(57)【要約】冷凍輸送システムが、少なくとも１つの冷却制限コンパートメントに利用可能な冷媒流の最大量を制限する優先順位付けアルゴリズムを備えている。利用可能な冷却能力がコンパートメント全てを実質的に一定の温度に維持するのに不十分な場合に、この優先順位付けアルゴリズムは、少なくとも１つの冷却制限コンパートメントの設定温度の代わりに、ΔＴ（供給空気温度とリターン空気温度との間の差）を保持することによって利用可能な冷媒流の最大量を制限する。精密な温度制御を備えた複式冷凍コンパートメントの空間を形成する方法は、設定温度に維持すべき少なくとも１つの優先的なコンパートメントを識別することによって、コンパートメントを優先順位付けするステップと、冷却能力がコンパートメント全てをそれぞれの設定温度に維持するのに不十分な場合に、優先的なコンパートメント以外の全てへの冷媒流を制限するステップと、を含む。
2009523996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器に接続され、高圧冷媒蒸気を高圧液体へ凝縮する凝縮器へ高圧冷媒蒸気を供給する圧縮機と、
１次コンパートメントの空気から熱を受け、内部を循環する冷媒に該熱を移動させて前記１次コンパートメントを冷却するとともに、１次コンパートメント膨張装置から低圧液体を受けるように前記１次コンパートメント膨張装置に接続された１次コンパートメント蒸発器であって、前記１次コンパートメント膨張装置が、前記凝縮器に接続されており、１次コンパートメント蒸発器を通る１次冷媒流が、前記１次コンパートメントの温度を制御するように、前記１次コンパートメントにおける温度センサからの１次コンパートメント温度フィードバックを用いたコントローラによって制御される１次コンパートメント蒸発器と、
２次コンパートメントの空気から熱を受け、内部を循環する冷媒に該熱を移動させて前記２次コンパートメントを冷却するとともに、２次コンパートメント膨張装置から低圧液体を受けるように前記２次コンパートメント膨張装置に接続された少なくとも１つの２次コンパートメント蒸発器であって、前記２次コンパートメント膨張装置が、前記凝縮器に接続されており、２次コンパートメント蒸発器を通る２次冷媒流が、前記２次コンパートメントの温度を制御するように、前記２次コンパートメントにおける温度センサからの２次コンパートメント温度フィードバックを用いたコントローラによって制御され、利用可能な冷却能力がコンパートメント全てを実質的に一定の温度に維持するのに不十分な場合に、優先順位付けアルゴリズムが、少なくとも１つの冷却制限コンパートメントの設定温度の代わりに、ΔＴ（供給空気温度とリターン空気温度との間の差）を保持することによって、この少なくとも１つの冷却制限コンパートメントに利用可能な冷媒流の最大量を制限する、少なくとも１つの２次コンパートメント蒸発器と、
を備える冷凍輸送システム。
【請求項２】
前記圧縮機および前記凝縮器が十分な冷却能力を備えているが、冷凍輸送システムに給電する電力供給に制限がかかっているために、前記圧縮機および前記凝縮器が前記十分な冷却能力で動作せず、前記少なくとも１つの冷却制限コンパートメントのΔＴが最小のΔＴに維持される場合に、前記利用可能な冷却能力は、所定の冷却負荷に対して、前記圧縮機および前記凝縮器の冷却能力によって制限されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍輸送システム。
【請求項３】
前記圧縮機および前記凝縮器が十分な冷却能力を備えているが、冷凍輸送システムに給電する電力供給に制限がかかっているために、前記圧縮機および前記凝縮器が前記十分な冷却能力で動作せず、前記少なくとも１つの冷却制限コンパートメントのΔＴが作業者によって選択可能なΔＴに維持される場合に、前記利用可能な冷却能力は、所定の冷却負荷に対して、前記圧縮機および前記凝縮器の冷却能力によって制限されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍輸送システム。
【請求項４】
前記１次蒸発器または前記２次蒸発器の冷媒流は、電子吸込調節バルブ（ＥＳＭＶ）によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍輸送システム。
【請求項５】
前記１次電子吸込調節バルブまたは前記２次電子吸込調節バルブは、電子Ｈ-ブリッジコントローラによって制御されることを特徴とする請求項４に記載の冷凍輸送システム。
【請求項６】
前記電子Ｈ-ブリッジコントローラは、Ｈ-ブリッジステッパドライブパックであることを特徴とする請求項５に記載の冷凍輸送システム。
【請求項７】
前記Ｈ-ブリッジステッパドライブパックは、ステッピングモータ様式によって形成されるソフトウェアによって制御されることを特徴とする請求項６に記載の冷凍輸送システム。
【請求項８】
前記ステッピングモータ様式によって形成されるソフトウェアは、前記コンパートメントの温度を制御するコンパートメント温度フィードバック信号に応答する位置へ前記電子吸込調節バルブを指令するように、前記Ｈ-ブリッジステッパドライブパックを駆動することを特徴とする請求項７に記載の冷凍輸送システム。
【請求項９】
前記１次コンパートメント温度センサまたは前記２次コンパートメント温度センサは、サーミスタであることを特徴とする請求項１に記載の冷凍輸送システム。
【請求項１０】
冷却制限が１つまたは複数の２次コンパートメントにかかる場合を除いて、（前記１次冷凍コンパートメントおよび前記２次冷凍コンパートメントの両方の）温度が、少なくとも±１°Ｋの許容値に調整されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍輸送システム。
