JP2003094934A - 輸送機関用冷凍システム - Google Patents

輸送機関用冷凍システム

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JP2003094934A JP2002234492A JP2002234492A JP2003094934A JP 2003094934 A JP2003094934 A JP 2003094934A JP 2002234492 A JP2002234492 A JP 2002234492A JP 2002234492 A JP2002234492 A JP 2002234492A JP 2003094934 A JP2003094934 A JP 2003094934A
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スーレ ウラジミール
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却、加熱、解凍モードの作動時に実質的な
量の冷媒がそれぞれ冷凍、加熱、解凍回路を流れるよう
にした輸送機関用冷凍システムを提供する。 【解決手段】 複数の調整可能な弁が分散配置され、コ
ントローラが冷凍回路、加熱回路及び解凍回路を流れる
冷媒の流量を選択的に変化させる。タンク５７は第１の
開口、第２の開口及び第３の開口を有し、冷凍回路は第
１及び第２の開口に結合され、加熱回路は第１及び第３
の開口に結合され、解凍回路は第１及び第３の開口に結
合される。第１及び第３の開口は基部より第１及び第２
の距離だけ上方に離隔し、第１の距離は第２の距離より
大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、一般的に空調及び冷凍システ
ムに関し、さらに詳細には、冷却モード、加熱モード及
び解凍モードを有する冷凍システム及び冷却、加熱及び
解凍モードで冷凍システムを作動する方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】従来の冷凍システムは通常、空調空間の
温度を設定温度かそれに近い温度に維持すうために使用
され、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器より成るのが
一般的である。通常、冷凍システムは、空調空間の温度
及び空調空間の外部の周囲温度に少なくとも部分的に依
存して、冷却モード、加熱モード及び解凍モードで動作
する。空調空間の温度が設定温度より高い場合、冷凍シ
ステムは、空調空間の温度を低下させるように冷却モー
ドで動作する。冷却モードの作動時、冷媒は、凝縮器、
受液タンク、膨張弁、蒸発器及び貯溜タンクを含む冷凍
回路に沿って流れる。
【０００３】空調空間の温度が設定温度より低い場合、
冷凍システムは加熱モードで動作する。さらに、蒸発器
コイル上に形成される氷及び霜の量を最小限に抑え、冷
凍システムが最も効率良く動作できるようにするため
に、冷凍システムは周期的に解凍モードで動作する。シ
ステムが冷却モードから加熱または解凍モードに切り換
えられると、圧縮機からの高温の冷媒蒸気が、パン型加
熱器、蒸発器及び受液タンクを含む加熱回路を流れる。
【０００４】システムの加熱及び解凍能力は、少なくと
も部分的に、加熱回路を流れる冷媒の体積に依存する。
従って、加熱及び解凍モードの作動時に加熱回路を最大
量の冷媒が流れるようにするのが望ましい。さらに、加
熱及び解凍モード時には、凝縮器に貯溜している冷媒は
加熱及び解凍の目的に使用できない。従って、加熱及び
解凍モード時に冷媒が凝縮器に貯溜しないようにするの
が望ましい。
【０００５】
【発明の概要】冷却モード、解凍モード、加熱モードで
動作して空調空間を空調する本発明の輸送機関用冷凍シ
ステムは、圧縮機、凝縮器、タンク及び蒸発器を流体が
流れるように接続する冷凍回路を含む。蒸発器は、空調
空間と熱連通関係にある。システムはさらに、圧縮機、
タンク、蒸発器及び加熱器を流体が流れるように接続す
る加熱回路を含む。システムはまた、圧縮機、タンク、
蒸発器及び加熱器を流体が流れるように接続する解凍回
路も含む。
【０００６】輸送機関用冷凍装置の一部の実施例では、
冷却モードの作動時に実質的な量の冷媒が冷凍回路を流
れ、加熱モードの作動時にその実質的な量の冷媒が加熱
回路を流れ、解凍モードの作動時にその実質的な量の冷
媒が解凍回路を流れる。
【０００７】輸送機関用冷凍システムは、冷却モード、
解凍モード及び加熱モードの作動時にある量の冷媒がそ
れぞれ冷凍回路、解凍回路及び加熱回路を選択的に流れ
るように作動可能なコントローラをさらに備えている。
冷凍システムには、複数の調整可能な弁が分散配置さ
