JPH0633922B2 - サ−モタンクを備えた冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はデフロスト熱源を蓄熱させるためのサーモタン
クを備えた冷凍装置における圧縮機用モータの保護をは
かるための構造に関する。

（従来の技術） 冷凍冷蔵庫の冷凍装置におけるデフロストシステムには
散水によるデフロスト方式が多く採用されているが、こ
れは年間を通じてみた場合に、面倒な水温制御を要する
こと、多量の水を消費することなどの問題があるところ
から、近年に至ってホットガスデフロスト方式が着目さ
れ、前述する如きサーモタンクを備えた冷凍装置が脚光
を浴びてきており、例えば実開昭５３−１２７６４０号
公報によって公知の構造のものが提案されている。

この冷凍装置は第２図に示すように、圧縮機(1)の吐出
口と吸入口とに接続せしめた四路切換弁(2)における２
つの切換ポートの間に、熱交換器(4)を内蔵するサーモ
タンク(3)，逆止弁(5)，凝縮器(6)、第１減圧器(8)，冷
却（蒸発）器(9)を順に直列に連結してなる冷媒回路を
接続せしめ、さらに、逆止弁(5)と凝縮器(6)とを直列に
有する管路に対して第２減圧器(12)′と逆止弁(24)との
直列になる分岐管路を並列接続すると共に、第１減圧器
(8)に対して逆止弁(13)を並列に接続した回路構成であ
って、冷却サイクル及びデフロストサイクルは図中実線
及び破線で示す通りの冷媒流通が成されることにより、
冷却サイクルでは冷却作用と同時に、サーモタンク(3)
にデフロスト熱源の蓄熱を行わせ、デフロストサイクル
ではサーモタンク(3)の蓄熱をデフロスト熱源として利
用させるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述する従来の装置では、冷却運転中にデフロストを必
要としてデフロスト運転に切り換えた際、圧縮機(1)に
吸入される冷媒がサーモタンク(3)で加熱されるため
に、非常に高い温度の冷媒ガスが圧縮機(1)に吸込まれ
ることになり、圧縮機(1)がモータ一体構造のものでは
モータのコイル温度が上昇してくる。

また、デフロストが完了してデフロスト運転から冷却運
転に切り換えた際には、冷却器(9)からの冷媒吸入ガス
管がデフロスト運転中に高温に加熱されていることか
ら、切り換え後の暫くの間は高温の冷媒ガスを吸込むた
めにモータのコイル温度が上昇してくる。

一方、デフロスト運転から冷却運転に切り換った時点で
は第１減圧器(8)が加熱度制御用の感温膨張弁である場
合、吸入ガス管に添設してなる感温筒が昇温されている
ために、感温膨張弁(8)は全開の状態となっており、従
って、冷媒液が流れてきて吸入ガス管の温度が下降し膨
張弁(8)の作動が正常になるまでの間は非常に湿り運転
となり、圧縮機(1)に対し大きな冷熱衝撃を与える結果
となる。

このように冷熱衝撃が圧縮機(1)に与えられると、圧縮
機内蔵のモータは絶縁劣化が進んできて遂には焼損に至
るものであって装置の信頼性を著しく低下させる問題が
あった。

かかる問題点に対処して本発明は成されたものであっ
て、冷却サイクルとデフロストサイクルとの間の切換え
を行った後の吸入ガス温度が異常に高い間は、吸入ガス
管に低温冷媒液をインジエクションすることによって吸
入ガスの温度を低下させる一方、デフロストサイクルか
ら冷却サイクルへの切換えに際しては減圧器が正常に作
動しはじめるまでの当分の間、循環冷媒量を少なく制御
せしめる如くなすことによって、圧縮機における大きな
冷熱衝撃を解消せしめ、もって圧縮機特にモータの保護
を万全に果させようとするものである。

