JP4183517B2 - 冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンプレッサ、ガスクーラ、減圧手段及び蒸発器などから構成される冷媒回路を備えた冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷却装置、例えば店舗に設置されるショーケースは、コンデンシングユニットを構成するコンプレッサ、ガスクーラ（凝縮器）及び絞り手段（キャピラリチューブ等）と、冷却機器本体側に設けられた蒸発器とを順次環状に配管接続して冷媒サイクル（冷媒回路）が構成されている。そして、コンプレッサにて圧縮され、高温高圧となった冷媒ガスは、ガスクーラに吐出される。このガスクーラにて冷媒ガスは放熱した後、絞り手段で絞られて蒸発器に供給される。そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮して、ショーケースの庫内を冷却するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２５７８３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記コンプレッサは制御装置により通常は最低回転数と最高回転数の間で回転数が制御されている。即ち、ショーケースの庫内温度が上限温度に達した場合、制御装置はコンプレッサを起動（ＯＮ）する。そして、制御装置は冷媒の温度を検出するための各種センサなどの出力に基づいて、予め設定された最低回転数と最高回転数の範囲内でコンプレッサの回転数を制御する。そして、ショーケースの庫内温度が下限温度まで低下した場合にコンプレッサを停止（ＯＦＦ）する。これにより、ショーケースの庫内を所定温度に保つものであった。
【０００５】
一方、長時間コンプレッサを運転すると蒸発器に着霜が発生する。蒸発器に着霜が発生すると蒸発器内を通過する冷媒が周囲の空気と熱交換し難くなり、ショーケース庫内が充分に冷却されなくなって、冷却能力が低下する。このため、図５に示すように所定の定期除霜間隔（強制除霜の間隔）で蒸発器の除霜が行われている。
【０００６】
しかしながら、前記所定の定期除霜間隔に到達する以前に蒸発器に着霜が発生した場合には、着霜が発生しても蒸発器の除霜が行われないため、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、蒸発器の冷却能力が低下する。更に蒸発器にて周囲の空気と熱交換できなかった冷媒は液のままコンプレッサに戻り、コンプレッサが液圧縮する恐れがあった。
【０００７】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、蒸発器に発生する着霜を早期に除霜して、コンプレッサの液圧縮による損傷の発生を回避することができる冷却装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の発明の冷却装置ではコンプレッサの回転数を制御すると共に、所定の定期除霜間隔で、蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、この制御手段は、蒸発器にて冷却される空間の温度が設定値に低下した場合にコンプレッサを停止させる制御を実行しており、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合は、コンプレッサの回転数を上昇させることにより、蒸発器にて冷却される空間の温度を設定値に低下させ、コンプレッサを停止させて、定期除霜間隔にかかわらず前記蒸発器の除霜を実行するので、蒸発器に発生した着霜を早期に除霜することができるようになる。
【０００９】
請求項２の発明の冷却装置では、所定の定期除霜間隔で蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、この制御手段は、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合には、定期除霜間隔にかかわらず蒸発器の除霜を実行するので、蒸発器に発生した着霜をより一層早期に除霜することができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用する冷却装置１１０の冷媒回路図である。この冷却装置１１０は、コンデンシングユニット１００と冷却機器本体となる冷蔵機器本体１０５とから構成される。尚、実施例の冷却装置１１０は例えば店舗に設置されるショーケースであり、従って、冷蔵機器本体１０５はショーケースの本体である。
【００１１】
前記コンデンシングユニット１００はコンプレッサ１０、ガスクーラ（凝縮器）４０、減圧手段としてのキャピラリチューブ５８等を備えて構成され、後述する冷蔵機器本体１０５の蒸発器９２と配管接続されてコンプレッサ１０、ガスクーラ４０及びキャピラリチューブ５８が蒸発器９２と共に所定の冷媒回路を構成する。
【００１２】
即ち、コンプレッサ１０の冷媒吐出管２４はガスクーラ４０の入口に接続されている、ここで、実施例のコンプレッサ１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサで、このコンプレッサ１０は図示しない密閉容器内に設けられた駆動要素としての電動要素とこの電動要素により駆動される第１の回転圧縮要素（１段目）及び第２の回転圧縮要素（２段目）にて構成されている。
【００１３】
図中２０はコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された冷媒を一旦、外部に吐出させて、第２の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管２０の一端は図示しない第２の回転圧縮要素のシリンダと連通する。冷媒導入管２０は後述するガスクーラ４０に設けられた中間冷却回路３５を経て、他端は密閉容器内に連通する。
【００１４】
図中２２はコンプレッサ１０の図示しない第１の回転圧縮要素のシリンダ内に冷媒を導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管２２の一端は図示しない第１の回転圧縮要素のシリンダと連通している。この冷媒導入管２２はストレーナ５６の一端に接続されている。このストレーナ５６は冷媒回路内を循環する冷媒ガスに混入した塵埃や切削屑などの異物を確保して濾過するためのものであり、ストレーナ５６の他端側に形成された開口部とこの開口部からストレーナ５６の一端側に向けて細くなる略円錐形状を呈した図示しないフィルターを備えて構成されている。このフィルターの開口部はストレーナ５６の他端に接続された冷媒配管２８に密着した状態で装着されている。
【００１５】
また、前記冷媒吐出管２４は、前記第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をガスクーラ４０に吐出させるための冷媒配管である。ガスクーラ４０は図示しない複数のフィンと当該フィンの中心部に設けられた孔に挿通された冷媒配管にて構成されている。また、このガスクーラ４０には外気温度を検出するための外気温度センサ７４が設けられており、この外気温度センサ７４はコンデンシングユニット１００の制御手段としての後述するマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００１６】
ガスクーラ４０を出た冷媒配管２６は前述同様のストレーナ５４と電磁弁４５を経て内部熱交換器５０を通過する。この内部熱交換器５０はガスクーラ４０からでた第２の回転圧縮要素からの高圧側の冷媒と冷蔵機器本体１０５に設けられた蒸発器９２から出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。また、電磁弁４５はマイクロコンピュータ８０に接続されている。そして、マイクロコンピュータ８０は電磁弁４５をコンプレッサ１０の起動に伴い開放して、コンプレッサ１０の運転が停止すると閉じるように制御する。
【００１７】
そして、内部熱交換器５０を通過した高圧側の冷媒配管２６は、絞り手段であるキャピラリチューブ５８に至る。キャピラリチューブ５８を出た冷媒配管２６は弁装置６０（高圧側の弁装置）の入口に接続されている。また、冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４の一端には接続手段としてのスエッジロック継ぎ手５５が取り付けられる。
【００１８】
このスエッジロック継ぎ手５５は、弁装置６０と冷蔵機器本体１０５から出ている冷媒配管９４の一端とを着脱可能に接続するためのものであり、冷媒配管９４の一端に取り付けられた金属製のナット部材と、このナット部材に内包された金属製のリング部材とから構成されている。ナット部材の内壁には弁装置６０の出口のネジ溝と螺合するネジ溝が形成されており、中央には冷媒配管９４を挿通するための貫通孔を有している。
【００１９】
そして、このスエッジロック継ぎ手５５を弁装置６０の出口に取り付ける際には、冷媒配管９４の端部からナット部材を挿入した後、リング部材を挿入する。そして、ナット部材にリング部材を内包した状態で、弁装置６０の出口のネジ溝とナット部材のネジ溝とを相互に螺合させる。螺合させることで、ナット部材の内側のリング部材がナット部材内面と冷媒配管９４に密着し、これにより、弁装置６０と冷媒配管９４とは密封状態で接続される。この状態で配管内の圧力が高圧に上昇しても接続部分からの冷媒のリークを極力避ける、若しくは解消することができるようになると共に螺合を解除することで取り外しも容易に行えるようになる。
【００２０】
