JP2006234238A - 冷凍装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】庫内の加温性能を確保できる冷凍装置およびその制御方法を提供すること。
【解決手段】この冷凍装置１は、庫内にて冷媒の熱交換を行うエバポレータ２４と、冷媒を圧縮してエバポレータ２４に供給する圧縮機２１とを含むと共に、エバポレータ２４および圧縮機２１間に気相冷媒を循環させて庫内を加温する。そして、冷媒をチャージおよびリリースするコンデンサ２２と、コンデンサ２２からリリースされた冷媒を保持するレシーバ５１とを含むと共に、コンデンサ２２およびレシーバ５１により加温サイクル中の冷媒量を調整する。そして、庫内の加温運転時にてレシーバ５１を加温する加温手段９を含むことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

この発明は、冷凍装置およびその制御方法に関し、さらに詳しくは、庫内の加温性能を確保できる冷凍装置およびその制御方法に関する。

従来の冷凍装置には、特許文献１に記載される技術が知られている。従来の冷凍装置は、圧縮機、コンデンサおよび膨張弁とともに冷凍サイクルを実現する系統に並列に接続され、２つの保冷庫に振り分けられる第１、第２のエバポレータを備える車両用冷凍装置であって、前記２つの保冷庫のいずれか一方が目標温度に冷却されるまで、前記第１、第２のエバポレータへの冷媒の導入／中断を交互に行う制御部を備えることを特徴とする。従来の冷凍装置では、かかる構成により、エバポレータでの冷媒の寝込みを防止して２つの保冷庫を迅速に、かつ効率よく冷却する。

特開２００４−１３２６３５号公報

この発明は、庫内の加温性能を確保できる冷凍装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる冷凍装置は、庫内にて冷媒の熱交換を行うエバポレータと、冷媒を圧縮して前記エバポレータに供給する圧縮機とを含むと共に、前記エバポレータおよび圧縮機間に気相冷媒を循環させて庫内を加温する冷凍装置であって、冷媒をチャージおよびリリースするコンデンサと、前記コンデンサからリリースされた冷媒を保持するレシーバとを含むと共に、前記コンデンサおよび前記レシーバにより加温サイクル中の冷媒量を調整する冷媒量調整手段を備え、且つ、庫内の加温運転時にて前記レシーバを加温する加温手段を含むことを特徴とする。

この冷凍装置では、庫内の加温運転時にて加温手段によりレシーバが加温されるので、コンデンサからリリースされた冷媒がレシーバにて逆流する事態が抑制される。これにより、加温サイクル中の冷媒量が好適に調整されるので、低温外気条件下においても庫内の加温性能が確保される利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、前記加温手段が電気ヒータあるいは温水の熱を用いて前記レシーバを加温する。

この冷凍装置では、加温手段が電気ヒータあるいは温水の熱を用いてレシーバを加温するので、簡易な構成にて効果的にレシーバの加温を行い得る利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、前記エバポレータの吹出温度Ｔ_supと吸込温度Ｔ_retとの温度差ΔＴが所定の設置温度差ΔＴ_setよりも低い場合に（ΔＴ＝Ｔ_sup−Ｔ_ret＜ΔＴ_set）、前記加温手段が前記レシーバを加温する。

この冷凍装置では、エバポレータの吹出温度Ｔ_supと吸込温度Ｔ_retとの温度差ΔＴに基づきレシーバの加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が直接的に検知されると共にこれに基づいたレシーバの加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、庫内の温度上昇時間ｔ［℃／ｈ］が所定の設定温度上昇時間ｔ_setよりも低い場合に（ｔ＜ｔ_set）、前記加温手段が前記レシーバを加温する。

この冷凍装置では、庫内の温度上昇時間ｔ［℃／ｈ］に基づきレシーバの加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が直接的に検知されると共にこれに基づいたレシーバの加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、前記圧縮機の吐出圧力Ｐｄが所定の設定吐出圧力Ｐｄ_setよりも低い場合に（Ｐｄ＜Ｐｄ_set）、前記加温手段が前記レシーバを加温する。

この冷凍装置では、圧縮機の吐出圧力Ｐｄに基づきレシーバの加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が間接的に予め予測されると共にこれに基づいたレシーバの加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、外気温度ＡＴが所定の設定外気温度ＡＴ_setよりも低い場合に（ＡＴ＜ＡＴ_set）、前記加温手段が前記レシーバを加温する。

この冷凍装置では、外気温度ＡＴに基づきレシーバの加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が間接的に予め予測されると共にこれに基づいたレシーバの加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、前記レシーバ内の冷媒圧力Ｐ_recと前記圧縮機の吸入圧力Ｐ_sucとの圧力差ΔＰが所定の設定圧力差ΔＰ_setよりも低い場合に（ΔＰ＝Ｐ_rec−Ｐ_suc＜ΔＰ_set）、前記加温手段がレシーバを加温する。

