JP5642138B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば冷蔵倉庫の内部を所定温度に冷却、維持する冷凍装置に関するもので、特にホットガスで除霜運転を行う冷凍装置に関するものである。

従来から、例えば冷蔵倉庫の内部を所定温度に冷却、維持する冷凍装置が存在している。このような冷凍装置では、一般的に、冷却運転中において冷却器に霜が成長して伝熱を阻害するので、一定周期で除霜運転が行われるようになっている。除霜運転としては、たとえば、冷却器に埋め込まれた電気ヒータに通電する方法や、圧縮機から吐出した直後のホットガス冷媒を着霜した冷却器に直接流通させるホットガスバイパス方式が知られている。

冷却能力が発揮されない除霜運転中は、冷蔵倉庫内の温度上昇が問題となるので、できる限り短い時間で除霜を完了させることが要求される。しかしながら、前記のホットガスバイパス方式では、圧縮機の電気入力が除霜に使える熱量の全てであり、それ以上に除霜熱量を増大させることができないことが課題であった。

そこで、通常の冷却運転中に発生する凝縮排熱の一部を蓄熱しておき、ホットガス除霜運転の際、アキュムレータに貯留される液冷媒を蒸発させる熱源として使用することで除霜熱量を増大させる方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、中間冷却器を介して除霜に必要な冷媒を中間圧から圧縮機に供給する中間圧バイパスを備えた冷凍装置においては、圧縮機の吸入圧力を監視しながら適正な中間圧バイパス量に調整することで、ホットガス除霜中の圧縮機入力の異常低下や信頼性の低下を防止するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３１８２５９８号公報（第３頁、第１図等） 特開平７−１３３９７３号公報（第３頁、図３等）

しかしながら、特許文献１に示されたような冷凍装置では、ホットガス除霜専用に蓄熱用タンクが必要となる。そのため、広い設置スペースが必要になるとともに、製品コストが増大してしまうという課題がある。

また、前記特許文献２に示されたような冷凍装置では、ホットガス除霜運転に必要な冷媒供給量は適正化されるが、依然として除霜熱量は圧縮機入力のみであり、それ以上の除霜熱量の増加、そしてそれに伴う除霜時間短縮にはならない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ホットガス除霜運転中に外部から除霜熱量を供給する専用装置を追加設置することなく、圧縮機入力を超える除霜熱量を得ることで、除霜に要する時間を短縮できる冷凍装置を得ることを目的としている。

本発明に係る冷凍装置は、圧縮過程の中間圧力部に冷媒を注入可能な圧縮機と、複数台の空冷凝縮器と、膨張手段と、冷却器と、が接続された冷媒回路と、前記圧縮機を流出した冷媒の一部を、第１の流量調整手段を介して前記冷却器の入口に導入する第１のバイパス経路と、前記複数台の空冷凝縮器の一部を、前記冷媒回路の高圧側から隔離する凝縮器隔離手段と、を備え、前記凝縮器隔離手段によって隔離された前記空冷凝縮器は、その一端が流路開閉手段を介して前記圧縮機の中間圧力部と接続され、その他端が第２の流量調整手段を介して前記凝縮器隔離手段によって隔離されていない前記空冷凝縮器の出口側と接続されるものである。

本発明に係る冷凍装置は、圧縮機と、複数台の空冷凝縮器と、膨張手段と、冷却器と、が接続された冷媒回路と、前記圧縮機を流出した冷媒の一部を、第１の流量調整手段を介して前記冷却器の入口に導入する第１のバイパス経路と、前記複数台の空冷凝縮器の一部を、前記冷媒回路の高圧側から隔離する凝縮器隔離手段と、を備え、前記凝縮器隔離手段によって隔離された前記空冷凝縮器は、その一端が流路開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続され、その他端が第２の流量調整手段を介して前記凝縮器隔離手段によって隔離されていない前記空冷凝縮器の出口側と接続されるものである。

