JPH06241607A - 冷凍装置及びその作動方法 - Google Patents

冷凍装置及びその作動方法

Info

Publication number
JPH06241607A
JPH06241607A JP6042026A JP4202694A JPH06241607A JP H06241607 A JPH06241607 A JP H06241607A JP 6042026 A JP6042026 A JP 6042026A JP 4202694 A JP4202694 A JP 4202694A JP H06241607 A JPH06241607 A JP H06241607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
value
cryogenic fluid
heat exchanger
adjusting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6042026A
Other languages
English (en)
Inventor
Roland L Roehrich
ルイス ローリッチ ローランド
Herman H Viegas
ハーモジオ ヴィーガス ハーマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thermo King Corp
Original Assignee
Thermo King Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thermo King Corp filed Critical Thermo King Corp
Publication of JPH06241607A publication Critical patent/JPH06241607A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3202Cooling devices using evaporation, i.e. not including a compressor, e.g. involving fuel or water evaporation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0043Indoor units, e.g. fan coil units characterised by mounting arrangements
    • F24F1/0057Indoor units, e.g. fan coil units characterised by mounting arrangements mounted in or on a wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0059Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers
    • F24F1/0063Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers by the mounting or arrangement of the heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D29/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25D29/001Arrangement or mounting of control or safety devices for cryogenic fluid systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00961Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising means for defrosting outside heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/62Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
    • F24F11/63Electronic processing
    • F24F11/64Electronic processing using pre-stored data
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F2005/0039Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using a cryogen, e.g. CO2 liquid or N2 liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/10Temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/56Cooling being a secondary aspect

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体状態の低温冷却手段及び熱交換器手段を
有していて、空調スペースの温度を少なくとも冷却サイ
クルにより、選択された設定温度に近い所定の温度域に
調節する冷凍装置及びその作動方法を提供する。 【構成】 電気制御装置(66)が、低温流体の所望の
蒸発蒸気圧力値EPXを選択された設定温度SPの関数
として求め、次に、熱交換器(44)内の蒸発圧力EP
を所望の蒸発蒸気圧力値の関数として調節する。熱交換
器から出ている低温流体の所望の過熱値を選択された設
定温度の関数として得るROM(67)が設けられてい
る。低温流体冷却手段(15)から熱交換器(44)へ
の液状低温流体(18)の質量流量を所望の過熱値の関
数として調節する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、空調(空気調
和)及び冷凍装置に関し、特に、低温流体(cryogen:極
低温流体という場合もある)を利用する定置式及び輸送
式の空調・冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明を解決しようとする課題】輸送式
冷凍装置は、例えばストレート形トラック、トレーラー
トラック、冷凍コンテナ等の車両の冷凍スペース(以
下、「空調スペース」という)の空気を調和し、その結
果、空調スペースの空気は所定の設定温度の近傍の狭い
温度範囲に調節される。かかる空調及び冷凍装置は従
来、機械的な冷凍サイクル中にクロロフルオロカーボン
(以下、「CFC」と称する)という冷媒を利用してい
る。機械的冷凍サイクルでは、原動機(多くの場合、内
燃機関であり、例えばディーゼルエンジンである)によ
って駆動される冷媒圧縮機が必要である。CFCに起因
して成層圏オゾン(O3 )が破壊され減少しているとい
う懸念に鑑みて、空調及び冷凍装置内で使用されている
CFCに代わる実用的な手段の開発が研究模索されてい
る。
【0003】低温流体、即ち極低温液体状態(very col
d liquid state)に圧縮されたガス、例えば二酸化炭素
(CO2 )及び窒素(N2 )を空調及び冷凍装置内に使
用することが特別魅力あるものになっている。というの
は、CFCを用いなくても良いことに加えて、圧縮機及
び関連の原動機が不要になるからである。
【0004】輸送式と定置式の両方の用途に適してい
て、コストの安い運転状態が得られるだけでなく空調ス
ペースの温度調節性が良好になるよう低温流体を一層有
効且つ効果的に利用する新規且つ改良型の低温流体方式
空調・冷凍装置を提供することが望ましく、これが本発
明の目的である。なお、以下において、「冷凍装置」と
いう用語を、空調用途と冷凍用途の両方、さらに輸送式
と定置式の両方を包括するものとして用いる。
【0005】液体状態の低温流体は、生鮮品、例えばレ
タスに関連した温度よりも非常に低い温度状態で送りだ
される場合がある。かくして、凍結品(frozen load)を
適度に空調する能力を損なうことなく、スポット凍結
(spot freezing)の恐れを極力抑えながら、生鮮品(fr
esh load)を収容しているスペースを効果的に空調する
低温流体を用いる冷凍装置を提供することが望ましく、
これが本発明のもう一つの目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】簡単に述べると、本発明
は、液体状態の低温流体冷却手段及び熱交換器を有して
いて、空調スペースの温度を少なくとも冷却サイクルに
より、選択された設定温度に近い所定の温度域に調節す
るための冷凍装置の作動方法に関する。冷却サイクル
は、低温流体の所望の蒸発蒸気圧力値EPXを選択され
た設定温度SPの関数として得る段階と、熱交換器手段
内の蒸発圧力を所望の蒸発蒸気圧力値の関数として調節
する段階と、熱交換器手段を出ている低温流体の所望の
過熱値SHXを選択された設定温度SPの関数として得
る段階と、低温流体冷却手段から熱交換器手段への液状
低温流体の質量流量を所望の過熱値の関数として調節す
る段階とから成る。
【0007】好ましい実施例では、熱交換器手段内の蒸
発圧力を所望の蒸発圧力値の関数として調節する前記段
階では、低温流体の実際の蒸発蒸気圧力EPを求め、実
際の蒸発圧力と所望の蒸発圧力との差に応じる圧力差Δ
Pを求め、熱交換器手段内の蒸発圧力を前記圧力差の関
