以下、本発明の実施形態を図面に基づ� �て詳細に説明する。

  〈全体構成〉
  図1に示すように、本実施形態の冷凍装置( 1)は、1台の庫外ユニット(2)と、該庫外ユニッ ト(2)に並列接続された2台の庫内ユニット(3)� �、コントローラ(80)とを備えている。この冷� ��装置(1)は、庫外ユニット(2)と庫内ユニット( 3)とが液側連絡配管(14)とガス側連絡配管(15)� �よって接続されたいわゆるセパレートタイ� �のもので、冷蔵倉庫内を冷却するものであ� �。

  上記庫外ユニット(2)には庫外回路(20)が� ��各庫内ユニット(3)には庫内回路(50)がそれぞ れ設けられている。この冷凍装置(1)では、庫 外回路(20)に対して各庫内回路(50)が上述した� ��絡配管(14,15)で接続されることによって、蒸 気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路(10)� �構成している。

  上記庫外回路(20)の端部には、それぞれ� ��鎖弁(11,12)が設けられている。一方の閉鎖弁 (11)には、液側連絡配管(14)の一端が接続され� ��いる。この液側連絡配管(14)の他端は、2つ� �分岐して各庫内回路(50)の液側端に接続され� ��いる。他方の閉鎖弁(12)には、ガス側連絡配 管(15)の一端が接続されている。このガス側� �絡配管(15)の他端は、2つに分岐して各庫内回 路(50)のガス側端に接続されている。

  〈庫外ユニット〉
  上記庫外ユニット(2)の庫外回路(20)には、3 台の圧縮機(21a,21b,21c)、四路切換弁(24)、庫外� ��交換器(25)、レシーバ(27)、過冷却熱交換器(2 8)、過冷却用膨張弁(29)および庫外膨張弁(31)� �設けられている。

  上記3台の圧縮機(21a,21b,21c)は、可変容量 圧縮機(21a)、第1固定容量圧縮機(21b)および第2 固定容量圧縮機(21c)であり、互いに並列に接� ��されている。これら圧縮機(21a,21b,21c)は、何 れも全密閉式高圧ドーム型のスクロール圧縮 機により構成されている。つまり、各圧縮機 (21a,21b,21c)は、図示しないが、主としてスク� �ール型圧縮機構およびそれを駆動するため� �電動機がケーシング内に収納されている。� �して、各圧縮機(21a,21b,21c)では、後述する吸� ��管(23a,23b,23c)から直接圧縮機構の圧縮室へ流 入した吸入冷媒が圧縮された後、一旦ケーシ ングの内部空間へ吐出されてから後述する吐 出管(22a,22b,22c)へ流出する。可変容量圧縮機(2 1a)は、インバータの出力周波数を変化させる ことで電動機の回転数が変化し、その容量が 可変となっている。第1固定容量圧縮機(21b)お よび第2固定容量圧縮機(21c)は、電動機が常に 一定の回転数で運転され、その容量が変更不 能となっている。

  上記各圧縮機(21a,21b,21c)の吐出側には、� ��れぞれ吐出管(22a,22b,22c)が接続されている。 各吐出管(22a,22b,22c)には、それぞれ逆止弁(CV)� ��設けられている。これらの吐出管(22a,22b,22c) は、吐出合流管(22)を介して四路切換弁(24)の� ��1ポートに接続されている。上記の逆止弁(CV )は、各圧縮機(21a,21b,21c)から吐出合流管(22)へ 向かう冷媒の流れのみを許容する弁である。

  上記各圧縮機(21a,21b,21c)の吸入側には、� ��れぞれ吸入管(23a,23b,23c)が接続されている。 これらの吸入管(23a,23b,23c)は、吸入合流管(23)� ��介して四路切換弁(24)の第2ポートに接続さ� �ている。

  上記四路切換弁(24)の第3ポートには庫外 熱交換器(25)の一端(ガス側端)が、四路切換弁 (24)の第4ポートには閉鎖弁(12)がそれぞれ接続 されている。この四路切換弁(24)は、第1ポー� ��と第3ポートが互いに連通し且つ第2ポート� �第4ポートが互いに連通する第1状態(図1に実� ��で示す状態)と、第1ポートと第4ポートが互� ��に連通し且つ第2ポートと第3ポートが互い� �連通する第2状態(図1に破線で示す状態)とに� ��り換え可能となっている。

