JP2001004254A

JP2001004254A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2001004254A
Application number: JP11176076A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Mizukami; 和明水上; Kunihiko Hori; 邦彦堀; Tetsuya Masuda; 哲也増田; Taiji Yamamoto; 泰司山本; Kenji Nasako; 賢二名迫
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】蒸発器への着霜又は結露の付着の有無と、そ
の付着量を検出し、その除去が必要な場合のみ除去運転
させることが可能な冷凍装置を提供する。【解決手段】圧縮機２、凝縮器３、減圧器４及び蒸発
器１を接続して、冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成
する冷凍装置において、蒸発器１に空気を送風する送風
機６と、蒸発器１の冷媒吐出側付近での冷媒温度を検出
する温度検出手段８と、送風機６の回転数を制御する制
御手段９と、該制御手段９により送風機６の回転数を所
定量増加させ、その際の温度検出手段８で検出された検
出温度の変化量に基づいて、蒸発器１の着霜又は結露の
割合を検知する検知手段９と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機、凝縮器、
減圧器及び蒸発器を接続して、冷媒を循環させる冷凍サ
イクルを構成する空気調和装置及び冷蔵庫などの冷凍装
置に関し、詳しくは、蒸発器に発生した着霜又は結露の
状態を検知する冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍装置の冷媒回路は、圧縮機、
凝縮器、減圧器及び蒸発器を互いに接続して構成され、
空気調和装置では暖房時に室内熱交換器が凝縮器、室外
熱交換器が蒸発器として作用し、逆に冷房時には室内熱
交換器が蒸発器、室外熱交換器が凝縮器として作用す
る。

【０００３】そして、蒸発器として作用する熱交換で
は、蒸発器内での冷媒温度が周囲の空気温度に比べて低
いのが一般的であり、その冷媒温度は空気調和機で５〜
１０℃程度、冷凍機ではそれ以下となっている。したが
って、空気中の水分が蒸発器において冷却され、蒸発器
表面に結露又は着霜する場合があった。

【０００４】特に、冷媒流路用管の間にコルゲート状に
屈曲されたコルゲートフィンが設けられている熱交換器
では、その形状から蒸発器表面に付着した露などが自然
落下しにくく、放置しておくとフィン間に水が溜まり、
空気が熱交換器を通過する際の抵抗となって、空気風量
が著しく減少することになっていた。

【０００５】また、蒸発器表面温度が０℃以下の時は、
通過空気が氷となってこの表面に着霜し、時間と共に生
長して遂には通風路を閉塞するに至り、所謂目詰まりを
引き起こすことになっていた。

【０００６】このため、蒸発器表面への結露や着霜によ
り、充分な熱交換が出来なくなる虞れがあった。

【０００７】一方、近年、オゾン層破壊の防止の目的等
から、冷媒として非共沸混合冷媒を用いられる場合があ
り、斯かる非共沸混合冷媒を用いた場合には、蒸発器内
において等温変化せず、蒸発器入口部の冷媒温度が最も
低くなっていた。このため、非共沸混合冷媒を用いた場
合には、蒸発器入口部表面に結露や着霜が起こりやす
く、熱交換効率低下を招いていた。

【０００８】このため、従来では霜などの付着による性
能低下を防止する為に、定期的に冷凍サイクルにおける
冷媒の流れを逆転させる、すなわち空気調和機において
は冷房運転と暖房運転を切替えることで、蒸発器を一時
的に凝縮器として動作させてその内部を高圧高温にし
て、霜などを除去させる方法がとられいた。また、冷凍
機においては、蒸発器にヒータを併設させ、定期的に加
熱させる方法も用いられていた。

【０００９】そして、蒸発器表面に設けられた温度セン
サによって表面温度を測定して、着霜の有無等を検出し
ていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の検知方法におい
ては、着霜の有無は検知できたが、その付着量の割合は
検知できなかった。また、結露に関してはその付着量の
みならず、付着の有無をも検知できなかった。

【００１１】このため、着霜又は結露除去のために、上
述した除去処理を定期的に行う必要があり、装置の運転
効率の低下を招いていた。特に、上述したコルゲートフ
ィンチューブ熱交換器のように、結露や着霜が発生しや
すい熱交換器では、その傾向が顕著であった。

