WO2007029803A1 - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

　電子膨張弁（14）の開度が規定開度よりも小さい状態が継続する、又は蒸発器（15）の過熱度が規定過熱度より大きい状態が継続すると、冷媒循環量が不足していると判断して蒸発器ファン（22）の風量を低減変化させる。

Description

明 細 書

冷凍装置

技術分野

[0001] 本発明は、海上コンテナ等に用いられる冷凍装置に関し、特にこの冷凍装置の油 戻し対策に係るものである。

背景技術

[0002] 従来より、海上コンテナ等に利用されてコンテナの庫内を冷却する冷凍装置が知ら れている。

[0003] 例えば特許文献 1に開示されている冷凍装置は、コンテナの庫内を冷却するため の冷媒回路を備えている。この冷媒回路には、圧縮機、凝縮器、電子膨張弁、蒸発 器が順に接続されている。上記凝縮器は、コンテナの庫外に配置されており、凝縮器 の近傍には、凝縮器ファンが設置されている。一方、上記蒸発器は、コンテナの庫内 に配置されており、蒸発器の近傍には蒸発器ファンが設置されている。また、上記電 子膨張弁は、蒸発器の過熱度を所定範囲に保つよう開度が調節される。

[0004] この冷凍装置の例えば冷蔵運転時には、上記凝縮器ファン、上記蒸発器ファン、 及び圧縮機が運転される。圧縮機で圧縮された冷媒が凝縮器へ送られると、凝縮器 では、凝縮器ファンが送風する室外空気と冷媒とが熱交換し、冷媒は室外空気へ放 熱して凝縮する。その後、冷媒は電子膨張弁で減圧された後、蒸発器へ流入する。 蒸発器では、蒸発器ファンが送風する庫内空気と、冷媒とが熱交換し、冷媒は庫内 空気から吸熱して蒸発する。その結果、コンテナの庫内空気の冷却が行われる。蒸 発器で蒸発した冷媒は、圧縮機に吸入されて再び圧縮される。

特許文献 1：特開 2002— 327964号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、特許文献 1のような冷凍装置において、例えば庫内の冷却負荷が高い条 件で庫内を冷却する場合、蒸発器の冷媒過熱度が高くなり易くなるので、この冷媒過 熱度を低下させるために電子膨張弁の開度が開放気味に制御される。しかしながら 、例えば赤道直下等など外気温度が極端に高い地域を通過する船舶においては、 室外温度が極端に高い温度 (例えば 50°C)となる場合もある。このため、電子膨張弁 の開度が開放気味の状態で凝縮器の放熱量が不足してしまうと、冷媒回路における 高圧が異常上昇してしまう恐れがあった。

[0006] このような従来の問題を解決する手段としては、冷媒回路の高圧が規定圧力を上 回ると、上記電子膨張弁の開度を絞り込み、高圧を低減させることが考えられる。つ まり、蒸発器の過熱度に応じて電子膨張弁の開度を調節する制御において、高圧が 異常上昇する場合には、電子膨張弁を強制的に絞り込むことで、冷媒循環量を低下 させて冷媒回路の高圧上昇を未然に回避することができる。

[0007] し力しながら、このように電子膨張弁を強制的に絞り込んで、冷媒回路の冷媒循環 量を削減すると、圧縮機の吐出冷媒中の冷凍機油が再び圧縮機に吸入されて回収 される油戻り量も減少してしまう。その結果、圧縮機の圧縮機構等を潤滑するための 冷凍機油量が不足してしまい、結果として、圧縮機の損傷を招く恐れがあった。

[0008] 本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、高圧の 上昇を抑えながら、圧縮機の油戻り量を充分確保できる冷凍装置を提供することであ る。

課題を解決するための手段

[0009] 第 1の発明は、圧縮機 (11)、凝縮器 (12)、電子膨張弁 (14)、及び庫内に設置され る蒸発器 (15)が接続されると共に冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10) を備え、上記電子膨張弁 (14)は、上記蒸発器 (15)の冷媒過熱度に応じて開度が調 節される一方、冷媒回路（10)の高圧が規定圧力より高くなると、開度が強制的に絞ら れる冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置は、上記蒸発器（15)に庫内 空気を送風する蒸発器ファン (22)を備え、冷媒回路（10)の冷媒循環量が不足して いると判断すると、上記蒸発器ファン (22)の送風量を低下させる制御手段 (40)を備 えて！/ヽることを特徴とするものである。

[0010] 第 1の発明の冷凍装置では、冷媒回路（10)で冷凍サイクルが行われることで、蒸発 器（15)で冷媒と庫内空気とが熱交換し、庫内の冷却が行われる。この冷凍装置の電 子膨張弁（14)は、基本的には蒸発器 (15)の冷媒過熱度に応じて開度が調節される ものの、高圧が規定圧力より高くなると、その開度が強制的に絞られて高圧上昇を抑 制しようとする。ところが、このように電子膨張弁（14)の開度が絞られた状態が継続す ると、冷媒回路（10)における冷媒循環量が減少してしまい、圧縮機（11)の油戻り量 が不足することになつてしまう。

