JP2004092930A - 製氷機 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した除氷性能を確保する。
【解決手段】除氷サイクルでは、開閉弁１６が開くことで、圧縮機１からのホットガスが、バイパス管路１３からガス導入管路１５を通って蒸発器６に導入される。製氷サイクルの終了時に蒸発器６内に残った液冷媒は、ホットガスの勢いでアキュムレータ７まで送出されて液分離される。蒸発器６に導入されたホットガスは、まず顕熱が蒸発器６に伝わり、続いて蒸発器６の内圧が上昇すると、凝縮に伴う潜熱が加わり、両加熱作用により除氷される。除氷サイクルの間、製氷完了時にあった液冷媒も、蒸発器６で液化した液冷媒もすべてアキュムレータ７で回収されるが、除氷サイクルの開始と同時に、アキュムレータ７に装備されたヒータ２０に通電されているから、その発熱によりアキュムレータ７内の液冷媒が加熱されて気化し、圧縮機１に吸引されて循環サイクルに加えられる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機からのホットガスを蒸発器に導入して除氷するようにした製氷機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の製氷機の一例として、図５に示すものが知られている。これは、圧縮機１、凝縮器ファン２Ａ付きの凝縮器２、受液器３、ドライヤ４、膨張弁５、蒸発器６及びアキュムレータ７（液分離器）が冷媒配管８によって循環接続され、このうち圧縮機１、凝縮器２及びアキュムレータ７が室外機９に、残りが室内機１０に配されている。また、圧縮機１からは、凝縮器２の出口側に設けられた凝縮圧力調整弁１２にホットガスを供給すべくバイパス管路１３が引き出され、このバイパス管路１３から、開閉弁１６の介設されたガス導入管路１５が分岐されて、蒸発器６の入口に接続されている。
【０００３】
そして製氷サイクルの際には、周知のように蒸発器６内で液冷媒を気化させた場合の潜熱により冷凍作用を呈して氷を生成する。
一方除氷サイクルに切り替わると、凝縮器ファン２Ａが停止するとともに、ガス導入管路１５の開閉弁１６が開放され、高低の圧力差により、多量のホットガスがガス導入管路１５を通って蒸発器６に導入される。
通常、製氷の完了時には、蒸発器６内には蒸発しながら滞留する液冷媒が存在するが、それらはホットガスの流れの勢いによって室外機９のアキュムレータ７まで送り出され、液分離されたのち、ガス分が圧縮機１に吸入、圧縮されて、再びホットガスとしてバイパス管路１３から吐出されるという循環サイクルとなる。
また、蒸発器６に導入されたホットガスは、氷の融点に比べて十分に高温であり、その顕熱が蒸発器６に伝わる。それに加え、ホットガスにより蒸発器６の内圧が次第に上昇し、氷の融点よりも高い温度の飽和圧力を越え始めると、ガス状の冷媒は液化を始める。すなわち蒸発器６は、冷媒の顕熱と、凝縮する際の潜熱とによって加熱され、この加熱作用により除氷されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記した除氷サイクルは、通常で２〜３分、周囲温度が低くて長引く場合でも５〜７分程度で終了するのであるが、この除氷サイクル中、ホットガスの量は次第に減少していくのが普通である。なぜならば、圧縮機１の手前にはこの圧縮機１の故障防止用等のためにアキュムレータ７が設けられていて、製氷完了時に蒸発器６にあった液冷媒も、蒸発器６で液化した液冷媒もすべてアキュムレータ７で回収される形となるため、圧縮機１から吐出されるホットガスの循環量は、減ることはあっても増えることはない。そのため、次第に除氷能力が低下するおそれがあった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、安定した除氷性能を確保するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、圧縮機の手前側にアキュムレータが配された冷凍回路を備え、蒸発器の冷却機能で製氷し、この蒸発器に前記圧縮機からのホットガスを導入して温度上昇させることにより除氷するようにした製氷機において、除氷運転時にホットガスの流量が減少することを防ぐ流量減少防止手段を設けた構成としたところに特徴を有する。
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記アキュムレータに、貯留された液冷媒を加熱する加熱手段が設けられることにより、前記流量減少防止手段が構成されているところに特徴を有する。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記アキュムレータと並列に、流量を絞って液冷媒の流通を可能とする細管路を設けることにより、前記流量減少防止手段が構成されているところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記細管路を開閉する開閉弁が備えられているところに特徴を有する。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
