JP4952535B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節し、収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御を行うことにより該収容庫を所望の温度状態にする冷却装置に関するものである。

例えば、商品を冷却した状態で陳列販売するショーケースでは、収容庫の内部に蒸発器が設けられ、また収容庫の外部に圧縮機、凝縮器および電子膨張弁が設けられており、これら蒸発器、圧縮機、凝縮器および電子膨張弁を配管にて順次接続することにより、封入された冷媒を循環させる冷却装置が構成されている。

このような冷却装置では、通常運転の場合に、収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節し、収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御を行うことにより該収容庫を所望の温度状態となるようにしている。そして、通常運転開始後予め決められた時間が経過した場合には、蒸発器に対する冷媒の供給を停止して該蒸発器の除霜処理を行うようにしている。更に、除霜処理後のプルダウン時、すなわち除霜処理後から次の通常運転に移行するまでの間の冷却運転時には、電子膨張弁の開度を予め決められた一定の大きさにして蒸発器へ冷媒を供給し、収容庫の内部を急速に冷却するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１０５５５４号公報

ところが、上述したような冷却装置にあっては、プルダウン時における電子膨張弁の初期弁開度が一定の大きさに決められているために、収容庫の負荷が比較的大きくなる夏期には蒸発器への冷媒流量が不足して通常運転に移行するのに要する時間が過大となる虞れがある一方、収容庫の負荷が比較的小さくなる冬期には蒸発器への冷媒流量が過多となり、冷却効率の低下を招来するだけでなく、蒸発器を通過した冷媒が気液２相状態で圧縮機に吸入されてしまう、いわゆる液バック現象を発生させて圧縮機を破損させてしまう虞れがある。

本発明は、上記実情に鑑みて、収容庫の負荷変動に応じて冷却運転時における電子膨張弁の開度を変動させることにより、冷却運転時間の長大化を抑制するとともに、蒸発器への冷媒流量過多による冷却効率の低下および圧縮機の破損を回避することができる冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る冷却装置は、通常運転の場合には、収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節し、前記収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御を行うことにより該収容庫を所望の温度状態にする一方、前記通常運転開始後予め決められた時間が経過した場合には、前記蒸発器に対する冷媒の供給を停止して該蒸発器の除霜処理に供する冷却装置において、前記蒸発器における過熱度を算出し、算出した過熱度が予め設定された閾値以下となる場合に該蒸発器から吐出された冷媒が気液２相状態にあると判断する判断手段と、前記通常運転終了直前の予め設定された所定時間における電子膨張弁の開度から所定弁開度を算出する開度算出手段と、通常運転での電子膨張弁の開度に関連付けられた開度増加量についての開度設定情報を予め記憶する記憶手段と、前記開度算出手段により算出した所定弁開度と、前記記憶手段に記憶する開度設定情報とに基づいて、蒸発器の除霜処理後から次の通常運転に移行するまでの間の冷却運転における電子膨張弁の初期弁開度を設定する初期弁開度設定手段とを備え、前記開度算出手段は、前記所定時間において前記判断手段により蒸発器から吐出された冷媒が気液２相状態でないと判断され、かつ前記所定時間において電子膨張弁の開度が一定の大きさに保持されている場合には、該開度の大きさを前記所定弁開度として算出する一方、前記所定時間において前記判断手段により蒸発器から吐出された冷媒が気液２相状態にあると判断された場合には、判断時点における電子膨張弁の開度に予め決められた開度減少量を差し引いたものを前記所定弁開度として算出することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る冷却装置は、上述した請求項１において、前記記憶手段に記憶される開度設定情報は、電子膨張弁の開度と、収容庫が設置される室の内部と外部の内外環境データとに関連付けられた開度増加量に関するものであり、前記初期弁開度設定手段は、前記所定弁開度と前記開度設定情報とに基づいて、前記冷却運転における電子膨張弁の初期弁開度を設定することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る冷却装置は、上述した請求項２において、前記内外環境データは、前記室の室内の温度および湿度、並びに室外の温度および湿度を含むことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る冷却装置は、上述した請求項３において、前記内外環境データは、前記室の室内の温度および湿度、並びに室外の温度を含むことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る冷却装置は、上述した請求項１〜４のいずれか一つにおいて、冷却運転から通常運転への移行時における前記収容庫の内部温度が予め設定された基準温度より大きい場合に、前記蒸発器から吐出された冷媒を吸入して圧縮する圧縮機の吸入側圧力設定値を下げる処理を行う低圧圧力制御手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る冷却装置は、上述した請求項５において、前記低圧圧力制御手段は、前記冷却運転後の通常運転時において、予め決められた所定時間毎に前記収容庫の内部温度を検出し、検出した内部温度が前記基準温度より大きい場合には、前記圧縮機の吸入側圧力設定値を下げる処理を行う一方、検出した内部温度が前記基準温度より小さい場合には、前記圧縮機の吸入側圧力設定値を上げる処理を行い、かつ検出した内部温度が前記基準温度と同等である場合には、前記圧縮機の吸入側圧力設定値を維持する処理を行うことを特徴とする。