  上記庫外熱交換器(25)の他端(液側端)は� �第1液管(32)を介してレシーバ(27)の頂部に接� �されている。庫外熱交換器(25)は、クロスフ� ��ン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換� ��であり、熱源側熱交換器を構成している。� ��外熱交換器(25)の近傍には、庫外ファン(26)� �設けられている。そして、庫外熱交換器(25)� ��、冷媒が庫外ファン(26)によって送られた庫 外空気と熱交換するように構成されている。 第1液管(32)には、レシーバ(27)へ向かう冷媒の 流れのみを許容する逆止弁(CV)が設けられて� �る。

  上記過冷却熱交換器(28)は、高圧側流路( 28a)と低圧側流路(28b)を備えている。高圧側流 路(28a)の流入端は、レシーバ(27)の底部に接続 されている。また、高圧側流路(28a)の流出端� ��、第2液管(33)を介して閉鎖弁(11)に接続され� ��いる。第2液管(33)には、閉鎖弁(11)へ向かう� ��媒の流れのみを許容する逆止弁(CV)が設けら れている。一方、低圧側流路(28b)の流入端は� ��本発明に係る分岐管である第1分岐管(34)を� �して第2液管(33)に接続されている。第1分岐� �(34)は、第2液管(33)における逆止弁(CV)の上流� ��から分岐している。第1分岐管(34)には、過� �却用膨張弁(29)が設けられている。この過冷� ��用膨張弁(29)は、開度可変な電子膨張弁によ り構成されている。低圧側流路(28b)の流出端� ��は、インジェクション管(37)の一端(流入端)� ��接続されている。この過冷却熱交換器(28)は 、例えばプレート型熱交換器であり、高圧側 流路(28a)および低圧側流路(28b)を流れる冷媒� �士が熱交換するように構成されている。

  上記インジェクション管(37)の他端(流出 端)は、3つの分岐インジェクション管(37a,37b,3 7c)に分岐している。これら3つの分岐インジ� �クション管(37a,37b,37c)は、それぞれ各圧縮機( 21a,21b,21c)に接続され、中間圧の圧縮室に連通 している。つまり、これらインジェクション 管(37,37a,37b,37c)は、過冷却熱交換器(28)から各� ��縮機(21a,21b,21c)の圧縮機構における中間圧の 圧縮室へガス冷媒を注入するインジェクショ ン回路を構成している。そして、これらの構 成がいわゆるエコノマイザシステムとして構 成されている。なお、固定容量圧縮機(21b,21c) に接続される分岐インジェクション管(37b,37c) には、圧縮機(21b,21c)側から順に逆止弁(CV)お� �び電磁弁(SV)がそれぞれ設けられている。

  上記レシーバ(27)は、上述したように庫� ��熱交換器(25)と過冷却熱交換器(28)との間に� �置され、庫外熱交換器(25)で凝縮した高圧冷� ��を一時的に貯留できるようになっている。� ��た、レシーバ(27)の頂部には、電磁弁(SV)を� �するガス抜き管(41)の一端が接続されている� ��ガス抜き管(41)の他端は、インジェクション 管(37)の途中に接続されている。このガス抜� �管(41)は、電磁弁(SV)を開状態とすることで、 レシーバ(27)からインジェクション管(37)へガ� ��冷媒が流れる。

  上記第2液管(33)における逆止弁(CV)と閉� �弁(11)の間には、第2分岐管(35)の一端が接続� �れている。第2分岐管(35)の他端は、第1液管(3 2)における逆止弁(CV)の下流側に接続されてい る。第2分岐管(35)には、第1液管(32)へ向かう� �媒の流れのみを許容する逆止弁(CV)が設けら� ��ている。また、第1液管(32)と第2液管(33)との 間には、レシーバ(27)および過冷却熱交換器(2 8)をバイパスする第3分岐管(36)が接続されて� �る。つまり、第3分岐管(36)の一端は第1液管(3 2)における逆止弁(CV)の上流側に接続され、他 端は第2液管(33)における第1分岐管(34)の接続� �よりも上流側に接続されている。この第3分� ��管(36)には、庫外膨張弁(31)が設けられてい� �。庫外膨張弁(31)は、開度が調節可能な電子� ��張弁であり、熱源側膨張弁を構成している� ��

