JP2011112265A - コンテナ用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容量可変型圧縮機（30）を用いた場合においても圧縮機（30）を緊急的に運転させることができるようにする。
【解決手段】
コンテナ用冷凍装置は、冷媒回路の冷却運転を制御する制御基板（81）と、制御基板（81）との間で制御信号を授受して圧縮機モータ（30a）の周波数を制御するインバータ基板（82）とを備えている。インバータ基板（82）は、圧縮機の制御内容を記憶する記憶部（90a）と、制御基板（81）の故障時に記憶部（90a）に記憶された圧縮機の制御内容に基づき圧縮機を緊急運転させる緊急運転部（90b）とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンテナ用冷凍装置に関し、特に、緊急運転対策に係るものである。

従来、コンテナ用冷凍装置には、制御基板から圧縮機の主開閉器を制御し、圧縮機の駆動と停止とを制御していた。そして、従来、上記制御基板が故障した場合、圧縮機を緊急的に駆動させるためのコネクタを端子板に設けていた（特許文献１参照）。

具体的に、図３に示すように、従来のコンテナ用冷凍装置の圧縮機（201）は、電源（202）より電磁接触器である主開閉器（203）を介して電力供給されている。一方、上記コンテナ用冷凍装置の制御基板（204）は、ＣＰＵ等が実装されてメイン制御部を構成すると共に、ＩＯ基板（205）が接続されている。このＩＯ基板（205）は、ＩＯプロセッサ等が実装され、上記主開閉器（203）が接続されている。

そして、上記制御基板（204）のメイン制御部は、冷却運転を制御し、この制御基板（204）からＩＯ基板（205）を介して主開閉器（203）をオン状態とオフ状態とに制御している。

上記ＩＯ基板（205）には、コネクタで構成された緊急スイッチ（206）が接続され、上記制御基板（204）が故障した際、作業者が緊急スイッチ（206）を手動によりオンする。この緊急スイッチ（206）がオンされると、主開閉器（203）がオン状態となり、圧縮機（201）が緊急的に運転され、積み荷の損傷を防止している。

特開平１１−２１１２９４号公報

従来のコテンナ用冷凍装置は、圧縮機（201）の回転を一定速度で制御する一定容量型圧縮機を用いていた。しかしながら、従来の一定容量型の圧縮機（201）に代えて、圧縮機の周波数を可変に制御する容量可変型の圧縮機を用いるようにすると、ＩＯ基板（205）に緊急スイッチ（206）を設ける緊急運転対策では、圧縮機（201）を緊急的に運転させることができない。そこで、容量可変型の圧縮機（201）を用いた際の新たな緊急運転対策の出現が望まれていた。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、容量可変型圧縮機を用いた場合においても圧縮機を緊急的に運転させることができるようにすることを目的とする。

第１の発明は、圧縮機（30）を備え、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行って庫内を冷却する冷媒回路（20）と、上記冷媒回路（20）の冷却運転を制御するメイン制御部（81）と、該メイン制御部（81）との間で制御信号を授受して上記圧縮機（30）の運転周波数を制御する周波数制御部（82）とを備えたコンテンナ用冷凍装置を対象としている。

さらに、第１の発明は、上記周波数制御部（82）に設けられ、上記圧縮機（30）の制御内容を記憶する記憶部（90a）と、上記周波数制御部（82）に設けられ、上記メイン制御部（81）の故障時に上記記憶部（90a）に記憶された圧縮機（30）の制御内容に基づき圧縮機（30）を緊急運転させる緊急運転部（90b）とを備えている。

上記第１の発明では、メイン制御部（81）が正常な場合、該メイン制御部（81）の指令信号に基づき周波数制御部（82）が圧縮機（30）の運転周波数を制御している。上記メイン制御部（81）が故障した場合、記憶部（90a）が圧縮機（30）の制御内容を記憶しているので、緊急運転部（90b）が上記記憶部（90a）に記憶された圧縮機（30）の制御内容に基づき圧縮機（30）を緊急運転させ、冷却運転を継続させる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記メイン制御部（81）の故障時に緊急運転部（90b）に運転指令を入力する入力部（91）を備えたものである。

