JP2002340449A - 冷凍ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却効率を格段と向上し得る冷凍ユニットを
提供することを課題とする。 【解決手段】 コンプレッサ３、コンデンサ４、５、膨
張弁９、エバポレータ１０等を順次循環する冷媒の流れ
方向を切換手段Ｖ１０によって逆サイクルに切換え、コ
ンプレッサ３から吐出させてエバポレータ１０に送った
冷媒の熱によって当該エバポレータ１０に付着した霜を
除霜するデフロスト処理を、行う冷凍ユニットにおい
て、外気温を検出する外気温検出部６２と、この検出結
果に応じて室外ファン６の起動または停止を制御するフ
ァン制御部６１と、第１および第２のセンサＳＥ１、Ｓ
Ｅ２並びに圧力センサＳＥ３および外気温検出部６２の
検出結果に基づいて、コンプレッサをインバータ制御す
るインバータ制御部６０とを設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍ユニットに関
し、特に船舶等に積載されるコンテナ用冷凍ユニットに
適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のコンテナ用冷凍ユニット
として、例えば図２に示すように構成されたものが知ら
れている。一般的にコンテナ用冷凍ユニット５０は、直
方体状からなるコンテナ１の一方の端壁２に組み付けら
れている。

【０００３】そして、このコンテナ１は、図示しない他
方の端壁に設けられた扉側から、その庫内に貨物等を収
納し、端壁２に設けられたコンテナ用冷凍ユニット５０
を運転することによって、この庫内温度を−30〔℃〕〜
＋25〔℃〕程度の範囲で任意に設定された温度に維持し
ながら、船舶、トラック、鉄道車両等に積載されて運搬
されるようになされている。

【０００４】ここで、コンテナ用冷凍ユニット５０の略
示的構成を図３〜図６に示す。図３は正面図、図４は図
３のＢ−Ｂ矢に沿う縦断面図、図５は図４のＣ−Ｃ矢に
沿う横断面図、図６は回路図である。

【０００５】コンプレッサ３から吐出されたガス冷媒
は、ディスチャージラインＬ１、三方弁Ｖ１およびディ
スチャージラインＬ２を順次通って水冷コンデンサ５お
よびまたは空冷コンデンサ４に送られる。この水冷コン
デンサ５およびまたは空冷コンデンサ４では、送られて
きた高温のガス冷媒を凝縮液化し、得られた液冷媒を、
リキッドラインＬ３を通してドライヤ７、ストレーナ８
を経た後、膨張弁９に送る。

【０００６】膨張弁９に入った液冷媒は、ここで絞られ
ることにより断熱膨張して気液二相の冷媒となり、リキ
ッドラインＬ３Ａを通ってエバポレータ１０に入り、こ
こで庫内空気を冷却することによって蒸発気化する。そ
して、蒸発気化した冷媒（すなわちガス冷媒）は、配管
が曲げられることによって形成されるドレンパンヒータ
２２Ａおよびアキュームレ−タ１３を、サクションライ
ンＬ４を通って経た後、ラインＬ５を通って吸入圧力調
整弁Ｖ２を経て、圧力を調整されてコンプレッサ３に戻
る。

【０００７】コンテナ１の庫内空気は、実線矢印で示す
ように、吸込口１４からエバポレータセクション１５に
入り、モータ１１で駆動されるエバポレータファン１２
によって付勢され、エバポレータ１０を流過する過程で
冷却された後、風路１６、吹出室１８を経てコンテナ１
内に戻り、その底面に敷設されたＴ字状からなる多数の
通風レール４３同士の間隙から吹き出される。

【０００８】空冷コンデンサ４を用いる場合は、モータ
１７により室外ファンであるコンデンサファン６を駆動
する。すると、外気が破線矢印で示すように、空冷コン
デンサ４を流過する過程でガス冷媒と熱交換することに
より昇温した後、コンデンサファン６により付勢されて
大気中に放出される。

