JP2015124922A - ホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器、および除霜方法 - Google Patents

ホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器、および除霜方法 Download PDF

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【課題】蒸発部をホットガスで除霜する際のハンマリング現象や液戻りの発生を確実に防止して、蒸発部の除霜を効果的に行うことができるホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器、およびその除霜方法を提供する。
【解決手段】主配管17の高圧側配管17aと低圧側配管17bとを、制御手段20で開弁動作が制御される流路開閉弁23を設けたバイパス管18で連通する。除霜運転時には、圧縮機12を停止させ、高圧側配管17aから低圧側配管17bへ供給される冷媒ガスの流量が、徐々に多くなるようにして、両配管17a・17bの圧力を徐々に均衡させたのち、圧縮機12を再起動し、圧縮機12の運転周波数をインバータ24で冷却運転周波数よりも低い除霜運転周波数に調整した状態で除霜が行われるように構成する。
【選択図】図3

Description

本発明は、圧縮機から送出された高温の冷媒ガスで蒸発部の除霜を行うホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器、および除霜方法に関する。
本発明では、高圧側配管と低圧側配管とが、流量調整弁が設けられたバイパス管(ホットガスバイパス路)で接続されており、このバイパス管を介して圧縮機から送出された高温の高圧冷媒ガスを蒸発部へ送給して蒸発部の除霜を行うが、この種のホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器は特許文献1に開示されている。かかる特許文献1の冷凍機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器(蒸発部)、アキュムレータなどが記載順に接続されて冷凍回路が構成されている。圧縮機と凝縮器との間の高圧ライン(高圧側配管)と、膨張弁と蒸発器との間の低圧ライン(低圧側配管)とは、ホットガスバイパス路で接続されており、ホットガスバイパス路には、バイパス路を開閉する大口径の電磁弁と小口径の電磁弁とが並列に設けられている。運転モードが冷却運転から除霜運転に切り換わると、まず圧縮機が所定時間停止される。このとき、小口径の電磁弁のみが開操作されて、高圧ラインの高温の高圧冷媒ガスが低圧ラインに緩やかに流し込まれ、高圧ラインの圧力と低圧ラインの圧力との不均衡が解消されるようになっている。所定時間が経過したのち、大口径の電磁弁が開操作されるとともに圧縮機の運転が再開されて、除霜運転が行われる。
同様の構成を備えた空気調和機は特許文献2に開示されている。かかる特許文献2の空気調和機は、圧縮機、四方切替弁、室内側熱交換器、減圧装置、室外側熱交換器(蒸発部)、アキュムレータなどを記載順に配管で接続して構成されている。圧縮機と四方切替弁とを接続する配管(高圧側配管)と、減圧装置と室外側熱交換器とを接続する配管(低圧側配管)とは、ホットガスバイパス路で接続されている。このバイパス路には電磁弁が設けられており、電磁弁の開度は制御回路で調整することができる。運転モードが暖房運転から除霜運転に切り換わると、圧縮機を運転したままで電磁弁の開度を連続的に大きくして、高温の高圧冷媒ガスが室外側熱交換器に緩やかに流し込まれ、高圧側配管の圧力と低圧側配管の圧力との不均衡を解消しながら、除霜運転が行われる。電磁弁の開度は、パルスモーターの駆動状態を制御回路で制御して主弁を移動させることにより調整される。
本発明に係る圧縮機は、インバータで調整された駆動周波数の電流で駆動されるが、この種の回転圧縮機を備えた冷凍回路の除霜制御方法は特許文献3に開示されている。かかる特許文献3の冷凍回路は、回転圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器(蒸発部)などが記載順に接続されて構成されている。回転圧縮機の吐出側(高圧側配管)と蒸発器の入口側(低圧側配管)とは、ホットガスバイパス路で接続されており、このバイパス路に電磁弁が設けられている。運転モードが冷却運転から除霜運転に切り換わると、まず回転圧縮機が最低駆動周波数で駆動されて、冷凍回路の高圧圧力を低下させるとともに、低圧圧力を上昇させる。冷凍回路の高圧圧力と低圧圧力との圧力差が小さくなり、圧力差が設定圧力以下となったのち、電磁弁を開放すると同時に回転圧縮機が最高駆動周波数で駆動されて、除霜運転が行われる。