一方、前記ストレーナ５６の他端に接続された冷媒配管２８は、前記内部熱交換器５０を経て弁装置６６（低圧側の弁装置）の出口に接続されている。また、冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４の他端には前述同様の接続手段としてのスエッジロック継ぎ手５５が取り付けられている。このスエッジロック継ぎ手５５により冷蔵機器本体１０５から出ている冷媒配管９４の他端は弁装置６６の入口に前述同様に着脱可能に接続される。
【００２１】
前記冷媒吐出管２４にはコンプレッサ１０から吐出される冷媒ガスの温度を検出するためのディスチャージセンサ７０及び冷媒ガスの圧力を検出するための高圧スイッチ７２が設けられており、これらはマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２２】
また、キャピラリチューブ５８と弁装置６０との間の冷媒配管２６には、キャピラリチューブ５８から出て、蒸発器９２に流入する冷媒の温度を検出するための冷媒温度センサ７６が設けられており、これもマイクロコンピュータ８０に接続されている。この冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度は、蒸発器９２にて蒸発する冷媒の蒸発温度とほぼ同じ温度である。従って、当該冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度により蒸発器９２における冷媒の蒸発温度がわかる。
【００２３】
尚、４０Ｆはガスクーラ４０に通風して空冷するためのファンであり、９２Ｆは冷蔵機器本体１０５の図示しないダクト内に設けられた蒸発器９２と熱交換した冷気を、冷蔵機器本体１０５の庫内に循環するためのファンである。また、６５はコンプレッサ１０の前述した電動要素の通電電流を検出し、運転を制御するための電流センサである。ファン４０Ｆと電流センサ６５はコンデンシングユニット１００のマイクロコンピュータ８０に接続され、ファン９２Ｆは冷蔵機器本体１０５の制御手段としての後述する制御装置９０に接続される。
【００２４】
ここで、前述したマイクロコンピュータ８０はコンデンシングユニット１００の制御を司る制御装置であり、マイクロコンピュータ８０の入力には前記ディスチャージセンサ７０、高圧スイッチ７２、外気温度センサ７４、冷媒温度センサ７６、電流センサ６５及び冷蔵機器本体１０５の制御装置９０からの信号が接続されている。そして、これらの出力に基づいて、出力に接続された電磁弁４５やファン４０Ｆが制御される。更に、マイクロコンピュータ８０は前述した各出力に基づいて、予め設定された最低回転数と最高回転数の間でコンプレッサ１０の回転数を制御している。
【００２５】
即ち、マイクロコンピュータ８０は設定された最低回転数と最高回転数の範囲内で、ディスチャージセンサ７０や冷媒温度センサ７６などから検出される冷媒の温度が高い場合には、コンプレッサ１０の回転数を高くして、冷媒の温度が低い場合には回転数が低くなるように制御している。
【００２６】
冷蔵機器本体１０５の前記制御装置９０には、蒸発器９２にて冷却される空間の温度、即ち、冷蔵機器本体１０５の庫内温度を検出するための前述した庫内温度センサ、庫内温度を調節するための温度調節ダイヤルや、その他コンプレッサ１０を停止するための機能が設けられている。そして、制御装置９０はこれらの出力に基づき、ファン９２Ｆを制御すると共に、コンデンシングユニット１００のマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ／ＯＦＦ信号を送出する。これは、例えば庫内温度センサにて検出される庫内温度が下限温度（設定値）に低下した場合、コンプレッサ１０の運転を停止させるため、制御装置９０は庫内温度センサからの出力をコンプレッサ１０のＯＦＦ信号に変えてマイクロコンピュータ８０に送信する。一方、庫内温度が上限温度に達した場合には、コンプレッサ１０の運転を再開させるため、制御装置９０は庫内温度センサからの出力をコンプレッサ１０のＯＮ信号に変えてマイクロコンピュータ８０に送信するというものである。
【００２７】
また、制御装置９０には所定の定期除霜間隔で蒸発器９２の除霜を実行するための機能が内蔵されている。この定期除霜は長時間コンプレッサ１０を運転すると蒸発器９２に着霜が発生して、この着霜により、蒸発器９２内の冷媒が周囲の空気と充分に熱交換され難くなり、冷蔵機器本体１０５の庫内が冷却されなくなって、冷却能力が低下するといった不都合を防ぐため、予め設定された時間に蒸発器９２の除霜を行うものである。
【００２８】
即ち、制御装置９０は電源が投入されると定期除霜のための時間のカウントを開始する。そして、所定時間経過すると制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送信し、当該ＯＦＦ信号を受信したマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。このとき、制御装置９０は除霜時間のカウントをクリアして、除霜を実行する。その後、庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が予め設定された除霜完了温度まで上昇すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出する。このとき、制御装置９０は定期除霜時間のカウントを最初から開始する。そして、制御装置９０からのＯＮ信号を受信したマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を再開して前記カウントに基づく定期除霜を繰り返す。これにより、蒸発器９２の着霜を定期的に除霜することができる。
【００２９】
他方、マイクロコンピュータ８０は、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合に、コンプレッサ１０の回転数を上昇させる。更に、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０に所定の信号を送出する。マイクロコンピュータ８０からの信号を受信した制御装置９０は、その後、コンプレッサ１０の停止により前記定期除霜間隔にかかわらず、蒸発器９２の除霜を実行する。
【００３０】
即ち、蒸発器９２に着霜が発生すると冷媒温度センサ７６にて検出されるキャピラリチューブ５８から出た低圧側の冷媒の温度が低いにもかかわらず、前述した如く冷蔵機器本体１０５の庫内が充分に冷却されないため、庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が低くならないといった現象が生じる。
【００３１】
このとき、マイクロコンピュータ８０は冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が着霜検知温度まで低下すると、コンプレッサ１０の回転数を上昇させる。その結果、庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が低下する。また、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０に、その後の庫内温度が下限温度（設定値）に低下した場合に除霜を開始するように所定の信号を送る。当該信号を受信した制御装置９０はその後、庫内温度が設定された下限温度に低下すると、マイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送り、前記除霜時間のカウントをクリアする。一方、制御装置９０からのＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。
【００３２】
このコンプレッサ１０の停止により、前述した所定の時間間隔に関係なく除霜が開始される。従って、定期除霜間隔に関わらず除霜を開始することができるので、蒸発器９２に発生した着霜を早期に除霜することができるようになる。
【００３３】
このように、蒸発器９２に発生した着霜に早期に対応することで、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮するといった不都合を極力回避することができるようになる。これにより、コンプレッサ１０の耐久性の向上を図ることができるようになる。
【００３４】
そして、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が予め設定された除霜完了温度まで上昇すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出する。このとき、制御装置９０は前記除霜時間のカウントを最初から開始する。他方、制御装置９０からのＯＮ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を再開する。このように、定期除霜間隔に関わらずに除霜が実行された場合でも、定期除霜時間のカウントがクリアされて、除霜が完了すると、定期除霜のカウントが最初から開始される。
【００３５】
係る冷却装置１１０の冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ2）が使用され、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）など既存のオイルが使用される。
【００３６】
また、前記冷蔵機器本体１０５は蒸発器９２と当該蒸発器９２内を通過する前記冷媒配管９４にて構成されている。冷媒配管９４は蒸発器９２内を蛇行状に通過しており、この蛇行状の部分には熱交換用のフィンが取り付けられて蒸発器９２が構成されている。冷媒配管９４の両端部は前述した接続方法により、前記コンデンシングユニット１００の弁装置６０、６６とスエッジロック継ぎ手５５、５５により着脱可能に接続される。