  上記各吐出管(22a,22b,22c)には、それぞれ� ��止弁(CV)の上流側に油分離器(38a,38b,38c)が設� �られている。油分離器(38a,38b,38c)は、圧縮機( 21a,21b,21c)の吐出冷媒から冷凍機油を分離する ためのものである。そして、各油分離器(38a,3 8b,38c)には、それぞれ油戻し管(39a,39b,39c)が接� ��されている。これら3つの油戻し管(39a,39b,39c )は、油戻し合流管(39)の一端(流入端)に合流� �ている。油戻し合流管(39)の他端(流出端)は� �インジェクション管(37)におけるガス抜き管( 41)の接続部に接続されている。つまり、油戻 し合流管(39)は、各圧縮機(21a,21b,21c)における� ��間圧の圧縮室に連通している。また、可変� ��量圧縮機(21a)に対応する油戻し管(39a)には、 キャピラリチューブ(CP)が設けられている。� �定容量圧縮機(21b,21c)に対応する各油戻し管(3 9b,39c)には、油分離器(38b,38c)側から逆止弁(CV)� ��よびキャピラリチューブ(CP)が順に設けられ ている。これら逆止弁(CV)は、油戻し合流管(3 9)へ向かう冷凍機油の流れのみを許容する弁� ��ある。

  上記各油戻し管(39a,39b,39c)および油戻し� ��流管(39)は、各油分離器(38a,38b,38c)で分離さ� �た冷凍機油を各圧縮機(21a,21b,21c)における中� ��圧の圧縮室へ戻す油戻し通路を構成してい� ��。このように、油分離器(38a,38b,38c)からの冷 凍機油は、吸入管(23a,23b,23c)ではなく中間圧� �圧縮室へ戻されるため、低圧冷媒によって� �却されて粘度が上昇するようなことはない� �

  上記庫外回路(20)には、各種センサや圧� ��スイッチが設けられている。具体的に、各� ��出管(22a,22b,22c)には、それぞれ吐出管温度セ ンサ(61)と高圧圧力スイッチ(62)が設けられて� ��る。吐出管温度センサ(61)は吐出管(22a,22b,22c )の温度を検出するものであり、高圧圧力ス� �ッチ(62)は吐出圧力を検出して異常高圧時に� ��冷凍装置(1)を緊急停止させるものである。� ��入合流管(23)には、該吸入合流管(23)の温度� �検出するための吸入管温度センサ(63)が設け� ��れている。各吐出管(22a,22b,22c)の合流箇所(� �ち、吐出合流管(22)の流入端)には、圧縮機(21 a,21b,21c)の吐出圧力を検出するための吐出圧� �センサ(64)が設けられている。各吸入管(23a,23 b,23c)の合流箇所には、圧縮機(21a,21b,21c)の吸� �圧力を検出するための吸入圧力センサ(65)が� ��けられている。庫外ファン(26)の近傍には、 外気温度を検出するための外気温センサ(67)� �設けられている。

  また、上記第2液管(33)には、液温度セン サ(68)が設けられている。液温度センサ(68)は� ��液冷媒の温度を検出する温度検出手段を構� ��している。

  〈庫内ユニット〉
  上記2つの庫内ユニット(3)は同様に構成さ� ��ている。各庫内ユニット(3)には、庫内回路( 50)が設けられている。庫内回路(50)は、液側� �からガス側端へ向かって順に、加熱用配管(5 1)、庫内膨張弁(52)および庫内熱交換器(53)が� �けられている。

  上記庫内膨張弁(52)は、開度が調節可能� ��電子膨張弁であり、利用側膨張弁を構成し� ��いる。庫内熱交換器(53)は、クロスフィン式 のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であ り、本発明に係る利用側熱交換器を構成して いる。庫内熱交換器(53)の近傍には、庫内フ� �ン(54)が設けられている。そして、庫内熱交� ��器(53)は、冷媒が庫内ファン(54)によって送� �れた庫内空気と熱交換するように構成され� �いる。

  また、上記庫内熱交換器(53)の下方には� ��加熱用配管(51)が配設されたドレンパン(55)� �設けられている。このドレンパン(55)は、庫� ��熱交換器(53)から滴下する結露水を回収する ものである。ドレンパン(55)では、結露水が� �結して生成される氷塊を加熱用配管(51)を流� ��する冷媒の熱を利用して融解する。

  また、上記庫内回路(50)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(53)の伝熱管には、冷媒の蒸発温度を� �出するための蒸発温度センサ(72)が設けられ� ��いる。庫内回路(50)におけるガス側端の近傍 には、ガス冷媒の温度を検出するための冷媒 温度センサ(73)が設けられている。庫内ファ� �(54)の近傍には、庫内の温度を検出するため� ��庫内温度センサ(74)が設けられている。

  〈コントローラ〉
  上記コントローラ(80)は、圧縮機(21a,21b,21c) およびファン(26,54)の駆動制御を行うと共に� �各種の弁(24,29,31,52,SV)の切換や開度調節を行� ��、冷凍装置(1)の運転を制御する制御部を構� ��している。また、コントローラ(80)は、上述 した各センサ(61~69,71~74)および高圧圧力スイ� �チ(62)の検出値が入力される。