れ、冷凍回路、加熱回路及び解凍回路を流れる冷媒の流
量を選択的に変化させるように作動可能である。
【０００８】タンクは第１の開口、第２の開口及び第３
の開口を有し、冷凍回路は第１及び第２の開口に結合さ
れ、加熱回路は第１及び第３の開口に結合され、解凍回
路は第１及び第３の開口に結合される。タンクは基部を
有し、第１の開口は基部より第１の距離だけ上方に離隔
した位置にあり、第３の開口は基部より第２の距離だけ
上方に離隔した位置にあって、第１の距離は第２の距離
より大きい。圧縮機において、冷媒に油が混入し、タン
クは油の少なくとも一部を冷媒から分離する。
【０００９】冷媒を収容する輸送機関用冷凍システムに
より空調空間を空調する本発明の方法は、冷却モードの
作動時に冷凍回路に実質的に全ての冷媒を流すステップ
を含む。この冷凍回路は、タンクと、空調空間と熱連通
関係にある蒸発器とを含む。この方法はさらに、加熱モ
ードの作動時に加熱回路に実質的に全ての冷媒を流すス
テップを含む。加熱回路は、タンクと、蒸発器コイル
と、加熱器とを含む。この方法はさらに、解凍モードの
作動時に解凍回路に実質的に全ての冷媒を流すステップ
より成る。解凍回路は、タンクと、加熱器と、蒸発器と
を通して延びる。本発明の他の特徴及び利点は、以下の
詳細な説明、特許請求の範囲及び図面を検討すれば当業
者にとって明らかになるであろう。
【００１０】
【実施例の詳細な説明】図１は、本発明による輸送機関
用冷凍システム１０を示す。冷凍システム１０は、空調
空間１４の温度を所定の設定温度（ＳＰ）になるように
制御する。図１に示すように、冷凍システム１０は、ト
ラックまたはトレイラーの前壁１６に取り付けられる。
他の実施例において、冷凍システム１０を、トラクター
−トレイラー、コンテナなどのような他の車両に用いる
ことも可能である。同様に、冷凍システム１０を、例え
ばバスやトラックの乗客区画のような車両の乗客空間の
温度の制御に使用することができる。
【００１１】本願において使用する用語「空調空間」
は、食料、飲料、植物、花卉及び他の生鮮商品の保存、
工業製品を輸送する適正な雰囲気の保持、人間に心地良
さを与える空調などを行うために輸送機関及び定置物を
含む、温度及び／または湿度を制御される任意の空間を
含む。さらに、本願に使用する用語「冷媒」は、塩化フ
ッ化炭素（ＣＦＣ）、炭化水素、クライオジェン（例え
ば、ＣＯ2及びＮ2）及び他の公知の冷媒を含む（これら
に限定されない）任意の従来型冷媒を含む。さらに、当
業者は、本システムの動作時に、例えば、電動機オイ
ル、埃、破片、さびなどのような添加物及び介在物が冷
媒に意図的にまたは不用意に混入する場合があることを
理解するであろう。
【００１２】空調空間１４の温度を設定温度ＳＰかそれ
に近い温度に維持するために、冷凍システム１０は、冷
却モード、加熱モード及び解凍モードで動作できる。空
調空間１４の温度が設定温度ＳＰより高い場合、冷凍シ
ステム１０は冷却モードで動作する。逆に、空調空間１
４の温度が、例えば比較的寒冷な気候の下で、設定温度
ＳＰの周りの受け入れ可能な範囲より低い場合、冷凍シ
ステム１０は加熱モードで動作する。また、冷凍システ
ム１０は、システム効率を維持し氷及び霜の形成を防止
するために解凍モードで周期的に動作する。
【００１３】まず第１に、冷却モードでの動作について
説明すると、冷凍システム１０は、例えば、内燃機関ま
たは電動機のような原動機により駆動される圧縮機２２
をその一部とする閉じた冷凍回路２０に沿って、冷媒
が、図の矢印２０で示すように、流れるようにする。図
示の実施例において、圧縮機２２は密封型圧縮機であ
り、圧縮機の電動機２４は圧縮機のハウジング内に収容
されている。他の実施例（図示せず）において、オープ
ンシャフト型を含む他の圧縮機を代わりに使用してもよ
い。
【００１４】圧縮機２２は、その低圧側または吸込み側
の入口２６と、その高圧または吐出側の吐出口２８と、
液体注入ポート３０とを含む。吐出口２８は、第１のソ
レノイド弁３８を含む流路３４に接続されている。枝路
３６は、第１のソレノイド弁３８の上流で流路３４と交
差し、第２のソレノイド弁４０を含む。
【００１５】冷却モードの作動時、第２のソレノイド弁
４０は閉位置にあり、第１のソレノイド弁３８は開位置
にある。従って、圧縮機２２から流れ出る冷媒は、冷凍
回路２０に沿って流路３４を流れ、凝縮器４２に流入す
る。凝縮器４２は、凝縮器ファン４６と、入口が流路３
４に接続された凝縮器コイル４８とを有する。冷却モー
ドの作動時、冷媒は、冷凍回路２０に沿って凝縮器コイ
ル４８から流れ出、第１の逆止弁５４、第１の絞り弁５
５及び第３のソレノイド弁５６を含む液体ライン５３に
流入する。第１の逆止弁５４は、液状冷媒が凝縮器コイ
ル４８から流れ出るのを可能にするが、その液状冷媒の