【０００９】水冷コンデンサ５を用いる場合は、入口側
接続金具１９に図示しない給水管を接続するとともに、
出口側接続金具２０に図示しない排水管を接続して制水
弁２１を開き、コンデンサファン６を停止する。する
と、給水管から供給された冷却水が入口側接続金具１９
から図示しない水配管を経て水冷コンデンサ５内に入
り、ここでガス冷媒と熱交換することにより昇温した
後、水配管、制水弁２１を通り出口側接続金具２０から
排水管を経て排出される。

【００１０】エバポレータ１０に結露したドレンは、ド
レンパン２２上に滴下し、ドレンホース２３を介してド
レンポート２４から排出される。このとき、エバポレー
タ１０にドレンが霜として付着していた場合、コンプレ
ッサ３から吐出され、三方弁Ｖ１、ラインＬ６およびリ
キッドラインＬ３Ａを順次通って送られる冷媒の熱によ
って除霜されることにより、この霜がドレンパン２２上
に落下する。

【００１１】そして、このドレンパン２２が、その内側
に配設されたドレンパンヒータ２２Ａに、エバポレータ
１０を加熱した冷媒が送られることによって、その冷媒
の熱で所定時間加熱されることにより霜を溶かし、ドレ
ンホース２３を介してドレンポート２４から排出される
ようになされている。

【００１２】因みに、この場合、このようなホットガス
バイパス式のデフロスト処理は、エバポレータ１０に設
けられる図示しないサーモスタットまたは第１のセンサ
と、このエバポレータ１０近傍のサクションラインＬ４
に設けられる第２のセンサおよび圧力センサによる各部
位の検出結果に応じて制御されている。

【００１３】コンテナ１の内外を仕切る仕切壁４１は断
熱材からなり、その全周に形成されたフランジによりコ
ンテナ１の端壁２に締結される。この仕切壁４１の外側
には、その下部中央にコンデンサセクション４２が形成
され、仕切壁４１の内側には、コンデンサセクション４
２の上方にエバポレ−タセクション１５、両側に風路１
６、下方に吹出室１８がそれぞれ形成されている。

【００１４】このエバポレータセクション１５内には、
エバポレータ１０やエバポレータファン１２等が据え付
けられている。コンデンサセクション４２内には、コン
プレッサ３、空冷コンデンサ４、水冷コンデンサ５、コ
ンデンサファン６等が据え付けられている。

【００１５】なお、２５はコントロールボックス、２６
はコンプレッサ３内に液冷媒を噴射して冷却するための
液インジェクション用電磁弁、２７は 200〔V〕級電源
用プラグ、２８は400〔V〕級電源用プラグ、２９は電源
トランス、３１はエバポレータ１０に吸い込まれる庫内
空気の温度を検出するための吸込空気温度センサ、３０
はこの温度センサ３１のチェック用温度計の挿入口、３
３はエバポレータ１０から吹き出された空気の温度を検
出するための吹出空気温度センサ、３２はこの温度セン
サ３３のチェック用温度計の挿入口、３４はエバポレー
タ１０の冷媒出口温度を検出するための出口温度セン
サ、３５は過熱防止センサ、３６はコンプレッサ３の吐
出管の温度を検出するための吐出管温度センサ、３７は
空冷コンデンサ４に流入する外気の温度を検出するため
の外気温度センサ、３８はエバポレ−タセクション１５
内の機器を点検するための点検蓋、３９は点検蓋３８を
着脱する際に用いる把手、４０は換気装置である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、一般
的にコンテナ用冷凍ユニットにおけるエバポレータの除
霜は、１日に４〜５回程度行われており、その方式とし
て、主に電気ヒータ式のデフロスト処理を採用してい
た。