上記第２の発明では、入力部（91）から運転指令が入力されると、上記メイン制御部（81）の故障時に緊急運転部（90b）が圧縮機（30）の緊急運転を開始させる。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記入力部（91）は、上記圧縮機（30）の運転周波数が異なる複数の運転状態に制御するための運転指令を入力する複数の緊急スイッチ（91a）を備えたものである。

上記第３の発明では、作業者が複数の緊急スイッチ（91a）を選択することにより、異なる運転状態で圧縮機（30）が緊急運転される。

本発明によれば、容量可変型の圧縮機（30）を用いてもメイン制御部（81）が故障した際、圧縮機（30）を緊急的に駆動することができるので、メイン制御部（81）の故障時にも冷却運転を確実に継続させることができる。この結果、積み荷の損傷を確実に防止することができる。

また、上記第２の発明によれば、入力部（91）を設けているので、メイン制御部（81）の故障時に入力部（91）から運転指令を確実に入力することができる。この結果、メイン制御部（81）の故障時に冷却運転を確実に継続させることができる。

また、上記第３の発明によれば、複数の緊急スイッチ（91a）を設けて圧縮機（30）を異なる運転状態に制御することができるので、メイン制御部（81）の故障時においても積み荷や外気条件等に合わせて圧縮機（30）の容量を調整することができる。

図１は、コンテナ用冷凍装置の冷媒回路を示す回路図である。 図２は、コンテナ用冷凍装置のコントローラを示すブロック図である。 図３は、従来のコンテナ用冷凍装置のコントローラを示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、コンテナ用冷凍装置（10）は、図示しないコンテナの庫内を冷却するものであり、冷媒回路（20）を備えている。そして、上記コンテナ用冷凍装置（10）は、コンテナ本体の１つの開口面を閉塞する蓋体を兼用している。

上記冷媒回路（20）は、主回路（21）とデフロスト用のホットガスバイパス回路（22）と冷媒過冷却用の過冷却バイパス回路（23）とを備えている。

上記主回路（21）は、圧縮機（30）と凝縮器（31）と膨張機構である電動式の主膨張弁（32）と蒸発器（33）とが順に冷媒配管（34）によって直列に接続されて構成されている。そして、上記圧縮機（30）は、図示しないが、回転数がインバータによって制御され、回転数が多段階に制御されて運転容量が可変に構成されている。また、上記凝縮器（31）には、庫外ファン（35）が設けられる一方、蒸発器（33）には、庫内ファン（36）が設けられている。該庫内ファン（36）は、蒸発器（33）で冷却された冷却空気を庫内に供給するように構成されている。

上記圧縮機（30）の吐出側には、油分離器（40）が設けられ、上記凝縮器（31）と主膨張弁（32）との間には、レシーバ（41）と電気機器用の冷却器（42）とドライヤ（43）とプレート熱交換器（44）とが順に設けられている。上記油分離器（40）の油戻し管（40a）は、過冷却バイパス回路（23）に接続されている。上記冷却器（42）は、インバータのパワー素子などの電気機器を冷却するように構成され、例えば、プリント基板の背面等に設けられ、凝縮器（31）を流れた高圧液冷媒によって電気機器を冷却している。上記ドライヤ（43）は、凝縮器（31）を流れた液冷媒から水分を除去するように構成されている。

上記プレート熱交換器（44）は、凝縮器（31）を流れた液冷媒を過冷却するものであり、１次側通路（45）と２次側通路（46）とを備えている。そして、上記１次側通路（45）が主回路（21）に接続され、上記２次側通路（46）が過冷却バイパス回路（23）に接続されている。該過冷却バイパス回路（23）の流入端は、冷却器（42）とドライヤ（43）との間の冷媒配管（34）に接続され、上記過冷却バイパス回路（23）の流出端は、圧縮機（30）における中間圧力状態の圧縮室に接続されている。

さらに、上記過冷却バイパス回路（23）の流入側には、第１開閉弁（47）と膨張機構である電動式の過冷却膨張弁（48）が設けられている。上記第１開閉弁（47）に対応して、主回路（21）には、過冷却バイパス回路（23）の分岐部とドライヤ（43）との間に第２開閉弁（49）が設けられている。