凝縮器コイル４８への逆流を防止する単方向逆止弁であ
る。冷却モードの作動時、第３のソレノイド弁５６は閉
位置にあるため、凝縮器４８を出た冷媒はタンク５７に
流入する。
【００１６】タンク５７は、第１の開口５８、第２の開
口６０及び第３の開口６２を有する。冷却モードの作動
時、冷媒は、冷凍回路２０に沿って第１の開口５８から
タンク５７へ流入し、第２の開口６０を通ってタンク５
７から流れ出る。好ましくは、タンク５７の基部に、あ
る量の液状冷媒が貯溜されている。
【００１７】第２の開口６０を出た冷媒は、引き続き冷
凍回路２０に沿ってライン６４を流れる。ライン６４
は、第１の枝路６６と、第２の枝路６８とを有する。第
２の枝路６８は、絞り装置６９を有し、第１の絞り弁５
５と、第３のソレノイド弁５６との間の接続点でライン
５３と交差する。冷却モードの作動時、第３のソレノイ
ド弁５６は閉位置にある。さらに、逆止弁５４は、冷媒
がライン５３を通って凝縮器コイル４８の方へ逆流する
のを防止する。従って、冷却モードの作動時、冷媒は、
冷凍回路２０に沿って第１の枝路６６、フィルター７４
及び内部の熱交換器７６を流れる。
【００１８】冷凍回路２０に沿って流れる冷媒は、引き
続き、内部の熱交換器７６の液体ライン７８を通って膨
張弁８０に流入する。膨張弁８０の出口は、小さなオリ
フィス（図示せず）を備えた分配器８２に接続されてお
り、この分配器は、冷媒を蒸発器コイル８４の入口側の
入口に分配する。蒸発器コイル８４は、空調空間１４の
温度を制御するために空調空間１４と熱連通関係にあ
る。詳説すると、冷却モードの作動時、空調空間の比較
的高温の空気がファンまたは送風機８６により蒸発器コ
イル８４に吹き付けられ、比較的低温の蒸発器コイル８
４と接触して冷却される。同時に、空調空間の比較的高
温の空気は、蒸発器コイル８４の冷媒を暖めて、冷媒の
大部分（全部ではない）を気化させ、過熱する。
【００１９】気化及び過熱状態の冷媒は、引き続き、冷
凍回路２０に沿い、蒸発器コイル８４から蒸気ライン８
８を流れて、内部の熱交換器７６の蒸気部分を通過す
る。気化した冷媒は、圧縮機の入口２６から圧縮機２２
に再び流入する前に、調整可能な絞り装置９６を通る。
さらに、第２の逆止弁９２は、飽和状態の蒸気及び飽和
状態の液体が内部の熱交換器７６の蒸気部分９０及び蒸
発器コイル８４へ再び流入しないようにする。第４のソ
レノイド弁９４は、圧縮機の吐出口２８からの過熱状態
のガスがライン１１１を通って入口２６に流入しないよ
うに閉位置にある。冷媒が一旦圧縮機２２に戻される
と、圧縮機２２は冷媒を再び圧縮して、冷凍回路２０に
再循環させる。
【００２０】冷凍システム１０は、好ましくはマイクロ
プロセッサーであるコントローラ１００を有する。コン
トローラ１００は、冷凍システム１０に分散して配置さ
れたセンサー（図示せず）から温度及び圧力のデータを
受信する。コントローラ１００は、センサーが集めたデ
ータと設定温度ＳＴとを比較して、加熱、冷却または解
凍の何れのモードが必要であるかを判断する。
【００２１】冷却モードの作動時、コントローラ１００
は、第１、第２、第３及び第４のソレノイド弁３８、４
０、５６、９４を開閉し、圧縮機２２の動作速度を調整
し、調整可能な絞り装置９６を開閉することにより、冷
凍システム１０の冷却能力を制御する。
【００２２】さらに、コントローラ１００は、吐出温度
が所望の温度限界値以下に維持されるように液状冷媒を
圧縮機２２内に注入するようにプログラムされている。
図１を参照して、液体注入ライン１０８は、貯溜タンク
５７の第２の開口６０から圧縮機２２の液体注入ポート
３０へ延びる。コントローラ１００が液体の注入が必要
であると判断すると（例えば、吐出口２８の近辺のセン
サーが所望の吐出温度より低い温度値を記録すると）、
コントローラ１００は、液体注入ライン１０８に配置し
た液体注入弁１０９を開いて、貯溜タンク５７の底部か
ら液状冷媒を、液体注入ライン１０８を介して圧縮機２
２の動作空間へ送り込む。
【００２３】また、圧縮機２２が図に示すような密封型
または半密封型である場合、システムは、限界的動作条
件の時（例えば、始動時及び周囲温度が比較的高い時）
に使用するライン１１１を含むのが好ましい。これらの
状況では、調整可能な絞り装置９６の絞りを漸次大きく
して、冷凍回路２０を流れる冷媒の流量が減少させ、こ
れにより圧縮機２２の吐出圧力を低下させそして／また
は圧縮機の供給能力を減少させる。このようにすると、
システム１０は、圧縮機の電動機２４を冷却して、吐出
温度が許容可能な最高限界値以下に維持されるようにす
る。さらに、必要に応じて、液体注入弁１０９を第５の
ソレノイド弁１１０と同時に開き、所望の圧縮機吐出温
度が維持されるようにすることができる。使用する圧縮
