JP5479196B2 - マルチエバ冷凍システムおよびその加熱またはデフロスト運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、輸送用冷凍装置等に適用して好適なエバポレータが複数台並列に接続されるマルチエバ冷凍システムおよびその加熱またはデフロスト運転方法に関するものである。

冷却庫内が複数の冷却室に仕切られている冷凍車、トレーラー等に搭載される輸送用冷凍装置では、エバポレータが複数台並列に接続されているマルチエバ冷凍システムが用いられる。また、かかる冷凍システムは、−３５℃から３０℃というように、非常に幅広い温度領域で運転されるため、荷物によっては冷却運転以外にも、加熱運転が必要となる場合がある。さらに、冷却運転時には、エバポレータ表面に霜が堆積することから、この霜を溶かすデフロスト運転（加熱運転と同サイクルの運転）も不可欠である。

冷凍システムを加熱運転およびデフロスト運転する方式には、一般的に電気ヒータ方式と冷媒加熱方式の２方式がある。冷媒加熱方式としては、圧縮機から吐出される高温高圧のホットガスを直接エバポレータに導入し、エバポレータで放熱させることにより、庫内を加熱したり、あるいは霜を溶かしたりするホットガスバイパス方式が一般的である。このホットガスバイパス方式として、以下の２方式が挙げられる。
（１）ホットガスをエバポレータ内で凝縮させて加熱する凝縮加熱方式
（２）ホットガスを減圧してエバポレータ内に導入し、凝縮させずに放熱させて加熱する非凝縮加熱方式

凝縮加熱方式（１）の場合、凝縮した液冷媒が圧縮機に吸込まれないように、大型のアキュームレータを設ける必要があるとともに、ホットガスバイパスサイクル内の実質的な冷媒循環量が減少し、加熱またはデフロスト能力が低下することがあった。また、アキュームレータ内に液冷媒が溜まり過ぎることによって、圧縮機に液バックしたり、潤滑油が希釈されたりする等の不具合が発生し、更には、加熱またはデフロスト運転から冷却運転に移行する際、アキュームレータからコンデンサ／レシーバ側に冷媒を移動させる必要があり、過渡的ロスが発生する等の課題があった。

非凝縮加熱方式（２）は、凝縮加熱方式（１）の場合における上記課題に対して有効な対応策となる。この非凝縮加熱方式（２）を採用したマルチエバ冷凍システムの例が特許文献１，２に示されている。特許文献１には、非凝縮加熱運転を維持するため、エバポレータ出口の圧力を検出し、その圧力が所定圧力以上となるようにコンデンサ／レシーバ側から圧縮機の吸入ライン側に冷媒を供給するとともに、高圧が所定圧力よりも高くなった場合、冷媒をコンデンサ／レシーバ側に放出することにより、エバポレータ出口の圧力を所定圧力に保つようにしたものが記載されている。

また、特許文献２には、エバポレータ出口の冷媒過熱度を検出し、該冷媒過熱度が設定値以上の場合、コンデンサ／レシーバ側から圧縮機の吸入ライン側に冷媒を供給するとともに、高圧が設定圧以上になった場合、ホットガスバイパス回路に設けられている絞り装置と並列に接続されている電磁弁を開放し、エバポレータ側に冷媒を放出して高圧の異常上昇を防止するようにしたものが記載されている。

特開２００４−１６２９９８号公報 特許第３８５５６６７号公報

ところで、マルチエバ冷凍システムにおいて、非凝縮加熱方式による加熱運転またはデフロスト運転を実現するには、ホットガスバイパス回路に設けられる絞りを絞り気味に調整する必要がある。つまり、冷媒循環量が大きく異なるシステムをマルチエバシステムとして絞りを共用化し、１室ないし複数室を非凝縮加熱により加熱またはデフロスト運転しようとすると、高圧を所定圧力以上に保つべく、絞りを絞り気味（冷媒が流れ難くなる）に設定し、加熱能力を犠牲にするか、もしくは絞りを運転状況に応じて可変する複雑なシステムにしなければならないという課題が生じる。

