JP2011252702A5 - - Google Patents

Description

コンテナ用冷凍装置

本発明は、コンテナ用冷凍装置に関し、特にホットガスデフロストの信頼性の向上対策に係るものである。

冷凍サイクルを行う冷凍装置として、コンテナの庫内を冷却するコンテナ用冷凍装置がある。特許文献１には、この種のコンテナ用冷凍装置が開示されている。

同文献に開示の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接続される冷媒回路を備えている。蒸発器は、コンテナの庫内に設けられている。蒸発器では、冷媒が庫内の空気から吸熱して蒸発する。これにより、庫内空気が冷却される。

また、このコンテナ用冷凍装置の冷媒回路には、圧縮機で圧縮された冷媒（いわゆるホットガス）を凝縮器を介さずに蒸発器へ供給するためのバイパス回路が設けられている。具体的に、このバイパス回路は、２本のバイパス管と、各々のバイパス管に対応する２つの開閉弁とを有している。各バイパス管は、圧縮機と凝縮器との間のガスラインと、膨張弁と蒸発器との間の液ラインとを連通させている。コンテナ用冷凍装置では、このようなバイパス回路を用いることで、蒸発器の除霜を行うデフロスト運転を実行可能としている。

具体的に、このデフロスト運転では、２つの開閉弁の開閉状態に応じて、デフロスト能力が２段階に調節される。つまり、デフロスト運転において、一方の開閉弁のみを開放すると、ホットガスは、一方のバイパス管のみを流れて蒸発器へ供給される。このため、蒸発器を流れる冷媒の流量が比較的小さくなる。従って、庫内の加熱能力（除霜能力）も比較的小さくなる。一方、デフロスト運転において、双方の開閉弁を開放すると、ホットガスは、２つのバイパス管をそれぞれ流れて蒸発器へ供給される。このため、蒸発器を流れる冷媒の流量が比較的大きくなる。従って、庫内の加熱能力（除霜能力）も比較的大きくなる。

特開２００８−２１５６４５号公報

上述したように、特許文献１に開示のコンテナ用冷凍装置では、２つの開閉弁の開閉状態を切り換えることで、加熱動作時における庫内の加熱能力を調節している。しかしながら、デフロスト運転において、このように２つの開閉弁を用いる構成では、冷媒回路の複雑化、高コスト化を招いてしまう。また、２つの開閉弁の切換に伴うバイパス流量の調節だけでは、加熱能力を微調整できない。したがって、加熱能力が不足して庫内空気を速やかに目標温度まで加熱できなかったり、加熱能力が過剰となり省エネ性が損なわれたりする、という不具合が生じる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホットガスバイパス回路を用いたデフロスト運転において加熱能力を十分に調整し信頼性の高いコンテナ用冷凍装置を提供することにある。

第１の発明は、圧縮機（30）と凝縮器（31）と膨張弁（32）と蒸発器（33）とが順に接続される主回路（21）と、上記圧縮機（30）の圧縮冷媒を上記凝縮器（31）および膨張弁（32）をバイパスして上記蒸発器（33）へ送るためのホットガスバイパス回路（22）とを有し、冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、上記圧縮機（30）の圧縮冷媒がホットガスバイパス回路（22）および蒸発器（33）を経て圧縮機（30）へ戻る循環流れで、上記蒸発器（33）の霜を除霜する除霜動作時に、上記圧縮機（30）の圧縮冷媒の圧力が目標値となるように上記圧縮機（30）の運転回転数を制御する圧縮機制御部（81）とを備えているものである。

さらに、第１の発明は、上記主回路（21）を冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる循環流れで、庫内を冷却する冷却動作時に、庫内温度がアウトレンジ状態では、上記冷却動作の開始から所定時間が経過すると上記除霜動作が開始され、庫内温度がインレンジ状態では、上記冷却動作の開始から所定時間が経過し、且つ、上記蒸発器（33）で発揮される冷却能力が所定値以下まで低下すると、上記除霜動作が開始されるように構成されているコンテナ用冷凍装置である。

第１の発明では、圧縮機（30）の高温の圧縮冷媒が凝縮器（31）および膨張弁（32）バイパスして蒸発器（33）へ流れて、蒸発器（33）の除霜が行われる。圧縮機（30）の運転回転数は、圧縮機（30）の圧縮冷媒の圧力が目標値となるように、即ち圧縮冷媒の圧力相当飽和温度が目標値となるように制御される。例えば、圧縮冷媒の圧力が目標値よりも低い場合は圧縮機（30）の運転回転数が高くなり、圧縮冷媒の圧力が目標値よりも高い場合は圧縮機（30）の運転回転数が小さくなる。

冷却動作がある程度行われたにも拘わらず庫内温度と設定温度との差が大きい状態（アウトレンジ状態）ということは、蒸発器（33）の冷却能力が十分に発揮されていないと推定され、それは蒸発器（33）にある程度着霜していることによるものだと推定される。そのため、アウトレンジ状態の場合は、冷却動作の開始から所定時間が経過する条件で除霜動作が開始される。これに対し、冷却動作がある程度行われて庫内温度と設定温度との差が小さい状態（インレンジ状態）になっている場合には、蒸発器（33）の冷却能力は適切に発揮されていると推定され、そのことから、蒸発器（33）はそれ程着霜していないと推定される。そうすると、冷却動作の開始から所定時間が経過するという条件だけで除霜動作が開始されるとすると、実際には蒸発器（33）はそれ程着霜していない状態において除霜動作が行われるおそれが高くなる。そこで、第６の発明では、インレンジ状態の場合は、蒸発器（33）で発揮される冷却能力がある程度低下したことを条件に加えて、除霜動作を開始するようにした。これにより、デフロスト運転が無駄に行われるという事態を回避することが可能となる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記除霜動作時に、上記蒸発器（33）の出口冷媒温度が所定値以上になると、上記圧縮機（30）の圧縮冷媒の圧力の目標値がそれよりも高い値に変更されるものである。

