JPH05126440A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リバースホットガス除霜方式の冷凍装置の蒸
発器の除霜中にも高温冷媒によってドレンパンを加熱す
ることができる冷凍装置を提供する。 【構成】 圧縮機１、四方弁４、凝縮器５、膨張弁２３
及び蒸発器２０から冷凍サイクルを構成する。蒸発器２
０のドレンパン１７を設ける。冷却時には四方弁４によ
り圧縮機１から吐出された高温ガス冷媒を凝縮器５にて
凝縮し、膨張弁２３にて減圧して蒸発器２０に流す。蒸
発器２０の除霜時には四方弁４により圧縮機１から吐出
された高温ガス冷媒を蒸発器２０に流す。四方弁４と蒸
発器２０間の配管２４をドレンパン１７に熱交換関係に
配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機から吐出された
高温ガス冷媒を凝縮器にて凝縮し、減圧手段にて減圧し
て蒸発器で蒸発させる冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より冷凍装置の蒸発器の除霜を行う
場合に、例えば特公平３−４９０３９号公報（Ｆ２５Ｄ
１３／００）に示されるように、四方弁を切り換えるこ
とによって圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒を
蒸発器に直接流す所謂リバースホットガス除霜方式が採
られる場合がある。

【０００３】図５に従来の係るリバースホットガス除霜
方式の冷凍装置の冷凍サイクルの冷媒回路図を示す。冷
凍装置は例えば車載用の冷却ユニットとして用いられる
ものであり、圧縮機１の吐出側配管２には高圧スイッチ
３が接続され、吐出側配管２は流路切換手段としての四
方弁４に接続されている。四方弁４には凝縮器５の入口
側の配管６が接続され、凝縮器５の出口側の配管７には
レシーバータンク８、逆止弁９及びドライヤー１０が順
次直列に接続され、ドライヤー１０の出口側にはサービ
スバルブ１１が接続されている。前記配管７にはレシー
バータンク８、逆止弁９及びドライヤー１０と並列にキ
ャピラリチューブ１２を具備したバイパス配管１３が接
続される。更に、ドライヤー１０の出口側からは圧縮機
１を冷却するためのリキッドインジェクション回路１４
が分岐し、電磁弁１５及びキャピラリチューブ１６を介
して圧縮機１に接続されている。

【０００４】サービスバルブ１１には接続配管１８が接
続され、この接続配管１８はジョイント１９を介して配
管１００に接続され、配管１００は蒸発器２０から落下
する除霜水や氷塊を受けるドレンパン２２の下側に熱交
換関係に配設された後、減圧手段としての膨張弁２３に
接続される。膨張弁２３の出口側は蒸発器２０に接続さ
れ、蒸発器２０の出口側の配管１０１はジョイント２５
に接続される。蒸発器２０は車の冷凍庫内を冷却するよ
う設けられ、蒸発器２０の入口側と配管１００は、逆止
弁２７を有して膨張弁２３と並列関係を成すバイパス配
管２８によって連通されている。また、膨張弁２３の感
温筒２９は配管１０１の温度を感知するように配設され
る。ジョイント２５には接続配管３０が接続され、接続
配管３０はサービスバルブ３２に接続されて、サービス
バルブ３２は配管３３によって四方弁４に接続される。
四方弁４にはアキュムレータ３５が接続され、アキュム
レータ３５の出口側は圧縮機１の吸込側配管３７に接続
されている。

【０００５】次に、図６のタイミングチャートを参照し
て従来の冷凍装置の動作を説明する。尚、冷媒回路内に
はＲ−２２冷媒が封入されている。蒸発器２０による冷
却運転中には圧縮機１、凝縮器５の冷却用の凝縮器ファ
ン３９及び蒸発器２０によって冷却された冷気を冷凍庫
内に循環させる冷却ファン４０が運転される（図６にお
いて帯で示す部分）。この時、四方弁４は吐出側配管２
を配管６に、アキュムレータ３５を配管３３にそれぞれ
連通しており、圧縮機１から吐出された＋１００℃程の
高温高圧のガス冷媒は吐出側配管２から四方弁４を経て
配管６から凝縮器５に入り、ここで放熱して＋３５℃程
の液冷媒となって配管７から接続配管１８を経て配管１
００に入り、ここでドレンパン２２を加熱した後、膨張
弁２３で減圧されて蒸発器２０に流入しここで蒸発す
る。この時、蒸発器２０は−３０℃程に温度が低下す
る。蒸発器２０を出た低温冷媒は配管１０１から接続配
管３０を経て配管３３から四方弁４に入り、アキュムレ
ータ３５を経て圧縮機１の吸込側配管３７より圧縮機１
に帰還する（図５中実線矢印の流れ）。

