JP2004053168A

JP2004053168A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2004053168A
Application number: JP2002212782A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sasaki; 佐々木　誠; Junichi Toida; 樋田　順一; Yoshiro Furukawa; 古川　義朗
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】外気温が高い季節であっても圧縮機の起動時から安定して所定の能力を発揮できる冷媒回路を含む冷却装置を提供すること。
【解決手段】この冷媒回路１は、圧縮された冷媒が水冷式凝縮器２０及び空冷式凝縮器３０を通って凝縮され、膨張弁４０を通った後に蒸発器５０を通って蒸発し圧縮機１０に循環されるように構成されており、蒸発器５０は、製氷筒に沿って配置されている冷却パイプ５０ｂと、製氷筒内部の氷をかきあげるオーガ５０ａを回転させるオーガモータ５０ｃとを含み、水冷式凝縮器２０に冷却水を供給する自動給水弁２０ａと、空冷式凝縮器３０に冷却風を供給するファンモータ３０ａと、外気温度を検知するサーミスタ７０と、冷媒の圧縮を開始する前に、外気温度に基づいて選択した自動給水弁２０ａ又はファンモータ３０ａをオーガモータ５０ｃの起動と同時に稼動させる制御部６０とを備えることを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍機、冷却機、冷蔵庫といった冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍機における従来の冷媒回路は、圧縮機により圧縮された冷媒ガスが、凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し圧縮機に循環されるように構成されている。ここで、凝縮過程の効率を上げることや、空冷式凝縮器の排熱を低減させることを目的として、空冷式凝縮器と水冷式凝縮器とを直列に配置する技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように水冷式凝縮器と空冷式凝縮器とを二段に構成する冷却装置は、特に外気温が高い季節の起動時には高圧圧力にピーク値が発生し、圧力スイッチといった保護装置が作動してしまうといった解決すべき技術的課題がある。
【０００４】
そこで本発明では、外気温が高い季節であっても圧縮機の起動時から安定して所定の能力を発揮できる冷却装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を解決するために種々の検討を重ねた。その検討で見いだした最も簡便な方法は、圧力スイッチが起動時に作動しないように作動圧を上げてしまうことである。しかしながら、その場合には圧縮機に過負荷がかかり圧縮機の信頼性を低下させてしまう恐れがある。そこで、本発明者らは水冷式凝縮器の起動特性に着目し、以下の発明に想到したものである。
【０００６】
本発明の冷却装置は、圧縮機により圧縮された冷媒が、水冷式凝縮器及び空冷式凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し圧縮機に循環されるように冷媒回路が構成されているものであって、蒸発器は、製氷筒に沿って配置され冷媒が通るように構成されている冷却パイプと、製氷筒内部に沿って回転し製氷筒内部に成長する氷をかきあげるオーガと、当該オーガを回転させるためのオーガモータとを含み、更に、水冷式凝縮器に冷却水を供給する給水手段と、空冷式凝縮器に冷却風を供給する送風手段と、外気温度を検知する温度検知手段と、圧縮機が冷媒の圧縮を開始する前に、温度検知手段が検知した外気温度に基づいて給水手段又は送風手段のいずれかを選択し、当該選択した給水手段又は送風手段をオーガモータの起動と同時に稼動させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、冷媒が圧縮される圧縮工程が開始される前に給水手段又は送風手段が稼動するので、圧縮されて高温になった冷媒が水冷式凝縮器又は空冷式凝縮器に到達する前に冷却水の循環又は冷却風の送風が開始される。