JP2009180481A - 低温貯蔵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットガス除霜による圧縮機への負荷を軽減し、長期使用に耐え得る低温貯蔵装置を提供することを目的とする。
【解決手段】冷凍サイクル装置を、圧縮機と放熱器と減圧器と冷却器を環状に連結した主回路と、前記放熱器と並列に接続されたホットガス回路と、前記ホットガス回路への冷媒の流通を制御する制御弁装置と、前記放熱器および冷却器の熱交換作用を促進する放熱器側送風機、冷却器側送風機を具備する構成とし、ホットガス除霜と、オフサイクル除霜と、除霜しないを圧縮機の運転率に応じて選択することにより、低コストで、除霜方式を選択し、低温貯蔵装置の長寿命化を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、米穀類、野菜等を収納、貯蔵するのに用いる農産物低温貯蔵庫のような低温貯蔵装置の除霜制御システムに関するものである。

従来のこの種除霜制御システムに関するものとして、貯蔵室内の冷却運転が所定時間経過したことによって、ホットガスによる除霜運転を行い、またその除霜運転中に貯蔵室内の温度が所定値以上に上昇したときに冷却運転を行う制御が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１６０３０３号公報

しかしながら、上記従来の構成は、ホットガス除霜を頻繁に行うことにより、圧縮機への負荷が高まり、オフサイクル除霜等に比べて圧縮機内部の弁破損、配管折れ等の故障を短期間に引き起こすケースが多いという欠点があった。

本発明は従来の課題を解決するもので、ホットガス除霜の頻度を低減することにより、圧縮機への負担を軽減し、長寿命の低温貯蔵装置を提供することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の低温貯蔵装置は、ホットガス除霜運転と、オフサイクル除霜運転と、無除霜運転（システム停止）を、圧縮機の運転率により選択したものである。

かかることにより、圧縮機の頻繁な運転を抑制することができ、また適正な時期に除霜運転を行うことができるものである。

低コストで、除霜運転内容を選択し、低温貯蔵装置の長寿命化をはかることができるものである。

請求項１に記載の発明は、貯蔵室を設けた貯蔵庫本体と、前記貯蔵室内を冷却する冷却ユニットを具備した低温貯蔵庫であって、前記冷却ユニットを、冷却室と機械室を形成する断熱ケースと、前記貯蔵室内を冷却する冷凍サイクル装置を具備する構成とし、前記冷凍サイクル装置を、圧縮機と放熱器と減圧器と冷却器を環状に連結した主回路と、前記放熱器と並列に接続されたホットガス回路と、前記ホットガス回路への冷媒の流通を制御する制御弁装置と、前記放熱器および冷却器の熱交換作用を促進する放熱器側送風機、冷却器側送風機を具備する構成とし、前記機械室に、前記圧縮機、放熱器、放熱器側送風機を配置し、前記冷却室に、前記冷却器と、該冷却器の下部に位置するドレン皿および前記冷却器側送風機を配置し、さらに、前記ドレン皿の下部に、前記ホットガス回路を延出配置し、さらに、前記冷却ユニットの運転率を検出し、該運転率に応じて前記冷却器の除霜を、ホットガスによる除霜運転と、圧縮機の運転停止による除霜運転と、前記圧縮および冷却器側送風機が停止する無除霜運転を選択する除霜制御装置を設けたものである。

かかることにより、冷凍サイクルにおける除霜運転の選択が可能となり、その結果、圧縮機の頻繁な運転が抑制でき、圧縮機内部の弁破損、配管折れ等の故障を短期間に引き起こす弊害を軽減することができ、低温貯蔵装置の長寿命化をはかることができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記冷却ユニットの運転率に応じて該冷却ユニットの除霜運転開始周期を変化させるようにしたものである。

かかることにより、前述の圧縮機内部の弁破損、配管折れ等をより確実に抑制することができるものである。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記冷却ユニットの除霜運転開始前に圧縮機が所定時間以上連続して冷却運転していた場合、前記圧縮機の運転停止による除霜運転を強制的に行うようにしたものである。

