专利名称：集装箱用制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集装箱用制冷装置，尤其涉及一种提高热气除霜的可靠性的措施。
背景技术：
对集装箱的箱内进行冷却的集装箱用制冷装置是一种进行制冷循环的制冷装置。在专利文献I中公开了这种集装箱用制冷装置。
专利文献I中公开的集装箱用制冷装置包括由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器连接而成的制冷剂回路。蒸发器设置在集装箱的箱内。在蒸发器中，制冷剂从箱内空气吸热而蒸发。这样一来，箱内空气就被冷却。在该集装箱用制冷装置的制冷剂回路中设置有用于将已由压缩机压缩的制冷剂(所谓的热气)绕过冷凝器供向蒸发器的旁路回路。具体而言，该旁路回路具有两条旁路管、以及与各条旁路管相对应的两个开关阀。各旁路管使位于压缩机和冷凝器之间的气态制冷剂管道与位于膨胀阀和蒸发器之间的液态制冷剂管道连通。在集装箱用制冷装置中，通过采用这样的旁路回路，能够执行对蒸发器进行除霜的除霜运转。具体而言，在该除霜运转中，根据两个开关阀的开闭状态，对除霜能力进行两个阶段的调节。也就是说，在除霜运转中，如果只开放一个开关阀，则热气只流过一条旁路管而被供向蒸发器。因此，流过蒸发器的制冷剂的流量较少。因此，箱内的加热能力(除霜能力)也较弱。另一方面，在除霜运转中，如果将两个开关阀都开放，则热气分别流过两个旁路管而被供向蒸发器。因此，流过蒸发器的制冷剂的流量较大。因此，箱内的加热能力(除霜能力)也较强。专利文献I :日本公开特许公报特开2008 - 215645号公报
发明内容
—发明所要解决的技术问题一如上所述，在专利文献I中公开的集装箱用制冷装置中，通过对两个开关阀的开闭状态进行切换来调节加热动作时箱内的加热能力。然而，在除霜运转中，在上述采用两个开关阀的结构中，会导致制冷剂回路的复杂化和高成本化。而且，如果只是随着两个开关阀的切换来进行旁路流量的调节，则无法对加热能力进行微调。因此，会产生加热能力不足而无法将箱内空气迅速加热至目标温度，或者加热能力过剩而使节能性受损这样的不良结果O本发明是鉴于上述各点而完成的，其目的在于提供一种在采用了热气旁路回路的除霜运转中，对加热能力进行充分的调节且可靠性较高的集装箱用制冷装置。—用以解决技术问题的技术方案一第一方面的发明是一种集装箱用制冷装置，该集装箱用制冷装置包括进行制冷循环的制冷剂回路20和压缩机控制部81。该制冷剂回路20具有主回路21和热气旁路回路22，该主回路21由压缩机30、冷凝器31、膨胀阀32和蒸发器33依次连接而成，该热气旁路回路22用于使上述压缩机30的压缩制冷剂旁路上述冷凝器31和膨胀阀32而将该压缩制冷剂送向上述蒸发器33 ;该压缩机控制部81在利用上述压缩机30的压缩制冷剂经热气旁路回路22和蒸发器33返回压缩机30的循环流动进行除去上述蒸发器33的霜的除霜动作时，对上述压缩机30的转速进行控制，以使上述压缩机30的压缩制冷剂的压力达到目标值。在第一方面的发明中，压缩机30的高温压缩制冷剂旁路冷凝器31和膨胀阀32流向蒸发器33，对蒸发器33进行除霜。控制压缩机30的转速，以使压缩机30的压缩制冷剂的压力达到目标值，即压缩制冷剂的压力对应饱和温度达到目标值。例如，当压缩制冷剂的压力比目标值低时压缩机30的转速提高，而当压缩制冷剂的压力比目标值高时压缩机30的转速降低。第二方面的发明是，在上述第一方面的发明中，上述集装箱用制冷装置还包括制冷剂量控制部82，该制冷剂量控制部82在进行上述除霜动作时根据上述压缩机30中的压缩制冷剂的过热度SH进行制冷剂排出动作和制冷剂补充动作。该制冷剂排出动作使上述压缩机30的压缩制冷剂的一部分流向上述制冷剂回路20中的具有上述冷凝器31的高压液管25，并贮存在该高压液管25内；制冷剂补充动作将上述高压液管25的制冷剂吸入上述压缩机30中。在第二方面的发明中，当压缩制冷剂的过热度SH比规定值低时，进行制冷剂排出动作。这样一来，在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂的量减少，压缩制冷剂的过热度SH上升。当压缩制冷剂的过热度SH比规定值高时，进行制冷剂补充动作。这样一来，在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂的量增大，压缩制冷剂的过热度SH下降。第三方面的发明是，在上述第二方面的发明中，上述集装箱用制冷装置包括过冷却热交换器44和过冷却分流管26，该过冷却热交换器44设置在上述高压液管25中，该过冷却分流管26使已从上述高压液管25分流的分流制冷剂在上述过冷却热交换器44中对上述高压液管25的液态制冷剂进行过冷却，然后流向上述制冷剂回路20的低压气态制冷剂管道28或上述压缩机30的处于中压状态的压缩室；上述制冷剂量控制部82在进行上述制冷剂补充动作时使上述高压液管25的制冷剂通过上述过冷却分流管26吸入上述压缩机 30中。在第三方面的发明中，在进行制冷剂补充动作时，贮存在冷凝器31或高压液管25中的制冷剂通过过冷却分流管26被吸入压缩机30中，使得在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂的量增大。