JP2003322437A - ホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホットガスバイパス開閉弁の故障診断を短時
間のうちに実施できるようにし、コンテナ内の温度が異
常に上昇するのを防止することができるホットガスバイ
パス開閉弁の故障診断方法を提供する。 【解決手段】 デフロスト運転または加熱運転から冷却
運転に切り換える時、エバポレータ１３の近傍に設けた
デフロスト終了センサ３０で運転切換直後に第１の出口
空気温度（Ｔ１）を検出し、エバポレータファン１６の
運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせて運転開始
直前に第２の出口空気温度（Ｔ２）を検出する。第２の
出口空気温度（Ｔ２）が第１の出口空気温度（Ｔ１）よ
り所定値以上高い場合、ホットガスバイパス開閉弁２１
が異常と判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば貨物輸送
用のコンテナに装備される陸上レフユニット等に適用さ
れるホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、トラック等の荷台に固定設置
されるコンテナ（以下、「陸上コンテナ」と呼ぶ）や、
船舶、トレーラー、トラック及び鉄道車両の貨車等に積
載して輸送するコンテナ（以下、「海上コンテナ」と呼
ぶ）のような輸送用コンテナの冷凍ユニットが知られて
いる。

【０００３】このような冷凍ユニットは、いずれもガス
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
された冷媒回路を備えている。また、冷却運転、加熱運
転及びデフロスト運転が可能となるように、圧縮機の吐
出側からエバポレータとして機能する熱交換器の上流側
へ高温高圧のガス冷媒を分岐させて直接導くホットガス
バイパス回路を備えた冷媒回路もある。

【０００４】このホットガスバイパス回路は、デフロス
ト運転時または加熱運転時に開とするホットガスバイパ
ス開閉弁を備えている。このホットガスバイパス開閉弁
を開とすることにより、圧縮機の吐出側からエバポレー
タの上流側へ直接、高温高圧のガス冷媒（以下、「ホッ
トガス」と呼ぶ）を供給することができる。この結果、
エバポレータに付着した霜をホットガスの熱で溶かすデ
フロスト運転やコンテナ内の温度をホットガスで加熱す
る加熱運転を実施することができる。なお、輸送用コン
テナの冷凍ユニットの場合、デフロスト運転時にはエバ
ポレータファンの運転が停止されているのが一般的であ
る。また、ホットガスバイパス回路に設けられるホット
ガスバイパス開閉弁は電磁弁が一般的であり、このホッ
トガスバイパス開閉弁が故障して開きっぱなしになる
と、冷却運転を行おうとしてもエバポレータにはホット
ガスが供給され続けて加熱運転状態となり、必要な冷却
能力が得られなくなる。

【０００５】そこで、たとえば側板等エバポレータ５の
近傍位置に出口空気温度検出手段としてデフロスト終了
センサ（温度センサ）を取り付け、デフロスト運転から
冷却運転に切換えた時点、すなわちホットガスバイパス
開閉弁を閉とした時点のセンサ検出温度（ｔ１）と、冷
却運転開始から所定時間（約３０分）経過後のセンサ検
出温度（ｔ２）とを比較する。この結果、センサ検出温
度ｔ２がセンサ検出温度ｔ１より所定値（Δｔ）以上高
温（ｔ２≧ｔ１＋Δｔ）であればホットガスバイパス開
閉弁の故障と判断し、冷凍ユニットの運転を緊急停止さ
せて庫内温度が異常に温度上昇するのを防いでいる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によれば、以下に説明するような問題がある。す
なわち、ホットガスバイパス開閉弁の故障判断には、約
３０分の所定時間が経過するのを待つ必要がある。ここ
で、所定時間を約３０分としているのは、エバポレータ
ファンを停止したデフロスト運転から冷却運転に切換え
た時、ホットガスバイパス開閉弁が故障して開のままに
なると、誤って加熱運転状態となるが、エバポレータフ
ァンが運転されることにより、デフロスト運転で暖まっ
たエバポレータに温度の低いコンテナ内の空気が流入す
る。

