JP4727523B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機から吐出される高温高圧のホットガス冷媒を用い、非凝縮加熱による加温運転が可能な冷凍装置に関するものである。

冷凍装置の中には、冷却機能だけでなく、加温（加熱）機能を備えたものがある。この加温機能を具現化する方法として、圧縮機から吐出される高温高圧のホットガス冷媒を利用する方式には、以下の２つが挙げられる。
その１つは、ホットガス冷媒を直接エバポレータに導入し、エバポレータで放熱させて凝縮させることにより、庫内を加温するホットガス凝縮加温方式である。
他の１つは、ホットガス冷媒を減圧弁等により庫内温度飽和圧力以下に減圧した後、エバポレータに導入し、エバポレータで放熱させることにより、庫内を加温するホットガス非凝縮加温方式である（例えば、特許文献１参照）。

上記した後者の方式においては、加温サイクル時、冷媒をエバポレータに導入する前に庫内温度飽和圧力以下まで減圧させるため、エバポレータにおいて冷媒が凝縮されることはなく、ガス冷媒単相のサイクルとなる。従って、圧縮機に液冷媒が戻ることがないという特長を有する。
また、加温サイクルは、上記のようにガス冷媒単相のサイクルとなるため、サイクルの高圧および低圧は、減圧弁等の開度とサイクル中の冷媒量により決定されることとなる。

特開２００５−４８９８１号公報

ところで、上記した特許文献１に記載された冷凍装置では、低圧は、圧縮機から吐出されたホットガス冷媒をエバポレータに導くホットガスバイパス回路に設けられた低圧膨張弁により制御されるようになっている。このとき、加温サイクル中の冷媒量が過剰であると、高圧が上昇するため、圧縮機の吐出圧力を検出し、その圧力が設定値以上のとき、コンデンサ入口に設けられている吐出圧力調整手段（吐出圧力調整弁または電磁開閉弁）を介して余剰冷媒をコンデンサにチャージすることにより、高圧の異常上昇を防止し、高圧を設定圧力以下に保つようにしている。一方、加温サイクル中の冷媒量が不足すると、高圧が低下し、加温能力が低下するため、レシーバ内に貯留されている外気温度飽和圧力相当の冷媒を、圧力調整手段（電磁弁および低圧リリース弁）を介して圧縮機の吸入配管中にリリース（補充）し、高圧を設定圧力以上に保つようにしている。

しかしながら、上記の構成では、コンデンサの入口に吐出圧力調整手段を設けて高圧を調整しているため、吐出圧力調整手段の下流にボリュームの大きいコンデンサが存在することから、圧力調整時に弁の開閉に伴って吐出圧力が急激に変動することとなる。このため、圧縮機の負荷変動が大きくなり、その衝撃が圧縮機、更にはその駆動源や動力を伝えるクラッチ、ベルト等へと伝達され、それらの寿命に影響を及ぼす問題がある。
また、吐出圧力調整手段を構成する吐出圧力調整弁または電磁開閉弁は、冷媒回路の中でも比較的太い吐出ガス配管に設けられることとなるため、口径の大きい大型の弁が必要となる。また、電磁開閉弁については、コンデンサの入口側に設けられる故、万一の閉故障時の瞬時高圧上昇を避けるため、無通電開型電磁開閉弁が採用される。これらの構成が冷凍装置のコスト高の要因となっている。