【００３７】
次に、冷却装置１１０の動作を説明する。尚、弁装置６０、６６は全開した状態である。冷蔵機器本体１０５に設けられた図示しない始動スイッチを入れるか、或いは、冷蔵機器本体１０５の電源ソケットがコンセントに接続されると、マイクロコンピュータ８０は電磁弁４５を開放して、コンプレッサ１０の図示しない電動要素を起動する。また、制御装置９０は定期除霜の時間のカウントを開始する。
【００３８】
そして、コンプレッサ１０の第１回転圧縮要素に冷媒が吸い込まれて圧縮され、密閉容器内に吐出された冷媒ガスは冷媒導入管２０に入り、コンプレッサ１０から出て中間冷却回路３５に流入する。そして、この中間冷却回路３５がガスクーラ４０を通過する過程で空冷方式により放熱する。これにより、第２の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒を冷却することができるので、密閉容器内の温度上昇を抑え、第２の回転圧縮要素における圧縮効率も向上させることができるようになる。
【００３９】
そして、冷却された中間圧の冷媒ガスはコンプレッサ１０の第２の回転圧縮要素に吸入され、２段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管２４より外部に吐出される。冷媒吐出管２４から吐出された冷媒ガスはガスクーラ４０に流入し、そこで空冷方式により放熱した後、ストレーナ５４、電磁弁４５を経て内部熱交換器５０を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。
【００４０】
係る内部熱交換器５０で冷却された高圧側の冷媒ガスはキャピラリチューブ５８に至る。冷媒はキャピラリチューブ５８において圧力が低下して、その後、弁装置６０、スエッジロック継ぎ手５５を経て冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４から蒸発器９２内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮して冷蔵機器本体１０５の庫内を冷却する。
【００４１】
その後、冷媒は蒸発器９２から流出して、冷媒配管９４からコンデンシングユニット１００のスエッジロック継ぎ手５５、弁装置６６を経て内部熱交換器５０に至る。そこで前述の高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受ける。ここで、蒸発器９２で蒸発して低温となり、蒸発器９２を出た冷媒は、完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態であるが、内部熱交換器５０を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで、冷媒が加熱される。この時点で、冷媒の過熱度が確保され、完全に気体となる。
【００４２】
尚、内部熱交換器５０で加熱された冷媒は、ストレーナ５６を経て冷媒導入管２２からコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００４３】
ここで、冷蔵機器本体１０５の庫内が充分に冷却されて庫内温度が設定された下限温度に低下すると、庫内温度センサからの出力を制御装置９０はコンプレッサ１０のＯＦＦ信号に変えてマイクロコンピュータ８０に送る。これにより、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。
【００４４】
その後、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定された上限温度に達すると、庫内温度センサからの出力を制御装置９０はコンプレッサ１０のＯＮ信号に変えてマイクロコンピュータ８０に送る。これにより、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を再開する。
【００４５】
一方、長時間運転すると蒸発器９２に着霜が発生して冷却能力が低下するため、制御装置９０は所定の定期除霜間隔で蒸発器９２の除霜を実行する。当該除霜では制御装置９０からマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号が送出され、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止して、冷蔵機器本体１０５の図示しないダクト内に設けられたファン９２Ｆにて循環される周囲の空気により蒸発器９２の着霜を溶かすものである。制御装置９０は前記カウントが所定時間経過すると、マイクロコンピュータ８０に除霜のためのコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送ると共に、前記除霜時間のカウントをクリアする。当該ＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０を停止する。これにより除霜が開始される。そして、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が予め設定された除霜完了温度まで上昇すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出する。このとき、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を再開する。また、制御装置９０は定期除霜の時間のカウントを開始する。
【００４６】
他方、当該定期除霜間隔に到達する以前に蒸発器９２に着霜が発生する場合もある。当該蒸発器９２に着霜が発生すると、図２に示すように前記冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が低下する。図２において、破線は冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度（蒸発温度）であり、実線は庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度である。即ち、着霜が発生していない場合には冷媒温度センサ７６にて検出されるキャピラリチューブ５８の出口の冷媒温度（蒸発温度）と庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度とに大差がないため、冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が低くなると庫内温度も同様に低下して冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定された下限温度（図２の設定庫内温度）に低下して、制御装置９０からマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号が送出され、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。
【００４７】
しかしながら、蒸発器９２に着霜が発生すると蒸発器９２内を通過する冷媒が周囲の空気と熱交換し難くなり、冷蔵機器本体１０５の庫内が充分に冷却されない。このため、キャピラリチューブ５８の出口にて検出される冷媒温度と冷蔵機器本体１０５の庫内温度とに差が生じて、庫内温度が下限温度に低下する前に冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が予め設定された着霜検知温度に低下する。
【００４８】
このように冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が着霜検知温度まで低下した場合には、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数を上昇させて、蒸発器９２における冷却能力を向上させる。更に、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０に所定の信号を送出する。当該信号を受信した制御装置９０はその後、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が下限温度に低下するとマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送出すると共に、定期除霜の時間のカウントをクリアする。一方、制御装置９０からのＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。これにより、前記定期除霜間隔に関わらず、蒸発器９２の除霜が実行される。
【００４９】
そして、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が予め設定された除霜完了温度まで上昇すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出し、マイクロコンピュータ８０がコンプレッサ１０の運転を再開する。このとき、制御装置９０は除霜時間のカウントを最初から開始する。
【００５０】
このように、制御装置９０は、マイクロコンピュータ８０に接続された冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が着霜検知温度に低下した場合に、コンプレッサの回転数を上昇させ、その後、コンプレッサ１０の停止により所定の定期除霜間隔にかかわらず蒸発器９２の除霜を実行するので、蒸発器９２の着霜を早期に除霜することができるようになる。
