JP2003269805A - 海上レフユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度維持運転時においてリニアな温度制御及
び省エネルギー運転が可能になる海上レフユニットの提
供を目的とする。 【解決手段】 ガス冷媒を吸入圧縮するインバータ制御
の圧縮機１を備えている海上レフユニットＣ１におい
て、圧縮機１から送出される高温高圧のガス冷媒を分流
させ、電子膨張弁４を通って減圧膨張した低温の液冷媒
による冷却能力と、ホットガスバイパス管路８を流れる
高温高圧のガス冷媒による加熱能力とを調整して、エバ
ポレータ５の冷却能力及び加熱能力の制御を行う第１の
運転制御領域を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海上コンテナに装
備されて広範囲にわたる温度制御を行う冷凍ユニットで
ある海上レフユニットに係り、特に、海上レフユニット
の省エネルギー運転に用いて好適な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、船舶、トレーラー、トラック
及び鉄道車両の貨車等に積載して目的地まで輸送するコ
ンテナ（以下、「海上コンテナ」と呼ぶ）の冷凍ユニッ
トとして、海上レフユニットと呼ばれるものが知られて
いる。このような海上レフユニットは、ガス冷媒を吸入
圧縮する圧縮機と、高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデ
ンサと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる絞り機構
と、低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータとを具備
し、これらを順次冷媒配管で接続してなる冷凍サイクル
を冷媒が循環して状態変化を繰り返すように構成されて
いる。

【０００３】海上レフユニットを装備する海上コンテナ
は、図５に示すように、一般的には直方体状とした中空
容器である。なお、図５において、符号のＣは海上レフ
ユニット、３０は海上コンテナ、３１は端壁である。海
上レフユニットＣは、海上コンテナ３０の一方の端壁３
１に組み付けられる冷凍ユニットであり、全体の大きさ
が規定されている海上コンテナ３０にできるだけ大きな
積載容量を確保するという観点から、極力薄く小型化す
ることが求められている。この海上レフユニットＣは、
図示しない他方の端壁に設けられている扉から海上コン
テナ３０の庫内に生鮮食料品等の貨物を収納した状態で
運転される。これにより、海上コンテナ３０は、その庫
内温度を−３０℃〜＋２５℃程度の広い温度範囲にわた
り、貨物に応じて任意に設定した温度を維持しながら、
たとえば船舶、トレーラー、トラック、鉄道車両（貨
車）等に積載して目的地まで運搬することができる。

【０００４】図４に示す従来の海上レフユニットＣは、
圧縮機１、コンデンサ２、レシーバ３、絞り機構の電子
膨張弁４、エバポレータ５及びアキュムレータ６が冷媒
配管７で接続されて閉回路の冷凍サイクルを形成し、こ
の冷凍サイクルを冷媒が循環することで状態変化を繰り
返すように構成されている。この海上レフユニットＣ
は、温度制御範囲の要求が他の冷凍ユニットと比較して
かなり広いという特徴があり、また、冷凍ユニット（圧
縮機）のＯＮ／ＯＦＦにより庫内温度の制御を実施する
のではなく、安定した吹出温度に制御することで庫内温
度を一定に保つことが求められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年においては省エネ
ルギー運転が望まれているので、特に、小さな負荷とな
る温度維持運転の割合が極めて高い海上レフユニットＣ
においては、広範囲な容量制御を容易に実施できると共
に、より一層の省エネルギーを達成することが求められ
る。すなわち、海上レフユニットＣにおいては、たとえ
ば冷却運転の場合、海上コンテナ３０内を所望の温度に
冷やし込んだ後は、安定した吹出温度に制御することで
庫内温度を長時間一定に保つように運転される。このよ
うな運転状況では、実質的にはエバポレータファン（図
示省略）の発熱量程度という小さな熱負荷しかないとい
うのが実状である。このため、海上レフユニットＣの冷
却能力を大幅に抑制し、具体的には定格の２０％程度に
まで下げた少ない冷却能力の運転状態にして、圧縮機１
の消費電力を低減して効率よく運転することが求められ
る。

【０００６】しかしながら、上述した従来の海上レフユ
ニットＣにおいては、圧縮機１の容量制御には自ずと限
界がある。このため、たとえは熱負荷がほとんどないよ
うな温度維持運転時には、最低の冷却能力で運転しても
余剰の冷却能力を生じることがある。従って、たとえば
図示省略の電気ヒータを適所に設置して適当にＯＮ／Ｏ
ＦＦし、わざわざ余剰の熱負荷に見合うだけの加熱をす
ることで冷却能力と加熱能力との熱バランスをとり、安
定した吹出温度に制御して庫内温度を一定に保つという
運転制御が行われている。なお、従来の容量制御を行っ
ても、圧縮機１の仕事量は実質的にほとんど一定である
ため、圧縮機１を駆動するのに消費される電力を低減し
て省エネルギー運転を行うことは困難であった。

【０００７】すなわち、上述した庫内温度の維持制御を
行う場合には、圧縮機１の駆動に要する電力と、電気ヒ
ータの加熱に必要な電力とが同時に必要となるので、庫
内維持運転の割合が極めて高い海上レフユニットにとっ
ては、消費電力を低減して全体としても省エネルギー化
することが大きな課題となっている。