また、高圧の低下に対して、電磁弁および低圧リリース弁を介してレシーバ内に貯留されている冷媒を圧縮機の吸入配管中にリリース（補充）する圧力調整手段を採用しているが、レシーバと吸入配管との間にリリース配管を接続する必要があることから、回路構成が複雑化される。また、低圧リリース弁は、高圧を検知し高圧が低下すると開く構成の弁であり、一般的な低圧膨張弁とは逆の特性を有する特殊構成の弁となる。従って、これらの構成もコスト高の要因となっている。
以上のように、従来のホットガス非凝縮加温方式による加温機能を備えた冷凍装置においては、加温サイクル時の圧力調整手段に関して、性能面あるいはコスト面で改善すべき課題が残されている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ホットガス非凝縮加温サイクルを実現する圧力調整手段を改善し、その構成の簡素化および低コスト化を図るとともに、安定した加温能力が得られる冷凍装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる冷凍装置は、圧縮機と、コンデンサと、レシーバと、膨張弁と、冷却庫内を冷却するエバポレータとが順次冷媒配管により接続されて構成される冷媒回路と、バイパス回路電磁弁を介して前記コンデンサ、前記レシーバ、および前記膨張弁に対し並列に接続され、前記圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスを減圧手段により前記冷却庫の庫内温度飽和圧力以下に減圧して前記エバポレータに導入する非凝縮ホットガスバイパス回路と、を備えた冷凍装置において、前記コンデンサと前記レシーバとの間に、前記非凝縮ホットガスバイパス回路を用いた加温運転時に前記圧縮機の吐出圧力が第１設定圧力以上のとき、前記レシーバ側への冷媒流れを許容する無通電閉型電磁弁が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、非凝縮ホットガスバイパス回路を備えた冷凍装置において、コンデンサとレシーバとの間に、非凝縮ホットガスバイパス回路を用いた加温運転時に圧縮機の吐出圧力が第１設定圧力以上のとき、レシーバ側への冷媒流れを許容する無通電閉型電磁弁が設けられるので、加温運転時にそのサイクル中の冷媒量が過剰のため圧縮機の吐出圧力が第１設定圧力以上になると、無通電閉型電磁弁に通電されて該電磁弁が開とされ、加温サイクル中の余剰冷媒がコンデンサを経てレシーバにチャージされることとなる。これによって、加温サイクル中の冷媒量が調整され、加温運転時の高圧上昇を防止することができる。また、高圧調整用の電磁弁がコンデンサの下流側に設けられるため、電磁弁閉故障時における保護装置の応答性を十分確保することができるとともに、高圧調整時の電磁弁開閉に伴う圧力変動、すなわち負荷変動を小さくして圧縮機およびその駆動系に対する衝撃を緩和し、それらの寿命を延長することができる。また、高圧調整用の電磁弁がコンデンサ下流側の液ラインに設けられるため、電磁弁を口径の小さい小型の弁とすることができ、しかも、安価な無通電閉型電磁弁を使用することにより、非凝縮ホットガスバイパス回路による加温サイクルを安価に実現することができる。

さらに、本発明の冷凍装置は、上記の冷凍装置において、前記コンデンサは、マルチフロータイプコンデンサにより構成されることを特徴とする。

本発明によれば、コンデンサがマルチフロータイプコンデンサにより構成されるので、コンデンサの下流側に無通電閉型電磁弁が設けられる構成に対し、コンデンサとして内容積の小さいマルチフロータイプコンデンサを用いることにより、低外気温時の加温運転中におけるコンデンサへの冷媒のマイグレーションは許容できるものとした。このことによって、レシーバに冷媒をマイグレーションさせない構成は維持することができる。

さらに、本発明の冷凍装置は、上述のいずれかの冷凍装置において、前記圧縮機の吐出圧力が前記第１設定圧力よりも高い第２設定圧力以上のとき、前記無通電閉型電磁弁が開とされるとともに、コンデンサ用送風機が駆動されることを特徴とする。

この発明によれば、圧縮機の吐出圧力が第１設定圧力よりも高い第２設定圧力以上のとき、無通電閉型電磁弁が開とされるとともに、コンデンサ用送風機が駆動されるので、無通電閉型電磁弁が開とされて余剰冷媒がレシーバにチャージされることと併行して、コンデンサ用送風機が駆動されることにより吐出冷媒ガスを凝縮液化させることができる。このため、加温運転時の高圧上昇を速やかに低下させることができる。

