JPH04340071A - 蒸気圧縮式冷却装置の除霜方法及び装置 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気調和を目的とした冷
却装置、生鮮物を長期間に渡り鮮度良く保存する事を目
的とした冷蔵装置又は冷蔵を兼ねる冷凍装置、生鮮物を
輸送する期間此等を鮮度良く保存したり又はその期間を
熟成期間に用いる事の出来る冷蔵乃至冷凍を兼ねるコン
テナ等を総称する冷却装置であって、電気式加熱手段を
用いて除霜を行う蒸気圧縮式冷却装置の除霜時間短縮に
効果的な除霜方法及び除霜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】限定された空間の冷房、暖房、除湿等空
気調和を目的とした冷却装置、又は生鮮物を長期間に渡
り鮮度良く保存することを目的とし密閉された空間を所
定温度に維持する、冷蔵装置又は冷蔵を兼ねる冷凍装置
、生鮮物を輸送する期間此等を鮮度良く保存したり又は
その期間を熟成期間に用いることを目的とし密閉された
空間を所定温度維持する冷蔵乃至冷凍を兼ねるコンテナ
等を対象とする冷却装置として、従来、蒸気圧縮式冷却
装置が広く用いられている。

【０００３】此の装置は、蒸発潜熱の大きい作動ガスを
冷媒とし、冷媒圧縮手段と熱媒体を介して冷媒ガスを冷
却する冷媒液化手段と、熱媒体を介して冷媒ガスを加熱
する液化冷媒蒸発手段と、液化冷媒蒸発手段への冷媒流
入量を調整する冷媒流量調整手段と、前記各手段を気密
に連結する管状の冷媒循環手段と、液化冷媒蒸発手段の
熱媒体を加熱する電気式加熱手段と、冷媒の状態量検出
手段と、少なくとも冷媒蒸発手段に作用する熱媒体の温
度検出手段と、前記検出手段の検出値と設定値に基づく
数値演算及び又は論理演算手段の演算結果に基づき前記
冷媒圧縮手段、冷媒液化手段、液化冷媒蒸発手段、冷媒
流量調整手段、電気式加熱手段の操作量を入り、切り、
又は連続制御する制御手段を具備し、限定乃至気密保持
された空間を冷却又は加熱し、所定温度を維持する。

【０００４】更には加湿又は換気操作を加え所定温度及
び湿度に維持する他、必要に応じ炭酸ガス濃度等の制御
も行なう。

【０００５】所与の空間の制御すべき温度は、冷房又は
冷蔵乃至冷凍の様に冷却が目的の場合、液化冷媒が蒸発
するのに要する潜熱と顕熱の供給源であり、液化冷媒蒸
発手段に加熱的に作用し自身は冷却される熱媒体、即ち
一般には所与の空間内の空気の温度である。そして此の
温度は用途により室温レベルから−３０℃レベルに達す
る。又此の時、冷媒ガスを冷却液化する冷媒液化手段の
放熱源として作用し、自身が加熱される熱媒体は一般に
大気であり、此の温度は一般に４０℃レベルから−２０
℃レベルに達する。

【０００６】又、暖房乃至加熱を目的として冷却装置を
運転する場合は、所与の空間に冷媒液化手段を用い、大
気側に液化冷媒蒸発手段を用いれば、前述の如く、冷媒
液化手段の放熱源として作用し、自身が加熱される熱媒
体は所与の空間の空気であるから、此は加熱作用を受け
る。一方、冷媒蒸発手段の熱媒体は大気であり此は、加
熱源として作用し、自身は冷却作用を受ける。

【０００７】次に蒸気圧縮式冷却装置の熱媒体の概略の
動作条件は次の（１），（２）の様になる。 （１）空気調和を目的とする冷却装置では　　　　冷房
条件の時、　　空間内の熱媒体温度は　　２０〜２７℃
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　空間外の熱
媒体温度は　　２５〜３５℃　　　　暖房条件の時、　
　空間内の熱媒体温度は　　２０〜２７℃　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　空間外の熱媒体温度は　
　　　０〜１５℃程度である。

【０００８】冷房運転の時　　空間内側機器は液化冷媒
蒸発手段として、空間外側機器は冷媒液化手段として作
用し、 暖房運転の時　　空間内側機器は冷媒液化手段として作
用し、空間外側機器は液化冷媒蒸発手段として作用する
。 斯様にして、暖房運転の時、液化冷媒蒸発手段の冷媒の
飽和温度は０℃を下り、放熱源となる熱媒体である大気
中の水蒸気が熱交換器の伝熱面に霜となって付着し、運
転継続と共に蓄積され、熱伝達率或は熱交換器性能を著
しく低下させるので性能維持の為、適切な時期に霜を除
去しなければならない。 （２）冷蔵を兼ねる冷凍を目的とする冷却装置では空間
内の熱媒体温度は　　２０〜−３０℃空間外の熱媒体温
度は　　４５〜−２５℃程度である。 液化冷媒蒸発手段の冷媒の飽和温度が０℃を下ると、被
冷却物から放出される水蒸気及び被冷却物の出し入れに
伴う換気等を介し、気密空間内の空気に含まれる水蒸気
が液化冷媒蒸発手段の熱交換器の伝熱面に霜となって付
着するので上述の理由からこれを除去しなければならな
い。

