(57)【要約】【課題】簡単な制御で運転環境によらず十分な加温が行える冷凍装置を提供する。【解決手段】圧縮機(1)と、冷媒流路を第１流路(RA)と第２流路(RB)とに選択的に切り替える流路選択部(2)と、庫外熱交換器(3)と、庫外熱交換器(3)に対する冷媒の流れ方向を規制する流れ方向規制部(RK)と、受液器(4)と、庫内熱交換器(5)と、を備える。第１流路(RA)の選択で、庫外熱交換器(3)は圧縮機からガス冷媒が供給されて凝縮器として機能し、庫内熱交換器(5)は流れ方向規制部の規制で庫外熱交換器(3)から液冷媒が受液器を介し供給されて蒸発器として機能し冷却運転がなされる。第２の流路(RB)の選択で、庫内熱交換器(5)は圧縮機(1)からガス冷媒が受液器を介し供給されて凝縮器として機能し、庫外熱交換器(3)は流れ方向規制部の規制で庫内熱交換器(5)から液冷媒が供給されて蒸発器として機能し加温運転がなされる。【選択図】図１
2015145776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒回路を有し庫内の冷却と加温とを選択的に行える冷凍装置であって、
前記冷媒回路は、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒回路内の前記冷媒の流路を、第１の流路と第２の流路とのいずれかに選択的に切り替える流路選択部と、
庫外に配置され、前記冷媒と前記庫外の空気との間で熱交換をする庫外熱交換器と、
前記流路選択部の選択に応じて前記庫外熱交換器に対して出入りする冷媒の流れ方向を規制する流れ方向規制部と、
前記冷媒を滞留可能な受液器と、
前記庫内に配置され、前記冷媒と前記庫内の空気との間で熱交換をする庫内熱交換器と、
を備え、
前記流路選択部による前記第１の流路の選択により、
前記庫外熱交換器に対し前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒が供給されて、前記庫外熱交換器が凝縮器として機能すると共に、前記庫内熱交換器に対し前記流れ方向規制部の規制により前記庫外熱交換器から液相の前記冷媒が前記受液器を介して供給されて、前記庫内熱交換器が蒸発器として機能することで冷却運転を実行し、
前記流路選択部による前記第２の流路の選択により、
前記庫内熱交換器に対し前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒が前記受液器を介して供給されて、前記庫内熱交換器が凝縮器として機能すると共に、前記庫外熱交換器に対し前記流れ方向規制部の規制により前記庫内熱交換器から液相の前記冷媒が供給されて、前記庫外熱交換器が少なくとも蒸発器として機能することで加温運転を実行するよう構成されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記第１の流路が選択された際に前記庫内熱交換器に流れる液相の前記冷媒の流れ方向と、前記第２の流路が選択された際に前記庫内熱交換器に流れる気相の前記冷媒の流れ方向と、が、同じであることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記流れ方向規制部は、複数の逆止弁により構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記庫外熱交換器は、
外気を一定方向に送るファンと、前記一定方向の上流側に位置する上流側熱交換器と、前記上流側熱交換器に直列接続され下流側に位置する下流側熱交換器と、を有し、
前記冷却運転において、
前記上流側熱交換器と前記下流側熱交換器とは、前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒を凝縮させる凝縮器として一体的に機能し、
前記加温運転において、
前記庫内熱交換器から液相の前記冷媒が前記上流側熱交換器に供給され、
前記上流側熱交換器は、供給された液相の前記冷媒を確保して過冷却させる過冷却熱交換器として機能すると共に、前記下流側熱交換器は、過冷却させた液相の前記冷媒を蒸発させる蒸発器として機能するよう構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記上流側熱交換器は、所定容量の一列をＭ（Ｍは１以上の整数）個前記一定方向に並設したＭ列のフィンアンドチューブ式であって、
Ｍは、前記上流側熱交換器の容量を前記受液器の容量より超えない範囲としたときの最大値とされていることを特徴とする請求項４記載の冷凍装置。
【請求項６】
庫の内部の冷却と加温とを選択的に実行させるための冷凍装置の運転方法であって、
前記冷凍装置の冷媒回路に、圧縮機と、冷媒の流路を第１の流路と第２の流路とのいずれかに選択的に切り替える冷媒流路選択部と、第１の熱交換器と、前記第１の熱交換器に対して出入りする冷媒の流れ方向を規制する流れ方向規制部と、受液器と、第２の熱交換器と、を設け、
前記第１の熱交換器を前記庫の外部に配置すると共に前記第２の熱交換器を前記庫の内部に配置し、
前記第１の流路を、前記第１の熱交換器に対し前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒を供給して、前記第１の熱交換器を凝縮器として機能させると共に、前記第２の熱交換器に対し前記流れ方向規制部の規制によって前記第１の熱交換器から液相の前記冷媒を前記受液器を介して供給して、前記第２の熱交換器を蒸発器として機能させる流路とし、
