JP2017101868A

JP2017101868A - 冷凍装置

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Publication number: JP2017101868A
Application number: JP2015234685A
Authority: JP
Inventors: 齊藤　信; Makoto Saito; 信齊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2035-12-01
Also published as: JP6338565B2

Abstract

【課題】除霜効率が高い冷凍装置を提供する。【解決手段】蒸発器２３において鉛直方向に互いに間隔を空けて配置された複数の第１冷媒流路、圧縮機１０、凝縮器１１、蒸発器２３をそれぞれ接続する第２〜第４冷媒流路、第１バイパス流路３０，５，３１、第２バイパス流路３２，３５、第１開閉弁３４を備える。第１バイパス流路は、第２冷媒流路１４と分配部２２よりも凝縮器１１側に位置する第３冷媒流路の部分２７とを接続する。第２バイパス流路は、第１バイパス流路から分岐され、少なくとも１つの第１冷媒流路に接続されている。第１開閉部は、第１バイパス流路において第２バイパス流路との接続部と第３冷媒流路との接続部との間に設置される。【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に圧縮機から吐出されたガス冷媒（ホットガス）を用いて除霜運転を実施可能な冷凍装置に関する。

冷凍装置は、例えば冷蔵倉庫の内部など冷却対象の空間を所定温度に冷却、維持するためのものである。冷凍装置は、当該空間の内部に設置される冷却器（蒸発器）を備えている。冷凍装置による冷却運転中、冷却器の表面には時間経過とともに霜が徐々に成長し、当該霜は冷却器表面での伝熱を阻害する。そのため、冷凍装置は一定周期で除霜運転が行われる。除霜方法としては、例えば圧縮機から吐出されたガス冷媒（ホットガス）を冷却器に流通させるホットガス除霜法が知られている。

このようなホットガス除霜法による除霜運転を実施可能な装置として、暖房運転時において上記冷凍装置の冷却器に相当する室外熱交換器を備え、該室外熱交換器の複数のパスのうちの下方位置に設けられたパスに対し、上方位置に設けられたパスよりも多量のホットガスが供給されるように流路設計がなされた空気調和装置が知られている（特開２００５‐２３３４５０号公報（特許文献１）参照）。

特開２００５−２３３４５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の空気調和装置は、室外熱交換器の複数のパスに供給されるホットガスの流量を除霜運転の途中で調整することができず、複数のパスには除霜運転中常にホットガスが供給される。そのため、複数のパス間での着霜量の分布によっては、一部のパス上での霜の融け残り、または一部のパス上での異常過熱が生じ得る。その結果、特許文献１に記載の空気調和装置は除霜効率が低いという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、除霜効率が高い冷凍装置を提供することにある。

本発明に係る冷凍装置は、圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを備える。蒸発器は、鉛直方向に互いに間隔を空けて配置された複数の第１冷媒流路を有する。冷凍装置は、圧縮機の出側と凝縮器の入側とを接続する第２冷媒流路と、凝縮器の出側と複数の第１冷媒流路の入側とを接続する第３冷媒流路と、複数の第１冷媒流路の出側と圧縮機の入側とを接続する第４冷媒流路とをさらに備える。第３冷媒流路は、複数の第１冷媒流路に接続されており、かつ複数の第１冷媒流路に冷媒を分配する分配部を有する。冷凍装置は、第１バイパス流路と、第２バイパス流路と、第１開閉弁とをさらに備える。第１バイパス流路は、第２冷媒流路と、第３冷媒流路において分配部よりも凝縮器側に位置する部分とを接続している。第２バイパス流路は、第１バイパス流路から分岐されており、複数の第１冷媒流路のうちの少なくとも１つの第１冷媒流路に接続されている。第１開閉部は、第１バイパス流路において、第２バイパス流路との接続部と第３冷媒流路との接続部との間に設置され、第１バイパス流路を開閉する。

本発明によれば、除霜運転の途中でホットガスの流量を調整することができるため、除霜効率が高い冷凍装置を提供することが出来る。

実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路構成図である。実施の形態１に係る冷凍装置の第２熱交換器の構成例を示す概略図である。実施の形態１に係る冷凍装置の第１開閉弁、第１，第２測温部、および制御部を示すブロック図である。実施の形態１に係る冷凍装置の通常冷却運転モードにおける第１，第２開閉弁の動作および冷媒の流れを示す冷媒回路構成図である。実施の形態１に係る冷凍装置の第１除霜運転モードにおける第１，第２開閉弁の動作および冷媒の流れを示す冷媒回路構成図である。実施の形態１に係る冷凍装置の第２除霜運転モードにおける第１，第２開閉弁の動作および冷媒の流れを示す冷媒回路構成図である。実施の形態２に係る冷凍装置の第３除霜運転モードにおける第１，第２開閉弁の動作および冷媒の流れを示す冷媒回路構成図である。実施の形態３に係る冷凍装置の第１除霜運転モードにおける第１，第２開閉弁の動作および冷媒の流れを示す冷媒回路構成図である。実施の形態１に係る冷凍装置の変形例を示す冷媒回路構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または想到する部分には同一の参照番号を付してその説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
＜冷凍装置の構成＞
次に、図１〜図４を参照して、実施の形態１に係る冷凍装置１００の具体例について説明する。図１を参照して、実施の形態１に係る冷凍装置１００は、冷凍庫内（以下、室内という）を冷却対象とし、冷凍庫外（以下、室外という）に配置される熱源ユニット１と、冷凍庫内に設置される冷却ユニット２とを備える。熱源ユニット１および冷却ユニット２は、それぞれ冷媒流路を有し、各冷媒流路は第１連絡配管３、第２連絡配管４、および第３連絡配管５によって接続されている。