【００５１】
これにより、着霜によって蒸発器９２に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、コンプレッサ１０に損傷を与えると云った不都合を著しく回避することができるようになり、コンプレッサ１０の耐久性の向上を図ることができるようになる。
【００５２】
次に、本発明の他の実施例について図３を用いて詳述する。ここで、前記実施例と同様に冷蔵機器本体１０５の制御装置９０には定期除霜間隔で除霜を実行するための機能が内蔵されている。これは、コンプレッサ１０の始動と同時に定期除霜のためのカウントを開始し、所定時間カウントされると、制御装置９０がマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送出する。当該ＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。これにより、除霜が実行される。そして、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定された除霜完了温度に達すると制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出し、当該ＯＮ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０がコンプレッサ１０の運転を再開するものである。
【００５３】
他方、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合には、前記定期除霜間隔に関わらずコンプレッサ１０の運転を停止して、蒸発器９２の除霜を開始する。即ち、図３に示すように冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度（図３に破線で示されている蒸発温度）が予め設定された着霜検知温度まで低下すると、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０に所定の信号を送出する。当該信号を受け取った制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送出し、前記定期除霜時間のカウントをクリアする。ＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。これにより、蒸発器９２の除霜が実行される。従って、庫内温度センサにて検出される庫内温度（図３の実線）や定期除霜間隔に関わらず、除霜を開始することができるので、蒸発器９２に発生した着霜をより早期に除霜することができるようになる。
【００５４】
このように、蒸発器９２に発生した着霜に早期に対応することで、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮するといった不都合を極力回避することができるようになる。これにより、コンプレッサ１０の耐久性の向上を図ることができるよう。
【００５５】
次に、本発明のもう一つの実施例について図４を用いて詳述する。ここで、冷蔵機器本体１０５の制御装置９０には所定の除霜間隔で除霜を実行するための機能が内蔵されている。当該定期除霜の間隔はマイクロコンピュータ８０に接続され、前記ガスクーラ４０に取り付けられた外気温度センサ７４にて検出される外気温度に基づいて決定される。
【００５６】
即ち、マイクロコンピュータ８０は外気温度センサ７４にて検出される外気温度が高い場合に定期除霜間隔を長くし、外気温度が低い場合には定期除霜間隔を短くしている。
【００５７】
図４において、縦軸は定期除霜間隔であり、横軸は外気温度（外気温度センサ７４にて検出される外気温度）である。図４に示すように、外気温度が高い場合には定期除霜を行う時間の間隔を長くしてコンプレッサ１０の連続運転を継続させる。外気温度が高い場合には蒸発器９２に霜が付き難く、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が上がりやすい。このため、定期除霜の間隔を長くすることで、その分、コンプレッサ１０の連続運転を行うことができるようになり、冷却能力が向上する。
【００５８】
他方、外気温度が低い場合には定期除霜を行う間隔を短くする。通常、外気温度が低い場合には蒸発器９２に霜が付きやすく、冷蔵機器本体１０５の庫内温度は下がりにくい。このため、定期除霜の間隔を短くすることで、その分、蒸発器９２の着霜を早期に除霜することができる。これにより、着霜によって蒸発器９２に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、コンプレッサ１０に損傷を与えると云った不都合を著しく回避することができるようになり、コンプレッサ１０の耐久性の向上を図ることができるようになる。
【００５９】
尚、上記各実施例では、コンデンシングユニット１００側の制御手段であるマイクロコンピュータ８０と、冷蔵機器本体１０５側の制御手段である制御装置９０にて冷却装置１１０が制御されるものとしたが、請求項２又は請求項３の発明では、これに限らず、コンデンシングユニット１００と冷蔵機器本体１０５とを一つの制御手段にて制御するものに適応しても構わない。
【００６０】
また、上記各実施例ではキャピラリチューブ５８の出口に設けられた冷媒温度センサ７６にて着霜検知温度を検出するものとしたが、これに限らず、低圧側の冷媒温度を検出する手段であれば、例えば、蒸発器９２から出た冷媒の温度を検出するものであっても良い。
【００６１】
更に、上記各実施例の冷却装置１１０では冷媒として二酸化炭素を使用したが、使用する冷媒は他の冷媒であっても構わない。また、コンプレッサとして内部中間圧の多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサを用いたが、コンプレッサはこれに限定されるものでなく、他のコンプレッサを使用しても本発明は有効である。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、冷却装置はコンプレッサの回転数を制御すると共に、所定の定期除霜間隔で、蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、この制御手段は、蒸発器にて冷却される空間の温度が設定値に低下した場合にコンプレッサを停止させる制御を実行しており、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合は、コンプレッサの回転数を上昇させることにより、蒸発器にて冷却される空間の温度を設定値に低下させ、コンプレッサを停止させて、定期除霜間隔にかかわらず前記蒸発器の除霜を実行するので、蒸発器に発生した着霜を早期に除霜することができるようになる。
【００６３】
これにより、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮するといった不都合を極力回避することができるようになり、コンプレッサの耐久性の向上を図ることができるようになる。
【００６４】
請求項２の発明によれば、冷却装置は所定の定期除霜間隔で蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、この制御手段は、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合には、定期除霜間隔にかかわらず蒸発器の除霜を実行するので、蒸発器に発生した着霜をより一層早期に除霜することができるようになる。
【００６５】
これにより、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮するといった不都合を極力回避することができるようになり、コンプレッサの耐久性の向上を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の冷却装置の冷媒回路図である。
【図２】 実施例の冷却装置における庫内温度、蒸発温度及び回転数の推移を示す図である。
【図３】 他の実施例の冷却装置における庫内温度、蒸発温度及び回転数の推移を示す図である。
【図４】 もう一つの実施例の冷却装置における定期除霜時間と外気温度の関係を示す図である。
【図５】 従来の冷却装置における庫内温度、蒸発温度及び回転数の推移を示す図である。
【符号の説明】
１０ コンプレッサ
２０、２２ 冷媒導入管
２４ 冷媒吐出管
２６、２８ 冷媒配管
３５ 中間冷却回路
４０ ガスクーラ
４５ 電磁弁
５０ 内部熱交換器
５４、５６ ストレーナ
５５ スエッジロック継ぎ手
５８ キャピラリチューブ
６０、６６ 弁装置
７０ ディスチャージセンサ
７２ 高圧スイッチ
７４ 外気温度センサ
７６ 冷媒温度センサ
８０ マイクロコンピュータ
９０ 制御装置
９２ 蒸発器
９４ 冷媒配管
１００ コンデンシングユニット
１０５ 冷蔵機器本体