【０００７】このため、デフロスト終了センサの検出温
度が下降してしまい、再び上昇するまでには約３０分の
時間を要することになる。従って、そのまま冷凍ユニッ
トの運転を続けると、ホットガスによる加熱を受けてコ
ンテナ内の温度が大幅に上昇し、積み荷にダメージを与
えることが懸念されていた。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、ホットガスバイパス開閉弁の故障診断を短時間の
うちに実施できるようにし、コンテナ内の温度が異常に
上昇するのを防止することができるホットガスバイパス
開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路の提供を目的として
いる。

【０００９】

【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
発明は、ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、コンデンサ
ファンを備えて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、エ
バポレータファンを備えて低温の液冷媒を蒸発させるエ
バポレータと、これらを接続して閉回路を形成する冷媒
配管と、前記圧縮機の吐出側から前記エバポレータの上
流側に接続されてホットガスバイパス開閉弁を備えてい
るホットガスバイパス管路と、を具備してなる冷媒回路
のホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法であって、
デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換え
る時、前記エバポレータの近傍に設けた出口空気温度検
出手段で運転切換直後に第１の出口空気温度（Ｔ１）を
検出し、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換
直後から所定時間遅らせると共に、該エバポレータファ
ンの運転開始直前に第２の出口空気温度（Ｔ２）を検出
し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口
空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホット
ガスバイパス開閉弁が異常と判断することを特徴とする
ものである。

【００１０】このようなホットガスバイパス開閉弁の故
障診断方法によれば、デフロスト運転または加熱運転か
ら冷却運転に切り換える時、エバポレータの近傍に設け
た出口空気温度検出手段で運転切換直後に第１の出口空
気温度（Ｔ１）を検出し、前記エバポレータファンの運
転開始を運転切換直後から所定時間遅らせると共に、該
エバポレータファンの運転開始直前に第２の出口空気温
度（Ｔ２）を検出し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）
が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い
場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断する
ので、エバポレータファンにより吸引されてくるコンテ
ナ内の空気の影響を受けることはなく、従って、概ね２
〜３分程度の短時間で異常を判断することができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、ガス冷媒を吸入
圧縮する圧縮機と、コンデンサファンを備えて高圧のガ
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、エバポレータファンを備え
て低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータと、これらを
接続して閉回路を形成する冷媒配管と、前記圧縮機の吐
出側から前記エバポレータの上流側に接続されてホット
ガスバイパス開閉弁を備えているホットガスバイパス管
路と、を具備してなる冷媒回路であって、前記エバポレ
ータの近傍に出口空気温度検出手段を設け、デフロスト
運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、前記
出口空気検出温度検出手段で運転切換直後に検出した第
１の出口空気温度（Ｔ１）と、前記エバポレータファン
の運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせて検出し
た第２の出口空気温度（Ｔ２）とを比較し、前記第２の
出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ
１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス
開閉弁が異常と判断する故障診断手段を設けたことを特
徴とするものである。

【００１２】このような冷媒回路によれば、エバポレー
タの近傍に出口空気温度検出手段を設け、デフロスト運
転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、前記出
口空気検出温度検出手段で運転切換直後に検出した第１
の出口空気温度（Ｔ１）と、前記エバポレータファンの
運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせて検出した
第２の出口空気温度（Ｔ２）とを比較し、前記第２の出
口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）
より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉
弁が異常と判断する故障診断手段を設けたので、エバポ
レータファンにより吸引されてくるコンテナ内の空気の
影響を受けることはなく、概ね２〜３分程度の短時間で
ホットガスバイパス開閉弁の故障診断を行うことができ
る。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
冷媒回路において、前記故障診断手段は、前記ホットガ
スバイパス開閉弁が異常と判断した時、前記圧縮機の運
転を緊急停止させることが好ましく、これにより、無用
の加熱運転により庫内温度が異常に上昇するのを防止す
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るホットガスバ
イパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路の一実施形態
を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、陸
上コンテナに装備される冷凍ユニットである「陸上レフ
ユニット」を例示して説明する。図３は、陸上コンテナ
に装備された陸上レフユニット（冷凍ユニット）の概要
を示しており、図中の符号１は冷凍車、２は陸上コンテ
ナ、３はエバポレータユニット、４はコンデンサユニッ
トである。