また、非凝縮加熱方式のシステムでは、加熱能力を確保するため、高圧が所定圧力となるまでコンデンサ／レシーバ側（液冷媒ライン側）からホットガスバイパスサイクル側に冷媒を供給するように制御しているが、このような制御では、システムとして非凝縮加熱が成立しなくなった場合、凝縮加熱となることから過度な液バック運転で加熱またはデフロスト運転を続けてしまう可能性があり、これが圧縮機の損傷要因になるという課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡素な冷媒回路で、エバポレータの運転台数が変化しても、絞りや冷媒循環量を可変することなく、非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転が実現できるマルチエバ冷凍システムおよびその加熱またはデフロスト運転方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明のマルチエバ冷凍システムおよびその加熱またはデフロスト運転方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるマルチエバ冷凍システムは、圧縮機、コンデンサ、並列に設けられる複数台のエバポレータ、および各エバポレータの入口側に設けられる膨張弁により構成される閉サイクルの主冷媒回路と、一端が前記圧縮機と前記コンデンサとの間に接続され、他端が分岐されて前記各膨張弁と前記各エバポレータとの間に接続されるメイン電磁弁および絞りを有するホットガスバイパス回路と、前記コンデンサの入口側に設けられる第１電磁弁または吐出圧力調整弁もしくは両弁の並列回路と、一端が前記コンデンサの下流側の液冷媒ラインに接続され、他端が前記圧縮機の冷媒吸入ラインに接続される第２電磁弁を有する液冷媒供給回路と、を備えたマルチエバ冷凍システムにおいて、前記各エバポレータに前記ホットガスバイパス回路を介して前記圧縮機から吐出されたホットガスを導入して加熱またはデフロスト運転する際、前記エバポレータ出口の冷媒過熱度を検出し、該冷媒過熱度が所定値以上の場合、ホットガスバイパスサイクル側の高圧が所定値以上となるまで、前記液冷媒供給回路を介して前記液冷媒ライン側から前記圧縮機の冷媒吸入ラインに冷媒を供給し、前記エバポレータで冷媒を凝縮させることなく放熱させて非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を行い、前記冷媒過熱度が所定値以下の場合、前記冷媒の供給を停止し、前記エバポレータで冷媒を放熱させて凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を続ける制御部を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、各エバポレータにホットガスを導入して加熱またはデフロスト運転する際、エバポレータ出口の冷媒過熱度を検出し、該冷媒過熱度が所定値以上の場合、ホットガスバイパスサイクル側の高圧が所定値以上となるまで、液冷媒供給回路を介して液冷媒ライン側から圧縮機の冷媒吸入ラインに冷媒を供給し、冷媒が供給され過ぎて高圧が所定値以上となった場合、第１電磁弁または吐出圧力調整弁もしくはその並列回路を介してコンデンサ側に放出することにより、ホットガスバイパスサイクル内の冷媒量を適正量に維持しつつ高圧を確保し、エバポレータで冷媒を凝縮させることなく放熱させて非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を行うことができる。また、冷媒過熱度が所定値以下の場合、液冷媒ライン側から圧縮機の冷媒吸入ライン側に冷媒供給を行わず、そのままエバポレータで冷媒を放熱させて凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を続けることにより、次第に温度が上昇し冷媒循環量が増加して高圧が上昇されるため、非凝縮加熱へと移行させることができる。従って、加熱用の絞りを絞り気味にして能力を犠牲にしたり、絞りや冷媒循環量を可変する複雑なシステムを用いたりすることになく、ホットガスバイパス回路に固定絞りを設けただけの簡素な構成により、エバポレータの運転台数が変化しても確実に非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を実現できるマルチエバ冷凍システムを提供することができる。

さらに、本発明のマルチエバ冷凍システムは、上記のマルチエバ冷凍システムにおいて、前記ホットガスバイパス回路の絞りは、前記各エバポレータへの分岐回路に設けられ、該各エバポレータへのホットガスの導入を断続するサブ電磁弁により兼用化されていることを特徴とする。

本発明によれば、ホットガスバイパス回路の絞りが、各エバポレータへの分岐回路に設けられ、各エバポレータへのホットガスの導入を断続するサブ電磁弁により兼用化されているため、ホットガスバイパス回路を介して各エバポレータに導入されるホットガスを減圧する絞り機能と、各エバポレータに対するホットガスの導入を断続する開閉弁の機能とを一つのサブ電磁弁にて兼用化させることができる。従って、非凝縮加熱を実現するマルチエバ冷凍システムにおけるホットガスバイパス回路を、サブ電磁弁を設けただけの簡素な構成とし、コスト上昇を抑制することができる。

また、本発明にかかるマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法は、圧縮機、コンデンサ、並列に設けられる複数台のエバポレータ、および各エバポレータの入口側に設けられる膨張弁により構成される閉サイクルの主冷媒回路と、一端が前記圧縮機と前記コンデンサとの間に接続され、他端が分岐されて前記各膨張弁と前記各エバポレータとの間に接続されるメイン電磁弁および絞りを有するホットガスバイパス回路と、前記コンデンサの入口側に設けられる第１電磁弁または吐出圧力調整弁もしくは両弁の並列回路と、一端が前記コンデンサの下流側の液冷媒ラインに接続され、他端が前記圧縮機の冷媒吸入ラインに接続される第２電磁弁を有する液冷媒供給回路と、を備えたマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法において、前記各エバポレータに前記ホットガスバイパス回路を介して前記圧縮機から吐出されたホットガスを導入して加熱またはデフロスト運転する際、前記エバポレータ出口の冷媒過熱度を検出し、該冷媒過熱度が所定値以上の場合、ホットガスバイパスサイクル側の高圧が所定値以上となるまで、前記液冷媒供給回路を介して前記液冷媒ライン側から前記圧縮機の冷媒吸入ラインに冷媒を供給し、前記エバポレータで冷媒を凝縮させることなく放熱させて非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を行い、前記冷媒過熱度が所定値以下の場合、前記冷媒の供給を停止し、前記エバポレータで冷媒を放熱させて凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を続けることを特徴とする。