【０００９】これらの除霜手段の主たる例としては従来
、図５〜９、図１０，１１，１２に示すようなものがあ
った。

【００１０】図５〜９は後述するとして、図１０はリバ
ースサイクル式と称するもので除霜は除霜時期に液化冷
媒蒸発手段と冷媒液化手段の動作を切り変えて、液化冷
媒蒸発手段を冷媒液化手段として、また冷媒液化手段を
液化冷媒蒸発手段として作用させ、通常は液化冷媒蒸発
手段として作用する熱交換器の冷媒通路に、圧縮手段に
より高温高圧化されたガス冷媒を通し、此の保有する熱
で、冷媒通路側から伝熱面を加熱し霜或は更に発達した
氷を融解させて除去する。

【００１１】図１１はホットガスバイパス式と称するも
ので除霜は圧縮手段により高温高圧化されたガス冷媒を
冷媒液化手段をバイパスして液化冷媒蒸発手段の冷媒通
路に流し、液化冷媒蒸発手段の伝熱面に付着した霜乃至
更に発達した氷を上と同様な作用により融解させて除去
する。

【００１２】図１２は冷媒加熱式と称するもので除霜操
作の時、圧縮手段を停止し圧縮手段の吸入側に設けた液
化冷媒貯めを蒸発手段と並列接続し、液化冷媒貯めに液
化冷媒を注入すると共に、該部の冷媒加熱して除霜する
。

【００１３】その他、特に図示しない電気加熱式と称す
るものがあり、除霜は除霜時期に圧縮手段と、熱媒体の
循環手段の動作を停止して、液化冷媒蒸発手段に作用す
る熱媒体つまり空気を電気加熱手段で加熱して、熱媒体
の対流、放射伝熱作用を利用して、液化冷媒蒸発手段の
伝熱面に付着した霜乃至更に発達した氷を融解させて除
去する。

【００１４】霜乃至氷を融解する為の加熱手段としては
付着部を直接加熱し融解出来る点で図１０、図１１が直
接的であり効果的である。また図１２も同じ理由で有効
である。

【００１５】然し、図１０、図１１は大気の温度が低い
時冷媒蒸発手段で動作する冷媒の飽和温度は低く、且つ
液化冷媒液化手段で動作する冷媒の飽和温度は氷の融解
温度０℃で一義的に決まり、圧縮手段から冷媒へ与える
総熱量（冷媒のエンタルピー＊冷媒循環量）を安定して
確保するのは難しい。

【００１６】且つ電気的加熱手段は融解水排出手段に係
る凍結防止から設置を余儀なくされる場合も有る。

【００１７】また図１２については、蒸発手段は間接加
熱を受け液化冷媒貯めを加熱するものであるため熱量損
失が大きくまた液化冷媒貯めを持たない装置には適用で
きない。

【００１８】此れ等の観点から、電気式加熱手段を用い
た電気加熱式除霜は大気温度条件の影響を受けず安定し
た信頼性ある熱量供給が可能であり、冷蔵を兼ねる冷凍
を目的とした、使用大気温度条件が過酷で除霜に関し格
別の信頼性を要求される冷却装置には有効な除霜手段と
云える。

【００１９】然し、上述の様に融解に関し間接加熱であ
ることから、除霜に要する所要加熱時間は適切に行われ
た図１０、図１１の除霜に要する所要加熱時間より一般
に長い。此のことは冷却すべき空間内の熱媒体の温度を
不本意に上げることを意味し、熱媒体の無駄な加熱を低
減し、短時間に除霜操作を終える改善が必要である。

【００２０】そこで、このような除霜手段を用いた冷却
装置の除霜時間短縮に関する除霜方法及び装置を実現す
ることの目的を一層、明快にするため冷蔵を兼ねる冷凍
を目的とする蒸気圧縮式冷却装置の従来例である海上輸
送用冷却装置を図によってその構成と除霜操作に関し以
下に詳述する。

【００２１】図５は海上輸送用コンテナの図で、（ａ）
は内側斜視図、（ｂ）は（ａ）の右端近傍の側断面図、
図６は外側斜視図、図７は冷媒の循環系統図、図８はシ
ステム制御概要系統図、図９は除霜操作のフロー説明図
である。

【００２２】図５〜図８に於て符番に対応する各部位の
名称は次の通りである。 １０００…………コンテナ ２０００…………冷却装置 ２１００…………内側ユニット ２１１０…………液化冷媒蒸発手段 ２１１１…………熱交換器 ２１１２…………熱媒体循環手段（ファン及びモータ）
２１２１…………熱媒体の吸い込み温度検出器２１２２
…………熱媒体の吹き出し温度検出器２１２３…………
電気式加熱手段付近温度検出器２１２４…………差圧検
出器 ２１２５…………代表湿度検出器 ２１３０…………電気式加熱手段（ヒータ）２１４０…
………ダンパー ２１４１…………ダンパー駆動モータ ２１５０…………加湿器 ２１５１…………加湿器駆動電源 ２１７０…………熱媒体（内側空気） ２１７１…………吸い込み熱媒体（空気）２１７２……
……吹き出し熱媒体（空気）２１７３…………霜（及び
又は氷） ２１８０…………水排出手段 ２１８１…………水受け ２１８２…………水排出管 ２１８３…………凍結防止ヒータ ２２００…………外側ユニット ２２１０…………冷媒圧縮手段 ２２１２…………駆動手段（電動機） ２２２１…………吐出圧力検出器 ２２２２…………吸入圧力検出器 ２２２３…………吐出ガス温度検出器 ２２２４…………吸入ガス温度検出器 ２２３０…………熱媒体（大気）温度検出手段２２４０
…………冷媒液化手段 ２２４１…………熱交換器 ２２４２…………熱媒体（大気）循環手段（ファンモー
タ） ２２６１…………液冷媒流量制御用絞り手段２２６２…
………ガス冷媒流量制御用絞り手段２２６３…………電
磁弁 ２２７１…………管手段 ２２７２…………液ガス熱交 ２２７３…………ドライヤ ２２７４…………ストレーナ ２２８０…………熱媒体（大気空気） ３０００…………マイクロコンピュータ式制御手段３１
００…………電源 ３１１０…………コントローラの電源 ３２００…………コントローラ本体 ３２１０…………リレー群 ３３００…………設定表示器 ４０００…………駆動手段（電源） ４１００…………ノーヒュズブレーカ ４２００…………開閉器 ４３００…………開閉器群 図５、図６において、コンテナ１０００は断熱構造をし
た直方体の箱状の構造体で、短辺側の一面に図示しない
出入り口を持ち、この出入口の対面に冷却装置２０００
が取り付けられる。