【００１５】この陸上レフユニット（冷凍ユニット）
は、図１に示すように、ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機
１０と、高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサ１１
と、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる絞り機構１２
と、低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータ１３とを具
備し、これらを順次冷媒配管１４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
された冷媒回路Ｃを備えている。なお、図１において、
図中の符号１５はコンデンサファン、１６はエバポレー
タファンである。

【００１６】また、圧縮機１０の吐出側とエバポレータ
１３の上流側との間は、ホットガスバイパス管路２０で
接続されている。このホットガスバイパス管路２０に
は、デフロスト運転時や加熱運転時に開とするホットガ
スバイパス開閉弁２１が設けられている。ホットガスバ
イパス開閉弁２１としては電磁弁が一般的に採用され、
これを開とすることにより、圧縮機１０の吐出側からエ
バポレータ１３の上流側へホットガスを直接供給するこ
とができる。

【００１７】エバポレータ１３の近傍には、エバポレー
タ１３を通過した出口空気温度を検出するため、出口空
気温度検出手段としてデフロスト終了センサ（温度セン
サ）３０を設置してある。このデフロスト終了センサ３
０で検出した出口空気温度は、冷媒回路Ｃの制御部４０
に入力される。この制御部４０には、後述する故障診断
方法を実行する故障診断手段として、故障診断部４１が
設けられている。

【００１８】上述した構成の冷媒回路Ｃでは、冷却運転
時において、圧縮機１０から送出された高圧のガス冷媒
がコンデンサ１１へ導かれ、高圧のガス冷媒を空気と熱
交換して凝縮させる。こうしてコンデンサ１１をでた高
温高圧の液冷媒は、絞り機構１２を通過する過程で減圧
膨張して低温の液冷媒となり、エバポレータ１３へ供給
される。

【００１９】エバポレータ１３で冷媒と熱交換する空気
は、低温の液冷媒が蒸発する際に気化熱を奪われること
で冷却される。この結果、低温の液冷媒は蒸発してガス
冷媒となり、圧縮機１０に吸引されて再度圧縮される。
以後、冷媒は同様の状態変化を繰り返し、冷媒回路Ｃを
循環する。なお、エバポレータ１３で冷却される空気
は、エバポレータファン１６の作動によって陸上コンテ
ナ２の内部から導入されるもので、冷却後には再度コン
テナ内に供給されて冷凍及び冷却に利用される。

【００２０】次に、冷却運転の継続によりエバポレータ
１３に付着した霜を溶かすデフロスト運転について説明
する。このデフロスト運転は、ホットガスバイパス開閉
弁２１を開とし、ホットガスを直接エバポレータ１３に
供給して加熱するものであり、この結果、エバポレータ
１３に付着した霜をホットガスの熱で溶かすことができ
る。なお、このようなデフロスト運転は、たとえばコン
テナ内の温度を外気温以上に上げる加熱運転としても利
用できる。

【００２１】さて、上述したホットガスバイパス開閉弁
２１は、デフロスト運転を終了した時点で閉じられ、通
常の冷却運転を実施する。しかし、ホットガスバイパス
開閉弁２１が故障して閉じないと、加熱運転が継続され
てコンテナ内の温度が上昇することになる。そこで、図
２に示したフローチャートを参照して以下に説明するホ
ットガスバイパス開閉弁の故障診断方法により、ホット
ガスバイパス開閉弁２１の故障を診断する。

【００２２】ステップ１（以下、「Ｓ１」と省略して示
す）のデフロスト運転が完了し、デフロスト運転から冷
却運転への切換信号が出力（Ｓ２）されると、ホットガ
スバイパス開閉弁２１を閉じるのと同時に、デフロスト
終了センサ３０で第１の出口空気温度Ｔ１を検出して制
御部４０へ入力する（Ｓ３）。この出口空気温度Ｔ１は
制御部４０内の故障診断部４１に記憶される。