【０００８】また、電気ヒータの加熱量制御は、電気ヒ
ータを複数のユニットに分割し、必要なユニット数を適
宜ＯＮ／ＯＦＦすることになるので、通電するユニット
数に応じて段階的に変化する温度制御となっていた。こ
のため、庫内に貯蔵している積み荷の鮮度をより一層向
上させるためには、温度変化が大きい段階的な温度制御
ではなく、リニアにきめ細かく温度制御することが望ま
れる。なお、圧縮機１をＯＮ／ＯＦＦさせて庫内温度を
一定に保つことも可能ではあるが、運転・停止の回数を
抑制するためにはヒステリシスを設けてＯＮ／ＯＦＦ温
度の設定幅を広くする必要があるため、電気ヒータ以上
に温度変化が大きくなって現実的ではない。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、省エネルギー運転が可能な海上レフユニット、特
に、温度維持運転時においてリニアな温度制御及び省エ
ネルギー運転が可能になる海上レフユニットの提供を目
的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
海上レフユニットは、ガス冷媒を吸入圧縮するインバー
タ制御の圧縮機と、高温高圧のガス冷媒を凝縮させるコ
ンデンサと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる可変容
量の絞り機構と、低温の液冷媒を蒸発させるエバポレー
タと、前記圧縮機の吐出側から分岐して前記エバポレー
タの上流側に合流するホットガスバイパス管路とを具備
し、これらを順次冷媒配管で接続してなる冷凍サイクル
を冷媒が循環して状態変化を繰り返すように構成されて
海上コンテナに設置される海上レフユニットであって、
前記圧縮機から送出される高温高圧のガス冷媒を分流さ
せ、前記絞り機構を通って減圧膨張した低温の液冷媒に
よる冷却能力と、前記ホットガスバイパス管路を流れる
高温高圧のガス冷媒による加熱能力とを調整して、前記
エバポレータの冷却能力及び加熱能力の制御を行う第１
の運転制御領域を備えていることを特徴とするものであ
る。

【００１１】このような海上レフユニットによれば、イ
ンバータ制御の圧縮機から送出される高温高圧のガス冷
媒を分流させ、可変容量の絞り機構を通って減圧膨張し
た一方の低温の液冷媒による冷却能力と、ホットガスバ
イパス管路を流れる他方の高温高圧のガス冷媒による加
熱能力とを調整して、エバポレータの冷却能力及び加熱
能力の制御を行う第１の運転制御領域を備えているの
で、インバータ制御による圧縮機の回転数または絞り機
構の容量を調整すれば冷媒の分配量が変動するので、冷
却能力及び加熱能力が０となる点を通り、リニアできめ
細かい冷却能力及び加熱能力の制御が可能になる。

【００１２】請求項２に記載の海上レフユニットは、ガ
ス冷媒を吸入圧縮するインバータ制御の圧縮機と、高温
高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサと、高温高圧の
液冷媒を減圧膨張させる可変容量の絞り機構と、低温の
液冷媒を蒸発させるエバポレータと、前記圧縮機の吐出
側から分岐して前記エバポレータの上流側に合流するホ
ットガスバイパス管路とを具備し、これらを順次冷媒配
管で接続してなる冷凍サイクルを冷媒が循環して状態変
化を繰り返すように構成されて海上コンテナに設置され
る海上レフユニットであって、前記絞り機構を全閉とし
て前記圧縮機から送出される高温高圧のガス冷媒の全量
を前記ホットガスバイパス管路から前記エバポレータに
流し、前記圧縮機の回転数をインバータ制御して前記エ
バポレータの加熱能力制御を行う第２の運転制御領域を
備えていることを特徴とするものである。

【００１３】このような海上レフユニットによれば、絞
り機構を全閉として圧縮機から送出される高温高圧のガ
ス冷媒の全量をホットガスバイパス管路からエバポレー
タに流し、圧縮機の回転数をインバータ制御してエバポ
レータの加熱能力制御を行う第２の運転制御領域を備え
ているので、インバータ制御される圧縮機の回転数に応
じてホットガスバイパス管路を流れる高温高圧のガス冷
媒（ホットガス）量を変化させ、加熱能力をリニアに制
御することができる。

【００１４】請求項３に記載の海上レフユニットは、ガ
ス冷媒を吸入圧縮するインバータ制御の圧縮機と、高温
高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサと、高温高圧の
液冷媒を減圧膨張させる可変容量の絞り機構と、低温の
液冷媒を蒸発させるエバポレータと、前記圧縮機の吐出
側から分岐して前記エバポレータの上流側に合流するホ
ットガスバイパス管路とを具備し、これらを順次冷媒配
管で接続してなる冷凍サイクルを冷媒が循環して状態変
化を繰り返すように構成されて海上コンテナに設置され
る海上レフユニットであって、前記圧縮機から送出され
る高温高圧のガス冷媒を分流させ、前記絞り機構を通っ
て減圧膨張した低温の液冷媒による冷却能力と、前記ホ
ットガスバイパス管路を流れる高温高圧のガス冷媒によ
る加熱能力とを調整して、前記エバポレータの冷却能力
及び加熱能力の制御を行う第１の運転制御領域と、前記
絞り機構を全閉として前記圧縮機から送出される高温高
圧のガス冷媒の全量を前記ホットガスバイパス管路から
前記エバポレータに流し、前記圧縮機の回転数をインバ
ータ制御して前記エバポレータの加熱能力制御を行う第
２の運転制御領域と、を備えていることを特徴とするも
のである。