  そして、上記コントローラ(80)は、本発� ��の特徴として、過冷却用膨張弁(29)の開度制 御として、第1制御モードと第2制御モードを� ��えている。第1制御モードは、万一各圧縮機 (21a,21b,21c)の吐出冷媒の過熱度が異常状態に� �ると、過冷却用膨張弁(29)の開度を制御して� ��出冷媒の過熱度を正常状態に戻すモードで� ��る。第2制御モードは、庫内熱交換器(53)の� �却負荷に応じて過冷却用膨張弁(29)の開度を� ��御して過冷却熱交換器(28)における液冷媒の 過冷却温度を調節するモードである。なお、 第1制御モードおよび第2制御モードは、それ� ��れ本発明に係る吐出温度制御モードおよび� ��温制御モードを構成している。このコント� ��ーラ(80)の具体的な制御動作については後述 する。

  -運転動作-
  次に、上記冷凍装置(1)の運転動作につい� �図2および図3を参照しながら説明する。冷凍 装置(1)は、冷蔵倉庫内を所定温度(例えば、5� ��)に維持する冷却運転を行うように構成され ている。3台の圧縮機(21a,21b,21c)のうち少なく� ��も1台が運転されて、各庫内ユニット(3)で庫 内の冷却が行われる。

  〈冷却運転〉
  この冷却運転では、3台の圧縮機(21a,21b,21c) のうち少なくとも1台が駆動されて、各庫内� �ニット(3)で庫内が冷却される。ここでは、3� ��全ての圧縮機(21a,21b,21c)を駆動する場合につ いて説明する。また、この冷却運転において 、四路切換弁(24)は第1状態に設定される(図2� �示す状態)。また、過冷却用膨張弁(29)および 庫内膨張弁(52)の開度が適宜調節される一方� �庫外膨張弁(31)が全閉状態に設定される。各� ��磁弁(SV)は、運転状態に応じて開閉される。

  この冷却運転では、冷媒回路(10)におい� ��、庫外熱交換器(25)が凝縮器として機能し且 つ各庫内熱交換器(53)が蒸発器として機能す� �蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。つま� �、3台の圧縮機(21a,21b,21c)が駆動されると、冷 媒回路(10)において図2に示す実線の矢印の方� ��に冷媒が流れる。

  具体的に、各圧縮機(21a,21b,21c)では、圧� ��機構で圧縮された高温高圧のガス冷媒が吐� ��管(22a,22b,22c)へ吐出される(図3のA位置)。各� �出管(22a,22b,22c)のガス冷媒は、吐出合流管(22) に流入する。その際、各油分離器(38a,38b,38c)� �は、流入した吐出冷媒から冷凍機油が分離� �れて貯留する。各油分離器(38a,38b,38c)に貯留� ��れた冷凍機油は、各油戻し管(39a,39b,39c)およ び油戻し合流管(39)を通ってインジェクショ� �管(37)へ流入する。

  吐出合流管(22)に流入した冷媒は、四路� ��換弁(24)を介して庫外熱交換器(25)へ流入す� �。庫外熱交換器(25)では、冷媒が庫外空気と� ��交換して凝縮する(図3のB位置)。凝縮した冷 媒は、第1液管(32)、レシーバ(27)および過冷却 熱交換器(28)の高圧側流路(28a)を順に介して第 2液管(33)へ流入する。第2液管(33)に流入した� �媒は、一部が第1分岐管(34)へ流れ、残りが液 側連絡配管(14)へ流れる。

  第1分岐管(34)へ流れた冷媒(分岐冷媒)は� ��過冷却用膨張弁(29)で減圧された後、過冷却 熱交換器(28)の低圧側流路(28b)へ流入する(図3� ��F位置)。過冷却熱交換器(28)では、高圧側流� ��(28a)の冷媒と低圧側流路(28b)の冷媒(分岐冷� �)とが熱交換する。これにより、高圧側流路( 28a)の冷媒が過冷却され(図3のC位置)、低圧側� ��路(28b)の冷媒が蒸発する(図3のG位置)。低圧� ��流路(28b)で蒸発したガス冷媒は、インジェ� �ション管(37)へ流れる。したがって、液側連� ��配管(14)へは、過冷却熱交換器(28)で過冷却� �れた液冷媒が流入することとなる。

  このように、庫外熱交換器(25)で凝縮し� ��冷媒の一部がインジェクション管(37)へ流れ るため、液側連絡配管(14)へ流入する冷媒の� �量が減少する。ところが、その液側連絡配� �(14)へ流入する液冷媒は過冷却された分その� ��量が増大しているので、後述する庫内熱交� ��器(53)における冷却能力が減少することはな い。