本発明によれば、開度算出手段が通常運転終了直前の予め設定された所定時間する場合における電子膨張弁の開度から所定弁開度を算出し、記憶手段が通常運転での電子膨張弁の開度に関連付けられた開度増加量についての開度設定情報を予め記憶し、初期弁開度設定手段が開度算出手段により算出した所定弁開度と、記憶手段に記憶する開度設定情報とに基づいて、蒸発器の除霜処理後から次の通常運転に移行するまでの間の冷却運転における電子膨張弁の初期弁開度を設定するので、収容庫の負荷変動に応じて冷却運転時における電子膨張弁の開度を変動させることにより、冷却運転時間の長大化を抑制するとともに、蒸発器への冷媒流量過多による冷却効率の低下および圧縮機の破損を回避することができるという効果を奏する。

以下、添付図面を適宜参照しながら、本発明に係る冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１である冷却装置の構成を概念的に示したものである。ここで例示する冷却装置は、収容庫の内部に収納した商品を冷却した状態で陳列販売するオープンショーケース１１に適用するもので、複数のオープンショーケース１１にそれぞれ蒸発器１２および電子膨張弁１３を個別に備える一方、オープンショーケース１１の外部に凝縮器１４および圧縮機１５をそれぞれ１つずつ備えている。尚、図１には、説明の便宜上、１つのオープンショーケース１１を示している。

電子膨張弁１３は、凝縮器１４から吐出された液冷媒を断熱膨張して蒸発器１２に供給するものである。本実施の形態１では、開度指令が与えられた場合に開度指令に応じて開度を変更し、通過する冷媒の流量を調節することのできる電子膨張弁１３を適用している。圧縮機１５は、蒸発器１２から吐出された低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒として凝縮器１４に与えるものである。

この冷却装置では、凝縮器１４および圧縮機１５に対してそれぞれのオープンショーケース１１に設けた蒸発器１２および電子膨張弁１３を並列となる態様で冷媒供給管路１６で接続することにより冷凍サイクルが構成してある。すなわち、この冷却装置では、圧縮機１５から吐出された高温高圧のガス冷媒が凝縮器１４において冷却されて高温高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、電子膨張弁１３により断熱膨張されて低温低圧の気液２相冷媒となり、収容庫１０の蒸発器１２に供給される。蒸発器１２に供給された低温低圧の気液２相冷媒は、送風ファン１７によって供給された収容庫１０の内部空気と熱交換し、吸熱して低温低圧のガス冷媒となることにより収容庫１０の冷却を行う。蒸発器１２から吐出された低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１５に吸入され、再び高温高圧のガス冷媒となって凝縮器１４に供給される。

オープンショーケース１１において蒸発器１２に接続した冷媒供給管路１６の入口部、出口部および中間部には、それぞれ冷媒温度センサ２０，２１，２２が設けてある。入口部冷媒温度センサ２０および出口部冷媒温度センサ２１は、それぞれの冷媒供給管路１６を通過する冷媒の温度を検出するものであり、中間部冷媒温度センサ２２は、蒸発器１２の内部において出口部に近接した部位を通過する冷媒の温度を検出するものである。

収容庫１０の内部には、内部温度センサ２３が設けてある。内部温度センサ２３は、収容庫１０の内部温度を検出するものである。本実施の形態１では、内部温度センサ２３として、収容庫１０の内部において蒸発器１２を通過した後の空気、すなわち吹出空気の温度を収容庫１０の内部温度として検出するものを適用している。ここで、内部温度は、吹出空気の温度ではなく、収容庫１０の内部に設けられる庫内温度センサ（図示せず）により検出される温度としても構わない。あるいは、収容庫１０の内部の背面に設けられる背面温度センサ２４（参考）や、吸込口に設けられている吸込温度センサ２５（参考）、吹出口に設けられている吹出温度センサ２３等から求めた平均空気温度（庫内温度）としても構わない。

