JP3595545B2 - ホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば貨物輸送用のコンテナに装備される陸上レフユニット等に適用されるホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、トラック等の荷台に固定設置されるコンテナ（以下、「陸上コンテナ」と呼ぶ）や、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輸送するコンテナ（以下、「海上コンテナ」と呼ぶ）のような輸送用コンテナの冷凍ユニットが知られている。
【０００３】
このような冷凍ユニットは、いずれも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コンデンサと、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エバポレータとを具備し、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た冷媒回路を備えている。
また、冷却運転、加熱運転及びデフロスト運転が可能となるように、圧縮機の吐出側からエバポレータとして機能する熱交換器の上流側へ高温高圧のガス冷媒を分岐させて直接導くホットガスバイパス回路を備えた冷媒回路もある。
【０００４】
このホットガスバイパス回路は、デフロスト運転時または加熱運転時に開とするホットガスバイパス開閉弁を備えている。このホットガスバイパス開閉弁を開とすることにより、圧縮機の吐出側からエバポレータの上流側へ直接、高温高圧のガス冷媒（以下、「ホットガス」と呼ぶ）を供給することができる。この結果、エバポレータに付着した霜をホットガスの熱で溶かすデフロスト運転やコンテナ内の温度をホットガスで加熱する加熱運転を実施することができる。なお、輸送用コンテナの冷凍ユニットの場合、デフロスト運転時にはエバポレータファンの運転が停止されているのが一般的である。
また、ホットガスバイパス回路に設けられるホットガスバイパス開閉弁は電磁弁が一般的であり、このホットガスバイパス開閉弁が故障して開きっぱなしになると、冷却運転を行おうとしてもエバポレータにはホットガスが供給され続けて加熱運転状態となり、必要な冷却能力が得られなくなる。
【０００５】
そこで、たとえば側板等エバポレータ５の近傍位置に出口空気温度検出手段としてデフロスト終了センサ（温度センサ）を取り付け、デフロスト運転から冷却運転に切換えた時点、すなわちホットガスバイパス開閉弁を閉とした時点のセンサ検出温度（ｔ１）と、冷却運転開始から所定時間（約３０分）経過後のセンサ検出温度（ｔ２）とを比較する。
この結果、センサ検出温度ｔ２がセンサ検出温度ｔ１より所定値（Δｔ）以上高温（ｔ２≧ｔ１＋Δｔ）であればホットガスバイパス開閉弁の故障と判断し、冷凍ユニットの運転を緊急停止させて庫内温度が異常に温度上昇するのを防いでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によれば、以下に説明するような問題がある。すなわち、ホットガスバイパス開閉弁の故障判断には、約３０分の所定時間が経過するのを待つ必要がある。
ここで、所定時間を約３０分としているのは、エバポレータファンを停止したデフロスト運転から冷却運転に切換えた時、ホットガスバイパス開閉弁が故障して開のままになると、誤って加熱運転状態となるが、エバポレータファンが運転されることにより、デフロスト運転で暖まったエバポレータに温度の低いコンテナ内の空気が流入する。
【０００７】
このため、デフロスト終了センサの検出温度が下降してしまい、再び上昇するまでには約３０分の時間を要することになる。従って、そのまま冷凍ユニットの運転を続けると、ホットガスによる加熱を受けてコンテナ内の温度が大幅に上昇し、積み荷にダメージを与えることが懸念されていた。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ホットガスバイパス開閉弁の故障診断を短時間のうちに実施できるようにし、コンテナ内の温度が異常に上昇するのを防止することができるホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の発明は、ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、コンデンサファンを備えて高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、エバポレータファンを備えて低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータと、これらを接続して閉回路を形成する冷媒配管と、前記圧縮機の吐出側から前記エバポレータの上流側に接続されてホットガスバイパス開閉弁を備えているホットガスバイパス管路と、を具備してなる冷媒回路のホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法であって、
デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、前記エバポレータの近傍に設けた出口空気温度検出手段で運転切換直後に第１の出口空気温度（Ｔ１）を検出し、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせると共に、該エバポレータファンの運転開始直前に第２の出口空気温度（Ｔ２）を検出し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断することを特徴とするものである。
【００１０】
このようなホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法によれば、デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、エバポレータの近傍に設けた出口空気温度検出手段で運転切換直後に第１の出口空気温度（Ｔ１）を検出し、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせると共に、該エバポレータファンの運転開始直前に第２の出口空気温度（Ｔ２）を検出し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断するので、エバポレータファンにより吸引されてくるコンテナ内の空気の影響を受けることはなく、従って、概ね２〜３分程度の短時間で異常を判断することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、コンデンサファンを備えて高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、エバポレータファンを備えて低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータと、これらを接続して閉回路を形成する冷媒配管と、前記圧縮機の吐出側から前記エバポレータの上流側に接続されてホットガスバイパス開閉弁を備えているホットガスバイパス管路と、を具備してなる冷媒回路であって、
前記エバポレータの近傍に出口空気温度検出手段を設け、デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、前記出口空気検出温度検出手段で運転切換直後に検出した第１の出口空気温度（Ｔ１）と、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせて検出した第２の出口空気温度（Ｔ２）とを比較し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断する故障診断手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
このような冷媒回路によれば、エバポレータの近傍に出口空気温度検出手段を設け、デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、前記出口空気検出温度検出手段で運転切換直後に検出した第１の出口空気温度（Ｔ１）と、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせて検出した第２の出口空気温度（Ｔ２）とを比較し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断する故障診断手段を設けたので、エバポレータファンにより吸引されてくるコンテナ内の空気の影響を受けることはなく、概ね２〜３分程度の短時間でホットガスバイパス開閉弁の故障診断を行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の冷媒回路において、前記故障診断手段は、前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断した時、前記圧縮機の運転を緊急停止させることが好ましく、これにより、無用の加熱運転により庫内温度が異常に上昇するのを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、陸上コンテナに装備される冷凍ユニットである「陸上レフユニット」を例示して説明する。
図３は、陸上コンテナに装備された陸上レフユニット（冷凍ユニット）の概要を示しており、図中の符号１は冷凍車、２は陸上コンテナ、３はエバポレータユニット、４はコンデンサユニットである。
【００１５】
この陸上レフユニット（冷凍ユニット）は、図１に示すように、ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機１０と、高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサ１１と、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる絞り機構１２と、低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータ１３とを具備し、これらを順次冷媒配管１４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た冷媒回路Ｃを備えている。なお、図１において、図中の符号１５はコンデンサファン、１６はエバポレータファンである。
【００１６】
また、圧縮機１０の吐出側とエバポレータ１３の上流側との間は、ホットガスバイパス管路２０で接続されている。このホットガスバイパス管路２０には、デフロスト運転時や加熱運転時に開とするホットガスバイパス開閉弁２１が設けられている。
ホットガスバイパス開閉弁２１としては電磁弁が一般的に採用され、これを開とすることにより、圧縮機１０の吐出側からエバポレータ１３の上流側へホットガスを直接供給することができる。
【００１７】
エバポレータ１３の近傍には、エバポレータ１３を通過した出口空気温度を検出するため、出口空気温度検出手段としてデフロスト終了センサ（温度センサ）３０を設置してある。このデフロスト終了センサ３０で検出した出口空気温度は、冷媒回路Ｃの制御部４０に入力される。この制御部４０には、後述する故障診断方法を実行する故障診断手段として、故障診断部４１が設けられている。
【００１８】