図１を参照して、熱源ユニット１は、例えば圧縮機１０、凝縮器１１、レシーバ１２、室外送風機１３および室外冷媒流路を有する。室外冷媒流路は、例えば第１冷媒配管１４，第２冷媒配管１５，第３冷媒配管１６，第４冷媒配管１７を有する。圧縮機１０、凝縮器１１、レシーバ１２は、第１〜第４冷媒配管１４〜１７により直列に接続されている。

圧縮機１０は冷媒を圧縮し、高圧ガス冷媒を吐出可能である。凝縮器１１は圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒と室外の空気との熱交換を行い、高圧液冷媒を流出可能である。レシーバ１２は、冷凍装置１００において余剰冷媒を貯留する機能を有し、その内部には気液界面が形成されて飽和ガス冷媒と飽和液冷媒とが貯留され得る。レシーバ１２は、高圧飽和液冷媒を流出可能である。室外送風機１３は、凝縮器１１に向けて室外の空気を送風可能である。

第１冷媒配管１４は、圧縮機１０の出側（吐出側）と凝縮器１１の入側とを接続している。第２冷媒配管１５は、凝縮器１１の出側とレシーバ１２の入側とを接続している。第３冷媒配管１６は、レシーバ１２の出側と第１連絡配管３とを接続している。第４冷媒配管１７は、第２連絡配管４と圧縮機１０の入側（吸入側）とを接続している。

図１を参照して、熱源ユニット１は、第１バイパス配管３０および第２開閉弁３３をさらに有する。第１バイパス配管３０は、上記室外冷媒流路の第１冷媒配管１４から分岐されている。第１バイパス配管３０は、第１冷媒配管１４と第３連絡配管５とを接続している。第２開閉弁３３は、第１バイパス配管３０を開閉可能に設けられている。第２開閉弁３３は、例えば第１バイパス配管３０において第１冷媒配管１４に近い位置に設けられている。

図１および図２を参照して、冷却ユニット２は、液電磁弁２０、膨張弁２１、第１分配器２２、蒸発器２３、合流ヘッダ２４、および室内冷媒配管を有する。室内冷媒配管は、例えば第５冷媒配管２６，第６冷媒配管２７，第７冷媒配管２８を有する。膨張弁２１、第１分配器２２、蒸発器２３、および合流ヘッダ２４は、第５〜第７冷媒配管２６〜２８により直列に接続されている。

液電磁弁２０は、第５冷媒配管２６を開閉可能に設けられている。膨張弁２１は、熱源ユニット１から供給された高圧飽和液冷媒を減圧し、低圧二相冷媒を流出可能である。図２を参照して、蒸発器２３は、鉛直方向に互いに間隔を空けて配置された複数のパス２３ａ〜２３ｏと、鉛直方向に交差する方向（例えば水平方向）に互いに間隔を空けて配置された複数のフィン２３ｐとを有する。複数のパス２３ａ〜２３ｏの各々は、例えば上記交差する方向（例えば水平方向）に延びるように形成された複数の配管がＵ字管などにより互いに接続されることにより構成されている。複数のパス２３ａ〜２３ｏの各々は、１つのフィン２３ｐと複数箇所で接続されている。複数のパス２３ａ〜２３ｏの各々は、複数のフィン２３ｐと接続されている。蒸発器２３は、通常冷却運転時において、複数のパス２３ａ〜２３ｏを流通する低圧二相冷媒と室内の空気との熱交換を行い、低圧ガス冷媒を流出可能である。

図２を参照して、第１分配器２２は、複数の分岐管２２ａ〜２２ｏを有し、分岐管２２ａ〜２２ｏが蒸発器２３の複数のパス２３ａ〜２３ｏの入側にそれぞれ接続されている。第１分配器２２は、蒸発器２３の複数のパス２３ａ〜２３ｏの入側に接続されており、各パス２３ａ〜２３ｏに低圧二相冷媒または高圧ガス冷媒を分配可能である。合流ヘッダ２４は、複数のパス２３ａ〜２３ｏの出側に接続されている。合流ヘッダ２４において、複数のパス２３ａ〜２３ｏから流出された低圧ガス冷媒または高圧液冷媒は、合流される。第１分配器２２では、各パス２３ａ〜２３ｏの過熱度（各パスの入口での冷媒温度（飽和温度）と各パスの出口での冷媒温度との差）が略等しくなるように、流路抵抗が設計されている。なお、図２は、第１分配器２２、蒸発器２３、複数の分岐管２２ａ〜２２ｏ、合流ヘッダ２４および後述する第２分配器３５（複数の分岐管３５ａ〜３５ｉを有する）の概略図である。図２では、便宜上、複数の分岐管２２ａ〜２２ｏおよび複数の分岐管３５ａ〜３５ｉを線状に示している。また、図２では、第１分配器２２、合流ヘッダ２４、および第２分配器３５に接続される各冷媒配管を省略している。室内送風機２５は、蒸発器２３に向けて室内の空気を送風可能である。

