JP2536359B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、逆冷凍サイクルでデフ
ロストを行う冷凍装置に関し、もっと詳しくは、周期的
に行うデフロストの開始時期においても液冷媒のインジ
ェクションが行われ、圧縮機が過熱することなく安定し
たデフロスト運転を行わせ得る冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍回路中の液管から分岐して延ばした
液インジェクション管を圧縮機の吸入側に接続し、圧縮
機の吐出ガス温度が過昇した際、液インジェクション管
に設けられる電磁開閉弁を開いて、液冷媒を圧縮機の吸
入側にインジェクションすることによって、圧縮機を冷
却するようにした冷凍装置の先行技術は、たとえば本件
出願人による特願平２−１１３７３４号によって挙示さ
れ、図５および図６にはこの先行技術の運転態様が原理
的に示される。

【０００３】図５に示される冷凍（冷却）運転時では、
蒸発器６の温度を低くする必要から、冷凍用膨張機構５
の入口側に接続する液管中の液冷媒Ｌを、液インジェク
ション管２４を介して圧縮機１の中間圧部に導き、液イ
ンジェクションすることによって圧縮機１の吐出ガス温
度を下げ、蒸発温度を低下させるようにしている。

【０００４】この場合、キャピラリチューブ２７によっ
て、液冷媒が圧縮機１に流入したとき、吐出ガス温度が
適正な温度に低下し得るように絞り量が定められる。

【０００５】冷凍運転中に庫内温度が低下して温度検出
サーモからの停止信号によって冷凍運転が休止すると、
凝縮器３側と蒸発器６側の高低圧力差によって、冷凍回
路中の冷媒は高圧側から低圧側の蒸発器６に流込んで滞
溜するとともに、液インジェクション管２４の分岐個所
では液封状態が液ガス混合状態に変わる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述するように、冷凍
運転休止中にデフロスト信号が入って、図６に示される
ように逆冷凍サイクルのデフロスト運転になった場合、
デフロスト用膨張機構４に対し入口側に接続される液管
中では、液・ガス混合状態になっているために、液イン
ジェクション管２４の分岐個所が液封されなくなって、
液インジェクションの量が充分確保されず、そのために
圧縮機１の冷却が充分行われなくて過熱する問題が生じ
る。

【０００７】本発明の目的は、逆冷凍サイクルによるデ
フロスト運転の開始時期に生じる液インジェクション能
力の低下を解消して、圧縮機温度の過昇を抑えることに
よって安全性、信頼性に富むデフロスト運転の実現を図
る点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、庫内温度に応
じて圧縮機１が冷凍運転または休止し、庫内温度を設定
温度Ｔ１に保持し、かつ、冷凍運転時間が予め定める一
定時間Ｗ１になる毎に、逆冷凍サイクルによるデフロス
ト運転が行われる冷凍装置において、圧縮機１の冷凍運
転時に高圧の液冷媒を庫内の蒸発器６に減圧して供給す
る冷凍用膨張弁５と、デフロスト運転時に高圧の液冷媒
を凝縮器３に減圧して供給するデフロスト用膨張機構４
とを連絡する管路と、圧縮機１の中間圧部とをそれぞれ
接続し、それぞれキャピラリチューブ２６，２７と電磁
弁２９，３０とを有する第１および第２液インジェクシ
ョン管２３，２４と、圧縮機１の運転時には、第１液イ
ンジェクション管２３の電磁弁２９を開き、圧縮機１の
出口圧力Ｐが規定圧Ｐ３以上に上昇したときはさらに第
２液インジェクション管２４の電磁弁３０を開き、前記
一定時間Ｗ１毎のデフロスト運転を開始すべきときに、
圧縮機１が休止していれば、デフロスト運転に先立っ
て、予め定める短い時間Ｗ２だけ圧縮機１に冷凍運転を
行わせる制御手段とを含むことを特徴とする冷凍装置で
ある。

【０００９】

【作用】本発明に従えば、冷凍装置の運転時には一定時
間Ｗ１、たとえば３時間の周期でデフロスト運転するこ
とが規定されている。デフロスト運転を開始すべきと
き、庫内温度が設定温度Ｔ１以下に低下していて圧縮機
１が休止していれば、デフロスト運転に入る前に、予め
定める短い時間Ｗ２だけ強制的に圧縮機１が冷凍運転を
行う。この予め定める短い時間Ｗ２は、冷凍用膨張弁５
とデフロスト用膨張機構４とを連絡する管路が液冷媒で
満たされるのに必要な時間であって、１分３０秒程度が
適当である。

