(57)【要約】【課題】庫内が冷え過ぎることを抑制しながら除湿運転を行う場合であっても、蒸発器における除湿能力と冷凍サイクルにおける運転効率との両方を良好にすることが可能なコンテナ用冷凍装置を提供する。【解決手段】低段圧縮機２１と、高段圧縮機２２と、ガスクーラ２４と、第２膨張弁４５および蒸発器４６を有するコンテナ用冷凍装置１０であって、加熱用熱交換器８２と、加熱用接続回路８１とを備えている。加熱用熱交換器８２は、蒸発器４６が設置される内部収納室ＳＰ２と同じ空間に配置されている。加熱用接続回路８１は、低段圧縮機２１から吐出した冷媒を、加熱用熱交換器８２を介して、高段圧縮機２２の吸入側に導く。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低段圧縮機構（２１）と、高段圧縮機構（２２）と、ガスクーラ（２４）と、膨張機構（４５）および蒸発器（４６）を有するコンテナ用冷凍装置（１０）であって、
前記蒸発器が設置される空間（ＳＰ２）に配置されている加熱用熱交換器（８２）と、
前記低段圧縮機構から吐出した冷媒を、前記加熱用熱交換器を介して、前記高段圧縮機構の吸入側に導く加熱用接続回路（８１）と、
を備えたコンテナ用冷凍装置（１０）。
【請求項２】
前記加熱用接続回路（８１）に冷媒を流す場合には、前記低段圧縮機構から吐出した全ての冷媒は、前記蒸発器に流入する前に、前記ガスクーラを通過する、
請求項１に記載のコンテナ用冷凍装置。
【請求項３】
前記低段圧縮機構の吐出側から前記高段圧縮機構の吸入側に向かう冷媒を冷却させるインタークーラ（２４）と、
前記低段圧縮機構から吐出した冷媒を、前記インタークーラを介して、前記高段圧縮機構の吸入側に導くインタークーラ用接続回路（２５）と、
前記低段圧縮機構から吐出した冷媒を前記加熱用熱交換器を介して前記高段圧縮機構の吸入側に導く第１接続状態と、前記低段圧縮機構から吐出した冷媒を前記インタークーラを介して前記高段圧縮機構の吸入側に導く第２接続状態と、を切り換える切換手段（３９、２３９ａ、２３９ｂ）と、
をさらに備えた請求項１または２に記載のコンテナ用冷凍装置。
【請求項４】
前記切換手段は、第１ポートと、第２ポートと、前記低段圧縮機構の吐出側と接続される第３ポートと、を有する三方弁（３９）であり、
前記加熱用接続回路（８１）は、前記第１ポートから前記加熱用熱交換器を介して、前記高段圧縮機構の吸入側まで伸びており、
前記インタークーラ用接続回路（２５）は、前記第２ポートから前記インタークーラを介して、前記高段圧縮機構の吸入側まで伸びている、
請求項３に記載のコンテナ用冷凍装置。
【請求項５】
前記蒸発器（４６）および前記加熱用熱交換器（８２）に流体を供給する供給手段（４７）をさらに備え、
前記加熱用熱交換器は、前記供給手段による前記流体の流れ方向において、前記蒸発器の下流側に配置されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載のコンテナ用冷凍装置。
【請求項６】
前記ガスクーラから前記蒸発器に向かう冷媒流れの一部を分岐させて、前記高段圧縮機構の吸入側に導くエコノマイザ回路（５０）と、
前記ガスクーラから前記蒸発器に向かう冷媒と、前記エコノマイザ回路を流れる冷媒と、の間で熱交換を行わせるエコノマイザ熱交換器（４１）と、
をさらに備え、
前記エコノマイザ回路は、途中に流量を調節するエコノマイザ膨張弁（５２）が設けられている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のコンテナ用冷凍装置。
【請求項７】
前記冷媒は、二酸化炭素冷媒である、
請求項１から６のいずれか１項に記載のコンテナ用冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンテナ用冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルを行う冷凍装置には、コンテナの庫内を冷却するコンテナ用冷凍装置がある。このような冷凍装置としては、例えば、特許文献１（特開２０１１―１１２２６４号公報）に記載のように、ガスクーラを庫外に配置し、蒸発器を庫内に配置したコンテナ用冷凍装置が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したコンテナ用冷凍装置では、庫内の温度を低くするために蒸発温度を０℃以下に下げる制御を行うことがあり、蒸発器に霜が付着することがある。この霜を除去するためには、例えば、図１０に示すように、圧縮機９２３から吐出されてガスクーラ９２７に向かう冷媒流れを途中で分岐させて、蒸発器９４６の上流側に配置された加熱用熱交換器９８２に対して合流させる、バイパス回路９８１が設けられた冷媒回路９１０ａが考えられる。この冷媒回路９１０ａのバイパス回路９８１には、バイパス弁９８３が設けられ、霜を除去するためのデフロスト運転を行う時にだけ、弁を開ける制御が行われる。
【０００４】
また、この図１０に記載の冷媒回路９１０ａでは、ガスクーラ９２７の上流側に設けられた電子膨張弁９４３の開度制御を行うことにより、蒸発器９４６で除湿運転を行いながら、蒸発器９４６を通過することで冷えすぎた空気を加熱用熱交換器９８２に通じさせることで再度加熱し、主として庫内の湿度を制御すること、すなわち、再熱除湿運転を行うことが可能になっている。
【０００５】