【００２３】冷却装置２０００は内側ユニット２１００
と外側ユニット２２００とマイクロコンピュタ式の制御
手段３０００及び駆動手段（電源）４０００を一体に組
み立てたものである。

【００２４】此等両ユニットは略一枚の板の夫々内外面
にコンパクトに纏められる。制御手段３０００は外部か
ら操作されるので外側ユニットに設けられる。ダンパー
２２９０は前記板部に設けた穴を開閉して大気２２８０
をコンテナ１０００内に出し入れし、湿度、炭酸ガス濃
度、酸素濃度濃度等制御目的に対応して、モータ２２９
１で開度制御される。

【００２５】内側ユニット２１００は、液化冷媒蒸発手
段２１１０、電気式加熱手段２１３０（例えばヒータ）
、融解水排出手段２１８０、加湿手段２１５０（例えば
超音波加湿器）、図示しない酸素ガス貯留タンク等の補
助機器を一体に組んだものである。

【００２６】液化冷媒蒸発手段２１１０は熱交換器２１
１１、熱媒体循環手段２１１２（例えばファン及びモー
タ）で構成される。

【００２７】熱媒体循環手段２１１２は熱媒体２１７０
（コンテナ１０００内部空間の空気）を加熱源とし此を
熱交換器２１１１の外部伝熱面を介して強制循環させ、
熱交換器２１１１の内部伝熱面を流れる液化冷媒を加熱
し、蒸発させる。この時熱媒体２１７０自身は冷却され
る。

【００２８】融解水排出手段２１８０は水受け２２８１
、水排出管２１８２、凍結防止用過熱手段（例えば電気
式加熱器）２２８３より成る。

【００２９】外側ユニット２２００は気化した冷媒を圧
送する圧縮手段２２１０である圧縮機２２１１、冷媒液
化手段２２４０、制御手段３０００、電源４０００より
成り更には図示しない水熱交換器を設ける場合もある。

【００３０】冷媒液化手段２２４０は熱交換器２２４１
、熱媒体循環循環手段２２５１（例えばファン及びモー
タ）より成る。

【００３１】熱媒体循環循環手段２２５１は熱媒体２２
８０（例えば大気）を放熱源とし、此を熱交換器２２４
１の外側伝熱面を介して強制循環させて、熱交換器２２
４１の内部伝熱面を流れる高温高圧の気化冷媒を冷却液
化する。この時熱媒体２２８０自身は加熱される。

【００３２】さらに外側ユニット２２００には液化冷媒
流量制御用絞り手段２２６１、ガス冷媒流量制御用絞り
手段（２２６２）、電磁弁２２６３、液ガス熱交換器２
２７２、ドライヤー２２７３、ストレーナ２２７４、等
の付属機器が配設され、管手段２２７１は此等の機器及
び熱交換器２１１１を連結し冷媒循環路を形成する。

【００３３】冷却装置２０００運転の為の各種状態量検
出手段として冷却装置を要求に叶うよう運転するために
冷媒の状態量、熱媒体の温度、湿度、差圧、また用途に
より炭酸ガス濃度、酸素濃度等各種の検出手段が設けら
れる液化冷媒蒸発手段２１１０に作用する熱媒体２１７
０の状態量検出手段は熱媒体２１７０の状態量として熱
交換器２１１１の上流（吸い込み）側と下流（吹き出し
）側の一方又は双方の温度、及び該部の差圧、代表湿度
、電気式加熱手段付近の温度等が更には用途により代表
部の炭酸ガス濃度、酸素濃度等が各検出手段により検出
される。

【００３４】即ち、吸い込み熱媒体２１７１の温度検出
器２１２１吹き出し熱媒体２１７２の温度検出器２１２
２電気式加熱手段２１３０付近の温度検出器２１２３差
圧検出器２１２４、代表湿度検出器２１２５、である。

【００３５】そして加熱媒体であり処理乃至操作の対象
でもあるコンテナ１０００内の空気の処理前後の温度は
、吸い込み側で温度検出器２１２１、吹き出し側で温度
検出器２１２２で検出され制御される。電気式加熱手段
２１３０付近の温度検出器２１２３は電気式加熱手段２
１３０が動作するとき、熱媒体が異常温度に加熱される
のを防止する。

【００３６】冷媒液化蒸発手段２２２０に作用する熱媒
体２２８０の状態量検出手段は熱媒体２２８０の状態量
として熱交換器２２４１の上流（吸い込み）側の温度が
温度検出手段２２３０により検出される。

