JP2000105030A - 二元冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デフロスト運転時に液冷媒を適正値に制御す
る。 【解決手段】 一次側冷媒回路（20）と第１低温側冷凍
回路は、冷媒循環方向が可逆可能に構成されている。高
温側冷凍回路（20）のレシーバ（25）は、凝縮器（22）
に連通し且つ容器（2a）内の開口端が容器（2a）内の上
部に位置する第１パイプ（2b）と、冷媒熱交換器に連通
し且つ容器（2a）内の開口端が容器（2a）内の底部に位
置する第２パイプ（2c）とを備えている。一方、第１低
温側冷凍回路のレシーバが、冷媒熱交換器に連通し且つ
容器内の開口端が容器内の底部に位置する第１パイプ
と、蒸発器に連通し且つ容器内の開口端が容器内の底部
に位置する第２パイプとを備えている。第１低温側冷凍
回路における冷媒熱交換器とレシーバとの間には、二次
冷媒が冷媒循環の逆サイクル時にのみ通る減圧通路が設
けられ、該減圧通路には、通路口径より小径の開閉弁が
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二元冷凍装置に関
し、特に、レシーバ構造に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、二元冷凍装置は、特開平９−
２１０５１５号公報に開示されているように、個別に冷
凍運転を行う一次側冷媒回路と二次側冷媒回路とを備え
ている。この二元冷凍装置は、マイナス数十度の低温を
得るために用いられ、高圧縮比から低圧縮比まで効率の
良いところで使用することができるので、省エネルギの
点で有利である。

【０００３】上記二元冷凍装置の一次側冷媒回路は、圧
縮機と凝縮器と膨張弁と冷媒熱交換器の蒸発部とが順に
接続されて構成されている。また、二次側冷媒回路は、
圧縮機と冷媒熱交換器の凝縮部と膨張弁と蒸発器とが順
に接続されて構成されている。そして、上記冷媒熱交換
器において、二次側冷媒回路の凝縮熱と一次側冷媒回路
の蒸発熱とを熱交換している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した二元冷凍装置
の他、従来の二元冷凍装置は、二次冷媒の蒸発器に着霜
するので、例えば、所定時間ごとにデフロスト運転を行
うようにしている。このデフロスト運転には、一次側冷
媒回路と二次側冷媒回路の冷媒循環方向を逆サイクルに
して行う方式が提案されている。

【０００５】つまり、一次側冷媒回路及び二次側冷媒回
路にそれぞれ四路切換弁を設け、一次側冷媒回路は、冷
媒を圧縮機から冷媒熱交換器、膨張弁及び凝縮器の順に
流れ、圧縮機に戻るように循環させる。一方、二次側冷
媒回路は、冷媒を圧縮機から蒸発器、膨張弁及び冷媒熱
交換器の順に流れ、圧縮機に戻るように循環させる。こ
の結果、二次側冷媒回路における蒸発器の着霜は、圧縮
機からの高温冷媒によって融解する。

【０００６】また、従来、一次側冷媒回路では凝縮器と
膨張弁との間にレシーバを設ける一方、二次側冷媒回路
では冷媒熱交換器と膨張弁との間にレシーバを設けて液
冷媒を調節するようにしていたが、デフロスト運転時に
液冷媒を適正値に制御することができないという問題が
あった。

【０００７】具体的に、デフロスト運転時において、一
次側冷媒回路の凝縮器は蒸発器として機能し、冷媒熱交
換器の蒸発部は凝縮器として機能する。その際、外気温
が高い場合、凝縮器の蒸発能力が大きなる一方、冷媒熱
交換器の蒸発部の凝縮能力は一定であるので、いわゆる
湿り運転となる。

【０００８】つまり、従来、上記レシーバは、容器に導
入されている２本のパイプが何れも下向きに設定されて
いたので、レシーバの液冷媒が多くなると、多量の液冷
媒が凝縮器を介して圧縮機に戻ることになる。この結
果、いわゆる湿り運転となり、信頼性が劣るという問題
があった。特に、上記圧縮機と冷媒熱交換器との距離が
長い長配管になると、冷媒充填量が本来的に多く、レシ
ーバに液冷媒が多量に溜まることになるので、圧縮機へ
の液冷媒の戻りを十分に防止することができなかった。

【０００９】一方、二次側冷媒回路は、デフロスト運転
時において、蒸発器が凝縮器として機能し、冷媒熱交換
器の凝縮部が蒸発器として機能する。そして、圧縮機と
蒸発器とが近接して配置される関係から、冷媒充填量が
少なく、しかも、蒸発器の容量が大きいので、レシーバ
に液冷媒が溜まり難い。この結果、冷媒が圧縮機に戻り
難く、所定の冷媒循環量を確保し難かった。特に、上記
レシーバと冷媒熱交換器との間に何らの減圧機能がない
と、圧縮機の吸入側圧力が低くなり易く、所定の冷媒循
環量を確保できなかった。

