JP4248726B2 - ホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機から送出された高温の冷媒ガスを使って蒸発器を除霜するホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
業務用冷蔵庫、業務用冷凍庫およびオープンショーケースなどの冷凍冷蔵装置では、蒸発器によって冷凍冷蔵装置の庫内を冷却している際に、大気中の湿気が蒸発器に付着・着霜して、蒸発器の冷却効率を低下させるため、例えば一定時間毎に蒸発器を除霜している。この蒸発器の除霜手段としては、圧縮機から送出された高温の高圧冷媒ガス（ホットガス）を蒸発器へ直送するものが一般に使用されている。
【０００３】
このようなホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置では、圧縮機の冷媒出口側と蒸発器の冷媒入口側とをバイパス管で直結しており、このバイパス管に設けた電磁弁によってバイパス管を開閉するのが通例である。つまり、除霜の際には電磁弁を開弁して、圧縮機で圧縮した高温の冷媒ガスを蒸発器へ直送し、除霜終了の際には、圧縮機の運転を停止するとともに電磁弁を閉弁するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
バイパス管を通る冷媒ガス（ホットガス）は高圧であり、しかも除霜が終了して圧縮機の運転が停止しても、バイパス管内の圧力は流路抵抗によって直ぐには低下しない。このため、圧縮機の運転停止後に電磁弁を閉弁しようとしても、バイパス管内の圧力が抵抗となって電磁弁が完全には閉じないことがある。この場合、除霜終了後に冷凍冷蔵装置の庫内の冷却を開始すると、バイパス管および電磁弁を介してホットガスが蒸発器へ直送されてしまって、蒸発器が冷凍冷蔵装置の庫内を適正に冷却できないおそれがある。
【０００５】
この対策としては、電磁弁の電磁コイルの電磁力を大きくして、バイパス管内の圧力に抗して電磁弁を確実に閉じさせることが考えられるが、電磁弁の電磁コイルの電磁力を大きくする分、電磁コイルが大きくなって、電磁弁全体の大型化や電磁弁の高コスト化を招いてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、バイパス管上の電磁弁の電磁コイルを大きくしなくても、除霜終了後に電磁弁を確実に閉弁できるホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置を得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明が対象とする冷凍冷蔵装置は、主配管１に、冷媒ガスを圧縮して送出する圧縮機２と、この圧縮機２からの高圧冷媒ガスを液化させる凝縮器３と、この高圧液化冷媒ガスの圧力を低下させる膨張部５と、この膨張部５からの液化冷媒ガスを低温で蒸発させる蒸発器６とが順に配置されている。また、圧縮機２の冷媒出口側２ａと蒸発器６の冷媒入口側６ａとがバイパス管８で直結され、このバイパス管８に電磁弁９が設けられる。さらに、この電磁弁９と圧縮機２との動作を制御する制御手段２０が設けられる。そして、電磁弁９が閉弁されて冷媒が主配管１で循環することにより、冷凍冷蔵装置での冷却が行われる冷却モードと、電磁弁９が開弁されて圧縮機２から送出された高温の高圧冷媒ガスが蒸発器６へ直送されることにより、蒸発器６が除霜される除霜モードとが切り換え可能とされている。
【０００８】
以上を前提として、本発明の冷凍冷蔵装置としては、制御手段２０が、除霜モードの終了の際、電磁弁９の閉弁動作の完了後に圧縮機２の運転を停止させる構成とする。具体的には、制御手段２０は、電磁弁９の閉弁開始時点から予め設定した閉弁動作時間が経過したときに、圧縮機２の運転を停止させる。
【０００９】
ここでの制御手段２０は、電磁弁９の閉弁動作の完了をセンサーによって検出して、圧縮機２の運転を停止させるものなどが含まれる。なお、本発明で言う冷凍冷蔵装置としては、業務用冷蔵庫、業務用冷凍庫、プレハブ冷凍冷蔵庫およびオープンショーケースなどが含まれる。
【００１０】
【作用】
冷却モードの場合には、圧縮機２の運転が開始することによって冷媒が主配管１を循環する。つまり、冷媒ガスは、圧縮機２で圧縮され、この高圧冷媒ガスが凝縮器３で液化し、この高圧液化冷媒ガスの圧力が膨張部５で低下したのち、この膨張部５からの液化冷媒ガスが蒸発器６で低温で蒸発する。そして、この液化冷媒ガスの蒸発の際における吸熱で冷凍冷蔵装置での冷却が行われる。
【００１１】