第２の発明では、除霜動作時において、蒸発器（33）の出口冷媒温度が所定値以上になると、蒸発器（33）の霜が殆ど融解したとみなし、圧縮冷媒の圧力の目標値が高い値に変更される。これにより、より高温の冷媒で蒸発器（33）が加熱される。

以上のように、本発明によれば、除霜動作（デフロスト運転）において圧縮冷媒の圧力が目標値となるように圧縮機（30）の運転回転数を制御するようにした。したがって、加熱能力を適切な能力に速やかに調整することが可能となる。そのため、デフロスト運転時間を短縮することができ、信頼性の高いコンテナ用冷凍装置（10）を提供できる。

また、本発明によれば、庫内温度と設定温度との温度差が小さい状態では、蒸発器（33）で発揮される冷却能力が所定値以下に低下したことも条件に加えて、デフロスト運転を開始するようにした。これにより、実際には蒸発器（33）はそれ程着霜していない状態にも拘わらずデフロスト運転が開始されるという事態を回避できる。その結果、デフロスト運転が無駄に行われるという事態を回避することができるので、庫内温度をより適切に安定させることができる。

また、第２の発明によれば、デフロスト運転中に蒸発器（33）の出口冷媒温度が所定値以上になると、圧縮冷媒の圧力の目標値を高い値に変更するようにしたので、蒸発器（33）に付着している霜を融解した後は、蒸発器（33）周囲のファンや空気通路壁などに付着している霜を高温で一気に融解することができる。よって、デフロスト運転時間の短縮を一層図ることができる。

図１は、参考形態に係るコンテナ用冷凍装置の配管系統図である。 図２は、参考形態に係る冷却運転における冷媒流れを示す配管系統図である。 図３は、参考形態に係るデフロスト運転における冷媒流れを示す配管系統図である。 図４は、参考形態に係る圧縮機制御部の制御動作を示す図である。 図５は、参考形態に係る圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)の目標温度ＨＰ(Ｔ)ｓの変更を説明するための図である。 図６は、参考形態に係る冷媒量判定部の判定動作を示す図である。 図７は、参考形態に係る加熱動作における冷媒リリース動作時の冷媒流れを示す配管系統図である。 図８は、参考形態に係る加熱動作における冷媒チャージ動作時の冷媒流れを示す配管系統図である。 図９は、参考形態に係るデフロスト運転の終了条件を示す図である。 図１０は、実施形態に係るデフロスト運転の開始条件を示す図である。 図１１は、実施形態に係る着霜検知の動作を示す図である。

以下、本発明の参考形態および実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の参考形態および実施形態は、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。

《発明の参考形態》
本参考形態の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る。コンテナ用冷凍装置（10）は、コンテナ本体の側方の開口面を閉塞する蓋体を兼用している。

図１に示すように、上記コンテナ用冷凍装置（10）は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えている。この冷媒回路（20）は、主回路（21）とホットガスバイパス回路（22）と過冷却回路（23）とを有している。

上記主回路（21）は、圧縮機（30）と凝縮器（31）と主膨張弁（32）と蒸発器（33）とが順に冷媒配管によって直列に接続されて構成されている。

上記圧縮機（30）は、圧縮機構を駆動するモータ（図示省略）を有している。この圧縮機（30）のモータの回転数は、インバータによって多段階に制御される。つまり、圧縮機（30）は、運転回転数が可変に構成されている。凝縮器（31）および蒸発器（33）は、いずれもフィン・アンド・チューブ式の熱交換器で構成されている。凝縮器（31）は、庫外に配置されている。凝縮器（31）の近傍には、庫外ファン（35）（凝縮器ファン）が設けられる。凝縮器（31）では、庫外の空気と冷媒とが熱交換する。蒸発器（33）は、庫内に配置されている。蒸発器（33）の近傍には、庫内ファン（36）（蒸発器ファン）が設けられる。蒸発器（33）では、庫内の空気と冷媒とが熱交換する。また、蒸発器（33）の下方には、ドレンパン（37）が設けられている。ドレンパン（37）は、上側が開放された扁平な容器状に形成されている。ドレンパン（37）の内部には、蒸発器（33）から剥がれ落ちた霜や氷塊や、空気中から凝縮した結露水等が回収される。主膨張弁（32）は、開度がパルスモータによって多段階に調節可能に構成されている。

上記圧縮機（30）と凝縮器（31）との間の高圧ガス管（24）には、油分離器（40）と逆止弁（CV）と圧力調整弁（38）とが順に設けられている。油分離器（40）の油戻し管（40a）は、過冷却回路（23）に接続されている。油戻し管（40a）には、キャピラリチューブ（40b）が設けられている。逆止弁（CV）は、図１に示す矢印の方向への冷媒の流れを許容し、その逆の流れを禁止している。圧力調整弁（38）は、開度がパルスモータによって多段階に調節可能に構成されている。

上記凝縮器（31）と主膨張弁（32）との間の高圧液管（25）には、レシーバ（41）と冷却用部材（42）とドライヤ（43）と第２開閉弁（49）と過冷却熱交換器（44）とが順に設けられている。冷却用部材（42）は、内部に冷媒の流路が形成され、外部にインバータ回路のパワー素子が接触している（図示省略）。つまり、冷却用部材（42）は冷媒によってパワー素子を冷却するように構成されている。第２開閉弁（49）は、開閉自在な電磁弁で構成されている。ドライヤ（43）は、凝縮器（31）を流れた液冷媒中の水分を捕捉するように構成されている。