ところが、上記冷媒回路９１０ａによる再熱除湿運転では、圧縮機９２３から吐出されて加熱用熱交換器９８２を通過した冷媒は、蒸発器９４６の上流側で合流してしまう。このため、蒸発器９４６における蒸発温度が上昇してしまい、蒸発器９４６を通過する空気を除湿する能力（除湿性能）を良好に維持することが困難である。また、再熱除湿運転を行う際には、圧縮機９２３から吐出された冷媒の全ては、ガスクーラ９２７を通過することができない。すなわち、圧縮機９２３から吐出された冷媒は、ガスクーラ９２７側とバイパス回路９８１側とに分岐して流れた後、蒸発器９４６の上流側において合流し、蒸発器９４６に流入するため、バイパス回路９８１に冷媒を流す場合には、バイパス回路９８１に冷媒を流さない場合と比較して、冷凍サイクルの効率を良好にすることができない。
【０００６】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、庫内が冷え過ぎることを抑制しながら除湿運転を行う場合であっても、蒸発器における除湿能力と冷凍サイクルにおける運転効率との両方を良好にすることが可能なコンテナ用冷凍装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１観点に係るコンテナ用冷凍装置は、低段圧縮機構と、高段圧縮機構と、ガスクーラと、膨張機構および蒸発器を有するコンテナ用冷凍装置であって、加熱用熱交換器と、加熱用接続回路とを備えている。加熱用熱交換器は、蒸発器が設置される空間に配置されている。加熱用接続回路は、低段圧縮機構から吐出した冷媒を、加熱用熱交換器を介して、高段圧縮機構の吸入側に導く。なお、上記高段圧縮機構と低段圧縮機構とは、共通の駆動軸を有しており共通に駆動されるものであってもよいし、個別の駆動軸を有するものであり別々に駆動されるものであってもよい。圧縮機構は、高段圧縮機構と低段圧縮機構の２つだけでなく、３つ以上の多段圧縮機構を有して構成されていてもよい。
【０００８】
このコンテナ用冷凍装置では、加熱用熱交換器が、蒸発器が設置される空間と同じ空間に配置されているため、蒸発器において除湿させることと、加熱用熱交換器によって加熱することと、の両方を行うことができる。ここで、加熱用接続回路は、低段圧縮機構が吐出する冷媒を、加熱用熱交換器の内部を通過させた後に高段圧縮機構の吸入側に導く。このため、低段圧縮機構から吐出された冷媒は、加熱用熱交換器を通過することで冷却されるため、高段圧縮機構に流入する冷媒密度を高めることができ、ガスクーラに送られる冷媒量を増大できるため、冷凍サイクルにおける運転効率を高めることができる。したがって、庫内が冷え過ぎることを抑制しながら除湿運転を行う場合であっても、蒸発器における除湿能力と冷凍サイクルにおける運転効率との両方を良好にすることが可能になる。
【０００９】
本発明の第２観点に係るコンテナ用冷凍装置は、第１観点に係るコンテナ用冷凍装置において、加熱用接続回路に冷媒を流す場合には、低段圧縮機構から吐出した全ての冷媒は、蒸発器に流入する前に、ガスクーラを通過する。
【００１０】
このコンテナ用冷凍装置では、低段圧縮機構から吐出した冷媒がガスクーラを通過することなく蒸発器に流入すること、を確実に防止することができる。このため、蒸発器における蒸発温度の上昇を確実に防いで除湿性能を改善することが可能になる。
【００１１】
本発明の第３観点に係るコンテナ用冷凍装置は、第１観点または第２観点に係るコンテナ用冷凍装置において、インタークーラ、インタークーラ用接続回路、および、切換手段をさらに備えている。インタークーラは、低段圧縮機構の吐出側から高段圧縮機構の吸入側に向かう冷媒を冷却させる。インタークーラ用接続回路は、低段圧縮機構から吐出した冷媒を、インタークーラを介して、高段圧縮機構の吸入側に導く。切換手段は、低段圧縮機構から吐出した冷媒を加熱用熱交換器を介して高段圧縮機構の吸入側に導く第１接続状態と、低段圧縮機構から吐出した冷媒をインタークーラを介して高段圧縮機構の吸入側に導く第２接続状態と、を切り換える。
【００１２】
このコンテナ用冷凍装置では、切換手段が、第１接続状態と、第２接続状態と、を切り換えることができる。このため、加熱用熱交換器を利用して庫内が冷え過ぎることを抑制しながら除湿運転を行う場合と、加熱用熱交換器を利用することなく庫内を冷却する場合と、のいずれであっても、低段圧縮機構から吐出されて高段圧縮機構に吸入される冷媒を冷却させることができる。したがって、庫内の冷え過ぎを抑制しながら除湿運転を行う場合と庫内を冷却する場合とのいずれであっても、サイクル効率を向上させることが可能になる。
【００１３】
本発明の第４観点に係るコンテナ用冷凍装置は、第３観点に係るコンテナ用冷凍装置において、切換手段は、第１ポートと、第２ポートと、低段圧縮機構の吐出側と接続される第３ポートと、を有する三方弁である。加熱用接続回路は、第１ポートから加熱用熱交換器を介して、高段圧縮機構の吸入側まで伸びている。インタークーラ用接続回路は、第２ポートからインタークーラを介して、高段圧縮機構の吸入側まで伸びている。
【００１４】
このコンテナ用冷凍装置では、切換手段が三方弁の接続状態を切り換えるだけで、第１接続状態と、第２接続状態と、を切り換えることが可能になる。
【００１５】
本発明の第５観点に係るコンテナ用冷凍装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係るコンテナ用冷凍装置において、蒸発器および加熱用熱交換器に流体を供給する供給手段をさらに備えている。加熱用熱交換器は、供給手段による流体の流れ方向において、蒸発器の下流側に配置されている。
【００１６】
