JPH0570071B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は蒸発器として作用した熱交換器を高圧
冷媒で除霜する冷凍装置に関する。

(ロ) 従来の技術 特開昭61−101784号公報（F25D 21／06）に示
された冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、受液器、減
圧弁、熱交換器等を高圧ガス管、高圧液管、低圧
液管、低圧ガス管で環状に接続する一方で、前記
熱交換器の除霜熱源となるホツトガスを前記熱交
換器に導くためのバイパス管を高圧ガス管と低圧
ガス管との間に接続した構成である。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 上記従来の技術によれば、熱交換器に減圧液冷
媒を供給して蒸発気化させる冷却運転時には、熱
交換器は例えば−20℃の温度になる一方で、熱交
換器にホツトガスを供給して凝縮液化させる除霜
運転時には、熱交換器は例えば70℃の温度にな
る。従つて冷却運転から除霜運転又はその逆に切
り換わつた場合には、急激な温度変化により熱交
換器を構成する冷媒管に急激な熱膨張又は熱収縮
が発生し、この急激な温度変化を繰り返すことに
より冷媒管の耐久性が損なわれることに併わせ、
冷媒管にはその中を通過中の冷媒の圧力が内方か
ら加わることになり、この結果、冷媒管に亀裂が
発生して冷媒が洩れるという問題点が発生した。

(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は、冷凍装置１８の受液器２１を減圧弁
２２との間の高圧液管２５中に、相互に離間して
配置され、熱交換器１１が蒸発器となる冷却運転
時には共に開、この熱交換器１１の除霜運転時に
は共に閉となる２個の冷却用電磁弁３４，３９
と、入口が凝縮器２０と受液器２１との間の高圧
液管２５に接続され、出口が低圧液管２６に接続
され、途中の部分が冷却用両電磁弁３４，３９と
の間の高圧液管２５Ａに接続されたバイパス回路
３２と、このバイパス回路３２の入口と途中の部
分との間及び出口と途中の部分との間に夫々設け
られ、熱交換器１１の冷却運転時には共に閉、こ
の熱交換器１１の除霜運転時には共に開となる２
個の除霜用電磁弁３６，３８と、バイパス回路３
２の入口と受液器２１との高圧液管２５に設けら
れ、熱交換器１１の除霜運転時に受液器２１から
バイパス回路３２の入口方向への冷媒の逆流を阻
止する逆止弁４０とを備えるようにしたものであ
る。

(ホ) 作用 実施例の冷凍装置１８の構成によれば、内層用
熱交換器１１の除霜運転時、受液器２１と減圧弁
２２との間の高圧液管２５に接続された冷却用の
第１、第６両電磁弁３４，３９は閉まり、受液器
２１に貯えられている液冷媒の減圧弁２２方向へ
の流れを阻止する一方、バイパス回路３２に設け
られた除霜用の第３、第５両電磁弁３６，３８は
開き、凝縮器２０を通過した温度の低い高圧の気
液混合冷媒（約40℃）がバイパス回路３２から内
層用熱交換器１１に導かれ、この内層熱交換器１
１の霜を解かすことになる。従つて、内層用熱交
換器１１の冷却運転から除霜運転、又はその逆に
切り換わつたときの温度変化を小さくして内層用
熱交換器１１の冷媒管の熱膨張又は熱収縮の幅を
小さくできる。又、バイパス回路３２の入口と受
液器２１との間の高圧液管２５に設けられた逆止
弁４０は、除霜運転時、受液器２１に貯えられた
液冷媒がバイパス回路３２の入口方向に逆流する
のを阻止する作用をなす。