上記過冷却熱交換器（44）は、凝縮器（31）を流れた液冷媒を冷却するものである。過冷却熱交換器（44）は、１次側通路（45）と２次側通路（46）を有している。つまり、過冷却熱交換器（44）では、１次側通路（45）を流れる冷媒と２次側通路（46）を流れる冷媒とが熱交換する。１次側通路（45）は主回路（21）の高圧液管（25）に接続され、２次側通路（46）は過冷却回路（23）の過冷却分岐管（26）に接続される。過冷却分岐管（26）の流入端は、高圧液管（25）における冷却用部材（42）と第２開閉弁（49）の間に接続している。過冷却分岐管（26）の流出端は、圧縮機（30）の圧縮途中（中間圧力状態）の圧縮室（中間圧縮室）と接続している。つまり、過冷却分岐管（26）は、高圧液管（25）の液冷媒の一部が分流し圧縮機（30）の中間圧縮室へ流入する通路である。過冷却分岐管（26）における２次側通路（46）の流入側には、第１開閉弁（47）と過冷却膨張弁（48）とが設けられている。第１開閉弁（47）は、開閉自在な電磁弁で構成されている。過冷却膨張弁（48）は、開度がパルスモータによって多段階に調節可能であり、冷媒を減圧する減圧機構を構成している。

上記ホットガスバイパス回路（22）は、１本の主通路（50）と、該主通路（50）から分岐する２本の分岐通路（51,52）（第１分岐通路（51）と第２分岐通路（52））とを有している。主通路（50）の流入端は、高圧ガス管（24）における逆止弁（CV）と圧力調整弁（38）との間に接続している。主通路（50）には、第３開閉弁（53）が設けられている。第３開閉弁（53）は、開閉自在な電磁弁で構成されている。

上記第１分岐通路（51）は、一端が主通路（50）の流出端に接続され、他端が主膨張弁（32）と蒸発器（33）との間の低圧液管（27）に接続されている。同様に、第２分岐通路（52）も、一端が主通路（50）の流出端に接続され、他端が低圧液管（27）に接続されている。第２分岐通路（52）は、第１分岐通路（51）よりも長い冷媒配管で構成されている。また、第２分岐通路（52）は、ドレンパン（37）の底部に沿うように蛇行して配設されたドレンパンヒータ（54）を有している。ドレンパンヒータ（54）は、ドレンパン（37）の内部を冷媒によって加熱するように構成されている。以上のようにして、ホットガスバイパス回路（22）は、圧縮機（30）で圧縮した冷媒（圧縮機（30）から吐出された高温高圧のガス冷媒）を蒸発器（33）へ供給するためのバイパス回路を構成している。

上記冷媒回路（20）には、各種のセンサ類も設けられている。具体的に、高圧ガス管（24）には、高圧圧力センサ（60）と高圧圧力スイッチ（61）と吐出温度センサ（62）とが設けられている。高圧圧力センサ（60）は、圧縮機（30）から吐出される高圧ガス冷媒の圧力を検出する。吐出温度センサ（62）は、圧縮機（30）から吐出される高圧ガス冷媒の温度を検出する。蒸発器（33）と圧縮機（30）の間の低圧ガス管（28）には、低圧圧力センサ（63）と吸入温度センサ（64）とが設けられている。低圧圧力センサ（63）は、圧縮機（30）に吸入される低圧ガス冷媒の圧力を検出する。吸入温度センサ（64）は、圧縮機（30）に吸入される低圧ガス冷媒の温度を検出する。

上記過冷却分岐管（26）には、２次側通路（46）の流入側に流入温度センサ（65）が、２次側通路（46）の流出側に流出温度センサ（66）がそれぞれ設けられている。流入温度センサ（65）は、２次側通路（46）に流入する直前の冷媒の温度を検出する。また、流出温度センサ（66）は、２次側通路（46）に流出した直後の冷媒の温度を検出する。

上記低圧液管（27）には、蒸発器（33）の流入側に流入温度センサ（67）が設けられている。この流入温度センサ（67）は、蒸発器（33）に流入する直前の冷媒の温度を検出する。低圧ガス管（28）には、蒸発器（33）の流出側に流出温度センサ（68）が設けられている。この流出温度センサ（68）は、蒸発器（33）から流出した直後の冷媒の温度を検出する。

上記コンテナの庫外には、凝縮器（31）の吸込側に外気温度センサ（69）が設けられている。外気温度センサ（69）は、凝縮器（31）に吸い込まれる直前の庫外空気の温度（即ち、外気の温度）を検出する。コンテナの庫内には、蒸発器（33）の吸込側に吸込温度センサ（70）が設けられ、蒸発器（33）の吹出側に吹出温度センサ（71）が設けられている。吸込温度センサ（70）は、蒸発器（33）を通過する直前の庫内空気の温度を検出する。吹出温度センサ（71）は、蒸発器（33）を通過した直後の庫内空気の温度を検出する。

上記コンテナ用冷凍装置（10）には、冷媒回路（20）を制御するための制御部としてのコントローラ（80）が設けられている。そして、コントローラ（80）には、圧縮機（30）の運転回転数を制御するための圧縮機制御部（81）と、各種弁（32,38,47,48,49,53）を制御するための弁制御部（82）と、各ファン（35,36）を制御するためのファン制御部（83）と、後述するデフロスト運転時に冷媒量を判定するための冷媒量判定部（84）とが設けられている。なお、弁制御部（82）は本発明に係る冷媒量制御部を構成している。