【００１５】このような海上レフユニットによれば、イ
ンバータ制御の圧縮機から送出される高温高圧のガス冷
媒を分流させ、可変容量の絞り機構を通って減圧膨張し
た低温の液冷媒による冷却能力と、ホットガスバイパス
管路を流れる高温高圧のガス冷媒による加熱能力とを調
整して、エバポレータの冷却能力及び加熱能力の制御を
行う第１の運転制御領域と、絞り機構を全閉としてイン
バータ制御の圧縮機から送出される高温高圧のガス冷媒
の全量をホットガスバイパス管路からエバポレータに流
し、圧縮機の回転数をインバータ制御してエバポレータ
の加熱能力制御を行う第２の運転制御領域と、を備えて
いるので、第１の運転制御領域では、インバータ制御に
よる圧縮機の回転数または絞り機構の容量を調整すれば
冷媒の分配量が変動するので、冷却能力及び加熱能力が
０となる点を通り、リニアできめ細かい冷却能力及び加
熱能力の制御が可能になり、また、第２の運転領域で
は、インバータ制御される圧縮機の回転数に応じて送出
される冷媒量が変動し、ホットガスバイパス管路を流れ
る高温高圧のガス冷媒量も変化するので、第１の運転制
御領域からリニアに加熱能力を制御することができる。

【００１６】請求項４に記載の海上レフユニットは、請
求項１または３記載の海上レフユニットにおいて、前記
絞り機構の能力を一定とし、前記圧縮機の回転数をイン
バータ制御してエバポレータの冷却能力及び加熱能力を
制御することが好ましく、これにより、小さな熱負荷の
温度維持運転時における圧縮機の消費電力を最小限に抑
えることができる。

【００１７】請求項５に記載の海上レフユニットは、請
求項１または３記載の解除レフユニットにおいて、前記
圧縮機を所望の回転数に一定とし、前記絞り機構の能力
を制御してエバポレータの冷却能力及び加熱能力を制御
することが好ましく、これにより、小さな熱負荷の温度
維持運転時においては、圧縮機を許容最小回転数に固定
して運転すれば、圧縮機の消費電力を最小にして冷却能
力を制御することができる。

【００１８】請求項６に記載の海上レフユニットは、請
求項１または３記載の海上レフユニットにおいて、前記
圧縮機の回転数をインバータ制御すると共に、前記絞り
機構の能力を制御してエバポレータの冷却能力及び加熱
能力を制御することが好ましく、これにより、小さな熱
負荷の温度維持運転時における圧縮機の消費電力を最小
限に抑え、かつ、広い範囲にわたってきめ細かく冷却能
力及び加熱能力を制御することができる。

【００１９】請求項７に記載の海上レフユニットは、請
求項１または３記載の海上レフユニットにおいて、前記
絞り機構の能力及び前記圧縮機の回転数を一定とし、前
記ホットガスバイパス管路に設けたホットガス流量制御
弁の開度を制御してエバポレータの冷却能力及び加熱能
力を制御することが好ましく、これにより、ホットガス
流量の調整によって冷却能力及び加熱能力を制御するこ
とができる。

【００２０】請求項８に記載の海上レフユニットは、請
求項７記載の海上レフユニットにおいて、前記圧縮機の
インバータ制御、前記絞り機構の能力制御及び前記ホッ
トガス流量制御弁の開度制御を併用してエバポレータの
冷却能力及び加熱能力を制御することが好ましく、これ
により、小さな熱負荷の温度維持運転時における圧縮機
の消費電力を最小限に抑え、かつ、広範囲にわたってき
め細かく冷却能力及び加熱能力を制御することができ
る。

【００２１】また、請求項１から８のいずれかに記載の
海上レフユニットにおいては、前記絞り機構を電子膨張
弁とするのが好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る海上レフユニ
ットの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図
１は、本発明に係る海上レフユニットの実施形態を示し
ており、図中の符号Ｃ１は海上レフユニット、１は圧縮
機、２はコンデンサ、３はレシーバ、４は電子膨張弁、
５はエバポレータ、６はアキュムレータ、７は冷媒配
管、８はホットガスバイパス管路、９は電磁弁、１０は
インバータ制御部である。この海上レフユニットＣ１
は、従来技術で説明した海上レフユニットＣと同様に、
海上コンテナ３０の一方の端壁３１（図５参照）に沿っ
て設置されている。この海上コンテナ３０は一般的には
中空の直方体形状をなし、庫内に貨物を収納して所望の
温度状態に維持して輸送される。なお、海上コンテナ３
０は、船舶、トレーラー、トラック及び鉄道車両（貨
車）等の輸送手段に順次積載され、所望の目的地まで輸
送される。

