JP5657299B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒回路を構成する蒸発器により被冷却空間を冷却すると共に、所定の霜取手段により蒸発器の着霜を融解除去する冷凍装置に関するものであって、特に、霜取終了温度検出手段の異常時における制御に関するものである。

従来よりこの種冷凍装置は、圧縮手段、凝縮器（ガスクーラ）、絞り手段、蒸発器等から冷凍サイクルが構成され、圧縮手段で圧縮された冷媒が凝縮器（ガスクーラ）にて放熱し、絞り手段にて減圧された後、蒸発器にて冷媒を蒸発させて、このときの冷媒の蒸発により周囲の空気を冷却するものとされていた。

上記冷却運転が長時間行われると、蒸発器に着霜が生じる。当該着霜は、冷却効率の低下を招来するため、当該霜を融解除去する霜取運転が行われる。従来より、霜取手段としては、蒸発器を直接加熱する電気ヒータや蒸発器に高温冷媒を流入させる方法、更には、圧縮機の停止を含む蒸発器への冷媒を供給しない方法などが採用されている。

何れの場合であっても、霜取手段は、制御装置により、一日の内で予め設定された時刻となると、又は、圧縮機の延べ運転時間が所定時間に達すると、霜取り運転開始の信号を発し、ある決まった時間、霜取り運転を実行していた。

しかしながら、被冷却空間である貯蔵室内の設定温度、扉の開閉状況や外気温度などによって、着霜量が変化する。そのため、霜取が終了しているにもかかわらず、継続して霜取運転を行うと、貯蔵室内の温度が上昇し、収容物品の劣化を招来する。

従来では、蒸発器に霜取終了温度を検出する霜取終了温度検出手段を設け、当該検出手段によって、霜取終了温度を検出した場合、霜取運転を終了する制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−７５９６４号公報

しかしながら、上記霜取終了温度検出手段に断線や短絡等の故障が生じた場合には、このような霜取終了検出が行えなくなる。この場合、霜取運転を円滑に行うべく制御装置は、庫内温度センサにて検出された貯蔵室内の温度を用いて霜取の終了制御を行っていた。

しかし、当該庫内温度センサは、蒸発器の着霜位置とは離れた場所に設置されているため、蒸発器の霜取終了のタイミングと異なる場合が多く、適切な制御を行うことができなかった。

本発明は、従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、霜取終了温度検出手段の異常時であっても、より的確に蒸発器が霜取終了温度に上昇したことを推定し、霜取を終了することを実現することができる冷凍装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、制御手段が、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて絞り手段を制御し、霜取手段による蒸発器の霜取時には、霜取終了温度検出手段が検出する蒸発器の所定の霜取終了温度ＤＥＴにて霜取を終了すると共に、霜取終了温度検出手段の異常時には、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴを温度ＥＴとして代用し、該代用する温度ＥＴが霜取終了温度ＤＥＴに上昇したことで霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行し、正常時において霜取手段による蒸発器の霜取時間を計測し、最も長く要した時間を最長霜取時間として記憶しており、霜取終了温度検出手段と蒸発器入口側温度検出手段の双方が異常の場合、最長霜取時間にて霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することを特徴とする。

請求項２の発明の冷凍装置は、制御手段が、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて絞り手段を制御し、霜取手段による蒸発器の霜取時には、霜取終了温度検出手段が検出する蒸発器の所定の霜取終了温度ＤＥＴにて霜取を終了すると共に、霜取終了温度検出手段の異常時には、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに所定のオフセット値ＯＶを加えた値を温度ＥＴとして代用し、該代用する温度ＥＴが前記霜取終了温度ＤＥＴに上昇したことで霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行し、正常時において霜取手段による蒸発器の霜取時間を計測し、最も長く要した時間を最長霜取時間として記憶しており、霜取終了温度検出手段と蒸発器入口側温度検出手段の双方が異常の場合、最長霜取時間にて霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することを特徴とする。

請求項３の発明の冷凍装置は、制御手段が、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて絞り手段を制御し、霜取手段による蒸発器の霜取時には、霜取終了温度検出手段が検出する蒸発器の所定の霜取終了温度ＤＥＴにて霜取を終了すると共に、正常時において当該霜取中における蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴと霜取終了温度検出手段が検出する蒸発器の温度ＥＴとの差ｅを記憶しており、霜取終了温度検出手段の異常時には、蒸発器入口側温度検出手段が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴと当該差ｅを有する温度を温度ＥＴとして代用し、該代用する温度ＥＴが霜取終了温度ＤＥＴに上昇したことで霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することを特徴とする。

請求項４の発明は、上記発明において、差ｅは、霜取手段による蒸発器の霜取中に得られた値の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値であることを特徴とする。

請求項５の発明は、上記請求項３又は請求項４の発明において、制御手段は、正常時において霜取手段による蒸発器の霜取時間を計測し、最も長く要した時間を最長霜取時間として記憶しており、霜取終了温度検出手段と蒸発器入口側温度検出手段の双方が異常の場合、最長霜取時間にて霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することを特徴とする。

