JP6484067B2 - 冷凍装置及び冷凍庫 - Google Patents
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Description
また、複数(例えば二つ)の庫室を有する冷凍庫と、その二つの庫室を互いに異なる設定温度で維持できるように冷却又は加温するヒートポンプ式の冷凍装置と、を搭載した冷凍車が特許文献1に記載されている。このような冷凍車は、保存温度の異なる荷物を同一便で輸送できるので、輸送効率が向上する。
そのため、庫室内の温度は、流路の切り替えに伴って上下に変化し、設定温度に対し精度よく安定維持させにくい、という改善すべき点があった。
1) 第1の庫室に配設される第1の庫内熱交換器及び第2の庫室に配設される第2の庫内熱交換器を備えた冷凍装置において、
前記第1の庫内熱交換器,前記第2の庫内熱交換器,前記第1及び第2の庫室の外に配設される庫外熱交換器,及び冷媒を圧縮しガス相の冷媒として吐出する圧縮機、を含む冷媒回路であって、
前記庫外熱交換器は、直列に接続された第1の庫外熱交換器と第2の庫外熱交換器とを有し、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器に導入する第1の配管経路と、前記第1の庫内熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を、前記庫外熱交換器に対し前記第1の庫外熱交換器のみに導入する第2の配管経路と、前記第1の庫外熱交換器で過冷却された液相の前記冷媒を前記第2の庫内熱交換器に導入する第3の配管経路と、を含む第1の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第4の配管経路と、前記第1及び第2の庫内熱交換器で液相化した前記冷媒を前記第1の庫外熱交換器に導入し、次に前記第2の庫外熱交換器に導入する第5の配管経路と、を含む第2の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出したガス相の前記冷媒を前記第2の庫外熱交換器に導入し、次に前記第1の庫外熱交換器に導入する第6の配管経路と、前記第2の庫外熱交換器及び前記第1の庫外熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第7の配管経路と、を含む第3の冷媒流路と、
を有する冷媒回路と、
前記冷媒を流す流路として、前記第1の冷媒流路と、前記第2の冷媒流路と、前記第3の冷媒流路と、を選択的に切り替える流路切り替え部と、
を備えたことを特徴とする冷凍装置である。
2) 第1の庫室に配設される第1の庫内熱交換器及び第2の庫室に配設される第2の庫内熱交換器を備えた冷凍装置において、
前記第1の庫内熱交換器,前記第2の庫内熱交換器,前記第1及び第2の庫室の外に配設される庫外熱交換器,及び冷媒を圧縮しガス相の冷媒として吐出する圧縮機、を含む冷媒回路であって、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器に導入する第1の配管経路と、前記第1の庫内熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第2の配管経路と、前記庫外熱交換器で過冷却された液相の前記冷媒を前記第2の庫内熱交換器に導入する第3の配管経路と、を含む第1の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第4の配管経路と、前記第1及び第2の庫内熱交換器で液相化した前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第5の配管経路と、を含む第2の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出したガス相の前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第6の配管経路と、前記庫外熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第7の配管経路と、を含む第3の冷媒流路と、
を有する冷媒回路と、
前記冷媒を流す流路として、前記第1の冷媒流路と、前記第2の冷媒流路と、前記第3の冷媒流路と、を選択的に切り替える流路切り替え部と、
を備え、
前記第4の配管経路と前記第7の配管経路とは、それぞれの一部が共通経路とされ、前記共通経路に受液器が配設されていることを特徴とする冷凍装置である。
3) 第1の庫室に配設される第1の庫内熱交換器及び第2の庫室に配設される第2の庫内熱交換器を備えた冷凍装置において、
前記第1の庫内熱交換器,前記第2の庫内熱交換器,前記第1及び第2の庫室の外に配設される庫外熱交換器,及び冷媒を圧縮しガス相の冷媒として吐出する圧縮機、を含む冷媒回路であって、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器に導入する第1の配管経路と、前記第1の庫内熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第2の配管経路と、前記庫外熱交換器で過冷却された液相の前記冷媒を前記第2の庫内熱交換器に導入する第3の配管経路と、を含む第1の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第4の配管経路と、前記第1及び第2の庫内熱交換器で液相化した前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第5の配管経路と、を含む第2の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出したガス相の前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第6の配管経路と、前記庫外熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第7の配管経路と、を含む第3の冷媒流路と、
を有する冷媒回路と、
前記冷媒を流す流路として、前記第1の冷媒流路と、前記第2の冷媒流路と、前記第3の冷媒流路と、を選択的に切り替える流路切り替え部と、
を備え、
前記庫外熱交換器は、
外気を一定方向に送るファンと、前記一定方向の上流側に位置する上流側熱交換器と、前記上流側熱交換器と直列に接続され下流側に位置する下流側熱交換器と、を有し、
前記第1の冷媒流路が選択された場合、前記上流側熱交換器が、導入された液相化した前記冷媒を過冷却して導出する過冷却熱交換器として機能し、
前記第2の冷媒流路が選択された場合、前記上流側熱交換器が、導入された液相の前記冷媒を過冷却させる過冷却熱交換器として機能すると共に、前記下流側熱交換器が、前記上流側熱交換器で過冷却された前記冷媒を蒸発させガス相の冷媒として導出する蒸発器として機能し、
前記第3の冷媒流路が選択された場合、前記上流側熱交換器と前記下流側熱交換器とが、一体的に、前記圧縮機から吐出したガス相の前記冷媒を凝縮させ液相冷媒として導出する凝縮器として機能することを特徴とする冷凍装置である。
4) 前記流路切り替え部によって選択切り替えされた前記冷媒を流す流路が、前記第1の冷媒流路の場合に、前記第1の庫内熱交換器における熱交換で前記第1の庫室内が加温され、前記第2の庫内熱交換器における熱交換で前記第2の庫室内が冷却されることを特徴とする1)〜3)のいずれか一つに記載の冷凍装置である。
5) 前記第1〜第3の冷媒流路は、互いに、前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器を流れる前記冷媒の流れ方向が同じになるよう構成されていることを特徴とする1)〜4)のいずれか一つに記載の冷凍装置である。
6) 1)〜5)のいずれか一つに記載の冷凍装置と、前記第1の庫室と、前記第2の庫室と、を備えた冷凍庫である。
まず、実施例1の冷凍装置51の構成を、その冷媒回路52を示す図1と、制御系を示す図2と、を参照して説明する。
まず、冷凍装置51の概略構成を説明する。
冷凍装置51はヒートポンプ式の冷媒回路52を有する。