【００２３】また、エバポレータファン１６について
は、冷却運転開始と同時に、すなわちホットガスバイパ
ス開閉弁２１の開閉操作と同時に運転を開始せず、所定
時間運転開始が延期される（Ｓ４）。この場合の所定時
間は、たとえば２〜３分程度の短い値が好ましい。所定
時間がほぼ経過したエバポレータファン１６の運転開始
直前には、上述したデフロスト終了センサ３０を用い、
出口温度Ｔ１と同じ場所で第２の出口空気温度Ｔ２を検
出する（Ｓ５）。この出口空気温度Ｔ２は、制御部４０
の故障診断部４１へ入力される。

【００２４】第１の出口空気温度Ｔ１及び第２の出口空
気温度Ｔ２が共に入力されると、故障診断部４１では第
２の出口空気温度Ｔ２が第１の出口空気温度Ｔ１より所
定値（温度Δｔ）以上高いか否か、すなわち（Ｔ２≧Ｔ
１＋Δｔ）が成立するか否かを判断する（Ｓ６）。この
結果、出口空気温度Ｔ２が出口空気温度Ｔ１より所定温
度Δｔ以上高い場合には、ホットガスバイパス開閉弁２
１が閉じられていないためにホットガスの供給が継続さ
れていると判断できる。すなわち、ホットガスバイパス
開閉弁２１の異常と判断でき（Ｓ７）、そのまま運転を
継続するとコンテナ内の空気が加熱されて温度が上昇し
てしまうので、圧縮機１０等を停止させて冷媒回路Ｃの
運転を緊急停止させる（Ｓ８）。

【００２５】一方、出口空気温度Ｔ２が出口空気温度Ｔ
１より所定温度Δｔ以上高くなっていない場合には、ホ
ットガスバイパス開閉弁２１がきちんと閉じられてホッ
トガスの供給が停止されていると判断できる。すなわ
ち、ホットガスバイパス開閉弁２１は正常に作動してい
ると判断でき（Ｓ９）、従って、そのままの状態で冷却
運転を継続する（Ｓ１０）。

【００２６】このように、デフロスト運転から冷却運転
に切換える時点で、ホットガスバイパス開閉弁２１の切
換操作からエバポレータファン１６の運転開始を所定時
間延期して温度変化を判断するようにしたので、ホット
ガスバイパス開閉弁２１の故障時には事実上デフロスト
運転が継続された状態となるため、エバポレータファン
１６によって吸引されたコンテナ内の冷気が出口空気温
度の検出に影響を与えることはない。従って、ホットガ
スバイパス開閉弁２１の故障で加熱状態にあることを短
時間のうちに検出することが可能になる。

【００２７】また、加熱運転から冷却運転に切換える場
合にも、上述したデフロスト運転からの切換時と同様に
して、ホットガスバイパス開閉弁２１の開閉操作と共に
エバポレータファン１６の運転を開始するので、エバポ
レータファン１６の運転開始を延期することで短時間の
うちに異常を検出することができる。

【００２８】以上説明したように、本発明のホットガス
バイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路によれば、
コンテナ内の冷気の影響を受けることなく故障診断を行
うことができるので、従来の１０分の１程度の短時間で
ホットガスバイパス開閉弁の異常を検出することができ
る。従って、故障診断中にコンテナ内の温度が異常に上
昇するのを防止でき、生鮮食料品や冷凍食品などの積み
荷にダメージを与えることなく輸送できるようになる。

【００２９】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、たとえば海上コンテナに装備
される海上レフユニットへの適用など、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。

【００３０】

【発明の効果】本発明のホットガスバイパス開閉弁の故
障診断方法及び冷媒回路によれば、以下の効果を奏す
る。請求項１に記載の発明によれば、デフロスト運転ま
たは加熱運転から冷却運転に切り換える時、エバポレー
タの近傍に設けた出口空気温度検出手段で運転切換直後
に第１の出口空気温度（Ｔ１）を検出し、前記エバポレ
ータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間遅ら
せると共に、該エバポレータファンの運転開始直前に第
２の出口空気温度（Ｔ２）を検出し、前記第２の出口空
気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より
所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が
異常と判断するので、エバポレータファンにより吸引さ
れてくるコンテナ内の冷気の影響を受けることはない。
従って、概ね２〜３分程度の短時間で異常を判断するこ
とができるようになり、コンテナ内部の異常温度上昇を
防止して積み荷に与えるダメージをなくし、あるいは、
最小限に抑えることができる。