【００２３】海上レフユニットＣ１は、図１に示すよう
に、ガス状態の冷媒を吸入して圧縮するインバータ制御
の圧縮機１と、高圧のガス冷媒を外気と熱交換して凝縮
させるコンデンサ２と、冷媒の気液を分離させて液冷媒
を送出するレシーバ３と、高温高圧の液冷媒を減圧膨張
させる可変容量の絞り機構である電子膨張弁４と、海上
コンテナ３０の庫内空気と熱交換して低温の液冷媒を蒸
発させるエバポレータ５と、冷媒の気液を分離させてガ
ス冷媒を送出するアキュムレータ６とを具備しており、
これらの各構成機器間を冷媒配管７によって接続するこ
とで、閉回路の冷凍サイクルを形成している。なお、上
述した冷凍サイクルにおいては、必要に応じてオイルセ
パレータなど公知の機器が適所に設置される。

【００２４】圧縮機１は、ガス状態の冷媒を吸引して圧
縮する機能を備えており、たとえばスクロール圧縮機な
どが使用される。海上レフユニットＣ１の場合、圧縮機
１の駆動源には外部電源の供給を受ける電動モータ（図
示省略）が採用されている。圧縮機１によって圧縮され
たガス冷媒は圧力上昇して高温高圧のガス冷媒（ホット
ガス）となり、冷媒配管７を通ってコンデンサ２へ送出
される。また、この海上レフユニットＣ１には、インバ
ータ制御部１０を設けてある。そして、圧縮機１を駆動
する電動モータには、インバータ制御部１０におけるイ
ンバータ制御によって容量制御を可能にしたものが使用
されている。すなわち、外部電源をインバータ制御部１
０に受けて所望の周波数（Ｈｚ）に変換し、圧縮機１を
駆動する電動モータの回転速度を運転状況に応じて適宜
変化させることによって、圧縮機１におけるガス冷媒の
押しのけ量を制御するというインバータ制御による容量
制御を行うことができるようにしてある。

【００２５】コンデンサ２は、外気と熱交換して冷媒を
凝縮させる機能を備えている熱交換器である。このコン
デンサ２を通過する高圧の冷媒ガスは、外気に熱を放出
して凝縮し、高温高圧の液冷媒となる。この液冷媒は、
冷媒配管７を通ってレシーバ３に送られる。レシーバ３
では、凝縮した液冷媒とこの液冷媒中に含まれるガス冷
媒とを分離させる気液分離を行い、液冷媒のみを電子膨
張弁４に送り込む。

【００２６】電子膨張弁４は、高温高圧の液冷媒を減圧
膨張させる機能を有し、開度調整により容量制御が可能
な可変容量の絞り機構である。液冷媒は電子膨張弁４を
通過することで低温の液冷媒となり、エバポレータ５に
供給される。エバポレータ５は、エバポレータファン
（図示省略）の作動によって流通する海上コンテナ１の
庫内（貨物を収納する空間）空気と熱交換することで、
低温の液冷媒を蒸発させる機能を備えている熱交換器で
ある。このエバポレータ５を通過する低温の液冷媒は、
庫内空気から熱を奪って蒸発し、低温低圧のガス冷媒と
なる。この結果、冷媒に熱を奪われた庫内空気の温度が
低下するので、この冷風を吹き出すことで庫内の冷却が
可能になる。

【００２７】そして、エバポレータ５からアキュムレー
タ６に送られたガス冷媒は気液分離がなされ、ガス冷媒
のみが圧縮機１に吸い込まれて再度圧縮され、以後冷媒
は、閉回路の冷媒配管を循環して同様の状態変化を繰り
返す。

【００２８】また、ホットガスバイパス管路８は、圧縮
機１とコンデンサ２とを連結する冷媒配管７の分岐点Ｐ
１から、電子膨張弁４とエバポレータ５との間を連結す
る冷媒配管７の合流点Ｐ２にホットガスを直接導く管路
である。このホットガスバイパス管路８には開閉弁とし
て電磁弁９が設けられており、該電磁弁９を開閉操作す
ることによって、分岐点Ｐ１から分岐して合流点Ｐ２へ
流れるホットガスを選択的に供給または遮断して、ホッ
トガスバイパス制御を実施することができる。

【００２９】このようなホットガスバイパス管路８を設
けたことにより、電磁弁９を開とすれば、圧縮機１から
コンデンサ２へ送出される高温高圧のガス冷媒（ホット
ガス）は、分岐点Ｐ１において一部が分岐し、直接エバ
ポレータ５へ供給される。このため、コンデンサ２に供
給されて凝縮する冷媒量が減少し、かつ、ホットガスが
加熱能力を発揮するので、エバポレータ５においては、
蒸発可能な冷媒量の冷却能力と、ホットガスによる加熱
能力との差が海上レフユニットＣ１の冷却能力または加
熱能力となる。なお、図１の電磁弁９に代えて、開度調
整が可能なホットガスモジュレーティングバルブ（以下
「ホットガスＭＶ」と呼ぶ）を採用することも可能であ
り、このホットガスＭＶは開度調整によってホットガス
バイパス流量を可変制御することができるので、ＯＮ／
ＯＦＦの電磁弁９とは異なり、ホットガスバイパス流量
を制御することによって、容量制御をきめ細かく調整す
ることができる。

