JP2016014502A

JP2016014502A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2016014502A
Application number: JP2014136707A
Authority: JP
Inventors: 黒柳　正行; Masayuki Kuroyanagi; 正行黒柳; 毅植田; Takeshi Ueda; 秀行田代; Hideyuki Tashiro; 伸幸荒井; Nobuyuki Arai
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-28

Abstract

【課題】冷凍系から可燃性冷媒が万一漏出した場合に備えてファンを常時回転させていると、ファンを駆動するモータの電気料が嵩み、また該モータの耐用年数が低下する不利益がある。【解決手段】冷媒漏れセンサ４４が冷凍系から可燃性冷媒が漏出したことを検知すると、前記ファンを一定時間、例えば２時間だけ運転するようにして、ファン駆動用のモータが費消する電気代を節減すると共に、該モータの耐用年数を延長することができる。【選択図】図４

Description

この発明は、プロパンやブタン等の可燃性ガスを冷媒として使用する冷凍装置において、該可燃性冷媒の漏出に対する安全対策の改良に関するものである。

本発明が適用される冷凍装置としては、冷凍系の蒸発器により貯蔵室を冷却するものや、該蒸発器により製氷部の水を凍結させて製氷を行うもの等があるが、本明細書では自動製氷機を例示して説明する。図１は、多数の角氷を連続的に製造する噴射式製氷機Ｍを概略的に示す側断面図であり、図２は、該製氷機Ｍを一部破断して示す斜視図である。この製氷機Ｍは、略箱形をなす筐体１０の内部上方に貯氷室１１が画成されると共に、下方に機械室１２が画成されている。前記貯氷室１１の上方には角氷を製造する製氷部２０を備えた製氷機構Ｄが配設され、前記機械室１２には冷凍機構Ｅが配設されている。そして、図３に示すように、冷凍機構Ｅの運転により製氷機構Ｄの製氷部２０を冷却して、該製氷部２０において角氷Ｉを製造し、次いで該冷凍機構Ｅからホットガスを供給することで該製氷部２０を加熱して、製造された角氷を貯氷室１１へ放出して貯留するようになっている。
製氷機構Ｄは、図３に概略的に示すように、下向きに開口する多数の製氷小室２０Ａを形成した前記製氷部２０と、各製氷小室２０Ａを下方から開閉可能な水皿２１と、該水皿２１の下部に配設した製氷水タンク２２と、これら水皿２１および製氷水タンク２２を一体的に傾動させる水皿開閉機構２３等から構成されている。また貯氷室１１の壁部には、製造された角氷Ｉが所定の貯氷量となったことを検知する貯氷スイッチ１９が配設されている(図３参照)。前記貯氷室１１の前面には角氷取り出し用の開口部２７が画成され、該開口部２７は開閉扉１８により開閉自在に閉成されている。更に、図１に示すように、機械室１２における筐体内壁部には多数の通気孔１７が設けられ、該機械室１２への空気の流入および該機械室１２から外部への空気の流出を許容する。

前記製氷機構Ｄは、製氷部２０の上部において筐体１０に水平に架設した取付部材１３に懸架状態で配設されている(図１、図２参照)。前記製氷部２０は、各製氷小室２０Ａを下方に指向させた水平状態で前記取付部材１３に固定されている。前記水皿２１は、図３において、その左側端部に取付けた支持アーム２４が、前記取付部材１３のブラケット１４に支軸１５を介して枢支され、また該水皿２１の右側端部近傍は、該取付部材１３に配設した水皿開閉機構２３のカムアーム２５に、コイルスプリング２６を介して接続されている。従って水皿２１は、前記カムアーム２５を図３に示す開閉モータＡＭで正逆回転させることで、前記製氷部２０を水平に閉成する製氷位置(図３に実線で表示)と、該製氷部２０から右下方に傾斜して該製氷部２０を開放する除氷位置(図３に２点鎖線で表示)とに姿勢を変化させる。なお製氷機構Ｄには、前記水皿２１が製氷位置にあることを検知する第１水皿検知スイッチ４０と、水皿２１が除氷位置にあることを検知する第２水皿検知スイッチ４１とが配設されている(図４参照)。また製氷機構Ｄは、製氷部２０の適宜の位置に、該製氷部２０の温度を検知する製氷部温度センサ(温度検知手段)４２を備えており、該製氷部温度センサ４２の測定情報は、製氷機Ｍの運転を制御する制御手段Ｃへ送信される(図３、図４参照)。なお、前記制御手段Ｃは、図１および図２で機械室１２に配置した電装箱ＣＢに収納されている。

