JP2005226875A

JP2005226875A - 冷蔵・冷凍装置及び冷蔵方法

Info

Publication number: JP2005226875A
Application number: JP2004033425A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Hachisuga; 勝巳蜂須賀; Masami Ito; 政美伊東
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】安定した冷凍・冷蔵機能を維持することができる冷蔵・冷凍庫を提供する。
【解決手段】圧縮機３、凝縮器４，５、断熱膨張装置である膨張弁Ｖ２、蒸発器１０により冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器１０と圧縮機３との間のガス冷媒配管中に能力調整用のサクションモジュレーティングバルブ５１を設けてなり、冷凍庫内を冷蔵・冷凍する冷凍装置において、前記圧縮機３と凝縮器４，５との間のガス冷媒配管Ｌ１１と膨張弁Ｖ２と蒸発器１０との間のガス冷媒配管Ｌ３とを接続するホットガスライン５２を有し、外気温が０〜５０℃、冷凍庫内温度が０〜２０℃のチルドモード温度範囲において、サクションモジュレーティングバルブ５１を調整しつつホットガスライン５２から前記蒸発器のデフロストを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば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蔵・冷凍装置及び冷蔵方法に関し、特に、海上レフユニットの蒸発器の効率的なデフロストを行う技術に関する。

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、いわゆる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凝縮器と、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蒸発器とを具備し、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。

海上レフユニットを装備する海上コンテナは、図９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９において、符号の１００は海上レフユニット、１０１は海上コンテナ、１０１は海上コンテナの端壁である。海上レフユニット１００は、海上コンテナ１０１の一方の端壁１０１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１０１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１００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１０１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１０１は、その庫内温度を−３０℃〜＋２５℃、より好ましくは−４０℃〜＋３０℃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。

ここで、従来における海上レフユニット１００の構成を図５乃至図８に示す。図５は正面図、図６は図５のＢ−Ｂ矢に沿う縦断面図、図７は図６のＣ−Ｃ矢に沿う横断面図、図８は冷媒回路図である。

図８に示すように、圧縮機３は、吐出したガス冷媒を、ラインＬ１０、四方切換弁Ｖ１およびディスチャージラインＬ１１を通して水冷凝縮器５およびまたは空冷凝縮器４に送る。この水冷凝縮器５およびまたは空冷凝縮器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Ｌ２を通してドライヤ７、ストレーナ８を経た後、膨張弁Ｖ２に送る。

膨張弁Ｖ２は、送られてきた液冷媒を絞ることにより、断熱膨張させて気液二相の冷媒とし、リキッドラインＬ３を通して蒸発器１０に入れ、ここで庫内空気を冷却することによって蒸発気化させる。

そして、蒸発器１０は、蒸発気化させた冷媒（すなわちガス冷媒）を、配管が曲げられることによって形成されるサクションラインＬ４ａ上のドレンパンヒータ２２Ａを通し、四方切換弁Ｖ１を経た後、サクションラインＬ４ｂ、アキュームレ−タ１３およびラインＬ５を通して圧縮機３に戻す。

実際上、コンテナ１の庫内空気は、図６に示す実線矢印で示すように、吸込口１４から蒸発器セクション１５に入り、モータ１１で駆動される蒸発器ファン１２によって付勢される。そして、蒸発器１０を流過する過程で冷却された後、図６に示すように、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。

ここで、凝縮器として、空冷凝縮器４を用いる場合は、モータ１７により凝縮器ファン６を駆動する。すると、外気が破線矢印で示すように、空冷凝縮器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、凝縮器ファン６により付勢されて大気中に放出される。

また、凝縮器として水冷凝縮器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、凝縮器ファン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凝縮器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。

蒸発器１０に結露したドレンは、図５，７に示すように、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、蒸発器１０にドレンが霜として付着して除霜が必要になった場合、図８に示すように、四方切換弁Ｖ１を切換えて、圧縮機３から吐出されるガス冷媒を、ラインＬ１０と四方切換弁Ｖ１とを順次通した後、サクションラインＬ４ａを通してドレンパンヒータ２２Ａを経て蒸発器１０に送ることで、その冷媒の熱によって除霜することにより、この除霜により発生したドレンおよび霜がドレンパン２２上に落下するようになされている。

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に送られてきた冷媒の熱によって所定時間加熱されることにより、蒸発器１０から落ちてきた霜を溶かし、ドレンホース２３を介してドレンポート２４から排出するようになされている（特許文献１）。

特開２００２−３４０４６７号公報

ところで、蒸発器１０にて付着する霜を効率的に溶解するには、霜全体を均一に溶解する必要がある。しかしながら、前記公知文献に提案されるような四方切替え弁Ｖ１により冷媒回路を逆転させる場合には、溶解熱量は多大であるので、場合によっては霜や氷の表面のみしか溶解せずに、所定の時間をかけての均一な溶解ができない、という問題がある。