さらに、本発明の冷凍装置は、上述のいずれかの冷凍装置において、前記レシーバと前記膨張弁との間に、前記非凝縮ホットガスバイパス回路による加温運転時に前記圧縮機の吐出圧力が第３設定圧力以下のとき、連続または断続的に開閉される液ライン電磁弁が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、レシーバと膨張弁との間に、非凝縮ホットガスバイパス回路による加温運転時に圧縮機の吐出圧力が第３設定圧力以下のとき、連続または断続的に開閉される液ライン電磁弁が設けられるので、加温運転時にそのサイクル中の冷媒量が不足して圧縮機の吐出圧力が第３設定圧力以下になると、液ライン電磁弁が断続的に開閉され、レシーバに保持されていた冷媒が少量ずつ加温サイクル中にリリースされることとなる。これにより、加温サイクル中の冷媒量が不足して加温能力が低下するのを防止し、安定した加温能力を得ることができる。

さらに、本発明の冷凍装置は、上記の冷凍装置において、前記第３設定圧力が前記第１設定圧力以下に設定されることを特徴とする。

本発明によれば、第３設定圧力が第１設定圧力以下に設定されるので、加温運転時、圧縮機の吐出圧力を第１設定圧力と第３設定圧力との間に維持し、加温サイクル中の冷媒量を常に過不足のない適正量に調整することができる。従って、ホットガス非凝縮加温サイクルによる加温性能を最大限発揮させることができる。

また、本発明にかかる冷凍装置は、圧縮機と、コンデンサと、レシーバと、膨張弁と、冷却庫内を冷却するエバポレータとが順次冷媒配管により接続されて構成される冷媒回路と、バイパス回路電磁弁を介して前記コンデンサ、前記レシーバ、および前記膨張弁に対し並列に接続され、前記圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスを減圧手段により前記冷却庫の庫内温度飽和圧力以下に減圧して前記エバポレータに導入する非凝縮ホットガスバイパス回路と、を備えた冷凍装置において、前記レシーバと前記膨張弁との間に、前記非凝縮ホットガスバイパス回路による加温運転時に前記圧縮機の吐出圧力が第４設定圧力以下のとき、連続または断続的に開閉される液ライン電磁弁が設けられることを特徴とする。

上記発明によれば、非凝縮ホットガスバイパス回路を備えた冷凍装置において、レシーバと膨張弁との間に、非凝縮ホットガスバイパス回路による加温運転時に圧縮機の吐出圧力が第４設定圧力以下のとき、連続または断続的に開閉される液ライン電磁弁が設けられるので、加温運転時にそのサイクル中の冷媒量が不足して圧縮機の吐出圧力が第３設定圧力以上になると、液ライン電磁弁が連続または断続的に開閉され、レシーバに保持されていた冷媒が少量ずつ加温サイクル中にリリースされることとなる。これにより、加温サイクル中の冷媒量が調整され、冷媒量が不足して加温能力が低下するのを防止することができる。従って、レシーバと膨張弁間の液冷媒配管に液ライン電磁弁を設けるだけの簡便な構成により、加温サイクル中の冷媒量が調整し、安定した加温能力を得ることができる。
なお、本発明における第４設定圧力は、上述の発明における第３設定圧力と同じ設定値とされる。

本発明によれば、加温サイクル中の余剰冷媒を、コンデンサの下流側に設けられた無通電閉型電磁弁の開閉により、コンデンサを介してレシーバにチャージすることができるため、電磁弁閉故障時に保護装置の応答性を十分確保することができるとともに、高圧調整時の電磁弁開閉に伴う圧力変動、すなわち負荷変動を小さくして圧縮機およびその駆動系に対する衝撃を緩和し、それらの寿命を延長することができる。また、高圧調整用の電磁弁がコンデンサ下流側の液ラインに設けられるため、電磁弁を口径の小さい小型の弁とすることができ、しかも、安価な無通電閉型電磁弁を使用することにより、非凝縮ホットガスバイパス回路による加温サイクルを安価に実現することができる。