【００１０】本発明は、斯かる点に鑑みて成されたもの
で、デフロスト運転時に液冷媒を適正値に制御すること
を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】具体的に、第１の解決手
段は、図１に示すように、圧縮機（21）と、凝縮器（2
2）と、膨張機構（EV11）と、冷媒熱交換器（11）の蒸
発部とが順に接続されて構成され、一次冷媒が循環する
と共に、レシーバ（25）が液ラインに配置された一次側
冷媒回路（20）を備える一方、圧縮機（31）と、上記冷
媒熱交換器（11）の凝縮部と、膨張機構（EV21）と、蒸
発器（5a）とが順に接続されて構成され、二次冷媒が循
環すると共に、液ラインにレシーバ（34）が配置され、
上記冷媒熱交換器（11）において一次冷媒と二次冷媒と
が熱交換する少なくとも１つの二次側冷媒回路（3A）を
備えた二元冷凍装置を対象としている。

【００１２】そして、上記少なくとも１つの二次側冷媒
回路（3A）と一次側冷媒回路（20）とが、冷媒循環方向
を正サイクルと逆サイクルとに可逆可能に構成されてい
る。加えて、上記一次側冷媒回路（20）のレシーバ（2
5）が、容器（2a）と、凝縮器（22）に連通し且つ容器
（2a）の内部に導入されて開口端が容器（2a）内の上部
に位置する第１パイプ（2b）と、冷媒熱交換器（11）に
連通し且つ容器（2a）の内部に導入されて開口端が容器
（2a）内の底部に位置する第２パイプ（2c）とを備えて
いる。

【００１３】また、第２の解決手段は、上記第１の解決
手段と同様の一次側冷媒回路及び二次側冷媒回路を備え
た二元冷凍装置を前提としている。そして、上記少なく
とも１つの二次側冷媒回路（3A）と一次側冷媒回路（2
0）とが、冷媒循環方向を正サイクルと逆サイクルとに
可逆可能に構成されている。更に、上記冷媒循環の可逆
な二次側冷媒回路（3A）のレシーバ（34）が、容器（3
a）と、冷媒熱交換器（11）に連通し且つ容器（3a）の
内部に導入されて開口端が容器（3a）内の底部に位置す
る第１パイプ（3b）と、蒸発器（5a）に連通し且つ容器
（3a）の内部に導入されて開口端が容器（3a）内の底部
に位置する第２パイプ（3c）とを備えている。加えて、
上記冷媒循環の可逆な二次側冷媒回路（3A）における冷
媒熱交換器（11）とレシーバ（34）との間には、二次冷
媒が冷媒循環の逆サイクル時にのみ通る減圧通路（65）
が設けられ、該減圧通路（65）には、通路口径より小径
の開閉弁（SVDL）が設けられている。

【００１４】また、第３の解決手段は、上記第２の解決
手段において、一次側冷媒回路（20）のレシーバ（25）
が、第１の解決手段と同様に、容器（2a）と、凝縮器
（22）に連通し且つ容器（2a）の内部に導入されて開口
端が容器（2a）内の上部に位置する第１パイプ（2b）
と、冷媒熱交換器（11，11）に連通し且つ容器（2a）の
内部に導入されて開口端が容器（2a）内の底部に位置す
る第２パイプ（2c）とを備えた構成している。

【００１５】また、第４の解決手段は、上記第１又は２
の解決手段において、冷媒熱交換器（11，11）が複数設
けられている。そして、該各冷媒熱交換器（11，11）の
蒸発部が互いに並列に接続されて一次側冷媒回路（20）
が構成される一方、上記各冷媒熱交換器（11，11）に
は、それぞれ二次側冷媒回路（3A，3B）が接続されてい
る。更に、上記複数の二次側冷媒回路（3A，3B）のうち
少なくとも１つの二次側冷媒回路（3A）が、冷媒循環が
可逆に成るように構成されている。加えて、上記各二次
側冷媒回路（3A，3B）の蒸発器（5a、5b）が一体に形成
されている。

【００１６】−作用− 上記の特定事項により、本解決手段では、デフロスト運
転を行う際、一次側冷媒回路（20）と二次側冷媒回路
（3A）の冷媒循環方向を共に逆サイクルにして行われ
る。特に、第４の解決手段では、１の二次側冷媒回路
（3A）のみがデフロスト運転を行うことになる。

【００１７】先ず、二次側冷媒回路（3A）では、減圧通
路（65）の開閉弁（SVDL）を全開にする。そして、圧縮
機（31）から吐出した二次冷媒は、蒸発器（50）を流れ
て該蒸発器（50）を加熱し、蒸発器（50）の着霜を融解
する。その後、二次冷媒は、レシーバ（34）を経て減圧
通路（65）を流れ、開閉弁（SVDL）で減圧する。続い
て、上記二次冷媒は、冷媒熱交換器（11）の凝縮部で蒸
発し、圧縮機（31）に戻る。この循環を繰り返す。

【００１８】特に、第２及び第３の解決手段では、上記
蒸発器（50）から流れる二次冷媒は、レシーバ（34）の
容器（3a）に第２パイプ（3c）から流入し、第１パイプ
（3b）から流出することになる。その際、該第１パイプ
（3b）の開口端が容器（3a）の底部に位置しているの
で、液相の二次冷媒が流出し易い。その上、減圧通路
（65）の開閉弁（SVDL）は口径がやや小さいので、冷媒
流通の抵抗となる。その結果、所定の冷媒循環量が確保
される。