冷媒回路52は、圧縮機1,四方弁2,ファンF1を含む庫外熱交換器3,受液器4,ファンF2Aを含む庫内熱交換器5A,ファンF2Bを含む庫内熱交換器5B,アキュムレータ6,複数の電磁弁を含む電磁弁群11G(図2参照:詳細は後述),膨張弁21,22A,22B,及び複数の逆止弁を含む逆止弁群31G(図示せず:詳細は後述)を有して構成されている。
ファンF1,F2A,F2Bは、モータで駆動する送風機であり、これらを纏めてファン群FG(図2参照)とも称する。
逆止弁群31Gは、逆止弁31a,31b,32A,32B,33,34を纏めた総称である。
図1に示されるように、庫外熱交換器3は、第1庫外熱交換器3A及び第2庫外熱交換器3Bと、を有する。
第1庫外熱交換器3Aと第2庫外熱交換器3Bとは、並列回路を有する並列回路LP1を介して直列に接続されている。
第1庫外熱交換器3Aは、ポート3Aaとポート3Abとを繋ぐ冷媒配管経路3LA(図3及び図6参照)を有している。
第2庫外熱交換器3Bは、ポート3Baとポート3Bbとを繋ぐ冷媒配管経路3LB(図3及び図6参照)を有している。この庫外熱交換器3の構造の詳細は後述する。
図1を理解容易とするため、冷媒回路52を、圧縮機1,四方弁2,及びアキュムレータ6を含む源流ブロックM1と、庫外熱交換器3と並列回路LP1とを含む庫外熱交換ブロックM2と、受液器4と庫内熱交換器5A及び庫内熱交換器5Bとを含む庫内熱交換ブロックM3と、の三つのブロックに区分けして説明する。
四方弁2のポート2bと庫外熱交換器3における第2庫外熱交換器3Bのポート3Baとは、配管経路L2で接続されている。
第2庫外熱交換器3Bのポート3Bbと第1庫外熱交換器3Aのポート3Abとは、上述のように並列回路LP1を介して接続されている。
並列回路LP1は、配管経路L4a及び配管経路L4bを並列に有する。
配管経路L4aには、膨張弁21と、膨張弁21に対して第1庫外熱交換器3A側に直列接続され第1庫外熱交換器3Aから第2庫外熱交換器3Bへ向かう流れのみを許容する逆止弁31aと、が配設されている。
配管経路L4bには、第2庫外熱交換器3Bから第1庫外熱交換器3Aへ向かう流れのみを許容する逆止弁31bが配設されている。
分岐部D1には、配管経路L6の一端側が接続されている。配管経路L6の他端側は、庫内熱交換ブロックM3のブロックポートM3aを通して分岐部D2に接続されている。配管経路L6には、電磁弁12が配設されている。
分岐部D2と庫内熱交換器5Bのポート5Baとは、配管経路L7Bで接続されている。配管経路L7Bには、分岐部D2側から電磁弁14B,膨張弁22Bが直列に配設されている。
庫内熱交換器5Bのポート5Bbには、配管経路L8Bの一端側が接続されている。配管経路L8Bの他方側は、分岐部D3に接続されている。配管経路L8Bには、電磁弁15Bが配設されている。
分岐部D4と、第1庫外熱交換器3Aのポート3Aaとは、庫内熱交換ブロックM3のブロックポートM3bを通して配管経路L11で接続されている。
配管経路L11には、分岐部D4側から、受液器4と分岐部D5が配設されている。分岐部D5には、配管経路L11から分岐する配管経路L12の一端側が接続されている。
配管経路L12の他端側には分岐部D55が設けられている。分岐部D55には、配管経路L12A及び配管経路L12Bの一端側が分岐接続されている。
分岐部D6Aと分岐部D55とは、配管経路L12Aで接続されている。配管経路L12Aには電磁弁16Aが配設されている。
配管経路L7Bにおいて、膨張弁22Bと庫内熱交換器5Bのポート5Baとの間には分岐部D6Bが設けられている。
分岐部D6Bと分岐部D55とは、配管経路L12Bで接続されている。配管経路L12Bには電磁弁16Bが配設されている。
配管経路L13の他端側には、分岐部D77が設けられている。
分岐部D77には、配管経路L13Aと配管経路L13Bとが分岐接続されている。
配管経路L13Aは、分岐部D77と、配管経路L8Aにおける電磁弁15Aと庫内熱交換器5Aのポート5Abと、の間を接続している。
配管経路L13Bは、分岐部D77と、配管経路L8Bにおける電磁弁15Bと庫内熱交換器5Bのポート5Bbと、の間を接続している。
配管経路L13A及び配管経路L13Bには、分岐部D77に向かう流れのみを許容する逆止弁32A及び逆止弁32Bがそれぞれ配設されている。
分岐部D8とアキュムレータ6の入口との間は、配管経路L15で接続されている。また、アキュムレータ6の出口と圧縮機1の吸い込み口との間は、配管経路L16で接続されている。
庫内熱交換器5Bを含む分岐部D2及び分岐部D55と、分岐部D3及び分岐部D77と、の間の配管経路を、庫内熱交換器ユニット5BUと称する。
庫内熱交換器ユニット5AUと庫内熱交換器ユニット5BUとは、実質同じ配管経路である。すなわち、冷媒回路52において、二つの庫内熱交換器ユニットが並列に接続されている。
また、以下の記載で低圧とは、圧縮機1により昇圧された冷媒の圧力(高圧とする)に対し相対的に低い圧力を意味する。
配管経路L1,L14は、圧縮機1により昇圧された高圧のガス冷媒が流れる高圧ガス管である。
配管経路L2は、高圧又は低圧のガス冷媒が流れるガス管である。
配管経路L6,L11は、高圧の液冷媒が流れる高圧液管である。
配管経路L14は、高圧のガス冷媒が流れる高圧ガス管である。
配管経路L15,L16は、低圧のガス冷媒が流れる低圧ガス管である。
図3は、庫外熱交換器3の断面に対応する模式的構成図である。図4は、庫外熱交換器3を左前斜め上方から見た外観斜視図であり、図5は、右後斜め上方から見た外観斜視図である。図6は、庫外熱交換器3の内部パス(冷媒配管経路3LA,3LB)を説明するための図である。
図3〜図6に示される上下左右前後の各方向は、理解容易のために便宜的に設定した方向であり、庫外熱交換器3の設置姿勢などを限定するものではない。
図3に示されるように、庫外熱交換器3の内部に配管されたチューブとしての管3cは、断面において前後方向に4列、上下方向に各列18段となっている。すなわち、M列N段のフィンアンドチューブ式とすると、4列18段である。
各列及び各段の管3cは、図3の太線で示されるように連結すべく、左右両端部で折り返して配設されている(図4及び図5参照)。
すなわち、第1庫外熱交換器3Aは、1列18段であり、第2庫外熱交換器3Bは、3列18段である。
ここで、直列に接続された1列又は複数の列を、配管列群Gと称する。ここでは1列の場合も便宜的に「配管列群」と称することとする。
この呼称により、第1庫外熱交換器3Aは、M=1なる1列の配管列群GAを有し、第2庫外熱交換器3Bは、M=3なる3列分の配管列群GBを有する。
第2庫外熱交換器3Bでは、各列において隣接する3段分の管3cが、対向する3列で直列接続されてなる一つの冷媒配管経路とされ、上方側から六つのパスであるパスP4〜P9を構成している。
従って、第1庫外熱交換器3Aにおいては、パスP1〜パスP3それぞれに対応した配管列群GA1〜配管列群GA3が設けられている。また、第2庫外熱交換器3Bにおいては、パスP4〜P9それぞれに対応した配管列群GB4〜GB9が設けられている。
第1庫外熱交換器3Aのパス数は、第2庫外熱交換器3Bのパス数以下とされている。
すなわち、図6に示されるように、ポート3Aaとポート3Abとの間に、パスP1〜パスP3が並列に接続されている。
また、パスP1〜パスP3は、図3に示されるように、送風方向(前後方向)に互いに重なることなく、吸い込み側の一面(以下、吸い込み面とも称する)において実質的に独立した領域となるように配置されている。
すなわち、図6に示されるように、ポート3Baとポート3Bbとの間に、パスP4〜P9が並列に接続されている。
パスP4〜P9は、図3に示されるように、送風方向(前後方向)に互いに概ね重なることなく、吸い込み面において実質的に独立した領域となるように配置されている。
庫内熱交換器5Aは、庫室CAの内部空間CVA内に配置され、内部空間CVAの空気と熱交換を行う。
庫内熱交換器5Bは、庫室CBの内部空間CVB内に配置され、内部空間CVBの空気と熱交換を行う。
冷凍庫CTの外部(例えば運転席の上方)には、庫外熱交換器3が配置され、外気と熱交換を行う。
冷凍装置51の他の部材は冷凍庫CTの外側に設置される。設置位置は限定されない。