  液側連絡配管(14)へ流れた冷媒は、各庫� ��回路(50)へ分流する。庫内回路(50)へ流入し� �冷媒は、加熱用配管(51)を流通する。その際� ��ドレンパン(55)では、結露水が凍結した氷塊 が加熱用配管(51)の冷媒によって融解される� �これにより、加熱用配管(51)を流れる冷媒が� ��らに過冷却される(図3では図示せず)。加熱� ��配管(51)を流出した冷媒は、庫内膨張弁(52)� �減圧された後(図3のD位置)、庫内熱交換器(53) へ流入する。庫内熱交換器(53)では、冷媒が� �内空気と熱交換して蒸発する(図3のE位置)。� ��れにより、庫内空気が冷却される。

  各庫内熱交換器(53)で蒸発した冷媒は、� ��ス側連絡配管(15)を介して再び庫外回路(20)� �流入する。庫外回路(20)へ流入した冷媒は、� ��路切換弁(24)を介して吸入合流管(23)へ流れ� �吸入管(23a,23b,23c)から各圧縮機(21a,21b,21c)へ吸 入される。圧縮機(21a,21b,21c)へ吸入された冷� �は、圧縮された後再び吐出され、この循環� �繰り返される。

  一方、インジェクション管(37)へ流れた� ��ス冷媒は、油戻し合流管(39)から流入した冷 凍機油と共に、各分岐インジェクション管(37 a,37b,37c)を経て各圧縮機(21a,21b,21c)の圧縮機構� ��おける中間圧の圧縮室へ流入する。ここで� ��冷凍装置(10)では、インジェクションされる 冷媒の圧力が中間圧の圧縮室内の冷媒の圧力 よりも高くなるように構成されている。そう でないと、分岐インジェクション管(37a,37b,37c )から中間圧の圧縮室へ冷媒が流入しにくく� �るからである。

  中間圧の圧縮室では、その圧縮室内の� �媒(図3のH位置)とインジェクションされた冷� ��(図3のG位置)とが混合されて図3のI位置の冷� ��となる。つまり、中間圧の圧縮室内の冷媒� ��冷却されながら圧縮される。これにより、� ��縮機(21a,21b,21c)の吐出冷媒温度(即ち、吐出� �温度)が低下することとなる。

  〈コントローラの動作〉
  コントローラ(80)は、上記運転中において� ��図4~図6に示すフローに基づいて過冷却用膨� ��弁(29)の開度を制御する。

  先ず、図4のフローがスタートすると、� ��テップST1において、各圧縮機(21a,21b,21c)の吐 出冷媒の温度状態および過熱状態が判定され る。具体的には、3台の圧縮機(21a,21b,21c)の少� ��くとも1台について、吐出管温度(Tp1,Tp2,Tp3)� �所定値(例えば、60℃)未満で、且つ、吐出冷� ��の過熱度(TpSH1,TpSH2,TpSH3)が所定値(例えば、10 ℃)未満である場合、吐出冷媒の過熱度が異� �に低い状態(即ち、異常湿り状態)であると判 定される。また、ステップST1では、3台の圧� �機(21a,21b,21c)の少なくとも1台について、吐出 管温度(Tp1,Tp2,Tp3)が所定値(例えば、100℃)を超 えている場合、吐出冷媒の過熱度が異常に高 い状態(即ち、異常過熱状態)であると判定さ� ��る。

  ステップST1において、吐出冷媒の過熱� �が異常状態(即ち、異常湿り状態または異常� ��熱状態)であると判定された場合はステップ ST2へ移行し、そうでない場合はステップST3へ 移行する。

  なお、吐出管温度(Tp1,Tp2,Tp3)は、吐出管� ��度センサ(61)の検出温度であり、Tp1,Tp2およ� �Tp3はそれぞれ可変容量圧縮機(21a)、第1固定� �量圧縮機(21b)および第2固定容量圧縮機(21c)の 吐出管温度を示す。吐出冷媒の過熱度(TpSH1,Tp SH2,TpSH3)は、吐出圧力に相当する飽和温度(圧� ��相当飽和温度)と吐出管温度(Tp1,Tp2,Tp3)との� �で表される。なお、吐出圧力は吐出圧力セ� �サ(64)の検出圧力である。