【０００６】この冷却運転が所定時間継続されると次に
蒸発器２０の除霜運転に入る。この時、四方弁４は吐出
側配管２を配管３３に、アキュムレータ３５を配管６に
それぞれ連通しており（図６中帯で示す）、圧縮機１か
ら吐出された高温高圧のガス冷媒は吐出側配管２から四
方弁４を経、配管３３から接続配管３０を経て配管１０
１より蒸発器２０に入り、ここで放熱して蒸発器２０を
加熱し、除霜を行う。蒸発器２０を出た冷媒は温度が低
下して除霜当初は０℃乃至−１０℃程まで温度が低下
し、バイパス配管２８及び逆止弁２７を経て配管１００
に入り、ドレンパン２２と熱交換して接続配管１８を経
てバイパス配管１３に入る。バイパス配管１３ではキャ
ピラリチューブ１２によって減圧され凝縮器５に入り、
ここで蒸発して配管６から四方弁４に入り、アキュムレ
ータ３５を経て圧縮機１の吸込側配管３７より圧縮機１
に帰還する（図５中破線矢印の流れ）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように除霜中配管
１００には蒸発器２０と熱交換して温度が低下した冷媒
が流入する。ここで、蒸発器２０の除霜は蒸発器２０の
温度が＋１０℃程に上昇した時点で終了される。従っ
て、配管１００の温度は最高でも＋１０℃より高くはな
らず、除霜中の殆どの期間ドレンパン２２の温度は０℃
以下になってしまう。従って、蒸発器２０から落下した
氷塊やドレンパン２２に付着する霜を融解するには不十
分であるので、ドレンパン２２には図６の如く電気ヒー
タからなるドレンパンヒータ４１を設けて除霜中及び除
霜後の水切り運転中発熱させ（図６中帯の部分）、ドレ
ンパン２２を加熱する必要があり、コストの上昇を生じ
ていた。また、特に車載用の冷凍装置ではバッテリー容
量の関係から電気ヒータは削除されることが望ましい。

【０００８】また、従来では除霜後に圧縮機１、凝縮器
ファン３９、冷却ファン４０の全てを停止して蒸発器２
０から氷塊の落下を促す水切り運転中に四方弁４を除霜
運転から冷却運転の場合に切り換えていたので、水切り
運転中に蒸発器２０内の凝縮液冷媒が配管１０１より圧
縮機１の吸込側配管３７に流入して圧縮機１への液戻り
が発生する危険性が生ずると共に、この液冷媒の流出に
よって水切り運転中に蒸発器２０の温度が低下し、除霜
水が再凍結したり氷塊の融解が阻害される問題が生じて
いた。

【０００９】本発明は係る従来技術の課題を解決するた
めに成されたものであり、所謂リバースホットガス除霜
方式の冷凍装置において蒸発器の除霜中にも高温冷媒に
よってドレンパンを加熱することができる冷凍装置を提
供することを目的とする。

【００１０】本発明のもう一つの目的は、ドレンパンに
おいて減圧手段に流入する液冷媒の過冷却を行える冷凍
装置を提供することにある。

【００１１】本発明の更にもう一つの目的は、所謂リバ
ースホットガス除霜方式の冷凍装置において、除霜後の
水切りを円滑に行うことができる冷凍装置を提供するこ
とをにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の冷凍装置は、
圧縮機１、流路切換手段（四方弁４）、凝縮器５、減圧
手段（膨張弁２３）及び蒸発器２０から構成された冷凍
サイクルと、蒸発器２０のドレンパン１７とを具備し、
冷却時には流路切換手段により圧縮機１から吐出された
高温ガス冷媒を凝縮器５にて凝縮し、減圧手段にて減圧
して蒸発器２０に流すと共に、この蒸発器２０の除霜時
には流路切換手段により圧縮機１から吐出された高温ガ
ス冷媒を蒸発器２０に流すものであって、流路切換手段
と蒸発器２０間の配管２４をドレンパン１７に熱交換関
係に配設したものである。

【００１３】請求項２の冷凍装置は、圧縮機１、凝縮器
５、減圧手段及び蒸発器２０を有する冷凍サイクルと、
蒸発器２０のドレンパン１７とを具備したものであっ
て、凝縮器５と減圧手段間の配管２１と、蒸発器２０と
圧縮機１間の配管２４をドレンパン１７に熱交換関係に
配設したものである。