特許文献1の冷凍機および特許文献2の空気調和機においては、高温の高圧冷媒ガスが高圧側配管から低圧側配管へと緩やかに流し込まれるので、ハンマリング現象の発生を防止できる。なお、高温の高圧冷媒ガスが低圧側配管に急激に流れ込む場合には、蒸発器および低圧側配管を構成する銅管などが振動するハンマリング現象に陥りやすく、先の各機器が損傷するおそれがある。特許文献3においても、回転圧縮機を最低駆動周波数で駆動して、冷凍回路の高圧圧力を低下させるとともに、低圧圧力を上昇させるので、電磁弁の開放に伴うハンマリング現象の発生を防止できる。
実公平01−041105号公報 特開昭62−094766号公報 特開平01−247972号公報
ホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器の除霜運転時には、バイパス管を介して蒸発部に高温の高圧冷媒ガスが送給されるので、蒸発部が凝縮部として機能し、冷凍サイクルを構成する膨張および蒸発工程が行われない。従って、特許文献1の冷凍機および特許文献2の空気調和機のように、除霜運転時に、圧縮機を冷却運転と同じ状態で運転すると、循環する冷媒の量が多く、また冷媒の循環速度も速いので、凝縮部として機能する蒸発部において高温の高圧冷媒ガスの液化が行われず、一部が気体のまま蒸発部を通過してしまう。さらに、高温の高圧冷媒ガスが気体のまま蒸発部を通過すると、圧縮機までの低圧側配管部分で熱交換されて液化し、液化した冷媒が液体のまま圧縮機に戻るいわゆる「液戻り」が発生する。液戻りの状態で圧縮機を運転し続けると、圧縮機内のオイルに冷媒が溶け込んでオイルが泡立つオイルフォーミングが発生して、圧縮機の機能が低下してしまう。また、オイルフォーミングが発生すると、オイルの液面が低下するので、圧縮機が潤滑不良を起こして破損するおそれがあり、圧縮機の信頼性が低下する。液戻りは、圧縮機の冷媒入口側に設けられたアキュムレータで液状の冷媒を気化させることにより防止できるが、除霜運転時は、液の戻り量が多いため、容量の大きなアキュムレータを設ける必要がありコストが嵩む。
また、除霜運転初期の蒸発器は、放熱フィンなどに付着している霜により低温状態に維持されているため、高温の高圧冷媒ガスを大量に循環させると、蒸発器が一気に加熱されて膨張し、蒸発器を形成する放熱フィンなどが破損するおそれもある。また、霜は蒸発器表面で氷状になっているため、氷状の霜が急激に割れることによる騒音が発生する。
特許文献3の冷凍回路の除霜制御方法では、ホットガスバイパス路を通して蒸発器に直接高温の高圧冷媒ガスを送給する際に、回転圧縮機が最高駆動周波数で駆動されるので、より多くの高温の高圧冷媒ガスが蒸発器に送給される分、液の戻り量が多くなることが避けられない。
本発明の目的は、蒸発部をホットガスで除霜する際のハンマリング現象の発生を確実に防止でき、さらに、液戻りに伴うオイルフォーミングを抑制して信頼性を向上できるホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器、およびその除霜方法を提供することにある。
本発明の目的は、除霜運転時に蒸発部に対して温度衝撃や圧力衝撃が作用するのを解消して、霜や氷が溶解するときの騒音の発生を防止でき、さらに、蒸発部の除霜を効果的に行うことができるホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器、およびその除霜方法を提供することにある。
本発明は、主配管17に沿って配置される圧縮機12と、凝縮部13と、膨張部14と、蒸発部15を有し、制御手段20で制御されて、圧縮機12の運転周波数を調整するインバータ24を備え、圧縮機12と凝縮部13との間の高圧側配管17aと、膨張部14と蒸発部15との間の低圧側配管17bとがバイパス管18で連通されており、除霜運転時に、圧縮機12から送給された高温の高圧冷媒ガスをバイパス管18を介して蒸発部15へ送給して除霜を行なうホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器を対象とする。前記バイパス管18には、制御手段20で開弁動作が制御される流路開閉弁23が設けられている。除霜運転時には、まず、圧縮機12を停止させる。次いで、高圧側配管17aから低圧側配管17bへ供給される冷媒ガスの流量が、徐々に多くなるように流路開閉弁23の開弁動作を制御手段20で制御して、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させる。さらに、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とが均衡したのちに圧縮機12を再起動して、圧縮機12の運転周波数をインバータ24で冷却運転周波数よりも低い除霜運転周波数に調整した状態で除霜することを特徴とする。
