JPH076716B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、膨張機構に、蒸発器の出入口温度差に基づく
弁開度調節により過熱度制御する電動式膨張弁を用い、
且つ、フロスト時、圧縮機から吐出するホットガスを蒸
発器に導いてデフロストを行うようにした冷凍装置に関
する。

（従来の技術） 従来、膨張機構として電動式膨張弁を用い、蒸発器の出
入口温度を温度センサーで検出して、該検出出入口温度
差に基づいて膨張弁の開度調節を行い、所定の過熱度が
得られるようにしたものは、例えば特開昭61−36671号
公報等により知られている。

又、圧縮機の吐出側から蒸発器の入口側にホットガスバ
イパス路を設けて、該バイパス路を介して導入するホッ
トガスの保有熱量を利用して、蒸発器のデフロストを行
うようにしたものは、例えば特開昭59−122863号公報等
により知られている。

そして、膨張機構に電動式膨張弁を用い、ホットガスバ
イパス方式によりデフロストを行うようにしたものにあ
っては、デフロストの完了後には、ホットガスの注入側
となる蒸発器の入口温度が、通常の冷却運転の場合の出
口温度よりも低い状態から出口温度よりも高い状態に逆
転してしまうことになるため、もはや出入口温度差に基
づく過熱度制御は行えなくなり、従って、一般には、該
膨張弁の弁開度を、運転再開当初の一定時間（例えば30
秒）にわたり、圧縮機への液バックが回避可能で、か
つ、高温状態の蒸発器を速やかに温度低下させるに必要
な弁開度、例えば75％程度の一定開度に強制的に固定し
て、運転再開に伴う過渡的な対応を図るようにしてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、デフロスト完了後の運転再開時、前記電動式
膨張弁の弁開度を一定時間にわたり一定開度に固定する
ようにしても、外気条件によっては、下記の問題が起こ
るのであった。

即ち、低外気時には、凝縮器での凝縮作用が促進されて
所定の冷凍能力を良好に引出せることから、蒸発器の出
入口温度は、比較的速やかに庫内設定温度に応じた低温
度状態へと低下するものであるが、それにも拘わらず、
弁開度の固定時間は蒸発器の温度低下時間に比べて長い
と、もともと比較的広開度（75％）に固定される弁開度
により、前記蒸発器の温度低下に伴って該蒸発器での冷
媒の気化が十分なされなくなり、結局、圧縮機に液冷媒
が返送されてしまう液バックが起こるのであった。

一方、高外気時には、冷凍能力のダウンにより蒸発器の
温度低下が遅いにも拘わらず、弁開度固定時間が短い
と、未だ十分に蒸発器が冷えていない状態で通常の過熱
度制御に移行されることになり、早々に弁開度が絞られ
て、庫内を設定温度まで温度低下させるプルダウン時間
が長引いてしまうのであった。

上記問題は、海上コンテナ等に装載される冷凍装置にあ
っては一層顕著となるのであって、昼と夜あるいは地域
により外気温度が大きく変動してしまうため、画一的な
弁開度固定時間では適性な運転再開が行いがたいのであ
った。

本発明の目的は、弁開度固定時間を外気条件と庫内設定
温度とに基づいて長短制御することにより、液バックを
回避すると共に、プルダウン時間の短縮化を図り得る冷
凍装置を提供する点にある。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、圧縮機（１）と凝縮器（２）と蒸発器
（５）及び該蒸発器（５）の出入口温度差に基づく弁開
度調節により過熱度制御する電動式膨張弁（４）とを備
え、前記圧縮機（１）から吐出するホットガスを前記凝
縮器（２）を側路して前記蒸発器（５）に導くホットガ
スバイパス路（８）と、該バイパス路（８）にホットガ
スをバイパスさせるホットガス弁（７）とを設けて、前
記蒸発器（５）のフロスト時、前記バイパス路（８）を
介して導入するホットガスにより前記蒸発器（５）のデ
フロストを行うようにした冷凍装置であって、デフロス
ト完了後の運転再開時、前記膨張弁（４）の弁開度を、
液バックが回避可能な所定開度に固定すると共に、この
膨張弁（４）の弁開度固定時間を、外気温度と庫内設定
温度との差又は比が大きい程長く設定し、かつ、前記固
定時間経過後、前記膨張弁（４）の弁開度調節を前記蒸
発器（５）の出入口温度差に基づく過熱度制御に移行さ
せる弁開度制御手段を備えていることを特徴とするもの
である。