  ステップST2では、図5に示すフローに基� ��いて、過冷却用膨張弁(29)が第1制御モード� �制御される。先ず、ステップST21において、� ��大吐出管温度(Tp)に基づいて過冷却用膨張弁 (29)の開度調節量(δpls)が決定される。具体的� ��、開度調節量(δpls)は例えば以下の式により 算出される。

   開度調節量(δpls)=a×P+b×I+c×D
   P=(Tp0-MTp)-(Tp20-MTp)
   I=(Tp0-MTp)+2×(Tp5-MTp)+(Tp10-MTp)
   D=(Tp0-MTp)-2×(Tp10-MTp)+(Tp20-MTp)
ここに、a、bおよびcは係数である。最大吐出 管温度(Tp)は3つの吐出管温度(Tp1,Tp2,Tp3)のうち 最大のものであり、Tp0、Tp5、Tp10およびTp20は� ��れぞれ現在、5秒前、10秒前および20秒前の� �大吐出管温度を示す。MTpは、最大吐出管温� �(Tp)の目標値として予め設定された値である� ��

  このように、第1制御モードでは、最大� ��出管温度(Tp)が目標値(MTp)となるように、過� ��却用膨張弁(29)の開度調節量(δpls)が決定さ� �る。そして、ステップST22において、過冷却� ��膨張弁(29)に対して開度変更指令が出され、 過冷却用膨張弁(29)の開度が開度調節量(δpls)� ��分だけ変更される。これにより、各圧縮機( 21a,21b,21c)の吐出冷媒の過熱状態が正常になる 。

  例えば、過冷却用膨張弁(29)の開度が大� ��くなると、圧縮機(21a,21b,21c)へのインジェク ション量が増大し、吐出管温度(Tp1,Tp2,Tp3)が� �下する。これにより、吐出冷媒の異常過熱� �態が解消される。また、過冷却用膨張弁(29)� ��開度が小さくなると、圧縮機(21a,21b,21c)への インジェクション量が減少し、吐出管温度(Tp 1,Tp2,Tp3)が上昇する。これにより、吐出冷媒� �異常湿り状態が解消される。

  なお、上述した吐出冷媒の異常状態(異� ��過熱状態および異常湿り状態)は、例えば冷 却負荷が急激に変動した場合に発生しやすく 、非常に稀な状態である。言い換えると、図 4のステップST1における判定式は、通常の冷� �負荷の変動では満たさない構成となってい� �。

  以上のように、ステップST22において第1 制御モードによる過冷却用膨張弁(29)の開度� �節が終了すると、再び、図4のステップST1に� ��る。ステップST1では、上述した判定動作が� ��われるが、既に吐出冷媒が正常となってい� ��ため、ステップST3へ移行する。

  ステップST3では、図6に示すフローに基� ��いて、過冷却用膨張弁(29)が第2制御モード� �制御される。先ず、ステップST31において、� ��温度センサ(68)の目標温度(MTL)、即ち過冷却� ��の第2液管(33)の液冷媒の目標温度が決定さ� �る。具体的に、目標温度(MTL)は例えば以下の 式により算出される。

   目標温度(MTL)=MIN{f(HP)-5,自動TL}
つまり、「f(HP)-5」と「自動TL」のうち値の小 さい方が目標温度(MTL)となる。

  ここで、「f(HP)-5」は、過冷却度5℃(即� �、サブクール5℃)を意味し、予め設定される 固定値である。f(HP)は、圧縮機(21a,21b,21c)の吐 出圧力に相当する飽和温度を示している。ま た、この過冷却度は任意に変更可能である。 これにより、目標温度(MTL)は、常に、過冷却� ��5℃以下の温度に設定されることとなる。し たがって、確実に第2液管(33)の冷媒を過冷却� ��交換器(28)によって液冷媒とすることができ 、庫内膨張弁(52)の制御性を向上させること� �できる。

  「自動TL」は、図7に示すように、3台の� ��縮機(21a,21b,21c)の合計運転周波数(以下、合� �Hzという。)に応じて変動する値である。具� �的に、合計Hzが第1所定値(f1、例えば100Hz)か� �第2所定値(f2、例えば300Hz)の間では、自動TL� �合計Hzは互いに反比例の関係となっている。 つまり、合計Hzが高くなるほど自動TLが低く� �定される。そして、自動TLは、合計Hzが第1所 定値(f1)以下では上限値(T2、例えば50℃)に設� �され、合計Hzが第2所定値(f2)以上では下限値( T1、例えば10℃)に設定される。