除霜運転時の制御手段20は、予め設定された複数のサイクル集合(CG)に従って流路開閉弁23の開弁動作を制御している。各サイクル集合(CG)は、一定の時間が経過するごとに流路開閉弁23の開弁動作を制御する開弁サイクル(C)のひとつまたは複数で構成する。前段のサイクル集合(CG)から次段のサイクル集合(CG)へと移行するのに伴って、各開弁サイクル(C)における流路開閉弁23の開弁時間を徐々に増加させて、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させる。
圧縮機12の冷媒入口側の低圧側配管17bにアキュムレータ16を配置する。
また、本発明は、主配管17に沿って配置される圧縮機12と、凝縮部13と、膨張部14と、蒸発部15を有し、制御手段20で制御されて、圧縮機12の運転周波数を調整するインバータ24を備え、圧縮機12と凝縮部13との間の高圧側配管17aと、膨張部14と蒸発部15との間の低圧側配管17bとがバイパス管18で連通されており、除霜運転時に、圧縮機12から送給された高温の高圧冷媒ガスをバイパス管18を介して蒸発部15へ送給して除霜を行なうホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器の除霜方法を対象とする。除霜運転時には、圧縮機12を停止させる過程と、高圧側配管17aから低圧側配管17bへ供給される冷媒ガスの流量が、徐々に多くなるように流路開閉弁23の開弁動作を制御手段20で制御して、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させる過程と、圧縮機12を再起動し、圧縮機12の運転周波数をインバータ24で冷却運転周波数よりも低い除霜運転周波数に調整した状態で駆動する過程を経て、除霜を行うことを特徴とする。
高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させる過程おいて、制御手段20は、予め設定された複数のサイクル集合(CG)に従って流路開閉弁23の開弁動作を制御している。各サイクル集合(CG)は、一定の時間が経過するごとに流路開閉弁23の開弁動作を制御する開弁サイクル(C)のひとつまたは複数で構成する。前段のサイクル集合(CG)から次段のサイクル集合(CG)へと移行するのに伴って、各開弁サイクル(C)における流路開閉弁23の開弁時間を徐々に増加させてある。
本発明に係るホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器においては、除霜運転時に、まず、圧縮機12を停止し、次いで、高圧側配管17aから低圧側配管17bへ供給される冷媒ガスの流量が、徐々に多くなるように流路開閉弁23の開弁動作を制御手段20で制御して、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させるようにした。これにより、高圧側配管17aの高温の高圧冷媒ガスを、低圧側配管17bへと緩やかに流入させることができ、低圧側配管17bの圧力が急激に上昇するのを防いで、ハンマリング現象の発生を確実に防止できる。また、除霜運転時に蒸発部15に対して温度衝撃や圧力衝撃が作用するのを解消して、蒸発部15や低圧側配管17bを構成する金属管などが破損するのを防止でき、さらに、霜や氷が溶解するときの騒音の発生を防止できる。
加えて、両配管17a・17bの圧力を均衡させたのち、圧縮機12を再起動し、除霜運転周波数で圧縮機12を駆動して除霜を行うようにした。これによれば、除霜運転時に圧縮機12から送出される高温の冷媒ガスの送給量を、冷却運転時に比べて少なくすることができる。これにより、除霜運転時に凝縮部として機能する蒸発部15で液化されて圧縮機12に戻る液状の冷媒の量を少なくして、液戻りに伴うオイルフォーミングを抑制することができる。また、冷媒ガスの送給量が少ない分だけ冷媒ガスの循環速度を低速にして、冷媒ガスが蒸発部15を通過する時間を長くすることができる。これにより、効率よく高温の高圧冷媒ガスの熱を蒸発部15に伝導することができ、蒸発部15の除霜を効果的に行うことができる。