例えば、圧縮機1やアキュムレータ6などは、収容体Sに納められて車体の下方に設置される。制御部41及び入力部42は、運転席まわりに設置される。特に入力部42は、運転者が操作し易い場所に配設される。
圧縮機1は、例えば、電源としてのバッテリーと、インバータ回路と、によって駆動する電動圧縮機とされる。また、圧縮機1はこの電動圧縮機に限定されず、冷凍車Cの走行動力源(エンジンやモータ等)を駆動源とするタイプであってもよい。
すなわち、冷凍装置51は、制御部41の制御によって、庫内熱交換器5A,5Bそれぞれについて、冷却,加温,除霜,及び停止の四つの動作モードを選択的に実行できる。従って、各動作モードの組み合わせとして、二つの庫室CA,CBに対し全停止を含め16種の動作モードを実行可能とされる。
すなわち、四方弁2及び電磁弁群11Gは、制御部41の制御の下、冷媒回路52において冷媒が流れる流路を、動作モードに応じて選択的に切り替える流路切り替え部RK1とされている。
二室冷却運転(モード番号1)、二室加温運転(モード番号2)、冷却・加温同時運転(モード番号3,4)、一室冷却運転(モード番号5,6)、一室加温運転(モード番号7,8)、除霜運転(モード番号9〜15)、全停止(モード番号16)。
この切り替えにおいて、制御部41は、庫室CA及び庫室CBの少なくとも一方を加温又は除霜の動作モードとする場合、モード#Bとし、それ以外の場合にモード#Aとする。
全停止(動作モード16)での四方弁2のモードは限定されない。すなわち、停止直前の動作モードでのモードのままで支障はない。
詳しくは、図10に示されるように、庫室CA及び庫室CBそれぞれの四つの動作モードの組み合わせとなる合計16種の動作モードそれぞれにA〜Hパターンのいずれかを対応づけて制御する。
全停止(動作モード16)でのパターンは限定されない。すなわち、停止直前の動作モードでのパターンのままで支障はない。
<モード番号1:図11参照>
庫室CA及び庫室CBを共に冷却するモードである。
圧縮機1の吐出口から配管経路L1に吐出した高温高圧のガス冷媒は、モード#Aとされた四方弁2のポート2aからポート2bを通って配管経路L2に流入する。モード#Aではポート2cとポート2dとも接続されるが、これらのポートは機能しない。
配管経路L2に流入した冷媒は、庫外熱交換器3における第2庫外熱交換器3Bに対しポート3Baから流入し、ポート3Bbから流出する。
冷媒は、ポート3Bbから流出し、逆止弁31b及び開状態の電磁弁11を通り、第1庫外熱交換器3Aに対しポート3Abから流入する。
ポート3Abから流入した冷媒は、第1庫外熱交換器3Aのポート3Aaから流出して配管経路L11に流入する。
運転状態にあるファンにはハッチングを付し、停止状態のファンは白ヌキとして両状態を区別できるようにしてある。以下の説明も同様である。
外気流動状態で、庫外熱交換器3では、第2庫外熱交換器3Bと第1庫外熱交換器3Aとが一体的に凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機1から吐出したガス冷媒は、外気に対し放熱して凝縮し、高圧の液冷媒としてポート3Aaから配管経路L11に流入する。
詳しくは、冷媒は、第2庫外熱交換器3Bの入口となるポート3Baにおいて、全て気相のガス冷媒である。このガス冷媒は、第2庫外熱交換器3B内を流れるに伴い、外気と熱交換されて一部が凝縮(液化)し、ガス冷媒に対する液冷媒の比率が増加する。
これにより、第2庫外熱交換器3Bの出口となるポート3Bbにおいて、冷媒の大半が液冷媒の気液混合冷媒となる。ここで、液冷媒の比率は、運転条件により異なる。
以下の説明においては、熱交換器にて外気又は内気が冷媒から熱を奪って放出される場合に、流れを黒矢印で示してある。逆に、冷媒に熱を奪われて放出される場合に、流れを白ヌキ矢印で示してある。
庫外熱交換器3では、体積減少により液相の比率が高くなった冷媒が流れる第1庫外熱交換器3Aのパス数Na(この例でNa=3)を、気相の比率が高い冷媒が流れる第2庫外熱交換器3Bのパス数Nb(この例でNb=6)よりも少なくしている。これにより、第1庫外熱交換器3A内を流れる冷媒は、第2庫外熱交換器3Bを液冷媒として流れるときよりも、流速が大きくなり、冷媒の過冷却度も大きくなる。
受液器4では、運転環境に応じた余剰量の液冷媒が滞留する。
例えば、庫室CA内及び庫室CB内の熱負荷が小さい場合は、循環する冷媒の量は少なくて済み、受液器4内に余剰分の液冷媒が溜まる。一方、庫室CA内及び庫室CB内の熱負荷が大きい場合は、循環する冷媒の量が多く必要となるので、受液器4内に溜まる液冷媒の量は少なくなる。従って、冷媒回路52に常に最適量の冷媒が循環し、冷却能力が高度に安定維持される。
まず、配管経路L7Aに流入した冷媒は、電磁弁14Aを経由して膨張弁22Aに入る。冷媒は膨張弁22Aにおいて減圧膨張し、低温の気液混合冷媒となって庫内熱交換器5Aに対しポート5Aaから流入する。
庫内熱交換器5AのファンF2Aは動作状態にある。そのため、庫内熱交換器5A内において、冷媒と、通風する庫内空気(以下通風内気と称する)と、の間で熱交換が行われる。
この熱交換で冷媒は熱を奪ってガス化し、通風内気は降温して庫室CA内に送出される(白ヌキ矢印)。これにより庫室CAは冷却される。
一方、配管経路L7Bに流入した冷媒は、電磁弁14Bを経由して膨張弁22Bに入る。冷媒は膨張弁22Bにおいて減圧膨張し、低温の気液混合冷媒となって庫内熱交換器5Bに対しポート5Baから流入する。
庫内熱交換器5BのファンF2Bは動作状態にある。そのため、庫内熱交換器5B内において、冷媒と、通風内気と、の間で熱交換が行われる。
この熱交換で冷媒は熱を奪ってガス化し、通風内気は降温して庫室CB内に送出される(白ヌキ矢印)。これにより庫室CBは冷却される。
<モード番号2:図12参照>
庫室CA及び庫室CBを共に加温するモードである。
圧縮機1の吐出口から配管経路L1に吐出した高温高圧のガス冷媒は、モード#Bとされた四方弁2のポート2aからポート2dを通って配管経路L14に流入する。
配管経路L14に流入した冷媒は、逆止弁34及び分岐部D4を経て、電磁弁13が閉状態であることから受液器4に入る。直前の動作モードによって受液器4に液冷媒が蓄留している場合も、ガス冷媒に押し出され受液器4内は直ちにガス冷媒のみとなる。
受液器4を通過したガス冷媒は、分岐部D5及び配管経路L12を経て、分岐部D55において配管経路L12Aと配管経路L12Bとに分岐流入する。
庫内熱交換器5AのファンF2Aは動作状態にある。そのため、庫内熱交換器5A内で冷媒と通風内気との間で熱交換が行われ、冷媒は熱を奪われ大部分が凝縮液化して概ね液冷媒となり、通風内気は昇温して庫室CA内に送出される(黒矢印)。これにより庫室CAは加温される。
一方、配管経路L12Bに流入したガス冷媒は、電磁弁16Bを経て庫内熱交換器5Bに対しポート5Baから流入する。
庫内熱交換器5BのファンF2Bは動作状態にある。そのため、庫内熱交換器5B内で冷媒と通風内気との間で熱交換が行われ、冷媒は熱を奪われ大部分が凝縮液化して概ね液冷媒となり、通風内気は昇温して庫室CB内に送出される(黒矢印)。これにより庫室CBは加温される。
この概ね液化した高圧の冷媒は、ポート5Ab及び5Bbから配管経路L13A及びL13Bに流入し、逆止弁32A及び32Bを経て分岐部D77で合流する。そして、分岐部D77での合流後、配管経路L13及び分岐部D7を経て配管経路L11を通過し、第1庫外熱交換器3Aに対しポート3Aaから流入する。
第1庫外熱交換器3Aに、液冷媒と共に流入した未凝縮のガス冷媒も、通風外気との熱交換により冷却されて完全に液化する。
液冷媒は、膨張弁21において、減圧膨張して低温の気液混合冷媒となる。そして、配管経路L3を通り第2庫外熱交換器3Bに対しポート3Bbから流入する。
第2庫外熱交換器3Bにおいて、冷媒は、通風外気との熱交換で低温の液冷媒が外気から熱を奪ってガス化し、完全なガス冷媒となる。このとき第2庫外熱交換器3Bは蒸発器として機能している。
このガス冷媒は、ポート3Baから配管経路L2に流出し、アキュムレータ6を経て圧縮機1の吸い込み口に戻る。