機のタイプとは無関係に、システム１０が限界的動作条
件を離脱すると、コントローラ１００は、上述したよう
に、液体注入弁１０９を周期的に開閉することにより圧
縮機吐出温度を維持するようにプログラムされている。
【００２４】さらに、第５のソレノイド弁１１０を介す
る液体の注入は、圧縮機２２が密封型圧縮機であり、シ
ャフト速度が最小である場合に必要とされるであろう。
第５のソレノイド弁１１０が一旦開くと、タンク５７の
圧力により、液状冷媒がタンク５７の底部から第２の開
口６０及び液体ライン１１２を介して圧縮機２２へ流入
する。液状冷媒は、圧縮機の電動機２４と、圧縮機２２
とを冷却する。その後、圧縮機２２は、冷媒を圧縮し
て、冷媒が吐出口２８から冷凍システム１０へ再循環さ
れるようにする。
【００２５】第５のソレノイド弁１１０が開くと、蒸発
器コイル８４へは、少量の冷媒が送られるようになるた
め、冷凍システム１０の冷却能力が減少する。従って、
圧縮機の温度または吐出圧力が許容可能な最高温度及び
最高圧力値以下に低下した後、または所定の時間経過
後、コントローラ１００は、第５のソレノイド弁１１０
を閉じて、蒸発器８４を通る冷媒の流量を増加させ、空
調空間１４の冷却速度を増加するようにプログラムされ
ている。第５のソレノイド弁１１０を閉じた後、圧縮機
温度または吐出圧力の一方または両方が再び許容可能な
最高及び最大値より高くなると、コントローラ１００
は、所定の時間（例えば、２分）待機した後、第５のソ
レノイド弁１１０を再び開くようにプログラムされてい
る。このプロセスは、圧縮機温度及び吐出圧力が許容可
能な最高及び最大値以下に低下するまで繰り返される。
【００２６】場合によっては、特に、周囲温度が設定温
度ＳＰより低い場合、空調空間１４を加熱することが必
要である。これらの場合、コントローラ１００は、冷凍
システム１０を加熱モードで作動するようにプログラム
されている。コントローラ１００が、加熱が必要である
と判断すると、コントローラ１００は、調整可能な絞り
装置９６及び第１のソレノイド弁３８を閉じ、第２のソ
レノイド弁４０を開く。第３のソレノイド弁５６は閉じ
たままである。第１のソレノイド弁３８を閉じるため、
冷媒は凝縮器コイル４８に流入できない。しかしなが
ら、第１のソレノイド弁３８を閉じた後も凝縮器コイル
４８の内部には冷媒が幾分残っている。凝縮器コイル４
８に残留する冷媒は加熱に利用できず、冷凍システム１
０の加熱能力を減少させるため、加熱モードの開始時に
凝縮器コイル４８に残留する冷媒の大部分を排出するの
が望ましい。従って、加熱モードの開始時に、コントロ
ーラ１００は、冷凍システム１０を第１または凝縮器排
出相で作動するようにプログラムされている。凝縮器排
出相では、第４のソレノイド弁９４が開いて、圧縮機２
２が入口２６に近い所に低圧力領域を発生させるように
動作するために、圧縮機２２内の残留冷媒がライン１１
１及び第４のソレノイド弁９４を介して凝縮器コイル４
８から吸引される。
【００２７】凝縮器コイル４８内の冷媒が一旦排出され
るかまたは所定の時間が経過した後、コントローラ１０
０は第２の加熱相に入る。あるいは、コントローラ１０
０をプログラムして、圧力センサー（図示せず）がライ
ン５３に所望の吸込み圧力が得られたと判断すると、第
２の加熱相に入るようにすることも可能である。第２の
加熱相では、コントローラ１００は、第４のソレノイド
弁９４を閉じ、第３のソレノイド弁５６を開く。このよ
うにすると、冷媒は、加熱回路１１８に沿い、矢印で示
すように、圧縮機２２から枝路３６、バイパスライン９
８及びパン型加熱器１２０を流れる。
【００２８】暖かいガスは、引き続き、加熱回路１１８
に沿って、パン型加熱器１２０から分配器８２を介して
蒸発器コイル８４へ流入する。空調空間の空気は、送風
機８６により蒸発器コイル８４に吹き付けられるため、
蒸発器コイル８４内の暖かい冷媒と、空調空間の空気と
の間で熱交換が促進される。空調空間の空気は、暖かい
蒸発器コイル８４と接触して加熱された後、空調空間１
４へ戻されるため、空調空間１４の温度が上昇する。さ
らに、冷媒は、加熱回路１１８に沿い、蒸発器コイル８
４を出て、蒸気ライン８８、熱交換器９０の蒸気部分、
第２の逆止弁９２、タンク５７、第１の固定絞り装置５
５、第３のソレノイド弁５６を流れ、圧縮機２２へ戻さ
れて、冷凍システム１０を再び循環される。
【００２９】コントローラ１００は、加熱モードの作動
時、少なくとも一部が吐出口２８に隣接するセンサー
（図示せず）により、圧縮機２２を出る冷媒の温度及び
圧力をモニターするのが好ましい。さらに、コントロー
ラ１００は、第１の固定絞り装置５５を開閉し且つ液体
注入ライン１０８を介して圧縮機２２へ液状冷媒を選択
的に注入することにより、センサーが集めたデータに応