また、上記冷却装置は、その制御系として弁開度調節手段３０および初期弁開度制御手段４０を備えている。弁開度調節手段３０は、冷却装置が通常運転の場合に、電子膨張弁１３の開度を調節するものであり、目標値設定記憶部３１、第１温度差測定部３２、第２温度差測定部３３、状態判断部３４および弁開度設定部３５を備えている。

目標値設定記憶部３１は、収容庫１０の目標温度および蒸発器１２における冷媒の過熱度目標値を予め設定し、かつこれらを記憶するものである。第１温度差測定部３２は、出口部冷媒温度センサ２１の検出した冷媒温度から入口部冷媒温度センサ２０の検出した冷媒温度を差し引いた第１冷媒温度差を算出するものである。第２温度差測定部３３は、出口部冷媒温度センサ２１の検出した冷媒温度から中間部冷媒温度センサ２２の検出した冷媒温度を差し引いた第２冷媒温度差を算出するものである。ここで、第１冷媒温度差は、中間部冷媒温度センサ２２の検出した冷媒温度から入口部冷媒温度センサ２０の検出した冷媒温度を差し引いた値であっても構わない。

状態判断部３４は、第１温度差算出部により算出された第１冷媒温度差および第２温度差測定部３３により算出された第２冷媒温度差と、目標値設定記憶部３１に記憶する過熱度目標値との比較により、蒸発器１２から吐出された冷媒が気液２相状態にあるか否か、すなわち液バック現象が生じているか否かを判断するものである。本実施の形態１では、第１冷媒温度差および第２冷媒温度差が同時に過熱度目標値以下となった場合に液バック現象が生じていると判断するものを適用している。

弁開度設定部３５は、内部温度センサ２３の検出結果と、収容庫１０の目標温度との比較結果に基づいて電子膨張弁１３の開度を設定するものである。また、この弁開度設定部３５は、状態判断部３４により液バック現象が発生しているものと判断された場合には、強制的に弁開度を縮小させた後、液バック現象が発生していると判断された時点における電子膨張弁１３の開度に予め設定されている開度減少量を差し引いたものを開度として設定するものである。より具体的に説明すると、状態判断部３４により液バック現象が発生しているものと判断された時点における電子膨張弁１３の開度を一旦記憶し、当該開度を強制的に縮小させた後、記憶した開度に予め設定されている開度減少量を差し引いたものを開度として設定するものである。

初期弁開度制御手段４０は、冷却装置が冷却運転時、すなわち冷却装置が除霜処理のために運転停止にある状態から通常運転に移行するまでの間における冷却運転（以下、プルダウンとも称する）時の場合の電子膨張弁１３の初期弁開度を設定するものであり、開度算出部（開度算出手段）４１、情報記憶部（記憶手段）４２および初期弁開度設定部（初期弁開度設定手段）４３を備えている。

開度算出部４１は、冷却装置が通常運転にある場合において、該通常運転終了直前の予め設定された所定時間における電子膨張弁１３の開度から所定弁開度を算出するものである。本実施の形態１では、上記所定時間において電子膨張弁１３の開度が一定の大きさに保持されている場合には、該開度の大きさを所定弁開度として算出する一方、上記所定時間において状態判断部３４により液バック現象が生じていると判断された場合には、判断時点における電子膨張弁１３の開度に予め決められた開度減少量を差し引いた開度を所定弁開度として算出するものを適用している。具体的には、上記所定時間において弁開度設定部３５による設定開度が一定の大きさに保持されている場合には、該設定開度の大きさを所定弁開度として算出する一方、上記所定時間において状態判断部３４により液バック現象が生じていると判断された場合には、上記弁開度設定部３５による設定開度を所定弁開度として算出するものを適用している。

情報記憶部４２は、冷却装置が通常運転を行う場合の電子膨張弁１３の開度に関連付けられた開度増加量についての開度設定情報を記憶するものである。開度設定情報は、図２に示すように、例えば、電子膨張弁１３の開度が１５０パルス以下の場合には開度増加量が４５パルス、電子膨張弁１３の開度が１５０〜１８０パルスの場合には開度増加量が５０パルス、電子膨張弁１３の開度が１８０以上の場合には開度増加量が５５パルスとなっている。

初期弁開度設定部４３は、開度算出部４１により算出した所定弁開度と、情報記憶部４２に記憶する開度設定情報とに基づいて、プルダウン時の電子膨張弁１３の初期弁開度を設定するものである。