一方、除霜モードの場合には、圧縮機２の運転状態で電磁弁９が開弁し、圧縮機２から送出された高温の高圧冷媒ガスが、バイパス管８を介して蒸発器６へ直送され、この高圧冷媒ガスの熱によって蒸発器６に付着している霜が溶けて除霜される。この後、除霜時間が経過すると、圧縮機２が運転している状態のままで電磁弁９が閉弁し、前記圧縮機２から蒸発器６への高圧冷媒ガスの直送が遮断される。そして、この電磁弁９の閉弁動作の完了後に圧縮機２の運転が停止することになる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明のホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置によれば、除霜モードの終了の際に電磁弁９が閉弁するときには、圧縮機２が運転していてバイパス管８および電磁弁９に冷媒が流れているので、この電磁弁９での冷媒流の上流側と下流側との間で生じている差圧によって電磁弁９が閉じやすくなっている。このため、電磁弁９の電磁コイル９ａの電磁力が小さくても電磁弁９を容易、且つ、確実に閉弁できる。つまり、電磁弁９の電磁コイル９ａの電磁力が小さくても済む分、電磁コイル９ａを小さくできて、電磁弁９全体の小型化や電磁弁９の低コスト化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、本発明に係るホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置を例示している。この冷凍冷蔵装置は、冷却経路を設けており、この冷却経路の主配管１を冷媒が循環することで冷凍冷蔵装置の庫内を冷却する冷却モードを有する。つまり、図２に示すごとく主配管１には、冷媒ガスを圧縮して送出する圧縮機２と、この圧縮機２からの高圧冷媒ガスを液化させる凝縮器３と、この高圧液化冷媒ガス中の水分を除去するドライヤ４と、高圧液化冷媒ガスの圧力を低下させる細管などからなる膨張部５と、この膨張部５からの液化冷媒ガスを低温で蒸発させる蒸発器６と、冷媒ガス中の塵埃などをろ過するストレーナ７とが順に配置されている。
【００１４】
前記凝縮器３には冷却ファン１１を設けてあり、蒸発器６には、これで冷却された空気を冷凍冷蔵装置の庫内に送風する送風ファン１２と、蒸発器６から排出された水を冷凍冷蔵装置外へ排出する排水管１３とを設けてある。排水管１３には、蒸発器６から排出された水が氷結しないように排水管１３を加熱するヒータ１４を設けてある。主配管１には、冷媒を補充や交換するためのサービスポート１０を設けている。
【００１５】
また、前記冷凍冷蔵装置は、除霜経路を設けており、この除霜経路を使って蒸発器６を除霜する除霜モードを有する。つまり、図２に示すごとく圧縮機２の冷媒出口側２ａと蒸発器６の冷媒入口側６ａとは除霜経路としてのバイパス管８によって直結してあり、このバイパス管８に電磁弁９を設けている。電磁弁９は、図３に示すごとく電磁コイル９ａと、吸引子９ｂおよびプランジャバネ９ｃを介して電磁コイル９ａに連結されて、電磁コイル９ａによって上下駆動されるプランジャ９ｄと、このプランジャ９ｄの下端に取り付けたボール弁９ｅとを有している。
【００１６】
そして、冷却モードの際には、電磁コイル９ａによってプランジャ９ｄが下降することで、ボール弁９ｅが弁座９ｇに着座して冷媒通路９ｆが閉じられ（図３の実線の状態）、冷媒は、バイパス管８には流れずに主配管１を循環する。一方、除霜モードの際には、電磁コイル９ａによってプランジャ９ｄが上昇することで冷媒通路９ｆが開かれ（図３の二点鎖線の状態）、圧縮機２から送出された高温の高圧冷媒ガスが、バイパス管８および冷媒通路９ｆを介して蒸発器６へ直送される。
【００１７】
圧縮機２、前記ファン１１・１２の駆動モータ１７・１８、電磁弁９の電磁コイル９ａおよびヒータ１４は、図１に示すごとく制御部２０に接続されており、これらの動作が制御部２０によってそれぞれ制御される。制御部２０には、タイマ２１が接続されており、このタイマ２１に基づいて圧縮機２などのオンオフのタイミングが制御される。
【００１８】
次に、前記冷凍冷蔵装置の動作の一例を、図４のタイミングチャートを用いて説明する。時点ｔ０で冷凍冷蔵装置の電源が投入されると、冷却モードを開始すべく駆動モータ１８がオンして蒸発器６の送風ファン１２が駆動され、この後、例えば３分経過した時点ｔ１で圧縮機２の運転が開始するとともに、駆動モータ１７がオンして凝縮器３の冷却ファン１１が駆動される。これにより、冷媒が主配管１を循環して、冷凍冷蔵装置の庫内が冷却される。つまり、冷媒ガスは、圧縮機２で圧縮され、この高圧冷媒ガスが凝縮器３で液化し、この高圧液化冷媒ガス中の水分がドライヤ４で除去され、この高圧液化冷媒ガスの圧力が膨張部５で低下したのち、この液化冷媒ガスが蒸発器６で低温で蒸発し、この液化冷媒ガスの蒸発の際における吸熱で冷却が行われる。
【００１９】