このコンテナ用冷凍装置では、供給手段による流体の流れ方向において、加熱用熱交換器は蒸発器の下流側に配置されている。このため、加熱用熱交換器に導かれる流体は、既に蒸発器を通過した流体であるため、蒸発器を通過する前よりも温度が低下している。したがって、加熱用熱交換器の周囲を流れる流体の温度は、蒸発器の上流側を流れる流体の温度よりも低い温度になっている。これにより、加熱用熱交換器の内部を流れる冷媒をより冷却させることができ、サイクル効率をより高めることが可能になる。
【００１７】
本発明の第６観点に係るコンテナ用冷凍装置は、第１観点から第５観点のいずれかに係るコンテナ用冷凍装置において、エコノマイザ回路と、エコノマイザ熱交換器と、をさらに備えている。エコノマイザ回路は、ガスクーラから蒸発器に向かう冷媒流れの一部を分岐させて、高段圧縮機構の吸入側に導く回路である。エコノマイザ熱交換器は、ガスクーラから蒸発器に向かう冷媒と、エコノマイザ回路を流れる冷媒と、の間で熱交換を行わせる。エコノマイザ回路は、途中に流量を調節するエコノマイザ膨張弁が設けられている。
【００１８】
このコンテナ用冷凍装置では、エコノマイザ回路を介して高段圧縮機構の吸入側に流入する冷媒量をエコノマイザ膨張弁によって調節することができる。このため、加熱用熱交換器やインタークーラを通過した後の冷媒と混合させるエコノマイザ回路を通過した冷媒の状態や量を調節することで、高段圧縮機構に供給する冷媒の状態を調節することが可能になる。
【００１９】
本発明の第７観点に係るコンテナ用冷凍装置は、第１観点から第６観点のいずれかに係るコンテナ用冷凍装置において、冷媒は、二酸化炭素冷媒である。
【００２０】
このコンテナ用冷凍装置では、冷凍サイクルにおける高圧側における作動冷媒の圧力が臨界圧力を超える場合であっても、高段圧縮機構が吸入する冷媒は加熱用熱交換器において冷却されているため、高段圧縮機構から吐出される冷媒温度が異常上昇することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１観点に係るコンテナ用冷凍装置では、再熱除湿運転を行う際に、蒸発器における除湿能力と冷凍サイクルにおける運転効率との両方を良好にすることが可能になる。
【００２２】
本発明の第２観点に係るコンテナ用冷凍装置では、蒸発器における蒸発温度の上昇を確実に防いで除湿性能を改善することが可能になる。
【００２３】
本発明の第３観点に係るコンテナ用冷凍装置では、庫内の冷え過ぎを抑制しながら除湿運転を行う場合と庫内を冷却する場合とのいずれであっても、サイクル効率を向上させることが可能になる。
【００２４】
本発明の第４観点に係るコンテナ用冷凍装置では、切換手段が三方弁の接続状態を切り換えるだけで、第１接続状態と、第２接続状態と、を切り換えることが可能になる。
【００２５】
本発明の第５観点に係るコンテナ用冷凍装置では、加熱用熱交換器の内部を流れる冷媒をより冷却させることができ、サイクル効率をより高めることが可能になる。
【００２６】
本発明の第６観点に係るコンテナ用冷凍装置では、加熱用熱交換器やインタークーラを通過した後の冷媒と混合させるエコノマイザ回路を通過した冷媒の状態や量を調節することで、高段圧縮機構に供給する冷媒の状態を調節することが可能になる。
【００２７】
本発明の第７観点に係るコンテナ用冷凍装置では、高段圧縮機構から吐出される冷媒温度が異常上昇することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンテナ用冷凍装置が採用された冷凍車両の概略構成図である。
【図２】コンテナ用冷凍装置の前面側から見た概略斜視図である。
【図３】コンテナ用冷凍装置の概略配置構成図である。
【図４】コンテナ用冷凍装置の冷媒回路図である。
【図５】通常制御時の冷凍サイクルのＰＨ線図である。
【図６】システム構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の三方弁の切換制御の例を示す制御フローチャートである。
【図８】本発明のデフロスト制御の例を示す制御フローチャートである。
【図９】他の実施形態（７−１）に係る冷媒回路図である。
【図１０】本願に対する比較例としての冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の例であるコンテナ用冷凍装置１０を挙げて説明する。
【００３０】
図１に、コンテナ用冷凍装置が採用された冷凍車両の概略構成図を示す。図２に、コンテナ用冷凍装置１０の前面側から見た概略斜視図を示す。図３に、コンテナ用冷凍装置１０の概略配置構成図を示す。図４に、コンテナ用冷凍装置１０の冷媒回路図を示す。図５に、冷凍サイクルのＰＨ線図を示す。図６に、システム構成のブロック図を示す。
【００３１】
（１）冷凍車両１およびコンテナ用冷凍装置１０の配置
本実施形態のコンテナ用冷凍装置１０は、図１に示すように、冷凍車両１に設けられて利用される。
【００３２】
冷凍車両１は、コンテナ２、トレーラ３、および、トラクタ４を備えている。
【００３３】
トレーラ３は、コンテナ２およびコンテナ用冷凍装置１０を積載している。
【００３４】
トラクタ４は、トレーラ３を牽引する。トラクタ４は、トレーラ３に積載されているコンテナ２をコンテナ用冷凍装置１０が取り付けられた状態で輸送することができる。
【００３５】
コンテナ２は、庫内ＩＳを、庫外ＯＳよりも低い温度に維持するために仕切られた略直方体形状の筐体であり、断熱材を含んで構成されている。コンテナ２は、図２に示すように、天面２ｃ、底面２ｂ、前面２ｆおよび図示しない背面、左右の側面を有している。このうち、コンテナ２の前面２ｆには、コンテナ用冷凍装置１０が設置されている。なお、コンテナ２の前面２ｆには、前後方向に開口した換気機構５が設けられており、庫内ＩＳを、新鮮な空気で満たされた状態を維持することが可能になっている。
