JPH06235565A - 空調スペースの温度を調節する冷凍装置及びその作動方法 - Google Patents

空調スペースの温度を調節する冷凍装置及びその作動方法

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JPH06235565A
JPH06235565A JP5325874A JP32587493A JPH06235565A JP H06235565 A JPH06235565 A JP H06235565A JP 5325874 A JP5325874 A JP 5325874A JP 32587493 A JP32587493 A JP 32587493A JP H06235565 A JPH06235565 A JP H06235565A
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heat
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Dale Thomas Johnson
トーマス ジョンソン デール
Roland L Roehrich
ルイス ローリッチ ローランド
Herman H Viegas
ハーモジオ ヴィーガス ハーマン
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Thermo King Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温流体をより有効且つ効果的に利用できる
輸送式と定置式の両方の用途に適した低温流体利用の空
調及び冷凍装置に関する。 【構成】 加熱サイクルと冷却サイクルにより空調スペ
ース（１４）の空気を調和する冷凍装置（１０）が、熱
交換器（４２）及びヒートパイプ（５８）を有する。低
温流体（１８）は冷却サイクル中、熱交換器を通って循
環する。加熱サイクル中、低温流体の流れが停止され、
熱がヒートパイプを経て熱交換器中に伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に空調及び冷凍装
置に関し、特に、低温流体（cryogen)を利用する定置又
は据付け及び輸送式空調及び冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明を解決しようとする課題】輸送式
冷凍装置は、車両、ストレート形トラック、トレーラー
トラック、冷凍コンテナ等の冷凍スペース（以下、「空
調スペース」という）の空気を調和し、空調スペースの
空気は所定の設定温度の周り又はその近傍の狭い温度範
囲に調節される。かかる空調及び冷凍装置は従来、機械
的な冷凍サイクル中にクロロフルオロカーボン（以下、
「ＣＦＣ」と称する）冷媒を利用している。機械的冷凍
サイクルでは、原動機（多くの場合、内燃機関であり、
例えばディーゼルエンジンである）によって駆動される
冷媒圧縮機が必要である。成層圏オゾン（Ｏ3 ）に対す
るＣＦＣの予想減少効果に鑑みて、空調及び冷凍装置内
で使用されているＣＦＣに代わる実用的な手段が研究模
索されている。
【０００３】低温流体、即ち極低温液体状態（very col
d liquid state）に圧縮されたガス、例えば二酸化炭素
（ＣＯ2 ）及び窒素（Ｎ2 ）を空調及び冷凍装置内に使
用することが特に魅力あるものになっている。というの
は、ＣＦＣが不要になることに加えて、圧縮機及び関連
の原動機が不要になるからである。低温流体を利用する
本発明者の知っている冷凍装置は、空調スペースからの
空気と熱交換関係にある熱交換器の感何時又は複数の流
体流路を通して低温流体を循環させることにより冷却サ
イクルを行わせる。設定温度保持のため加熱サイクルが
必要な場合、又は霜取りサイクルが必要な場合、適当な
バーナ及び可燃性燃料で低温流体を加熱し、そして加熱
した低温流体を空調スペースの熱交換器の単一又は複数
の流体流路を通して循環させる。かくして、低温流体は
冷却サイクル中に膨張し、低温流体と熱源に関連した燃
料、例えばプロパン、液化天然ガス等の両方を膨張させ
て加熱及び霜取りサイクルを行わせる。
【０００４】輸送式と定置式の両方の用途に適してい
て、搭載式の低温流体容器が所与のものである場合、輸
送用途において長い運転時間が得られるだけでなくコス
トの安い運転状態が得られるよう低温流体を一層有効且
つ効果的に利用する新規且つ改良型の低温流体利用空調
及び冷凍装置を提供することが望ましく、これが本発明
の目的である。「冷凍装置」という用語は、以下、空調
用途と冷凍用途の両方、さらに輸送式と定置式の両方を
含むよう以下用いる。
【０００５】液体状態の低温流体は、生鮮品、例えばレ
タスと関連のある温度よりも非常に低い温度状態で送り
だされる場合があり、そして／または「送り出されたま
まの」温度はある特定の冷凍品にとっては十分な低さに
はなっていない。かくして、凍結品を適当に空調する能
力を損なうことなく、スポット凍結の恐れを最少限に抑
えて生鮮品を収容しているスペースを効果的に空調する
低温流体を用いる冷凍装置を提供することが望ましく、
これが本発明のもう１つの目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】広義には、本発明は、加
熱手段及び低温冷却手段によってそれぞれ行なわれる加
熱サイクル及び冷却サイクルにより、選択された設定温
度近傍の所定の温度範囲に調節されるべき空調スペース
と関連した冷凍装置に関する。本発明の第１の実施例で
は、冷凍装置は、ヒートパイプ手段を備えた少なくとも
１つの熱交換器及び流体流路を構成する手段を含む。冷
却サイクルを行なわせるよう、熱交換器の流体流路と低
温冷却手段を作動的に相互に連結させるための手段が設
けられる。加熱サイクルを行なわせるよう、加熱手段が
熱をヒートパイプ手段に加える。冷却及び加熱サイクル
中、送風機手段が空気を空調スペースと熱交換器との間
で循環させる。
【０００７】送風機手段は好ましくは、低温流体供給源
から、任意の時点において空調スペースの要件の関数と
して直接にまたは間接に受け入れられる蒸発低温流体に
よって駆動される蒸気駆動モータを含む。例えば、低温
流体は、加熱サイクル中、しかも、ナルサイクル中、即
ち設定温度維持のために空調スペースが加熱サイクルも
冷却サイクルも必要としない時においても供給源から直
接受け入れられる。冷却サイクル中、低温流体は供給源
から熱交換器を介して間接的に得ることができる。ヒー
トパイプ手段を加熱する加熱手段は、可燃性燃料の供給
源及び加熱サイクル中燃料を燃焼させてヒートパイプ手
段を加熱するための手段を含む。同一の燃料供給源によ
って動作を行なう追加の加熱手段が設けられており、追
加の加熱手段は低温流体を蒸気駆動モータ手段に導入す
る前に、蒸発低温流体を監視するのに用いられる。本発
明の好ましい実施例では、ヒートパイプ及び熱交換器の
流体流路は同一の熱伝導性の伝熱フィンと熱流通関係を
なして配置されている。
【０００８】本発明の要旨はまた、空調スペースを、冷
媒源及び熱交換器手段により所定温度範囲の選択された
設定温度に冷却する方法であって、所定の熱力学特性を
備えた冷媒を選択し、前記温度範囲を少なくとも第１及
び第２のセグメントに区分し、冷媒の熱力学特性に従っ
て、温度範囲の前記セグメントの各々について圧力範囲
を選択し、それにより対応の方は圧力範囲を得、前記対
応の方は圧力範囲を生じさせる膨脹装置を準備し、前記
膨脹装置を冷媒源と熱交換器手段との間で選択可能な平
行な流路内に連結して温度範囲の各々のセグメントと関
連した温度関連流路を得、温度範囲のどのセグメントが
選択された設定温度と関連しているかを決定し、決定さ
れた温度セグメントと関連のある圧力関連流路を選択し
て冷媒の流れを冷媒源と熱交換器手段との間に差し向け
ることを特徴とする方法にある。また本発明の要旨は、
空調スペースを、所定の温度範囲内の選択された設定温
度に冷却する冷凍装置であって、冷媒源と、熱交換器手
段と、冷媒源と熱交換器手段との間で平行に連結される
複数の選択可能な圧力関連流路を構成する手段とを有
し、圧力関連流路は冷媒を、所定温度範囲を所定セグメ
ントに区分するよう選択された互いに異なる所定圧力の
状態で熱交換器手段に与え、前記冷凍装置は、空調スペ
ースの冷却目標温度である前記選択された設定温度を含
む温度範囲のセグメントに応じて冷媒源から熱交換器手
段への冷媒の流れが得られるよう圧力関連流路のうち一
方を作動的に選択する手段を含むことを特徴とする冷凍
装置にある。
【０００９】また本発明の要旨は、空調スペースの温
度、少なくとも冷却サイクルにより選択された設定温度
に近い所定の温度範囲に調節する冷凍装置であって、冷
凍装置は低温流体冷却手段を液体の状態で含み、前記冷
凍装置は、流体流路を構成する熱交換器手段と、熱交換
器手段内の液体低温流体の重圧により冷却サイクルを行
なうよう熱交換器手段の流体流路と低温流体冷却手段を
作動的に相互に連結するための制御可能な調節弁手段を
含む手段と、熱交換器手段から出る蒸発低温流体の過熱
の度合を求めるための手段と、調節弁手段を制御してあ
る質量流量の液体低温流体を蒸発低温流体中の過熱の度
合の関数として熱交換器手段に与えるための制御手段と
を含むことを特徴とする冷凍装置にある。
【００１０】本発明の好ましい実施例では、液体低温流
体の質量流量を調節する冷凍装置は、空気を空調スペー
スから引き出し、空気を熱交換器手段と熱交換関係をな
して移動させ、調和空気を空調スペース内に送り出す送
風機手段とを有する。送り出された調和空気の温度を検
出する手段が設けられる。制御手段が、調節弁手段及び
低温流体冷却手段から熱交換器手段への液体低温流体の
質量流量を送り出された調和空気の温度の関数として制
御し、送り出された調和空気の温度が所定の床値よりも
低くならないよう質量流量を減少させる。
【００１１】また本発明の要旨は、空調スペースの温度
を、少なくとも冷却サイクルにより、選択された設定温
度に近い所定の温度範囲に調節するための冷凍装置を作
動する方法であって、冷凍装置は液体の状態の低温流体
冷却手段及び熱交換器手段を有し、前記方法は、低温流
体冷却手段から熱交換器手段への液体低温流体の流量を
調節して、熱交換器手段内における液体低温流体の蒸発
により冷却サイクルを行なわせ、熱交換器手段から出る
蒸発低温流体の過熱の度合を求め、低温流体冷却手段か
ら熱交換器手段への液体低温流体の質量流量を、蒸発低
