JP2011112266A - コンテナ用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却運転の休止時に庫内温度を設定温度に保持して積み荷の損傷を防止する。
【解決手段】コンテナ用冷凍装置は、庫内温度が所定の温度範囲内になるように、冷却運転を継続するサーモオン運転と冷却運転を休止させるサーモオフ運転とに冷媒回路（20）を制御する。サーモオフ運転は、庫内ファンモータ（36a）の回転数を低下させて庫内ファン（36）をロー状態に制御する。サーモオフ運転時に、庫内温度が設定温度より低い所定の低温度になると、庫内ファンモータ（36a）の回転数を増大させて庫内ファン（36）をハイ状態に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンテナ用冷凍装置に関し、特に、庫内ファンの制御対策に係るものである。

従来、コンテナ用冷凍装置は、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とが順に接続された冷媒回路を備えている。上記蒸発器には、庫内ファンが設けられ、庫内ファンを駆動して冷却空気を庫内に供給している（特許文献１参照）。

上記コンテナ用冷凍装置は、庫内温度が設定温度を基準とした所定の温度範囲になると、冷媒回路の冷却運転を休止し、いわゆるサーモオフ運転を行っている。つまり、このサーモオフ運転は、圧縮機の駆動を停止し、庫内ファンのみを駆動する運転である。

その後、上記庫内温度が所定の温度範囲より高くなると、冷却運転を再開し、いわゆるサーモオン運転を行い、このサーモオン運転とサーモオフ運転とを繰り返している。

特開平９−９６４７５号公報

上述した従来のコンテナ用冷凍装置は、サーモオフ運転の際、庫内ファンをサーモオン運転の高風量から低風量に制御しているのみであった。したがって、例えば、外気温度が低い場合、庫内温度が所定の低温度に低下しても単に冷却運転を休止し、庫内ファンを低風量に制御しているのみであった。この結果、庫内温度を設定温度に保持できず、積み荷が長時間に亘って低温状態に晒され、損傷するおそれがあるという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、冷却運転の休止時に庫内温度を設定温度に保持して積み荷の損傷を防止することを目的とする。

本発明は、冷却運転の休止時に庫内温度が低下すると庫内ファンのファンモータの発熱によって庫内温度を上昇させるようにした。

具体的に、第１の発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、該冷媒回路（20）に設けられた蒸発器（33）から冷却空気を庫内に供給する庫内ファン（36）と、該庫内ファン（36）を駆動する庫内ファンモータ（36a）とを備えたコンテナ用冷凍装置を対象としている。

さらに、第１の発明は、上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を制御するファン制御部（82）と、庫内温度が設定温度を基準にした所定の温度範囲内になるように、冷却運転を継続するサーモオン運転と冷却運転を休止させるサーモオフ運転とに上記冷媒回路（20）を制御すると共に、上記サーモオフ運転時に上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を低下させる低下信号をファン制御部（82）に出力する冷却運転制御部（83）と、該冷却運転制御部（83）のサーモオフ運転時に、庫内温度が設定温度より低い所定の低温度になると上記冷却運転制御部（83）の低下信号の出力を停止させて上記ファン制御部（82）に増大信号を出力し、上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を増大させる回転数増大部（84）とを備えている。

上記第１の発明では、冷却運転制御部（83）が冷媒回路（20）をサーモオン運転とサーモオフ運転とに制御し、庫内温度を所定の温度範囲内に保持している。そして、上記冷却運転制御部（83）がサーモオフ運転を行っている際、上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を低下させている。さらに、このサーモオフ運転時に、庫内温度が所定の低温度に低下すると、回転数増大部（84）が上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を増大させ、該庫内ファンモータ（36a）の発熱によって庫内温度を上昇させる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記回転数増大部（84）が増大信号を出力した後、庫内温度が所定の高温度に上昇すると、上記回転数増大部（84）の増大信号の出力を停止させて上記冷却運転制御部（83）に低下信号を上記ファン制御部（82）に出力させて上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を低下させる回転数低下部（85）を備えている。