請求項６の発明は、上記各発明において、制御手段は、霜取終了温度検出手段、又は、両温度検出手段の異常を報知する警報手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、制御手段は、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて絞り手段を制御し、霜取手段による蒸発器の霜取時には、霜取終了温度検出手段が検出する蒸発器の所定の霜取終了温度ＤＥＴにて霜取を終了すると共に、霜取終了温度検出手段の異常時には、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴを温度ＥＴとして代用し、該代用する温度ＥＴが霜取終了温度ＤＥＴに上昇したことで霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することにより、霜取終了温度検出手段が検出する温度とほぼ同様に推移する冷媒入口側温度ＥＩＴを検出する蒸発器入口側温度検出手段にて検出した温度を用いて、霜取終了温度検出手段の異常時であっても、適切に霜取を終了する制御を行うことができる。

これにより、霜取動作によって被冷却空間の温度が必要以上に上昇してしまう不都合を未然に解消でき、収納物品の劣化を著しく抑制することが可能となる。更に、制御手段は、正常時において霜取手段による蒸発器の霜取時間を計測し、最も長く要した時間を最長霜取時間として記憶しており、霜取終了温度検出手段と蒸発器入口側温度検出手段の双方が異常の場合、最長霜取時間にて霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することにより、確実に霜取終了動作を実行することができ、霜閉塞による冷却不良を未然に回避することができると共に、円滑に霜取から通常の冷却制御に復帰することが可能となる。

請求項２の発明によれば、制御手段が、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて絞り手段を制御し、霜取手段による蒸発器の霜取時には、霜取終了温度検出手段が検出する蒸発器の所定の霜取終了温度ＤＥＴにて霜取を終了すると共に、霜取終了温度検出手段の異常時には、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに所定のオフセット値ＯＶを加えた値を温度ＥＴとして代用し、該代用する温度ＥＴが前記霜取終了温度ＤＥＴに上昇したことで霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することにより、通常、蒸発器入口側温度検出手段が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴは、霜取時において、霜取終了温度検出手段が検出する温度よりも温度上昇が遅くなるが、これを考慮して、検出された冷媒入口側温度ＥＩＴに所定のオフセット値ＯＶを加えた蒸発器の温度ＥＴとして代用することで、適切なタイミングで蒸発器の霜取を終了する制御を行うことができる。

これにより、霜取終了温度検出手段の異常時であっても、適切に霜取を終了する制御を行うことができ、霜取動作によって被冷却空間の温度が必要以上に上昇してしまう不都合を未然に解消でき、収納物品の劣化を著しく抑制することが可能となる。更に、制御手段は、正常時において霜取手段による蒸発器の霜取時間を計測し、最も長く要した時間を最長霜取時間として記憶しており、霜取終了温度検出手段と蒸発器入口側温度検出手段の双方が異常の場合、最長霜取時間にて霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することにより、確実に霜取終了動作を実行することができ、霜閉塞による冷却不良を未然に回避することができると共に、円滑に霜取から通常の冷却制御に復帰することが可能となる。

請求項３の発明によれば、制御手段は、蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて絞り手段を制御し、霜取手段による蒸発器の霜取時には、霜取終了温度検出手段が検出する蒸発器の所定の霜取終了温度ＤＥＴにて霜取を終了すると共に、正常時において当該霜取中における蒸発器入口側温度検出手段が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴと霜取終了温度検出手段が検出する蒸発器の温度ＥＴとの差ｅを記憶しており、霜取終了温度検出手段の異常時には、蒸発器入口側温度検出手段が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴと当該差ｅを有する温度を温度ＥＴとして代用し、該代用する温度ＥＴが霜取終了温度ＤＥＴに上昇したことで霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することにより、霜取終了温度検出手段の異常時には、正常時において記憶された冷媒入口側温度ＥＩＴと蒸発器の温度ＥＴとの差ｅに基づいて、蒸発器入口側温度検出手段が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴから蒸発器の温度ＥＴを推定して、霜取を終了する制御を行うことができる。

そのため、より精度の高い霜取の終了制御を実現することが可能となり、霜取終了温度検出手段の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

請求項４の発明によれば、上記発明において、差ｅは、霜取手段による蒸発器の霜取中に得られた値の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値であるので、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。

請求項５の発明によれば、上記請求項３又は請求項４の発明に加えて、制御手段は、正常時において霜取手段による蒸発器の霜取時間を計測し、最も長く要した時間を最長霜取時間として記憶しており、霜取終了温度検出手段と蒸発器入口側温度検出手段の双方が異常の場合、最長霜取時間にて霜取手段による蒸発器の霜取を終了する制御を実行することにより、確実に霜取終了動作を実行することができ、霜閉塞による冷却不良を未然に回避することができると共に、円滑に霜取から通常の冷却制御に復帰することが可能となる。

請求項６の発明によれば、上記各発明に加えて、制御手段は、霜取終了温度検出手段、又は、両温度検出手段の異常を報知する警報手段を備えるので、使用者に霜取終了温度検出手段、又は、両温度検出手段に異常があったことを報知して、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