[0011] 本発明では、このような圧縮機（11)の油戻り量の不足を未然に回避すベぐ冷媒回 路（10)で冷媒循環量が不足して!/、ると判定されると、制御手段 (40)が蒸発器ファン（ 22)の送風量を通常運転時の送風量よりも低下させる。その結果、蒸発器（15)にお ける冷媒の吸熱量が減少するので、凝縮器（12)での冷媒の放熱量も減少する。そし て、例えば高外気温時のように、凝縮器（12)での放熱量を確保しにくい状況でも、凝 縮器（12)では、冷媒が確実に凝縮されることになる。このため、冷媒回路（10)におけ る高圧を低下させることができる。したがって、強制的に絞られていた状態の電子膨 張弁 (14)の開度を大きくすることができるので、冷媒回路 (10)の冷媒循環量も多くな り、圧縮機（11)の油戻り量不足も解消される。

[0012] 第 2の発明は、圧縮機 (11)、凝縮器 (12)、電子膨張弁 (14)、及び蒸発器 (15)が接 続されると共に冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10)を備え、上記電子 膨張弁（14)は、上記蒸発器 (15)の冷媒過熱度に応じて開度が調節される一方、冷 媒回路 (10)の高圧が規定圧力より高くなると、開度が強制的に絞られる冷凍装置を 前提としている。そして、この冷凍装置は、上記蒸発器（15)に庫内空気を送風する 蒸発器ファン (22)を備え、冷媒回路（10)の冷媒循環量が不足して!/ヽると判断すると 、上記蒸発器ファン (22)を連続運転から間欠運転に切り換える制御手段 (40)を備え て ヽることを特徴とするものである。

[0013] 第 2の発明では、第 1の発明と同様の前提となる冷凍装置において、冷媒回路（10) で冷媒循環量が不足して 、ると判定されると、制御手段 (40)が蒸発器ファン (22)を 間欠的に運転させる。その結果、蒸発器（15)における冷媒の吸熱量が減少し、冷媒 回路（10)の高圧を低下させることができる。したがって、強制的に絞られていた状態 の電子膨張弁 (14)の開度を大きくすることができるので、冷媒回路 (10)の冷媒循環 量も多くなり、圧縮機（11)の油戻り量不足も解消される。

[0014] 第 3の発明は、圧縮機 (11)、凝縮器 (12)、電子膨張弁 (14)、及び蒸発器 (15)が接 続されると共に冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10)を備え、上記電子 膨張弁（14)は、上記蒸発器 (15)の冷媒過熱度に応じて開度が調節される一方、冷 媒回路 (10)の高圧が規定圧力より高くなると、開度が強制的に絞られる冷凍装置を 前提としている。そして、この冷凍装置の冷媒回路（10)には、一端が上記圧縮機（11 )と凝縮器 (12)との間に接続し、他端が電子膨張弁 (14)と上記蒸発器 (15)との間に 接続するバイパス管 (20)と、該バイパス管 (20)を開閉するための開閉弁 (SV)とが設 けられ、冷媒回路（10)の冷媒循環量が不足していると判断すると、上記開閉弁 (SV) を開放する制御手段 (40)を備えて!/、ることを特徴とするものである。

[0015] 第 3の発明の冷凍装置では、バイパス管 (20)の開閉弁 (SV)が閉鎖された状態で、 圧縮機（11)が運転されると、冷媒回路（10)では、通常の冷凍サイクルが行われる。 一方、このような通常の運転時に冷媒回路（10)で冷媒循環量が不足していると判定 されると、制御手段 (40)が開閉弁 (SV)を開放させる。その結果、圧縮機（11)の吐出 冷媒は、一部がノ ィパス管（20)へ送られ、残りは凝縮器（12)へ送られる。このように 、一部の冷媒をバイパス管 (20)を介して蒸発器 (15)へ送るようにすると、凝縮器 (12) を流れる冷媒量が減少するため、この凝縮器（12)で冷媒を確実に凝縮させることが でき、冷媒回路（10)の高圧を低下させることができる。したがって、強制的に絞られ て!、た状態の電子膨張弁（14)の開度を大きくすることができるので、冷媒回路（10) の冷媒循環量も多くなり、圧縮機（11)の油戻り量不足も解消される。

[0016] 第 4の発明の冷凍装置は、第 3の発明において、上記バイパス管（20)には、上記 蒸発器 (15)が設置される庫内の空気を冷媒で加熱するための加熱用熱交換器 (16) が設けられて 、ることを特徴とするものである。

[0017] 第 4の発明では、上記バイパス管 (20)に加熱用熱交翻（16)が設けられる。ここで 、冷媒回路（10)で冷媒循環量が不足して!/ヽると判定されて電磁弁 (SV)が開放され ると、圧縮機（11)の吐出冷媒の一部はバイパス管 (20)を経由して加熱用熱交換器（ 16)を流通する。加熱用熱交換器（16)では、冷媒が庫内空気へ放熱し凝縮する一方 、庫内空気は冷媒によって加熱される。このように、冷媒を加熱用熱交換器（16)と凝 縮器（12)との双方で凝縮させると、冷媒回路（10)の高圧を一層確実に低減させるこ とができる。したがって、強制的に絞られていた状態の電子膨張弁（14)の開度を大き くすることができるので、冷媒回路（10)の冷媒循環量も多くなり、圧縮機（11)の油戻 り量不足も効果的に解消される。

[0018] 第 5の発明は、第 1から第 4のいずれか 1の発明において、上記制御手段 (40)が、 蒸発器 (15)の冷媒過熱度が規定過熱度を上回る状態が所定時間継続すると、冷媒 循環量が不足していると判断することを特徴とするものである。

