JPH0543940B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍装置に関する。

一般にコンテナ用冷凍装置は、コンテナの庫内
温度を−５℃〜−６℃以下の冷凍領域に制御する
冷凍運転と、−５℃〜−６℃より高い温度のチル
ド領域に制御する冷蔵運転とが行なえるようにし
ており、そのために、コンテナ用冷凍装置の能力
は、冷凍運転時における所要冷凍能力、例えば外
気温度38℃で庫内温度が−18℃に保持できる冷凍
能力に設計されている。

従つて、庫内温度をチルド領域に保持する冷蔵
運転を行なう場合、外気温度が低い条件下では能
力が余り過ぎ、所望の庫内温度に保持できない問
題が生ずるのである。

しかして、従来以上の如き問題を解決するた
め、高圧ガス管と低圧液管との間のホツトガスバ
イパス管を介装してホツトガスを蒸発器に導いて
庫内温度を制御するものが提案されている。

この従来方式の冷凍装置は、米国特許第
3692100号明細書及び図面に示され、また、第５
図に示したごとく、圧縮機Ａの吐出側と空冷凝縮
器C₁の入口側との間を接続する高圧ガス管Ｂの
途中に、前記凝縮器C₁及び該凝縮器C₁と直列に
接続される水冷凝縮器C₂、ドライヤーＲ、膨張
弁EVを側路するホツトガスバイパス管Ｈを接続
し、このホツトガスバイパス管Ｈを前記膨張弁
EVの出口側と蒸発器Ｅの入口側とを結ぶ低圧液
管Ｄに接続すると共に、前記ホツトガスバイパス
管Ｈに、電磁弁SV及び吹出空気温度を検出する
感知器Ｔをもつた温度調節弁TVを介装したもの
で、チルド領域の庫内温度制御を、吹出空気温度
の下に、ホツトガスバイパスにより行なえるよう
にしたものである。

即ち、冷蔵運転を行なう場合、前記電磁弁SV
を開き、吹出空気温度が設定値以下のとき、前記
温度調節弁TVを開いてホツトガスを前記低圧液
管Ｄに流し、膨張弁EVを通過した液冷媒と合流
させて蒸発器Ｅに導入し、吹出空気温度を調節
し、庫内温度をチルド領域に制御するごとくした
ものである。

所が、以上の如き従来装置によれば、庫内の設
定温度が低い場合、又、設定温度が高くとも、外
気温度がそれ以上に高い場合においては、前記し
たホツトガスバイパスにより庫内温度の制御を行
なえるのであるが、逆に設定温度を高くした際
で、この設定温度より外気温度が低くなつた場合
には、前記温度調節弁TV、電磁弁SVを作用さ
せ、ホツトガスバイパスさせるごとく成しても、
庫内温度の設定温度への制御が行なえない問題が
生ずるのである。

この原因は第１に、前記膨張弁EVは、通常感
温膨張弁が採用されているので、外気温度が低下
するに従つて、前記電磁弁SVの開度が増大して、
ホツトガスのバイパス量が増大していくのである
が、このホツトガス量の増大により、蒸発器Ｅの
出口側における低圧ガス冷媒がやがて過熱ガスと
なり、このため、低圧ガス管Ｇに感温部を備えた
前記膨張弁EVの開度がかえつて増大することに
なり、この結果、外気温度が低下しても、前記蒸
発器Ｅに供給される液冷媒量が必要量減少しなか
つたり、かえつて増加するような事態が生じるた
めであり、原因の第２は、外気温度が著しく低下
した場合は、通常空冷凝縮器C₁の周囲温度が低
下し、又、水冷凝縮器C₂に利用する水（例えば
海水など）の温度も低下するのであり、このた
め、前記凝縮器C₁，C₂の凝縮圧力（温度）が低
下して、この結果、圧縮機Ａの吐出圧（高圧圧
力）と共に、吐出温度、即ちホツトガスの温度が
低下するためであると考えられる。