【００３７】冷媒の状態量は、圧縮手段２２１０の吸い
込み側と吐出側の圧力、温度を吐出圧力検出器２２２１
、吸入圧力検出器２２２２、吐出ガス温度検出器２２２
３、吸入ガス温度検出器２２２４で検出する。吸入ガス
温度検出器２２２４は液化冷媒蒸発手段２１１０の熱交
換器２１１１の冷媒出口の管表面温度を断熱して検出す
る。

【００３８】圧縮手段２２１０の状態量は必要に応じ潤
滑油の温度、を検出する。次に冷媒循環系の構成概要は
図７に示すように、冷媒は圧縮手段２２１０の吐出口、
冷媒液化手段２２４０、電磁弁２２６３、液冷媒流量制
御用絞り手段２２６１、冷媒蒸発手段２１１０、圧縮手
段２２１０の吸い込み口、の順に循環する。即ち、一般
の場合と同様である。

【００３９】此処でやや特異な点は既に公知の事実では
あるが、圧縮手段２２１０の吐出口を出た高温高圧の作
動ガスを蒸発手段２１１０の入口に、ガス冷媒流量制御
用絞り手段２２６２を介してバイパスさせて居る点であ
る。

【００４０】ガス冷媒流量制御用絞り手段２２６２と液
冷媒流量制御用絞り手段２２６１の絞りを変えて、圧縮
手段２２１０の吐出する保有エンタルピー大のガス冷媒
と、保有エンタルピー小の液化冷媒の冷媒蒸発手段２１
１０への流入比を変え、冷却装置の冷却能力調整又は大
気温度が低く加熱が必要な時、液冷媒流量を制限して、
専ら高温のガス状冷媒を蒸発手段に流して冷媒の保有す
るエンタルピーを加熱に用いる目的で行われる。

【００４１】液冷媒流量制御用絞り手段２２６１は例え
ばパルス電源駆動式のステッピング動作をする連続制御
型の開閉弁であり、ガス冷媒流量制御用絞り手段２２６
２は例えば電磁力に比例して開度変化する連続制御型の
開閉弁である。

【００４２】次に駆動と制御システムの構成は図８のブ
ロック図に示すように電源４０００、マイクロコンピュ
タ式制御手段３０００より構成される。

【００４３】電源４０００は手動で電源を開閉する電源
開閉器４１００、電源開閉器４１００の２次側に接続さ
れた電磁開閉器４２００、及び此の２次側に並列接続さ
れた、圧縮手段２２１０の駆動用電動機２２１２、液化
冷媒蒸発手段２１１０の熱媒体循環手段を駆動する電動
機２１１２、冷媒液化手段２２４０の熱媒体循環手段を
駆動する電動機２２４２、電気式加熱手段２１３０、加
湿器２１５０等に電力を供給する開閉器郡群４３００等
より成る。これらの開閉器乃至開閉器群は、後述のマイ
クロコンピュタ式制御手段３０００により開閉制御され
る。

【００４４】マイクロコンピュタ式制御手段３０００は
、手動スイッチ３１１０で開閉される電源３１００、物
理量を入力し、増幅、数値変換及び逆変換、論理演算、
数値演算、演算結果の出力等を司るコンピュータ本体３
２００、演算目標値、演算乗数等を設定し、演算結果乃
至設定値を表示する設定表示器３３００等より構成され
る。

【００４５】コンピュタ本体３２００のセンターターミ
ナルを介して熱媒体２１７０の状態検出手段２１２１〜
２１２４、熱媒体２２８０の状態量（温度）検出手段２
２３０、冷媒の状態量検出手段２２２１〜２２２４、の
出力が入力される。コンピュータ本体３２００の演算結
果の一部は、出力リレー群３２１０により開閉器４２０
０、開閉器群４３００に伝えられ之等機器を開閉する。 他の一部は操作機器ターミナルを経て電磁弁２２６３、
冷媒流量調整用絞り手段２２６１，２２６２、ダンパ駆
動モータ２１４１へ伝えられ此等の操作量を変えて制御
する。

【００４６】さらに他の一部は設定表示器３３００へ出
力され運転状態を知ることができる。

【００４７】以上の様に構成された冷却装置２０００は
、冷媒流量調整用絞り手段２２６１，２２６２の開度、
電気式加熱手段２１３０のｏｎ／ｏｆｆ、ダンパー２１
４０の開度、加湿器２１５０への通電量、冷媒液化手段
２２１０の熱媒体循環手段２２４２の運転台数等を制御
して、コンテナ１０００で仕切る内部の熱媒体の状態量
を外部の状態量の如何に関わらず先に述べた温度範囲の
組み合わせ範囲で例えば温度に関して、設定温度の±０
．５℃以下の誤差範囲で恒温を保つことができる。