数として調節する。
【0008】また好ましい実施例では、低温流体冷却手
段から熱交換器手段への液状低温流体の質量流量を所望
の過熱値の関数として調節する前記段階では、熱交換器
手段を出ている低温流体の実際の過熱度SHを求め、実
際の過熱値と所望の過熱値の差に応じる過熱値の差ΔS
を得、低温流体冷却手段から熱交換器手段への液状低温
流体の質量流量を前記過熱値の差の関数として調節す
る。
【0009】本発明は更に、液体状態の低温冷却手段及
び熱交換器手段を有していて、空調スペースの温度を少
なくとも冷却サイクルにより、選択された設定温度に近
い所定の温度域に調節する冷凍装置に関する。制御手段
が、低温流体の所望の蒸発蒸気圧力値EPXを選択され
た設定温度SPの関数として求め、次に、熱交換器手段
内の蒸発圧力EPを所望の蒸発蒸気圧力値の関数として
調節する。制御手段は又、熱交換器手段から出ている低
温流体の所望の過熱値SHXを選択された設定温度SP
の関数として得る手段を有し、そして、低温流体冷却手
段から熱交換器手段への液状低温流体の質量流量を所望
の過熱値の関数として調節する。
【0010】好ましい実施例では、熱交換器手段内の蒸
発圧力EPを所望の蒸発圧力値EPXの関数として調節
する前記制御手段は、低温流体の実際の蒸発蒸気圧力E
Pを求める手段と、実際の蒸発圧力と所望の蒸発圧力の
差に応じる圧力差ΔPを得る手段と、熱交換器手段内の
蒸発圧力を前記圧力差の関数として調節する手段とを含
む。
【0011】もう一つの好ましい実施例では、低温流体
冷却手段から熱交換器手段への液状低温流体の質量流量
を所望の過熱値SHXの関数として調節する前記制御手
段は、熱交換器手段から出ている低温流体の実際の過熱
度SHを求める手段と、実際の過熱値と所望の過熱値と
の差に応じて過熱値の差ΔSを得る手段と、低温流体冷
却手段から熱交換器手段への液状低温流体の質量流量を
前記過熱値の差の関数として調節する手段とを含む。
【0012】本発明の内容は、例示的に示すにすぎない
図面と関連して以下の詳細な説明を読むと一層明らかに
なろう。
【0013】
【実施例】以下の説明及び請求項で用いられている「空
調スペース」という用語は、食品その他の腐敗しやすい
物品の保存、工業製品の輸送のための適切な環境の維
持、人に快適さを与えるためのスペースの空調等のた
め、温度及び/又は湿度が調節されるべき定置及び輸送
用途を含む任意のスペースをいう。「冷凍装置」という
用語は、人に快適さを与える空調システムと腐敗しやす
い食品の保存及び工業製品の輸送のための冷凍システム
の両方を包括して言うのに用いられている。また、空調
スペースの温度を選択された設定温度に調節するという
場合の意味内容は、空調スペースの温度は選択された設
定温度に近い所定の温度範囲又は温度域に調節されると
いうことであることは言うまでもない。
【0014】今、図面を参照し、特に図1を参照する
と、本発明の教示に従って構成された冷凍装置10が斜
視図で示されている。冷凍装置10は、任意の空調スペ
ース用として好適であるが、例えばストレート形トラッ
ク、トレーラートラック、コンテナ等の車両に関して使
用するのに最適である。なお、「車両」という用語は、
冷凍装置を利用する種々の輸送機関を包括して言うもの
として用いる。
【0015】冷凍装置10は、あらかじめ選択された設
定温度に調節されるべき単一の空調スペース12に使用
できるが、空調スペース12が、選択された設定温度
(収納する積載品の特定の性状に応じて、互いに異なる
空調スペースにおいて異なる場合があるし、同一温度で
ある場合もある)に個別に調節されるべき二又は三以上
の別々の空調スペースに区画化されている場合にも使用
できる。例示の目的で、もう一つの、即ち第2の空調ス
ペース14が図1に示されている。空調スペース12,
14と関連した冷凍装置10の構成要素は、構造が同
一、冷凍装置内における作用も同一のものなので、空調
スペース12と関連した構成要素及びその作用のみを詳
細に説明する。なお、空調スペース12,14と関連し
た同一の冷凍装置構成要素には同一の符号を付けている
が、空調スペース14と関連の構成要素にはプライム記
号(′)が付けてある。
【0016】冷凍装置10は低温冷却手段15を有す
る。低温冷却手段15は、例えば符号18で示す適当な
低温流体、例えば液体窒素(N2 )、または液体二酸化
炭素(CO2 )の入った搭載形の断熱または真空断熱式
の供給容器16を有する。また、容器16は低温流体2
0を液体レベルの上方においては蒸気の状態で収容して
いる。例えば、全体を22で示す適当な地上支援装置
(この用語には各種トラックが含まれる)を弁26を含
む供給ラインまたは導管24に連結することにより容器
16を選択された低温流体で満たすことができる。
【0017】容器16内の蒸気圧は、導管30,31が
それぞれ低温流体蒸発又は気化コイル32を供給容器1
6の下方点と上方点に連結している圧力発生・調整装置
28により所定値よりも高く保たれる。導管30(これ
は容器16の下方点と低温流体気化コイル32とを連結
している)は、容器16内の圧力が下がると液状低温流
体を流通させることができる弁34を含む。気化コイル
32を周囲温度に直接さらしても良い。別法として、所
望ならば、気化コイルをハウジング内に配置して周囲温
度により、且つ/又は、冷凍装置10の作動中に発生す
る副産物としての熱により選択的に加熱しても良い。導
管31(これは、低温流体気化コイル32と供給容器1
6の上方点とを連結する)は圧力調整弁36を有する。
圧力読取り安全弁38が、容器16内の蒸気圧を直接検
出できるところで導管31内に設けられている。また、
通気弁40が充填プロセスを容易にするよう設けられて
いる。所望ならば、充填中に弁40を地上支援装置22
に連結しても良い。
【0018】弁34は容器16内の圧力が所定値まで下
がると開く。この所定の圧力値は、液状低温流体18を
矢印41で示す第1の流体流路内だけでなく、圧力発生
装置28内にも流すことができるよう選択される。低温
流体がCO2 である場合、所定値はCO2 の三重点、即
ち75.13psiaよりも高く選択され、この場合には圧
力発生装置28は、容器16内の蒸気圧を例えば少なく
とも約80psiaに調整している。
【0019】上述のように、弁34は液状低温流体を気
化コイル32内へ導入し、気化コイル32(これは気化
温度にさらされる)は液状低温流体を暖めてこれを気化
させる。1992年11月27日に出願された米国特許
出願第07/982,333号に記載されているよう
に、気化コイル32は、加熱サイクル及び霜取りサイク
ル中に用いられる燃料の燃焼生成物により生じるガス、
及び/又は、より高いファン馬力を生じさせるのに用い
られる燃料から生じるガスを利用すると共に、或いは、
他の各種冷凍装置機能単位で完全に利用された後に温か
くなった低温流体を利用することにより、特に低い周囲
温度条件の間、周囲よりも高い温度にさらされる場合が
ある。
【0020】CO2 を適当な低温流体の一つとして用い
ると、容器16を、例えば、300psiaという「送りだ
されたままの状態の」初期圧力、約0°F(−17.8
℃)という対応の飽和温度のCO2 で満たすのが良い。
当然のことながら、その他の圧力及び温度も使用でき
る。
【0021】冷凍装置10は熱交換器手段42を有す
る。熱交換器手段42は一又は二以上熱交換器、例えば
符号44で示されているものを含み、各熱交換器は、一
本又は二本以上の流体流路、例えば従来通り、複数の相
互に連結された金属製ヘアピンチューブ46が、チュー
ブ間に延びる複数の密に間隔をおいた金属製伝熱フィン
48に熱的な接触関係に配置して成るものである。
【0022】熱交換器手段42はハウジング50を有
し、このハウジング50は、戻り空気プレナム52及び
吹出し又は送出し空気プレナム53を画定し、空調スペ
ース12と関連した壁54に、これに設けられた開口部
56に隣接し且つ整列して取り付けられている。送風機
手段58が、空気を空調スペース12から空気プレナム
52内へ引き込む。この「戻り空気」は矢印60で指示
されている。送風機手段58は、戻り空気60を熱交換
器44中へ強制的に流し、これと熱交換関係にする。こ
の送り出される調和空気は矢印62で指示されている。
送出し空気62は送出し空気プレナム53を経て空調ス
ペース12内へ流入し、送出し空気プレナム53は調和
空気をハウジング50の吹出し口又は出口開口部中へ差
し向ける。光学霜取りダンパ(図示せず)を送出し空気
プレナム53内に配置して開口部64を制御自在に開閉
するのが良く、閉鎖位置では、空気は霜取りサイクル
中、空調スペース12内へ送風されることはない。霜取
りサイクル中、送風機手段58を作動停止させる場合に
は霜取りダンパは不要であろう。
【0023】本発明の教示に従って冷凍装置10の作動
状態を制御するために電気制御モジュールまたは制御装
置66が設けられている。電気制御装置66は好ましく
は、読出し専用記憶装置(ROM)67及びランダムア
クセス記憶装置(RAM) 69を備えたマイクロプロセ
ッサを含む。電気制御装置66は後述の記憶プログラム
の形態の論理を含み、この論理は、空調スペース12が
その温度を所定の設定温度に保持するのに冷却サイクル
又は加熱サイクルを必要とする時期を決定する。空調ス
ペース12の設定温度は設定温度セレクタ68によって
選択され、空調スペース14の設定温度は設定温度セレ
クタ70によって選択される。また、電気制御装置66
は、熱交換器44上に生じる場合のある霜及び氷を除去
するのに霜取りサイクルが必要な時期を決定する。霜取
りサイクルが必要であることは信号DSを出す霜取りセ
ンサ72により検出できる。霜取りセンサ72は、送出