前記製氷水タンク２２は、図２および図３に示すように、水皿２１に固定され、該水皿２１の傾動に伴って一体的に傾動する。この製氷水タンク２２は、水皿２１が閉成位置に臨む水平姿勢では、給水弁ＷＶから供給される所定量の製氷水を貯留し、該水皿２１が開放位置に傾動すると製氷水の一部をドレンパン１６へ放出する。また、製氷水タンク２２の最深部には、貯留された製氷水を前記水皿２１の噴射孔から前記製氷小室２０Ａへ噴射供給する製氷水ポンプ２８が配設されている。

前記冷凍機構Ｅは、図２および図３に示すように、圧縮機ＣＭ、冷却ファン３４により強制空冷される凝縮器ＣＤ、膨張弁ＥＶおよび蒸発器ＥＶＡを連結管３５(第１連結管３５Ａ、第２連結管３５Ｂ、第３連結管３５Ｃ、第４連結管３５Ｄ)で連結した閉回路をなす冷凍系で構成され、該冷凍系に冷媒を強制循環させるようになっている。前記圧縮機ＣＭ、凝縮器ＣＤおよび膨張弁ＥＶは機械室１２に配設され、前記蒸発器ＥＶＡは前記製氷部２０の上面に蛇行状に配設されている。この冷凍機構Ｅは、気化冷媒を圧縮機ＣＭで圧縮して高圧とし、凝縮器ＣＤで該気化冷媒を冷却により凝縮させて高圧の液化冷媒とし、膨張弁ＥＶで体積膨張させた該液化冷媒を蒸発器ＥＶＡに送り込んで、気化熱を奪うことで該蒸発器ＥＶＡを冷却させる。また冷凍機構Ｅは、図３に示すように、前記圧縮機ＣＭと蒸発器ＥＶＡとを連結する第５連結管３５Ｅはホットガス弁ＨＶを備え、該ホットガス弁ＨＶの開放により圧縮機ＣＭから高温・高圧の冷媒(ホットガス)を蒸発器ＥＶＡに供給して、該蒸発器ＥＶＡを加熱するようになっている。

前記製氷機Ｍは、図３および図４に示す如く、前記製氷部２０の温度を検知する製氷部温度センサ４２を該製氷部２０に備え、該製氷機Ｍを制御する制御手段Ｃのシーケンサには、製氷運転における該製氷部２０での角氷Ｉの正常な製造完了時の製氷完了温度(例えば−２０℃)と、除氷運転における該製氷部２０での角氷Ｉの正常な放出完了時の除氷完了温度(例えば＋１４℃)が予め設定されている。従って製氷機Ｍは、製氷部温度センサ４２による製氷部２０の温度検知により角氷Ｉの正常な製造および該角氷Ｉの正常な放出を認識する。そして、製氷運転時に製氷部２０の温度が前記製氷完了温度まで低下したら正常に製氷運転が完了したと判定し、除氷運転時に該製氷部２０の温度が前記除氷完了温度まで上昇したら正常に除氷運転が完了したと判定する。

特開２０００−２６６４３９号公報特開２０１２−１３１５４８号公報特開２００２−９８３９３号公報

ところで前記圧縮機ＣＭ、凝縮器ＣＤ、膨張弁ＥＶおよび蒸発器ＥＶＡを管路で連結して閉ループとした冷凍系には、ＨＣ(ハイドロカーボン)系の冷媒であるプロパンやブタン等の可燃性ガスが使用される。これは、かって冷媒の主流であったフロンガスが大気中へ排出されることでオゾン層を破壊する環境問題に鑑み、該フロンガスの使用が規制され、代替手段として前記の如き可燃性冷媒が使用されるに到ったためである。前記可燃性ガスは、適切な種類を選ぶことにより、従前のフロンガスと遜色がないので、現在は冷蔵庫や製氷機等の冷媒として広く使用されている。しかし、従前の特定フロンは不燃性であるため引火の危険はなかったが、現在使用されている冷媒ガスは可燃性であるため、電気系のスパーク等により引火する危れがある。