１１０ 冷却装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンプレッサ、ガスクーラ、減圧手段及び蒸発器などから構成される冷媒回路を備えた冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷却装置、例えば店舗に設置されるショーケースは、コンデンシングユニットを構成するコンプレッサ、ガスクーラ（凝縮器）及び絞り手段（キャピラリチューブ等）と、冷却機器本体側に設けられた蒸発器とを順次環状に配管接続して冷媒サイクル（冷媒回路）が構成されている。そして、コンプレッサにて圧縮され、高温高圧となった冷媒ガスは、ガスクーラに吐出される。このガスクーラにて冷媒ガスは放熱した後、絞り手段で絞られて蒸発器に供給される。そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮して、ショーケースの庫内を冷却するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２５７８３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記コンプレッサは制御装置により通常は最低回転数と最高回転数の間で回転数が制御されている。即ち、ショーケースの庫内温度が上限温度に達した場合、制御装置はコンプレッサを起動（ＯＮ）する。そして、制御装置は冷媒の温度を検出するための各種センサなどの出力に基づいて、予め設定された最低回転数と最高回転数の範囲内でコンプレッサの回転数を制御する。そして、ショーケースの庫内温度が下限温度まで低下した場合にコンプレッサを停止（ＯＦＦ）する。これにより、ショーケースの庫内を所定温度に保つものであった。
【０００５】
一方、長時間コンプレッサを運転すると蒸発器に着霜が発生する。蒸発器に着霜が発生すると蒸発器内を通過する冷媒が周囲の空気と熱交換し難くなり、ショーケース庫内が充分に冷却されなくなって、冷却能力が低下する。このため、図５に示すように所定の定期除霜間隔（強制除霜の間隔）で蒸発器の除霜が行われている。
【０００６】
しかしながら、前記所定の定期除霜間隔に到達する以前に蒸発器に着霜が発生した場合には、着霜が発生しても蒸発器の除霜が行われないため、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、蒸発器の冷却能力が低下する。更に蒸発器にて周囲の空気と熱交換できなかった冷媒は液のままコンプレッサに戻り、コンプレッサが液圧縮する恐れがあった。
【０００７】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、蒸発器に発生する着霜を早期に除霜して、コンプレッサの液圧縮による損傷の発生を回避することができる冷却装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の発明の冷却装置ではコンプレッサの回転数を制御すると共に、所定の定期除霜間隔で、蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、この制御手段は、蒸発器にて冷却される空間の温度が設定値に低下した場合にコンプレッサを停止させる制御を実行しており、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合は、コンプレッサの回転数を上昇させることにより、蒸発器にて冷却される空間の温度を設定値に低下させ、コンプレッサを停止させて、定期除霜間隔にかかわらず前記蒸発器の除霜を実行するので、蒸発器に発生した着霜を早期に除霜することができるようになる。
【０００９】
請求項２の発明の冷却装置では、所定の定期除霜間隔で蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、この制御手段は、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合には、定期除霜間隔にかかわらず蒸発器の除霜を実行するので、蒸発器に発生した着霜をより一層早期に除霜することができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用する冷却装置１１０の冷媒回路図である。この冷却装置１１０は、コンデンシングユニット１００と冷却機器本体となる冷蔵機器本体１０５とから構成される。尚、実施例の冷却装置１１０は例えば店舗に設置されるショーケースであり、従って、冷蔵機器本体１０５はショーケースの本体である。
【００１１】
前記コンデンシングユニット１００はコンプレッサ１０、ガスクーラ（凝縮器）４０、減圧手段としてのキャピラリチューブ５８等を備えて構成され、後述する冷蔵機器本体１０５の蒸発器９２と配管接続されてコンプレッサ１０、ガスクーラ４０及びキャピラリチューブ５８が蒸発器９２と共に所定の冷媒回路を構成する。
【００１２】
即ち、コンプレッサ１０の冷媒吐出管２４はガスクーラ４０の入口に接続されている、ここで、実施例のコンプレッサ１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサで、このコンプレッサ１０は図示しない密閉容器内に設けられた駆動要素としての電動要素とこの電動要素により駆動される第１の回転圧縮要素（１段目）及び第２の回転圧縮要素（２段目）にて構成されている。
【００１３】
図中２０はコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された冷媒を一旦、外部に吐出させて、第２の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管２０の一端は図示しない第２の回転圧縮要素のシリンダと連通する。冷媒導入管２０は後述するガスクーラ４０に設けられた中間冷却回路３５を経て、他端は密閉容器内に連通する。
【００１４】
図中２２はコンプレッサ１０の図示しない第１の回転圧縮要素のシリンダ内に冷媒を導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管２２の一端は図示しない第１の回転圧縮要素のシリンダと連通している。この冷媒導入管２２はストレーナ５６の一端に接続されている。このストレーナ５６は冷媒回路内を循環する冷媒ガスに混入した塵埃や切削屑などの異物を確保して濾過するためのものであり、ストレーナ５６の他端側に形成された開口部とこの開口部からストレーナ５６の一端側に向けて細くなる略円錐形状を呈した図示しないフィルターを備えて構成されている。このフィルターの開口部はストレーナ５６の他端に接続された冷媒配管２８に密着した状態で装着されている。
【００１５】
また、前記冷媒吐出管２４は、前記第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をガスクーラ４０に吐出させるための冷媒配管である。ガスクーラ４０は図示しない複数のフィンと当該フィンの中心部に設けられた孔に挿通された冷媒配管にて構成されている。また、このガスクーラ４０には外気温度を検出するための外気温度センサ７４が設けられており、この外気温度センサ７４はコンデンシングユニット１００の制御手段としての後述するマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００１６】
ガスクーラ４０を出た冷媒配管２６は前述同様のストレーナ５４と電磁弁４５を経て内部熱交換器５０を通過する。この内部熱交換器５０はガスクーラ４０からでた第２の回転圧縮要素からの高圧側の冷媒と冷蔵機器本体１０５に設けられた蒸発器９２から出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。また、電磁弁４５はマイクロコンピュータ８０に接続されている。そして、マイクロコンピュータ８０は電磁弁４５をコンプレッサ１０の起動に伴い開放して、コンプレッサ１０の運転が停止すると閉じるように制御する。
【００１７】
そして、内部熱交換器５０を通過した高圧側の冷媒配管２６は、絞り手段であるキャピラリチューブ５８に至る。キャピラリチューブ５８を出た冷媒配管２６は弁装置６０（高圧側の弁装置）の入口に接続されている。また、冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４の一端には接続手段としてのスエッジロック継ぎ手５５が取り付けられる。
【００１８】
このスエッジロック継ぎ手５５は、弁装置６０と冷蔵機器本体１０５から出ている冷媒配管９４の一端とを着脱可能に接続するためのものであり、冷媒配管９４の一端に取り付けられた金属製のナット部材と、このナット部材に内包された金属製のリング部材とから構成されている。ナット部材の内壁には弁装置６０の出口のネジ溝と螺合するネジ溝が形成されており、中央には冷媒配管９４を挿通するための貫通孔を有している。
【００１９】
そして、このスエッジロック継ぎ手５５を弁装置６０の出口に取り付ける際には、冷媒配管９４の端部からナット部材を挿入した後、リング部材を挿入する。そして、ナット部材にリング部材を内包した状態で、弁装置６０の出口のネジ溝とナット部材のネジ溝とを相互に螺合させる。螺合させることで、ナット部材の内側のリング部材がナット部材内面と冷媒配管９４に密着し、これにより、弁装置６０と冷媒配管９４とは密封状態で接続される。この状態で配管内の圧力が高圧に上昇しても接続部分からの冷媒のリークを極力避ける、若しくは解消することができるようになると共に螺合を解除することで取り外しも容易に行えるようになる。
【００２０】
一方、前記ストレーナ５６の他端に接続された冷媒配管２８は、前記内部熱交換器５０を経て弁装置６６（低圧側の弁装置）の出口に接続されている。また、冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４の他端には前述同様の接続手段としてのスエッジロック継ぎ手５５が取り付けられている。このスエッジロック継ぎ手５５により冷蔵機器本体１０５から出ている冷媒配管９４の他端は弁装置６６の入口に前述同様に着脱可能に接続される。
【００２１】
