JPH0444179B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンテナ用冷凍装置、特に海上コンテ
ナ用冷凍装置に適したの温度制御装置に関するも
のである。

第１図に従来のコンテナ用冷凍装置の冷媒回路
と、その温度制御方式の例を示す。冷却運転の場
合、温度制御器１０の指令により運転を行なう圧
縮機１により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、
凝縮器２にて放熱し、凝縮液化して絞り装置８に
至る。ここで減圧された冷媒は、蒸発器４に入
り、同蒸発器４を流れる空気より熱を奪い、蒸
発、気化して圧縮機１に戻り冷凍サイクルを完了
する。

この間において冷凍装置への戻り空気６は、蒸
発器４を通る間に冷却され、低い温度の吹き出し
空気７となつて庫内へ吹き出される。温度検知器
８により検出された冷凍装置への戻り空気６の温
度が設定温度に到達すると、温度制御器１０は圧
縮機１の運転を停止させ、冷却運転を中止する。
また外部よりの熱侵入等により庫内温度が上昇
し、冷凍装置への戻り空気６の温度が一定値以上
設定温度よりも高くなると、温度制御器１０は再
度圧縮機１の運転を指令し、冷却運転を再開す
る。

加熱運転の場合は、冷凍サイクルは作動するこ
となく、ヒータ１１により加熱される。温度制御
器１０の指令によりヒータ１１に通電されると、
冷凍装置への戻り空気６はヒータ１１により加熱
され、より高い温度の吹き出し空気７となつて庫
内へ吹き出される。温度検出器８により検出され
た冷凍装置への戻り空気６の温度が設定温度に到
達すると、温度制御器１０はヒータ１１への通電
を停止させ、加熱運転を中止する。外部への熱の
流出により庫内温度が下降し、冷凍装置への戻り
空気６の温度が一定値以上設定温度よりも低くな
ると、温度制御器１０は再度ヒータ１１への通電
を指令し、加熱運転を再開する。海上コンテナの
場合、航路によつては、冷却運転を要する地域か
ら加熱運転を要する地域へ、あるいは逆に加熱運
転を要する地域から冷却運転を要する地域へと運
ばれることがあり、幅広い温度範囲環境の中でコ
ンテナ内部を一定の温度に維持する必要がある。

また、保存する物品によつては、凍結点以下で
凍結して保存する冷凍品の場合と、凍結点以上の
温度で保存する冷蔵品の場合とがあり、広範囲な
温度設定が行なわれる。特に冷蔵品の場合は、凍
結点ぎりぎりで、かつ、冷凍点以下にならないよ
うに高精度な温度制御を必要とするものがある。

上記した方式のコンテナ用冷凍装置の制御方法
では、冷却運転の場合において、冷凍装置への戻
り空気６の温度と庫内への吹き出し空気７の温度
がそれぞれコンテナにおける最も高い温度と、最
も低い温度に相当し、このような温度を検出して
制御しているため、物品の温度は間接的にしか制
御し得ず、凍結点ぎりぎりに温度設定して物品の
温度を制御することは困難である。

例えば、フルーツやチルドビーフ等の凍結点ぎ
りぎりの温度で管理することにより、より高い品
質を保持しようとする物品を保存する場合、コン
テナ内において、最も低い温度となる吹き出し空
気７の温度が物品の凍結点を下回らないように、
設定温度は、戻り空気温度との温度差に見合つた
だけ凍結点より高く設定しなければならないこと
になる。そして戻り空気温度がこの設定温度に到
達した時点で冷却運転が停止し、これより一定値
（通常は１度以上）だけ温度が上昇した時点で運
転するというサイクルをくり返すことになる。

そのため長期間保存の場合のように、より凍結
点近くの温度に保持しようとする時でもある程度
の温度差はどうしてもつくこととなる。さらに加
熱運転の場合にあつては、吹き出し空気７の温度
の方が戻り空気６よりも高くなるため、品温は設
定温度よりも高くなり、その温度差（凍結点と保
持温度の差）はさらに大きくなる。