例えば、可燃性冷媒が密閉空間中に滞留して所定濃度に達しているところに引火すると、これが爆発し極めて危険である。すなわち、可燃性冷媒を使用する製氷機や冷蔵庫等は、厨房等に設置して使用している際に、何等かの原因で冷凍系から該冷媒が漏出することは、頻度は低いにしてもあり得ることである。このとき冷凍能力の低下は勿論であるが、圧縮機や電気制御盤等の電気系のスパークにより機内に漏出充満した可燃性冷媒に引火する可能性がある。そこで圧縮機冷却用の送風機を常時運転するようにして、可燃性冷媒が冷凍系から漏出した場合に、該冷媒を攪拌して暴発限界以下に濃度を保つ提案がなされている(特開２０００−２６６４３９号公報)。また、漏出した冷媒をセンサで検出することで、制御部に指令を与えてファンを回転させ、同じく臨界濃度を低下させる提案もなされている(特開２０１２−１３１５４８号公報、特開２００２−９８３９３号公報)。しかし、前述した従来技術は送風ファンを連続運転するものであるため、送風ファンを駆動するモータの電気料金が嵩むと共に、モータ寿命が低下する等の問題がある。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、可燃性の気化冷媒を圧縮する圧縮機と、気化冷媒を凝縮して液化させる凝縮器と、該凝縮器を空冷する冷却ファンと、液化冷媒から圧力を解放する膨張手段と、この圧力解放された液化冷媒を体積膨張させて冷却を行う蒸発器とで冷凍系を構成すると共に、前記可燃性冷媒の漏出を検出する冷媒漏れセンサを前記冷凍系の近傍に配置した冷凍装置において、
前記冷媒漏れセンサが前記冷凍系からの可燃性冷媒の漏出を検知すると、前記冷却ファンの駆動モータを一定時間だけ運転する制御手段を有することを要旨とする。
請求項１に係る発明によれば、冷却ファンを常時回転させる必要がないので駆動モータの電気代が削減され、また該モータの寿命が伸びる利点がある。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため、請求項２に記載の発明は、前記冷却ファンの駆動モータの運転を間歇的に行うことを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、冷却ファンを一定時間の範囲内において更に間歇的に回転させるようにしたので、安全性を損なうことなく節電を図り得る。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため、請求項３に記載の発明は、前記冷媒漏れセンサが可燃性冷媒の漏出を検知すると、前記冷却ファンの駆動モータを逆転させる運転を行って、前記漏出した可燃性ガスを機外へ吐き出すようにしたことを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、冷却ファンを逆回転させることによって、可燃性冷媒が漏出する空間を正圧に保持して、該冷媒が積極的に外部へ吹き出されるのを促進する。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため、請求項４に記載の発明は、前記冷媒漏れセンサが可燃性冷媒の漏出を検知すると、前記冷却ファンの駆動モータを逆転させる運転を間歇的に行って、前記漏出した可燃性ガスを機外へ吐き出すようにしたことを要旨とする。
請求項４に係る発明によれば、冷却ファンを逆回転させる一定時間内での運転を、更に間歇的に行うようにしたので、節電を図り得る。

本発明によれば、冷凍系から仮に可燃性冷媒が漏出した場合であっても、冷却ファンを常時回転させておく必要がないので節電が図られ、またモータ寿命が向上する効果を奏する。

本発明に係る冷凍装置が適用される噴射式自動製氷機の縦断側面図である。図１に示す自動製氷機の概略構成を示す一部切欠き斜視図である。図１に示す自動製氷機の冷凍系と製氷機構および貯氷部を概略的に示す説明図である。図１に示す自動製氷機に本発明を適用した場合の制御手段における制御信号の入出力関係を示す回路図である。冷凍系における連結管の管体接続部に関して、可燃性冷媒が漏出する方向と逆の方向に電気系の部品を配置した構成を示す概略図である。

次に、本発明に係る冷凍装置について、好適な実施例を挙げて添付図面を参照しながら説明する。実施例では、冷凍装置として噴射式自動製氷機を使用する場合を挙げるが、本発明はこれに限定されるものでなく、冷凍冷蔵庫や冷凍ショーケース等、可燃性冷媒を冷凍系に使用する装置で一般に広く使用し得るものである。また、本実施例に使用する噴射式自動製氷機の構造については、図１〜図４に関して説明したところと基本的に同じであるので、既出の機構部分についての説明は省略する。