【００４８】次に除霜操作に関する操作順序は図９のフ
ローで示す通りである。上述の高精度の例えば温度制御
可能なコンテナ１０００の運転制御の内、除霜操作につ
いて説明する。 １）除霜操作開始指令 除霜操作開始指令は制御手段３０００のコンピュータ本
体３２００内にある計時手段が行う。 ２）除霜操作開始指令が出ると、冷媒流量調整用絞り手
段２２６１，２２６２を閉めて圧縮手段２２１０の運転
を続ける。冷媒流量調整用絞り手段２２６１，２２６２
を閉めると液化冷媒蒸発手段２１１０には、液化冷媒と
未液化冷媒の双方共流入しなく成る一方、圧縮手段２２
１０は、液化冷媒蒸発手段２１１０から冷媒液化手段２
２４０へ冷媒の圧送を続けるので、此処の冷媒は極端に
減少する。此の状態を冷媒の状態量を検出する吸入圧力
検出器２２２２で検出し、圧縮手段２２１０を停止する
。即ち、ポンプ・ダウン停止する。 ３）次に電気式加熱手段２１３０に通電する。 ４）電気式加熱手段２１３０は耐水性の電気ヒータであ
り、液化冷媒蒸発手段２１１０の下方で発熱し高温に成
る。此の時の熱は熱媒体２１７０の対流をもたらし、対
流伝熱により、上方にある熱交換器２１１１の外部伝熱
面に付着した霜又は氷を加熱し融解する。又一部は放射
伝熱により霜又は氷を融解する。 ５）融解水は水排出手段２１８０の水受け２１８１によ
り集められ水排出管２１８２から外部に排出される。 ６）霜又は氷の融解が完了するに連れ熱交換器出口の温
度が上昇し始める。此の温度を吸入ガス温度検出器２２
２４で検出し、設定温度に到達したら、コンピュータ本
体３２００は除霜終了を判断する。 ７）除霜終了判断に基づきコンピュータ本体３２００は
電気式加熱手段２１３０の通電を停止し冷却装置を再起
動する。運転条件が冷凍条件で設定温度が低いと、電気
式加熱手段２１３０の通電停止装置再起動と共に融解水
通路は急速に冷却されるので、融解水通路が凍結しない
様、凍結防止ヒータ２１８３が適所に設けられる。

【００４９】また、電気式加熱手段２１３０に依る熱媒
体２１７０の異常温度上昇は電気式加熱手段付近温度検
出器２１２３で検出され安全が保たれる。

【００５０】海上輸送用コンテナの様に世界中を移動す
る冷却装置は使用温度条件の変化範囲も広く、除霜操作
の信頼性を含む冷却装置の信頼性は格段に高く要求され
、此等観点からの除霜方法の種類の項で述べた理由の通
り電気加熱式除霜方法は魅力ある除霜方法でありその装
置である。

【００５１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の蒸気圧縮式
冷却装置の電気加熱式除霜方法には解決すべき次の課題
があった。

【００５２】即ち、従来の方法は霜乃至氷の融解に関し
間接加熱であることから、除霜に要する所要加熱時間は
適切に行われたリバースサイクル除霜、及び適切に行わ
れたホットガスバイパス式除霜に要する所要加熱時間よ
り一般には長い、という問題があった。

【００５３】此のことは冷却すべき空間内の熱媒体の温
度を不本意に上げることを意味している。

【００５４】本発明は熱媒体の無駄な加熱を低減し、短
時間に除霜操作を終えることのできる除霜方法及び装置
を提供することを目的とする。

【００５５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、次の（１）に記載の蒸気圧縮式冷却装置の
除霜方法及び（２）に記載の蒸気圧縮式冷却装置の除霜
装置を提供しようとするものである。 （１）蒸発潜熱の大きい作動ガスを冷媒とする、冷媒圧
縮手段と、熱媒体を介して冷媒ガスを冷却する冷媒液化
手段と、熱媒体を介して冷媒ガスを加熱する液化冷媒蒸
発手段と、液化冷媒蒸発手段への冷媒流入量を調整する
冷媒流量調整手段と、前記各手段を気密に連結する冷媒
循環路形成手段と、液化冷媒蒸発手段の熱媒体を加熱す
る電気式加熱手段と、冷媒の状態量検出手段と、少なく
とも冷媒蒸発手段に作用する熱媒体の温度を検出する熱
媒体の状態量検出手段と、前記熱媒体の状態量検出手段
の検出値と設定値に基づく数値及び又は論理演算結果に
基づき前記冷媒圧縮手段、冷媒液化手段、液化冷媒蒸発
手段、冷媒流量調整手段、電気式加熱手段を制御する制
御手段とを具備し、冷却又は加熱を行う蒸気圧縮式冷却
装置の除霜操作に関し、前記制御手段の除霜操作開始指
令に基づき、前記冷媒圧縮手段が動作中なら動作を停止
し、停止中なら冷媒圧縮手段を所定時間運転した後冷媒
圧縮手段の動作を停止し、前記冷媒流量調整手段を一時
、開いて冷媒液化手段から冷媒蒸発手段へ冷媒注入操作
を施した後、電気式加熱手段を動作する操作を行うこと
を特徴とする蒸気圧縮式冷却装置の除霜方法。 （２）蒸発潜熱の大きい作動ガスを冷媒とする冷媒圧縮
手段と、熱媒体を介して冷媒ガスを冷却する冷媒液化手
段と、熱媒体を介して冷媒ガスを加熱する液化冷媒蒸発
手段と、同液化冷媒蒸発手段への冷媒流入量を調整する
冷媒流量調整手段と、前記各冷媒圧縮手段、冷媒液化手
段、液化冷媒蒸発手段、冷媒流量調整手段を気密に連結
する冷媒循環路形成手段と、前記液化冷媒蒸発手段の熱
媒体を加熱する電気式加熱手段と、冷媒の状態量検出手
段と、少なくとも液化冷媒蒸発手段に作用する熱媒体の
温度を検出する熱媒体の状態量検出手段と、前記熱媒体
の状態量検出手段の検出値と設定値に基づく数値及び又
は論理演算結果に基づき前記冷媒圧縮手段、冷媒液化手
段、液化冷媒蒸発手段、冷媒流量調整手段、電気式加熱
手段を制御する制御手段とを具備し、冷却又は加熱を行
う蒸気圧縮式冷却装置において、除霜操作開始指令手段
と、圧縮手段の限時運転手段と、冷媒流量調整手段の開
時間設定手段とを有すると共に冷媒液化手段と液化冷媒
蒸発手段間の差圧を利用して冷媒液化手段から液化冷媒
蒸発手段へ冷媒注入後、電気式加熱手段を動作させて除
霜する除霜制御手段とう具備してなることを特徴とする
蒸気圧縮式冷却装置の除霜装置。