モード番号3及びモード番号4は、二つの庫室の一方を加温し他方を冷却するという加温運転と冷却運転とを同時に実行する動作モードである。
この動作モードでは、庫室CAに対応する庫内熱交換器ユニット5AUを加温運転し、庫室CBに対応する庫内熱交換器ユニット5BUを冷却運転する。
圧縮機1から分岐部D55に至る冷媒の流れは、モード番号2と同じである。
分岐部D55以降について、このモード番号3では、電磁弁16Bを閉状態としているため、冷媒(ガス冷媒)は分岐部D55で分岐せず、配管経路L12Aにのみ流入する。
配管経路L12Aに流入したガス冷媒は、電磁弁16Aを経て庫内熱交換器5Aに対しポート5Aaから流入する。
この熱交換で、冷媒は熱が奪われ大部分が凝縮液化して概ね液冷媒となり、通風内気は昇温して庫室CA内に送出される。これにより庫室CAは加温される。
この概ね液化した高圧の冷媒は、ポート5Abから配管経路L13Aに流入し、逆止弁32Aを経て分岐部D77及び配管経路L13を通り、分岐部D7から配管経路L11に入る。そして、庫外熱交換器3の第1庫外熱交換器3Aに対しポート3Aaから流入する。
第1庫外熱交換器3Aに、液冷媒と共に流入した未凝縮のガス冷媒も、通風外気との熱交換により熱を奪われ冷却されて完全に液化する。
このモードでは、電磁弁13,14Aが閉状態にあるため、液冷媒は、開状態とされた電磁弁14Bが配設された配管経路L7Bに流入し膨張弁22Bに入る。
液冷媒は、膨張弁22Bにおいて、減圧膨張して低温の気液混合冷媒となり、庫内熱交換器5Bに対しポート5Baから流入する。
庫内熱交換器5BのファンF2Bは動作状態にある。そのため、庫内熱交換器5B内で気液混合冷媒は、通風内気から熱交換により熱を奪って蒸発し、完全なガス冷媒となる。庫内熱交換器5Bは蒸発器として機能する。
一方、通風内気は降温して庫室CB内に送出される。これにより庫室CBは冷却される。
モード番号4は、モード番号3に対し、加温する庫内熱交換器ユニットと冷却する庫内熱交換器ユニットとを入れ替えたものである。
すなわち、電磁弁16A及び電磁弁16Bの開閉状態を逆にし、電磁弁16Aを閉状態、電磁弁16Bを開状態にして圧縮機1からの高圧のガス冷媒を、庫内熱交換器5Bに流入させる。
また、電磁弁14A及び電磁弁14Bの開閉状態を逆にし、電磁弁14Aを開状態、電磁弁14Bを閉状態にして、第1庫外熱交換器3Aで冷却された液冷媒を、庫内熱交換器5Aに流入させる。
これにより、庫室CAは冷却され、庫室CBは加温される。
<モード番号5,6:図15参照>
一室冷却運転は、二つの庫室CA,CBの内、一方を冷却し、他方を運転停止とする。ここで運転停止とは、継続的に運転を止めている場合と、二室冷却運転中に庫室内温度が設定温度に達したため一時的に止めている場合と、の両方を含む。
すなわち、モード番号5は、二室冷却運転のモード番号1(図11参照)に対し、電磁弁14Bを閉状態にして庫内熱交換器ユニット5BUに冷媒が流入しないようにすると共にファンF2Bを停止させる動作モードである。
また、電磁弁15Bは開状態とし、運転しない庫内熱交換器5B内の冷媒を、配管経路L8Bを経て配管経路L15に向け解放する。電磁弁15Bは、モード番号5の運転開始から所定時間経過して庫内熱交換器5B内の冷媒が解放されたら閉状態としてもよい。
モード番号1と共通する冷媒流路における冷媒の相状態や庫外熱交換器3及び庫内熱交換器5Aでの熱交換作用等は、モード番号1の場合と同じである。
すなわち、モード番号6は、二室冷却運転のモード番号1(図11参照)に対し、電磁弁14Aを閉状態にして庫内熱交換器ユニット5AUに冷媒が流入しないようにすると共にファンF2Aを停止させたものである(図15のファンF2A,F2Bはモード番号5での動作状態を示している。モード番号6では逆の動作状態となる)。
また、電磁弁15Aは開状態とし、運転しない庫内熱交換器5A内の冷媒を、配管経路L8Aを経て配管経路L15に向け解放する。電磁弁15Aは、モード番号6の運転開始から所定時間経過して庫内熱交換器5A内の冷媒が解放されたら閉状態としてもよい。
モード番号1と共通する冷媒流路における冷媒の相状態や庫外熱交換器3及び庫内熱交換器5Bでの熱交換作用等は、モード番号1の場合と同じである。
<モード番号7,8:図16参照>
一室加温運転は、二つの庫室CA,CBの内、一方を加温し、他方を運転停止とする。ここで運転停止とは、継続的に運転を止めている場合と、二室加温運転中に庫室内温度が設定温度に達したため一時的に止めている場合と、の両方を含む。
すなわち、モード番号7は、二室加温運転のモード番号2(図12参照)に対し、電磁弁16Bを閉状態にして庫内熱交換器ユニット5BUに冷媒が流入しないようにすると共にファンF2Bを停止させる動作モードである。
また、電磁弁15Bは開状態とし、運転しない庫内熱交換器5B内の冷媒を、配管経路L8Bを経て配管経路L9に向け解放する。電磁弁15Bは、モード番号7の運転開始から所定時間経過して庫内熱交換器5B内の冷媒が解放されたら閉状態としてもよい。
モード番号2と共通する冷媒流路における冷媒の相状態や庫外熱交換器3及び庫内熱交換器5Aでの熱交換作用等は、モード番号2の場合と同じである。
すなわち、モード番号8は、二室加温運転のモード番号2(図12参照)に対し、電磁弁16Aを閉状態にして庫内熱交換器ユニット5AUに冷媒が流入しないようにすると共にファンF2Aを停止させたものである(図16のファンF2A,F2Bはモード番号7での動作状態を示している。モード番号8では逆の動作状態となる)
また、電磁弁15Aは開状態とし、運転しない庫内熱交換器5A内の冷媒を、配管経路L8Aを経て配管経路L9に向け解放する。電磁弁15Aは、モード番号8の運転開始から所定時間経過して庫内熱交換器5A内の冷媒が解放されたら閉状態としてもよい。
モード番号2と共通する冷媒流路における冷媒の相状態や庫外熱交換器3及び庫内熱交換器5Bでの熱交換作用等は、モード番号2の場合と同じである。
例えば庫室CAを動作モード1,4,5のいずれかで長時間冷却すると、庫内熱交換器5Aのフィンに、庫室CA内の空気に含まれる水分が凍結し霜として付着する場合がある。フィンに霜が付着すると熱交換が阻害されるので、庫内熱交換器5Aのデフロスト運転を実行して除霜する。デフロスト運転は熱交換器5Bにも同様に実行される。
冷媒回路52はヒートポンプ式であるから、除霜にはいわゆる逆サイクルのデフロストを行う。
具体的には、除霜する熱交換器を加温運転し、その熱交換器に該当するファンを停止させる。以下、運転モード毎の詳細を、図8などを参照して説明する。
庫内熱交換器5Aの除霜のみを行うデフロスト運転の動作モードであり、庫内熱交換器5Aのみを加温運転するモード番号7の動作モードにおいてファンF2Aを停止(OFF)させたものである。
<モード番号10>
庫内熱交換器5Bの除霜のみを行うデフロスト運転の動作モードであり、庫内熱交換器5Bのみを加温運転するモード番号8の動作モードにおいてファンF2Bを停止(OFF)させたものである。
<モード番号11>
庫内熱交換器5Aと庫内熱交換器5Bとの両方を除霜するデフロスト運転の動作モードであり、二室加温運転(モード番号2)の動作モードにおいて、ファンF2AとファンF2Bとの両方を停止(OFF)させたものである。
<モード番号12>
庫内熱交換器5Aを除霜し、庫内熱交換器5Bを加温運転する動作モードであり、二室加温運転(モード番号2)の動作モードにおいて、ファンF2Aを停止(OFF)させたものである。
<モード番号13>
庫内熱交換器5Bを除霜し、庫内熱交換器5Aを加温運転する動作モードであり、二室加温運転(モード番号2)の動作モードにおいて、ファンF2Bを停止(OFF)させたものである。
<モード番号14>
庫内熱交換器5Aを除霜し、庫内熱交換器5Bを冷却運転する動作モードであり、冷却・加温同時運転におけるモード番号3の動作モードにおいて、ファンF2Aを停止(OFF)させたものである。
<モード番号15>
庫内熱交換器5Bを除霜し、庫内熱交換器5Aを冷却運転する動作モードであり、冷却・加温同時運転におけるモード番号4の動作モードにおいて、ファンF2Bを停止(OFF)させたものである。