この冷却モードでは、冷凍冷蔵装置の庫内温度が予め設定された設定温度になるように、圧縮機２の運転がオンオフ制御され、これに合わせて凝縮器３の冷却ファン１１の駆動モータ１７がオンオフ制御される。この場合、圧縮機２は、運転が停止してから（時点ｔ２）、例えば５分以上経過した時点ｔ３で運転が開始する。
【００２０】
一方、電源投入から予め設定された時間が経過すると、冷凍冷蔵装置が除霜モードになる。この際、圧縮機２の運転が開始（時点ｔ４）してから、例えば３分以上経過した時点ｔ５まで待って、除霜モードを開始すべく電磁弁９のボール弁９ｅが開弁して冷媒通路９ｆが開かれるとともに、凝縮器３の冷却ファン１１の駆動モータ１７がオフになる。これにより、圧縮機２から送出された高温の高圧冷媒ガスが、バイパス管８を介して蒸発器６へ直送され、この高圧冷媒ガスの熱によって蒸発器６に付着している霜が溶けて、排水管１３を介して冷凍冷蔵装置外に排水される。また、前記時点ｔ５でヒータ１４がオンして排水管１３が加熱される。
【００２１】
この時点ｔ５から予め設定された除霜時間が経過した時点ｔ６で、電磁弁９のボール弁９ｅが閉弁して冷媒通路９ｆを閉じ、前記圧縮機２から蒸発器６への高圧冷媒ガスの直送が遮断される。この時点ｔ６から、例えば数秒経過後の時点ｔ７で圧縮機２の運転が停止する。一方、前記時点ｔ６から、例えば５分経過した時点ｔ８までは蒸発器６の水切り時間として、圧縮機２の運転停止状態が維持され、さらにヒータ１４のオン状態が維持される。そして、前記時点ｔ８になると、冷却モードを再開すべく圧縮機２の運転が開始するとともに、凝縮器３の冷却ファン１１の駆動モータ１７がオンになる。なお、前記除霜モードの時間は、冷凍冷蔵装置内に保存されている食材などの品質劣化を防止すべく３０分以内にしている。
【００２２】
このように、除霜時間が経過した時点ｔ６では圧縮機２の運転が停止せず、バイパス管８および電磁弁９の冷媒通路９ｆに冷媒が流れている状態で電磁弁９が先に閉弁するので、冷媒通路９ｆでの冷媒流の上流側と下流側との間で生じている差圧によって、電磁弁９のボール弁９ｅが冷媒流の下流側の弁座９ｇ側に押され、電磁弁９の電磁コイル９ａの電磁力が小さくても、ボール弁９ｅが弁座９ｇに容易に着座して閉弁できることになる。
【００２３】
また、前記時点ｔ６で電磁弁９が閉弁しても予め設定した水切り時間が経過するまでは、冷却モードを開始させないので、蒸発器６の水切りが確実に行えるうえ、この水切り時間の間に圧縮機２の冷媒出口側２ａと冷媒入口側との圧力差が小さくなって圧縮機２の始動が容易になる。さらに、圧縮機２の運転開始から、例えば３分以上経過した時点ｔ５までは電磁弁９の開弁を開始しないので、圧縮機２の３分以上の運転によって十分に高温になった高圧冷媒ガスをバイパス管８を介して蒸発器６へ直送でき、蒸発器６を迅速、且つ、確実に除霜できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置の制御系を示すブロック構成図である。
【図２】冷凍冷蔵装置の概略構成図である。
【図３】冷凍冷蔵装置の電磁弁の縦断面図である。
【図４】冷凍冷蔵装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 主配管
２ 圧縮機
２ａ 圧縮機の冷媒出口側
３ 凝縮器
５ 膨張部
６ 蒸発器
６ａ 蒸発器の冷媒入口側
８ バイパス管
９ 電磁弁
２０ 制御部（制御手段）

Claims (2)

1. 冷媒ガスを圧縮して送出する圧縮機２と、この圧縮機２からの高圧冷媒ガスを液化させる凝縮器３と、この高圧液化冷媒ガスの圧力を低下させる膨張部５と、この膨張部５からの液化冷媒ガスを低温で蒸発させる蒸発器６とを主配管１に順に配置し、圧縮機２の冷媒出口側２ａと蒸発器６の冷媒入口側６ａとをバイパス管８で直結して、このバイパス管８に電磁弁９を設け、この電磁弁９と圧縮機２との動作を制御する制御手段２０を設け、
   電磁弁９を閉弁して冷媒を主配管１で循環させることにより、冷凍冷蔵装置での冷却を行う冷却モードと、電磁弁９を開弁して圧縮機２から送出された高温の高圧冷媒ガスを蒸発器６へ直送することにより、蒸発器６を除霜する除霜モードとを切り換え可能にしたホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置において、
   制御手段２０は、除霜モードの終了の際には、電磁弁９の閉弁動作の完了後に圧縮機２の運転を停止させることを特徴とするホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置。
2. 制御手段２０は、除霜モードの終了の際には、電磁弁９の閉弁開始時点から予め設定した閉弁動作時間が経過したときに、圧縮機２の運転を停止させる請求項１記載のホットガス除霜式の冷凍冷蔵装置。

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