そして、上記プレート熱交換器（44）は、主回路（21）から過冷却バイパス回路（23）に分岐され且つ過冷却膨張弁（48）で減圧された冷媒と主回路（21）を流れる冷媒とが熱交換して主回路（21）を流れる冷媒を過冷却するように構成されている。

上記ホットガスバイパス回路（22）は、共通路（50）と、該共通路（50）の流出端から分岐された第１バイパス路（51）及び第２バイパス路（52）とを備えている。上記共通路（50）は、流入端が油分離器（40）と凝縮器（31）との間に接続され、第３開閉弁（53）が設けられている。上記第１バイパス路（51）と第２バイパス路（52）の流出端は、主膨張弁（32）と蒸発器（33）との間に接続され、上記第２バイパス路（52）には、蒸発器（33）の下部に配置されたドレンパンを加熱するためのドレンパンヒータ（54）が設けられている。

上記ホットガスバイパス回路（22）は、蒸発器（33）がフロストした際のデフロスト運転時に、圧縮機（30）から吐出された高温高圧のガス冷媒を蒸発に供給するように構成されている。上記第２バイパス路（52）には、デフロスト運転時にドレンパンを加熱するように構成されている。

次に、上記冷媒回路（20）に設けられたセンサ類について説明する。

上記圧縮機（30）の吐出側と吸入側とには、該圧縮機（30）の吐出ガス圧力を検出する高圧圧力センサ（60）と高圧圧力スイッチ（61）とが設けられると共に、圧縮機（30）の吸入ガス圧力を検出する低圧圧力センサ（62）が設けられている。上記圧縮機（30）の吐出側と吸入側とには、冷媒温度を検出する吐出温度センサ（63）と吸入温度センサ（64）とが設けられている。

上記プレート熱交換器（44）の２次側通路（46）の流入側と流出側とには、冷媒温度を検出する流入温度センサ（65）と流出温度センサ（66）とが設けられている。

上記蒸発器（33）の流入側と流出側とには、冷媒温度を検出する流入温度センサ（67）と流出温度センサ（68）とが設けられている。

上記凝縮器（31）には、凝縮器（31）の吸込温度である外気温度を検出する外気温度センサ（69）が設けられている。また、上記蒸発器（33）の空気吸込側と吹出側とには、吸込空気温度を検出する吸込温度センサ（70）と、吹出空気温度を検出する吹出温度センサ（71）とが設けられている。

また、上記コンテナ用冷凍装置（10）には、冷媒回路（20）を制御して冷却運転を制御するコントローラ（80）が設けられている。

上記コントローラ（80）は、図２に示すように、高圧圧力センサ（60）等の信号が入力されると共に、冷却運転を制御するための制御基板（81）と、上記圧縮機（30）を制御するインバータ基板（82）などを備えている。

具体的に、先ず、上記インバータ基板（82）は、周波数制御部を構成し、圧縮機（30）の電力変換回路（83）が実装されると共に、インバータ制御回路（87）が実装されている。上記電力変換回路（83）は、三相交流の電源（84）から供給される電源電力を所定の制御電力に変換して圧縮機（30）の圧縮機モータ（30a）に供給するように構成され、コンバータ回路（85）とインバータ回路（86）とを備えている。つまり、上記電源（84）からの電源電力は、コンバータ回路（85）とインバータ回路（86）とによって所定の制御電力に変換されて圧縮機モータ（30a）に供給される。

さらに、上記インバータ制御回路（87）は、上記インバータ回路（86）のスイッチングを制御し、圧縮機モータ（30a）の周波数を制御するように構成されている。

上記制御基板（81）は、メイン制御部を構成し、周波数制御回路（88）が実装されている。該周波数制御回路（88）は、設定値入力部（89）が接続されると共に、上記高圧圧力センサ（60）等が接続されている。上記設定値入力部（89）は、庫内温度の設定温度などを入力するように構成されている。上記周波数制御回路（88）は、上記高圧圧力センサ（60）等の信号に基づき、設定値入力部（89）から入力された設定値になるように冷媒回路（20）の冷却運転を制御するように構成されている。