かかることにより、冷却器の霜取りを円滑に行い、特にイニシャルプルダウン時の冷却スピードが適した低温貯蔵装置を提供することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による農産物低温貯蔵庫の斜視図である。図２は、同実施の形態１における農産物低温貯蔵庫に搭載した冷却ユニットのＡ−Ａ線による平面断面図である
図１、図２において、貯蔵庫本体１は、一面が開口した貯蔵室２と、該開口２を開閉する扉３と、貯蔵室２内を冷却する冷却ユニット４を天面に載置した構成となっている。

そして、冷却ユニット４は、内部を冷却室５と機械室６に分離形成する断熱ケース７と、貯蔵室２内を冷却する冷凍サイクル装置を具備している。

前記冷凍サイクル装置は、圧縮機８と放熱器９とキャピラリーチューブ等の減圧器１０と冷却器１１を環状に連結した主回路と、放熱器９と並列に接続されたホットガス回路１２と、ホットガス回路１２への冷媒の流通を制御する制御弁装置１３と、放熱器９および冷却器１１の熱交換作用を促進する放熱器側送風機１４、冷却器側送風機１５を具備している。

また、機械室６には、圧縮機８と放熱器９と放熱器側送風機１４と制御弁装置１３を配置し、冷却室５には、冷却器１１と、該冷却器１１の下部に位置するドレン皿１６および冷却器側送風機１５を配置している。

さらに、ドレン皿１６の下部には、ホットガス回路１２がドレン皿１６を加熱するように延出配置されている。

さらに、機械室６には、その外殻に放熱器側送風機１４によって機械室６内が冷却できるように吸入開口２０と吐出開口２１が設けられ、また、内部には、冷却ユニットの運転率を検出し、該運転率に応じて冷却器１１の除霜を、圧縮機８を運転したホットガス除霜運転と、圧縮機７の運転を停止し、冷却器側送風機１５の運転によるオフサイクル除霜運転と、圧縮８および冷却器側送風機１５が停止する無除霜運転を選択する除霜制御装置１７が設けられている。

また、冷却室５には、貯蔵室２内に開口した冷気吐出口１８と冷気吸入口１９が設けられ、冷却器側送風機１５によって冷気が循環するように構成されている。

次に、以上のように構成された農産物低温貯蔵庫の運転制御内容について、図３を参照しながら説明する。

図３は、本実施の形態１の農産物低温貯蔵庫における圧縮機７の運転率と各除霜運転に対応した各機器の動作内容を示す関係図である。

本実施の形態１における農産物低温貯蔵庫の基本運転モードは、例えば、冷却運転を２時間行った後に除霜運転を１０分行うというように、冷却運転と除霜運転を一定の周期で行うものである。

上記運転制御において、冷却運転を開始すると、周知の如く、圧縮機８、放熱器９、減圧器１０、冷却器１１と順次冷媒が流れ、以下、その循環を行う。このとき、制御弁装置１３は閉塞状態にあるため、ホットガス回路１２には冷媒が流れない。

したがって、圧縮機８の運転により、冷却器１１が冷却され、冷却器側送風機１５によって冷気吐出口１８から貯蔵室２内へ冷気が導入される。これにより、貯蔵室２内が所定の温度に冷却される。

ここで、冷却運転が所定時間以上連続されると、冷却器１１の表面に付着した霜は徐々に成長し、場合によっては、貯蔵室２へ送風循環できなくなってしまうほど成長することもある。

そのため、一般的には、制御弁装置１３を開放することにより、圧縮機８から吐出された高温高圧の冷媒ガスを冷却器１１に直接バイバスさせて霜を溶かすホットガス除霜や、冷却運転を停止し、冷却器側送風機１４のみを運転することにより、庫内空気を循環させて成長した霜を溶かすオフサイクル除霜等を定期的に行い、霜取りを行っている。

例えば、貯蔵室２内に葉菜等の水分を多く含んだものを貯蔵している場合や、貯蔵室２内の設定温度が低い場合等では、冷却器１１に付着する霜の量が多い条件にある。その条件の下で一定時間毎に冷却器側送風機１４のみを所定時間運転するオフサイクル除霜を行った場合では、霜が溶けきらない状態で再度冷却運転が開始され、最終的に霜が冷却器１１全体を覆った状態となってしまい、冷却器側送風機１４が運転していても貯蔵室２内に冷風が循環せず、冷却不良に至ることがある。