し空気流量を検知でき、熱交換器44上の氷の生成に起
因する空気流の減少を検出し、かくして霜取りサイクル
の必要な時期が分かるようになる。ま、た霜取りサイク
ル72は、熱交換器44の外面に接触状態に配置され
て、熱交換器44の表面温度を検出し、かくして氷の生
成を検知する形式のものであるのが良い。電気制御装置
66への別の入力としては、戻り空気温度センサ74か
らの入力RA、送出し空気温度センサ76からの入力D
A、熱交換器44を出る低温流体の蒸気圧及び温度を検
出するよう熱交換器44の出口端80に設けられている
圧力・温度センサ78、周囲空気温度センサ(図示せ
ず)及び送風機手段58を出る低温流体の温度と関連し
た温度センサ82からの入力EP/ETが挙げられる。
【0024】低温流体冷却手段15は、上述の第1の流
体流路41を経て熱交換器44の入口側であるヘッダ8
3に連結されている。第1の流体流路41は、オンオフ
弁86を備えた導管84、T管継手90を介して導管8
4が枝分かれしている導管88、及び熱交換器44内へ
の液状低温流体18の質量流量を徐々に又は増分的に調
節する流量制御弁FCVを含む。
【0025】空調スペース12からの戻り空気60は、
送風機手段58により熱交換器44の周りを通って移動
し、冷却サイクル中に熱を戻り空気60から奪い、調和
空気62を空調スペース12内へ送り戻す。戻り空気6
0から奪われた熱は熱交換器44を通って流れている低
温流体を気化させ、これを過熱する、即ち、気化した低
温流体をその蒸発温度又は飽和温度よりも高く加熱す
る。なお、蒸発温度は蒸気圧に応じて定まる。
【0026】第1の流体流路41は液状低温流体18を
熱交換器44内へ差し向ける。矢印92で示す第2の流
体流路が、冷却サイクル中に熱交換器44内で気化した
低温流体を冷凍装置10内のさらに別の機能単位に差し
向ける。第2の流体流路92は導管94を含む。
【0027】気化した低温流体を、導管94を経て熱交
換器44を出た後、大気中へ放出し、或いはこれを集め
て圧縮し、又は冷凍装置10でもう一度活用しても良
い。輸送式冷凍用途に最適な本発明の好ましい実施例で
は、気化した低温流体は送風機手段58に動力を供給す
るよう用いられる。送風機手段58はブロワまたはファ
ン98を駆動する蒸気駆動モータ又は蒸気駆動タービン
(以下、包括して、蒸気モータ96と称する)を含む。
1992年11月27日出願の米国特許出願第07/9
82,364号に開示されているように、ブロワ又はフ
ァン98に対する独立の制御が可能であり、ブロワ又は
ファン98は、冷却サイクル及び加熱サイクルの間、さ
らに、冷凍装置10が空調スペース14内の選択された
設定温度を維持するのに加熱も冷却も必要としない場合
に開始されるナル(null)サイクルの間、空気を空調ス
ペース12中に循環させることができる。かくして、冷
却サイクル中、気化した低温流体を集めたり、或いは大
気中へ放出させないで、気化状態の低温流体を導管94
及びT管継手102を経て導管100に差し向ける。導
管100は、弁103を経て蒸気モータ96の入口側1
04に連結されている。蒸気モータ96は、空調スペー
ス12と熱交換器44との間の空気循環を行わせるため
の単一の動力源であっても良く、或いは、蒸気モータ
は、電池、同期機、発電機、内燃機関等によって駆動さ
れるファンまたはブロワを補充するものであってもよ
い。本発明の定置式冷凍用途では、電気幹線に接続され
た電気モータを、蒸気モータに代え、或いはこれと関連
して用いてもよい。また定置式冷凍用途では、使用済み
の低温流体の収集及び再圧縮は一層簡単である。
【0028】上述の米国特許出願第07/982,36
4号の教示と同じく、導管100は好ましくは、これに
連結された入口端110及び出口端111を備えた熱交
換器108を含む加熱手段106を有している。加熱手
段106は更に、可燃性燃料、例えばプロパン、液状の
天然ガス、ディーゼル燃料等の供給源112、バーナ1
14、及び弁118を介して燃料供給源112とバーナ
114との間に連結されている導管116を含む。定置
式冷凍用途では、熱は、電源、高温の液体、蒸気、廃ガ
ス等を含む他の適当な源から得ることができる。かくし
て、蒸気モータ96を出る気化状態の低温流体のエネル
ギが、蒸気モータ96と関連した速度またはRPMセン
サ手段(図示せず)によって検出できる空調スペース1
2内の所望の空気流量を生じさせるには不十分である場
合、例えば、制御装置66は弁118を開いて燃料を点
火し、それにより符号120で示す火炎を生じさせる。
温かい低温流体は、収集箇所又は放出箇所である導管1
22を経て蒸気モータ96を出る。さもなければ、低温
流体をもう一度利用するのが良い。温度検出器82は、
電気制御装置66に対し、例えば適当な導管又は弁類を
介して低温流体を熱交換器手段42内の別の熱交換器中
に、又は熱交換器44内のもう一つの組をなす管中に差
し向け、或いは低温流体気化コイル、例えば気化コイル
32と熱交換関係をなして差し向けることにより、低温
流体をさらに効率的に利用できるかどうか、及びこのよ
うにさらに利用する場合の特定のモードを指示する。
【0029】導管94内の気化状態の低温流体の圧力
は、本発明の教示に従って調節自在に且つ増分的に調節
されるだけでなく、容器16内の蒸気圧を用いて電気制
御装置66により選択される導管94内の蒸気圧を生じ
させることにより、冷却サイクル中、所定の最小圧力
値、例えば低温流体がCO2 である場合には例えば80
psiaよりも高く維持される。導管124がT管継手12
6を経て導管31から枝分かれし、導管128がT管継
手130を経て導管124から枝分かれしている。導管
128は、後述するように、導管94内の蒸気圧、かく
して熱交換器44内の蒸発圧力を調節する増分可調式圧
力調整弁EPVを有する。導管124は、冷凍装置10
の作動停止に閉じられ、他の場合には開かれるオンオフ
弁131を有する。
【0030】冷凍装置10の作動停止時、熱交換器手段
44の入口側の弁、例えば弁86を閉じ、そして熱交換
器手段44の出口側の弁103,131を閉じることに
より種々の熱交換器中の低温流体流路内に作動停止によ
る隔離を行なうことが望ましい。
【0031】空調スペース12が設定温度セレクタ68
により選択された設定温度SPの達成及び/又は保持の
ための加熱サイクル又は熱交換器44の霜取りのための
加熱サイクルを必要とする場合、以下全て1992年1
1月27日付け出願の米国特許出願第07/982,3
33号、第07/982,336号、第07/982,
329号、第07/982,364号、第07/98
2,543号、第07/982,548号、第07/9
82,370号、及び第07/982,368号に図示
説明された複数の互いに異なる熱サイクル方式のうち任
意のものを使用できる。
【0032】霜取りサイクルは、熱交換器44により加
熱された空気が、霜取りダンパ(図示せず)を閉じるこ
とにより、或いは送風機手段58の作動を停止させるこ
とにより霜取りサイクル中には空調スペース12内に入
らないようになっている点を除き、上述した加熱サイク
ルと同じである。霜取りサイクルは、電気制御装置66
に信号DSを出すセンサ72により、タイマー(図示せ
ず)により、手動スイッチ(図示せず)により、熱交換
器44の外面に取り付けられた温度センサ(図示せず)
により、熱交換器44内で気化した低温流体の出口圧力
及び出口温度を検出する圧力・温度センサ78により、
プログラム化されたアルゴリズム等により開始できる。
温風が霜取りサイクル中に空調スペース12内に入らな
いようにすることは、上述のように、蒸気モータ96へ
の低温流体の供給を止め、霜取りサイクル中、低温流体
を保存し、霜取りダンパを不要にすることにより達成さ
れる。霜取りダンパを設ける場合、これを閉じると共に
蒸気モータ96を霜取りサイクル中動作状態のままにし
ておくことが望ましい。このようにすると、霜取り時間
を短縮できるという利点がある。
【0033】図2及び図3は、所定のシステム条件に応
答して低温流体冷却手段15から熱交換器44への液状
低温流体18の質量流量を選択して調節又は制御する手
段を含む本発明の教示に従って冷凍装置10を作動させ
るため、及びさらに別の各種システム条件に従って熱交
換器44内の低温流体の蒸気圧を選択して最適蒸発圧力
及び飽和温度に、或いはこれに向かって制御するための
電気制御装置66と関連した読出し専用記憶装置(RO
M)67内に記憶されたプログラム140のフロー図を
示している。
【0034】図2の入口又は始め142で定期的にプロ
グラム140に入り、ステップ144において、設定温
度セレクタ68によって得られる設定温度SP、戻り空
気温度センサ74によって検知された戻り空気60の温
度RA、及び霜取りセンサ72によって得られる信号D
Sをフェッチする。次いで、ステップ146において、
設定温度SPから戻り空気60の温度RAを差し引いて
値ΔTを得る。次に、ステップ148において冷却サイ
クルが必要であるかどうかの判定のためにΔTを用い
る。上述のように、冷凍装置10は、空調スペース12
の温度を、選択された設定温度SPに近い狭い温度域内
に保つ。ΔTが負であって、設定温度SPに近い“満足
のいく”温度域から外れている場合、冷却サイクルが必
要とされる。同様に、ΔTが正であって、設定温度SP
に近い満足のいく温度域から外れている場合には加熱サ
イクルが必要とされる。ステップ148において、冷却
サイクルが不要であることが分かると、ステップ150
に進みこのステップ150において調節又は流量制御弁
FCVを閉じ、そして蒸発圧力弁EPVを閉じることに
より、熱交換器44への液状低温流体18の流れを止め
る。次にステップ152に進み、空調スペース12の温