この欠点を補なうものとして第２図に示す方式
が従来提案されている。この第２図の方式の場
合、冷蔵品のような凍結を起こすことなく、かつ
凍結点近傍で保存したい場合は、庫内への吹き出
し空気７中に設けられた温度検知器９により温度
制御が行なわれ、冷凍食品等の充分な低温を必要
とする食品の場合には、冷凍装置への戻り空気６
中に設けられた温度検知器８を用いて温度制御を
行なう。なお、温度検知器８を用いての温度制御
は第１図の場合と同じである。また温度検知器９
を用いての温度制御は次の如く行なわれる。

冷却運転の場合、庫内への吹き出し空気７の温
度が設定温度よりも十分高い場合の冷凍サイクル
は第１図の場合と同じとなる。庫内温度が低下し
て庫内への吹き出し空気７の温度が設定温度に近
づくにつれ、温度制御器１０は弁５の開度を大き
くするように指令を出す。この結果圧縮機１を出
た高温、高圧の冷媒ガスの一部は、放熱すること
なく蒸発器４に入るため、蒸発器４において冷媒
が周囲より奪う熱量は減少する。すなわち、冷凍
能力は低下する。

吹き出し空気７の温度がさらに設定温度に近づ
くにつれ、温度制御器１０は弁５の開度をさらに
大きくするように指令を出す。この結果、安定条
件において吹き出し空気７の温度は設定温度に一
致し、この時の冷凍能力は、冷凍負荷と一致す
る。この時戻り空気６の温度は冷凍負荷を、循環
空気の熱容量で除いた値だけ、吹き出し空気７よ
り高くなる。このようにより低温である吹き出し
空気７の温度をコントロールすることにより、冷
却運転の場合は、設定温度を物品の凍結点の極め
て近傍に設定することが可能となる。

しかしながら、上記のように設定すると加熱逆
転の場合に問題を生じることになる。加熱運転時
は冷凍サイクルの作動は必ずしも必要ではなく、
ヒータ１１により加熱される場合につき説明す
る。温度制御器１０の指令によりヒータ１１に通
電されると、冷凍装置への戻り空気６はヒータ１
１により加熱され、より高い温度の吹き出し空気
７となつて庫内へ吹き出される。

温度検出器９によつて検出された吹き出し空気
７の温度が一定温度に到達すると、温度制御器１
０はヒータ１１への通電を停止させ、加熱運転を
中止する。外部への熱の流出により庫内温度が下
降し、吹き出し空気７の温度が、一定値以上設定
よりも低くなると、温度制御器１０は再度ヒータ
１１への通電を指令し、加熱運転を再開する。

この場合、冷凍装置への戻り空気６の温度が吹
き出し空気７の温度よりも低くなるため、設定温
度が物品の凍結点の近くに設定されていると、戻
り空気６の温度は凍結点を下回つてしまい、物品
の凍結損傷につながることとなる。このため、第
２図の方式の場合も第１図の例と同じく、設定温
度を物品の凍結近傍に設けることはできないとい
う欠点を有する。

本発明は前記従来の欠点を解消するために提案
されたもので、冷凍装置への戻り空気の温度と、
吹き出し空気の温度の両方を傑出すると共に、両
者の比率演算結果でコントロールすべき温度を決
定することにより、凍結点近くに温度設定してよ
り高精度に物品温度を制御することができるコン
テナ冷凍装置の温度制御装置を提供せんとするも
のである。

以下本発明の実施例を図面について説明する
と、第３図に本発明の実施例を示すコンテナ用冷
凍装置の温度制御装置を示す。なお、この例にお
いては、冷媒回路においてドライヤ等、制御回路
においても電源等の本発明に影響しないものは省
略してある。また第１図、第２図と同一の部分は
同一の符号で示してある。図において１は圧縮
機、２は凝縮器、３は絞り装置、４は蒸発器、５
は弁、６は冷凍装置への戻り空気、７は庫内への
吹き出し空気、８は温度検知器、９は温度検知
器、１０は温度制御器、１１はヒータであり、こ
れらは第１図及び第２図と同じである。また１２
は比率演算器である。