【請求項１１】
前記１次冷凍コンパートメントおよび前記２次冷凍コンパートメントは、航空機輸送コンテナ、外洋輸送コンテナ、トラクタ-トレーラトラックおよび鉄道車両から成る輸送コンテナの群から選択されるコンテナ内に収容されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍輸送システム。
【請求項１２】
前記膨張装置は、感熱膨張バルブ（ＴＸＶ）であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍輸送システム。
【請求項１３】
前記感熱膨張バルブの効率を向上させるために該感熱膨張バルブにわたる温度低下を減少させるように、蒸発器リターンラインと液体冷媒ラインとの間で熱交換する熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の冷凍輸送システム。
【請求項１４】
システムの能力をさらに向上させる２つ以上の熱交換器を備えることを特徴とする請求項１３に記載の冷凍輸送システム。
【請求項１５】
高圧冷媒蒸気を供給する共通の圧縮機を設けるステップと、
前記高圧冷媒蒸気を高圧液体に凝縮する共通の凝縮器を設けるステップと、
１次コンパートメントの空気から熱を受けるとともに該熱を冷媒へ移動させる１次コンパートメント蒸発器を設けるステップと、
２次コンパートメントの空気から熱を受けるとともに該熱を冷媒へ移動させる２次コンパートメント蒸発器を設けるステップと、
前記冷媒を圧縮するステップと、
前記冷媒を凝縮するステップと、
前記１次コンパートメント蒸発器および前記２次コンパートメント蒸発器へ膨張装置を介して前記冷媒を供給するステップと、
各コンパートメントからの温度フィードバック信号を用いて前記コンパートメントの両方の温度を各設定温度に制御するように、前記１次コンパートメント蒸発器および前記２次コンパートメント蒸発器への前記冷媒流を調整するステップと、
設定温度に維持すべき少なくとも１つの優先的なコンパートメントを識別することによって前記コンパートメントを優先順位付けするステップと、
冷却能力がコンパートメント全てを各設定温度に維持するのに不十分な場合に、前記優先的なコンパートメント以外の全てへの冷媒流を制限するステップと、
を備える精密な温度制御を有した複式冷凍コンパートメント空間の形成方法。
【請求項１６】
前記圧縮機および前記凝縮器が十分な冷却能力を備えているが、冷凍輸送システムに給電する電力供給に制限がかかっているために前記圧縮機および前記凝縮器が十分な冷却能力で動作しないときに、前記圧縮機および前記凝縮器が十分な冷却能力を備えていないために冷却能力がコンパートメント全てを各設定温度に維持するのに不十分な場合に、前記優先的なコンパートメント以外の全てへの冷媒流を制限するステップは、所定の冷却負荷に対して、前記優先的なコンパートメント以外の全てへの冷媒流を制限することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の形成方法。
【請求項１７】
前記冷媒流を調整するステップは、各コンパートメントからの温度フィードバック信号を使用して前記コンパートメントの両方の温度を制御するように電子吸込調節バルブを用いることによって、前記１次コンパートメント蒸発器および前記２次コンパートメント蒸発器への冷媒流を調整することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の形成方法。
【請求項１８】
膨張バルブを介して前記冷媒を供給するステップは、前記１次コンパートメント蒸発器および前記２次コンパートメント蒸発器へ感熱膨張バルブを介して前記冷媒を供給することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の形成方法。
【請求項１９】
前記膨張装置を介して冷媒を供給するステップは、前記１次コンパートメント蒸発器および前記２次コンパートメント蒸発器へ感熱膨張バルブを介して前記冷媒を供給することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の形成方法。
【請求項２０】
前記バルブにわたる温度を低下させることによって前記感熱膨張バルブの効率を向上させるように１つまたは複数の熱交換器を使用して、蒸発器リターン冷媒ラインと液体冷媒供給ラインとの間で熱交換することをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の形成方法。
【請求項２１】
前記コンパートメントを優先順位付けするステップは、前記設定温度の少なくとも±１°Ｋに維持すべき少なくとも１つの優先的なコンパートメントを識別することによって、前記コンパートメントを優先順位付けすることを含むことを特徴とする請求項１５に記載の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、冷凍輸送コンパートメントに関し、特に、複式コンパートメントの冷凍輸送において温度制御を向上させる方法およびそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍輸送システムが、冷蔵食品および冷凍食品のような生鮮食品を輸送するのに使用されている。冷凍輸送システムは、冷凍コンテナ、トラックおよび鉄道車両を含む。ある製品は、製品の新鮮さを維持するために、他のコンパートメントの温度制御と比べて、より正確な冷凍コンパートメントの温度制御を必要とする。例えば、ある冷凍食品では、特定の設定温度に影響されずに、一定の凍結温度未満に維持されることのみが必要とされる。他の食品、例えば、ある生鮮食品、果物および野菜は、最適な製品の新鮮さを維持するためのより厳しい温度調整が必要となるかもしれない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