以下に上記冷却装置の動作について説明する。ここで、冷却装置は、所定時間、あるいは収容庫１０の内部温度が設定値となるまでプルダウンし、その後通常運転を行い、かかる通常運転が所定時間に達した後、蒸発器１２への冷媒の供給を停止して該蒸発器１２の除霜処理に供することになる。この除霜処理に供した後、再びプルダウンし、その後通常運転を行うサイクルを繰り返すことになる。つまり、冷却装置は、プルダウン→通常運転→除霜処理というサイクルを繰り返す。以下においては、便宜上、通常運転での動作を説明した後に、除霜処理およびプルダウンについて説明する。

図３は、図１に示した弁開度調節手段の実施する膨張弁開度制御処理の内容を示すフローチャートである。

冷却装置が通常運転状態にある場合、弁開度調節手段３０は、内部温度センサ２３を通じてオープンショーケース１１における収容庫１０の内部温度を検出し（ステップＳ１０１）、検出した内部温度が目標設定記憶部に記憶された目標温度を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

検出した内部温度が目標温度を超えている場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、弁開度調節手段３０は、電子膨張弁１３を開動作して蒸発器１２に対する冷媒の供給を増大させ（ステップＳ１０３）、その後に手順をリターンさせる。この結果、オープンショーケース１１の収容庫１０が冷却され、その内部温度が目標温度以下となるように推移することになる。

上記ステップＳ１０２において検出した内部温度が目標温度を超えておらず、しかも内部温度が目標温度未満である場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ、ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、弁開度調節手段３０は、電子膨張弁１３を閉動作して蒸発器１２に対する冷媒の供給を減少させ（ステップＳ１０５）、その後に手順をリターンさせる。この結果、オープンショーケース１１において収容庫１０の内部空気と蒸発器１２との間の熱交換が抑制される。

一方、上記ステップＳ１０２およびステップＳ１０４において検出した内部温度が目標温度を超えておらず、しかも内部温度が目標温度未満でない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ、ステップＳ１０４：Ｎｏ）、すなわち内部温度が目標温度と等しい場合には、弁開度調節手段３０は、電子膨張弁１３を開度（弁開度）を維持して（ステップＳ１０６）、その後に手順をリターンさせる。この結果、オープンショーケース１１において収容庫１０の内部空気は目標温度を保つことになる。

以下、通常運転時には所定のサイクルタイムで上記膨張弁開度処理を繰り返し実施することにより、オープンショーケース１１において収容庫１０の内部温度が目標温度に維持されることになる。

図４は、図１に示した弁開度調節手段が上記膨張弁開度制御処理と並行して実施する膨張弁制御処理の内容を示すフローチャートである。

冷却装置が通常運転状態にある場合、弁開度調節手段３０は、入口部冷媒温度センサ２０、出口部冷媒温度センサ２１および中間部冷媒温度センサ２２を通じてそれぞれの冷媒温度を検出し（ステップＳ２０１）、第１温度差測定部３２および第２温度差測定部３３を通じて第１冷媒温度差および第２冷媒温度差をそれぞれ算出する（ステップＳ２０２）。

第１温度差測定部３２および第２温度差測定部３３を通じて第１冷媒温度差および第２冷媒温度差をそれぞれ算出した場合、弁開度調節手段３０は、第１冷媒温度差および第２冷媒温度差がともに目標設定記憶部に記憶された過熱度目標値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

第１冷媒温度差および第２冷媒温度差がともに過熱度目標値以下である場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、蒸発器１２から吐出される冷媒が気液２相状態である、すなわち液バック現象が生じているものとして、上述した膨張弁開度制御処理にかかわらず、強制的に電子膨張弁１３を閉動作して蒸発器１２に対する冷媒の供給を減少させ（ステップＳ２０４）、その後に手順をリターンさせる。この結果、蒸発器１２から吐出される冷媒は気液２相状態から気相状態（すなわちガス状態）になり、液バック現象の発生を抑制することができる。電子膨張弁１３を閉動作して蒸発器１２から吐出される冷媒をガス状態にした後、弁開度調節手段３０は、弁開度設定部３５を通じて、上記ステップＳ２０３の判断時点における電子膨張弁１３の開度に予め設定されている開度減少量を差し引いたものを電子膨張弁１３の開度として設定し、かかる開度に電子膨張弁１３を調節する。これにより、液バック現象を回避した直後に再び液バック現象が発生することを抑制している。