このため、蒸発器１０の霜対策として、電気ヒータを設けて電気制御による効果的な霜の溶解を行うことが提案されるが、該電気ヒータの溶解では時間がかかるという問題がある。この結果、例えば０〜２０℃の温度範囲において、±０．２〜０．５℃を保持するようなチルドモード（冷蔵）の場合、冷凍庫内の大幅な温度変化が生じ、適切なチルドモード（冷蔵）ができないというような問題がある。

また、電気ヒータは長期間の海上輸送の際に、予期せぬ電気ヒータ機器のショートにより、適切なデフロストができないという場合があり、その結果適切な冷凍庫内の温度管理が不能というおそれがある。

本発明は、前記問題に鑑み、適切なデフロストを行うことができ、安定した冷凍・冷蔵機能を維持することができる冷蔵・冷凍庫を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、圧縮機、凝縮器、断熱膨張装置、蒸発器により冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器と圧縮機との間のガス冷媒配管中に能力調整用のサクションモジュレーティングバルブを設け、冷凍庫内を冷蔵・冷凍する冷蔵・冷凍装置において、前記圧縮機と凝縮器との間のガス冷媒配管と断熱膨張装置と蒸発器との間のガス冷媒配管とを接続するホットガスラインを有し、外気温が０〜５０℃、冷蔵・冷凍庫内温度が０〜２０℃のチルドモード温度範囲において、サクションモジュレーティングバルブを調整しつつホットガスラインから前記蒸発器のデフロストを行うことを特徴とする冷蔵・冷凍装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、蒸発器にデフロスト用の電気ヒータを設けたことを特徴とする冷蔵・冷凍装置にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記海上冷蔵・冷凍庫用であることを特徴とする冷蔵・冷凍装置にある。

第４の発明は、圧縮機、凝縮器、断熱膨張装置、蒸発器により冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器と圧縮機との間のガス冷媒配管中に設けられた能力調整用のサクションモジュレーティングバルブを用いて、庫内をチルド冷蔵する冷蔵方法において、前記圧縮機と凝縮器との間のガス冷媒配管と、断熱膨張装置と蒸発器との間のガス冷媒配管とを接続するホットガスラインを用いて、外気温が０〜５０℃、冷凍庫内温度が０〜２０℃のチルドモード温度範囲において、前記蒸発器のデフロストを行うことを特徴とする冷蔵方法にある。

本発明によれば、外気温が０〜５０℃、冷蔵・冷凍庫内温度が０〜２０℃のチルドモード温度範囲において、サクションモジュレーティングバルブを調整しつつホットガスラインから前記蒸発器のデフロストを行うので、高い温度のガスを蒸発器に供給することができ、蒸発器のデフロストを効率的に行うことができ、冷蔵・冷凍庫の庫内管理の適切を図ることができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係る冷蔵・冷凍装置について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例に係る冷蔵・冷凍装置の一例である海上レフユニットを示す概念図である。
図１に示すように、本実施例に係る冷蔵・冷凍装置の一例である海上レフユニット２００は、圧縮機３、凝縮器４，５、断熱膨張装置である膨張弁Ｖ２、蒸発器１０により冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器１０と圧縮機３との間のガス冷媒配管中に能力調整用のサクションモジュレーティングバルブ５１を設けてなり、冷凍庫内を冷蔵・冷凍する冷凍装置において、前記圧縮機３と凝縮器４，５との間のガス冷媒配管Ｌ１１と膨張弁Ｖ２と蒸発器１０との間のガス冷媒配管Ｌ３とを接続するホットガスライン５２を有し、外気温が０〜５０℃、冷凍庫内温度が０〜２０℃のチルドモード温度範囲において、サクションモジュレーティングバルブ５１を調整しつつホットガスライン５２から前記蒸発器のデフロストを行うようにしたものである。

前記構成において、図２に示すように、外気温が０〜５０℃、冷蔵・冷凍庫内温度が０〜２０℃のチルドモード温度範囲において、サクションモジュレーティングバルブ５１を調整しつつホットガスライン５２から前記蒸発器のデフロストを行うようにするので、蒸発器１０のデフロストを均一に行うことができる。

また、ホットガスライン５２には、ホットガスサクションモジュレーティングバルブ５３が介装され、ホットガスの調整を行うようにしている。

また、蒸発器１０のデフロストに際しては、蒸発器１０と圧縮機３との間に設けたサクションモジュレーティングバルブ５１により、圧縮機３へ送られる冷媒吸入量を調整することで、冷凍能力の制限を図るとともに、前記ホットガスライン５２により、高温（例えば５０〜８０℃）のガスを供給することで、蒸発器１０でのデフロストを容易としている。