(ヘ) 実用例 以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。

第５図に示す１は前面に商品の収納及び取出用
の開口３を形成した断熱壁２にて本体を構成して
なる開放形の低温シヨーケースで、前記断熱壁の
内壁より適当間隔を存して後述する内層側に開く
第１ダンパ４Ａ、後述する外層側に開く第２ダン
パ４Ｂ及びこの両ダンパにて夫々閉塞される第１
及び第２両窓４Ｃ，４Ｄを備えた断熱性の第１区
画板４を配設してプレートフイン型の外層用熱交
換器５と軸流型の外層用送風機とを配置する外層
７と、前記開口の上縁に沿つて位置する外層用吹
出口８と、前記開口の下縁に沿つて位置し、前記
外層用吹出口に相対向する外層用吸込口９とを形
成し、又前記第１区画板の内壁より適当間隔を存
して金属製の第２区画板１０を配設してプレート
フイン型の内層用熱交換器１１と軸流型の内層用
送風機１２とを配置する内層１３と、前記開口の
上縁で且つ外層用吹出口８の内方に並設された内
層用吹出口１４と、前記開口の下縁で外層用吸込
口９の内方に並設され、前記内層用吹出口に相対
向する内層用吸込口１５と、複数段の棚１６を配
置した貯蔵室１７とを形成している。前記第１、
第２両ダンパは熱絶縁材、例えば樹脂からなる板
状のものであり、第１ダンパ４Ａは第２ダンパ４
Ｂから見て循環空気の流れ方向上流側に設けられ
ており、開放時その先端が第２区画板１０の外壁
に当接することが好ましく、又第２ダンパ４Ｂは
開放時その先端が断熱壁２の内壁に当接乃至近接
することが好ましい。前記外層用熱交換器は第
１、第２両ダンパ４Ａ，４Ｂ間に位置する様、外
層５内に配置されており、又内層用熱交換器１１
は第１ダンパ４Ａからみて循環空気の流れ方向上
流側となる位置に配置されている。前記第１、第
２両ダンパ４Ａ，４Ｂは減速機構を備えたギアモ
ータＭ、このギアモータの回動運動を往復直線運
動に変換する細長いアームＡ等からなる駆動装置
によつて開閉されるものである。尚、低温シヨー
ケース１の他の実施例として第６図に示す如く第
１ダンパ４Ａ、第１窓４Ｃのみを設けた構成を採
用してもよい。