圧縮機1から吐出した冷媒を庫内熱交換器5A及び庫内熱交換器5Bに対し分岐して導入する第4の配管経路(配管経路L1,L14,L11,L12,L12A,L12B)LH4と、庫内熱交換器5A,5Bで液相化した冷媒を庫外熱交換器3に導入する第5の配管経路(配管経路L13A,L13B,L13,L11)LH5と、を含む第2の冷媒流路R2と(図12参照)、
圧縮機1から吐出したガス相の冷媒を庫外熱交換器3に導入する第6の配管経路(配管経路L1,L2)LH6と、庫外熱交換器3で凝縮して液相化した冷媒を庫内熱交換器5A及び庫内熱交換器5Bに対し分岐して導入する第7の配管経路(配管経路L11,L10,L7A,L7B)LH7と、を含む第3の冷媒流路R3と(図11参照)、
を有する冷媒回路52と、
冷媒を流す流路として、第1の冷媒流路R1と、第2の冷媒流路R2と、第3の冷媒流路R3と、を選択的に切り替える流路切り替え部RK1(四方弁2,電磁弁群11G)(図8参照)と、を備えている。
実施例2の冷凍装置151の構成を、その冷媒回路152を示す図17と、制御系を示す図18と、を参照して説明する。
冷媒回路152は、構成ブロックとして、源流ブロックM11,庫外熱交換ブロックM12,及び庫内熱交換ブロックM13を有する。各ブロックと実施例1における冷媒回路52の各ブロックとの比較は以下のとおりである。
冷媒回路152の源流ブロックM11は、冷媒回路52の源流ブロックM1と同じである。
冷媒回路152の庫外熱交換ブロックM12は、冷媒回路52の庫外熱交換ブロックM2に対し、電磁弁11と並列に、分岐部D1に向かう流れのみを許容する逆止弁39が追加配設されている点のみが異なる。
逆止弁39の追加配設により、電磁弁11が開状態のときの流量特性が向上する。
冷媒回路152の庫内熱交換ブロックM13は、庫内熱交換ブロックM3に対し、以下の点で異なる。
分岐部D2と庫内熱交換器5Bのポート5Baとを接続する配管経路L7Bにおいて、電磁弁14Bと膨張弁22Bとの間に、膨張弁22Bに向かう流れのみを許容する逆止弁35Bが追加配設されている。
この逆止弁35A,35Bの追加配設により、電磁弁14A,14Bの動作特性が補強される。詳しくは、電磁弁14A,14Bが閉状態のときの冷媒漏れをより確実に防止できる。
四方弁2Aは、ポート2Acが分岐部D55と接続され、ポート2Abと逆止弁36Aとが接続されている。逆止弁36Aは、庫内熱交換器5Aのポート5Aaに向かう流れのみを許容するように配設されている。
分岐部D55と庫内熱交換器5Bのポート5Baとを接続する配管経路L12Bにおいて、電磁弁16Bは除去されると共に、分岐部D55側から四方弁2Bと逆止弁36Bとが直列に追加接続されている。
四方弁2Bは、ポート2Bcが分岐部D55と接続され、ポート2Bbと逆止弁36Bとが接続されている。逆止弁36Bは、庫内熱交換器5Bのポート5Baに向かう流れのみを許容するように配設されている。
配管経路L17Aには、分岐部D9Aに向かう流れのみを許容する逆止弁37Aが配設されている。
庫内熱交換器5Bのポート5Bbと、配管経路L12Bにおける四方弁2Bと逆止弁36Bとの間に設けられた分岐部D9Bと、が、配管経路L17Bで接続されている。
配管経路L17Bには、分岐部D9Bに向かう流れのみを許容する逆止弁37Bが配設されている。
分岐部D77には、配管経路L18Aと配管経路L18Bとが分岐接続されている。
配管経路L18Aは、庫内熱交換器5Aのポート5Abと逆止弁37Aとの間に設けられた分岐部D10Aと、分岐部D77と、を接続している。
配管経路L18Aには、分岐部D77に向かう流れのみを許容する逆止弁38Aが配設されている。
配管経路L18Bは、庫内熱交換器5Bのポート5Bbと逆止弁37Bとの間に設けられた分岐部D10Bと、分岐部D77と、を接続している。
配管経路L18Bには、分岐部D77に向かう流れのみを許容する逆止弁38Bが配設されている。
四方弁2A,2Bのポート2Ad,2Bdは、配管止め処理がなされている。
また、電磁弁11〜13,14A,14Bを纏めて電磁弁群11G2と称する。電磁弁群11G2は、実施例1の電磁弁群11Gに対し、電磁弁15A,15B,16A,16Bを除去した群である。
また、ファンF1,F2A,F2Bは、実施例1と同様に、纏めてファン群FGと称する。
庫内熱交換器5Aを含む分岐部D2及び分岐部D55と、分岐部D3及び分岐部D77と、の間の配管経路を、庫内熱交換器ユニット55AUと称する。
庫内熱交換器5Bを含む分岐部D2及び分岐部D55と、分岐部D3及び分岐部D77と、の間の配管経路を、庫内熱交換器ユニット55BUと称する。
庫内熱交換器ユニット55AUと庫内熱交換器ユニット55BUとは、実質同じ配管経路である。すなわち、冷媒回路152において、二つの庫内熱交換器ユニットが並列に接続されている。
次に、冷凍装置151の動作について、冷凍車Cに搭載された場合を例として図19〜図26を主に参照して説明する。
すなわち、冷凍装置151は、制御部41の制御によって、庫内熱交換器5A,5Bそれぞれについて、冷却,加温,除霜,及び停止の四つの動作モードが選択的に実行できる。従って、各動作モードの組み合わせとして、二つの庫室CA,CBに対し全停止を含め16種の動作モードを実行可能とされる。
すなわち、四方弁群2G及び電磁弁群11G2は、制御部41の制御の下、冷媒回路152において冷媒が流れる流路を、動作モードに応じて選択的に切り替える流路切り替え部RK2とされている。
二室冷却運転(モード番号21)、二室加温運転(モード番号22)、冷却・加温同時運転(モード番号23,24)、一室冷却運転(モード番号25,26)、一室加温運転(モード番号27,28)、除霜運転(モード番号29〜35)、全停止(モード番号36)。
この切り替えにおいて、制御部41は、庫室CA及び庫室CBの少なくとも一方を加温又は除霜の動作モードとする場合、モード#Bとし、それ以外の場合にモード#Aとする。
また、四方弁2Aと四方弁2Bとのモード切り替えは、それぞれが配設された庫内熱交換器ユニット55AUと庫内熱交換器ユニット55BUとが、加温又は除霜の動作モードの場合、モード#Bとし、冷却又は停止の動作モードの場合、モード#Aとする。
<モード番号21:図20参照>
庫室CA及び庫室CBを共に冷却するモードである。
このモード番号21は、実施例1のモード番号1に対し、圧縮機1から庫内熱交換器5A,5Bの出口となる各ポート5Ab,5Bbに至る冷媒流路は、配管L7A,L7Bにおいてそれぞれ逆止弁35A,35Bを通る点でのみ異なる。
すなわち、ポート5Aa,5Baから庫内熱交換器5A,5Bに流入した気液混合の冷媒は、通風内気との間で熱交換をし、冷媒は熱を奪ってガス化し、通風内気は熱を奪われて降温して庫室CA,CB内に送出される。これにより庫室CA,CBは冷却される。
また、ポート5Ab,5Bbから分岐部D3に至る冷媒流路は、モード番号1と異なり、分岐部D3から圧縮機1へ至る戻り流路は、モード番号1と同じである。
そこで、以下、モード番号1と異なる庫内熱交換器5Aのポート5Ab及び庫内熱交換器5Bのポート5Bbから分岐部D3に至る冷媒流路について、庫内熱交換器5Aを通る流路、庫内熱交換器5Bを通る流路の順に説明する。
<モード番号22:図21参照>
庫室CA及び庫室CBを共に加温するモードである。
このモード番号22は、実施例1のモード番号2に対し、圧縮機1から分岐部D55に至る冷媒流路については同じである。
分岐部D55から庫内熱交換器5A,5Bを経て分岐部D77に至る冷媒流路は、モード番号2と異なり、分岐部D77から圧縮機1へ至る戻り流路は、モード番号2と同じである。
そこで、以下、分岐部D55から分岐部D77に至る冷媒流路について、庫内熱交換器5Aを通る流路、庫内熱交換器5Bを通る流路の順に説明する。
庫内熱交換器5AのファンF2Aは動作状態にある。そのため、庫内熱交換器5A内で冷媒と通風内気との間で熱交換が行われ、冷媒は熱を奪われ大部分が凝縮液化して概ね液冷媒となり、通風内気は昇温して庫室CA内に送出される。これにより庫室CAは加温される。
庫内熱交換器5BのファンF2Bは動作状態にある。そのため、庫内熱交換器5B内で冷媒と通風内気との間で熱交換が行われ、冷媒は熱を奪われ大部分が凝縮液化して概ね液冷媒となり、通風内気は昇温して庫室CB内に送出される。これにより庫室CBは加温される。