本発明によれば、各エバポレータにホットガスを導入して加熱またはデフロスト運転する際、エバポレータ出口の冷媒過熱度を検出し、該冷媒過熱度が所定値以上の場合、ホットガスバイパスサイクル側の高圧が所定値以上となるまで、液冷媒供給回路を介して液冷媒ライン側から圧縮機の冷媒吸入ラインに冷媒を供給し、冷媒が供給され過ぎて高圧が所定値以上となった場合、第１電磁弁または吐出圧力調整弁もしくはその並列回路を介してコンデンサ側に放出することにより、ホットガスバイパスサイクル内の冷媒量を適正量に維持しつつ高圧を確保し、エバポレータで冷媒を凝縮させることなく放熱させて非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を行うことができる。また、冷媒過熱度が所定値以下の場合、液冷媒ライン側から圧縮機の冷媒吸入ライン側に冷媒供給を行わず、そのままエバポレータで冷媒を放熱させて凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を続けることにより、次第に温度が上昇し冷媒循環量が増加して高圧が上昇されるため、非凝縮加熱へと移行させることができる。従って、加熱用の絞りを絞り気味にして能力を犠牲にしたり、絞りや冷媒循環量を可変する複雑なシステムを用いたりすることになく、簡素な固定絞りだけでエバポレータの運転台数が変化しても確実に非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を実現できるマルチエバ冷凍システムを提供することができる。

さらに、本発明のマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法は、上記のマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法において、前記冷媒過熱度が所定値以下の場合、前記ホットガスバイパスサイクルの低圧が所定値以下となるように、前記第１電磁弁を開閉して前記ホットガスバイパスサイクルの冷媒を前記コンデンサ側に回収することを特徴とする。

本発明によれば、冷媒過熱度が所定値以下の場合、ホットガスバイパスサイクルの低圧を所定値以下とするように第１電磁弁を開閉してホットガスバイパスサイクルの冷媒をコンデンサ側に回収するようにしているため、加熱またはデフロスト運転時、冷媒過熱度が所定値以下で凝縮加熱となっている場合、低圧が所定値以下となるように第１電磁弁を開閉してホットガスバイパスサイクルの冷媒をコンデンサ側に回収することにより、ホットガスバイパスサイクルに冷媒が多すぎて凝縮が過度に進むのを阻止し、非凝縮加熱へと移行し易くすることができる。従って、複雑なシステムを用いることなく、簡素な構成により確実に非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を実現することができるとともに、過度な液バック運転を防止することができる。

さらに、本発明のマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法は、上述のいずれかのマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法において、前記加熱運転またはデフロスト運転中、前記液冷媒ライン側から前記圧縮機の冷媒吸入ラインに冷媒が供給され過ぎ、高圧が所定値以上となったとき、前記コンデンサの入口側に設けられている前記第１電磁弁または前記吐出圧力調整弁もしくは両弁の並列回路を介して冷媒を前記コンデンサ側に放出することを特徴とする。

本発明によれば、加熱運転またはデフロスト運転中、液冷媒ライン側から圧縮機の冷媒吸入ラインに冷媒が供給され過ぎ、高圧が所定値以上となったとき、コンデンサの入口側に設けられている第１電磁弁または吐出圧力調整弁もしくは両弁の並列回路を介して冷媒をコンデンサ側に放出することができるため、ホットガスバイパスサイクル内の冷媒量を適正量に維持しつつ高圧を確保し、冷媒をエバポレータで凝縮させることなく放熱させて非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を行うことができる。従って、簡素なシステムでホットガスバイパスサイクルの高圧を適正に調整し、加熱およびデフロスト能力を確保することができる。

本発明のマルチエバ冷凍システムおよびその加熱またはデフロスト運転方法によると、加熱用の絞りを絞り気味にして能力を犠牲にしたり、絞りや冷媒循環量を可変する複雑なシステムを用いたりすることになく、ホットガスバイパス回路に固定絞りを設けただけの簡素な構成により、エバポレータの運転台数が変化しても確実に非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を実現できるマルチエバ冷凍システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るマルチエバ冷凍システムの冷媒回路図である。 図１に示すマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転時の制御フロー系（主に凝縮加熱と判定されたときの制御系）の一部分図である。 図１に示すマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転時の制御フロー系（主に非凝縮加熱と判定されたときの制御系）の残りの一部分図である。 図１に示すマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転時、凝縮加熱と判定されたとき、冷媒の供給を止めて運転し、非凝縮加熱に移行させる際のｐ−ｈ線図上での状態変化図（Ａ）ないし（Ｄ）である。 図１に示すマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転時、凝縮加熱と判定されたとき、冷媒を供給しながら運転を継続した際のｐ−ｈ線図上での状態変化図（Ａ）および（Ｂ）である。