第４図は比率演算器１２の機能例を示すもので
温度検出器８及び９のうち、低い方の温度をT_L，
高い方の温度をT_H、比率をαとするとき、代表
温度T_Rは、T_R＝T_L＋α（T_H−T_L）で演算される。
ここで比率αは温度制御器１０の設定温度により
決められる。

第５図は温度制御装置の機能ブロツク図で、温
度制御器１０は、温度設定手段２０、冷凍条件用
サーモスタツト２１、冷蔵条件用サーモスタツト
２２、サーモスタツト選択手段２３、偏差算出手
段２４、比較手段２５，２６，２７、演算手段２
８、弁駆動手段２９、圧縮機駆動手段３０、ヒー
タ駆動手段３１より構成され、比率演算器１２は
比率設定手段３２、低温側温度選択手段３３、高
温側温度選択手段３４、及び代表温度決定手段３
５より構成されている。温度検知器８及び９より
検出された温度は比率演算器１２に伝えられる。
この比率演算器１２は、比率設定手段３２と低温
側温度選択手段３３と高温側温度選択手段３４と
代表温度決定手段３５で構成されており、低温側
温度選択手段３３は常に、温度検知器８及び９に
より検出された温度のうち低い側の温度T_Lを選
択しており、高温側温度選択手段３５は、常に高
い側の温度T_Hを選択している。比率設定手段３
２は温度設定手段２０により設定れた温度に応じ
て、冷蔵条件の温度が例えば凍結を起こすことな
く、かつ、凍結点近傍で保存したいため０℃に設
定されている場合は、比率αとして例えば0.3を
設定する。代表温度決定手段３５は、この比率α
と低温側温度選択手段３３の選択結果T_Lと高温
側温度選択手段３４の選択結果T_Hとから代表温
度T_Rを上記式T_R＝T_L＋α（T_H−T_L）により演算
し決定する。比率αは、設定温度に応じて決定さ
れ、冷凍条件の温度が例えば−18℃に設定されて
いるときは0.8とするなど、管理温度に応じた空
気温度の分布（設定温度よい高い部分の割合と低
い部分の割合）を設定することができる。

一方、温度制御器１０では、比率演算器１２に
より決定された代表温度T_Rと温度設定手段２０
により設定された温度との差が偏差算出手段２４
により算出される。また、サーモスタツト選択手
段２３は、温度設定手段２０により設定された温
度に応じて、冷蔵条件の温度、例えば０℃が設定
されている場合は、冷蔵条件用サーモスタツト２
１を選択し、冷凍条件の温度、例えば−18℃が設
定されている場合は、冷凍条件用サーモスタツト
２２を選択する。この偏差算出手段２４により算
出された偏差は、サーモスタツト選択手段２３に
より選択されたサーモスタツトにおいて設定され
ている値と比較手段２５，２６，２７により比較
され、サーモスタツトの設定値と偏差に応じて圧
縮機駆動手段３０やヒータ駆動手段３１を作動さ
せ、圧縮機１の駆動やヒータ１１への通電を指令
する。また演算手段２８により、比例制御を行な
うための演算が実行され、その結果が弁駆動手段
２９に伝達され、弁５を適正な開度に保つよう指
令する。