除氷運転に入ると、圧縮機から吐出されたホットガスが蒸発器に対して循環して導入され、その顕熱と凝縮する際の潜熱とにより蒸発器が加熱されて除氷される。この間、流量減少防止手段によってホットガスの流量が減少することが防止され、安定した除氷性能が確保される。
＜請求項２の発明＞
除氷運転中、アキュムレータにより液冷媒が分離回収されるが、この間加熱手段を駆動すると、アキュムレータ内の液冷媒が加熱されて気化し、循環サイクルに加えられる。すなわち、ホットガスの循環量の減少が防がれる。
【０００８】
＜請求項３の発明＞
特に除氷初期にホットガスで押し出される液冷媒がそのまま圧縮機に吸入されると、故障に繋がるおそれがある。しかし、液冷媒が細管路を通ることで量を絞って圧縮機に吸入されると、圧縮機内部で蒸発して循環サイクルに加えられる。ホットガスの循環量の減少が防がれ、併せて圧縮機の温度低下を図ることができる。
＜請求項４の発明＞
除氷時にのみに開閉弁を開いて細管路を流通可能とすることで、ホットガスの循環量の減少を防ぐ機能を果たし、製氷時には開閉弁を閉じて細管路を流通不能とすることにより、アキュムレータの液分離機能を果たす。
製氷運転時には、原則として蒸発器以降に液冷媒は流れないはずであるが、膨張弁による制御が不十分である等により、圧縮機側に液冷媒が流出することがある。この液分が細管路を通って圧縮機に流入すると、内部で蒸発してガスの体積が増すことになるが、蒸発器から戻って来たときの体積よりも増えるということは、冷凍機としては、蒸発器以外で別の無駄な冷却の仕事を行ったこととなり、言い換えると冷凍機の効率が落ちることを意味する。そのため製氷時には、細管路を閉じて液冷媒の流入を停止することにより、本来の冷却効率を上げることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１及び図２によって説明する。この実施形態の冷凍回路Ａは図１に示すようであって、基本的な構造は、従来例で示した図５のものと同じであるため、同一機能を有する部位については同一符号を付して、重複した説明は省略する。
さて、この第１実施形態では、アキュムレータ７にヒータ２０が装備されており、スイッチ２１のオンオフによって、ヒータ２０への通電と遮断とが切り替えられ、通電によりアキュムレータ７内に回収された液冷媒を加熱可能となっている。
【００１０】
第１実施形態の作用は、以下のようである。
図２に示すように、製氷サイクルは、ガス導入管路１５の開閉弁１６が閉じ、またアキュムレータ７のヒータ２０のスイッチ２１がオフとなった状態において、凝縮器ファン２Ａともども冷凍回路Ａ（圧縮機１）が駆動されることで行われる。このときは、冷媒が冷媒配管８内を図１の実線の矢線に示す方向に循環し、蒸発器６に導入された液冷媒が気化した場合の潜熱により冷凍作用を呈して、蒸発器６が装備された製氷部に氷が生成される。
所定の製氷時間が経過し、あるいは所定の氷が生成されたことがセンサ等で検知されると、除氷サイクルに切り替わる。
【００１１】
除氷サイクルに入ると、凝縮器ファン２Ａが停止されるとともに、ガス導入管路１５の開閉弁１６が開き、またアキュムレータ７のヒータ２０のスイッチ２１がオンとなって通電される。開閉弁１６の開放に伴い、高低の圧力差によって、図１の破線の矢線に示すように、圧縮機１から吐出された多量のホットガスが、バイパス管路１３からガス導入管路１５を通って蒸発器６に導入される。
製氷サイクルの終了時には、蒸発器６内には蒸発しながら滞留する液冷媒が残っているが、それらはホットガスの流れの勢いにより室外機９のアキュムレータ７まで送り出され、液分離されたのち、ガス分が圧縮機１に吸入、圧縮されて、再びホットガスとしてバイパス管路１３から吐出されるという循環サイクルとなる。
また、蒸発器６に導入されたホットガスは、氷の融点に比べて十分に高温であり、その顕熱が蒸発器６に伝わる。それに加え、ホットガスにより蒸発器６の内圧が次第に上昇し、氷の融点よりも高い温度の飽和圧力を越え始めると、ガス状の冷媒は液化を始める。すなわち蒸発器６は、冷媒の顕熱と、凝縮する際の潜熱とによって加熱され、この加熱作用により除氷される。
【００１２】
この除氷サイクルの間、上記のように、製氷完了時にあった液冷媒も、蒸発器６で液化した液冷媒もすべてアキュムレータ７で回収されるのであるが、除氷サイクルの開始と同時にヒータ２０に通電されているから、その発熱によりアキュムレータ７内の液冷媒が加熱されて気化し、圧縮機１に吸引される、すなわち循環サイクルに加えられる。
除氷サイクルが終了すると、再度製氷サイクルに切り替わり、凝縮器ファン２Ａ、開閉弁１６及びヒータ２０のスイッチ２１が上記と逆に切り替わって製氷が再開される。
【００１３】