冷凍輸送システムは、内部壁を挿入することによって２つ以上のコンパートメントに分割される。個々の空間は、異なる温度に維持される。例えば、一方のコンパートメントが冷凍コンパートメントであり、他方のコンパートメントが冷蔵コンパートメントである。一般的に、このような２部分コンパートメントの輸送コンテナシステムでは、１つの冷凍圧縮機および２つの蒸発器が使用され、各コンパートメントに対して１つの蒸発器が使用される。１次コンパートメントは、冷凍圧力の比例制御を有することもあるが、２次コンパートメントの温度制御における現行の方法は、２次コンパートメント蒸発器への液体冷媒ラインをオン-オフで循環させることである。２次コンパートメントの温度を制御するために、２次蒸発器の液体冷媒ラインをオン-オフで循環させるこの方法では、多くの用途で必要とされる温度調整許容値を達成することはできない。したがって、２次の冷凍コンパートメントの温度調整を改良する方法およびその装置が必要とされている。
【０００４】
複式コンパートメントの冷凍輸送システムにおける他の問題は、始動時および／または外気温度が非常に高い場合のような高負荷の条件下において、利用可能な冷却能力をどのように分配するかである。したがって、１次コンパートメントと２次コンパートメントとの間における優先システムによって利用可能な冷却能力を分配する制御アルゴリズムが必要とされている。
【０００５】
別の問題は、始動時および／または外気温度が非常に高い場合のような高負荷の条件下において、複式コンパートメントの冷凍輸送システムにおける電力消費を制限することである。例えば、外洋航行コンテナ船は、各冷凍輸送コンテナへの電力供給ラインのアンペア容量を制限する電力制限および／または回路遮断器を備えることがある。一般的な電流の制限は、１５〜２３Ａであり、遮断器の保護は、一般的に３０Ａ（最大値）に設定されている。したがって、全体の冷却能力をコンパートメントの間で分配しながら、電気負荷を予め設定した値に制限することができる複式コンパートメントの冷凍輸送システムにおける制御方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
冷凍輸送システムは、圧縮機を備えており、高圧冷媒蒸気を凝縮器へ供給する。圧縮機は、凝縮器に接続されており、該凝縮器は、高圧蒸気を高圧液体へと凝縮する。また、冷凍輸送システムは、１次コンパートメント蒸発器を備えており、該蒸発器は、１次コンパートメント内の空気から熱を受け、１次コンパートメント蒸発器内を循環する冷媒へこの熱を移動させ、これにより、１次コンパートメントを冷却する。１次コンパートメント蒸発器は、１次コンパートメント膨張装置から低圧液体を受けるように、１次コンパートメント膨張装置に接続される。１次コンパートメント膨張装置は、凝縮器に接続されており、１次コンパートメント蒸発器を通る１次冷媒流が、１次コンパートメントの温度を制御するように、１次コンパートメント温度センサからの１次コンパートメント温度フィードバックを用いたコントローラによって制御される。また、冷凍輸送システムは、少なくとも１つの２次コンパートメント蒸発器を備えており、該蒸発器は、２次コンパートメント内の空気から熱を受け、２次コンパートメント蒸発器内を循環する冷媒へこの熱を移動させ、２次コンパートメントを冷却する。２次コンパートメント蒸発器は、２次コンパートメント膨張装置から低圧液体を受けるように、２次コンパートメント膨張装置に接続される。２次コンパートメント膨張装置は、凝縮器に接続される。２次コンパートメント蒸発器を通る２次冷媒流が、２次コンパートメントの温度を制御するように、２次コンパートメント温度センサからの２次コンパートメント温度フィードバックを用いたコントローラによって制御され、利用可能な冷却能力がコンパートメント全てを実質的に一定の温度に維持するのに不十分な場合に、優先順位付けアルゴリズムが、少なくとも１つの冷却制限コンパートメントの設定温度の代わりに、ΔＴ（供給空気温度とリターン空気温度との間の差）を保持することによって、この少なくとも１つの冷却制限コンパートメントに利用可能な冷媒流の最大量を制限する。
【０００７】
精密な温度制御を備えた複式冷凍コンパートメントの空間を形成する方法は、高圧冷媒蒸気を供給する共通の圧縮機を設けるステップと、高圧冷媒蒸気を高圧液体へ凝縮する共通の凝縮器を設けるステップと、１次コンパートメントの空気から熱を受けるとともにこの熱を冷媒へ移動させる１次コンパートメント蒸発器を設けるステップと、２次コンパートメントの空気から熱を受けるとともにこの熱を冷媒へ移動させる２次コンパートメント蒸発器を設けるステップと、冷媒を圧縮するステップと、冷媒を凝縮するステップと、１次コンパートメント蒸発器および２次コンパートメント蒸発器へ膨張装置を介して冷媒を供給するステップと、各コンパートメントからの温度フィードバック信号を使用して各設定温度に対してコンパートメントの両方の温度を制御するように、１次コンパートメント蒸発器および２次コンパートメント蒸発器への冷媒流を調整するステップと、設定温度に維持すべき少なくとも１つの優先的なコンパートメントを識別することによって、コンパートメントを優先順位付けするステップと、冷却能力がコンパートメント全てをそれぞれの設定温度に維持するのに不十分な場合に、優先的なコンパートメント以外の全てへの冷媒流を制限するステップと、を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示される２次輸送コンパートメントにおいて精密な温度制御を達成する問題の解決策は、２次コンパートメント蒸発器の吸込圧力ひいては冷媒流を調整することである。