度を選択された設定温度SPに近い満足のいく温度域内
に保持するのに加熱サイクルが必要であるかどうかを判
定する。もし加熱サイクルが必要であれば、ステップ1
54に進み、加熱サイクルのサブルーチンを実行させ
る。本発明は特に冷却サイクルと関連して説明している
ので特定の加熱サイクルのサブルーチンは図示していな
い。加熱サイクルのサブルーチンは例えば、上述の米国
特許出願第07/982,543号に図示され詳細に説
明されているようなヒートパイプ構成の作動方式を含む
のが良く、或いは、熱を熱交換器42に加えるための他
の適当な手段及び加熱サイクル制御アルゴリズムを設け
ても良く、かかる手段としては、低温流体を低温流体冷
却手段15から加熱手段106と類似の適当な加熱手段
中に差し向け、次いで熱交換器44に通し、或いは所望
ならば別個の熱交換器中に差し向ける装置が挙げられ
る。かかる装置は、上述の米国特許出願に図示され詳細
に説明されている。次に、ステップ154からプログラ
ム出口又はリターン156に進む。
【0035】もしステップ152において設定温度を保
持するのに加熱サイクルが不要であることが分かると、
加熱も冷却も不要であり、冷却装置10はナルサイクル
の状態にある。ステップ152からステップ158に進
んで、ナルサイクル中、送風機手段58を作動させるべ
きかどうかを判定する。例えば、空調スペース12の温
度が、選択された設定温度に近いナル温度域内にある場
合であっても、空調スペース12内の空調積載物、例え
ば生鮮品又は非凍結品が空気の循環を必要とする場合が
ある。かくして、ステップ158は設定温度の値SPが
生鮮品又は非凍結品を指示しているかどうかを判定する
だけであり、設定温度の値SPが非凍結品を示している
場合にのみステップ160に進む。空気の流れが必要で
あるならば、ステップ158からステップ160に進ん
で空気流サブルーチンを実行させる。例えば、冷凍装置
10は、上述の米国特許出願第07/982,364号
に図示され詳細に説明されているものと類似の導管及び
弁構成を含むのが良く、これにより空調スペース12の
温度に影響を及ぼすことなく送風機手段58の作動を行
うことができる。もしステップ158においてナルサイ
クル中に空調スペース12内の積載物が空気の流れを必
要としないことが分かるとプログラムの出口又は終わり
156に進む。
【0036】ステップ148において冷却サイクルが必
要であることが分かると、ステップ162に進み、氷を
熱交換器44から除去するのに霜取りサイクルが必要で
あるかどうかを判定する。霜取りサイクルをトリガする
ための種々の手段については上述した。もし霜取りサイ
クルが必要であれば、ステップ162からステップ16
4に進んで霜取りサブルーチンを実行させる。霜取りサ
ブルーチンは例えば、ハウジング50に設けられた開口
部64を閉じる霜取りダンパ(一つ設けられている場
合)を閉じることにより温風が空調スペース12内に送
り出されないようにする段階又は送風機手段58の作動
を停止させる段階を含む点を除き、加熱サイクルと同じ
である。次に、ステップ164からプログラム出口15
6に進む。ステップ162において、霜取りサイクルが
不要であることが分かると、ステップ166に進み、図
4のROMマップ169に示されているようにROM6
7に記憶されている弁開放増分値ΔFC1をフェッチす
る。次にステップ166からステップ168に進み、増
分値ΔFC1によって流量制御弁FCVを開く。次に、
ステップ170において熱交換器44内の実際の蒸気圧
EPを得るが、この値は、圧力及び温度センサ78から
の入力ET/EPから定期的に得られ、図5のRAMマ
ップ171内に示すようにRAM69に記憶される。ま
た、ステップ170は、ROM66に記憶されている最
小圧力値MVを検索し、それにより熱交換器44のため
の所定の最小許容蒸気圧を示す。利用する低温流体がC
2 である場合、最少圧力値MVはCO2 の三重点の直
ぐ上の約80psiaであろう。次に、ステップ172にお
いて、実際の蒸気圧の値EPと最少圧力値MVを比較
し、もし実際の蒸気圧が最少圧力MVよりも大きい場
合、ステップ168に戻って流量制御弁FCVを更に開
く。蒸発圧力EPがステップ172の最低限テストを満
足する程度に流量制御弁FCVが開かれるまで、ステッ
プ168,170,172から成るループを続け、次い
で、ステップ172からステップ174へ進む。
【0037】ステップ174において、圧力制御値EP
Vに用いられるROM67からの弁開放制御増分値ΔE
P1を得、ステップ176において増分値ΔEP1だけ
蒸発圧力制御弁EPVを開く。次に、ステップ176か
ら図3のステップ178に進んで本発明の教示に従い蒸
発圧力及び流量制御段階を開始させる。冷凍装置10の
構成が所与ものであって且つ関連の空調スペース12の
所望の設定温度SPが所与の場合、利用する低温流体
(本発明の例示の実施例ではCO2 )の最適蒸発圧力及
び関連の蒸発温度が存在する。CO2 についての最適蒸
発圧力及び温度を、ROM67に記憶されている計算ス
テップを用いて電気制御装置66によって、設定温度セ
レクタ68で選択された設定温度から計算するのが良
く、或いは全体を図4のROMマップ169内に示すよ
うに、そして図6に詳細に示すように、複数の設定温度
SPについての最適蒸発圧力EPX及び関連の蒸発温度
ETXを掲げているルックアップテーブル179を準備
してROM67に記憶させても良い。
【0038】図6は例示のルックアップテーブル179
を示している。例えば、もし空調スペース12内に凍結
品が積載されていれば、設定温度セレクタ68を−20
°F(−28.9°C)に設定するのが良い。かかる設
定温度値では、冷凍装置10は、熱交換器44の出口端
80の所で圧力及び温度センサ78によって測定される
171psiaの蒸発圧力及び−32°F(−35.6°
C)の対応の蒸発温度または飽和温度の状態で最適動作
できる。例示の実施例に関して説明を続けると、空調ス
ペース14は非凍結品を収納しており、この場合、例え
ば+35°F(+1.67°C)が得られるような設定
温度セレクタ70の設定がなされている。この設定温度
では、冷凍装置10は、熱交換器44′の出口端80′
における圧力及び温度センサ78′によって測定される
300psiaの蒸発圧力、CO2 の送出し圧力及び0°F
(−17.8°C)の対応の蒸発温度または飽和温度の
状態で最も良く動作することができる。かくして、電気
制御装置66は、熱交換器44,44′内の蒸発温度又
は飽和温度が0°F〜−62°F(−17.8°C〜−
52.2°C)の状態で、熱交換器44,44′内の蒸
発圧力を300psiaからの任意の設定値からCO2 の三
重点よりも直ぐ上の圧力、例えば80psiaに調節でき
る。換言すると、熱交換器44,44′内の蒸発温度は
各々、制御装置66によって動的に制御でき、それによ
り、関連の空調スペース12,14の設定温度SPにつ
いて最も適切な蒸発温度が選択される。上述の例におけ
る圧力及び温度を離散的な値として述べたが、これらの
値の近傍の所定の許容誤差範囲が認められること、及び
温度及び圧力を、連続した値、即ち少なくとも2つの値
の一連の又は関連した組として選択しても良いことは理
解されるべきである。
【0039】次に図3に戻ると、ステップ178は、セ
ンサ78によって検出され定期的にRAM69に記憶さ
れる実際の蒸発圧力EPを得ると共に選択された設定温
度SPについてのルックアップテーブル179から最適
蒸発圧力EPXを得る。ステップ180では、実際の蒸
発圧力EPから所望の蒸発圧力EPXを差し引くことに
より差ΔPを計算し、代数符号を付けておく。次に、ス
テップ182において、差ΔPが0に等しいか、これよ
りも大きいかどうかを判定する。もしΔPが0以上であ
れば、ステップ184に進み、例えばΔPの絶対値と許
容値、例えば2とを比較することにより実際の蒸発圧力
EPが所望の最適蒸発圧力EPXの許容誤差範囲内にあ
るかどうかを判定する。ΔPの絶対値が2よりも大きい
場合、ステップ184からステップ186に進み、この
ステップで圧力調整弁EPVについての圧力増加変化分
ΔEP2(この値はROM67に記憶されている)を得
る。例えば、値ΔEP1を弁EPVについての初期開放
設定値として用い、値ΔEP2を蒸発圧力制御弁EPV
の所望の動作設定値を微調整する際に用いる場合、ΔE
P2の値をΔEP1の値よりも小さくするのが良い。ス
テップ182において、実際の蒸発圧力EPが所望の蒸
発圧力EPXよりも大きいことが分かっているので、ス
テップ188は増分値ΔEP2だけ圧力調整弁EPVを
開き、ステップ188からステップ178に戻る。ステ
ップ184において実際の蒸発圧力EPが所望の蒸発圧
力EPXの許容誤差範囲内にあることが分かるまでステ
ップ178,180,182,184,186,188
から成るループを繰り返す。ステップ184で実際の蒸
発圧力EPが所望の蒸発圧力EPXの許容誤差範囲内に
あることが分かった時点で、ループから外れ、ステップ
184からプログラム140の次の部分のステップ19
0に進む。
【0040】ステップ182において、ΔPが0に等し
くはなく、或いはこれよりも大きいことが分かると、ス
テップ192に進み、ΔPの絶対値と許容値、例えばス
テップ184で用いられた2という許容値とを比較する
ことにより、実際の蒸発圧力EPが所望蒸発圧力EPX
からの許容誤差範囲内にあると共に所望の蒸発圧力EP
Xよりも小さいかどうかを判定する。もしΔPの絶対値
が2よりも大きければ、ステップ192からステップ1
94に進み、このステップにおいて、ROM67に記憶
されている値EPVについての圧力増加変化分ΔEP2
を得る。ステップ182において、実際の蒸発圧力EP
