JP2019138538A - 冷凍装置、および冷媒回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子膨張弁を備えた冷凍装置において、効率良く冷媒を回収できること。【解決手段】冷凍装置は、冷媒回路の凝縮器と蒸発器との間に設けられた電子膨張弁（ＥＥＶ）と、ユーザの操作によって、冷媒回路を循環冷媒の回収を指示する指示信号を生成する指示部と、ユーザに冷媒回収の準備完了を報知する報知部と、電子膨張弁の開度を制御する制御部とを備える。制御部は、指示部から指示信号Ｓｃを受け取ったか否かを判断する判断処理（Ｓ１０）と、指示信号を受け取ったと判断した場合に電子膨張弁を全開させる全開処理（Ｓ３０）と、電子膨張弁が全開したか否かを判断する全開判断処理（Ｓ４０）と、電子膨張弁が全開したと判断した場合、冷媒回収の準備完了を、報知部を介してユーザに報知する報知処理（Ｓ５０）とを実行する。【選択図】図４

Description

本発明は、冷凍装置、および冷媒回収方法に関し、詳しくは、冷凍装置における冷媒を回収する技術に関する。

従来の、冷凍装置における冷媒を回収する技術としては、例えば特許文献１に示された技術が知られている。特許文献１では、圧縮機の底部に電磁誘導加熱装置を配設して、電磁誘導加熱装置によって圧縮機を加熱しながら、圧縮機に接続された冷媒回収回路を運転することによって、冷媒を完全に回収する技術が開示されている。

特開平１０−３０６９６１号公報

しかしながら、膨張弁として、弁の開度制御をステッピングモータの回転角度に応じて行う電磁膨張弁が使用される場合、冷媒を回収する際の電磁膨張弁の開度によっては、冷媒の回収に時間を要するという不都合が発生することが考えられる。すなわち、通常、冷媒回収の際には、冷凍装置の電源をオフしたまま行われ、それによって電磁膨張弁の開閉制御を行うことができない。そのため、冷媒回収を行う際、前回の冷凍装置のオフ時の電磁膨張弁の開度のままで冷媒回収を行うと、前回オフ時の開度によっては、冷媒回収に必要以上の時間を要する虞があった。

本明細書に開示される技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電子膨張弁を備えた冷凍装置において効率良く冷媒を回収できる冷凍装置、および冷媒回収方法を提供する。

本明細書に開示される冷凍装置は、蒸発器と凝縮器とを含む冷媒回路を備えた冷凍装置において、前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられた電子膨張弁と、ユーザの操作によって前記冷媒回路を循環する冷媒の回収を指示する指示信号を生成する指示部と、ユーザに冷媒回収の準備完了を報知する報知部と、前記電子膨張弁の開度を制御する制御部とを含み、前記制御部は、前記指示部から前記指示信号を受け取ったか否かを判断する判断処理と、前記指示信号を受け取ったと判断した場合に前記電子膨張弁を全開させる全開処理と、前記電子膨張弁が全開したか否かを判断する全開判断処理と、前記電子膨張弁が全開したと判断した場合、冷媒回収の準備完了を、前記報知部を介してユーザに報知する報知処理とを実行する。
本構成によれば、冷媒の回収時に電子膨張弁が必ず全開とされている。そのため、電子膨張弁を備えた冷凍装置において効率良く冷媒を回収できる。

上記冷凍装置において、当該冷凍装置への電力の供給をオンオフする電源スイッチと、当該冷凍装置を操作する操作スイッチと、を備え、前記指示部は、前記電源スイッチと前記操作スイッチとによって構成され、前記指示信号は、ユーザによって前記操作スイッチがオンされた状態において前記電源スイッチがオンされたことによって生成される信号であるようにしてもよい。
本構成によれば、電源スイッチおよび操作スイッチは冷媒回収に関係なく事前に冷凍装置に備えられた既存の部品であり、冷媒回収のために新たな専用部品を追加することなく指示信号を生成することができる。すなわち、何ら部品を追加することなく、電子膨張弁を備えた冷凍装置において効率良く冷媒を回収できる。