第四方面的发明是，在上述第二或第三方面的发明中，上述集装箱用制冷装置还包括风扇控制部83，该风扇控制部83在由上述制冷剂量控制部82进行制冷剂排出动作时，使上述冷凝器31的冷凝器用风扇35运转。在第四方面的发明中，在进行制冷剂排出动作时，利用冷凝器用风扇35将空气送向冷凝器31。压缩机30的压缩制冷剂的一部分流过冷凝器31，与由冷凝器用风扇35送来的空气进行热交换而冷凝。第五方面的发明是，在上述第二或第三方面的发明中，在进行上述除霜动作时，如果上述蒸发器33的出口制冷剂温度在规定值以上，则上述压缩机30的压缩制冷剂的压力目标值变为比该规定值高的值。在第五方面的发明中，在进行除霜动作时，如果蒸发器33的出口制冷剂温度在规定值以上，则视为蒸发器33的霜已大致融解，压缩制冷剂的压力目标值被变为高值。这样一来，能够用温度更高的制冷剂对蒸发器33加热。第六方面的发明是，在上述第一至第五方面任一方面的发明中，该集装箱用制冷装置构成为在利用制冷剂在上述主回路21中循环而进行制冷循环的循环流动进行将箱内冷却的冷却动作时，在箱内温度与该箱内温度的设定温度的温差在规定值以上的状态下，如果自开始上述冷却动作起经过了规定时间，则开始进行上述除霜动作；在箱内温度与该箱内温度的设定温度的温差小于上述规定值的状态下，如果自开始上述冷却动作起经过了规定时间且由上述蒸发器33所发挥的冷却能力降低到规定值以下，则开始进行上述除霜动作。尽管冷却动作已进行到了一定程度但箱内温度与设定温度之差仍然较大的状态(超范围(out range)状态),被推断为蒸发器33的冷却能力未充分发挥出来,推断这一,清况是由蒸发器33内有一定程度的结霜造成的。因此，在超范围状态下，在自开始冷却动作起经过规定时间的条件下开始进行除霜动作。与此相对，在冷却动作已进行了一定程度而达到箱内温度与设定温度之差较小的状态(范围内(in range)状态)时，推断为蒸发器33的冷却能力适当地发挥出来，由此可推断出蒸发器33的结霜程度不太严重。这样一来，如果只在自开始冷却动作起经过规定时间这一条件下开始进行除霜动作，则在实际上蒸发器33的结霜程度不太严重的状态下进行除霜动作的可能性提高。因此，在第六方面的发明中，在范围内状态的情况下，将由蒸发器33所发挥的冷却能力降低了一定程度添加到条件中，开始进行除霜动作。这样一来，就能够避免进行不必要的除霜运转的情况。一发明的效果一如上所述，根据本发明，对压缩机30的转速进行控制，以使压缩制冷剂的压力在除霜动作(除霜运转)中达到目标值。因此，能够迅速地将加热能力调节为适当能力。因此，能够缩短除霜运转时间，从而能够提供可靠性较高的集装箱用制冷装置10。根据第二方面的发明，根据喷出制冷剂的过热度SH调节在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂的量。具体而言，当过热度SH较低时，通过将在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂的一部分排到高压液管25中，使进行循环的制冷剂量减少、过热度SH上升。这样一来，就能够避免制冷剂在压缩机30中成为潮湿状态(即压缩机30中的液压缩现象)。而且，当过热度SH较高时，通过将高压液管25的制冷剂补充到在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂中，使进行循环的制冷剂量增大、过热度SH下降。这样一来，就能够避免压缩机30的喷出温度异常上升，从而能够保护压缩机30。根据第四方面的发明，由于在制冷剂排出动作中让冷凝器用风扇35运转，因此能够使已排向冷凝器31的压缩制冷剂的一部分积极地冷凝而成为液态制冷剂。这样一来，就能够使制冷剂大量贮存在冷凝器31或高压液管25中，因此能够顺利且可靠地进行制冷剂排出动作。根据第五方面的发明，如果在除霜运转中蒸发器33的出口制冷剂温度在规定值以上，则使压缩制冷剂的压力目标值变为较高值，因此在附着在蒸发器33上的霜融解后，能够在高温下将附着蒸发器33周围的风扇或空气通路壁等上的霜一下子融解。因此，能够进一步实现除霜运转时间的缩短。根据第六方面的发明，在箱内温度与设定温度的温差较小的状态下，将由蒸发器33所发挥的冷却能力降低至规定值以下添加到条件中，开始进行除霜运转。这样一来，实际上能够避免出现尽管在蒸发器33的结霜程度不太严重的状态下仍然开始进行除霜运转的情况。结果，能够避免进行不必要的除霜运转的情况，因此能够使箱内温度更加适当且稳定。