[0019] 第 5の発明の冷凍装置では、冷媒回路（10)の冷媒循環量が不足していることを蒸 発器 (15)の冷媒過熱度によって判断する。つまり、蒸発器 (15)の過熱度が規定過熱 度よりも高い状態が継続している場合、蒸発器 (15)を流れる冷媒量、すなわち冷媒 循環量が明らかに不足していると推測できるので、このような場合には制御手段 (40) 力 第 1から第 4の発明で上述した手段を講じて、冷媒回路（10)の高圧を低下させる 。その結果、電子膨張弁（14)の開度を大きくすることができるので、冷媒回路（10)の 冷媒循環量も多くなり、圧縮機（11)の油戻り量不足も解消される。

[0020] 第 6の発明は、第 1から第 4のいずれか 1の発明において、上記制御手段 (40)が、 上記電子膨張弁（14)の開度が規定開度より小さい状態が所定時間継続すると、冷 媒循環量が不足していると判断することを特徴とするものである。

[0021] 第 6の発明の冷凍装置では、冷媒回路（10)の冷媒循環量が不足していることを電 子膨張弁 (14)の開度によって判断する。つまり、電子膨張弁 (14)の開度が規定開度 より小さい状態が継続している場合、冷媒循環量が明らかに不足していると推測でき るので、このような場合には制御手段 (40)が、第 1から第 4の発明で上述した手段を 講じて、冷媒回路（10)の高圧を低下させる。その結果、電子膨張弁（14)の開度を大 きくすることができるので、冷媒回路（10)の冷媒循環量も多くなり、圧縮機（11)の油 戻り量不足も解消される。

[0022] 第 7の発明は、第 1から第 6のいずれか 1の発明において、上記圧縮機は、スクロー ル型圧縮機（11)で構成されて 、ることを特徴とするものである。

[0023] 第 7の発明では、冷媒回路（10)に接続される圧縮機として、スクロール型圧縮機（1 1)が用いられる。スクロール型圧縮機（11)は、吐出冷媒中の冷凍機油量が、他の圧 縮機 (例えばレシプロ圧縮機）と比較して一般的に大きいという特徴をもつ。即ち、本 発明では、油戻し量が不足すると特に損傷を招きやすいスクロール型圧縮機（11)に おいて、圧縮機（11)の油戻り量不足が効果的に解消される。

発明の効果

[0024] 本発明では、例えば室外温度が極端に高い条件等において、高圧が規定圧力より も高くなると電子膨張弁（14)を強制的に絞ることで、冷媒回路（10)における高圧の 異常上昇を回避するようにしている。一方、このように電子膨張弁（14)を絞ると、冷媒 循環量が不足してしまい、結果として圧縮機（11)の油戻り量も不足してしまう恐れが ある。そこで、第 1の発明では、このような冷媒循環量不足の状態において、蒸発器 ファン (22)の風量を低下させるようにしている。このため、冷媒回路（10)の高圧を確 実に低減させることができ、電子膨張弁（14)の開度を増大させることができる。したが つて、冷媒回路（10)の高圧異常上昇を未然に回避すると同時に、冷媒回路（10)の 冷媒循環量不足を解消し、圧縮機（11)の油戻り量を充分確保することができる。

[0025] また、第 2の発明では、冷媒循環量不足の状態において、蒸発器ファン (22)を間欠 的に運転させるようにしているので、第 1の発明と同様、冷媒回路（10)の高圧を低減 させながら電子膨張弁（14)の開度を増大させることができる。したがって、冷媒回路（

10)の冷媒循環量不足を解消し、圧縮機（11)の油戻し量を充分確保することができ る。

[0026] 更に、第 3の発明では、冷媒循環量不足の状態において、圧縮機（11)の吐出冷媒 を電子膨張弁（14)と蒸発器（15)の間にバイパスさせるようにしている。その結果、凝 縮器 (12)で冷媒を確実に凝縮させることができるので、冷媒回路（10)の高圧を低減 させることができる。したがって、冷媒回路（10)の冷媒循環量不足を解消し、圧縮機 (

11)の油戻し量を充分確保することができる。

[0027] 特に、第 4の発明では、バイパス管 (20)にバイパスさせた冷媒を加熱用熱交翻 ( 16)で凝縮させるようにしている。このため、冷媒回路（10)の高圧を一層効果的に低 下させることができ、冷媒回路（10)の冷媒循環量不足を効果的に解消することがで きる。

[0028] また、加熱用熱交換器（16)では、冷媒の凝縮熱によって庫内空気を加熱すること ができるので、この加熱用熱交換器（16)を庫内空気の湿度調節用のレヒートコイル や、ドレンパン内の氷塊を溶融するためのドレンパンヒータ等に利用することができる [0029] また、第 5の発明では、蒸発器（15)の過熱度が規定過熱度を上回る状態が継続す ると、冷媒循環量が不足していると判断するようにしている。したがって、冷媒回路（1 0)の冷媒循環量不足を適切に検知することでき、圧縮機（11)の油戻り量不足を確実 に解消できる。また、本発明によれば、蒸発器（15)の過熱度を検出するためのセン サを、電子膨張弁（14)のスーパーヒート制御と、冷媒循環量不足の検知手段との双 方に利用することができる。

[0030] 一方、第 6の発明では、電子膨張弁（14)の開度が規定開度よりも小さい状態が継 続すると、冷媒循環量が不足していると判断するようにしている。したがって、冷媒回 路（10)の冷媒循環量不足を簡便に検知することができ、圧縮機（11)の油戻り量不足 を容易に解消できる。