【００３６】
このコンテナ２の内部の前面側には、前後方向に空間を仕切る内部仕切板８が設けられている。この内部仕切板８は、上端部分と天面２ｃとの間、および、下端部分と底面２ｂとの間、にそれぞれに隙間が設けられている。この内部仕切板８は、コンテナ２の内部空間を、内部仕切板８と前面２ｆとの間の内部収納室ＳＰ２と、内部仕切板８の背面側の庫内ＩＳと、に区画している。この内部収納室ＳＰ２には、後述する蒸発器４６、加熱用熱交換器８２、庫内ファン４７および庫内ファンモータ４７ｍ等が配置されている。この庫内ファンモータ４７ｍが駆動すると、図３に矢印Ｆ１、Ｆ２で示すように、内部仕切板８の上方の隙間を介して庫内ＩＳから内部収納室ＳＰ２へと向かう空気流れＦ１と、内部仕切板８の下方の隙間を介して内部収納室ＳＰ２から庫内ＩＳへと向かう空気流れＦ２と、が生じる。
【００３７】
また、コンテナ２の前面２ｆは、下方が、背面側に窪んで形成された凹み部分を有している。このコンテナ２の前面２ｆの凹み部分の前面側には外部仕切板６が設けられている。この外部仕切板６は、上端部分および下端部分において、それぞれ前後方向に連通した開口が設けられている。この外部仕切板６は、その背面側とコンテナ２の前面２ｆの凹み部分との間の外部収納室ＳＰ１と、庫外ＯＳと、に区画している。この外部収納室ＳＰ１には、後述する圧縮機構２３、ガスクーラ２７、インタークーラ２４、庫外ファン２８、および、庫外ファンモータ２８ｍ等が配置されている。この庫外ファンモータ２８ｍが駆動すると、図３に矢印Ｆ３、Ｆ４で示すように、外部仕切板６の下方の開口を介して庫外ＯＳから外部収納室ＳＰ１へと向かう空気流れＦ３と、外部仕切板６の上方の開口を介して外部収納室ＳＰ１から庫外ＯＳへと向かう空気流れＦ４と、が生じる。
【００３８】
コンテナ２の前面２ｆには、図２に示すように、制御ユニット７が設けられている。この制御ユニット７には、操作パネル７３が設けられており、コンテナ２の前面側から操作入力が可能になっている。
【００３９】
（２）コンテナ用冷凍装置１０の構成
コンテナ用冷凍装置１０は、図４および図６に示すように、冷凍サイクルを行うための冷媒回路１０ａ、庫外ファン２８、庫外ファンモータ２８ｍ、庫内ファン４７、庫内ファンモータ４７ｍ、制御ユニット７、および、各種センサ６１〜６９、７５、７６、８５〜８７を有している。
【００４０】
冷媒回路１０ａは、圧縮機構２３、インタークーラ部２６、加熱部８０、三方弁３９、ガスクーラ２７、エコノマイザ回路５０、エコノマイザ熱交換器４１、液ガス熱交換器４２、第１膨張弁４３、第２膨張弁４５、蒸発器４６、ホットバスバイパス回路５３、および、各種冷媒配管３１、３２、３３、３４、３５を有している。この各種冷媒配管には、低段吸入冷媒配管３１、低段吐出冷媒配管３２、高段吸入冷媒配管３３、高段吐出冷媒配管３４、高圧側接続冷媒配管３５等が含まれる。なお、この冷媒回路１０ａでは、作動冷媒として二酸化炭素冷媒が用いられている。
【００４１】
圧縮機構２３は、低段圧縮機２１と高段圧縮機２２を有している、多段圧縮機構である。低段圧縮機２１と高段圧縮機２２とは、直列に接続されており、冷媒を順次、加圧する。低段圧縮機２１は、吸入側に低段吸入冷媒配管３１が接続されており、吐出側に低段吐出冷媒配管３２が接続されている。この低段吐出冷媒配管３２には、後述する三方弁３９が接続されている。高段圧縮機２２は、吸入側に高段吸入冷媒配管３３が接続されており、吐出側に高段吐出冷媒配管３４が接続されている。なお、高段吸入冷媒配管３３の上流側端部には、合流点Ｄが設けられている。この低段圧縮機２１と、高段圧縮機２２とは、それぞれ駆動源（図示せず）が設けられており、駆動周波数の個別インバータ制御が可能になっている。
【００４２】
三方弁３９は、第１ポートと、第２ポートと、第３ポートの３つの接続ポートを有している。第３ポートは、低段吐出冷媒配管３２の低段圧縮機２１の吐出側とは反対側に対して接続されている。三方弁３９は、制御ユニット７によって切換制御されることにより、第３ポートから流入する冷媒を、第１ポート側に流す状態と、第２ポート側に流す状態とを切り換えることができる。
【００４３】
インタークーラ部２６は、インタークーラ用接続回路２５と、インタークーラ２４とから構成されている。インタークーラ用接続回路２５は、一端側が上記三方弁３９の第１ポートに対して接続されており、他端側が合流点Ｄまで伸びている。インタークーラ２４は、インタークーラ用接続回路２５の途中に配置されており、インタークーラ２４の入口側が三方弁３９の第１ポート側に、インタークーラ２４の出口側が合流点Ｄ側に、それぞれインタークーラ用接続回路２５を介して接続されている。インタークーラ２４は、上述したように外部収納室ＳＰ１に配置されており、庫外ＯＳの空気との熱交換によって内部を流れる冷媒を冷却することができる。
【００４４】
ガスクーラ２７は、内部を流れる冷媒の入口側が高段吐出冷媒配管３４に接続されている。ガスクーラ２７も、インタークーラ２４と同様に、外部収納室ＳＰ１に配置されており、庫外ＯＳの空気との熱交換によって内部を流れる冷媒を冷却することができる。
【００４５】
第１膨張弁４３は、高段吸入冷媒配管３３の途中に設けられており、弁開度がパルス制御されることによって微小開度の調節が可能になっており、通過する冷媒量を調節したり、通過する冷媒の減圧程度を調節することができる。この第１膨張弁４３は、高段圧縮機２２の吐出側であって、ガスクーラ２７の入口側に設けられている。
【００４６】