前段のサイクル集合(CG)から次段のサイクル集合(CG)へと移行するのに伴って、各開弁サイクル(C)における流路開閉弁23の開弁時間を徐々に増加させて、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させるようにした。これによれば、両配管17a・17bの圧力差が大きい除霜運転開始初期には、少ない開弁時間で高温の高圧冷媒ガスを高圧側配管17aから低圧側配管17bへと緩やかに流入させて、ハンマリング現象の発生を確実に防止できる。高温の高圧冷媒ガスを低圧側配管17bへと緩やかに流入させて、高圧側配管17aと低圧側配管17bの圧力差が小さくなるにつれ、開弁時間を増加することで、両配管17a・17bの圧力をすばやく均衡させることができる。
圧縮機12の冷媒入口側の低圧側配管17bにアキュムレータ16を配置すると、除霜運転時に、液状のまま圧縮機12の冷媒入口側に循環してきた冷媒ガスをアキュムレータ16で確実に気化して、圧縮機12への液戻りを防止でき、液戻りに伴うオイルフォーミングを一掃して圧縮機12の信頼性をさらに向上できる。本発明においては、除霜運転時には、圧縮機12が冷却運転時よりも低い運転周波数で駆動されるので、除霜運転時の高温の高圧冷媒ガスの送給量は少なく、圧縮機12の冷媒入口側に循環してくる液状の冷媒は少量である。従って、容量の小さなアキュムレータ16であっても液状の冷媒を確実に気化させることができ、装置全体の製造コストを抑えることができる。
また、本発明に係るホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器の除霜方法においては、除霜運転時には、圧縮機12を停止させる過程と、高圧側配管17aから低圧側配管17bへ供給される冷媒ガスの流量が、徐々に多くなるように流路開閉弁23の開弁動作を制御手段20で制御して、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させる過程とを経るようにした。これによれば、高圧側配管17aの高温の高圧冷媒ガスを、低圧側配管17bへと緩やかに流入させて低圧側配管17bの圧力が急激に上昇するのを防ぎ、ハンマリング現象の発生を確実に防止できる。また、除霜運転時に蒸発部15に対して温度衝撃や圧力衝撃が作用するのを解消して、蒸発部15や低圧側配管17bを構成する金属管などが破損するのを防止でき、さらに、霜や氷が溶解するときの騒音の発生を防止できる。
加えて、両配管17a・17bの圧力を均衡させる過程を経たのち、圧縮機12を再起動し、除霜運転周波数で圧縮機12を駆動することにより、除霜運転時に凝縮部として機能する蒸発部15で液化されて圧縮機12に戻る液状の冷媒の量を少なくして、液戻りに伴うオイルフォーミングを抑制することができる。また、冷媒ガスの送給量が少ない分だけ冷媒ガスの循環速度を低速にして、冷媒ガスが蒸発部15を通過する時間を長くすることができる。これにより、効率よく高温の高圧冷媒ガスの熱を蒸発部15に伝導することができ、蒸発部15の除霜を効果的に行うことができる。
高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させる過程において、前段のサイクル集合(CG)から次段のサイクル集合(CG)へと移行するのに伴って、各開弁サイクル(C)における流路開閉弁23の開弁時間を徐々に増加させてあると、両配管17a・17bの圧力差が大きい除霜運転開始初期には、少ない開弁時間で高温の高圧冷媒ガスを高圧側配管17aから低圧側配管17bへと緩やかに流入させて、ハンマリング現象の発生を確実に防止できる。高温の高圧冷媒ガスを低圧側配管17bへと緩やかに流入させて、高圧側配管17aと低圧側配管17bの圧力差が小さくなるにつれ、開弁時間を増加することで、両配管17a・17bの圧力をすばやく均衡させることができる。
本発明に係るホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器の除霜運転時のタイミングチャートである。 冷凍冷蔵機器の概略構成を示す縦断面図である。 冷凍冷蔵機器を構成する機器の接続形態を示す説明図である。