前記冷媒吐出管２４にはコンプレッサ１０から吐出される冷媒ガスの温度を検出するためのディスチャージセンサ７０及び冷媒ガスの圧力を検出するための高圧スイッチ７２が設けられており、これらはマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２２】
また、キャピラリチューブ５８と弁装置６０との間の冷媒配管２６には、キャピラリチューブ５８から出て、蒸発器９２に流入する冷媒の温度を検出するための冷媒温度センサ７６が設けられており、これもマイクロコンピュータ８０に接続されている。この冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度は、蒸発器９２にて蒸発する冷媒の蒸発温度とほぼ同じ温度である。従って、当該冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度により蒸発器９２における冷媒の蒸発温度がわかる。
【００２３】
尚、４０Ｆはガスクーラ４０に通風して空冷するためのファンであり、９２Ｆは冷蔵機器本体１０５の図示しないダクト内に設けられた蒸発器９２と熱交換した冷気を、冷蔵機器本体１０５の庫内に循環するためのファンである。また、６５はコンプレッサ１０の前述した電動要素の通電電流を検出し、運転を制御するための電流センサである。ファン４０Ｆと電流センサ６５はコンデンシングユニット１００のマイクロコンピュータ８０に接続され、ファン９２Ｆは冷蔵機器本体１０５の制御手段としての後述する制御装置９０に接続される。
【００２４】
ここで、前述したマイクロコンピュータ８０はコンデンシングユニット１００の制御を司る制御装置であり、マイクロコンピュータ８０の入力には前記ディスチャージセンサ７０、高圧スイッチ７２、外気温度センサ７４、冷媒温度センサ７６、電流センサ６５及び冷蔵機器本体１０５の制御装置９０からの信号が接続されている。そして、これらの出力に基づいて、出力に接続された電磁弁４５やファン４０Ｆが制御される。更に、マイクロコンピュータ８０は前述した各出力に基づいて、予め設定された最低回転数と最高回転数の間でコンプレッサ１０の回転数を制御している。
【００２５】
即ち、マイクロコンピュータ８０は設定された最低回転数と最高回転数の範囲内で、ディスチャージセンサ７０や冷媒温度センサ７６などから検出される冷媒の温度が高い場合には、コンプレッサ１０の回転数を高くして、冷媒の温度が低い場合には回転数が低くなるように制御している。
【００２６】
冷蔵機器本体１０５の前記制御装置９０には、蒸発器９２にて冷却される空間の温度、即ち、冷蔵機器本体１０５の庫内温度を検出するための前述した庫内温度センサ、庫内温度を調節するための温度調節ダイヤルや、その他コンプレッサ１０を停止するための機能が設けられている。そして、制御装置９０はこれらの出力に基づき、ファン９２Ｆを制御すると共に、コンデンシングユニット１００のマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ／ＯＦＦ信号を送出する。これは、例えば庫内温度センサにて検出される庫内温度が下限温度（設定値）に低下した場合、コンプレッサ１０の運転を停止させるため、制御装置９０は庫内温度センサからの出力をコンプレッサ１０のＯＦＦ信号に変えてマイクロコンピュータ８０に送信する。一方、庫内温度が上限温度に達した場合には、コンプレッサ１０の運転を再開させるため、制御装置９０は庫内温度センサからの出力をコンプレッサ１０のＯＮ信号に変えてマイクロコンピュータ８０に送信するというものである。
【００２７】
また、制御装置９０には所定の定期除霜間隔で蒸発器９２の除霜を実行するための機能が内蔵されている。この定期除霜は長時間コンプレッサ１０を運転すると蒸発器９２に着霜が発生して、この着霜により、蒸発器９２内の冷媒が周囲の空気と充分に熱交換され難くなり、冷蔵機器本体１０５の庫内が冷却されなくなって、冷却能力が低下するといった不都合を防ぐため、予め設定された時間に蒸発器９２の除霜を行うものである。
【００２８】
即ち、制御装置９０は電源が投入されると定期除霜のための時間のカウントを開始する。そして、所定時間経過すると制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送信し、当該ＯＦＦ信号を受信したマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。このとき、制御装置９０は除霜時間のカウントをクリアして、除霜を実行する。その後、庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が予め設定された除霜完了温度まで上昇すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出する。このとき、制御装置９０は定期除霜時間のカウントを最初から開始する。そして、制御装置９０からのＯＮ信号を受信したマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を再開して前記カウントに基づく定期除霜を繰り返す。これにより、蒸発器９２の着霜を定期的に除霜することができる。
【００２９】
他方、マイクロコンピュータ８０は、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合に、コンプレッサ１０の回転数を上昇させる。更に、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０に所定の信号を送出する。マイクロコンピュータ８０からの信号を受信した制御装置９０は、その後、コンプレッサ１０の停止により前記定期除霜間隔にかかわらず、蒸発器９２の除霜を実行する。
【００３０】
即ち、蒸発器９２に着霜が発生すると冷媒温度センサ７６にて検出されるキャピラリチューブ５８から出た低圧側の冷媒の温度が低いにもかかわらず、前述した如く冷蔵機器本体１０５の庫内が充分に冷却されないため、庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が低くならないといった現象が生じる。
【００３１】
このとき、マイクロコンピュータ８０は冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が着霜検知温度まで低下すると、コンプレッサ１０の回転数を上昇させる。その結果、庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が低下する。また、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０に、その後の庫内温度が下限温度（設定値）に低下した場合に除霜を開始するように所定の信号を送る。当該信号を受信した制御装置９０はその後、庫内温度が設定された下限温度に低下すると、マイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送り、前記除霜時間のカウントをクリアする。一方、制御装置９０からのＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。
【００３２】
このコンプレッサ１０の停止により、前述した所定の時間間隔に関係なく除霜が開始される。従って、定期除霜間隔に関わらず除霜を開始することができるので、蒸発器９２に発生した着霜を早期に除霜することができるようになる。
【００３３】
このように、蒸発器９２に発生した着霜に早期に対応することで、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮するといった不都合を極力回避することができるようになる。これにより、コンプレッサ１０の耐久性の向上を図ることができるようになる。
【００３４】
そして、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が予め設定された除霜完了温度まで上昇すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出する。このとき、制御装置９０は前記除霜時間のカウントを最初から開始する。他方、制御装置９０からのＯＮ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を再開する。このように、定期除霜間隔に関わらずに除霜が実行された場合でも、定期除霜時間のカウントがクリアされて、除霜が完了すると、定期除霜のカウントが最初から開始される。
【００３５】
係る冷却装置１１０の冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ2）が使用され、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）など既存のオイルが使用される。
【００３６】
また、前記冷蔵機器本体１０５は蒸発器９２と当該蒸発器９２内を通過する前記冷媒配管９４にて構成されている。冷媒配管９４は蒸発器９２内を蛇行状に通過しており、この蛇行状の部分には熱交換用のフィンが取り付けられて蒸発器９２が構成されている。冷媒配管９４の両端部は前述した接続方法により、前記コンデンシングユニット１００の弁装置６０、６６とスエッジロック継ぎ手５５、５５により着脱可能に接続される。
【００３７】
次に、冷却装置１１０の動作を説明する。尚、弁装置６０、６６は全開した状態である。冷蔵機器本体１０５に設けられた図示しない始動スイッチを入れるか、或いは、冷蔵機器本体１０５の電源ソケットがコンセントに接続されると、マイクロコンピュータ８０は電磁弁４５を開放して、コンプレッサ１０の図示しない電動要素を起動する。また、制御装置９０は定期除霜の時間のカウントを開始する。
【００３８】
