JPH02247460A - 冷凍装置の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷凍コンテナ等に設けられる冷凍装置の運転
制御装置に関し、特に、膨張弁の開度上限値規制対策に
係るものである。

（従来の技術） 従来より、この種の冷凍装置の運転制御装置としては、
例えば、実開昭６３−４６３６０号公報に開示されたも
のがある。

すなわち、容量の調整可能な圧縮機、凝縮器、開度の調
整可能な膨張弁、蒸発器を順に接続して冷媒循環回路を
構成すると共に、凝縮器と膨張弁とをバイパスするホッ
トガスバイパスラインを設け、熱負荷が変動し、所望の
庫内設定温度に対して所定幅をもって設定された所定温
度範囲より庫内温度が高くなると、上記圧縮機の容量を
増大させると共に、膨張弁の開度を制御して庫内温度が
所定温度範囲内に入るようにしている。そして、庫内温
度が上記所定温度範囲内にあるときは、ホットガスバイ
パスラインを流れるホットガス量を制御して庫内温度が
上記庫内設定温度に収束するようにしている。

この冷凍装置の運転制御装置において、従来、定常運転
状態より圧縮機の容量を低減しようとすると、冷媒循環
回路の液ラインを流れる冷媒液量と、ホットガスバイパ
スラインを流れるホットガス量とを同時に検出しなけれ
ばならず、制御が難しくなるという問題があった。そこ
で、電子膨張弁を用いて冷媒循環回路の冷媒循環量を制
御し庫内温度が所定温度になるようにしているものがあ
る。

この電子膨福弁は蒸発器における冷媒の出入口温度の偏
差により制御する一方、上記電子膨張弁には開度上限値
（例えば、５０％）を設定し、運転初期のプルダウン時
における圧縮機のオーバロードを防止すると共に、高圧
カットを防止するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これでは、上記電子膨張弁の開度上限値
はプルダウン時に対応して設定されると共に、全運転範
囲で一律に作用するように構成されているので、庫内が
安定している上に庫内熱負荷容量が比較的少ない冷蔵運
転時においても°膨張弁の開度上限が作用することにな
る。そのため、圧縮機のオーバーロード及び高圧カット
の危険性の少ない冷蔵運転時に、以下のような不都合が
生じていた。

すなわち、冷蔵運転においては、蒸発器への着霜を極力
少なくするべく圧縮機の容量を低下させて、蒸発器の温
度を極力上昇させるようにしている。しかしながら、例
えば、第５図に示すように、容量６７％で圧縮機を運転
している場合、電子膨張弁の開度上限値が設定されてい
ないと、Ｂ点で必要な冷凍能力を確保することができる
ものの、上述の如く開度上限値が設定されているため、
圧縮機の容量を１００％に増加し、Ａ点において冷凍能
力を確保しなければならなかった。従って、上記圧縮機
が高容量で運転されるので、蒸発器内の冷媒温度が低下
し、着ｔ１星の減少を図りたいのにも拘らず増加すると
いう聞届があった。また、庫内の湿度が低下し、庫内の
物品に悪影響が生じると共に、省エネルギ化を図れない
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、冷蔵運転
時、庫内吹出空気温度が所定の冷蔵温度範囲に入ると膨
張弁の開度上限値を該膨張弁が最も開口可能な最大開度
値とし、また、冷蔵温度範囲外では膨張弁の開度上限を
圧縮機の容量の減少に応じて増大させることにより、蒸
発器内の冷媒温度を最適値に維持できるようにすること
を［１的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、請求項（１）に係る発明が
コＲじた手段は、第１図に示すように、先ず、圧縮機（
１）、凝縮器（３）、開度の調整可能な膨張弁（５）及
び蒸発器（６）を閉回路に接続してなる冷媒循環回路（
８）とが設けられている。