(実施例) 図1から図3に本発明に係るホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器を備えた平型オープンショーケースの実施例を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図2に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。
図2において平型オープンショーケースは、上面が開口する横長角箱状の外箱1と、上面が開口する断面コ字状の内箱2と、外箱1を支持するケース台3とで構成されている。内箱2の上下中途部にはデッキパン4が配置されており、デッキパン4の上方に商品収容室5が区画形成されている。外箱1は断熱壁で形成されており、商品収容室5の前側、下側、および後側を囲む冷気循環通路6が、外箱1と内箱2との間に形成されている。冷気循環通路6は、外箱1の前縁に沿って上向きに開口する吸込口8と、外箱1の後縁上部に沿って前向きに開口する吹出口9とを介して商品収容室5に連通している。商品収容室5の上部にはエアカーテンが形成されており、吹出口9から吹出された冷気が、商品収容室5を後方から前方に横切って吸込口8に吸込まれることにより、エアカーテンが形成されている。
図3に示すように、ショーケースは、冷媒ガスを圧縮して送出する圧縮機12と、圧縮機12から送給された高温の高圧冷媒ガスを液化させる凝縮器(凝縮部)13と、凝縮器13から送給された高圧液化冷媒の圧力を低下させる膨張弁(膨張部)14と、膨張弁14から送給された液化冷媒を気化させる蒸発器(蒸発部)15とが主配管17に記載順に配置されている。圧縮機12から凝縮器13を経て膨張弁14に至る主配管17が高圧側配管17aとなっており、膨張弁14から蒸発器15を経て圧縮機12に至る主配管17が低圧側配管17bとなっている。圧縮機12の冷媒入口側の低圧側配管17bには、アキュムレータ16が配置されている。図2に示すように、上記の各機器のうち蒸発器15はオープンショーケースの冷気循環通路6に配置されており、残る圧縮機12、凝縮器13、膨張弁14、およびアキュムレータ16などがケース台3の内部に配置されている。
図2および図3に示すように、凝縮器13には冷却ファン21が設けられており、この冷却ファン21を駆動することにより、空気をケース台3の前面から吸気して後面から排気することができ、その間に凝縮器13および圧縮機12が空冷される。蒸発器15には、蒸発器15で冷却された冷気循環通路6の空気を循環させるための送風ファン22が設けられている。送風ファン22を駆動することにより、冷気が冷気循環通路6を循環して吹出口9から吹出され、商品収容室5の上部にエアカーテンが形成される。冷却ファン21および送風ファン22は、制御部(制御手段)20で制御される。
図3において、圧縮機12と凝縮器13との間の高圧側配管17aと、膨張弁14と蒸発器15との間の低圧側配管17bとは、バイパス管18で連通されている。バイパス管18には流路開閉弁23が設けられており、この流路開閉弁23の開弁時間を制御部20で大小に調整することにより、バイパス管18を流れる冷媒ガスの流量を調整することができる。
ショーケースは、運転モードを商品収容室5を冷却する冷却運転と、蒸発器15に付着した霜や氷を除霜する除霜運転とに切換えることができる。冷却運転時には、流量調整弁23を閉弁した状態で、図3に実線の矢印で示すように冷媒を主配管17に沿って循環させて、液化冷媒を蒸発器15で気化させることにより冷気循環通路6の空気を冷却する。除霜運転時には、流路開閉弁23を制御部20で開弁して、圧縮機12から送出された高温の高圧冷媒ガスを蒸発器15へ送給して除霜を行なう。
圧縮機12は、図示していない回転ポンプと、同ポンプを駆動するモーターと、これら両者を収容するケーシングとを備えており、モーターの駆動電流の運転周波数をインバータ24で調整することにより、圧縮機12から送出される高温の高圧冷媒ガスの量を調整できる。インバータ24から出力される駆動電流の運転周波数は、圧縮機12の運転モードに応じて制御部20が制御する。冷却運転時には、圧縮機12は冷却運転周波数で駆動されており、本実施例では、冷却運転周波数は50Hzに設定した。なお、冷却運転周波数は前記周波数に限られず、冷却負荷に対応して適正な周波数を適宜選択することができる。