２次コンパートメント蒸発器の吸込圧力を調整する１つの有利な方法は、ＥＳＭＶ１０８として図１に示される電子吸込調節バルブ（ＥＳＭＶ）を使用して、２次コンパートメント蒸発器１０９からの吸込圧力を制御することである。このようにして、２次コンパートメントの温度を、例えば、設定温度の±０．５°Ｋ以内に要求通りに制御することができる。本発明において、冷凍輸送システムのコンパートメントは、航空機の輸送コンテナ、外洋航行の輸送コンテナ、トラクタ-トレーラトラックおよび鉄道車両を含む適切な冷凍輸送の形式で形成されてもよい。一般的に、このようなコンテナは、冷凍コンテナであるが、冷凍コンテナでないコンテナも本発明の構成要素と適合でき、これにより、コンテナ内に複式の冷凍空間を形成する。
【０００９】
本発明における例示的な複式コンパートメントの冷凍コンテナの動作を図１に示し、説明する。冷凍サイクルを行う一般的な構成要素は、圧縮機１１９、凝縮器１１８、レシーバ１１４、主コンパートメントホストユニット蒸発器１０３、対応するサーモスタット膨張バルブ球部１０５を備えたサーモスタット膨張バルブ（ＴＸＶ）１０４である。通常の動作では、低圧冷媒蒸気が、圧縮機１１９によって圧縮され、高圧の冷媒蒸気吐出物を形成する。凝縮器１１８は、この高圧の冷媒蒸気吐出物を高圧の液体冷媒へ変化させる。圧力調整器１２０は、圧縮機１１９の機械システムの一部であるとともに、冷媒の種類に基づいて吐出圧力を設定して所望の最小吐出圧力を達成させる。レシーバ１１４は、凝縮器圧力変換器（ＣＰＴ）１１５、溶融プラグ１１６、サイトグラス１１７および付属のキングバルブ１２４を備えている。また、レシーバ１１４は、冷媒貯蔵タンクとしても機能する。溶融プラグ１１６は、温度安全装置または圧力安全装置のシステムとして機能する。溶融プラグ１１６は、非常に高温または高圧で溶けるリードプラグであってもよい。圧力変換器１１５は、１つまたは複数の凝縮器ファン（図示せず）をオン-オフで回転させて凝縮器圧力へ低下させるように使用されてもよい。キングバルブ１２４が閉じられているときは、圧縮機および凝縮器からレシーバ１１４へ冷媒の全てを輸送できる。この方法によって、システムから冷媒を取り除くことなく、圧縮機１１９の低圧側の修理あるいは交換がなされる。フィルタ乾燥器１２３が、水を除去するように機能する。急冷バルブ１１３が、感知球部および圧力フィードバック１２１と組み合わせて圧縮機１１９を冷却するように使用されてもよく、これにより、圧縮機ラインに冷媒を加えて圧縮機の冷却に寄与する必要性があるかを判断する。サーモスタット膨張バルブ１０４に流入する液体の温度を低下させるために、液体ラインを冷却することによってシステムの能力を向上させるように、熱交換器１０７が使用されてもよい。１つまたは複数の熱交換器を使用することによって、サーモスタット膨張バルブ１０４にわたる温度差をより小さくするにつれて、システム効率は向上する。例えば、システムの能力は、蒸発器１０９と電子吸込調節バルブ１０８との間に他の熱交換器を付加することによって、向上し得る。液体冷媒が、液体遮断バルブ１０６を介してサーモスタット膨張バルブ１０４へ圧力下で供給されてもよい。ここで、液体遮断バルブ１０６は、例えば、コンパートメントを締めて、コンパートメントの冷凍を確保する、もしくは冷凍システムの独立した部分を形成するのに有効である。サーモスタット膨張バルブ１０４によって、液体冷媒は膨張し、低圧液体となる。サーモスタット膨張バルブ１０４は、電子的または機械的であってもよい。サーモスタット膨張バルブ１０４は、蒸発器の出口において温度測定値を感知するサーモスタット膨張バルブ球部１０５の圧力と、圧力の読みと、に基づいて、蒸発器に流入する冷媒量を調整する。サーモスタット膨張バルブ１０４の設定は、一般的に、冷媒の容量および種類に基づいており、個々のサーモスタット膨張バルブの製造者によって一般的になされる。主コンパートメントホス��ユニット蒸発器１０３は、主コンパートメントから蒸発器１０３内を循環する冷媒へ熱エネルギを移動させ、低圧液体から低圧蒸気へと冷媒を変化させる。電子吸込バルブ１０２が、以下に説明されるような電気制御を用いて、１次コンパートメント（コンパートメント１）の温度を調整する。
【００１０】
２次コンパートメント（コンパートメント２）の精密な温度制御に対応するために、サーモスタット膨張バルブ１０４へ供給される高圧の液体冷媒が、第２のサーモスタット膨張バルブ１１０へも供給される。ソレノイドバルブ１１２が、コンパートメント２の冷凍を停止する（確保する）ように設けられるが、従来技術で実施されたようにコンパートメント２の温度制御には使用されないことに留意されたい。サーモスタット膨張バルブ１１０によって、液体冷媒が膨張し、低圧液体になる。２次コンパートメント蒸発器１０９は、２次コンパートメントから蒸発器１０９内で循環する冷媒へ熱エネルギを移動させ、低圧液体から低圧蒸気へと冷媒を変化させる。電子吸込調節バルブＥＳＭＶ１０８が、以下に説明されるような電気制御を用いて、２次コンパートメント（コンパートメント２）の温度を調整する。
【００１１】