ステップＳ２０３において第１冷媒温度差および第２冷媒温度差のいずれか一方が過熱度目標値以下となっていない場合、あるいは第１冷媒温度差および第２冷媒温度差がともに過熱度目標値以下となっていない場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、弁開度調節手段３０は、上記膨張弁開度制御処理における電子膨張弁１３の状態を維持して今回の処理を終了し、手順をリターンさせる。

図５は、図１に示した初期弁開度制御手段の実施する初期弁開度制御処理の内容を示すフローチャートである。

冷却装置が通常運転する場合であって、当該通常運転終了直前の予め設定された所定時間に達した場合、すなわち、通常運転開始から決められた時間が経過した場合（ステップＳ３０１）、初期弁開度制御手段４０は、開度算出部４１を通じて所定弁開度を算出する（ステップＳ３０２）。ここで、所定弁開度の算出について詳述する。上記所定時間において弁開度設定部３５による設定開度が一定の大きさに保持されている場合には、該設定開度の大きさを所定弁開度として算出する一方、上記所定時間において状態判断部３４により液バック現象が生じていると判断された場合には、上記弁開度設定部３５による設定開度を所定弁開度として算出する。このようにして算出される所定弁開度は、オープンショーケース１１（収容庫１０）の負荷変動に追従するものである。すなわち、負荷が比較的大きい夏期には所定弁開度は大きくなり、負荷が比較的小さい冬期には所定弁開度が小さくなる。また、夏期においても外気温が低い場合には、オープンショーケース１１の負荷が相対的に低くなり、所定弁開度も小さくなる。

所定弁開度を算出した初期弁開度制御手段４０は、該所定弁開度と、情報記憶部４２に記憶する開度設定情報とを比較して、初期弁開度設定部４３を通じて初期弁開度を設定し（ステップＳ３０３）、今回の処理を終了して手順をリターンさせる。この結果、当該通常運転後に蒸発器１２の除霜のために冷却装置の運転が停止し、その後開始するプルダウ
ン時の電子膨張弁１３は、ステップＳ３０３で設定された初期弁開度とされる。

上記通常運転が予め決められた時間行われた後、圧縮機１５の駆動が停止される結果、蒸発器１２への冷媒の供給を停止する。これにより、収容庫１０の内部温度は徐々に上昇し、蒸発器１２の除霜処理が行われる。

かかる蒸発器１２の除霜処理が行われた後、圧縮機１５の駆動が開始され、収容庫１０の内部温度を所望の温度にするためのプルダウンが開始される。このプルダウンでは、電子膨張弁１３の開度が、上記ステップＳ３０３で設定された大きさとなる。

このように本実施の形態１における冷却装置においては、通常運転時における所定弁開度を算出し、かかる所定弁開度と開度設定情報とに基づいて当該通常運転し運転停止後の次のプルダウン時の電子膨張弁１３の初期弁開度を設定するようにし、しかも上述のように所定弁開度はオープンショーケース１１の負荷に応じて変動するものであるから、初期弁開度もオープンショーケース１１の負荷に応じて変動することになる。

従って、本発明の実施の形態１における冷却装置によれば、オープンショーケース１１の負荷が比較的大きくなる夏期には蒸発器１２への冷媒流量が大きくすることにより通常運転に要する時間の短縮化を図ることが可能になり、収容庫１０の負荷が比較的小さくなる冬期には蒸発器１２への冷媒流量が減少させて冷却効率の向上を図るとともに、冷媒流量過多による液バック現象の発生を回避することができる。よって、収容庫１０の負荷変動に応じて冷却運転時における電子膨張弁１３の開度を変動させることにより、冷却運転時間の長大化を抑制するとともに、蒸発器１２への冷媒流量過多による冷却効率の低下および圧縮機の破損を回避することができる。

＜実施の形態２＞
図６は、本発明の実施の形態２である冷却装置の構成を概念的に示したものである。尚、上述した実施の形態１における冷却装置と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。ここで例示する冷却装置は、低圧圧力制御手段５０を備えている。つまり、本実施の形態２における冷却装置は、上述した実施の形態１における冷却装置に比して、低圧圧力制御手段５０を備えている点で相違する。