庫外ファン２８および庫外ファンモータ２８ｍは、外部収納室ＳＰ１に配置されている。庫外ファンモータ２８ｍが制御ユニット７によって駆動制御されることで、庫外ファン２８が回転駆動し、インタークーラ２４およびガスクーラ２７の両方に対して、庫外ＯＳの空気を供給することができる。
【００４７】
高段側接続冷媒配管３５は、ガスクーラ２７の出口側から伸びており、エコノマイザ熱交換器４１のエコノマイザ回路５０側ではない、主回路側に接続されている。
【００４８】
エコノマイザ回路５０は、エコノマイザ冷媒配管５１、および、エコノマイザ膨張弁５２を有している。エコノマイザ冷媒配管５１は、図４に示すように、高段側接続冷媒配管３５の途中（ガスクーラ２７の出口とエコノマイザ熱交換器４１の主回路側の入口との間）であるエコノマイザ入口Ｆから分岐し、エコノマイザ熱交換器４１を介して、合流点Ｄまで伸びている。このエコノマイザ膨張弁５２は、エコノマイザ冷媒配管５１におけるエコノマイザ入口Ｆとエコノマイザ熱交換器４１の入口との間に設けられている。エコノマイザ膨張弁５２は、制御ユニット７によって弁開度がパルス制御されることで、微小開度の調節が可能になっており、通過する冷媒量の調節や、通過する冷媒の減圧程度の調節を行う。
【００４９】
エコノマイザ熱交換器４１は、エコノマイザ入口Ｆからエコノマイザ回路５０に流入してエコノマイザ膨張弁５２を通過した冷媒と、エコノマイザ入口Ｆからエコノマイザ回路５０側に流れなかった冷媒（ガスクーラ２７を流出した状態の冷媒、主回路側を流れる冷媒）と、の間で、冷媒を混合させることなく、熱交換させる。
【００５０】
液ガス熱交換器４２は、エコノマイザ熱交換器４１を通過した主回路側を流れる冷媒と、低段吸入冷媒配管３１を流れる冷媒と、の間で、冷媒を混合させることなく、熱交換させる。
【００５１】
第２膨張弁４５は、エコノマイザ熱交換器４１を通過した主回路側を流れる冷媒が液ガス熱交換器４２を通過した位置に設けられている。この第２膨張弁４５は、制御ユニット７によって弁開度が制御されることで、通過する冷媒量を調節したり、通過する冷媒の減圧程度を調節することにより冷媒を気液二相状態にする。
【００５２】
蒸発器４６は、内部を流れる冷媒の入口側が第２膨張弁４５側となるように、出口側が低段吸入冷媒配管３１側となるように配置されている。蒸発器４６は、図３に示すように、内部収納室ＳＰ２に配置されており、庫内ＩＳから内部収納室ＳＰ２に流入する空気と熱交換を行い、内部を流れる気液二相状態の冷媒が蒸発する。
【００５３】
庫内ファン４７および庫内ファンモータ４７ｍは、内部収納室ＳＰ２に配置されている。庫内ファンモータ４７ｍが制御ユニット７によって駆動制御されることで、庫内ファン４７が回転駆動し、蒸発器４６に対して、上述のように、庫内ＩＳから内部収納室ＳＰ２に流入した空気を供給することができる。
【００５４】
加熱部８０は、加熱用接続回路８１と、加熱用熱交換器８２とを有している。加熱用接続回路８１は、一端側が上記三方弁３９の第２ポートに対して接続されており、他端側が合流点Ｄまで伸びている。加熱用熱交換器８２は、加熱用接続回路８１の途中に配置されており、加熱用熱交換器８２の入口側が三方弁３９の第２ポート側に、加熱用熱交換器８２の出口側が合流点Ｄ側に、それぞれ加熱用接続回路８１を介して接続されている。加熱用熱交換器８２は、上述したように、蒸発器４６の設置空間と同じ内部収納室ＳＰ２に配置されている。なお、加熱用熱交換器８２は、庫内ファン４７が生じさせる空気流れ方向において、蒸発器４６よりも下流側に配置されている。しかも、加熱用熱交換器８２は、蒸発器４６の鉛直方向下方に配置されている。蒸発器４６および加熱用熱交換器８２の鉛直下方には、図３に示すように、ドレンパン４８が配置されている。すなわち、ドレンパン４８と、加熱用熱交換器８２と、蒸発器４６とは、互いに鉛直方向に並んで配置されている。このドレンパン４８は、蒸発器４６の外表面で生じ、落下してくる凝縮水を捕らえる。ドレンパン４８が捕らえた凝縮水は、図示しない排水経路を介して排水される。
【００５５】
ホットバスバイパス回路５３は、高段吐出冷媒配管３４の途中のバイパス入口Ｍから分岐して、蒸発器４６と第２膨張弁４５との間のバイパス出口Ｋまで伸びている。バイパス入口Ｍは、高段吐出冷媒配管３４の途中であって、高段圧縮機２２の吐出側と第１膨張弁４３との間に位置している。ホットガスバイパス回路５３の途中には、制御ユニット７によって開閉制御される、ホットガスバイパス弁５４が設けられている。
【００５６】
制御ユニット７は、図２に示すように、コンテナ２の前面側に配置されている。この制御ユニット７は、図６に示すように、ＣＰＵ７１、メモリ７２、操作パネル７３、出力部７４等を備えている。操作パネル７３は、ユーザからの各種設定を受け付けるインターフェイスであり、例えば、設定温度や、通常運転モードもしくは再熱除湿運転モードの選択等を受け付ける。ＣＰＵ７１は、操作パネル７３を介して入力された情報や、メモリ７２に予め格納されている情報、および、各種センサ６１〜６９、７５、７６、８５〜８７から得られる情報に基づいて、低段圧縮機２１、高段圧縮機２２、庫外ファンモータ２８ｍ、庫内ファンモータ４７ｍ、第１膨張弁４３、第２膨張弁３５、エコノマイザ膨張弁５２、ホットガスバイパス弁５４のそれぞれについて制御を行う。
【００５７】
上記各種センサ６１〜６９、７５、７６、８５〜８７としては、具体的には、低圧圧力センサ６１、低段吸入冷媒温度センサ６２、中間圧圧力センサ６３、中間冷媒温度センサ６４、高圧圧力スイッチ６５、高圧圧力センサ６６、高段吐出冷媒温度センサ６７、蒸発器流入冷媒温度センサ６８、蒸発器流出冷媒温度センサ６９、第１エコノマイザ冷媒温度センサ７５、第２エコノマイザ冷媒温度センサ７６、庫外温度センサ８５、吸入温度センサ８６、および、吹出温度センサ８７が挙げられる。