モード番号23及びモード番号24は、二つの庫室の一方を加温し他方を冷却するという加温運転と冷却運転とを同時に実行する動作モードである。
このモードは、庫室CAに対応する庫内熱交換器ユニット55AUを加温運転し、庫室CBに対応する庫内熱交換器ユニット55BUを冷却運転する。
圧縮機1から分岐部D55に至る冷媒の流れは、モード番号22と同じである。
分岐部D55以降について、モード番号23では、四方弁2Bがモード#Aとされてポート2Bcからの流入が止められているため、冷媒(ガス冷媒)は、配管経路L12Aにのみ流入する。
配管経路L12Aに流入した冷媒は、四方弁2Aがモード#Bとされていることから、四方弁2Aのポート2Acからポート2Abを通り逆止弁36Aを経て庫内熱交換器5Aに対しポート5Aaから流入する。
庫内熱交換器5AのファンF2Aは動作状態にある。そのため、庫内熱交換器5A内で冷媒と通風内気との間で熱交換が行われ、冷媒は熱を奪われ大部分が凝縮液化して概ね液冷媒となり、通風内気は昇温して庫室CA内に送出される。これにより庫室CAは加温される。
庫内熱交換器5Aから流出する冷媒は、高圧の概ね液化した冷媒であるが、庫室CA内の熱負荷等の運転環境に応じた量でガス冷媒が含まれている。
この概ね液化した高圧の冷媒は、ポート5Abを出て配管経路L18Aに流入し、逆止弁38Aを経て、分岐部D77及び配管経路L18を通り分岐部D7から配管経路L11に入る。そして、庫外熱交換器3の第1庫外熱交換器3Aに対しポート3Aaから流入する。
第1庫外熱交換器3Aに、液冷媒と共に流入した未凝縮のガス冷媒も、通風外気との熱交換により熱を奪われて冷却されて完全に液化する。
このモードでは、電磁弁14Aが閉状態、電磁弁14Bが開状態にあるため、液冷媒は、配管経路L7Bのみに流入し、電磁弁14B及び逆止弁35Bを経て膨張弁22Bに入る。
液冷媒は、膨張弁22Bにおいて、減圧膨張して低温の気液混合冷媒となり、庫内熱交換器5Bに対しポート5Baから流入する。
庫内熱交換器5BのファンF2Bは動作状態にある。そのため、庫内熱交換器5B内で気液混合冷媒は、通風内気から熱交換により熱を奪ってガス化し、完全なガス冷媒となる。一方、通風内気は降温して庫室CB内に送出される。これにより庫室CBは冷却される。
このモード番号24は、モード番号23に対し、加温する庫内熱交換器ユニットと冷却する庫内熱交換器ユニットとを入れ替えたものである。
すなわち、四方弁2A及び四方弁2Bのモードを逆にし、四方弁2Aをモード#A、四方弁2Bをモード#Bとして圧縮機1からの高圧のガス冷媒を、庫内熱交換器5Bのみに流入させる。
また、電磁弁14A及び電磁弁14Bの開閉状態を逆にし、電磁弁14Aを開状態、電磁弁14Bを閉状態にして、第1庫外熱交換器3Aで冷却された液冷媒を、庫内熱交換器5Aのみに流入させる。
これにより庫室CAは冷却され、庫室CBは加温される。
<モード番号25,26:図24参照>
一室冷却運転は、二つの庫室CA,CBの内、一方を冷却し、他方を運転停止とする。ここで運転停止とは、継続的に運転を止めている場合と、二室冷却運転中に庫室内温度が設定温度に達したため一時的に止めている場合と、の両方を含む。
すなわち、モード番号25は、二室冷却運転のモード番号21(図20参照)に対し、電磁弁14Bを閉状態にして庫内熱交換器ユニット55BUに冷媒が流入しないようにすると共にファンF2Bを停止させた動作モードである。モード番号21と共通する冷媒流路における冷媒の相状態や庫外熱交換器3及び庫内熱交換器5Aでの熱交換作用等は、モード番号21の場合と同じである。
すなわち、モード番号26は、二室冷却運転のモード番号21(図20参照)に対し、電磁弁14Aを閉状態にして庫内熱交換器ユニット55AUに冷媒が流入しないようにすると共にファンF2Aを停止させた動作モードである。モード番号21と共通する冷媒流路における冷媒の相状態や庫外熱交換器3及び庫内熱交換器5Bでの熱交換作用等は、モード番号21の場合と同じである。
<モード番号27:図25参照>
一室加温運転は、二つの庫室CA,CBの内、一方を加温し、他方を運転停止とする。ここで運転停止とは、継続的に運転を止めている場合と、二室加温運転中に庫室内温度が設定温度に達したため一時的に止めている場合と、の両方を含む。
すなわち、モード番号27は、二室加温運転のモード番号22(図21参照)に対し、四方弁2Bをモード#Aとして庫内熱交換器ユニット55BUに冷媒が流入しないようにすると共にファンF2Bを停止させたものである。モード番号22と共通する冷媒流路における冷媒の相状態や庫外熱交換器3及び庫内熱交換器5Aでの熱交換作用等は、モード番号22の場合と同じである。
モード番号28は、庫室CBを加温し、庫室CAを運転停止とする運転モードであり、その冷媒流路が図26の太破線で示されている。
すなわち、モード番号28は、二室加温運転のモード番号22(図21参照)に対し、四方弁2Aをモード#Aとして庫内熱交換器ユニット55AUに冷媒が流入しないようにすると共にファンF2Aを停止させたものである。モード番号22と共通する冷媒流路における冷媒の相状態や庫外熱交換器3及び庫内熱交換器5Bでの熱交換作用等は、モード番号22の場合と同じである。
例えば庫室CAを動作モード21,24,25のいずれかで長時間冷却すると、庫内熱交換器5Aのフィンに、庫室CA内の空気に含まれる水分が凍結して霜として付着する場合がある。フィンに霜が付着すると熱交換が阻害されるので、庫内熱交換器5Aのデフロスト運転を実行して除霜する。デフロスト運転は熱交換器5Bにも同様に実行される。
冷媒回路152はヒートポンプ式であるから、除霜にはいわゆる逆サイクルのデフロストを行う。
具体的には、冷却運転される熱交換器を加温運転とし、該当するファンを停止させる。以下、運転モード毎の詳細を、図19を参照して説明する。
庫内熱交換器5Aの除霜のみを行うデフロスト運転の動作モードであり、庫内熱交換器5Aのみを加温運転するモード番号27の動作モードにおいてファンF2Aを停止(OFF)させたものである。
<モード番号30>
庫内熱交換器5Bの除霜のみを行うデフロスト運転の動作モードであり、庫内熱交換器5Bのみを加温運転するモード番号28の動作モードにおいてファンF2Bを停止(OFF)させたものである。
<モード番号31>
庫内熱交換器5Aと庫内熱交換器5Bとの両方を除霜するデフロスト運転の動作モードであり、二室加温運転(モード番号22)の動作モードにおいて、ファンF2Aとファン2Bとの両方を停止(OFF)させたものである。
<モード番号32>
庫内熱交換器5Aを除霜し、庫内熱交換器5Bを加温運転する動作モードであり、二室加温運転(モード番号22)の動作モードにおいて、ファンF2Aを停止(OFF)させたものである。
<モード番号33>
庫内熱交換器5Bを除霜し、庫内熱交換器5Aを加温運転する動作モードであり、二室加温運転(モード番号22)の動作モードにおいて、ファンF2Bを停止(OFF)させたものである。
<モード番号34>
庫内熱交換器5Aを除霜し、庫内熱交換器5Bを冷却運転する動作モードであり、冷却・加温同時運転におけるモード番号23の動作モードにおいて、ファンF2Aを停止(OFF)させたものである。
<モード番号35>
庫内熱交換器5Bを除霜し、庫内熱交換器5Aを冷却運転する動作モードであり、冷却・加温同時運転におけるモード番号24の動作モードにおいて、ファンF2Bを停止(OFF)させたものである。
圧縮機1から吐出した冷媒を庫内熱交換器5A及び庫内熱交換器5Bに対し分岐して導入する第4の配管経路(配管経路L1,L14,L11,L12,L12A,L12B)LH14と、庫内熱交換器5A,5Bで液相化した冷媒を庫外熱交換器3に導入する第5の配管経路(配管経路L18A,L18B,L18,L11)LH15と、を含む第2の冷媒流路R12と(図21参照)、
圧縮機1から吐出したガス相の冷媒を庫外熱交換器3に導入する第6の配管経路(配管経路L1,L2)LH16と、庫外熱交換器3で凝縮して液相化した冷媒を庫内熱交換器5A及び庫内熱交換器5Bに対し分岐して導入する第7の配管経路(配管経路L11,L10,L7A,L7B)LH17と、を含む第3の冷媒流路R13と(図20参照)、
を有する冷媒回路152と、