本発明に係る冷凍装置によれば、高圧側から空冷凝縮器の一部を隔離することができるので、ホットガス除霜運転を行う際に、隔離された空冷凝縮器の一部を用いて外気から熱を受け取ることができる。これにより、圧縮機入力を超える除霜熱量が定常的に発揮されることになり、除霜に要する時間を短縮することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の通常冷却運転時のバルブ動作および冷媒流れ方向を示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の通常冷却運転時の冷凍サイクル動作を示す圧力−エンタルピ線図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置のホットガス除霜運転モード時のバルブ動作および冷媒流れ方向を示す冷媒回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置のホットガス除霜運転モード時の冷凍サイクル動作を示す圧力−エンタルピ線図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路構成の他の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図１に基づいて、冷凍装置１００の構成について説明する。この冷凍装置１００は、冷媒を循環させることで、冷房運転あるいは暖房運転を実行するものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

＜回路構成＞
図１において、冷凍装置１００は、屋外に置かれた冷凍機１と、冷蔵倉庫内に置かれた冷却ユニット２と、を有している。冷凍機１と冷却ユニット２とは、接続配管４ａ、接続配管４ｂで接続されている。また、除霜運転モードと通常冷却運転モードとを切り替えるためのバルブキット３が、冷凍機１の接続配管４ａと冷却ユニット２との間に接続されている。バルブキット３と冷却ユニット２とは、接続配管４ｃで接続されている。

このバルブキット３には、３箇所の接続口が設けられている。３箇所のうちの１つが接続配管４ａによって冷凍機１に接続され、３箇所のうちの１つが接続配管４ｃによって冷却ユニット２に接続され、３箇所のうちの１つが除霜用の高温ガス冷媒が流通するホットガス配管２０によって冷凍機１に接続されている。なお、ホットガス配管２０は、二段圧縮機５の吐出側と、冷却器１６と主膨張弁１５との間と、を接続する。主膨張弁１５が、本発明の「膨張手段」に相当する。ホットガス配管２０が、本発明の「第１のバイパス経路」に相当する。

冷凍機１は、高圧側回路１００ａと、中間圧回路１００ｂと、低圧側回路１００ｃと、を内蔵し、冷却ユニットに冷熱を供給する。なお、中間圧回路１００ｂが、本発明の「第３のバイパス経路」に相当する。

高圧側回路１００ａは、圧縮途中の中間圧力部に冷媒を注入できる中間圧ポート６を備えた二段圧縮機５、空冷凝縮器７ａ、空冷凝縮器７ｂ、受液器１１、内部熱交換器（内部熱交換手段）１２で構成される。中間圧回路１００ｂは、高圧側回路１００ａから一部分岐したバイパス管３０Ａを、バイパス膨張弁１３を介して内部熱交換器１２の低圧側を流通させて二段圧縮機５の中間圧ポート６に接続することで構成される。低圧側回路１００ｃは、アキュムレータ１８から二段圧縮機５の吸入口をつなげることで構成される。なお、空冷凝縮器７ａ、空冷凝縮器７ｂの近傍には、室外空気との熱交換を促進および調節する送風機８ａ、送風機８ｂが設けられている。

また、高圧側回路１００ａには、空冷凝縮器７ｂを高圧側回路１００ａから切り離すための電磁弁９と逆止弁１０とが配置されている。さらに、高圧側回路１００ａから切り離されたときの空冷凝縮器７ｂの一端は、外気利用膨張弁２２を介して高圧側回路１００ａに接続され、他端は外気利用電磁弁２３を介して二段圧縮機５の中間圧ポート６に接続されている。またさらに、ホットガス除霜運転時に二段圧縮機５の吐出ガス冷媒を冷凍機１の外に引き出すためのホットガス電磁弁１９がホットガス配管２０に設置されている。