本発明を適用する実施例としての冷凍庫の縦断側面図である。 本発明の冷凍装置の概略斜視図である。 蒸発器の斜視図である。 本発明の冷凍装置の冷媒回路図である。 制御装置の電気ブロック図である。 霜取センサ異常時のフローチャートである。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の冷凍装置１０を適用する実施例としての業務用冷凍庫（低温貯蔵庫）Ｒの縦断側面図、図２は冷凍装置１０の冷凍機側ユニットの概略斜視図、図３は蒸発器１１の斜視図、図４は冷凍装置１０の冷媒回路図をそれぞれ示している。実施例の冷凍庫Ｒは、例えばホテルやレストランの厨房などに設置されるものであり、前面開口２２が扉６にて開閉自在に閉塞される断熱箱体１により本体が構成されている。この断熱箱体１内には、貯蔵室（被冷却空間）５が構成されている。

また、貯蔵室５内上部には、本願発明にかかる冷凍装置１０の蒸発器１１と冷気循環用送風機１２が取り付けられる冷却室１４が仕切板１３によって区画形成されている。冷気循環用送風機１２より貯蔵室５から冷却室１４に吸い込まれた冷気は、蒸発器１１と熱交換された後、冷却室１４後方の開口から吐出されて、貯蔵室５内は所定の温度に冷却される。

一方、断熱箱体１の天面には前面パネル１６等のパネルによって機械室１７が画成され、断熱箱体１の天面に形成された開口１Ａは、断熱板にて構成されるユニット板２１にて閉塞される。このユニット板２１の上面には、機械室１７内に位置して蒸発器１１と共に冷凍装置１０の周知の冷凍サイクルを構成する圧縮機１８、ガスクーラ１９と、当該ガスクーラ１９を冷却するガスクーラ用送風機２０、電装箱２５等が設置される。ユニット板２１の下面には、貯蔵室５内上部の冷却室１４内に位置する蒸発器１１が設けられている。この蒸発器１１には、該蒸発器１１に付着した霜を融解除去するための霜取手段が設けられている。本実施例では、霜取手段は、デフロストヒータ（加熱ヒータ）１５により構成されている。尚、霜取手段はこれに限定されるものではなく、冷媒回路中のホットガスを流入させる構成としても良い。

ここで、図２乃至図４を参照して本実施例における冷凍装置１０の冷媒回路７について説明する。本実施例における冷凍装置１０の冷凍サイクルには、冷媒として二酸化炭素が封入されており、高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となるスプリットサイクル（ガスインジェクション回路）を採用する。

本実施例の冷凍装置１０は、圧縮機（圧縮手段）１８を構成する低段側の圧縮要素１８Ａと、同じく圧縮手段を構成する高段側の圧縮要素１８Ｂと、ガスクーラ１９と、分流器３７と、合流器３８と、補助膨張弁（補助絞り手段）３９と、中間熱交換器４０と、内部熱交換器４１と、膨張弁（主絞り手段。本願発明における絞り手段）８と、蒸発器１１とから冷媒回路７が構成されている。

上記ガスクーラ１９は高段側の圧縮要素１８Ｂから出た高温高圧の冷媒を放熱させることによって、当該高段側の圧縮要素１８Ｂから出た冷媒を冷却する。分流器３７は、ガスクーラ１９から出た冷媒を第１の冷媒流と第２の冷媒流とに分流し、第１の冷媒流を副回路４２に流し、第２の冷媒流を主回路４３に流す。

第２の冷媒流が流れる主回路４３は、分流器３７にて分流された冷媒が、中間熱交換器４０の内管（第２の流路）４０Ｂ、内部熱交換器４１の内管４１Ｂ、ストレーナ４４、膨張弁８、蒸発器１１、内部熱交換器４１の外管４１Ａ、逆止弁４５が介設された冷媒導入管２３、及びストレーナ４６を順次通り、低段側圧縮手段を構成する圧縮要素１８Ａの吸込側（低圧部）へ供給されるように接続される。

第１の冷媒流が流れる副回路４２は、分流器３７にて分流された冷媒が、ストレーナ４７、補助膨張弁３９及び中間熱交換器４０の外管（第１の流路）４０Ａを順次通り、高段側圧縮手段を構成する圧縮要素１８Ｂの吸込側（中間圧部）へ供給されるように接続される。

次に、図５を参照して本実施例における冷凍装置１０の制御装置（制御手段）９について説明する。制御装置９は、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、時限手段としてのタイマ３２、演算処理部３３、記憶手段としてのメモリ３４を内蔵している。

制御装置９には、各種設定スイッチや表示部などを備えたコントロールパネル３５が接続されている。各種設定スイッチには、詳細は後述する如く各設定値を任意に設定可能とするＬＣＤパネル（設定手段）３６も含まれる。