第５冷媒配管２６は、第１連絡配管３と膨張弁２１の入側とを接続している。第６冷媒配管２７は、膨張弁２１の出側と第１分配器２２の入側とを接続している。第７冷媒配管２８は、合流ヘッダ２４の出側と第２連絡配管４とを接続している。

図１を参照して、冷却ユニット２は、第２バイパス配管３１、第３バイパス配管３２、第１開閉弁３４、および第２分配器３５をさらに有する。第２バイパス配管３１は、第３連絡配管５と第６冷媒配管２７とを接続している。つまり、第２バイパス配管３１は、第３連絡配管５を介して第１バイパス配管３０に接続されている。第１バイパス配管３０、第３連絡配管５および第２バイパス配管３１は、順に直列に接続されて、第１バイパス流路を構成している。第３バイパス配管３２は、第１バイパス配管３０から分岐されており、第２分配器３５の入側と接続されている。

図２を参照して、第２分配器３５は、複数の分岐管３５ａ〜３５ｉを有している。分岐管３５ａ〜３５ｉは、蒸発器２３の複数のパス２３ａ〜２３ｏのうち、鉛直方向の中央より下方に位置するパス２３ａ〜２３ｇを有するパス２３ａ〜２３ｉに接続されている。第２分配器３５は、例えば鉛直方向の中央よりも下側に位置するパス２３ａ〜２３ｇと接続されていると同時に、鉛直方向の中央に位置するパス２３ｈおよびそれよりも上側に位置するパス２３ｉと接続されている。第２分配器３５は、各パス２３ａ〜２３ｉに高圧ガス冷媒を分配可能である。第３バイパス配管３２および第２分配器３５は、第２バイパス流路を構成している。第１開閉弁３４は、第２バイパス配管３１において第３バイパス配管３２との接続部と第６冷媒配管２７との接続部との間に位置する部分（下流部）を開閉可能に設けられている。

図１〜図３を参照して、冷却ユニット２は、第１測温部４０、第２測温部４１および制御部４２をさらに有する。第１測温部４０は、第２バイパス流路に接続されている上記パス２３ａ〜２３ｉの少なくとも１つのパスの温度を測定可能に設けられていればよいが、好ましくは上記パス２３ａ〜２３ｉのうち鉛直方向の最下方に位置するパス２３ａの出側（パス２３ａにおける合流ヘッダ２４との接続部の近傍）の温度を測定可能に設けられている。第２測温部４１は、第２バイパス流路に接続されていない上記パス２３ｊ〜２３ｏの少なくとも１つのパスの温度を測定可能に設けられていればよいが、好ましくは上記パス２３ｊ〜２３ｏのうち鉛直方向の最下方に位置するパス２３ｊの出側（パス２３ｊにおける合流ヘッダ２４との接続部の近傍）の温度を測定可能に設けられている。図２を参照して、制御部４２は、第１測温部４０および第２測温部４１の測温値に基づいて、第１開閉弁３４の開閉動作を制御可能に設けられている。

図１に示される冷凍装置１００において、複数のパス２３ａ〜２３ｏが第１冷媒流路を、第１冷媒配管１４が第２冷媒流路を、第２冷媒配管１５、第３冷媒配管１６、第１連絡配管３、第５冷媒配管２６、第６冷媒配管２７，および第１分配器２２が第３冷媒流路を、合流ヘッダ２４、第７冷媒配管２８、第２連絡配管４、および第４冷媒配管１７が第４冷媒流路をそれぞれ構成している。さらに、冷凍装置１００において、第１バイパス配管３０、第３連絡配管５、および第２バイパス配管３１が第１バイパス流路を、第３バイパス配管３２および第２分配器３５が第２バイパス流路を、第１分配器２２が分配部をそれぞれ構成している。

＜冷凍装置の動作＞
次に、図２〜図６を参照して、冷凍装置１００の動作（第２開閉弁３３、第１開閉弁３４および液電磁弁２０の開閉状態および冷媒の流れ）について説明する。なお、図４〜図６において、第２開閉弁３３、第１開閉弁３４および液電磁弁２０のうち、黒く塗りつぶされたものは閉止されていることを示し、それ以外のものは開放されていることを示している。また、図４〜図６において、矢印の向きは冷媒の流れを示している。