以下に、本発明の一実施形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るマルチエバ冷凍システムの冷媒回路図が示され、図２および図３には、その制御フロー図が示されている。
本実施形態のマルチエバ冷凍システム１は、複数の冷却室Ａ，Ｂ，Ｃに仕切られた冷却庫を有する冷凍車やトレーラー等に搭載される輸送用冷凍装置に適用されるものである。このマルチエバ冷凍システム１は、エンジンまたは電動モータにより駆動され、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２と、圧縮された冷媒ガス中から油を分離する油分離器３と、第１電磁弁（コンデンサ入口電磁弁）４と、冷媒ガスを凝縮液化する直列に接続された２台の凝縮器５Ａ，５Ｂと、凝縮された液冷媒を貯留するレシーバ６と、高圧液冷媒と低圧冷媒ガスとを熱交換する内部熱交換器８と、高圧液冷媒を断熱膨張する複数個の電子膨張弁（膨張弁）９Ａ，９Ｂ，９Ｃと、断熱膨張された定仏の気液二相冷媒を蒸発する複数台のエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、低圧冷媒ガス中から液分を分離するアキュームレータ１１と、が冷媒配管１２を介して順次接続されることにより構成される閉サイクルの主冷媒回路１３を備えている。

複数台のエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、主冷媒回路１３に対して互いに並列に接続され、複数の冷却室Ａ，Ｂ，Ｃに対応してエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが設置されるようになっており、各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの入口側にはそれぞれ電子膨張弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃが設けられている。上記主冷媒回路１３の油分離器３と圧縮機２の冷媒吸入配管１２Ａとの間には、キャピラリチューブ１４が介装された油戻し回路１５が接続されている。また、油分離器３からの冷媒吐出配管１２Ｂと各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの入口側冷媒配管１２Ｆとの間には、メイン電磁弁１６と各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃへの分岐回路１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃに設けられたドレンパンヒータ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃおよびサブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃとを備えた加熱またはデフロスト運転用のホットガスバイパス回路１９が接続されている。

このホットガスバイパス回路１９は、冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内を加熱する加熱運転時または冷却運転によりエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに堆積した霜を溶かすデフロスト運転時に、圧縮機２から吐出された冷媒（ホットガス）を油分離器３、ホットガスバイパス回路１９に設けられているメイン電磁弁１６、ドレンパンヒータ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃおよびサブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを介してエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに導入し、該エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで放熱させて冷却室Ａ，Ｂ，Ｃを加熱またはエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの霜を溶かした後、アキュームレータ１１を経て圧縮機２に吸入するホットガスバイパスサイクルを形成するものである。

また、主冷媒回路１３中の第１電磁弁４および凝縮器５Ａに対して並列に、吐出圧力調整弁２０を備えた冷媒回収回路２１が設けられ、この冷媒回収回路２１および第１電磁弁４によりホットガスバイパスサイクル側からコンデンサ５Ａ，５Ｂおよびレシーバ６側に冷媒が回収可能とされている。加えて、レシーバ６の出口側冷媒配管１２Ｅとアキュームレータ１１の入口側冷媒配管１２Ｇとの間には、液冷媒ライン側から圧縮機２の吸入ライン側に液冷媒を供給する第２電磁弁（液バイパス電磁弁）２２およびキャピラリチューブ２３が介装された液冷媒供給回路２４が接続されている。

上記のマルチエバ冷凍システム１において、電子膨張弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃ、エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、ドレンパンヒータ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃおよびサブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ等の機器類は、庫内側の冷却ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃとして各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内に配設され、その他の機器類は、コンデンシングユニット１Ｄとして冷却庫の外部適所に設置されている。更に、ホットガスバイパス回路１９の分岐回路１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃに設けられているサブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃへのホットガスの導入を断続するとともに、該ホットガスを減圧する絞りとしての機能を有する構成とされている。

また、マルチエバ冷凍システム１は、上位制御装置により冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内を加熱する加熱運転または冷却運転によりエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに堆積した霜を溶かすデフロスト運転が指令されたとき、第１電磁弁（コンデンサ入口電磁弁）４を閉とするとともに、メイン電磁弁１６およびサブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを開とし、圧縮機２から吐出されたホットガスを各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに導入し、放熱させて非凝縮加熱により加熱運転またはデフロスト運転を行う制御部３４を備えている。

この制御部３４は、加熱運転またはデフロスト運転に切替えられた時、各エバポレータ１０Ａないし１０Ｃの出口に設けられている温度センサ３１Ａ，３１Ｂおよび３１Ｃの検出値とアキュームレータ１１の入口側冷媒配管１２Ｇに設けられている低圧圧力センサ３２の検出値から算出される各エバポレータ出口の冷媒過熱度ＳＨ、低圧圧力センサ３２の検出値および冷媒吐出配管１２Ｂに設けられている高圧圧力センサ３３の検出値等に基づき、図２および図３に示されるように、第１電磁弁（コンデンサ入口電磁弁）４、第２電磁弁（液バイパス電磁弁）２２等を制御し、非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を行うようになっている。以下に、図２および図３を参照してその動作を説明する。