第１図に示す１８は、前記低温シヨーケースを
冷却するための冷凍装置で、冷媒圧縮機１９、水
冷又は空冷式の凝縮器２０、受液器２１、感温部
２２Ａを有する膨張弁等からなる減圧弁２２、内
層用熱交換器１１、気液分離器２３を高圧ガス管
２４、高圧液管２５、低圧液管２６及び低圧ガス
管２７でもつて環状に接続する一方で、前記高圧
液管２５の途中に入口が接続される高圧液枝管２
８、感温部２９Ａを有する膨張弁等からなる減圧
弁２９、低圧液管３０、前記低圧ガス管２７の途
中に出口が接続される低圧ガス枝管３１でもつて
外層用熱交換器５を内層用熱交換器１１に対して
並列接続している。３２は高圧冷媒を内層用熱交
換器１１に導くバイパス回路で、第１及び第２両
バイパス管３２Ａ，３２Ｂからなり、第１バイパ
ス管３２Ａの入口は前記凝縮器２０と受液器２１
との間の高圧液管２５中に接続され、又出口は前
記受液器２１と減圧弁２２との間の高圧液管２５
中の受液器２１寄りに接続され、又第２バイパス
管３２Ｂの入口は前記第１バイパス管３２Ａの出
口よりも冷媒の流れ方向下流側に位置するよう前
記受液器２１と減圧弁２２との間の高圧液管２５
中に接続され、又出口は前記低圧液管２６の途中
に接続されている。前記第１バイパス管３２Ａの
出口と、第２バイパス管３２Ｂの出口とを高圧液
管２５に接続することにより、この高圧液管の一
部は共用管路２５Ａとなり、バイパス回路３２の
一部を構成することになる。この共用管路２５Ａ
は数メートル乃至数十メートルに及ぶ。３３は前
記内層用熱交換器１１の除霜運転時、この内層用
熱交換器の高圧液冷媒を外層用熱交換器５に導く
連絡管で、その入口は前記内層用熱交換器１１と
気液分離器２３との間に低圧ガス管２７中に接続
され、又出口は前記高圧液枝管２８の途中に接続
されている。３４〜３９は必要に応じて開閉さ
れ、循環冷媒の流路を切り替える第１乃至第６電
磁弁である。前記第１電磁弁３４は減圧弁２２
と、共用管２５Ａとの間の高圧液管２５中に設け
られており、内層用熱交換器１１の冷却運転時及
び内層用、外層用両熱交換器１１，５の冷却運転
時には開放され、又、内層用熱交換器１１の除霜
運転時及びポンプダウン運転時には閉塞される。
又、前記第２電磁弁３５は連絡管３３の入口と、
低圧ガス枝管３１の出口との間の低圧ガス管２７
中に設けられており、その開閉動作は前記第１電
磁弁３４と同じである。又、前記第３電磁弁３６
は第２バイパス管３２Ｂ中に設けられており、内
層用熱交換器１１の除霜運転時のみ開放される。
又、前記第４電磁弁３７は連絡管３３の出口と、
減圧弁２９との間の高圧液枝管２８中に設けられ
ており、内層用熱交換器１１の冷却運転時時以外
に開放される。又、前記第５電磁弁３８は第１バ
イパス管３２Ａ中に設けられており、その開閉動
作は第３電磁弁３６と同じであり、内層用熱交換
器１１の除霜運転時のみ開放される。又、前記第
６電磁弁３９は受液器２１と、共用管路２５Ａと
の間の高圧液管２５中に設けられており、その開
閉動作は前記第１、第２両電磁弁３４，３５と同
じである。４０は前記第１バイパス管３２Ａの入
口と、受液器２１との間の高圧液管２５中に設け
られた逆止弁で、内層用熱交換器１１の除霜運転
時、前記受液器２１内の貯溜冷媒がバイパス回路
３２を流れる高圧冷媒によるエジエクタ効果によ
つて第１バイパス管３２Ａの入口方向に逆流する
のを阻止する。４１は前記連絡管３３中に設けら
れた逆止弁で、内層用熱交換器１１及び内層用、
外層用両熱交換器１１，５の冷却運転時、高圧液
管２５又は及び高圧液枝管２８を通過中の高圧液
冷媒が連絡管３３から低圧ガス管２７に流れるの
を阻止する。

前記冷凍装置１８は上述の如く構成されてお
り、第１図乃至第４図の鎖線１８Ａで示す部分は
店舗の機械室に設置される凝縮ユニツト、鎖線１
８Ｂで示す部分は店舗の店内に設置される冷却ユ
ニツトとして分けられている関係上、両ユニツト
をつなぐ共用管路２５Ａは店舗によつて数十メー
トルの長さになることもある。４２はタイマーを
内蔵した制御器で、前記第１乃至第６電磁弁３４
〜３９及びギアモータ３９を所定時間作動させる
ための開又は閉信号を各信号ラインａ〜ｇから送
るものである。

前記低温シヨーケース１は内層用熱交換器１１
の除霜運転時、この内層用熱交換器を通過した高
圧冷媒及び循環空気を外層用熱交換器５に導く関
係から空気循環を冷媒循環よりも優先させるよう
にしており、このため内層用熱交換器１１を外層
用熱交換器５よりも低い位置に配置している。
又、第７図に示す如く前記内層用熱交換器１１の
上部には低圧液管２６の出口が接続され、又下部
には低圧ガス管２７の入口が接続されており、内
層用熱交換器１１を通過する冷媒は矢印の如く上
部から下部に向つて流れ、内層用熱交換器１１を
通過する循環空気の流れとは逆方向となる。