【００１２】本発明の目的は、蒸発器への着霜又は結露
の付着の有無と、その付着量を検出し、その除去が必要
な場合のみ除去運転させることが可能な冷凍装置を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機、凝縮
器、減圧器及び蒸発器を接続して、冷媒を循環させる冷
凍サイクルを構成する冷凍装置において、蒸発器に空気
を送風する送風機と、蒸発器の冷媒吐出側付近での冷媒
温度を検出する温度検出手段と、前記送風機の回転数を
制御する制御手段と、該制御手段により前記送風機の回
転数を所定量増加させ、その際の前記温度検出手段で検
出された検出温度の変化量に基づいて、蒸発器の着霜又
は結露の割合を検知する検知手段と、を備えていること
を特徴とする。

【００１４】この構成を用いることにより、蒸発器に付
着している着霜又は結露の付着量が多い場合には検出温
度の変化量、即ち過熱度が小さく、逆に付着量が少ない
場合には過熱度が大きくなり、この過熱度の増加割合に
基づいて蒸発器の着霜又は結露の割合を検知することが
できる。

【００１５】また、蒸発器内部の冷媒流れ方向を逆転さ
せる切替手段を備え、前記制御手段は前記検知手段で検
知された蒸発器の着霜の割合に基づいて該切替手段によ
り冷媒流れ方向を逆転させる構成としても良い。そし
て、この場合には冷媒として２種類以上の非共沸混合冷
媒を用いている。

【００１６】この構成を用いることにより、蒸発器内部
の冷媒流れ方向を逆転させることにより、蒸発器の入口
部に着霜した霜を除去することができる。特に、非共沸
混合冷媒の場合には蒸発器の入口部と出口部での冷媒温
度差が大きいため効果的である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の冷凍装置の一実施
形態例について、以下に示す図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す冷凍装置の冷媒回路を
示す概略構成図である。

【００１８】図に示すように、本発明の冷凍装置の冷媒
回路は、蒸発器１、圧縮機２、凝縮器３及び膨張弁から
なる減圧器４を配管５によって互いに接続して、冷媒を
図中矢印方向に循環させる冷凍サイクルを構成してい
る。

【００１９】そして、図１において、６は蒸発器１の近
傍に配置され、蒸発器１に空気を送風する送風機であ
り、送風機６の回転により蒸発器１を通過する空気と熱
交換させている。７は蒸発器１に並列して設けられ、蒸
発器１内部の冷媒流れ方向を逆転させる切替手段として
の四方弁であり、運転開始時には実線状態に設定されて
いる。８は蒸発器１の冷媒吐出側付近での冷媒温度を検
出する温度検出手段としての温度センサであり、その温
度センサ８の検出温度を制御装置９に入力している。

【００２０】制御装置９では、回転数を制御する制御指
令を送風機６に送出しており、本実施例では、蒸発器１
の着霜又は結露の割合を検出するために、定期的に送風
機６の回転数を定格回転数（７００rpm）から所定量増
加させ、所定回転数で一定時間動作させている。尚、本
実施例では、送風機６を８００rpmの回転数で３０秒間
動作させている。

【００２１】また、制御装置９は、送風機６へ回転数を
所定量増加させる制御指令を出力し、その期間における
温度センサ８の検出温度に基づいて過熱度（＝検出温度
−蒸発温度）を求め、その過熱度を内部の記憶部（図示
せず）に取り込み、その検出過熱度の変化量に基づいて
蒸発器１の着霜又は結露の割合を検知している。尚、本
実施形態例では蒸発温度としては、使用する冷媒に応じ
て予め設定した設定温度を用いている。

【００２２】そして、蒸発器１の入口温度を検出する第
２温度検出手段としての第２温度センサ９が設けられて
おり、この第２温度センサ９の検出温度が０℃以上の場
合には結露状態、０℃より小さい場合には着霜状態とし
て判断している。

【００２３】次に、制御装置９における、蒸発器１の着
霜又は結露の割合を検知する検知手段の内容について説
明する。

【００２４】制御装置９の記憶部には、実験により予め
蒸発器１に所定付着量の着霜又は結露をさせ、その各付
着量において送風機６を上記所定回転数で一定時間動作
させて、その期間における過熱度を記憶させている。具
体的には、付着量を０％から５０％まで１０％刻みで付
着量を変化させた場合における実験結果を制御装置９の
記憶部に記憶させている。図２に示すように、蒸発器１
の着霜又は結露の割合が少ないほど温度センサ８の温度
変化量、即ち過熱度が大きくなる。従って、送風機６を
上記所定回転数での動作開始時の温度センサ８の検出温
度から求められた過熱度Ｈ１と、一定時間経過後の温度
センサ８の検出温度から求められた過熱度Ｈ２との変化
割合（＝Ｈ２−Ｈ１）がいずれの付着量に相当するかを
判断して、蒸発器１の着霜又は結露の割合を検知してい
る。ここで、蒸発器１への着霜又は結露の割合として
は、蒸発器１を通過する空気の総断面積を１００％と
し、この総断面積に対する着霜又は結露によって閉塞さ
れた通風路の断面積の割合で表している。