【００１７】しかしながら、この電気ヒータ式デフロス
ト処理は、エバポレータに付着した霜を電気で加熱して
溶かすことによって確実に除霜し得る利点があるもの
の、除霜する時間（以下、これをデフロスト処理時間と
呼ぶ）が長く、このときの放熱ロスによってコンテナ庫
内の温度を不要に上昇させ、その後、コンテナ庫内を冷
却する際の冷却時間を増加させることから、コンテナ用
冷凍ユニットの冷却効率を低下させる未だ不十分な問題
があった。

【００１８】また、この場合、ヒータを熱交換器の下に
配置することから、除霜した際に生じる水分がヒータに
触れて蒸発し、コンテナ庫内の天井部に結露した後、こ
のコンテナ庫内に収納している貨物等に滴下し、当該貨
物等を濡らしてしまうおそれがあった。

【００１９】かかる問題を解決する一つの手法として、
近年、上述した図２〜図６に示したコンテナ用冷凍ユニ
ット５０のような、ホットガスバイパス式のデフロスト
処理が採用されてきている。このホットガスバイパス式
のデフロスト処理は、コンプレッサ３から吐出したガス
冷媒を、三方弁Ｖ１によってラインＬ６に流し、直接エ
バポレータ１０に送ることにより、このエバポレータ１
０で高温高圧のガス冷媒から熱を加えられ、この熱を利
用して除霜を行う。するとガス冷媒は一部液化するの
で、この液化した冷媒は、アキュームレータ１３等に液
溜めを設けて受けとめる一方、残りのガス冷媒は、この
アキュームレータ１３からラインＬ５を流れて吸入圧力
調整弁Ｖ２に送られ、減圧されてコンプレッサ３に戻る
ようになされている。

【００２０】ところが、ホットガスバイパス式のデフロ
スト処理を行うコンテナ用冷凍ユニット５０では、本
来、空冷およびまたは水冷コンデンサ４、５において行
うはずの熱交換（冷媒に対する外気からの吸熱作業）が
ないことから、除霜に利用できる熱量はコンプレッサ３
に対しての入熱量のみであり、外気温が低い場合、その
分コンプレッサ３における発熱量が減り、液冷媒の温度
も低くなってしまうため、除霜効率が低下し、デフロス
ト処理時間が長くなる未だ不十分な問題があった。

【００２１】また、このホットガス式のデフロスト処理
では、外気温が高い場合、その分コンプレッサ３におけ
る発熱量が増し、液冷媒の温度も高くなることから、エ
バポレータ１０に付着した霜を短時間で除霜し、デフロ
スト処理時間を短縮することができる。しかしながら、
霜が塊りとなってエバポレータ１０に付着していた場
合、あまり短時間で除霜すると、エバポレータ１０との
接触部分のみが溶けて霜が塊りのままドレンパン２２上
に落ちてしまい、これによってエバポレータ１０に付着
している霜がなくなり、デフロスト処理が終了してしま
うことになる。この結果、ドレンパン２２上に霜の塊り
が残り、これを完全に除霜するのが困難となる未だ不十
分な問題があった。

【００２２】従って、本発明では、ホットガス式のデフ
ロスト処理の中でも特にリバースサイクルデフロスト処
理に着眼し、その欠点である外気温に反比例して生じる
デフロスト処理時間のばらつき（タイムラグ）を安定さ
せることができれば、外気温が高い場合にデフロスト処
理時間が短くなることに起因して除霜が不完全となる問
題や、外気温が低い場合にデフロスト処理時間が長くな
る問題を解決することができると考えられることに着目
してなされたものである。