图I是实施方式所涉及的集装箱用制冷装置的管道系统图。图2是表示在实施方式所涉及的冷却运转中制冷剂流动的管道系统图。图3是表示在实施方式所涉及的除霜运转中制冷剂流动的管道系统图。图4是表示实施方式所涉及的压缩机控制部的控制动作的图。图5是用于对实施方式所涉及的压力对应饱和温度HP(T)的目标温度HP(T) s的变更进行说明的图。图6是表示实施方式所涉及的制冷剂量判断部的判断动作的图。图7是表示在实施方式所涉及的加热动作中制冷剂释放动作时制冷剂流动的管道系统图。图8是表示在实施方式所涉及的加热动作中制冷剂充注动作时制冷剂流动的管道系统图。图9是表示实施方式所涉及的除霜运转的结束条件的图。图10是表示实施方式的变形例2所涉及的除霜运转的开始条件的图。图11是表示实施方式的变形例2所涉及的结霜检测动作的图。一符号说明一10 一集装箱用制冷装置；20 —制冷剂回路；21 —主回路；22 —热气旁路回路；30 —压缩机；31 —冷凝器；32 —主膨胀阀(膨胀阀);33 —蒸发器；81 —压缩机控制部；82 —阀控制部(制冷剂量控制部)；83 一风扇控制部。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。应予说明，以下实施方式是本质上优选的示例，并没有限制本发明，本发明的应用对象或本发明的用途范围等意图。本实施方式的集装箱用制冷装置10是对未图示的集装箱的箱内进行冷却的装置。集装箱用制冷装置10兼用作将集装箱主体侧面的开口面封闭的盖体。如图I所示，上述集装箱用制冷装置10包括制冷剂回路20，制冷剂在制冷剂回路20中循环而进行制冷循环。该制冷剂回路20具有主回路21、热气旁路回路22和过冷却回路23。上述主回路21由压缩机30、冷凝器31、主膨胀阀32和蒸发器33依次被制冷剂管道串联连接而成。
上述压缩机30具有驱动压缩机构的电动机(图示省略)。该压缩机30的电动机的转速由变频器进行多阶段控制。也就是说，压缩机30构成为转速可变。冷凝器31和蒸发器33均由管片式热交换器构成。冷凝器31配置在箱外。在冷凝器31附近设置有箱外风扇35 (冷凝器用风扇)。在冷凝器31内，箱外空气与制冷剂进行热交换。蒸发器33配置在箱内。在蒸发器33附近设置有箱内风扇36 (蒸发器风扇)。在蒸发器33内，箱内空气与制冷剂进行热交换。而且，在蒸发器33的下方设置有滴水盘37。滴水盘37形成为上侧开放的扁平容器状。在滴水盘37内部回收从蒸发器33剥落的霜或冰块、或者从空气中冷凝而成的结露水等。主膨胀阀32构成为开度可由脉冲电动机进行多阶段调节。在上述压缩机30与冷凝器31之间的高压气态制冷剂管道24上依次设置有油分离器40、止回阀CV和压力调节阀38。油分离器40的回油管40a连接在过冷却回路23上。在回油管40a上设置有毛细管40b。止回阀CV允许制冷剂朝着图I所示的箭头方向流动而禁止其反向流动。压力调节阀38构成为开度可由脉冲电动机进行多阶段调节。
在上述冷凝器31与主膨胀阀32之间的高压液管25上依次设置有贮液器41、冷却用部件42、干燥器43、第二开关阀49和过冷却热交换器44。在冷却用部件42的内部形成有制冷剂的流路，外部与变频器回路的功率元件接触(图示省略)。也就是说，冷却用部件42构成为利用制冷剂冷却功率元件。第二开关阀49由自由开闭的电磁阀构成。干燥器43构成为捕捉已流过冷凝器31的液态制冷剂中的水分。上述过冷却热交换器44对已流过冷凝器31的液态制冷剂进行冷却。过冷却热交换器44具有一次侧通路45和二次侧通路46。也就是说，在过冷却热交换器44中，在一次侧通路45中流动的制冷剂与在二次侧通路46中流动的制冷剂进行热交换。一次侧通路45与主回路21的高压液管25连接，二次侧通路46与过冷却回路23的过冷却分流管26连接。过冷却分流管26的流入端连接在高压液管25上冷却用部件42与第二开关阀49之间。过冷却分流管26的流出端与压缩机30的压缩途中(中压状态)的压缩室(中间压缩室)连接。也就是说，过冷却分流管26是高压液管25的液态制冷剂的一部分分流而流向压缩机30的中间压缩室的通路。在过冷却分流管26上的二次侧通路46的流入侧设置有第一开关阀47和过冷却膨胀阀48。第一开关阀47由自由开闭的电磁阀构成。过冷却膨胀阀48的开度可由脉冲电动机进行多阶段调节，构成对制冷剂进行减压的减压机构。上述热气旁路回路22具有一条主通路50和从该主通路50分流而成的两条分流通路51、52 (第一分流通路51和第二分流通路52)。主通路50的流入端连接在高压气态制冷剂管道24上止回阀CV与压力调节阀38之间。在主通路50上设置有第三开关阀53。第三开关阀53由自由开闭的电磁阀构成。上述第一分流通路51的一端与主通路50的流出端连接，另一端连接在位于主膨胀阀32和蒸发器33之间的低压液管27上。同样地，第二分流通路52也是一端与主通路50的流出端连接，另一端与低压液管27连接。第二分流通路52由比第一分流通路51更长的制冷剂管道构成。而且，第二分流通路52具有沿着滴水盘37的底部蛇行配设的滴水盘加热器54。滴水盘加热器54构成为利用制冷剂对滴水盘37的内部加热。如上所述，热气旁路回路22构成用于将已由压缩机30压缩的制冷剂(从压缩机30中喷出的高温高压的气态制冷剂)供向蒸发器33的旁路回路。在上述制冷剂回路20上还设置有各种传感器。具体而言，在高压气态制冷剂管道24上设置有高压压力传感器60、高压压力开关61和喷出温度传感器62。高压压力传感器60对从压缩机30中喷出的高压气态制冷剂的压力进行检测。喷出温度传感器62对从压缩机30中喷出的高压气态制冷剂的温度进行检测。在蒸发器33与压缩机30之间的低压气态制冷剂管道28上设置有低压压力传感器63和吸入温度传感器64。低压压力传感器63对吸入压缩机30中的低压气态制冷剂的压力进行检测。