また、本発明によれば、加温サイクル中の冷媒量が不足した場合のレシーバからの冷媒リリースをレシーバと膨張弁との間に設けた液ライン電磁弁の連続または断続的な開閉によって実現できるため、レシーバからの冷媒リリース用配管や特殊なリリース弁を不要とすることができる。従って、冷媒回路の構成を簡素化することができるとともに、コスト低減を図ることができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。
図１には、本実施形態にかかる冷凍装置１の冷媒回路図が示されている。冷凍装置１の冷媒回路２は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機３と、圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒ガスを外気との熱交換により放熱させて凝縮させるコンデンサ４と、コンデンサ４で凝縮された液冷媒を貯留するレシーバ５と、冷媒回路２中の水分を除去する乾燥剤が充填されたドライヤ６と、冷媒回路２中を循環する冷媒の状態を監視するサイトグラス７と、液冷媒とエバポレータ１０で蒸発されたガス冷媒とを熱交換させる気液熱交換器８と、液冷媒を断熱膨張させる膨張弁９と、冷却庫内に配設され、断熱膨張された冷媒と庫内空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させるエバポレータ１０と、蒸発されたガス冷媒中の液分を分離してガス冷媒のみを圧縮機３に吸入させるアキュームレータ１１とをこの順に冷媒配管１２で接続することによって構成される。

コンデンサ４およびエバポレータ１０には、それぞれコンデンサ４に対して外気を送風するコンデンサ用ファン１３およびエバポレータ１２に庫内空気を循環させるエバポレータ用ファン１４が付設されている。
また、冷媒回路２には、圧縮機３に接続された吐出配管１２Ａから分岐し、他端がエバポレータ１０の入口側に接続され、圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒ガスをエバポレータ１０に導入して加温サイクルを構成する非凝縮ホットガスバイパス回路１５が設けられる。この非凝縮ホットガスバイパス回路１５には、バイパス回路電磁弁１６と、エバポレータ１０の下方部に設けられる図示省略のドレンパンを加熱するドレンパンヒータ１７と、減圧弁、オリフィス等により構成される減圧手段１８とが設けられる。

また、コンデンサ４の下流側であるコンデンサ４とレシーバ５との間の液冷媒配管１２Ｂには、通常の冷却運転時には開とされ、加温運転時には圧縮機３の吐出圧力を検出して開閉制御される無通電閉型電磁弁１９が設けられる。この無通電閉型電磁弁１９は、加温運転時に圧縮機３の吐出圧力を圧力センサ２１により検出し、この検出圧力に基づいて後述するようにコントローラ２２により開閉制御される。
さらに、レシーバ５の下流側であるレシーバ５と膨張弁９との間の液冷媒配管１２Ｂには、通常の冷却運転時には開とされ、加温運転時には圧縮機３の吐出圧力を検出して連続または断続的に開閉制御される液ライン電磁弁２０が設けられる。この液ライン電磁弁２０は、圧縮機３の吐出圧力を圧力センサ２１により検出し、この検出圧力に基づいて後述するようにコントローラ２２により連続または断続的に開閉制御される。

また、上記のコンデンサ４には、マルチフロータイプのコンデンサ４が用いられる。
図２に、マルチフロータイプコンデンサ４の一例が示されている。マルチフロータイプコンデンサ４は、公知の如く、所定間隔で配置された一対のヘッダ３０Ａ，３０Ｂと、この一対のヘッダ３０Ａ，３０Ｂ間に互いに平行に接続配設された多数の扁平熱交換チューブ３１と、扁平熱交換チューブ３１間に設けられたコルゲート形状のフィン３２と、ヘッダ３０Ａに設けられた冷媒入口３３と、ヘッダ３０Ｂに設けられた冷媒出口３４とから構成される。

