JP2962311B1

JP2962311B1 - 二元冷凍装置

Info

Publication number: JP2962311B1
Application number: JP9938798A
Authority: JP
Inventors: 明敏上野; 武夫植野; 俊昭向谷; 啓二有井; 成久神藤
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH11294881A

Abstract

【要約】【課題】冷却能力の拡大を図ると同時に、蒸発器の小
型化を図る。【解決手段】圧縮機と、凝縮器と、電動膨張弁と、互
いに並列な２つの冷媒熱交換器（11，11）の蒸発部とが
順に接続されて成るた高温側冷凍回路を備えている。圧
縮機（31）と、各冷媒熱交換器（11，11）の凝縮部と、
膨張弁（EV21）と、蒸発用伝熱管（5a，5b）とが順に接
続されて成り、各冷媒熱交換器（11，11）において一次
冷媒と二次冷媒とが熱交換する２つの低温側冷凍回路
（3A，3B）を備えている。加えて、上記２つの低温側冷
凍回路（3A，3B）における蒸発用伝熱管（5a，5b）を一
体に集合して１つの蒸発器（50）を形成している蒸発器
（50）が着霜すると、可逆運転の可能な低温側冷凍回路
（3A）と一次側冷媒回路（20）との冷媒循環方向を逆サ
イクルに切り換えて蒸発器（50）のデフロスト運転を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二元冷凍装置に関
し、特に、複数の二次側冷媒回路を有する二元冷凍装置
に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、二元冷凍装置は、特開平９−
２１０５１５号公報に開示されているように、個別に冷
凍運転を行う高温側冷凍回路と低温側冷凍回路とを備え
ている。この二元冷凍装置は、マイナス数十度の低温を
得るために用いられ、高圧縮比から低圧縮比まで効率の
良いところで使用することができるので、省エネルギの
点で有利である。

【０００３】上記二元冷凍装置の高温側冷凍回路は、圧
縮機と凝縮器と膨張弁と冷媒熱交換器の蒸発部とが順に
接続されて構成されている。また、低温側冷凍回路は、
圧縮機と冷媒熱交換器の凝縮部と膨張弁と蒸発器とが順
に接続されて構成されている。そして、上記冷媒熱交換
器において、低温側冷凍回路の凝縮熱と高温側冷凍回路
の蒸発熱とを熱交換している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した二元冷凍装置
においては、従来、１つの低温側冷凍回路を設けている
のみであるので、冷却能力の範囲が狭いという問題があ
った。つまり、各種の熱負荷に対して、高温側冷凍回路
及び低温側冷凍回路の圧縮機の運転容量を制御して対応
していた。しかし、この圧縮機の容量制御では対応しう
る高負荷と低負荷とに限界があった。

【０００５】そこで、例えば、１の高温側冷凍回路に対
して２つの低温側冷凍回路を設けることが考えられる。
しかしながら、単に２つの低温側冷凍回路を設けたのみ
では、例えば、冷凍庫に２台の蒸発器を設けることにな
る。これでは、設置スペースが大きくなり、特に、上記
冷凍庫という限られたスペースには適さないという問題
がある。

【０００６】また、従来、上記蒸発器のデフロスト運転
は、ホットガス通路を介して圧縮機の吐出ガス（ホット
ガス）を蒸発器に流し、蒸発器の着霜を除去するように
していた。そして、上記蒸発器を流れた冷媒は冷媒熱交
換器の凝縮部を経て圧縮機に戻るようにしていた。

【０００７】しかしながら、これでは、上記蒸発器で凝
縮した液冷媒が圧縮機に戻る液バック現象が起こる可能
性があり、液圧縮を起こすおそれがある。その上、この
液バックを防止しようとすると、レシーバが大きくなる
という問題がある。

【０００８】本発明は、斯かる点に鑑みて成されたもの
で、冷却能力の拡大を図ると同時に、蒸発器の小型化を
図ることを目的とするものである。

【０００９】また、本発明は、デフロスト運転時の液バ
ックを確実に防止すると共に、レシーバ等の小型化を図
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 本発明は、複数の二次側冷媒回路（3A，3B）における蒸
発用伝熱管（5a，5b）を集合して１つの蒸発器（50）を
構成するようにしたものである。

【００１１】また、本発明は、一次側冷媒回路（20）及
び二次側冷媒回路（3A，3B）の冷媒循環方向を逆サイク
ルにしてデフロスト運転を行うようにしたものである。

【００１２】−解決手段− 具体的に、図１及び図２に示すように、第１の解決手段
は、圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、膨張機構（EV1
2）と、互いに並列な複数の冷媒熱交換器（11，11）の
蒸発部とが順に接続されて構成され、一次冷媒が循環す
る一次側冷媒回路（20）を備えている。更に、圧縮機
（31）と、上記各冷媒熱交換器（11，11）の凝縮部と、
膨張機構（EV21）と、蒸発用伝熱管（5a，5b）とが順に
接続されて構成され、二次冷媒が循環すると共に、上記
各冷媒熱交換器（11，11）において一次冷媒と二次冷媒
とが熱交換する複数の二次側冷媒回路（3A，3B）を備え
ている。加えて、上記複数の二次側冷媒回路（3A，3B）
における蒸発用伝熱管（5a，5b）を一体に集合して１つ
の蒸発器（50）が形成されている。

