(57)【要約】【課題】プルダウン時間の短縮と設定温度での省エネ運転を実現して小型化を図ることができる独立２系統冷凍装置を提供すること。【解決手段】コンプレッサ１，１’、コンデンサ２，２’、膨張弁３，３’及びエバポレータ４，４’を冷媒配管ａ〜ｃ，ａ’〜ｃ’で直列に接続して冷媒循環回路を構成する第１及び第２の冷凍ユニットＵ１，Ｕ２を各々独立して設け、プルダウン時は第１及び第２の冷凍ユニットＵ１，Ｕ２を同時に運転し、コンテナ５内（庫内）が外気温度から設定温度に達すると第２の冷凍ユニットＵ２の運転を休止するようにした独立２系統冷凍装置において、第２の冷凍ユニットＵ２のコンデンサ２’と膨張弁３’の間に、コンデンサ２’とエバポレータ４’間の冷媒の流れを阻止する電磁弁９を設けるとともに、エバポレータ４’とコンプレッサ１’の間に、コンプレッサ１’からエバポレータ４’に向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁１０を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁及びエバポレータを冷媒配管で直列に接続して閉ループの冷媒循環回路を構成する第１及び第２の冷凍ユニットを各々独立して設け、プルダウン時は第１及び第２の冷凍ユニットを同時に運転し、庫内が設定温度に達すると第２の冷凍ユニットの運転を休止するようにした独立２系統冷凍装置において、
前記第２の冷凍ユニットのコンデンサと膨張弁の間に、コンデンサとエバポレータ間の冷媒の流れを阻止する電磁弁を設けるとともに、エバポレータとコンプレッサの間に、コンプレッサからエバポレータに向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁を設けたことを特徴とする独立２系統冷凍装置。
【請求項２】
スタンバイ用の電動コンプレッサを別設し、該電動コンプレッサの吐出側を前記第１の冷凍ユニットのコンプレッサとコンデンサ間に接続するとともに、その接続経路に逆止弁を設け、電動コンプレッサの吸入側を前記第１の冷凍ユニットのコンプレッサとエバポレータ間に接続するとともに、その接続経路に電磁弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の独立２系統冷凍装置。
【請求項３】
コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁及びエバポレータを冷媒配管で直列に接続して閉ループの冷媒循環回路を構成する第１及び第２の冷凍ユニットを各々独立して設け、前記第２の冷凍ユニットのコンデンサと膨張弁の間に、コンデンサとエバポレータ間の冷媒の流れを阻止する電磁弁を設けるとともに、エバポレータとコンプレッサの間に、コンプレッサからエバポレータに向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁を設けて成る独立２系統冷凍装置のプルダウン時は第１及び第２の冷凍ユニットを同時に運転し、庫内が設定温度に達すると第２の冷凍ユニットの運転を休止するようにした運転制御方法において、
前記第２の冷凍ユニットを休止する前に前記電磁弁を閉じ、該第２の冷凍ユニットのコンプレッサによってエバポレータに残留する冷媒をコンデンサに回収することを特徴とする独立２系統冷凍装置の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉ループの冷媒循環回路によって構成される第１及び第２の冷凍ユニットを各々独立して設けて成る独立２系統冷凍装置とその運転制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置は、コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁及びエバポレータを冷媒配管で直列に接続して閉ループの冷媒循環回路を構成するものであって、コンプレッサによって圧縮された高圧の気相冷媒をコンデンサにおいて液化させて高圧の液相冷媒とし、この高圧の液相冷媒を膨張弁によって膨張させて減圧した後、この低圧の液相冷媒をエバポレータにおいて蒸発させ、そのときの蒸発熱を庫内から奪うことによって庫内を冷却をするものである。
【０００３】