【００５６】

【作用】本発明は上記のように構成されるので次の（１
），（２）の作用を有する。 （１）上記（１）の構成にあっては制御手段３０００の
除霜操作開始指令に基づき先ず除霜操作の必要時期を知
る。

【００５７】そして冷媒圧縮手段２２１０が動作中なら
動作を停止し、停止中なら冷媒圧縮手段２２１０を所定
時間運転した後、停止すると、除霜操作の必要時期に、
冷媒液化手段２２４０と液化冷媒蒸発手段２１１０に圧
力差ΔＰ（＝Ｐｄ−Ｐｓ）を保つと同時に、冷媒圧縮手
段２２１０を熱状態にする。

【００５８】 但し、Ｐｄは冷媒圧縮手段２２１０の吐出圧力Ｐｓは冷
媒圧縮手段２２１０の吸入圧力次に冷媒流量制御用絞り
手段２２６１を一時、開けば圧力差ΔＰにより冷媒液化
手段２２４０から冷媒蒸発手段２１１０へ冷媒注入が施
される。

【００５９】次に電気式加熱手段２１３０を動作する操
作を行うと熱交換器２１１１の外側伝熱面に付着した霜
乃至氷の内、電気式加熱手段２１３０直近部の霜乃至氷
は先に融解するが、該部を加熱する熱は、以後熱交換器
２１１１内部の冷媒を加熱する。熱交換器２１１１内部
の冷媒は冷媒圧縮手段２２１０が吐出側から高圧Ｐｄで
押されて居るので、圧力Ｐｄの下に密閉されたのと同様
になる。熱交換器２１１１内部に圧力Ｐｄの下に密閉さ
れた冷媒は一方から電気式加熱手段２１３０に依り、更
に冷媒圧縮手段２２１０の吸入側と連通する他方側から
は冷媒圧縮手段２２１０の保有する熱により加熱され、
熱交換器２１１１の内部においては霜乃至氷により冷却
され、熱運搬媒体として作用する。

【００６０】この時、熱交換器２１１１と冷媒圧縮手段
２２１０との間に閉じ込められた冷媒は、少なくとも圧
力Ｐｄに対する飽和温度Ｔｄｏと、霜乃至氷の融解温０
℃の間で動作するヒートパイプ的作用をし、熱輸送能力
も大きい。且このヒートパイプ的効果に依り加熱部から
融解部へ運搬される熱は、除去対象物の付着面へ直接作
用し、融解熱の運搬量を増加する。

【００６１】この除霜方法によれば従来の熱媒体の自然
対流による融解に、ヒータの発熱量と圧縮手段の保有熱
のヒートパイプ的効果による熱輸送が融解に加算的に作
用するので、除霜に要する時間を短く出来る。 （２）上記（２）の構成にあっては先ず、除霜操作開始
指令手段に依り除霜操作開始時期を知る。

【００６２】そして冷媒圧縮手段２２１０の限時運転手
段３２３０は除霜操作開始指令に基づき冷媒圧縮手段２
２１０の運転状態を判別し、停止状態なら限時運転手段
３２３０の設定時間に応じ、冷媒圧縮手段２２１０を運
転し、所定信号を出力する。

【００６３】また冷媒圧縮手段２２１０の限時運転手段
３２３０は除霜操作開始指令に基づき冷媒圧縮手段２２
１０の運転状態を判別し、運転状態なら直ちに所定信号
を出力する。

【００６４】冷媒圧縮手段２２１０の限時運転手段３２
３０の所定出力に基づき、冷媒流量制御用絞り手段２２
６１の開時間設定手段３２４０は一定時間、冷媒流量制
御用絞り手段２２６１を開く。この時電磁弁２２６３が
あればこれを同時に開く。（ガス冷媒流量調整用絞り手
段２２６２があれば閉じるのが望ましいが必須要件では
無い）そして一定時間が過ぎれば冷媒流量制御用絞り手
段２２６１は閉まり、同時に電気式加熱手段２１３０を
通電する。

【００６５】斯様にして、第１項と同等の作用をもたら
す装置が構成される。

【００６６】

【実施例】請求項１及び請求項２に係る本発明の方法及
び装置の実施例を図１〜図４により説明する。

【００６７】なお、従来例と同様または同機能の構成部
材には同符号を付し、説明を省略する。但し、名称は相
違する場合がある。

【００６８】図１は本発明の一実施例に係る冷却装置の
系統図、図２は上記実施例の機能ブロック図、図３は上
記実施例の除霜方法のフロー図、図４は上記実施例の除
霜方法と従来の除霜方法との効果比較説明図である。

【００６９】図１において、冷却装置２０００は内外を
仕切る仕切り壁１０００、冷媒圧縮手段２２１０、冷媒
液化手段２２４０、冷媒蒸発手段２１１０、液冷媒流量
制御用絞り手段２２６１、ガス冷媒流量制御用絞り手段
２２６２、冷媒循環路形成手段２２７１、電気式加熱手
段２１３０、吐出圧力検出器２２２１、吸入圧力検出器
２２２２、吐出ガス温度検出器２２２３、吸入ガス温度
検出器２２２４、少なくとも熱媒体温度検出を含む、熱
媒体の吸い込み温度検出器２１２１、熱媒体の吹き出し
温度検出器２１２２、電気式加熱手段付近温度検出器２
１２３、差圧検出器２１２４、制御手段３０００、駆動
手段である電源４０００よりなる。