はじめに、図４を参照して、冷凍装置１００の冷却運転について説明する。冷却運転時には、液電磁弁２０は開放され、第２開閉弁３３および第１開閉弁３４は閉止されている。これにより、圧縮機１０、凝縮器１１、レシーバ１２、膨張弁２１、第１分配器２２、蒸発器２３および合流ヘッダ２４が、第１〜第７冷媒配管１４〜２８、第１連絡配管３および第２連絡配管４により順に環状に接続された冷媒回路が形成される。当該冷媒回路には、矢印の向きに冷媒が流通する。蒸発器２３では、複数のパス２３ａ〜２３ｏを流通する冷圧二相冷媒と室内送風機２５により供給された室内の空気とが熱交換することにより、室内の空気を冷却することができる。このとき、室内の空気に含まれる水分が蒸発器２３の複数のパス２３ａ〜２３ｏおよび複数のフィン２３ｐの表面で霜となり、徐々に蓄積されていく。そのため、上記冷却運転を所定時間実施した後、下記の除霜運転が実施される。

次に、図５および図６を参照して、冷凍装置１００の除霜運転について説明する。冷凍装置１００は、除霜運転時において、少なくとも第１除霜運転モードと第２除霜運転モードの２つの状態を切り替え可能である。

図５を参照して、第１除霜運転モードでは、液電磁弁２０が閉止され、第２開閉弁３３および第１開閉弁３４が開放される。また、凝縮器１１、室外送風機１３および室内送風機２５は動作が停止される。これにより、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒は、第１冷媒配管１４、第１バイパス配管３０、第３連絡配管５、第２バイパス配管３１、第６冷媒配管２７、第１分配器２２を経て蒸発器２３の複数のパス２３ａ〜２３ｏに供給される。つまり、高圧ガス冷媒は、第１バイパス配管３０、第３連絡配管５、および第２バイパス配管３１により構成される第１バイパス流路を流通して、複数のパス２３ａ〜２３ｏに供給される。

同時に、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒は、第１冷媒配管１４、第１バイパス配管３０、第３連絡配管５、第２バイパス配管３１、第３バイパス配管３２、第２分配器３５を経て蒸発器２３の一部のパス２３ａ〜２３ｉに供給される。つまり、高圧ガス冷媒は、第１バイパス流路の一部と、第３バイパス配管３２および第２分配器３５により構成される第２バイパス流路とを流通して、一部のパス２３ａ〜２３ｉに供給される。

これにより、第１除霜運転モードでは、蒸発器２３の全てのパス２３ａ〜２３ｏに高圧ガス冷媒を流通させることができる。さらに、第１除霜運転モードでは、鉛直方向の下方に位置する一部のパス２３ａ〜２３ｉに、鉛直方向の上方に位置する他のパス２３ｊ〜２３ｏよりも多量の高圧ガス冷媒を流通させることができる。

図６を参照して、第２除霜運転モードでは、液電磁弁２０および第１開閉弁３４が閉止され、第２開閉弁３３が開放される。また、凝縮器１１、室外送風機１３および室内送風機２５は動作が停止される。これにより、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒は、第１冷媒配管１４、第１バイパス配管３０、第３連絡配管５、第２バイパス配管３１、第３バイパス配管３２、第２分配器３５を経て蒸発器２３の一部のパス２３ａ〜２３ｉに供給される。一方、第１開閉弁３４が閉止されているため、第１分配器２２には高圧ガス冷媒が流通しない。つまり、高圧ガス冷媒は、第１バイパス流路の一部と、第３バイパス配管３２および第２分配器３５により構成される第２バイパス流路とを流通して、一部のパス２３ａ〜２３ｉにのみ供給される。

これにより、第２除霜運転モードでは、蒸発器２３の複数のパス２３ａ〜２３ｏのうち、鉛直方向の下方に位置する一部のパス２３ａ〜２３ｉにのみ、高圧ガス冷媒を流通させることができる。そのため、第２除霜運転モードでは、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒を分岐させることなく一部のパス２３ａ〜２３ｉにのみ供給することができるため、当該パス２３ａ〜２３ｉの高圧ガス冷媒の流量を第１除霜運転モードと比べて増すことができる。

第２除霜運転モードによる除霜運転は、例えば第１除霜運転モードによる除霜運転の後に連続して実施され得る。例えば、第１除霜運転モードによる除霜運転中のパス２３ａおよびパス２３ｊを流れる冷媒の温度を、第１測温部４０および第２測温部４１によって連続または一定時間毎に測温しておく。そして、第１測温部４０による測温値（例えば霜温度の０℃）には温度上昇が確認されないが、第２測温部４１による測温値には温度上昇が確認された場合に、制御部４２により第１開閉弁３４を閉止することにより第２除霜運転モードによる除霜運転に切り替える。第１測温部４０の測温値の温度上昇は確認されず、第２測温部４１の測温値の温度上昇が確認されたときには、鉛直方向の下方に位置する一部のパス２３ａ〜２３ｉには未だ霜が残っているが、鉛直方向の上方に位置する他のパス２３ｊ〜２３ｏの除霜が完了したことを示している。そのため、このような測温値の変化が確認された後に第２除霜運転モードによる除霜運転に切り替えることにより、他のパス２３ｊ〜２３ｏのさらなる温度上昇を抑制することができ、他のパス２３ｊ〜２３ｏから冷凍庫内への熱の放出、および蒸発器２３の表面に付着していたドレン水（霜が融解した水）の蒸発を抑制することができる。さらに、一部のパス２３ａ〜２３ｉに供給される高圧ガス冷媒の流量を第１除霜運転モードと比べて増すことができるため、これらの除霜を効率的に行うことができる。その結果、冷凍装置１００は、従来の冷凍装置と比べて除霜時間を短縮可能である。