ところで、プルダウン時間の短縮と省エネ運転の双方を実現するため、閉ループの冷媒循環回路を構成する第１及び第２の２つの冷凍ユニットを各々独立に設け、プルダウン時は第１及び第２の冷凍ユニットを同時に運転し、庫内が設定温度に達すると第２の冷凍ユニットの運転を休止するようにした独立２系統冷凍装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２−２８２６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、独立２系統冷凍装置においては、プルダウン時に第１及び第２の冷凍ユニットを同時に運転するためにプルダウン時間は短縮されるが、次のような問題があった。
【０００５】
即ち、独立２系統冷凍装置において、庫内が設定温度に達したために第２の冷凍ユニットの運転を休止すると、該第２の冷凍ユニットのコンデンサの高温高圧の冷媒がその圧力により膨張弁を通してエバペレータに流入したり、冷媒が庫内外の温度差によって流動し、庫内に外気熱が侵入して熱負荷となり、そのための余分なエネルギーが必要となるために省エネ運転を実現することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、プルダウン時間の短縮と設定温度での省エネ運転を実現して小型化を図ることができる独立２系統冷凍装置とその運転制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決するため、請求項１記載の発明は、コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁及びエバポレータを冷媒配管で直列に接続して閉ループの冷媒循環回路を構成する第１及び第２の冷凍ユニットを各々独立して設け、プルダウン時は第１及び第２の冷凍ユニットを同時に運転し、庫内が設定温度に達すると第２の冷凍ユニットの運転を休止するようにした独立２系統冷凍装置において、前記第２の冷凍ユニットのコンデンサと膨張弁の間に、コンデンサとエバポレータ間の冷媒の流れを阻止する電磁弁を設けるとともに、エバポレータとコンプレッサの間に、コンプレッサからエバポレータに向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、スタンバイ用の電動コンプレッサを別設し、該電動コンプレッサの吐出側を前記第１の冷凍ユニットのコンプレッサとコンデンサ間に接続するとともに、その接続経路に逆止弁を設け、電動コンプレッサの吸入側を前記第１の冷凍ユニットのコンプレッサとエバポレータ間に接続するとともに、その接続経路に電磁弁を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁及びエバポレータを冷媒配管で直列に接続して閉ループの冷媒循環回路を構成する第１及び第２の冷凍ユニットを各々独立して設け、前記第２の冷凍ユニットのコンデンサと膨張弁の間に、コンデンサとエバポレータ間の冷媒の流れを阻止する電磁弁を設けるとともに、エバポレータとコンプレッサの間に、コンプレッサからエバポレータに向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁を設けて成る独立２系統冷凍装置のプルダウン時は第１及び第２の冷凍ユニットを同時に運転し、庫内が設定温度に達すると第２の冷凍ユニットの運転を休止するようにした運転制御方法において、前記第２の冷凍ユニットを休止する前に前記電磁弁を閉じ、該第２の冷凍ユニットのコンプレッサによってエバポレータに残留する冷媒をコンデンサに回収することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、庫内が設定温度に達すると運転が休止される第２の冷凍ユニットのコンデンサと膨張弁の間に、コンデンサとエバポレータ間の冷媒の流れを阻止する電磁弁を設けるとともに、エバポレータとコンプレッサの間に、コンプレッサからエバポレータに向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁を設けたため、第２の冷凍ユニットの運転停止と同時に電磁弁を閉じ、コンデンサからの高温高圧冷媒のエバポレータに向かう流れを電磁弁によって阻止することができ、又、コンデンサからの高温高圧冷媒のコンプレッサを通してエバポレータに向かう流れを逆止弁で阻止することができる。