なお、外気利用膨張弁２２は、受液器１１と内部熱交換器１２との間と、空冷凝縮器７ｂと逆止弁１０との間と、を接続している配管（配管３０Ｂ）に設けられている。外気利用膨張弁２２が、本発明の「第２の流量調整手段」に相当する。配管３０Ｂが、本発明の「第２のバイパス経路」に相当する。外気利用電磁弁２３は、電磁弁９と空冷凝縮器７ｂとの間と、二段圧縮機５の中間圧ポート６と、を接続している配管（配管３０Ｃ）に設けられている。外気利用電磁弁２３が、本発明の「流路開閉手段」に相当する。

冷却ユニット２は、冷却器１６、冷却ファン１７を内蔵し、冷凍機１から供給された冷熱によって設置された冷蔵庫内を冷却する。冷却器１６は、冷凍機１から供給される冷媒と冷却ファン１７から送風される空気とで熱交換を行うものである。冷却ファン１７は、冷却器１６の近傍に設けられ、熱交換を促進および調節するものである。

バルブキット３は、液電磁弁１４、主膨張弁１５、および、ホットガス電磁弁２１を内蔵し、通常冷却運転モードとホットガス除霜運転モードとを選択できるようになっている。液電磁弁１４は、内部熱交換器１２と主膨張弁１５との間に設けられている。主膨張弁１５は、液電磁弁１４と冷却器１６との間に設けられている。ホットガス電磁弁２１は、ホットガス電磁弁１９と直列になるようにホットガス配管２０に設けられている。ホットガス電磁弁１９及びホットガス電磁弁２１が、本発明の「第１の流量調整手段」に相当する。

このように構成された冷凍装置１００の冷媒回路内には作動冷媒としてたとえばＲ４０４Ａが封入されている。

図２は、冷凍装置１００の通常冷却運転時のバルブ動作および冷媒流れ方向を示す冷媒回路構成図である。図３は、冷凍装置１００の通常冷却運転時の冷凍サイクル動作を示す圧力−エンタルピ線図である。図２及び図３に基づいて、冷凍装置１００の通常冷却運転時の冷凍サイクル動作について説明する。図２は、図１の概略構成図に、バルブ動作と冷媒の流れを示す矢印を追加記載したものである。なお、図２では、黒く塗りつぶしたバルブが閉止されている状態であることを示している。また、図２に示すＡ〜Ｉは、図３に示すＡ〜Ｉに対応している。

＜通常冷却運転＞
通常冷却運転モードでは、二段圧縮機５から吐出された高温高圧の冷媒（状態Ａ）は、空冷凝縮器７ａ、空冷凝縮器７ｂで外気に放熱して凝縮し、高圧液冷媒（状態Ｂ）となる。この高圧液冷媒は、受液器１１を経由して内部熱交換器１２に流通し、中間圧回路１００ｂを構成するバイパス管３０に流入し、さらにバイパス膨張弁１３によって減圧された中間圧冷媒（状態Ｇ）によって冷却され過冷却度が増大される（状態Ｃ）。そして、過冷却液冷媒（状態Ｃ）は、内部熱交換器１２の出口側で、バイパス管３０Ａに流入するものと、バルブキット３に流入させるものと、に分流される。

このうちバルブキット３に流入させる過冷却液冷媒（状態Ｃ）は、接続配管４ａを流通してバルブキット３に流入する。バルブキット３に流入した過冷却液冷媒は、液電磁弁１４、主膨張弁１５を通過して減圧され、飽和温度−１０℃程度の低圧二相冷媒（状態Ｄ）となる。この低圧二相冷媒は、バルブキット３から流出して、冷却ユニット２に流入する。

冷却ユニット２では、冷却ファン１７によって冷蔵倉庫内の約０℃の空気が冷却器１６に通風されている。冷却ユニット２に流入した低圧二相冷媒は、冷却ファン１７によって供給される庫内空気によって加熱されて蒸発し、低圧ガス冷媒（状態Ｅ）となる。この低圧ガス冷媒は、接続配管４ｂを経由して再び冷凍機１に戻る。冷凍機１に戻った低圧ガス冷媒は、アキュムレータ１８を通過してから二段圧縮機５に吸入される。