吸入温度传感器64对吸入压缩机30中的低压气态制冷剂的温度进行检测。在上述过冷却分流管26上，在二次侧通路46的流入侧设置有流入温度传感器65，在二次侧通路46的流出侧设置有流出温度传感器66。流入温度传感器65对即将流入二次侧通路46的制冷剂的温度进行检测。流出温度传感器66对刚从二次侧通路46流出的制冷剂的温度进行检测。在上述低压液管27上，在蒸发器33的流入侧设置有流入温度传感器67。该流入温度传感器67对即将流入蒸发器33中的制冷剂的温度进行检测。在低压气态制冷剂管道28上，在蒸发器33的流出侧设置有流出温度传感器68。该流出温度传感器68对刚从蒸发器33流出的制冷剂的温度进行检测。在上述集装箱的箱外，在冷凝器31的吸入侧设置有箱外空气温度传感器69。箱外空气温度传感器69对即将吸入冷凝器31中的箱外空气的温度(即箱外空气温度)进行检测。在集装箱的箱内，在蒸发器33的吸入侧设置有吸入温度传感器70，在蒸发器33的吹出侧设置有吹出温度传感器71。吸入温度传感器70对即将通过蒸发器33的箱内空气的温度进行检测。吹出温度传感器71对刚通过蒸发器33的箱内空气的温度进行检测。在上述集装箱用制冷装置10上设置有控制器80，作为用于控制制冷剂回路20的控制部。并且，在控制器80上设置有用于控制压缩机30的转速的压缩机控制部81 ;用于控制各种阀32、38、47、48、49、53的阀控制部82 ;用于控制各风扇35、36的风扇控制部83 ；以及用于在后述除霜运转中判断制冷剂量的制冷剂量判断部84。应予说明，阀控制部82构成本发明所涉及的制冷剂量控制部。—运转动作一接着，对上述集装箱用制冷装置10的运转动作进行说明。集装箱用制冷装置的运转动作大致分为“冷却运转(冷却动作)”和“除霜运转(除霜动作)”。冷却运转是将集装箱的箱内冷却至较低温度的运转。也就是说，冷却运转是为了保存收纳在集装箱主体内的运送物(例如生鲜食品等)而对箱内进行冷藏/冷冻的运转。除霜运转是用于使附着在蒸发器的传热管等的表面上的霜融化的运转。例如，自开始冷却运转起每当经过规定的设定时间(除霜计时器正计时)时就执行该除霜运转，当除霜运转结束后重新开始进行冷却运转。〈冷却运转〉在图2所示的冷却运转中，第一开关阀47和第二开关阀49处于开放状态，第三开关阀53处于关闭状态。压力调节阀38处于全开状态，适当调节过冷却膨胀阀48和主膨胀阀32的开度。而且，使压缩机30、箱外风扇35和箱内风扇36运转。已由压缩机30压缩的制冷剂在冷凝器31中冷凝(放热)后，通过贮液器41。已通过贮液器41的制冷剂一部分直接流入低压液管27，剩余部分分流到过冷却分流管26中。在低压液管27中流动的制冷剂在主膨胀阀32中减压后，流入蒸发器33。在蒸发器33中，制冷剂从箱内空气中吸热而蒸发。这样一来，箱内空气被冷却。已在蒸发器33中蒸发的制 冷剂被吸入压缩机30中重新被压缩。分流到过冷却分流管26中的制冷剂通过过冷却膨胀阀48而被减压至中压，然后流入过冷却热交换器44的二次侧通路46中。在过冷却热交换器44中，在一次侧通路44b中流动的制冷剂与在二次侧通路46中流动的制冷剂进行热交换。结果，一次侧通路44b中的制冷剂被过冷却，而二次侧通路46中的制冷剂蒸发。从二次侧通路46中流出的制冷剂经由压缩机30的中间通口被吸入处于中压状态的压缩室内。在冷却运转中，压缩机30的转速(工作频率)由压缩机控制部81来控制。具体而言，控制压缩机30的转速，使吹出空气温度SS接近目标温度SP。而且，在冷却运转中，箱外风扇35的转速由风扇控制部83控制。具体而言,控制箱外风扇35的电动机的转速,使由高压压力传感器60检测出的高压制冷剂的压力HP达到一定。而且，风扇控制部83根据箱内的冷却负荷对箱内风扇36的转速进行多阶段控制。在冷却运转中，由阀控制部82对主膨胀阀32的开度进行所谓的过热度控制。具体而言，控制主膨胀阀32的开度，以使吸入压缩机30中的低压制冷剂的过热度接近规定的设定值。并且，在冷却运转中，由阀控制部82对过冷却膨胀阀48的开度也进行过热度控制。具体而言，控制过冷却膨胀阀48的开度，以使从过冷却热交换器44的二次侧通路46流出的中压制冷剂的过热度接近规定的设定值。〈除霜运转〉如果继续进行上述冷却运转，则霜会附着在蒸发器33的传热管等的表面，并且该霜逐渐成长而变厚。因此，在集装箱用制冷装置10中，自进行冷却运转起每当经过规定时间(除霜计时器正计时)时就执行用于对蒸发器33进行除霜的除霜运转。图3所示的除霜运转使已由压缩机30压缩的高温高压气态制冷剂旁路冷凝器31、贮液器41、过冷却热交换器44、主膨胀阀32，并将该高温高压气态制冷剂供向蒸发器33。在除霜运转中，第二开关阀49处于关闭状态，第三开关阀53处于开放状态。主膨胀阀32处于全闭状态(零脉冲)。第一开关阀47、压力调节阀38和过冷却膨胀阀48原则上处于全闭状态(零脉冲)。并且，压缩机30运转，而箱外风扇35和箱内风扇36原则上处于停止状态。已由压缩机30压缩的制冷剂经热气旁路回路22供向蒸发器33。具体而言，高压气态制冷剂流过主通路50后，分流到第一分流通路51和第二分流通路52中。分流到第二分流通路52中的制冷剂通过滴水盘加热器54。此处，从蒸发器33表面剥落的冰块等被回收到滴水盘37内部。该冰块等被在滴水盘加热器54内部流动的制冷剂加热而融解。融解成的水通过规定流路排出到箱外。从滴水盘加热器54流出的制冷剂与从第一分流通路51流出的制冷剂合流，流入蒸发器33。在蒸发器33中，高压气态制冷剂(所谓的热气)在传热管内部流通。因此，在蒸发器33中，附着在传热管周围的霜被制冷剂从内部缓缓加热。结果，附着在蒸发器33上的霜缓缓融化，逐渐从传热管剥落。已从传热管剥落的霜(冰块)被回收到滴水盘37。用于对蒸发器33进行除霜后的制冷剂被吸入压缩机30进行压缩。在上述除霜运转中，由各控制部81、82、83、84进行以下控制。