【００１３】この第１の解決手段では、一次側冷媒回路
（20）の圧縮機（21）から吐出した一次冷媒は、凝縮器
（22）で凝縮して液冷媒となる。該液冷媒は、膨張機構
（EV12）で減圧した後、各冷媒熱交換器（11，11）に流
れ、該冷媒熱交換器（11，11）の各蒸発部で蒸発してガ
ス冷媒となって圧縮機（21）に戻る。この循環を繰り返
す。

【００１４】一方、上記各二次側冷媒回路（3A，3B）に
おいては、圧縮機（31）から吐出した二次冷媒は、冷媒
熱交換器（11，11）の凝縮部で凝縮して液冷媒となり、
この液冷媒は、膨張機構（EV21）で減圧する。その後、
上記液冷媒は、蒸発用伝熱管（5a，5b）で蒸発してガス
冷媒となって圧縮機（31）に戻る。この循環を繰り返
す。

【００１５】そして、上記各冷媒熱交換器（11，11）に
おいては、一次側冷媒回路（20）の蒸発熱と各二次側冷
媒回路（3A，3B）の凝縮熱とが熱交換し、二次側冷媒回
路（3A，3B）の二次冷媒が冷却されて凝縮する。一方、
上記蒸発器（50）では、二次冷媒が蒸発して冷却空気を
生成し、庫内などを冷却する。

【００１６】また、第２の解決手段は、上記第１の解決
手段において、複数の二次側冷媒回路（3A，3B）のうち
少なくとも１つの二次側冷媒回路（3A）と一次側冷媒回
路（20）とが、冷媒循環方向を正サイクルと逆サイクル
とに切り換えて可逆運転の可能な冷媒回路に構成されて
いる。そして、蒸発器（50）が着霜すると、可逆運転の
可能な二次側冷媒回路（3A）の少なくとも１つと一次側
冷媒回路（20）との冷媒循環方向を逆サイクルに切り換
えて蒸発器（50）のデフロスト運転を行うデフロスト手
段（72）が設けられている。

【００１７】この第２の解決手段では、デフロスト手段
（72）がデフロスト運転を制御する。例えば、該デフロ
スト運転は、第１の二次側冷媒回路（3A）と一次側冷媒
回路（20）との冷媒循環方向を逆サイクルにして行われ
る。

【００１８】具体的に、第１の二次側冷媒回路（3A）で
は、圧縮機（31）から吐出した二次冷媒が、蒸発用伝熱
管（5a，5b）を流れて蒸発器（50）を加熱し、該蒸発器
（50）の着霜を融解する。その後、上記蒸発用伝熱管
（5a）を流れた二次冷媒は、膨張機構（EV22）で減圧し
た後、冷媒熱交換器（11，11）の凝縮部で蒸発して圧縮
機（31）に戻る。この循環を繰り返す。

【００１９】一方、一次側冷媒回路（20）では、圧縮機
（21）から吐出した一次冷媒は、第１の冷媒熱交換器
（11，11）の蒸発部を流れ、二次側冷媒回路（3A，3B）
の二次冷媒を加熱する。その後、上記蒸発用伝熱管（5
a，5b）を流れた一次冷媒は、膨張機構（EV12）で減圧
した後、凝縮器（22）で蒸発して圧縮機（21）に戻る。
この循環を繰り返す。

【００２０】上記デフロスト運転は、例えば、蒸発用伝
熱管（5a）の出口の冷媒温度が所定温度になると終了す
る。

【００２１】また、第３の解決手段は、上記第２の解決
手段において、２以上の二次側冷媒回路（3A，3B）が可
逆運転の可能な冷媒回路に構成されている。そして、デ
フロスト手段（72）は、可逆運転の可能な二次側冷媒回
路（3A，3B）を複数のグループに区分し、蒸発器（50）
が着霜すると、１のグループに属する二次側冷媒回路
（3A，3B）と一次側冷媒回路（20）との冷媒循環方向を
逆サイクルに切り換えて蒸発器（50）のデフロスト運転
を行うように構成されている。加えて、上記デフロスト
手段（72）の各除霜運転毎に、各グループの順に二次側
冷媒回路（3A，3B）がデフロスト運転を行うように、デ
フロスト手段（72）に二次側冷媒回路（3A，3B）の変更
信号を出力する変更手段（73）が設けられている。

【００２２】この第３の解決手段では、上記第２の解決
手段と同様なデフロスト運転を行うことになるが、デフ
ロスト運転毎に異なる二次側冷媒回路（3A，3B）がデフ
ロスト運転を行うことになる。

【００２３】また、第４の解決手段は、上記第１の解決
手段において、蒸発器（50）は、各二次側冷媒回路（3
A，3B）の複数の蒸発用伝熱管（5a，5b）が混在するよ
うに配列されて構成されたものである。