（問題点を解決するための手段） しかして本発明は実施例を示す図面により明らかな如
く、圧縮機(1)の吐出口と吸入口とに接続せしめた四路
切換弁(2)における２つの切換ポート間に、熱交換器(4)
を内蔵したサーモタンク(3)，逆止弁(5)，水冷凝縮器
(6)，膨張弁(8)，冷却器(9)を直列に連結してなる冷媒
回路を接続せしめ、さらにデフロスト膨張弁(12)を逆止
弁(5)と水冷凝縮器(6)とレシーバ(7)からなる直列回路
に対し並列に接続せしめると共に、膨張弁(8)に対し逆
止弁(13)を並列に接続した回路構成を有し、四路切換弁
(2)の切換えによって冷却運転とデフロスト運転を行な
わせ冷却運転時、サーモタンク(3)にデフロスト熱源の
蓄熱を行なわせ、ホットガスによるデフロスト運転の
際、前記サーモタンク(3)の蓄熱をデフロスト熱源に利
用させる冷凍装置において、高圧液ライン用電磁弁(15)
を介設する一方、インジエクション用電磁弁(17)と減圧
器(18)とを直列関係となし管路中に介設して有するリキ
ッドインジエクションライン(16)を高圧液ラインと吸込
ガスラインとに亘らせて接続せしめ、さらに、冷却サイ
クルからデフロストサイクルに切換えた後及びデフロス
ト完了により冷却サイクルに切換えた直後で吸入ガス温
度が設定値よりも高い間は前記インジエクション用電磁
弁(17)を開かせるとともに、デフロスト完了により冷却
サイクルに切換えてからの所定時間中で吸入ガスライン
の吸入ガス温度が設定値より高い間は、前記液ライン用
電磁弁(15)を交互に開閉させて冷媒液流量を減少させる
制御手段(20)を設けたことを特徴とする。

（作用） 本発明はリキッドインジエクションライン(16)から低温
冷媒液を吸入ガスラインに噴射させてなることによっ
て、過熱された高温冷媒ガスは温度低下した後、圧縮機
に吸入されるため圧縮機の温度上昇を抑え得る。

また、液ライン用電磁弁(15)を交互に開弁と閉弁とに作
動させることによって冷却サイクル系内を流れる冷媒量
が減少する結果、自動膨張弁が正常作動に至るまでの温
渡期に過剰な冷媒液が圧縮機側に流れ込むようなことは
防止される。

以上のことから、圧縮機のモータが高温と低温の大きな
温度変化にもとづく冷熱衝撃を受けることはなくなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図は本発明の１例に係る装置回路図であって、(1)
はアンローダ(21)を備えた能力可変の圧縮機であって、
吐出口を四路切換弁(2)の高圧ポートに、吸入口をアキ
ュムレータ(10)を介して同切換弁(2)の低圧ポートに夫
々接続せしめている。

前記四路切換弁(2)は高圧ポートと低圧ポートとに交互
に切換り連通する２つの切換ポートを備えていて、両切
換ポート間には、熱交換器(4)を内蔵するサーモタンク
(3)と、逆止弁(5)と、水冷凝縮器(6)と、レシーバ(7)
と、液ライン用電磁弁(15)と、膨張弁(8)と、冷却（蒸
発）器(9)とを順に直列に連結してなる冷媒回路を接続
せしめ、さらに、デフロスト用膨張弁(12)を逆止弁(5)
と水冷凝縮器(6)とレシーバ(7)とからなる直列回路に対
して並列に接続せしめてなり、また、膨張弁(8)に対し
て逆止弁(13)を並列に接続すると共に、逆止弁(14)を水
冷凝縮器(6)とレシーバ(7)と液ライン用電磁弁(15)との
直列回路に対して並列に接続せしめている。

しかしてサーモタンク(3)は断熱材で掩われたタンク内
に、冷媒を流通せしめる熱交換器(4)を内蔵せしめると
共に水を充填せしめた構造の蓄熱槽であって、前記熱交
換器(4)を水冷凝縮器(6)と四路切換弁(2)とを結ぶガス
管(11)、すなわち、冷却サイクル時に高圧ガスが流通す
る管路の途中に介設せしめるものであり、一方液ライン
用電磁弁(15)は高圧液ライン中の例えば、レシーバ(7)
に対し冷却サイクル時に下流側になる高圧液ライン中に
介設せしめるものである。

かかる構造になる冷凍装置は、逆止弁(13)を並列に有す
る膨張弁(8)及び冷却器(9)が冷蔵庫内に設置される一
方、他の機器は別に設けた機械室に一括して設置され
て、冷却サイクルによる冷却運転の際は、第１図に実線
矢示する冷媒流通がなされて、サーモタンク(3)内の水
は凝縮潜熱によって高温水になり、水冷凝縮器(6)では
冷却水の温度コントロールが成されているため、冷媒の
凝縮圧力は一定に保持されており、かくして冷却器(9)
において冷蔵庫の冷却が行われると共に、後に行われる
デフロストの際の熱源としてサーモタンク(3)に凝縮潜
熱が備蓄される。

一方、デフロストサイクルによるデフロスト運転の際
は、四路切換弁(2)の切換操作によって、第１図に破線
矢示する冷媒流通が成されて、圧縮機(1)の吐出ガスは
冷却器(9)に流れて凝縮潜熱によりコイルに付着してい
る霜は融かされる一方、サーモタンク(3)内では温水と
の間で蒸発潜熱の熱交換が成される。