答して加熱回路１１８の温度及び圧力を調整するのが好
ましい。これとは別に、またはそれに加えて、加熱回路
の圧力が所望の動作圧力を超えると、コントローラ１０
０は、圧縮機２２の動作速度を減少するようにプログラ
ムされている。また、加熱回路１１８の圧力が、圧縮機
速度が減少した後も所望の動作圧力より高い場合、コン
トローラ１００は、第１のソレノイド弁３８を開くよう
にプログラムされている。第１のソレノイド３８が開く
と、少なくとも一部の冷媒が凝縮器４１を流れ、そこで
凝縮されて液体となり、貯溜される。
【００３０】加熱回路１１８の圧力をさらに減少するた
めに、圧縮機２２にかかる負荷を減少するために、また
は空調空間１４の温度を変化させるために、コントロー
ラ１００は、第３のソレノイド弁５６を閉じ、調整可能
な絞り装置９６を開くようにプログラムされている。加
熱回路１１８の圧力が所望の圧力範囲以下に低下した場
合、コントローラ１００は、上述したように、凝縮器コ
イルの排出相を再開して加熱回路１１８内に圧力が再び
得られるようにプログラムされている。
【００３１】冷却モードの作動時、空調空間からの水蒸
気が蒸発器コイル８４上で凝縮し、コイルの温度が凍結
温度以下になって霜を形成する場合がある。蒸発器コイ
ル８４から霜を除去するために、コントローラ１００
は、解凍モードで冷凍装置１０を作動するようにプログ
ラムされている。本発明の種々の用途では、解凍モード
を多数の態様で始動することが可能である。例えば、コ
ントローラ１００は、所定の時間インターバル（例え
ば、２時間）毎に解凍モードを始動できる。あるいは、
または付加的に、冷凍システム１０に配置されたセンサ
ー（図示せず）が集めた温度及び圧力のデータに基づき
解凍モードを始動するようにコントローラ１００をプロ
グラムしてもよい。
【００３２】加熱モードの動作に関連して述べたよう
に、時として、冷媒が凝縮器コイルに貯留する可能性が
ある。凝縮器コイル４８に冷媒が貯溜すると、蒸発器コ
イル８４の解凍に利用可能な冷媒の量が減少する。さら
に、凝縮器コイル４８に冷媒が貯溜すると、圧縮機２２
の吐出圧力及び温度が低下し、冷凍システム１０の効率
がさらに減少する。従って、解凍モードが一旦始動され
ると、コントローラ１００は、センサー（図示せず）を
介して圧縮機の吐出口２８の圧力をチェックする。凝縮
器の吐出圧力が受け入れ可能な範囲以下になった場合、
コントローラ１００は、凝縮器コイル４８から冷媒を排
出するために、第２及び第４のソレノイド弁４０、９４
を開き、調整可能な絞り装置９６、第１のソレノイド弁
３８及び第３のソレノイド弁５６を閉じるようにプログ
ラムされている。このようにすると、圧縮機２２は、凝
縮器コイル４８から冷媒の大部分または全部を吸引する
ため、冷凍システム１０の圧力が上昇する。
【００３３】吐出圧力が受け入れ可能な圧力範囲に到達
すると、コントローラ１００は、第４のソレノイド弁９
４を閉じ、第３のソレノイド弁５６を開く。その後、冷
媒は、解凍回路１２６に沿って、矢印で示すように、吐
出口２８から第２の枝路３６を介してバイパスライン９
８に流入する。バイパスライン９８から、冷媒は、解凍
回路１２６に沿って、パン型加熱器１２０を流れる。パ
ン型加熱器１２０から、冷媒は分配器８２を通って蒸発
器コイル８４へ流入し、蒸発器コイル８４を解凍する。
送風機８６を解凍モードの作動時にオフにして、熱が蒸
発器コイル８４から空調空間１４内に伝達されないよう
にするのが好ましい。
【００３４】冷媒は、蒸発器コイル８４を通過した後、
解凍回路１２６に沿って熱交換器７６の蒸気部分９０及
び第２の逆止弁９２を通り、タンク５７へ流入する。さ
らに、上述したように、解凍モードの作動時、第３のソ
レノイド弁５６は開位置に、第４のソレノイド弁９４は
閉位置に、また調整可能な絞り装置９６は閉位置にあ
る。従って、冷媒は、タンク５７から解凍回路１５６に
沿って、第１の絞り装置５５を通り、圧縮機の入口２６
に流入する。
【００３５】解凍モードの作動時に吐出圧力が所望の圧
力範囲以上に上昇した場合、コントローラ１００は、第
１のソレノイド弁３８を開いて、解凍回路１２６の冷媒
の少なくとも一部を凝縮器４２内へ分岐させるようにプ
ログラムされており、過熱状態のガスである冷媒は、凝
縮器４２内で凝縮されて液体になり、貯溜される。第１
のソレノイド弁３８を開いた後、コントローラ１００
が、吐出圧力が依然として所望の圧力範囲以上であると
判断した場合、コントローラ１００は、第３のソレノイ
ド弁５６を閉じ、調整可能な絞り装置９６を開くように
プログラムされている。従って、吸込み圧力を減少させ
て吐出圧力を低下させることが可能である。吐出温度が
許容可能な最高吐出温度を超えた場合、コントローラ１
００は、液状冷媒を圧縮機２２に注入して圧縮機２２及