【００３０】従って、上述した構成の海上レフユニット
Ｃ１は、（１）インバータ制御による容量制御、（２）
電子膨張弁による容量制御、（３）ホットガスバイパス
制御による容量制御よりなる３種類の容量制御を併用す
ることができる。 ＜容量制御の第１実施例＞図２は、上述したインバータ
制御、電子膨張弁及びホットガスバイパス制御を併用し
た容量制御の第１実施例を示す図である。この容量制御
例では、周波数制御を行うインバータ制御単独の容量制
御方式（領域）と、周波数を最小にするインバータ制
御と電子膨張弁４の開度制御とを併用する容量制御方式
（領域）と、周波数を最小にするインバータ制御、電
子膨張弁４の開度制御及びホットガスバイパス制御を併
用する容量制御方式（領域）と、周波数制御を行うイ
ンバータ制御、電子膨張弁４の開度制御（全閉）及びホ
ットガスバイパス制御を併用する容量制御方式（領域
）とが使い分けられる。

【００３１】領域の容量制御は、大きな能力（ａ〜１
００％）で冷却運転を行う場合に採用される。このよう
な運転は、貨物を収納した直後に庫内温度を所定値まで
下げるような場合、あるいは、大きな熱負荷があるよう
な運転時などに採用される。この場合、インバータ制御
により電源周波数を変化させ、電動モータによって駆動
される圧縮機１の回転数を制御して容量制御を実施す
る。すなわち、周波数を大きくして圧縮機１の回転数を
上げるほど、冷媒の循環流量が増して大きな冷却能力を
得られるようになる。

【００３２】領域の容量制御は、インバータ制御によ
る容量制御の下限より小さい領域、たとえば冷却能力が
ａ〜ｂ（％）と小さな領域で適用される。この運転領域
は、庫内の冷やし込みが完了して一定温度に保つような
場合に採用され、エバポレータファンモータ（図示省
略）による放熱程度の小さな熱負荷に対応するよう圧縮
機１の回転数を最低値に設定し、さらに、電子膨張弁４
で冷媒循環量を絞って容量を小さく抑えている。そし
て、庫内温度を一定に保つように、安定した吹出温度の
冷風となるよう容量制御して調整しながら、小さな消費
電力で連続して運転する。なお、この領域に切り換え
る能力ａの具体例は概ね２０％程度が見込まれ、また、
領域から領域に切り換える能力ｂは、概ね数％程度
と冷却／加熱の分岐点となる０％より若干大きな値に設
定される。

【００３３】領域の容量制御は、領域の下限よりさ
らに小さい冷却運転領域及び比較的小容量の加熱運転を
行う領域、すなわち、冷却能力がｂ〜０（％）と非常に
小さな領域と、加熱能力が０〜ｃ（％）と比較的小さな
領域で適用されるもので、本発明の第１の運転制御領域
となる。この場合の加熱運転とは、たとえば寒冷地にお
いて庫内温度を外気温以上の所定温度に維持する場合の
他、エバポレータに付着した霜を除去するデフロスト運
転を含んでいる。なお、加熱能力ｃ％の設定値は、圧縮
機１の回転数を最低値に設定したままの状態で、庫内温
度が維持できるまでの制御範囲となる。

【００３４】この第１の運転制御領域は熱負荷が比較的
小さいため、圧縮機１の回転数を最低値に設定し、さら
に、電子膨張弁４で冷媒循環量を絞って容量を小さく抑
えると共に、ホットガスを直接エバポレータ５に供給し
て加熱する。従って、エバポレータ５に供給されて蒸発
する低温の液冷媒は電子膨張弁４の開度に応じて少量に
抑えられ、この低温液冷媒によって得られる冷却能力
と、ホットガスの放熱によって得られる加熱能力とを調
整することによって、冷却能力及び加熱能力が０（ゼ
ロ）付近のリニアな運転制御を実施することができる。

【００３５】すなわち、圧縮機１を消費電力が最小の低
速回転状態で運転して最少流量の冷媒を送出すると、最
少流量で送出された高温高圧のガス冷媒は、電子膨張弁
４の開度調整に応じて、コンデンサ２及び電子膨張弁４
を流れて低温低圧の液冷媒になる冷媒量（冷却能力）
と、ホットガスバイパス管路８をホットガス状態のまま
流れる冷媒量（加熱能力）との分配量が調整される。換
言すれば、圧縮機１を運転して最少流量の冷媒を循環さ
せながら、ホットガスによる加熱量を従来の電気ヒータ
に代わる熱負荷として利用し、この熱負荷を相殺するよ
うに適宜冷媒分配量を調整すれば、冷却能力及び加熱能
力が０を通る線上でリニアまたは略リニアな特性を示す
ように制御することができる。この時、インバータ制御
により最小回転数とした圧縮機の消費電力は最小とな
り、しかも、従来例で必要だった電気ヒータによる電力
消費もないので、大幅な省エネルギー運転が可能とな
る。

【００３６】上述した第１の運転制御領域を具体的に説
明すると、庫内が所定の温度まで冷却され、外気との温
度差もないような場合には、せいぜい庫内循環用に運転
されるエバポレータファン（図示省略）の発熱量程度分
だけ冷却すればよい。このように小さな冷却負荷が生じ
ると、圧縮機１のインバータ制御による最小回転数とし
ても余剰の冷却能力が生じるため、連続運転すれば所望
の庫内温度より低くなってしまう。これは、野菜などの
生鮮食料品を輸送する場合には鮮度に影響し、商品価値
を下げることもあるため好ましくない。