[0031] 更に、第 7の発明によれば、特に冷凍機油が不足し易いスクロール型圧縮機（11) についての油戻り量不足を解消するようにしたので、本発明の効果が一層顕著となる 図面の簡単な説明

[0032] [図 1]図 1は、実施形態 1の冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。

[図 2]図 2は、実施形態 1及び 2の電子膨張弁の制御動作を示すフローチャートであ る。

[図 3]図 3は、実施形態 1の蒸発器ファンの状態遷移図である。

[図 4]図 4は、実施形態 2の冷凍装置の概略構成を示す配管系統図である。

[図 5]図 5は、実施形態 2の電磁弁の状態遷移図である。

符号の説明

[0033] 1 冷凍装置

10 冷媒回路

11 スクロール型圧縮機 (圧縮機）

12 凝縮器

14 電子膨張弁

15 蒸発器 16 レヒートコイル (加熱用熱交^^)

22 蒸発器ファン

40 コントローラ (制御手段）

発明を実施するための最良の形態

[0034] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

[0035] 《実施形態 1》

実施形態 1の冷凍装置（1)は、海上輸送等に用いられるコンテナの庫内を冷却する ものである。図 1に示すように、この冷凍装置（1)は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷 凍サイクルを行う冷媒回路（10)を備えている。

[0036] 冷媒回路（10)には、主な構成機器として、圧縮機（11)、凝縮器 (12)、受液器 (13) 、電子膨張弁 (14)、蒸発器 (15)が順に接続されている。

[0037] 上記圧縮機（11)は、固定容量式のスクロール型圧縮機で構成されている。上記凝 縮器（12)は、庫外に配置されている。この凝縮器（12)の近傍には、凝縮器（12)に庫 外空気を送風する凝縮器ファン (21)が設けられている。そして、凝縮器（12)では、凝 縮器ファン (21)が送風する庫外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。上記受液器 (13)は、円筒状の密閉容器であり、その底部に余剰分の液冷媒を貯留可能に構成 されている。上記電子膨張弁（14)は、開度が調節可能に構成されている。この電子 膨張弁 (14)の開度は、蒸発器 (15)の過熱度、及び冷媒回路 (10)の高圧側の冷媒 圧力に応じて調節される。なお、この電子膨張弁（14)の開度制御動作の詳細は後述 するものとする。上記蒸発器（15)は、コンテナの庫内に配置されており、庫内を冷却 するための冷却用の熱交換器を構成している。この蒸発器（15)の近傍には、蒸発器 (15)に庫内空気を送風する蒸発器ファン (22)が設けられている。そして、蒸発器（15 )では、蒸発器ファン (22)が送風する庫内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。

[0038] 更に冷媒回路（10)には、複数のセンサが接続されている。具体的に、冷媒回路（1 0)には、低圧圧力センサ (31)、高圧圧力センサ (32)、蒸発器入口センサ (33)、及び 蒸発器出口センサ (34)が設けられている。上記低圧圧力センサ (31)は、圧縮機（11 )の吸入配管に接続されており、冷媒回路（10)の低圧側の冷媒圧力 LPTを検出する 。上記高圧圧力センサ (32)は、圧縮機（11)の吐出配管に接続されており、冷媒回路 (10)の高圧側の冷媒圧力 HPTを検出する。上記蒸発器入口センサ (33)は、蒸発器 (15)の流入側の分流器に接続されており、蒸発器（15)への流入冷媒温度 EISを検 出する。上記蒸発器出口センサ (34)は、蒸発器（15)の流出側に接続されており、蒸 発器（15)からの流出冷媒温度 EOSを検出する。

[0039] 冷凍装置（1)には、制御手段としてのコントローラ (40)も設けられている。このコント ローラ (40)は、各センサ（31,32,33,34)等の検出信号に基づいて、上記電子膨張弁（ 14)や各ファン (21,22)等を制御するように構成されて！、る。

[0040] 運転動作

この冷凍装置（1)は、コンテナ内の貯蔵物を冷蔵するための冷蔵運転や、コンテナ 内の貯蔵物を冷凍するための冷凍運転が可能となっている。以下には、この冷凍装 置（1)の冷蔵運転につ!、て説明する。

[0041] 冷蔵運転の開始時には、凝縮器ファン (21)が所定風量で運転されると共に、蒸発 器ファン (22)が大風量 (H)で運転される。更に、電子膨張弁（14)は、蒸発器出口セ ンサ (34)の検出温度と蒸発器入口センサ (33)の検出温度との差、即ち蒸発器 (15) の過熱度 (EOS— EIS)に応じて開度が調節される。

[0042] 圧縮機（11)が運転されると、圧縮機（11)で圧縮された冷媒は、凝縮器 (12)へ流入 する。凝縮器 (12)では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。その後、冷媒は、受 液器（13)を経由して電子膨張弁（14)を通過し、減圧されてから蒸発器（15)へ流入 する。蒸発器（15)では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。その結果、コンテナ の庫内の冷却が行われる。蒸発器（15)で蒸発した冷媒は、圧縮機（11)〖こ吸入され、 再び圧縮機（11)で圧縮される。