【００１４】請求項３の冷凍装置は、圧縮機１、流路切
換手段、凝縮器５、減圧手段及び蒸発器２０から構成さ
れた冷凍サイクルと、圧縮機１及び流路切換手段を制御
する制御手段（制御装置４５）とを具備し、冷却時には
流路切換手段により圧縮機１から吐出された高温ガス冷
媒を凝縮器５にて凝縮し、減圧手段にて減圧して蒸発器
２０に流すと共に、この蒸発器２０の除霜時には流路切
換手段により圧縮機１から吐出された高温ガス冷媒を蒸
発器２０に流すものであって、制御手段は蒸発器２０へ
の高温ガス冷媒の供給停止後、冷却に入る前に所定の水
切り期間を構成すると共に、この水切り期間中は蒸発器
２０に高温ガス冷媒を流す状態に流路切換手段を維持す
るものである。

【００１５】

【作用】請求項１の冷凍装置によれば、蒸発器２０の除
霜時には圧縮機１から吐出された高温ガス冷媒が、蒸発
器２０に入る以前に流路切換手段と蒸発器２０間の配管
２４部分でドレンパン１７と熱交換することになる。

【００１６】請求項２の冷凍装置によれば、凝縮器５か
ら減圧手段に到る配管２１を流れる液冷媒と、蒸発器２
０から出た低温冷媒が流れる配管２４とがドレンパン１
７を介して熱交換することになる。

【００１７】請求項３の冷凍装置によれば、蒸発器２０
の除霜後の水切り期間中に蒸発器２０から凝縮液冷媒が
圧縮機１の吸込側に流れない。

【００１８】

【実施例】次に、図面に基づき実施例を説明する。図１
は本発明の冷凍装置の冷凍サイクルの冷媒回路図、図２
はドレンパン１７の縦断斜視図、図３は制御手段として
の制御装置４５のブロック図、図４は制御装置４５の動
作を説明するタイミングチャートである。尚、図中にお
いて図５及び図６と同一符号を付したものは同一として
説明を省略する。

【００１９】図１において、本発明の冷凍装置は例えば
車載用の冷却ユニットとして用いられるものであり、冷
媒回路内にはＲ−２２冷媒が封入される。図１中ジョイ
ント１９及び２５から左側の配管接続は図５の場合と同
一である。本発明の場合ジョイント１９から膨張弁２３
に到る配管２１及び蒸発器２０からジョイント２５に到
る配管２４が蒸発器２０からの除霜水及び氷塊を受ける
ドレンパン１７に熱交換関係に配設されている。また、
膨張弁２３の感温筒２９は配管２４の温度を感知するよ
うに配設される。更に、バイパス配管２８は配管２１に
接続されている。

【００２０】図２において薄肉鋼板等の金属製のドレン
パン１７は蒸発器２０下方に配設され、その裏面には配
管２４が蛇行状を成しドレンパン１７と熱交換関係に位
置せられ、配管２４の周囲は断熱材４７によって被覆さ
れ、更にこの断熱材４７をカバー４８によって被覆する
構造となっている。また、ドレンパン１７の表面には配
管２１が蛇行状を成しアルミテープ４９によって熱交換
関係に取り付けられている。配管２１は図中２１Ａ側を
ジョイント１９に、２１Ｂ側を膨張弁２３に接続され、
配管２４は図中２４Ａ側を蒸発器２０に、２４Ｂ側をジ
ョイント２５に接続される。

【００２１】図３において、制御装置４５は汎用マイク
ロコンピュータ５１にて構成され、蒸発器２０が冷却す
る図示しない冷凍庫内の温度を検出する庫内センサ５２
及び蒸発器２０の所定の除霜終了温度を検出する除霜終
了温度センサ５３の出力が入力されている。マイクロコ
ンピュータ５１の出力には前記圧縮機１、蒸発器２０に
よって冷却された冷気を冷凍庫内に循環する冷却ファン
４０、凝縮器５の冷却用の凝縮器ファン３９及び前記四
方弁４のコイルが接続される。

【００２２】次に、図４のタイミングチャートを利用し
て制御装置４５の制御動作を説明する。尚、本発明の場
合は前記ドレンパンヒータ４１は削除されている。蒸発
器２０による冷却運転中にはマイクロコンピュータ５１
は庫内センサ５２の出力に基づき、圧縮機１、凝縮器フ
ァン３９及び冷却ファン４０を運転する（図４において
帯で示す部分）。この時、マイクロコンピュータ５１は
四方弁４を制御して吐出側配管２を配管６に、アキュム
レータ３５を配管３３にそれぞれ連通しており、圧縮機
１から吐出された＋１００℃程の高温高圧のガス冷媒は
吐出側配管２から四方弁４を経て配管６から凝縮器５に
入り、ここで放熱して＋３５℃程の液冷媒となって配管
７から接続配管１８を経て配管２１に入り、ここでドレ
ンパン１７の表面と熱交換した後、膨張弁２３で減圧さ
れて蒸発器２０に流入しここで蒸発する。この時、蒸発
器２０は−３０℃程に温度低下し、これによって冷凍庫
内は−２０℃程に冷却されることになる。