温度検知手段が検知した外気温度に応じて給水手段又は送風手段を選択して稼動させるので、例えば外気温度が低い場合に送風手段を選択して稼動させることができる。また、例えば外気温度が高い場合には給水手段を選択して稼動させるので、起動時から水冷式凝縮器の凝縮能力が発揮されることとなり、外気温が高く空冷式凝縮器の凝縮能力が比較的不十分な場合であっても、凝縮工程としては所定の能力を発揮できる。
【０００８】
また本発明の冷却装置は、給水手段又は送風手段が稼動した後において、制御手段は、圧縮機が冷媒の圧縮を停止した後に給水手段又は送風手段を停止させることが好ましい。例えば、水冷式凝縮器を稼動させている場合には、圧縮機が冷媒の圧縮を停止し水冷式凝縮器への冷媒の供給が停止された後に、冷却水循環を終了するので、冷却装置の運転中においては水冷式凝縮器及び空冷式凝縮器が所定の能力を発揮することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１０】
本発明の実施形態であるオーガ式製氷機（冷却装置）の冷媒回路について図１を用いて説明する。冷媒回路１は、圧縮機１０と、水冷式凝縮器２０と、空冷式凝縮器３０と、レシーバタンク８０と、ドライヤ９０と、膨張弁（膨張器）４０と、蒸発器５０とを含んで構成される。圧縮機１０、水冷式凝縮器２０、空冷式凝縮器３０、レシーバタンク８０、ドライヤ９０、膨張弁４０、及び、蒸発器５０は、冷媒パイプ１００〜１０９によって相互に接続され、この冷媒パイプ１００〜１０９を経由して冷媒を循環させている。水冷式凝縮器２０、空冷式凝縮器３０、サーミスタ７０が室外に配置されており、圧縮機１０、レシーバタンク８０、ドライヤ９０、蒸発器５０、制御部６０は室内に配置されている。
【００１１】
圧縮機１０により圧縮された冷媒ガスは、カップリング１１０を介して相互に連結されている冷媒パイプ１００及び冷媒パイプ１０１を経由して水冷式凝縮器２０に送られる。水冷式凝縮器２０を通って冷媒ガスは水冷され、冷媒の飽和温度である約６０℃にまで降温することにより気液混合状態となって、カップリング１１１を介して相互に連結されている冷媒パイプ１０２及び冷媒パイプ１０３を経由して空冷式凝縮器３０に送られる。冷媒は、冷却ファン（送風手段）３０ｂによって冷却空気が供給される空冷式凝縮器３０を通ることにより空冷されて凝縮する。冷却ファン３０ｂは、ファンモータ３０ａによって回転駆動されるように構成されている。
【００１２】
次いで、凝縮した冷媒はカップリング１１２を介して相互に連結されている冷媒パイプ１０４及び冷媒パイプ１０５を経由してレシーバタンク８０に導かれて完全に液化する。液化した冷媒は冷媒パイプ１０６を経由してドライヤ９０に送られ、ドライヤ９０を経てから冷媒パイプ１０７を経由して膨張弁４０に送られる。冷媒は、膨張弁４０において急減圧され、冷媒パイプ１０８を経由して送られる蒸発器５０において蒸発することにより製氷水から熱を奪って製氷作用を行い、その後冷媒パイプ１０９を経由して再び圧縮機１０へ循環する。
【００１３】
蒸発器５０は、製氷筒に沿って冷却パイプ５０ｂが配置されており、冷却パイプ５０ｂ内を冷媒が通るように構成されている。また、製氷筒内部に沿って回転しその製氷筒内部に成長する氷をかきあげるオーガ５０ａを備えており、オーガ５０ａはオーガモータ５０ｃによって回転駆動される。
【００１４】
水冷式凝縮器２０に接続された冷却水パイプ２０ｂには自動給水弁（給水手段）２０ａが設置され、自動給水弁２０ａは、制御部６０からの制御信号に応じて開閉制御される。水冷式凝縮器２０は、自動給水弁２０ａが開くと、冷却水パイプ２０ｂから水冷式凝縮器２０内に冷却水が導かれるので冷媒の冷却を開始し、自動給水弁２０ａが閉じると、冷却水パイプ２０ｂからの冷却水の供給が停止されるので冷媒の冷却を停止することとなる。
【００１５】