温流体中の過熱の度合の関数として制御することを特徴
とする方法にある。
【００１２】好ましい実施例では、本発明の方法はま
た、空気を空調スペースから引き出す段階と、空気を熱
交換器手段と熱交換関係をなして移動させる段階と、調
和空気を空調スペース内に送り出す段階と、送り出され
た調和空気の温度を検出する段階と、低温流体冷却手段
から熱交換器手段への液体低温流体の質量流量を送り出
された調和空気の温度の関数として制御する段階とを有
し、該制御段階では、質量流量を減少させて、送り出さ
れた調和空気の温度が所定の床値よりも低くならないよ
うにする段階を含む。
【００１３】本発明の内容は、例示的に示すにすぎない
図面と関連して以下の詳細な説明を読むと一層明らかに
なろう。
【００１４】
【実施例】以下の説明及び請求項で用いられている「空
調スペース」という用語は、食品その他の腐敗しやすい
物品の保存、工業製品の輸送のための適切な環境の維
持、人に快適さを与えるためのスペースの空調（空気調
和）等のための温度及び／又は湿度が調節されるべき、
定置又は据付け及び輸送用途を含む任意のスペースをい
う。「冷凍装置」という用語は、人に快適さを与える空
調システムと腐敗しやすい食品の保存及び工業製品の輸
送のための冷凍システムの両方を総称するのに用いられ
ている。また、空調スペースの温度を、選択された設定
温度に調節するという場合、空調スペースの温度は選択
された設定温度に近い所定の温度範囲に調節されるとい
うことである。図において、常開の弁が白抜きの円で示
され、常閉の弁が円の中に×を付けて示されている。当
然のことながら、関連の電気又は電子制御装置（以下、
「電気制御装置」という）の切替えにより、図示の消勢
状態を逆にすることができる。図において、弁へ向いた
矢印は、弁が電気制御装置により制御され、或いは制御
可能であることを示している。
【００１５】本発明は、冷凍装置が選択された設定温度
に調節されるべき単一の空調スペースと連携している場
合における使用に適し、また本発明は、冷凍装置が区画
化された用途と連携している場合、即ち、空調スペース
が選択された設定温度に個々に調節されるべき少なくと
も第１及び第２の別々の空調スペースに分けられている
場合における使用にも適している。区画化された用途で
は、例えば一方の空調スペースを冷凍品の空調に用い、
他方を生鮮品に用い、或いは所望ならばそれらを組み合
わせて使用しても良い。
【００１６】今図面を参照し、特に図１を参照すると、
空調スペース用として好適であり、特にストレート型ト
ラック、トレーラートラック、コンテナ等に使用するも
のとして最適な冷凍装置１０が示されている。なお、
「車両」という用語は、一般に冷凍装置を利用する種々
の輸送用車両を総称するよう用いられている。
【００１７】より詳細に述べると、図１は、本発明の教
示に従って構成された冷凍装置１０の斜視図を示してお
り、冷凍装置１０は例示目的で述べるとトレーラーであ
る車輌１２のノーズ１１にスイッチされた状態が示され
ている。後で説明する低温流体及び燃料供給容器または
タンクが任意適当な位置、例えば車輌１２のノーズまた
は前壁１１に取り付けられ、或いはその下側１５から吊
り下げられている。
【００１８】次に図１２を参照すると、図１に示す冷凍
装置１０の例示の態様の詳細な線図が示されている。
【００１９】冷凍装置１０は、あらかじめ選択された設
定温度に調節される単一空調スペース１４を備えた車輌
１２に使用でき、しかも、空調スペース１４が、選択さ
れた設定温度（互いに異なる空調スペースにおいて異な
る場合がある）に個々に調節される２または３以上の別
個の空調スペースに区画化され、或いは区分されている
場合にも使用できる。
【００２０】図２に示す冷凍装置１０は低温冷却手段１
３を有する。低温冷却手段１３は、例えば符号１８で示
す適当な低温流体、例えば液体窒素（Ｎ2 ）、または液
体二酸化炭素（ＣＯ2 ）の入った搭載型断熱または真空
供給容器１６を有する。容器１６はまた、低温流体２０
を、液体レベルの上方においては蒸気の状態で守備をし
ている。例えば、全体の２２で示す適当な地上支援装置
（トラックを含む）を弁２６を含む供給ラインまたは導
管２４に連結することにより容器１６を選択された低温
流体で満たすのがよい。
【００２１】容器１６内の蒸気圧は、圧力発生及び調整
装置２８によって所定値よりも高く維持され、かかる圧
力発生及び調整装置２８内では、導管３０，３１がそれ
ぞれ圧力発生手段３３を供給容器１６の下方点と上方点
に連結している。導管３０（これは容器１６の下方点と
圧力発生手段３３とを連結している）は、容器１６内の
圧力が下がると液体の流れを可能にする弁３２を含む。
圧力発生装置３３は蒸発コイル３４を有し、かかる蒸発
コイル３４は周囲温度に直接露されるか或いは後述のよ
うにハウジング３５内に配置するのがよい。導管３１、
これは、圧力発生手段３３と供給容器１６の上方点とを
連結している）は、容器１６内の圧力が下がると蒸気の
流れを可能にする弁３６を有する。圧力読取り安全弁３
８が、容器１６内の蒸気圧を直接検出できる点において
導管３１内に設けられている。また、通気弁４０が充填
プロセスを容易にするよう設けられている。弁４０は、
必要ならば、充填中に地上支援装置２２に連結するのが
よい。
【００２２】弁３２は、容器１６内の圧力が所定値まで
下がると開く。所定値は、液体低温流体１８が、冷凍装
置１０の冷却サイクルと関連した流体流路（矢印３７で
示す）内に流れるだけでなく圧力発生装置２８内にも流
れることができるよう選択されている。低温流体がＣＯ
2 である場合所定値は、ＣＯ2 の三重点、即ち７５．１
３psiaよりも高い値に選択されており、この場合、圧力
発生装置２８は、容器１６内の蒸気圧を例えば少なくと
も約８０psiaに調整している。
【００２３】上述のように、弁３２は液体低温流体を蒸
発コイル３４内に導入し、蒸発コイル３４（これは蒸発
温度、例えば車輌１２の外部の周囲温度に露される）は
液体低温流体を暖めてこれを蒸発させる。後述する本発
明の実施例においては、蒸発コイル３４は、加熱及び霜
取りサイクル中に用いられる燃料の燃焼の生成物によ
り、さらにより高いファン馬力を生じさせるのに用いら
れる燃料から生じるガスを利用することにより、或いは
暖かい低温流体を大気中へ放出される前に用いることに
より、特に低い周囲温度条件の間、周囲よりもより高い
温度に露される場合がある。
【００２４】ＣＯ2 を適当な低温流体の例として用いる
と、送り出された時の特性の第１の例においては、容器
１６を、初期圧力が約１００psia及び初期温度が約−５
８°Ｆ（−５０℃）のＣＯ2 で満たし、かかる条件は輸
送式冷凍装置の公称温度制御範囲の温度の下限を熱力学
的に満足させる。当然のことながら、その他の圧力及び
温度も用いることができる。第２の例については、液体
低温流体１８は、地上支援装置２２から圧力が３００ps
ia、温度が０°Ｆ（−１７．８℃）の状態で送り出され
たＣＯ2 であるのがよい。第１の例では、低温流体の温
度は、単一の関連空調スペースまたは単一または複数の
連携状態にある空調スペース内の任意所望の設定温度を
熱力学的に保つのに十分低い。第２の例では、冷凍装置
１０の従来の選択可能な冷却範囲の下限は、低温流体の
「送り出されたときの」温度、即ち送出し温度の十分下
になる。例えば、選択可能な範囲の下限は−２０°Ｆ
（−２８．９℃）である。冷凍装置１０は、後述するよ
うに送出し温度の如何にかかわらず、空調スペース１４
の所要の温度を満足するよう低温流体の蒸発温度を選択
し、または調節するための手段を含む。
【００２５】冷凍装置１０は熱交換器手段４２を有す
る。熱交換器手段４２は、１または２以上の流体流路４
４、例えば従来複数の相互に連結された金属製ヘアピン
チューブ４６で形成されたものを含み、かかるヘアピン
チューブ４６は、チューブからチューブまで延びる複数
の密に間隔をおいた金属製伝熱フィン４８と熱的に接触
関係にある。全体を符号４４で示す単一または複数の流
体流路は、熱交換器構造体５２の第１の部分５０を形成
し、第１の部分５０は第１及び第２の長さ方向端部５
４，５６、所定の長さ方向寸法Ｌ１を備え、或いは全体
的に均等な装置を用いてもよい。
【００２６】熱交換器手段４２はさらに複数のヒートパ
イプ５８を有し、ヒートパイプ５８はヘアピンチューブ
４６と伝熱関係にある同一のフィン４８と熱交換関係を
なして延びている。ヒートパイプ５８は、適当な液体、
例えばアンモニア（ＮＨ3 ）または水を収容した端部が
閉鎖された金属製管、例えば任意所望の横断面形状の銅
製の管を含む従来構成のものであるのがよい。液体は加
熱されると蒸発して蒸発熱を吸収し、蒸気は冷却される
と凝縮して液体になり、凝縮熱を放出する。適当なウィ
ッキング材料、またはその均等物を例えば銅製の巻取ス
クリーンまたはメッシュを、ヒートパイプの管状外側シ
ェルの内部に配置して、凝縮液がヒートパイプの蒸発端
部に戻るようにするのがよい。
【００２７】ヒートパイプ５８は、熱交換器構造体５２
の第１の部分５０と良好な熱伝達関係をなして配置され
ている。ヒートパイプ５８は、任意所望の向き、水平、
鉛直、またはそれらの間の任意の角度をなして取り付け
ることができる。熱交換器構造体５２の第１の部分５０
へのヒートパイプ５８の所要の良好な熱伝達を得るため
に、ヒートパイプを第１の部分５０にクランプするか、
或いはヒートパイプをフィン４８に設けられた締まり嵌
め、即ちプレス嵌め開口部及びその均等手段を貫通して
設けてもよい。
【００２８】図２に示す本発明の実施例では、ヒートパ
イプ５８は実質的に水平に向いており、ヒートパイプ５
８は熱交換器構造体５２の下方部分または第２の部分６
０を形成する。第２の部分６０は、第１の部分５０の第
１の長さ方向端部５４と一致する第１の長さ方向端部及
び第２の長さ方向端部６２を有する。第２の部分６０
は、第１の部分５０の長さ方向寸法のＬ１よりもかなり
長い長さ方向寸法のＬ２を備え、第２の部分６０はかく
して、第１の部分５０の第２の長さ方向端部を越えて延
びる構造体６４を含む。また、この第２の部分６０のこ
の外方へ延びる構造体６４は、ヒートパイプからヒート
パイプへ延びる複数の密に間隔をおいた金属製の平行な
電熱フィン６６を含むのがよい。第２の部分６０の外方
へ延びる構造体６４は、ヒートパイプ５８の蒸発端部を
形成し、この蒸発端部には、後述するように加熱または
霜取りサイクル中熱が加えられる。
【００２９】熱交換器手段４２は、開口部６８と隣接し