−運転動作−
次に、上記コンテナ用冷凍装置（10）の運転動作について説明する。コンテナ用冷凍装置の運転動作は、「冷却運転（冷却動作）」と「デフロスト運転（除霜動作）」とに大別される。冷却運転は、コンテナの庫内を比較的低い温度に冷却する運転である。つまり、冷却運転は、コンテナ本体に収容された輸送物（例えば生鮮食品等）を保存するために庫内を冷蔵／冷凍する運転である。また、デフロスト運転は、蒸発器の伝熱管等の表面に付着した霜を融かすための運転である。このデフロスト運転は、例えば冷却運転の開始から所定の設定時間が経過する（デフロストタイマーがカウントＵＰする）毎に実行され、デフロスト運転の終了後には、冷却運転が再開される。

〈冷却運転〉
図２に示す冷却運転では、第１開閉弁（47）および第２開閉弁（49）が開放状態となり、第３開閉弁（53）が閉鎖状態となる。圧力調整弁（38）は全開状態となり、過冷却膨張弁（48）および主膨張弁（32）の開度が適宜調節される。また、圧縮機（30）、庫外ファン（35）および庫内ファン（36）が運転される。

圧縮機（30）で圧縮された冷媒は、凝縮器（31）で凝縮（放熱）した後、レシーバ（41）を通過する。レシーバ（41）を通過した冷媒は、一部が低圧液管（27）をそのまま流れ、残りは過冷却分岐管（26）に分流する。低圧液管（27）を流れた冷媒は、主膨張弁（32）で減圧された後、蒸発器（33）を流れる。蒸発器（33）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。これにより、庫内空気が冷却される。蒸発器（33）で蒸発した冷媒は、圧縮機（30）に吸入されて再び圧縮される。

過冷却分岐管（26）に分流した冷媒は、過冷却膨張弁（48）を通過して中間圧にまで減圧された後、過冷却熱交換器（44）の２次側通路（46）を流れる。過冷却熱交換器（44）では、１次側通路（44b）を流れる冷媒と２次側通路（46）を流れる冷媒とが熱交換する。その結果、１次側通路（44b）の冷媒が過冷却される一方、２次側通路（46）の冷媒が蒸発する。２次側通路（46）を流出した冷媒は、圧縮機（30）の中間ポートより中間圧力状態の圧縮室に吸入される。

冷却運転においては、圧縮機（30）の運転回転数（運転周波数）が圧縮機制御部（81）によって制御される。具体的に、圧縮機（30）の運転回転数は、吹出空気温度SSが目標温度SPに近づくように制御される。また、冷却運転においては、庫外ファン（35）の回転数がファン制御部（83）によって制御される。具体的に、庫外ファン（35）のモータの回転数は、高圧圧力センサ（60）で検出した高圧冷媒の圧力ＨＰが一定となるように制御される。また、ファン制御部（83）は、庫内の冷却負荷に応じて庫内ファン（36）の回転数を多段階に制御する。

また、冷却運転においては、弁制御部（82）によって主膨張弁（32）の開度がいわゆる過熱度制御される。具体的に、圧縮機（30）に吸入される低圧冷媒の過熱度が所定の設定値に近づくように、主膨張弁（32）の開度が制御される。また、冷却運転においては、弁制御部（82）によって過冷却膨張弁（48）の開度も過熱度制御される。具体的に、過冷却熱交換器（44）の２次側通路（46）を流出した中間圧冷媒の過熱度が所定の設定値に近づくように、過冷却膨張弁（48）の開度が制御される。

〈デフロスト運転〉
上述した冷却運転を継続して行うと、蒸発器（33）の伝熱管等の表面に霜が付着し、この霜が徐々に成長して肥大化していく。このため、コンテナ用冷凍装置（10）では、冷却運転が行われてから所定時間が経過する（デフロストタイマーがカウントＵＰする）毎に、蒸発器（33）の除霜を行うためのデフロスト運転が実行される。

図３に示すデフロスト運転は、圧縮機（30）で圧縮した高温高圧のガス冷媒を、凝縮器（31）やレシーバ（41）、過冷却熱交換器（44）、主膨張弁（32）をバイパスさせて蒸発器（33）へ供給する動作である。

デフロスト運転では、第２開閉弁（49）が閉鎖状態となり、第３開閉弁（53）が開放状態となる。主膨張弁（32）は全閉状態（ゼロパルス）となる。第１開閉弁（47）、圧力調整弁（38）および過冷却膨張弁（48）は、原則として全閉状態（ゼロパルス）となる。そして、圧縮機（30）が運転される一方、庫外ファン（35）および庫内ファン（36）は原則として停止状態となる。

圧縮機（30）で圧縮された冷媒は、ホットガスバイパス回路（22）を経由して蒸発器（33）へ供給される。具体的に、高圧ガス冷媒は、主通路（50）を流れた後、第１分岐通路（51）と第２分岐通路（52）とへ分流する。第２分岐通路（52）へ分流した冷媒は、ドレンパンヒータ（54）を通過する。ここで、ドレンパン（37）の内部には、蒸発器（33）の表面から剥がれ落ちた氷塊等が回収されている。この氷塊等は、ドレンパンヒータ（54）の内部を流れる冷媒によって加熱されて融解する。融解した水は、所定の流路を通じて庫外へ排出される。

ドレンパンヒータ（54）を流出した冷媒は、第１分岐通路（51）を流出した冷媒と合流し、蒸発器（33）を流れる。蒸発器（33）では、伝熱管の内部を高圧ガス冷媒（いわゆるホットガス）が流通する。このため、蒸発器（33）では、伝熱管の周囲に付着した霜が、冷媒によって内部から徐々に加熱される。その結果、蒸発器（33）に付着した霜が徐々に融かされ、伝熱管から剥がれ落ちていく。伝熱管から剥がれ落ちた霜（氷塊）は、ドレンパン（37）に回収される。蒸発器（33）の除霜に利用された冷媒は、圧縮機（30）に吸入されて圧縮される。