マルチフロータイプコンデンサ４において、圧縮機３から送られた高温高圧の冷媒ガスは、冷媒入口３３からヘッダ３０Ａに流入し、ヘッダ３０Ａから複数本の扁平熱交換チューブ３１に流入してヘッダ３０Ｂへと同時平行に流れ、ヘッダ３０Ｂで折り返して再び複数本の扁平熱交換チューブ３１内をヘッダ３０Ａへと流れる。冷媒はこのような蛇行を数回繰り返す間にコンデンサ用ファン１３により送風される外気と熱交換され、外気に放熱することにより凝縮液化される。そして、凝縮液化された冷媒は、ヘッダ３０Ｂに設けられている冷媒出口３４からレシーバ５へと送られるようになっている。
このマルチフロータイプコンデンサ４は、構造的に他タイプのコンデンサに比べて内容積が小さくでき、コンデンサ４における冷媒のマイグレーション量を少なくできる特長を有している。

続いて、本実施形態にかかる冷凍装置１の作用について説明する。
まず、冷却運転について説明する。冷却運転時、圧縮機３で圧縮された冷媒は、吐出配管１２Ａを経てコンデンサ４に流入され、コンデンサ４においてコンデンサ用ファン１３により送風される外気と熱交換されて凝縮液化される。この液冷媒は、液冷媒配管１２Ｂを経て冷却運転時は開とされている無通電閉型電磁弁１９を通過してレシーバ５に貯留される。レシーバ５で一時貯留された後、冷媒はドライヤ６、サイトグラス７、冷却運転時は開とされている液ライン電磁弁２０を通過し、気液熱交換器８でエバポレータ１０からの低圧ガス冷媒と熱交換されて膨張弁９に至り、膨張弁９で断熱膨張されて低温低圧の気液二相冷媒となりエバポレータ１０に流入される。

エバポレータ１０に流入された冷媒は、エバポレータ用ファン１４により循環される冷却庫内の空気と熱交換され、庫内空気を冷却して蒸発される。この冷却空気が庫内に循環されることによって、冷却庫内は所定の温度に冷却されることとなる。エバポレータ１０において蒸発された冷媒は、低圧ガス配管１２Ｃ内を流通し、気液熱交換器８、アキュームレータ１１を経て圧縮機３に吸入される。
上記のように、冷媒回路２内を冷媒が循環されることにより、冷却庫内を冷却する冷却運転が行われることとなる。

一方、加温運転は以下にようにして行われる。なお、ここでの加温運転には、冷却庫内を加温（加熱）する加温運転と、冷却運転によってエバポレータ１０に着霜した霜を加熱して溶かすデフロスト運転との双方が含まれており、これらの運転は、非凝縮ホットガスバイパス回路１５を用いた同じ加温サイクルによって行われる。
加温運転指令がコントローラ２２に入力されると、非凝縮ホットガスバイパス回路１５に設けられているバイパス回路電磁弁１６が開とされるとともに、無通電閉型電磁弁１９および液ライン電磁弁２０は共に閉とされる。
これによって、圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒ガス（ホットガス）は、非凝縮ホットガスバイパス回路１５側に流れ、ドレンパンヒータ１７を経て減圧手段１８により冷却庫内温度飽和圧力以下に減圧された後、エバポレータ１０に流入される。この冷媒はエバポレータに導入される前に減圧させているため、エバポレータにおいて放熱されても凝縮されることはなく、ガス冷媒のままエバポレータ１０を通過する。エバポレータ１０を通過したガス冷媒は、低圧ガス配管１２Ｃ内を流通し、気液熱交換器８、アキュームレータ１１を通過して圧縮機３に吸入される。

図３に、上記加温サイクルのモリエル線図が示されている。図３に示された加温サイクル（ａ）ないし（ｅ）は、図１に示された冷媒回路２上の（ａ）ないし（ｅ）位置の冷媒の状態を示している。つまり、ホットガスの状態（ｂ）から冷却庫内温度飽和圧力以下まで減圧（ｃ）され、ガス冷媒の状態（ｄ）でエバポレータ１０に流入された冷媒は、放熱することによって（ｅ）まで降温されるが、凝縮されることなく、ガス冷媒の状態（ｅ）のままエバポレータ１０から流出される。この状態（ｄ）から状態（ｅ）への放熱によりって冷却庫内は加温（加熱）される。
上記のように加温サイクルは、ガス冷媒単相のサイクルとなる。