如图4所示，由压缩机控制部81控制压缩机30的转速(工作频率)。具体而言，压缩机控制部81对压缩机30的转速进行控制，以使由高压压力传感器60检测出的压力达到规定值，即高压制冷剂的压力对应饱和温度HP(T)达到规定值。更具体而言，如果满足图4所示的判断I的条件，则压缩机控制部81使当前的压缩机30转速N增加规定量ΛΝ。在判断I中，HP(T)S为上述压力对应饱和温度HP (T)的目标温度。在本实施方式中，如果考虑到误差而使压力对应饱和温度HP (T)比目标温度HP (T) s低规定值(2°C )，则视为除霜能力(加热能力)不足，使压缩机30的转速提高。这样一来，除霜能力就会增大。而且，在本实施方式中，如上所述即使压力对应饱和温度HP(T)比目标温度HP(T) s低规定值，如果高低差压(高压压力HP —低压压力LP)在规定值(200kPa)以下，则使压缩机30的转速提高。这样一来，能够让压缩机30的高低差压增大，因此能够避免出现高低差压过低而导致压缩机30受损的状态。上述高压压力HP是由高压压力传感器60检测出的高压制冷剂的压力，上述低压压力LP是由低压压力传感器63检测出的低压制冷剂的压力。并且，在尚未满足判断I的条件的情况下，同样使压缩机30的转速N进一步增加ΛΝ。应予说明，在本实施方式中，目标温度HP(T) s设定为50°C。该50°C是不让传热管的霜被急剧加热而一下子剥落的适当加热温度。而且，如果满足图4所示的判断2的条件，则压缩机控制部81使当前的压缩机30转速N减少规定量Λ N。具体而言，如果压力对应饱和温度HP (T)比目标温度HP (T) s 高规定值(2°C)，则视为除霜能力(加热能力)过剩，使压缩机30的转速降低。这样一来，除霜能力就会下降。而且，在判断2中，也将高低差压(高压压力HP —低压压力LP)在规定值(250kPa)以上作为条件。这是因为，如果在压缩机30的高低差压处于较低状态时使压缩机30的转速降低，则会导致高低差压进一步下降而使压缩机30受损。并且，在尚未满足判断2的条件的情况下，同样使压缩机30的转速N进一步减少ΛΝ。如上所述，通过控制压缩机30的转速而使压力对应饱和温度HP(T)为一定值(规定范围内)，能够适当且迅速地调节除霜能力。在本实施方式中，如图5所示，如果在除霜运转中由流出温度传感器68检测出的制冷剂的温度(即蒸发器出口制冷剂温度E0S)在规定值(5°C )以上，则上述目标温度HP (T)s变为较高值。在本实施方式中，从50°C变为65°C。这是因为，如果蒸发器出口制冷剂温度EOS在规定值以上，则附着在蒸发器33上的霜大致融解，然后在高温下将附着在蒸发器33周围的箱内风扇36或空气通路壁(未图示)等上的霜一下子融解。也就是说，即使在高温下一下子加热也无需担心霜从蒸发器33剥落，然后就能让其周围的霜在短时间内融解。然后，利用制冷剂量判断部84对上述除霜运转中的制冷剂循环的制冷剂量过度不足状态进行判断。然后阀控制部82根据该过度不足状态对第一开关阀47、压力调节阀38和过冷却膨胀阀48进行控制,风扇控制部83对箱外风扇35进行控制。具体而言，如图6所示，进行制冷剂量判断部84的判断动作。在进行正常动作时(即图3所示的除霜运转时)，如果制冷剂量判断部84根据图6所示的判断I的条件判断出制冷剂量处于过多状态，则进行图7所示的制冷剂释放动作(制冷剂排出动作)。制冷剂释放动作是由阀控制部82使压力调节阀38处于开放状态，由风扇控制部83使箱外风扇35低速运转。在进行制冷剂释放动作时，已从压缩机30喷出的高压制冷剂的一部分在冷凝器31中冷凝并贮存在贮液器41中。这样一来，在除霜运转时的制冷剂循环中，制冷剂的一部分释放到高压液管25中，除霜运转时的制冷剂量减少。而且，贮液器41的液态制冷剂的一部分流向冷却用部件42。这样一来，变频器回路就被冷却。在图6所示的判断I的条件中，HP(T)是压缩机30的喷出制冷剂(高压制冷剂)的压力对应饱和温度，DCHS是由喷出温度传感器62检测出的温度，AMBS是由箱外空气温度传感器69检测出的温度。也就是说，如果高压制冷剂的压力对应饱和温度HP (T)比规定值高，喷出制冷剂的过热度SH (DCHS - HP⑴)小于规定值，则压缩机30的喷出制冷剂有可能处于潮湿状态，需要减少制冷剂循环的制冷剂量以避免潮湿状态。而且，如果高压制冷剂的压力对应饱和温度HP (T)比箱外空气温度AMBS低，则冷凝器31的压力比高压制冷剂高，开放压力调节阀38反而会让制冷剂从冷凝器31中流出，因此将压力对应饱和温度HP(T)比箱外空气温度AMBS高作为条件。通过该条件，能够在进行制冷剂释放动作时可靠地将压缩机30的喷出制冷剂的一部分释放到冷凝器31侦U。在进行制冷剂释放动作时，如果制冷剂量判断部84根据图6所示的判断2的条件判断出制冷剂量适当，则返回图3所示的正常动作。即，如果喷出制冷剂的过热度SH(DCHS - HP(T))比规定值高，则压缩机30的喷出制冷剂几乎不可能处于潮湿状态，返回正