上述したデフロスト運転では、各制御部（81,82,83,84）によって次の制御が行われる。

図４に示すように、圧縮機制御部（81）によって、圧縮機（30）の運転回転数（運転周波数）が制御される。具体的に、圧縮機制御部（81）は、高圧圧力センサ（60）で検出される圧力が所定値となるように、即ち高圧冷媒の圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が所定値となるように、圧縮機（30）の運転回転数を制御する。より具体的に、圧縮機制御部（81）は、図４に示す判定１の条件を満たすと、現在の圧縮機（30）の運転回転数Ｎを所定量ΔＮだけ増加させる。判定１において、ＨＰ(Ｔ)ｓは上記圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)の目標温度である。本参考形態では、誤差を加味し圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が目標温度ＨＰ(Ｔ)ｓよりも所定値（２℃）だけ低くなると、デフロスト能力（加熱能力）が不足しているとみなし、圧縮機（30）の運転回転数を増加させる。これにより、デフロスト能力が増大する。また、本参考形態では、上述したように圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が目標温度ＨＰ(Ｔ)ｓよりも所定値だけ低くならなくても、高低差圧（高圧圧力ＨＰ−低圧圧力ＬＰ）が所定値（２００ｋＰａ）以下になると、圧縮機（30）の運転回転数を増加させる。これにより、圧縮機（30）における高低差圧を増大させることができるため、高低差圧が低くなりすぎて圧縮機（30）が損傷してしまう状態を未然に回避することができる。上記高圧圧力ＨＰは高圧圧力センサ（60）で検出した高圧冷媒の圧力であり、上記低圧圧力ＬＰは低圧圧力センサ（63）で検出した低圧冷媒の圧力である。そして、未だ判定１の条件を満たす場合には、同様に、圧縮機（30）の運転回転数ＮをさらにΔＮだけ増加させる。なお、本参考形態においては、目標温度ＨＰ(Ｔ)ｓは５０℃に設定されている。この５０℃は、伝熱管の霜が急激に加熱されて一気に剥がれ落ちない適切な加熱温度である。また、圧縮機制御部（81）は、図４に示す判定２の条件を満たすと、現在の圧縮機（30）の運転回転数Ｎを所定量ΔＮだけ減少させる。具体的に、圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が目標温度ＨＰ(Ｔ)ｓよりも所定値（２℃）だけ高くなると、デフロスト能力（加熱能力）が過剰であるとみなし、圧縮機（30）の運転回転数を減少させる。これにより、デフロスト能力が低下する。また、判定２では、高低差圧（高圧圧力ＨＰ−低圧圧力ＬＰ）が所定値（２５０ｋＰａ）以上であることも条件としている。これは、圧縮機（30）における高低差圧が低い状態のときに圧縮機（30）の運転回転数を減少させると、高低差圧がさらに低下して圧縮機（30）が損傷してしまうからである。そして、未だ判定２の条件を満たす場合には、同様に、圧縮機（30）の運転回転数ＮをさらにΔＮだけ減少させる。以上のように、圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が一定（所定の範囲内）となるように圧縮機（30）の運転回転数を制御することにより、デフロスト能力を適切且つ速やかに調整することができる。

また、本参考形態では、図５に示すように、デフロスト運転中に流出温度センサ（68）で検出した冷媒の温度（即ち、蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳ）が所定値（５℃）以上になると、上記目標温度ＨＰ(Ｔ)ｓが高い値に変更される。本参考形態では、５０℃から６５℃に変更される。これは、蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳが所定値以上になると、蒸発器（33）に付着している霜は殆ど融解されたとして、その後は、蒸発器（33）周囲の庫内ファン（36）や空気通路壁（図示せず）などに付着している霜を高温で一気に融解するためである。つまり、高温で一気に加熱しても蒸発器（33）から霜が剥がれ落ちるという心配がなくなった後は、その周辺の霜を短時間で融解しようとするものである。

また、冷媒量判定部（84）によって、上記デフロスト運転時の冷媒循環サイクルにおける冷媒量の過不足状態が判定される。そして、その過不足状態に応じて、弁制御部（82）が第１開閉弁（47）、圧力調整弁（38）および過冷却膨張弁（48）を制御し、ファン制御部（83）が庫外ファン（35）を制御する。

具体的に、図６に示すように、冷媒量判定部（84）の判定動作が行われる。通常動作時（即ち、図３に示すデフロスト運転時）において、冷媒量判定部（84）が図６に示す判定１の条件によって冷媒量が過多状態であると判定すると、図７に示す冷媒リリース動作（冷媒排出動作）が行われる。冷媒リリース動作は、弁制御部（82）によって圧力調整弁（38）が開放状態となり、ファン制御部（83）によって庫外ファン（35）が低速で運転される。冷媒リリース動作では、圧縮機（30）から吐出された高圧冷媒の一部が凝縮器（31）で凝縮しレシーバ（41）に貯留される。これにより、デフロスト運転時の冷媒循環サイクルにおける冷媒の一部が高圧液管（25）にリリースされ、デフロスト運転時の冷媒量が減少する。また、レシーバ（41）の液冷媒の一部は冷却用部材（42）へ流れる。これにより、インバータ回路が冷却される。