このため、第１の冷媒ユニットが運転中に、停止している第２の冷媒ユニットにおいて、エバポレータがコンデンサからの高温高圧冷媒によって加熱されることがなく、又、エバポレータへの冷媒が庫内外の温度差によって流動し、庫内に外気熱が侵入して熱負荷となることがなく、余分なエネルギーが不要となるために省エネ運転を実現することができ、その分だけ冷凍装置を小型化することができる。又、第２の冷凍ユニットの運転を再開した場合には、エバポレータを最初に冷却する必要がないため、第１及び第２の冷凍ユニットを同時運転する場合に庫内が設定温度まで早期に冷却されてプルダウン時間が短縮される。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、例えば夜間において第２の冷凍ユニットを休止して第１の冷凍ユニットだけを運転して庫内を設定温度に保持する場合には、エンジンで駆動されるコンプレッサに代えてスタンバイ用の電動コンプレッサを安価な深夜電力を利用してス駆動することができ、環境保全及びコストダウンの点からも望ましい形態を実現することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、第２の冷凍ユニットを休止する前に電磁弁を閉じてコンデンサからエバポレータへの高温高圧冷媒の流れを阻止するとともに、該第２の冷凍ユニットのコンプレッサによってエバポレータに残留する冷媒をコンデンサに回収（ポンプダウン）するようにしたため、エバポレータに冷媒が残留することがなく、停止している第２の冷媒ユニットにおいて、庫内外の温度差による冷媒の流動が確実に防がれて更なる省エネ運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る独立２冷凍装置の２系統同時運転時の状態を示す冷媒回路図、図２は同独立２冷凍装置の１系統運転時の状態を示す冷媒回路図、図３は同独立２冷凍装置のスタンバイ運転時の状態を示す冷媒回路図である。
【００１５】
先ず、本発明に係る独立２系統冷凍装置の基本構成を説明すると、該独立２系統冷凍装置は、第１の冷凍ユニットＵ１と第２の冷凍ユニットＵ２を各々独立して設けて構成されている。ここで、第１の冷凍ユニットＵ１は、コンプレッサ１、コンデンサ２、膨張弁３及びエバポレータ４を冷媒配管ａ，ｂ，ｃで直列に接続して閉ループの冷媒循環回路を構成している。同様に、第２の冷凍ユニットＵ２は、コンプレッサ１’、コンデンサ２’、膨張弁３’及びエバポレータ４’を冷媒配管ａ’，ｂ’，ｃ’で直列に接続して閉ループの冷媒循環回路を構成している。尚、本実施の形態では、エバポレータ４，４’は共通の筐体に内蔵されており、これらはコンテナ５内に収容されている。
【００１６】
ところで、本実施の形態では、スタンバイ用の電動コンプレッサ６がコンプレッサ１，１’とは別に設けられており、この電動コンプレッサ６の吐出側は、冷媒配管ｄによって前記第１の冷却ユニットＵ１のコンプレッサ１とコンデンサ２を繋ぐ冷媒配管ａに接続されており、冷媒配管ｄには、コンデンサ１から電動コンプレッサ６への冷媒の逆流を阻止する逆止弁７が設けられている。又、電動コンプレッサ６の吸入側は、冷媒配管ｅによって第１の冷凍ユニットＵ１のコンプレッサ１とエバポレータ４を繋ぐ冷媒配管ｃに接続されており、冷媒配管ｅには電磁弁８が設けられている。
【００１７】
而して、本実施の形態は、第２の冷凍ユニットＵ２のコンデンサ２’と膨張弁３’の間に電磁弁９を設けるとともに、エバポレータ４’とコンプレッサ１’の間に、コンプレッサ１’からエバポレータ４’に向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁１０を設けたことを特徴とする。
【００１８】
次に、以上のように構成された独立２系統冷凍装置の運転制御方法について説明する。
【００１９】
コンテナ５内の温度を外気温度から設定温度（例えば、−２０℃）まで冷却するプルダウン時には、図１に示すように第１及び第２の冷凍ユニットＵ１，Ｕ２が同時に運転される。このとき、電磁弁９は全開状態、電磁弁８は全閉状態にあり、スタンバイ用の電動コンプレッサ６は駆動されない。