上記第２の発明では、上記回転数増大部（84）が増大信号を出力した後、庫内温度が所定の高温度に上昇すると、回転数低下部（85）が上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を低下させ、該庫内ファンモータ（36a）の発熱を低下させ、庫内温度を再び低下させる。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記ファン制御部（82）が、庫内ファン（36）を高風量で回転させるハイ状態と、庫内ファン（36）を低風量で回転させるロー状態と、庫内ファン（36）を停止させる停止状態とに上記庫内ファンモータ（36a）を制御するように構成されたものである。さらに、第３の発明は、上記冷却運転制御部（83）が、サーモオフ運転時に庫内ファン（36）をロー状態に制御するように構成され、上記回転数増大部（84）が、庫内ファン（36）をハイ状態に制御するように構成されたものである。

上記第３の発明では、ファン制御部（82）が、庫内ファン（36）をハイ状態とロー状態と停止状態とに制御しているので、上記冷却運転制御部（83）のサーモオフ運転時に庫内ファン（36）をハイ状態とロー状態とに制御し、庫内温度を制御する。

本発明によれば、冷却運転を休止しても庫内温度が低下する場合、庫内ファン（36）の風量を増大させるようにしたために、庫内温度が低くなり過ぎると、庫内ファンモータ（36a）の発熱量を増大させて庫内温度を上昇させることができる。この結果、庫内温度を設定温度に保持することができるので、積み荷の損傷を確実に防止することができる。

上記第２の発明によれば、冷却運転の休止時に、庫内ファン（36）の風量を増大させて庫内温度が過上昇した場合、庫内ファン（36）の風量を再び低下させるようにしたために、庫内ファンモータ（36a）の発熱量を低減し、庫内温度を確実に低下させることができる。この結果、庫内温度を設定温度に保持することができるので、積み荷の損傷を確実に防止することができる。

上記第３の発明によれば、上記庫内ファン（36）をハイ状態とロー状態とに制御するので、簡単な制御でもって庫内温度を設定温度に保持することができる。

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、サーモオン運転とサーモオフ運転とにおける庫内温度と圧縮機と庫内ファンとの運転状態を示すタイミング図である。 図３は、サーモオフ運転時に庫内ファンの制御を示す制御フロー図である。

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。上記庫外ファン（35）及び庫内ファン（36）には、それぞれ庫外ファンモータ（35a）及び庫内ファンモータ（36a）が設けられている。

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。該コントローラ（80）には、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と、上記圧縮機（30）のインバータを制御するためのインバータ制御基板等が設けられている。

具体的に、上記コントローラ（80）は、冷却運転を制御するメイン制御部（81）を備えると共に、ファン制御部（82）と冷却運転制御部（83）と回転数増大部（84）と回転数低下部（85）とを備えている。上記ファン制御部（82）は、庫内ファンモータ（36a）の回転数を制御するように構成されている。つまり、上記ファン制御部（82）は、庫内ファン（36）を高風量で回転させるハイ状態と、庫内ファン（36）を低風量で回転させるロー状態と、庫内ファン（36）を停止させる停止状態とに上記庫内ファンモータ（36a）を制御するように構成されている。

上記冷却運転制御部（83）は、庫内温度が設定温度を基準にした所定の温度範囲内になるように、冷却運転を継続するサーモオン運転と冷却運転を休止させるサーモオフ運転とに上記冷媒回路（20）を制御すると共に、上記サーモオフ運転時に上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を低下させる低下信号をファン制御部（82）に出力するように構成されている。

つまり、図２に示すように、上記コントローラ（80）は、設定温度に対して＋０．４℃から−０．３℃の温度範囲を所定の設定温度範囲としている。上記冷却運転制御部（83）は、チルドモード（冷蔵運転）時に吸込温度センサが検出する吸込空気温度（庫内温度）が設定温度範囲の下限値（設定温度−０．３℃）になると、圧縮機（30）を停止して冷却運転を休止し、いわゆるサーモオフ運転を行うように構成されている。その際、上記冷却運転制御部（83）は、ファン制御部（82）に低下信号を出力し、庫内ファン（36）を低風量で回転させる。