図６に示す判定１の条件において、ＨＰ(Ｔ)は圧縮機（30）の吐出冷媒（高圧冷媒）の圧力相当飽和温度であり、ＤＣＨＳは吐出温度センサ（62）で検出した温度であり、ＡＭＢＳは外気温度センサ（69）で検出した温度である。つまり、高圧冷媒の圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が所定値より高く、吐出冷媒の過熱度ＳＨ（ＤＣＨＳ−ＨＰ(Ｔ)）が所定値未満になると、圧縮機（30）の吐出冷媒が湿り状態になる虞があるとして、冷媒循環サイクルの冷媒量を減少させて湿り状態を回避するようにしている。また、高圧冷媒の圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が外気温度ＡＭＢＳよりも低いと、凝縮器（31）における圧力が高圧冷媒よりも高くなり、圧力調整弁（38）を開放することで逆に凝縮器（31）から冷媒が流出してしまうため、圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が外気温度ＡＭＢＳよりも高いことを条件としている。この条件により、冷媒リリース動作時に確実に圧縮機（30）の吐出冷媒の一部を凝縮器（31）側へリリースすることができる。

そして、冷媒リリース動作時において、冷媒量判定部（84）が図６に示す判定２の条件によって冷媒量が適切であると判定すると、図３に示す通常動作に戻る。即ち、吐出冷媒の過熱度ＳＨ（ＤＣＨＳ−ＨＰ(Ｔ)）が所定値よりも高くなると、圧縮機（30）の吐出冷媒が湿り状態になる虞が殆どないとして、通常動作に戻る。

また、通常動作時において、冷媒量判定部（84）が図６に示す判定３の条件によって冷媒量が不足状態であると判定すると、図８に示す冷媒チャージ動作（冷媒補給動作）が行われる。冷媒チャージ動作は、弁制御部（82）によって第１開閉弁（47）および過冷却膨張弁（48）が開放状態となる。なお、このとき、圧力調整弁（38）は閉鎖状態であり、庫外ファン（35）は停止したままである。冷媒チャージ動作では、レシーバ（41）の液冷媒が過冷却分岐管（26）を通って圧縮機（30）における中間圧状態の圧縮室へ流入する。これにより、高圧液管（25）の冷媒がデフロスト運転時の冷媒循環サイクルにチャージ（補給）され、デフロスト運転時の冷媒量が増大する。また、この場合も、レシーバ（41）の液冷媒が冷却用部材（42）を流通するため、インバータ回路が冷却される。

図６に示す判定３では、高圧冷媒の圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が低下しすぎて吐出冷媒の過熱度ＳＨ（ＤＣＨＳ−ＨＰ(Ｔ)）が所定値以上となる状態が例えば１０分継続すると、圧縮機（30）の吐出温度が異常高温であると判定される。この場合には、冷媒循環サイクルの冷媒量を増大させることで、吐出冷媒の過熱度ＳＨを低下させて圧縮機（30）を保護するようにしている。また、判定３では、圧縮機（30）の運転回転数Ｎが上限値であることも条件としている。圧縮機（30）の運転回転数Ｎに余裕がある場合は、その運転回転数を増加させて冷媒循環量を増大させることで、吐出冷媒の過熱度ＳＨを低下させることができる。このように圧縮機（30）の運転回転数を増加させる方が、上述した冷媒チャージ動作よりも、過熱度ＳＨを早く変化させて安定させることができる。したがって、圧縮機（30）の運転回転数Ｎが既に上限値でこれ以上増加させることができない場合に、冷媒チャージ動作により吐出冷媒の過熱度ＳＨを低下させる。

そして、冷媒チャージ動作時において、冷媒量判定部（84）が図６に示す判定４の条件によって冷媒量が適切であると判定すると、図３に示す通常動作に戻る。即ち、高圧冷媒の圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が所定値以上となり、吐出冷媒の過熱度ＳＨ（ＤＣＨＳ−ＨＰ(Ｔ)）が所定値以下となると、圧縮機（30）の吐出温度が適切になったとして、通常動作に戻る。

以上のように、デフロスト運転時には、圧縮機（30）の吐出冷媒の過熱度ＳＨが所定値（目標範囲内）となるように、圧縮機（30）と蒸発器（33）との間で循環する冷媒の量が増減される。つまり、過熱度ＳＨが低い場合には、圧縮機（30）と蒸発器（33）との間で循環する冷媒の一部を高圧液管（25）へリリースし、過熱度ＳＨが高い場合には、圧縮機（30）と蒸発器（33）との間で循環する冷媒に対して高圧液管（25）の冷媒をチャージする。

次に、デフロスト運転の終了条件について図９を参照しながら説明する。本参考形態では、デフロスト運転が開始されてからの経過時間（デフロスト運転の運転時間）によって終了条件が異なる。

先ず、デフロスト運転が開始されてから第１の所定時間（４５分）が経過するまでは、条件１を満たすか否かで判断される。具体的に、デフロスト運転中に、流出温度センサ（68）で検出した冷媒の温度（蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳ）が所定値（２０℃）以上となり、且つ、吸込温度センサ（70）で検出した庫内空気の温度（吸込空気温度ＲＳ）が所定値（３℃）以上になると、デフロスト運転が終了する。つまり、条件１によってデフロスト運転が終了した場合、そのデフロスト運転の運転時間は４５分未満ということになる。蒸発器（33）において霜が融かされていくと、蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳが次第に上昇する。また、蒸発器（33）において霜が融かされていくと、蒸発器（33）を通過して庫内へ吹き出す空気の温度が次第に上昇し、それに伴って庫内から蒸発器（33）へ吸い込まれる空気の温度（吸込空気温度ＲＳ）が次第に上昇する。このことから、蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳおよび吸込空気温度ＲＳが所定の温度まで上昇したことをもって、蒸発器（33）の霜が殆ど融解したとみなし、デフロスト運転が終了される。デフロスト運転が開始されてから条件１を満たすことなく第１の所定時間が経過すると、第２の所定時間（９０分）が経過するまでは、条件２を満たすか否かで判断される。条件２は、条件１よりも、蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳおよび吸込空気温度ＲＳのそれぞれの所定値が大きい値（２０℃→３０℃、３℃→１５℃）に設定されている。つまり、蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳが３０℃以上となり、且つ、吸込空気温度ＲＳが１５℃以上になると、デフロスト運転が終了する。条件２によってデフロスト運転が終了した場合、そのデフロスト運転の運転時間は４５分以上９０分未満ということになる。第１の所定時間（４５分）が経過するまでに条件１を満たさないと、蒸発器（33）における着霜量が著しく多いとみなし、その場合には、蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳおよび吸込空気温度ＲＳの所定値を大きく設定することにより、デフロスト運転時間を長くとり霜を確実に融かしきるようにした。霜が融け残った状態で冷却運転が行われると、直ぐに霜が肥大化してしまい、デフロスト運転を頻繁に行うこととなってしまうが、霜を確実に融かしきることでその状態を回避可能となる。しかしながら、霜が想定以上に多いときには霜が融けきれない場合、即ち条件２を満たすことなく第２の所定時間（９０分）が経過する場合が発生する。その場合には、第２の所定時間が経過した時点で、デフロスト運転が強制的に終了される。デフロスト運転は、蒸発器（33）へホットガスを供給する運転であるため、庫内の温度が次第に上昇していく。したがって、デフロスト運転時間が所定時間に達すると、霜が融け残っている状態であっても、庫内温度の異常上昇を回避するためにデフロスト運転を強制終了させるようにしている。