また、本明細書に開示される冷媒回収方法は、冷媒回路の凝縮器と蒸発器との間に設けられた電子膨張弁を備えた冷凍装置において、前記冷媒回路を循環する冷媒を回収する冷媒回収方法であって、ユーザからの冷媒回収の指示にしたがって前記電子膨張弁を全開させ、前記電子膨張弁が全開したことをユーザに報知し、前記電子膨張弁が全開したことの報知後に、前記冷媒の回収を開始する。

上記冷媒回収方法において、前記冷凍装置は、冷凍装置への電力の供給をオンオフする電源スイッチと、前記冷凍装置を操作する操作スイッチと、を備え、前記冷媒回収の指示は、ユーザによって前記操作スイッチがオンされた状態において前記電源スイッチがオンされたことによって行われるようにしてもよい。

本発明の冷凍装置および冷媒回収方法によれば、電子膨張弁を備えた冷凍装置において効率良く冷媒を回収できる。

本発明に係る冷凍装置の外観を示す概略的な正面図 冷凍装置の概略的な構成図 制御部の接続を示す概略的なブロック図 冷媒回収に係る処理を示すフローチャート 電子膨張弁の開閉制御にかかる参考例を示すグラフ

本発明に係る一実施形態を図１から図４を参照して説明する。なお、本実施形態では、図１および図２に示されるように、冷凍装置が製氷機１に適用された例が示されるが、冷凍装置は製氷機に限られない。すなわち、製氷機１は、冷凍装置の一例である。冷凍装置は、圧縮機、蒸発器、および凝縮器等を含む冷媒回路を備えた装置であればよく、例えば、冷凍庫であってもよい。

１．製氷機（冷凍装置）の構成
図２に示されるように、製氷機１は、大きくは製氷部１０、冷媒回路２０、および制御部３０を備える。また、製氷機１は、図１に示されるように、ハウジング４および氷を放出する放出機構４０を含む。

ハウジング４には、製氷機１への電力の供給をオンオフする電源スイッチ２、と、操作に係る各種表示を行う表示部３が設けられている。電源スイッチ２は例えば、ブレーカであり、表示部３は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。表示部３は、後述する、電子膨張弁の全開をユーザに報知する報知部の一例である。また、放出機構４０には、放出される氷の量を選択して放出させる３個の操作スイッチ４１が設けられている。

電源スイッチ２と操作スイッチ４１は、後述する、ユーザの操作によって冷媒の回収を指示する指示信号Ｓｃを生成する指示部の一例である。本実施形態では、指示信号Ｓｃは、ユーザによって何れか１個の操作スイッチ４１がオンされた状態において電源スイッチ２がオンされたことによって生成される。言い換えれば、指示信号Ｓｃは、操作スイッチ４１のオン信号と、電源スイッチ２のオン信号とのＡＮＤ信号である。

製氷部１０は、製氷水タンク１１、ポンプモータ１２、送水管１３、散水管１４、および製氷板１５等を含む。

製氷水タンク１１に貯蔵された製氷水は、ポンプモータ１２によって送水管１３に供給され、送水管１３を介して散水管１４に送られる。そして、製氷水は散水管１４によって製氷板１５に供給され、製氷板１５の製氷面側を流下して製氷水タンク１１に戻る。すなわち、製氷水は、ポンプモータ１２によって循環し、循環中に製氷板１５において冷却され氷となる。

また、製氷部１０は、給水管１６、給水弁１７、導水管１８、排水弁１９等を含む。給水管１６および給水弁１７を介して製氷水タンク１１に製氷水が供給され、導水管１８および排水弁１９を介して製氷水タンク１１から不要な製氷水を排水することができる。