〔実施例１〕
先に述べた如く、可燃性冷媒を冷凍系に使用する場合、該冷媒が冷凍系の何れかの部位から漏出すると、それが可燃性であるだけにモータやサーモスタット等の電気部品で発生するスパークに引火する危れがある。殊に、漏出した可燃性冷媒が機内の閉成された空間に滞留して所定濃度(爆発限界)に達すると、これに引火すれば直ちに爆発する状態になる。これに関して、ＩＥＣ標準規格の「６０３３５−２−２４−１０９」(電子冷蔵庫の個別要求事項)には、冷凍系に充填される可燃性冷媒を系外へ放出する場合、１時間内にその充填量の５０％をゆっくりと放出しても爆発下限値に達してはいけない、という規定がある。このため冷凍装置等の製造業界では、前記規定に適合する安全上の製品設計を行っている。そこで実施例１では、冷媒漏れセンサ４４を図１に示す機械室１２の底部近傍に設け(後述の如く可燃性冷媒の比重は空気より重く底部に滞留する)、該冷媒漏れセンサ４４が前記冷凍系の何れかの部位から可燃性冷媒が漏出したことを検知すると、図４に示す制御手段Ｃに検知信号を送り、該制御手段Ｃ中のシーケンサは状況演算を行って、前記冷却ファン３４の駆動モータＦＭを一定時間だけ運転させることにより、前記ＩＥＣ標準規格の要請を充足させるようにした。

すなわち、前記冷却ファン３４は前記凝縮器ＣＤを冷却するためのものであるから、少なくとも製氷運転中は、必ず駆動モータＦＭが駆動されて該冷却ファン３４が回転している。しかし、製氷機の使用頻度が低下する場合、例えば夜間のように貯氷庫から氷が取り出されない時間が長くなるときは、製氷運転のインターバルが短くなるために、前記凝縮器ＣＤに対して冷却ファン３４が停止している時間も長くなる。仮に可燃性冷媒が漏出しても、前記冷却ファン３４の回転中なら漏出した冷媒は送風により拡散されるが、前記の如く冷却ファン３４の停止中に可燃性冷媒が漏出すると問題である。そこで冷媒漏れセンサ４４が可燃性冷媒の漏出を検知すると、冷却ファン３４が所定時間だけ回転して該冷媒を拡散させて爆発下限値より以下のガス濃度にさせることで、安全を確保するというものである。ちなみに可燃性冷媒の比重は、空気より１．５倍以上であるので、製氷機筐体に外部と連通する通孔等があれば、比較的短時間で爆発下限値以下のガス濃度にすることができる。この場合に、冷却ファン３４を駆動するモータＦＭの運転時間は、製氷機の容量や設置場所等の状況にもよるが、例えば２時間に設定することができる。すなわち、図４に示す制御手段Ｃのシーケンサにおけるモータ運転の設定時間を２時間とすればよい。なお、図１に示す筐体１０には、その機械室１２に通気孔１７が開設されているから、該通気孔１７から漏出した冷媒は外部へ放出される。

〔実施例２〕
実施例１では、冷媒漏れセンサ４４が冷凍系からの可燃性冷媒の漏出を検知すると、冷却ファン３４の運転を一定時間(例えば２時間)運転させる制御を行った。しかし実施例２では、前記一定時間の枠内ではあっても、その間ずっと冷却ファン３４を運転し続けるのでなく、例えば１０分間ファンモータＦＭを運転した後に該モータＦＭの運転を１０分間停止し、次いで１０分間運転を再開するという運転・停止を間歇的に繰り返すモードの運転を行うものである。このファンモータＦＭの運転・停止を反復するインターバルは、一定の時間内で定期反復するものであっても、不定期なランダム反復するものであってもよく、これは制御手段Ｃにおけるシーケンサへのプログラムの設定次第により、柔軟に最適なモードを選定することができる。

〔実施例３〕
実施例３は、実施例１のモードの運転に加えて、冷凍系から漏出した可燃性冷媒を製氷機の外部へ積極的に吐き出す運転を追加したものである。すなわち実施例１の場合は、冷却ファン３４の駆動モータＦＭを一定時間だけ運転するので、漏出した可燃性冷媒は拡散されるが、該冷媒は空気より比重が大きいために製氷機における機械室１２の底部付近に拡散状態で停滞し、前記スパークを生ずる可能性のあるモータや電装箱に該冷媒が侵入する恐れが残る。