図２には、図１の例示的な複式冷凍コンパートメントの図が示されている。主コンパートメント（コンパートメント１）２０２の温度が、サーミスタのような温度センサ２０４によって監視される。電気信号調節ブロック２０７が、例えば、供給電圧およびサーミスタの抵抗を読み取る抵抗分割器を提供するように機能し、電子フィルタリングが、電気信号調節ブロック２０７によって行われてもよい。ブロック２０５が、マイクロコントローラボード（コントローラボードの全体は図示せず）の代表的な部分であり、信号調節ブロック２０７からのアナログ信号からマイクロコントローラボードによる後処理用のデジタル信号へ変換する少なくとも１つのアナログ-デジタル変換器（ＡＤＣ）を備えてもよい。また、機能ブロック２０５は、一般的に、アルゴリズムに入力される値によって示されるような所望の設定温度を受けるとともに、温度センサ２０４によって測定されるコンパートメント１の温度を示すデジタル信号と比較するアルゴリズムを備える。要因、例えば、コンパートメントの温度が設定値より大きいか、または小さいか、所定の設定温度２０３と温度センサ２０４によって測定されるフィードバック温度との間の差（各コンパートメントの温度が、設定値からどれくらい離れているか）および／またはフィードバック温度の変化率に基づいて、制御信号がバルブコントローラ２０６へ送信される。図１の実施例では、コンパートメント１用の吸込バルブが、電子吸込バルブ１０２として示されており、有利にはステッピングモータによって比例制御されるバルブである。Ｈ-ブリッジ型電気コントローラ、例えば、ブロック２０６として示される（電子吸込バルブの実際の位置を送信するように使用される）Ｈブリッジステッピングモータパックによって、ステッピングモータによって比例制御した好ましい電子吸込バルブ１０２の動作位置を設定することができる。制御信号が、電流、電圧、デジタル信号およびデジタルドライブ様式を含む多くの方法で機能ブロック２０５からバルブコントローラ２０６へ送信される。このような信号の形式およびフォーマットは、主に、バルブコントローラ２０６の入力要求によって決定される。例えば、キャリアコーポレーションによって製造される例示のＭＬ３ボードは、オン-オフが可能な開かれたコレクタ出力を備える。したがって、ブロック２０５として機能するＭＬ３は、ソフトウェアアルゴリズムの基板上に実装されたブロック２０５によって生成される出力でステッピングモータ様式を形成することによって、ブロック２０６で示されるＨ-ブリッジステッパドライブパックを駆動することができる。一般的に、コンパートメント１の温度を低下させるために冷却がさらに必要な場合には、電子吸込バルブ１０２は、バルブをさらに開き、蒸発器１０３からの冷媒流を増加させるように、コントローラ２０６を介して計算ブロック２０５によって指令される。
【００１２】
従来技術の解決策は、２次コンパートメント蒸発器へ向かう液体冷媒供給ラインをオン-オフで循環させることによって、リモート側の冷凍コンパートメントを付加して行われてきた。これは、リモート側のコンパートメントにおいて蒸発器の圧力を維持する、または苛酷な温度調整を維持するためのものである。本発明では、（コンパートメント２１４として図２に示されるコンパートメント２のような）接続された２次冷凍コンパートメントの温度は、蒸発器１０９のような２次コンパートメント蒸発器の吸込側の戻り圧力を調節することによって調整される。コントローラ２１０，２０９が、設定温度２１３、温度センサ２１１および信号調節器２１２からのフィードバック温度に応答し、コンパートメント１で説明されたように電子吸込バルブ１０８の位置を制御する。これにより、２次コンパートメントの温度制御は、高圧側の冷媒流をオン-オフで循環させる従来の方法より非常に優れている。
【００１３】
計算ブロック２０５，２１０は、ＰＩＤ制御アルゴリズムのようなアルゴリズムを備えており、電子吸込バルブ１０２，１０８を調節する（これらの位置を設定する）。圧縮機１１９および凝縮器１１８によって与えられる適切な冷却能力がある場合には、ＰＩＤ制御ループアルゴリズムの両方が、対応する電子吸込バルブを調節し、（温度センサ２０４，２１１のような）供給側の温度センサを使用する一般的な方法のように、各コンパートメントの温度を維持する。しかし、ユニットの始動時および／または外気温度が高いときに、コンパートメントの両方に利用できるだけの十分な冷却能力がない可能性がある。
【００１４】
複式コンパートメント冷凍において、冷凍負荷が利用可能な冷凍能力を超過する場合の解決策は、他方のコンパートメントの冷凍より一方のコンパートメントの冷凍を優先させるアルゴリズムを使用することである。例えば、始動時には、冷却能力のほとんどが、凍結温度未満に維持すべき１次コンパートメントを冷却するように使用される。冷凍コンパートメントの電子吸込バルブは、完全に開かれた状態またはほぼ開かれた状態に調節され、対応する冷凍コンパートメント蒸発器へ最大の冷媒流を供給する。初期のクールダウン段階では、２次冷凍コンパートメントに使用される電子吸込バルブは、ほぼ閉位置に調節される。このほぼ閉位置は、冷媒流の一部が電子吸込バルブの最小の調節位置で利用可能であり、冷却の一部が２次コンパートメントで開始されるように選択され得る。１つの例示的な優先では、冷凍コンパートメントが、いくつかの予め設定された温度範囲内にある所望の零下の温度設定値に近づくとともに最終的にこれを維持するにつれて、優先された１次冷凍コンパートメントのＰＩＤループが最終的に満足される。（優先順位が高い）１次コンパートメントが設定値に近づくのでシステムの冷却能力が利用可能になるにつれて、２次コンパートメントのＰＩＤループが、その電子吸込バルブの開きを、おそらく完全に開かれるまで調節する。２次コンパートメント蒸発器への利用可能な冷媒流が増加するので、２次コンパートメントのＰＩＤ制御は、その現在許容できる温度範囲内で所望の２次コンパートメントの設定温度を同様に達成できる。例えば、外気温度が異常に高い状況によって、１次冷凍コンパートメントがその許容できる温度範囲を超過した場合は、優先アルゴリズムが、２次コンパートメントの電子吸込バルブにおける最大設定を制限し、利用可能な冷却能力のほとんどまたは全てを優先順位の高いコンパートメントへ向ける。上述の例示的な説明において、２次冷凍コンパートメントの温度の偏差を通常より広く許容するというを犠牲があっても、優先順位の高い冷凍コンパートメントの冷凍状態を維持することが重要であることが理解できる。この場合、２次コンパートメントにおける冷凍温度の精密な制御が一時的になくなることは、優先順位の高い冷凍コンパートメントにおいて解凍状態が生じる危険性よりも重要ではない。