[0043] 以上のような冷蔵運転時において、庫内の冷却負荷が高いような条件になると、蒸 発器 (15)の過熱度を一定に保つように電子膨張弁（14)の開度が継続して開放気味 となる。一方、このような状態で、室外温度が極端に高い（例えば 50°C)場合、このよ うな運転を継続すると冷媒回路の高圧 HPTが異常上昇してしまう恐れがある。

[0044] そこで、本実施形態の冷凍装置（1)では、このような高圧の異常上昇を抑制するよ うに電子膨張弁 (EV) (14)の開度制御を行うようにしている。以下に、電子膨張弁（1 4)の開度制御について図 2のフローチャートを参照しながら説明する。 [0045] 電子膨張弁（14)の開度制御では、ステップ S1〜ステップ S4において、高圧圧力 センサ (32)で検出される冷媒圧力（高圧 HPT)が規定圧力を上回らないように、電子 膨張弁（14)の開度が制御される。具体的に、ステップ S1では、高圧 HPTと第 1規定 圧力（例えば 2300kPa)との比較が行われる。ステップ S1において、高圧 HPTが第 1 規定圧力よりも高い場合、ステップ S2に移行して電子膨張弁（14)の開度が 10% (電 子膨張弁の全開の開度に対する 10%分）閉じられる。一方、ステップ S1において、 高圧 HPTが第 1規定圧力以下である場合、ステップ S3へ移行する。ステップ S3では 、高圧 HPTと第 2規定圧力（例えば 2100kPa)との比較が行われる。ステップ S3にお いて、高圧 HPTが第 2規定圧力よりも高い場合、ステップ S4へ移行して電子膨張弁 (14)の開度が 5%閉じられる。一方ステップ S3において、高圧 HPTが第 2規定圧力 以下である場合、ステップ S5へ移行する。以上のように、ステップ S1〜ステップ S4で は、高圧 HPTが規定圧力を上回ると、電子膨張弁（14)の開度を強制的に絞るように しているので、室外温度が極端に高い条件においても、高圧 HPTの異常上昇が未 然に回避される。

[0046] また、ステップ S5〜ステップ S8では、蒸発器（15)の過熱度（EOS— EIS)が 1°C〜 6°Cの範囲に収まるように電子膨張弁（14)の開度が調節される。即ち、ステップ S5に おいて、過熱度 (EOS— EIS)が 1°Cよりも小さい場合には、ステップ S6で電子膨張 弁（14)の開度が 1. 5%閉じられる。一方、ステップ S7において、過熱度 (EOS— EI S)が 6°Cよりも大きい場合には、ステップ S7で電子膨張弁（14)の開度が 1. 5%開放 される。以上のように、ステップ S5〜ステップ S8では、過熱度（EOS— EIS)が所定 範囲から外れると、電子膨張弁（14)の開度を適宜調節し、過熱度 (EOS— EIS)を一 定に保つようにしている。

[0047] ところで、このように電子膨張弁（14)の開度を過熱度に応じて調節する一方、高圧 HPTが規定圧力を上回る場合に電子膨張弁（14)の開度を強制的に絞るような制御 を行うと、高圧異常を抑制するために電子膨張弁（14)の開度が継続して絞り状態と なる可能性がある。この場合、冷媒回路（10)の冷媒循環量が不足してしまい、圧縮 機（11)の油戻り量も不足してしまう恐れがある。このため、本実施形態の冷凍装置（1 )では、冷媒回路（10)の冷媒循環量が不足していると判断されると、蒸発器ファン (22 )の送風量を変更するようにして 、る。

[0048] 具体的に、図 3の状態遷移図に示すように、冷蔵運転時に蒸発器ファン (22)の送 風量が大風量 (H)で運転して 、る状態にぉ 、て、電子膨張弁（14)の開度が所定時 間（例えば 10分)以上継続して規定開度 (例えば 15%)以下となる場合、又は蒸発 器（15)の過熱度 (EOS— EIS)が所定時間（例えば 10分)以上継続して規定温度（ 例えば 25°C)を上回る場合、冷媒循環量が不足していると判断されて、コントローラ（ 40)が蒸発器ファン (22)の送風量を大風量 (H)から小風量 (L)に変更させる。その 結果、蒸発器 (15)における冷媒の吸熱量が低下するので、その分だけ凝縮器 (12) で冷媒を確実に凝縮させることができる。このため、冷媒回路（10)では高圧 HPTが 低下する。したがって、電子膨張弁（14)の開度は過熱度 (EOS— EIS)に応じて次 第に増大していくので、冷媒循環量の不足も解消される。

[0049] 一方、このように蒸発器ファン (22)が小風量 (L)で運転される状態にお!、て、電子 膨張弁 (14)の開度が所定時間 (例えば 3分)以上継続して規定開度 (例えば 40%) 以上となり、且つ、蒸発器 (15)の過熱度 (EOS— EIS)が所定時間 (例えば 3分間） 以上継続して規定温度 (例えば 6°C)より小さ!/ヽ場合、冷媒循環量の不足が解消され たと判断されて、コントローラ (40)が蒸発器ファン (22)を大風量 (H)に戻して運転さ せる。