ている車輌１２のノーズ部分１１の外側壁に取り付けら
れている。送風機手段７０は空気を空調スペース１４か
ら開口部６８を通って引き込み、この「戻り空気」は矢
印７２で示されている。送風機手段７０は空気を空調ス
ペース１４から熱交換器構造体５２の中へ、これと熱交
換関係をなして強制的に送り込み、この空調された送り
出し空気は矢印７４で示されている。送り出し空気７４
は調和空気を開口部６８を通って差し向ける送り出しプ
レナム７６を経て空調スペース１４により流入する。任
意的に用いられる霜取りダンパ７８を送り出しプレナム
７６内に配置するのがよく、霜取りダンパ７８は開放位
置と、調和空気が空調スペース１４内へ送り出されない
ようにする閉鎖位置を有する。送風機手段７０は霜取り
サイクル中、作動を停止させる場合、霜取りダンパ７８
は不要である。
【００３０】電気制御装置モジュールまたはコントロー
ラ８０が、空調スペース１４の温度を所定の設定温度に
保持するのに空調スペース１４が冷却サイクルを必要と
するか加熱サイクルを必要とするかを判別する。設定温
度は、設定温度セレクタ８２によって選択される。また
制御装置８０は、熱交換器構造体５２上に生じる霜及び
氷を除去するのに霜取りサイクルが必要な時期を判定す
る。電気制御装置８０への追加の入力は、戻り空気温度
センサ８４、送り出し空気温度センサ８６、熱交換器構
造体５２の表面温度を検出する温度センサ８８、周囲温
度センサ９０及び送風機手段７０と関連した温度センサ
９２からの入力を含む。
【００３１】低温冷却手段１３は、上述の流体流路３７
を経て熱交換器手段４２の流体流路４４に連結されてい
る。流体流路３７は、液体低温流体１８の流量を制御す
る流量制御弁９４を備えた導管９３及び流体流路４４に
連結された導管９６を有する。低温流体１８が選択され
た設定温度の要件を熱力学的に満たす温度、例えば送出
し温度が−５８°Ｆ（−５０℃）で常時送り出される場
合、導管９６に直接連結するのがよい。低温流体を、選
択された温度範囲の温度下限を熱力学的に満足しない温
度で送り出される場合、第１及び第２の選択可能な平行
枝部９８，１００は第１及び第２のＴ継手１０２，１０
４を介して導管９３と９６との間に連結されている。第
１の平行な枝部９８は、弁１０８を備えた導管１０６を
含み、第２の平行な枝部１００は膨脹弁１１２を備えた
導管１１０を有している。膨脹弁１１２は、固定オリフ
ィスを有するのがよく、所望ならば調節可能なオリフィ
スを有してもよい。
【００３２】制御装置８０により、空調スペース１４
が、温度セレクタ８２によって選択された設定温度を達
成しまたは保持するのに冷却サイクルを必要とすること
が検出されると、制御装置８０は、選択された設定温度
及び容器１６内の低温流体１８の温度の関数として平行
な枝部９８または１００のうちいずれか一方を選択す
る。もし例えば低温流体１８が上述の例で用いられた２
種類の温度、即ち０°Ｆ（−１７．８℃）または−５８
°Ｆ（−５０℃）のうち一方の温度状態で送り出される
ならば、制御装置８０に接続されているセレクタスイッ
チ１１４を用いて、いずれの温度の低温流体が用いられ
ているかどうかを制御装置８０に指示するのがよい。例
えば、スイッチ１１４は、その第１の位置１１６では論
理１の入力を与え、第２の位置１１８では論理０の入力
を与え、電源は、電池１２０であるものとして示されて
いる。例えば、論理１の入力を用いると、２つの送出し
温度のうちの低い方が示され、論理０が用いられると２
つの温度のうち高い方の温度が示される。
【００３３】容器１６内の低温流体１８が、２種類の温
度のうち低い方の温度、即ち、輸送式冷凍装置１０の完
全な温度範囲全体を熱力学的に取り扱う温度の状態にあ
る場合、制御装置８０は、枝部１００を閉じたままの状
態で、第１の枝部９８を選択して弁１０８を開放する。
容器１６内の低温流体１８が２種類の温度のうち高い方
の温度状態にある場合、制御装置８０は、選択された設
定温度が所定の値、例えば＋２０°Ｆ（−６．７℃）よ
りも高いか低いかを判定する。設定温度がこの所定の値
よりも高い場合、それにより、低温流体１８の「供給さ
れた時の」温度が熱力学的に適当であることが示され、
弁１１２は閉鎖され弁１０８は開放される。設定温度が
所定値またはそれよりも低い場合、それにより、「供給
された時の」温度が熱力学的に適当でないことが示さ
れ、電気制御装置８０は弁１０８を閉鎖し、膨脹弁１１
２は動作されて、低温流体１８の温度を下げると共にそ
れと対応する蒸発温度を、選択された設定温度を熱力学
的に満足する温度の値まで下げるオリフィスサイズを生
じさせる。
【００３４】本発明の好ましい実施例では、セレクタス
イッチ１１４は、温度センサまたは圧力センサ１２１を
設けることによって不要となる。センサ１２１は、容器
１６内の低温流体１８または２０の温度または蒸気圧を
検出するよう配置されており、センサ１２１の出力は制
御装置８０に接続されている。制御装置８０は正しい流
体流路を決定し、かくして正しい膨脹を行なわせて低温
流体の実際の特性に応じて所望の蒸発温度が得られるよ
うにし、スイッチ１１４の作動における誤差の恐れをな
くしている。
【００３５】導管９６は流体流路４４の入口端部１２２
に入り、入口端部は複数の平行な流体流路を用いる場合
ヘッダである。空調スペースの戻り空気７２は、送風機
手段７０によって熱交換器構造体５２上をそしてその中
を移動し、熱を戻り空気７２から奪い、調和空気７４を
空調スペース１４内に送り戻す。戻り空気７２から奪っ
た熱は流体流路４４を通って流れる低温流体を蒸発さ
せ、これを過熱する。蒸発した低温流体は、導管１１２
４を介して出口端１２６のところで熱交換器構造体５２
から出る。かかる出口端部１２６はまた、２以上の流体
流路４４を用いる場合にはヘッダである。例えば、導管
１２４を通って流れる低温流体の温度を検出するよう配
置されたセンサ１２５を用いることにより、熱交換器４
２の出口端部１２６における低温流体の流体の温度が求
められる。センサ１２５の出力は制御装置８０に接続さ
れている。例えば、霜取りサイクルが必要であるときを
検出するためのセンサ１２５またはセンサ８８或いはこ
れらの両方を用いるのがよい。
【００３６】空調スペース１４が１または２以上の追加
の空調スペースを形成するよう区画化されている場合、
第１の例として、導管１２４を隣接の区画室内の熱交換
器に連結するのがよく、この追加の熱交換器は、熱交換
器手段４２と関連した温度よりも高い温度の空調スペー
スと関連している。第２の例として、液体低温流体を追
加の空調スペースの単一または複数の熱交換器内で蒸発
させることが望ましい場合、導管９３または導管９６か
らの液体低温流体が、適当な導管、弁類、及び制御手段
を介して、熱交換器４２と関連して説明したようにかか
る追加の熱交換器の各々に与えるのがよい。第２の例で
は、第１の区画室からの使用した低温流体を、適当な加
熱手段により加熱し、追加の区画室内の熱交換器に差し
向け、加熱及び霜取りサイクル中、熱を追加の区画室に
与えるのがよい。
【００３７】蒸発した低温流体は、最後の熱交換器から
出た後大気中へ放出される。しかしながら、特に輸送式
冷凍用途に適した本発明の好ましい実施例では、蒸発し
た低温流体は送風機手段７０に動力を供給するよう用い
られる。送風機手段７０は、ブロワまたはファン１３０
を駆動する容器モータまたは蒸気駆動タービン（以下、
蒸気モータ１２８と総称する）を含む。同日出願の米国
特許出願第０７／９８２，７６４号に開示されているよ
うに、ブロワまたはファン１３０に対する独立の制御が
組み込まれており、ブロワまたはファン１３０は、冷却
及び加熱サイクル中、しかも空調スペース１４の空気を
冷却したり加熱したりすることなく、例えば空調スペー
ス１４内の選択された設定温度維持のために冷凍装置１
０が加熱も冷却も必要としない場合に開始されるナルサ
イクルの間、空気を空調スペース１４中に循環させるこ
とができる。かくして、冷却サイクル中、暖かい蒸発低
温流体を大気中に放出させることなく、これを低温流体
差向け手段１３２を介して、蒸気モータ１２８の入力側
に連結された入力導管１３４に差し向ける。蒸気モータ
１２８は、空調スペース１４と熱交換器４２との間で空
気の循環を行なわせるための唯一の動力源であるのがよ
く、或いは蒸気モータは、電池、同期機、発電機、内燃
機関等によって駆動されるファンまたはブロワを補充す
るものであってもよい。本発明の定置用途では、電気幹
線に接続された電気モータを、蒸気モータに代えて或い
はこれと関連して用いてもよい。また定置用途では、消
費した低温流体を集めて再び圧縮するのがよい。
【００３８】同日出願の米国特許出願第０７／９８２，
３６４号の教示によれば、低温流体差向け手段１３２は
好ましくは、適当な導管を介して導管１２４に連結され
た入力端部１４０及び導管１３４に連結された出力端部
１４２を備えた熱交換器を含む加熱手段１３６を有す
る。加熱手段１３６はさらに、可燃性燃料、例えばプロ
パン、液体天然ガス、ディーゼル燃料等の供給源１４
４、バーナ１４６、及び弁１５０を介して燃料供給源１
４４とバーナ１４６との間に連結される導管１４８を含
む。定置用途では、熱を、電気、高温液体、蒸気、排ガ
ス等を含む他の適当な源から得ることができる。かくし
て、蒸気モータ１２８を出る蒸発低温流体のエネルギー
が、空気流れセンサ１５２または例えば蒸気モータ１２
８と関連した速度またはＲＰＭセンサ手段１５１によっ
て検出できる空調スペース１４内の所望の空気流量を生
じさせるには不十分である場合、制御装置８０は弁１５
０を開いて燃料を点火し、それにより符号１５４で示す
火炎を生じさせる。温かくなった低温流体は、導管１５
６を経て蒸気モータ１２８から流出し、導管１５６は、
低温流体を大気中へ直接放出するか、或いは隣接の区画
室内で加熱及び霜取りサイクルを助けるよう消費された
低温流体を用いることと関連して上述したように、或い
は後で説明するようにもう一度用いるのがよい。
【００３９】冷却サイクルを終えて冷凍装置１０の作動
を停止させると、熱交換器手段４２の入力側の弁、例え
ば弁９４を閉鎖し、そして熱交換器手段４２の出口端部
または出力端部１２６と加熱手段１３６の入力端部１４
０の間で低温流体流路中の熱交換器手段４２の出力側に
設けられている弁を閉じることにより、例えば弁１５７
を導管１２４中に設けることにより低温流体流路中の遮
断による隔離を行なうことが望ましい。
【００４０】空調スペース１４が、設定温度を達成する
と共に、または保持するのに加熱サイクルを必要とし、