一方、内部熱交換器１２の下流で分岐され、中間圧回路１００ｂに流入した過冷却液冷媒の一部は、バイパス膨張弁１３によって減圧されて中間圧冷媒（状態Ｇ）となる。この中間圧冷媒（状態Ｇ）は、受液器１１を経由して内部熱交換器１２に流通した高圧液冷媒を冷却するとともに、自身は内部熱交換器１２で高圧液冷媒から加熱され、乾き度を増大させた中間圧二相冷媒（状態Ｈ）となる。この中間圧二相冷媒（状態Ｈ）は、二段圧縮機５の中間圧ポート６から二段圧縮機５に戻る。そして、この中間圧二相冷媒（状態Ｈ）と、冷却ユニット２を循環し、二段圧縮機５の低段で低圧から中間圧まで圧縮された冷媒（状態Ｆ）とが合流して二段圧縮機５の高段吸入状態Ｉの冷媒となる。

また、この冷凍装置１００では、外気温度が極めて低く、凝縮圧力飽和温度が２０℃を切るような運転条件では凝縮圧力上昇制御として電磁弁９を閉止し、空冷凝縮器７ｂを高圧側回路から切り離すことで凝縮性能を低下させ、凝縮圧力を所定値以上に維持するようになっている。

冷蔵倉庫内の空気は、表面温度が−１０℃程度になっている冷却器１６で冷却減湿されるので、結露した水分は氷結し、霜となって冷却器１６の表面に積層する。この霜は、時間とともに成長し、やがて通風量を低下させてしまうので、一定時間間隔で除霜運転が必要となる。

図４は、冷凍装置１００のホットガス除霜運転モード時のバルブ動作および冷媒流れ方向を示す冷媒回路構成図である。図５は、冷凍装置１００のホットガス除霜運転モード時の冷凍サイクル動作を示す圧力−エンタルピ線図である。図４及び図５に基づいて、冷凍装置１００のホットガス除霜運転モード時の冷凍サイクル動作について説明する。図４は、図１の概略構成図に、バルブ動作と冷媒の流れを示す矢印を追加記載したものである。なお、図４では、黒く塗りつぶしたバルブが閉止されている状態であることを示している。また、図４に示すＡ、Ｃ〜Ｅ、Ｉ〜Ｌは、図５に示すＡ、Ｃ〜Ｅ、Ｉ〜Ｌに対応している。

＜ホットガス除霜運転＞
ホットガス除霜運転モードでは、二段圧縮機５から吐出された高温高圧の吐出ガス冷媒（状態Ａ）は、空冷凝縮器７ａ側と、冷却ユニット２側とに分岐される。つまり、ホットガス配管２０に設置されているホットガス電磁弁１９が開放されることで、二段圧縮機５からの吐出冷媒の一部が、ホットガス配管２０を流れて冷却ユニット２側に導かれることになる。冷却ユニット２側に分岐された高温ガス冷媒は、冷凍機１側にあるホットガス電磁弁１９によってやや減圧され、３０℃程度の中間圧ガス冷媒（状態Ｌ）となる。この中間圧ガス冷媒（状態Ｌ）は、ホットガス配管２０を流通し、バルブキット３に流入する。

バルブキット３に流入した中間圧ガス冷媒（状態Ｌ）は、２つめのホットガス電磁弁２１によってさらに減圧され、２０℃程度の低圧ガス冷媒（状態Ｄ）となって冷却ユニット２に向かう。冷却ユニット２に流入した低圧ガス冷媒（状態Ｄ）は、冷却器１６で堆積した霜を加熱し、およそ０℃のガス冷媒（状態Ｅ）となる。その後、このガス冷媒（状態Ｅ）は、冷却ユニット２を流出し、接続配管４ｂを経由して冷凍機１に戻る。