  上記下限値(T1)は、本発明に係る目標温� ��(MTL)の下限値を構成している。下限値(T1)は� ��外気温度よりも所定値(例えば、5~10℃)だけ� ��い温度に設定される。また、過冷却度であ� ��「f(HP)-5」は、下限値(T1)より高い値に設定� �れる。したがって、目標温度(MTL)は、下限値 (T1)より低い値に設定されることはなく、そ� �結果、常に外気温度より高い値に設定され� �。

  上記のように目標温度(MTL)が決定される と、ステップST32へ移行する。ステップST32で� ��、目標温度(MTL)に基づいて過冷却用膨張弁(2 9)の開度調節量(δpls)が決定される。目標温度 (MTL)が低くなると過冷却用膨張弁(29)の開度が 大きくなり、目標温度(MTL)が高くなると過冷� ��用膨張弁(29)の開度が小さくなる。具体的に 、開度調節量(δpls)は例えば以下の式により� �出される。

   開度調節量(δpls)=a×P+b×I+c×D
   P=(TL0-MTL)-(TL20-MTL)
   I=(TL0-MTL)+2×(TL5-MTL)+(TL10-MTL)
   D=(TL0-MTL)-2×(TL10-MTL)+(TL20-MTL)
ここに、a、bおよびcは係数である。TL0、TL5、 TL10およびTL20は、それぞれ現在、5秒前、10秒� ��および20秒前の液温度センサ(68)の検出温度� ��示す。

  このように、第2制御モードでは、液温� ��センサ(68)の検出温度が目標温度(MTL)となる� ��うに、過冷却用膨張弁(29)の開度調節量(δpls )が決定される。そして、ステップST33におい� ��、過冷却用膨張弁(29)に対して開度変更指令 が出され、過冷却用膨張弁(29)の開度が開度� �節量(δpls)の分だけ変更される。その後、再� ��図4のステップST1に戻り、上述した動作を繰 り返す。

  以上のように、第2制御モードでは、目� ��温度(MTL)が圧縮機(21a,21b,21c)の合計Hzに基づ� �て決定される。この冷凍装置(10)では、コン� ��ローラ(80)が、庫内熱交換器(53)の冷却負荷(� ��却要求)に応じて圧縮機(21a,21b,21c)の運転周� �数を設定する。この運転周波数は、冷却負� �が大きいほど高い値に設定される。したが� �て、圧縮機(21a,21b,21c)の合計Hzが高いほど庫� �熱交換器(53)における冷却負荷が大きいこと� ��なり、圧縮機(21a,21b,21c)の合計Hzが低いほど� ��内熱交換器(53)における冷却負荷が小さいこ ととなる。

  したがって、上述した第2制御モードで� ��、例えば、冷却負荷が大きいと「自動TL」� �低い値に設定され、その「自動TL」が「f(HP)- 5」よりも低いと「自動TL」が目標温度(MTL)と� ��る。目標温度(MTL)が低くなると、過冷却用� �張弁(29)の開度は大きくなり、過冷却熱交換� ��(28)における分岐冷媒の流量が増大する。こ れにより、第2液管(33)の液冷媒の過冷却度が� ��大し液冷媒の熱量が増える。つまり、図3に 示すC位置が左側に移動する。その結果、庫� �熱交換器(53)における冷却能力が高くなる。

  逆に、冷却負荷が小さいと「自動TL」が 高い値に設定され、その「自動TL」が「f(HP)-5 」よりも低いと「自動TL」が目標温度(MTL)と� �り、「自動TL」が「f(HP)-5」よりも高いとそ� �「f(HP)-5」が目標温度(MTL)となる。何れにし� �も上記の場合より目標温度(MTL)が高くなるた め、過冷却用膨張弁(29)の開度は小さくなり� �過冷却熱交換器(28)における分岐冷媒の流量� ��減少する。これにより、第2液管(33)の液冷� �の過冷却度が低下し液冷媒の熱量が減る。� �まり、図3に示すC位置が右側に移動する。そ の結果、庫内熱交換器(53)における冷却能力� �低くなる。そして、この場合は、分岐イン� �ェクション管(37a,37b,37c)から圧縮機(21a,21b,21c) へのインジェクション量が少なくなるため、 圧縮機(21a,21b,21c)の仕事量が小さくなる。

  なお、第2制御モードで過冷却用膨張弁( 29)の開度が変動するが、その開度変動は圧縮 機(21a,21b,21c)の吐出冷媒が異常状態(異常過熱� ��態または異常湿り状態)になるほどのもので はない。つまり、第2制御モードによる過冷� �用膨張弁(29)の開度変動では吐出冷媒は異常� ��態にはならない。