[0050] また、蒸発器ファン (22)が小風量 (L)で運転される状態においても、なお、電子膨 張弁（14)の開度が所定時間 (例えば 10分)以上継続して規定開度 (例えば 15%)以 下となる場合、又は蒸発器（15)の過熱度 (EOS— EIS)が所定時間（例えば 10分） 以上継続して規定温度 (例えば 25°C)を上回る場合、未だに冷媒循環量が不足して いると判断されて、コントローラ (40)が蒸発器ファン (22)を停止させる。その結果、蒸 発器（15)では、冷媒の吸熱量が更に低下するので、冷媒回路（10)における高圧 HP Tも更に低下する。したがって、電子膨張弁（14)の開度は過熱度 (EOS— EIS)に応 じて更に増大するので、冷媒循環量の不足も解消される。

[0051] 一方、このように蒸発器ファン (22)を停止した状態において、電子膨張弁（14)の開 度が所定時間 (例えば 3分)以上継続して規定開度 (例えば 40%)以上となり、且つ、 蒸発器 (15)の過熱度 (EOS— EIS)が所定時間 (例えば 3分間）以上継続して規定 温度 (例えば 6°C)より小さい場合、冷媒循環量の不足が解消されたと判断されて、コ ントローラ (40)が蒸発器ファン (22)を低風量 (L)に戻して運転させる。また、蒸発器 ファン (22)が 2分間以上停止状態となった場合にも、庫内温度の上昇を回避するた めに蒸発器ファン (22)を低風量 (L)に戻して運転させる。

[0052] なお、以上のような蒸発器ファン (22)の送風量の変更時には、冷媒循環量が不足 している力否かのフラグが成立する。つまり、コントローラ (40)は、冷媒循環量が不足 しており蒸発器ファン (22)の送風量を低減変化させる場合には、フラグ (FLG) = 1を 成立させる一方、冷媒循環量不足が解消されており蒸発器ファン (22)の送風量を増 大変化させる場合には、フラグ (FLG) =0を成立させる。

[0053] そして、図 2のステップ S7で過熱度（EOS— EIS)が 6°Cより高ぐステップ S8で電 子膨張弁（14)の開度が 1. 5%開放された後に、ステップ S9で上記フラグ (FLG) = 1の場合 (冷媒循環量が不足している場合)、電子膨張弁 (14)の開度が更に強制的 に 1. 5%開放される (ステップ S 10)。その結果、冷媒循環量不足を迅速に解消する ことができる。なお、ステップ S10で電子膨張弁（14)の開度を強制的に開放した後に は、ステップ S 11においてフラグ (FLG) =0にクリアされるので、再び冷媒循環量が 不足してフラグ (FLG) = 1が成立されない限り、ステップ S 10が再度実行されること はない。

[0054] 一実施形態の効果

上記実施形態では、例えば室外温度が極端に高い条件等において、高圧が規定 圧力よりも高くなると電子膨張弁（14)を強制的に絞るようにし、高圧の異常上昇を抑 えるようにしている。したがって、冷凍装置（1)の信頼性の向上を図ることができる。一 方、電子膨張弁（14)を絞ることで冷媒循環量が不足すると、コントローラ (40)がこの 冷媒循環量不足を過熱度 (EOS— EIS)又は電子膨張弁（14)の開度によって検知 し、蒸発器ファン (22)の送風量を低減させるようにしている。その結果、高圧 HPTを 低下させることができるので、電子膨張弁（14)の開度を過熱度 (EOS— EIS)に応じ て徐々に開放させることができる。このため、冷媒回路（10)における冷媒循環量不足 を解消できるので、圧縮機（11)の油戻り量を充分確保することができる。したがって、 圧縮機 (11)の損傷を未然に回避することができ、この冷凍装置 (1)の信頼性を一層 向上させることができる。

[0055] く実施形態 1の変形例〉

上記実施形態 1では、冷媒循環量が不足していると判断されると、蒸発器ファン (22 )の送風量を低下させる一方、冷媒循環量の不足が解消されると判断されると、蒸発 器ファン (22)の送風量を増大させるようにしている。し力しながら、例えば冷媒循環量 が不足していると判断されると、蒸発器ファン (22)を連続運転から間欠運転に切り換 える一方、冷媒循環量の不足が解消されると、蒸発器ファン (22)を間欠運転から連 続運転に切り換えるようにしてもよい。この場合にも、冷媒循環量の不足時に蒸発器（ 15)の冷媒の吸熱量を低下させて高圧を低下させることができるので、電子膨張弁（1 4)の開度を増大させて圧縮機（11)の油戻り量不足を解消することができる。

[0056] 《実施形態 2》

実施形態 2の冷凍装置（1)は、コンテナの庫内の冷却を行うと同時に庫内空気の湿 度調整が可能となっている。

[0057] 図 4に示すように、冷媒回路（10)には、一端が圧縮機（11)の吐出側と凝縮器 (12) の流入側との間に接続し、他端が電子膨張弁（14)と蒸発器 (15)の流入側との間に 接続するバイパス管（20)が設けられている。このバイパス管（20)には、その流入側か ら流出側に向力つて順に、電磁弁 (SV)、レヒートコイル（16)、及びキヤビラリーチユー ブ（17)が接続されている。

[0058] 上記レヒートコイル（16)は、蒸発器（15)が配置されるコンテナ庫内に設置されてお り、蒸発器（15)を流出した庫内空気が通過するように構成されている。このレヒートコ ィル（16)は、蒸発器（15)で冷却した庫内空気を冷媒で再加熱するための加熱用熱 交 を構成している。