そのため、葉菜等の水分を多く含んだものを貯蔵する場合や、貯蔵室２内の設定温度が低い場合には、オフサイクル除霜ではなく、ホットガス除霜を採用する場合が多い。

ホットガス除霜を用いた冷却システムでは、高温、高圧の冷媒ガスを、制御弁装置１３を介して直接冷却器１１へ流すため、除霜能力が高く、除霜スピードも速いという長所をもつ反面、圧縮機８に戻る冷媒３３へ吸い込まれるガスは、通常運転中より高温・高圧となるため、圧縮機８にかかる負荷が高くなり、通常の冷却システムに比べ、圧縮機８内部の弁の破損や、配管折れ等の耐久性が劣ってしまうという欠点があった。

一方、冷却器１１に付着する霜の量は、圧縮機８の運転時間と停止時間に大きく関係しているため、一定時間毎に行う除霜の間の冷却運転中における圧縮機８の積算運転時間と、除霜運転から次回の除霜運転までの間の比を運転率とした場合、
運転率＝圧縮機の積算運転時間／除霜運転から次回の除霜運転までの時間 …（式１）
で表すことができる。

上記（式１）から、運転率が高いほど着霜し易く、運転率が低いほどほとんど着霜しなくなるといえる。

例えば、外気温度が３５℃の場合と、１５℃の場合では、外気温度３５℃の方が、運転率は高く、着霜し易い。一方、外気温度１５℃の方が運転率は低く、冷却運転中の圧縮機８の停止時間が長いため、冷却器１１の表面における霜の成長が一時的に止まり、着霜し難くなる。

また、設定温度と外気温度が近い場合等は、ほとんど圧縮機８が運転されることはないため、冷却器１１に着霜することはなく、除霜運転は必要なくなる。

従って、例えば図３に示すように、運転率の範囲に応じて除霜方式を選択することにより、圧縮機８の内部の弁破損や配管折れ等の故障を短期間に引き起こす事態を軽減した農産物低温貯蔵庫を提供することができる。

さらには、外気温度の上昇や、庫内負荷の増大、頻繁な扉の開閉等の影響で、冷却ユニット４の冷却能力が必要な場合には、自然と圧縮機８の運転率が上昇し、その運転状態に応じた除霜モードに移行し、選択することとなるため、最も適切な除霜を行うこととなり、着霜による冷却不良を引き起こす恐れもない。

（実施の形態２）
図４は、本実施の形態２における農産物低温貯蔵庫の圧縮機の運転率と各除霜運転に対応した各機器の動作内容を示す関係図である。図５は、同実施の形態２における農産物低温貯蔵庫の運転内容の一例を示すタイムチャートである。なお、農産物低温貯蔵庫の構成については、実施の形態１と同じであるため、図１、図２を用いて説明する。

先の実施の形態１においては、除霜運転を一定時間毎に必ず行う制御としているため、運転率が低い場合は、圧縮機８の停止時間が長いことから、実際には冷却器１１の表面に霜が付着することは極めて少ない。また、除霜中は、冷却ユニット４が冷却運転されていないため、庫内温度が上昇することから、庫内収納物へのヒートショックダメージを与えかねない。

かかることから、本実施の形態２は、圧縮機８の運転率に応じて除霜運転の内容を変えると共に除霜運転を行う周期を変えるようにしたものである。

具体的な一例を示す図４を基に説明すると、運転率が２０％未満の場合は、実施の形態１と同様に２時間冷却運転を行った後に１０分の圧縮機８の停止が行われる運転モードとなる。

そして、運転率が２０％以上で７０％未満の場合は、オフサイクル除霜が行われ、加えて次回の除霜運転を行う周期が設定される。ここで、先の実施の形態１と異なる点は、除霜運転を行う周期を設定することを付加した点である。したがって、この場合は、除霜運転周期が２時間に設定され、２時間後に運転率を検出（計算）し、そのときの運転率に対応したモードの除霜運転を行うと共に、次の除霜周期が決定される。