【００５８】
低圧圧力センサ６１は、低段吸入冷媒配管３１を流れる冷媒の圧力を検知する。低段吸入冷媒温度センサ６２、低段吸入冷媒配管３１を流れる冷媒の温度を検知する。中間圧圧力センサ６３は、高段吸入冷媒配管３３のうちの合流点Ｄと、高段圧縮機２２の吸入側と、の間を流れる冷媒の圧力を検知する。中間冷媒温度センサ６４は、高段吸入冷媒配管３３のうちの合流点Ｄと、高段圧縮機２２の吸入側と、の間を流れる冷媒の温度を検知する。高圧圧力スイッチ６５は、高段吐出冷媒配管３４を流れる冷媒の圧力が、所定の保護圧力を超えた場合に作動し、制御ユニット７に運転を停止させるトリガーとして機能する。高圧圧力センサ６６は、高段吐出冷媒配管３４を流れる冷媒の圧力を検知する。高段吐出冷媒温度センサ６７は、高段吐出冷媒配管３４を流れる冷媒の温度を検知する。蒸発器流入冷媒温度センサ６８は、第２膨張弁４５を通過した後の、蒸発器４６に流入する直前の冷媒の温度を検知する。蒸発器流出冷媒温度センサ６９は、蒸発器４６を通過した直後の冷媒の温度を検知する。
【００５９】
第１エコノマイザ冷媒温度センサ７５は、エコノマイザ膨張弁５２を通過した直後の冷媒温度を検知する。第２エコノマイザ冷媒温度センサ７６は、エコノマイザ冷媒配管５１のうちエコノマイザ熱交換器４１の出口を通過した直後の冷媒温度を検知する。
【００６０】
庫外温度センサ８５は、庫外ＯＳの外気温度を検知する。吸入温度センサ８６は、庫内ＩＳから内部収納室ＳＰ２に流入する空気温度、すなわち、庫内温度を検知する。吹出温度センサ８７は、蒸発器４６を通過した直後の空気温度を検知する。
【００６１】
（３）コンテナ用冷凍装置１０の冷凍サイクル例
コンテナ用冷凍装置１０の圧縮機構２３が駆動して冷凍サイクルが行われた場合には、図５のＰＨ線図に示すような冷媒の状態変化が生じる（図５におけるＡ〜Ｌの各点は、それぞれ図４の冷媒回路上の点に対応している）。
【００６２】
低段圧縮機２１は、過熱状態の冷媒（点Ａ）を吸入し、圧縮することで、中間圧力まで冷媒の圧力を上げる（点Ｂ）。
【００６３】
中間圧力まで圧力が上昇した冷媒は、三方弁３９の接続切換状態に応じて、インタークーラ用接続回路２５か加熱用接続回路８１のいずれかを通過する。インタークーラ２４を通過する場合には、冷媒は、庫外ＯＳの空気によって冷却される（点Ｃ）。加熱用熱交換器８２を通過する場合には、冷媒は、庫内ＩＳの空気（庫外ＯＳの空気の温度よりも低い温度の空気）によって冷却される（ここで、図５では、Ｃ１の方が低エンタルピ側に位置することになるが、簡略のため、Ｃ１、Ｃ２は同じであるように示している）。インタークーラ用接続回路２５か加熱用接続回路８１のいずれかを流れた冷媒は、エコノマイザ回路５０を流れた冷媒と合流し（合流点Ｄ）、高段圧縮機２２に吸入される。
【００６４】
高段圧縮機２２においてさらに圧力が高められ、臨界圧力を超えた冷媒（点Ｅ）は、ガスクーラ２７において庫外ＯＳの空気によって冷却される（エコノマイザ入口Ｆ）。ガスクーラ２７で冷却された冷媒の一部は、エコノマイザ回路５０側を流れ、他の一部は主回路側を流れる。
【００６５】
エコノマイザ回路５０に臨界圧力を超えた状態で流入した冷媒（エコノマイザ入口Ｆ）は、エコノマイザ膨張弁５２において臨界圧力より低い圧力まで減圧されることにより気液二相状態の冷媒となる（点Ｈ）。
【００６６】
ここで、エコノマイザ冷媒配管５１を流れる冷媒は、全て、エコノマイザ熱交換器４１を通過し、主回路側を流れる冷媒との間で熱交換を行った後（エコノマイザ通過点Ｉ）、高段吸入冷媒配管３３に合流する（合流点Ｄ）。
【００６７】
エコノマイザ熱交換器４１の主回路側を通過した冷媒（点Ｇ）は、液ガス熱交換器４２を通過し、低段吸入冷媒配管３１を流れる冷媒（点Ｌ）との間で熱交換を行い（点Ｊ）、第２膨張弁４５によって減圧されて、気液二相状態の冷媒になる（バイパス出口Ｋ）。
【００６８】
気液二相状態の冷媒（バイパス出口Ｋ）は、蒸発器４６に流入し、庫内ＩＳから内部収納室ＳＰ２に流入した空気を冷やしつつ自らは加熱されることで蒸発し、過熱状態となる（点Ｌ）。
【００６９】
その後、液ガス熱交換器４２を通過することで、冷媒の過熱度がさらに高められ、低段圧縮機２１に吸入される（点Ａ）。
【００７０】
そして、以上の冷凍サイクルを繰り返す。
【００７１】
（４）三方弁３９の接続状態を切り換える制御のフローチャート
上記コンテナ用冷凍装置１０では、三方弁３９について、図７に示すような制御フローチャートにしたがって制御が行われる。
【００７２】
ステップＳ１０では、制御ユニット７は、操作パネル７３を介して、ユーザから運転モードの受け付けがあったか否かを判断する。操作パネル７３を介して運転モードの受け付けがあった場合には、ステップＳ１１に移行する。操作パネル７３を介して運転モードの受け付けがない場合には、ステップＳ１０を繰り返す。
【００７３】
ステップＳ１１では、制御ユニット７は、操作パネル７３を介してユーザから受け付けている運転モードを把握する。具体的には、通常運転モードであるか、もしくは、再熱除湿運転モードであるかを把握する。操作パネル７３を介して受け付けた運転モードが通常運転モードである場合には、ステップＳ１２に移行する。操作パネル７３を介して受け付けた運転モードが、再熱除湿運転モードである場合には、ステップＳ１４に移行する。
【００７４】