或いは熱交換器構造体５２を霜取りするのに加熱サイク
ルを必要とする場合、流量制御弁９４を閉じる。その理
由は、加熱サイクルを行なうよう熱交換器手段４２の流
体流路４４中では低温流体が用いられないからである。
熱は、熱交換器構造体５２の第２の部分６０の外方に延
びる構造体６４（ヒートパイプ５８を含む）に、燃料供
給源１４４または異なる燃料供給源に連結できるバーナ
１５８及び弁１６２を含む導管１６０を介して加えられ
る。制御装置８０は弁１６２を開放してバーナ１５８を
点火し、それによりヒートパイプ５８を加熱してその中
の流体を蒸発させる火炎１６４を生じさせる。ヒートパ
イプ５８内の高温蒸発流体は、熱交換器構造体５２の第
１の部分５０間で移動し、冷却フィン４８によって凝縮
され、凝縮熱をフィン４８に放出し、かかる熱はフィン
４８によって上方に伝えられてヘアピンチューブ４６に
伝達される。送り出し空気７４は、この加熱構造体５２
から熱をピックアップし、これを空調スペース１４に送
り込む。かくして、低温流体の加熱及び消費を行なうこ
となく、加熱及び霜取りサイクルが行なわれ、冷却サイ
クルのため及び蒸気モータ１２８の駆動のための低温流
体が節約される。これは、従来の低温流体利用システム
によって教示されているように冷却サイクルと加熱サイ
クルの両方を行なうよう単一の手段として用いられる低
温流体供給源がすぐに少なくなってしまう低い周囲温度
の場合に特に重要である。
【００４１】熱を、熱交換器５２の外方に延びる構造体
６４内のヒートパイプ５８の部分に直接加えるのではな
く、外方に延びる構造体６４は、ヒートパイプ５８の熱
付加端部が浸漬されている液体充填エンクロージャを含
むのがよい。例えば、バーナ１５８を用いてエンクロー
ジャを加熱することにより、液体充填エンクロージャ内
の液体を加熱し、加熱された液体により、ヒートパイプ
５８が加熱される。かかる実施例では、例えばヒートパ
イプ５８はそれぞれ、アングルまたは曲り部を有するの
がよく、かかる曲り部により、熱付加端部は液体充填エ
ンクロージャ内へ下方に差し向けられる。液体充填エン
クロージャ内の液体の沸点は、ヒートパイプ５８内の液
体の蒸発温度よりも高い必要がある。液体充填エンクロ
ージャの適当な液体は例えばエチレングリコールであ
る。液体中に浸漬されているヒートパイプ５８の熱付加
端部は所望ならばフィンが設けられていても或いは設け
られていなくてもよい。
【００４２】霜取りサイクルは上述した加熱サイクルと
類似しているが、加熱された空気がダンパ７８を閉じる
ことにより霜取りサイクル中は空調スペース１４内に入
らないようになっている点において異なる。霜取りサイ
クルは、タイマー、手動スイッチ、フィン４８のうち１
つに連結された温度センサー８８、熱交換器手段４２か
らの冷媒の出口温度を検出する温度センサー１２５、プ
ログラム化されたアルゴリズム等によって開始できる。
温風が霜取りサイクル中空調スペース１４内に入らない
ようにすることは、好ましくは、蒸気モータ１２８への
低温流体の供給を止め、霜取りサイクル中、低温流体を
保存し、霜取りダンパ７８を不要にすることにより達成
される。霜取りダンパ７８が設けられている場合、これ
を閉じて蒸気モータ１２８を霜取りサイクル中動作状態
のままにしておくことが望ましく、これにより霜取り時
間を短縮できるという利点がある。
【００４３】蒸発低温流体は加熱サイクル中は熱交換器
構造体５２から利用することができる。かくして複数の
異なる装置のうち選択された１つを介して供給容器１６
から直接に得る。第１の装置は、蒸発低温流体２０を例
えばタッピングコンダクタ３１により、容器１６及び圧
力発生及び調整装置２８から受け入れる。コンダクタ１
６６，１６８がそれぞれ導管３１，１２４内に設けられ
ており、流量調整弁１７０及び弁１７２が導管１７４，
１７６内でこれらの間に連結されている。このように構
成することが好ましいが、その理由は、蒸気２０を生じ
させるよう液体１８を蒸発させる手順により、熱を液体
１８から奪い、これを冷却するからである。容器１６内
の圧力が接合部２１０のところの圧力よりも下がった場
合に、容器１６内への流れを阻止するために逆止弁１７
７を導管１７４中に設けるのがよい。
【００４４】同日出願の米国特許出願第０７／９８２，
３３３号に開示されているように、消費された蒸発低温
流体の温度が周囲温度よりも高い場合、副生物としての
熱が、システム内で用いられている任意の周囲ループま
たはコイルに差し向けられる場合がある。例えば、ファ
ン馬力の需要に応じるよう液体低温流体１８の十分な量
を蒸発させるために、消費された低温流体内の副生物と
しての熱を蒸発コイル３４に差し向けるのがよい。例え
ば、蒸気モータ１２８から送り出されている低温流体の
温度がセンサ９２，９０によって検出されるように周囲
温度よりも高い場合、制御装置８０は、蒸気モータ１２
８から送り出されている低温流体を、蒸発コイル３４の
回りのハウジング３５に差し向けることができる。例え
ば、送り出し導管１５６をＴ継手１７８に連結すること
ができ、Ｔ継手１７８の一方の枝部は弁１８２を経て排
出導管１８０に連結され、残りの枝部は弁１８６を含む
導管１８４を介してハウジング３５に連結されている。
かくして、温度の比較により、蒸発低温流体をハウジン
グ３５に差し向ける必要があることが分かると、制御装
置８０は弁１８２を閉じて弁１８６を開く。
【００４５】熱を蒸発コイル３４に加えるための変形構
成としては、バーナ１４６及び／またはバーナ１５８に
よって生じた高温燃焼ガスをハウジング３５に差し向け
ることがあげられる。例えば、ハウジング１８８をバー
ナ１４６及び熱交換器１３８を包囲するよう配置するの
がよく、フラッパ弁１９０が、例えば導管１８４にＴ継
手１９４を介して接合する導管１９２をへて、高温ガス
をハウジング３５に選択的に差し向けるよう配置されて
いる。導管１８４内の蒸気の流れがハウジング３５の方
へ差し向けられるようにするために逆止弁１９５を導管
１９２内に設けるのがよい。同様に、ハウジング１９６
を熱交換器構造体５２の第２のまたは延長部分６４及び
バーナ１５８の回りに配置するのがよく、高温ガスを集
めてこれを導管１９８を介してハウジング３５に差し向
ける。導管１９８を直接ハウジング３５に連結してもよ
く、或いは導管１９８を図示のようにハウジング１８８
に差し向け、バーナ１４６を助けると共に単一の弁１９
０が蒸発コイル３４への高温ガスの供給を制御すること
ができるようにする。高温蒸気から熱交換器構造体５２
内へ逆流しないようにするために逆止弁２００を導管１
２４内に設けるのがよい。
【００４６】蒸発低温流体２０を用いて蒸気モータ１２
８についての低温流体に関する要件を満たす代わりに、
例えば、コネクタ２０２を介して導管９３を枝分かれさ
せ、周囲ループ２０４と弁２０８を含む導管２０６を、
コネクタ２０２と導管１２４内の上述のコネクタ１６８
との間で連結することにより、液体低温流体１８を用い
てもよい。
【００４７】コンダクタ１２４内の低温流体は、容器１
６内の蒸気圧を用いて導管１２４内に所望の最小圧力を
維持することにより、冷却サイクル中の所定の最小圧力
値、例えば低温流体がＣＯ2 である場合には８０psiaよ
りも高く維持される。例えば、Ｔ継手２１０を導管１７
４と１７６との間に設け、Ｔ継手２１２を導管１２４内
に設けることができる。導管１２４内の圧力を所定の最
小値よりも高く維持するために圧力調整弁２１６を備え
た導管２１４がＴ継手２１０と２１２との間に連結され
ている。
【００４８】本発明のもう１つの特徴では、センサ９２
によって検出される蒸気モータ１２８の出口導管１５６
のところにおける蒸気の温度が十分低い温度、例えば約
−６０°Ｆ（−５１℃）であれば、導管１８０からの蒸
気を、熱交換器４２内に設けられていて、管４６と類似
した追加の組をなす管（図示せず）を通して、導管１８
０と追加の組をなす前記管との間に設けられた適当な導
管及び制御弁（図示せず）を介して差し向けるのがよ
い。
【００４９】図３は、図３の実施例の選択可能な蒸発温
度に関する特徴に基づいて得られる本発明のもう１つの
特徴に従って、冷媒源及び熱交換器手段を介して空調ス
ペースを所定の温度範囲内の選択された設定温度に冷却
する方法を示すチャート２１８である。図３に示す方法
の具体化は、図４及び図５の冷凍装置２１９，２２１に
示されている。図２の構成要素と同一の図４及び図５の
構成要素には同一の符号が付けられており詳細な説明を
行なわない。この方法の冷媒源は図４及び図５において
上述の低温冷却手段１３と同一であり、この方法の熱交
換器手段には図４においては符号２２０が付けられ、図
５においては符号２２２が付けられている。
【００５０】例示の目的で述べると、所定の温度範囲
は、−４０°Ｆ〜＋８０°Ｆ（−４０℃〜＋２６．７
℃）であるように選択されている。本発明の方法は、所
定の熱力学的特性を有する冷媒を選択する段階を含む。
例示の目的で述べると、低温状態のＣＯ2 は、０°Ｆ
（−１７．８℃）の低温流体の蒸発温度に相当する３０
０psiaの送り出された状態の圧力を有する冷媒として選
択される。
【００５１】本発明の次の段階は、所定の温度範囲を少
なくとも第１及び第２の連続したセグメントに区分する
ことであり、３つの連続したセグメント２２４，２２
６，２２８は例示の目的で図３において示されている。
第１の温度セグメント２２４は例えば＋８０°Ｆ（＋２
６．７℃）〜＋１５°Ｆ（−９．４℃）であるように選
択され、第２の温度セグメント２２６は＋１５°Ｆ（−
９．４℃）〜０°Ｆ（−１７．８℃）であるように選択
され、そして第３の温度セグメント２２８は０°Ｆ（−
１７．８℃）〜−４０°Ｆ（−４０℃）であるように選
択される。
【００５２】本発明の次の段階は、選択された冷媒ＣＯ
2 の熱力学的特性に応じて温度範囲の所定の温度セグメ
ントの各々について圧力範囲を選択して、温度セグメン
トを取り扱うのに適した蒸発温度を与えることになる対
応の飽和圧力範囲を生じさせることである。図３に示す
ように、選択された冷媒がＣＯ2 である場合、０°Ｆ
（−１７．８℃）の蒸発温度に相当する３００psiaの飽
和圧力が第１の温度セグメント２２４に適している。換
言すると、「送り出された状態の」圧力が３００psia、
蒸発温度が０°Ｆ（−１７．８℃）のＣＯ2 は、空調ス
ペースと関連した熱交換器内で蒸発すると、空調スペー
スを、第１の温度セグメント２２４内にあるように選択
される設定温度に熱力学的に冷却することができる。