上記周波数制御回路（88）は、インバータ制御回路（87）との間で制御信号を授受し、例えば、上記周波数制御回路（88）は、圧縮機（30）の回転数の指令信号等をインバータ制御回路（87）に出力し、インバータ制御回路（87）から各種の電流及び電圧の信号の他、実回転数の信号を入力するように構成されている。

さらに、上記インバータ基板（82）は、周波数設定部（90）が実装されると共に、周波数設定入力部（91）の接続が可能に構成されている。該周波数設定部（90）は、記憶部（90a）と緊急運転部（90b）とを備え、制御基板（81）が故障した際、圧縮機（30）を緊急的に駆動させるように構成されている。

具体的に、上記周波数設定部（90）の記憶部（90a）は、圧縮機（30）を駆動させるために必要なデータを記憶するように構成されている。つまり、上記記憶部（90a）は、制御基板（81）が正常である場合、上記周波数制御回路（88）から指示される最低限のデータを記憶している。

上記緊急運転部（90b）は、周波数設定入力部（91）からエマージェンシー信号（緊急信号）が入力されると、記憶部（90a）の記憶データに基づき、圧縮機（30）の運転周波数をインバータ制御回路（87）に出力するように構成されている。

上記周波数設定入力部（91）は、例えば、２つの緊急スイッチ（91a）を備え、周波数設定部（90）にエマージェンシー信号を出力するように構成されている。２つの緊急スイッチ（91a）は、圧縮機（30）の運転周波数が異なる２種類の運転状態に制御するための信号を出力するように構成されている。つまり、１の緊急スイッチ（91a）をオンすると、緊急運転部（90b）が圧縮機（30）の１つの運転周波数をインバータ制御回路（87）に出力し、他の緊急スイッチ（91a）をオンすると、緊急運転部（90b）が圧縮機（30）の他の運転周波数をインバータ制御回路（87）に出力する。

−運転動作−
次に、上記コンテナ用冷凍装置（10）の冷却動作について説明する。

先ず、通常の冷却冷却時には、第１開閉弁（47）及び第３開閉弁（53）が閉じられ、第２開閉弁（49）が開いている。この状態において、圧縮機（30）から吐出された冷媒は、凝縮器（31）で凝縮した後、主膨張弁（32）で減圧し、蒸発器（33）で蒸発した後、圧縮機（30）に戻る。この冷媒循環を繰り返す。そして、上記蒸発器（33）で庫内空気を冷却し、庫内ファン（36）によって冷却空気が庫内に供給される。

一方、上記過冷却バイパス回路（23）は、第１開閉弁（47）を開くと、凝縮器（31）で凝縮された高圧液冷媒の一部が２次側通路（46）に分岐され、過冷却膨張弁（48）で減圧された後、１次側通路（45）を流れる液冷媒を過冷却する。そして、該１次側通路（45）で過冷却された液冷媒は、蒸発器（33）に流れる一方、２次側通路（46）を流れる冷媒は、圧縮機（30）の中間圧力状態の圧縮室に流れる。この過冷却バイパス回路（23）により、液冷媒が過冷却状態となって蒸発器（33）における冷却能力が向上すると共に、２次側通路（46）の冷媒が圧縮機（30）の中間圧力状態の圧縮室に流れることにより、冷媒循環量が向上する。

また、上記蒸発器（33）がフロストすると、デフロスト運転を行い、第３開閉弁（53）を開くと共に、主膨張弁（32）を閉じる。そして、このデフロスト運転時には、圧縮機（30）から吐出された高温の冷媒ガスを蒸発器（33）に供給し、蒸発器（33）のフロストを除去する。

上記冷却運転はコントローラ（80）によって制御されている。つまり、圧縮機（30）は、電源（84）より電力供給されている。この電源（84）の電源電力は、コンバータ回路（85）及びインバータ回路（86）によって制御電力に変換されて圧縮機モータ（30a）に供給される。