が所望の蒸発圧力EPXよりも小さいことが分かったの
で、ステップ196において弁EPVを増分値ΔEP2
だけ閉じてステップ178に戻る。ステップ192にお
いて、実際の蒸発圧力EPが所望蒸発圧力EPXの許容
誤差範囲内にあることが分かるまでステップ178,1
80,182,192,194,196から成るループ
を繰り返す。なお、ステップ192において実際の蒸発
圧力EPが所望蒸発圧力EPXの許容誤差範囲内にある
ことが分かると、ループから出てステップ192からス
テップ190に進む。
【0041】ステップ190において、例えば設定温度
SPと+32°F(0°C)とを比較することにより、
設定温度SPが生鮮品を空調するか、或いは凍結品を空
調するよう設定されているのかどうかを判定する。設定
温度SPが凍結点よりも高い場合、送出し空気DAの温
度を調節してその温度が所定の床レベル温度FTを下回
らないようにして空調積載物のスポット凍結を防止する
ことが肝要である。かくして、ステップ190におい
て、非凍結品が空調スペース12内で空調されているこ
とが判明すると、ステップ198に進み、このステップ
において、送風機手段58を介して空調スペース12内
に送り出されている調和空気62の温度DAをフェッチ
する。なお、調和空気62の温度DAは送出し空気セン
サ76によって検出される。また、ステップ198は、
ROM67に記憶されている床レベル温度値FTを設置
するフェッチする。次に、ステップ200において、送
出し空気62の温度DAが所定の床レベル温度値FTよ
りも小さいかどうかを判定する。DAが床レベル温度値
FTよりも小さいと、ステップ200からステップ20
2に進み、このステップにおいてROM67から流量制
御弁の制御増分値ΔFC2をフェッチする。例えば、値
ΔFC1を流量制御弁FCVの初期開放設定値として用
いると共に最小値MVよりも高い蒸発圧力を得るための
急速調整手段として用い、値ΔFC2を流量制御弁FC
Vの設定値の微調整の際に用いる場合、ΔFC2の値は
ΔFC1の値よりも小さいのが良い。次に、ステップ2
02において、増分値ΔFC2だけ弁FCVを閉じ、1
56でプログラムを終了する。プログラム140の実行
の都度、ステップ200において、送出し空気温度DA
が床レベル温度FT以上であることが分かるまで、プロ
グラム140はステップ190,198,200,20
2から成るループ内に留まることになろう。なお、ステ
ップ200において送出し空気温度JAが床温度FT以
上であることが分かった時点で、ループから出て、ステ
ップ200からステップ204に分岐する。ステップ1
90において空調スペース12内の積載物が生鮮品では
ないことが分かると、直ちにステップ204に進む。ス
テップ204において、流量制御弁FCVを調節し、低
温流体の使用法を任意の時点で空調スペース12内の空
調積載物が必要とする状態に効果的にマッチさせるプロ
グラム140の一部を開始する。ステップ204におい
て、圧力・温度センサ78によって測定され、RAM6
9に定期的に記憶される、熱交換器44から出ている気
化状態の低温流体の実際の温度ETをフェッチし、低温
流体の蒸発温度ETXをROM67に記憶されているル
ックアップテーブル179から得る。ステップ206に
おいて熱交換器44を出る蒸気の温度ETと、熱交換器
44内の低温流体の蒸発温度ETXとを比較して蒸気が
過熱状態であるかどうかを判定し、もしそうであればE
TからETXを差し引くことにより過熱値SHを得て流
出中の蒸気の過熱度とを比較する。ステップ208にお
いて、ルックアップテーブル179から得られる設定温
度SPについての所望の過熱度SHXを得る。ステップ
208において実際の過熱度SHと所望過熱度SHXと
を再度比較する。なお、例えば、SHXは凍結品につい
ては10°F(5.55°C)、非凍結品については2
4°F(13.3°C)である。
【0042】より詳細に説明すると、ステップ208で
は、実際の過熱度SHから所望過熱度SHXを差し引い
て差ΔSを得て、代数符号を保存する。ステップ210
において差ΔSが0に等しいか或いはこれよりも大きい
かどうかを判定する。ΔSが0よりも大きいと、実際の
過熱度SHは所望過熱度SHXよりも大きく、そして、
ステップ212においてΔSの絶対値が所定の許容値、
例えば1以内であるかどうかを判定する。ΔSが特定の
特定の許容誤差範囲内にない場合、ステップ212から
ステップ214に進み、このステップ214においてR
OM67から増分値ΔFC2をフェッチし、次にステッ
プ214は、流量制御弁FCVをこの増分値だけ開いて
実際の過熱度を減少させる。次に、156でプログラム
140から抜け出る。ステップ212において実際の過
熱値SHが所望過熱値SHXの許容誤差範囲内まで小さ
くなったことが分かるまで、ステップ210,212,
214から成るループはプログラム140の各実行の際
継続する。ステップ212において実際の過熱値SHが
所望過熱値SHXの許容誤差範囲内まで小さくなったこ
とが分かった時点でステップ212はステップ214を
バイパスし直接、プログラム終了156に進む。
【0043】ステップ210においてΔSが0よりも小
さいことが分かると、実際の過熱値SHは所望過熱値S
HXよりも小さく、従ってステップ210から分岐して
ステップ216に進み、このステップにおいて、ΔSの
絶対値が所定の許容値、例えばステップ212で用いら
れていた値1以内であるかどうかを判定する。ΔSが許
容誤差範囲内にないと、ステップ216からステップ2
18に進み、このステップにおいてROM67から増分
値ΔFC2をフェッチする。次に、ステップ218はこ
の増分値だけ流量制御弁FCVを閉じ、それにより実際
の過熱度を増大させ、156でプログラムから抜け出
る。ステップ216において実際の過熱値SHが所望過
熱値SHXの許容誤差範囲内まで増大したことが分かる
まで、ステップ210,216,218から成るループ
はプログラム140の各実行の際継続する。ステップ2
16において実際の過熱値SHが所望過熱値SHXの許
容誤差範囲内まで増大したことが分かると、ステップ2
16はステップ218をバイパスし直接、プログラム終
了156に進む。
【0044】図3において、設定温度により非凍結品が
空調スペース12内に存在していることが分かると、ス
テップ198,200,202を経て行われる送出し空
気62の温度DAの関数としての流量制御弁SCVの調
整が、ステップ204〜218での過熱の関数としての
流量制御弁FCVの調整に優先することは注目されよ
う。送出し空気62の温度DAが床温度FTよりも大き
くなるまで、プログラム140は過熱の関数として流量
制御弁FCVを制御するプログラムステップを考慮しな
い。
【0045】増分値ΔFC1,ΔFC2,ΔEP1,Δ
EP2を一定の値として説明したが、これらの値は動的
な計算値であっても良く、例えば、一又は二以上の所定
のシステム動作条件、例えばΔT,ΔP,またはΔ(E
P−MV)に比例するものであっても良いことは当然の
事である。
【0046】また、例えば空調スペースの初期温度引下
げ中、設定温度SPをオーバーシュートすることを防止
するため従来型冷凍技術を利用できることはいうまでも
ない。初期温度引下げ中、冷凍装置を高い過熱値の状態
で作動させるのが良く、「予期」アルゴリズムを用い、
設定温度SPに達するまで質量流量及び過熱度を減少さ
せる。
【0047】図面には示していないが、過度の圧力が冷
凍装置10の作動停止時に生じないようにするために、
低温流体を作動停止時に2つの弁の間で、例えば弁83
と131との間で分流できる任意の場所に圧力逃がし弁
を別途設けるべきである。また、単一又は複数の伸縮オ
リフィスを、使用する管類の直径、系統圧力降下等に応
じて低温流体流路中の選択された単一の場所または複数
の場所に配置するのが良い。伸縮オリフィスに代えて一
又は二以上の蒸気モータ又は膨張弁を用いて所望の膨張
度を得るようにすることが好適である。
【0048】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の教示に従って構成された冷凍装置の詳
細線図である。
【図2】図1に示す電気制御装置によって利用され、本
発明の教示に従って新規且つ改良型の冷凍装置作動方法
を実行するプログラムのフロー図である。
【図3】図1に示す電気制御装置によって利用され、本
発明の教示に従って新規且つ改良型の冷凍装置作動方法
を実行するプログラムのフロー図である。
【図4】図1に示す読出し専用記憶装置(ROM)に記
憶され、図2及び図3に示すプログラムによって利用さ
れる或る特定の定数を示すROMマップ図である。
【図5】図1に示すランダムアクセス記憶装置(RA
M)に記憶され、図2及び図3に示すプログラムによっ
て利用される或る特定の変数を示すRAMマップ図であ
る。
【図6】図1に示すROMに記憶され、全体が図4のR
OMマップに示されている例示のルックアップテーブル
を示す図である。
【符号の説明】
10 冷凍装置 12,14 空調スペース 15 低温流体冷却手段 16 断熱供給容器 42,42′ 熱交換器手段 44,44′ 熱交換器 58,58′ 送風機手段 60 戻り空気 62 調和空気 66 電気制御装置 68 設定温度セレクタ 78 圧力・温度センサ 106 加熱手段 108 熱交換器 FCV,FCV′ 流量制御弁
フロントページの続き (72)発明者 ハーマン ハーモジオ ヴィーガス アメリカ合衆国 ミネソタ州 ブルーミン トン ウエストエイティセブンスストリー ト 7710

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体状態の低温流体冷却手段及び熱交換