【００５３】図３に示すように、−１５°Ｆ（−２６．
１℃）の蒸発温度に相当する２２５psiaの飽和圧力が、
第２の温度セグメント２２６に適している。換言する
と、圧力が２２５psia、蒸発温度が−１５°Ｆ（−２
６．１℃）のＣＯ2 は、空調スペースと関連した熱交換
器内で蒸発すると、空調スペースを、第２の温度セグメ
ント２２６内に入るよう選択された設定温度まで熱力学
的に冷却することができよう。
【００５４】さらに図３に示すように、−５８°Ｆ（−
５０℃）の蒸発温度に相当する１００psiaの飽和圧力
は、第３の温度セグメント２２８に適している。換言す
ると、圧力は１００psia、蒸発温度が−５８°Ｆ（−５
０℃）のＣＯ2 は、空調スペースと関連した熱交換器内
で蒸発すると、空調スペースを、第３の温度セグメント
２２８内に入るよう選択された設定温度まで熱力学的に
冷却することができよう。
【００５５】本発明の次の段階は、対応の飽和圧力範囲
における選択された冷媒を提供する膨脹装置、弁、オリ
フィス等を準備することである。本発明の方法はさら
に、冷媒源１３と熱交換器２２２または２２４との間の
選択可能な平行な圧力選択または圧力関連流路内で膨脹
装置を連結する段階を含む場合、温度範囲の各セグメン
ト２２４，２２６，２２８と関連した圧力関連流路が得
られる。図４及び図５では、常開弁２３０が第１の流路
２３２内に連結されて第１の温度セグメント２２４と関
連した圧力関連流路が得られ、常閉弁２３４及び膨脹装
置またはオリフィス２３６が第２の流路２３８内で連結
され、膨脹弁２３６は低温流体の圧力を３００psiaから
２２５psiaに下げるよう選択されており、それにより第
２の流路２３８は第２の温度セグメント２２６と関連し
た圧力関連流路として機能するようになり、また常閉弁
２３０及び膨脹弁またはオリフィス２４２が第３の流路
２４４内で連結され、膨脹装置２４２は低温流体の圧力
を３００psiaから１００psiaまで下げるよう選択され、
それにより第３の流路２４４が第３の温度セグメント２
２８と関連した圧力関連流路として機能するようにな
る。
【００５６】弁２３０，２３４，２４０が、制御装置８
０からこれら弁の各々まで延びる制御ラインにより示す
ように制御装置８０によって制御される。本発明の利点
として、弁２３０，２３４，２４０がオンオフ弁であ
り、使用可能ではあるが費用がより高い制御可能なオリ
フィス弁を用いるオリフィス弁が不要であるということ
があげられる。
【００５７】本発明の方法は、図４及び図５の熱交換器
手段２２０，２２２内に複数の熱交換器、例えば図４及
び図５に示す第１、第２及び第３の熱交換器２４６，２
４８，２５０を準備する段階を含む。本発明の方法はま
た、送風機手段２５２、例えば上述の蒸気駆動モータ１
２８及びファンまたはブロワ１３０を準備する段階を含
む。また、本発明の好ましい実施例では、冷媒蒸気を蒸
気モータ１２８に導入する前に選択的に加熱するための
加熱手段が設けられており、この加熱手段は上述の加熱
手段１３６である。本発明の方法はさらに、複数の熱交
換器２４６，２４８，２５０及び蒸気モータ１２８を複
数の互いに異なる選択可能な熱交換器−モータ冷媒流路
構成で配置する段階を含み、各かかる熱交換器−モータ
流路構成は、蒸気モータ１２８及び複数の熱交換器のう
ち少なくとも２つを含む。本発明の方法は、いずれの温
度セグメント２２４，２２６または２２８が選択された
設定温度と関連しているか、即ちどの温度セグメントに
選択された設定温度が属しているかを判定する段階を含
む。次に、判定された温度セグメントに関連していて、
冷媒の流れを冷媒源１３から熱交換器手段２２０または
２２２に差し向けるための圧力関連流路を選択し、熱交
換器−モータ流路構成を選択された特定の圧力関連流路
に応じて選択する。
【００５８】より詳細に述べると、図４及び図５では、
３つの圧力関連流路２３２，２３８，２４４が常閉弁２
５４を経て冷媒源１３に連結されている。また、図４及
び図５に示すように、第１の熱交換器２４６は第１及び
第２の端部２５５，２５８を有し、第２の熱交換器２４
８は第１及び第２の端部２６０，２６２を有し、第３の
熱交換器２５０は第１及び第２の端部２６４，２６６を
有している。
【００５９】次に特に図４を参照すると、第１、第２及
び第３の圧力関連流路２３２，２３８，２４４がそれぞ
れ、弁２５４と第１の熱交換器２４６の端部２５６との
間で平行に接続されており、かくして、端部２５６は入
力端部として働き、端部２５８は熱交換器２４６の出力
端部として働く。第１の熱交換器２４６の第２の端部２
５８は、蒸気圧を例えば約１００psiaに下げるような寸
法に設定された膨脹装置２６８を経て、第２の熱交換器
２４８の第２の端部２６２に連結されている。第２の熱
交換器２４８の第１の端部２６０は加熱手段１３６及び
蒸気モータ１２８を介して第３の熱交換器の第２の端部
２６６に連結されている。また、第１の熱交換器２４６
の第２の端部２５８は、弁２７０及び導管２７２により
第２の熱交換器２４８をバイパスした状態で、加熱手段
１３６及び蒸気モータ１２８を経て第３の熱交換器手段
の第２の端部２６６に連結されている。圧力調整弁２７
４がＴ継手１６６のところの源１１３の蒸気側からＴ継
手２７６のところの導管２７５を経て蒸気モータ１２８
の入力側に連結され、それにより、蒸気モータ１２８に
流入する低温流体の圧力が、ＣＯ2 の場合圧力を８０ps
iaまたはそれ以上に維持してＣＯ2 の凝固を阻止する所
定の圧力に或いはそれ以上に維持されるようにする。弁
２７４及び導管２７５の代わりに、蒸気モータ１２８に
通じる導管内に背圧調整弁を配置してもよい。
【００６０】図４に示す冷凍装置２１９の作動の第１の
例として、設定温度セレクタ８２が空調スペース１４内
の非冷凍品、例えば精選食品と関連した温度、例えば＋
３５°Ｆ（＋１．６７℃）を選択するよう設定されてい
るものと仮定し、それにより設定温度が図３に示す冷却
温度範囲の第１のセグメント２２４内に入っている。Ｃ
Ｏ2 が必要な場合制御装置８０は弁２５４を開放市、す
ると冷媒は、源１３から弁２５４を通り、開放した状態
の弁２３０及び第１の圧力関連流路２３２を通り、第１
の熱交換器２４６を通って流れて、０°Ｆ（−１７．８
℃）の温度の液体低温流体を蒸発させ、圧力を低下させ
る膨脹装置またはオリフィス２６８を通り、第２の熱交
換器２４８を通り、空調スペース１４内に所要の空気流
を得るのに加熱が必要であるかどうかに応じて熱を低温
流体に与え或いは与えないようにする加熱手段１３６を
通り、蒸気モータ１２８を通り、そして第３の熱交換器
２５０を通って流れる。膨脹装置２６８は等エンタルピ
ー膨脹により圧力を約１００psiaまで下げ、それにより
また低温流体が第２の熱交換器２４８に入る前にその温
度を低くし、等エントロピー膨脹が蒸気モータ１２８内
で生じ、機械的なエネルギーを蒸発低温流体から取り出
し、それと同時に蒸気を第３の熱交換器２５０中へ差し
向ける前に蒸気の圧力温度及び温度を下げる。第３の熱
交換器２５０を出る低温流体をもう１度利用し、所望な
らば集め或いは生じさせる。空調スペース１４がもはや
冷却を必要としない場合、制御装置８０は弁２５４を閉
鎖する。
【００６１】空調スペースが設定温度保持のため熱を必
要とする場合、或いは熱交換器手段２２０の霜取りのた
めの熱が必要な場合、図２に示すヒートパイプ５８の形
態の加熱手段を用いるのがよく、或いは低温流体を熱交
換器手段２２０中へ差し向ける前に、加熱手段１３６に
類似した加熱手段に通すのがよい。
【００６２】セレクタ８２によって選択された設定温度
を、第２の温度セグメント２２６に入る値に設定する
と、制御装置８０は弁２５４，２３４を開くが弁２３０
を開く。かくして、低温流体を第２の圧力関連平行流路
２３８中に差し向け、それにより圧力を２２５psiaに下
げて−１５°Ｆ（−２６．１℃）の蒸発温度を得る。熱
交換器−モータ流路は、第１の温度セグメント２２４に
入る設定温度に関して説明したのと同一である。
【００６３】セレクタ８２によって選択された設定温度
を、第３の温度セグメント２２８に属する値、例えば−
２０°Ｆ（−２８．９℃）に設定すると、制御装置８０
は弁２５４，２４０，２７０を開き、これに対して弁２
３０を閉じる。かくして、低温流体を第３の圧力関連平
行流路２４４中に差し向け、それにより圧力を１００ps
iaに下げて、−５８°Ｆ（−５０℃）の蒸発温度を得
る。熱交換器−モータ流路はまた、第３のセグメント２
２８に属する設定温度に対応して変更される。というの
は、その時点で開いている弁２７０により低温流体蒸気
が第２の熱交換器２４８をバイパスして直接加熱手段１
３６の入力端部１４０に進むからである。蒸気圧が流路
２４４によって、オリフィス２６８及び熱交換器２４８
によって別の冷却段階を用いることを非実用的にする点
まで下がると熱交換器流路を変更する。従って、設定温
度が第３の温度セグメント内にあるときは、オリフィス
２６８及び熱交換器２４４をバイパスさせる。
【００６４】図５の冷凍装置２２１では、第１及び第２
の圧力関連流路２３２，２３８を弁２５４と第１の熱交
換器２４６の第２の端部２５８との間で平行に連結し、
これに対し第３の圧力関連流路２４４を弁２５４と第２
の熱交換器２４８の第１の端部２６０との間に連結す
る。第１の熱交換器２４６の第１の端部２５６を上述の
膨脹装置２６８を経て第２の熱交換器２４８の第１の端
部２６０に連結し、それにより蒸気圧を例えば約１００
psiaに下げる。第２の熱交換器２４８の第２の端部２６
２は加熱手段１３６及び蒸気モータ１２８を経て第３の
熱交換器２５０の第１の端部２６４に連結されている。
圧力調整弁２７４は図４の実施例におけるように、導管
２７５により蒸気モータ１２８の入力側に連結されてい
る。
【００６５】図５に示す冷凍装置２２１の動作原理を説
明すると、設定温度セレクタ８２が第１の温度セグメン
ト２２４に入る温度を選択すると、制御装置８０は必要
に応じて弁２５４を開いたり閉じたりし、それにより空
調スペース１４内の温度を、選択された設定温度に近い
所定の狭い範囲内に維持する。
【００６６】低温流体流路は、弁２５４、第１の圧力関
連平行流路２３２、第１の熱交換器２４６、膨脹装置２
６８、第２の熱交換器２４８、必要に応じて熱を加えて
空調スペース１４内の所望の空気流量を維持する加熱手
段１３６、蒸発モータ１２８、及び第３の熱交換器２５
０を含む。
【００６７】設定温度セレクタ８２を第２の温度セグメ
ント２２６に入る温度の値に設定すると、弁２５４，２