【００１５】
本発明の１つの実施例によると、リモート側のΔＴが優先順位の低いコンパートメントに設定される。ここで使用されるリモート側のΔＴとは、リモート側の供給空気温度とリモート側のリターン空気温度との間の差を意味する。複式コンパートメント冷凍輸送システムにおけるコンパートメントの間において、利用可能な冷却能力を分配する１つの方法は、リモート側である２次コンパートメントにΔＴを設定し、優先順位の高いコンパートメントが利用可能な残りの冷媒を利用できるようにすることである。冷却が制限されない場合に存在し得るΔＴ未満にリモート側のΔＴを設定すると、リモート側である２次コンパートメントへの冷媒流が減少するが、必ずしも絶対的な最小設定に制限されない。リモート側のΔＴを制限する状況において、リモート側の電子吸込バルブは、供給空気とリターン空気との間の温度差が、リモート側のΔＴ設定と等しくなる位置に調節される。ホスト側のユニットが利用可能な冷却能力の大部分を必要としない状態になるまで、この設定によって最小の冷却量（しかし、必ずしも絶対的な最小量ではない）が得られる。理想的には、リモート側のコンパートメントは、その現在の温度をそのまま維持でき、またはリモート側のコンパートメント内における積荷の種類によっては、ゆっくりと温度を低下させることができる。リモート側のΔＴをゼロとした設定は、ホスト側のユニットが冷媒の一部を分配する準備ができるまで、リモート側のユニットを完全に止める信号をコントローラボードに送信するために使用することができる。ΔＴがゼロであることは、リモート側の供給空気温度とリモート側のリターン空気温度とが等しいので、リモート側の蒸発器によって冷却が生じないことを意味する。
【実施例】
【００１６】
［実施例１］
図２Ａのフローチャートには、例示的なアルゴリズムが示されており、冷凍輸送システムの冷却能力がコンパートメントの両方を設定温度に維持するのに不十分である一時的な状況で、上述の優先順位付けおよび冷媒の分配を実行する。優先順位付けの経路は、優先的なコンパートメントが冷凍コンパートメントであるか、または生鮮食品コンパートメントであるかに基づいている。
【００１７】
冷凍コンパートメントである場合には、優先順位付けは、凍結温度が凍結安全「上限」に達する場合に必要とされるだけである。凍結温度がこの上限未満である限りは、冷凍食品の著しい劣化は生じない。この経路は、冷凍コンパートメントの温度が上限未満であることを示す「ＹＥＳ」の矢印で示され、これにより、優先順位の低い２次コンパートメントへ無制限の冷媒流を流す。この場合は、２次コンパートメントの優先順位は低いが、２次コンパートメント内に生鮮食品があり、劣化を制限するために比較的厳しい温度許容値を必要とするような状況もあることに留意されたい。この経路において、冷凍食品は、必ずしも所望の凍結温度でなくても、凍結したままであり、両方の製品は適切に保護されてきたことが理解できる。
【００１８】
一方、優先順位付けされた冷凍コンパートメントの温度が、上限温度以上である場合には、迅速な処置を施さなければ、これらの食品が解凍によって破壊される危険性が高い。上限温度以上であることを示す「ＮＯ」の矢印に従って、アルゴリズムが、プログラムされたリモート側コンパートメント用のΔＴの設定を確認する。これがゼロ（おそらく空の２次コンパートメントを示す）に指定される場合には、２次コンパートメントへ向かう冷媒流は、優先順位付けされた冷凍コンパートメントの温度が上限温度未満に下がるまで完全に止められる。または、リモート側コンパートメントのΔＴがゼロに設定されなかった場合には、優先順位付けされた冷凍温度が上限温度未満となることによって状況が改善されるまで、２次コンパートメントへ減少した冷媒流を流すように、予め定義されたΔＴが使用される。
【００１９】
また、電力供給ラインの有限な電気アンペア容量を処理するための解決策は、予め設定された限界値近傍の電力要求を考慮して利用可能な冷却能力を分配するアルゴリズムによって対処される。外洋航行コンテナ輸送船における１つの例示的な状況では、各コンテナに対する通常の交流電力負荷が、２３Ａに制限されている。満たされた冷凍コンパートメントが、船に冷凍コンテナを積む前に使用される予冷却装置のおおよそ設定値であることが理想的である。コンテナが電源オフしていた比較的短い時間のために電力負荷が多少大きくなる可能性があるが、冷凍製品は凍ったままであり、冷蔵製品は外気温度未満に冷蔵されたままである。初期のクールダウン段階では、電力供給ラインの利用可能な２３Ａを超過する冷却負荷が生成され得る。さらに、外気温度が高いとき、例えば、最も暑い夏の日中に外気流が制限された太陽の下にあるコンテナでは、冷却負荷が利用可能な供給電流を超過し得る。このような状況では、本発明の複式コンパートメント冷凍コンテナによって、優先順位の低いコンパートメントの電子吸込調節バルブを制限する。この制限は、（最小の冷媒流を流す）完全に閉じられた調節位置まで、または完全に開かれた調節位置よりも小さなある位置まで行われる。電力制限アルゴリズムは、コンテナ船からの電力供給ラインの負荷電流を監視するとともに、２次側の電子吸込調節バルブにおける制限を変更し、２３Ａの例示的な制限を維持する。異常に外気温度が高いなどの状況が緩和された場合には、電力アルゴリズムは、より軽い負荷を検出し、２次コンパートメントの電子吸込調節バルブにおける利用可能な最大位置を制限がなくなるまで増加させ始め、２次コンパートメントのＰＩＤループが、電子吸込調節バルブの利用可能な最小から最大の割合の全調節範囲を使用できるようになる。