    器を有していて、空調スペースの温度を少なくとも冷却
    サイクルにより、選択された設定温度に近い所定の温度
    域に調節するための冷凍装置の作動方法において、冷却
    サイクルは、低温流体の所望の蒸発蒸気圧力値を選択さ
    れた設定温度の関数として得る段階と、熱交換器手段内
    の蒸発圧力を所望の蒸発蒸気圧力値の関数として調節す
    る段階と、熱交換器手段を出ている低温流体の所望の過
    熱値を選択された設定温度の関数として得る段階と、低
    温流体冷却手段から熱交換器手段への液状低温流体の質
    量流量を所望の過熱値の関数として調節する段階とから
    成ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 熱交換器手段内の蒸発圧力を所望の蒸発
    圧力値の関数として調節する前記段階では、低温流体の
    実際の蒸発蒸気圧力を求め、実際の蒸発圧力と所望の蒸
    発圧力との差に応じる圧力差を求め、熱交換器手段内の
    蒸発圧力を前記圧力差の関数として調節することを特徴
    とする請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 低温流体冷却手段から熱交換器手段への
    液状低温流体の質量流量を所望の過熱値の関数として調
    節する前記段階では、熱交換器手段を出ている低温流体
    の実際の過熱度を求め、実際の過熱値と所望の過熱値の
    差に応じる過熱値の差を得、低温流体冷却手段から熱交
    換器手段への液状低温流体の質量流量を前記過熱値の差
    の関数として調節することを特徴とする請求項1の方
    法。
  4. 【請求項4】 空気を空調スペースから引き込む段階
    と、空気を熱交換器手段と熱交換関係をなして移動させ
    る段階と、調和空気を空調スペース内に送り出す段階
    と、送り出された調和空気の温度を検出する段階と、送
    り出された調和空気についての最小温度値を得る段階
    と、低温流体冷却手段から熱交換器手段への液状低温流
    体の質量流量を調節して送り出された調和空気の温度が
    最小温度値を下回らないようにするための段階とを更に
    有することを特徴とする請求項1の方法。
  5. 【請求項5】 質量流量を調節して送り出された調和空
    気の温度が最小温度値を下回らないようにするための前
    記段階では、質量流量を減少させて送り出された調和空
    気の温度が最小温度値を下回らないようにすることを特
    徴とする請求項4の方法。
  6. 【請求項6】 質量流量を減少させて送り出された調和
    空気の温度が所定の最小温度値を下回らないようにする
    ための前記段階は、低温流体冷却手段から熱交換器手段
    への液状低温流体の質量流量を所望の過熱値の関数とし
    て調節する段階の実施前に実施されることを特徴とする
    請求項5の方法。
  7. 【請求項7】 液体状態の低温流体冷却手段及び熱交換
    器手段を有していて、空調スペースの温度を少なくとも
    冷却サイクルにより、選択された設定温度に近い所定の
    温度域に調節するための冷凍装置の作動方法であって、
    冷却サイクルは、低温流体の所望の蒸発蒸気圧力値を選
    択された設定温度の関数として得る段階と、熱交換器手
    段内の蒸発圧力を所望の蒸発蒸気圧力値の関数として調
    節する段階と、空気を空調スペースから引き込む段階
    と、空気を熱交換器手段と熱交換関係をなして移動させ
    る段階と、調和空気を空調スペース内に送り出す段階
    と、送り出された調和空気の温度を検出する段階と、送
    り出された調和空気についての最小温度値を得る段階
    と、低温流体冷却手段から熱交換器手段への液状低温流
    体の質量流量を調節して送り出された調和空気の温度が
    最小温度値を下回らないようにするための段階を有する
    ことを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】 質量流量を調節して送り出された調和空
    気の温度が最小温度値を下回らないようにするための前
    記段階では、質量流量を減少させて送り出された調和空
    気の温度が最小温度値を下回らないようにすることを特
    徴とする請求項7の方法。
  9. 【請求項9】 熱交換器手段から出ている低温流体の所
    望の過熱値を選択された設定温度の関数として得る段階
    を更に有し、質量流量を調節して送り出された調和空気
    の温度が最小温度値を下回らないようにするための前記
    段階の実施後、低温流体冷却手段から熱交換器手段への
    液状低温流体の質量流量を所望の過熱値の関数として制
    御する段階を実施することを特徴とする請求項8の方
    法。
  10. 【請求項10】 液体状態の低温冷却手段及び熱交換器
    手段を有していて、空調スペースの温度を少なくとも冷
    却サイクルにより、選択された設定温度に近い所定の温
    度域に調節する冷凍装置において、低温流体の所望の蒸
    発蒸気圧力値を選択された設定温度の関数として得る手
    段と、熱交換器手段内の蒸発圧力を所望の蒸発蒸気圧力
    値の関数として調節する手段と、熱交換器手段から出て
    いる低温流体の所望の過熱値を選択された設定温度の関
    数として得る手段と、低温流体冷却手段から熱交換器手
    段への液状低温流体の質量流量を所望の過熱値の関数と
    して調節する手段とを含むことを特徴とする冷凍装置。
  11. 【請求項11】 熱交換器手段内の蒸発圧力を所望の蒸
    発圧力値の関数として調節する前記手段は、低温流体の
    実際の蒸発蒸気圧力を求める手段と、実際の蒸発圧力と
    所望の蒸発圧力の差に応じる圧力差を得る手段と、熱交
    換器手段内の蒸発圧力を前記圧力差の関数として調節す
    る手段とを含むことを特徴とする請求項10の冷凍装
    置。
  12. 【請求項12】 低温流体冷却手段から熱交換器手段へ
    の液状低温流体の質量流量を所望の過熱値の関数として
    調節する前記手段は、熱交換器手段から出ている低温流
    体の実際の過熱度を求める手段と、実際の過熱値と所望
    の過熱値との差に応じて過熱値の差を得る手段と、低温
    流体冷却手段から熱交換器手段への液状低温流体の質量
    流量を前記過熱値の差の関数として調節する手段とを含
    むことを特徴とする請求項10の冷凍装置。
  13. 【請求項13】 空気を空調スペースから引き込み、空
    気を熱交換器手段と熱交換関係で移動させ、調和空気を
    空調スペース内に送り出す手段と、送り出された調和空
    気の温度を検出する手段と、送り出された調和空気につ
    いての最小温度値を得る手段と、低温流体冷却手段から
    熱交換器手段への液状低温流体の質量流量を調節して送
    り出された調和空気の温度が最小温度値を下回らないよ
    うにするための手段とを更に有することを特徴とする請
    求項10の冷凍装置。
  14. 【請求項14】 質量流量を調節して送り出された調和
    空気の温度が最小温度値を下回らないようにするための
    前記手段は、質量流量を減少させて送り出された調和空
    気の温度が最小温度値を下回らないようにするための手
    段を含むことを特徴とする請求項13の冷凍装置。
  15. 【請求項15】 送り出された調和空気の温度が最小温
    度値よりも下がらないようにするための前記手段は、低
    温流体冷却手段から熱交換器手段への液状低温流体の質
    量流量を所望の過熱値の関数として調節する手段に優先
    するすることを特徴とする請求項14の冷凍装置。
  16. 【請求項16】 液体状態の低温流体冷却手段及び熱交
    換器手段を有していて、空調スペースの温度を少なくと
    も冷却サイクルにより、選択された設定温度に近い温度
    域に調節する冷凍装置において、低温流体の所望の蒸発
    蒸気圧力値を選択された設定温度の関数として得る手段
    と、熱交換器手段内の蒸発圧力を所望の蒸発蒸気圧力値
    の関数として調節する手段と、空気を空調スペースから
    引き込み、空気を熱交換器手段と熱交換関係をなして移
    動させ、調和空気を空調スペース内へ送り出す手段と、
    送り出された調和空気の温度を検出する手段と、送り出
    された調和空気についての最小温度値を得る手段と、低
    温流体冷却手段から熱交換器手段への液状低温流体への
    質量流量を調節して送り出された調和空気の温度が最小
    温度値を下回らないようにするための手段とを有するこ
    とを特徴とする冷凍装置。
  17. 【請求項17】 質量流量を調節して送り出された調和
    空気の温度が最小温度値を下回らないようにするための
    前記手段は、質量流量を減少させて送り出された調和空
    気の温度が所定の床レベル温度値を下回らないようにす
    るための手段を含むことを特徴とする請求項16の冷凍
    装置。
  18. 【請求項18】 熱交換器手段から出ている低温流体の
    所望の過熱値を選択された設定温度の関数として得る手
    段を更に有し、質量流量を調節して送り出された調和空
    気の温度が最小温度値を下回らないようにするための前
    記手段は、低温流体冷却手段から熱交換器手段への液状
    低温流体の質量流量を所望の過熱値の関数として調節す