冷媒を流す流路として、第1の冷媒流路R11と、第2の冷媒流路R12と、第3の冷媒流路R13と、を選択的に切り替える流路切り替え部RK2(四方弁群2G,電磁弁群11G2)と(図19参照)、を備えている。
また、第2の冷媒流路R2における第4の配管経路LH14の一部と第3の冷媒流路R3における第7の配管経路LH17の一部とは、共通の部分である共通配管LKとされている。具体的には、配管経路L11における分岐部D4と分岐部D5との間である。そして、この共通配管LKに、受液器4が配設されている。
モード番号2,7,8,22,27,28の、庫外熱交換器3の第2庫外熱交換器3Bを蒸発器として機能させる二室同時加温又は一室加温運転を長時間行うと、第2庫外熱交換器3Bのフィンに、外気に含まれる水分が凍結して霜として付着する場合がある。
この場合に、冷凍装置51,151は、図8,図19の動作モードに分類されていないが、庫外熱交換器3のデフロスト運転を実行することができる。
このデフロスト運転は、二部屋冷却運転のモード番号1,21の動作モードにおいて、すべてのファンF1,F2A,F2Bを停止(OFF)させた動作である。
従って、圧縮機1の動作で得られる熱エネルギのみならず、庫内熱交換器5A,5Bのいずれかを加温運転する動作モードにおいては、庫外熱交換器3によって外気から得る熱エネルギを用い、また、加温と冷却とを同時運転する動作モードにおいては更に冷却する庫室の内気から得る熱エネルギを加えて、加温すべき庫室を加温する。これにより、より優れた加温能力が得られる。
受液器4には、複数の庫内熱交換器5A,5Bのうち、少なくとも一つを加温又は除霜運転する動作モード(モード番号2〜4,7〜15,22〜24,27〜35)においてガス冷媒が満たされる。
これにより、これらの動作モードでは受液器4に滞留する液冷媒がないので、冷媒回路52,152内の冷媒全部を利用でき、連続的に加温又は除霜運転をしても冷媒不足となりにくい。
詳しくは、冷却運転において余剰冷媒が生じる状況の場合、その余剰冷媒を受液器4に確保できるようになっている。
一方、加温及び除霜運転で余剰の冷媒が生じる運転状況の場合、第1庫外熱交換器3Aにおいて、液冷媒として冷媒回路52,152内を循環する適切な冷媒量に応じた余剰分の冷媒を確保できる。
これにより、冷却運転、並びに、加温及び除霜運転を連続で行っても、回路内圧力を最適に高く維持でき、運転能力が高度に維持される。そのため、庫室内の設定温度を高精度で安定維持させることができる。
これにより、冷凍装置51,151は高い冷却能力を有する。
これにより、冷凍装置51,151は、過冷却度の増加分だけ冷却能力が向上している。
さらに、加温又は除霜運転となる庫内熱交換器5A,5Bのポート5Ab,5Bbからは気液混合冷媒が流出する。すなわち、ポート5Aa,5Baからポート5Ab,5Bbに至る熱交換器内にて冷媒の凝縮が起こるので、熱交換器の全体で放熱し、熱交換器の熱交換効率が向上する。
例えば、冷媒回路52の庫内熱交換器5Aについて図1を参照して説明すると、庫内熱交換器5Aは、入出力のための一対のポート5Aa,5Abを有する。
ポート5Aaについては、分岐部D2に接続する配管経路L7Aと、分岐部D55に接続する配管経路L12Aと、の二系統の経路を有している。
ポート5Abについては、分岐部D3に接続する配管経路L8Aと、分岐部D77に接続する配管経路L13Aと、の二系統の経路を有している。
ここで、配管経路L7Aと、配管経路L8Aと、の組み合わせを第1の経路とし、配管経路L12Aと、配管経路L13Aと、の組み合わせを第2の経路とすると、冷媒回路52は、庫内熱交換器5Aを冷却運転する動作モードにおいて、第1の経路を冷媒が流れ、加温又は除霜運転する動作モードにおいて、第2の経路を冷媒が流れるようになっている。庫内熱交換器5Bについても同様である。
ポート5Abについては、分岐部D3に接続する配管経路L17A及び配管経路L19Aと、分岐部D77に接続する配管経路L18Aと、の二系統の経路を有している。
ここで、配管経路L7Aと、配管経路L17A及び配管経路L19Aとの組み合わせを第1の経路とし、配管経路L12Aと配管経路L18Aとの組み合わせを第2の経路とすると、冷媒回路152は、庫内熱交換器5Aを冷却運転する動作モードにおいて、第1の経路を冷媒が流れ、加温又は除霜運転する動作モードにおいて、第2の経路を冷媒が流れるようになっている。庫内熱交換器5Bについても同様である。
そのため、この動作モードの切り替えによって多量の液冷媒が圧縮機1に向け戻ることはなく、圧縮機1が液圧縮で壊れる虞はない。
さらに、この切り替え動作は、冷凍装置15,151を一旦停止して冷媒回路内の圧力を均衡させることなく実行可能である。そのため、冷凍装置51,151の運転効率は向上する。
これにより、庫内熱交換器5A,5Bがそれぞれ配設された庫室CA,CBの内部温度が、設定温度に対して上下変化しにくく、設定温度に対して精度よく安定維持させることができる。
変形例1は、冷凍装置51,151の冷媒回路52,152において、庫内熱交換器5Aのポート5Aaに流入する前の配管経路L7Aにおける分岐部D2と膨張弁22Aとの間を流れる冷媒と、ポート5Abから流出した冷媒と、の間で熱交換を行う気液熱交換器43Aを配設した例である。図27は、冷媒回路52に気液熱交換器43Aを配設した例が示されている。
このとき、膨張弁22Aには、高圧の液冷媒が流入する一方、ポート5Abからは液冷媒よりも低温のガス冷媒が流出する。そのため、気液熱交換器43Aにおいて、膨張弁22Aに向かう液冷媒が冷却され過冷却度が増加する。
これにより、この変形例1を搭載した冷凍庫CT及び冷凍車Cは、庫内熱交換器5Aにおける熱交換で庫室CA内の空気から奪う熱量が増加するので、庫室CA内を冷却する能力が向上する。
また、庫内熱交換器5Aにおける液冷媒の蒸発が促進されるので、圧縮機1に対するいわゆる液バック現象の発生が防止できる。
庫内熱交換器5Bにも、同様に気液熱交換器43Bを配設してもよい。図27では、冷媒回路52における庫内熱交換器5Bに対し気液熱交換器43Aと同様の機能を発揮する気液熱交換器43Bを配設した例が示されている。不図示であるが、冷媒回路152においても、同様に気液熱交換器43A,43Bを配設してよい。
冷凍装置51,151は、庫内熱交換器を三つ以上備えていてもよい。
図28には、冷凍装置51における庫内熱交換ブロックM3に対し、三つ目の庫内熱交換器ユニット5CUを並列追加した庫内熱交換ブロックM23が例示されている。
図29には、冷凍装置151における庫内熱交換ブロックM13に、三つ目の庫内熱交換器ユニット55CUを並列追加した庫内熱交換器ブロックM33が例示されている。
例えば、変形例2の内の、庫内熱交換器を三つとした冷凍装置を用いることで、三つの庫室CA〜庫室CCを、それぞれ独立して冷却・加温・除霜・停止の四通りの運転状態にすることができる。すなわち、全停止を含め、64通りの動作モードを実行できる。
庫外熱交換器3及び複数の庫内熱交換器5A〜5Cの構造は、上述のフィンアンドチューブ式構造に限定されない。例えば、サーペンタイン式やパラレルフロー式の構造であってもよく、この場合でも同様の効果が得られる。
2,2A,2B 四方弁
2a〜2d,2Aa〜2Ad,2Ba〜2Bd (四方弁の)ポート
2G 四方弁群
3 庫外熱交換器
3A 第1庫外熱交換器、 3Aa,3Ab ポート
3B 第2庫外熱交換器、 3Ba,3Bb ポート、 3c 管
3LA,3LB 冷媒配管経路
4 受液器
5A,5B,5C 庫内熱交換器
5AU,5BU,5CU,55AU,55BU,55CU 庫内熱交換器ユニット
6 アキュムレータ
11,12,13,14A,14B,15A,15B,16A,16B 電磁弁
11G,11G2 電磁弁群
21,22A,22B 膨張弁
31a,31b,32A,32B,33,34,35A,35B,36A,36B,37A,37B,38A,38B,39 逆止弁、 31G 逆止弁群
41 制御部、 42 入力部
43A,43B 気液熱交換器
51,151 冷凍装置、 52,152 冷媒回路
C 冷凍車、 CH 車両本体部、 CT 冷凍庫
CA,CB,CC 庫室、 CVA,CVB 内部空間
D1,D2,D3,D4,D5,D6A,D6B,D7,D8 ,D9A,D55,D77,D10A,D10B 分岐部