び／または圧縮機の電動機２４を冷却するようにプログ
ラムされている。コントローラ１００は、加熱モードの
動作に関連して上述したように、液体注入弁１０９を開
き、そして／または第５のソレノイド弁１１０を開くこ
とにより、液状冷媒を液体注入ライン１０８を介して圧
縮機２２内に注入するようにプログラムされている。
【００３６】冷却、加熱及び解凍モードの通常の動作時
に、圧縮機２２の潤滑に用いる油が冷媒に混入するのが
一般的である。時間がたつにつれて、かなりの量の油が
冷媒に混入して、圧縮機２２から取り出される。冷却モ
ードの作動時、圧縮機２２から排出される油は冷媒に混
入して、冷媒と同じ経路を流れる。
【００３７】しかしながら、加熱及び解凍モードの作動
時、混合物がタンク５７に流入する際は、冷媒は大部分
が飽和状態の蒸気で、油は液体の状態であるため、冷媒
と油とを、混合物がタンク５７に流入する際に分離す
る。詳説すると、タンク５７の上部には気化した冷媒が
残り、一方、液状の油がタンク５７の底部に沈殿する。
加熱及び解凍モードの作動時には、油は、第２の開口６
０を介してタンク５７の底部から周期的に排出され、第
２の枝路６８及び絞り装置６９、第３のソレノイド弁５
６及び入口２６を介して圧縮機２２内に戻される。
【００３８】図２は、上述した実施例とほぼ同じ本発明
の第２の実施例による冷凍システム１０を示す。説明を
簡略にするために、同一の部品を同一の参照番号で示
し、第１と第２の実施例の間の相違点についてのみ詳細
に説明する。
【００３９】本発明の第２の実施例において、第５のソ
レノイド弁１１０は、内部の熱交換器７６と、パン型加
熱器１２０との間を延びる解凍／加熱バイパスライン１
３０に沿って配置される。第５のソレノイド弁１１０が
閉位置にある場合、冷媒は、内部の熱交換器７６から膨
張弁８０を介して分配器８２へ流入する。第５のソレノ
イド弁１１０が開位置にある場合、冷媒は、内部の熱交
換器７６から解凍／加熱バイパスライン１３０、パン型
加熱器１２０へ流入し、さらに分配器８２へ流入して、
膨張弁８０をバイパスする。
【００４０】冷却モードの動作に関連して、冷凍回路２
０は、圧縮機２２から、凝縮器４２、タンク５７及び内
部の熱交換器７６を介して延びる。内部の熱交換器７６
から、冷凍回路２０は、膨張弁８０、分配器８２、蒸発
器コイル８４、内部の熱交換器７６の蒸気部分９０、調
整可能な絞り装置９６を介して圧縮機２２へ戻る。
【００４１】第１の実施例に関連して述べたように、圧
縮機２２の吐出圧力、冷却能力、冷凍回路２０の圧縮機
の負荷は、調整可能な絞り装置９６を開閉し、第２のソ
レノイド弁４０を開閉し、圧縮機速度を調整することに
より制御する。場合によっては、特に、始動時及び周囲
温度が比較的高い時、調整可能な絞り装置９６の絞りを
大きくして冷凍回路２０を介する冷媒の流量を減少させ
る。しかしながら、冷媒の流量が最小流量以下に減少し
た場合、冷凍回路の冷却能力が、圧縮機２２及び圧縮機
の電動機２４を適当に冷却するのに十分でない場合があ
る。これらの場合、圧縮機２２及び圧縮機の電動機２４
がオーバーヒートするのを防止するために、コントロー
ラ１００は、第５のソレノイド弁１１０を開くようにプ
ログラムされている。第５のソレノイド弁１１０が開く
と、冷媒の少なくとも一部が膨張弁８０をバイパスし
て、分配器のオリフィス８２を流れる。分配器のオリフ
ィス８２による圧力の小さな低下により、冷媒が蒸発器
コイル８４にフラッディングを起こす。蒸発器コイル８
４にフラッディングが生じると、液状冷媒が蒸発器コイ
ル８４から内部の熱交換器７６の蒸気部分９０及び調整
可能な絞り装置９６を流れて圧縮機２２へ戻り、圧縮機
２２と圧縮機の電動機２４とを冷却する。
【００４２】圧縮機の温度または吐出圧力が許容可能な
最高温度または最大圧力値以下に低下した後、または所
定の時間経過後、コントローラ１００は、第５のソレノ
イド弁１１０を閉じるようにプログラムされている。冷
媒は、再び、膨張弁８０、分配器８２及び蒸発器８４を
流れて空調空間１４を冷却する。圧縮機の温度または吐
出圧力の一方または両方が、第５のソレノイド弁１１０
を閉じた後、再び許容可能な最高及び最大値以上に上昇
すると、コントローラ１００は、所定時間の間待機し
て、第５のソレノイド弁１１０を再び開くようにプログ
ラムされている。このプロセスは、圧縮機の温度及び吐
出圧力が許容可能な最高及び最大値以下に低下するまで
繰り返される。
【００４３】冷凍システム１０の第２の実施例も、加熱
モードで作動可能である。加熱モードの作動時、冷媒は
加熱回路１１８を流れる。しかしながら、第１の実施例
と同様に、コントローラ１００は、冷媒を加熱回路１１
８へ差し向ける前に、凝縮器コイル４８から残留冷媒を
排出するようにプログラムされている。凝縮器コイル４