この冷凍装置では、レシーバ内の冷媒圧力Ｐ_recと圧縮機の吸入圧力Ｐ_sucとの圧力差ΔＰに基づきレシーバの加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が間接的に予め予測されると共にこれに基づいたレシーバの加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、冷媒の流れ方向を前記コンデンサ側から前記レシーバ側への一方向に規制する逆止弁が配置される。

この冷凍装置では、冷媒の流れ方向をコンデンサ側からレシーバ側への一方向に規制する逆止弁が配置されるので、冷媒量の調整制御時にて、冷媒がレシーバ側からコンデンサ内に逆流する事態が防止される。これにより、庫外（コンデンサ）での冷媒の放熱が抑制されるので、庫内での加温性能が向上する利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、前記レシーバの下流側に第二制御弁が配置されており、庫内の加温運転時にて前記圧縮機の吐出圧力Ｐｄが減少すると前記第二制御弁の開度が増加する。

この冷凍装置では、レシーバの下流側（且つ冷媒戻し配管Ｌ３上）に第二制御弁が配置されており、庫内の加温運転時にて圧縮機の吐出圧力Ｐｄが減少すると第二制御弁の開度が増加するように構成されるので、加温サイクル中の冷媒量が好適に調整される。これにより、庫内の加温性能が向上する利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、庫内の加温制御時にて常に前記レシーバの加温が行われており、前記レシーバ内の冷媒圧力Ｐ_recが所定の設定圧力Ｐ_{rec set}よりも高い場合（Ｐ_rec＞Ｐ_{rec set}）に、前記レシーバの加温制御が解除される。

この冷凍装置では、庫内の加温運転時にて常にレシーバの加温が行われているので、冷媒量の調整制御時にて、冷媒がレシーバ側からコンデンサ内に逆流する事態が防止される。これにより、庫外（コンデンサ）での冷媒の放熱が抑制されるので、庫内での加温性能が向上する利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、庫内加温サイクル中の冷媒を前記レシーバに供給するバイパス配管Ｌ４により前記加温手段が構成されると共に、前記バイパス配管Ｌ４を介して供給された冷媒により前記レシーバ内が加温あるいは加圧される。

この冷凍装置では、庫内の加温サイクル中の冷媒（ホットガス）を用いて、加温手段がレシーバを加温するので、レシーバでの冷媒の逆流が効果的に抑制されて、庫内の加温性能が向上する利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、前記コンデンサ上流にある制御弁から引き出されて前記レシーバに接続されるバイパス配管Ｌ４により、前記加温手段が構成される。

この冷凍装置では、コンデンサ上流にある高温高圧の冷媒がコンデンサをバイパスしてレシーバに供給されるので、レシーバ内の冷媒が効果的に加温あるいは加圧される。これにより、レシーバでの冷媒の逆流が効果的に抑制される利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、前記圧縮機および前記コンデンサ間から引き出されて前記エバポレータの上流側に接続される冷媒配管と、前記冷媒配管内の冷媒を減圧させる減圧弁とを含み、前記圧縮機の下流側かつ前記減圧弁の上流側から引き出されて前記レシーバに接続されるバイパス配管Ｌ４により、前記加温手段が構成される。

この冷凍装置では、減圧弁により減圧される前の高温高圧の冷媒がレシーバに供給されるので、レシーバ内の冷媒が効果的に加温あるいは加圧される。これにより、レシーバ５１での冷媒の逆流が効果的に抑制される利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、前記圧縮機および前記コンデンサ間から引き出されて前記エバポレータの上流側に接続される冷媒配管と、前記冷媒配管内の冷媒を減圧させる減圧弁とを含み、前記減圧弁の下流側かつ前記エバポレータの上流側から引き出されて前記レシーバに接続されるバイパス配管Ｌ４により、前記加温手段が構成される。

この冷凍装置では、減圧弁によりある程度減圧された冷媒がレシーバに供給されるので、供給される冷媒の流量調整が容易である。これにより、レシーバの加温制御が安定的に行われる利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置では、前記エバポレータの上流側に配置されると共に前記エバポレータへの冷媒の供給量を調整するディストリビュータあるいはオリフィスを含み、前記バイパス配管Ｌ４が前記ディストリビュータあるいは前記オリフィスの上流側から引き出される。

この冷凍装置では、バイパス配管Ｌ４がディストリビュータの上流側から引き出されてレシーバに接続されるので、供給される冷媒圧力が確保されて、レシーバの加温制御が安定的に行われる利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置の制御方法は、庫内にて冷媒の熱交換を行うエバポレータと、冷媒を圧縮して前記エバポレータに供給する圧縮機とを含むと共に、前記エバポレータおよび圧縮機間に気相冷媒を循環させて庫内を加温する冷凍装置の制御方法であって、前記制御装置が冷媒をチャージおよびリリースするコンデンサと、前記コンデンサからリリースされた冷媒を保持するレシーバとを含むと共に、前記コンデンサおよび前記レシーバにより加温サイクル中の冷媒量を調整する冷媒量調整手段を備えており、庫内の加温運転時にてレシーバを加温するレシーバ加温ステップを含むことを特徴とする。