また、当該制御装置９の入力側には、蒸発器１１の冷媒入口側温度ＥＩＴを検出するための蒸発器入口側温度センサ（蒸発器入口側温度検出手段）２９、蒸発器１１の冷媒出口側温度を検出するための蒸発器出口側温度センサ（蒸発器出口側温度検出手段）３０、蒸発器１１の温度ＥＴを検出するために当該蒸発器１１に設けられた霜取センサ（霜取終了温度検出手段）２８Ａ、２８Ｂと、貯蔵室５内（被冷却空間）の温度（庫内温度）ＰＴを検出する庫内温度センサ（被冷却空間温度検出手段）３１が接続されている。

本実施例において、庫内温度センサ３１は、貯蔵室５から冷却室１４に吸い込まれる冷気の温度を貯蔵室５内（被冷却空間）の温度ＰＴとして検出すべく、冷却室１４の冷気吸込側に設けられている。

また、霜取センサ２８Ａ、２８Ｂは、蒸発器１１の霜取終了温度を検出するための温度センサであるため、蒸発器１１の着霜が生じやすい箇所の温度を検出可能な位置、例えば、蒸発器１１の冷気入口側に近い蒸発器の冷媒上流側の温度を検出可能な位置に設けられている。本実施例では、霜取センサは、２つ設けられているが、単一若しくは、３つ以上であっても良く、以下の制御では、各霜取センサ２８Ａ、２８Ｂにて検出された温度の内、低い方の温度を蒸発器１１の温度ＥＴとして用いる。そのため、以後、霜取センサ２８Ａ、２８Ｂにて検出された温度は、低い方の温度を検出している霜取センサ２８（２８Ａ又は２８Ｂの何れか）にて検出された温度ＥＴとして説明する。

これ以外にも、当該制御装置９の入力側には、外気温度を検出するための外気温度センサ中間４８、熱交換器４０の外管４０Ａの入口側温度を検出するための入口側温度センサ４９、中間熱交換器４０の外管４０Ａの出口側温度を検出するための出口側温度センサ５０、ガスクーラ１９の冷媒出口側温度を検出するためのガスクーラ出口側温度センサ５１、高段側の圧縮要素１８Ｂの吐出ガス温度を検出する吐出ガス温度センサ５２等が接続されている。

他方、制御装置９の出力側には、圧縮機１８を駆動させる圧縮機モータ（ＤＣモータ）１８Ｍと、冷気循環用送風機１２を駆動させる送風機モータ１２Ｍ、ガスクーラ用送風機２０を駆動させる送風機モータ２０Ｍ、膨張弁（絞り手段）８、補助膨張弁３９、警報手段として警報ランプ５３等が接続されている。圧縮機モータ１８Ｍは、インバータ装置２５を介して接続されており、圧縮機モータ１８Ｍの運転周波数を任意に変更可能とされる。また、警報手段は、警報ランプ５３の他に、ブザーを採用しても良く、また、警報内容をコントロールパネル３５の表示部に表示しても良い。

以上の構成により、制御装置９により冷凍装置１０が運転されると、圧縮機１８の低段側圧縮要素１８Ａの吸込側（低圧部）に取り込まれた冷媒は、ここで中間圧まで昇圧される。この低段側圧縮要素１８Ａにて圧縮された冷媒は、図示しない連通管より密閉容器内に吐出される。

一端が密閉容器内にて開放した冷媒導入管は高段側圧縮要素１８Ｂの吸込側に設けられており、低段圧縮要素１８Ａにて中間圧まで昇圧された冷媒と、合流器３８を経た副回路４２からの中間圧冷媒とが混合された冷媒が、当該冷媒導入管より高段側圧縮要素１８Ｂ（中間圧部）内に流入され、ここで更に所定の高圧まで昇圧される。

このとき、この高段側圧縮要素１８Ｂにて圧縮された冷媒の圧力（高圧側圧力ＨＰ）は、超臨界圧力とされ、当該超臨界状態の冷媒は、冷媒吐出管２４を介して、ガスクーラ１９に流入される。

ガスクーラ１９を出た冷媒は通過する過程で冷却された後、分流器３７に入り、第１の冷媒流が流れる副回路４２と、第２の冷媒流が流れる主回路４３とに分流される。副回路４２に流入した第１の冷媒流は、補助膨張弁３９で中間圧（即ち、低段側圧縮要素１８Ａの吐出圧力であり、高段側圧縮要素１８Ｂの吸込圧力と略同圧）まで減圧される。

そして、中間熱交換器４０の外管（第１の流路）４０Ａ内を通過し、当該外管（第１の流路）４０Ａ内を通過する過程で、内管４０Ｂを通過する分流器３７で分流された後の他方の冷媒流である第２の冷媒流と熱交換して蒸発する。その後、合流器３８にて、低段側の圧縮要素１８Ａで圧縮された後の第２の冷媒流と合流して、高段側圧縮要素１８Ｂ（中間圧部）に吸い込まれる。