【００２４】この第４の解決手段では、例えば、１つの
二次側冷媒回路（3A）をデフロスト運転するのみで蒸発
器（50）のデフロストが行われる。

【００２５】また、第５の解決手段は、上記第２の解決
手段において、蒸発器（50）は、各二次側冷媒回路（3
A，3B）の複数の蒸発用伝熱管（5a，5b）が混在するよ
うに配列されて構成されると共に、デフロスト運転を行
う二次側冷媒回路（3A）の蒸発用伝熱管（5a）の１つが
最下段に配置された構成としている。

【００２６】この第５の解決手段では、蒸発器（50）の
最下段が加熱されるので、融解した水が蒸発器（50）の
下端に流れることになるが、この融解水の再凝着が防止
される。

【００２７】

【発明の効果】したがって、本解決手段によれば、１の
一次側冷媒回路（20）に対して複数の二次側冷媒回路
（3A，3B）を設けるようにしたために、各二次側冷媒回
路（3A，3B）を運転状態と停止状態とに制御して冷却能
力を制御することができる。したがって、高熱負荷状態
から低熱負荷状態まで幅広く対応することができ、運転
範囲の拡大を図ることができる。

【００２８】また、上記各二次側冷媒回路（3A，3B）の
蒸発用伝熱管（5a，5b）を集合して１つの蒸発器（50）
を構成するようにしているので、該蒸発器（50）の小型
化を図ることができる。この結果、設置スペースの縮小
を図ることができ、冷凍庫などに限られたスペースに容
易に設置するようにすることができる。

【００２９】また、第２の解決手段及び第３の解決手段
によれば、逆サイクルのデフロスト運転を行うようにし
ているので、液バックを確実に防止することができる。
この結果、運転精度の向上を図ることができる。

【００３０】また、上記液バックを防止することができ
るので、レシーバの小型化を図ることができ、装置全体
の小型化を図ることができる。

【００３１】また、第３の解決手段によれば、複数の低
温側冷凍回路が交互にデフロスト運転を行うので、各二
次側冷媒回路（3A，3B）を均等に運転させることがで
き、運転の偏りを防止することができる。

【００３２】また、第４の解決手段によれば、蒸発器
（50）は、各二次側冷媒回路（3A，3B）の蒸発用伝熱管
（5a，5b）を交互に配列しているので、１つの二次側冷
媒回路（3A）をデフロスト運転することにより、蒸発器
（50）のデフロストを行うことができる。この結果、上
記デフロスト運転の簡素化を図ることができ、省エネル
ギ化を図ることができる。

【００３３】また、第５の解決手段によれば、デフロス
ト運転を行う二次側冷媒回路（3A）の１つの蒸発用伝熱
管（5a）を蒸発器（50）の最下段に配置するようにした
ために、融解した水の再着霜を確実に防止することがで
きる。

【００３４】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施形態１を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００３５】図１及び図２に示すように、二元冷凍装置
（10）は、冷蔵庫又は冷凍庫を冷却するものであって、
室外ユニット（1A）とカスケードユニット（1B）とクー
リングユニット（1C）とを備えている。そして、該室外
ユニット（1A）とカスケードユニット（1B）の一部とに
よって高温側冷凍回路（20）が構成されている。一方、
本発明の特徴として、上記カスケードユニット（1B）と
クーリングユニット（1C）とに亘って、２つの低温側冷
凍回路（3A，3B）が構成されている。

【００３６】上記高温側冷凍回路（20）は、冷媒循環方
向を正サイクルと逆サイクルとに切り換えて可逆運転の
可能な一次側冷媒回路を構成している。そして、該高温
側冷凍回路（20）は、圧縮機（21）と凝縮器（22）と２
つの冷媒熱交換器（11，11）の蒸発部とを備えている。

【００３７】上記圧縮機（21）の吐出側には第１ガス配
管（40）が接続され、吸込側に第２ガス配管（41）が接
続されている。該第１ガス配管（40）は、圧縮機（21）
から油分離器（23）と四路切換弁（24）とを順に接続
し、上記凝縮器（22）の一端に接続されている。該凝縮
器（22）の他端には液配管（42）の一端が接続され、該
液配管（42）は、主配管（4a）と２つの分岐配管（4b，
4c）とによって形成されている。そして、該各分岐配管
（4b，4c）が２つの冷媒熱交換器（11，11）の各蒸発部
に接続されている。

【００３８】上記液配管（42）の主配管（4a）は、凝縮
器（22）から膨張機構であるデフロスト用電動膨張弁
（EV11）とレシーバ（25）とを順に接続している。一
方、上記分岐配管（4b，4c）には膨張機構である冷却用
電動膨張弁（EV12）が設けられている。

【００３９】上記第２ガス配管（41）は、主配管（4d）
と２つの分岐配管（4e，4f）とによって形成されてい
る。該第２ガス配管（41）の主配管（4d）は、圧縮機
（21）からアキュムレータ（26）と四路切換弁（24）と
を順に接続する一方、上記各分岐配管（4e，4f）が各冷
媒熱交換器（11，11）の蒸発部に接続されている。つま
り、上記２つの冷媒熱交換器（11，11）の蒸発部は、高
温側冷凍回路（20）において互いに並列に接続されてい
る。