本発明は、従来の上記問題点に鑑み発明したも
ので、目的は外部均圧方式の感温膨張弁を用い
て、この感温膨張弁にホツトガスの圧力を作用さ
せることにより、前記膨張弁の開度を制御し、該
膨張弁を通る液冷媒量を減少できるように成すと
共に、前記凝縮器の能力を調節可能にして、凝縮
能力を制御することにより、ホツトガスの温度を
高温に保持できるように成し、これらのことによ
り、チルド領域における前記ホツトガスによる庫
内温度の制御幅を広くできるように成す点にあ
る。

而して、本発明の構成は、圧縮機と凝縮器と蒸
発器及び均圧管をもつ感温膨張弁とを備えた冷凍
装置において、前記圧縮機から吐出されるホツト
ガスを、前記凝縮器と感温膨張弁とを側路して、
前記蒸発器に導くホツトガスバイパス路を設け、
該ホツトガスバイパス路にホツトガス弁を介装す
ると共に、前記ホツトガス弁の出口側のホツトガ
スバイパス路に、前記均圧管と接続し、ホツトガ
ス圧力により、前記膨張弁の開度を制御する制御
通路を設ける一方、前記凝縮器に、該凝縮器の凝
縮能力を調節する能力調節手段を設けると共に該
凝縮器の凝縮能力を検出する検出器１２を設け、
この検出器１２の検出結果により前記能力調節手
段を作動させ、前記凝縮器凝縮能力を制御する如
く成し、ホツトガスバイパス時、ホツトガスの圧
力を利用して、前記膨張弁の開度を制御し、該膨
張弁を通る液冷媒量を少なくすると共に、前記凝
縮器の凝縮能力を制御してホツトガスの温度を高
く保持し、ホツトガスによる吹出空気温度の制御
幅を拡大できるように成したのである。

次に本発明の実施例を第１図に基づいて説明す
る。

第１図において１は圧縮機、２は空冷凝縮器、
３は水冷凝縮器、４は蒸発器、５は均圧管５１及
び感温部５２をもつ感温膨張弁であつて、これら
各機器は、冷媒配管６によりそれぞれ連結され、
前記蒸発器４により庫内空気を冷却する冷凍サイ
クルを形成している。

尚、第１図において、７は一体形アキユムレー
タ受液器、８はドライヤ、９はポンプダウンのた
めの電磁弁、１０はリキツドインジケータ、１１
は分流器であり、F₁，F₂は前記蒸発器４に付設
するフアンである。

そして、以上の如く構成する冷凍サイクルにお
いて、前記圧縮機１の吐出側と空冷凝縮器２の入
口側とを結ぶ高圧ガス管６ａには、前記圧縮機１
から吐出されるホツトガスを前記各凝縮器２，
３、アキユムレータ受液器７の受液器及び感温膨
張弁５を側路して前記蒸発器４に導くホツトガス
バイパス路２０を接続して、その出口側を前記膨
張弁５と蒸発器４との間の低圧液管６ｂに接続
し、そして、このホツトガスバイパス路２０の途
中に、ホツトガス弁２１を介装すると共に、前記
ホツトガス弁２１の出口側のホツトガスバイパス
路２０に前記冷凍サイクルにおける低圧ガス管６
ｃに接続した前記膨張弁５の均圧管５１に接続
し、ホツトガスにより前記膨張弁５の開度を制御
する制御通路２２を設け、この制御通路２２に、
前記ホツトガスバイパス路２０と、均圧管５１と
の連通を遮断する連通遮断弁２３を設けるのであ
る。

前記ホツトガス弁２１は、オンオフ機能をもつ
電磁弁を用いてもよいが、主として電圧に比例し
て弁開度を０％〜100％に制御可能とした電磁比
例制御弁を用い、後記するコントローラ２４によ
り制御するごとく成すのである。