    るための手段を更に有することを特徴とする請求項17
    の冷凍装置。
JP6042026A 1993-02-16 1994-02-15 冷凍装置及びその作動方法 Pending JPH06241607A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/017,905 US5287705A (en) 1993-02-16 1993-02-16 Air conditioning and refrigeration systems utilizing a cryogen
US08/017905 1993-02-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06241607A true JPH06241607A (ja) 1994-09-02

Family

ID=21785202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6042026A Pending JPH06241607A (ja) 1993-02-16 1994-02-15 冷凍装置及びその作動方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5287705A (ja)
EP (1) EP0611934B1 (ja)
JP (1) JPH06241607A (ja)
CA (1) CA2115809A1 (ja)
DE (1) DE69413269T2 (ja)
DK (1) DK0611934T3 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009533608A (ja) * 2006-04-07 2009-09-17 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 冷蔵輸送手段に搭載された液化ガスのためのタンク内に正圧を生じさせるための方法および装置、冷蔵輸送手段のための冷却システム、および、冷蔵輸送手段

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5365744A (en) * 1993-11-08 1994-11-22 Thermo King Corporation Air conditioning and refrigeration systems utilizing a cryogen
US5730216A (en) * 1995-07-12 1998-03-24 Thermo King Corporation Air conditioning and refrigeration units utilizing a cryogen
US5699670A (en) * 1996-11-07 1997-12-23 Thermo King Corporation Control system for a cryogenic refrigeration system
US5916246A (en) * 1997-10-23 1999-06-29 Thermo King Corporation System and method for transferring liquid carbon dioxide from a high pressure storage tank to a lower pressure transportable tank
US6862499B1 (en) 2000-07-14 2005-03-01 Thermo King Corporation Environment-controlled transport unit
US6751966B2 (en) * 2001-05-25 2004-06-22 Thermo King Corporation Hybrid temperature control system
DE10224724A1 (de) * 2001-06-04 2003-01-30 Thermo King Corp Steuerverfahren für ein CRYO-Kühlsystem mit Eigenantrieb
US6698212B2 (en) * 2001-07-03 2004-03-02 Thermo King Corporation Cryogenic temperature control apparatus and method
US6631621B2 (en) * 2001-07-03 2003-10-14 Thermo King Corporation Cryogenic temperature control apparatus and method
US7032395B2 (en) * 2002-04-29 2006-04-25 Thermo King Corporation Transport temperature control unit and methods of defrosting an evaporator coil of the same
US6694765B1 (en) * 2002-07-30 2004-02-24 Thermo King Corporation Method and apparatus for moving air through a heat exchanger
US20040064169A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Briscoe Kathleen E. User interface for medical device
US7179279B2 (en) * 2002-09-30 2007-02-20 Medtronic Physio Control Corp. Rapid induction of mild hypothermia
US7087075B2 (en) * 2002-09-30 2006-08-08 Medtronic Emergency Response Systems, Inc. Feedback system for rapid induction of mild hypothermia
US7056282B2 (en) * 2002-12-23 2006-06-06 Medtronic Emergency Response Systems, Inc. Coolant control for rapid induction of mild hypothermia
US6996997B2 (en) * 2003-03-05 2006-02-14 Thermo King Corporation Pre-trip diagnostic methods for a temperature control unit
US6725683B1 (en) * 2003-03-12 2004-04-27 General Electric Company Cryogenic cooling system for rotor having a high temperature super-conducting field winding
US6895764B2 (en) * 2003-05-02 2005-05-24 Thermo King Corporation Environmentally friendly method and apparatus for cooling a temperature controlled space
US7422422B2 (en) * 2004-08-24 2008-09-09 Tecumseh Products Company Compressor assembly with pressure relief valve fittings
US20090248218A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Thermo King Corporation Environment control system for a transport unit
US10188098B2 (en) * 2009-05-12 2019-01-29 Reflect Scientific Inc. Extremely fast freezing, low-temperature blast freezer
SG182572A1 (en) 2010-01-20 2012-08-30 Carrier Corp Refrigeration storage in a refrigerant vapor compression system
FR2969061B1 (fr) * 2010-12-16 2013-01-04 Air Liquide Methode de gestion de l'alimentation en liquide cryogenique d'un camion de transport de produits thermosensibles fonctionnant en injection indirecte
US20130104585A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-02 Frederic R. Weeth Portable cooling unit for field-level cooling of product
EP2906881A4 (en) * 2012-05-11 2016-04-13 Hill Phoenix Inc CO2 COOLING SYSTEM WITH INTEGRATED AIR CONDITIONING MODULE