−参考形態の効果−
上記参考形態によれば、デフロスト運転において、吹出空気温度SSが目標温度SPとなるように圧縮機（30）の運転回転数を制御するようにした。したがって、吹出空気温度SSに応じて速やかに冷媒循環量を調整できるため、加熱能力を十分に調整することが可能である。

さらに、上記参考形態では、吐出冷媒の過熱度ＳＨが所定値（目標範囲内）となるように圧縮機（30）と蒸発器（33）との間で循環する冷媒の量を調節するようにした。具体的に、過熱度ＳＨが低いときには、圧縮機（30）と蒸発器（33）との間で循環する冷媒の一部を高圧液管（25）にリリースする（冷媒リリース動作）ことで、循環する冷媒量を減少させ過熱度ＳＨを上昇させるようにした。これにより、圧縮機（30）において冷媒が湿り状態となること（即ち、圧縮機（30）における液圧縮現象）を回避することができる。また、過熱度ＳＨが高いときには、圧縮機（30）と蒸発器（33）との間で循環する冷媒に高圧液管（25）の冷媒をチャージする（冷媒チャージ動作）ことで、循環する冷媒量を増大させ過熱度ＳＨを低下させるようにした。これにより、圧縮機（30）の吐出温度が異常に上昇するのを回避することができ、圧縮機（30）を保護することができる。

また、上記参考形態では、冷媒リリース動作を行う条件として、高圧冷媒の圧力相当飽和温度ＨＰ(Ｔ)が外気温度ＡＭＢＳよりも高いことを加えるようにした。そのため、逆に凝縮器（31）を含む高圧液管（25）から冷媒がホットガスバイパス回路（22）へ流入する状態を回避することができる。よって、冷媒リリース動作を確実に行うことができ、圧縮機（30）における液圧縮現象を確実に回避することが可能となる。

また、冷媒リリース動作では、庫外ファン（35）を運転するようにしたため、凝縮器（31）へリリースされた圧縮冷媒の一部を積極的に凝縮させて液冷媒にすることができる。これにより、凝縮器（31）ないしレシーバ（41）へ多量に冷媒を貯留させることができるため、冷媒リリース動作をスムーズ且つ確実に行うことができる。

また、上記冷媒リリース動作および冷媒チャージ動作では、レシーバ（41）の冷媒が冷却用部材（42）を流通するため、インバータ回路の冷却に寄与することができる。

−参考形態の変形例−
本変形例は、上記参考形態のデフロスト運転において常に圧力調整弁（38）を所定開度（例えば、最小開度）で開放するようにしたものである。この場合、デフロスト運転を行う間に亘って、吐出冷媒の一部がレシーバ（41）へ貯留されると共にレシーバ（41）の冷媒が冷却用部材（42）を流通する。したがって、確実にインバータ回路を冷却することが可能となる。その結果、コンテナ用冷凍装置（10）の信頼性がより向上する。

《発明の実施形態》
本実施形態は、上記参考形態においてデフロスト運転の開始条件を変更するようにしたものである。つまり、上記参考形態ではデフロストタイマーのカウントＵＰのみでデフロスト運転を開始するようにしたが、本実施形態ではこの条件に加え着霜状態等を考慮してデフロスト運転を開始するようにした。なお、以下に説明するデフロスト運転の開始条件（前提条件、主条件）はコントローラ（80）によって判断される。