そして、上記膨張弁（５）を制御する膨張弁制御手段（
１２）と、上記膨張弁（５）の開度が予め設定された上
限値になると該膨張弁（５）の開動を阻止するように上
記膨張弁制御手段（１２）を制御する上限値規制手段（
１５）とが設けられている。更に、吹出空気温度を検出
する吹出空気温度検出手段（Ｔｈ４）と、該吹出空気温
度検出手段（Ｔｈ４）の検出信号を受けて吹出空気温度
が所定の冷蔵温度範囲内になると、上記上限値規制手段
（１５）による膨張弁（５）の開度上限値を解除する上
限値解除手段（１７）とが設けられた構成としている。

また、請求項（２）に係る発明が購じた手段は、請求項
（１）記載の冷凍装置の運転制御装置において、圧縮機
（１）は容量可変に構成される一方、該圧縮機（１）の
容量を制御する容量制御手段（１４）と、吹出空気温度
が冷蔵温度範囲外になると、該容量制御手段（１４）の
容量信号を受けて、上記圧縮機（１）の容量が小さくな
るに従って、上記上限値規制手段（１５）による膨張弁
（５）の開度上限値を大きくするように変更する上限値
変更手段（１６）とが設けられた構成としている。

また、請求項（３）に係る発明が講じた手段は、請求項
（′２Ｊ記載の冷凍装置の運転制御装置において、圧縮
機（１）は複数段に容量可変に構成される一方、上限値
変更手段（１６）は上記圧縮機（１）の容量段数に対応
して膨張弁（５）の開度上限値を複数種類に変更するよ
うに構成されている。

（作用） 上記構成により、請求項（１）に係る発明においては、
圧縮機（１）を駆動すると冷媒が冷媒循環回路（８）を
循環する一方、膨張弁制御手段（１２）が、例えば、吹
出空気温度が設定温度に収束するように膨張弁（５）の
開度を制御し、適切な庫内温度の維持を図っている。そ
して、上記膨張弁（５）は上限値規制手段（１５）でも
って開度上限、例えば、５０％に規制されて、圧縮機（
１）のオーバーロード及び高圧カットを防止している。

一方、冷蔵運転時に、吹出空気温度が冷蔵温度範囲、例
えば、−５℃〜＋２℃の所定冷蔵温度範囲内に入った場
合には、庫内温度検出手段（Ｔｈ４）の検出信号を受け
て、上限値解除手段（１７）が上限値規制手段（１５）
に作用して膨張弁（５）の開度上限値を解除する。

従って、冷蔵運転時には圧縮機（１）を低量容量で運転
することができるので、蒸発器（６）の冷媒温度を高く
することができ、着霜の防止が図られる。

また、請求項（′２Ｊに係る発明においては、冷蔵運転
時に限らず、圧縮機（１）の容量が変化すると、具体的
には請求項（３）に係る発明では段階的に変化すると、
該圧縮機（１）の容量制御手段（１４）からの容量信号
を受けた上限値変更手段（１６）が該上限値規制手段（
１５）を制御することにより、圧縮機（１）の容量に応
じた膨張弁（５）の開度上限を設定する。

そのため蒸発器（６）には運転モードに応じた冷媒量が
供給されるため、その冷媒温度を高く保持し得ることが
できるので、着霜の防止が図られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。

第２図に示すように、（Ａ）は冷凍コンテナ等に設けら
れる冷凍装置、（１）は容量を３３％と６７％と１００
％とに３段に菱更可能なアンロード付き圧縮機、（３）
は空冷ファン（Ｆｌ）及びモータ（ＭＦＩ）が付設され
た凝縮器、（４）はレシーバ、（５）は冷媒の物理状態
量に応じてＰＩＤ制御される電子膨張弁、（６）は庫内
ファン（Ｆ２）及びモータ（ＭＦ２）が付設せられた蒸
発器、（７）はアキュムレータであり、各機器（１）、
　　（３）、　　（４）、　　（５）、　　（６）、　
　（７）は上述の順に冷媒配管により直列に接続されて
、冷媒循環回路（８）を形成しており、冷媒を圧縮機（
１）により上記冷媒循環回路（８）を流通循環させるこ
とにより、凝縮器（３）にて冷媒ガスの有する熱を庫外
に放出して冷媒ガスを液化し、蒸発器（６）にて冷媒ガ
スが気化することにより庫内熱を吸収し、もって庫内を
冷却するように構成されている。