すなわちこの第１実施形態では、除氷サイクルの間にアキュムレータ７に回収された液冷媒が、ヒータ２０で加熱されて気化されつつ随時循環サイクルに加えられるから、ホットガスの循環量の減少が防がれ、除氷サイクルの全般にわたって安定した除氷性能を発揮することが期待できる。
＜変形例＞
なお、製氷サイクルに入った後も、図２の破線に示すように、ヒータ２０に対する通電を所定の時間ｔ（数分程度）継続し、アキュムレータ７に残っている液冷媒の蒸発を助けるようにしてもよい。
【００１４】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態の冷凍回路Ｂでは、第１実施形態でアキュムレータ７にヒータ２０を装備したことに代え、アキュムレータ７と並列に細管路２３が接続されている。この細管路２３は、キャピラリチューブほど細くはないが、液冷媒の流量を絞って流通させる機能を有するものである。
その他の構造については第１実施形態と同様である。
【００１５】
特に除氷サイクルの初期にホットガスで押し出される液冷媒が、そのまま圧縮機１に吸入されると、圧縮機１の故障に繋がるおそれがあり、そのためにアキュムレータ７が備えられている。しかながらこの実施形態では、押し出された液冷媒が、細管路２３を通ることで量を絞られて圧縮機１に吸入されるから、むしろ圧縮機１の内部で蒸発し、循環サイクルに加えられる。
その結果、ホットガスの循環量の減少が防がれ、同様に除氷サイクルの全般にわたって安定した除氷性能を発揮することが期待できる。併せて圧縮機１の温度低下を図ることができる。
【００１６】
＜第３実施形態＞
図４は、本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態の冷凍回路Ｃでは、上記の第２実施形態に対して、細管路２３の手前に開閉弁２４が設けられており、除氷サイクルのときには開閉弁２４を開いて細管路２３を流通可能状態とする一方、製氷サイクルのときには開閉弁２４を閉じて細管路２３を流通不能とするようになっている。
その他の構造については第２実施形態と同様である。
【００１７】
この第３実施形態では、除氷サイクルにおいては、上記第２実施形態と同様に、液冷媒を細管路２３により量を絞って圧縮機１に導入し、圧縮機１の内部での蒸発を促して循環サイクルに加えることで、ホットガスの循環量の減少を防ぐ機能を果たす。
一方、製氷サイクルでは、細管路２３を閉じることで、アキュムレータ７の液分離機能を果たす。
製氷サイクルでは、原則として蒸発器６以降に液冷媒は流れないはずであるが、膨張弁５による制御が不十分である等により、圧縮機１側に液冷媒が流出することがある。この液分が細管路２３を通って圧縮機１に流入すると、内部で蒸発してガスの体積が増すことになるが、蒸発器６から戻って来たときの体積よりも増えるということは、冷凍機としては、蒸発器６以外で別の無駄な冷却の仕事を行ったこととなり、言い換えると冷凍機の効率が落ちることを意味する。そのため製氷サイクルでは、細管路２３を閉じて液冷媒の流入を停止することにより、本来の冷却効率を上げることができる。
【００１８】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態ではガス導入管路を別途に備えた場合を例示したが、冷媒配管の液管路をガス導入管路に兼用して室外機と室内機とを２本の配管で繋いだ形式のものにも同様に適用可能である。
（２）冷凍回路を構成する各部材を室外機と室内機とに振り分ける形態は、上記実施形態に例示したものに限らない。要は本発明は、アキュムレータを備えた製氷機用の冷凍回路全般に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍回路の回路図
【図２】そのタイミングチャート
【図３】第２実施形態に係る冷凍回路の回路図
【図４】第３実施形態に係る冷凍回路の回路図
【図５】従来例の冷凍回路の回路図
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ…冷凍回路　１…圧縮機　６…蒸発器　７…アキュムレータ　１３…バイパス管路　１５…ガス導入管路　１６…開閉弁　２０…ヒータ（加熱手段）　２１…スイッチ　２３…細管路　２４…開閉弁

Claims (4)

1. 圧縮機の手前側にアキュムレータが配された冷凍回路を備え、蒸発器の冷却機能で製氷し、この蒸発器に前記圧縮機からのホットガスを導入して温度上昇させることにより除氷するようにした製氷機において、
   除氷運転時にホットガスの流量が減少することを防ぐ流量減少防止手段を設けたことを特徴とする製氷機。
2. 前記アキュムレータに、貯留された液冷媒を加熱する加熱手段が設けられることにより、前記流量減少防止手段が構成されていることを特徴とする請求項１記載の製氷機。
3. 前記アキュムレータと並列に、流量を絞って液冷媒の流通を可能とする細管路を設けることにより、前記流量減少防止手段が構成されていることを特徴とする請求項１記載の製氷機。
4. 前記細管路を開閉する開閉弁が備えられていることを特徴とする請求項３記載の製氷機。

Images