この冷凍装置の制御方法では、庫内の加温運転時にてレシーバが加温されるので、コンデンサからリリースされた冷媒がレシーバにて逆流する事態が抑制される。これにより、加温サイクル中の冷媒量が好適に調整されるので、低温外気条件下においても庫内の加温性能が確保される利点がある。

また、この発明にかかる冷凍装置の制御方法は、庫内の加温能力の低下を検知するための加温条件が満たされているか否かを判断する加温条件判断ステップを含み、前記加温条件が満たされている場合にレシーバの加温が行われる。

この冷凍装置の制御方法では、レシーバの加温にあたり、庫内の加温能力の低下を検知するための加温条件が満たされているか否かが判断されるので、加温制御が的確に行われる利点がある。

この発明にかかる冷凍装置によれば、庫内の加温運転時にて加温手段によりレシーバが加温されるので、コンデンサからリリースされた冷媒がレシーバにて逆流する事態が抑制される。これにより、加温サイクル中の冷媒量が好適に調整されるので、低温外気条件下においても庫内の加温性能が確保される利点がある。

この発明にかかる冷凍装置の制御方法によれば、庫内の加温運転時にてレシーバが加温されるので、コンデンサからリリースされた冷媒がレシーバにて逆流する事態が抑制される。これにより、加温サイクル中の冷媒量が好適に調整されるので、低温外気条件下においても庫内の加温性能が確保される利点がある。

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、この実施例の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

図１は、この発明の実施例にかかる冷凍装置を示す冷媒系統図である。図２および図３は、図１に記載した冷凍装置の作用を示すモリエル線図（図２）およびフローチャート（図３）である。図４〜図１２は、図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。

［冷凍装置］
この冷凍装置１は、例えば、保冷庫を有する冷凍車に搭載されて、庫内の加温（あるいは冷凍）を行い得る。冷凍装置１は、圧縮機２１と、コンデンサ２２と、膨張弁２３と、エバポレータ２４と、アキュムレータ２５とを含み、これらが第一冷媒配管Ｌ１および第二冷媒配管Ｌ２を介して接続されて構成される（図１参照）。また、冷凍装置１は、制御部４を有する。

圧縮機２１は、冷媒を圧縮して供給する機能を有する（図２参照）。コンデンサ２２は、保冷庫の外部に設置されて外気との間で冷媒の熱交換を行う機能を有する。膨張弁２３は、冷媒を膨張させてエバポレータ２４に供給する機能を有する。エバポレータ２４は、庫内に配置されて庫内の空気との間で冷媒の熱交換を行う機能を有する。アキュムレータ２５は、圧縮機２１の上流側に配置されて圧縮機２１に供給される冷媒量を調整する機能を有する。

また、第一冷媒配管Ｌ１上には、第一制御弁２６、開閉弁２７および複数の逆止弁２８ａ〜２８ｃが設けられている。第一制御弁（吐出圧力調整弁）２６は、圧縮機２１とコンデンサ２２との間に配置される。開閉弁２７は、膨張弁２３の上流側に設置され、膨張弁２３への冷媒の流量を調整する機能を有する。逆止弁２８ａ〜２８ｃは、その設置位置にて冷媒の流れ方向を一方向に規制する機能を有する。

また、庫内には、庫内の温度を検出する室温センサ２９ａが配置される。また、エバポレータ２４の下流側には、冷媒圧力を検出する圧力センサ２９ｂが配置される。

この冷凍装置１では、庫内の加温制御にあたり、第二冷媒配管Ｌ２が使用される。第二冷媒配管Ｌ２は、圧縮機２１およびコンデンサ２２間から引き出され、膨張弁２３およびエバポレータ２４間に接続されている。また、第二冷媒配管Ｌ２上には、減圧弁３１および開閉弁３２が設けられている。減圧弁３１は、第二冷媒配管Ｌ２内の冷媒を減圧させる機能を有する。開閉弁３２は、減圧弁３１の下流側に設置され、第二冷媒配管Ｌ２からエバポレータ２４への冷媒の導入を断続する機能を有する。

制御部４は、各センサ２９ａ、２９ｂおよび各弁２６〜２８、３１、３２に接続されており、各センサ２９ａ、２９ｂでの計測結果および庫内の設定温度などに基づいて各弁２６〜２８、３１、３２の駆動を制御する機能を有する。