【００４０】尚、上記液配管（42）及び第２ガス配管
（41）の分岐配管（4b，4c，4e，4f）は、カスケードユ
ニット（1B）に設けられている。

【００４１】上記第１ガス配管（40）とレシーバ（25）
との間には、ガス通路（43）が接続されている。該ガス
通路（43）の一端は、第１ガス配管（40）における四路
切換弁（24）と凝縮器（22）との間に接続され、他端
は、レシーバ（25）の上部に接続されている。そして、
上記ガス通路（43）は、開閉弁（SV）が設けられ、冷却
運転時の高圧制御とデフロスト運転時のガス抜きとを行
うように構成されている。

【００４２】上記油分離器（23）と圧縮機（21）の吸込
側との間には、キャピラリチューブ（CP）を備えた油戻
し通路（44）が接続されている。上記圧縮機（21）の吐
出側と吸込側との間には、キャピラリチューブ（CP）と
開閉弁（SV）とを備えた圧縮機（21）のアンロード通路
（45）が接続され、該アンロード通路（45）の途中は圧
縮機（21）に接続されている。

【００４３】また、上記圧縮機（21）の吐出側の第１ガ
ス配管（40）には、高圧冷媒圧力を検出する高圧圧力セ
ンサ（SPH1）と、高圧冷媒圧力が過上昇して所定の高圧
値になるとオフ信号を出力する高圧圧力開閉器（HPS1）
とが設けられている。また、上記圧縮機（21）の吸込側
の第２ガス配管（41）には、低圧冷媒圧力を検出する低
圧圧力センサ（PSL1）が設けられている。

【００４４】一方、上記第１低温側冷凍回路（3A）は、
冷媒循環方向が正サイクルと逆サイクルとに切り換えて
可逆運転の可能な二次側冷媒回路を構成している。そし
て、該第１低温側冷凍回路（3A）は、圧縮機（31）と第
１の冷媒熱交換器（11）の凝縮部と蒸発用伝熱管（5a）
とを備えている。

【００４５】上記圧縮機（31）の吐出側は、第１ガス配
管（60）によって油分離器（32）と四路切換弁（33）と
を介して第１の冷媒熱交換器（11）における凝縮部の一
端に接続されている。該凝縮部の他端は、液配管（61）
によって逆止弁（CV）とレシーバ（34）と膨張機構であ
る冷却用膨張弁（EV21）とを介して蒸発用伝熱管（5a）
の一端に接続されている。該蒸発用伝熱管（5a）の他端
は、第２ガス配管（62）によって逆止弁（CV）と四路切
換弁（33）とアキュムレータ（35）とを介して圧縮機
（31）の吸込側に接続されている。

【００４６】そして、上記第１の冷媒熱交換器（11）
は、カスケードコンデンサであって、主として高温側冷
凍回路（20）の蒸発熱と第１低温側冷凍回路（3A）の凝
縮熱とを熱交換するように構成されている。

【００４７】尚、上記冷却用膨張弁（EV21）は、感温式
膨張弁であって、感温筒（TS）が蒸発用伝熱管（5a）の
出口側の第２ガス配管（62）に設けられている。

【００４８】上記第１低温側冷凍回路（3A）は、逆サイ
クルのデフロスト運転を行うように構成されので、ドレ
ンパン通路（63）とガスバイパス通路（64）と減圧通路
（65）とを備えている。該ドレンパン通路（63）は、第
２ガス通路（62）における逆止弁（CV）の両端部に接続
され、ドレンパンヒータ（6a）と逆止弁（CV）とが設け
られ、圧縮機（31）の吐出冷媒（ホットガス）が流れる
ように構成されている。

【００４９】上記ガスバイパス通路（64）は、液配管
（61）における冷却用膨張弁（EV21）の両端に接続さ
れ、逆止弁（CV）を備え、デフロスト運転時に液冷媒が
冷却用膨張弁（EV21）をバイパスするように構成されて
いる。

【００５０】上記減圧通路（65）は、液配管（61）にお
ける逆止弁（CV）の両端に接続され、開閉弁（SV）と膨
張機構であるデフロスト用膨張弁（EV22）とを備え、デ
フロスト運転時に液冷媒を減圧するように構成されてい
る。尚、上記デフロスト用膨張弁（EV22）は、感温式膨
張弁であって、感温筒が第２ガス配管（62）におけるア
キュムレータ（35）の上流側に設けられている。

【００５１】また、上記レシーバ（34）の上部には、ガ
ス抜き通路（66）の一端が接続されている。該ガス抜き
通路（66）は、開閉弁（SV）とキャピラリチューブ（C
P）とを備え、他端が、第２ガス配管（62）におけるア
キュムレータ（35）の上流側に接続されている。