冷媒回路２０は、周知の構成である、圧縮機(コンプレッサ)２１、凝縮器２２、膨張弁２３、蒸発管２４、およびをファンモータ２７等含む。圧縮機２１は冷媒ガスを圧縮し、凝縮器２２は圧縮された冷媒ガスを冷却して液化させる。膨張弁２３は、液化冷媒を膨張させ、蒸発管２４は膨張した液化冷媒を気化させて製氷板１５を冷却する。その際、製氷板１５に氷が形成される。なお、本実施形態において膨張弁２３は、パルス信号Ｐｓのパルス数によって回転角度が制御されるステッピングモータＭを含み、ステッピングモータＭの回転角度に応じて弁の開度が制御される電子膨張弁である。

また、冷媒回路２０は、ホットガス弁（ＨＶ）２５およびバイパス管２６を含む。バイパス管２６は、圧縮機２１と蒸発管２４との間を接続し、除氷運転時にホットガス弁２５を開いて高温の冷媒ガスを蒸発管２４に供給する。

また、冷媒回路２０は、蒸発管２４の入口の冷媒温度ｅｖａｉｎＴを検出するための入口温度センサＳ１、および蒸発管２４の出口の冷媒温度ｅｖａｏｕｔＴを検出するための出口温度センサＳ２と、を含む。冷媒温度ｅｖａｉｎＴおよび冷媒温度ｅｖａｏｕｔＴは、製氷運転時において電子膨張弁２３の開度を、例えば、過熱度ΔＴによって制御する際に使用される。ここでは、過熱度ΔＴ＝ｅｖａｏｕｔＴ−ｅｖａｉｎＴ とされる。

また、冷媒回路２０には、圧縮機２１に接続され、冷媒回路２０を循環する冷媒を回収するための冷媒配管２８およびチャージポート２９が設けられている。チャージポート２９は、冷媒の回収時に周知の冷媒回収装置に接続される。

制御部３０は、ＣＰＵ３１およびメモリ３２を含む。メモリ３２には、ＣＰＵ３１が実行する各種のプログラムが格納されている。また、メモリ３２には、プログラム実行中に取得した、および算出した各種データが格納される。

制御部３０は、図３に示されるように、電源スイッチ２、表示部３、ポンプモータ１２、圧縮機２１、電子膨張弁２３、ホットガス弁２５、操作スイッチ４１、入口温度センサＳ１、および出口温度センサＳ２等に、電気的に接続されている。

２．冷媒回収処理
次いで、メモリ３２に格納された所定のプログラムにしたがって、制御部３０によって実行される製氷機の冷媒回収処理、詳しくは、冷媒回収の準備処理について図４を参照して説明する。なお、冷媒回収処理には、冷媒回収方法が含まれる。

冷媒回収処理においては、制御部３０は、詳しくは、ＣＰＵ３１は、まず、操作スイッチ４１および電源スイッチ２（指示部）から指示信号Ｓｃ、言い換えれば、操作スイッチ４１のオン信号と電源スイッチ２のオン信号とのＡＮＤ信号を受け取ったか否かを判断する判断処理（ステップＳ１０）を実行する。指示信号Ｓｃを受け取ってない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御部３０は冷媒回収モードに移行せず、待機状態にある。

一方、指示信号Ｓｃを受け取った場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御部３０は、冷媒回収モードに移行し（ステップＳ２０）、電子膨張弁（ＥＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｖａｌｖｅ）２３の全開処理（ステップＳ３０）を実行する。全開処理では、制御部３０は、電子膨張弁２３を全開させるパルス数のパルス信号Ｐｓを生成し、パルス信号Ｐｓによって開度が全開となるように電子膨張弁２３を制御する。