［庫内の加温運転］
この冷凍装置１では、以下のように、庫内の加温運転が行われる（図１および図２参照）。まず、冷媒が圧縮機２１にて加圧されて高温高圧の気相状態となり、第二冷媒配管Ｌ２の減圧弁３１にて減圧される。このとき、エバポレータ２４内での凝縮が不能となる圧力まで冷媒が減圧される。これにより、冷媒が気相状態にて凝縮することなく第一冷媒配管Ｌ１および第二冷媒配管Ｌ２内を循環する。そして、減圧された冷媒がエバポレータ２４に供給されてエバポレータ２４内にて放熱し、冷媒温度が庫内飽和温度（例えば２０［℃］）まで低下する。これにより、庫内が加温される。そして、エバポレータ２４を通過した低温低圧の冷媒が、アキュムレータ２５を経て圧縮機２１に戻る。そして、冷媒が圧縮機２１にて再び圧縮されて配管Ｌ１、配管Ｌ２内を循環する。

［冷媒量の調整］
この冷凍装置１では、庫内の加温性能を確保するために、配管Ｌ１、Ｌ２内を循環する冷媒量が調整されて冷媒圧力が好適に制御される。具体的には、以下の構成が採られる（図１参照）。まず、第一冷媒配管Ｌ１上には、コンデンサ３２と膨張弁２３との間にレシーバ５１が配置される。レシーバ５１は、コンデンサ３２からリリースされた冷媒を一時的に保持する機能を有する。また、このレシーバ５１からは、冷媒戻し配管Ｌ３が分岐されてエバポレータ２４とアキュムレータ２５との間に接続されている。また、この冷媒戻し配管Ｌ３上には、第二制御弁５２が配置される。この第二制御弁５２は、制御部４に接続されており、その開度が制御部４によって制御される。

庫内の加温運転時には、循環する冷媒量の調整が第一制御弁２６および第二制御弁５２により、以下のように行われる。まず、平常時には、第一制御弁２６および第二制御弁５２が閉止されており、冷媒が第二冷媒配管Ｌ２側を流れる。次に、冷媒量過多の場合には、コンデンサ２２上流の第一制御弁２６が開放されて、余剰冷媒がコンデンサ２２にチャージされる。これにより、循環する冷媒量が減少する。一方、冷媒量不足の場合には、第二制御弁５２が開放され、コンデンサ２２内の冷媒がリリースされてエバポレータ２４の下流側（アキュムレータ２５の上流側）から第一冷媒配管Ｌ１に戻される。これにより、循環する冷媒量が増加する。

［レシーバの加温］
ここで、上記のように気相冷媒（非凝縮冷媒）を循環させて庫内を加温する方式（非凝縮冷媒による庫内加温方式）では、外気温度（コンデンサ２２外の温度）が外気飽和温度（例えば５［℃］）以下となると、レシーバ５１での冷媒圧力が低下してコンデンサ２２内の冷媒がリリースされなくなる（図２参照）。あるいは、冷媒が冷媒戻し配管Ｌ３を逆流するおそれがある。すると、冷媒量の調整が不能となり、庫内の加温性能が低下するおそれがある。

この点において、この冷凍装置１では、かかる冷媒の逆流を防止するために、レシーバ５１を加温するための加温手段９が配置される（図１参照）。この加温手段９には、例えば、（１）車両のバッテリーを電源とする電気ヒータ９１と、この電気ヒータ９１から引き出されてレシーバ５１に接続される電熱線９２とを有すると共に、電気ヒータ９１の熱が電熱線９２を介してレシーバ５１に伝達されることによりレシーバ５１が加温される構成や、（２）車両のラジエターに用いられる温水をレシーバ５１に導く管路を有すると共に、導かれた温水の熱によりレシーバ５１が加温される構成（図示省略）が含まれる。

レシーバ５１の加温制御は、以下のように行われる（図３参照）。まず、庫内の加温運転が行われているか否かが判断される（庫内加温運転判断ステップＳＴ１１）。例えば、庫内からエバポレータ２４に吸い込まれる空気の温度Ｔ_retが所定の設定温度Ｔ_{ret set}よりも低いときに（Ｔ_ret＜Ｔ_{ret set}）、庫内の加温運転が行われていると判断される。

そして、庫内の加温運転が行われている場合には、レシーバ５１の加温を開始するための条件（加温条件）が満たされているか否かが判断される（加温条件判断ステップＳＴ１２）。この加温条件は、外気温度の低下等に起因する庫内の加温能力の低下を検知するための条件である。この加温条件には、例えば、庫内の加温能力の低下を直接的に検知するための条件（１）〜（３）と、庫内の加温能力の低下を予め予測的に検知するための条件（４）および（５）とが含まれる。そして、これらの加温条件（１）〜（５）のうちのいずれかが満たされているか否かが判断される。そして、加温条件が満たされている場合には、レシーバ５１の加温が開始される（レシーバ加温ステップＳＴ１３）。これらの加温条件（１）〜（５）は、以下のように構成される。