３４を開放し、弁２３４を閉鎖し、それにより第２の圧
力関連流路２３８及び第１の温度セグメント２２４内の
設定温度について使用されたのと同一の熱交換器−モー
タ流路を選択する。
【００６８】設定温度セレクタ８２を第３の温度セグメ
ント２２８に入る温度の値に設定すると、弁２５４，２
４０を開放し、これに対して弁２３０を閉鎖し、それに
より第３の圧力関連流路２４４を選択する。
【００６９】熱交換器−モータ流路が、第１及び第２の
温度セグメントの設定温度の値について用いられたもの
とは異なり、第１の熱交換器２４６及び膨脹装置２６８
は図４の実施例と関連して指摘した理由によりバイパス
される。低温流体は第２の熱交換器２４８に流入し、こ
の第２の熱交換器２４８は、液体低温流体を蒸発させる
よう機能する熱交換器２４６ではなくて、蒸発器として
今や機能する。次に、蒸発低温流体は加熱手段１３６、
蒸気モータ１２８、及び第３の熱交換器２５０を通って
進む。
【００７０】図６は、本発明のもう１つの実施例に従っ
て構成された冷凍装置２８０の線図である。
【００７１】図２、図４及び図５の冷凍装置に関連して
上述したのと類似の冷凍装置２８０の構成要素には同一
の符号が付けられており、詳細な説明を繰り返さない。
冷凍装置２８０は、空調スペース１４の温度を、少なく
とも加熱サイクルを介して、選択された設定温度に近い
所定の温度範囲に調節し、かかる冷却装置２８０は液体
状態１８を含む低温冷却手段１３を含む。液体低温流体
を蒸発させるための少なくとも１つの熱交換器、例えば
熱交換器２４８を含む流体流路を構成する熱交換器手段
２８２が設けられており、追加の熱交換器２４６もまた
示されている。
【００７２】導管２８４、調節弁手段２８６、及び制御
装置８０を含む手段２８３が、低温冷却手段１３と熱交
換器２４８の第１の端部２６０とを作動的に相互に連結
しており、熱交換器２２８内の液体低温流体の蒸発によ
り冷却サイクルが行なわれる。制御装置８０は、調節弁
手段２８６のオリフィスのサイズを調節して、容器１６
から熱交換器２４８への液体低温流体１８の出力量を調
節する。調節弁２８６は低温流体の流れを選択的に遮断
するための手段を有するのがよく、或いは図６に示すよ
うに、手段２８３が、オンオフ弁２５４をさらに有する
のがよく、このオンオフ弁２５４は、冷却サイクル中、
液体低温流体１８を流すことができ、そして冷却サイク
ルが不要な場合には液体低温流体１８の流れを停止させ
るよう制御装置８０によって制御される。
【００７３】熱交換器２４８の第２の端部２６２は、導
管２８８を介して蒸気モータ１２８の入力側に連結され
ている。図示のように導管２８８は、背圧調整弁２９０
を有するのがよい。背圧調整弁２９０は熱交換器２４８
内の低温流体の圧力を、低温流体がＣＯ2 である場合に
はその三重点よりも高く選択されている所定の最小値よ
りも高く維持する。冷却サイクルが終わり、しかも冷凍
装置２８０の運転作動を停止させると、熱交換器２４８
の入力側の弁２５４を閉鎖し、そして熱交換器２４８の
出力側の弁を閉鎖することにより、作動停止による隔離
を行なうことが望ましい。背圧調整弁２９０は、制御可
能なオフ状態を有するのがよく、或いはオンオフ弁２９
２をこの機能を行なうよう導管２９２内に設けるのがよ
い。図４及び図５に関連して説明した圧力調整弁２７４
を破線２９４で示すように導管２８８に連結することに
より、オンオフ弁２９２だけをそのままにした状態で背
圧調整弁２９０を不要にすることができる。
【００７４】蒸気モータ１２８は熱交換器２４８を出る
低温流体蒸気を膨脹させ、機械的にエネルギーを蒸気か
ら取り出してモータ１２８を駆動させ、それと同時に蒸
気の圧力及び温度を下げる。蒸気モータ１２８の出力側
を導管２９６を介して熱交換器２４６の第１の端部２５
６に連結し、熱交換器２４６の第２の端部２５８は蒸気
を大気中に放出し、或いは蒸気を熱交換器手段２８２内
のさらにもう１つの熱交換器に差し向け、或いは空調ス
ペース１４が区画化されている場合、空調スペース１４
のもう１つの区画室と関連した熱交換器に差し向けても
よい。
【００７５】熱交換器２４８を出る蒸発低温流体中の過
熱の度合を求めるための温度センサ２９８が、熱交換器
２４８の第２の端部２６２に隣接した導管内を流れてい
る低温流体と熱検出関係をなして設けられている。
【００７６】図７は、本発明の教示に従って冷凍装置２
８０を作動させるための制御装置８０内の読み出し専用
メモリ（ＲＯＭ）内に記憶されたプログラム３００のフ
ローチャートであり、蒸気教示としては、低温冷却手段
１３から熱交換器手段２８２の熱交換器２４８への液体
低温流体１８の質量流量の調節があげられる。
【００７７】プログラム３００に定期的に３０２で入
り、ステップ３０４において、設定温度セレクタ８２に
よって設定された設定温度ＳＰ及び戻り空気温度センサ
ー１６４によって検出された戻り空気７２の温度ＲＡを
取り出す。次いで、ステップ３０６において設定温度Ｓ
Ｐから戻り空気７２の温度ＲＡを引いて値△Ｔを出す。
上述のように、冷凍装置２８０は、空調スペース１４の
温度を、選択された設定温度ＳＰに近い狭い温度帯内に
保持する。△Ｔが負であり、設定温度ＳＰに近い「満足
のいく」温度帯よりも大きい場合、冷却サイクルが必要
である。冷却サイクルが必要になると、ステップ３０８
からステップ３１０に進み、ステップ３１０においてオ
ンオフ弁２５４を開き、或いは調整弁２８６にオンオフ
操作を設けた場合には、制御装置は弁を作動させてその
オリフィスの調節サイズに応じてこれを通る流れを可能
にする。
【００７８】次いで、ステップ３１２において、送風機
手段２５２を介して空調スペース１４内に送り出されて
いる調和空気７４の温度ＤＡを取り出し、調和空気７４
の温度ＤＡは送り出し空気センサー８６によって検出さ
れる。また、ステップ３１２において、制御装置８０の
一部であるランダムアクセス記憶装置（ＲＡＭ）内に記
憶されている床温度値を取り出し、床温度値は、例えば
空調スペース１４内の痛みやすい精選積み荷のスポット
凍結を防止するため送り出し空気７４の温度ＤＡがそれ
以上はもう下がらない値である。ステップ３１２におい
て、送出し空気７４の温度ＤＡが所定の床温度値よりも
低いかどうかをさらに判定する。もしＤＡが床温度値よ
りも低くなければ、ステップ３１２からステップ３１４
に進み、ステップ３１４において温度センサ２９８によ
って検出された温度値を取り出す。ステップ３１４にお
いて、熱交換器２４８を出た蒸気の温度と熱交換器２４
８内の低温流体の蒸発温度とを比較し、流出中の低温流
体蒸気が蒸発温度よりも何度大きいか、即ち流出中の蒸
気の過熱の度合を求める。過熱の度合を、所定の所望の
過熱の度合“Ｘ”と比較し、“Ｘ”は例えば１０度であ
る。実際の過熱の度合が“Ｘ”に等しくなければ、ステ
ップ３１６において、実際の過熱の度合が“Ｘ”よりも
大きいかどうかを判定する。実際の過熱の度合が“Ｘ”
よりも大きい場合、ステップ３１６からステップ３１８
に進み、ステップ３１８において、制御装置８０が調節
弁２８６のオリフィスの領域を開放し、熱交換器２４８
への液体低温流体１８の質量流量を増大させ、その結果
熱交換器２４８内における追加の低温流体を蒸発させ、
過熱の度合を下げる。
【００７９】ステップ３１６により過熱の度合が“Ｘ”
よりも大きくないことが分かると、これは“Ｘ”よりも
小さく、従ってステップ３１６からステップ３２０へ進
む。ステップ３２０において、制御装置８０が調節弁２
８６のオリフィスの面積を狭め、熱交換器２４８への液
体低温流体１８の質量流量を減少させ、その結果熱交換
器２４８内のより低温流体の蒸発を少なくし、過熱の度
合を増大させる。ステップ３１８，３２０の両方からプ
ログラム出口３２０に進み、次いで定期的にプログラム
の入口３０２に戻る。
【００８０】ステップ３１２において、送出し空気７４
の温度ＤＡが所定の床温度値よりも低くなったことが分
かると、ステップ３１４，３１６，３１８がバイパスさ
れ、ステップ３１２からステップ３２０へ進んでここで
送出し空気７４の質量流量を減少させてその温度ＤＡを
増大させる。かくして、冷凍装置２８０が送出し空気７
４の温度ＤＡを所定の床温度値に或いはそれよりも高く
維持し、また本発明の床温度値が満足されている限り、
本発明は熱交換器２４８から出ている蒸発低温流体の過
熱の度合を所定値に調節する。
【００８１】ステップ３０８において冷却サイクルが不
要であることが分かると、ステップ３０８からステップ
３２４へ進み、かかるステップ３２４において例えば弁
２５４（設けられている場合）を閉鎖し或いは弁２８６
がオンオフ制御が可能な場合、調節弁２８６を閉鎖する
ことにより、熱交換器２４８への液体低温流体１８の流
れを止める。次いで、ステップ３２４からステップ３２
６へ進み、かかるステップ３２６において空調スペース
１４の温度を設定温度ＳＰに近い「満足のいく」温度帯
内に保持するのに加熱サイクルが必要であるかどうかを
判定する。加熱サイクルが必要である場合、図２のヒー
トパイプを利用するか或いは例えば冷却手段１３からの
低温流体を適当な加熱手段中へ差し向け、次いで熱交換
器手段２８２中へ差し向けることにより、熱を熱交換器
手段２８２に加えるための他の適当な手段を用いてもよ
い。次に、ステップ３２６からプログラムのリターン３
２２に進む。
【００８２】図面には示していないが、過度の圧力が冷
凍装置１０の作動停止時に生じないようにするために、
低温流体を作動停止時に２つの弁の間、例えば弁２５４
と２９２との間で枝分かれさせる任意の位置において圧
力逃がし弁を設けるべきである。また、単一または複数
の膨脹オリフィスを、使用する管類の直径、システムの
圧力効果等に応じて低温流体流路中の選択された単一の
箇所または複数の箇所に配置するのがよい。膨脹オリフ
ィスに代えて１または２以上の蒸気モータまたは膨脹弁
を用いて所望の膨脹を得るようにすることが好適であ
る。
【００８３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示に従って構成され、トレーラーの
前壁に設置された状態で示された冷凍装置の斜視図であ
る。
【図２】図１に示す冷凍装置の詳細線図であり、低温流
体は冷却サイクル中冷却を行ない、加熱及び霜取りサイ
クル中可燃性燃料及びヒートパイプが加熱を行なう構成
を示す図である。
【図３】本発明の教示に従って冷媒源及び熱交換器手段
を介して空調スペースを冷却する方法を示す図である。
【図４】冷媒の蒸発温度が選択的に調節され空調される