また、（２）は上記圧縮機（１）と凝縮器（３）との間
に介設された三方比例弁であり、（９）は一端が該三方
比例弁（２）に接続され、他端が上記凝縮器（３）、レ
シーバ（４）及び電子膨張弁（５）をバイパスして蒸発
器（６）の吸入側冷媒配管（１０）に接続せられたホッ
トガスバイパスラインで、該ホットガスバイパスライン
（９）はドレンパンヒータ部（１１）を備えている。ま
た、（ＨＰＳ）は高圧用圧力センサ、（Ｔｈｌ）及び（
Ｔｈ２）は蒸発器（６）の入口冷媒温度及び出口冷媒温
度を検出する冷媒温度センサであり、（Ｔ　ｈ　３）及
び（Ｔｈ４）は上記蒸発器（６）の吸込空気温度及び吹
出空気温度（庫内温度）を検出する庫内温度検出手段で
ある空気温度センサである。

そして、上記各温度センサ（Ｔｈｌ）、（Ｔｈ２）、（
Ｔｈ３）、（Ｔｈ４）の検出信号は、コントローラ（２
１）に入力されるように構成されており、該コントロー
ラ（２１）には、第３図に示すようにＡ／Ｄ変換器（２
３）と、Ｉ１０ポー）　（２４）と、ＲＡＭ　（２５）
と、ＲＯＭ　（２６）と、ＣＰＵ　（２７）とが備えら
れている。更に、上記コントローラ（２１）には、上記
電子膨張弁（５）のモータ（ＭＥＶ）を冷凍運転時に各
冷媒温度センサ（Ｔｈｌ）、（Ｔｈ２）の検知信号によ
る蒸発器（６）の出入口冷媒温度差に基づいてｐｌＤｇ
ＡｇｍＬで開度制御を行う一方、冷蔵運転時に蒸発器（
６）の吹出側の空気温度センサ（Ｔｈ４）の検知信号に
より吹出空気温度が設定値になるようにＰＩＤ制御して
開度制御を行う膨張弁制御手段（１２）と、デフロスト
運転時に、三方比例弁（２）のモータ（ＭＶ）を制御し
、ホットガスバイパスライン（９）を流れるホットガス
量を調整するホットガス制御手段（１３）と、圧縮機（
１）の容量を制御する容量制御手段（１４）とが備えら
れている。

更に、コントローラ（２１）内には、上記電子膨張弁（
５）の開度が予め設定された上限値になると該電子膨張
弁（５）の開動を阻止するように上記膨張弁制御手段（
１２）を制御する上限値規制手段（１５）と、庫内温度
が冷蔵温度範囲外になると、上記圧縮機（１）の容量制
御手段（１４）からの容量信号を受けて上記圧縮機（１
）の容量が小さくなるに従って上記上限値規制手段（１
５）による電子膨張弁（５）の開度上限値を大きくする
上限値変更手段（１６）と、上記吹出温度センサ（Ｔｈ
４）からの吹出空気の検出信号を受けて、厚内温度が所
定の冷蔵温度範囲内になると、上記電子膨張弁（５）の
開度上限値を解除するように上限値規制手段（１５）を
制御する上限値解除手段（１７）とが含まれている。

そして、具体的に上記上限値変更手段（１６）は、圧縮
機（１）容量が１００％の場合には電子膨張弁（５）の
開度上限値を５０％に、同じく圧縮機（１）容量が６７
％の場合には８０％に、同じく圧縮機（１）容量が３３
％の場合には１００％とするように、上記上限値規制手
段（１５）を制御する。また、上記上限値解除手段（１
７）は、吹出空気温度センサ（Ｔｈ４）からの信号によ
り庫内設定温度が一５℃以上で、かつ庫内温度が設定温
度±１℃以内の冷蔵範囲内の場合には、上記上限値規制
手段（１５）を制御して、電子膨張弁（５）の開度上限
値の設定を解除するように構成されている。