常动作。在进行正常动作时，如果制冷剂量判断部84根据图6所示的判断3的条件判断出制冷剂量处于不足状态，则进行图8所示的制冷剂充注动作(制冷剂补充动作)。在进行制冷剂充注动作时，由阀控制部82让第一开关阀47和过冷却膨胀阀48处于开放状态。应予说明，此时，压力调节阀38处于关闭状态，箱外风扇35保持停止状态。在制冷剂充注动作中，贮液器41的液态制冷剂通过过冷却分流管26流向压缩机30的处于中压状态的压缩室。这样一来，高压液管25的制冷剂就被充注(补充)到除霜运转中的制冷剂循环中，除霜运转中的制冷剂量增大。在此情况下，贮液器41的液态制冷剂也在冷却用部件42内流通，因此变频器回路被冷却。在图6所示的判断3中，如果高压制冷剂的压力对应饱和温度HP(T)过度下降使得喷出制冷剂的过热度SH (DCHS - HP(T))在规定值以上的状态持续例如10分钟，则判断为压缩机30的喷出温度为异常高温。在此情况下，通过增大制冷剂循环的制冷剂量，使喷出制冷剂的过热度SH下降以保护压缩机30。而且，在判断3中，也将压缩机30的转速N为上限值作为条件。当压缩机30的转速N有富余时，通过提高该转速以增大制冷剂循环量，能够使喷出制冷剂的过热度SH下降。如上所述提高压缩机30的转速的方法与上述制冷剂充注动作相比更加能够让过热度SH迅速变化并稳定。因此，当压缩机30的转速N已经到达上限值而无法再进一步增加时，通过制冷剂充注动作使喷出制冷剂的过热度SH下降。在进行制冷剂充注动作时，如果制冷剂量判断部84根据图6所示的判断4的条件判断出制冷剂量适当，则返回图3所示的正常动作。即，如果高压制冷剂的压力对应饱和温度HP (T)在规定值以上，喷出制冷剂的过热度SH (DCHS - HP(T))在规定值以下，则压缩机30的喷出温度适当，返回正常动作。如上所述，在进行除霜运转时，增加或减少在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂的量，以使压缩机30的喷出制冷剂的过热度SH达到规定值(目标范围内)。也就是说，当过热度SH较低时，将在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂的一部分释放到高压液管25中；当过热度SH较高时，将高压液管25中的制冷剂充注到在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂中。接着，参照图9对除霜运转的结束条件进行说明。在本实施方式中，自开始除霜运转起经过的时间(除霜运转的运转时间)不同结束条件也不同。首先，自开始除霜运转起到经过第一规定时间(45分)，根据是否满足条件I进行判断。具体而言，在除霜运转中，如果由流出温度传感器68检测出的制冷剂的温度(蒸发器出口制冷剂温度EOS)在规定值(20°C )以上，且由吸入温度传感器70检测出的箱内空气的温度(吸入空气温度RS)在规定值(3°C)以上，则除霜运转结束。也就是说，根据条件I结束除霜运转时，该除霜运转的运转时间小于45分钟。如果在蒸发器33中霜逐渐融化，则蒸发器出口制冷剂温度EOS逐渐上升。而且，如果在蒸发器33中霜逐渐融化，则通过蒸发器33朝箱内吹出的空气的温度逐渐上升，从箱内吸入蒸发器33中的空气的温度(吸入空气温度RS)也随之逐渐上升。由此，将蒸发器出口制冷剂温度EOS和吸入空气温度RS上升到规定温度视为蒸发器33的霜已大致融解，结束除霜运转。如果自开始除霜运转起不满足条件I而经过了第一规定时间，则到经过第二规定时间(90分钟)为止，根据是否满足条件2来进行判断。条件2与条件I相比，蒸发器出口制冷剂温度EOS和吸入空气温度RS的各个规定值被设定为更大的值(20°C—30°C，3°C— 15°C)。也就是说，如果蒸发器出口制冷剂温度EOS在30°C以上，且吸入空气温度RS在15°C以上，则除霜运转结束。当根据条件2结束除霜运转时，该除霜运转的运转时间在45分钟以上不足90分钟。如果到经过第一规定时间(45分钟)为止未满足条件1，则视为蒸发器33中的结霜量非常多，在此情况下，通过将蒸发器出口制冷剂温度EOS和吸入空气温度RS的规定值设定为较大值，使得除霜运转时间延长而让霜可靠地融化干净。如果在霜未完全融化的状态下进行冷却运转，则霜会立刻变厚，导致频繁地进行除霜运转，但通过让霜可靠地完全融化能够避免该状态。但是，当霜比预料中还多时，会产生霜未完全融解的情况，即产生不满足条件2而经过了第二规定时间(90分钟)的情况。在此情况下，在经过第二规定时间的时刻，强制结束除霜运转。由于除霜运转是将热气供向蒸发器33的运转，因此箱内的温度逐渐上升。因此，如果除霜运转时间达到规定时间，则即使在霜未完全融解的状态下，为了避免箱内温度的异常上升而强制结束除霜运转。一实施方式的效果一根据上述实施方式，在除霜运转中，控制压缩机30的转速以使吹出空气温度SS达到目标温度SP。