制御部６０は、圧縮機１０の稼動状態を検知し、当該検知に応じて自動給水弁２０ａに制御信号を出力する。より具体的には、圧縮機１０の始動を電気的に検知し、当該検知に応じて自動給水弁２０ａを開くように指示する制御信号を自動給水弁２０ａに出力する。また、圧縮機１０が稼動しており自動給水弁２０ａが開いている場合に、圧縮機１０の停止を電気的に検知し、当該検知に応じて自動給水弁２０ａを閉じるように指示する制御信号を自動給水弁２０ａに出力する。
【００１６】
制御部６０は更に、サーミスタ７０が測定する温度に応じて自動給水弁２０ａに制御信号を出力する。より具体的には、空冷式凝縮器３０から流出する冷媒の温度をサーミスタ７０が検知して制御部６０に出力し、当該検知した温度が設定値以上のときは、制御部６０は自動給水弁２０ａを開くように自動給水弁２０ａに制御信号を出力する。この制御信号に応じて自動給水弁２０ａが開かれて水冷式凝縮器２０へ冷却水が送給され、水冷式凝縮器２０を通る冷媒が冷却される。一方、周囲温度が低下すること等により空冷式凝縮器３０の冷却能力が相対的に大きくなって、サーミスタ７０が検知する空冷式凝縮器３０から流出する冷媒の温度が設定値以下となると、制御部６０は自動給水弁２０ａを閉じるように制御信号を出力し、自動給水弁２０ａが閉じられて水冷式凝縮器２０は冷媒の冷却作用を行わなくなる。
【００１７】
また、サーミスタ７０は雰囲気温度を計測するように配置されていてもよい。このようにサーミスタ７０が配置されている場合には、周囲温度が比較的高い場合等は、制御部６０は自動給水弁２０ａを開くように制御信号を出力し、自動給水弁２０ａが開かれて水冷式凝縮器２０が作動する。従って、製氷機が設置されている厨房または機械室に対して空冷式凝縮器３０から排出される熱量が少なく抑えられるので、厨房または機械室内に熱気のこもることが防止されて作業環境を良好に保持できると共に、室内の高温化が抑制されるため、製氷機は十分に性能を発揮することができて、その信頼性を容易に高めることができる。
【００１８】
また、周囲温度が比較的低い場合に制御部６０が自動給水弁２０ａを閉じるように制御信号を出力し、自動給水弁２０ａが閉じられて水冷式凝縮器２０が停止する。従って、周囲温度の低下等により空冷式凝縮器３０から流出する冷媒の温度が設定値以下に低下して、水冷式凝縮器２０が冷媒を冷却する必要がなくなった場合は、自動給水弁２０ａが閉じられるため、冷却水の消費量を従来よりも大幅に減少させることができて、製氷機の稼動コストを容易に低減させることができる。
【００１９】
また、温度条件の厳しいときに水冷式凝縮器２０を稼動させることにより、空冷式凝縮器３０の容量を比較的小さくして凝縮器全体の占める容積を減少させ、製氷機を小型化してその設置に要する面積を容易に少なくすることができる。
【００２０】
制御部６０は、オーガモータ５０ｃの駆動を検知し、オーガモータ５０ｃが駆動を開始してから所定時間（例えば５分）経過後に、自動給水弁２０ａ又はファンモータ３０ａの駆動を開始する。
【００２１】
図２は本実施形態に用いる制御回路図の一例を示すものであって、主要な構成部分についてのみ説明し、その他の部分については説明を省略する。図２に示す制御回路の例においては、リレーＸ１の接点が閉じられてオーガモータ５０ｃの駆動が開始してから５分後に、マイコンプログラムによってリレーＸ２の接点が閉じられて圧縮機１０の駆動が開始されるように構成されている。自動給水弁２０ａ（ＷＶ３）は、リレーＸ１に入れられているので、圧縮機１０が作動する５分前に自動給水弁２０ａ（ＷＶ３）が作動することとなる。
【００２２】
冷媒回路１は、空冷式凝縮器３０及び水冷式凝縮器２０を有しているため、空冷式凝縮器のみをそなえた同冷凍能力の冷凍機における冷媒回路と比較して空冷式凝縮器を小容量とすることができるので、周囲温度が低い場合等のように自動給水弁２０ａを閉じて水冷式凝縮器２０による冷却作用を止め、空冷式凝縮器３０のみにより冷媒ガスを冷却して冷凍運転をするときの高圧側冷媒圧力は比較的高くなり、従って、蒸発器５０の除霜あるいは除氷を迅速に行わせて、製氷機における製氷能力を容易に向上させることができる。
【００２３】