この加温運転の間、加温サイクル中の高圧圧力は、圧縮機３の吐出配管１２Ａに設けられている圧力センサ２１により吐出圧力を検出することによって監視され、吐出圧力ＨＰが設定圧力の範囲内となるように制御される。
図４および図５に、その制御フローチャートが示されている。
加温サイクル中の冷媒量が過剰であると、高圧が上昇する。この場合、図４に示すように、圧力センサ２１により検出された吐出圧力ＨＰと設定圧力ＨＰ１とが比較され、吐出圧力ＨＰが高いと（Ｓ１）、高圧上昇抑制制御が実行され、コントローラ２２は無通電閉型電磁弁１９に通電し、この無通電閉型電磁弁１９を開とする（Ｓ２）。これによって、コンデンサ４からレシーバ５への冷媒流れが許容され、加温サイクルを循環されている冷媒の一部はコンデンサ４を経てレシーバ５へとチャージされる。このため、加温サイクル中の冷媒量は減少され、高圧の上昇は抑制される。この制御により、高圧は低下され、吐出圧力ＨＰが設定圧力ＨＰ２になったことが検出されると（Ｓ３）、コントローラ２２は無通電閉型電磁弁１９への通電を停止し、無通電閉型電磁弁１９は閉とされる（Ｓ４）。このようにして、加温サイクル中の高圧は、設定圧力ＨＰ２以下に制御される。

上記の高圧上昇抑制制御の間に、吐出圧力ＨＰが設定圧力ＨＰ１より高い設定圧力ＨＰ０を越えていることが検知されると（Ｓ５）、コントローラ２２は無通電閉型電磁弁１９に通電して該電磁弁１９を開とするだけでなく、コンデンサ用ファン１３の駆動モータに通電してコンデンサ用ファン１３を回転させる（Ｓ６）。これによって、コンデンサ４には外気が通風されることとなり、コンデンサ４側へチャージされた吐出冷媒ガスは、凝縮液化されてレシーバ５にチャージされるようになる。このため、高圧上昇はより迅速に抑制されることとなる。この制御により、高圧が設定圧力ＨＰ２まで低下されたことが検知されると（Ｓ７）、コントローラ２２は無通電閉型電磁弁１９への通電を停止し、さらに所定時間、例えば１０秒後にコンデンサ用ファン１３を停止する（Ｓ８）。このようにして、高圧の異常上昇は防止され、加温サイクル中の高圧は、設定圧力ＨＰ２以下に制御される。
上記の制御により、加温サイクル中の余剰冷媒は、吐出冷媒ガスの状態（ｂ）から液冷媒の状態（ｆ）とされてレシーバ５に貯留されることとなる（図３参照）。
なお、上記した設定圧力ＨＰ０，ＨＰ１，ＨＰ２の関係は、ＨＰ０＞ＨＰ１＞ＨＰ２に設定されている。

また、加温サイクル中の冷媒量が不足していると、高圧が低下し、加温能力が低下される。この場合、図５に示すように、圧力センサ２１により検出された吐出圧力ＨＰと設定圧力ＨＰ３とが比較され、吐出圧力ＨＰが低いと（Ｓ１１）、高圧低下回復制御が実行される。ここで、コントローラ２２は液ライン電磁弁２０に瞬時通電し、液ライン電磁弁２０を連続または断続的に開閉する（Ｓ１２）。液ライン電磁弁２０が瞬時通電により開閉されると、開となっている間にレシーバ５内に貯留されていた液冷媒（ｆ）は、液ライン電磁弁２０、膨張弁９を経てエバポレータ１０の入口側で加温サイクル中にリリース（補充）される（図３参照）。これにより、加温サイクル中の冷媒量は少量ずつ増加され、高圧は回復されることとなる。