（作用） 外気温度が高くて冷凍能力が抑えられ、蒸発器（５）が
庫内設定温度に応じた低温状態になかなか到達しない場
合には、弁開度固定時間が長く設定され、逆に外気温度
が低く蒸発器（５）が庫内設定温度に応じた低温状態に
比較的速やかに到達する場合には短く設定されるのであ
るから、負荷に応じた適性な弁開度固定時間が選定され
て、高外気時におけるプルダウン時間の遅延や、低外気
時における液バックといった不具合を回避できるのであ
る。

（実施例） 第１図に示すものは例えば海上コンテナ等に装載される
冷凍装置であり、圧縮機（１）の吐出ガス管（11）側か
ら、ファン（F2）を付設する凝縮器（２）、受液器
（３）、電動式膨張弁（４）、ファン（Ｆ）を付設する
蒸発器（５）、アキュムレータ（６）を順次冷媒配管
（10）を介して接続すると共に、前記吐出ガス管（11）
と蒸発器（５）の入口に介装する分流器（45）との間
に、ホットガス弁（７）を介して圧縮機（１）から吐出
されるホットガスを凝縮器（２）及び膨張弁（４）を側
路して蒸発器（５）に導くホットガスバイパス路（８）
を設けたものである。

前記電動式膨張弁（４）は、弁開度を駆動調節する弁駆
動部（40M）を備え、前記蒸発器（５）の入口管（51）
及び出口管（52）にそれぞれ付設する温度センサー（4
1）（42）により、前記蒸発器（５）の出入口温度を検
出して、該検出出入口温度差に基づいて弁開度を調節
し、適性過熱度を得るようにしている。

又、前記ホットガス弁（７）は三方弁を用い、その駆動
部（20M）の駆動により、前記蒸発器（５）のフロスト
時、前記ホットガス弁（７）をバイパス路（８）に切換
えて、循環するホットガスの全量を前記蒸発器（５）に
導入し、該ホットガスによりデフロストを行うようにし
ている。

以上の構成において、デフロスト完了後の運転再開時、
外気温度いかんに拘わらず適正な運転再開が図れるよ
う、前記膨張弁（４）の弁開度を、液バックを回避可能
な例えば75％の開度に固定すると共に、この膨張弁
（４）の弁開度固定時間を、外気温度と庫内設定温度と
の差又は比が大きい程長く設定し、かつ、前記固定時間
経過後、前記膨張弁（４）の弁開度調節を前記蒸発器
（５）の出入口温度差に基づく過熱度制御に移行させる
弁開度制御手段を形成して、第２図に示すコントローラ
（100）内に具備させるのである。

前記コントローラ（100）は、マイクロコンピュータ等
を用いて構成するものであり、その入力側には、デフロ
スト開始指令を取込むために、前記蒸発器（５）を通過
する空気の出入口圧力差に基づき作動するエアプレッシ
ャスイッチ（APS）並びに、例えば12時間をセット時間
とするデフロストタイマスイッチ（2D）及びマニュアル
操作によりデフロストを行う手動デフロストスイッチ
（3D）を接続すると共に、デフロストの完了検知を行う
ために、前記出口管（52）の温度を検出するサーミスタ
（Th）を接続する。又、前記蒸発器（５）の吸込及び吹
出空気温度を検出するリターン及びサプライセンサー
（RS）（SS）と、庫内温度を設定する温度設定器（55）
とを接続すると共に、前記膨張弁（４）の過熱度制御の
ための温度センサー（41）（42）、並びに、外気温度を
検出する外気温度検出器（60）を接続する。