【００２０】
而して、第１及び第２の冷凍ユニットＵ１，Ｕ２が同時に運転されると、図１に示すように、第１の冷凍ユニットＵ１においては、コンプレッサ１によって圧縮された高温高圧の気相冷媒が冷媒配管ａを通ってコンデンサ２へと導入され、コンデンサ２において気相冷媒は外気に凝縮熱を放出して液化し、高圧の液相冷媒となる。
【００２１】
上述のようにコンデンサ２において液化した高圧の液相冷媒は、冷媒配管ｂを流れる過程で膨張弁３にて断熱膨張して減圧された後、エバポレータ４に導入され、エバポレータ４において蒸発することによってコンテナ５内の空気から蒸発熱を奪うため、コンテナ５内が冷却される。そして、エバポレータ４において蒸発した気相冷媒は、冷媒配管ｃを通ってコンプレッサ１に吸い込まれ、コンプレッサ１によって再び圧縮され、以後、同様の冷凍サイクルが繰り返される。
【００２２】
同様に、第２の冷凍ユニットＵ２においても、第１の冷凍ユニットＵ１と同様の冷凍サイクルが繰り返される。即ち、第２の冷凍ユニットＵ２においては、コンプレッサ１’によって圧縮された高温高圧の気相冷媒が冷媒配管ａ’を通ってコンデンサ２’へと導入され、コンデンサ２’において気相冷媒は外気に凝縮熱を放出して液化し、高圧の液相冷媒となる。
【００２３】
上述のようにコンデンサ２’において液化した高圧の液相冷媒は、冷媒配管ｂ’を流れる過程で膨張弁３’にて断熱膨張して減圧された後、エバポレータ４’に導入され、エバポレータ４’において蒸発することによってコンテナ５内の空気から蒸発熱を奪うため、コンテナ５内が冷却される。そして、エバポレータ４’において蒸発した気相冷媒は、冷媒配管ｃ’を通ってコンプレッサ１’に吸い込まれ、コンプレッサ１’によって再び圧縮され、以後、同様の冷凍サイクルが繰り返される。
【００２４】
以上のように、プルダウン時には第１及び第２の冷凍ユニットＵ１，Ｕ２が同時に運転され、コンテナ５内はエバポレータ４，４’での冷媒の蒸発によって冷却されるため、外気温度から設定温度（例えば、−２０℃）まで早期に冷却されてプルダウン時間が短縮される。
【００２５】
以上のように第１及び第２の冷凍ユニットＵ１，Ｕ２の同時運転によってコンテナ５内の温度が設定温度まで下がると、図２に示すように第２の冷凍ユニットＵ２の運転を休止し、第１の冷凍ユニットＵ１のみを運転するが、本実施の形態では、第２の冷凍ユニットＵ２を休止する前に電磁弁９を閉じてコンデンサ２’内の高温高圧冷媒のエバポレータ４’への流入を阻止するとともに、該第２の冷凍ユニットＵ２のコンプレッサ１’によってエバポレータ４’に残留する冷媒をコンデンサ２’に回収（ポンプダウン）するようにした。ここで、コンデンサ２’に回収された冷媒を図２に斜線にて示すが、コンプレッサ１’の駆動を停止しても、コンデンサ２’に回収された冷媒のエバポレータ４’への流入は電磁弁９によって阻止され、又、コンプレッサ１’を通してエバポレータ４’への逆流は逆止弁１０によって阻止されるため、回収された冷媒がコンデンサ２’から流れ出すことがない。
【００２６】
上述のようにエバポレータ４’に残留する冷媒の全てがコンデンサ２’に回収されると、第２の冷凍ユニットＵ２のコンプレッサ１’の運転が停止され、コンテナ５内は第１の冷凍ユニットＵ１のエバポレータ４での冷媒の蒸発によって冷却され、コンテナ５内の温度が設定温度に保持される。
【００２７】
而して、本実施の形態では、コンテナ５内の温度が設定温度に達すると、第２の冷凍ユニットＵ２を休止する前に電磁９弁を閉じてコンデンサ２’内の高温高圧冷媒のエバポレータ４’への流入を阻止し、コンプレッサ１’を通してエバポレータへの逆流を逆止弁１０によって阻止するとともに、該第２の冷凍ユニットＵ２のコンプレッサ１’によってエバポレータ４’に残留する冷媒をコンデンサ２’に回収（ポンプダウン）するようにしたため、エバポレータ４’がコンデンサ２’からの高温高圧冷媒によって加熱されることがなく、第２の冷凍ユニットＵ２の運転を再開する際、加熱されたエバポレータ４’を最初に冷却する必要がない。又、停止している第２の冷却ユニットＵ２において、冷媒の庫内外の温度差による冷媒の流動も電磁弁９及び逆止弁１０により確実に防がれ、庫内に外気熱が侵入して熱負荷都なることはない。このため、余分なエネルギーが不要となって設定温度での省エネ運転を実現することができ、その分だけ冷凍装置を小型化することができる。