また、蒸発器２３において鉛直方向の下方に位置するパスでは、除霜運転時に霜により凝縮された液冷媒が溜り易く、溜まった液冷媒が高圧ガス冷媒の流通を阻害して除霜効率が低下するという問題が生じ易い。これは、合流ヘッダ２４が鉛直方向に延在するように設けられているため、合流ヘッダ２４内において合流された液冷媒の重さによって、鉛直方向下方に位置するパスの出側では鉛直方向上方に位置するパスの出側よりも冷媒に対し高い圧力が加えられる。一方、第１分配器２２により分配された直後の冷媒の圧力は等しい。そのため、鉛直方向の下方に位置するバスの入側と出側の圧力差は、上方に位置するパスの入側と出側の圧力差よりも小さく、冷媒が流れにくいためである。

上記理由により、鉛直方向の下方に位置する一部のパス２３ａ〜２３ｉに他のパス２３ｊ〜２３ｏより多くの高圧ガス冷媒を供給可能な第１除霜運転モードによっても当該一部のパス２３ａ〜２３ｉに液冷媒の滞留が生じることも考えられる。このような場合にも、第２除霜運転モードによる除霜運転を行うことにより、当該パス２３ａ〜２３ｉに流通する高圧ガス冷媒の流量を第１除霜運転モードよりも増加させて当該パス２３ａ〜２３ｉでの液冷媒の滞留を解消、抑制することができる。その結果、一部のパス２３ａ〜２３ｉの除霜を効率的に行うことができる。

＜冷凍装置の作用効果＞
上述のように、冷凍装置１００は、第２開閉弁３３および第１開閉弁３４を開放することにより、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒を第１バイパス流路および第２バイパス流路を経て蒸発器２３の複数のパス２３ａ〜２３ｏに供給することができる（第１除霜運転モード）。さらに、冷凍装置１００は、第２開閉弁３３を開放するとともに第１開閉弁３４を閉止することにより、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒を第１バイパス流路の上流部から第２バイパス流路を経て上記一部のパス２３ａ〜２３ｉにのみ供給することができる（第２除霜運転モード）。つまり、冷凍装置１００は、第１開閉弁３４の開閉動作により、複数のパス２３ａ〜２３ｏに供給される高圧ガス冷媒の流量を調整することができる。そのため、冷凍装置１００は、例えば第１除霜運転モードによる除霜運転の後に第２除霜運転モードによる除霜運転を行うことにより、鉛直方向の下方に位置するパス２３ａ〜２３ｉ上での霜の融け残り、および当該パス以外の他のパス２３ｊ〜２３ｏ上での異常過熱を抑制することができ、除霜効率が高い。

（実施の形態２）
次に、図７を参照して、実施の形態２に係る冷凍装置１０１について説明する。冷凍装置１０１は、基本的には実施の形態１に係る冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、第２バイパス流路を開閉する第３開閉部（第３開閉弁３６）をさらに備える点で異なる。なお、図７において、第２開閉弁３３、第１開閉弁３４、液電磁弁２０、および第３開閉弁３６のうち、黒く塗りつぶされたものは閉止されていることを示し、それ以外のものは開放されていることを示している。また、図７において、矢印の向きは冷媒の流れを示している。

第３開閉弁３６は、第３バイパス配管３２を開閉可能に設けられている。第３開閉弁３６は、例えば図２に示される制御部４２により、第１測温部４０および第２測温部４１の測温値に基づいて開閉動作が制御される。

冷凍装置１０１は、冷凍装置１００と同様の冷却動作および除霜動作を実施することができる。冷凍装置１０１は、上記第１および第２除霜運転モードに加えて、第３除霜運転モードによる除霜運転を実施可能である。

図７を参照して、冷凍装置１０１の第３除霜運転モードでは、液電磁弁２０および第３開閉弁３６が閉止され、第２開閉弁３３および第１開閉弁３４が開放される。また、凝縮器１１、室外送風機１３および室内送風機２５は動作が停止される。これにより、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒は、第１冷媒配管１４、第１バイパス配管３０、第３連絡配管５、第２バイパス配管３１、第６冷媒配管２７、第１分配器２２を経て蒸発器２３の複数のパス２３ａ〜２３ｏに供給される。つまり、高圧ガス冷媒は、第１バイパス配管３０、第３連絡配管５、および第２バイパス配管３１により構成される第１バイパス流路を流通して、複数のパス２３ａ〜２３ｏに供給される。このとき、第３開閉弁３６が閉止されているため、第２分配器３５には高圧ガス冷媒が流通しない。

これにより、第３除霜運転モードでは、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒を分岐させることなく複数のパス２３ａ〜２３ｏに供給することができるため、鉛直方向の上方に位置するパス２３ｊ〜２３ｏの高圧ガス冷媒の流量を第１除霜運転モードと比べて増すことができる。