一方、空冷凝縮器７ａ側に分岐した高温ガス冷媒は、空冷凝縮器７ａで外気と熱交換を行い、液冷媒（状態Ｃ）となる。ここで、冷凍装置１００の冷凍サイクルの凝縮温度は、外気温度とほぼ一致するように決定される。また、電磁弁９は閉止されているので、空冷凝縮器７ｂには高圧ガス冷媒は流通せず、逆止弁７によって空冷凝縮器７ｂが高圧側回路１００ａとは隔離される。電磁弁９及び逆止弁７が、本発明の「凝縮器隔離手段」に相当する。

空冷凝縮器７ａから流出した液冷媒（状態Ｃ）は、受液器１１を経由した後、外気利用膨張弁２２によって外気より低い飽和温度まで減圧されて二相冷媒（状態Ｊ）となり、空冷凝縮器７ｂに流入する。空冷凝縮器７ｂに流入した二相冷媒（状態Ｊ）は、外気で加熱されて蒸発し、高乾き度の冷媒（状態Ｋ）となって空冷凝縮器７ｂから流出する。空冷凝縮器７ｂから流出した高乾き度の冷媒（状態Ｋ）は、開放された外気利用電磁弁２３を経由して二段圧縮機５の中間圧ポート６に戻る。そして、この高乾き度の冷媒（状態Ｋ）と、冷却ユニット２を循環し、二段圧縮機５の低段で低圧から中間圧まで圧縮された冷媒（状態Ｅ）とが合流して高段吸入状態Ｉの冷媒となる。この冷媒は、二段圧縮機５の高段で再び高圧まで昇圧されて吐出される。

冷凍装置１００では、除霜運転の際、上記のような冷凍サイクル動作をするので、以下のような効果が得られる。
すなわち、冷凍装置１００によれば、空冷凝縮器７ｂで外気から熱を受け取り、それを除霜熱量として使用できるので、除霜時間が短縮できる。

また、冷凍装置１００によれば、凝縮器側を流通する冷媒流量を大きくしても吐出ガス温度が低下しないため、圧縮機の昇圧仕事、すなわち圧縮機入力を増大させることができる。前述したように、除霜運転時の圧縮機入力は除霜熱量にそのまま使われるので、圧縮機入力を増大させることで、さらに除霜熱量を増大でき、除霜時間を短縮することができる。

また、冷凍装置１００によれば、外気から熱を受け取るのに室外凝縮器の一部（空冷凝縮器７ａ）を用いるため、冷媒加熱装置を別途設置する必要がなく、設置スペースや製品コストの増大を伴うことなく除霜熱量を増大できる。

さらに、冷凍装置１００によれば、外気からの採熱によって中間圧バイパス冷媒が高乾き度となるため、吐出ガス温度が下がりにくくなり、中間圧バイパス流量を大きくすることができる。これにより、圧縮機入力も大きくなるので除霜熱量もさらに大きくなり、除霜時間を一層短縮することができる。

なお、除霜運転時のホットガス冷媒の圧力は、凝縮圧力とホットガス電磁弁１９、ホットガス電磁弁２１の流動抵抗で決まるので、外気温度によってはホットガス冷媒圧力が低くなりすぎる、あるいは高くなりすぎる場合があるので、ホットガス電磁弁１９、ホットガス電磁弁２１の流動抵抗を可変にしてもよい。そして、二段圧縮機５の吸入圧力飽和温度が−５℃〜−１０℃になるようにホットガス流量を調整すれば、吸入圧力低下による除霜熱量不足、また、除霜中の液バックを回避することができ、信頼性が向上する。なお、二段圧縮機５に吸入する冷媒の圧力を検知する圧力センサー等で構成される吸入圧力検知手段を設けておくとよい。