また、前記連通遮断弁２３は、主として第１図
のごとく三方切換弁を用い、二つの切換ポートの
一つに、前記制御通路２２を、他の一つに均圧管
５１を分割した第１均圧管５１ａをそれぞれ接続
すると共に、固定ポートに第２均圧管５１ｂを接
続し、前記膨張弁５の均圧部に連通する第２均圧
管５１ｂを、前記制御通路２２と第１均圧管５１
ａとに切換えるごとく成すのである。

更に、前記ホツトガスバイパス路２０の出口側
は、前記したごとく低圧液管６ｂに接続するので
あつて、その接続位置は限定するものでないが、
好ましくは、分流器１１に接続するのである。

また、前記空冷凝縮器２には、その能力を調節
可能とすべく、それぞれモータ１４ａ，１４ｂ，
１４ｃをもつ３台のフアンF₃，F₄，F₅を設け、
詳しくは、後述する如く、一台の前記モータ１４
ａと他の２台のモータ１４ｂ，１４ｃとを独立に
運転制御できるように成している。斯くすること
により、前記凝縮器２の能力調節手段を構成して
いるのであつて、前記フアンF₃，F₄，F₅の運転
台数を３台もしくは１台にすることにより、前記
凝縮器２の凝縮能力を増減させられるのである。

また、前記圧縮機１の吐出側には、前記凝縮機
２の凝縮圧力、つまり高圧圧力を検出する高圧圧
力開閉器HPSから成る検出器１２を設け、該検
出器１２の検出結果により前記凝縮器２の凝縮能
力を検出し、後記するコントローラ２４により前
記検出結果に基づいて前記凝縮器２の能力調節手
段を制御するのである。

次に、前記ホツトガス弁２１と連通遮断弁２３
との制御を行なつて、吹出空気温度を所望温度に
調整するコントローラ２４をもち、各電気機器を
動作させる冷凍装置の電気回路を第２図に基づい
て説明する。

第２図に示したものは、第１図に示した冷凍装
置の電気回路であつて、三相の電源線に、後述す
る制御リレーの各接点を介して圧縮機モータ
MC、前記蒸発器４に付設する２台のフアンF₁，
F₂のモータ１３，１３の並列回路、前記空冷凝
縮器２に設ける３台のフアンF₃〜F₅のうち、１
台のフアンF₃のモータ１４ａ、更に他の２台の
フアンF₄，F₅のモータ１４ｂ，１４ｃの並列回
路をそれぞれ接続すると共に、上記３相の電源線
から２本の電源線を引出し、この電源線にスイツ
チSW、ヒユーズFuを介してコントローラ２４及
び前記電気機器の前記制御リレー回路を接続する
のである。

即ち、前記電源線間に、高低圧力開閉器HLPS
と過電流リレーOCと圧縮機モータMC用のリレ
ー８８ｃとの直列回路、蒸発器４に設けるフアン
F₁，F₂のモータ１３，１３用のリレーR₁、更に、
前記空冷式凝縮器２に設けるフアンF₃，F₄，F₅
のモータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃのうち、１台の
モータ１４ａ用のリレーR₂と他の２台のモータ
１４ｂ，１４ｃ用のリレーR₃との並列回路を接
続する一方、前記コントローラ２４の出力端に前
記ホツトガス弁２１の電動部２０Ｍとリレー２Ｘ
の常開接点２Ｘ−¹との直列回路、前記連通遮断
弁２３のソレノイドリレー２０S₁と、前記リレー
２Ｘの常開接点２Ｘ−²との直列回路、この直列
回路に並列に接続した電磁弁９のソレノイドリレ
ー２０S₂および前記リレー２Ｘを接続し、更に、
前記空冷凝縮器２の高圧圧力を検出する高圧圧力
開閉器HPSから成る前記検出器１２を前記リレ
ーR₃に直列で、前記リレーR₂に並列に接続する
のである。前記検出器１２は、予め設定した高圧
圧力より低くなると開成し、設定高圧圧力以上に
なると開成するようにしている。