加温条件（１）では、エバポレータ２４から庫内に吹き出される（供給される）空気の温度（吹出温度）Ｔ_supと庫内からエバポレータ２４に吸い込まれる空気の温度（吸込温度あるいは庫内温度）Ｔ_retとの差（温度差）ΔＴが所定の設置温度差ΔＴ_setよりも低い場合に（ΔＴ＝Ｔ_sup−Ｔ_ret＜ΔＴ_set）、加温手段９がレシーバ５１の加温を開始する。すなわち、かかる加温条件（１）では、エバポレータ２４の吸込口および吹出口間の温度差が設定値よりも小さくなると、庫内加温性能が低下していると判断されて、レシーバ５１の加温制御が行われる。なお、エバポレータ２４における空気の吸込温度Ｔ_retおよび吹出温度Ｔ_supは、例えば、エバポレータ２４の吸込口および吹出口に設置された温度センサ（図示省略）により測定される。そして、この測定結果に基づいて、制御部４がレシーバ５１の加温制御を行う。

加温条件（２）では、庫内の温度上昇時間（上昇率）ｔ［℃／ｈ］が所定の設定温度上昇時間ｔ_setよりも低い場合に（ｔ＜ｔ_set）、加温手段９がレシーバ５１の加温を開始する。すなわち、かかる加温条件（２）では、稼働時における庫内の温度上昇率が設定値よりも小さくなると、庫内加温性能が低下していると判断されてレシーバ５１の加温制御が行われる。なお、庫内の温度は、例えば、室温センサ２９ａにより計測される。そして、この測定結果に基づいて、制御部４がレシーバ５１の加温制御を行う。

加温条件（３）では、圧縮機２１における冷媒の吐出圧力Ｐｄが所定の設定吐出圧力Ｐｄ_setよりも低い場合に（Ｐｄ＜Ｐｄ_set）、加温手段９がレシーバ５１の加温を開始する。すなわち、かかる加温条件（３）では、圧縮機２１の吐出圧力が低下すると加温サイクル中の冷媒量が減少することに基づき、庫内加温性能の低下が予め予測されてレシーバ５１の加温制御が行われる。なお、圧縮機２１の吐出圧力Ｐｄは、例えば、圧縮機２１近傍に設置された圧力センサ（図示省略）により計測される。そして、この測定結果に基づいて、制御部４がレシーバ５１の加温制御を行う。

加温条件（４）では、外気温度ＡＴが所定の設定外気温度ＡＴ_setよりも低い場合に（ＡＴ＜ＡＴ_set）、加温手段９がレシーバ５１の加温を開始する。すなわち、かかる加温条件（４）では、外気温度ＡＴが低い場合にはコンデンサ２２からの冷媒のリリースが好適に行われなくなることに基づき、レシーバ５１の加温制御が行われる。なお、外気温度ＡＴは、例えば、庫外（コンデンサ２２近傍）に設置された温度センサ（図示省略）により計測される。そして、この測定結果に基づいて、制御部４がレシーバ５１の加温制御を行う。

加温条件（５）では、レシーバ５１内の冷媒圧力Ｐ_recと圧縮機２１（アキュムレータ２５）における冷媒の吸入圧力Ｐ_sucとの差（圧力差）ΔＰが所定の設定圧力差ΔＰ_setよりも低い場合に（ΔＰ＝Ｐ_rec−Ｐ_suc＜ΔＰ_set）、加温手段９がレシーバ５１の加温を開始する。すなわち、かかる条件（５）では、レシーバ５１内の冷媒圧力が低い場合にはコンデンサ２２からの冷媒のリリースが好適に行われなくなることに基づき、レシーバ５１の加温制御が行われる。なお、レシーバ５１内の冷媒圧力Ｐ_recおよび圧縮機２１の吸入圧力Ｐ_sucは、例えば、レシーバ５１内および圧縮機２１の吸込口にそれぞれ設置された圧力センサ（図示省略）により測定される。そして、この測定結果に基づいて、制御部４がレシーバ５１の加温制御を行う。

そして、レシーバ５１の加温が行われると、レシーバ５１内の冷媒圧力が上昇して冷媒が良好にリリースされる。これにより、配管Ｌ１、Ｌ２中の冷媒量が好適に調整されるので、低温外気条件下においても庫内の加温性能が確保される。

一方、庫内の加温運転が行われていない場合、あるいは、いずれの加温条件（１）〜（５）も満たされていない場合には、レシーバ５１の加温制御が解除されてレシーバ５１の加温が停止（中止）される（加温制御解除ステップＳＴ１４）。

［効果］
この冷凍装置１では、庫内の加温運転時にて加温手段９によりレシーバ５１が加温されるので、コンデンサ２２からリリースされた冷媒がレシーバ５１にて逆流する事態が抑制される。これにより、加温サイクル中の冷媒量が好適に調整されるので、低温外気条件下においても庫内の加温性能が確保される利点がある。

また、この冷凍装置１では、加温サイクル中の冷媒量が好適に調整される結果、冷媒ガスの密度が増加する。これにより、冷媒の循環量が増加して加温性能が向上する利点がある。

また、この冷凍装置１では、既存の冷凍装置に対する加温手段９の後付的な設置が容易である。したがって、この冷凍装置１の構成は、既存の冷凍装置に対しても容易に適用できる利点がある。