【００１９】一方、一次側冷媒回路（20）の一次冷媒
は、圧縮機（21）から吐出し、冷媒熱交換器（11）の蒸
発部を流れ、二次側冷媒回路（3A）の二次冷媒を加熱す
る。その後、上記冷媒熱交換器（11）の蒸発部を流れた
一次冷媒は、レシーバ（25）を経て凝縮器（22）で蒸発
し、圧縮機（21）に戻る。この循環を繰り返す。

【００２０】特に、第１及び第３の解決手段では、上記
冷媒熱交換器（11）から流れる一次冷媒は、レシーバ
（25）の容器（2a）に第２パイプ（2c）から流入し、第
１パイプ（2b）から流出することになる。その際、該第
１パイプ（2b）の開口端が容器（2a）の上部に位置して
いるので、液相の二次冷媒が流出し難く、主としてガス
相の一次冷媒が流出することになる。その結果、液冷媒
が圧縮機（21）に戻ることが抑制される。

【００２１】

【発明の効果】したがって、第１、第３及び第４の解決
手段によれば、一次側冷媒回路（20）のレシーバ（25）
における第１パイプ（2b）を容器（2a）内の上部に開口
するようにしたために、レシーバ（25）に多量の液冷媒
を貯留することができるので、デフロスト運転時に液相
の一次冷媒を適正値に制御することができる。

【００２２】つまり、外気温が高い場合、凝縮器（22）
の蒸発能力が大きなるが、第１パイプ（2b）が主として
ガス相の一次冷媒を吸引するので、液冷媒が圧縮機（2
1）に戻ることがない。この結果、湿り運転を確実に防
止することができ、信頼性の向上を図ることができる。

【００２３】特に、冷媒充填量が多い長配管の場合であ
っても、湿り運転を防止することができると共に、ファ
ン制御による凝縮器（22）の能力低減が不十分であって
も湿り運転を確実に防止することができる。

【００２４】また、第２、第３及び第４の解決手段によ
れば、二次側冷媒回路（3A）のレシーバ（34）における
第１パイプ（3b）を容器（3a）内の底部に開口するよう
にしたために、液相の二次冷媒が容易に流出することに
なり、デフロスト運転時に液相の一次冷媒を適正値に制
御することができる。

【００２５】つまり、上記二次側冷媒回路（3A）は、冷
媒充填量が少なく、蒸発器（50）の容量が大きいもの
の、レシーバ（34）に流入する液相の二次冷媒が確実に
圧縮機（31）に戻るので、デフロスト運転時の冷媒循環
量を確実に確保することができる。この結果、デフロス
ト能力の向上を図ることができる。

【００２６】特に、減圧通路（65）の開閉弁（SVDL）は
口径がやや小さいので、冷媒流通の抵抗となる。その結
果、圧縮機（31）の吸入側圧力が所定値に保持されるの
で、液相の二次冷媒が冷媒熱交換器（11）で確実に蒸発
して圧縮機（31）に戻ることになり、所定の冷媒循環量
を確実に確保することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】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。

【００２８】図１及び図２に示すように、二元冷凍装置
（10）は、冷蔵庫又は冷凍庫を冷却するものであって、
室外ユニット（1A）とカスケードユニット（1B）とクー
リングユニット（1C）とを備えている。そして、該室外
ユニット（1A）とカスケードユニット（1B）の一部とに
よって高温側冷凍回路（20）が構成されている。一方、
上記カスケードユニット（1B）とクーリングユニット
（1C）とに亘って、２つの低温側冷凍回路（3A，3B）が
構成されている。

【００２９】上記高温側冷凍回路（20）は、冷媒循環方
向を正サイクルと逆サイクルとに切り換えて可逆運転の
可能な一次側冷媒回路を構成している。そして、該高温
側冷凍回路（20）は、圧縮機（21）と凝縮器（22）と２
つの冷媒熱交換器（11，11）の蒸発部とを備えている。

【００３０】上記圧縮機（21）の吐出側には第１ガス配
管（40）が接続され、吸込側に第２ガス配管（41）が接
続されている。該第１ガス配管（40）は、圧縮機（21）
から油分離器（23）と四路切換弁（24）とを順に接続
し、上記凝縮器（22）の一端に接続されている。該凝縮
器（22）の他端には液配管（42）の一端が接続され、該
液配管（42）は、主配管（4a）と２つの分岐配管（4b，
4c）とによって形成されている。そして、該各分岐配管
（4b，4c）が２つの冷媒熱交換器（11，11）の各蒸発部
に接続されている。

【００３１】上記液配管（42）の主配管（4a）は、凝縮
器（22）からレシーバ（25）を介して分岐配管（4b，4
c）に接続されている。一方、上記分岐配管（4b，4c）
には膨張機構である冷却用電動膨張弁（EV11）が設けら
れている。