前記第２の流路を、前記第２の熱交換器に対し前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒を前記受液器を介して供給して、前記第２の熱交換器を凝縮器として機能させると共に、前記第１の熱交換器に対し前記流れ方向規制部の規制によって前記第２の熱交換器から液相の前記冷媒を供給して、前記第１の熱交換器を蒸発器として機能させる流路とし、
前記冷媒流路選択部に、前記冷却において前記第１の流路を選択させ、前記加温において前記第２の流路を選択させて運転を行うことを特徴とする冷凍装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置及び冷凍装置の運転方法に係り、特に、加温運転が可能な冷凍装置及び冷凍装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置として、冷却運転のみならず、加温運転も可能な装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
加温運転が可能な冷凍装置は、例えば、コンビニエンスストアなどへ食品を配送する冷凍車に搭載される。この冷凍車では、搭載された冷凍装置が、配送時に設定する庫内温度が外気温より低い場合には庫内を冷却し、高い場合には加温するようになっている。
これにより、庫内を、一年を通し、また配送地域の寒暖によらず、恒温状態で維持できる。
【０００３】
特許文献１に記載された冷凍装置は、加温運転を、圧縮機で圧縮されて吐出したガス冷媒を直接庫内の熱交換器に導入するという、いわゆるホットガス方式で行うものである。
一般的にホットガス方式では、加温運転時に、冷媒回路内の受液器に液冷媒が滞留する。そのため、運転環境（庫内の熱負荷や外部環境を含む）によっては、冷媒回路を循環する冷媒量が十分に得られず、加温不足となる場合があった。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載された冷凍装置は、ホットガス方式において、受液器（特許文献１ではレシーバ）に溜まった液冷媒を、必要に応じて冷媒回路の低圧側に供給するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６２９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載された冷凍装置は、液冷媒の冷媒回路低圧側への供給を、圧力センサの測定結果に基づく弁の開閉動作で行うため、複雑な制御を必要となる。
また、庫内の加温を、圧縮機で発生する熱を庫内に導入して行うため、運転環境がより厳しい場合には（例えば、庫内設定温度に対し外気温が著しく低い場合など）、加温能力が足りず、十分な加温が行えない虞がある。
そこで、簡単な制御で、運転環境によらず十分な加温が可能な冷凍装置が求められている。
【０００７】
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、簡単な制御で、運転環境によらず十分な加温が行える冷凍装置及び冷凍装置の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は次の構成及び手順を有する。
１）  冷媒回路を有し庫内の冷却と加温とを選択的に行える冷凍装置であって、
前記冷媒回路は、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒回路内の前記冷媒の流路を、第１の流路と第２の流路とのいずれかに選択的に切り替える流路選択部と、
庫外に配置され、前記冷媒と前記庫外の空気との間で熱交換をする庫外熱交換器と、
前記流路選択部の選択に応じて前記庫外熱交換器に対して出入りする冷媒の流れ方向を規制する流れ方向規制部と、
前記冷媒を滞留可能な受液器と、
前記庫内に配置され、前記冷媒と前記庫内の空気との間で熱交換をする庫内熱交換器と、
を備え、
前記流路選択部による前記第１の流路の選択により、
前記庫外熱交換器に対し前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒が供給されて、前記庫外熱交換器が凝縮器として機能すると共に、前記庫内熱交換器に対し前記流れ方向規制部の規制により前記庫外熱交換器から液相の前記冷媒が前記受液器を介して供給されて、前記庫内熱交換器が蒸発器として機能することで冷却運転を実行し、
前記流路選択部による前記第２の流路の選択により、
前記庫内熱交換器に対し前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒が前記受液器を介して供給されて、前記庫内熱交換器が凝縮器として機能すると共に、前記庫外熱交換器に対し前記流れ方向規制部の規制により前記庫内熱交換器から液相の前記冷媒が供給されて、前記庫外熱交換器が少なくとも蒸発器として機能することで加温運転を実行するよう構成されていることを特徴とする冷凍装置である。
２）  前記第１の流路が選択された際に前記庫内熱交換器に流れる液相の前記冷媒の流れ方向と、前記第２の流路が選択された際に前記庫内熱交換器に流れる気相の前記冷媒の流れ方向と、が、同じであることを特徴とする１）に記載の冷凍装置である。
３）  前記流れ方向規制部は、複数の逆止弁により構成されていることを特徴とする１）又は２）に記載の冷凍装置である。
４）  前記庫外熱交換器は、
外気を一定方向に送るファンと、前記一定方向の上流側に位置する上流側熱交換器と、前記上流側熱交換器に直列接続され下流側に位置する下流側熱交換器と、を有し、
前記冷却運転において、