一方、主回路４３に流入した第２の冷媒流は、中間熱交換器４０の内管（第２の流路）４０Ｂ内を通過する過程で、補助膨張弁３９によって減圧された第１の冷媒流と熱交換して冷却された後、内部熱交換器４１の内管（第２の流路）４１Ｂ内を通過する。当該内管（第２の流路）４１Ｂ内を通過する過程で、外管（第１の流路）４１Ａ内を流れる蒸発器１１から出た冷媒と熱交換して冷却される。

そして、内部熱交換器４１から流出された第１の冷媒流は、膨張弁８にて蒸発圧力まで減圧された後、蒸発器１１内に流入し貯蔵室５内（被冷却空間）を熱源として蒸発し、内部熱交換器４１の外管４１Ａを経て低段側の圧縮要素１８（低圧部）に吸い込まれる。ここで、内部熱交換器４１により、膨張弁８に流入する冷媒は、蒸発器１１から流出した低温冷媒と熱交換される。

このように、冷凍装置１０が運転されると、冷却室１４にて蒸発器１１と熱交換された冷気は、冷気循環用送風機１２により貯蔵室５に吐出されて、貯蔵室５内を循環した後、再び送風機１２によって冷却室１４内に帰還する循環を行う。

ここで、霜取センサ２８が正常時である場合について説明する。制御装置９は、庫内温度センサ３１により検出される貯蔵室５内の温度ＰＴを所定の設定温度ＳＴとするように、圧縮機モータ１８Ｍの運転周波数制御を行う。通常、温度ＰＴが設定温度ＳＴより低いときには、圧縮機モータ１８Ｍの運転周波数を降下させて、高いときには運転周波数を上昇させる。

また、制御装置９は、上記圧縮機１８の周波数制御に加えて庫内温度センサ３１により検出される貯蔵室５内の温度ＰＴが設定温度ＳＴの上側に設定された所定の上限温度ＨＳＴに達した場合、圧縮機モータ１８Ｍを起動し、設定温度ＳＴの下側に設定された所定の下限温度ＬＳＴに達した場合、圧縮機モータ１８Ｍを停止するサーモサイクルを実行し、貯蔵室５内の温度ＰＴを設定温度ＳＴに制御する。

また、制御装置９は、膨張弁８の開度を蒸発器入口側温度センサ２９が検出する蒸発器１１の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づき、当該冷媒入口側温度ＥＩＴが所定の目標温度となるように、膨張弁８の開度を制御する。検出された蒸発器１１の冷媒入口側温度が目標温度よりも高い場合、膨張弁８の開度を縮退させ、目標温度よりも低い場合、膨張弁８の開度を拡張させる。

上記冷却運転を実行することにより、蒸発器１１には、着霜が生じる。制御装置９のメモリ３４には、予めＬＣＤパネル３６等によって設定された霜取運転の開始周期（例えば６時間周期）や霜取終了温度ＤＥＴ（例えば＋８℃）が記憶されている。そのため、制御装置９は、所定の霜取周期に基づき開始時間となると、上記圧縮機１８のサーモサイクルを停止して、蒸発器１１に設けられたデフロストヒータ１５に通電する霜取運転を開始する。

当該霜取運転により、蒸発器１１が加熱されると、着霜が融解されていき、霜取運転の進行に伴って蒸発器１１の温度が上昇していく。蒸発器１１の温度ＥＴを検出する霜取センサ２８の検出温度が所定の霜取終了温度ＤＥＴにまで上昇すると、制御装置９は、蒸発器１１の着霜が十分に融解除去されたものと判断し、デフロストヒータ１５を非通電として霜取運転を終了する。その後、制御装置９は、上記冷却運転を再開する。

（１）霜取センサ２８異常時の制御
次に、上記霜取運転における霜取終了制御に用いられる霜取センサ２８が故障等により異常が発生した場合の制御について説明する。制御装置９は、霜取センサ２８に異常が発生したと判断した場合、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて蒸発器１１の温度ＥＴを推定して代用し、霜取終了制御のバックアップ制御を実行する。尚、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴに基づく蒸発器１１の温度ＥＴの推定方法は、複数有り、以下に詳述する。尚、制御装置９は、所定のサンプリング周期にて霜取センサ２８（各霜取センサ２８Ａ及び２８Ｂ）の抵抗値が異常値（過小若しくは過大）であるか否かを判断し、これにより、異常発生を検知する。

（１−１）蒸発器１１の温度ＥＴの第１の推定方法
第１の推定方法では、制御装置９は、霜取センサ２８の異常時に、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴを蒸発器１１の温度ＥＴとして代用する。

そのため、上記霜取運転が開始された後、制御装置９は、蒸発器１１の冷媒入口側温度ＥＩＴを検出する蒸発器入口側温度センサ２９の検出温度が所定の霜取終了温度ＤＥＴにまで上昇すると、蒸発器１１の着霜が十分に融解除去されたものと判断し、デフロストヒータ１５を非通電として蒸発器１１の霜取を終了する制御を実行し、その後、上記冷却運転を再開する。

これにより、霜取運転を実行している間、霜取センサ２８が検出する温度とほぼ同様に推移する蒸発器１１の冷媒入口温度ＥＩＴから蒸発器１１の温度ＥＴを推定し、霜取センサ２８の異常時であっても、適切に霜取を終了する制御を行うことができる。