【００７０】なお、図１中、２１７３は霜であるが、以
降、単に霜という。以上の各機器の動作は基本的には従
来例と同様につき、説明を省略する。

【００７１】図２において、３２２０は除霜操作開始指
令手段、３２３０は冷媒圧縮手段２２１０の限時運転手
段、３２４０は液冷媒流量制御用絞り手段２２６１、ガ
ス冷媒流量制御用絞り手段２２６２の開時間設定手段、
３２５０は除霜制御手段である。但し、図２では各ブロ
ックの枠内への記載スペースに制限があるため、たとえ
ば、『吸入ガス温度検出器』２２２４は単に『温度検出
器』２２２４というふうに簡約して記載してある。従っ
て説明も単に温度検出器２２２４と呼び出して行うこと
がある。

【００７２】次に上記構成の作用について説明する。除
霜操作開始指令手段３２２０は、制御手段３０００のコ
ントローラ本体３２００に演算出力回路として組み込ま
れ、計時手段３２２１を有し、冷媒蒸発手段２１１０の
熱交換器２１１１を通過する熱媒体の差圧検出手段２１
２４の出力に応じて除霜操作開始指令を出力する。

【００７３】冷媒圧縮手段２２１０の限時運転手段３２
３０には冷媒圧縮手段２２１０の運転状態判別手段３２
３１、冷媒圧縮手段２２１０運転用リレー出力手段３２
３２、計時手段３２３３が接続され除霜指令が入力され
ると、冷媒圧縮手段２２１０の運転状を確認し、運転中
であればこれを停止し、停止中であれば一定時間運転し
た後、これを停止する。液冷媒流量制御用絞り手段２２
６１、ガス冷媒流量制御用絞り手段２２６２の開時間設
定手段３２４０は出力手段３２４１を介してガス冷媒流
量制御用絞り手段２２６２、液冷媒流量制御用絞り手段
２２６１、電磁弁２２６３の一部乃至全部より成る冷媒
流量調整手段を制御するもので計時手段（タイマ）３２
４２を有している。３２４０からの入力に基づいて、出
力手段３２５１を介して加熱手段２１３０に通電し、除
霜を行なうと共に蒸発手段出口の温度検出器２２２４か
らの入力により除霜運転を終了させるものである。

【００７４】此等の手段３２２０，３２３０，３２４０
，３２５０は制御手段３０００のコントローラ本体３２
００に演算出力回路として組み込まれ、演算結果は関連
する操作機器の出力ターミナル又はリレー群３２１０を
介して各機器を制御すると同時に次段への指令を出力す
る。

【００７５】斯様にして、除霜操作開始指令手段３２２
０の指令により、冷媒圧縮手段２２１０の限時運転手段
３２３０は冷媒圧縮手段２２１０を少なくとも再起動後
所定時間運転した後冷媒流量調整手段の開時間設定手段
３２４０に指令を出す。

【００７６】冷媒流量調整手段の開時間設定手段３２４
０は液冷媒流量制御用絞り手段２２６１、ガス冷媒流量
制御用絞り手段２２６２、電磁開閉弁２２６３を所定時
間開動作した後、除霜制御手段３２５０に指令を出し、
出力手段３２５１を介して電気的加熱手段２１３０を動
作させる。

【００７７】このようにして除霜を行ない冷媒蒸発手段
２１１０の出口の冷媒温度が設定温度に達すると温度検
出器２２２４がこれを検出し除霜を終了させる。

【００７８】図４は本願発明の除霜運方法と従来の除霜
運方法との効果を比較したもので外気温度が高い程その
効果が大きい。

【００７９】此は外気温度が高い程冷媒圧縮手段２２１
０を運転する時の電動機入力が大きく、冷媒圧縮手段２
２１０の保有熱量が増加する結果と考えられる。

【００８０】尚、この実施例は冷媒蒸発手段と冷媒液化
手段の作用を、リバースサイクル除霜で述べた如く互い
に交換して運転するヒートポンプ式空気調和装置の暖房
運転時の冷媒蒸発手段の除霜運転に於て電気式加熱手段
を用いる場合でも他の外部加熱手段を用いる場合でも、
同様の作用効果を成すことは自明であり、この発明の効
力の及ぶ範囲である。

【００８１】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。 （１）除霜に要する融解熱の供給効率が著しく向上し、
除霜操作に伴う熱媒体の無駄な加熱（再熱）に依る温度
上昇を抑制し、除霜操作に要する時間も短縮される。 （２）前項再熱防止に伴う再冷却のエネルギー損失が防
止され省エネに寄与する。 （３）冷却装置却装置の制御対象が限定された空間内の
温度である場合、制御温度は著しく向上する。 （４）圧縮手段の保有する熱を除霜に使用し得るので、
電気的加熱手段乃至他の外部加熱手段の容量を小さく出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る冷却装置の系統図であ
る。