［実施例２］
図２Ｂのフローチャートには、本発明の別の実施例におけるアルゴリズムが示されており、冷凍輸送システムの電気負荷が電流限界に達した場合に、優先順位付けがどのように行われるかを示している。電気負荷が電流限界に達すると、第一に、リモート側コンパートメントの冷媒流が、（電子吸込調節バルブを用いて冷媒流を調節することによって達成されるように）リモート側コンパートメントの予め定義されたΔＴを保持することによって調整される。この限界を超過していない場合には、何も実行する必要がない。または、限界を未だに超過している場合には、優先的なコンパートメントへの冷媒流も調整することによって、優先付けされたコンパートメントも予め決定されたΔＴとなる。最悪の状況に極めて近く限界を未だに超過している場合には、冷媒流が、コンパートメントの両方へ向かう絶対的な最小流（しかし、流れが無いわけではない）へと調整される。
【００２０】
冷却が不十分な場合または負荷電流が限界を超過する場合には、ゼロよりは大きい最小のΔＴが優先順位付けアルゴリズムへ予めプログラムされるか、ソフトウェアやコントローラボード上を走るファームウェアによって、冷却制限コンパートメントおよび／または優先順位付けされたコンパートメントに作業者が手動でΔＴの値を入力できることに留意されたい。
［実施例３］
２次蒸発器の供給ラインへの冷媒流をオン-オフで循環させることによって２次コンパートメントの温度制御が実施される従来技術と比較するために、２次蒸発器からの吸込圧力をどのように調節するかを示す１つの実験が行われた。図３には、ホスト側コンパートメントおよびリモート側コンパートメントを備えた２部分コンパートメント冷凍輸送の実験データが示されている。ホスト側コンパートメントの温度を１．７℃の設定温度に設定し、リモート側コンパートメントの温度を０℃の設定温度に設定した。Ｈ-ＳＭＶが、ホスト側吸込調節バルブの調節位置を示しており、Ｒ-ＳＭＶが、リモート側吸込調節バルブの調節位置を示している。一定時間にわたる吸込調節バルブの位置が、グラフの上部において完全に開かれた位置となり、かつグラフの底部においてほぼ完全に閉じられた位置となるスケールでもって示されている。ＲＴＳは、ホスト（Ｈ）側およびリモート（Ｒ）側の蒸発器におけるリターン温度センサを示しており、ＳＴＳは、ホスト（Ｈ）側およびリモート（Ｒ）側の蒸発器における供給温度センサを示している。例えば、Ｈ-ＲＴＳは、一定時間にわたるホスト側リターン温度センサの読みから成る曲線を示している。図示するように、ホスト側の吸込調節バルブ（Ｈ-ＳＭＶ）は、５分未満で比較的狭い調整範囲に到達し、ホスト側の供給温度センサ（Ｈ-ＳＴＳ）が、１℃以内の温度調整を示している。また、リモート側吸込調節バルブ（Ｒ-ＳＭＶ）も、約５分以内で大まかな調整範囲に到達し、曲線Ｒ-ＳＴＳで見られるように、リモート側コンパートメントの温度は、約１℃の範囲に調整できた。図４には、ホスト側の温度設定値が−１℃であり、リモート側の温度設定値が１３℃である場合の同じ冷凍輸送の別の実験が示されている。これらの設定値は、冷凍コンパートメントおよび冷蔵コンパートメントの場合を示している。やはり５分以内で、ホスト側のリターン温度（Ｈ-ＲＴＳ）が−１℃に達し、リモート側の供給温度が所望の温度に達した。約２５分以内には、リモート側の供給温度が約±１℃以内になった。ＰＩＤループをさらに変えることによって、一定時間にわたるリモート側コンパートメントにおける供給温度の範囲により厳しい許容値を生じさせることができる。対照的に、図５には、従来技術によって動作された２部分コンパートメント冷凍輸送の性能が示されている。ここで、この従来技術は、ホスト側コンパートメントの温度を調整する吸込制御と、リモート側コンパートメントの温度を調整する冷媒循環のオン-オフ制御を備えている。ここで、冷媒ラインがオン-オフ（ＲＬＳＶ＿ＯＮおよびＲＬＳＶ＿ＯＦＦ）で循環されるときに、リモート側の供給温度（Ｒ-ＳＴＳ）が±５℃の範囲を大きく超える。±５℃の温度調整範囲は、例えば、コンテナ船における複式コンパートメントの冷凍コンテナに積まれて、リモート側コンパートメント内に数日間または数週間収容される多くの種類の生鮮製品に対して受け入れがたいものである。
［実施例４］
２部分コンパートメント冷凍コンテナは、本発明の２部分吸込温度制御方法を用いて形成された。図６には、２部分コンパートメントのコンテナを表す冷凍の図が示されている。ＨＡＲコンテナユニット６１０が、商品名「Ｔｒａｎｓｉｃｏｌｄ」としてキャリアコーポレーションによって製造されるとともに、ホスト側のコンパートメントの冷却をもたらす。Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｉｃｏｌｄ  ＭＶＤ  １１００  Ｖｅｃｔｏｒのリモート側蒸発器ユニット６２０が、スポランコーポレーション（Ｓｐｏｒｌａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって製造されるリモート側の電子吸込バルブ１０８  １４−００２６３を用いて使用されるように改良された。