次いで、制御部３０は、電子膨張弁２３が全開したか否かを判断する全開判断処理（ステップＳ４０）を実行する。なお、ここで、ＣＰＵ３１は、電子膨張弁２３が全開したか否かの判断を、例えば、パルス信号Ｐｓのパルス数をカウントし、全開させる所定のパルス数のパルスが電子膨張弁２３に送信されたか否かによって行う。電子膨張弁２３が全開していないと判断した場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、制御部３０は待機する。一方、電子膨張弁２３が全開したと判断した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、冷媒回収の準備完了を、表示部（報知部）３を介してユーザに報知する報知処理（ステップＳ５０）を実行する。制御部３０は、表示部３に、例えば、「ＥＥＶ全開完了」と表示させて、電子膨張弁２３が全開状態にあることをユーザに報知する。これによって、冷媒回収の準備処理は終了する。

冷媒回収の準備処理が終了すると、すなわち、報知処理によるユーザへの報知後に、ユーザは、回収タンク、回収ポンプ等を備えた周知の冷媒回収装置を用いて、冷媒回収作業を開始する。その際、電子膨張弁２３が全開されているため、効率良く冷媒を回収できる。

３．本実施形態の効果
本実施形態では、冷媒の回収時に電子膨張弁２３が必ず全開とされている。そのため、電子膨張弁２３を備えた製氷機（冷凍装置）１において効率良く冷媒を回収できる。

また、ユーザの操作によって冷媒の回収を指示する指示信号Ｓｃを生成する指示部としての電源スイッチ２および操作スイッチ４１は、冷媒回収に関係なく事前に製氷機１に備えられた既存の部品である。そのため、冷媒回収のために新たな専用部品を追加することなく指示信号Ｓｃを生成することができる。すなわち、何ら専用部品を追加することなく、電子膨張弁２３を備えた製氷機１において効率良く冷媒を回収できる。

４．参考例
次に、図５を参照して、電子膨張弁２３の開閉制御に関する参考例を説明する。
電子膨張弁２３の開度の制御方法として、通常、過熱度ΔＴを一定とするように電子膨張弁２３の開度を操作量とした、古典的なＰＩＤ制御がよく用いられている。ＰＩＤ制御を用いる場合、制御量が正負となる通常のＰＩＤ制御では操作量を増やす場合と減らす場合において何ら区別の必要がない。しかしながら、過熱度ΔＴは通常、負とならない非負の制御量であり、この場合、操作量を増やす場合と減らす場合において何らの区別が必要となる特殊事情が存在する。

このような特殊事情を考慮した電子膨張弁の開閉制御の例として、例えば、従来、特開平１１−８３２０５号公報に開示された技術が知られている。ここで開示された技術では、圧縮機の吐出管温度を検出する吐出管温度センサを備え、吐出管温度に基づいて、電子膨張弁の開度を「開きにくく閉じやすく」することで、言い換えれば、電子膨張弁の「開速度は遅く、閉速度は速く」することで、上記特殊事情に起因する問題を解決するようにしている。

しかしながら、過熱度ΔＴに基づいて電子膨張弁の開閉制御す場合、上記したように、過熱度ΔＴを把握するために入口温度センサＳ１および出口温度センサＳ２が必要であり、さらに吐出管温度センサを備えることは、コスト的に負担が生じる。そのため、参考例では、吐出管温度センサを備えることなく、電子膨張弁の開度を「開きにくく閉じやすく」できる技術が示される。

すなわち、参考例では、図５に示されるように、過熱度ΔＴを一定とするように電子膨張弁２３の開度を操作量としたＰＩＤ制御（あるいはＰＩ制御）において、開度補正ゲインＧｓｈを過熱度ΔＴに応じて変化させる例が示される。
すなわち、過熱度ΔＴが３℃以下と小さく、電子膨張弁２３が大きく開いていて冷媒の流量が大きい場合には、開度補正ゲインＧｓｈが小さく設定される。一方、過熱度ΔＴが１０℃以上と大きく、電子膨張弁２３が閉じていて冷媒の流量が小さい場合には、開度補正ゲインＧｓｈが大きく設定されている。