低圧圧力制御手段５０は、弁開度調節手段３０による電子膨張弁１３の開度の調節等に並行して、すなわち弁開度調節手段３０の実施する膨張弁開度制御処理および膨張弁制御処理等と並行して、圧縮機１５の吸入側圧力設定値である低圧圧力設定値を制御するものである。つまり、低圧圧力制御手段５０は、冷却装置が通常運転の場合に、膨張弁開度制御処理および膨張弁制御処理等と並行して圧縮機１５の低圧圧力設定値を制御する低圧圧力値制御処理を行うものである。

このような低圧圧力制御手段５０は、温度比較判断部５１および低圧圧力値設定処理部５２を備えている。温度比較判断部５１は、内部温度センサ２３により検出された収容庫１０の内部温度と、弁開度調節手段３０を構成する目標値設定記憶部３１に記憶された収容庫１０の目標温度（基準温度）とを比較し、内部温度が基準温度を超えているか否か、更に内部温度が基準温度を超えていない場合に内部温度が基準温度未満であるか否かを判断するものである。

低圧圧力値設定処理部５２は、圧縮機１５の吸入側圧力設定値を調整処理するものであり、より具体的には、図７に示すように、温度比較判断部５１を通じて内部温度が目標温度を超えているものと判断された場合には、圧縮機１５の吸入側圧力設定値を下方調整、すなわち該圧力設定値を予め決められた大きさだけ下げる処理を行うものである。逆に、内部温度が目標温度未満と判断された場合には、圧縮機１５の圧力設定値を予め決められた大きさだけ上げ、更に内部温度が目標温度と同じ温度の場合には、圧力設定値を維持する処理を行うものである。

次に上記冷却装置の動作について説明する。ここで、冷却装置は、所定時間、あるいは収容庫１０の内部温度が基準温度となるまでプルダウンし、その後通常運転を行い、かかる通常運転が所定時間に達した後（より詳細には、除霜処理開始時点から予め設定されたサイクル時間（例えば６時間等）が経過した後）、蒸発器１２への冷媒の供給を停止して該蒸発器１２の除霜処理に供することになる。この除霜処理に供した後、再びプルダウンし、その後通常運転を行うサイクルを繰り返すことになる。つまり、冷却装置は、プルダウン→通常運転→除霜処理というサイクルを繰り返す。

除霜処理時において冷却装置は、電子膨張弁１３を閉動作させて閉成させ、かつ圧縮機１５の駆動を停止させることにより、蒸発器１２への冷媒の供給を停止させる。かかる除霜処理を開始する時には、図示しないタイマー部で時間（サイクル時間）の計測を開始する。その後、冷却装置は、プルダウンを行う。

プルダウンにおいて冷却装置は、上述したように圧縮機１５の駆動を開始させるとともに、電子膨張弁１３を所望の開度に開動作させる。このとき、図示しないタイマー部で時間（プルダウン時間（例えば３０分間））の計測を開始する。そして、収容庫１０の内部温度が予め決められた基準温度（本実施の形態２では、目標値設定記憶部３１に記憶された目標温度）に達したとき、すなわちプルダウン時間が経過する前に内部温度が基準温度に達したとき、あるいは内部温度が基準温度に達しないでプルダウン時間が経過したときのいずれかの場合には通常運転に移行する。

通常運転に移行した冷却装置は、上記実施の形態１で述べた各種制御と並行して次のように動作する。図８は、図６に示した低圧圧力制御手段５０の実施する低圧圧力値制御処理の内容を示すフローチャートである。

低圧圧力値制御処理における低圧圧力制御手段５０は、内部温度センサ２３を通じてオープンショーケース１１における収容庫１０の内部温度を検出する（ステップＳ４０１）。

収容庫１０の内部温度を検出した低圧圧力制御手段５０は、温度比較判断部５１を通じて、該内部温度が弁開度調節手段３０を構成する目標値設定記憶部３１から読み出した目標温度を超えているか否かを比較判断し（ステップＳ４０２）、内部温度が目標温度を超えている場合には（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、低圧圧力値設定処理部５２を通じて、圧縮機１５の吸入側圧力設定値を予め決められた大きさだけ下げ（ステップＳ４０３）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

このように収容庫１０の内部温度が目標温度よりも低い場合には、圧縮機１５の吸入側圧力設定値を予め決められた大きさだけ下げることにより、蒸発器１２における冷媒の蒸発温度を下げることができる。その結果、冷媒の温度を下げることが可能になり、収容庫１０の内部温度をより冷却することが可能になる。