【００５２】上記油分離器（32）と圧縮機（31）の吸込
側との間には、キャピラリチューブ（CP）を備えた油戻
し通路（67）が接続されている。

【００５３】また、上記圧縮機（31）の吐出側の第１ガ
ス配管（60）には、高圧冷媒圧力を検出する高圧圧力セ
ンサ（SPH2）と、高圧冷媒圧力が過上昇して所定の高圧
値になるとオフ信号を出力する高圧圧力開閉器（HPS2）
とが設けられている。また、上記圧縮機（31）の吸込側
の第２ガス配管（62）には、低圧冷媒圧力を検出する低
圧圧力センサ（PSL2）が設けられている。

【００５４】上記第２低温側冷凍回路（3B）は、第１低
温側冷凍回路（3A）とほぼ同様な構成であるが、デフロ
スト運転は行わず、冷却運転のみを行う二次側冷媒回路
を構成している。該第２低温側冷凍回路（3B）は、第１
低温側冷凍回路（3A）における四路切換弁（24）を備え
ず、その上、ドレンパン通路（63）とガスバイパス通路
（64）と減圧通路（65）とが設けられていない。つま
り、上記第２低温側冷凍回路（3B）は、圧縮機（31）と
第２の冷媒熱交換器（11）の凝縮部とレシーバ（34）と
冷却用膨張弁（EV21）と蒸発用伝熱管（5b）とアキュム
レータ（35）とが第１ガス配管（60）と液配管（61）と
第２ガス配管（62）とによって順に接続されて構成され
ている。

【００５５】そして、上記冷却用膨張弁（EV21）は、感
温式膨張弁であって、感温筒が蒸発用伝熱管（5b）の出
口側の第２ガス配管（62）に設けられている。上記第２
の冷媒熱交換器（11）は、カスケードコンデンサであっ
て、高温側冷凍回路（20）の蒸発熱と第２低温側冷凍回
路（3B）の凝縮熱とを熱交換するように構成されてい
る。

【００５６】上記両低温側冷凍回路（3A，3B）における
蒸発用伝熱管（5a，5b）、冷却用膨張弁（EV21）及びド
レンパン通路（63）がクーリングユニット（1C）に設け
られる一方、他の圧縮機（31）などが上記カスケードユ
ニット（1B）に設けられている。

【００５７】上記両低温側冷凍回路（3A，3B）の蒸発用
伝熱管（5a，5b）は、図２及び図３に示すように、１つ
の蒸発器（50）に構成されている。具体的に、上記各低
温側冷凍回路（3A，3B）の蒸発用伝熱管（5a，5b）は、
ｎ個で構成され、蒸発器（50）は２ｎ個の蒸発用伝熱管
（5a，5b）によって形成され、つまり、２ｎパスに構成
されている。そして、上記各低温側冷凍回路（3A，3B）
の蒸発用伝熱管（5a,5b）は、流入端が分流器（51，5
2）に接続される一方、流出端がヘッダ（53，54）に接
続されている。

【００５８】上記第１低温側冷凍回路（3A）の蒸発用伝
熱管（5a）と第２低温側冷凍回路（3B）の蒸発用伝熱管
（5b）とは、互いに混在するように配列され、本実施形
態では上下方向に交互に繰り返すように配列されてい
る。更に、デフロスト運転を行う第１低温側冷凍回路
（3A）の蒸発用伝熱管（5a）の１つが最下段に配置され
ている。つまり、デフロスト運転時において、融解した
水が下方に向かって流れるので、第１低温側冷凍回路
（3A）の蒸発用伝熱管（5a）が最下段に配置されてい
る。

【００５９】また、上記第１低温側冷凍回路（3A）にお
ける液配管（61）の分流器（51）の手前には、液冷媒の
温度を検出する液温度センサ（Th21）が設けられる一
方、上記蒸発器（50）には該蒸発器（50）の温度を検出
する蒸発器温度センサ（Th22）が設けられている。

【００６０】上記高温側冷凍回路（20）及び両低温側冷
凍回路（3A，3B）は、コントローラ（70）によって制御
される。該コントローラ（70）は、高圧圧力センサ（SP
H1，SPH2）の検知信号などが入力する一方、圧縮機（2
1，31）などの制御信号を出力するように構成されてい
る。そして、上記コントローラ（70）には、冷却運転を
制御する冷却手段（71）の他、デフロスト手段（72）が
設けられている。

【００６１】上記デフロスト手段（72）は、所定時間毎
にデフロスト運転を行うように構成されている。つま
り、該デフロスト手段（72）は、第２低温側冷凍回路
（3B）の運転を停止する一方、第１低温側冷凍回路（3
A）と高温側冷凍回路（20）との四路切換弁（24）を図
１及び図２の破線に切り換え、冷媒循環方向を逆サイク
ルにして冷媒を循環させるように構成されている。

【００６２】−二元冷凍装置の運転動作− 次に、上述した二元冷凍装置（10）の運転動作について
説明する。

【００６３】先ず、冷却運転を行う場合、高温側冷凍回
路（20）の圧縮機（21）及び両低温側冷凍回路（3A，3
B）の２台の圧縮機（31，31）を共に駆動する。この状
態において、上記高温側冷凍回路（20）では、四路切換
弁（24）を図１の実線に切り換える一方、デフロスト用
電動膨張弁（EV11）を全開とし、冷却用電動膨張弁（EV
12）を開度制御する。