べきスペース内の積み荷の冷却要件に応じて最適化され
る本発明のもう１つの特徴に従って構成された冷凍装置
の詳細線図である。
【図５】図３で利用された構成の他の実施例を示す以外
においては図３に示すのと類似した冷凍装置の詳細線図
である。
【図６】低温流体の質量流量が、蒸発器コイルを出る低
温流体の過熱の度合に応答して制御されると共に、精選
積み荷を空調しながら空調スペース内で送り込まれてい
る空気の温度を所定の床温度値に或いはそれよりも高く
維持するよう制御される本発明のもう１つの特徴に従っ
て構成された冷凍装置の詳細線図である。
【図７】本発明の教示による図６の冷凍装置を作動させ
るためのプログラムのフロー図である。
【符号の説明】
１０ 冷凍装置 １３ 低温冷却手段 １４ 空調スペース ４２ 熱交換器手段 ４４ 流体流路 ５８ ヒートパイプ ７０ 送風機手段 １４４，１５８ 加熱手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローランド ルイス ローリッチ アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ピッ ツバーグ メイプルアベニュー 326 (72)発明者 ハーマン ハーモジオ ヴィーガス アメリカ合衆国 ミネソタ州 ブルーミン トン ウエストエイティセブンスストリー ト 7710

Claims (43)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空調スペースの温度を、加熱サイクルと
    冷却サイクルにより選択された設定温度に近い所定の温
    度範囲に調節するための冷凍装置であって、低温流体冷
    却手段を含む冷凍装置において、流体流路を構成する手
    段及びヒートパイプ手段を含む熱交換器手段と、冷却サ
    イクルを行なわせるよう熱交換器手段の流体流路と低温
    流体冷却手段を作動的に相互に連結する手段と、加熱サ
    イクルを行なわせるよう熱をヒートパイプ手段に加える
    加熱手段と、冷却及び加熱サイクル中、空気を空調スペ
    ースと熱交換器手段との間で循環させる送風機手段とを
    有することを特徴とする冷凍装置。
  2. 【請求項２】 加熱手段は、可燃性燃料供給源及び加熱
    サイクル中、燃料を燃焼させてヒートパイプ手段を加熱
    するための手段を含むことを特徴とする請求項１の冷凍
    装置。
  3. 【請求項３】 送風機手段は、蒸気駆動モータ手段によ
    って駆動されるファン手段を含み、熱交換器手段の流体
    流路は、入力端部及び出力端部を備え、前記冷凍装置
    は、前記出力端部を蒸気駆動モータ手段に連結する手段
    を含み、それにより、低温流体が熱交換器手段の流体流
    路を横切った後、前記蒸気駆動手段は冷却サイクル中低
    温流体で動作することを特徴とする請求項１の冷凍装
    置。
  4. 【請求項４】 冷却サイクル中、熱交換器手段の流体流
    路の出力端を蒸気駆動モータ手段に連結する手段は、低
    温流体を加熱する手段を含むことを特徴とする請求項３
    の冷凍装置。
  5. 【請求項５】 送風機手段は蒸気駆動モータ手段によっ
    て駆動されるファン手段を含み、低温流体冷却手段は、
    液体低温流体の入った供給容器を含み、前記冷凍装置
    は、供給容器からの液体低温流体を蒸発させる圧力発生
    手段を含み、蒸発低温流体は供給容器内に所定の圧力を
    維持し、加熱サイクル中供給容器を蒸気駆動モータ手段
    に連結して蒸気駆動モータ手段を駆動するための蒸発低
    温流体を生じさせる手段が設けられていることを特徴と
    する請求項１の冷凍装置。
  6. 【請求項６】 加熱手段は高温ガスを生じさせ、前記冷
    凍装置は、前記高温ガスを圧力発生手段と熱交換関係を
    なして差し向けて蒸気駆動モータ手段によって使用され
    る蒸発低温流体への液体低温流体の変換を促進する手段
    を含むことを特徴とする請求項５の冷凍装置。
  7. 【請求項７】 加熱サイクル中、供給容器を蒸気駆動モ
    ータ手段に連結する手段は、低温流体を加熱するための
    加熱手段を含むことを特徴とする請求項５の冷凍装置。
  8. 【請求項８】 蒸気駆動モータ手段からの低温流体を圧
    力発生手段と熱交換関係をなして差し向け、それにより
    蒸気駆動モータ手段によって使用される蒸発低温流体へ
    の液体低温流体の変換を促進するための手段を有するこ
    とを特徴とする請求項７の冷凍装置。
  9. 【請求項９】 蒸気駆動モータ手段による使用に先立っ
    て、低温流体を加熱するための加熱手段は、高温ガスを
    生じさせ、高温ガスを、圧力発生手段と熱交換関係をな
    して差し向け、それにより蒸気駆動手段によって使用さ
    れる蒸発低温流体への液体低温流体の変換を促進するた
    めの手段をさらに有することを特徴とする請求項７の冷
    凍装置。
  10. 【請求項１０】 送風機手段は蒸気駆動モータ手段によ
    って駆動されるファン手段を含み、低温流体冷却手段
    は、低温流体を液体の状態で収容する容器と、液体低温
    流体を蒸発させるための手段及び蒸発低温流体を蒸気駆
    動モータ手段に差し向けるための差向け手段を含むこと
    を特徴とする請求項１の冷凍装置。
  11. 【請求項１１】 差向け手段は、熱を蒸発低温流体に追
    加するための加熱手段を含むことを特徴とする請求項１
    ０の冷凍装置。
  12. 【請求項１２】 液体低温流体を蒸発させるための手段
    は、熱交換器手段と、容器内に所定の最小圧力を維持す
    る圧力発生手段とを有し、熱交換器手段からの蒸発低温
    流体は冷却サイクル中は差向け手段に与えられ、圧力発
    生手段からの蒸発低温流体は、加熱サイクル中は差向け
    手段に与えられることを特徴とする請求項９の冷凍装
    置。
  13. 【請求項１３】 低温流体を蒸気駆動モータ手段から圧
    力発生手段と熱交換関係をなして差し向け、それにより
    蒸気駆動モータ手段によって使用される蒸発低温流体へ
    の液体低温流体の変換を促進するための手段を有するこ
    とを特徴とする請求項１２の冷凍装置。
  14. 【請求項１４】 加熱手段は高温ガスを生じさせ、高温
    ガスを圧力発生手段と熱交換関係をなして差し向け、そ
    れにより蒸気駆動モータ手段によって使用される蒸発低
    温流体への液体低温流体の変換を促進する手段を有する
    ことを特徴とする請求項１２の冷凍装置。
  15. 【請求項１５】 液体低温流体を蒸発させるための手段
    は、熱交換器手段と加熱サイクル中は液体低温流体を受
    け入れるよう連結可能な周囲ループとを有し、熱交換器
    手段からの蒸発低温流体は冷却サイクル中は差向け手段
    に与えられ、周囲ループからの蒸発低温流体は加熱サイ
    クル中は差向け手段に与えられることを特徴とする請求
    項１０の冷凍装置。
  16. 【請求項１６】 低温流体冷却手段は、低温流体を所定
    の圧力及び温度で収容する供給容器を含み、冷却サイク
    ルを行なうよう熱交換器手段の流体流路と低温流体冷却
    手段とを作動的に相互に連結する手段は、少なくとも第
    １及び第２の選択可能な平行な枝部を含み、第１の枝部
    は低温流体を供給容器と実質的に同一の圧力及び温度の
    状態で熱交換器手段に与え、第２の枝部は、低温流体の
    圧力及び温度を減少させるための膨脹手段を含み、前記
    冷凍装置は、供給容器内の低温流体の所定の特性及び所
    定の設定温度の関数として前記枝部のうち一方を選択す
    る手段が設けられていることを特徴とする請求項１の冷
    凍装置。
  17. 【請求項１７】 低温流体冷却手段は液体及び蒸発低温
    流体を収容した供給容器及び前記容器内の低温流体を所
    定値よりも高く維持する圧力発生手段を含み、熱交換器
    手段の流体流路は出力端部を備え、前記冷凍装置は供給
    容器を熱交換器手段の出力端部に連結して熱交換器手段
    から出ている蒸発低温流体の圧力を前記所定値よりも高
    く維持する流体流路手段を有することを特徴とする請求
    項１の冷凍装置。
  18. 【請求項１８】 熱交換器手段の流体流路とヒートパイ
    プ手段とを相互に連結する金属製フィンを有することを
    特徴とする請求項１の冷凍装置。
  19. 【請求項１９】 熱交換器手段の流体流路は第１及び第
    ２の長さ方向端部、及び第１の長さ方向端部と第２の長
    さ方向端部との間の第１の所定の長さ寸法を有し、ヒー
    トパイプ手段は第１の所定の長さ方向寸法よりも長い第
    ２の所定の長さ方向寸法を有していて、ヒートパイプ手
    段は第１の長さ方向端部及び第２の長さ方向端部のうち
    少なくとも一方を越えて延びる延長部分を有し、加熱手
    段は熱を前記延長部分に加えることを特徴とする請求項
    １の冷凍装置。
  20. 【請求項２０】 冷凍装置は熱交換器手段上に生じた氷
    を溶かす霜取りサイクルを有し、加熱手段は霜取りサイ
    クル中、熱をヒートパイプ手段に加え、前記冷凍装置
    は、霜取りサイクル中、空調スペースと熱交換器手段と
    の間の空気の循環を防止するための手段を有することを
    特徴とする請求項１の冷凍装置。
  21. 【請求項２１】 霜取りサイクル中、空調スペースと熱
    交換器手段との間の熱の循環を防止する手段は、送風機
    手段の作動を停止させる手段を含むことを特徴とする請
    求項２０の冷凍装置。
  22. 【請求項２２】 霜取りサイクル中、空調スペースと熱
    交換器手段との間の熱の循環を防止する手段は、空調ス
    ペースと熱交換器手段との間に配置された霜取りダンパ
    を含み、霜取りダンパは霜取りサイクル中は閉鎖位置に
    あることを特徴とする請求項２０の冷凍装置。
  23. 【請求項２３】 空調スペースを、冷媒源及び熱交換器
    手段により所定温度範囲の選択された設定温度に冷却す
    る方法であって、所定の熱力学特性を備えた冷媒を選択
    し、前記温度範囲を少なくとも第１及び第２のセグメン