ショーケースの吸込口8では、商品収容室5の冷気と同時に周辺の外気も吸込むので、外気に含まれる水分が、熱交換時に蒸発器15の表面に霜となって徐々に付着する。表面に霜が付着して蒸発器15の放熱フィンの間が霜で塞がれると、蒸発器15における空気と冷媒との熱交換効率が低下するため、除霜運転を行って蒸発器15に付着した霜を除去する必要がある。こうした霜や氷の付着状態を的確に把握するために、蒸発器15には着霜状態を検知する着霜センサ25が配置されている。
着霜センサ25が、除霜を開始すべき着霜状態であることを検知すると、制御部20は、冷凍冷蔵機器の運転モードを冷却運転から除霜運転へと切り換える。除霜運転時には、圧縮機12を停止させる過程と、高圧側配管17aから低圧側配管17bへ供給される冷媒ガスの流量が、徐々に多くなるように流路開閉弁23の開弁動作を制御部20で制御して、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させる過程と、圧縮機12を再起動し、圧縮機12の運転周波数をインバータ24で冷却運転周波数よりも低い除霜運転周波数に調整した状態で駆動する過程を経て、除霜を行う。
運転モードが除霜運転に切り換わると、制御部20は、図1に示すようにまず圧縮機12を停止させ、複数のサイクル集合(CG)に従って流路開閉弁23の開弁動作を開始して、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させる。除霜運転への切り換え時に、圧縮機12が停止している場合には、直ちに流路開閉弁23の開弁動作を開始する。開弁動作を開始すると、圧縮機12は停止しているので、高圧側配管17aの圧力が低下し、低圧側配管17bの圧力が上昇して、両配管17a・17bの圧力の均衡がとられる。このように、高温の高圧冷媒ガスを、高圧側配管17aから低圧側配管17bへと緩やかに流入させると、低圧側配管17bの圧力が急激に上昇するのを防いで、ハンマリング現象の発生を確実に防止できる。また、除霜運転時に蒸発器15に対して温度衝撃や圧力衝撃が作用するのを解消して、蒸発器15や低圧側配管17bを構成する金属管などが破損するのを防止でき、さらに、霜や氷が溶解するときの騒音の発生を防止できる。
高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させる過程において、制御部20は、図1に示すように4つのサイクル集合(CG)を順に実行して流路開閉弁23の開弁動作を制御する。開弁サイクル(C)は、6秒ごとに流路開閉弁23の開弁動作を制御するように設定してあり、開弁サイクル(C)のスタートから設定された開弁時間だけ流路開閉弁23を開弁し、設定された開弁時間が経過すると閉弁するように動作する。各サイクル集合(CG)は、前段から順に、2回、3回、3回、2回の開弁サイクル(C)で構成してあり、前段のサイクル集合(CG)から次段のサイクル集合(CG)へと移行するのに伴って、各開弁サイクル(C)における流路開閉弁23の開弁時間を徐々に増加するように設定してある。本実施例では、前段のサイクル集合(CG)の開弁時間は、開弁サイクル(C)の5%、すなわち0.3秒に設定した。次段のサイクル集合(CG)の開弁時間は、開弁サイクル(C)の10%、すなわち0.6秒に設定した。さらに次段のサイクル集合(CG)の開弁時間は、開弁サイクル(C)の30%、すなわち1.8秒に設定した。終段のサイクル集合(CG)の開弁時間は、開弁サイクル(C)の100%である6秒に設定した。
具体的には、図1に示すように、圧縮機12の運転が停止されるのと同時に、制御部20は、前段のサイクル集合(CG)に従って、流路開閉弁23を0.3秒間開弁して、高圧冷媒ガスを低圧側配管17bへ送給する動作を6秒ごとに2回行う。次いで、流路開閉弁23を0.6秒間開弁して、高圧冷媒ガスを低圧側配管17bへ送給する動作を6秒ごとに3回行う。さらに、流路開閉弁23を1.8秒間開弁して、高圧冷媒ガスを低圧側配管17bへ送給する動作を6秒ごとに3回行う。最後に6秒間開弁状態を維持して、高圧冷媒ガスを低圧側配管17bへ送給する動作を2回行う。このように、前段のサイクル集合(CG)から次段のサイクル集合(CG)へと移行するのに伴って、各開弁サイクル(C)における流路開閉弁23の開弁時間を徐々に増加させて、高圧側配管17aの圧力と低圧側配管17bの圧力とを徐々に均衡させると、両配管17a・17bの圧力差が大きい除霜運転開始初期には、少ない開弁時間で高温の高圧冷媒ガスを高圧側配管17aから低圧側配管17bへと緩やかに流入させて、ハンマリング現象の発生を確実に防止できる。高温の高圧冷媒ガスを低圧側配管17bへと緩やかに流入させて、高圧側配管17aと低圧側配管17bの圧力差が小さくなるにつれ、開弁時間を増加することで、両配管17a・17bの圧力をすばやく均衡させることができる。