G,GA,GB,GA1〜GA3,GB1〜GB9 配管列群
F1,F2A,F2B ファン(送風機)、 FG ファン群
LH1〜LH7,LH11〜LH17 第1〜第7の配管経路
LK 共通配管、
LP1 並列回路
L1,L2,L3,L4a,L4b,L5,L6,L7A,L7B,L8A,
L8B,L9,L10,L11,L12,L12A,L12B,L13,
L13A,L13B,L14,L15,L16,L17A,L17B,L18,
L18A,L18B,L19A,L19B 配管経路
M1,M11 源流ブロック
M2,M12 庫外熱交換ブロック
M3,M13,M23,M33 庫内熱交換ブロック
M3a,M3b,M3c ブロックポート
P1〜P9 パス
RK1,RK2 流路切り替え部、 R1〜R3,R11〜R13 冷媒流路
S 収容体、 WD 通風外気
Claims (6)
- 第1の庫室に配設される第1の庫内熱交換器及び第2の庫室に配設される第2の庫内熱交換器を備えた冷凍装置において、
前記第1の庫内熱交換器,前記第2の庫内熱交換器,前記第1及び第2の庫室の外に配設される庫外熱交換器,及び冷媒を圧縮しガス相の冷媒として吐出する圧縮機、を含む冷媒回路であって、
前記庫外熱交換器は、直列に接続された第1の庫外熱交換器と第2の庫外熱交換器とを有し、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器に導入する第1の配管経路と、前記第1の庫内熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を、前記庫外熱交換器に対し前記第1の庫外熱交換器のみに導入する第2の配管経路と、前記第1の庫外熱交換器で過冷却された液相の前記冷媒を前記第2の庫内熱交換器に導入する第3の配管経路と、を含む第1の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第4の配管経路と、前記第1及び第2の庫内熱交換器で液相化した前記冷媒を前記第1の庫外熱交換器に導入し、次に前記第2の庫外熱交換器に導入する第5の配管経路と、を含む第2の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出したガス相の前記冷媒を前記第2の庫外熱交換器に導入し、次に前記第1の庫外熱交換器に導入する第6の配管経路と、前記第2の庫外熱交換器及び前記第1の庫外熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第7の配管経路と、を含む第3の冷媒流路と、
を有する冷媒回路と、
前記冷媒を流す流路として、前記第1の冷媒流路と、前記第2の冷媒流路と、前記第3の冷媒流路と、を選択的に切り替える流路切り替え部と、
を備えたことを特徴とする冷凍装置。 - 第1の庫室に配設される第1の庫内熱交換器及び第2の庫室に配設される第2の庫内熱交換器を備えた冷凍装置において、
前記第1の庫内熱交換器,前記第2の庫内熱交換器,前記第1及び第2の庫室の外に配設される庫外熱交換器,及び冷媒を圧縮しガス相の冷媒として吐出する圧縮機、を含む冷媒回路であって、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器に導入する第1の配管経路と、前記第1の庫内熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第2の配管経路と、前記庫外熱交換器で過冷却された液相の前記冷媒を前記第2の庫内熱交換器に導入する第3の配管経路と、を含む第1の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第4の配管経路と、前記第1及び第2の庫内熱交換器で液相化した前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第5の配管経路と、を含む第2の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出したガス相の前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第6の配管経路と、前記庫外熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第7の配管経路と、を含む第3の冷媒流路と、
を有する冷媒回路と、
前記冷媒を流す流路として、前記第1の冷媒流路と、前記第2の冷媒流路と、前記第3の冷媒流路と、を選択的に切り替える流路切り替え部と、
を備え、
前記第4の配管経路と前記第7の配管経路とは、それぞれの一部が共通経路とされ、前記共通経路に受液器が配設されていることを特徴とする冷凍装置。 - 第1の庫室に配設される第1の庫内熱交換器及び第2の庫室に配設される第2の庫内熱交換器を備えた冷凍装置において、
前記第1の庫内熱交換器,前記第2の庫内熱交換器,前記第1及び第2の庫室の外に配設される庫外熱交換器,及び冷媒を圧縮しガス相の冷媒として吐出する圧縮機、を含む冷媒回路であって、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器に導入する第1の配管経路と、前記第1の庫内熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第2の配管経路と、前記庫外熱交換器で過冷却された液相の前記冷媒を前記第2の庫内熱交換器に導入する第3の配管経路と、を含む第1の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第4の配管経路と、前記第1及び第2の庫内熱交換器で液相化した前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第5の配管経路と、を含む第2の冷媒流路と、
前記圧縮機から吐出したガス相の前記冷媒を前記庫外熱交換器に導入する第6の配管経路と、前記庫外熱交換器で凝縮して液相化した前記冷媒を前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器に対し分岐して導入する第7の配管経路と、を含む第3の冷媒流路と、
を有する冷媒回路と、
前記冷媒を流す流路として、前記第1の冷媒流路と、前記第2の冷媒流路と、前記第3の冷媒流路と、を選択的に切り替える流路切り替え部と、
を備え、
前記庫外熱交換器は、
外気を一定方向に送るファンと、前記一定方向の上流側に位置する上流側熱交換器と、前記上流側熱交換器と直列に接続され下流側に位置する下流側熱交換器と、を有し、
前記第1の冷媒流路が選択された場合、前記上流側熱交換器が、導入された液相化した前記冷媒を過冷却して導出する過冷却熱交換器として機能し、
前記第2の冷媒流路が選択された場合、前記上流側熱交換器が、導入された液相の前記冷媒を過冷却させる過冷却熱交換器として機能すると共に、前記下流側熱交換器が、前記上流側熱交換器で過冷却された前記冷媒を蒸発させガス相の冷媒として導出する蒸発器として機能し、
前記第3の冷媒流路が選択された場合、前記上流側熱交換器と前記下流側熱交換器とが、一体的に、前記圧縮機から吐出したガス相の前記冷媒を凝縮させ液相冷媒として導出する凝縮器として機能することを特徴とする冷凍装置。 - 前記流路切り替え部によって選択切り替えされた前記冷媒を流す流路が、前記第1の冷媒流路の場合に、前記第1の庫内熱交換器における熱交換で前記第1の庫室内が加温され、前記第2の庫内熱交換器における熱交換で前記第2の庫室内が冷却されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の冷凍装置。
- 前記第1〜第3の冷媒流路は、互いに、前記第1の庫内熱交換器及び前記第2の庫内熱交換器を流れる前記冷媒の流れ方向が同じになるよう構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷凍装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍装置と、前記第1の庫室と、前記第2の庫室と、を備えた冷凍庫。
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