また、この冷凍装置１では、加温手段９が電気ヒータ９１あるいは温水の熱を用いてレシーバ５１を加温するので、簡易な構成にて効果的にレシーバ５１の加温を行い得る利点がある。また、冷媒の流量調整時には、外気温度（コンデンサ２２の温度）の低下等により一時的に冷媒がコンデンサ２２内に逆流することがあるが、上記の構成とすれば、レシーバ５１が迅速に加温されるので、直ちに冷媒の流れ方向が回復する点で好ましい。

また、この冷凍装置１では、エバポレータ２４の吹出温度Ｔ_supと吸込温度Ｔ_retとの温度差ΔＴに基づきレシーバ５１の加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が直接的に検知されると共にこれに基づいたレシーバ５１の加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

また、この冷凍装置１では、庫内の温度上昇時間ｔ［℃／ｈ］に基づきレシーバ５１の加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が直接的に検知されると共にこれに基づいたレシーバ５１の加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

また、この冷凍装置１では、圧縮機の吐出圧力Ｐｄに基づきレシーバ５１の加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が間接的に予め予測されると共にこれに基づいたレシーバ５１の加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

また、この冷凍装置１では、外気温度ＡＴに基づきレシーバ５１の加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が間接的に予め予測されると共にこれに基づいたレシーバ５１の加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

また、この冷凍装置１では、レシーバ５１内の冷媒圧力Ｐ_recと圧縮機２１の吸入圧力Ｐ_sucとの圧力差ΔＰに基づきレシーバ５１の加温制御が行われるので、庫内の加温性能の低下が間接的に予め予測されると共にこれに基づいたレシーバ５１の加温制御が可能となる。これにより、加温サイクル中の冷媒量がより好適に調整される利点がある。

［変形例１］
なお、この冷凍装置１では、冷媒の流れ方向をコンデンサ２２側からレシーバ５１側への一方向に規制する逆止弁２８ｂが配置されることが好ましい（図１、図４および図５参照）。この逆止弁２８ｂは、例えば、（１）第一冷媒配管Ｌ１上のコンデンサ２２とレシーバ５１との間や、（２）冷媒戻し配管Ｌ３上であってレシーバ５１の下流側などに配置される。かかる構成では、冷媒量の調整制御時にて、冷媒がレシーバ５１側からコンデンサ２２内に逆流する事態が防止される。これにより、庫外（コンデンサ２２）での冷媒の放熱が抑制されるので、庫内での加温性能が向上する利点がある。

［変形例２］
また、この冷凍装置１では、レシーバ５１の下流側（且つ冷媒戻し配管Ｌ３上）に第二制御弁５２が配置されており、庫内の加温運転時にて圧縮機２１の吐出圧力Ｐｄが減少すると第二制御弁５２の開度が増加するように構成されることが好ましい（図１、図４および図５参照）。かかる構成では、圧縮機２１の吐出圧力Ｐｄが低下して加温サイクル中の冷媒量が減少すると、第二制御弁５２の開度が増加してコンデンサ２２内からリリースされる冷媒の量が増加する。これにより、加温サイクル中の冷媒量が好適に調整されるので、庫内の加温性能が向上する利点がある。

［変形例３］
また、この冷凍装置１では、レシーバ５１の加温制御が上記の加温条件（１）〜（５）に基づいて行われる。冷媒の流量調整時には、外気温度（コンデンサ２２の温度）の低下等により一時的に冷媒がコンデンサ２２内に逆流することがあるが、上記の構成とすれば、レシーバ５１が迅速に加温されるので、直ちに冷媒の流れ方向が回復する点で好ましい。

しかし、これに限らず、以下の加温条件（６）に基づいてレシーバ５１の加温制御が行われても良い（図７参照）。すなわち、このレシーバ５１の加温制御では、まず、庫内の加温運転が行われているか否かが判断される（庫内加温運転判断ステップＳＴ２１）。この判断は、上記の庫内加温運転判断ステップＳＴ１１と同様である（図３参照）。

ここで、庫内の加温運転が行われている場合には、常にレシーバ５１の加温制御が行われる（レシーバ加温ステップＳＴ２２）。また、レシーバ５１内の冷媒圧力Ｐ_recが所定の設定圧力Ｐ_{rec set}よりも低い場合には（Ｐ_rec＜Ｐ_{rec set}）、レシーバ５１の加温制御が続行される（加温条件判断ステップＳＴ２３）。

一方、（１）庫内の加温運転が行われていない場合、あるいは、（２）レシーバ５１内の冷媒圧力Ｐ_recが所定の設定圧力Ｐ_{rec set}よりも高い場合（Ｐ_rec＞Ｐ_{rec set}）には、レシーバ５１の加温制御が解除される（加温制御解除ステップＳＴ２４）。すなわち、庫内の加温制御時にて常にレシーバ５１の加温が行われており、レシーバ５１内の冷媒圧力が十分である場合にレシーバ５１の加温が停止される。