【００２３】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたもので、確実に除霜することができるデフロスト
処理時間を短縮し、かつ安定して確保することにより、
冷却効率を格段と向上し得る冷凍ユニットを実現するこ
とを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、以下の手段を採用した。請求項１
に記載の冷凍ユニットは、コンプレッサ、コンデンサ、
膨張弁、エバポレータ等を順次循環する冷媒の流れ方向
を切換手段によって逆サイクルに切換え、上記冷媒を上
記コンプレッサから吐出させて上記エバポレータに送
り、この冷媒の熱によって当該エバポレータに付着した
霜を除霜するデフロスト処理を、当該エバポレータに設
けられた第１のセンサと、このエバポレータの上記冷媒
入口近傍に設けられた第２のセンサおよび圧力センサの
検出結果に基づいて行う冷凍ユニットにおいて、外気温
を検出する外気温検出部と、上記外気温検出部の検出結
果に応じて室外ファンの起動または停止を制御するファ
ン制御部と、上記第１および第２のセンサ並びに上記圧
力センサおよび上記外気温検出部の検出結果に基づい
て、上記コンプレッサをインバータ制御するインバータ
制御部とを設けることを特徴としている。

【００２５】上述した冷凍ユニットによれば、外気温を
検出する外気温検出部と、この外気温検出部の検出結果
に応じて室外ファンの起動または停止を制御するファン
制御部と、第１および第２のセンサ並びに圧力センサお
よび外気温検出部の検出結果に基づいて、コンプレッサ
をインバータ制御するインバータ制御部とを設けること
によって、エバポレータに付着した霜を確実に除霜する
ことができるデフロスト処理時間を短縮し、かつ安定し
て確保する。

【００２６】しかも、請求項２に記載の発明は、請求項
１に係る冷凍ユニットにおいて、上記切換手段が四方弁
でなることを特徴としている。この冷凍ユニットによれ
ば、切換手段が四方弁でなることにより、冷却効率を格
段と向上し得る冷凍ユニットを簡易でかつ安価に実現す
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明にお
ける一実施の形態について詳述する。図１は、本発明に
おける一実施の形態に係るリバースサイクル式のデフロ
スト処理機構を有するコンテナ用冷凍ユニット５０の回
路図である。図１において、図６との対応部分には同一
符号を付して示している。この実施の形態の場合、四方
弁Ｖ１０は、ディスチャージラインＬ１、Ｌ２の他に、
エバポレータ１０と連通するサクションラインＬ４ａ
と、アキュームレータ１３と連通するサクションライン
Ｌ４ｂと、それぞれ接続されている。

【００２８】コンプレッサ３から吐出されたガス冷媒
は、ディスチャージラインＬ１、四方弁Ｖ１０およびデ
ィスチャージラインＬ２を順次通って水冷コンデンサ５
およびまたは空冷コンデンサ４に送られる。この水冷コ
ンデンサ５およびまたは空冷コンデンサ４では、送られ
てきた高温のガス冷媒を凝縮液化し、得られた液冷媒
を、リキッドラインＬ３を通してドライヤ７、ストレー
ナ８を経た後、膨張弁９に送る。

【００２９】このとき、空冷コンデンサ４を用いる場合
は、モータ１７により室外ファンであるコンデンサファ
ン６を駆動し、外気が空冷コンデンサ４を流過する過程
でガス冷媒と熱交換することによって昇温した後、コン
デンサファン６により付勢されて大気中に放出されるよ
うになされている。

【００３０】膨張弁９に入った液冷媒は、ここで絞られ
ることにより断熱膨張して気液二相の冷媒となり、リキ
ッドラインＬ３Ａを通ってエバポレータ１０に入り、こ
こで庫内空気を冷却することによって蒸発気化する。

【００３１】そして、蒸発気化した冷媒（すなわちガス
冷媒）は、配管が曲げられることによって形成されるド
レンパンヒータ２２Ａおよびアキュームレ−タ１３を、
サクションラインＬ４ａ、四方弁Ｖ１０、サクションラ
インＬ４ｂを順次通って経た後、ラインＬ５ａを通って
圧力を調整され、コンプレッサ３に戻る。