FR3010777B1 (fr) 2013-09-18 2015-10-02 Air Liquide Procede de gestion du fonctionnement d’un camion de transport frigorifique de produits thermosensibles par modulation de la puissance frigorifique
EP2871129B1 (en) * 2013-11-11 2019-03-13 Airbus Defence and Space GmbH Aircraft supplementary cooling system by evaporating liquid nitrogen
SG11201706658QA (en) * 2015-02-27 2017-09-28 Daikin Ind Ltd Refrigeration apparatus for containers
US9920972B2 (en) 2015-10-12 2018-03-20 Azzopardi Technology Group, Llc Dual trailer cooling unit
CN108151254B (zh) * 2017-12-25 2020-09-08 广东美的制冷设备有限公司 空调器、运行控制方法和计算机可读存储介质
DE102019001876B3 (de) 2019-03-15 2020-06-10 Tivadar Menyhart Verfahren, Vorrichtung und System zum Betreiben von Verbrennungskraftmaschinen mit erheblich gesteigertem Druckverhältnis und Fahrzeug mit diesem System
CA3056117A1 (en) * 2019-09-20 2021-03-20 Daniel L. Cluff Hybrid cryogenic process
CN113465201B (zh) * 2021-08-05 2022-09-27 西安热工研究院有限公司 基于二氧化碳耦合熔盐储热的冷热联供及储能系统及方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3070974A (en) * 1959-12-14 1963-01-01 Garrett Corp Single valve refrigeration control
US3802212A (en) * 1972-05-05 1974-04-09 Gen Cryogenics Refrigeration apparatus
US4045972A (en) * 1976-07-23 1977-09-06 Lewis Tyree Jr CO2 Cooling of vehicles
US4186562A (en) * 1976-11-01 1980-02-05 Lewis Tyree Jr Cryogenic refrigeration for vehicles
US4100759A (en) * 1976-11-01 1978-07-18 Lewis Tyree Jr CO2 vehicle refrigeration support systems
US4498306A (en) * 1982-11-09 1985-02-12 Lewis Tyree Jr Refrigerated transport
JPH01175517A (ja) * 1987-12-28 1989-07-12 Diesel Kiki Co Ltd 車輌用空気調和装置
FR2641854B1 (fr) * 1988-12-28 1994-01-14 Carboxyque Francaise Procede et dispositif de regulation d'un debit de co2 liquide, et application a un tunnel de refroidissement
US4899549A (en) * 1989-01-31 1990-02-13 Thermo King Corporation Transport refrigeration system with improved temperature and humidity control
US4986086A (en) * 1989-08-18 1991-01-22 Fridev Refrigeration Systems, Inc. CO2 temperature control system for transport vehicles
US5090209A (en) * 1990-10-01 1992-02-25 General Cryogenics Incorporated Enthalpy control for co2 refrigeration system
US5069039A (en) * 1990-10-01 1991-12-03 General Cryogenics Incorporated Carbon dioxide refrigeration system
US5123252A (en) * 1991-07-11 1992-06-23 Thermo King Corporation Method of operating a transport refrigeration unit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009533608A (ja) * 2006-04-07 2009-09-17 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 冷蔵輸送手段に搭載された液化ガスのためのタンク内に正圧を生じさせるための方法および装置、冷蔵輸送手段のための冷却システム、および、冷蔵輸送手段

Also Published As

Publication number Publication date
DE69413269T2 (de) 1999-06-02
DE69413269D1 (de) 1998-10-22
CA2115809A1 (en) 1994-08-17
EP0611934B1 (en) 1998-09-16
DK0611934T3 (da) 1999-02-22
EP0611934A3 (en) 1994-11-30
US5287705A (en) 1994-02-22
EP0611934A2 (en) 1994-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH06241607A (ja) 冷凍装置及びその作動方法
US5458188A (en) Air conditioning and refrigeration systems utilizing a cryogen and heat pipes
US5365744A (en) Air conditioning and refrigeration systems utilizing a cryogen
US5267443A (en) Air conditioning and refrigeration methods and apparatus utilizing a cryogen
US5313787A (en) Refrigeration trailer
US5730216A (en) Air conditioning and refrigeration units utilizing a cryogen
EP0599610B1 (en) Air conditioning and refrigeration methods and apparatus utilizing a cryogen
EP0553265B1 (en) Enthalpy control for co2 refrigeration system
US6698212B2 (en) Cryogenic temperature control apparatus and method
US5259198A (en) Air conditioning and refrigeration systems utilizing a cryogen
US5699670A (en) Control system for a cryogenic refrigeration system
JPH06235567A (ja) 冷凍装置
US5305825A (en) Air conditioning and refrigeration apparatus utilizing a cryogen
EP0599627B1 (en) Method for controlling the temperature of a conditioned space using a cryogen
US5069039A (en) Carbon dioxide refrigeration system
JP2003083595A (ja) 低温温度制御装置及び方法
EP0599639B1 (en) Air conditioning method and system utilizing a cryogen

Legal Events

Date Code Title Description
A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20040108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040406

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040816