前記上流側熱交換器と前記下流側熱交換器とは、前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒を凝縮させる凝縮器として一体的に機能し、
前記加温運転において、
前記庫内熱交換器から液相の前記冷媒が前記上流側熱交換器に供給され、
前記上流側熱交換器は、供給された液相の前記冷媒を確保して過冷却させる過冷却熱交換器として機能すると共に、前記下流側熱交換器は、過冷却させた液相の前記冷媒を蒸発させる蒸発器として機能するよう構成されていることを特徴とする１）〜３）のいずれか一つに記載の冷凍装置である。
５）  前記上流側熱交換器は、所定容量の一列をＭ（Ｍは１以上の整数）個前記一定方向に並設したＭ列のフィンアンドチューブ式であって、
Ｍは、前記上流側熱交換器の容量を前記受液器の容量より超えない範囲としたときの最大値とされていることを特徴とする４）に記載の冷凍装置である。
６）  庫の内部の冷却と加温とを選択的に実行させるための冷凍装置の運転方法であって、
前記冷凍装置の冷媒回路に、圧縮機と、冷媒の流路を第１の流路と第２の流路とのいずれかに選択的に切り替える冷媒流路選択部と、第１の熱交換器と、前記第１の熱交換器に対して出入りする冷媒の流れ方向を規制する流れ方向規制部と、受液器と、第２の熱交換器と、を設け、
前記第１の熱交換器を前記庫の外部に配置すると共に前記第２の熱交換器を前記庫の内部に配置し、
前記第１の流路を、前記第１の熱交換器に対し前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒を供給して、前記第１の熱交換器を凝縮器として機能させると共に、前記第２の熱交換器に対し前記流れ方向規制部の規制によって前記第１の熱交換器から液相の前記冷媒を前記受液器を介して供給して、前記第２の熱交換器を蒸発器として機能させる流路とし、
前記第２の流路を、前記第２の熱交換器に対し前記圧縮機から吐出した気相の前記冷媒を前記受液器を介して供給して、前記第２の熱交換器を凝縮器として機能させると共に、前記第１の熱交換器に対し前記流れ方向規制部の規制によって前記第２の熱交換器から液相の前記冷媒を供給して、前記第１の熱交換器を蒸発器として機能させる流路とし、
前記冷媒流路選択部に、前記冷却において前記第１の流路を選択させ、前記加温において前記第２の流路を選択させて運転を行うことを特徴とする冷凍装置の運転方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単な制御で、運転環境によらず十分な加温が行える、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の冷凍装置の実施例である冷凍装置５１の冷媒回路図である。
【図２】冷凍装置５１の制御系を説明するための図である。
【図３】冷凍装置５１における四方弁２，電磁弁１１，及び電磁弁１３の制御モードを説明するための図である。
【図４】冷凍装置５１における庫外熱交換器３を説明するための模式的断面図である。
【図５】庫外熱交換器３を説明するための第１の斜視図である。
【図６】庫外熱交換器３を説明するための第２の斜視図である。
【図７】庫外熱交換器３内のパスを説明するための図である。
【図８】冷凍装置５１の搭載例である冷凍車Ｃを説明するための側面図である。
【図９】冷凍装置５１の冷却運転を説明するための冷媒回路図である。
【図１０】冷凍装置５１の加温運転を説明するための冷媒回路図である。
【図１１】冷凍装置５１における制御部３１が行う制御を説明するための表である。
【図１２】変形例１である冷凍装置５１Ａにおける冷媒回路の要部を説明するための部分冷媒回路図である。
【図１３】変形例２である冷凍装置５１Ｂにおける冷媒回路の要部を説明するための部分冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る冷凍装置を、実施例の冷凍装置５１及びその変形例により、図１〜図１３を参照して説明する。
【００１２】
＜実施例＞
【００１３】
冷凍装置５１の構成は、その冷媒回路図である図１及び制御系を示す図２に示される。
すなわち、冷凍装置５１の冷媒回路は、圧縮機１，四方弁２，モータで駆動するファンＦＭ１を含む庫外熱交換器３，受液器４，モータで駆動するファンＦＭ２を含む庫内熱交換器５，アキュムレータ６，電磁弁１１，及び電磁弁１３を有して構成されている。
【００１４】
冷媒回路における、圧縮機１，四方弁２，ファンＦＭ１，ファンＦＭ２，電磁弁１１，及び電磁弁１３の動作は、制御部３１によって制御される。
制御部３１には、使用者からの運転に関する指示が入力部３２を介して伝達される。
【００１５】
庫外熱交換器３及び庫内熱交換器５は、いわゆるフィンアンドチューブ式とされている。また、庫外熱交換器３は、冷媒回路上で直列に接続された第１庫外熱交換器３Ａと第２庫外熱交換器３Ｂとを有して構成されている。この庫外熱交換器３の詳細については後述する。
【００１６】
冷凍装置５１の冷媒回路について詳述する。
圧縮機１と四方弁２のポート２ａとは、配管経路Ｌ１で接続されている。
四方弁２のポート２ｂと庫外熱交換器３における第２庫外熱交換器３Ｂのポート３Ｂａとは、配管経路Ｌ２で接続されている。
第２庫外熱交換器３Ｂのポート３Ｂｂと第１庫外熱交換器３Ａのポート３Ａｂとは、並列回路ＬＰ１を介して接続されている。
【００１７】
並列回路ＬＰ１は、配管経路Ｌ３及び配管経路Ｌ４を有して構成されている。
配管経路Ｌ３には、膨張弁７と、膨張弁７に対して第１庫外熱交換器３Ａ側に直列接続され第１庫外熱交換器３Ａから第２庫外熱交換器３Ｂへ向かう流れのみを許容する逆止弁８と、が配設されている。