第３除霜運転モードは、例えば第１除霜運転モードによる除霜運転の後に連続して実施され得る。例えば、第１除霜運転モードによる除霜運転中のパス２３ａおよびパス２３ｊを流れる冷媒の温度を、第１測温部４０および第２測温部４１によって連続または一定時間毎に測温しておく。そして、第２測温部４１による測温値（例えば霜温度の０℃）には温度上昇が確認されないが、第１測温部４０による測温値には温度上昇が確認された場合に、制御部４２により第３開閉弁３６を閉止することにより第３除霜運転モードによる除霜運転に切り替える。第２測温部４１の測温値の温度上昇は確認されず、第１測温部４０の測温値の温度上昇が確認されたときには、鉛直方向の上方に位置するパス２３ｊ〜２３ｏには未だ霜が残っているが、鉛直方向の下方に位置するパス２３ａ〜２３ｉの除霜が完了したことを示している。そのため、このような測温値の変化が確認された後に第３除霜運転モードによる除霜運転に切り替えることにより、パス２３ａ〜２３ｉのさらなる温度上昇を抑制しながら、２３ｊ〜２３ｏに供給される高圧ガス冷媒の流量を増大させて、これらの除霜を効率的に行うことができる。その結果、冷凍装置１０１は、従来の冷凍装置と比べて除霜時間を短縮可能である。

（実施の形態３）
次に、図８を参照して、実施の形態３に係る冷凍装置１０２について説明する。実施の形態３に係る冷凍装置１０２は、基本的には実施の形態１に係る冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、第１バイパス流路の一部が第３冷媒流路と重なるように設けられている点で異なる。異なる観点から言えば、冷凍装置１０２は、第３連絡配管５（図１参照）を備えていない点で冷凍装置１００と異なる。

熱源ユニット１は、第１バイパス配管３０（図１参照）に代えて、第４バイパス配管３７（第１管）を有している。第４バイパス配管３７は、第１冷媒配管１４（第２冷媒流路）と、第３冷媒配管１６（第３冷媒流路において膨張弁２１よりも凝縮器１１側に位置する部分）とを接続している。さらに、熱源ユニット１は、第３冷媒配管１６において第４バイパス配管３７との接続部よりもレシーバ１２側（凝縮器１１側）に位置する部分を開閉可能に設けられた第４開閉弁１８を有している。

冷却ユニット２は、第２バイパス配管３１（図１参照）に代えて、第５バイパス配管３８（第２管）を有している。第５バイパス配管３８は、第５冷媒配管２６において液電磁弁２０よりも第１連絡配管３側に位置する部分（第３冷媒流路において第４バイパス配管３７との接続部と膨張弁２１との間に位置する部分）と第６冷媒配管２７（膨張弁２１と第１分配器２２との間に位置する部分）とを接続する。

第３バイパス配管３２は、第５バイパス配管３８から分岐されている。第１開閉弁３４は、第５バイパス配管３８において第３バイパス配管３２との接続部と第６冷媒配管２７との接続部との間に位置する部分（下流部）を開閉可能に設けられている。冷却ユニット２は、さらに第５バイパス配管３８において第３バイパス配管３２との接続部を挟んで上記下流部と反対側に位置する上流部に、当該上流部を開閉可能に設けられている第５開閉弁３９をさらに有する。

第１バイパス流路は、第４バイパス配管３７、第３冷媒配管１６、第１連絡配管３、第５冷媒配管２６、および第５バイパス配管３８により構成されている。言い換えると、第１バイパス流路において第４バイパス配管３７と第５バイパス配管３８との間に位置する部分は、第３冷媒流路と重なるように設けられている。

冷凍装置１０２は、冷凍装置１００と同様の冷却動作および除霜動作を実施することができる。図８において、第２開閉弁３３、第１開閉弁３４、第４開閉弁１８、第５開閉弁３９および液電磁弁２０のうち、黒く塗りつぶされたものは閉止されていることを示し、それ以外のものは開放されていることを示している。また、図８において、矢印の向きは冷媒の流れを示している。

図８を参照して、冷凍装置１０２の第１除霜運転モードでは、第４開閉弁１８および液電磁弁２０が閉止され、第１開閉弁３４、第２開閉弁３３、および第５開閉弁３９が開放される。また、凝縮器１１、室外送風機１３および室内送風機２５は動作が停止される。これにより、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒は、第１冷媒配管１４、第４バイパス配管３７、第３冷媒配管１６、第１連絡配管３、第５冷媒配管２６、第５バイパス配管３８、第６冷媒配管２７、第１分配器２２を経て蒸発器２３の複数のパス２３ａ〜２３ｏに供給される。同時に、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒は、第１冷媒配管１４、第４バイパス配管３７、第３冷媒配管１６、第１連絡配管３、第５冷媒配管２６、第５バイパス配管３８、第３バイパス配管３２、第２分配器３５を経て蒸発器２３の一部のパス２３ａ〜２３ｉに供給される。