一方、出力側には、圧縮機（１）のモータ（MC）を発停
する電磁継電器（88C）、蒸発器側ファン（Ｆ）のモー
タ（MF）を発停する電磁継電器（88F）並びに該モータ
（MF）を極数変更等により回転数を変化させて蒸発器
（５）の通過空気を高風量と低風量とに切換える電磁継
電器（88FH）、凝縮器側ファン（F2）のモータ（MF2）
を発停する電磁継電器（88F2）、ホットガス弁（７）の
駆動部（20M）、電動式膨張弁（４）の弁駆動部（40）
を接続する。尚、前記継電器（88C）（88F）の励磁回路
には、吐出ガス管（11）に介装する高圧圧力検出器（HP
S）並びに、圧縮機モータ（MC）の過電流リレーの接点
（51C）及びサーモスイッチ（49C）を直列に介装してお
り、更に、ファン用の前記継電器（88F）には、そのフ
ァンモータ（MF）のサーモスイッチ（49CF）を直列に接
続している。

そして、前記温度設定器（55）の温度設定に基づいて−
５℃〜−６℃以下のフローズン領域からそれよりも高い
チルド領域にわたる所定の冷却運転が行われるのであ
り、この冷却運転時、前記蒸発器（５）がフロストし
て、その通過空気の圧力変化により前記エアプレッシャ
スイッチ（APS）は自動的に作動したり、又は、前記デ
フロストタイマスイッチ（2D）により規定時間毎にデフ
ロスト指令が出されたり、あるいはデフロストスイッチ
（3D）が操作されると、デフロスト運転へ移行されるの
であって、前記ホットガス弁（７）の駆動部（20M）を
駆動して、高圧ガス管（11）をバイパス路（８）に切換
連通させて、循環するホットガスの全量を蒸発器（５）
にバイパスさせるのである。

こうして、前記蒸発器（５）は、ホットガスの保有熱量
によりデフロストされるのであり、デフロストが進行し
てきて、出口管（52）が加熱され、サーミスタ（Th）が
所定温度に達したことを検出すると該デフロスト運転を
完了させるのである。

そして、このデフロスト完了後の運転再開時は、第３図
のフローチャートで示す手順に従って制御を行うのであ
って、まず、継電器（88C）を消磁して圧縮機（１）を
停止すると共に、駆動部（20M）を駆動して高圧ガス管
（11）が凝縮器（２）側に連通するようホットガス弁
（７）を切換え、続いて外気温度検出器（60）により外
気温度を検出して、この検出外気温度（TO）と温度設定
器（55）で予め定めた庫内設定温度（SP）とに基づいて
前記膨張弁（４）の弁開度固定時間（Ｔ）を定めるので
ある。

この弁開度固定時間（Ｔ）は、外気温度（TO）と庫内設
定温度（SP）との差又は比が大きい程長く設定するもの
であって、例えば、第４図に示すように温度差（TO−S
P）と弁固定時間（Ｔ）とを一次直線で対応づけて、そ
の勾配（α）と初期定数（β）とを実験的に求めて前記
コントローラ（100）内に記憶しておき、次式により
算出するのである。

Ｔ＝ABS（TO−SP）×α＋β …… ここにABSは絶対値を示す。

又この他、第５図に示すように温度比（TO/SP）と弁開
度固定時間（Ｔ）とを同じく一次直線で対応づけて、そ
の勾配（γ）と初期時間（δ）とを実験的に求めて前記
コントローラ（100）内に記憶させておき、次式によ
り算出するようにしてもよい。

Ｔ＝TO/SP×γ＋δ …… 尚、第５図において、直線の勾配が右下がりとなってい
るのは、外気温度（TO）が正で庫内設定温度（SP）が負
であるためである。

そして、上記式又はにより設定した弁開度固定時間
（Ｔ）に基づいてタイマをスタートすると共に、圧縮機
（１）を起動し、前記固定時間（Ｔ）にわたり、75％一
定の弁開度で運転を再開するのである。