以上の構成において、冷却運転の場合は、当然
のことながら冷凍装置への戻り空気６の温度より
も庫内への吹き出し空気７の温度の方が低くな
る。従つて冷蔵品の貯蔵時は、庫内への吹き出し
空気７中に設けられた温度検知器９の方の温度
に、戻り空気６と吹き出し空気７の温度差のα₁倍
を加えた値が比率演算器１２により決定され、こ
の温度が設定温度になるように冷凍装置は制御さ
れる。冷凍品の貯蔵時は、庫内への吹き出し空気
７中に設けられた温度検知器９の方の温度に、戻
り空気６と吹き出し空気７の温度差のα₂倍を加え
た値が比率演算器１２により決定され、この温度
が設定温度になるように冷凍装置は制御される。

次に加熱運転の場合は、冷凍装置への戻り空気
６の温度の方が、庫内への吹き出し空気７の温度
よりも低くなる。従つて冷蔵品の貯蔵時は、冷凍
装置への戻り空気６中に設けられた温度検知器８
の方の温度に、戻り空気６と吹き出し空気７の温
度差のα₁倍を加えた値が比率演算器１２により決
定され、この温度が設定温度になるように冷凍装
置は制御される。

また冷凍サイクルの作動がない場合の制御は次
のように行なわれる。温度制御器１０の指令によ
りヒータ１１に通電されると、冷凍装置への戻り
空気６は、ヒータ１１により加熱され、より高い
温度の庫内への吹き出し空気７となつて庫内へ吹
き出される。この場合先に述べたとおり、温度検
知器８と９の検知した温度は、比率演算器１２に
より演算決定され、この場合は戻り空気６中に設
けられた温度検知器８により検出された温度に、
戻り空気６と吹き出し空気７の温度差のα₁倍を加
えた値が代表温度として決定され、この温度が設
定された温度まで上昇した時、温度制御器１０は
ヒータ１１への通電を停止し、加熱運転を中止す
る。外部への熱の流出により庫内温度が下降し、
比率演算器１２により決定された代表温度が設定
値まで降下すると、温度制御器１０は再度ヒータ
１１への通電を指令し、加熱運転を再開する。

次に冷凍サイクルの作動がある場合の制御は次
のように行なわれる。この冷凍サイクルの作動を
伴なう加熱運転は、冷却運転の条件から外気が下
がる等により加熱運転が必要となつた場合等であ
り、ほとんど加熱能力を必要としない場合とな
る。ここではヒータ１１も通電している場合につ
き例を示す。

圧縮機１により圧縮された高温、高圧の冷媒ガ
スは、その一部が凝縮器２にて放熱し、凝縮液化
して絞り装置８に至り、減圧される。圧縮機１に
より圧縮された高温、高圧の冷媒ガスは一部は、
温度制御器１０によりその開度を調節された弁５
を経て、高温のまま減圧され、絞り装置８を経た
冷媒と共に蒸発器４に入る。

この弁５の開度は、蒸発器４にて冷媒が蒸発器
４を流れる空気より奪う熱量を、ヒータ１１によ
り加えられた熱量から差し引いたものが、外部へ
流出する熱量と一致するように、すなわち比率演
算器１２により決定された代表温度が一定となる
ように温度制御器１０により調節される。蒸発器
４を出た冷媒は、圧縮機１に戻り、冷凍サイクル
を完了する。

外気温度が変動した場合、例えば、外気が上昇
した場合、所要加熱能力は減少するので、冷凍サ
イクルの冷凍能力が増大するように、温度制御器
１０は弁５の開度を小さくするように指令を出
す。更に外気温度が上昇して、加熱が不要となり
冷却を必要とするようになれば、戻り空気６の温
度よりも吹き出し空気７の温度が低くなるため、
比率演算器１２は吹き出し空気７の温度に、戻り
空気６と吹き出し空気７の温度差のα₁倍を加えた
値を代表温度として決定することになる。

また外気が低下した場合は、所要加熱能力が増
大するので、冷凍シアクルの冷凍能力が減少する
ように、温度制御器１０は弁５の開度を大きくす
るように指令を出し、代表温度と設定値が一致す
るように調節することにより負荷と冷凍装置の加
熱能力とが一致するように調節される。