また、冷凍装置１０２の第２除霜運転モードでは、液電磁弁２０および第１開閉弁３４が閉止され、第２開閉弁３３が開放される。これにより、圧縮機１０から吐出された高圧ガス冷媒は、第１冷媒配管１４、第４バイパス配管３７、第３冷媒配管１６、第１連絡配管３、第５冷媒配管２６、第５バイパス配管３８、第３バイパス配管３２、第２分配器３５を経て蒸発器２３の一部のパス２３ａ〜２３ｉに供給される。一方、第１開閉弁３４が閉止されているため、第１分配器２２には高圧ガス冷媒が流通しない。つまり、高圧ガス冷媒は、第１バイパス流路の一部と、第３バイパス配管３２および第２分配器３５により構成される第２バイパス流路とを流通して、一部のパス２３ａ〜２３ｉにのみ供給される。

このように、冷凍装置１０２は、冷凍装置１００と同様に除霜運転することができ、冷凍装置１００と同様の効果を奏することができる。さらに、冷凍装置１０２は、熱源ユニット１と冷却ユニット２とが第１連絡配管３および第２連絡配管４の２つの配管により接続されているため、第１連絡配管３、第２連絡配管４、および第３連絡配管５の３つの配管により熱源ユニット１と冷却ユニット２とが接続されている冷凍装置１００と比べて、製造および設置工事のコストを低減することができる。

なお、図１〜図８に示される冷凍装置１００，１０１，１０２では、第２バイパス流路が蒸発器２３の複数のパスのうちの鉛直方向の中央より下方に位置するパスを有するパス２３ａ〜２３ｉに接続されているが、第２バイパス流路と蒸発器２３のパスとの接続関係は、これに限られるものでは無い。

第２バイパス流路は、蒸発器２３（図２参照）の複数のパスのうちの少なくとも１つと接続されていればよい。第２バイパス流路は、例えば鉛直方向において中央よりも上方に位置するパスに接続されていてもよい。このようにしても、第２バイパス流路に接続されているパスは第１バイパス流路とも接続されているため、第１開閉弁３４によって第１バイパス流路が開閉されることにより、各パスを流通する高圧ガス冷媒の流量を除霜運転中に変化させることができる。そのため、本実施の形態に係る冷凍装置によれば、除霜運転中に高圧ガス冷媒の流量を変化させることができなかった従来の冷凍装置と比べて、除霜効率が高い。なお、第２バイパス流路が１つのパスに接続される場合には、第３バイパス配管３２（図１参照）は第２分配器３５（図１参照）を介さずに当該パスに直接接続される。

第２バイパス流路は、好ましくは、複数のパスのうち鉛直方向の中央より下側に位置する少なくとも１つのパスに接続されている。例えば、第２バイパス流路は、鉛直方向の最下方に位置する１つのパス２３ａ（図２参照）に接続されていてもよい。より好ましくは、第２バイパス流路は、上記冷凍装置１００，１０１，１０２のように、少なくとも鉛直方向の中央よりも下側に位置する全てのパス２３ａ〜２３ｇと接続されている。

なお、冷凍装置１００，１０１，１０２では第２バイパス流路は第１バイパス流路から分岐されているが、これに限られるものでは無い。図９を参照して、第２バイパス流路は、第１冷媒配管１４（第２冷媒流路）から分岐されて、鉛直方向の下方に位置する一部のパス２３ａ〜２３ｉに接続されていてもよい。

具体的には、熱源ユニット１は、例えば第６バイパス配管５０および第６開閉弁５１をさらに有していてもよい。第６バイパス配管５０は、上記室外冷媒流路の第１冷媒配管１４から分岐されている。第６バイパス配管５０は、第１冷媒配管１４と第４連絡配管６とを接続している。第６開閉弁５１は、第６バイパス配管５０を開閉可能に設けられている。冷却ユニット２は、例えば第３バイパス配管３２に代えて、第７バイパス配管５２を有している。第７バイパス配管５２は、第４連絡配管６と第２分配器３５とを接続している。このように、第２バイパス流路は、第６バイパス配管５０、第４連絡配管６、第７バイパス配管５２、第２分配器３５により構成されていてもよい。つまり、第１バイパス流路と第２バイパス流路とは、互いに平行に設けられていてもよい。

この場合、第１バイパス流路を開閉可能に設けられている開閉弁は少なくとも１つ設けられていればよく、例えば第１冷媒配管１４に近い位置に第６バイパス配管５０を開閉可能な第７開閉弁５３が設けられている。

このようにしても、図９に示されるように、第６開閉弁５１および第７開閉弁５３を開放することにより第１除霜運転モードによる除霜運転が可能である。さらに第７開閉弁５３を閉止して第６開閉弁５１を開放することにより、第２除霜運転モードによる除霜運転が可能である。このような冷凍装置１０３は、上述した冷凍装置１００〜１０２と同様の効果を奏することができる。

なお、上記第１開閉弁３４、第２開閉弁３３、第３開閉弁３６、第４開閉弁１８、第５開閉弁３９、第６開閉弁５１、第７開閉弁５３は、それぞれが設置されている流路を閉止および開放できる限りにおいて、任意の構成を有していればよく、例えば開度を調整して冷媒の流量を調整可能な流量調整弁であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、複数のパスを有する蒸発器を備え、かつ各パスの過熱度が略等しくなるように流路抵抗が設計されている冷凍装置に特に有利に適用される。