そして、コンプレッサ１０の第１回転圧縮要素に冷媒が吸い込まれて圧縮され、密閉容器内に吐出された冷媒ガスは冷媒導入管２０に入り、コンプレッサ１０から出て中間冷却回路３５に流入する。そして、この中間冷却回路３５がガスクーラ４０を通過する過程で空冷方式により放熱する。これにより、第２の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒を冷却することができるので、密閉容器内の温度上昇を抑え、第２の回転圧縮要素における圧縮効率も向上させることができるようになる。
【００３９】
そして、冷却された中間圧の冷媒ガスはコンプレッサ１０の第２の回転圧縮要素に吸入され、２段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管２４より外部に吐出される。冷媒吐出管２４から吐出された冷媒ガスはガスクーラ４０に流入し、そこで空冷方式により放熱した後、ストレーナ５４、電磁弁４５を経て内部熱交換器５０を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。
【００４０】
係る内部熱交換器５０で冷却された高圧側の冷媒ガスはキャピラリチューブ５８に至る。冷媒はキャピラリチューブ５８において圧力が低下して、その後、弁装置６０、スエッジロック継ぎ手５５を経て冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４から蒸発器９２内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮して冷蔵機器本体１０５の庫内を冷却する。
【００４１】
その後、冷媒は蒸発器９２から流出して、冷媒配管９４からコンデンシングユニット１００のスエッジロック継ぎ手５５、弁装置６６を経て内部熱交換器５０に至る。そこで前述の高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受ける。ここで、蒸発器９２で蒸発して低温となり、蒸発器９２を出た冷媒は、完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態であるが、内部熱交換器５０を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで、冷媒が加熱される。この時点で、冷媒の過熱度が確保され、完全に気体となる。
【００４２】
尚、内部熱交換器５０で加熱された冷媒は、ストレーナ５６を経て冷媒導入管２２からコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００４３】
ここで、冷蔵機器本体１０５の庫内が充分に冷却されて庫内温度が設定された下限温度に低下すると、庫内温度センサからの出力を制御装置９０はコンプレッサ１０のＯＦＦ信号に変えてマイクロコンピュータ８０に送る。これにより、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。
【００４４】
その後、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定された上限温度に達すると、庫内温度センサからの出力を制御装置９０はコンプレッサ１０のＯＮ信号に変えてマイクロコンピュータ８０に送る。これにより、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を再開する。
【００４５】
一方、長時間運転すると蒸発器９２に着霜が発生して冷却能力が低下するため、制御装置９０は所定の定期除霜間隔で蒸発器９２の除霜を実行する。当該除霜では制御装置９０からマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号が送出され、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止して、冷蔵機器本体１０５の図示しないダクト内に設けられたファン９２Ｆにて循環される周囲の空気により蒸発器９２の着霜を溶かすものである。制御装置９０は前記カウントが所定時間経過すると、マイクロコンピュータ８０に除霜のためのコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送ると共に、前記除霜時間のカウントをクリアする。当該ＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０を停止する。これにより除霜が開始される。そして、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が予め設定された除霜完了温度まで上昇すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出する。このとき、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を再開する。また、制御装置９０は定期除霜の時間のカウントを開始する。
【００４６】
他方、当該定期除霜間隔に到達する以前に蒸発器９２に着霜が発生する場合もある。当該蒸発器９２に着霜が発生すると、図２に示すように前記冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が低下する。図２において、破線は冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度（蒸発温度）であり、実線は庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度である。即ち、着霜が発生していない場合には冷媒温度センサ７６にて検出されるキャピラリチューブ５８の出口の冷媒温度（蒸発温度）と庫内温度センサにて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度とに大差がないため、冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が低くなると庫内温度も同様に低下して冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定された下限温度（図２の設定庫内温度）に低下して、制御装置９０からマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号が送出され、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。
【００４７】
しかしながら、蒸発器９２に着霜が発生すると蒸発器９２内を通過する冷媒が周囲の空気と熱交換し難くなり、冷蔵機器本体１０５の庫内が充分に冷却されない。このため、キャピラリチューブ５８の出口にて検出される冷媒温度と冷蔵機器本体１０５の庫内温度とに差が生じて、庫内温度が下限温度に低下する前に冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が予め設定された着霜検知温度に低下する。
【００４８】
このように冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が着霜検知温度まで低下した場合には、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数を上昇させて、蒸発器９２における冷却能力を向上させる。更に、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０に所定の信号を送出する。当該信号を受信した制御装置９０はその後、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が下限温度に低下するとマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送出すると共に、定期除霜の時間のカウントをクリアする。一方、制御装置９０からのＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。これにより、前記定期除霜間隔に関わらず、蒸発器９２の除霜が実行される。
【００４９】
そして、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が予め設定された除霜完了温度まで上昇すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出し、マイクロコンピュータ８０がコンプレッサ１０の運転を再開する。このとき、制御装置９０は除霜時間のカウントを最初から開始する。
【００５０】
このように、制御装置９０は、マイクロコンピュータ８０に接続された冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度が着霜検知温度に低下した場合に、コンプレッサの回転数を上昇させ、その後、コンプレッサ１０の停止により所定の定期除霜間隔にかかわらず蒸発器９２の除霜を実行するので、蒸発器９２の着霜を早期に除霜することができるようになる。
【００５１】
これにより、着霜によって蒸発器９２に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、コンプレッサ１０に損傷を与えると云った不都合を著しく回避することができるようになり、コンプレッサ１０の耐久性の向上を図ることができるようになる。
【００５２】