【００３７】そこで、ホットガスバイパス回路の電磁弁
９を開とし、圧縮機１から送出された高温高圧のガス冷
媒の一部をホットガスのまま直接エバポレータ５へ分配
する。このホットガスは加熱源となるため、ホットガス
の加熱量と前述したエバポレータファンの発熱量とを合
計した値が冷却負荷となるが、電気ヒータをＯＮするよ
うな消費電力の増加はない。このため、圧縮機１がイン
バータ制御により最小回転で運転されても、冷却負荷の
値がホットガスの加熱分だけ大きくなったことによっ
て、庫内を冷やしすぎることなく略一定温度に維持する
冷却運転が可能になる。

【００３８】また、電子膨張弁４の開度制御によってホ
ットガスの分配量を調整すれば、エバポレータ５におけ
る冷却能力及び加熱能力が相関して変動するので、冷却
能力と加熱能力との関係から冷却能力及び加熱能力のリ
ニアな制御特性を描くことができる。そして、冷却能力
が加熱能力より大きい場合には冷却運転、加熱能力が冷
却能力より大きい場合には加熱運転、そして、冷却能力
と加熱能力とが等しい場合には冷却及び加熱のいずれで
もない冷却（加熱）能力０運転となる。なお、この場合
も、上述した領域の冷却運転と同様に、庫内温度を一
定に保つよう安定した吹出温度の冷風または温風に調整
しながら、小さな消費電力で庫内循環させて連続運転す
る。

【００３９】領域の容量制御は、領域におけるイン
バータ制御で電子膨張弁４を全閉とし、さらに周波数制
御により圧縮機１の回転数を制御してガス冷媒循環量を
調整するもので、第２の運転制御領域となる。この場
合、電子膨張弁４が全閉のため、圧縮機１から送出され
たホットガスの全量がホットガスバイパス管路８を通っ
てエバポレータ５へ導かれる。従って、エバポレータ５
で必要な加熱量に応じてホットガス流量が増加するよう
に、インバータ制御によって圧縮機１の回転数を増す。
この結果、エバポレータ５では圧縮機１の回転数に応じ
てリニアに増加する大きな加熱量が得られ、大きな熱負
荷に対応して加熱することができる。

【００４０】このような第２の運転領域は、前述した第
１の運転領域（領域）における電子膨張弁４の開度調
整から全閉にしたものであるから、電子膨張弁４の全閉
位置から適切に圧縮機１のインバータ制御を行えば、加
熱能力は連続してリニアに増加する。なお、上述した実
施形態ではホットガスバイパス管路８にコスト面で安価
な電磁弁９を設けてあるが、流量調整可能なホットガス
ＭＶ９（図示省略）を採用してホットガスバイパス流量
を制御するように構成してもよく、これにより、さらに
広範囲にわたってきめ細かい容量制御を実施することが
できる。

【００４１】＜容量制御の第２実施例＞この第２実施例
では、第１の運転領域において、電子膨張弁４の開度を
適宜固定し、ホットガスバイパス管路８の電磁弁９を開
として、圧縮機１のインバータ制御を実施する。この結
果、圧縮機１より送出された高温高圧のガス冷媒は、分
岐点Ｐ１においてコンデンサ２及び電子膨張弁４へ向か
う流れと、ホットガスバイパス管路８を通る流れとに分
配される。一方の流れは、コンデンサ２及び電子膨張弁
４を経て低温の液冷媒となり、エバポレータ５に供給さ
れて冷却能力を発揮する。また、ホットガスバイパス管
路８からエバポレータ５へ供給されたホットガスは加熱
能力を発揮するので、両者の差が冷却能力または加熱能
力を決めることとなる。なお、電子膨張弁４の開度が一
定であるため、冷媒の分配比率も略一定となる。

【００４２】従って、インバータ制御により圧縮機１の
回転数を制御すれば冷媒量が増加するので、冷却能力を
発揮する冷媒量と加熱能力を発揮する冷媒量との差が変
化する。このため、インバータ制御によって冷却能力及
び加熱能力の差にも変化が生じることとなり、この冷却
能力及び加熱能力の差によって決まるエバポレータ５に
おける冷却・加熱性能特性がリニアに変動する。すなわ
ち、冷却能力が加熱能力より大きい場合にはエバポレー
タ５が冷却運転を実施し、加熱能力が冷却能力より大き
い場合にはエバポレータ５が加熱運転を実施し、冷却能
力及び加熱能力が等しい場合には冷却（加熱）能力０の
運転を実施する。

【００４３】図３は上述した冷却・加熱特性を示してお
り、実線で示す冷却・加熱性能特性は、０を通る直線と
なっている。また、図中に示す一点鎖線は圧縮機１のイ
ンバータ制御回転数であり、制御可能範囲において最小
の回転数が決められている。従って、この最小回転数で
運転される圧縮機１から送出される冷媒量によって、最
小の冷却能力が決まってくる。しかし、実際にはインバ
ータ制御の最小冷却能力よりも低い冷却能力を要求され
る場合があるので、ホットガスバイパス管路８の電磁弁
９を開とし、圧縮機１から送出された冷媒（ホットガ
ス）の一部を電気ヒータに代わる加熱源として利用す
る。この結果、エバポレータファンの放熱量等にホット
ガスの加熱能力を加えたものが実際の冷却負荷となるの
で、最小回転数で運転される圧縮機１から送出される最
少流量の冷媒を循環させて適切な冷却能力を得ることが
できる。