尚、Ａは前記コントローラ２４による制御を冷
蔵運転と冷凍運転とに切換える切換リレーの接
点、Ｂは圧縮機１の発停によりON−OFFするリ
レーの接点、SS，RSは冷蔵、冷凍運転の時にそ
れぞれ選択的に作用して、前記蒸発器４の吹出又
は吸込空気温度を検出するサプライセンサーおよ
びリターンセンサーである。

また、前記コントローラ２４は前記切換リレー
の接点Ａを閉成することにより、前記リレー２Ｘ
を励磁し、前記ソレノイドリレー２０S₁を励磁し
て、前記連通遮断弁２３を動作させ、前記制御通
路２２を、第２均圧管５１ｂに連通するごとく切
換えると共に、前記ホツトガス弁２１の電動部２
０Ｍを動作可能状態とし、予め入力しておく設定
温度SETTと前記サプライセンサーSSにより検
出する庫内温度SUPTとを比較し、制御信号を前
記ホツトガス弁２１の電動部２０Ｍに出力し、該
弁２１の弁開度を後述する如く制御して冷蔵運転
が行なえるように成すのであり、又、前記切換リ
レーの接点Ａを開成することにより、前記リレー
２Ｘ及びソレノイドリレー２０S₁を消磁し、前記
ホツトガス弁２１の電動部２０Ｍを動作不能状態
と成すと共に、リターンセンサーRSを作用させ
て冷凍運転を制御する如く成している。

以上の如く構成する冷凍装置の作動を第３図の
フローチヤートに基づいて説明する。

先ず、前記スイツチSWを閉成すると共に、前
記切換リレーの接点Ａを閉成して冷蔵運転を行な
う場合を説明する。

前記スイツチSWを閉成すると、下記する
（）、（）の流れに沿つて運転が開始される。

() リレー８８ｃ，R₁，R₂が励磁されて、該各
リレー８８ｃ，R₁，R₂の各接点が閉成して、
圧縮機モータMC、蒸発器４に設けるフアン
F₁，F₂のモータ１３，１３、凝縮器２に設け
る３台のフアンF₃〜F₅のうち、１台のフアン
F₃のモータ１４ａが駆動すると共に、前記リ
レー２Ｘが励磁され、常開接点２Ｘ−¹，２Ｘ
−²が閉成し、このことにより、前記連通遮断
弁２３が制御通路２２と第２均圧管５１ｂとを
接続する如く切換えられると共に、前記電動部
２０ＭにサプライセンサーSSにより検出した
吹出空気温度SUPTと設定温度SETTを比較し
て出力する制御信号が出力され、前記ホツトガ
ス弁２１の開度の制御が開始されるのである。

このことにより、 前記吹出空気温度SUPTが設定温度SETT
以下の時は、前記電動部２０Ｍへの制御信号
が高くなつて、前記ホツトガス弁２１の開度
が増加し、前記ホツトガスバイパス路２０を
介したホツトガスのバイパス量が増大するの
であり、 前記吹出空気温度SUPTと設定温度SETT
とが等しい時は、前記ホツトガス弁２１の開
度を一定に保持するのであり、 前記吹出空気温度SUPTが設定温度SETT
より高い時は、前記制御信号が低くなつて、
前記ホツトガス弁２１の開度が減少し、ホツ
トガスのバイパス量が減少するのである。

更に、これと同時に、前記ホツトガス弁２１
の開動作時、ホツトガスバイパス路２０を流れ
るホツトガスは、前記弁開度に対応した圧力
で、前記膨張弁５の第２均圧管５１ｂにも作用
して、該膨張弁５を、前記ホツトガスの圧力に
対応した弁開度に絞ることになるのである。