【００１０】このように、圧縮機１の冷凍運転を短い時
間Ｗ２だけデフロスト運転に先行することによって、第
１および第２液インジェクション管２３，２４の分岐接
続個所においては、液封が確実に行われることとなり、
以後行われるデフロスト運転の開始時点では、液インジ
ェクションが適正に作動するために、圧縮機１を冷却す
るのに必要、かつ充分な液冷媒をインジェクションする
ことができる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の実施例である冷凍装置の冷
媒配管系統図である。図示の冷凍装置は、圧縮要素とモ
ータとを軸結合して密閉ケーシング内に収納して成る圧
縮機１と、四路切換弁２と、庫外ファン１７が付設され
る凝縮器３と、逆止弁８と、逆止弁１１を有する側管路
およびデフロスト補償用の電磁弁３１を有する側管路が
並列接続されるデフロスト用膨張機構４たとえばキャピ
ラリチューブと、ドライヤ１３と、フィルタ１９と、冷
凍用膨張機構５たとえば感温膨張弁と、フィルタ１９お
よび感温膨張弁５に並列接続される逆止弁９と、庫内フ
ァン１８が付設される蒸発器６と、逆止弁１０と、アキ
ュムレータ７とを備えて、それ等を冷媒配管によって、
冷媒流通可能かつ可逆的な循環回路に接続していて、室
外ユニットＡと室内ユニットＢとに区分される。

【００１２】凝縮器３における冷凍運転時の出口側に近
い後段側の一部コイル３Ａは、圧縮機１の密閉ケーシン
グ内に導いて低圧ガスと熱交換が行われた後引出され、
この一部コイル３Ａと凝縮器３の出口側のコイル３Ｂと
逆止弁８とから成る直列回路に対して、逆止弁１２が並
列接続される。一方、冷媒管路から成るドレンパンヒー
タ１５と、逆止弁１４とを直列に有する管路が逆止弁１
０に対し並列に接続され、さらに冷媒管路から成るファ
ンカバーヒータ１６が前記ドレンパンヒータ１５に並列
接続される。

【００１３】上述する冷媒配管系統を有する冷凍装置
は、冷凍（冷却）運転の場合は、図１に示される実線矢
符の冷媒流れが繰返されることによって、室外ユニット
Ａでは、凝縮器３において凝縮潜熱の熱交換が外気との
間で行われ、室内ユニットＢでは、蒸発器６において蒸
発潜熱の熱交換が室内空気との間で行われ、たとえば外
気温度３５℃標準で、冷凍室内を−３０℃に冷却するこ
とが可能である。一方、逆冷凍サイクルによるデフロス
ト運転の場合は、破線矢符の冷媒流れが生じることによ
って、高温のガス冷媒がドレンパンヒータ１５、ファン
カバーヒータ１６に分岐した後、蒸発器６のコイルに流
れて除霜が行われる。

【００１４】室外ユニットＡのキャピラリチューブ４
と、室内ユニットＢの感温膨張弁５とを連絡する管路に
は、均圧管２２が分岐され、キャピラリチューブ２５と
電磁弁２８とを介してアキュムレータ７に接続される。
また均圧管２２のキャピラリチューブ２５と電磁弁２８
との中間からは、圧縮機１冷却用の第１液インジェクシ
ョン管２３と、高圧過昇防止用の第２液インジェクショ
ン管２４とが分岐され、それぞれ電磁弁２９，３０とキ
ャピラリチューブ２６，２７とを介して圧縮機１の中間
圧部に接続される。

【００１５】以上説明する冷凍装置においては、圧力検
出機構としてデフロスト制御用圧力スイッチ２０および
保安用圧力スイッチ２１が設けられ、温度検出機構とし
て室内温度検出器３３および蒸発器冷却温度検出器３４
が設けられる。圧力スイッチ２０は、冷凍運転時に低圧
ガスが流れ、デフロスト運転時に高圧ガスが流れるガス
管路に関連して設けられ、圧力スイッチ２１は、冷凍運
転時、デフロスト運転時ともに高圧ガスが流れる管路に
関連して設けられる。圧力スイッチ２０は、デフロスト
運転中に高圧側圧力を検出して設定圧力（たとえば２３
ｋｇ／ｃｍ²・Ｇ）以上になると、デフロスト完了して
いると判断してデフロスト終了（ＯＮ）信号を出力す
る。一方、圧力スイッチ２１は、圧縮機１運転中に高圧
側圧力を検出して設定圧力以上になると吐出管温度が過
昇していると判断して、吐出管高温（ＯＮ）信号を出力
する。