１３４Ａ（０６８９Ｕ２８２１）サーモスタット膨張バルブ１０４，１１０が、ダンフォスコーポレーション（Ｄａｎｆｏｓｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって製造されるとともに、リモート側の膨張バルブに使用された。Ｓｐｏｒｌａｎ液体ライン遮断バルブ６１２，６１３が、ホスト側およびリモート側の蒸発器冷媒ラインの両方において使用された。改良されたＣａｐｉｔｏｌレシーバ１１４が、冷媒を貯蔵するのに使用された。ファン６０６，６０７によって、蒸発器の空気流が生じる。ファン６０８が、凝縮器コイルを介して空気を排出する。供給側サーミスタ温度センサ６０２，６０４およびリターン側システムのサーミスタ温度センサ６０３，６０５は、１０ＫΩのサーミスタである。これらのサーミスタ温度センサは、フェンウォールコーポレーション（Ｆｅｎｗａｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって製造され、その型番号は、例えば、５９０−５９ＥＪＯ４−１０３または５９０−５９ＥＬ０６−１０３である。一般的に、供給側のサーミスタ６０２，６０４の一方のみが、コンパートメント温度センサ２０４，２１１として、温度フィードバック信号を各吸込圧力制御ＰＩＤループへ与えるように使用される。システム性能は、［実施例１］の実験結果と整合性がとれるように見出された。図７には、組み立てられた２部分コンパートメント冷凍コンテナが示されている。リモート側の蒸発器が、「Ａ」と記されたアッセンブリで示されており、ホスト側の冷凍システムが、共通の圧縮機および凝縮器を備えるとともに、コンテナにおける右側の壁に配置されて示されている。
本発明は、２部分コンパートメントを備えた実施例で示されてきたが、（リモート側コンパートメントを有した）追加の２次コンパートメントが、付加的な電子吸込調節バルブのような付加的な吸込バルブを使用して加えられてもよいことに留意されたい。
【００２１】
電子吸込調節バルブが、本発明の好ましい実施例で使用されてきたが、他の形式の吸込バルブが、電子吸込調節バルブユニットの代わりに使用されてもよい。
【００２２】
センサ２０４，２１１は、信号調節器２０７，２１２を使用するサーミスタとして説明されてきた。ここで、信号調節器２０７，２１２は、温度感知抵抗を、デジタル化され、かつ温度に対応する抵抗を示す比例電圧へ変換する回路構成となっている。また、この回路構成は、ＲＣフィルタリングのようなフィルタリングを備えるように説明されてきた。サーミスタのようなセンサは、冷凍コンパートメントにおける通常の温度範囲にわたって比較的値の変化が大きいので、少なくとも部分的には好ましい。しかし、測定された温度に比例する信号を形成できるどのような形式のセンサであっても、この用途での使用に適することがあることに留意されたい。また、（コンパートメントの内側または外側に配置される）信号調節ブロック２０７，２１２に対する特定の要求はない。例えば、最近の１つのセンサは、１つのパッケージ内に必要な信号調節器の全てを備えた高性能センサである。また、このような高性能センサによって、コントローラブロック２０５，２１０のアナログ-デジタル変換器が必要なくなる可能性がある。しかし、本発明は、全てアナログ信号で、線形の負のフィードバックループを使用するアナログエレクトロニクスにおいても、単独で実施され得る。上述された形式の電子吸込調節バルブを制御するようにデジタル信号へ変換されるか、またはアナログ入力信号によって吸込バルブを位置決めする他の形式の吸込バルブを用いてもよい。
【００２３】
好ましい実施例では、コントローラ２０５，２１０が、マイクロコントローラボードの一部である。アナログセンサ信号は、コントローラボード２０５，２１０でオン-オフでデジタルセンサ信号へ変換できる。アルゴリズムは、通常の比例-積分-微分（ＰＩＤ）ループや比例-積分（ＰＩ）ループのような制御ループ技術を備えており、温度センサ２０４，２１１による温度測定に応じて吸込バルブを制御する。また、通常の制御ループ手法を有していない他のフィードバックおよび制御の方法が使用されてもよい。これは、蒸発器の冷媒リターンラインにおける吸込バルブがリモート側コンパートメントに作用し、この吸込バルブがリモート側コンパートメントで得られる温度測定値に対応する場合に限る。
【００２４】
本発明は、図に示されるような好ましい形態で特に示されるとともに説明されてきたが、当業者であれば、請求項によって定義された本発明の真意および範囲を逸脱することなく、細部にわたって多くの変更を施すことが効果的であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明における複式コンパートメントの冷凍輸送装置を示す図である。
【図２】温度コントローラを備えた図１の装置を示す図である。
【図２Ａ】コンパートメントに優先順位を付け、冷媒を分配する例示的なアルゴリズムである。
【図２Ｂ】コンパートメントに優先順位を付け、冷媒を分配する他の例示的なアルゴリズムである。
【図３】従来技術のオン−オフ冷媒制御と２次コンパートメントの電子吸込バルブ制御を比較したデータを示す図である。
【図４】従来技術のオン−オフ冷媒制御と２次コンパートメントの電子吸込バルブ制御を比較したデータを示す図である。
【図５】従来技術のオン−オフ冷媒制御と２次コンパートメントの電子吸込バルブ制御を比較したデータを示す図である。
【図６】例示的な２部分コンパートメントの冷凍輸送を示す図である。
【図７】２部分コンパートメントの冷凍コンテナにおける１つの実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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