冷凍品の貯蔵の場合は、一般には加熱をしてま
で一定の温度で保持する必要のあることはない。
また設定温度に対して空気温度がかなり低くなつ
た場合であつても、貯蔵品に対して有害となるこ
とはない。従つてヒータ１１に通電される必要は
なく、また弁５も閉のままでよい。即ち、加熱運
転は不要であり、考慮する必要はない。

従つて、この場合は必ずしも前述した如く温度
検知器８および９の演算結果としての代表温度を
制御する必要はなく、一方のみ、例えば戻り空気
６中に設けられた温度検知器８の温度が制御され
てもよい。

前記実施例では、冷凍サイクルにおけるその冷
凍能力の減少方法として、ホツトガスバイパスの
例を示したが、これは必ずしもホツトガスバイパ
スである必要はなく、例えば温度制御器１０の指
令により圧縮機１の回転速度を変化させてもよい
し、弁５を蒸発機４と圧縮機１の間に設けて、冷
媒循環両を調整する方法を用いてもよい。

また前記実施例では、負荷に見合う冷凍能力を
得る方法として、冷凍サイクルにより得られる冷
凍能力を制御する例を示したが、これはヒータ１
１に対する入力を制御することによつてもその目
的は達成される。この場合、冷凍サイクルは一定
の冷凍能力を有しておればよいので、弁５のよう
な外部よりその開度が調整される弁は不要であ
る。

以上に説明した如く、本発明におけるコンテナ
用冷凍装置の温度制御装置によると、従来のもの
のように単に冷凍装置への戻り空気温度又は、吹
き出し空気温度を検出して、これが設定温度とな
るよう制御するものではなく、両検出温度のう
ち、低の方の温度をT_L、高い方の温度をT_H、設
定温度により決められる比率をαとしたとき、
T_L＋α（T_H−T_L）によつて代表温度T_Rを求め、
この戻り空気温度と吹き出し空気温度との間のよ
り物品に地階温度を代表温度T_Rとして検出し、
これが設定温度となるよう制御できるため、冷蔵
品を保存する場合に、設定温度をより冷凍点近く
に設定して温度制御することが可能となり、物品
に応じた適正な温度維持によつて保存物品の品質
を保持することができるようになる。

尚、本発明の１変形として、冷蔵品貯蔵時に
は、吹き出し空気７中に設けられた温度検知器９
の温度とか、低い側の温度を制御し、冷凍品貯蔵
時には温度検知器８又は９の比率演算結果として
の代表温度を制御することも可能であるが、本発
明の範囲を逸脱するものではない。

また、前記実施例においては温度検知器８と９
の温度を同一に扱つているが、演算結果の例とし
ては、各々の検出温度をT₈，T₉とするとき代表
温度を｛T₈＋α（T₉−T₈）｝とするように両者の
相対的温度にすることも可能であり、設定温度に
応じた比例配分をすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々従来のコンテナ用冷凍
装置の温度制御装置の回路図、第３図は本発明の
実施例を示すコンテナ用冷凍装置の温度制御装置
の回路図、第４図は比率演算器の機能例を示す
図、第５図は、温度制御装置の機能ブロツク図で
ある。 １……圧縮機、２……凝縮機、４……蒸発器、
６……冷凍装置への戻り空気、７……庫内への吹
き出し空気、８，９……温度検知器、１０……温
度制御器、１２……比率演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 庫内からの戻り空気温度と、庫内への吹出し
   空気温度を各々検出する手段を有するコンテナ用
   冷凍装置の温度制御装置において、前記２つの温
   度検出手段の検出温度のうち、低い方の温度を
   T_L、高い方の温度をT_H、設定温度により決めら
   れる比率をαとしたとき、代表温度T_RをT_R＝T_L
   ＋α（T_H−T_L）で演算する比率演算手段と、この
   代表温度が設定温度となるよう制御する温度制御
   手段とを備えたことを特徴とするコンテナ用冷凍
   装置の温度制御装置。