[0059] 運転動作

実施形態 2の冷凍装置（1)の冷蔵運転時には、基本的に上記実施形態 1と同様の 冷凍サイクルが行われる。即ち、通常の冷蔵運転時には、電磁弁 (SV)が閉鎖され、 圧縮機 (11)の吐出冷媒は、凝縮器 (12)、受液器 (13)、電子膨張弁 (14)、及び蒸発 器（15)を流通し、蒸発器（15)で庫内の冷却が行われる。

[0060] 一方、例えば庫内に設置された湿度センサの検出湿度が設定湿度を超えると、上 記電磁弁 (sv)が開放される。その結果、圧縮機（11)の吐出冷媒の一部が、レヒート コイル（16)へ送られ、残りは通常通り凝縮器（12)へ送られる。レヒートコイル（16)で 凝縮した冷媒は、キヤビラリ一チューブ (17)で減圧された後、電子膨張弁（14)で減 圧された冷媒と共に蒸発器 (15)へ流入する。蒸発器 (15)では、冷媒が庫内空気か ら吸熱して蒸発し、庫内の冷却が行われる。

[0061] 以上のようにして、コンテナ内の庫内空気は、蒸発器（15)とレヒートコイル（16)とに よって温調及び除湿される。つまり、庫内空気は、蒸発器（15)の冷却によって幾分除 湿される力 更にレヒートコイルで幾分加熱されることにより、相対湿度が低下される。

[0062] 一方、この冷蔵運転時においても、室外温度が極端に高いような条件で運転を継 続すると冷媒回路の高圧 HPTが異常上昇してしまう恐れがある。そこで、実施形態 2 の冷凍装置（1)においても、実施形態 1と同様、図 2に示す電子膨張弁（14)の制御 動作が行われ、高圧上昇を抑制するために電子膨張弁（14)の開度が強制的に絞ら れる。

[0063] 一方、このように高圧 HPTが規定圧力を上回る場合に電子膨張弁（14)の開度を 強制的に絞るような制御を行うと、冷媒回路（10)の冷媒循環量が不足してしまい、圧 縮機（11)の油戻り量も不足してしまう恐れがある。このため、実施形態 2の冷凍装置（ 1)では、冷媒回路（10)の冷媒循環量が不足していると判断されると、庫内の湿度に 拘わらず上記電磁弁 (SV)を開放するようにして!/、る。

[0064] 具体的に、図 5の状態遷移図に示すように、電磁弁 (SV)が閉鎖されて通常の冷蔵 運転が行われている状態において、電子膨張弁（14)の開度が所定時間（例えば 10 分)以上継続して規定開度 (例えば 15%)以下となる場合、又は蒸発器 (15)の過熱 度 (EOS—EIS)が所定時間（例えば 10分)以上 «続して規定温度 (例えば 25°C)を 上回る場合、冷媒循環量が不足していると判断されて、コントローラ (40)が電磁弁 (S V)を開放させる。その結果、冷媒は凝縮器（12)とレヒートコイル（16)との双方で凝縮 されることになるので、冷媒回路（10)における高圧 HPTが低下する。その結果、高 圧 HPTが規定高圧以下となり、電子膨張弁（14)の開度は過熱度 (EOS— EIS)に 応じて次第に増大していくので、冷媒循環量の不足も解消される。

[0065] 一方、このように電磁弁 (SV)が開放された状態において、電子膨張弁（14)の開度 が所定時間 (例えば 3分)以上継続して規定開度 (例えば 40%)以上となり、且つ、蒸 発器（15)の過熱度 (EOS— EIS)が所定時間（例えば 3分間）以上継続して規定温 度 (例えば 6°C)より小さい場合、冷媒循環量の不足が解消されたと判断されて、コン トローラ (40)が電磁弁 (SV)を閉鎖させる。また、電磁弁 (SV)が開放された状態が 1 時間以上継続する場合にも、庫内温度の上昇を回避するために電磁弁 (SV)を閉鎖 させる。その結果、冷媒回路（10)では、通常の冷蔵運転が再開される。

[0066] なお、以上のように電磁弁 (SV)の開閉状態を切り換える際には、冷媒循環量が不 足している力否かのフラグが成立する。つまり、コントローラ (40)は、冷媒循環量が不 足しており電磁弁 (SV)を開放させる場合には、フラグ (FLG) = 1を成立させる一方、 冷媒循環量不足が解消されており電磁弁 (SV)を閉鎖させる場合には、フラグ (FLG ) =0を成立させる。そして、図 2のステップ S9〜ステップ S10において、上記フラグ（ FLG) = 1の場合 (冷媒循環量が不足している場合)、上記実施形態 1と同様、電子 膨張弁（14)の開度が更に強制的に 1. 5%開放され、冷媒循環量不足が迅速に解 消される。

[0067] 一実施形態 2の効果

上記実施形態 2では、冷媒循環量が不足していると判断されると、圧縮機（11)の吐 出冷媒をバイパス管 (20)を介して電子膨張弁 (14)と蒸発器 (15)の間に送るようにし ている。その結果、凝縮器（12)を流れる冷媒量が削減されるので、この凝縮器（12) で冷媒を効果的に凝縮させることができる。その結果、冷媒回路（10)の高圧 HPTを 低下させることができる。更に、上記実施形態 2では、バイパス管 (20)へ送った冷媒 をレヒートコイル（16)で凝縮させるようにして!/、るので、冷媒回路（10)の高圧 HPTを 一層確実に低下させることができる。したがって、電子膨張弁（14)の開度を増大させ て冷媒循環量不足を迅速に解消することができ、圧縮機（11)の冷凍機油を充分確 保することができる。