従つて、前記膨張弁５を通る液冷媒量は、そ
の弁開度に応じて減少し、前記分流器１１を介
して所望流量のホツトガスが蒸発器４に導かれ
るのであつて、前記膨張弁５の弁開度の減少に
より冷凍能力を減少した状態で、ホツトガスに
よる加熱が可能となり、前記ホツトガスのバイ
パスにより吹出空気温度の制御が高精度かつ広
範囲に行なえるのである。

() 上記した（）の運転と並行して、前記空
冷凝縮器２の高圧圧力を検知して動作する前記
検出器１２の動作により、 前記空冷凝縮器２の高圧圧力P₁が設定高
圧圧力P₀以上の時は、前記検出器１２が閉
成し、前記リレーR₃が励磁されて、接点R₃
も閉成し、このことにより、前記空冷凝縮器
２に設ける３台のフアンF₃，F₃，F₄のモー
タ１４ａ，１４ｂ，１４ｃが駆動するのであ
り、また、 前記空冷凝縮器２の高圧圧力P₁が設定高
圧圧力P₀よりも低い時は、前記検出器１２
が開成し、前記リレーR₃が消磁して接点R₃
も開成し、前記３台のうちの２台のモータ１
４ｂ，１４ｃが停止するのである。

以上の如く、前記空冷凝縮器２の高圧圧力が
設定高圧圧力よりも低下した場合には、前記フ
アンF₄，F₅が停止するので、外気温度、従つ
て、前記空冷凝縮器２の周囲温度T₁の低下に
もかかわらず、凝縮圧力、従つて高圧圧力を高
く保持できるのであり、この結果、ホツトガス
も高温に保持でき、つまり、ホツトガスによる
加熱能力を高く維持できるのである。

その上、高圧圧力を高く保持できるので、前
記制御通路２２を介して、前記膨張弁２３に作
用するホツトガスの圧力も高く維持でき、従つ
て、外気温度が低下し、高圧圧力が低下して
も、前記ホツトガスの圧力が低下して、前記膨
張弁５の絞り方向の制御範囲が大きく制限され
るようなことがないのである。

尚、第４図に示すものは、前記凝縮器２の外気
温度に対する吹出空気温度SUPTの制御特性を示
したもので、領域（）（）で示した部分が本
実施例の制御域で、領域（）は従来のものの制
御域を示したものである。

次に、前記コントローラ２４の前記切換リレー
の接点Ａを開成して、冷凍運転を行なう場合につ
いて簡単に説明する。

前記切換リレーの接点Ａを開成すると、前記リ
レー２Ｘは消磁されて常開接点２Ｘ−¹，２Ｘ−²
が開成され、この結果、前記制御通路２２に設け
る連通遮断弁２３が第１均圧管５１ａと第２均圧
管５１ｂとを連通させる如く切換えられる一方、
前記ホツトガス弁２１を閉鎖し、このことによ
り、通常の冷凍運転が行なえるのである。尚、こ
の冷凍運転においても、外気温度の低下により高
圧圧力が低下した場合に、前記検出器１２の作動
により、前記空冷凝縮器２用の２台の前記フアン
F₄，F₅を停止すれば、高圧制御が可能である。

尚、上記実施例においては、前記凝縮器２に設
ける能力調節手段を各々モータ１４ａ，１４ｂ，
１４ｃをもつフアンF₃〜F₅により構成したが、
１台のフアンを用い、このフアンのモータをポー
ルチエンジにより回転数を高速低速の２速度制御
できる如く成してもよく、また、周波数変換器を
もつモータを用い、回転数を無段階に制御できる
ように成してもよい。

更に、前記実施例は、凝縮器のうち、空冷凝縮
器２のみを能力可変としたが、水冷凝縮器３も能
力可変としてもよく、この場合は、前記水冷凝縮
器３に水を供給するためのポンプ（図示せず）を
前記したフアンF₃〜F₅のモータ１４ａ，１４ｂ，
１４ｃと同様に能力可変とすることにより、能力
調節手段を構成するのである。