【００３２】上記第２ガス配管（41）は、主配管（4d）
と２つの分岐配管（4e，4f）とによって形成されてい
る。該第２ガス配管（41）の主配管（4d）は、圧縮機
（21）からアキュムレータ（26）と四路切換弁（24）と
を順に接続する一方、上記各分岐配管（4e，4f）が各冷
媒熱交換器（11，11）の蒸発部に接続されている。つま
り、上記２つの冷媒熱交換器（11，11）の蒸発部は、高
温側冷凍回路（20）において互いに並列に接続されてい
る。

【００３３】尚、上記液配管（42）及び第２ガス配管
（41）の分岐配管（4b，4c，4e，４ｆ）は、カスケード
ユニット（１Ｂ）に設けられている。

【００３４】上記第１ガス配管（40）とレシーバ（25）
との間には、ガス通路（43）が接続されている。該ガス
通路（43）の一端は、第１ガス配管（40）における四路
切換弁（24）と凝縮器（22）との間に接続され、他端
は、レシーバ（25）の上部に接続されている。そして、
上記ガス通路（43）は、開閉弁（SVGH）が設けられ、冷
却運転時の高圧制御を行うように構成されている。

【００３５】上記油分離器（23）と圧縮機（21）の吸込
側との間には、キャピラリチューブ（CP）を備えた油戻
し通路（44）が接続されている。上記圧縮機（21）の吐
出側と吸込側との間には、キャピラリチューブ（CP）と
開閉弁（SVRH）とを備えた圧縮機（21）のアンロード通
路（45）が接続され、該アンロード通路（45）の途中は
圧縮機（21）に接続されている。

【００３６】また、上記圧縮機（21）の吐出側の第１ガ
ス配管（40）には、高圧冷媒圧力を検出する高圧圧力セ
ンサ（PSH1）と、高圧冷媒圧力が過上昇して所定の高圧
値になるとオフ信号を出力する高圧圧力開閉器（HPS1）
とが設けられている。また、上記圧縮機（21）の吸込側
の第２ガス配管（41）には、低圧冷媒圧力を検出する低
圧圧力センサ（PSL1）が設けられている。

【００３７】本発明の特徴として、上記レシーバ（25）
は、容器（2a）と第１パイプ（2b）及び第２パイプ（2
c）とを備えている。該容器（2a）は、密閉容器（2a）
に形成され、上記第１パイプ（2b）及び第２パイプ（2
c）は、液ラインである液配管（42）の主配管（4a）に
接続されている。該第１パイプ（2b）は、一端が凝縮器
（22）に連通する一方、容器（2a）の内部に導入される
と共に、容器（2a）の中央部から上方に屈曲し、他端の
開口端が容器（2a）の内部における上部に位置するよう
に形成されている。

【００３８】また、上記第２パイプ（2c）は、一端が冷
却用電動膨張弁（EV11）を介して各冷媒熱交換器（11，
11）に連通する一方、容器（2a）の内部に導入されると
共に、容器（2a）の中央部から下方に屈曲し、他端の開
口端が容器（2a）の内部における底部に位置するように
形成されている。

【００３９】すなわち、上記レシーバ（25）は、デフロ
スト運転時に第２パイプ（2c）から液冷媒が流入する一
方、第１パイプ（2b）から冷媒が流出することになる
が、第１パイプ（2b）が上方に向いているので、主とし
てガス冷媒が流れるように構成されている。

【００４０】一方、上記第１低温側冷凍回路（3A）は、
冷媒循環方向が正サイクルと逆サイクルとに切り換えて
可逆運転の可能な二次側冷媒回路を構成している。そし
て、該第１低温側冷凍回路（3A）は、圧縮機（31）と第
１の冷媒熱交換器（11）の凝縮部と蒸発用伝熱管（5a）
とを備えている。

【００４１】上記圧縮機（31）の吐出側は、第１ガス配
管（60）によって油分離器（32）と四路切換弁（33）と
を介して第１の冷媒熱交換器（11）における凝縮部の一
端に接続されている。該凝縮部の他端は、液配管（61）
によって逆止弁（CV）とレシーバ（34）と膨張機構であ
る冷却用膨張弁（EV21）とを介して蒸発用伝熱管（5a）
の一端に接続されている。該蒸発用伝熱管（5a）の他端
は、第２ガス配管（62）によって逆止弁（CV）と四路切
換弁（33）とアキュムレータ（35）とを介して圧縮機
（31）の吸込側に接続されている。

【００４２】そして、上記第１の冷媒熱交換器（11）
は、カスケードコンデンサであって、主として高温側冷
凍回路（20）の蒸発熱と第１低温側冷凍回路（3A）の凝
縮熱とを熱交換するように構成されている。

【００４３】尚、上記冷却用膨張弁（EV21）は、感温式
膨張弁であって、感温筒（TS）が蒸発用伝熱管（5a）の
出口側の第２ガス配管（62）に設けられている。

【００４４】上記第１低温側冷凍回路（3A）は、逆サイ
クルのデフロスト運転を行うように構成されので、ドレ
ンパン通路（63）とガスバイパス通路（64）と減圧通路
（65）とを備えている。該ドレンパン通路（63）は、第
２ガス通路（62）における逆止弁（CV）の両端部に接続
され、ドレンパンヒータ（6a）と逆止弁（CV）とが設け
られ、圧縮機（31）の吐出冷媒（ホットガス）が流れる
ように構成されている。