【００３１】請求項２に記載の発明によれば、エバポレ
ータの近傍に出口空気温度検出手段を設け、デフロスト
運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、前記
出口空気検出温度検出手段で運転切換直後に検出した第
１の出口空気温度（Ｔ１）と、前記エバポレータファン
の運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせて検出し
た第２の出口空気温度（Ｔ２）とを比較し、前記第２の
出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ
１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス
開閉弁が異常と判断する故障診断手段を設けた冷媒回路
としたので、エバポレータファンにより吸引されてくる
コンテナ内の空気の影響を受けることはなく、概ね２〜
３分程度の短時間でホットガスバイパス開閉弁の故障診
断を行うことができる。従って、ホットガスバイパス開
閉弁が異常と判断した時、圧縮機の運転を緊急停止させ
ることにより、無用の加熱運転により庫内温度が異常に
上昇するのを防止し、コンテナ内部の異常温度上昇を防
止して積み荷に与えるダメージをなくし、あるいは、最
小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るホットガスバイパス開閉弁の故
障診断方法及び冷媒回路の一実施形態を示す構成図であ
る。

【図２】 図１の故障診断部内において実行される故障
診断方法の実施例を示すフローチャートである。

【図３】 陸レフユニットを搭載した冷凍車の構成例を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 冷凍車 ２ 陸上コンテナ ３ エバポレータユニット ４ コンデンサユニット １０ 圧縮機 １１ コンデンサ １２ 絞り機構 １３ エバポレータ １４ 冷媒配管 １５ コンデンサファン １６ エバポレータファン ２０ ホットガスバイパス管路 ２１ ホットガスバイパス開閉弁 ３０ デフロスト終了センサ（出口空気温度検出手
段） ４０ 制御部 ４１ 故障診断部（故障診断手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、コ
   ンデンサファンを備えて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、エバポレータファンを備えて低温の液冷媒を蒸発
   させるエバポレータと、これらを接続して閉回路を形成
   する冷媒配管と、前記圧縮機の吐出側から前記エバポレ
   ータの上流側に接続されてホットガスバイパス開閉弁を
   備えているホットガスバイパス管路と、を具備してなる
   冷媒回路のホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法で
   あって、 デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換え
   る時、前記エバポレータの近傍に設けた出口空気温度検
   出手段で運転切換直後に第１の出口空気温度（Ｔ１）を
   検出し、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換
   直後から所定時間遅らせると共に、該エバポレータファ
   ンの運転開始直前に第２の出口空気温度（Ｔ２）を検出
   し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口
   空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホット
   ガスバイパス開閉弁が異常と判断することを特徴とする
   ホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法。
2. 【請求項２】 ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、コ
   ンデンサファンを備えて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、エバポレータファンを備えて低温の液冷媒を蒸発
   させるエバポレータと、これらを接続して閉回路を形成
   する冷媒配管と、前記圧縮機の吐出側から前記エバポレ
   ータの上流側に接続されてホットガスバイパス開閉弁を
   備えているホットガスバイパス管路と、を具備してなる
   冷媒回路であって、 前記エバポレータの近傍に出口空気温度検出手段を設
   け、デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り
   換える時、前記出口空気検出温度検出手段で運転切換直
   後に検出した第１の出口空気温度（Ｔ１）と、前記エバ
   ポレータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間
   遅らせて検出した第２の出口空気温度（Ｔ２）とを比較
   し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口
   空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホット
   ガスバイパス開閉弁が異常と判断する故障診断手段を設
   けたことを特徴とする冷媒回路。
3. 【請求項３】 前記故障診断手段は、前記ホットガス
   バイパス開閉弁が異常と判断した時、前記圧縮機の運転
   を緊急停止させることを特徴とする請求項２記載の冷媒
   回路。