冷凍装置１００では、除霜運転時の中間圧冷媒のバイパス量を、外気利用膨張弁２２で調整する。外気利用膨張弁２２は、二段圧縮機５の吐出ガス温度を監視し、極力大きな値、例えば９０℃前後になるようにその開度が調整される。外気温度が高く、中間圧冷媒が蒸発しやすい条件では吐出温度が下がりにくいので中間圧バイパス量は増大し、また、外気温度が低く中間圧冷媒が蒸発しにくい条件ではバイパス量は小さくなる。このようにして吐出ガス温度を高めに維持することで、除霜熱量（図４、状態Ｄと状態Ｅとのエンタルピ差）を減らすことなく常に除霜熱量が最大となるようにすることができる。なお、二段圧縮機５から吐出される冷媒の温度を検知するサーミスタ等で構成される吐出ガス温度検知手段を設けておくとよい。

冷凍装置１００では、圧縮過程が低段と高段に分かれた二段圧縮機５を備えた場合を説明したが、中間圧注入口の無い通常の圧縮機の場合でも、図６に示すような構成にすれば除霜運転時に外気から採熱することができる。図６では、凝縮器側を循環して外気から採熱した冷媒を圧縮機５０の吸入に戻している。冷凍装置１００をこのような構成にしても、図１に示す冷凍装置１００と同様の効果が得られる。なお、図６は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００の冷媒回路構成の他の一例を示す概略構成図である。図６に示す冷凍装置１００は、圧縮機の構成と、中間圧回路を設けていない点で、図１に示す冷凍装置１００とは相違している。

また、冷凍装置１００では、圧縮過程が低段と高段に分かれた二段圧縮機５を備えた場合を説明したが、インジェクションポートを備え、圧縮過程の中間圧に冷媒を注入（インジェクション）可能な構成の圧縮機を備えるようにしてもよい。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る冷凍装置１００Ａの冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図７に基づいて、冷凍装置１００Ａについて説明する。この冷凍装置１００Ａは、実施の形態１に係る冷凍装置１００と同様に、冷媒を循環させることで、冷房運転あるいは暖房運転を実行するものである。なお、この実施の形態２では、実施の形態１と同一部分には同一符号を付し、実施の形態１との相違点を中心に説明するものとする。

図７に示すように、冷凍装置１００Ａは、通常冷却運転モードで内部熱交換器１２を利用する中間圧バイパス経路の流量調整と、ホットガス除霜運転モードで空冷凝縮器７ｂを利用する中間圧バイパス経路の流量調整の双方をバイパス膨張弁１３で行うように構成している。具体的には、冷凍装置１００Ａは、電磁弁２３ａ、電磁弁２３ｂ、電磁弁２３ｃを設けている点で実施の形態１に係る冷凍装置１００と相違している。なお、図７では、黒く塗りつぶしたバルブが閉止されている状態であることを示している。また、図７に示すＡ、Ｃ〜Ｅ、Ｉ〜Ｌは、実施の形態１で説明した図４に示すＡ、Ｃ〜Ｅ、Ｉ〜Ｌに対応している。

電磁弁２３ａは、電磁弁９と空冷凝縮器７ｂとの間と二段圧縮機５の中間圧ポート６と電磁弁２３ｂとの間とを接続している配管（配管３０Ｄ）に設けられている。電磁弁２３ｃは、中間圧回路１００ｂにおける内部熱交換器１２の出口側のバイパス管３０Ａと、空冷凝縮器７ｂと逆止弁１０との間と、を接続している配管（配管３０Ｅ）に設けられている。電磁弁２３ｂは、バイパス管３０Ａの配管３０Ｄとの接続部分と、バイパス管３０Ａの配管３０Ｅとの接続部分と、の間におけるバイパス管３０Ａに設けられている。

電磁弁２３ａ、電磁弁２３ｂ、及び、電磁弁２３ｃにより、空冷凝縮器７ｂを通過する経路と通過しない経路が切り替えられる。図７に示すホットガス除霜運転モードでは、電磁弁２３ａ及び電磁弁２３ｃが開放、電磁弁２３ｂが閉止されて、バイパス管３０Ａを流れて内部熱交換器１２を経由した中間圧冷媒が空冷凝縮器７ｂを通過する。通常冷却運転モードでは、電磁弁２３ａ及び電磁弁２３ｃを閉止、電磁弁２３ｂを開放して、バイパス管３０Ａを流れて内部熱交換器１２を経由した中間圧冷媒が空冷凝縮器７ｂを通過しないようにする。