    トに区分し、冷媒の熱力学特性に従って、温度範囲の前
    記セグメントの各々について圧力範囲を選択し、それに
    より対応の方は圧力範囲を得、前記対応の方は圧力範囲
    を生じさせる膨脹装置を準備し、前記膨脹装置を冷媒源
    と熱交換器手段との間で選択可能な平行な流路内に連結
    して温度範囲の各々のセグメントと関連した温度関連流
    路を得、温度範囲のどのセグメントが選択された設定温
    度と関連しているかを決定し、決定された温度セグメン
    トと関連のある圧力関連流路を選択して冷媒の流れを冷
    媒源と熱交換器手段との間に差し向けることを特徴とす
    る方法。
  24. 【請求項２４】 冷媒選択段階では、所定圧力の低温流
    体を選択することを特徴とする請求項２３の方法。
  25. 【請求項２５】 複数の熱交換器を準備し、蒸気駆動モ
    ータを含む送風機手段を準備し、前記複数の熱交換器及
    び蒸気駆動モータを、複数の別々の選択可能な熱交換器
    −モータ冷媒流路の構成で配置し、かかる熱交換器−モ
    ータ流路構成の各々は、蒸気駆動モータ及び複数の熱交
    換器のうち少なくとも２つを含み、さらに、流路を選択
    段階によって流路選択段階で選択された特定の圧力関連
    平行流路に応答して熱交換器−モータ流路構成を選択す
    ることを特徴とする請求項２３の方法。
  26. 【請求項２６】 空調スペースを、所定の温度範囲内の
    選択された設定温度に冷却する冷凍装置であって、冷媒
    源と、熱交換器手段と、冷媒源と熱交換器手段との間で
    平行に連結される複数の選択可能な圧力関連流路を構成
    する手段とを有し、圧力関連流路は冷媒を、所定温度範
    囲を所定セグメントに区分するよう選択された互いに異
    なる所定圧力の状態で熱交換器手段に与え、前記冷凍装
    置は、空調スペースの冷却目標温度である前記選択され
    た設定温度を含む温度範囲のセグメントに応じて冷媒源
    から熱交換器手段への冷媒の流れが得られるよう圧力関
    連流路のうち一方を作動的に選択する手段を含むことを
    特徴とする冷凍装置。
  27. 【請求項２７】 前記流路のうち少なくともある特定の
    ものは、膨脹装置を含み、膨脹装置は、所定の温度範囲
    を所定のセグメントに区分する所定の圧力を生じさせる
    よう選択されることを特徴とする請求項２６の冷凍装
    置。
  28. 【請求項２８】 冷媒は低温流体であることを特徴とす
    る請求項２６の冷凍装置。
  29. 【請求項２９】 複数の熱交換器と、蒸気駆動モータを
    備えた送風機手段と、前記複数の熱交換器及び蒸気駆動
    モータを、選択可能な互いに異なる熱交換器−モータ冷
    媒流路構成で連結する手段とを有し、各熱交換器−モー
    タ構成は、蒸気駆動モータ及び複数の熱交換器のうち少
    なくとも２つを含み、前記冷凍装置は、現在選択された
    圧力関連平行流路に応答して熱交換器−モータ流路構成
    を選択する手段を含むことを特徴とする請求項２６の冷
    凍装置。
  30. 【請求項３０】 冷媒は、公称圧力が約３００psiaの低
    温流体の状態のＣＯ2 であり、圧力関連平行流路は、少
    なくとも第１、第２及び第３の流路を含み、第１の流路
    は、低温流体の圧力を約３００psiaに維持するように膨
    脹装置が設けられておらず、第２の流路は、低温流体の
    圧力を約２２５psiaに下げる膨脹装置を含み、第３の流
    路は、低温流体の圧力を約１００psiaに下げる膨脹装置
    を含むことを特徴とする請求項２９の冷凍装置。
  31. 【請求項３１】 冷媒を蒸気駆動モータに流す前に、熱
    を冷媒に選択的に加えるための手段を含むことを特徴と
    する請求項２９の冷凍装置。
  32. 【請求項３２】 複数の熱交換器は、第１、第２、第３
    の熱交換器と、第１の熱交換器と第２の熱交換器を相互
    に連結する膨脹装置を含む手段と、第２の熱交換器と第
    ３の熱交換器を相互に連結する蒸気駆動モータを含む手
    段と、制御可能な弁及び第１の熱交換器と第３の熱交換
    器を相互に連結する蒸気駆動モータを含む手段とを有
    し、互いに異なる選択可能な熱交換器−モータ流路構成
    は、第１及び第２の圧力関連平行流路のうちいずれか一
    方の選択に応じて選択される第１の構成と、第３の圧力
    関連平行流路の選択に応じて選択される第２の構成とを
    含み、第１の構成は、第１、第２及び第３の熱交換器を
    含み、第２の構成は、第１及び第２の熱交換器だけを含
    み、膨脹装置及び第２の熱交換器をバイパスさせること
    を特徴とする請求項２９の冷凍装置。
  33. 【請求項３３】 冷媒を蒸気駆動モータに流す前に、熱
    を冷媒に選択的に加えるための手段を含むことを特徴と
    する請求項３２の冷凍装置。
  34. 【請求項３４】 複数の熱交換器は、各々が入力端部及
    び出力端部を備えた第１、第２及び第３の熱交換器と、
    第１の熱交換器の出力端部と第２の熱交換器の入力端部
    とを相互に連結する膨脹弁を含む手段と、第２の熱交換
    器の出力端部と第３の熱交換器の入力端部を相互に連結
    する蒸気駆動モータを含む手段とを有し、第１及び第２
    の圧力関連平行流路は、冷媒源を第１の熱交換器の入力
    端に連結し、第３の圧力関連平行流路は冷媒源を第２の
    熱交換器の入力端部に連結し、互いに異なる選択可能な
    熱交換器−モータ流路構成は、第１及び第２の圧力関連
    平行流路のうちいずれか一方の選択に応じて選択される
    第１の構成と、第３の圧力関連平行流路の選択に応じて
    選択される第２の構成とを含み、第１の構成は第１、第
    ２及び第３の熱交換器を含み、第２の構成は、第２及び
    第３の熱交換器だけを含み、第１の熱交換器及び第１の
    熱交換器と第２の熱交換器との間に連結された膨脹装置
    をバイパスすることを特徴とする請求項２０の冷凍装
    置。
  35. 【請求項３５】 冷媒を蒸気駆動モータを通して流す前
    に、熱を冷媒に選択的に加えるための手段を有すること
    を特徴とする請求項３４の冷凍装置。
  36. 【請求項３６】 空調スペースの温度、少なくとも冷却
    サイクルにより選択された設定温度に近い所定の温度範
    囲に調節する冷凍装置であって、冷凍装置は低温流体冷
    却手段を液体の状態で含み、前記冷凍装置は、流体流路
    を構成する熱交換器手段と、熱交換器手段内の液体低温
    流体の重圧により冷却サイクルを行なうよう熱交換器手
    段の流体流路と低温流体冷却手段を作動的に相互に連結
    するための制御可能な調節弁手段を含む手段と、熱交換
    器手段から出る蒸発低温流体の過熱の度合を求めるため
    の手段と、調節弁手段を制御してある質量流量の液体低
    温流体を蒸発低温流体中の過熱の度合の関数として熱交
    換器手段に与えるための制御手段とを含むことを特徴と
    する冷凍装置。
  37. 【請求項３７】 空気を空調スペースから引き出し、空
    気を熱交換器手段と熱交換関係をなして移動させ、調和
    空気を空調スペース内に送り出す送風機手段と、送り出
    された調和空気の温度を検出する手段とを有し、制御手
    段は、調節弁手段及び低温流体冷却手段から熱交換器手
    段への液体低温流体の質量流量を送り出された調和空気
    の温度の関数として制御し、送り出された調和空気の温
    度が所定の床値よりも低くならないよう質量流量を減少
    させることを特徴とする請求項３６の冷凍装置。
  38. 【請求項３８】 空調スペースの温度を選択された設定
    温度に近い所定の温度範囲内に維持するのに冷却サイク
    ルが必要ではないときを求める手段を有し、制御手段
    は、冷却サイクルが不要であるという決定に応じて熱交
    換器手段への液体低温流体の流れを止めることを特徴と
    する請求項３６の冷凍装置。
  39. 【請求項３９】 制御手段は、冷却サイクルが不要であ
    るとき、熱交換器手段への液体低温流体の流れを止める
    よう調節弁を制御することを特徴とする請求項３８の冷
    凍装置。
  40. 【請求項４０】 低温流体冷却手段と熱交換器手段との
    間の流路中に設けられたオンオフ弁を有し、制御手段
    は、冷却サイクルが不要であるときにオンオフ弁を閉鎖
    することを特徴とする請求項３８の冷凍装置。
  41. 【請求項４１】 空調スペースの温度を、少なくとも冷
    却サイクルにより、選択された設定温度に近い所定の温
    度範囲に調節するための冷凍装置を作動する方法であっ
    て、冷凍装置は液体の状態の低温流体冷却手段及び熱交
    換器手段を有し、前記方法は、低温流体冷却手段から熱
    交換器手段への液体低温流体の流量を調節して、熱交換
    器手段内における液体低温流体の蒸発により冷却サイク
    ルを行なわせ、熱交換器手段から出る蒸発低温流体の過
    熱の度合を求め、低温流体冷却手段から熱交換器手段へ
    の液体低温流体の質量流量を、蒸発低温流体中の過熱の
    度合の関数として制御することを特徴とする方法。
  42. 【請求項４２】 空気を空調スペースから引き込み、空
    気を熱交換器手段と熱交換関係をなして移動させ、調和
    空気を空調スペース内に送り込み、送り出された調和空
    気の温度を検出し、低温流体冷却手段から熱交換器手段
    への液体低温流体の質量流量を送り出された調和空気の
    温度の関数として制御し、該制御段階では、質量流量を
    減少させて、送り出された調和空気の温度が所定の床値
    よりも低くならないようにすることを特徴とする請求項
    ４１の方法。
  43. 【請求項４３】 空調スペースの温度を選択された設定
    温度に近い所定の温度範囲内に維持するのに冷却サイク
    ルが不要なときを求め、冷却サイクルが不要であるとの
    決定に応じて熱交換器手段への液体流量の流れを止める
    ことを特徴とする請求項４１の方法。
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