そのため、霜取動作によって貯蔵室５内（被冷却空間）の温度が必要以上に上昇してしまう不都合を未然に解消でき、収納物品の劣化を著しく抑制することが可能となる。

特に、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴは、霜取運転によって霜取センサ２８が検出する蒸発器１１の温度ＥＴよりも温度上昇が遅くなるが、これによって、霜取時間を長めに確保することが可能となるため、着霜が蒸発器１１に残ってしまう不都合をより安全に回避することができる。

（１−２）蒸発器１１の温度ＥＴの第２の推定方法
第２の推定方法では、制御装置９は、霜取センサ２８の異常時に、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに所定のオフセット値ＯＶ（例えば２℃）を加えた値を蒸発器１１の温度ＥＴとして代用する。

そのため、制御装置９は、霜取運転において、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する蒸発器１１の冷媒入口側温度ＥＩＴに所定のオフセット値ＯＶを加えた（代用ＥＴ）が所定の霜取終了温度ＤＥＴにまで上昇すると、蒸発器１１の着霜が十分に融解除去されたものと判断し、デフロストヒータ１５を非通電として蒸発器１１の霜取を終了する制御を実行し、その後、上記冷却運転を再開する。

これにより、霜取運転を実行している間、霜取センサ２８が検出する温度とほぼ同様に推移する蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴから蒸発器１１の温度ＥＴを推定し、霜取センサ２８の異常時であっても、適切に霜取を終了する制御を行うことができる。

この場合、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴは、霜取時において、霜取センサ２８が検出する温度よりも温度上昇が遅くなるが、これを考慮して、検出された冷媒入口側温度ＥＩＴに所定のオフセット値ＯＶを加えて蒸発器の温度ＥＴとして代用することで、適切なタイミングで蒸発器の霜取を終了する制御を行うことができる。

これにより、霜取センサ２８の異常時であっても、適切に霜取を終了する制御を行うことができ、霜取動作によって貯蔵室５内（被冷却空間）の温度が必要以上に上昇してしまう不都合を未然に解消でき、収納物品の劣化を著しく抑制することが可能となる。尚、より確実に蒸発器１１の霜残りを回避する場合には、安全側に制御するため、オフセット値ＯＶをより小さな値（例えば負の値）としても良い。

（１−３）蒸発器１１の温度ＥＴの第３の推定方法
第３の推定方法では、制御装置９は、霜取センサ２８の正常時に、霜取中における蒸発器入口側温度センサ２９が検出する蒸発器１１の冷媒入口側温度ＥＩＴと霜取センサ２８が検出する蒸発器１１の温度ＥＴとの差ｅを記憶しており、霜取センサ２８の異常時には、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴと、当該温度に対する差ｅを読み出し、冷媒入口側温度ＥＩＴと当該差ｅを有する温度（冷媒入口側温度ＥＩＴに当該差ｅを加えた温度）を蒸発器１１の温度ＥＴとして代用する。

そのため、図６のフローチャートに示すように、先ず、制御装置９は、蒸発器入口側温度センサ２９及び霜取センサ２８の正常時（ステップＳ１）において、ステップＳ２に進み、霜取運転中の冷媒入口側温度ＥＩＴを蒸発器入口側温度センサ２９にて検出し、当該検出時期と同時、若しくは、その前後で、霜取センサ２８により蒸発器１１の温度ＥＴを検出する。

そして、制御装置９は、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴと、霜取センサ２８が検出する蒸発器１１の温度ＥＴとの差ｅを算出し、メモリ３４に記憶する。

そして、制御装置９は、ステップＳ３に進み、冷媒入口側温度ＥＩＴと蒸発器の温度ＥＴとの差ｅは、霜取運転中における所定のサンプリング周期にて得られる値の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値ＡＶｅ、例えば、これまでの平均値ＡＶｅと直近の値ｅとの平均値（（ＡＶｅ＋ｅ）／２）を算出して記憶する。

そして、ステップＳ４において、霜取センサ２８の異常を検出した場合には、警報ランプ（警報手段）５３の点灯及びコントロールパネル３５の表示部により霜取センサ２８の異常を報知すると共に、ステップＳ５に進む。そして、制御装置９は、蒸発器入口側温度センサ２９にて蒸発器１１の冷媒入口側温度ＥＩＴを検出し、当該温度ＥＩＴに対応する冷媒入口側温度ＥＩＴと温度ＥＴとの差ｅをメモリ３４から読み出す。

制御装置９は、検出された冷媒入口側温度ＥＩＴと読み出された差ｅを有する温度を蒸発器１１の温度ＥＴと推定し、霜取終了制御を行う。

具体的には、霜取運転において、冷媒入口側温度ＥＩＴとメモリ３４から読み出された差ｅを有する温度にて推定された蒸発器１１の温度ＥＴが所定の霜取終了温度ＤＥＴにまで上昇すると、制御装置９は、蒸発器１１の着霜が十分に融解除去されたものと判断し、デフロストヒータ１５を非通電として蒸発器１１の霜取を終了する制御を実行し、その後、上記冷却運転を再開する。