これにより、冷凍装置１００Ａでは、実施の形態１に係る冷凍装置１００の奏する効果に加え、１種類の流量調整弁で通常冷却運転モード及びホットガス除霜運転モード双方の中間圧バイパス量調整ができるので、製品コストを縮減することができる。

以上のように、冷凍装置１００Ａによれば、ホットガス除霜運転を行う際に、高圧側から隔離された室外凝縮器の一部を用いて外気から熱を受け取ることができるようにしたので、圧縮機入力を超える除霜熱量が定常的に発揮され、除霜に要する時間を短縮することができる。

また、冷凍装置１００Ａによれば、外気からの採熱によって中間圧バイパス冷媒が高乾き度となるため、吐出ガス温度が下がりにくくなり、中間圧バイパス流量を大きくすることができる。これにより、圧縮機入力も大きくなるので除霜熱量もさらに大きくなり、除霜時間を一層短縮することができる。

さらに、冷凍装置１００Ａによれば、また、外気から熱を受け取るのに室外凝縮器の一部を用いるため、冷媒加熱装置を別途設置する必要がなく、設置スペースや製品コストの増大を伴うことがない。中間圧バイパス経路をエコノマイザと共用する場合には、さらに製品コストを縮減することができる。

なお、冷凍装置１００Ａでは、圧縮過程が低段と高段に分かれた二段圧縮機５を備えた場合を説明したが、中間圧注入口の無い通常の圧縮機の場合に適用することができる。つまり、実施の形態１の他の回路構成の一例である図６に示した圧縮機５０を備えた構成にすれば除霜運転時に外気から採熱することができる。この場合、図６に示したように、中間圧回路１００ｂを設けなくてもよい。冷凍装置１００Ａに図６に示すような圧縮機５０を備えた構成にしても、図７に示す冷凍装置１００Ａと同様の効果が得られる。

また、冷凍装置１００Ａでは、圧縮過程が低段と高段に分かれた二段圧縮機５を備えた場合を説明したが、インジェクションポートを備え、圧縮過程の中間圧に冷媒を注入（インジェクション）可能な構成の圧縮機を備えるようにしてもよい。

１ 冷凍機、２ 冷却ユニット、３ バルブキット、４ａ 接続配管、４ｂ 接続配管、４ｃ 接続配管、５ 二段圧縮機、６ 中間圧ポート、７ 逆止弁、７ａ 空冷凝縮器、７ｂ 空冷凝縮器、８ａ 送風機、８ｂ 送風機、９ 電磁弁、１０ 逆止弁、１１ 受液器、１２ 内部熱交換器、１３ バイパス膨張弁、１４ 液電磁弁、１５ 主膨張弁、１６ 冷却器、１７ 冷却ファン、１８ アキュムレータ、１９ ホットガス電磁弁、２０ ホットガス配管、２１ ホットガス電磁弁、２２ 外気利用膨張弁、２３ 外気利用電磁弁、２３ａ 電磁弁、２３ｂ 電磁弁、２３ｃ 電磁弁、３０ バイパス管、３０Ａ バイパス管、３０Ｂ 配管、３０Ｃ 配管、３０Ｄ 配管、３０Ｅ 配管、５０ 圧縮機、１００ 冷凍装置、１００Ａ 冷凍装置、１００ａ 高圧側回路、１００ｂ 中間圧回路、１００ｃ 低圧側回路。

Claims (10)