【００２３】蒸発器２０を出た−３０℃程の低温冷媒は
配管２４に流入し、ドレンパン１７の裏面と熱交換す
る。ここでドレンパン１７の表面には前記＋３５℃程の
高温冷媒が通る配管２１が熱交換関係に配設されている
ので、この配管２１内の高温液冷媒はドレンパン１７を
介して低温の配管２４によって過冷却される。それによ
って負荷変動による配管２１におけるフラッシュガスの
発生を防止できると共に、配管２４による冷却運転時の
ドレンパン１７の温度低下を配管２１によって抑制する
ことができる。また、配管２１、２４同士を接触させ
ず、ドレンパン１７にそれぞれを固定して熱交換させる
ので熱交換効率が向上すると共に、ドレンパン１７を兼
用するので格別な熱交換部材が不要となる効果もある。
更に、ドレンパン１７の配管２４側は断熱材４７によっ
て断熱しているので、カバー４８への結露を防止し、且
つ配管２１との熱交換効率を更に向上させることができ
る。

【００２４】このようにして配管２４を通過した冷媒は
ジョイント２５から接続配管３０を経て配管３３から四
方弁４に入り、アキュムレータ３５を経て圧縮機１の吸
込側配管３７より圧縮機１に帰還する（図１中実線矢印
の流れ）。

【００２５】マイクロコンピュータ５１はこの冷却運転
を所定時間積算し、或いは定時刻になると次に蒸発器２
０の除霜運転に入る。この時、マイクロコンピュータ５
１は冷却ファン４０を停止し、四方弁４を制御して吐出
側配管２を配管３３に、アキュムレータ３５を配管６に
それぞれ連通する（図４中帯で示す）。これによって圧
縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒（この場合は
＋６０℃程になる）は吐出側配管２から四方弁４を経て
配管３３から接続配管３０を経、配管２４に流入する。
即ち、配管２４には蒸発器２０に入る前の＋６０℃程の
高温の冷媒が流入し、ドレンパン２４を加熱した後蒸発
器２０に入り、ここで放熱して蒸発器２０を加熱し、除
霜を行う。蒸発器２０を出た冷媒は温度が低下して、バ
イパス配管２８及び逆止弁２７を経て配管２１に入り、
ドレンパン１７と熱交換する。この時ドレンパン１７は
前述の配管２４内の高温冷媒によって加熱されるので、
ドレンパン１７周囲の空気温度が低くても＋１０℃程ま
で温度が上昇する。従って、ドレンパンヒータを設けず
とも蒸発器２０から落下する氷塊を充分融解させること
ができるようになり、ドレンパン１７への霜残りを防止
できる。

【００２６】配管２１を通過した冷媒は接続配管１８を
経てバイパス配管１３に入る。バイパス配管１３ではキ
ャピラリチューブ１２によって減圧され凝縮器５に入
り、ここで蒸発して配管６から四方弁４に入り、アキュ
ムレータ３５を経て圧縮機１の吸込側配管３７より圧縮
機１に帰還する（図１中破線矢印の流れ）。

【００２７】係る除霜運転によって蒸発器２０の温度が
例えば＋１０℃に上昇すると（これは時間によって制御
しても良い）、マイクロコンピュータ５１は除霜終了温
度センサ５３の出力に基づき圧縮機１及び凝縮器ファン
３９の運転を停止して水切り運転に入る。この水切り運
転は蒸発器２０からの除霜水の排出と、氷塊の融解落下
排出を促すために確保される時間であるが、本発明の場
合マイクロコンピュータ５１はこの水切り期間中にも四
方弁４を除霜運転と同じ状態に維持する（図４中帯で示
す）。即ち、マイクロコンピュータ５１は四方弁４によ
り吐出側配管２を配管３３に、アキュムレータ３５を配
管６にそれぞれ連通して置くので、圧縮機１の停止中に
蒸発器２０内の温かい凝縮液冷媒が圧縮機１の吸込側配
管３７より圧縮機１に帰還することを防止できる。これ
によって蒸発器２０の温度低下を抑制して水切りを円滑
に進行させることができると共に、圧縮機１への液戻り
も防止することができる。