なお、以下では各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを同時に加熱運転またはデフロスト運転する場合について説明するが、加熱運転は、サブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを開閉することによって各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃを個別に加熱運転することができる。同様に電子膨張弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃを開閉することにより各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃを同時または個別に冷却運転することができるとともに、何れかの冷却室Ａ，Ｂ，Ｃを加熱運転しながら他の冷却室を冷却運転することができることは云うまでもなく、加熱運転と冷却運転とが混在する場合は、必要な冷却ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃの加熱運転と冷却運転とを数分ずつ交互に繰り返し行うことにより、各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃを加熱または冷却することとなる。

マルチエバ冷凍システム１が加熱運転またはデフロスト運転を開始すると、ステップＳ１において、ホットガスバイパスサイクルが凝縮加熱状態か、非凝縮加熱状態かの判定を行う。この判定は、ステップＳ２に示すように、温度センサ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの検出値とアキュームレータ１１の入口側冷媒配管１２Ｇに設けられている低圧圧力センサ３２の検出値とから算出される各エバポレータ出口の冷媒過熱度ＳＨが、例えばＳＨ≦５ｄｅｇか否かで判定され、１台でもＹＥＳの場合は、ステップＳ３に移行して凝縮加熱と判定し、ＮＯの場合は、ステップＳ４に移行して非凝縮加熱と判定する。

ステップＳ３で凝縮加熱と判定され、ステップＳ５に移行すると、コンデンサ５Ａ入口の第１電磁弁４が開かれ、ホットガスバイパスサイクルからコンデンサ５Ａ側に冷媒が回収されているか否かが判定される。ＹＥＳ（冷媒回収中）と判定されると、ステップＳ６に移行し、ＮＯと判定されると、ステップＳ７に移行される。ステップＳ６では、低圧圧力センサ３２の検出値が、例えば３００ｋＰａＧ以下か否かが判定され、ＹＥＳと判定された場合、ステップＳ８において冷媒回収制御が終了され、ステップＳ１２に移行してコンデンサ５Ａ入口の第１電磁弁４を閉じた後、ステップＳ１に戻る。ステップＳ６でＮＯと判定されると、ステップＳ１３に移行し、コンデンサ５Ａ入口の第１電磁弁（コンデンサ入口電磁弁）４を開状態としたまま、ステップＳ１に戻る。

また、ステップＳ５でＮＯ（冷媒回収中でない）と判定されると、ステップＳ７に移行し、液冷媒供給回路２４中の第２電磁弁２２が開かれているか否かが判定され、ＹＥＳの場合は、ステップＳ１０で液冷媒供給制御を禁止し、ステップＳ２２に移行して第２電磁弁（液バイパス電磁弁）２２を閉じた後、ステップＳ１に戻る。ＮＯの場合は、ステップＳ９に移行し、低圧圧力センサ３２の検出値が、例えば７００ｋＰａＧ以下か否かが判定される。ここでＹＥＳと判定されると、ステップＳ１２に移行し、コンデンサ５Ａ入口の第１電磁弁４を閉状態としたまま、ステップＳ１に戻る。ステップＳ９でＮＯと判定されると、ステップＳ１１に移行し、冷媒回収制御を開始すべく、ステップＳ１３でコンデンサ５Ａ入口の第１電磁弁４を開状態としてステップＳ１に戻る。

このように、ステップＳ２でいずれかのエバポレータエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのエバポレータ出口過熱度ＳＨが５ｄｅｇ以下でステップＳ３において凝縮加熱による運転と判定された場合は、液冷媒供給回路２４の第２電磁弁（液バイパス電磁弁）２２を閉として液冷媒ラインから圧縮機２の吸入ラインへの冷媒供給を停止し、この状態で凝縮加熱による運転を継続しながら、コンデンサ５Ａ入口の第１電磁弁４を開閉してホットガスバイパスサイクル側の低圧圧力を概ね３００〜７００ｋＰａＧの間に制御するようにしている。これによって、ホットガスバイパスサイクルに冷媒が多すぎて凝縮が過度に進むのを阻止し、非凝縮加熱に移行し易くしている。

一方、ステップＳ２でエバポレータ出口過熱度ＳＨが５ｄｅｇ以上でステップＳ４において非凝縮加熱による運転と判定されると、ステップＳ１４に移行してコンデンサ５Ａ入口の第１電磁弁４が閉じているか否かが判定される。ここで第１電磁弁４が開いていると判定（ＮＯ）されると、冷媒回収中と判断し、上記ステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、上記の如く、コンデンサ５Ａ入口の第１電磁弁４が開かれてホットガスバイパスサイクルからコンデンサ５Ａ側に冷媒が回収されているか否かが判定され、以下、上記と同様に動作される。ステップＳ１４においてＹＥＳと判定されると、ステップＳ１５に移行し、液冷媒供給回路２４の第２電磁弁（液バイパス電磁弁）２２が開かれ、液冷媒ラインから圧縮機２の吸入ラインに液冷媒が供給されているか否かが判定される。ここでＮＯと判定されると、ステップＳ１６に移行し、ＹＥＳと判定されると、ステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１６では、エバポレータ出口過熱度ＳＨが、例えばＳＨ≧７ｄｅｇか否かが判定され、ＹＥＳの場合には、ステップＳ１７に移行する。また、ＮＯの場合には、ステップＳ２２に移行し、液冷媒供給回路２４の第２電磁弁２２を閉状態としてステップＳ１に戻る。更に、ステップＳ１６でＹＥＳと判定され、ステップＳ１７に移行した場合、ここで液冷媒供給回路２４の第２電磁弁（液バイパス電磁弁）２２が閉じているか否かが判定され、ＹＥＳの場合には、ステップＳ１８に移行し、ＮＯの場合には、ステップＳ１９に移行する。