この高圧低下回復制御は、吐出圧力ＨＰが設定圧力ＨＰ４に達するまで、連続または数秒間隔で断続的に繰り返され、高圧が設定圧力ＨＰ４に回復すると停止される（Ｓ１３）。こうして、加温サイクル中の高圧は、設定圧力ＨＰ３以上に制御され、加温サイクル中の冷媒量が不足することによる加温能力の低下が防止される。
なお、設定圧力ＨＰ３，ＨＰ４の関係は、ＨＰ３＜ＨＰ４に設定される。また、上記の設定圧力ＨＰ２は、設定圧力ＨＰ３より高く、例えば、設定圧力ＨＰ２が２Ｍｐａであるのに対して設定圧力ＨＰ３は１．８Ｍｐａである。
以上により、加温運転の間、加温サイクルの高圧は、設定圧力ＨＰ２と設定圧力ＨＰ３との間に制御され、加温サイクル中の冷媒量は過不足のない適正量に調整される。これによって、加温性能は最大限発揮されることとなる。

しかして、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
加温サイクル中の高圧を調整する無通電閉型電磁弁１９をコンデンサ４の下流側に設けることによって、電磁弁閉故障時における保護装置の応答性を十分に確保することができる。また、高圧調整時における無通電閉型電磁弁１９の開閉に伴う圧力変動、すなわち圧縮機３の負荷変動をコンデンサ４により吸収して小さくすることができるため、圧縮機３およびその駆動系、すなわち駆動源や動力を伝えるクラッチ、ベルト等に対する衝撃を緩和し、それらの寿命を延長することができる。

また、上記した高圧調整用の無通電閉型電磁弁１９がコンデンサ４の下流側の液冷媒配管１２Ｂに設けられるため、無通電閉型電磁弁１９を口径の小さい小型の弁とすることができる。この無通電閉型電磁弁１９は、従来、電磁弁閉故障時における保護装置の応答性を考慮して使用していた無通電開型電磁弁に比べ３分の１程度の価格であることと相俟って、高圧調整用部品のコストを大幅に低減し、非凝縮ホットガスバイパス回路１５による加温サイクルを安価に実現することができる。
また、コンデンサ４の下流側に高圧調整用の無通電閉型電磁弁１９を設けているが、コンデンサ４に内容積の小さいマルチフロータイプコンデンサを用いているため、低外気温時の加温運転中におけるコンデンサ４に対する冷媒のマイグレーションを許容することができる。このことによって、レシーバ５に冷媒をマイグレーションさせない構成は維持することができる。

また、加温サイクル中の冷媒量が不足している場合、レシーバ５と膨張弁９との間に設けられている液ライン電磁弁２０を連続または断続的に開閉することによって、レシーバ５に貯留されている冷媒を加温サイクル中にリリースすることができる。これにより、加温サイクル中の冷媒量が不足して加温能力が低下するのを防止し、安定した加温能力を得ることができる。また、レシーバ５から冷媒をリリースする特別な配管や低圧リリース弁を不要とすることができるため、冷媒回路２の構成を簡素化することができるとともに、コスト低減を図ることができる。

また、液ライン電磁弁２０がレシーバ５の下流側に設けられており、冷凍装置１の運転停止時にこの液ライン電磁弁２０が閉とされるため、低圧側への液冷媒流動が遮断されることとなる。これによって、ポンプダウンされたのと同等の効果が得られ、再起動時の立ち上がり特性を改善することができるとともに、再起動時において圧縮機３に対する液バックを防止し、圧縮機３を保護することができる。
さらに、無通電閉型電磁弁１９による高圧上昇抑制制御と、液ライン電磁弁２０による高圧低下回復制御とによって、加温サイクル中の冷媒量を常に過不足のない適正量に調整することができる。従って、非凝縮ホットガスバイパス回路による加温性能を最大限発揮させることができる。