一方、上記冷却運転制御部（83）は、チルドモード（冷蔵運転）のサーモオフ運転時に吸込温度センサが検出する吸込空気温度（庫内温度）が設定温度範囲の上限値（設定温度＋０．４℃）になると、圧縮機（30）の駆動を再開して冷却運転を再開し、サーモオン運転を行うように構成されている。その際、上記冷却運転制御部（83）は、ファン制御部（82）に増大信号を出力し、庫内ファン（36）を高風量で回転させる。

上記回転数増大部（84）は、上記冷却運転制御部（83）のサーモオフ運転時に、庫内温度が設定温度より低い所定の低温度になると上記冷却運転制御部（83）の低下信号の出力を停止させて上記ファン制御部（82）に増大信号を出力し、上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を増大させるように構成されている。

つまり、上記回転数増大部（84）は、外気温度が低い場合などにおいて、上記庫内温度が設定温度範囲の下限値（設定温度−０．３℃）より低い所定の低温度（設定温度−０．４℃）になると、庫内ファン（36）をハイ状態とし、庫内ファンモータ（36a）の発熱量を増大させる。この庫内ファンモータ（36a）は、庫内空気が流れる途中に配置されているので、発熱量が増大すると、循環する庫内空気が加熱され、庫内温度が上昇する。

上記回転数低下部（85）は、上記回転数増大部（84）が増大信号を出力した後、庫内温度が所定の高温度に上昇すると、上記回転数増大部（84）の増大信号の出力を停止させて上記冷却運転制御部（83）に低下信号を上記ファン制御部（82）に出力させて上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を低下させるように構成されている。

つまり、上記回転数低下部（85）は、上記庫内温度が設定温度の高温度になると、庫内ファン（36）をロー状態とし、庫内ファンモータ（36a）の発熱量を低下させる。この庫内ファンモータ（36a）の発熱量が低下すると、循環する庫内空気が再び低下する。

−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。

次に、サーモオフ運転時における庫内ファン（36）の制御動作を図３の制御フローに基づいて説明する。

先ず、上記圧縮機（30）を駆動した冷却運転を継続しているサーモオフ運転時において、吸込温度センサが検出する吸込空気温度である庫内温度が設定温度範囲の下限値（設定温度−０．３℃）になると、上記冷却運転制御部（83）は、圧縮機（30）を停止して冷却運転を休止し、サーモオフ運転を行う。

このサーモオフ運転時は、ステップＳＴ１において、吸込空気温度である庫内温度ＳＳが設定温度ＳＰより０．４℃だけ低い所定の低温度（設定温度ＳＰ−０．４℃）になったか否かを判定する。そして、上記庫内温度ＳＳが低温度（設定温度ＳＰ−０．４℃）より低い温度に低下しない場合、ステップＳＴ１の判定がＮＯとなり、ステップＳＴ２に移り、庫内ファン（36）をロー状態に制御する。

一方、上記ステップＳＴ１において、上記庫内温度ＳＳが所の低温度（設定温度ＳＰ−０．４℃）にまで低下した場合、ステップＳＴ１の判定がＹＥＳとなり、ステップＳＴ３に移り、回転数増大部（84）が庫内ファン（36）をハイ状態に制御する。この結果、庫内ファンモータ（36a）の発熱量が増大し、庫内空気が庫内ファンモータ（36a）によって加熱されて庫内温度が上昇する。

逆に、上記ステップＳＴ３において、上記庫内温度ＳＳが所定の高温度（設定温度ＳＰ）になった場合、ステップＳＴ２に移り、回転数低下部（85）が庫内ファン（36）をロー状態に制御する。この結果、庫内ファンモータ（36a）の発熱量が低下し、庫内空気の加熱が抑制され、庫内温度が低下する。