上記ステップＳ１７でＮＯと判定され、ステップＳ１９に移行すると、高圧圧力センサ３３の検出値が、例えば１６５０ｋＰａＧ以上か否かが判定される。ここでＮＯと判定されると、ステップＳ２３に移行し、液冷媒供給回路２４の第２電磁弁２２を開状態としてステップＳ１に戻る。一方、ＹＥＳと判定された場合は、ステップＳ２１において液冷媒ラインから圧縮機２の吸入ラインへの液冷媒供給制御を終了し、ステップＳ２２に移行して液冷媒供給回路２４の第２電磁弁２２を閉じた後、ステップＳ１に戻る。

また、上記ステップＳ１７でＹＥＳと判定され、ステップＳ１８に移行すると、ここで高圧圧力センサ３３の検出値が、例えば１２００ｋＰａＧ以下か否かが判定される。ホットガスバイパスサイクルの高圧が１２００ｋＰａＧより高く、ＮＯと判定されると、ステップＳ２２に移行し、液冷媒供給回路２４の第２電磁弁２２を閉状態としてステップＳ１に戻る。また、高圧が１２００ｋＰａＧ以下で、ＹＥＳと判定されると、ステップＳ２０に移行し、冷媒供給制御を開始すべく、ステップＳ２３で液冷媒供給回路２４の第２電磁弁２２を開状態としてステップＳ１に戻る。

このように、ステップＳ２でエバポレータ出口過熱度ＳＨが５ｄｅｇ以上でステップＳ４において非凝縮加熱による運転と判定された場合は、エバポレータ出口過熱度ＳＨが７ｄｅｇ以上か否かにより、液冷媒供給回路２４の第２電磁弁２２を開閉して、ホットガスバイパスサイクル側の高圧が１６５０ｋＰａＧ以上となるまで、液冷媒供給回路２４を介して液冷媒ライン側から圧縮機２の冷媒吸入ラインに冷媒を供給し、冷媒が供給され過ぎて高圧が所定値（例えば、２５００ｋＰａＧ）以上となった場合は、第１電磁弁４または吐出圧力調整弁２０もしくはその並列回路を介してコンデンサ５Ａ，５Ｂ側に放出することにより、ホットガスバイパスサイクル内の冷媒量を適正量に維持しつつ高圧を概ね１２００〜２５００ｋＰａＧの範囲に制御し、各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで冷媒を凝縮させることなく放熱させ、非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転が行えるようにしている。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記マルチエバ冷凍システム１において、冷却運転時、第１電磁弁（コンデンサ入口電磁弁）４は開、ホットガスバイパス回路１９のメイン電磁弁１６は閉とされる。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒は、油分離器３、コンデンサ５Ａ，５Ｂ、レシーバ６、内部熱交換器８、電子膨張弁９Ａないし９Ｃを経て、各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内に設置されている冷却ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃの各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに導入され、各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内の空気と熱交換される。この熱交換により、冷媒は蒸発され、一方、各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内の空気は冷却されて各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内の冷却に供される。

各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで蒸発された冷媒は、内部熱交換器８、アキュームレータ１１を経て圧縮機２に吸入されて再圧縮され、以下、同様の動作を繰り返すことにより冷却運転が継続される。この冷却運転時、内部熱交換器８で液冷媒とエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからの低圧冷媒ガスとが熱交換されることによって、液冷媒が過冷却される。なお、各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内の温度が設定温度に到達すると、電子膨張弁９Ａないし９Ｃが閉とされることにより、当該冷却ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃはサーモオフ状態とされ、以下サーモオン／オフの繰り返しにより、冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内は設定温度に冷却される。

また、上記マルチエバ冷凍システム１は、積み荷によっては加熱運転が必要となるとともに、上記冷却運転によりエバポレータ１０Ａないし１０Ｃに霜が堆積した場合、その霜を溶かすデフロスト運転が必要となる。この場合、第１電磁弁（コンデンサ入口電磁弁）４は閉、ホットガスバイパス回路１９のメイン電磁弁１６およびサブ電磁弁１８Ａないし１８Ｃを開として加熱運転またはデフロスト運転される。この加熱運転またはデフロスト運転は、圧縮機２から吐出された高温高圧のホットガス冷媒を、メイン電磁弁１６、ホットガスバイパス回路１９およびその分岐回路１９Ａないし１９Ｃ、ドレンパンヒータ１７Ａないし１７Ｃ、サブ電磁弁１８Ａないし１８Ｃを介して、各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに導入することにより行われる。