因此，能够根据吹出空气温度SS迅速调节制冷剂循环量，所以能够充分地调节加热能力。在上述实施方式中，对在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂的量进行调节，以使喷出制冷剂的过热度SH达到规定值(目标范围内)。具体而言，当过热度SH较低时，通过将在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂的一部分释放到高压液管25中(制冷剂释放动作)，使循环的制冷剂量减少而让过热度SH的上升。这样一来，就能够避免制冷剂在压缩机30中处于潮湿状态的情况(即压缩机30中的液压缩现象)。当过热度SH较高时，通过将高压液管25中的制冷剂充注到在压缩机30和蒸发器33之间循环的制冷剂中(制冷剂充注动作)，使循环的制冷剂量增大而让过热度SH下降。这样一来，就能够避免压缩机30的喷出温度异常上升的情况，因而能够保护压缩机30。在上述实施方式中，作为进行制冷剂释放动作的条件，增加了高压制冷剂的压力对应饱和温度HP (T)比箱外空气温度AMBS高这一条件。因此，能够避免制冷剂反向从含有冷凝器31的高压液管25流向热气旁路回路22的状态。因此，能够可靠地进行制冷剂释放动作，从而能够可靠地避免压缩机30中的液压缩现象。
在进行制冷剂释放动作时，由于让箱外风扇35运转，因此能够积极地使已释放到冷凝器31中的压缩制冷剂的一部分冷凝成为液态制冷剂。这样一来，就能够使制冷剂大量贮存在冷凝器31或贮液器41中，因此能够顺利且可靠地进行制冷剂释放动作。在上述制冷剂释放动作和制冷剂充注动作中，由于让贮液器41的制冷剂在冷却用部件42中流通，因此能够有助于变频器回路的冷却。一实施方式的变形例一〈变形例I〉本变形例是让压力调节阀38在上述实施方式的除霜运转中一直以规定开度(例如，最小开度)开放的例子。在此情况下，在进行除霜运转的过程中，喷出制冷剂的一部分贮存在贮液器41中并且贮液器41的制冷剂在冷却用部件42中流通。因此，能够可靠地对变频器回路进行冷却。结果，集装箱用制冷装置10的可靠性进一步提高。
〈变形例2〉本变形例是在上述实施方式中改变除霜运转的开始条件的例子。也就是说，在上述实施方式中只利用除霜计时器的正计时开始进行除霜运转，而在本变形例中除此条件外还考虑结霜状态等来开始进行除霜运转。应予说明，以下所说明的除霜运转的开始条件(前提条件、主要条件)由控制器80进行判断。如图10所示，本变形例将蒸发器出口制冷剂温度EOS在规定值(20°C)以下作为除霜运转开始的前提条件。在蒸发器33中，如果结霜恶化，则制冷剂难以蒸发，蒸发器出口制冷剂温度EOS下降。在本变形例中，将该蒸发器出口制冷剂温度EOS的下降视为蒸发器33正在结霜或开始结霜。如果满足前提条件，则判断是否满足主要条件，如果满足该主要条件则冷却运转停止开始进行除霜运转。该主要条件根据冷却运转中的状态是“超范围”状态还是“范围内”状态而不同。“超范围”状态是指箱内温度与其设定温度的温差在规定值以上且箱内的冷却程度不太高的状态。“范围内”状态是指箱内温度与其设定温度的温差不足规定值且箱内被冷却到一定程度的状态。在“超范围”状态的情况下，除霜计时器正计时这一条件是主要条件。也就是说，在“超范围”状态的情况下，如果自开始冷却运转起经过规定时间则开始进行除霜运转。另一方面，在“范围内”状态的情况下，除霜计时器正计时并且结霜检测处于工作(ON)状态是主要条件。也就是说，在“范围内”状态的情况下，如果判断出自开始冷却运转起经过规定时间并且蒸发器33的结霜量为规定量，则开始进行除霜运转。如上所述，在“超范围”状态和“范围内”状态下设定不同的主要条件的原因如下。冷却运转已进行了一定程度但仍处于“超范围”状态的情况，被推断为蒸发器33的冷却能力未充分发挥出来，推断这是由蒸发器33内有一定程度的结霜造成的。因此，在“超范围”状态的情况下只将除霜计时器正计时作为条件。与此相对，在“范围内”状态的情况下，推断出蒸发器33的冷却能力被适当发挥出来，由此推断出蒸发器33的结霜程度不态严重。这样一来，如果只将除霜计时器正计时作为条件，则实际上在蒸发器33的结霜程度不态严重的状态下进行除霜运转的可能性很高。因此，在“范围内”状态的情况下，检测蒸发器33的实际结霜状态来进行判断。这样一来，就能够避免出现进行不必要的除霜运转的情况。接着，参照图11对上述结霜检测的动作进行说明。在该结霜检测动作中，如果满足基本条件和后备条件，则作为蒸发器33进行了一定程度而进行“结霜检测工作”。在该结霜检测动作中，基本上是计算蒸发器33实际发挥的冷却能力(以下称为冷却能力值KA)，根据该冷却能力值KA对蒸发器33的结霜状态进行判断。如图11所示，基本条件为冷却能力值KA小于平均KA乘以能力下降率所得的值的状态持续规定时间(I分钟)，或者压缩机30的吸入制冷剂(低压制冷剂)的压力对应饱和温度LP(T)小于Tdef的状态持续规定时间(1分钟)。冷却能力值KA和Tdef在冷却运转中每隔规定时间就计算一次。平均KA是计算出的多个冷却能力值KA的平均值。此处，冷却能力值KA和Tdef分别由如下所示的式I和式2计算出。