4つのサイクル集合(CG)に従って流路開閉弁23の開弁動作が終了すると、制御部20は、流路開閉弁23の開弁状態を維持したまま圧縮機12を再起動して高温の高圧冷媒ガスを蒸発器15に送給する。このとき、制御部20は、インバータ24から圧縮機12に供給される運転周波数を、冷却運転周波数よりも低く設定された除霜運転周波数に切り換えるように制御して、圧縮機12を冷却運転時よりも低速で駆動する。本実施例では、除霜運転周波数は25Hzに設定した。なお、流路開閉弁23の開弁動作が終了した時点(圧縮機12が停止してから60秒後)では、高圧側配管17aと低圧側配管17bとの圧力は均衡がとれており、圧縮機12は停止しているので、冷媒の流れはない。これにより、高圧側配管17aの圧力は、除霜運転開始時よりも低くなっているので、圧縮機12をスムーズに起動することができる。除霜運転周波数においても、冷却運転周波数と同様に周波数を適宜選択することができる。
圧縮機12を除霜運転周波数で駆動して、圧縮機12から送出される高温の高圧冷媒ガスを蒸発器15に送給すると、蒸発器15が高温の高圧冷媒ガスで加熱されて、その表面に付着している氷状の霜が融解され除霜される。このとき、圧縮機12は低速で駆動されていて、冷却運転時に比べて高温の高圧冷媒ガスの送給量が少なく、その分だけ循環速度が低速になるので、高温の冷媒ガスが蒸発器15を通過する時間を長くすることができる。これにより、高温の高圧冷媒ガスは、凝縮器として機能する蒸発器15を通過する際に、効率よく高温の高圧冷媒ガスの熱を蒸発器15に伝えることができ、蒸発器15の除霜を効果的に行うことができる。また、蒸発器15で液化されて圧縮機12に戻る液状の冷媒の量を少なくして、液戻りに伴うオイルフォーミングを抑制することができる。除霜運転時は、送風ファン22を駆動して、その送風作用によって熱交換を促進している。なお、高温の高圧冷媒ガスは低速で循環するので、蒸発器15における熱交換を効率よく行うことができるので、圧縮機12を低速で駆動することによる除霜時間の増加は僅かである。
本実施例では、冷却運転時に比べて高温の高圧冷媒ガスの送給量が少ないので、蒸発器15で液化されて圧縮機12に戻る液状の冷媒の量は少ないが、長時間除霜運転を行うと、液戻りに伴うオイルフォーミングが発生するおそれがある。しかし、圧縮機12の冷媒入口側にアキュムレータ16が配置してあるので、圧縮機12に戻る液状の冷媒を、アキュムレータ16で確実に気化して液戻りを防止できる。除霜運転時の圧縮機12は、冷却運転時よりも低い運転周波数で駆動されるので、除霜運転時の高温の高圧冷媒ガスの送給量は少なく、液状の冷媒は少量であるので、容量の小さなアキュムレータ16で冷媒を確実に気化させることができる。
除霜運転により、蒸発器15の氷状の霜が解けてしまい、着霜センサ25が蒸発器15の着霜が無くなったことを検知すると、制御部20は、流路開閉弁23を閉弁し、圧縮機12を冷却運転周波数へと切り換えて駆動し、ショーケースの運転モードを除霜運転から冷却運転へと切り換えて、除霜運転を終了する。なお、霜が解けて液化した水は、外箱1の下壁に設けられた図示しないドレンパイプから、ショーケース外へと排出される。
上記の開弁サイクル(C)の時間、開弁サイクル(C)における流量調整弁23の開弁時間などは、記載した数値に限られず適宜変更することができる。各サイクル集合(CG)を構成する開弁サイクル(C)は、1回で構成してもよい。アキュムレータ16を廃して、ヒーターで蒸発器15から圧縮機12までの低圧側配管17bを加熱して、液体の冷媒を強制的に気化させることができる。本発明に係るホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器、および除霜方法は、平型オープンショーケース以外に、業務用冷蔵庫、業務用冷凍庫、および縦型オープンショーケースなどに適用することができる。
12 圧縮機
13 凝縮部(凝縮器)
14 膨張部(膨張弁)
15 蒸発部(蒸発器)
16 アキュムレータ
17 主配管
17a 高圧側配管
17b 低圧側配管
18 バイパス管
20 制御手段(制御部)
23 流路開閉弁
24 インバータ

Claims (5)

  1. 主配管(17)に沿って配置される圧縮機(12)と、凝縮部(13)と、膨張部(14)と、蒸発部(15)とを有し、制御手段(20)で制御されて、圧縮機(12)の運転周波数を調整するインバータ(24)を備え、