【００６４】上記高温側冷凍回路（20）の圧縮機（21）
から吐出した一次冷媒は、凝縮器（22）で凝縮して液冷
媒となり、カスケードユニット（1B）に流れる。そし
て、上記液冷媒は、２つの分岐配管（4b，4c）に分か
れ、冷却用電動膨張弁（EV12）で減圧する。その後、上
記液冷媒は、２つの冷媒熱交換器（11，11）の各蒸発部
で蒸発してガス冷媒となって圧縮機（21）に戻る。この
循環を繰り返す。

【００６５】一方、第１低温側冷凍回路（3A）では、四
路切換弁（33）を図２の実線に切り換える一方、デフロ
スト用膨張弁（EV22）を全開とし、冷却用膨張弁（EV2
1）を過熱度制御する。また、第２低温側冷凍回路（3
B）では、冷却用膨張弁（EV21）を過熱度制御する。

【００６６】上記両低温側冷凍回路（3A，3B）におい
て、圧縮機（31，31）から吐出した二次冷媒は、冷媒熱
交換器（11，11）の凝縮部で凝縮して液冷媒となり、こ
の液冷媒は、冷却用膨張弁（EV21）で減圧する。その
後、上記液冷媒は、蒸発用伝熱管（5a，5b）で蒸発して
ガス冷媒となって圧縮機（31，31）に戻る。この循環を
繰り返す。

【００６７】そして、上記各冷媒熱交換器（11，11）に
おいては、高温側冷凍回路（20）の蒸発熱と各低温側冷
凍回路（3A，3B）の凝縮熱とが熱交換し、低温側冷凍回
路（3A，3B）の二次冷媒が冷却されて凝縮する。一方、
上記蒸発器（50）では、二次冷媒が蒸発して冷却空気を
生成し、庫内を冷却する。

【００６８】また、上記二元冷凍装置（10）は、デフロ
スト運転を行う。このデフロスト運転は、冷蔵運転時に
は６時間毎に行い、冷凍運転時は１２時間毎に行われ
る。上記デフロスト運転は、第２低温側冷凍回路（3B）
の運転を停止する一方、第１低温側冷凍回路（3A）と高
温側冷凍回路（20）との冷媒循環方向を逆サイクルにし
て行われる。

【００６９】具体的に、第１低温側冷凍回路（3A）で
は、四路切換弁（33）を図２の破線に切り換える一方、
デフロスト用膨張弁（EV22）を過熱度制御し、冷却用膨
張弁（EV21）を全閉にする。

【００７０】上記圧縮機（31）から吐出した二次冷媒
は、四路切換弁（33）を経てドレンパン通路（63）を通
り、ドレンパンヒータ（6a）でドレンパンを加熱する。
続いて、上記二次冷媒は、図３の矢符Ｘで示すように、
蒸発用伝熱管（5a）を流れて蒸発器（50）を加熱し、該
蒸発器（50）の着霜を融解する。その後、図３の矢符Ｘ
で示すように、上記蒸発用伝熱管（5a）を流れた二次冷
媒は、ガスバイパス通路（64）を流れ、レシーバ（34）
を経て減圧通路（65）を流れ、デフロスト用膨張弁（EV
22）で減圧する。続いて、上記二次冷媒は、冷媒熱交換
器（11）の凝縮部で蒸発し、四路切換弁（33）及びアキ
ュムレータ（35）を経て圧縮機（31）に戻る。この循環
を繰り返す。

【００７１】一方、上記高温側冷凍回路（20）では、四
路切換弁（24）を図１の破線に切り換える一方、デフロ
スト用電動膨張弁（EV11）を開度制御し、冷却用電動膨
張弁（EV12）を全開にする。

【００７２】上記圧縮機（21）から吐出した一次冷媒
は、四路切換弁（24）を経て第１の冷媒熱交換器（11）
の蒸発部を流れ、第１低温側冷凍回路（3A）の二次冷媒
を加熱する。その後、上記冷媒熱交換器（11）の蒸発部
を流れた一次冷媒は、レシーバ（25）を経てデフロスト
用電動膨張弁（EV11）で減圧する。続いて、上記一次冷
媒は、凝縮器（22）で蒸発し、四路切換弁（24）及びア
キュムレータ（26）を経て圧縮機（21）に戻る。この循
環を繰り返す。

【００７３】また、上記デフロスト運転は、液温度セン
サ（Th21）が、例えば、１０℃の冷媒温度を検出する
か、蒸発器温度センサ（Th22）が、例えば、２０℃の蒸
発器温度を検出するか、又は第１低温側冷凍回路（3A）
の高圧圧力センサ（SPH2）が、例えば、１８Kg／cm²の
高圧冷媒圧力を検出すると、終了する。尚、上記デフロ
スト運転は、１時間のガードタイマでも終了する。