一方、内部温度が目標温度を超えておらず、目標温度未満の場合には（ステップＳ４０２：Ｎｏ，ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、低圧圧力値設定処理部５２を通じて、圧縮機１５の吸入側圧力設定値を予め決められた大きさだけ上げ（ステップＳ４０５）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。ところで、内部温度が目標温度を超えておらず、目標温度未満でもない場合には（ステップＳ４０２：Ｎｏ，ステップＳ４０４：Ｎｏ）、すなわち内部温度が目標温度に等しい場合には、低圧圧力制御手段５０は、吸入側圧力設定値を維持して（ステップＳ４０６）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

低圧圧力制御手段５０は、上記ステップＳ４０３、ステップＳ４０５、ステップＳ４０６のいずれかの処理を行った後に、図示しないタイマー部を通じて時間の計測を開始し、計測時間が予め設定されている待機時間（例えば３分間）に達した場合には、上記ステップＳ４０１〜ステップＳ４０６の処理を繰り返すようにしてある。つまり、低圧圧力制御手段５０は、通常運転の間は、上記ステップＳ４０１〜ステップＳ４０６の処理を、待機時間を所定間隔として繰り返し実施している。

そして、除霜開始時点からタイマー部を通じて計測した時間が予め設定したサイクル時間（例えば６時間）に達すると、冷却装置は、通常運転から除霜処理に移行し、上述した処理内容を実施することになる。

以上説明したように本実施の形態２における冷却装置においては、低圧圧力制御手段５０が、冷却運転から通常運転への移行時において収容庫１０の内部温度が予め設定された目標温度より大きい場合に、圧縮機１５の吸入側圧力設定値を下げる処理を行うので、蒸発器１２における冷媒の蒸発温度を下げることができ、その結果、冷媒の温度を下げることが可能になり、収容庫１０の内部温度をより冷却することが可能になる。従って、高負荷の時でも収容庫１０の内部温度を目標温度に短時間で到達させることが可能になり、圧縮機１５の高負荷運転時間が短縮され、省エネルギー化を図ることができる。

特に、上述した実施の形態１の場合、プルダウン時には低圧圧力値を可変しないため、夏季などの負荷が高い時にはプルダウンしても収容庫１０の内部の温度が所望温度（目標温度）まで低下しない虞れがある。このため、本実施の形態２によりある一定時間経過しても目標温度にならない場合には、通常運転に移行させ、通常運転時の収容庫１０の内部温度と目標温度との偏差から、低圧圧力値（圧縮機１５の吸入側圧力値）を可変することにより、低圧圧力値を下げることで冷凍機の蒸発温度が下がり、収容庫１０の内部温度が目標温度に到達する時間を短縮することが可能になる。

以上本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

例えば、上述した実施の形態では、情報記憶部４２に記憶される開度設定情報は、冷却装置が通常運転を行う場合の電子膨張弁１３の開度（所定弁開度）に関連付けられた開度増加量についてのものであるが、本発明では、電子膨張弁１３の所定弁開度と、収容庫１０が設置される室（店舗）の内部と外部との内外環境データとに関連付けられた開度増加量に関するものであっても構わない。ここで内外環境データは、店舗の内外に配設された店内エンタルピセンサおよび店外エンタルピセンサにより検出された温度および湿度に関するものである。

つまり、開度設定情報が当該内外環境データを含むものである場合には、初期弁開度制御手段は、冷却装置が通常運転にある場合において、該通常運転終了直前の予め設定された所定時間における電子膨張弁１３の開度から所定弁開度を算出し、かつ、店舗の内外に配設された店内エンタルピセンサおよび店外エンタルピセンサにより検出された温度および湿度を内外環境データとして入力処理し、算出した所定弁開度および入力処理した内外環境データ（店内温度、店内湿度、店外温度、店外湿度）と、開度設定情報とに基づいて、プルダウン時の電子膨張弁１３の初期弁開度を設定することになる。

これによっても、ショーケースの負荷が比較的大きくなる夏期には蒸発器１２への冷媒流量が大きくすることにより通常運転に要する時間の長大化を抑制することができ、収容庫１０の負荷が比較的小さくなる冬期には蒸発器１２への冷媒流量が減少させて冷却効率の低下を回避するとともに、液バック現象の発生による圧縮機１５の破損を回避することができる。

また、本発明では、室（店舗）の外部には店外温度センサを設けて、店外環境は温度のみのデータであっても構わない。つまり、内外環境データは、室の室内の温度および湿度、並びに室外の温度を含むものであっても構わない。