【００２５】以上のようにして、制御装置９の検知手段
により検知された蒸発器１の着霜又は結露の割合が所定
量以上の場合にのみ、除霜又は露取りの処理を行わせる
ことができ、必要以上に除去処理を行われることなく装
置の運転効率の低下を抑制することができる。

【００２６】次に、非共沸混合冷媒を用いた場合の蒸発
器１での除霜処理の内容について説明する。非共沸混合
冷媒の場合には、蒸発器１の入口部と出口部での冷媒温
度差が大きいため、蒸発器１の入口部に集中的に着霜す
ることになる。このため、上述した制御装置９の検知手
段において、蒸発器１への着霜量が５０％以上であるこ
とが検知された場合には、制御装置９から四方弁７に切
替指令信号が送出され、四方弁７の接続を図１中の波線
状態に設定し、蒸発器１内部の冷媒流れ方向を逆転させ
る。

【００２７】これにより、蒸発器１の入口部と出口部が
逆になり、着霜している部分の冷媒温度が上昇し、これ
により除霜させることができる。また、この際に膨張弁
４の開閉度を制御して蒸発器１の過熱度を変化させて蒸
発器１の出口部の冷媒温度を一定時間上昇させ除霜を促
進せる構成としても良い。但し、この場合には過熱度制
御のために蒸発器１の入口部と出口部に温度センサが必
要となるため、図１に示すように第３温度センサ10を設
けておく必要がある。

【００２８】そして、以上の四方弁７による蒸発器１内
部の冷媒流れ方向の切替えるだけで、従来のように、別
途除霜用のヒータにより除霜させたり、冷媒回路内の冷
媒の流れを逆転させ蒸発器を一時的に凝縮器として動作
させて除霜させたりする必要が無くなり、斯かる除霜運
転を行わず正常運転を継続させながら除霜が可能とな
る。

【００２９】なお、上記実施の形態の説明は、本発明を
説明するものであって、特許請求の範囲に記載の発明を
限定し、或い範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許
請求の記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であるこ
とは勿論である。

【００３０】例えば、上記実施形態例では、蒸発器およ
び凝縮器として作用する熱交換器が入替わらない場合に
ついて説明したが、冷房運転及び暖房運転を行い得る空
気調和装置等に適用可能であり、この場合には両方の熱
交換器に上述した構成を有する必要がある。

【００３１】また、非共沸混合冷媒を用いた場合の蒸発
器での除霜処理について説明したが、これに限らず、蒸
発器の入口部が最も低温となり着霜しやすい場合には同
様の効果を期待できる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたとおり本発明によれば、蒸発
器の着霜又は結露の割合を検知することができ、その付
着量が所定値以上の場合にのみ、除霜又は露取りの処理
を行わせることができる。

【００３３】従って、必要以上に除去処理を行われるこ
となく装置の運転効率の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す冷凍装置の冷媒回
路を示す概略構成図である。

【図２】図１装置の制御装置９における検知手段の内
容を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１蒸発器２圧縮機３凝縮器４膨張弁（減圧器）５配管６送風機７四方弁（切替手段）８温度センサ（温度検出手段）９第２温度センサ（第２温度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ２５Ｄ 21/06 Ｆ２５Ｄ 21/06 Ｄ (72)発明者増田哲也大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者山本泰司大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者名迫賢二大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 3L046 AA02 AA03 BA03 CA04 FB01 GA04 JA10 KA04 LA02 LA19 MA01 MA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器を接
続して、冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成する冷凍
装置において、蒸発器に空気を送風する送風機と、蒸発器の冷媒吐出側
付近での冷媒温度を検出する温度検出手段と、前記送風
機の回転数を制御する制御手段と、該制御手段により前
記送風機の回転数を所定量増加させ、その際の前記温度
検出手段で検出された検出温度の変化量に基づいて、蒸
発器の着霜又は結露の割合を検知する検知手段と、を備
えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】蒸発器内部の冷媒流れ方向を逆転させる
切替手段を備え、前記制御手段は前記検知手段で検知さ
れた蒸発器の着霜の割合に基づいて該切替手段により冷
媒流れ方向を逆転させることを特徴とする請求項１に記
載の冷凍装置。
【請求項３】冷媒として２種類以上の非共沸混合冷媒
を用いることを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。