【００１６】一方、温度検出器３３は、室内温度を設定
温度Ｔ１、たとえば−３０℃に保持するために設けら
れ、蒸発器６の吸込側空気の温度を検出して、設定温度
以下でＯＦＦ信号、設定温度超過でＯＮ信号をそれぞれ
出力する。また、温度検出器３４は、蒸発器６の冷凍運
転時流入側となるコイル端部の温度を検出して、設定温
度Ｔ２以下ではデフロストの続行が必要と判断してＯＦ
Ｆ信号を出力し、設定温度超過ではデフロストが終了し
たと判断してデフロスト終了（ＯＮ）信号を出力する。

【００１７】図２には、図１に示される冷凍装置を運転
制御するための制御回路３２の構造がブロック示され
る。図２図示の制御回路３２は、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）３５と、記憶装置を構成するＲＡＭ３７およびＲＯ
Ｍ３８と、タイマ回路３６とを備える。この制御回路３
２は、デフロスト制御用圧力スイッチ２０、保安用圧力
スイッチ２１、室内温度検出器３３および蒸発器冷却温
度検出器３４のＯＮ，ＯＦＦ信号を入力インタフェース
に受けて、内部処理した後、出力インタフェースを介し
て圧縮機モータ１Ｍ、各ファンモータ１７Ｍ，１８Ｍに
対して運転停止の出力を、四路切換弁２のソレノイド２
Ｓに対して冷却（ＯＮ）、デフロスト（ＯＦＦ）の出力
を、各電磁弁２８，２９，３０，３１のソレノイド２８
Ｓ，２９Ｓ，３０Ｓ，３１Ｓに対して開（ＯＮ），閉
（ＯＦＦ）の出力を与える。

【００１８】上記制御回路３２の運転制御態様を、図３
のフローチャートおよび図４のタイムチャートを併せ参
照しながら以下に説明する。ステップＡ１の制御運転開
始からステップＡ２に移って、室内温度を検出器３３に
よって検出する。室温が設定温度Ｔ１より高いときはス
テップＡ３に移行して冷凍（冷却）運転に入る。一方、
設定温度Ｔ１よりも低いときはステップＡ９に移って冷
凍運転を休止する。このようにして、冷凍運転の自動発
停が行われる。

【００１９】ステップＡ３での冷凍運転は、圧縮機１、
庫外ファン１７、庫内ファン１８を運転し、四路切換弁
２を冷凍側にＯＮさせ、電磁弁２９を開かせ、電磁弁２
８，３０，３１を閉じさせることによって行われ、均圧
管２２、第１液インジェクション管２３を介して液冷媒
が圧縮機１の中間圧部にインジェクションされることに
よって運転中の圧縮機の温度上昇が抑えられる。

【００２０】圧縮機１運転中冷凍運転、デフロスト運転
を通じて、ステップＡ４およびステップＡ１６において
吐出管の圧力検出が圧力スイッチ２１によって行われ、
設定圧力Ｐ３よりも高い間は電磁弁３０を開かせて、第
２液インジェクション管２４を介して、液冷媒を圧縮機
１の中間圧部に増量してインジェクションすることによ
って、吐出圧力の上昇を抑えることができる。

【００２１】圧縮機１の自動発停が行われて、冷凍装置
を運転し続けている時間Ｗを計測して、ステップＡ７ま
たはステップＡ１０に移って一定時間Ｗ１（たとえば３
時間）との比較を行って、一定時間Ｗ１に達した時点
で、冷凍運転継続中の場合はステップＡ８に移ってデフ
ロスト運転に切換える。圧縮機１が休止中の場合は、ス
テップＡ１１からステップＡ１２に移行して、一定時間
Ｗ２（たとえば１分３０秒間）冷凍運転を強制させる。
一定時間Ｗ２が経過すればステップＡ１３からステップ
Ａ１４に移行して、電磁弁３１を開いた状態で一定時間
（たとえば１分３０秒間）デフロスト運転を行い、ステ
ップＡ１５で電磁弁３１を閉じ、通常のデフロスト運転
に入る。

【００２２】デフロスト運転は、圧縮機１を運転し、庫
外ファン１７、庫内ファン１８を停止し、四路切換弁２
をデフロスト側にＯＦＦさせ、破線で示すように冷媒を
流して行う。なお電磁弁２９は開かれ、第１液インジェ
クション管２３から圧縮機１の中間圧部に液冷媒がイン
ジェクションされる。また電磁弁２８は閉じられる。電
磁弁３０は前記のように吐出管の圧力Ｐが設定圧力Ｐ３
より高いときだけ開かれ、電磁弁３１はステップＡ１３
で示されるデフロスト運転のときだけ開かれる。ステッ
プＡ１７で電磁弁３０が閉じた後、ステップＡ１９で蒸
発器６での霜取りが終わってデフロスト終了信号が圧力
スイッチ２０または温度検出器３４から出力されると、
ステップＡ２０に移行してデフロスト運転が終了する。
その後はステップＡ２以降の冷凍運転が繰返される。