【００３２】以上の冷却運転の間にエバポレータ１０に
霜が付着することになるが、所定の時間毎、あるいは所
定の着霜状態が検出されると、この霜を溶かすためのデ
フロスト処理が行われる。このデフロスト処理時、イン
バータ制御部６０の制御のもとにコンプレッサ３から吐
出された冷媒は、ディスチャージラインＬ１を通って四
方弁Ｖ１０に送られ、この四方弁Ｖ１０が切り換えられ
ることによってサクションラインＬ４ａを通り、ドレン
パンヒータ２２Ａを経てエバポレータ１０に送られる。
これによって、これらドレンパンヒータ２２Ａおよびエ
バポレータ１０は、このコンプレッサ３から吐出された
冷媒の熱で加熱される。

【００３３】また、インバータ制御部６０は、エバポレ
ータ１０の温度を検知するために、このエバポレータ１
０に設けられた第１のセンサ（温度センサ）ＳＥ１と、
当該エバポレータ１０近傍の例えばサクションラインＬ
４ａ上に設けられた第２のセンサＳＥ２と、圧力センサ
ＳＥ３との検知結果と、外気温を検出するための外気温
検出部６２の検出結果とに基づいてコンプレッサ３をイ
ンバータ制御するようになされている。

【００３４】具体的には、このインバータ制御部６０
は、外気温が低く、この場合にエバポレータとして機能
するコンデンサ４での外気からの吸熱量が少なく、この
ままでは、一定時間（例えば10分間）除霜しても、エバ
ポレータ１０に付着した霜の塊りが溶けきれないであろ
うことを認識した場合、コンプレッサ３の駆動周波数を
上げて冷媒の循環量を増し、コンデンサ４での吸熱量を
多くして、この一定時間内でデフロスト処理が終了する
ように、このコンプレッサ３をインバータ制御する。

【００３５】また、インバータ制御部６０は、外気が高
く、コンデンサ４での吸熱量が多くなり、エバポレータ
１０に付着した霜の塊りが溶けきれないうちに除霜が終
了するであろうことを認識した場合、コンプレッサ３の
駆動周波数を下げて冷媒の循環量を減らし、その吸熱量
を抑えることにより、一定時間内で霜の塊りを完全に溶
かしてデフロスト処理を終了するように、このコンプレ
ッサ３をインバータ制御する。

【００３６】エバポレータ１０を加熱した冷媒は、リキ
ッドラインＬ３Ａを通って膨張弁９を経た後、リキッド
ラインＬ３を通ってストレーナ８、ドライヤ７を経て水
冷コンデンサ５および空冷コンデンサ４に送られる。こ
の際、コンデンサ４、５は、エバポレータとして機能
し、上述したように外気等から吸熱することにより蒸発
し、四方弁Ｖ１０を経てコンプレッサ３に戻る。

【００３７】このとき、空冷コンデンサ４においては、
コンデンサファン６が、外気温検出部６２の検出結果に
基づくファン制御部６１の制御のもとに、外気温がマイ
ナス（例えば−10〔℃〕）のとき起動され、外気温がプ
ラス（例えば＋10〔℃〕以上）のとき停止されることに
よって、上述したインバータ制御と併用されてここでの
熱の授受が調整されるようになされている。

【００３８】このようにして、このコンテナ用冷凍ユニ
ット５０では、リバースサークル式のデフロスト処理に
おいて、外気温に反比例して生じるデフロスト処理時間
のばらつきを安定させ、かつ外気温が高い場合にデフロ
スト処理時間が短くなることに起因して除霜が不完全と
なることを防止することができるとともに、外気温が低
い場合にデフロスト処理時間が長くなることを防止する
ことができ、かくして冷却効率を格段と向上し得るコン
テナ用冷凍ユニット５０を実現することができる。

【００３９】なお、本実施の形態においては、切換手段
として四方弁Ｖ１０を適用するようにした場合について
述べたが、本発明はこれに限ることはない。但し、本実
施の形態のように、切換手段として四方弁Ｖ１０を用い
る場合、この種のラインに用いられる四方弁Ｖ１０が一
般的に多く流通されていることから、他の切換手段を用
いる場合に比べて、構成をより簡易にし、かつコストを
格段と低減することができる利点がある。