配管経路Ｌ４には、第２庫外熱交換器３Ｂから第１庫外熱交換器３Ａへ向かう流れのみを許容する逆止弁９が配設されている。
【００１８】
第１庫外熱交換器３Ａのポート３Ａａと受液器４とは、配管経路Ｌ５で接続されている。
配管経路Ｌ５には、途中に分岐部Ｄ１及び分岐部Ｄ２が設けられている。分岐部Ｄ１と分岐部Ｄ２との間には、第１庫外熱交換器３Ａから受液器４へ向かう流れのみを許容する逆止弁１０が配設されている。
【００１９】
受液器４と庫内熱交換器５とは、並列回路ＬＰ２を介して接続されている。並列回路ＬＰ２は、配管経路Ｌ６及び配管経路Ｌ７を有して構成されている。
配管経路Ｌ６には、電磁弁１１と、電磁弁１１に対して庫内熱交換器５側に直列接続された膨張弁１２と、が配設されている。
配管経路Ｌ７には、電磁弁１３が配設されている。
【００２０】
庫内熱交換器５と四方弁２のポート２ｄとは、配管経路Ｌ８で接続されている。配管経路Ｌ８には、途中に分岐部Ｄ３及び分岐部Ｄ４が設けられている。分岐部Ｄ３と分岐部Ｄ４との間には、庫内熱交換器５から四方弁２へ向かう流れのみを許容する逆止弁１４が配設されている。
【００２１】
配管経路Ｌ８における分岐部Ｄ３と、配管経路Ｌ５における分岐部Ｄ１と、は、配管経路Ｌ９で接続されている。配管経路Ｌ９には、分岐部Ｄ３から分岐部Ｄ１へ向かう流れのみを許容する逆止弁１５が配設されている。
配管経路Ｌ８における分岐部Ｄ４と、配管経路Ｌ５における分岐部Ｄ２と、は、配管経路Ｌ１０で接続されている。配管経路Ｌ１０には、分岐部Ｄ４から分岐部Ｄ２へ向かう流れのみを許容する逆止弁１６が配設されている。
四つの分岐部と四つの逆止弁、すなわち、分岐部Ｄ１〜Ｄ４、並びに、逆止弁１０及び逆止弁１４〜１６は、流れ方向規制部ＲＫを構成している。
流れ方向規制部ＲＫは、四方弁２の切り替えに伴う流路選択に応じて、庫外熱交換器３のポート３Ａａに出入りする冷媒の流れ方向を規制する。詳細は後述する。
【００２２】
四方弁２のポート２ｃと圧縮機１とは、アキュムレータ６を介して配管経路Ｌ１１で接続されている。
【００２３】
この冷媒回路に対し、制御部３１は、四方弁２の動作を、モードＡとモードＢとのいずれかになるよう選択的に制御する。
図３を参照して具体的に説明すると、モードＡは、ポート２ａとポート２ｂとを接続すると共に、ポート２ｃとポート２ｄとを接続するモードである。
モードＢは、ポート２ａとポート２ｄとを接続すると共に、ポート２ｂとポート２ｃとを接続するモードである。
四方弁２により、モードＡでは冷媒が流れる経路として流路ＲＡが選択される（図９の太線経路参照）。また、モードＢでは、流路ＲＢが選択される（図１０の太線経路参照）。すなわち、四方弁２は、冷媒回路において冷媒が流れる流路を選択する流路選択部として機能する。
また、制御部３１は、電磁弁１１と電磁弁１３とを、交互に開くように制御する。この制御は、四方弁２の動作と連動して実行される。
具体的には、図３に示されるように、モードＡでは、電磁弁１１を開、電磁弁１３を閉とする。モードＢでは、電磁弁１１を閉、電磁弁１３を開とする。
【００２４】
次に、庫外熱交換器３の詳細について、図４〜図７を参照して説明する。
図４は、庫外熱交換器３の横断面に対応する模式的構成図である。図５は、庫外熱交換器３の左斜め下方から見た外観斜視図であり、図６は、右斜め下方から見た外観斜視図である。図７は庫外熱交換器３の内部のパス（冷媒配管経路）を説明するための図である。
図４〜図６に示される上下左右前後の各方向は、理解容易のために便宜的に設定した方向であり、設置姿勢などを限定するものではない。
【００２５】
庫外熱交換器３は、上述のようにフィンアンドチューブ式として構成されている。
図４に示されるように、チューブとしての管３ｃは、横断面において前後方向に４列、上下方向に各列１４段となる。すなわち、Ｍ列Ｎ段のフィンアンドチューブ式とすると、Ｍ＝４，Ｎ＝１４となる。
各管３ｃは、図４の太線で示されるように連結させるべく、左右両端部で折り返して配設されている。
【００２６】
４列の内、最後方側の１列が、第１庫外熱交換器３Ａに含まれ、前方側からの３列が第２庫外熱交換器３Ｂに含まれる。
すなわち、第１庫外熱交換器３Ａは、１列１４段であり、第２庫外熱交換器３Ｂは、３列１４段である。
第１庫外熱交換器３Ａでは、上方側の７段分の管が一つの経路とされてパスＰ１を構成し、下側の７段分が一つの経路とされてパスＰ２を構成している。
第２庫外熱交換器３Ｂでは、上方側の各列５段又は４段の合計１４本分の管３ｃが、一つの経路とされてパスＰ３を構成し、中央部の各列５段又は４段の合計１４本分の管３ｃが、一つの経路とされてパスＰ４を構成し、下方側の各列５段又は４段の合計１４本分の管３ｃが、一つの経路とされてパスＰ５を構成している。
【００２７】
第１庫外熱交換器３Ａは、そのパス数Ｎａが、２以上、かつ第２庫外熱交換器のパス数Ｎｂ以下とされる。すなわち、２≦Ｎａ≦Ｎｂである。
冷凍装置５１の庫外熱交換器３は、この関係を満たし、上述のように、第１庫外熱交換器３Ａのパス数Ｎａは２とされ、第２庫外熱交換器３Ｂのパス数Ｎｂの３以下とされている。
【００２８】
第１庫外熱交換器３Ａにおいて、ポート３Ａａは、分岐してパスＰ１の一方端とパスＰ２の一方端とに接続されている。ポート３Ａｂは、分岐してパスＰ１の他方端とパスＰ２の他方端とに接続されている。
すなわち、図７に示されるように、ポート３Ａａとポート３Ａｂとの間に、パスＰ１とパスＰ２とが並列に接続されている。
【００２９】
第２庫外熱交換器３Ｂにおいて、ポート３Ｂａは、三つに分岐してそれぞれパスＰ３〜Ｐ５の一端側に接続されている。ポート３Ｂｂは、三つに分岐してそれぞれパスＰ３〜Ｐ４の他端側に接続されている。