更にまた、第３図において、（Ｔｒ）は変圧器、（Ｓ）
は運転／停止スイッチ、（３１）は高圧圧力開閉器、（
３２）は低圧圧力開閉器、（３３）は油圧保護圧力開閉
器、（３４）はランプスイッチ、（３５）は油圧リセッ
トスイッチ、（３６）は圧縮機保護サーモスイッチ、（
３７）は変圧器（Ｔ「）の結線切換用、（３８）は電圧
切換用、（３９）、（４０）は圧縮機モータ用のそれぞ
れ手動切換開閉器であり、該各間閉器（３７）〜（４０
）は全て連動している。

（ＭＣ）は圧縮機モータ、（１０ｃ）は、上記圧縮機モ
ータ（ＭＣ）を作動させると同時に凝縮器（３）の送風
ファンモータ（ＭＦＩ）への通電を許容する常開接点（
１０Ｃ−１）を有する圧縮機リレー　（ＩＯＦ）は蒸発
器（５）の送風ファンモータ（ＭＦ２）を作動させる常
開接点（１０Ｆ−２）を有する蒸発器ファンリレー　（
２０８−１）は冷媒配管の冷媒流れを許容又は阻止する
電磁弁のリレーである。

次に、ｔＢ４図の制御フローに基づき、圧縮機（１）の
容量変化に伴う電子膨張弁（５）の開度上限値の変更制
御について説明する。

先ず、ステップＳＴＩにおいて、庫内のプルダウン時に
は圧縮機（１）を最高容量（１００％）で運転し、庫内
温度を急速に低下させる。続いて、ステップＳＴ２にお
いて、圧縮機（１）の容量を検知した後、ステップＳＴ
３にて圧縮機（１）の容量が１００％か否かが判断され
、１００％ならば、ステップＳＴ４に進み、電子膨張弁
（５）の開度上限値が上限値規制手段（１５）により５
０％に保持される。続いて、ステップＳＴ５に移り、吹
出し空気温度センサ（Ｔｈ４）の検出信号により、蒸発
器（６）の吹出空気温度、つまり庫内温度が所定温度（
例えば、０℃）に対して±１℃以内の冷蔵温度範囲内で
あるか否かが判定され、冷蔵温度範囲外のときは、ステ
ップＳＴ５からステップＳＴ２に戻る。そして、このス
テップＳＴ２からステップＳＴ５の動作を繰り返し、上
記プルダウンを終了すると、図示しないが圧縮機（１）
の容量を最低容量（３３％）に低下し、その後、庫内温
度に伴って圧縮機容量制御手段（１４）が圧縮機（１）
の容量を制御する。そして、この圧縮機（１）の容量が
変化すると、ステップＳＴ２において該容量が検知され
た後、ステップＳＴ３に移り、圧縮機（１）の容量が１
００％でない場合、ステップＳＴ７に移り、圧縮機（１
）の容量が６７％か否かが判断される。そして、容量が
６７％ならば、ステップＳＴ８に進み、電子膨張弁（５
）の開度上限が８０％に設定された後、ステップＳＴ５
へ移り、上述の動作を行う。

更に、圧縮機（１）の容量が６７％でない場合は、ステ
ップＳＴ６からステップＳＴ９に移り、電子膨張弁（５
）の開度上限は１００％に設定された後、ステップＳＴ
５へ移り、上述の動作を行う。

その後、庫内設定温度が一５℃以上の冷蔵運転時になり
、庫内温度が冷蔵温度範囲内に入ると、ステップＳＴ６
に移り、電子膨張弁（５）の開度上限は１００％に設定
され、しかる後ステップＳＴ５に戻る。逆に、庫内温度
が冷蔵温度範囲内に入っていないならば、ステップＳＴ
２に戻り、上述の動作が行われる。

従って、冷蔵運転時などにおいて、第５図に示すように
、従来、Ａ点で圧縮機（１）を運転したのに対して、低
容量のＢ点で圧縮機（１）を運転することができるので
、蒸発器（１）の着霜を防止することができると共に、
庫内の脱湿を防止でき、且つ省エネルギ化を図ることが
できる。　尚、本実施例においては、ホットガスバイパ
スライン（９）を設けたが、本発明においては必ずしも
設ける必要はない。