  また、第2制御モードのステップST31では 、圧縮機(21a,21b,21c)の合計Hzの代わりに、庫内 温度とその設定温度との関係に基づいて目標 温度(MTL)を決定するようにしてもよい。具体� ��に、庫内温度がその設定温度よりも高くな� ��ほど「自動TL」が低くなるように設定され� �庫内温度がその設定温度に近づくほど、お� �び庫内温度がその設定温度よりも低くなる� �ど「自動TL」が高くなるように設定される。 つまり、本発明は、庫内熱交換器(53)の冷却� �荷を庫内温度とその設定温度との関係でみ� �ようにしてもよい。

  -実施形態の効果-
  上記実施形態によれば、圧縮機(21a,21b,21c)� ��運転周波数、即ち冷却負荷に応じて過冷却� ��の液冷媒の目標温度(MTL)を決定し、過冷却� �の液冷媒の温度が目標温度(MTL)となるように 過冷却用膨張弁(29)を開度制御するようにし� �。したがって、冷却負荷に応じて液冷媒の� �冷却度を調節することができる。つまり、� �却負荷が小さいときは、過冷却熱交換器(28)� ��おける分岐冷媒の流量を減少させて過冷却� ��を小さくすることができる。この場合、分� ��インジェクション管(37a,37b,37c)から圧縮機(21 a,21b,21c)へのインジェクション量が減少する� �で、圧縮機(21a,21b,21c)の仕事量を軽減するこ� ��ができる。このように、圧縮機(21a,21b,21c)に 無駄な仕事をさせなくてすむため、省エネを 図ることができる。

  また、複数の圧縮機(21a,21b,21c)が並列接� ��されている場合、それら圧縮機(21a,21b,21c)の 合計運転周波数に基づいて目標温度(MTL)を決� ��するようにした。したがって、圧縮機(21a,21 b,21c)が複数の場合でも、より冷却負荷に応じ た適切な目標温度(MTL)を決定することができ� ��確実に省エネを図ることができる。

  さらに、上記実施形態では、目標温度(M TL)の下限値(T1)として外気温度よりも所定値� �け高い値を設けるようにした。したがって� �常に過冷却後の液冷媒の温度を外気温度よ� �高くすることができる。これにより、液側� �絡配管(14)を流れる過冷却後の液冷媒が外気� ��ら吸熱することはない。よって、液側連絡� ��管(14)における冷媒の熱ロスの発生を防止す ることができる。その結果、運転効率の向上 および省エネを一層図ることができる。

  また、上記実施形態では、吐出冷媒の� �常状態を判定して異常であれば、過冷却用� �張弁(29)の開度を制御して圧縮機(21a,21b,21c)へ のインジェクション量を調節するようにした 。つまり、本実施形態の冷凍装置(1)は第1制� �モードを備えるようにした。そのため、吐� �冷媒が異常に湿り状態または過熱状態とな� �のを回避しながら、冷却負荷に応じて液冷� �の過冷却度を調節することができる。よっ� �、信頼性が向上する。

  また、特に連絡配管(14,15)が長くなると� ��配管抵抗が増大するため庫内熱交換器(53)に おける液冷媒の循環量が低下する。そのため 、過冷却により液冷媒の熱量は増大するもの の、結果として庫内熱交換器(53)における冷� �能力増大をそれほど期待できない場合があ� �。ところが、本発明では、冷却負荷が大き� �とき、即ち高い冷却能力を必要とするとき� �過冷却用膨張弁(29)の開度が大きくなる。こ� ��により、過冷却熱交換器(28)へ流れる分岐冷 媒量が増大する一方、液側連絡配管(14)へ流� �る液冷媒量は減少する。液冷媒量が少ない� �配管抵抗が小さくなる。したがって、この� �合、庫内熱交換器(53)における液冷媒の循環� ��はそれほど低下せず、確実に庫内熱交換器( 53)の冷却能力増大を図ることができる。

 《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� �成としてもよい。

  例えば、上記実施形態において、結果� �して冷却負荷に応じて目標温度(MTL)を決定す る方法であれば、如何なる方法で目標温度(MT L)を決定してもよい。

  また、上記実施形態では、庫内ユニッ� �(3)が2台である場合を説明したが、これに限� ��ず、1台または3台以上の場合でも同様の作� �効果を得ることができる。

  また、上記実施形態では、庫外回路(20)� ��おいて3台の圧縮機(21a,21b,21c)を設けるよう� �したが、圧縮機の台数は1台、2台または4台� �上であっても同様の作用効果を得ることが� �きる。

  なお、以上の実施形態は、本質的に好� �しい例示であって、本発明、その適用物、� �るいはその用途の範囲を制限することを意� �するものではない。