KA = Q+ ((RS + SS) /2 — LP ⑴)X 风量系数…式 ITdef = (RS + SS)/2 — ΔΤ + B…式 2其中，Q表不冷却能力，RS表不吸入空气温度，SS表不吹出空气温度,风量系数是由箱内风扇36的抽头(tap)(低速抽头和高速抽头)所决定的系数，Tdef表示阈值，AT表示温度系数，B表示随着过去的除霜时间而变化的系数。应予说明，在冷却运转刚开始后(压 缩机30刚开始运转后)，蒸发器33的冷却能力值KA不稳定。因此，如图11所示，将自冷却运转开始(压缩机30的运转开始)经过规定时间也作为基本条件，使得在蒸发器33的冷却能力值KA稳定之前不对冷却能力值KA进行计算。后备条件是吸入空气温度RS不会每小时降低规定值(0.2°C)以上，并且吸入空气温度RS大于规定值(一 20°C)的条件。该后备条件用于确认性地判断蒸发器33的冷却能力下降的情况。一产业实用性一综上所述，本发明对于对集装箱的箱内进行冷却的集装箱用制冷装置有用。
权利要求
1.一种集装箱用制冷装置，其特征在于 该集装箱用制冷装置包括 进行制冷循环的制冷剂回路(20)，该制冷剂回路(20)具有主回路(21)和热气旁路回路(22)，该主回路(21)由压缩机(30)、冷凝器(31)、膨胀阀(32)和蒸发器(33)依次连接而成，该热气旁路回路(22)用于使所述压缩机(30)的压缩制冷剂旁路所述冷凝器(31)和所 述膨胀阀(32 )而将该压缩制冷剂送向所述蒸发器(33 );以及 压缩机控制部(81)，该压缩机控制部(81)在利用所述压缩机(30)的压缩制冷剂经所述热气旁路回路(22)和所述蒸发器(33)返回所述压缩机(30)的循环流动进行除去所述蒸发器(33 )的霜的除霜动作时，对所述压缩机(30 )的转速进行控制，以使所述压缩机(30 )的压缩制冷剂的压力达到目标值。
2.根据权利要求I所述的集装箱用制冷装置，其特征在于 所述制冷剂量控制部(82)在进行所述除霜动作时根据所述压缩机(30)的压缩制冷剂的过热度SH进行制冷剂排出动作和制冷剂补充动作，在该制冷剂排出动作下，使所述压缩机(30)的压缩制冷剂的一部分流向所述制冷剂回路(20)中的具有所述冷凝器(31)的高压液管(25)，并贮存在该高压液管(25)内；在制冷剂补充动作下，将所述高压液管(25)的制冷剂吸入所述压缩机(30)中。
3.根据权利要求2所述的集装箱用制冷装置，其特征在于 该集装箱用制冷装置包括 设置在所述高压液管(25)中的过冷却热交换器(44)，以及 过冷却分流管(26)，该过冷却分流管(26)使已从所述高压液管(25)分流的分流制冷剂在所述过冷却热交换器(44)中对所述高压液管(25)的液态制冷剂进行过冷却，然后流向所述制冷剂回路(20)的低压气态制冷剂管道(28)或所述压缩机(30)的处于中压状态的压缩室； 所述制冷剂量控制部(82)在进行所述制冷剂补充动作时，使所述高压液管(25)的制冷剂通过所述过冷却分流管(26)吸入所述压缩机(30)中。
4.根据权利要求2或3所述的集装箱用制冷装置，其特征在于 所述集装箱用制冷装置还包括风扇控制部(83)，该风扇控制部(83)在由所述制冷剂量控制部(82)进行制冷剂排出动作时，使所述冷凝器(31)的冷凝器用风扇(35)运转。
5.根据权利要求2或3所述的集装箱用制冷装置，其特征在于 在进行所述除霜动作时，如果所述蒸发器(33)的出口制冷剂温度在规定值以上，则所述压缩机(30)的压缩制冷剂的压力目标值变为比该规定值高的值。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的集装箱用制冷装置，其特征在于 所述集装箱用制冷装置构成为在利用制冷剂在所述主回路(21)中循环而进行制冷循环的循环流动进行将箱内冷却的冷却动作时，在箱内温度与该箱内温度的设定温度的温差在规定值以上的状态下，如果自开始所述冷却动作起经过了规定时间，则开始进行所述除霜动作；在箱内温度与该箱内温度的设定温度的温差小于所述规定值的状态下，如果自开始所述冷却动作起经过了规定时间且由所述蒸发器(33)所发挥的冷却能力降低到规定值以下，则开始进行所述除霜动作。
全文摘要
本发明公开了一种集装箱用制冷装置，该集装箱用制冷装置包括进行制冷循环的制冷剂回路(20)和压缩机控制部(81)。该制冷剂回路(20)具有主回路(21)和热气旁路回路(22)，该主回路(21)由压缩机(30)、冷凝器(31)、膨胀阀(32)和蒸发器(33)依次连接而成，该热气旁路回路(22)用于使上述压缩机(30)的压缩制冷剂旁路上述冷凝器(31)和主膨胀阀(32)而将该压缩制冷剂送向上述蒸发器(33)；该压缩机控制部(81)在利用上述压缩机(30)的压缩制冷剂经热气旁路回路(22)和蒸发器(33)返回压缩机(30)的循环流动进行除去上述蒸发器(33)的霜的除霜动作时，对上述压缩机(30)的转速进行控制，以使上述压缩机(30)的压缩制冷剂的压力达到目标值。
文档编号F25B47/02GK102648384SQ20108005285
公开日2012年8月22日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年11月25日
发明者冈本敦, 横原和马, 藤本祐介 申请人:大金工业株式会社