また、圧縮機（１）は容量段数が３種類に限られるもの
ではなく、１００％と５０％と停止状態とに変更可能な
ものでもよく、また、連続的に変更可能なものでもよい
。

また、膨張弁（５）の開度上限値も圧縮機（１）の容量
変更に対応して３種類に限られるものではなく、２種類
又は連続的に変化するものでもよい。

（発明の効果） 以上のように、請求項（１）に係る発明においては、庫
内温度が所定の冷蔵温度範囲内になると、膨張弁の開度
上限が撤廃されることにより、冷蔵運転時に圧縮機の容
量を低下させることができると共に、蒸発器が必要なだ
けの冷媒流量を確保し得るので、必要な冷凍能力を確保
しつつ蒸発器温度を可能な限り高く保持することができ
、容箱の防止を図ることができる。

そのため、冷蔵運転時に、庫内物品の脱湿による目減り
及び劣化等も少なくなると共に、圧縮機の容量低下によ
り省エネルギ化を図ることができる。

また、請求項（′２Ｉ及び（３）に係る発明においては
、冷蔵運転時以外に、圧縮機の容量が変化すると、その
圧縮容量の減少に応じて膨張弁の開度上限値を大きくす
るので、冷蔵運転のみならず、他の多くの運転において
、必要冷凍能力を確保しつつ蒸発器の温度を高く保持し
得ることから、着霜の防止を図ることができると共に、
均一な庫内温度分布及び庫内物品の脱湿による劣化及び
目減りの減少を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は実施
例の系統図、第３図は実施例の結線図、第４図は実施例
のフロー図、第５図は各圧縮容量における冷凍能力と膨
張弁開度との特性図である。 （１）・・・圧縮機、（３）・・・凝縮器、（５）・・
・開度の：ｍ整可能な膨張弁、（６）・・・蒸発器、（
８）・・・冷媒循環回路、（１２）・・・膨張弁制御手
段、（１４）・・・容量制御手段、（１５）・・・上限
ｒＩ規制手段、（１６）・・・上限値変更手段、（１７
）・・・上限値解除手段、（Ｔｈ４）・・・蒸発器吹出
空気温度センサー 第 図 第 囚

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　圧縮機（１），凝縮器（３），開度の調整可能
   な膨張弁（５）及び蒸発器（６）を閉回路に接続してな
   る冷媒循環回路（８）と、上記膨張弁（５）を制御する
   膨張弁制御手段（１２）と、上記膨張弁（５）の開度が
   予め設定された上限値になると該膨張弁（５）の開動を
   阻止するように上記膨張弁制御手段（１２）を制御する
   上限値規制手段（１５）と、吹出空気温度を検出する吹
   出空気温度検出手段（Ｔｈ４）と、該吹出空気温度検出
   手段（Ｔｈ４）の検出信号を受けて吹出空気温度が所定
   の冷蔵温度範囲内になると、上記上限値規制手段（１５
   ）による膨張弁（５）の開度上限値を解除する上限値解
   除手段（１７）とを備えていることを特徴とする冷凍装
   置の運転制御装置。
2. （２）　請求項（１）記載の冷凍装置の運転制御装置に
   おいて、圧縮機（１）は容量可変に構成される一方、該
   圧縮機（１）の容量を制御する容量制御手段（１４）と
   、吹出空気温度が冷蔵温度範囲外になると、該容量制御
   手段（１４）の容量信号を受けて上記圧縮機（１）の容
   量が小さくなるに従って上記上限値規制手段（１５）に
   よる膨張弁（５）の開度上限値を大きくするように変更
   する上限値変更手段（１６）とを備えていることを特徴
   とする冷凍装置の運転制御装置。
3. （３）　請求項（２）記載の冷凍装置の運転制御装置に
   おいて、圧縮機（１）は複数段に容量可変に構成される
   一方、上限値変更手段（１６）は上記圧縮機（１）の容
   量段数に対応して膨張弁（５）の開度上限値を複数種類
   に変更するように構成されていることを特徴とする冷凍
   装置の運転制御装置。