また、過熱度ΔＴが３℃から１０℃の間では開度補正ゲインＧｓｈが、過熱度ΔＴに比例して、言い換えれば、電子膨張弁２３が閉まるに応じて、大きくなるように設定されている。そのため、電子膨張弁２３を開いた状態から閉じる場合には、開度補正ゲインＧｓｈが大きくなるため速く閉じること（閉速度を速くすること）ができる。一方、電子膨張弁２３を閉じた状態から開ける場合には、開度補正ゲインＧｓｈが小さくなるため遅く開くこと（開速度を遅くすること）ができる。すなわち、参考例では、吐出管温度センサを備えることなく、過熱度ΔＴに応じた開度補正ゲインＧｓｈの設定によって、電子膨張弁２３の開度を「開きにくく閉じやすく」することができる。

＜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、指示部が、電源スイッチ２と操作スイッチ４１とによって構成され、指示信号は、ユーザによって操作スイッチがオンされた状態において電源スイッチがオンされたことによって生成される信号である例を示したが、指示部および指示信号はこれに限られない。例えば、指示部として、ユーザによって操作される冷媒回収専用のスイッチを別途設け、そのスイッチの信号を指示信号とするようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、報知部を表示部３によって構成する例を示したが、これに限られない。報知部は、例えば、音によって報知する電子ブザー等であってもよい。

１…製氷機（冷凍装置）、２…電源スイッチ（指示部）、３…表示部（報知部）、２０…冷媒回路、２２…凝縮器、２３…電子膨張弁、２４…蒸発器、３０…制御部、３１…ＣＰＵ（制御部）、４１…操作スイッチ（指示部）。

Claims (4)

1. 蒸発器と凝縮器とを含む冷媒回路を備えた冷凍装置において、
   前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられた電子膨張弁と、
   ユーザの操作によって、前記冷媒回路を循環する冷媒の回収を指示する指示信号を生成する指示部と、
   ユーザに冷媒回収の準備完了を報知する報知部と、
   前記電子膨張弁の開度を制御する制御部とを含み、
   前記制御部は、
   前記指示部から前記指示信号を受け取ったか否かを判断する判断処理と、
   前記指示信号を受け取ったと判断した場合に前記電子膨張弁を全開させる全開処理と、
   前記電子膨張弁が全開したか否かを判断する全開判断処理と、
   前記電子膨張弁が全開したと判断した場合、冷媒回収の準備完了を、前記報知部を介してユーザに報知する報知処理とを実行する、冷凍装置。
2. 請求項１に記載の冷凍装置において、
   当該冷凍装置への電力の供給をオンオフする電源スイッチと、
   当該冷凍装置を操作する操作スイッチと、を備え、
   前記指示部は、前記電源スイッチと前記操作スイッチとによって構成され、
   前記指示信号は、ユーザによって前記操作スイッチがオンされた状態において前記電源スイッチがオンされたことによって生成される信号である、冷凍装置。
3. 冷媒回路の凝縮器と蒸発器との間に設けられた電子膨張弁を備えた冷凍装置において、前記冷媒回路を循環する冷媒を回収する冷媒回収方法であって、
   ユーザからの冷媒回収の指示にしたがって前記電子膨張弁を全開させ、
   前記電子膨張弁が全開したことをユーザに報知し、
   前記電子膨張弁が全開したことの報知後に、前記冷媒の回収を開始する、冷媒回収方法。
4. 請求項３に記載の冷媒回収方法において、
   前記冷凍装置は、冷凍装置への電力の供給をオンオフする電源スイッチと、前記冷凍装置を操作する操作スイッチと、を備え、
   前記冷媒回収の指示は、ユーザによって前記操作スイッチがオンされた状態において前記電源スイッチがオンされたことによって行われる、冷媒回収方法。

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