霜取終了温度検出手段の異常時には、正常時において記憶された冷媒入口側温度ＥＩＴと蒸発器１１の温度ＥＴとの差ｅに基づいて、蒸発器入口側温度センサ２９が検出する冷媒入口側温度ＥＩＴから蒸発器の温度ＥＴを推定して、霜取を終了する制御を行うことができる。

そのため、より精度の高い霜取の終了制御を実現することが可能となり、霜取センサ２８の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。

特に、当該推定方法では、メモリ３４に記憶された冷媒入口側温度ＥＩＴと蒸発器１１の温度ＥＴとの差ｅは、霜取運転の間において所定のサンプリング周期にて得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。この際、直近の値に重みが置かれた平均値を採用した場合、機器の老朽化等をも考慮した差ｅを算出することができ、より精度の向上を図ることができる。

また、本実施例では、冷媒入口側温度ＥＩＴと蒸発器１１の温度ＥＴとの差ｅを霜取運転中に記憶することとしているが、これに限定されるものではなく、霜取センサ２８の正常時において霜取運転の終了時点における当該差ｅの平均値（重み付け平均値を含む）をメモリ３４に記憶することとしても良い。これによっても、記憶された霜取終了時点における冷媒入口側温度ＥＩＴと蒸発器１１の温度ＥＴとの差ｅを用いて適切に霜取終了制御を実行することができる。

また、上記各第１乃至第３の推定方法を採用したバックアップ制御では、霜取センサ２８の異常発生を検出した際に、制御装置９は、警報ランプ５３やコントロールパネル３５の表示部にて霜取センサ２８に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。

（２）霜取センサ２８及び蒸発器入口側温度センサ２９の双方の異常時の制御
制御装置９は、霜取センサ２８（２８Ａ及び２８Ｂ）の異常に加えて、蒸発器入口側温度センサ２９の異常をも検知した場合には、上述したような蒸発器１１の温度ＥＴを蒸発器入口側温度センサ２９を用いて推定することができない。そのため、両温度センサ２８、２９の双方の異常時には、正常時において計測された霜取時間のうち、最も長い霜取時間（最長霜取時間）にて霜取終了制御を実行しても良い。

具体的には、制御装置９は、霜取センサ２８及び蒸発器入口側温度センサ２９の正常時に、デフロストヒータ１５を通電してから非通電とされるまでの霜取時間をタイマ３２にて計測し、メモリ３４に記憶する。

そして、霜取センサ２８及び蒸発器入口側温度センサ２９の異常時に、制御装置９は、メモリ３４に記憶されている霜取時間の内最長の霜取時間が経過するか否かを判断し、当該最長霜取時間が経過した際、蒸発器１１の着霜が十分に融解除去されたものと判断し、デフロストヒータ１５を非通電として蒸発器１１の霜取を終了する制御を実行し、その後、上記冷却運転を再開する。

これにより、霜取センサ２８及び蒸発器入口側温度センサ２９の両センサの異常時であっても、確実に霜取終了動作を円滑に実行することができ、霜閉塞による冷却不良を未然に回避することが可能となる。そのため、円滑に霜取から通常の冷却制御に復帰することが可能となる。

尚、上述した如き、霜取センサ２８や蒸発器入口側温度センサ２９の異常時の制御は、本実施例の如き高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となるスプリットサイクル（ガスインジェクション回路）を採用した冷凍装置１０に限られるものではなく、通常の冷凍サイクルを構成する冷凍装置であっても同様の効果を奏する。

特に、上述したような冷媒として二酸化炭素を使用した冷凍装置１０では、高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上となる所謂二段圧縮一段膨張中間冷却サイクルを採用することにより、冷媒回路７が複雑化し、制御に用いるセンサ（検出手段）の数が増える。そのため、センサ数の増加により、センサの異常発生率も高くなるが、各温度センサ（霜取センサ２８、蒸発器入口側温度センサ２９）の異常に対して効果的なバックアップ制御を実現できることから、安全に、且つ、貯蔵室５（被冷却空間）の冷却運転を実行することができる。

Ｒ 業務用冷凍庫（低温貯蔵庫）
１ 断熱箱体
５ 貯蔵室（被冷却空間）
７ 冷媒回路
８ 膨張弁（本願発明における絞り手段）
９ 制御装置（制御手段）
１０ 冷凍装置
１１ 蒸発器
１５ デフロストヒータ（加熱ヒータ。霜取手段）
１７ 機械室
１８ 圧縮機（圧縮手段）
１８Ｍ 圧縮機モータ
２８（２８Ａ、２８Ｂ） 霜取センサ（霜取終了温度検出手段）
２９ 蒸発器入口側温度センサ（蒸発器入口側温度検出手段）
３０ 蒸発器出口側温度センサ（蒸発器出口側温度検出手段）
３１ 庫内温度センサ（被冷却空間温度検出手段）
３４ メモリ（記憶手段）
５３ 警報ランプ（警報手段）