【００４５】上記ガスバイパス通路（64）は、液配管
（61）における冷却用膨張弁（EV21）の両端に接続さ
れ、逆止弁（CV）を備え、デフロスト運転時に液冷媒が
冷却用膨張弁（EV21）をバイパスするように構成されて
いる。

【００４６】本発明の特徴として、上記レシーバ（34）
は、容器（3a）と第１パイプ（3b）及び第２パイプ（3
c）とを備えている。該容器（3a）は、密閉容器（3a）
に形成され、上記第１パイプ（3b）及び第２パイプ（3
c）は、液ラインである液配管（61）に接続されてい
る。該第１パイプ（3b）は、一端が冷媒熱交換器（11）
に連通する一方、容器（3a）の内部に導入されると共
に、容器（3a）の中央部から下方に屈曲し、他端の開口
端が容器（3a）の内部における底部に位置するように形
成されている。

【００４７】また、上記第２パイプ（3c）は、一端が冷
却用電動膨張弁（EV21）を介して蒸発用伝熱管（5a）に
連通する一方、容器（3a）の内部に導入されると共に、
容器（3a）の中央部から下方に屈曲し、他端の開口端が
容器（3a）の内部における底部に位置するように形成さ
れている。

【００４８】すなわち、上記レシーバ（34）は、デフロ
スト運転時に第２パイプ（3c）から液冷媒が流入する一
方、第１パイプ（3b）から冷媒が流出することになる
が、第１パイプ（3b）及び第２パイプ（3c）が共に下方
に向いているので、液冷媒が流れ易く構成されている。

【００４９】また、本発明の特徴として、上記減圧通路
（65）は、液配管（61）における逆止弁（CV）の両端に
接続され、開閉弁（SVDL）を備えている。該開閉弁（SV
DL）は、減圧通路（65）の口径よりやや小さく設定さ
れ、デフロスト運転時に開口し、デフロスト運転時にお
ける冷媒の流通抵抗が大きくなるように構成されてい
る。

【００５０】また、上記レシーバ（34）の上部には、ガ
ス抜き通路（66）の一端が接続されている。該ガス抜き
通路（66）は、開閉弁（SVGL）とキャピラリチューブ
（CP）とを備え、他端が、第２ガス配管（62）における
アキュムレータ（35）の上流側に接続されている。

【００５１】上記油分離器（32）と圧縮機（31）の吸込
側との間には、キャピラリチューブ（CP）を備えた油戻
し通路（67）が接続されている。

【００５２】また、上記圧縮機（31）の吐出側の第１ガ
ス配管（60）には、高圧冷媒圧力を検出する高圧圧力セ
ンサ（PSH2）と、高圧冷媒圧力が過上昇して所定の高圧
値になるとオフ信号を出力する高圧圧力開閉器（HPS2）
とが設けられている。また、上記圧縮機（31）の吸込側
の第２ガス配管（62）には、低圧冷媒圧力を検出する低
圧圧力センサ（PSL2）が設けられている。

【００５３】上記第２低温側冷凍回路（3B）は、第１低
温側冷凍回路（3A）とほぼ同様な構成であるが、デフロ
スト運転は行わず、冷却運転のみを行う二次側冷媒回路
を構成している。該第２低温側冷凍回路（3B）は、第１
低温側冷凍回路（3A）における四路切換弁（24）を備え
ず、その上、ドレンパン通路（63）とガスバイパス通路
（64）と減圧通路（65）とが設けられていない。つま
り、上記第２低温側冷凍回路（3B）は、圧縮機（31）と
第２の冷媒熱交換器（11）の凝縮部とレシーバ（34）と
冷却用膨張弁（EV21）と蒸発用伝熱管（5b）とアキュム
レータ（35）とが第１ガス配管（60）と液配管（61）と
第２ガス配管（62）とによって順に接続されて構成され
ている。

【００５４】そして、上記冷却用膨張弁（EV21）は、感
温式膨張弁であって、感温筒が蒸発用伝熱管（5b）の出
口側の第２ガス配管（62）に設けられている。上記第２
の冷媒熱交換器（11）は、カスケードコンデンサであっ
て、高温側冷凍回路（20）の蒸発熱と第２低温側冷凍回
路（3B）の凝縮熱とを熱交換するように構成されてい
る。

【００５５】上記両低温側冷凍回路（3A，3B）における
蒸発用伝熱管（5a，5b）、冷却用膨張弁（EV21）及びド
レンパン通路（63）がクーリングユニット（1C）に設け
られる一方、他の圧縮機（31）などが上記カスケードユ
ニット（1B）に設けられている。

【００５６】上記両低温側冷凍回路（3A，3B）の蒸発用
伝熱管（5a，5b）は、図２に示すように、それぞれ蒸発
器を構成するが、本実施形態では、一体となって１つの
蒸発器（50）を形成している。具体的に、上記各低温側
冷凍回路（3A，3B）の蒸発用伝熱管（5a，5b）は、ｎ個
で構成され、蒸発器（50）は２ｎ個の蒸発用伝熱管（5
a，5b）によって形成され、つまり、２ｎパスに構成さ
れている。