図３、図４は、モリエル線図上の上記冷凍装置の冷凍サイクルを示したものである。本発明によれば、図３に示すように、サクションモジュレーティングバルブ５１を介装して能力制御することで、圧縮機３の入口のガス冷媒の圧力損失が生じ、図４のような、サクションモジュレーティングバルブ５１を用いて能力制御しない場合と較べて、デフロスト時において、圧縮機３の吸入ガスの損失が生じさせることができ、この結果、圧縮機３の吐出ガス温度は、圧縮機の動力エンタルピー分の範囲だけ温度上昇が伴うこととなる。

この結果、高温のガスを蒸発器１０に供給することができ、デフロスト効率が向上することとなる。

このように、本発明によれば、サクションモジュレーティングバルブ５１を介装して容量制御すると共に、その圧力損失をもとに圧縮機の動力のエンタルピーを確保することができる。

また、ホットガスライン５２を設けるという簡易な構成により、デフロストが可能となる。

また、電気ヒータによるデフロストよりも早い時間でデフロストが可能となり、冷凍庫内の温度管理の維持を図ることができる。

さらに、蒸発器のデフロスを通常電気ヒータで行う場合において、当該電気ヒータが異常を生じてデフロストが不可能となるような場合において、前述したホットガスライン５２を設けることにより、常にデフロストが可能となるバックアップ回路としての機能も発揮し、コンテナの信頼性が向上する。

なお、従来においては、ホットガスラインを介装するのは、冷蔵・冷凍能力を制御するために用いていたが、本発明では、冷蔵・冷凍能力の制御以外に、デフロストにおいても、ホットガスラインからのホットガスを利用するようにしたものである。この際、サクションモジュレーティングバルブ５１を介装して能力制御するので、その圧力損失をもとに圧縮機の動力のエンタルピーを確保するので、両者の併用効果により、デフロストを効率よく行うことができる。

上述した実施例においては、海上輸送用コンテナである海上レフユニットを用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、温度変化に敏感な貨物や材料の保管のために、一定期間に亙って、庫内温度を厳密に維持するような冷蔵室、冷蔵庫等に適用するようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかる冷凍装置は、蒸発器のデフロストが簡易な構成で行うことができ、しかも冷凍庫内の温度変化が最小となり、例えば長期間に亙って一定温度の冷凍条件を維持する海上レフユニットの冷凍設備に用いて適している。

本実施例にかかる海上レフユニットの冷媒回路概略図である。本実施例にかかる海上レフユニットの運転範囲を示す図である。本実施例にかかる冷媒モリエル線図である。比較例にかかる冷媒モリエル線図である。海上レフユニットの正面図である。図５のＢ−Ｂ矢に沿う縦断面図である。図６のＣ−Ｃ矢に沿う横断面図である。従来技術にかかる冷媒回路図である。海上コンテナの概略図である。

符号の説明

２００海上レフユニット
３圧縮機
４、５凝縮器
Ｖ２膨張弁
１０蒸発器
５１サクションモジュレーティングバルブ
５２ホットガスライン
５３ホットガスサクションモジュレーティングバルブ

Claims

圧縮機、凝縮器、断熱膨張装置、蒸発器により冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器と圧縮機との間のガスライン配管中に容量調整用のサクションモジュレーティングバルブを設け、冷蔵・冷凍庫内を冷蔵・冷凍する冷蔵・冷凍装置において、
前記圧縮機と凝縮器との間のガス冷媒配管と断熱膨張装置と蒸発器との間のガス冷媒配管とを接続するホットガスラインを有し、
外気温が０〜５０℃、冷凍庫内温度が０〜２０℃のチルドモード温度範囲において、
前記蒸発器のデフロストを行うことを特徴とする冷蔵・冷凍装置。
請求項１において、
前記蒸発器に、デフロスト用の電気ヒータを設けたことを特徴とする冷蔵・冷凍装置。
請求項１又は２において、
前記海上コンテナ用であることを特徴とする冷蔵・冷凍装置。
圧縮機、凝縮器、断熱膨張装置、蒸発器により冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器と圧縮機との間のガス冷媒配管中に設けられた能力調整用のサクションモジュレーティングバルブを用いて、庫内をチルド冷蔵する冷蔵方法において、
前記圧縮機と凝縮器との間のガス冷媒配管と、断熱膨張装置と蒸発器との間のガス冷媒配管とを接続するホットガスラインを用いて、外気温が０〜５０℃、庫内温度が０〜２０℃のチルドモード温度範囲において、前記蒸発器のデフロストを行うことを特徴とする冷蔵方法。