すなわち、図７に示されるように、ポート３Ｂａとポート３Ｂｂとの間に、パスＰ３〜Ｐ５が並列に接続されている。
【００３０】
第１庫外熱交換器３Ａは、パス数Ｎａが少ないほど、一つのパスが占める面積が広くなるので、第１庫外熱交換器３Ａの表面温度ムラが顕著に生じ易い。
そこで、パス数Ｎａを増やせば、一つのパスが占める面積が狭くなり、全体として表面温度のムラが抑制される。
すなわち、パス数Ｎａを増やすことは、表面温度のムラを抑制する観点で好ましい。
一方、複数のパスを設けた場合、パス数Ｎａが多いほど、パスを通過する冷媒の流速が低下する。
そのため、設計において、表面温度のムラの程度と冷媒の流速とを考慮し、熱交換機能が良好に発揮されるようパス数Ｎａを設定する。
例えば、第１庫外熱交換器３Ａのパス数Ｎａを、後述する加温運転において蒸発器として作用する第２庫外熱交換器３Ｂのパス数Ｎｂと同数（Ｎａ＝Ｎｂ）にするとよく、より好ましくは、以下（Ｎａ＜Ｎｂ）にするとよい。
【００３１】
第２庫外熱交換器３Ｂのパス数Ｎｂは、液冷媒からガス冷媒に良好に相変化させることができるように、ポート３Ｂａとポート３Ｂｂとの間の配管長，その配管の流路面積（配管内径），配管内を流れる冷媒の速度、等を考慮して適宜設定する。
【００３２】
複数のフィン３ｆのそれぞれは、図５及び図６に示されるように、第１庫外熱交換器３Ａと第２庫外熱交換器３Ｂとに跨って設けられている。従って、第１庫外熱交換器３Ａと第２庫外熱交換器３Ｂとの間で、フィン３ｆを介して相互に熱伝達が行われる。
【００３３】
第１庫外熱交換器３Ａと第２庫外熱交換器３Ｂとは前後方向に並設されている。詳しくは、第１庫外熱交換器３Ａが、ファンＦＭ１の駆動により生じる風の流れ方向に対し風上側となるように配置されている。すなわち、第１庫外熱交換器３Ａは上流側熱交換器であり、第２庫外熱交換器３Ｂは下流側熱交換器である。
【００３４】
以上詳述した冷凍装置５１は、種々の設備や装置等に適用することができる。例えば、冷凍車Ｃに搭載される。
図８は、冷凍車Ｃへの搭載例を示す側面図であり、一部を切断面としている。
【００３５】
庫内熱交換器５は、冷凍車Ｃにおいて恒温維持すべき庫であるコンテナＣ１（以下、単に庫Ｃ１とも称する）の内部空間ＣＶ内に配置され、内部空間ＣＶの空気と熱交換を行う。
コンテナＣ１の外部（例えば運転席の上方）には、庫外熱交換器３が配置され、外気と熱交換を行う。
他の部材はコンテナＣ１の外側に設置され、設置位置は限定されない。
例えば、圧縮機１やアキュムレータ６などは、収容体Ｓに納められて車体の下方に設置される。制御部３１及び入力部３２は、運転席まわりに設置される。特に入力部３２は、運転者が操作し易い場所に配設される。
圧縮機１の動力源は、例えば、冷凍車Ｃのバッテリ又はエンジン（いずれも図示せず）である。
【００３６】
次に、冷凍装置５１の運転動作について、冷凍車Ｃに搭載された状態を基に、図３，図７，及び図９〜図１１を主に参照して説明する。
冷凍装置５１は、入力部３２を介した使用者からの指示に基づいて、庫Ｃ１内の温度を一定とするために、複数モードの運転、すなわち、冷却運転，加温運転，庫外熱交換器３のデフロスト運転，及び庫内熱交換器５のデフロスト運転を、選択的に実行する。
【００３７】
まず、冷却運転及び加温運転について説明する。
図９は、冷却運転時の冷媒回路を説明するための図である。図１０は、加温運転時の冷媒回路を説明するための図である。図１１は、各運転時の制御部３１の制御を説明するための表である。図９及び図１０の冷媒回路では、冷媒が流動する配管部位を太線で示し、冷媒の流動方向を太矢印で示している。
【００３８】
（冷却運転）
図１１に示されるように、冷却運転において、制御部３１は、四方弁２をモードＡ、電磁弁１１を開状態、電磁弁１３を閉状態、ファンＦＭ１及びファンＦＭ２を運転状態、とする。
この冷却運転におけるファンＦＭ１及びファンＦＭ２による送風方向は、図９にそれぞれ矢印ＤＲ１及び矢印ＤＲ２で示される。
【００３９】
制御部３１の制御により、図９に示されるように、圧縮機１の吐出口から吐出した高圧のガス冷媒は、モードＡとされた四方弁２のポート２ａからポート２ｂを通って配管経路Ｌ２に流入する。
配管経路Ｌ２に流入したガス冷媒は、庫外熱交換器３における第２庫外熱交換器３Ｂに対しポート３Ｂａから供給され、パスＰ３〜Ｐ５のいずれかを経てポート３Ｂｂから気液混合冷媒として流出する。
ポート３Ｂｂから流出した気液混合冷媒は、逆止弁９を経て第１庫外熱交換器３Ａに対しポート３Ａｂから供給され、パスＰ１及びパスＰ２のいずれかを経てポート３Ａａから流出する。
【００４０】
庫外熱交換器３において、ファンＦＭ１は、制御部３１の制御により運転状態にあり、外気は、図９の矢印ＤＲ１方向に流動している。
この状態で、庫外熱交換器３では、第２庫外熱交換器３Ｂと第１庫外熱交換器３Ａとが一体的に凝縮器として機能する。すなわち、ガス冷媒は外気に対し放熱して凝縮し、高圧の液冷媒としてポート３Ａａから配管経路Ｌ５に流入する。
詳しくは、冷媒は、第２庫外熱交換器３Ｂの入口となるポート３Ｂａにおいて、全て気相である。気相の冷媒は、第２庫外熱交換器３Ｂ内を流れるに伴い、外気と熱交換されて一部が凝縮（液化）し、ガス冷媒に対する液冷媒の比率が増加する。
これにより、第２庫外熱交換器３Ｂの出口となるポート３Ｂｂにおいて、冷媒の大半が液冷媒の気液混合冷媒となる。ここで、液冷媒の比率は、運転条件により異なる。
【００４１】