    圧縮機(12)と凝縮部(13)との間の高圧側配管(17a)と、膨張部(14)と蒸発部(15)との間の低圧側配管(17b)とがバイパス管(18)で連通されており、除霜運転時に、圧縮機(12)から送給された高温の高圧冷媒ガスをバイパス管(18)を介して蒸発部(15)へ送給して除霜を行なうホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器であって、
    前記バイパス管(18)には、制御手段(20)で開弁動作が制御される流路開閉弁(23)が設けられており、
    除霜運転時には、圧縮機(12)を停止させ、高圧側配管(17a)から低圧側配管(17b)へ供給される冷媒ガスの流量が、徐々に多くなるように流路開閉弁(23)の開弁動作を制御手段(20)で制御して、高圧側配管(17a)の圧力と低圧側配管(17b)の圧力とを徐々に均衡させており、
    高圧側配管(17a)の圧力と低圧側配管(17b)の圧力とが均衡したのちに圧縮機(12)を再起動して、圧縮機(12)の運転周波数をインバータ(24)で冷却運転周波数よりも低い除霜運転周波数に調整した状態で除霜することを特徴とするホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器。
  2. 除霜運転時の制御手段(20)は、予め設定された複数のサイクル集合(CG)に従って流路開閉弁(23)の開弁動作を制御しており、
    各サイクル集合(CG)は、一定の時間が経過するごとに流路開閉弁(23)の開弁動作を制御する開弁サイクル(C)のひとつまたは複数で構成されており、
    前段のサイクル集合(CG)から次段のサイクル集合(CG)へと移行するのに伴って、各開弁サイクル(C)における流路開閉弁(23)の開弁時間を徐々に増加させて、高圧側配管(17a)の圧力と低圧側配管(17b)の圧力とを徐々に均衡させている請求項1に記載のホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器。
  3. 圧縮機(12)の冷媒入口側の低圧側配管(17b)にアキュムレータ(16)が配置されている請求項1または2に記載ホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器。
  4. 主配管(17)に沿って配置される圧縮機(12)と、凝縮部(13)と、膨張部(14)と、蒸発部(15)とを有し、制御手段(20)で制御されて、圧縮機(12)の運転周波数を調整するインバータ(24)を備え、
    圧縮機(12)と凝縮部(13)との間の高圧側配管(17a)と、膨張部(14)と蒸発部(15)との間の低圧側配管(17b)とがバイパス管(18)で連通されており、除霜運転時に、圧縮機(12)から送給された高温の高圧冷媒ガスをバイパス管(18)を介して蒸発部(15)へ送給して除霜を行なうホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器の除霜方法であって、
    除霜運転時には、圧縮機(12)を停止させる過程と、
    高圧側配管(17a)から低圧側配管(17b)へ供給される冷媒ガスの流量が、徐々に多くなるように流路開閉弁(23)の開弁動作を制御手段(20)で制御して、高圧側配管(17a)の圧力と低圧側配管(17b)の圧力とを徐々に均衡させる過程と、
    圧縮機(12)を再起動し、圧縮機(12)の運転周波数をインバータ(24)で冷却運転周波数よりも低い除霜運転周波数に調整した状態で駆動する過程を経て、除霜を行うことを特徴とするホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器の除霜方法。
  5. 高圧側配管(17a)の圧力と低圧側配管(17b)の圧力とを徐々に均衡させる過程において、制御手段(20)は、予め設定された複数のサイクル集合(CG)に従って流路開閉弁(23)の開弁動作を制御しており、
    各サイクル集合(CG)は、一定の時間が経過するごとに流路開閉弁(23)の開弁動作を制御する開弁サイクル(C)のひとつまたは複数で構成されており、
    前段のサイクル集合(CG)から次段のサイクル集合(CG)へと移行するのに伴って、各開弁サイクル(C)における流路開閉弁(23)の開弁時間を徐々に増加させてある請求項4に記載のホットガス除霜式の冷凍冷蔵機器の除霜方法。
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