また、庫内温度の設定温度等は、設定値入力部（89）より周波数制御回路（88）に入力される一方、高圧圧力センサ（60）等の信号が周波数制御回路（88）に入力されている。そして、上記周波数制御回路（88）は、運転条件等に合わせて所定の圧縮機モータ（30a）の周波数の指令信号をインバータ制御回路（87）に出力する。該インバータ制御回路（87）は、周波数制御回路（88）の指令信号に基づきインバータ回路（86）のスイッチングを制御し、圧縮機モータ（30a）の周波数を制御し、圧縮機（30）の運転容量を制御する。

上記冷却運転が正常に行われている状態において、周波数設定部（90）の記憶部（90a）には、圧縮機（30）を駆動するための最低限のデータが記憶されている。

一方、上記制御基板（81）が故障し、異常が発生した場合、周波数制御回路（88）の指令信号がインバータ制御回路（87）に入力されなくなる。このままでは圧縮機（30）が運転されなくなる。

そこで、作業者等が周波数設定入力部（91）の何れかの緊急スイッチ（91a）をオンする。この１の緊急スイッチ（91a）からエマージェンシー信号（緊急信号）が入力されると、記憶部（90a）の記憶データに基づき、緊急運転部（90b）が圧縮機（30）の運転周波数をインバータ制御回路（87）に出力する。そして、該インバータ制御回路（87）は、記憶部（90a）の記憶データに基づきインバータ回路（86）を制御し、圧縮機モータ（30a）の回転数を制御し、圧縮機（30）を応急的に運転する。

また、上記他の緊急スイッチ（91a）をオンすると、緊急運転部（90b）が圧縮機（30）の他の運転周波数をインバータ制御回路（87）に出力し、圧縮機（30）を応急的に運転する。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、容量可変型の圧縮機（30）を用いても制御基板（81）が故障した際、圧縮機（30）を緊急的に駆動することができるので、制御基板（81）の故障時にも冷却運転を確実に継続させることができる。この結果、積み荷の損傷を確実に防止することができる。

また、周波数設定入力部（91）を設けているので、制御基板（81）の故障時に周波数設定入力部（91）から運転指令を確実に入力することができる。この結果、制御基板（81）の故障時に冷却運転を確実に継続させることができる。

また、複数の緊急スイッチ（91a）を設けて圧縮機（30）を異なる運転状態に制御することができるので、制御基板（81）の故障時においても積み荷や外気条件等に合わせて圧縮機（30）の容量を調整することができる。

〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

上記周波数設定入力部（91）は２つの緊急スイッチ（91a）を設けたが、３つ以上の緊急スイッチ（91a）を設け、３種類以上の運転状態に圧縮機（30）を制御するようにしてもよい。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、容量可変の圧縮機を搭載したコテンナ用冷凍装置について有用である。

１０ コンテナ用冷凍装置
２０ 冷媒回路
３０ 圧縮機
８０ コントローラ
８１ 制御基板（メイン制御部）
８２ インバータ基板（周波数制御部）
８６ インバータ回路
８７ インバータ制御回路
８８ 周波数制御回路
９０ 周波数設定部
９０ａ 記憶部
９０ｂ 緊急運転部
９１ 周波数設定入力部（入力部）
９１ａ 緊急スイッチ

Claims (3)

1. 圧縮機（30）を備え、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行って庫内を冷却する冷媒回路（20）と、
   上記冷媒回路（20）の冷却運転を制御するメイン制御部（81）と、
   該メイン制御部（81）との間で制御信号を授受して上記圧縮機（30）の運転周波数を制御する周波数制御部（82）とを備えたコンテンナ用冷凍装置であって、
   上記周波数制御部（82）に設けられ、上記圧縮機（30）の制御内容を記憶する記憶部（90a）と、
   上記周波数制御部（82）に設けられ、上記メイン制御部（81）の故障時に上記記憶部（90a）に記憶された圧縮機（30）の制御内容に基づき圧縮機（30）を緊急運転させる緊急運転部（90b）とを備えている
   ことを特徴とするコンテンナ用冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記メイン制御部（81）の故障時に緊急運転部（90b）に運転指令を入力する入力部（91）を備えている
   ことを特徴とするコンテンナ用冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記入力部（91）は、上記圧縮機（30）の運転周波数が異なる複数の運転状態に制御するための運転指令を入力する複数の緊急スイッチ（91a）を備えている
   ことを特徴とするコンテンナ用冷凍装置。

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