次に低温シヨーケース１の運転システムについ
て説明する。

いま、第１ダンパ４Ａ、第２ダンパ４Ｂは閉じ
ており、第５図に示すように内層１３及び外層７
は夫々独立している。この時、第１、第２及び第
６各電磁弁３４，３５，３９が開、第３、第４及
び第５各電磁弁３６，３７，３８が閉となつてお
り、かゝる状態で、冷媒圧縮機１９を稼動させる
と、冷媒は第１図太線で示す如く圧縮機１９−凝
縮器２０−受液器２１−第６電磁弁３９−第１電
磁弁３４−減圧弁２２−蒸発器となる内層用熱交
換器１１−第２電磁弁３５−気液分離器２３−圧
縮器１９と流れる周知の第１のサイクルを形成
し、この間凝縮器２０で凝縮液化、減圧弁２２で
減圧、内層用熱交換器１１で蒸発気化される。こ
の冷却運転（例えば４時間）において、内層用送
風機１２でもつて、内層１３を通過中の循環空気
は、内層用熱交換器１１を通過中の例えば−15℃
の蒸発温度の低圧液冷媒と熱交換されて例えば−
６℃の冷却空気となり、第５図及び第６図実線矢
印に示す如く開口３に冷たいエアーカーテンCA
を形成して貯蔵室１７の温度を−４℃に維持する
冷却を図り貯蔵品を氷温（０℃以下でしかも細胞
を生かしておける温度帯）例えば−２℃に維持す
る。この間第１、第２両電磁弁３４，３５は貯蔵
室１７の温度を検出する温度検出器によつて同時
に開閉を繰り返し、貯蔵室１７の温度を適温（氷
温）に維持する。一方、外層用送風機６でもつて
外層７を通過中の循環空気は、第５図及び第６図
実線矢印の如く開口３において冷たいエアーカー
テンCAの外側に沿つて流れ、この冷たいエアー
カーテンの影響を受けて低温シヨーケース１を包
囲する外気より漸低い温度となり、前記の冷たい
エアーカーテンCAと外気との接触を阻止する保
護エアーカーテンGAとして作用する。

冷却運転の進行に伴ない内層用熱交換器１１へ
の着霜が多くなると、制御器４２からの信号で第
４電磁弁３７が開き、第１電磁弁３４からの液冷
媒の一部は高圧液枝管２８に分流される。この分
流された液冷媒は、減圧弁２９で減圧され、蒸発
器となる外層用熱交換器５で蒸発気化して低圧ガ
ス枝管３１を通り、低圧ガス管２７に流れ、内層
用熱交換器１１を通過した低圧ガス冷媒と合流し
圧縮機１９に流れる第２図太線で示す第２のサイ
クルを形成する。この第２のサイクルは冷却運転
終了前、即ち冷却運転から除霜運転に切り替る直
前に数十乃至数分間にわたつて行なわれ、この運
転によつて、内層用熱交換器１１と同様に外層用
熱交換器５も低温となり、外層７を通過中の循環
空気は、外層用熱交換器５を通過中の低圧液冷媒
（蒸発温度は−20℃）と熱交換され、内層１３を
循環中の冷却空気と略同じ乃至若干高い温度（−
４℃前後）に維持される。尚、この冷却運転にお
いては外層用送風機６の運転を停止してもよい。