上述した構成の冷媒回路Ｃでは、冷却運転時において、圧縮機１０から送出された高圧のガス冷媒がコンデンサ１１へ導かれ、高圧のガス冷媒を空気と熱交換して凝縮させる。こうしてコンデンサ１１をでた高温高圧の液冷媒は、絞り機構１２を通過する過程で減圧膨張して低温の液冷媒となり、エバポレータ１３へ供給される。
【００１９】
エバポレータ１３で冷媒と熱交換する空気は、低温の液冷媒が蒸発する際に気化熱を奪われることで冷却される。この結果、低温の液冷媒は蒸発してガス冷媒となり、圧縮機１０に吸引されて再度圧縮される。以後、冷媒は同様の状態変化を繰り返し、冷媒回路Ｃを循環する。
なお、エバポレータ１３で冷却される空気は、エバポレータファン１６の作動によって陸上コンテナ２の内部から導入されるもので、冷却後には再度コンテナ内に供給されて冷凍及び冷却に利用される。
【００２０】
次に、冷却運転の継続によりエバポレータ１３に付着した霜を溶かすデフロスト運転について説明する。
このデフロスト運転は、ホットガスバイパス開閉弁２１を開とし、ホットガスを直接エバポレータ１３に供給して加熱するものであり、この結果、エバポレータ１３に付着した霜をホットガスの熱で溶かすことができる。なお、このようなデフロスト運転は、たとえばコンテナ内の温度を外気温以上に上げる加熱運転としても利用できる。
【００２１】
さて、上述したホットガスバイパス開閉弁２１は、デフロスト運転を終了した時点で閉じられ、通常の冷却運転を実施する。しかし、ホットガスバイパス開閉弁２１が故障して閉じないと、加熱運転が継続されてコンテナ内の温度が上昇することになる。
そこで、図２に示したフローチャートを参照して以下に説明するホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法により、ホットガスバイパス開閉弁２１の故障を診断する。
【００２２】
ステップ１（以下、「Ｓ１」と省略して示す）のデフロスト運転が完了し、デフロスト運転から冷却運転への切換信号が出力（Ｓ２）されると、ホットガスバイパス開閉弁２１を閉じるのと同時に、デフロスト終了センサ３０で第１の出口空気温度Ｔ１を検出して制御部４０へ入力する（Ｓ３）。この出口空気温度Ｔ１は制御部４０内の故障診断部４１に記憶される。
【００２３】
また、エバポレータファン１６については、冷却運転開始と同時に、すなわちホットガスバイパス開閉弁２１の開閉操作と同時に運転を開始せず、所定時間運転開始が延期される（Ｓ４）。この場合の所定時間は、たとえば２〜３分程度の短い値が好ましい。
所定時間がほぼ経過したエバポレータファン１６の運転開始直前には、上述したデフロスト終了センサ３０を用い、出口温度Ｔ１と同じ場所で第２の出口空気温度Ｔ２を検出する（Ｓ５）。この出口空気温度Ｔ２は、制御部４０の故障診断部４１へ入力される。
【００２４】
第１の出口空気温度Ｔ１及び第２の出口空気温度Ｔ２が共に入力されると、故障診断部４１では第２の出口空気温度Ｔ２が第１の出口空気温度Ｔ１より所定値（温度Δｔ）以上高いか否か、すなわち（Ｔ２≧Ｔ１＋Δｔ）が成立するか否かを判断する（Ｓ６）。
この結果、出口空気温度Ｔ２が出口空気温度Ｔ１より所定温度Δｔ以上高い場合には、ホットガスバイパス開閉弁２１が閉じられていないためにホットガスの供給が継続されていると判断できる。すなわち、ホットガスバイパス開閉弁２１の異常と判断でき（Ｓ７）、そのまま運転を継続するとコンテナ内の空気が加熱されて温度が上昇してしまうので、圧縮機１０等を停止させて冷媒回路Ｃの運転を緊急停止させる（Ｓ８）。
【００２５】
一方、出口空気温度Ｔ２が出口空気温度Ｔ１より所定温度Δｔ以上高くなっていない場合には、ホットガスバイパス開閉弁２１がきちんと閉じられてホットガスの供給が停止されていると判断できる。すなわち、ホットガスバイパス開閉弁２１は正常に作動していると判断でき（Ｓ９）、従って、そのままの状態で冷却運転を継続する（Ｓ１０）。
【００２６】
このように、デフロスト運転から冷却運転に切換える時点で、ホットガスバイパス開閉弁２１の切換操作からエバポレータファン１６の運転開始を所定時間延期して温度変化を判断するようにしたので、ホットガスバイパス開閉弁２１の故障時には事実上デフロスト運転が継続された状態となるため、エバポレータファン１６によって吸引されたコンテナ内の冷気が出口空気温度の検出に影響を与えることはない。従って、ホットガスバイパス開閉弁２１の故障で加熱状態にあることを短時間のうちに検出することが可能になる。
【００２７】
また、加熱運転から冷却運転に切換える場合にも、上述したデフロスト運転からの切換時と同様にして、ホットガスバイパス開閉弁２１の開閉操作と共にエバポレータファン１６の運転を開始するので、エバポレータファン１６の運転開始を延期することで短時間のうちに異常を検出することができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明のホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路によれば、コンテナ内の冷気の影響を受けることなく故障診断を行うことができるので、従来の１０分の１程度の短時間でホットガスバイパス開閉弁の異常を検出することができる。従って、故障診断中にコンテナ内の温度が異常に上昇するのを防止でき、生鮮食料品や冷凍食品などの積み荷にダメージを与えることなく輸送できるようになる。
【００２９】