ステップＳ１２では、制御ユニット７は、ホットガスバイパス弁５４を閉状態に維持しつつ第１膨張弁４３を全開にしたままで、通常運転モードを実行する。通常運転モードは、低段吐出冷媒配管３２から三方弁３９の第３ポートに流入した冷媒を、三方弁３９の第１ポート側に送るように、すなわち、インタークーラ用接続回路２５側に送るように、制御ユニット７が三方弁３９の接続状態を切り換えて、圧縮機構２３を駆動させる。これにより、高段圧縮機２２が吸入する冷媒を冷却させることができるため、冷凍サイクルの運転効率を向上させることができる。なお、上記制御を開始した後、ステップＳ１３に移行する。
【００７５】
ステップＳ１３では、制御ユニット７は、所定時間の間、通常運転モードを継続した後に、ステップＳ１１に戻る。
【００７６】
ステップＳ１４では、制御ユニット７は、ホットガスバイパス弁５４を閉状態に維持しつつ第１膨張弁４３を全開にしたままで、再熱除湿運転モードを実行する。再熱除湿運転モードは、低段吐出冷媒配管３２から三方弁３９の第３ポートに流入した冷媒を、三方弁３９の第２ポート側に送るように、すなわち、加熱用接続回路８１側に送るように、制御ユニット７が三方弁３９の接続状態を切り換えて、圧縮機構２３を駆動させる。ここで、蒸発器４６における蒸発温度を低い温度に維持することができるため、除湿性能が良好な状態に維持され、通過させる空気の湿度を効率的に下げることができる。ここで、蒸発器４６を通過することで温度が低下した空気は、空気流れ方向における蒸発器４６の下流側に配置された加熱用熱交換器８２を通過することで、暖められる。このため、庫内ＩＳの空間を、温度の低下を抑えながら、湿度を下げることが可能になる。しかも、加熱用熱交換器８２を通過する空気は、蒸発器４６を通過することによって温度が下がっているため、高段圧縮機２２に吸入される冷媒を、通常運転モード時よりもさらに冷やすことができる。すなわち、通常運転モード時のインタークーラ２４を流れる冷媒は、庫外ＯＳの比較的高温の空気によって冷却されるため冷却効果は小さいが、再熱除湿運転時に加熱用熱交換器８２を流れる冷媒は、蒸発器４６を通過することで冷やされた空気（しかも、冷房もしくは冷凍されている庫内ＩＳの非常に低温の空気）によって冷却されるため冷却効果が大きい。これにより、高段圧縮機２２が吸入する冷媒の密度をさらに高めることができ、サイクル効率をさらに向上させることが可能になる。なお、上記制御を開始した後、ステップＳ１５に移行する。
【００７７】
ステップＳ１５では、制御ユニット７は、所定時間の間、再熱除湿運転モードを継続した後、ステップＳ１１に戻る。
【００７８】
（５）デフロスト制御のフローチャート
制御ユニット７は、上述の通常運転モードもしくは再熱除湿運転モードの制御を、ホットガスバイパス弁５４を閉状態としつつ第１膨張弁４３の弁開度を前回にしながら、蒸発器４６に霜が付着した場合に、その霜を取り除くためのデフロスト制御を行う。
【００７９】
具体的な制御ユニット７によるデフロスト制御の制御フローチャートを、図９に示す。
【００８０】
ステップＳ２０では、制御ユニット７は、デフロスト条件を満たすか否か判断する。ここで、デフロスト条件とは、蒸発器流入冷媒温度センサ６８が検知する温度が０℃以下の状態が所定時間（例えば、３分間）の間継続していることをいう。デフロスト条件を満たすと判断した場合には、ステップＳ２１に移行する。デフロスト条件を満たしていないと判断した場合には、ステップＳ２０を繰り返す。
【００８１】
ステップＳ２１では、制御ユニット７は、デフロスト運転を開始する。デフロスト運転では、制御ユニット７は、ホットガスバイパス弁５４を開状態に切り換えると共に、第１膨張弁４３、第２膨張弁４５およびエコノマイザ膨張弁５２を閉止した状態に切り換えて、圧縮機構２３を駆動させる。これにより、高段圧縮機２２から吐出される高温高圧状態の冷媒を、概ね状態を維持させたままで、蒸発器４６まで送り届けることができ、蒸発器４６の外表面に付着した霜を解凍させることができる。その後、ステップＳ２２に移行する。
【００８２】
ステップＳ２２では、制御ユニット７は、所定時間の間、デフロスト運転を継続させて、ステップＳ２３に移行する。
【００８３】
ステップＳ２３では、制御ユニット７は、デフロスト制御を終える。具体的には、制御ユニット７は、ホットガスバイパス弁５４を全閉状態に切り換えると共に、第１膨張弁４３を全開にしつつ、第２膨張弁４５およびエコノマイザ膨張弁５２を運転モードに応じた制御状態に切り換えて、ステップＳ２０に戻る。
【００８４】
（６）特徴
（６−１）
上記コンテナ用冷凍装置１０では、通常運転モード時にはインタークーラ２４を用いることにより、再熱除湿運転時には加熱用熱交換器８２を用いることにより、高段圧縮機２２が吸入する冷媒を冷却することができるため、いずれの運転モードであってもサイクル効率を向上させることが可能になっている。
【００８５】
また、上記加熱用熱交換器８２を通過した後の冷媒は、蒸発器４６に流入することなく、高段圧縮機２２に吸入される。このため、蒸発温度の上昇を防止することができ、除湿能力を良好に保つことができる。
【００８６】
さらに、再熱除湿運転モードでは、蒸発器４６を通過した空気を加熱するために用いる熱は、加熱用熱交換器８２を流れる冷媒の熱である。
【００８７】
以上により、良好な除湿能力によって庫内ＩＳを除湿するという効果と、庫内ＩＳの温度が低くならないように維持しながら除湿できるという効果と、高段圧縮機２２の吸入冷媒の温度を下げてサイクル効率を向上させることができるという効果と、の３つの効果を同時に得ることが可能になっている。
【００８８】
（６−２）