【００４０】また、本実施の形態においては、本発明を
上述したコンテナ用冷凍ユニット５０に適用するように
した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他
の冷蔵冷凍ユニットにも広く適用できることは言うまで
もない。

【００４１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、冷凍ユニ
ットにおいて、外気温を検出する外気温検出部と、この
外気温検出部の検出結果に応じてエバポレータに併設さ
れるファンの起動または停止を制御するファン制御部
と、第１および第２のセンサ並びに圧力センサおよび外
気温検出部の検出結果に基づいて、コンプレッサをイン
バータ制御するインバータ制御部とを設けることによっ
て、エバポレータに付着した霜を確実に除霜することが
できるデフロスト処理時間を短縮し、かつ安定して確保
することができ、かくして冷却効率を格段と向上し得る
冷凍ユニットを実現することができる。

【００４２】しかも、この冷凍ユニットによれば、切換
手段が四方弁でなることにより、冷却効率を格段と向上
し得る冷凍ユニットを簡易でかつ安価に実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施の形態による冷凍ユニットの回路図で
ある。

【図２】 従来のコンテナ用冷凍ユニットを示す斜視図
である。

【図３】 従来のコンテナ用冷凍ユニットの正面拡大図
である。

【図４】 従来のコンテナ用冷凍ユニットの縦断面図で
ある。

【図５】 従来のコンテナ用冷凍ユニットの横断面図で
ある。

【図６】 従来の冷凍ユニットの回路図である。

【符号の説明】

１ コンテナ ２ 端壁 ３ コンプレッサ ４ 空冷コンデンサ ５ 水冷コンデンサ ６ コンデンサファン（室外ファン） ７ ドライヤ ８ ストレーナ ９ 膨張弁 １０ エバポレータ １１ モータ １２ エバポレータファン １３ アキュームレ−タ １４ 吸込口 １５ エバポレータセクション １６ 風路 １７ モータ １８ 吹出室 ２２ ドレンパン ２２Ａ ドレンパンヒータ ２３ ドレンホース ２４ ドレンポート ２５ コントロールボックス ４１ 仕切壁 ４２ コンデンサセクション ５０ コンテナ用冷凍ユニット ６０ インバータ制御部 ６１ ファン制御部 ６２ 外気温検出部 Ｖ１ 三方弁 Ｖ２ 吸入圧力調整弁 Ｖ１０ 四方弁（切換手段） Ｌ１ ディスチャージライン Ｌ２ ディスチャージライン Ｌ３ リキッドライン Ｌ３Ａ リキッドライン Ｌ４ サクションライン Ｌ４ａ サクションライン Ｌ４ｂ サクションライン Ｌ５ ライン Ｌ５ａ ライン Ｌ６ ライン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁、エ
   バポレータ等を順次循環する冷媒の流れ方向を切換手段
   によって逆サイクルに切換え、上記冷媒を上記コンプレ
   ッサから吐出させて上記エバポレータに送り、この冷媒
   の熱によって当該エバポレータに付着した霜を除霜する
   デフロスト処理を、当該エバポレータに設けられた第１
   のセンサと、このエバポレータの上記冷媒入口近傍に設
   けられた第２のセンサおよび圧力センサの検出結果に基
   づいて行う冷凍ユニットにおいて、 外気温を検出する外気温検出部と、 上記外気温検出部の検出結果に応じて室外ファンの起動
   または停止を制御するファン制御部と、 上記第１および第２のセンサ並びに上記圧力センサおよ
   び上記外気温検出部の検出結果に基づいて、上記コンプ
   レッサをインバータ制御するインバータ制御部とを具え
   たことを特徴とする冷凍ユニット。
2. 【請求項２】 上記切換手段が、四方弁でなることを特
   徴とする請求項１に記載の冷凍ユニット。