８から実質的な量の冷媒が排出された後、コントローラ
１００は、冷媒が加熱回路１１８を流れるようする。矢
印で示すように、加熱回路１１８は、吐出口２８から枝
路３６、第２のソレノイド弁４０、バイパスライン９
８、液体ライン７８、第５のソレノイド弁１１０、解凍
／加熱ライン１３０、パン型加熱器１２０、蒸発器コイ
ル８４、内部の熱交換器７６の蒸気部分９０、第２の逆
止弁９２、及びタンク５７を介して圧縮機２２へ戻る。
【００４４】解凍モードの動作について言及すると、コ
ントローラ１００は、前の実施例に関連して述べたよう
に、冷媒を解凍回路１２６を流れるように差し向ける前
に、凝縮器コイル４８から残留冷媒を排出するようにプ
ログラムされている。凝縮器コイル４８から冷媒が排出
されると、冷媒は吐出口から解凍回路１２６へ流れ込
む。矢印１２６で示すように、解凍回路１２６は、枝路
３６、バイパスライン９８、液体ライン７８、第５のソ
レノイド弁１１０、パン型加熱器１２０、高温ガスが蒸
発器コイル８４上の霜または氷を溶かす蒸発器コイル８
４、内部の熱交換器７６の蒸気部分９０、第２の逆止弁
９２、タンク５７、固定した絞り装置５５、及び第３の
ソレノイド弁５６を介して圧縮機２２へ戻る。
【００４５】添付図面に示す上述の実施例は、例示目的
のためであり、本発明の思想及び原理を限定するもので
はない。そのように、当業者は、頭書の特許請求の範囲
に示す本発明の精神及び範囲から逸脱することなく構成
要素及びそれらの配置構成の種々の変更が可能であるこ
とがわかるであろう。
【００４６】例えば、本発明は、上述したように、単一
の空調空間１４を有するトラックの温度を下げて維持す
るために使用されるものとして説明されている。しかし
ながら、当業者は、本発明を多数の空調空間１４を有す
るトラックまたはトレイラーに利用できることがわかる
であろう。同様に、本発明を、建物、コンテナ、及び他
の空調用途などの温度の低下及び維持に使用することが
可能である。
【００４７】同様に、本発明を、第１、第２、第３、第
４及び第５のソレノイド弁を有するものとして説明し
た。当業者は、他の例では、ステッパー電動機及び他の
弁制御装置を代わりに使用できることがわかるであろ
う。また、当業者は、調整可能な弁、パルス弁、膨張弁
などを代わりに用いて、質量流量度を増やしたり動作モ
ードを増加させたりできることがわかるであろう。
【００４８】そのように、本発明の種々の構成要素及び
装置の機能は、本発明の精神及び範囲から逸脱すること
なくかなりの程度変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例による冷凍シス
テムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施例による冷凍シス
テムの概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５ Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５Ｚ 47/02 ５３０ 47/02 ５３０Ｌ (72)発明者 ウラジミール スーレ アメリカ合衆国 ミネソタ州 55345 ミ ネトンカ レッド・チェリー・サークル 18525 (72)発明者 マイケル ヒーガー チェコ共和国 16300 プラハ ６ マコ フスケホ 1337

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空調空間を空調するために冷却モード、
    解凍モード及び加熱モードで作動可能な輸送機関用冷凍
    システムであって、 凝縮器、タンク、及び空調空間と熱連通関係にある蒸発
    器を流体が流れるように接続する冷凍回路と、 圧縮機、タンク、蒸発器及び加熱器を流体が流れるよう
    に接続する加熱回路と、 圧縮機、タンク、蒸発器及び加熱器を流体が流れるよう
    に接続する解凍回路とより成る輸送機関用冷凍システ
    ム。
  2. 【請求項２】 冷却モードの作動時に実質的な量の冷媒
    が冷凍回路を流れ、加熱モードの作動時にその実質的な
    量の冷媒が加熱回路を流れ、解凍モードの作動時にその
    実質的な量の冷媒が解凍回路を流れる請求項１の輸送機
    関用冷凍システム。
  3. 【請求項３】 冷却モード、解凍モード及び加熱モード
    の作動時にある量の冷媒がそれぞれ冷凍回路、解凍回路
    及び加熱回路を選択的に流れるように作動可能なコント
    ローラをさらに備えた請求項１の輸送機関用冷凍システ
    ム。
  4. 【請求項４】 冷凍システムに分散配置され、冷凍回
    路、加熱回路及び解凍回路を流れる冷媒の流量を選択的
    に変化させるように作動可能な複数の調整可能な弁をさ