例えば、２時間後の運転率が８５％に変わっていた場合、ホットガス除霜が行われると共に、次回の除霜運転を行う周期が１時間（１時間後）に設定される。

上述の動作を繰り返し、貯蔵室２内の温度制御を行い、庫内収納物の鮮度維持を図るものである。

したがって、図４に示すように、運転率に応じて除霜運転に入る周期を変えることにより、除霜運転の回数を減らすことができる。

その結果、庫内収納物へのヒートショックダメージを低減することができ、また、不必要にホットガス除霜を行う回数も減らすことができるため、圧縮機８の内部の弁破損、配管折れ等の故障を短期間に引き起こす事態を軽減した農産物低温貯蔵庫を提供することができる。

なお、イニシャルプルダウン時等のように、圧縮機８が連続運転となるような高負荷条件下では、圧縮機８が長時間連続運転状態となることが多いため、その運転率から除霜運転時にホットガス除霜を選択する可能性が高い。特に、高負荷条件下になればなるほどホットガス除霜を行った時の圧縮機８へのダメージが大きくなる。

そこで、図５に示すように、ホットガス除霜の導入前に、オフサイクル除霜を事前に行うことによって、特に高負荷条件下でのホットガス除霜の運転を回避し、圧縮機８への負担を軽減することができる。

本発明は、ホットガス除霜と、オフサイクル除霜と、除霜しないを圧縮機の運転率に応じて選択するもので、農産物低温貯蔵庫の他に、物品を低温貯蔵する貯蔵装置、あるいは冷蔵倉庫等、比較的頻繁な扉の開閉を行わない貯蔵装置に広く適用できるものである。

本発明の実施の形態１における農産物低温貯蔵庫の斜視図 同実施の形態における農産物低温貯蔵庫に搭載した冷却ユニットのＡ−Ａ線による平面断面図 同実施の形態の農産物低温貯蔵庫における圧縮機の運転率と各除霜運転に対応した各機器の動作内容を示す関係図 本発明の実施の形態２における農産物低温貯蔵庫の圧縮機の運転率と各除霜運転に対応した各機器の動作内容を示す関係図 同実施の形態における農産物低温貯蔵庫の運転内容の一例を示すタイムチャート

符号の説明

１ 貯蔵庫本体
２ 貯蔵室
４ 冷却ユニット
５ 冷却室
６ 機械室
７ 断熱ケース
８ 圧縮機
９ 放熱器
１０ 減圧器
１１ 冷却器
１２ ホットガス回路
１３ 制御弁装置
１４ 放熱器側送風機
１５ 冷却器側送風機
１６ ドレン皿
１７ 除霜制御装置

Claims (3)

1. 貯蔵室を設けた貯蔵庫本体と、前記貯蔵室内を冷却する冷却ユニットを具備した低温貯蔵庫であって、前記冷却ユニットを、冷却室と機械室を形成する断熱ケースと、前記貯蔵室内を冷却する冷凍サイクル装置を具備する構成とし、前記冷凍サイクル装置を、圧縮機と放熱器と減圧器と冷却器を環状に連結した主回路と、前記放熱器と並列に接続されたホットガス回路と、前記ホットガス回路への冷媒の流通を制御する制御弁装置と、前記放熱器および冷却器の熱交換作用を促進する放熱器側送風機、冷却器側送風機を具備する構成とし、前記機械室に、前記圧縮機、放熱器、放熱器側送風機を配置し、前記冷却室に、前記冷却器と、該冷却器の下部に位置するドレン皿および前記冷却器側送風機を配置し、さらに、前記ドレン皿の下部に、前記ホットガス回路を延出配置し、さらに、前記冷却ユニットの運転率を検出し、該運転率に応じて前記冷却器の除霜を、ホットガスによる除霜運転と、圧縮機の運転停止による除霜運転と、前記圧縮および冷却器側送風機が停止する無除霜運転を選択する除霜制御装置を設けた低温貯蔵装置。
2. 前記冷却ユニットの運転率に応じて該冷却ユニットの除霜運転開始周期を変化させるようにした請求項１に記載の低温貯蔵装置。
3. 前記冷却ユニットの除霜運転開始前に圧縮機が所定時間以上連続して冷却運転していた場合、前記圧縮機の運転停止による除霜運転を強制的に行うようにした請求項１または２に記載の低温貯蔵装置。