各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに導入される冷媒は、絞りを兼ねたサブ電磁弁１８Ａないし１８Ｃで減圧された状態で導入され、凝縮されることなく放熱して各冷却室Ａ，Ｂ，Ｃ内の空気またはエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを加熱し、ガス相状態のままエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから流出されることによって、非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転が行われる。この非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転は、エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの運転台数が変わっても、絞りや冷媒循環量を可変することなく、以下により継続される。

つまり、上記加熱またはデフロスト運転時、制御部３４を介して温度センサ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの検出値と低圧圧力センサ３２の検出値とから各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ出口の冷媒過熱度を検出し、それに基づいて、図２および図３に示されるように、凝縮加熱による運転か、非凝縮加熱による運転かを判断し、冷媒過熱度ＳＨが５ｄｅｇ以上で非凝縮加熱による運転と判断された場合は、図３に示されるように、エバポレータ出口過熱度ＳＨが７ｄｅｇ以上であれば、液冷媒供給回路２４の第２電磁弁（液バイパス電磁弁）２２を開として、ホットガスバイパスサイクル側の高圧が１６５０ｋＰａＧ以上となるまで、液冷媒供給回路２４を経て液冷媒ライン側から圧縮機２の冷媒吸入ラインに冷媒を供給するようにしている。

この際、ホットガスバイパスサイクル側に冷媒が供給され過ぎて高圧が所定値、例えば２５００ｋＰａＧ以上となった場合には、第１電磁弁（コンデンサ入口電磁弁）４または吐出圧力調整弁２０もしくはその並列回路を介してコンデンサ５Ａ，５Ｂ側に冷媒を放出することにより、コンデンサ５Ａ，５Ｂおよびレシーバ６側に冷媒を回収するようにしている。このため、ホットガスバイパスサイクル内の冷媒量を適正量に維持しつつ高圧を略１２００〜２５００ｋＰａＧの範囲に制御し、各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで冷媒を凝縮させることなく放熱させ、非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を行わせることができる。

一方、冷媒過熱度ＳＨが５ｄｅｇ以下で凝縮加熱による運転と判断された場合は、図２に示されるように、第２電磁弁（液バイパス電磁弁）２２、第３電磁弁２５を閉成し、液冷媒ライン側から圧縮機２の冷媒吸入ライン側に冷媒の供給は行わず、そのままエバポレータ１０Ａないし１０Ｃで冷媒を放熱させて凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を続ける。これによって、次第に温度が上昇し冷媒循環量が増加して高圧が上昇されるため、図４（Ａ）に示す状態から、順次図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示す状態に変化され、圧力差が十分に確保されるようになる。そして、各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの出口冷媒過熱度ＳＨが７ｄｅｇ以上となった段階で第２電磁弁２２を開とし、液冷媒ライン側から圧縮機２の冷媒吸入ラインに冷媒を供給することにより、図４（Ｄ）に示す如く、非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転へと移行させることができる。

従って、加熱用の絞りを絞り気味にして能力を犠牲にしたり、絞りや冷媒循環量を可変する複雑なシステムを用いたりすることになく、ホットガスバイパス回路１９およびその分岐回路１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃに絞りを兼ねたサブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを設けただけの簡素な構成により、エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの運転台数が変化しても確実に非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を実現することができる。
なお、冷媒過熱度ＳＨが５ｄｅｇ以下で凝縮加熱による運転と判定された場合、冷媒を供給しながら運転を続けると、図５（Ａ）に示されるように、エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの出口過熱度が０ｄｅｇとなり、図５（Ｂ）に示されるように、加熱能力がなくなってしまう。

また、冷媒過熱度ＳＨが５ｄｅｇ以下で凝縮加熱による運転と判断された場合、ホットガスバイパスサイクルの低圧が所定値以下となるように第１電磁弁（コンデンサ入口電磁弁）４を開閉してホットガスバイパスサイクルの冷媒をコンデンサ５Ａ，５Ｂ側に回収している。これにより、ホットガスバイパスサイクルに冷媒が多すぎて凝縮が過度に進むのを阻止し、非凝縮加熱へと移行し易くすることができる。このため、複雑なシステムを用いることなく、簡素な構成により確実に非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を実現することができるとともに、過度な液バック運転を防止することができる。

さらに、ホットガスバイパス回路１９およびその分岐回路１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃに設ける絞りをエバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃへの分岐回路１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃに設けられ、各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃへのホットガスの導入を断続するサブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃにより兼用化した構成としている。このため、各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに導入されるホットガスを減圧する絞り機能と、各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに対するホットガスの導入を断続する開閉弁の機能を一つのサブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃにて兼用化させることができ、ホットガスバイパス回路１９をサブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを設けただけの簡素な構成とし、コスト上昇を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、冷却ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃを各エバポレータ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにホットガスを導入して同時に加熱運転する場合について説明したが、サブ電磁弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを開閉することにより、冷却ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃを個別に加熱運転できることは云うまでもない。