かかる構成では、庫内の加温運転時にて常にレシーバ５１の加温が行われているので、冷媒量の調整制御時にて、冷媒がレシーバ５１側からコンデンサ２２内に逆流する事態が防止される。これにより、庫外（コンデンサ２２）での冷媒の放熱が抑制されるので、庫内での加温性能が向上する利点がある。

［変形例４］
また、この冷凍装置１は、一室タイプの保冷庫（図１参照）に限らず、前室および後室から成る二室タイプの保冷庫（図８参照）に対して適用されても良い。

また、この冷凍装置１では、庫内の加温サイクル中の冷媒（ホットガス）を用いて、加温手段９がレシーバ５１を加温する構成が採られても良い（図９〜図１２参照）。すなわち、加温手段９がバイパス配管Ｌ４から成り、このバイパス配管Ｌ４を介して加温サイクル中の冷媒がレシーバ５１に供給されことにより、レシーバ５１内が加温あるいは加圧される構成が採られても良い。これにより、レシーバ５１での冷媒の逆流が抑制されるので、庫内の加温性能が向上する利点がある。

かかる構成としては、例えば、（１）コンデンサ２２上流の第一制御弁２６から引き出されてレシーバ５１に接続されるバイパス配管Ｌ４により、加温手段９が構成されることが好ましい（図９）。かかる構成では、コンデンサ２２上流にある高温高圧の冷媒がコンデンサ２２をバイパスしてレシーバ５１に供給されるので、レシーバ５１内の冷媒が効果的に加温あるいは加圧される。これにより、レシーバ５１での冷媒の逆流が効果的に抑制される利点がある。

また、例えば、（２）圧縮機２１の下流側かつ第二冷媒配管Ｌ２上の減圧弁３１の上流側から引き出されてレシーバ５１に接続されるバイパス配管Ｌ４により、加温手段９が構成されることが好ましい（図１０）。かかる構成では、減圧弁３１により減圧される前の高温高圧の冷媒がレシーバ５１に供給されるので、レシーバ５１内の冷媒が効果的に加温あるいは加圧される。これにより、レシーバ５１での冷媒の逆流が効果的に抑制される利点がある。

また、例えば、（３）減圧弁３１の下流側かつエバポレータ２４の上流側から引き出されてレシーバ５１に接続されるバイパス配管Ｌ４により、加温手段９が構成されることが好ましい（図１１参照）。かかる構成では、減圧弁３１によりある程度減圧された冷媒がレシーバ５１に供給されるので、供給される冷媒の流量調整が容易である。これにより、レシーバ５１の加温制御が安定的に行われる利点がある。

また、エバポレータ２４の上流側には、エバポレータ２４への冷媒の供給量（分配量）を調整するディストリビュータ（あるいはオリフィス）３３が配置されることがある（図１２参照）。このディストリビュータ３３は、通常、減圧弁３１と共に駆動制御される。かかる構成では、ディストリビュータ３３の流体抵抗により、その下流側における冷媒圧力が低下する。したがって、上記（３）の構成では、バイパス配管Ｌ４がディストリビュータ３３の上流側から引き出されてレシーバ５１に接続されることが好ましい。これにより、供給される冷媒圧力が確保されるので、レシーバ５１の加温制御が安定的に行われる利点がある。

以上のように、本発明にかかる冷凍装置およびその制御方法は、低温外気条件下においても庫内の加温性能を確保できる点で有用である。

この発明の実施例にかかる冷凍装置を示す冷媒系統図である。 図１に記載した冷凍装置の作用を示すモリエル線図である。 図１に記載した冷凍装置の作用を示すフローチャートである。 図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。 図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。 図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。 図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。 図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。 図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。 図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。 図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。 図１に記載した冷凍装置の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１ 冷凍装置
２１ 圧縮機
２２ コンデンサ
２３ 膨張弁
２４ エバポレータ
２５ アキュムレータ
２６ 第一制御弁
２７ 開閉弁
２８ａ、２８ｂ 逆止弁
２９ｂ 圧力センサ
２９ａ 室温センサ
３１ 減圧弁
３２ コンデンサ
３２ 開閉弁
３３ ディストリビュータ
４ 制御部
５１ レシーバ
５２ 第二制御弁
９ 加温手段
９１ 電気ヒータ
９２ 電熱線

Claims (17)