以上のように、本発明に係る冷却装置は、オープンショーケースの収容庫の冷却に有用である。

本発明の実施の形態１である冷却装置の構成を概念的に示した概念図である。 開度設定情報の一例を示す図表である。 図１に示した弁開度調節手段の実施する膨張弁開度制御処理の内容を示すフローチャートである。 図１に示した弁開度調節手段が上記膨張弁開度制御処理と並行して実施する膨張弁制御処理の内容を示すフローチャートである。 図１に示した初期弁開度制御手段の実施する初期弁開度制御処理の内容を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２である冷却装置の構成を概念的に示した概念図である。 収容庫の内部温度と目標温度との偏差により、吸入側圧力値を可変させる判断を示す図表である。 図６に示した低圧圧力制御手段の実施する低圧圧力値制御処理の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 収容庫
１１ オープンショーケース
１２ 蒸発器
１３ 電子膨張弁
１４ 凝縮器
１５ 圧縮機
１６ 冷媒供給管路
１７ 送風ファン
２０ 入口部冷媒温度センサ
２１ 出口部冷媒温度センサ
２２ 中間部冷媒温度センサ
２３ 内部温度センサ
３０ 弁開度調節手段
３１ 目標値設定記憶部
３２ 第１温度差測定部
３３ 第２温度差測定部
３４ 状態判断部
３５ 弁開度設定部
４０ 初期弁開度制御手段
４１ 開度算出部
４２ 情報記憶部
４３ 初期弁開度設定部
５０ 低圧圧力制御手段
５１ 温度比較判断部
５２ 低圧圧力値設定処理部

Claims (6)

1. 通常運転の場合には、収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節し、前記収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御を行うことにより該収容庫を所望の温度状態にする一方、前記通常運転開始後予め決められた時間が経過した場合には、前記蒸発器に対する冷媒の供給を停止して該蒸発器の除霜処理に供する冷却装置において、
   前記蒸発器における過熱度を算出し、算出した過熱度が予め設定された閾値以下となる場合に該蒸発器から吐出された冷媒が気液２相状態にあると判断する判断手段と、
   前記通常運転終了直前の予め設定された所定時間における電子膨張弁の開度から所定弁開度を算出する開度算出手段と、
   通常運転での電子膨張弁の開度に関連付けられた開度増加量についての開度設定情報を予め記憶する記憶手段と、
   前記開度算出手段により算出した所定弁開度と、前記記憶手段に記憶する開度設定情報とに基づいて、蒸発器の除霜処理後から次の通常運転に移行するまでの間の冷却運転における電子膨張弁の初期弁開度を設定する初期弁開度設定手段と
   を備え、
   前記開度算出手段は、前記所定時間において前記判断手段により蒸発器から吐出された冷媒が気液２相状態でないと判断され、かつ前記所定時間において電子膨張弁の開度が一定の大きさに保持されている場合には、該開度の大きさを前記所定弁開度として算出する一方、前記所定時間において前記判断手段により蒸発器から吐出された冷媒が気液２相状態にあると判断された場合には、判断時点における電子膨張弁の開度に予め決められた開度減少量を差し引いたものを前記所定弁開度として算出することを特徴とする冷却装置。
2. 前記記憶手段に記憶される開度設定情報は、電子膨張弁の開度と、収容庫が設置される室の内部と外部との内外環境データとに関連付けられた開度増加量に関するものであり、
   前記初期弁開度設定手段は、前記所定弁開度と前記開度設定情報とに基づいて、前記冷却運転における電子膨張弁の初期弁開度を設定することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記内外環境データは、前記室の室内の温度および湿度、並びに室外の温度および湿度を含むことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記内外環境データは、前記室の室内の温度および湿度、並びに室外の温度を含むことを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
5. 冷却運転から通常運転への移行時における前記収容庫の内部温度が予め設定された基準温度より大きい場合に、前記蒸発器から吐出された冷媒を吸入して圧縮する圧縮機の吸入側圧力設定値を下げる処理を行う低圧圧力制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷却装置。
6. 前記低圧圧力制御手段は、前記冷却運転後の通常運転時において、予め決められた所定時間毎に前記収容庫の内部温度を検出し、検出した内部温度が前記基準温度より大きい場合には、前記圧縮機の吸入側圧力設定値を下げる処理を行う一方、検出した内部温度が前記基準温度より小さい場合には、前記圧縮機の吸入側圧力設定値を上げる処理を行い、かつ検出した内部温度が前記基準温度と同等である場合には、前記圧縮機の吸入側圧力設定値を維持する処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。

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