Claims (6)

1. 冷媒回路を構成する蒸発器により被冷却空間を冷却すると共に、所定の霜取手段により前記蒸発器の着霜を融解除去する冷凍装置において、
   前記蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴを検出するための蒸発器入口側温度検出手段と、
   前記蒸発器の温度ＥＴを検出するよう当該蒸発器に設けられた霜取終了温度検出手段と、
   前記冷媒回路を構成する絞り手段及び前記霜取手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記蒸発器入口側温度検出手段が検出する前記蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて前記絞り手段を制御し、前記霜取手段による前記蒸発器の霜取時には、前記霜取終了温度検出手段が検出する前記蒸発器の所定の霜取終了温度ＤＥＴにて霜取を終了すると共に、
   前記霜取終了温度検出手段の異常時には、前記蒸発器入口側温度検出手段が検出する前記蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴを前記温度ＥＴとして代用し、該代用する温度ＥＴが前記霜取終了温度ＤＥＴに上昇したことで前記霜取手段による前記蒸発器の霜取を終了する制御を実行し、
   正常時において前記霜取手段による前記蒸発器の霜取時間を計測し、最も長く要した時間を最長霜取時間として記憶しており、前記霜取終了温度検出手段と前記蒸発器入口側温度検出手段の双方が異常の場合、前記最長霜取時間にて前記霜取手段による前記蒸発器の霜取を終了する制御を実行することを特徴とする冷凍装置。
2. 冷媒回路を構成する蒸発器により被冷却空間を冷却すると共に、所定の霜取手段により前記蒸発器の着霜を融解除去する冷凍装置において、
   前記蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴを検出するための蒸発器入口側温度検出手段と、
   前記蒸発器の温度ＥＴを検出するよう当該蒸発器に設けられた霜取終了温度検出手段と、
   前記冷媒回路を構成する絞り手段及び前記霜取手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記蒸発器入口側温度検出手段が検出する前記蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて前記絞り手段を制御し、前記霜取手段による前記蒸発器の霜取時には、前記霜取終了温度検出手段が検出する前記蒸発器の所定の霜取終了温度ＤＥＴにて霜取を終了すると共に、
   前記霜取終了温度検出手段の異常時には、前記蒸発器入口側温度検出手段が検出する前記蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに所定のオフセット値ＯＶを加えた値を前記温度ＥＴとして代用し、該代用する温度ＥＴが前記霜取終了温度ＤＥＴに上昇したことで前記霜取手段による前記蒸発器の霜取を終了する制御を実行し、
   正常時において前記霜取手段による前記蒸発器の霜取時間を計測し、最も長く要した時間を最長霜取時間として記憶しており、前記霜取終了温度検出手段と前記蒸発器入口側温度検出手段の双方が異常の場合、前記最長霜取時間にて前記霜取手段による前記蒸発器の霜取を終了する制御を実行することを特徴とする冷凍装置。
3. 冷媒回路を構成する蒸発器により被冷却空間を冷却すると共に、所定の霜取手段により前記蒸発器の着霜を融解除去する冷凍装置において、
   前記蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴを検出するための蒸発器入口側温度検出手段と、
   前記蒸発器の温度ＥＴを検出するよう当該蒸発器に設けられた霜取終了温度検出手段と、
   前記冷媒回路を構成する絞り手段及び前記霜取手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記蒸発器入口側温度検出手段が検出する前記蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴに基づいて前記絞り手段を制御し、前記霜取手段による前記蒸発器の霜取時には、前記霜取終了温度検出手段が検出する前記蒸発器の所定の霜取終了温度ＤＥＴにて霜取を終了すると共に、正常時において当該霜取中における前記蒸発器入口側温度検出手段が検出する前記蒸発器の冷媒入口側温度ＥＩＴと前記霜取終了温度検出手段が検出する前記蒸発器の温度ＥＴとの差ｅを記憶しており、
   前記霜取終了温度検出手段の異常時には、前記蒸発器入口側温度検出手段が検出する前記冷媒入口側温度ＥＩＴと当該差ｅを有する温度を前記温度ＥＴとして代用し、該代用する温度ＥＴが前記霜取終了温度ＤＥＴに上昇したことで前記霜取手段による前記蒸発器の霜取を終了する制御を実行することを特徴とする冷凍装置。
4. 前記差ｅは、前記霜取手段による前記蒸発器の霜取中に得られた値の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値であることを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
5. 前記制御手段は、正常時において前記霜取手段による前記蒸発器の霜取時間を計測し、最も長く要した時間を最長霜取時間として記憶しており、
   前記霜取終了温度検出手段と前記蒸発器入口側温度検出手段の双方が異常の場合、前記最長霜取時間にて前記霜取手段による前記蒸発器の霜取を終了する制御を実行することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の冷凍装置。
6. 前記制御手段は、前記霜取終了温度検出手段、又は、両温度検出手段の異常を報知する警報手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の冷凍装置。
   

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