【００４４】また、インバータ制御によって圧縮機１の
回転数を調整すると、冷却能力及び加熱能力の差が変動
するので、０を通る線上において冷却から加熱まで冷却
能力及び加熱能力を連続して制御することができる。従
って、温度維持運転における微小な冷却負荷や加熱負荷
に対して、消費電力の大きい電気ヒータを使用すること
なく、圧縮機１の回転数をインバータ制御によって消費
電力の少ない低回転数領域で運転制御して、温度変動の
少ない安定した冷風または温風を連続して吹き出す省エ
ネルギー運転が可能になる。

【００４５】そして、このような第１の運転制御領域よ
り大きな加熱負荷がある場合、すなわちインバータ制御
の最小回転数で圧縮機１から送出されるホットガスの全
量を加熱源として利用しても対応できない大きな加熱負
荷がある場合には、上述した第２の運転制御領域と同様
に電子膨張弁４を全閉とし、さらにインバータ制御によ
って圧縮機１の回転数を上昇させてホットガスの供給量
を増加させて加熱能力を上げればよい。

【００４６】ところで、上述した各実施例では、圧縮機
１の回転数を一定にして電子膨張弁４による能力制御を
行うもの（容量制御の第１実施例）や、電子膨張弁４の
開度（能力）を一定にしてインバータ制御を行うもの
（容量制御の第２実施例）を説明したが、この他にも種
々の変形例が可能である。たとえば、（１）圧縮機１の
インバータ制御と電子膨張弁４の能力制御を併用した制
御、（２）電子膨張弁４の開度及び圧縮機１の回転数を
一定にしてホットガスバイパス流路８に設けたホットガ
スＭＶ（図示省略）の開度制御、（３）圧縮機１のイン
バータ制御、電子膨張弁４の開度制御及びホットガスＭ
Ｖの開度制御を併用した制御が可能であり、広範囲にわ
たってきめ細かく冷却能力及び加熱能力を制御すること
ができる。

【００４７】なお、本発明の構成は上述した実施形態に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において適宜変更することができる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１に記載の海上レフユニットによ
れば、インバータ制御の圧縮機から送出される高温高圧
のガス冷媒を分流させ、可変容量の絞り機構を通って減
圧膨張した一方の低温の液冷媒による冷却能力と、ホッ
トガスバイパス管路を流れる他方の高温高圧のガス冷媒
による加熱能力とを調整して、エバポレータの冷却能力
及び加熱能力の制御を行う第１の運転制御領域を備えて
いるので、インバータ制御による圧縮機の回転数または
絞り機構の容量を調整すれば冷媒の分配量が変動するの
で、冷却能力及び加熱能力が０となる点を通り、リニア
できめ細かい冷却能力及び加熱能力の制御を行うことが
できるようになり、積み荷の鮮度維持を省エネルギー運
転によって実現できるといった顕著な効果を奏する。

【００４９】請求項２に記載の海上レフユニットによれ
ば、絞り機構を全閉として圧縮機から送出される高温高
圧のガス冷媒の全量をホットガスバイパス管路からエバ
ポレータに流し、圧縮機の回転数をインバータ制御して
エバポレータの加熱能力制御を行う第２の運転制御領域
を備えているので、インバータ制御される圧縮機の回転
数に応じてホットガスバイパス管路を流れるホットガス
量を変化させ、加熱能力をリニアに制御することができ
るようになり、加熱運転時における省エネルギー運転が
可能になる。

【００５０】請求項３に記載の海上レフユニットによれ
ば、インバータ制御の圧縮機から送出される高温高圧の
ガス冷媒を分流させ、可変容量の絞り機構を通って減圧
膨張した低温の液冷媒による冷却能力と、ホットガスバ
イパス管路を流れる高温高圧のガス冷媒による加熱能力
とを調整して、エバポレータの冷却能力及び加熱能力の
制御を行う第１の運転制御領域と、絞り機構を全閉とし
てインバータ制御の圧縮機から送出される高温高圧のガ
ス冷媒の全量をホットガスバイパス管路からエバポレー
タに流し、圧縮機の回転数をインバータ制御してエバポ
レータの加熱能力制御を行う第２の運転制御領域と、を
備えているので、第１の運転制御領域では、インバータ
制御による圧縮機の回転数または絞り機構の容量を調整
すれば冷媒の分配量が変動するので、冷却能力及び加熱
能力が０となる点を通り、リニアできめ細かい冷却能力
及び加熱能力の制御が可能になり、また、第２の運転領
域では、インバータ制御される圧縮機の回転数に応じて
送出される冷媒量が変動し、ホットガスバイパス管路を
流れるホットガス量も変化するので、第１の運転制御領
域からリニアに加熱能力を制御することができる。従っ
て、積み荷の鮮度維持を省エネルギー運転によって実現
でき、また、加熱運転時における省エネルギー運転も可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る海上レフユニットの一実施形態
を示す冷凍サイクルの構成図である。