【００５７】また、上記第１低温側冷凍回路（3A）にお
ける液配管（61）の蒸発用伝熱管（5a）の手前には、液
冷媒の温度を検出する液温度センサ（Th21）が設けられ
る一方、上記蒸発器（50）には該蒸発器（50）の温度を
検出する蒸発器温度センサ（Th22）が設けられている。

【００５８】上記高温側冷凍回路（20）及び両低温側冷
凍回路（3A，3B）は、コントローラ（70）によって制御
される。該コントローラ（70）は、高圧圧力センサ（PS
H1，PSH2）の検知信号などが入力する一方、圧縮機（2
1，31）などの制御信号を出力するように構成されてい
る。そして、上記コントローラ（70）には、冷却運転を
制御する冷却手段（71）の他、デフロスト手段（72）が
設けられている。

【００５９】該デフロスト手段（72）は、所定時間毎に
デフロスト運転を行うように構成されている。つまり、
該デフロスト手段（72）は、第２低温側冷凍回路（3B）
の運転を停止する一方、第１低温側冷凍回路（3A）と高
温側冷凍回路（20）との四路切換弁（24）を図１及び図
２の破線に切り換え、冷媒循環方向を逆サイクルにして
冷媒を循環させるように構成されている。

【００６０】−二元冷凍装置の運転動作− 次に、上述した二元冷凍装置（10）の運転動作について
説明する。

【００６１】先ず、冷却運転を行う場合、高温側冷凍回
路（20）の圧縮機（21）及び両低温側冷凍回路（3A，3
B）の２台の圧縮機（31，31）を共に駆動する。この状
態において、上記高温側冷凍回路（20）では、四路切換
弁（24）を図１の実線に切り換える一方、冷却用電動膨
張弁（EV11）を開度制御する。

【００６２】上記高温側冷凍回路（20）の圧縮機（21）
から吐出した一次冷媒は、凝縮器（22）で凝縮して液冷
媒となり、カスケードユニット（1B）に流れる。そし
て、上記液冷媒は、２つの分岐配管（4b，4c）に分か
れ、冷却用電動膨張弁（EV11）で減圧する。その後、上
記液冷媒は、２つの冷媒熱交換器（11，11）の各蒸発部
で蒸発してガス冷媒となって圧縮機（21）に戻る。この
循環を繰り返す。

【００６３】一方、第１低温側冷凍回路（3A）では、四
路切換弁（33）を図２の実線に切り換える一方、減圧通
路（65）の開閉弁（SVDL）を閉鎖し、冷却用膨張弁（EV
21）を過熱度制御する。また、第２低温側冷凍回路（3
B）では、冷却用膨張弁（EV21）を過熱度制御する。

【００６４】上記両低温側冷凍回路（3A，3B）におい
て、圧縮機（31，31）から吐出した二次冷媒は、冷媒熱
交換器（11，11）の凝縮部で凝縮して液冷媒となり、こ
の液冷媒は、冷却用膨張弁（EV21）で減圧する。その
後、上記液冷媒は、蒸発用伝熱管（5a，5b）で蒸発して
ガス冷媒となって圧縮機（31，31）に戻る。この循環を
繰り返す。

【００６５】そして、上記各冷媒熱交換器（11，11）に
おいては、高温側冷凍回路（20）の蒸発熱と各低温側冷
凍回路（3A，3B）の凝縮熱とが熱交換し、低温側冷凍回
路（3A，3B）の二次冷媒が冷却されて凝縮する。一方、
上記蒸発器（50）では、二次冷媒が蒸発して冷却空気を
生成し、庫内を冷却する。

【００６６】また、上記二元冷凍装置（10）は、デフロ
スト運転を行う。このデフロスト運転は、冷蔵運転時に
は６時間毎に行い、冷凍運転時は１２時間毎に行われ
る。上記デフロスト運転は、第２低温側冷凍回路（3B）
の運転を停止する一方、第１低温側冷凍回路（3A）と高
温側冷凍回路（20）との冷媒循環方向を逆サイクルにし
て行われる。

【００６７】具体的に、第１低温側冷凍回路（3A）で
は、四路切換弁（33）を図２の破線に切り換える一方、
減圧通路（65）の開閉弁（SVDL）を全開に、冷却用膨張
弁（EV21）を全閉にする。

【００６８】上記圧縮機（31）から吐出した二次冷媒
は、四路切換弁（33）を経てドレンパン通路（63）を通
り、ドレンパンヒータ（6a）でドレンパンを加熱する。
続いて、上記二次冷媒は、蒸発用伝熱管（5a）を流れて
蒸発器（50）を加熱し、該蒸発器（50）の着霜を融解す
る。その後、上記蒸発用伝熱管（5a）を流れた二次冷媒
は、ガスバイパス通路（64）を流れ、レシーバ（34）を
経て減圧通路（65）を流れ、開閉弁（SVDL）で減圧す
る。続いて、上記二次冷媒は、冷媒熱交換器（11）の凝
縮部で蒸発し、四路切換弁（33）及びアキュムレータ
（35）を経て圧縮機（31）に戻る。この循環を繰り返
す。