【図２】上記実施例の機能ブロック図である。

【図３】上記実施例の除霜方法のフロー図である。

【図４】上記実施例の除霜方法と従来の除霜方法との効
果比較説明図である。

【図５】従来の海上輸送用コンテナの図で、（ａ）は内
側斜視図、（ｂ）は（ａ）の右端近傍の側断面図である
。

【図６】図５の外側斜視図である。

【図７】図５の冷媒の循環系統図である。

【図８】図５のシステム制御概要系統図である。

【図９】図５の除霜操作のフロー説明図である。

【図１０】別の従来例のリバースサイクル式除霜操作の
一例を示す系統図である。

【図１１】別の従来例のホットガスバイパス式除霜操作
の一例を示す系統図である。

【図１２】別の従来例のクールガス式除霜操作の一例を
示す系統図である。

【符号の説明】

１０００　　仕切り壁 ２０００　　冷却装置 ２１００　　内側ユニット ２１１０　　冷媒蒸発手段 ２１１１　　熱交換器 ２１１２　　熱媒体循環手段（ファン及びモータ）２１
２１　　熱媒体の吸い込み温度検出器２１２２　　熱媒
体の吹き出し温度検出器２１２３　　電気式加熱手段付
近温度検出器２１２４　　差圧検出器 ２１３０　　電気式加熱手段（ヒータ）２１７０　　熱
媒体（内側空気） ２１７１　　吸い込み熱媒体（空気） ２１７２　　吹き出し熱媒体（空気） ２１８０　　水排出手段 ２２００　　外側ユニット ２２１０　　冷媒圧縮手段 ２２２１　　吐出圧力検出器 ２２２２　　吸入圧力検出器 ２２２３　　吐出ガス温度検出器 ２２２４　　吸入ガス温度検出器 ２２３０　　熱媒体（大気）状態量（温度）検出手段２
２４０　　冷媒液化手段 ２２４１　　熱交換器 ２２４２　　熱媒体（大気）循環手段（ファンモータ）
２２６１　　液冷媒流量制御用絞り手段２２６２　　ガ
ス冷媒流量制御用絞り手段２２６３　　電磁開閉弁 ２２７１　　冷媒循環路形成手段 ２２８０　　熱媒体（大気空気） ３２００　　コントローラ本体 ３２２０　　除霜操作開始指令手段 ３２３０　　限時運転手段 ３２３１　　運転状態判別手段 ３２３２　　運転用リレー出力手段 ３２３３　　計時手段（タイマ） ３２４０　　開時間設定手段 ３２４１　　出力制御手段 ３２４２　　計時手段（タイマ） ３２５１　　出力手段 ３３００　　設定表示器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　蒸発潜熱の大きい作動ガスを冷媒とす
   る冷媒圧縮手段と、熱媒体を介して冷媒ガスを冷却する
   冷媒液化手段と、熱媒体を介して冷媒ガスを加熱する液
   化冷媒蒸発手段と、液化冷媒蒸発手段への冷媒流入量を
   調整する冷媒流量調整手段と、前記各手段を気密に連結
   する冷媒循環路形成手段と、液化冷媒蒸発手段の熱媒体
   を加熱する電気式加熱手段と、冷媒の状態量検出手段と
   、少なくとも冷媒蒸発手段に作用する熱媒体の温度を検
   出する熱媒体の状態量検出手段と、前記熱媒体の状態量
   検出手段の検出値と設定値に基づく数値及び又は論理演
   算結果に基づき前記冷媒圧縮手段、冷媒液化手段、液化
   冷媒蒸発手段、冷媒流量調整手段、電気式加熱手段を制
   御する制御手段とを具備し、冷却又は加熱を行う蒸気圧
   縮式冷却装置の除霜操作に関し、前記制御手段の除霜操
   作開始指令に基づき、前記冷媒圧縮手段が動作中なら動
   作を停止し、停止中なら冷媒圧縮手段を所定時間運転し
   た後冷媒圧縮手段の動作を停止し、前記冷媒流量調整手
   段を一時、開いて冷媒液化手段から冷媒蒸発手段へ冷媒
   注入操作を施した後、電気式加熱手段を動作する操作を
   行うことを特徴とする蒸気圧縮式冷却装置の除霜方法。
2. 【請求項２】　　蒸発潜熱の大きい作動ガスを冷媒とす
   る冷媒圧縮手段と、熱媒体を介して冷媒ガスを冷却する
   冷媒液化手段と、熱媒体を介して冷媒ガスを加熱する液
   化冷媒蒸発手段と、同液化冷媒蒸発手段への冷媒流入量
   を調整する冷媒流量調整手段と、前記各冷媒圧縮手段、
   冷媒液化手段、液化冷媒蒸発手段、冷媒流量調整手段を
   気密に連結する冷媒循環路形成手段と、前記液化冷媒蒸
   発手段の熱媒体を加熱する電気式加熱手段と、冷媒の状
   態量検出手段と、少なくとも液化冷媒蒸発手段に作用す
   る熱媒体の温度を検出する熱媒体の状態量検出手段と、
   前記熱媒体の状態量検出手段の検出値と設定値に基づく
   数値及び又は論理演算結果に基づき前記冷媒圧縮手段、
   冷媒液化手段、液化冷媒蒸発手段、冷媒流量調整手段、
   電気式加熱手段を制御する制御手段とを具備し、冷却又
   は加熱を行う蒸気圧縮式冷却装置において、除霜操作開
   始指令手段と、圧縮手段の限時運転手段と、冷媒流量調
   整手段の開時間設定手段とを有すると共に冷媒液化手段
   と液化冷媒蒸発手段間の差圧を利用して冷媒液化手段か
   ら液化冷媒蒸発手段へ冷媒注入後、電気式加熱手段を動
   作させて除霜する除霜制御手段とを具備してなることを
   特徴とする蒸気圧縮式冷却装置の除霜装置。