JP3988780B2

JP3988780B2 - 冷凍装置

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Publication number: JP3988780B2
Application number: JP2005261783A
Authority: JP
Inventors: 紀育川勝; 崇杉本; 滋人田中
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: CN101213410A; EP1923646A1; JP2007071505A; US20090151378A1; US7788937B2; CN101213410B; WO2007029803A1; EP1923646A4

Description

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。

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。

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。

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。
特開２００２−３２７９６４号公報

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℃）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。

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。

しかしながら、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。

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。

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、制御手段（40）は、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。

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ってしまう。

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べく、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。

また、第１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）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、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。

第２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、上記制御手段（40）は、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。

第２の発明では、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、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、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。

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）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、制御手段（40）は、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。

第３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いると判定されると、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。

また、第３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）が蒸発器ファン（22）を間欠的に運転させ、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。

第４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いると判断すると、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、制御手段（40）は、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。

第４の発明では、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、蒸発器ファン（22）を間欠的に運転させ、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。

第５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、制御手段（40）は、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。

第５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、一部がバイパス管（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。

また、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）が開閉弁（SV）を開放させ、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。

第６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、上記制御手段（40）は、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。

第６の発明では、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）が開閉弁（SV）を開放させ、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。

第７の発明の冷凍装置は、第５又は第６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）が設けられていることを特徴とするものである。

第７の発明では、上記バイパス管（20）に加熱用熱交換器（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い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。

第８の発明は、第１から第７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）で構成されていることを特徴とするものである。

第８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（11）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。

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及び第２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。したがって、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。

また、第３及び第４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。

更に、第５及び第６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。

特に、第７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換器（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。

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。

また、第１、第３、及び第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（10）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。

一方、第２、第４、及び第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。

更に、第８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。

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。

《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。

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。

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。

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（10）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。

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いる。

−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）の冷蔵運転について説明する。

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。

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）に吸入され、再び圧縮機（11）で圧縮される。

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℃）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。

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（14）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。

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。

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℃〜６℃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℃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−ＥＩＳ）が６℃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。

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いる。

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）以上継続して規定温度（例えば２５℃）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。

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℃）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）を大風量（Ｈ）に戻して運転させる。

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℃）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ＨＰＴ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。

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℃）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。

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か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。

そして、図２のステップＳ７で過熱度（ＥＯＳ−ＥＩＳ）が６℃より高く、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Ｓ１０）。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Ｓ１１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Ｓ１０が再度実行されることはない。

−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。

<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。しかしながら、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（14）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。

《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。

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かって順に、電磁弁（SV）、レヒートコイル（16）、及びキャピラリーチューブ（17）が接続されている。

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。このレヒートコイル（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換器を構成している。

−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。

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、キャピラリーチューブ（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。

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が、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。

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。

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いる。

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）以上継続して規定温度（例えば２５℃）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（SV）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。

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℃）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。

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か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。

−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いるので、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。

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）、キャピラリーチューブ（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。

<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）を接続しているが、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、キャピラリーチューブ（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）で冷媒を確実に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。

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。

<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。

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よい。

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。

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。

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。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。実施形態１の蒸発器ファンの状態遷移図である。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。実施形態２の電磁弁の状態遷移図である。

符号の説明

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（加熱用熱交換器）
22 蒸発器ファン
40 コントローラ（制御手段）

Claims

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であって、
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、
上記制御手段（40）は、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冷凍装置。
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であって、
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、
上記制御手段（40）は、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冷凍装置。
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であって、
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）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、
上記制御手段（40）は、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冷凍装置。
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であって、
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）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、
上記制御手段（40）は、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冷凍装置。
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であって、
上記冷媒回路（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、
上記制御手段（40）は、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冷凍装置。
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であって、
上記冷媒回路（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、
上記制御手段（40）は、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冷凍装置。
請求項５又は６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）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
請求項１から７のいずれか１において、
上記圧縮機は、スクロール型圧縮機（11）で構成されていることを特徴とする冷凍装置。