1. 庫内にて冷媒の熱交換を行うエバポレータと、冷媒を圧縮して前記エバポレータに供給する圧縮機とを含むと共に、前記エバポレータおよび圧縮機間に気相冷媒を循環させて庫内を加温する冷凍装置であって、
   冷媒をチャージおよびリリースするコンデンサと、前記コンデンサからリリースされた冷媒を保持するレシーバとを含むと共に、前記コンデンサおよび前記レシーバにより加温サイクル中の冷媒量を調整する冷媒量調整手段を備え、且つ、
   庫内の加温運転時にて前記レシーバを加温する加温手段を含むことを特徴とする冷凍装置。
2. 前記加温手段が電気ヒータあるいは温水の熱を用いて前記レシーバを加温する請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記エバポレータの吹出温度Ｔ_supと吸込温度Ｔ_retとの温度差ΔＴが所定の設置温度差ΔＴ_setよりも低い場合に（ΔＴ＝Ｔ_sup−Ｔ_ret＜ΔＴ_set）、前記加温手段が前記レシーバを加温する請求項１または２に記載の冷凍装置。
4. 庫内の温度上昇時間ｔ［℃／ｈ］が所定の設定温度上昇時間ｔ_setよりも低い場合に（ｔ＜ｔ_set）、前記加温手段が前記レシーバを加温する請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷凍装置。
5. 前記圧縮機の吐出圧力Ｐｄが所定の設定吐出圧力Ｐｄ_setよりも低い場合に（Ｐｄ＜Ｐｄ_set）、前記加温手段が前記レシーバを加温する請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷凍装置。
6. 外気温度ＡＴが所定の設定外気温度ＡＴ_setよりも低い場合に（ＡＴ＜ＡＴ_set）、前記加温手段が前記レシーバを加温する請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷凍装置。
7. 前記レシーバ内の冷媒圧力Ｐ_recと前記圧縮機の吸入圧力Ｐ_sucとの圧力差ΔＰが所定の設定圧力差ΔＰ_setよりも低い場合に（ΔＰ＝Ｐ_rec−Ｐ_suc＜ΔＰ_set）、前記加温手段がレシーバを加温する請求項１〜６のいずれか一つに記載の冷凍装置。
8. 冷媒の流れ方向を前記コンデンサ側から前記レシーバ側への一方向に規制する逆止弁が配置される請求項１〜７のいずれか一つに記載の冷凍装置。
9. 前記レシーバの下流側に第二制御弁が配置されており、庫内の加温運転時にて前記圧縮機の吐出圧力Ｐｄが減少すると前記第二制御弁の開度が増加する請求項１〜８のいずれか一つに記載の冷凍装置。
10. 庫内の加温制御時にて常に前記レシーバの加温が行われており、前記レシーバ内の冷媒圧力Ｐ_recが所定の設定圧力Ｐ_{rec set}よりも高い場合（Ｐ_rec＞Ｐ_{rec set}）に、前記レシーバの加温制御が解除される請求項１〜９のいずれか一つに記載の冷凍装置。
11. 庫内加温サイクル中の冷媒を前記レシーバに供給するバイパス配管Ｌ４により前記加温手段が構成されると共に、前記バイパス配管Ｌ４を介して供給された冷媒により前記レシーバ内が加温あるいは加圧される請求項１〜１０のいずれか一つに記載の冷凍装置。
12. 前記コンデンサ上流にある制御弁から引き出されて前記レシーバに接続されるバイパス配管Ｌ４により、前記加温手段が構成される請求項１１に記載の冷凍装置。
13. 前記圧縮機および前記コンデンサ間から引き出されて前記エバポレータの上流側に接続される冷媒配管と、前記冷媒配管内の冷媒を減圧させる減圧弁とを含み、
    前記圧縮機の下流側かつ前記減圧弁の上流側から引き出されて前記レシーバに接続されるバイパス配管Ｌ４により、前記加温手段が構成される請求項１１に記載の冷凍装置。
14. 前記圧縮機および前記コンデンサ間から引き出されて前記エバポレータの上流側に接続される冷媒配管と、前記冷媒配管内の冷媒を減圧させる減圧弁とを含み、
    前記減圧弁の下流側かつ前記エバポレータの上流側から引き出されて前記レシーバに接続されるバイパス配管Ｌ４により、前記加温手段が構成される請求項１１に記載の冷凍装置。
15. 前記エバポレータの上流側に配置されると共に前記エバポレータへの冷媒の供給量を調整するディストリビュータあるいはオリフィスを含み、
    前記バイパス配管Ｌ４が前記ディストリビュータあるいは前記オリフィスの上流側から引き出される請求項１４に記載の冷凍装置。
16. 庫内にて冷媒の熱交換を行うエバポレータと、冷媒を圧縮して前記エバポレータに供給する圧縮機とを含むと共に、前記エバポレータおよび圧縮機間に気相冷媒を循環させて庫内を加温する冷凍装置の制御方法であって、
    前記制御装置が冷媒をチャージおよびリリースするコンデンサと、前記コンデンサからリリースされた冷媒を保持するレシーバとを含むと共に、前記コンデンサおよび前記レシーバにより加温サイクル中の冷媒量を調整する冷媒量調整手段を備えており、
    庫内の加温運転時にてレシーバを加温するレシーバ加温ステップを含むことを特徴とする冷凍装置の制御方法。
17. 庫内の加温能力の低下を検知するための加温条件が満たされているか否かを判断する加温条件判断ステップを含み、前記加温条件が満たされている場合にレシーバの加温が行われる請求項１６に記載の冷凍装置の制御方法。

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