つまり、サーモオフ運転時には、ステップＳＴ２とステップＳＴ３との間で庫内ファン（36）の制御を行い、庫内温度を所定の温度範囲に保持する。

上記庫内温度が設定温度範囲の上限値（設定温度ＳＰ＋０．４℃）に上昇すると、上記冷却運転制御部（83）は、圧縮機（30）の運転を再開し、サーモオン運転を行う。
通常の冷却運転が行われる。

−実施形態の効果−
以上のように、本実施形態によれば、冷却運転を休止しても庫内温度が低下する場合、庫内ファン（36）の風量を増大させるようにしたために、庫内温度が低くなり過ぎると、庫内ファンモータ（36a）の発熱量を増大させて庫内温度を上昇させることができる。この結果、庫内温度を設定温度に保持することができるので、積み荷の損傷を確実に防止することができる。

また、冷却運転の休止時に、庫内ファン（36）の風量を増大させて庫内温度が過上昇した場合、庫内ファン（36）の風量を再び低下させるようにしたために、庫内ファンモータ（36a）の発熱量を低減し、庫内温度を確実に低下させることができる。この結果、庫内温度を設定温度に保持することができるので、積み荷の損傷を確実に防止することができる。

また、上記庫内ファン（36）をハイ状態とロー状態とに制御するので、簡単な制御でもって庫内温度を設定温度に保持することができる。

〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態１について、以下のような構成としてもよい。

上記設定温度範囲（設定温度＋０．４℃〜設定温度−０．３℃）、上記回転数増大部（84）の所定の低温度（設定温度−０．３℃）及び上記回転数低下部（85）の所定の高温度（設定温度）は、実施形態に限定されるものではなく、各種の温度を採用してもよいことは勿論である。

また、上記庫内ファン（36）は、ハイ状態とロー状態と停止状態との３段階に制御されるものに限定されるものではなく、４段階以上に制御してもよいことは勿論である。その際、上記回転数増大部（84）及び上記回転数低下部（85）は、２段階以上に制御してもよい。

また、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、庫内ファンの回転数を制御するコンテ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
３３ 蒸発器
３６ 庫内ファン
３６ａ 庫内ファンモータ
８０ コントローラ
８２ ファン制御部
８３ 冷却運転制御部
８４ 回転数増大部
８５ 回転数低下部

Claims (3)

1. 蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、
   該冷媒回路（20）に設けられた蒸発器（33）から冷却空気を庫内に供給する庫内ファン（36）と、
   該庫内ファン（36）を駆動する庫内ファンモータ（36a）とを備えたコンテナ用冷凍装置であって、
   上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を制御するファン制御部（82）と、
   庫内温度が設定温度を基準にした所定の温度範囲内になるように、冷却運転を継続するサーモオン運転と冷却運転を休止させるサーモオフ運転とに上記冷媒回路（20）を制御すると共に、上記サーモオフ運転時に上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を低下させる低下信号をファン制御部（82）に出力する冷却運転制御部（83）と、
   該冷却運転制御部（83）のサーモオフ運転時に、庫内温度が設定温度より低い所定の低温度になると上記冷却運転制御部（83）の低下信号の出力を停止させて上記ファン制御部（82）に増大信号を出力し、上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を増大させる回転数増大部（84）とを備えている
   ことを特徴とするコンテナ用冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記回転数増大部（84）が増大信号を出力した後、庫内温度が所定の高温度に上昇すると、上記回転数増大部（84）の増大信号の出力を停止させて上記冷却運転制御部（83）に低下信号を上記ファン制御部（82）に出力させて上記庫内ファンモータ（36a）の回転数を低下させる回転数低下部（85）を備えている
   ことを特徴とするコンテナ用冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記ファン制御部（82）は、庫内ファン（36）を高風量で回転させるハイ状態と、庫内ファン（36）を低風量で回転させるロー状態と、庫内ファン（36）を停止させる停止状態とに上記庫内ファンモータ（36a）を制御するように構成され、
   上記冷却運転制御部（83）は、サーモオフ運転時に庫内ファン（36）をロー状態に制御するように構成され、
   上記回転数増大部（84）は、庫内ファン（36）をハイ状態に制御するように構成されている
   ことを特徴とするコンテナ用冷凍装置。

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