この時、前記弁開度固定時間（Ｔ）は、外気温度と庫内
設定温度との差（TO−SP）又は比（TO/SP）が大きいほ
ど長く設定されるものであるから、即ち、外気温度が高
くて冷凍能力が抑えられ、蒸発器（５）が庫内設定温度
（SP）に応じた低温状態になかなか到達しない場合に、
弁開度固定時間が長く設定され、逆に外気温度が低く蒸
発器（５）が庫内設定温度（SP）に応じた低温状態に比
較的速やかに到達する場合に短く設定されるものである
から、負荷に応じて適性な弁開度固定時間が選定でき、
高外気時におけるプルダウン時間の遅延や、低外気時に
おける液バックといった不具合を回避できるのである。

そして、前記弁開度固定時間（Ｔ）の経過後には、温度
センサー（41）（42）による蒸発器（５）の検出出入口
温度差に基づいた通常の過熱度制御に移行されて、チル
ド又はフローズン領域での冷却運転が行われるのであ
る。

尚、チルド運転では、電磁継電器（88FH）をオンにし
て、蒸発器（５）の通過風量を高風量とし、庫内空気の
循環を良くしている。又、フローズン運転では、電磁継
電器（88FH）をオフにして、蒸発器（５）の通過風量を
低風量にしている。又、チルド運転、フローズン運転と
も、圧縮機（１）のON−OFFによる制御がなされる。

以上説明した実施例では、膨張弁（４）の固定開度を75
％一定としたが、これに限るものでないのは云うまでも
なく、要するに、液バックを回避でき、更に望ましくは
蒸発器（５）への循環量がより多く確保できて該蒸発器
（５）の温度低下を促進できる開度ならばよいのであ
る。

又、弁開度固定時間を外気温度と庫内設定温度との差又
は比に対し一次直線で対応づけたが、必ずしも直線的に
対応づける必要はなく、実験的に求められる直線に対応
づけてもよく、この場合、前記コントローラ（100）内
のメモリにその曲線データを記憶しておけばよいのであ
る。

（発明の効果） 以上のように本発明では、デフロスト完了後の運転再開
時、電動式膨張弁（４）の弁開度を、液バックを回避可
能な所定開度に固定すると共に、この膨張弁（４）の弁
開度固定時間を、外気温度と庫内設定温度との差又は比
が大きい程長く設定し、この固定時間経過後、前記膨張
弁（４）の弁開度調節を前記蒸発器（５）の出入口温度
差に基づく過熱度制御に移行させるようにしたから、負
荷に応じた適性な弁開度固定時間が選定され、高外気時
におけるプルダウン時間の遅延や、低外気時における液
バックといった不具合を回避でき、適切な運転再開が行
えるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷凍装置の冷媒配管系統図、第２
図は同制御回路図、第３図はデフロスト完了後の運転再
開時における制御手順を示すフローチャート図、第４図
は弁開度固定時間の設定例を示す図、第５図は同弁開度
固定時間の別の設定例を示す図である。 （１）……圧縮機 （２）……凝縮器 （４）……電動式膨張弁 （５）……蒸発器 （７）……ホットガス弁 （８）……ホットガスバイパス路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（１）と凝縮器（２）と蒸発器
   （５）及び該蒸発器（５）の出入口温度差に基づく弁開
   度調節により過熱度制御する電動式膨張弁（４）とを備
   え、前記圧縮機（１）から吐出するホットガスを前記凝
   縮器（２）を側路して前記蒸発器（５）に導くホットガ
   スバイパス路（８）と、該バイパス路（８）にホットガ
   スをバイパスさせるホットガス弁（７）とを設けて、前
   記蒸発器（５）のフロスト時、前記バイパス路（８）を
   介して導入するホットガスにより前記蒸発器（５）のデ
   フロストを行うようにした冷凍装置であって、デフロス
   ト完了後の運転再開時、前記膨張弁（４）の弁開度を、
   液バックが回避可能な所定開度に固定すると共に、この
   膨張弁（４）の弁開度固定時間を、外気温度と庫内設定
   温度との差又は比が大きい程長く設定し、かつ、前記固
   定時間経過後、前記膨張弁（４）の弁開度調節を前記蒸
   発器（５）の出入口温度差に基づく過熱度制御に移行さ
   せる弁開度制御手段を備えていることを特徴とする冷凍
   装置。