次に、ポート３Ｂｂから流出した気液混合冷媒は、ポート３Ａｂから第１庫外熱交換器３Ａに流入する。第１庫外熱交換器３Ａで、引き続き冷媒と外気との熱交換が行われ、出口となるポート３Ａａにおいて、冷媒は、高圧でほぼ全てが液相となっている。
【００４２】
冷媒の、庫外熱交換器３での気相から液相への相変化で、冷媒の体積は減少する。
庫外熱交換器３では、体積減少により液相の比率が高くなった冷媒が流れる第１庫外熱交換器３Ａのパス数を、気相の比率が高い冷媒が流れる第２庫外熱交換器３Ｂのパス数よりも少なくしている。これにより、第１庫外熱交換器３Ａ内を流れる冷媒は、第２庫外熱交換器３Ｂを流れたときよりも、流速が大きくなり、冷媒の過冷却度も大きくなる。
【００４３】
配管経路Ｌ５に流入した高圧の液冷媒は、逆止弁１０を通り受液器４に入る。
受液器４では、運転環境に応じた余剰量の液冷媒が滞留する。
例えば、庫Ｃ１内の熱負荷が小さい場合は、循環する冷媒の量は少なくて済み、受液器４内に多くの液冷媒が溜まる。一方、庫Ｃ１内の熱負荷が大きい場合は、循環する冷媒の量が多く必要となるので、受液器４内に溜まる液冷媒の量は少なくなる。
受液器４は、液冷媒が溜まっている場合に、液冷媒を流出する構造になっている。
【００４４】
受液器４から流出した液冷媒は、制御部３１の制御によって電磁弁１３が閉、電磁弁１１が開になっていることから、配管経路Ｌ６に流入する。
すなわち、配管経路Ｌ６に流入した液冷媒は、電磁弁１１を通り膨張弁１２に入る。
膨張弁１２において、液冷媒は膨張させられる。これにより、液冷媒は、圧力及び温度が低下して気化が促進され、気相と液相とが混合した気液混合冷媒となる。
膨張弁１２から流出した気液混合冷媒は、庫内熱交換器５に流入する。
【００４５】
庫内熱交換器５において、ファンＦＭ２は、制御部３１の制御により運転状態にあり、庫Ｃ１内の空気を、図９の矢印ＤＲ２の方向に流動させている。
この状態で、気液混合冷媒は、庫Ｃ１内の空気と熱交換し、庫Ｃ１内の空気から熱を奪って完全に気化してガス冷媒となる。すなわち、庫内熱交換器５は蒸発器として機能して庫Ｃ１内は冷却される。
【００４６】
庫内熱交換器５から流出したガス冷媒は、配管経路Ｌ８に流入する。
配管経路Ｌ８において、ガス冷媒の分岐部Ｄ３での圧力は、配管経路Ｌ５における分岐部Ｄ１の圧力よりも低いことから、配管経路Ｌ９には流入せず、逆止弁１４を通って四方弁２に達する。
四方弁２は、制御部３１の制御によりモードＡとなっているので、ガス冷媒は、ポート２ｄからポート２ｃ、さらにはアキュムレータ６を経て圧縮機１の吸い込み口に戻る。
【００４７】
（加温運転）
図１１に示されるように、加温運転において、制御部３１は、四方弁２をモードＢ、電磁弁１１を閉状態、電磁弁１３を開状態、ファンＦＭ１及びファンＦＭ２を運転状態、とする。
この加温運転におけるファンＦＭ１及びファンＦＭ２による送風方向は、冷却運転と同じ一定方向であり、図１０にそれぞれ矢印ＤＲ３及び矢印ＤＲ４で示される。
【００４８】
制御部３１の制御により、図１０に示されるように、圧縮機１の吐出口から吐出した高圧のガス冷媒は、モードＢとされた四方弁２のポート２ａからポート２ｄを通って配管経路Ｌ８に流入する。次いで、ガス冷媒は、分岐部Ｄ４から配管経路Ｌ１０に流入して受液器４に入る。
【００４９】
受液器４において、ガス冷媒は、前の冷却運転で溜まっていた液冷媒を押し出し、ほどなく受液器４内に満たされる。
従って、受液器４からは、貯留分の液冷媒に次いでガス冷媒が流出する。受液器４から流出したガス冷媒は、制御部３１の制御により電磁弁１３が開状態、電磁弁１１が閉状態になっていることから、配管経路Ｌ７に流入し、次いで庫内熱交換器５に流入する。
【００５０】
庫内熱交換器５において、ファンＦＭ２は、上述のように制御部３１の制御により運転状態にあり、庫Ｃ１内の空気は図１０の矢印ＤＲ４方向に流動している。
この状態で、ガス冷媒は、庫Ｃ１内の空気と熱交換し、庫Ｃ１内の空気に熱を放出して凝縮し、概ね高圧の液冷媒となる。従って、庫Ｃ１内は加温される。
【００５１】
庫内熱交換器５から流出する冷媒には、液冷媒と共に、庫Ｃ１内の熱負荷等の運転環境に応じた量のガス冷媒が含まれている。
この液冷媒とガス冷媒とを含む気液混合冷媒は、分岐部Ｄ３において、分岐部Ｄ４よりも低圧になっていることから配管経路Ｌ９に流入する。そして、逆止弁１５を経て庫外熱交換器３の第１庫外熱交換器３Ａに、ポート３Ａａから流入する。
【００５２】
庫外熱交換器３において、ファンＦＭ１は、制御部３１の制御により運転状態にあり、外気は、図１０の矢印ＤＲ３方向に流動している。従って、第１庫外熱交換器３Ａは、第２庫外熱交換器３Ｂに対して外気の流れの上流側に位置する。
この状態で、第１庫外熱交換器３Ａ内で、液冷媒は冷却され温度が下がる。すなわち、第１庫外熱交換器３Ａは、液冷媒に対し過冷却熱交換器として機能する。
第１庫外熱交換器３Ａに、液冷媒と共に流入したガス冷媒も、この冷却によりほぼ全部が液冷媒となる。
【００５３】
過冷却された液冷媒は、第１庫外熱交換器３Ａのポート３Ａｂから流出して配管経路Ｌ３に流入する。
配管経路Ｌ３において、液冷媒は、逆止弁８を通り膨張弁７に入る。
膨張弁７において、液冷媒は膨張させられる。これにより、液冷媒は、圧力及び温度が低下して気化が促進され、気相と液相とが混合した気液混合冷媒となる。
膨張弁７から流出した気液混合冷媒は、第２庫外熱交換器３Ｂにポート３Ｂｂから流入する。
第２庫外熱交換器３Ｂにおいて、ポート３Ｂｂから流入した気液混合冷媒は、外気との熱交換で外気から熱を奪って蒸発し、ガス冷媒となってポート３Ｂａから配管経路Ｌ２に流入する。すなわち、第２庫外熱交換器３Ｂは、蒸発器として機能する。