【００７４】上記デフロスト運転時の他、冷却運転時に
おいて、各低温側冷凍回路（3A，3B）におけるガス抜き
通路（66）の開閉弁（SV）は開口し、レシーバ（34）に
溜まる液冷媒を低温側圧縮機（31）に戻す。

【００７５】また、上記高温側冷凍回路（20）における
ガス通路（43）は、冷却運転時において、高圧圧力セン
サ（SPH1）が検出する高圧冷媒の圧力が低下すると、例
えば、６Kg／cm²まで低下すると、開閉弁（SV）を開口
し、高圧冷媒をレシーバ（25）に供給し、高圧冷媒圧力
を上昇させる。この開閉弁（SV）の開口は、高圧冷媒の
圧力が上昇し、例えば、１５Kg／cm²まで上昇すると、
終了する。尚、上記高圧圧力制御を行う前は、凝縮器
（22）の室外ファンの風量を低減して高圧圧力の低下を
抑制し、このファン制御によって抑制できない場合に上
記開閉弁（SV）を開口する。

【００７６】また、上記デフロスト運転時は、上記ガス
通路（43）の開閉弁（SV）を開口し、該レシーバ（25）
のガス冷媒を高温側圧縮機（21）に戻し、上記レシーバ
（25）に液冷媒が溜まるようにしている。つまり、上記
デフロスト運転中は、外気温度が高い状態においても液
冷媒がレシーバ（25）に溜まるようにしている。

【００７７】−実施形態１の効果− 以上のように、本実施形態によれば、１の高温側冷凍回
路（20）に対して２つの低温側冷凍回路（3A，3B）を設
けるようにしたために、２つの低温側冷凍回路（3A，3
B）を運転状態と停止状態とに制御して冷却能力を制御
することができる。したがって、高熱負荷状態から低熱
負荷状態まで幅広く対応することができ、運転範囲の拡
大を図ることができる。

【００７８】また、上記各低温側冷凍回路（3A，3B）の
蒸発用伝熱管（5a，5b）を集合して１つの蒸発器（50）
を構成するようにしているので、該蒸発器（50）の小型
化を図ることができる。この結果、設置スペースの縮小
を図ることができ、冷凍庫などに限られたスペースに容
易に設置するようにすることができる。

【００７９】また、逆サイクルのデフロスト運転を行う
ようにしているので、液バックを確実に防止することが
できる。この結果、運転精度の向上を図ることができ
る。

【００８０】また、上記液バックを防止することができ
るので、レシーバ（34）の小型化を図ることができ、装
置全体の小型化を図ることができる。

【００８１】また、上記蒸発器（50）は、各低温側冷凍
回路（3A，3B）の蒸発用伝熱管（5a，5b）を交互に配列
しているので、１つの低温側冷凍回路（3A）をデフロス
ト運転することにより、蒸発器（50）のデフロストを行
うことができる。この結果、上記デフロスト運転の簡素
化を図ることができ、省エネルギ化を図ることができ
る。

【００８２】また、上記デフロスト運転を行う低温側冷
凍回路（3A）の１つの蒸発用伝熱管（5a）を蒸発器（5
0）の最下段に配置するようにしたために、融解した水
の再着霜を確実に防止することができる。

【００８３】

【発明の実施の形態２】本実施形態２は、図４に示すよ
うに、上記実施形態１が冷却運転とデフロスト運転とを
行う第１低温側冷凍回路（3A）と冷却運転のみを行う第
２低温側冷凍回路（3B）とを設けるようにしたのに代え
て、第１低温側冷凍回路（3A）と第２低温側冷凍回路
（3B）とが何れも冷却運転とデフロスト運転とを行うよ
うにしたものである。

【００８４】つまり、本実施形態の第２低温側冷凍回路
（3B）は、第１低温側冷凍回路（3A）と同様に構成さ
れ、ドレンパン通路（63）が、両低温側冷凍回路（3A，
3B）の第２ガス配管（62，62）の何れにも接続されてい
る。

【００８５】一方、コントローラ（70）には、冷却手段
（71）とデフロスト手段（72）の他、変更手段（73）が
設けられている。つまり、上記冷却手段（71）は、実施
形態１と同様であり、デフロスト手段（72）は、第１低
温側冷凍回路（3A）と第２低温側冷凍回路（3B）とを２
つのグループに区分し、何れかの低温側冷凍回路（3A，
3B）をデフロスト運転させるように構成されている。

【００８６】上記変更手段（73）は、デフロスト手段
（72）の各デフロスト運転毎に、各グループの順に２つ
の低温側冷凍回路（3A，3B）を順番にデフロスト運転を
行うように、デフロスト手段（72）に低温側冷凍回路
（3A，3B）の変更信号を出力する。つまり、上記両低温
側冷凍回路（3A，3B）を順番にデフロスト運転させる。

【００８７】したがって、上記２つの低温側冷凍回路
（3A，3B）が交互にデフロスト運転を行うので、両低温
側冷凍回路（3A，3B）を均等に運転させることができ、
運転の偏りを防止することができる。