1. 圧縮過程の中間圧力部に冷媒を注入可能な圧縮機と、複数台の空冷凝縮器と、膨張手段と、冷却器と、が接続された冷媒回路と、
   前記圧縮機を流出した冷媒の一部を、第１の流量調整手段を介して前記冷却器の入口に導入する第１のバイパス経路と、
   前記複数台の空冷凝縮器の一部を、前記冷媒回路の高圧側から隔離する凝縮器隔離手段と、を備え、
   前記凝縮器隔離手段によって隔離された前記空冷凝縮器は、
   その一端が流路開閉手段を介して前記圧縮機の中間圧力部と接続され、
   その他端が第２の流量調整手段を介して前記凝縮器隔離手段によって隔離されていない前記空冷凝縮器の出口側と接続される
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 前記流路開閉手段は、
   前記凝縮器隔離手段によって隔離された前記空冷凝縮器の一端側と前記圧縮機の中間圧力部とを接続している配管に設けられ、
   前記第２の流量調整手段は、
   前記凝縮器隔離手段によって隔離された前記空冷凝縮器の他端側と前記凝縮器隔離手段によって隔離されていない前記空冷凝縮器の出口側とを接続している第２のバイパス経路に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記空冷凝縮器を流出した高圧冷媒の一部から分岐され流量調整された中間圧冷媒と、
   前記空冷凝縮器を流出した高圧冷媒と、の間で熱交換させる内部熱交換手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍装置。
4. 前記中間圧冷媒を前記圧縮機の中間圧力部に流入させる第３のバイパス経路を、前記第２のバイパス経路とは別に設けた
   ことを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
5. 前記中間圧冷媒を前記圧縮機の中間圧力部に流入させる第３のバイパス経路の一部を、前記第２のバイパス経路の一部、及び、前記流路開閉手段が設けられている前記配管の一部として利用する
   ことを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
6. 圧縮機と、複数台の空冷凝縮器と、膨張手段と、冷却器と、が接続された冷媒回路と、
   前記圧縮機を流出した冷媒の一部を、第１の流量調整手段を介して前記冷却器の入口に導入する第１のバイパス経路と、
   前記複数台の空冷凝縮器の一部を、前記冷媒回路の高圧側から隔離する凝縮器隔離手段と、を備え、
   前記凝縮器隔離手段によって隔離された前記空冷凝縮器は、
   その一端が流路開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続され、
   その他端が第２の流量調整手段を介して前記凝縮器隔離手段によって隔離されていない前記空冷凝縮器の出口側と接続される
   ことを特徴とする冷凍装置。
7. 前記流路開閉手段は、
   前記凝縮器隔離手段によって隔離された前記空冷凝縮器の一端側と前記圧縮機の吸入側とを接続している配管に設けられ、
   前記第２の流量調整手段は、
   前記凝縮器隔離手段によって隔離された前記空冷凝縮器の他端側と前記凝縮器隔離手段によって隔離されていない前記空冷凝縮器の出口側とを接続している第２のバイパス経路に設けられている
   ことを特徴とする請求項６に記載の冷凍装置。
8. 前記第１の流量調整手段を開放して前記第１のバイパス経路を介して前記冷却器にホットガスを導く除霜運転時に、
   前記凝縮器隔離手段によって前記空冷凝縮器の一部を前記冷媒回路の高圧側から隔離して、前記第２のバイパス経路に冷媒を流通させる
   ことを特徴とする請求項２又は７に記載の冷凍装置。
9. 前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検知する吸入圧力検知手段を備え、
   前記除霜運転時において、
   前記吸入圧力検知手段で検知された吸入圧力が所定範囲内となるように前記第１の流量調整手段を制御して前記第１のバイパス経路の流量調整を行う
   ことを特徴とする請求項８に記載の冷凍装置。
10. 前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検知する吐出ガス温度検知手段を備え、
    前記除霜運転時において、
    前記吐出ガス温度検知手段で検知された吐出ガス温度が所定範囲となるように前記第２の流量調整手段を制御して前記第２のバイパス経路の流量調整を行う
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の冷凍装置。

Images