配管経路Ｌ２に流入したガス冷媒は、モードＢとなっている四方弁２のポート２ｂからポート２ｃを通り、アキュムレータ６を経て圧縮機１の吸い込み口に戻る。
【００５４】
冷凍装置５１は、この加温運転において以下の効果が得られる。
【００５５】
冷却運転と加温運転との切り替えを、四方弁を用いて行い、加温運転においては、圧縮機の動作で得られる熱エネルギのみならず、庫外熱交換器による外気から得る熱エネルギによっても、加温が行われる。従って、高い加温能力が得られる。
【００５６】
冷却運転と加温運転との切り替えは、四方弁と電磁弁の切り替えのみで実行され、圧力センサ等の測定結果に基づく制御は不要である。従って、運転動作の制御が簡単である。
【００５７】
第２庫外熱交換器３Ｂにおいて、気液混合冷媒は、外気から熱を奪う熱交換をして低圧のガス冷媒となる。
庫外熱交換器３には、複数のフィン３ｆが、第１庫外熱交換器３Ａと第２庫外熱交換器３Ｂとに跨るように設けられている。そのため、第１庫外熱交換器３Ａにおいて液冷媒から放出された熱の一部は、フィン３ｆを伝達して第２庫外熱交換器に移動し、第２庫外熱交換器における相変化における蒸発熱として利用される。
これにより、第２庫外熱交換器における液冷媒の蒸発が促進されるので、液冷媒が圧縮機に吸入される、いわゆる液バック現象の発生が防止できる。
【００５８】
また、運転環境が例えば寒冷地の走行であって、降雪でフィン３ｆに着雪した場合でも、フィン３ｆに付着した雪は、フィン３ｆが加温運転に伴う第１庫外熱交換器での熱交換で放出された熱により温められているため融解する。
また、複数のフィン３ｆそれぞれの第２庫外熱交換器３Ｂ側の部分は、第１庫外熱交換器３Ａでの熱交換により加温された外気が、下流側に流れることで温められると共に、第１庫外熱交換器３Ａにおける熱交換でフィン３ｆに与えられた熱が、フィン３ｆの下流側へ伝達することによっても温められる。
これらより、フィン３ｆ全体が効率よく温められるので、フィン３ｆへの雪の蓄積や着霜が、極めて効果的に防止される。
従って、冷凍装置５１は、デフロスト動作の実行間隔が長く、動作効率が向上する。
【００５９】
この加温運転において、受液器４には液冷媒が滞留しない。一方、庫Ｃ１内の熱負荷を含む運転環境に応じて、冷媒回路に必要な冷媒循環量は変化する。
そこで、冷凍装置５１では、第１庫外熱交換器３Ａにおいて、液冷媒と共に運転環境に応じた量のガス冷媒が存在するようになっている。
換言するならば、第１庫外熱交換器３Ａは、加温運転において、受液器４の替わりに、冷媒回路内に運転環境に最適な冷媒量が循環するよう余剰の液冷媒を調整確保するようになっている。
これにより、冷媒回路の高圧側の圧力を、高い値で維持できる。
従って、庫内熱交換器５における冷媒凝縮温度が高くなり、加温能力が向上する。
【００６０】
冷凍装置５１は、流れ方向規制部ＲＫを用いることなどにより、冷却運転と加温運転とにおいて、庫内熱交換器５を流れる冷媒の方向が同じになっている。また、冷却運転と加温運転とにおいて、ファンＦＭ２の運転で生じる気流方向も同じとしている。
また、図９及び図１０に示されるように、庫内熱交換器５における冷媒の流れ方向を、送風方向（矢印ＤＲ２，ＤＲ４）に対向するよう下流側から上流側へ向かう（下流側から流入し、上流側から流出する）ようにするとよい。
これらにより、冷却運転時の熱交換効率と加温運転での熱交換効率とに顕著な差が生じない。これにより、熱交換効率がさらに向上する。
【００６１】
冷却運転と加温運転とにおいて、冷媒回路に封入されている冷媒量は同じである。すなわち、加温運転において受液器４内に液冷媒が蓄えられないことから、冷却運転時に受液器４に滞留した液冷媒は、加温運転時に、第１庫外熱交換器３Ａ内にその量が調整されて確保される。
詳しくは、第１庫外熱交換器３Ａ内の液冷媒の確保量は、液冷媒の気化量（ガス冷媒の量）が変化することで調整される。
この第１庫外熱交換器３Ａでの液冷媒量の調整機能に関しては、実験によって、第１庫外熱交換器３Ａの液冷媒の容量Ｑａを、受液器４の液冷媒の容量Ｑｂより超えない値（すなわち、Ｑａ≦Ｑｂ）に設定することが望ましいという結論が得られた。
この容量Ｑａの調整設定は、例えば、第１庫外熱交換器３Ａにおける管３ｃの列数の増減で行う。
すなわち、Ｍ列Ｎ段の第１庫外熱交換器３Ａを、一つの列を、所定容量の定型構造とし、その定型構造をファンＦＭ１の送付方向に沿ってＭ個並設したものとする。
このときに、Ｍの値を、第１庫外熱交換器３Ａの容量が受液器４の容量を超えない範囲での最大値とするのが望ましい。
【００６２】
次に、デフロスト運転について説明する。
【００６３】
（庫内熱交換器５のデフロスト運転）
冷却運転を長時間行うと、庫内熱交換器５のフィンに、庫Ｃ１内の空気に含まれる水分が凍結して霜として付着する場合がある。フィンへの着霜は、熱交換を阻害するので、庫内熱交換器５のデフロスト運転を実行して除霜する。
このデフロスト運転は、図１１に示されるように、加温運転に対し、ファンＦＭ１及びファンＦＭ２を停止させることのみが異なる運転である。
【００６４】
（庫外熱交換器３のデフロスト運転）
加温運転を長時間行うと、庫外熱交換器３のフィン３ｆに、外気に含まれる水分が凍結して霜として付着する場合がある。
冷凍装置５１では、上述のように、庫外熱交換器３のフィン３ｆへの雪の蓄積や着霜が極めて生じにくくなっている。しかしながら、冷凍車Ｃを降雪時に走行させた際に、降雪量が著しく多いと、庫外熱交換器３の風上側（第１庫外熱交換器３Ａ側）における隣接するフィン３ｆ間に詰まる場合もあり得る。
