蒸発器３０ａが暖房運転をするとともに、蒸発器３０ｂおよび３０ｃが冷房運転をする例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷房および暖房の併用時に、蒸発器３０ａ〜３０ｃのうちの１つまたは２つの蒸発器が暖房運転をし、残りの蒸発器が冷房運転をするようにしてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、冷房、暖房および除霜の併用時に、蒸発器３０ａが暖房運転をして、蒸発器３０ｂが冷房運転して、蒸発器３０ｃが除霜運転をする例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、暖房運転、冷房運転および除霜運転をする蒸発器が入れ替わってもよい。また、暖房は行わずに、冷房と除霜とを併用する運転を行ってもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、圧力調整時に、冷媒の圧力を大きくするように、冷媒タンク８１から冷凍回路内に冷媒が放出される例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、何らかの要因により冷媒の圧力が適切な圧力よりも大きくなった場合には、冷凍回路から冷媒タンク８１に冷媒を回収することにより、冷媒の圧力が適切な圧力に調整される。
【００５８】
また、上記実施形態では、圧縮機１０に回転数の変更により冷媒吐出量が制御可能なインバータ制御式圧縮機を用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、インバータ制御を用いない一定速型（非可変容量型）の圧縮機１０を用いて冷却装置１００を構成してもよい。また、圧縮機１０としては、制御方式（インバータ制御式または一定速型）に関係なく、レシプロ式圧縮機、ロータリ式圧縮機、スクロール式圧縮機およびスクリュ式圧縮機などのいずれを用いてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、蒸発器３０ａ〜３０ｃを、冷蔵室Ａ〜Ｃに配置する例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、蒸発器３０ａ〜３０ｃを、冷蔵室以外のショーケース、業務用冷蔵庫、家庭用冷蔵庫、空調機器などに配置してもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、フィンアンドチューブ型の空気熱交換器が蒸発器３０ａ〜３０ｃに用いられた冷却装置に対して本発明を適用したが、この限りではない。すなわち、冷媒が所定の蒸発温度で蒸発可能な圧力容器を介して他の熱交換流体（水、ブラインなど）との熱交換が可能な蒸発器を備えた冷却装置に対して本発明を適用してもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いて冷却装置１００を動作させる例について示したが、本発明はこれに限られない。二酸化炭素冷媒以外の他の自然冷媒を使用してもよいし、オゾン層破壊係数がゼロの代替フロン冷媒を使用してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１  主流路
６  ホットガスバイパス流路（バイパス流路）
７ａ、７ｂ、７ｃ  過冷却促進流路
１０  圧縮機
２０  凝縮器
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  蒸発器
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ  膨張弁
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ  電磁弁（第１弁）
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ  電磁弁（第２弁）
６１  制御部
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ  流路温度センサ（第１流路温度検出部）
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ  空気温度センサ（空気温度検出部）
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ  流路温度センサ（第２流路温度検出部）
８１  冷媒タンク
８２  流路温度センサ（第３流路温度検出部）
８３  圧力センサ（圧力検出部）
１００  冷却装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017015299.tif 000005
【図４】
2017015299.tif 000006
【図５】
2017015299.tif 000007
【図６】
2017015299.tif 000008