【図２】 図１に示した構成の海上レフユニットについ
て、容量制御の第１実施例を示す図である。

【図３】 図１に示した構成の海上レフユニットについ
て、容量制御の第２実施例を示す図である。

【図４】 従来の海上レフユニットの構成例を示す図で
ある。

【図５】 海上コンテナに海上レフユニットを組み付け
た状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ コンデンサ ３ レシーバ ４ 電子膨張弁（絞り機構） ５ エバポレータ ６ アキュムレータ ７ 冷媒配管 ８ ホットガスバイパス管路 ９ 電磁弁（開閉弁） １０ インバータ制御部 Ｃ，Ｃ１ 海上レフユニット

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス冷媒を吸入圧縮するインバータ制御
   の圧縮機と、高温高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデン
   サと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる可変容量の絞
   り機構と、低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータと、
   前記圧縮機の吐出側から分岐して前記エバポレータの上
   流側に合流するホットガスバイパス管路とを具備し、こ
   れらを順次冷媒配管で接続してなる冷凍サイクルを冷媒
   が循環して状態変化を繰り返すように構成されて海上コ
   ンテナに設置される海上レフユニットであって、 前記圧縮機から送出される高温高圧のガス冷媒を分流さ
   せ、前記絞り機構を通って減圧膨張した低温の液冷媒に
   よる冷却能力と、前記ホットガスバイパス管路を流れる
   高温高圧のガス冷媒による加熱能力とを調整して、前記
   エバポレータの冷却能力及び加熱能力を制御する第１の
   運転制御領域を備えていることを特徴とする海上レフユ
   ニット。
2. 【請求項２】 ガス冷媒を吸入圧縮するインバータ制御
   の圧縮機と、高温高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデン
   サと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる可変容量の絞
   り機構と、低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータと、
   前記圧縮機の吐出側から分岐して前記エバポレータの上
   流側に合流するホットガスバイパス管路とを具備し、こ
   れらを順次冷媒配管で接続してなる冷凍サイクルを冷媒
   が循環して状態変化を繰り返すように構成されて海上コ
   ンテナに設置される海上レフユニットであって、 前記絞り機構を全閉として前記圧縮機から送出される高
   温高圧のガス冷媒の全量を前記ホットガスバイパス管路
   から前記エバポレータに流し、前記圧縮機の回転数をイ
   ンバータ制御して前記エバポレータの加熱能力制御を行
   う第２の運転制御領域を備えていることを特徴とする海
   上レフユニット。
3. 【請求項３】 ガス冷媒を吸入圧縮するインバータ制御
   の圧縮機と、高温高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデン
   サと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる可変容量の絞
   り機構と、低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータと、
   前記圧縮機の吐出側から分岐して前記エバポレータの上
   流側に合流するホットガスバイパス管路とを具備し、こ
   れらを順次冷媒配管で接続してなる冷凍サイクルを冷媒
   が循環して状態変化を繰り返すように構成されて海上コ
   ンテナに設置される海上レフユニットであって、 前記圧縮機から送出される高温高圧のガス冷媒を分流さ
   せ、前記絞り機構を通って減圧膨張した低温の液冷媒に
   よる冷却能力と、前記ホットガスバイパス管路を流れる
   高温高圧のガス冷媒による加熱能力とを調整して、前記
   エバポレータの冷却能力及び加熱能力を制御する第１の
   運転制御領域と、 前記絞り機構を全閉として前記圧縮機から送出される高
   温高圧のガス冷媒の全量を前記ホットガスバイパス管路
   から前記エバポレータに流し、前記圧縮機の回転数をイ
   ンバータ制御して前記エバポレータの加熱能力制御を行
   う第２の運転制御領域と、 を備えていることを特徴とする海上レフユニット。
4. 【請求項４】 前記エバポレータの冷却能力及び加熱能
   力の制御は、前記絞り機構の能力を一定とし、前記圧縮
   機の回転数をインバータ制御して行うことを特徴とする
   請求項１または３記載の海上レフユニット。
5. 【請求項５】 前記エバポレータの冷却能力及び加熱能
   力の制御は、前記圧縮機を所望の回転数に一定とし、前
   記絞り機構の能力を制御して行うことを特徴とする請求
   項１または３記載の海上レフユニット。
6. 【請求項６】 前記エバポレータの冷却能力及び加熱能
   力の制御は、前記圧縮機の回転数をインバータ制御する
   と共に、前記絞り機構の能力を制御して行うことを特徴
   とする請求項１または３記載の海上レフユニット。
7. 【請求項７】 前記エバポレータの冷却能力及び加熱能
   力の制御は、前記絞り機構の能力及び前記圧縮機の回転
   数を一定とし、前記ホットガスバイパス管路に設けたホ
   ットガス流量制御弁の開度を制御して行うことを特徴と
   する請求項１または３記載の海上レフユニット。
8. 【請求項８】 前記エバポレータの冷却能力及び加熱能
   力の制御は、前記圧縮機のインバータ制御、前記絞り機
   構の能力制御及び前記ホットガス流量制御弁の開度制御
   を併用して行うことを特徴とする請求項７記載の海上レ
   フユニット。
9. 【請求項９】 前記絞り機構が電子膨張弁であることを
   特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の海上レフ
   ユニット。