【００２８】係る水切り運転を所定期間実行すると、マ
イクロコンピュータ５１は再び冷却運転を再開するが、
圧縮機１が停止している時には四方弁４は切り替わり難
いため、水切り運転の終了直前に予め圧縮機１及び凝縮
器ファン３９を運転し（図４中帯で示す）、再度ドレン
パン１７及び蒸発器２０を加熱した後、四方弁４を制御
して最初の冷却運転状態に流路を切り換える。また、冷
却運転開始当初の蒸発器２０周囲の温かい空気が冷凍庫
内に循環されないよう、マイクロコンピュータ５１は冷
却ファン４０を所定の遅延期間を置いて運転開始する
（図４中帯で示す）。

【００２９】尚、実施例では車載用の冷却ユニットに本
発明を適用したが、それに限らず低温ショーケースや冷
蔵庫に適用しても本発明は有効である。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、所謂リバースホットガス除霜方式の冷凍装置にお
いて、蒸発器の除霜時に圧縮機から吐出された高温ガス
冷媒が、蒸発器に入る以前に流路切換手段と蒸発器間の
配管部分でドレンパンと熱交換するので、ドレンパンを
充分に加熱することができるようになり、それによって
霜残りを防止できると共に、ドレンパンヒータを廃止す
ることが可能となる。

【００３１】また、請求項２の発明によれば、凝縮器か
ら減圧手段に到る配管を流れる液冷媒を、ドレンパンを
介して蒸発器から出た低温冷媒が流れる配管と熱交換さ
せるとができるので、高温液冷媒の過冷却を促進し、そ
れによってフラッシュガスの発生を有効に防止すること
ができる。特に、ドレンパンを兼用して両者の熱交換を
行わせるので、熱交換効率が向上すると共に、格別な熱
交換部材を不要とする効果がある。

【００３２】更に、請求項３の発明によれば、所謂リバ
ースホットガス除霜方式の冷凍装置において、蒸発器の
除霜後の水切り期間中に蒸発器内の凝縮液冷媒が圧縮機
の吸込側に流れないので、蒸発器の水切りを促進し且つ
圧縮機の液圧縮による損傷の発生を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍装置の冷媒回路図である。

【図２】ドレンパンの縦断斜視図である。

【図３】制御装置のブロック図である。

【図４】制御装置の動作を説明するタイミングチャート
である。

【図５】従来の冷凍装置の冷媒回路図である。

【図６】従来の冷凍装置の動作を説明するタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ４ 四方弁 ５ 凝縮器 １７ ドレンパン ２０ 蒸発器 ２１ 配管 ２３ 膨張弁 ２４ 配管 ４５ 制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、流路切換手段、凝縮器、減圧手
   段及び蒸発器から構成された冷凍サイクルと、前記蒸発
   器のドレンパンとを具備し、冷却時には前記流路切換手
   段により前記圧縮機から吐出された高温ガス冷媒を前記
   凝縮器にて凝縮し、前記減圧手段にて減圧して前記蒸発
   器に流すと共に、該蒸発器の除霜時には前記流路切換手
   段により前記圧縮機から吐出された高温ガス冷媒を前記
   蒸発器に流す冷凍装置において、前記流路切換手段と前
   記蒸発器間の配管を前記ドレンパンに熱交換関係に配設
   したことを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 圧縮機、凝縮器、減圧手段及び蒸発器を
   有する冷凍サイクルと、前記蒸発器のドレンパンとを具
   備した冷凍装置において、前記凝縮器と前記減圧手段間
   の配管と、前記蒸発器と前記圧縮機間の配管を前記ドレ
   ンパンに熱交換関係に配設したことを特徴とする冷凍装
   置。
3. 【請求項３】 圧縮機、流路切換手段、凝縮器、減圧手
   段及び蒸発器から構成された冷凍サイクルと、前記圧縮
   機及び流路切換手段を制御する制御手段とを具備し、冷
   却時には前記流路切換手段により前記圧縮機から吐出さ
   れた高温ガス冷媒を前記凝縮器にて凝縮し、前記減圧手
   段にて減圧して前記蒸発器に流すと共に、該蒸発器の除
   霜時には前記流路切換手段により前記圧縮機から吐出さ
   れた高温ガス冷媒を前記蒸発器に流す冷凍装置におい
   て、前記制御手段は前記蒸発器への前記高温ガス冷媒の
   供給停止後、前記冷却に入る前に所定の水切り期間を構
   成すると共に、該水切り期間中は前記蒸発器に高温ガス
   冷媒を流す状態に前記流路切換手段を維持することを特
   徴とする冷凍装置。