なお、上記実施形態では、１台のエバポレータ１０を有する冷凍装置１について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、エバポレータ１０が複数台並列に接続されたマルチタイプの冷凍装置にも同様に適用することができる。この場合、一方で冷却運転を行いながら、他方で加温運転することも可能である。
また、上記の実施形態において、冷凍装置１による冷却対象が冷却庫である例について説明したが、この冷却庫は、保冷庫、冷凍庫、冷蔵庫、保冷室、冷凍室、冷蔵室、各種コンテナ等を総称する意味で使用されているものとする。従って、冷凍装置１の用途については上記実施形態で説明した冷却庫用に限定されるものではない。

本発明の一実施形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。 図１に示される冷凍装置に用いられるコンデンサの斜視図である。 図１に示される冷凍装置における加温サイクル時のモリエル線図である。 図１に示される冷凍装置における加温サイクル時の高圧上昇抑制制御のフローチャート図である。 図１に示される冷凍装置における加温サイクル時の高圧低下回復制御のフローチャート図である。

符号の説明

１ 冷凍装置
２ 冷媒回路
３ 圧縮機
４ コンデンサ（マルチフロータイプコンデンサ）
５ レシーバ
９ 膨張弁
１０ エバポレータ
１２ 冷媒配管
１３ コンデンサ用ファン
１５ 非凝縮ホットガスバイパス回路
１６ バイパス回路電磁弁
１８ 減圧手段
１９ 無通電閉型電磁弁
２０ 液ライン電磁弁
２１ 圧力センサ
２２ コントローラ

Claims (6)

1. 圧縮機と、コンデンサと、レシーバと、膨張弁と、冷却庫内を冷却するエバポレータとが順次冷媒配管により接続されて構成される冷媒回路と、
   バイパス回路電磁弁を介して前記コンデンサ、前記レシーバ、および前記膨張弁に対し並列に接続され、前記圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスを減圧手段により前記冷却庫の庫内温度飽和圧力以下に減圧して前記エバポレータに導入する非凝縮ホットガスバイパス回路と、を備えた冷凍装置において、
   前記コンデンサと前記レシーバとの間に、前記非凝縮ホットガスバイパス回路を用いた加温運転時に前記圧縮機の吐出圧力が第１設定圧力以上のとき、前記レシーバ側への冷媒流れを許容する無通電閉型電磁弁が設けられることを特徴とする冷凍装置。
2. 前記コンデンサは、マルチフロータイプコンデンサにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記圧縮機の吐出圧力が前記第１設定圧力よりも高い第２設定圧力以上のとき、前記無通電閉型電磁弁が開とされるとともに、コンデンサ用送風機が駆動されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
4. 前記レシーバと前記膨張弁との間に、前記非凝縮ホットガスバイパス回路による加温運転時に前記圧縮機の吐出圧力が第３設定圧力以下のとき、連続または断続的に開閉される液ライン電磁弁が設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の冷凍装置。
5. 前記第３設定圧力が前記第１設定圧力以下に設定されることを特徴とする請求項４に記載の冷凍装置。
6. 圧縮機と、コンデンサと、レシーバと、膨張弁と、冷却庫内を冷却するエバポレータとが順次冷媒配管により接続されて構成される冷媒回路と、
   バイパス回路電磁弁を介して前記コンデンサ、前記レシーバ、および前記膨張弁に対し並列に接続され、前記圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスを減圧手段により前記冷却庫の庫内温度飽和圧力以下に減圧して前記エバポレータに導入する非凝縮ホットガスバイパス回路と、を備えた冷凍装置において、
   前記レシーバと前記膨張弁との間に、前記非凝縮ホットガスバイパス回路による加温運転時に前記圧縮機の吐出圧力が第４設定圧力以下のとき、連続または断続的に開閉される液ライン電磁弁が設けられることを特徴とする冷凍装置。
   

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