【００２８】
又、第２の冷凍ユニットＵ２の運転を再開した場合には、エバポレータ４’を最初に冷却する必要がないため、第１及び第２の冷凍ユニットＵ１，Ｕ２を同時運転する場合にコンテナ５内が設定温度まで早期に冷却されてプルダウン時間が短縮される。
【００２９】
ここで、本発明に係る独立２系統冷凍装置（電磁弁９と逆止弁１０有り）の冷却温度の経時的変化を図４に実線にて示し、従来の独立２系統冷凍装置（電磁弁９と逆止弁１０無し）の冷却温度の経時的変化を図４に破線にて示すが、従来の冷凍装置によって庫内温度が外気温度から設定温度である−２０℃に達するまでのプルダウン時間が図示のＴ２であるのに対して、本発明に係る冷凍装置では庫内温度が設定温度（−２０℃）に達するまでのプルダウン時間Ｔ１が従来の冷凍装置のプルダウン時間Ｔ２よりも短縮（Ｔ１＜Ｔ２）されることが分かる。
【００３０】
又、冷却速度は熱侵入に影響されるため、熱侵入が少ないほど冷却時間が短くなる。図４より、従来の冷凍装置と本発明に係る冷凍装置を比較すると、デフロスト終了後から設定温度までの冷却時間、例えば−２０℃まで冷却される時間は本発明に係る冷凍装置ではＴ３、従来の冷凍装置ではＴ４となり、本発明に係る冷凍装置では外部より熱侵入がない分だけ冷却時間Ｔ３が従来の冷凍装置での冷却時間Ｔ４よりも短縮され（Ｔ３＜Ｔ４）、早く冷えることが分かる。
【００３１】
ところで、本実施の形態では、夜間等において第２の冷凍ユニットＵ２の運転を休止してコンテナ５内の温度を設定温度に保持する場合には、図３に示すように、電磁バルブ８を開け、エンジンで駆動されるコンプレッサ１に代えて電動コンプレッサ６を安価な深夜電力を利用して駆動するスタンバイ運転を行うようにしている。このスタンバイ運転においては、電動コンプレッサ６によって圧縮された高温高圧の気相冷媒が逆止弁７及び冷媒配管ｄ，ａを通ってコンデンサ２へと導入され、コンデンサ２において気相冷媒は外気に凝縮熱を放出して液化し、高圧の液相冷媒となる。
【００３２】
上述のようにコンデンサ２において液化した高圧の液相冷媒は、冷媒配管ｂを流れる過程で膨張弁３にて断熱膨張して減圧された後、エバポレータ４に導入され、エバポレータ４において蒸発することによってコンテナ５内の空気から蒸発熱を奪うため、コンテナ５内が冷却される。そして、エバポレータ４において蒸発した気相冷媒は、冷媒配管ｃ，ｅ及び電磁弁８を通って電動コンプレッサ６に吸い込まれ、電動コンプレッサ６によって再び圧縮され、以後、同様の冷凍サイクルが繰り返されてコンテナ５内の温度が設定温度に保持される。
【００３３】
このように、第１冷凍ユニットＵ１のエンジンで駆動されるコンプレッサ１に代えて夜間に安価な深夜電力を利用してスタンバイ用の電動コンプレッサ６を駆動するようにすれば、環境保全及びコストダウンの点からも望ましい形態を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る独立２冷凍装置の２系統同時運転時の状態を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明に係る独立２冷凍装置の１系統運転時の状態を示す冷媒回路図である。
【図３】本発明に係る独立２冷凍装置のスタンバイ運転時の状態を示す冷媒回路図である。
【図４】本発明に係る独立２系統冷凍装置の冷却温度の経時的変化を従来の独立２系統冷凍装置のそれと比較して示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１，１’    コンプレッサ
２，２’    コンデンサ
３，３’    膨張弁
４，４’    エバポレータ
５          コンテナ
６          電動コンプレッサ
７          逆止弁
８          電磁弁
９          電磁弁
１０        逆止弁
ａ〜ｅ      冷媒配管
ａ’〜ｃ’  冷媒配管
Ｕ１        第１の冷凍ユニット
Ｕ２        第２の冷凍ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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