この冷却運転中、制御器４２から除霜開始信号
が出力され第１、第２及び第６各電磁弁３４，３
５，３９が閉まり、第３及び第５両電磁弁３６，
３８が開き、又第１、第２両ダンパ４Ａ，４Ｂが
第２図鎖線の如く開くと、除霜運転に切り換わ
り、凝縮器２０からの高圧冷媒、即ち高圧の気液
混合冷媒は、バイパス回路３２−内層用熱交換器
１１−連絡管３３−第４電磁弁３７−減圧弁２９
−外層用熱交換器５−気液分離器２３−圧縮機１
９と流れる第３図太線で示す第３のサイクルを形
成する。この第３のサイクルは例えば10分乃至20
分間行なわれる内層用熱交換器１１の除霜運転サ
イクルであり、バイパス回路３２からの高圧の気
液混合冷媒（約40℃）は内層用熱交換器１１の上
部から下方に向つて流れる間、循環空気と熱交換
されて５℃程度の過冷却液となりつゝ且つその顕
熱でもつて内層用熱交換器１１の霜を徐々に解か
す。一方、この内層用熱交換器を通過した循環空
気は第１ダンパ４Ａにより内層１３における流れ
を中断されて第１窓４Ｃから外層７に流れ、外層
用熱交換器５を通過中の低圧液冷媒と熱交換され
て−４℃前後の温度に冷却される。この冷却され
た循環空気は第２ダンパ４Ｂにより指向され、第
２窓４Ｄから内層１３に帰還し、内層用吹出口１
４から開口３に向けて吹き出され、冷却運転と同
様に冷たいエアーカーテンCAを形成し、内層用
吸込口１５から内層１３に帰還する第５図鎖線矢
印の循環を繰り返す。尚、第６図の実施例におい
ても鎖線矢印の如く空気は循環されることにな
る。除霜運転の進行に伴ない内層用熱交換器１１
の霜が解けると、第１、第２及び第６各電磁弁３
４，３５，３９の閉状態が継続したまゝで、第３
及び第５両電磁弁３６，３８が閉じると除霜熱源
となる高圧の気液混合冷媒が内層用熱交換器１１
に供給されなくなり、内層用熱交換器１１内の残
留液冷媒（一部飽和ガスを含む）を受液器２１に
回収する所謂ポンプダウン運転となり、内層用熱
交換器１１内の液冷媒は第４図太線で示す如く連
絡管３３、第４電磁弁３７、減圧弁２９を通り外
層用熱交換器５を経て気液分離器２３、圧縮機１
９、凝縮器２０、受液器２１と流れ、この受液器
２１に高圧液冷媒として貯えられる。このポンプ
ダウン運転は内層用熱交換器１１の除霜運転の終
了に伴ない数分乃至十数分行なわれ、この間内層
用熱交換器１１内の冷媒のうち飽和ガス、液冷媒
と順次外層用熱交換器５に吸引されることによ
り、内層用熱交換器１１でその一部が蒸発気化し
てこの蒸発潜熱でもつて内層用熱交換器１１に冷
却作用を付与し、且つ液冷媒のまゝで減圧弁２９
から外層用熱交換器５に流れた冷媒は低圧液冷媒
となつてこの外層用熱交換器を通過するうちに蒸
発気化してこの蒸発潜熱でもつて外層用熱交換器
５に冷却作用を付与することになる。又、このポ
ンプダウン運転は内層用熱交換器１１に付着した
露の水切り時間でもある。