図１０に示すように、本実施形態は、蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳが所定値（２０℃）以下であることが、デフロスト運転の開始の前提条件となっている。蒸発器（33）において、着霜がすすむと、冷媒が蒸発しにくくなり、蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳが低下する。本実施形態では、この蒸発器出口冷媒温度ＥＯＳの低下をもって、蒸発器（33）が着霜しているまたは着霜しかけているとみなしている。前提条件を満たすと、主条件を満たすか否かが判断され、その主条件を満たすと冷却運転が停止してデフロスト運転が開始される。この主条件は、冷却運転時の状態が「アウトレンジ」状態であるか「インレンジ」状態であるかによって異なる。「アウトレンジ」状態とは、庫内温度とその設定温度との温度差が所定値以上あり庫内がそれ程冷却されていない状態である。「インレンジ」状態とは、庫内温度とその設定温度との温度差が所定値未満であり庫内がある程度冷却されている状態である。「アウトレンジ」状態の場合、デフロストタイマーがカウントＵＰすることが主条件となる。つまり、「アウトレンジ」状態の場合、冷却運転が開始されてから所定時間が経過するとデフロスト運転が開始される。一方、「インレンジ」状態の場合、デフロストタイマーがカウントＵＰし、且つ、着霜検知がＯＮになることが主条件となる。つまり、「インレンジ」状態の場合、冷却運転が開始されてから所定時間が経過し、且つ、蒸発器（33）における着霜量が所定量であると判断されると、デフロスト運転が開始される。このように、「アウトレンジ」状態と「インレンジ」状態とで異なる主条件を設定している理由は次のとおりである。冷却運転がある程度行われたにも拘わらず「アウトレンジ」状態ということは、蒸発器（33）の冷却能力が十分に発揮されていないと推定され、それは蒸発器（33）にある程度着霜していることによるものだと推定される。そのため、「アウトレンジ」状態の場合はデフロストタイマーがカウントＵＰすることだけを条件としている。これに対し、「インレンジ」状態の場合、蒸発器（33）の冷却能力は適切に発揮されていると推定され、そのことから、蒸発器（33）はそれ程着霜していないと推定される。そうすると、デフロストタイマーがカウントＵＰしたことだけを条件とすると、実際には蒸発器（33）はそれ程着霜していない状態においてデフロスト運転が行われるおそれが高くなる。そこで、「インレンジ」状態の場合は、実際の蒸発器（33）における着霜状態を検知して判断するようにした。これにより、デフロスト運転が無駄に行われるという事態を回避することが可能となる。

次に、上述した着霜検知の動作について図１１を参照しながら説明する。この着霜検知動作では、基本条件とバックアップ条件を満たすと、蒸発器（33）がある程度着霜しているとして「着霜検知がＯＮ」となる。この着霜検知動作では、基本的には蒸発器（33）が実際に発揮している冷却能力（以下、冷却能力値ＫＡという。）を算出して、その冷却能力値ＫＡに基づいて蒸発器（33）の着霜状態を判断している。図１１に示すように、基本条件は、平均ＫＡに能力低下率を乗じた値よりも冷却能力値ＫＡが低くなりその状態が所定時間（１分）継続する、または、圧縮機（30）の吸入冷媒（低圧冷媒）の圧力相当飽和温度ＬＰ(Ｔ)がＴｄｅｆよりも低くなりその状態が所定時間（１分）継続することである。冷却能力値ＫＡおよびＴｄｅｆは、冷却運転において所定時間おきに算出される。平均ＫＡは、算出された複数の冷却能力値ＫＡの平均値である。ここで、冷却能力値ＫＡおよびＴｄｅｆはそれぞれ下記に示す式１および式２によって算出される。

ＫＡ＝Ｑ÷((ＲＳ＋ＳＳ)／2−ＬＰ(Ｔ))×風量係数 ・・・式１
Ｔｄｅｆ＝(ＲＳ＋ＳＳ)／2−ΔＴ＋Ｂ ・・・式２
ここに、Ｑは冷却能力を示し、ＲＳは吸込空気温度を示し、ＳＳは吹出空気温度を示し、風量係数は庫内ファン（36）のタップ（低速タップと高速タップ）で定められる係数であり、Ｔｄｅｆは閾値を示し、ΔＴは温度の係数を示し、Ｂは過去のデフロスト時間に応じて変化する係数を示す。なお、冷却運転の開始直後（圧縮機（30）の運転開始直後）では、蒸発器（33）の冷却能力値ＫＡが不安定である。したがって、図１１に示すように、蒸発器（33）の冷却能力値ＫＡが安定するまで冷却能力値ＫＡを算出しないように、冷却運転の開始（圧縮機（30）の運転開始）から所定時間が経過していることも基本条件としている。バックアップ条件は、吸込空気温度ＲＳが１時間当たり所定値（０．２℃）以上降下せず、且つ、吸込空気温度ＲＳが所定値（−２０℃）よりも高いことである。このバックアップ条件は、蒸発器（33）の冷却能力が低下していることを確認的に判断するものである。

以上説明したように、本発明は、コンテナの庫内を冷却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
21 主回路
22 ホットガスバイパス回路
30 圧縮機
31 凝縮器
32 主膨張弁（膨張弁）
33 蒸発器
81 圧縮機制御部
82 弁制御部（冷媒量制御部）
83 ファン制御部

Claims (2)

1. 圧縮機（30）と凝縮器（31）と膨張弁（32）と蒸発器（33）とが順に接続される主回路（21）と、上記圧縮機（30）の圧縮冷媒を上記凝縮器（31）および膨張弁（32）をバイパスして上記蒸発器（33）へ送るためのホットガスバイパス回路（22）とを有し、冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、
   上記圧縮機（30）の圧縮冷媒がホットガスバイパス回路（22）および蒸発器（33）を経て圧縮機（30）へ戻る循環流れで、上記蒸発器（33）の霜を除霜する除霜動作時に、上記圧縮機（30）の圧縮冷媒の圧力が目標値となるように上記圧縮機（30）の運転回転数を制御する圧縮機制御部（81）とを備え、
   上記主回路（21）を冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる循環流れで、庫内を冷却する冷却動作時に、庫内温度がアウトレンジ状態では、上記冷却動作の開始から所定時間が経過すると上記除霜動作が開始され、庫内温度がインレンジ状態では、上記冷却動作の開始から所定時間が経過し、且つ、上記蒸発器（33）で発揮される冷却能力が所定値以下まで低下すると、上記除霜動作が開始され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。
2. 請求項１において、
   上記除霜動作時に、上記蒸発器（33）の出口冷媒温度が所定値以上になると、上記圧縮機（30）の圧縮冷媒の圧力の目標値がそれよりも高い値に変更される
   ことを特徴とするコンテナ用冷凍装置。