水冷式凝縮器２０は冷媒パイプ１０１及び冷媒パイプ１０２と共に、カップリング１１０及びカップリング１１１から取り外すことができる。従って、水冷式凝縮器２０を交換したり、異なる能力の水冷式凝縮器に変更したりできる。また、冷媒パイプ１００及び冷媒パイプ１０３を直接連結して、水冷式凝縮器２０を含まない冷媒回路とすることもできる。また、水冷式凝縮器２０を含まない冷媒回路に、水冷式凝縮器２０及び制御部６０を追加することにより、本実施形態の冷媒回路１とすることもできる。
【００２４】
なお、上記実施形態における膨張弁４０をキャピラリーチューブ等に代えることができ、さらに、本発明は冷却機や冷蔵庫等の冷却装置にも同様に実施できるものである。
【００２５】
本実施形態にあっては、冷媒が圧縮される圧縮工程が開始される前に自動給水弁２０ａ又はファンモータ３０ａが稼動するので、圧縮されて高温になった冷媒が水冷式凝縮器２０又は空冷式凝縮器３０に到達する前に冷却水の循環又は冷却風の送風が開始される。サーミスタ７０が検知した外気温度に応じて自動給水弁２０ａ又はファンモータ３０ａを選択して稼動させるので、例えば外気温度が低い場合にファンモータ３０ａを選択して稼動させることができる。また、例えば外気温度が高い場合には自動給水弁２０ａを選択して稼動させるので、起動時から水冷式凝縮器２０の凝縮能力が発揮されることとなり、外気温が高く空冷式凝縮器３０の凝縮能力が比較的不十分な場合であっても、凝縮工程としては所定の能力を発揮できる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、冷媒が圧縮される圧縮工程が開始される前に給水手段又は送風手段が稼動するので、圧縮されて高温になった冷媒が水冷式凝縮器又は空冷式凝縮器に到達する前に冷却水の循環又は冷却風の送風が開始される。温度検知手段が検知した外気温度に応じて給水手段又は送風手段を選択して稼動させるので、例えば外気温度が低い場合に送風手段を選択して稼動させることができる。また、例えば外気温度が高い場合には給水手段を選択して稼動させるので、起動時から水冷式凝縮器の凝縮能力が発揮されることとなり、外気温が高く空冷式凝縮器の凝縮能力が比較的不十分な場合であっても、凝縮工程としては所定の能力を発揮できる。従って本発明の目的とする、外気温が高い季節であっても圧縮機の起動時から安定して所定の能力を発揮できる冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である冷媒回路を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に用いる制御回路を示す図である。
【符号の説明】
１…冷媒回路、１０…圧縮機、２０…水冷式凝縮器、２０ａ…自動給水弁、３０…空冷式凝縮器、３０ａ…ファンモータ、３０ｂ…冷却ファン、４０…膨張弁、５０…蒸発器、５０ａ…オーガ、５０ｂ…冷却パイプ、５０ｃ…オーガモータ、６０…制御部、７０…サーミスタ、８０…レシーバタンク、９０…ドライヤ、１００〜１０９…冷媒パイプ、１１０〜１１２…カップリング。

Claims

圧縮機により圧縮された冷媒が、水冷式凝縮器及び空冷式凝縮器を通って凝縮され、更に膨張器を通って膨張した後に蒸発器を通って蒸発し前記圧縮機に循環されるように冷媒回路が構成されている冷却装置において、
前記蒸発器は、製氷筒に沿って配置され前記冷媒が通るように構成されている冷却パイプと、前記製氷筒内部に沿って回転し前記製氷筒内部に成長する氷をかきあげるオーガと、当該オーガを回転させるためのオーガモータとを含み、
更に、前記水冷式凝縮器に冷却水を供給する給水手段と、
前記空冷式凝縮器に冷却風を供給する送風手段と、
外気温度を検知する温度検知手段と、
前記圧縮機が前記冷媒の圧縮を開始する前に、前記温度検知手段が検知した外気温度に基づいて前記給水手段又は前記送風手段のいずれかを選択し、当該選択した給水手段又は送風手段を前記オーガモータの起動と同時に稼動させる制御手段とを備えることを特徴とする冷却装置。
前記給水手段又は前記送風手段が稼動した後において、
前記制御手段は、前記圧縮機が前記冷媒の圧縮を停止した後に前記給水手段又は前記送風手段を停止させることを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。