【００６９】特に、本発明の特徴として、上記蒸発用伝
熱管（5a）から流れる二次冷媒は、レシーバ（34）の容
器（3a）に第２パイプ（3c）から流入し、第１パイプ
（３ｂ）から流出することになる。その際、該第１パイ
プ（３ｂ）の開口端が容器（3a）の底部に位置している
ので、液相の二次冷媒が流出し易い。その上、減圧通路
（65）の開閉弁（SVDL）は口径がやや小さいので、冷媒
流通の抵抗となる。その結果、圧縮機（31）の吸入側圧
力を所定の低圧に保持することができ、所定の冷媒循環
量が確保される。

【００７０】一方、上記高温側冷凍回路（20）では、四
路切換弁（24）を図１の破線に切り換える一方、冷却用
電動膨張弁（EV11）を全開にする。

【００７１】上記圧縮機（21）から吐出した一次冷媒
は、四路切換弁（24）を経て第１の冷媒熱交換器（11）
の蒸発部を流れ、第１低温側冷凍回路（3A）の二次冷媒
を加熱する。その後、上記冷媒熱交換器（11）の蒸発部
を流れた一次冷媒は、レシーバ（25）を経て凝縮器（2
2）で蒸発し、四路切換弁（24）及びアキュムレータ（2
6）を経て圧縮機（21）に戻る。この循環を繰り返す。

【００７２】特に、本発明の特徴として、上記冷媒熱交
換器（11）から流れる一次冷媒は、レシーバ（25）の容
器（2a）に第２パイプ（2c）から流入し、第１パイプ
（2b）から流出することになる。その際、該第１パイプ
（2b）の開口端が容器（2a）の上部に位置しているの
で、液相の二次冷媒が流出し難く、主としてガス相の一
次冷媒が流出することになる。その結果、液相の一次冷
媒が圧縮機（21）に戻ることが抑制される。

【００７３】また、上記デフロスト運転は、液温度セン
サ（Th21）が、例えば、３５℃の冷媒温度を検出し、且
つ蒸発器温度センサ（Th22）が、例えば、５℃の蒸発器
温度を検出するか、又は第１低温側冷凍回路（3A）の高
圧圧力センサ（PSH2）が、例えば、１８Kg／cm² の高圧
冷媒圧力を検出すると、終了する。尚、上記デフロスト
運転は、１時間のガードタイマでも終了する。

【００７４】上記デフロスト運転時の他、冷却運転時に
おいて、各低温側冷凍回路（3A，3B）におけるガス抜き
通路（66）の開閉弁（SVGL）は開口し、レシーバ（34）
に溜まる液冷媒を低温側圧縮機（31）に戻す。

【００７５】また、上記高温側冷凍回路（20）における
ガス通路（43）は、冷却運転時において、高圧圧力セン
サ（PSH1）が検出する高圧冷媒の圧力が低下すると、開
閉弁（SVGH）を開口し、高圧冷媒をレシーバ（25）に供
給し、高圧冷媒圧力を上昇させる。

【００７６】−実施形態の効果− 以上のように、本実施形態によれば、高温側冷凍回路
（20）のレシーバ（25）における第１パイプ（2b）を容
器（2a）内の上部に開口するようにしたために、レシー
バ（25）に多量の液冷媒を貯留することができるので、
デフロスト運転時に液相の一次冷媒を適正値に制御する
ことができる。

【００７７】つまり、外気温が高い場合、凝縮器（22）
の蒸発能力が大きなるが、第１パイプ（2b）が主として
ガス相の一次冷媒を吸引するので、液冷媒が圧縮機（2
1）に戻ることがない。この結果、湿り運転を確実に防
止することができ、信頼性の向上を図ることができる。

【００７８】特に、冷媒充填量が多い長配管の場合であ
っても、湿り運転を防止することができると共に、ファ
ン制御による凝縮器（22）の能力低減が不十分であって
も湿り運転を確実に防止することができる。

【００７９】また、第１低温側冷凍回路（3A）のレシー
バ（34）における第１パイプ（3b）を容器（3a）内の底
部に開口するようにしたために、液相の二次冷媒が容易
に流出することになり、デフロスト運転時に液相の一次
冷媒を適正値に制御することができる。

【００８０】つまり、上記第１低温側冷凍回路（3A）
は、冷媒充填量が少なく、蒸発器（50）の容量が大きい
ものの、レシーバ（34）に流入する液相の二次冷媒が確
実に圧縮機に戻るので、デフロスト運転時の冷媒循環量
を確実に確保することができる。この結果、デフロスト
能力の向上を図ることができる。

【００８１】特に、減圧通路（65）の開閉弁（SVDL）は
口径がやや小さいので、冷媒流通の抵抗となる。その結
果、圧縮機（31）の吸入側圧力が所定値に保持されるの
で、液相の二次冷媒が冷媒熱交換器（11）で確実に蒸発
して圧縮機（31）に戻ることになり、所定の冷媒循環量
を確実に確保することができる。

【００８２】

【発明の他の実施の形態】上記実施形態においては、２
台の低温側冷凍回路（3A，3B）を設けたが、本発明は、
１台の低温側冷凍回路（3A）を有するものであってもよ
いく、逆に、３台以上の第１低温側冷凍回路（3A，3B，
…）を有するものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高温側冷凍回路の要部を示す冷媒回路
図である。