[0068] また、上記実施形態 2では、レヒートコイル（16)を庫内の除湿に利用するようにして いる。つまり、実施形態 2では、バイパス管（20)、レヒートコイル（16)、キヤビラリーチュ ーブ（17)、及び電磁弁 (SV)を庫内空気の調湿手段と、冷媒循環量不足の解消手段 とに兼用しているので、この冷凍装置（1)の部品点数の削減を図ることができる。 [0069] く実施形態 2の変形例〉

上記実施形態 2では、バイパス管（20)にレヒートコイル（16)を接続している力 この バイパス管 (20)のレヒートコイル（16)を削除した構成としてもよい。この変形例の構成 では、冷媒循環量不足が判定されると、圧縮機（11)の吐出冷媒は、バイパス管 (20) を流通して、キヤビラリ一チューブ（17)で減圧された後、電子膨張弁（14)で減圧され た冷媒と合流して蒸発器 (15)へ流入する。このように圧縮機（11)の吐出冷媒をバイ パスさせると、凝縮器（12)を流れる冷媒量が減少するので、凝縮器（12)で冷媒を確 実〖こ凝縮させることができる。したがって、この変形例においても、高圧 HPTを低下さ せて電子膨張弁 (14)を開放することができ、冷媒循環量不足を解消することができる

[0070] また、上記レヒートコイル（16)に代えて蒸発器（15)のドレンパンに回収された氷塊 を融解するためのドレンパンヒータをバイパス管（20)に接続するようにしてもよい。こ の構成においても、冷媒循環量が不足する際に、電磁弁 (SV)を開放すると、冷媒を ドレンパンヒータ内で凝縮させて高圧上昇を抑制することができる。

[0071] くその他の実施形態〉

上記実施形態では、冷凍装置（1)の冷蔵運転についてのみ説明したが、庫内の貯 蔵物を冷凍する冷凍運転時についても、コントローラ (40)で同様の制御を行うことで 、高圧の異常上昇を抑制しながら、圧縮機（11)の油戻し量を確保することができる。

[0072] また、上記実施形態の冷凍装置（1)の冷媒回路（10)には、室外空気と冷媒とを熱 交換させる空冷型の凝縮器（12)を設置するようにしているが、この凝縮器（12)に加 えて冷却水と冷媒とを熱交換させる水冷凝縮器を設けるようにしてもょ ヽ。

[0073] なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、 あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

産業上の利用可能性

[0074] 以上説明したように、本発明は、海上コンテナ等に用いられる冷凍装置の油戻し対 策について有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 圧縮機、凝縮器、電子膨張弁、及び庫内に設置される蒸発器が接続されると共に 冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、

上記電子膨張弁は、上記蒸発器の冷媒過熱度に応じて開度が調節される一方、 冷媒回路の高圧が規定圧力より高くなると、開度が強制的に絞られる冷凍装置であ つて、

上記蒸発器に庫内空気を送風する蒸発器ファンを備え、

冷媒回路の冷媒循環量が不足していると判断すると、上記蒸発器ファンの送風量 を低下させる制御手段を備えていることを特徴とする冷凍装置。

[2] 圧縮機、凝縮器、電子膨張弁、及び蒸発器が接続されると共に冷媒が循環して冷 凍サイクルを行う冷媒回路を備え、

上記電子膨張弁は、上記蒸発器の冷媒過熱度に応じて開度が調節される一方、 冷媒回路の高圧が規定圧力より高くなると、開度が強制的に絞られる冷凍装置であ つて、

上記蒸発器に庫内空気を送風する蒸発器ファンを備え、

冷媒回路の冷媒循環量が不足していると判断すると、上記蒸発器ファンを連続運 転から間欠運転に切り換える制御手段を備えていることを特徴とする冷凍装置。

[3] 圧縮機、凝縮器、電子膨張弁、及び蒸発器が接続されると共に冷媒が循環して冷 凍サイクルを行う冷媒回路を備え、

上記電子膨張弁は、上記蒸発器の冷媒過熱度に応じて開度が調節される一方、 冷媒回路の高圧が規定圧力より高くなると、開度が強制的に絞られる冷凍装置であ つて、

上記冷媒回路には、一端が上記圧縮機と凝縮器との間に接続し、他端が電子膨張 弁と上記蒸発器との間に接続するバイパス管と、該バイパス管を開閉するための開 閉弁とが設けられ、

冷媒回路の冷媒循環量が不足していると判断すると、上記開閉弁を開放する制御 手段を備えて ヽることを特徴とする冷凍装置。

[4] 請求項 3において、 上記バイパス管には、上記蒸発器が設置される庫内の空気を冷媒で加熱するため の加熱用熱交換器が設けられていることを特徴とする冷凍装置。

[5] 請求項 1から 3のいずれ力 1において、

上記制御手段は、蒸発器の冷媒過熱度が規定過熱度を上回る状態が所定時間継 続すると、冷媒循環量が不足していると判断することを特徴とする冷凍装置。

[6] 請求項 1から 3のいずれ力 1において、

上記制御手段は、上記電子膨張弁の開度が規定開度より小さい状態が所定時間 継続すると、冷媒循環量が不足していると判断することを特徴とする冷凍装置。

[7] 請求項 1から 3のいずれ力 1において、

上記圧縮機は、スクロール型圧縮機で構成されて!ヽることを特徴とする冷凍装置。