次に、本発明の他の実施例について図３を用いて詳述する。ここで、前記実施例と同様に冷蔵機器本体１０５の制御装置９０には定期除霜間隔で除霜を実行するための機能が内蔵されている。これは、コンプレッサ１０の始動と同時に定期除霜のためのカウントを開始し、所定時間カウントされると、制御装置９０がマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送出する。当該ＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。これにより、除霜が実行される。そして、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定された除霜完了温度に達すると制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出し、当該ＯＮ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０がコンプレッサ１０の運転を再開するものである。
【００５３】
他方、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合には、前記定期除霜間隔に関わらずコンプレッサ１０の運転を停止して、蒸発器９２の除霜を開始する。即ち、図３に示すように冷媒温度センサ７６にて検出される冷媒温度（図３に破線で示されている蒸発温度）が予め設定された着霜検知温度まで低下すると、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０に所定の信号を送出する。当該信号を受け取った制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送出し、前記定期除霜時間のカウントをクリアする。ＯＦＦ信号を受け取ったマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。これにより、蒸発器９２の除霜が実行される。従って、庫内温度センサにて検出される庫内温度（図３の実線）や定期除霜間隔に関わらず、除霜を開始することができるので、蒸発器９２に発生した着霜をより早期に除霜することができるようになる。
【００５４】
このように、蒸発器９２に発生した着霜に早期に対応することで、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮するといった不都合を極力回避することができるようになる。これにより、コンプレッサ１０の耐久性の向上を図ることができるよう。
【００５５】
次に、本発明のもう一つの実施例について図４を用いて詳述する。ここで、冷蔵機器本体１０５の制御装置９０には所定の除霜間隔で除霜を実行するための機能が内蔵されている。当該定期除霜の間隔はマイクロコンピュータ８０に接続され、前記ガスクーラ４０に取り付けられた外気温度センサ７４にて検出される外気温度に基づいて決定される。
【００５６】
即ち、マイクロコンピュータ８０は外気温度センサ７４にて検出される外気温度が高い場合に定期除霜間隔を長くし、外気温度が低い場合には定期除霜間隔を短くしている。
【００５７】
図４において、縦軸は定期除霜間隔であり、横軸は外気温度（外気温度センサ７４にて検出される外気温度）である。図４に示すように、外気温度が高い場合には定期除霜を行う時間の間隔を長くしてコンプレッサ１０の連続運転を継続させる。外気温度が高い場合には蒸発器９２に霜が付き難く、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が上がりやすい。このため、定期除霜の間隔を長くすることで、その分、コンプレッサ１０の連続運転を行うことができるようになり、冷却能力が向上する。
【００５８】
他方、外気温度が低い場合には定期除霜を行う間隔を短くする。通常、外気温度が低い場合には蒸発器９２に霜が付きやすく、冷蔵機器本体１０５の庫内温度は下がりにくい。このため、定期除霜の間隔を短くすることで、その分、蒸発器９２の着霜を早期に除霜することができる。これにより、着霜によって蒸発器９２に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、コンプレッサ１０に損傷を与えると云った不都合を著しく回避することができるようになり、コンプレッサ１０の耐久性の向上を図ることができるようになる。
【００５９】
尚、上記各実施例では、コンデンシングユニット１００側の制御手段であるマイクロコンピュータ８０と、冷蔵機器本体１０５側の制御手段である制御装置９０にて冷却装置１１０が制御されるものとしたが、請求項２又は請求項３の発明では、これに限らず、コンデンシングユニット１００と冷蔵機器本体１０５とを一つの制御手段にて制御するものに適応しても構わない。
【００６０】
また、上記各実施例ではキャピラリチューブ５８の出口に設けられた冷媒温度センサ７６にて着霜検知温度を検出するものとしたが、これに限らず、低圧側の冷媒温度を検出する手段であれば、例えば、蒸発器９２から出た冷媒の温度を検出するものであっても良い。
【００６１】
更に、上記各実施例の冷却装置１１０では冷媒として二酸化炭素を使用したが、使用する冷媒は他の冷媒であっても構わない。また、コンプレッサとして内部中間圧の多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサを用いたが、コンプレッサはこれに限定されるものでなく、他のコンプレッサを使用しても本発明は有効である。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、冷却装置はコンプレッサの回転数を制御すると共に、所定の定期除霜間隔で、蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、この制御手段は、蒸発器にて冷却される空間の温度が設定値に低下した場合にコンプレッサを停止させる制御を実行しており、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合は、コンプレッサの回転数を上昇させることにより、蒸発器にて冷却される空間の温度を設定値に低下させ、コンプレッサを停止させて、定期除霜間隔にかかわらず前記蒸発器の除霜を実行するので、蒸発器に発生した着霜を早期に除霜することができるようになる。
【００６３】
これにより、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮するといった不都合を極力回避することができるようになり、コンプレッサの耐久性の向上を図ることができるようになる。
【００６４】
請求項２の発明によれば、冷却装置は所定の定期除霜間隔で蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、この制御手段は、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合には、定期除霜間隔にかかわらず蒸発器の除霜を実行するので、蒸発器に発生した着霜をより一層早期に除霜することができるようになる。
【００６５】
これにより、着霜によって蒸発器に流入した冷媒が周囲の空気と熱交換できず、コンプレッサ内に液冷媒が戻って、液圧縮するといった不都合を極力回避することができるようになり、コンプレッサの耐久性の向上を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の冷却装置の冷媒回路図である。
【図２】 実施例の冷却装置における庫内温度、蒸発温度及び回転数の推移を示す図である。
【図３】 他の実施例の冷却装置における庫内温度、蒸発温度及び回転数の推移を示す図である。
【図４】 もう一つの実施例の冷却装置における定期除霜時間と外気温度の関係を示す図である。
【図５】 従来の冷却装置における庫内温度、蒸発温度及び回転数の推移を示す図である。
【符号の説明】
１０ コンプレッサ
２０、２２ 冷媒導入管
２４ 冷媒吐出管
２６、２８ 冷媒配管
３５ 中間冷却回路
４０ ガスクーラ
４５ 電磁弁
５０ 内部熱交換器
５４、５６ ストレーナ
５５ スエッジロック継ぎ手
５８ キャピラリチューブ
６０、６６ 弁装置
７０ ディスチャージセンサ
７２ 高圧スイッチ
７４ 外気温度センサ
７６ 冷媒温度センサ
８０ マイクロコンピュータ
９０ 制御装置
９２ 蒸発器
９４ 冷媒配管
１００ コンデンシングユニット
１０５ 冷蔵機器本体
１１０ 冷却装置
Claims (2)
- コンプレッサ、ガスクーラ、減圧手段及び蒸発器などから構成される冷媒回路を備えた冷却装置において、
前記コンプレッサの回転数を制御すると共に、所定の定期除霜間隔で、前記蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、
該制御手段は、前記蒸発器にて冷却される空間の温度が設定値に低下した場合に前記コンプレッサを停止させる制御を実行しており、
低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合は、前記コンプレッサの回転数を上昇させることにより、前記蒸発器にて冷却される空間の温度を前記設定値に低下させ、前記コンプレッサを停止させて、前記定期除霜間隔にかかわらず前記蒸発器の除霜を実行することを特徴とする冷却装置。 - コンプレッサ、ガスクーラ、減圧手段及び蒸発器などから構成される冷媒回路を備えた冷却装置において、
所定の定期除霜間隔で前記蒸発器の除霜を実行する制御手段を備え、
該制御手段は、低圧側の冷媒温度が所定の着霜検知温度まで低下した場合には、前記定期除霜間隔にかかわらず前記蒸発器の除霜を実行することを特徴とする冷却装置。
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