このような場合、熱交換が阻害されるので、庫外熱交換器３のデフロスト運転を実行して、フィン３ｆに対する融雪及び除霜を実行する。
このデフロスト運転は、図１１に示されるように、冷却運転に対し、ファンＦＭ１及びファンＦＭ２を停止させることのみが異なる運転である。
【００６５】
本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよい。
【００６６】
（変形例１）
変形例１は、実施例の冷凍装置５１の冷媒回路において、庫内熱交換器５の上流側の配管経路Ｌ６と下流側の配管経路Ｌ８との間に、熱交換を行う気液熱交換器１７を設けた例（冷凍装置５１Ａ）である（図１２参照）。図１２は、冷凍装置５１Ａの冷媒回路における、冷凍装置５１の冷媒回路（図１参照）と異なる部分を主に示した部分回路図である。
気液熱交換器１７は、配管経路Ｌ６に対しては、電磁弁１１と膨張弁１２との間に接続する。また、配管経路Ｌ８に対しては、庫内熱交換器５と分岐部Ｄ３との間に接続する。
【００６７】
冷凍装置５１Ａにおける冷却運転で、冷媒は、図１２に示される太線で示された配管部分を矢印の方向に流れる。
冷却運転で膨張弁１２に入る液冷媒は、その直前に、気液熱交換器１７で庫内熱交換器５から流出したガス冷媒と熱交換して冷却され過冷却度が増大する。
これにより、庫内熱交換器５における熱交換で庫Ｃ１内の空気から奪う熱量が増加するので、庫Ｃ１内を冷却する能力が向上する。
また、庫内熱交換器５における液冷媒の蒸発がより促進されるので、圧縮機１に対する液バック現象の発生が防止できる。
【００６８】
一方、加温運転では、液冷媒は配管経路Ｌ６を流れず、配管経路Ｌ７を流れるため、気液熱交換器１７は作用しない。
【００６９】
（変形例２）
変形例２は、実施例の冷凍装置５１に対して、庫内熱交換器を複数備えた例（冷凍装置５１Ｂ）である。ここでは、二つの庫内熱交換器２５Ａ，２５Ｂを備えた例を図１３を参照して説明する。図１３は、冷凍装置５１Ｂの冷媒回路の、冷凍装置５１の冷媒回路（図１参照）と異なる部分を主に示した部分回路図である。
【００７０】
図１３に示されるように、冷凍装置５１Ｂは、受液器４と分岐部Ｄ３との間に、ファンＦＭ２５Ａを含む庫内熱交換器２５ＡとファンＦＭ２５Ｂを含む庫内熱交換器２５Ｂとが並列に接続されている。
庫内熱交換器２５Ａの上流側（受液器４側）には、膨張弁２２Ａが接続され、庫内熱交換器２５Ｂの上流側には、膨張弁２２Ｂが接続されている。
膨張弁２２Ａ，２２Ｂの上流側は、経路が一つに纏められ、電磁弁２３を介して受液器４に接続されている。
熱交換器２５Ａと膨張弁２２Ａとの間と、受液器４との間には、電磁弁２１Ａが設けられている。
熱交換器２５Ｂと膨張弁２２Ｂとの間と、受液器４との間には、電磁弁２１Ｂ
が設けられている。
膨張弁２２Ａ，２２Ｂの下流側は、経路が一つに纏められ分岐部Ｄ３に接続されている。
ファンＦＭ２５Ａ及びファンＦＭ２５Ｂ、並びに、電磁弁２１Ａ及び電磁弁２１Ｂの動作は、制御部３１によって制御される。
【００７１】
この冷凍装置５１Ｂは、例えば、恒温維持すべき複数の庫を備えた冷凍車に搭載される。
庫内熱交換器２５Ａと庫内熱交換器２５Ｂとは、それぞれ異なる庫の内部を冷却及び加温するように設置される。
【００７２】
電磁弁の数や位置は、図１３に示される例に限定されない。
【００７３】
この変形例２によれば、複数の庫の冷却又は加温を、各電磁弁２１Ａ，２１Ｂ，２３の開状態と閉状態とを組み合わせることで、それぞれ独立して行うことができる。例えば、特定の単数又は特定の複数の庫のみを冷却する、或いは全庫を冷却する、などが可能である。
【００７４】
変形例１と変形例２とは、適宜組み合わせることができる。
【００７５】
流れ方向規制部ＲＫは、複数の逆止弁を用いて構成されたものに限定されないが、逆止弁を用いることで、流れ方向規制部ＲＫを低コストで構成することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  圧縮機
２  四方弁、    ２ａ〜２ｄ  ポート
３  庫外熱交換器
３Ａ  第１庫外熱交換器、    ３Ａａ，３Ａｂ  ポート
３Ｂ  第２庫外熱交換器、    ３Ｂａ，３Ｂｂ  ポート
３ｃ  管、    ３ｆ  フィン
４  受液器
５，２５Ａ，２５Ｂ  庫内熱交換器
６  アキュムレータ
７，１２，２２Ａ，２２Ｂ  膨張弁
８〜１０，１４〜１６  逆止弁
１１，１３，２１Ａ，２１Ｂ，２３  電磁弁
１７  気液熱交換器
３１  制御部、    ３２  入力部
５１，５１Ａ，５１Ｂ  冷凍装置
Ｃ  冷凍車、    Ｃ１  庫（コンテナ）、    ＣＶ  内部空間
Ｄ１〜Ｄ４  分岐部
ＦＭ１，ＦＭ２，ＦＭ２５Ａ，ＦＭ２５Ｂ  ファン
ＬＰ１，ＬＰ２  並列回路、    Ｌ１〜Ｌ１１  配管経路
Ｎａ，Ｎｂ  パス数、  Ｐ１〜Ｐ５  パス
Ｑａ，Ｑｂ  容量
ＲＡ，ＲＢ  流路、    ＲＫ  流れ方向規制部
Ｓ  収容体
【図１】
2015145776.tif 000003
【図２】
2015145776.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015145776.tif 000008
【図７】
2015145776.tif 000009
【図８】
2015145776.tif 000010
【図９】
2015145776.tif 000011
【図１０】
2015145776.tif 000012
【図１１】
2015145776.tif 000013
【図１２】
2015145776.tif 000014
【図１３】
2015145776.tif 000015