【００８８】

【発明の他の実施の形態】上記実施形態においては、２
台の低温側冷凍回路（3A，3B）を設けたが、本発明は、
３つ以上の低温側冷凍回路（3A，3B，…）を設けるよう
にしてもよい。その際、デフロスト運転を行う低温側冷
凍回路（3A，3B）は、１つ又は２つ以上でもよい。

【００８９】また、上記３つ以上の低温側冷凍回路（3
A，3B，…）を設けた際、例えば、３つの低温側冷凍回
路（3A，3B，…）を順番にデフロスト運転させるように
してもよい。

【００９０】また、例えば、４つの低温側冷凍回路（3
A，3B，…）を設けた際、２つのグループに区分し、１
のグループに属する２つの低温側冷凍回路（3A，…）と
他のグループに属する２つの低温側冷凍回路（3B，…）
とを交互にデフロスト運転させるようにしてもよい。

【００９１】また、蒸発器（50）は、各低温側冷凍回路
（3A，3B）の蒸発用伝熱管（5a，5b）を規則正しく交互
に配置する必要はなく、例えば、各低温側冷凍回路（3
A，3B）の蒸発用伝熱管（5a，5b）を２つづつ交互に配
置するものなどであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高温側冷凍回路の要部を示す冷媒回路
図である。

【図２】本発明の低温側冷凍回路を示す冷媒回路図であ
る。

【図３】蒸発器の構成を示す概略構成図である。

【図４】本発明の他の低温側冷凍回路を示す冷媒回路図
である。

【符号の説明】

10 二元冷凍装置 11 冷媒熱交換器 20 高温側冷凍回路（一次側冷媒回路） 21 圧縮機 22 凝縮器 EV11，EV12 電動膨張弁 3A，3B 低温側冷凍回路（二次側冷媒回路） 31 圧縮機 EV21，EV22 膨張弁 50 蒸発器 5a，5b 蒸発用伝熱管 70 コントローラ 71 冷却手段 72 デフロスト手段 73 変更手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有井啓二大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者神藤成久大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 7/00 F25B 47/02 550

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、膨張
機構（EV12）と、互いに並列な複数の冷媒熱交換器（1
1，11）の蒸発部とが順に接続されて構成され、一次冷
媒が循環する一次側冷媒回路（20）と、圧縮機（31）と、上記各冷媒熱交換器（11，11）の凝縮
部と、膨張機構（EV21）と、蒸発用伝熱管（5a，5b）と
が順に接続されて構成され、二次冷媒が循環すると共
に、上記各冷媒熱交換器（11，11）において一次冷媒と
二次冷媒とが熱交換する複数の二次側冷媒回路（3A，3
B）とを備える一方、上記複数の二次側冷媒回路（3A，3B）における蒸発用伝
熱管（5a，5b）を一体に集合して１つの蒸発器（50）が
形成されていることを特徴とする二元冷凍装置。
【請求項２】請求項１記載の二元冷凍装置において、複数の二次側冷媒回路（3A，3B）のうち少なくとも１つ
の二次側冷媒回路（3A）と一次側冷媒回路（20）とが、
冷媒循環方向を正サイクルと逆サイクルとに切り換えて
可逆運転の可能な冷媒回路に構成される一方、蒸発器（50）が着霜すると、可逆運転の可能な二次側冷
媒回路（3A）の少なくとも１つと一次側冷媒回路（20）
との冷媒循環方向を逆サイクルに切り換えて蒸発器（5
0）のデフロスト運転を行うデフロスト手段（72）が設
けられていることを特徴とする二元冷凍装置。
【請求項３】請求項２記載の二元冷凍装置において、２以上の二次側冷媒回路（3A，3B）が可逆運転の可能な
冷媒回路に構成されると共に、デフロスト手段（72）は、可逆運転の可能な二次側冷媒
回路（3A，3B）を複数のグループに区分し、蒸発器（5
0）が着霜すると、１のグループに属する二次側冷媒回
路（3A，3B）と一次側冷媒回路（20）との冷媒循環方向
を逆サイクルに切り換えて蒸発器（50）のデフロスト運
転を行うように構成される一方、上記デフロスト手段（72）の各除霜運転毎に、各グルー
プの順に二次側冷媒回路（3A，3B）がデフロスト運転を
行うように、デフロスト手段（72）に二次側冷媒回路
（3A，3B）の変更信号を出力する変更手段（73）が設け
られていることを特徴とする二元冷凍装置。
【請求項４】請求項１記載の二元冷凍装置において、蒸発器（50）は、各二次側冷媒回路（3A，3B）の複数の
蒸発用伝熱管（5a，5b）が混在するように配列されて構
成されていることを特徴とする二元冷凍装置。
【請求項５】請求項２記載の二元冷凍装置において、蒸発器（50）は、各二次側冷媒回路（3A，3B）の複数の
蒸発用伝熱管（5a，5b）が混在するように配列されて構
成されると共に、デフロスト運転を行う二次側冷媒回路
（3A）の蒸発用伝熱管（5a）の１つが最下段に配置され
ていることを特徴とする二元冷凍装置。