【図２】本発明の低温側冷凍回路を示す冷媒回路図であ
る。

【符号の説明】

10 二元冷凍装置 11 冷媒熱交換器 20 高温側冷凍回路（一次側冷媒回路） 21 圧縮機 22 凝縮器 25 レシーバ EV11 電動膨張弁 3A，3B 低温側冷凍回路（二次側冷媒回路） 31 圧縮機 34 レシーバ EV21 膨張弁 50 蒸発器 5a，5b 蒸発用伝熱管（蒸発器） 2a，3a 容器 2b，3b 第１パイプ 2c，3c 第２パイプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、膨張
   機構（EV11）と、冷媒熱交換器（11）の蒸発部とが順に
   接続されて構成され、一次冷媒が循環すると共に、レシ
   ーバ（25）が液ラインに配置された一次側冷媒回路（2
   0）と、 圧縮機（31）と、上記冷媒熱交換器（11）の凝縮部と、
   膨張機構（EV21）と、蒸発器（5a）とが順に接続されて
   構成され、二次冷媒が循環すると共に、液ラインにレシ
   ーバ（34）が配置され、上記冷媒熱交換器（11）におい
   て一次冷媒と二次冷媒とが熱交換する少なくとも１つの
   二次側冷媒回路（3A）とを備えた二元冷凍装置におい
   て、 上記少なくとも１つの二次側冷媒回路（3A）と一次側冷
   媒回路（20）とが、冷媒循環方向を正サイクルと逆サイ
   クルとに可逆可能に構成される一方、 上記一次側冷媒回路（20）のレシーバ（25）が、容器
   （2a）と、凝縮器（22）に連通し且つ容器（2a）の内部
   に導入されて開口端が容器（2a）内の上部に位置する第
   １パイプ（2b）と、冷媒熱交換器（11）に連通し且つ容
   器（2a）の内部に導入されて開口端が容器（2a）内の底
   部に位置する第２パイプ（2c）とを備えていることを特
   徴とする二元冷凍装置。
2. 【請求項２】 圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、膨張
   機構（EV11）と、冷媒熱交換器（11）の蒸発部とが順に
   接続されて構成され、一次冷媒が循環すると共に、レシ
   ーバ（25）が液ラインに配置された一次側冷媒回路（2
   0）と、 圧縮機（31）と、上記冷媒熱交換器（11）の凝縮部と、
   膨張機構（EV21）と、蒸発器（5a）とが順に接続されて
   構成され、二次冷媒が循環すると共に、液ラインにレシ
   ーバ（34）が配置され、上記冷媒熱交換器（11）におい
   て一次冷媒と二次冷媒とが熱交換する少なくとも１つの
   二次側冷媒回路（3A）とを備えた二元冷凍装置におい
   て、 上記少なくとも１つの二次側冷媒回路（3A）と一次側冷
   媒回路（20）とが、冷媒循環方向を正サイクルと逆サイ
   クルとに可逆可能に構成される一方、 上記冷媒循環の可逆な二次側冷媒回路（3A）のレシーバ
   （34）が、容器（3a）と、冷媒熱交換器（11）に連通し
   且つ容器（3a）の内部に導入されて開口端が容器（3a）
   内の底部に位置する第１パイプ（3b）と、蒸発器（5a）
   に連通し且つ容器（3a）の内部に導入されて開口端が容
   器（3a）内の底部に位置する第２パイプ（3c）とを備
   え、 上記冷媒循環の可逆な二次側冷媒回路（3A）における冷
   媒熱交換器（11）とレシーバ（34）との間には、二次冷
   媒が冷媒循環の逆サイクル時にのみ通る減圧通路（65）
   が設けられ、該減圧通路（65）には、通路口径より小径
   の開閉弁（SVDL）が設けられていることを特徴とする二
   元冷凍装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の二元冷凍装置において、 一次側冷媒回路（20）のレシーバ（25）が、容器（2a）
   と、凝縮器（22）に連通し且つ容器（2a）の内部に導入
   されて開口端が容器（2a）内の上部に位置する第１パイ
   プ（2b）と、冷媒熱交換器（11，11）に連通し且つ容器
   （2a）の内部に導入されて開口端が容器（2a）内の底部
   に位置する第２パイプ（2c）とを備えていることを特徴
   とする二元冷凍装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の二元冷凍装置にお
   いて、 冷媒熱交換器（11，11）が複数設けられ、 該各冷媒熱交換器（11，11）の蒸発部が互いに並列に接
   続されて一次側冷媒回路（20）が構成される一方、 上記各冷媒熱交換器（11，11）には、それぞれ二次側冷
   媒回路（3A，3B）が接続され、 上記複数の二次側冷媒回路（3A，3B）のうち少なくとも
   １つの二次側冷媒回路（3A）が、冷媒循環が可逆に成る
   ように構成され、 上記各二次側冷媒回路（3A，3B）の蒸発器（5a、5b）が
   一体に形成されていることを特徴とする二元冷凍装置。