１熱源ユニット、２冷却ユニット、３第１連絡配管、４第２連絡配管、５第３連絡配管、６第４連絡配管、１０圧縮機、１１凝縮器、１２レシーバ、１３室外送風機、１４第４冷媒配管、１５第２冷媒配管、１６第３冷媒配管、１８第４開閉弁、２０液電磁弁、２１膨張弁、２２第１分配器、２３蒸発器、２３ａ〜２３ｏパス（第１冷媒流路）、２３ｐフィン、２４合流ヘッダ、２５室内送風機、２６第５冷媒配管、２７第６冷媒配管、３０第１バイパス配管、３１第２バイパス配管、３２第３バイパス配管、３３第２開閉弁、３４第１開閉弁、３５第２分配器、３６第３開閉弁、３７第４バイパス配管、３８第５バイパス配管、３９第５開閉弁、４０第１測温部、４１第２測温部、４２制御部、５０第６バイパス配管、５１第６開閉弁、５２第７バイパス配管、５３第７開閉弁、１００，１０１，１０２，１０３冷凍装置。

Claims

圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを備え、
前記蒸発器は、鉛直方向に互いに間隔を空けて配置された複数の第１冷媒流路を有し、
前記圧縮機の出側と前記凝縮器の入側とを接続する第２冷媒流路と、前記凝縮器の出側と前記複数の第１冷媒流路の入側とを接続する第３冷媒流路と、前記複数の第１冷媒流路の出側と前記圧縮機の入側とを接続する第４冷媒流路とをさらに備え、
前記第３冷媒流路は、前記複数の第１冷媒流路に接続されており、かつ前記複数の第１冷媒流路に冷媒を分配する分配部を有し、
前記第２冷媒流路と、前記第３冷媒流路において前記分配部よりも前記凝縮器側に位置する部分とを接続する第１バイパス流路と、
前記第１バイパス流路から分岐されており、前記複数の第１冷媒流路のうちの少なくとも１つの前記第１冷媒流路に接続されている第２バイパス流路と、
前記第１バイパス流路において、前記第２バイパス流路との接続部と前記第３冷媒流路との接続部との間に設置され、前記第１バイパス流路を開閉する第１開閉部とをさらに備える、冷凍装置。
前記第２バイパス流路は、前記複数の第１冷媒流路のうち鉛直方向の中央より下側に位置する少なくとも１つの前記第１バイパス流路に接続されている、請求項１に記載の冷凍装置。
前記第１バイパス流路において、前記第１冷媒流路との接続部と前記第２バイパス流路との前記接続部との間に設置され、前記第１バイパス流路を開閉する第２開閉部をさらに備え、
前記第１開閉部および前記第２開閉部が開状態である第１状態と、
前記第１開閉部が閉状態であり、かつ前記第２開閉部が開状態である第２状態と、を切り替え可能な制御部をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の冷凍装置。
前記第２バイパス流路に接続された前記第１冷媒流路の温度を測定する第１測温部と、
前記第２バイパス流路に接続されていない前記第１冷媒流路の温度を測定する第２測温部とをさらに備え、
前記制御部は、前記第１測温部および前記第２測温部の各測定値に基づいて前記第１開閉部の開閉動作を制御可能に設けられている、請求項３に記載の冷凍装置。
前記複数の第１冷媒流路は、前記第２バイパス流路に接続されている少なくとも２つの前記第１冷媒流路と、前記第２バイパス流路に接続されていない少なくとも２つの前記第１冷媒流路とを有し、
前記第１測温部は、前記第２バイパス流路に接続されている前記第１冷媒流路のうち鉛直方向の最下方に位置する前記第１冷媒流路の出側の温度を測定し、
前記第２測温部は、前記第２バイパス流路に接続されていない前記第１冷媒流路のうち鉛直方向の最下方に位置する前記第１冷媒流路の出側の温度を測定する、請求項４に記載の冷凍装置。
前記第２バイパス流路を開閉する第３開閉部をさらに備える、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の冷凍装置。
前記第３冷媒流路に設置され、前記冷媒を膨張可能な膨張弁をさらに備え、
前記第１バイパス流路は、前記第２冷媒流路と、前記第３冷媒流路における前記膨張弁と前記分配部との間に位置する部分とを接続している、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の冷凍装置。
前記第３冷媒流路に設置され、前記冷媒を膨張可能な膨張弁をさらに備え、
前記第１バイパス流路は、第１管と第２管とを有し、
前記第１管は、前記第２冷媒流路と、前記第３冷媒流路における前記膨張弁と前記凝縮器との間に位置する部分とを接続しており、
前記第２管は、前記第３冷媒流路における前記第１管との接続部と前記膨張弁との間に位置する部分と、前記膨張弁と前記分配部との間に位置する部分とを接続しており、
前記第３冷媒流路における前記凝縮器と前記第１管との接続部との間に設置され、前記第３冷媒流路を開閉する第４開閉部と、
前記第３冷媒流路における前記第２管との接続部と前記膨張弁との間に設置され、前記第３冷媒流路を開閉する第５開閉部とをさらに備え、
前記第２バイパス流路は前記第２管から分岐されている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の冷凍装置。