    らに備えた請求項１の輸送機関用冷凍システム。
  5. 【請求項５】 タンクは第１の開口、第２の開口及び第
    ３の開口を有し、冷凍回路は第１及び第２の開口に結合
    され、加熱回路は第１及び第３の開口に結合され、解凍
    回路は第１及び第３の開口に結合される請求項１の輸送
    機関用冷凍システム。
  6. 【請求項６】 タンクは基部を有し、第１の開口は基部
    より第１の距離だけ上方に離隔した位置にあり、第３の
    開口は基部より第２の距離だけ上方に離隔した位置にあ
    り、第１の距離は第２の距離より大きい請求項５の輸送
    機関用冷凍システム。
  7. 【請求項７】 圧縮機において、冷媒に油が混入し、タ
    ンクは油の少なくとも一部を冷媒から分離する請求項１
    の輸送機関用冷凍システム。
  8. 【請求項８】 空調空間を空調する輸送機関用冷凍シス
    テムであって、 第１の開口、第２の開口及び第３の開口を有する貯溜タ
    ンクと、 第１と第２の開口に結合され、空調空間と熱連通関係に
    ある冷凍回路と、 第１及び第３の開口に結合され、空調空間と熱連通関係
    にある加熱回路と、 第１及び第３の開口に結合された解凍回路とより成る輸
    送機関用冷凍システム。
  9. 【請求項９】 冷却モードの作動時に実質的な量の冷媒
    が冷凍回路を流れ、加熱モードの作動時にその実質的な
    量の冷媒が加熱回路を流れ、解凍モードの作動時にその
    実質的な量の冷媒が解凍回路を流れる請求項８の輸送機
    関用冷凍システム。
  10. 【請求項１０】 ある量の冷媒が冷凍回路、解凍回路及
    び加熱回路に選択的に流れるように作動可能なコントロ
    ーラをさらに備えた請求項８の輸送機関用冷凍システ
    ム。
  11. 【請求項１１】 冷凍システムに分散配置され、冷凍回
    路、加熱回路及び解凍回路を流れる冷媒の流量を選択的
    に変化させるように作動可能な複数の調整可能な弁をさ
    らに備えた請求項８の輸送機関用冷凍システム。
  12. 【請求項１２】 タンクは基部を有し、第１の開口は基
    部より第１の距離だけ上方に離隔した位置にあり、第３
    の開口は基部より第２の距離だけ上方に離隔した位置に
    あり、第１の距離は第２の距離より大きい請求項８の輸
    送機関用冷凍システム。
  13. 【請求項１３】 タンクは、油と冷媒の混合物から油と
    冷媒を分離する請求項８の輸送機関用冷凍システム。
  14. 【請求項１４】 冷媒を収容する輸送機関用冷凍システ
    ムにより空調空間を空調する方法であって、 冷却モードの作動時に、タンクと、空調空間と熱連通関
    係にある蒸発器とを含む冷凍回路に実質的に全ての冷媒
    を流し、 加熱モードの作動時に、タンクと、蒸発器コイルと、加
    熱器とを含む加熱回路に実質的に全ての冷媒を流し、 解凍モードの作動時に、タンクと、加熱器と、蒸発器と
    を通して延びる解凍回路に実質的に全ての冷媒を流すス
    テップより成る空調空間の空調方法。
  15. 【請求項１５】 冷凍回路は凝縮器を含み、加熱モード
    を開始する前に凝縮器から少なくとも実質的な量の冷媒
    を除去するステップをさらに含む請求項１４の方法。
  16. 【請求項１６】 冷凍回路は凝縮器を含み、解凍モード
    を開始する前に凝縮器から少なくとも実質的な量の冷媒
    を除去するステップをさらに含む請求項１４の方法。
  17. 【請求項１７】 圧縮機において冷媒に油を混合させ、
    タンクの冷媒から油の少なくとも一部を分離するステッ
    プをさらに含む請求項１４の方法。
  18. 【請求項１８】 油をタンクから圧縮機へ移動させるス
    テップをさらに含む請求項１７の方法。
  19. 【請求項１９】 輸送機関用冷凍システムにより空調空
    間を空調する方法であって、 冷凍回路に沿って圧縮機、凝縮器、タンク及び蒸発器コ
    イルに冷媒を流し、 凝縮器から実質的に全ての冷媒を除去し、 加熱回路に沿って圧縮機、タンク、加熱器及び蒸発器コ
    イルに冷媒を流し、 空調空間から蒸発器コイルへ空気を移動させ、空気と蒸
    発器コイルとの間で熱伝達を行わせ、空気を空調空間へ
    戻し、 油と冷媒の混合物から油と冷媒とを分離するステップよ
    り成る空調空間の空調方法。
  20. 【請求項２０】 圧縮機において冷媒に油を混入させ、
    タンク内の冷媒から油の少なくとも一部を分離するステ
    ップをさらに含む請求項１９の方法。
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