上記コンテナ用冷凍装置１０では、蒸発器４６の下方であってドレンパン４８の上方に加熱用熱交換器８２が配置されている。このため、蒸発温度が０℃を下回る場合に蒸発器４６に霜が着いたり、霜が下方に落下したりすることがあるが、ドレンパン４８の上面側から氷が上方に向けて成長してしまうことを加熱用熱交換器８２によって阻止することが可能になる。
【００８９】
（７）他の実施形態
本発明の実施形態は、上記実施形態に限られるものではなく、例えば、以下の実施形態も本発明の実施形態に含まれる。
【００９０】
（７−１）
上記実施形態では、インタークーラ用接続回路２５側に冷媒を流す通常運転モードと、加熱用接続回路８１側に冷媒を流す再熱除湿運転モードと、の切換を三方弁３９の接続状態の切り換えによって行う場合について例に挙げて説明した。
【００９１】
しかし、本発明の実施形態としては、これに限られず、例えば、三方弁３９の代わりに、図９に示す冷媒回路２１０ａのように、インタークーラ用接続回路２５の途中にインタークーラ用膨張弁２３９ｂが設けられ、加熱用接続回路８１の途中に加熱用膨張弁２３９ａが設けられた構成として、上記実施形態と同様の切換制御を行うようにしてもよい。
【００９２】
さらに、この冷媒回路２１０ａにおいて、インタークーラ用膨張弁２３９ｂの弁開度と加熱用膨張弁２３９ａの弁開度をそれぞれ制御ユニット７が制御することにより、分岐点Ｙ（上記実施形態において三方弁３９が設けられていた部分）からインタークーラ用接続回路２５側に流れる冷媒量と、分岐点Ｙから加熱用接続回路８１に流れる冷媒量と、の流量比率を調節するようにしてもよい。しかも、この場合には、加熱用熱交換器８２を通過する冷媒量を調節することで、加熱用熱交換器８２を通過する空気の加熱程度を調節することが可能になるとともに、高段圧縮機２２の吸入冷媒を冷却する効果も同様に得ることができる。
【００９３】
（７−２）
上記実施形態では、外部収納室ＳＰ１に配置されたガスクーラ２７やインタークーラ２４の内部を流れる冷媒を、庫外ＯＳの空気によって冷却し、内部収納室ＳＰ２に配置された蒸発器４６や加熱用熱交換器８２の内部を流れる冷媒によって庫内ＩＳの空気を冷却させる場合を例に挙げて説明した。
【００９４】
しかし、本発明の実施形態の熱媒体としては、これらに限られるものではない。例えば、ガスクーラ２７やインタークーラ２４の内部を流れる冷媒の冷却媒体としては、庫外ＯＳの空気ではなく、水等の冷却媒体を用いてもよい。また、蒸発器４６や加熱用熱交換器８２の内部を流れる冷媒によって冷却する対象は、庫内ＩＳの空気である必要はなく、庫内ＩＳと内部収納室ＳＰ２との間で循環している二次冷媒であってもよい。庫外ファン２８や庫内ファン４７は、これらの熱媒体の種類に応じて、適宜、ポンプ等に取って換えることができる。
【００９５】
（７−３）
上記実施形態では、圧縮機構２３として、低段圧縮機２１と高段圧縮機２２を有する二段圧縮機構である場合を例に挙げて説明した。
【００９６】
しかし、本発明の実施形態としては、これに限られず、例えば、コンテナ用冷凍装置は、三段以上の多段圧縮機構を備えていてもよい。
【００９７】
（７−４）
上記実施形態では、低段圧縮機２１と高段圧縮機２２とのそれぞれがインバータ駆動される場合を例に挙げて説明した。
【００９８】
しかし、本発明の実施形態としては、これに限られず、例えば、コンテナ用冷凍装置は、複数の圧縮機の駆動軸が共通化された同軸駆動圧縮機構を備えていてもよい。
【００９９】
（７−５）
本発明の実施形態としては、上記実施形態および他の実施形態（７−１）〜（７−４）の各実施形態を部分的に組み合わせることで構成される実施形態についても、当然に、含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明のコンテナ用冷凍装置は、蒸発温度の上昇を抑えて除湿性能を改善することが可能であるため、除湿機能を備えたコンテナ用冷凍装置において特に有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  冷凍車両
２  コンテナ
３  トレーラ
４  トラクタ
７  制御ユニット（制御部）
１０  コンテナ用冷凍装置
１０ａ  冷媒回路
２１  低段圧縮機（低段圧縮機構）
２２  高段圧縮機（高段圧縮機構）
２３  圧縮機構
２４  インタークーラ
２５  インタークーラ用接続回路
２７  ガスクーラ
３９  三方弁（切換手段）
４１  エコノマイザ熱交換器
４３  第１膨張弁
４５  第２膨張弁（膨張機構）
４６  蒸発器
４７  庫内ファン（供給手段）
５０  エコノマイザ回路
５２  エコノマイザ膨張弁
６３  中間圧圧力センサ
６４  中間冷媒温度センサ
６６  高圧圧力センサ
６７  高段吐出冷媒温度センサ
８１  加熱用接続回路
８２  加熱用熱交換器
２１０ａ  冷媒回路
２３９ａ  加熱用膨張弁（切換手段）
２３９ｂ  インタークーラ用膨張弁（切換手段）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０２】
【特許文献１】特開２０１１−１１２２６４号公報
【図１】
2013072561.tif 000003
【図２】
2013072561.tif 000004
【図３】
2013072561.tif 000005
【図４】
2013072561.tif 000006
【図５】
2013072561.tif 000007
【図６】
2013072561.tif 000008
【図７】
2013072561.tif 000009
【図８】
2013072561.tif 000010
【図９】
2013072561.tif 000011
【図１０】
2013072561.tif 000012