ポンプダウン運転の終了に伴ない、第４電磁弁
３７が閉じると共に、第１、第２及び第６電磁弁
３４，３５，３９が開き、第１図に示す冷却運転
に復帰する。

かゝる冷凍装置１８の構成によれば、内層用熱
交換器１１の除霜運転時、受液器２１と減圧弁２
２との間の高圧液管２５に接続された冷却用の第
１、第６両電磁弁３４，３９は閉まり、受液器２
１に貯わえられている液冷媒の減圧弁２２方向へ
の流れを阻止する一方、バイパス回路３２に設け
られた除霜用の第３、第５両電磁弁３６，３８は
開き、凝縮器２０を通過した温度の低い高圧の気
液混合冷媒（約40℃）がバイパス回路３２から内
層用熱交換器１１に導かれ、この内層用熱交換器
１１の霜を解かすことになる。従つて、内層用熱
交換器１１の冷却運転から除霜運転、又はその逆
に切り換わつたときの温度変化を小さくして内層
用熱交換器１１の冷媒管の熱膨張又は熱収縮の幅
を小さくできる。又、バイパス回路３２の入口と
受液器２１との間の高圧液管２５に設けられた逆
止弁４０は、除霜運転時、受液器２１に貯わえら
れた液冷媒がバイパス回路３２の入口方向に逆流
するのを阻止する作用をなし、この結果、バイパ
ス回路３２を通過する高圧冷媒の圧力及び温度低
下を未然に防止できる。即ち、逆止弁４０によつ
て受液器２１の液冷媒が除霜熱源である高圧の気
液混合冷媒に混ざるのを防止できるために、内層
用熱交換器１１の除霜時間を設定時間内に終了で
きることに併わせ、内層用熱交換器１１内の液冷
媒の増加を阻止して除霜運転後におけるポンプダ
ウン運転の時間を短くできる。

(ト) 発明の効果 上述した本発明によれば下記に列挙する効果が
生じる。

除霜運転時、２個の冷却用電磁弁の閉並びに
２個の除霜用電磁弁の開によつて、凝縮器を通
過した温度の低い高圧の気液混合冷媒が受液器
を側路してバイパス回路から熱交換器に導か
れ、この熱交換器の霜を解かすことになり、こ
の結果、熱交換器の冷却運転から除霜運転、又
はその逆に切り換わつた時の温度変化を小さく
して、熱交換器の冷媒管の熱膨張又は熱収縮の
幅を小さくでき、温度変化が起因する冷媒管の
亀裂を回避できる。

除霜運転時、受液器側の冷却用電磁弁の閉並
びにび逆止弁の作用によつてこの受液器の液冷
媒が除霜熱源である高圧の気液混合冷媒に混ざ
るのを防止できるために、熱交換器の除霜時間
を設定時間内に終了できることに併わせ、熱交
換器内の液冷媒の増加を阻止して除霜運転後に
おけるポンプダウン運転の時間を短くできる。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明冷凍装置の実施例を示し、
第１図乃至第４図は第１乃至第３のサイクル及び
ポンプダウン運転を示す冷媒回路図、第５、第６
図は冷凍装置によつて冷却される低温シヨーケー
スの縦断面図、第７図は内層用熱交換器の全体斜
視図である。 １１……熱交換器、１８……冷凍装置、１９…
…圧縮機、２０……凝縮器、２１……受液器、２
２……減圧弁、２４……高圧ガス管、２５……高
圧液管、２６……低圧液管、２７……低圧ガス
管、３２……バイパス回路、３４，３９……冷却
用電磁弁、３６，３８……除霜用電磁弁、４０…
…逆止弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、凝縮器、受液器、減圧弁、熱交換器
   等を高圧ガス管、高圧液管、低圧液管、低圧ガス
   管で環状に接続してなる冷凍装置において、前記
   受液器と減圧弁との間の高圧液管中に、相互に離
   間して配置され、前記熱交換器が蒸発器となる冷
   却運転時には共に開、前記熱交換器の除霜運転時
   には共に閉となる２個の冷却用電磁弁と、入口が
   前記凝縮器と受液器との間の高圧液管に接続さ
   れ、出口が前記低圧液管に接続され、途中の部分
   が前記冷却用両電磁弁との間の高圧液管に接続さ
   れたバイパス回路と、該バイパス回路の前記入口
   と前記途中の部分との間及び前記出口と前記途中
   の部分との間に夫々設けられ、前記熱交換器の冷
   却運転時には共に閉、前記熱交換器の除霜運転時
   には共に開となる２個の除霜用電磁弁と、前記バ
   イパス回路の入口と前記受液器との高圧液管に設
   けられ、前記熱交換器の除霜運転時に前記受液器
   からバイパス回路の入口方向への冷媒の逆流を阻
   止する逆止弁とを具備してなる冷凍装置。