更に、前記実施例は前記高圧圧力開閉器HPS
から成る検出器１２により凝縮器２の高圧圧力を
検出して、この高圧圧力を介して前記凝縮器２の
能力を検出し、この検出結果により前記凝縮器２
の能力調節手段を制御するようにしたが、凝縮圧
力に対応する高圧圧力は凝縮温度とほぼ等価的に
変動するし、また、凝縮圧力は外気温度により変
化し、外気温度の変化で前記凝縮器２の凝縮能力
が決まることから、検出器として、例えば凝縮温
度を検出する温度スイツチを用いてもよく、その
他、外気温度を検出する温度スイツチを用いても
よいのであつて、前記凝縮器の凝縮能力を検出で
きる構成であれば高圧圧力を検出する高圧圧力開
閉器に限定されることはない。

以上の如く本発明は、ホツトガス弁２１の出口
側のホツトガスバイパス路２０に、感温膨張弁５
の均圧管５１と接続し、ホツトガスにより前記膨
張弁５の開度を制御する制御通路２２を設けてホ
ツトガスバイパスによる制御時、前記膨張弁５の
開度を、ホツトガス弁２１の出口側のホツトガス
の圧力によつて制御するようにしたから、前記膨
張弁５を通る液冷媒量を減少させられ、しかも、
前記凝縮器２，３の凝縮能力を調節できるように
すると共に、該凝縮器２の凝縮能力を検出する検
出器１２を設け、この検出器１２の検出結果によ
り前記能力調節手段を作動させ、前記凝縮器２の
凝縮能力を制御するごとくしたから、外気温度が
低下しても、高圧圧力を高く保持でき、従つて、
ホツトガスを高温に維持でき、これらのことによ
り、ホツトガスによる制御精度を向上できると共
に、設定温度を高くした場合や、また、外気温度
が設定温度より低い場合など、熱負荷が少ない場
合でもホツトガスによる吹出空気温度の制御が行
なえるのであり、換言すると、チルド領域におけ
るホツトガスによる庫内温度の制御幅を拡大で
き、特に低い外気温度下でも高い設定温度での運
転可能範囲を拡大できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明冷凍装置の一実施例を示す冷媒
配管系統図、第２図は第１図に示した冷凍装置の
電気回路図、第３図は同じく第１図に示した冷凍
装置の運転状況を示すフローチヤート、第４図は
吹出空気温度の外気温度に対する制御特性図、第
５図は従来例を示す冷媒配管系統図である。 １……圧縮機、２，３……凝縮器、４……蒸発
器、５……感温膨張弁、１１……分流器、１２…
…検出器、２０……ホツトガスバイパス路、２１
……ホツトガス弁、２２……制御通路、５１……
均圧管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機１と凝縮器２，３と蒸発器４及び均圧
   管５１をもつ感温膨張弁５とを備えた冷凍装置に
   おいて、前記圧縮機１から吐出されるホツトガス
   を、前記凝縮器２，３と感温膨張弁５とを側路し
   て、前記蒸発器４に導くホツトガスバイパス路２
   ０を設け、該ホツトガスバイパス路２０にホツト
   ガス弁２１を介装すると共に、前記ホツトガス弁
   ２１の出口側のホツトガスバイパス路２０に、前
   記均圧管５１と接続し、ホツトガス圧力により、
   前記膨張弁５の開度を制御する制御通路２２を設
   ける一方、前記凝縮器２に、該凝縮器２の凝縮能
   力を調節する能力調節手段を設けると共に、該凝
   縮器２の凝縮能力を検出する検出器１２を設け、
   この検出器１２の検出結果により前記能力調節手
   段を作動させ、前記凝縮器２の凝縮能力を制御す
   る如く成したことを特徴とする冷凍装置。