また、上記したマルチエバ冷凍システム１は、複数台の冷却ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃを冷却運転と加熱運転とを混在させて運転することもできる。この場合の運転は、冷却運転される冷却ユニットと加熱運転される冷却ユニットとが数分毎に交互に冷却運転と加熱運転とを繰り返すように制御される。これによって、それぞれの冷却室を設定温度に冷却または加熱することができる。

１ マルチエバ冷凍システム
２ 圧縮機
４ 第１電磁弁（コンデンサ入口電磁弁）
５Ａ，５Ｂ 凝縮器
９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 電子膨張弁（膨張弁）
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ エバポレータ
１３ 主冷媒回路
１６ メイン電磁弁
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ サブ電磁弁
１９ ホットガスバイパス回路
１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ 分岐回路
２０ 吐出圧力調整弁
２２ 第２電磁弁（液バスパス電磁弁）
２４ 液冷媒供給回路
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 温度センサ
３２ 低圧圧力センサ
３３ 高圧圧力センサ
３４ 制御部

Claims (5)

1. 圧縮機、コンデンサ、並列に設けられる複数台のエバポレータ、および各エバポレータの入口側に設けられる膨張弁により構成される閉サイクルの主冷媒回路と、一端が前記圧縮機と前記コンデンサとの間に接続され、他端が分岐されて前記各膨張弁と前記各エバポレータとの間に接続されるメイン電磁弁および絞りを有するホットガスバイパス回路と、前記コンデンサの入口側に設けられる第１電磁弁または吐出圧力調整弁もしくは両弁の並列回路と、一端が前記コンデンサの下流側の液冷媒ラインに接続され、他端が前記圧縮機の冷媒吸入ラインに接続される第２電磁弁を有する液冷媒供給回路と、を備えたマルチエバ冷凍システムにおいて、
   前記各エバポレータに前記ホットガスバイパス回路を介して前記圧縮機から吐出されたホットガスを導入して加熱またはデフロスト運転する際、前記エバポレータ出口の冷媒過熱度を検出し、該冷媒過熱度が所定値以上の場合、ホットガスバイパスサイクル側の高圧が所定値以上となるまで、前記液冷媒供給回路を介して前記液冷媒ライン側から前記圧縮機の冷媒吸入ラインに冷媒を供給し、前記エバポレータで冷媒を凝縮させることなく放熱させて非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を行い、前記冷媒過熱度が所定値以下の場合、前記冷媒の供給を停止し、前記エバポレータで冷媒を放熱させて凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を続ける制御部を備えていることを特徴とするマルチエバ冷凍システム。
2. 前記ホットガスバイパス回路の絞りは、前記各エバポレータへの分岐回路に設けられ、該各エバポレータへのホットガスの導入を断続するサブ電磁弁により兼用化されていることを特徴とする請求項２に記載のマルチエバ冷凍システム。
3. 圧縮機、コンデンサ、並列に設けられる複数台のエバポレータ、および各エバポレータの入口側に設けられる膨張弁により構成される閉サイクルの主冷媒回路と、一端が前記圧縮機と前記コンデンサとの間に接続され、他端が分岐されて前記各膨張弁と前記各エバポレータとの間に接続されるメイン電磁弁および絞りを有するホットガスバイパス回路と、前記コンデンサの入口側に設けられる第１電磁弁または吐出圧力調整弁もしくは両弁の並列回路と、一端が前記コンデンサの下流側の液冷媒ラインに接続され、他端が前記圧縮機の冷媒吸入ラインに接続される第２電磁弁を有する液冷媒供給回路と、を備えたマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法において、
   前記各エバポレータに前記ホットガスバイパス回路を介して前記圧縮機から吐出されたホットガスを導入して加熱またはデフロスト運転する際、
   前記エバポレータ出口の冷媒過熱度を検出し、該冷媒過熱度が所定値以上の場合、ホットガスバイパスサイクル側の高圧が所定値以上となるまで、前記液冷媒供給回路を介して前記液冷媒ライン側から前記圧縮機の冷媒吸入ラインに冷媒を供給し、前記エバポレータで冷媒を凝縮させることなく放熱させて非凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を行い、
   前記冷媒過熱度が所定値以下の場合、前記冷媒の供給を停止し、前記エバポレータで冷媒を放熱させて凝縮加熱による加熱運転またはデフロスト運転を続けることを特徴とするマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法。
4. 前記冷媒過熱度が所定値以下の場合、前記ホットガスバイパスサイクルの低圧が所定値以下となるように、前記第１電磁弁を開閉して前記ホットガスバイパスサイクルの冷媒を前記コンデンサ側に回収することを特徴とする請求項３に記載のマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法。
5. 前記加熱運転またはデフロスト運転中、前記液冷媒ライン側から前記圧縮機の冷媒吸入ラインに冷媒が供給され過ぎ、高圧が所定値以上となったとき、前記コンデンサの入口側に設けられている前記第１電磁弁または前記吐出圧力調整弁もしくは両弁の並列回路を介して冷媒を前記コンデンサ側に放出することを特徴とする請求項３または４に記載のマルチエバ冷凍システムの加熱またはデフロスト運転方法。
   

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