【００２３】ステップＡ９で、圧縮機１が冷凍運転を休
止すると電磁弁２８が開き、均圧管２２を介して高圧の
冷媒が低圧側に徐々に流れ、圧力が均一化する。このと
き、冷凍用膨張弁５とデフロスト用膨張機構４との間の
管路は、液ガス混合状態となっており、この状態で電磁
弁２８を閉じ、電磁弁２９を開いて逆冷凍サイクルのデ
フロスト運転を行うと、凝縮器３内に冷媒が少ないため
に圧縮機１の吸入冷媒量が不足することと併せて、第１
液インジェクション管２３の液封が確保されていないた
めに液インジェクションが充分に行われないことによっ
て、圧縮機の冷却が不充分となるという問題がある。圧
縮機１のデフロスト運転に先立って、短時間の冷凍運転
をすることによって、前記管路の液ガス混合状態が解消
されて、第１液インジェクション管２３の液封が確保さ
れ、第１インジェクション管２３による液インジェクシ
ョンが充分に行われる。なお、この短時間の冷凍運転中
は、第１液インジェクション管２３からの液インジェク
ションは充分行われないが、圧縮機１の停止中に蒸発器
３内には多量の冷媒が滞留しているので、圧縮機１の吸
入冷媒量は充分確保でき、圧縮機１が過熱することはな
い。

【００２４】またステップＡ１３〜ステップＡ１５にお
いて、デフロスト用膨張機構４と並列に設けられた電磁
弁３１を開いた状態でデフロスト運転を行うのは、冷凍
回路内の逆サイクルの状態での冷媒循環量が確保され
て、デフロスト開始時からデフロスト熱量を増大させる
ためである。Ｗ３経過後は、電磁弁３１が閉じられ、通
常のデフロスト運転が行われる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、冷凍
装置が運転中でかつ圧縮機１が運転休止中の場合に、逆
冷凍サイクルによるデフロスト運転を行う必要が生じた
とき、予め定める短い時間Ｗ２だけデフロスト運転に先
立って冷凍運転が強制される。その結果、圧縮機１の停
止に伴って、液インジェクション管２３，２４が分岐さ
れる管路の液封状態が解かれていたのを、強制冷凍運転
によって迅速に回復させることが可能となり、デフロス
ト運転の開始直後から圧縮機１の液冷媒による冷却が確
実に行われて安定運転が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る冷凍装置の冷媒配管系統
図である。

【図２】図１に示される冷凍装置を運転制御する制御回
路３２のブロック図である。

【図３】図２に示される制御回路３２の運転制御態様を
説明するフローチャートである。

【図４】図１に示される冷凍装置の運転状態を説明する
タイムチャートである。

【図５】先行技術である冷凍装置の冷凍運転原理図であ
る。

【図６】図５に示される冷凍装置のデフロスト運転原理
図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四路切換弁 ３ 凝縮器 ４ デフロスト用膨張機構 ５ 冷凍用膨張機構 ６ 蒸発器 ３２ 制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 庫内温度に応じて圧縮機１が冷凍運転ま
   たは休止し、庫内温度を設定温度Ｔ１に保持し、かつ、
   冷凍運転時間が予め定める一定時間Ｗ１になる毎に、逆
   冷凍サイクルによるデフロスト運転が行われる冷凍装置
   において、 圧縮機１の冷凍運転時に高圧の液冷媒を庫内の蒸発器６
   に減圧して供給する冷凍用膨張弁５と、デフロスト運転
   時に高圧の液冷媒を凝縮器３に減圧して供給するデフロ
   スト用膨張機構４とを連絡する管路と、圧縮機１の中間
   圧部とをそれぞれ接続し、それぞれキャピラリチューブ
   ２６，２７と電磁弁２９，３０とを有する第１および第
   ２液インジェクション管２３，２４と、 圧縮機１の運転時には、第１液インジェクション管２３
   の電磁弁２９を開き、圧縮機１の出口圧力Ｐが規定圧Ｐ
   ３以上に上昇したときはさらに第２液インジェクション
   管２４の電磁弁３０を開き、前記一定時間Ｗ１毎のデフ
   ロスト運転を開始すべきときに、圧縮機１が休止してい
   れば、デフロスト運転に先立って、予め定める短い時間
   Ｗ２だけ圧縮機１に冷凍運転を行わせる制御手段とを含
   むことを特徴とする冷凍装置。