なお、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば海上コンテナに装備される海上レフユニットへの適用など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路によれば、以下の効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、エバポレータの近傍に設けた出口空気温度検出手段で運転切換直後に第１の出口空気温度（Ｔ１）を検出し、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせると共に、該エバポレータファンの運転開始直前に第２の出口空気温度（Ｔ２）を検出し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断するので、エバポレータファンにより吸引されてくるコンテナ内の冷気の影響を受けることはない。従って、概ね２〜３分程度の短時間で異常を判断することができるようになり、コンテナ内部の異常温度上昇を防止して積み荷に与えるダメージをなくし、あるいは、最小限に抑えることができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、エバポレータの近傍に出口空気温度検出手段を設け、デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、前記出口空気検出温度検出手段で運転切換直後に検出した第１の出口空気温度（Ｔ１）と、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせて検出した第２の出口空気温度（Ｔ２）とを比較し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断する故障診断手段を設けた冷媒回路としたので、エバポレータファンにより吸引されてくるコンテナ内の空気の影響を受けることはなく、概ね２〜３分程度の短時間でホットガスバイパス開閉弁の故障診断を行うことができる。従って、ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断した時、圧縮機の運転を緊急停止させることにより、無用の加熱運転により庫内温度が異常に上昇するのを防止し、コンテナ内部の異常温度上昇を防止して積み荷に与えるダメージをなくし、あるいは、最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法及び冷媒回路の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１の故障診断部内において実行される故障診断方法の実施例を示すフローチャートである。
【図３】陸レフユニットを搭載した冷凍車の構成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 冷凍車
２ 陸上コンテナ
３ エバポレータユニット
４ コンデンサユニット
１０ 圧縮機
１１ コンデンサ
１２ 絞り機構
１３ エバポレータ
１４ 冷媒配管
１５ コンデンサファン
１６ エバポレータファン
２０ ホットガスバイパス管路
２１ ホットガスバイパス開閉弁
３０ デフロスト終了センサ（出口空気温度検出手段）
４０ 制御部
４１ 故障診断部（故障診断手段）

Claims (3)

1. ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、コンデンサファンを備えて高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、エバポレータファンを備えて低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータと、これらを接続して閉回路を形成する冷媒配管と、前記圧縮機の吐出側から前記エバポレータの上流側に接続されてホットガスバイパス開閉弁を備えているホットガスバイパス管路と、を具備してなる冷媒回路のホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法であって、
   デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、前記エバポレータの近傍に設けた出口空気温度検出手段で運転切換直後に第１の出口空気温度（Ｔ１）を検出し、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせると共に、該エバポレータファンの運転開始直前に第２の出口空気温度（Ｔ２）を検出し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断することを特徴とするホットガスバイパス開閉弁の故障診断方法。
2. ガス冷媒を吸入圧縮する圧縮機と、コンデンサファンを備えて高圧のガス冷媒を凝縮させるコンデンサと、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させる絞り機構と、エバポレータファンを備えて低温の液冷媒を蒸発させるエバポレータと、これらを接続して閉回路を形成する冷媒配管と、前記圧縮機の吐出側から前記エバポレータの上流側に接続されてホットガスバイパス開閉弁を備えているホットガスバイパス管路と、を具備してなる冷媒回路であって、
   前記エバポレータの近傍に出口空気温度検出手段を設け、デフロスト運転または加熱運転から冷却運転に切り換える時、前記出口空気検出温度検出手段で運転切換直後に検出した第１の出口空気温度（Ｔ１）と、前記エバポレータファンの運転開始を運転切換直後から所定時間遅らせて検出した第２の出口空気温度（Ｔ２）とを比較し、前記第２の出口空気温度（Ｔ２）が前記第１の出口空気温度（Ｔ１）より所定値以上高い場合に前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断する故障診断手段を設けたことを特徴とする冷媒回路。
3. 前記故障診断手段は、前記ホットガスバイパス開閉弁が異常と判断した時、前記圧縮機の運転を緊急停止させることを特徴とする請求項２記載の冷媒回路。

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