そこで実施例３では、冷媒漏れセンサ４４が可燃性冷媒の漏出を検知して冷却ファン３４の駆動モータＦＭを運転するに際して、該モータＦＭの回転方向を逆に切り換えると共に、所定時間の運転を行うものである。すなわち冷却ファン３４を正転させる普通運転時は、該ファン３４が機械室１２内の空気を外へ専ら送り出すために該機械室１２の内部は負圧に保たれる。このように機械室１２が負圧に保持されると、比重の大きい可燃性冷媒は機械室１２内に長く留まることになる。しかるに実施例３では、冷却ファン３４を逆転させるために、機械室１２の空気を積極的に排出するから、該機械室１２の内部は正圧になり、前記漏出した可燃性冷媒を容易に外部へ逃出させることができる。

本発明の冷凍装置の如く可燃性冷媒を冷凍系に使用する場合、該冷媒が冷凍系から絶対に漏洩しないような構成とするのが安全上最も望ましいことである。しかし冷凍系は、前述したように圧縮機ＣＭ、凝縮器ＣＤ、蒸発器ＥＶＡ等を管体(パイプ)で接続して閉ループ回路としたものである。従って管体と管体との接続部は、如何に厳重に防漏用のシールを施しても、経年変化や振動その他の理由により管体接続部から可燃性冷媒が漏出する可能性が残存する。

そこで図５に示すように、冷凍系における前記連結管３５の継ぎ手部分において、仮に可燃性冷媒が漏出する場合であっても、その漏出方向と逆になる方向に前記スパークを生ずる可能性のある電気系の部品を配置することが提案される。すなわち図５に示すように、２本の連結管３５ａ，３５ｂを端部接続する場合、一方の連結管３５ａにおける開放端部の内径を拡開させてフレア３６を形成し、このフレア３６に他方の連結管３５ｂを密着的に挿入することで管体接続を行う。この場合、フレア３６の内部と挿入される連結管３５ｂとの接触部にはシーリングを施すが、前述したように可燃性冷媒がこの部位から漏出する可能性は否定できない。そこで、可燃性冷媒が漏出する方向は、図５におけるフレア３６の端部の側からであるから、スパークを生ずる可能性のある電装箱ＣＢや、ファンモータＦＭ、その他圧縮機ＣＭ等の電気系の部品は管体連結部のフレア３６の端部と逆になる方向に配置するのが好ましい。この場合は、仮に可燃性冷媒が前記フレア３６の端部から漏出しても、その漏出方向とは逆方向にスパークを生ずる可能性のある電気部品が配置されているので、引火に対する安全性が向上する。

３４冷却ファン，４４冷媒漏れセンサ，Ｃ制御手段，ＣＤ凝縮器，
ＣＭ圧縮機，ＥＶＡ蒸発器，ＥＶ膨張手段(膨張弁)，ＦＭ駆動モータ

Claims

可燃性の気化冷媒を圧縮する圧縮機(CM)と、気化冷媒を凝縮して液化させる凝縮器(CD)と、該凝縮器(CD)を空冷する冷却ファン(34)と、液化冷媒から圧力を解放する膨張手段(EV)と、この圧力解放された液化冷媒を体積膨張させて冷却を行う蒸発器(EVA)とで冷凍系を構成すると共に、前記可燃性冷媒の漏出を検出する冷媒漏れセンサ(44)を前記冷凍系の近傍に配置した冷凍装置において、
前記冷媒漏れセンサ(44)が前記冷凍系からの可燃性冷媒の漏出を検知すると、前記冷却ファン(34)の駆動モータ(FM)を一定時間だけ運転する制御手段(C)を有する
ことを特徴とする冷凍装置。
前記冷却ファン(34)の駆動モータ(FM)の運転を間歇的に行う請求項１記載の冷凍装置。
前記冷媒漏れセンサ(44)が可燃性冷媒の漏出を検知すると、前記冷却ファン(34)の駆動モータ(FM)を逆転させる運転を行って、前記漏出した可燃性ガスを機外へ吐き出すようにした請求項１記載の冷凍装置。
前記冷媒漏れセンサ(44)が可燃性冷媒の漏出を検知すると、前記冷却ファン(34)の駆動モータ(FM)を逆転させる運転を間歇的に行って、前記漏出した可燃性ガスを機外へ吐き出すようにした請求項１記載の冷凍装置。