従って、サーモタンク(3)の蓄熱は循環冷媒を通じて冷
却器(9)に与えられる結果、高効率のデフロストが成さ
れるのである。

叙上の構成及び作用を有する冷凍装置において、インジ
エクション用電磁弁(17)と減圧器(18)例えば膨張弁とを
直列関係で管路中に介設して有するリキッドインジエク
ションライン(16)を液ライン用電磁弁(15)に対して冷却
サイクル時に上流側となる高圧液ラインと、アキュムレ
ータ(10)に対し上流側となる吸入ガスラインとに亘らせ
て接続せしめている。

一方、低圧圧力を検知して設定値より高いか低いかで異
なる信号を出力する低圧圧力スイッチ(19)を吸入ガスラ
インに関連させて設けると共に、吐出ガス温度を検知し
て設定値より高いか低いかで異なる信号を出力する温度
検知器(22)を吐出ガスラインに関連させて設けている。

そして、低圧圧力スイッチ(19)及び温度検知器(22)の両
信号を入力信号要素となして、液ライン用電磁弁(15)及
びインジエクション用電磁弁(17)に開閉制御の出力を、
また、前記アンダローダ(21)の操作部に制御出力を夫々
付与する制御手段(20)を電気制御系に設けている。

上記制御手段(20)は、タイマ回路、出力増幅回路等から
なっていて、液ライン用電磁弁(15)に対しては、デフロ
スト運転が完了した後の冷却サイクルに切換えられた際
の所定時間内では開弁と閉弁とを交互に繰り返させて、
その後の安定冷却運転期は開を保持させるように出力を
発し、一方、インジエクション用電磁弁(17)に対して
は、冷却サイクルからデフロストサイクルに、また、そ
の逆に切換えた際は強制的に、又、冷却運転時で吐出ガ
ス温度が高い間は開弁させるように出力を発し、また、
アンローダ(21)に対しては、デフロスト完了後、冷却サ
イクルに切換えた際の所定時間例えば１５分間に限らせ
て圧縮機(1)の能力を例えば５０％に低下させる如き出
力を発するように構成している。

以下、冷凍装置の運転態様について説明すると、圧縮機
(1)を駆動し、四路切換弁(2)を第１図の実線示弁位置に
操作し、液ライン用電磁弁(15)を開弁させることによっ
て実線矢示の冷却サイクルによる冷却運転が行われ、冷
却器(9)により冷蔵庫内が冷却されると同時に、サーモ
タンク(3)では凝縮潜熱の蓄熱が成される。

冷却器(9)の熱交換コイル表面に霜が成長してきてデフ
ロストを必要とすることによりデフロスト指令が発せら
れると、四路切換弁(12)を破線示弁位置になるよう切換
操作し、同時に液ライン用電磁弁(15)を閉弁させる。

かくして、第１図に破線矢示してなるデフロストサイク
ルによるデフロスト運転が行われるが、前述するように
圧縮機(1)に吸入される冷媒はサーモタンク(3)で過熱さ
れるために、圧縮後の吐出ガスも当然高くなっており、
温度検知器(22)の設定値例えば１１０℃よりも高温とな
ってくるので、切換え時点で強制信号が制御手段(20)か
ら出されることによって、インジエクション用電磁弁(1
7)が開弁させられる結果、高圧液ライン中を流れる冷媒
液の一部がリキッドインジエクションライン(16)を経、
減圧された後に吸入ガスラインに噴射される。

従って、この噴射した低圧冷媒液と高温の吸入ガスとが
混和するために吸入ガス温度は低下し、圧縮機(1)が過
熱する状態は解消される。

霜が融けて除去されることによってデフロスト終了指令
が発せられると、四路切換弁(2)を冷却サイクル側に切
換えると共に、制御手段(20)から制御出力が出されて、
アンローダ(21)を作動させて圧縮機(1)を１００％能力
から５０％能力に低下させると同時に、インジエクショ
ン用電磁弁(17)が開弁させられる。

この場合、デフロスト運転から冷却運転に切り換わった
際には、冷却器(9)が高温に加熱されていることによっ
て、切り換え後の暫くの間は高温の冷媒ガスを吸込むた
め、吸入冷媒ガスを温度低下させる必要上、前記電磁弁
(17)を開弁させるのである。

かくして、リキッドインジエクションライン(16)からの
低温冷媒噴射により吸入ガス温度が低下し、圧縮機(1)
が過熱する状態は解消される。

一方デフロスト運転から冷却運転に切り換った際の膨張
弁(8)の状態についてみると、冷却器(9)から四路切換弁
(2)の切換ポートに至る吸入ガス管は前述するように高
温になっているので、感温筒(23)の作動によって前記膨
張弁(8)は全開状態になっており、定常の流量制御機能
を発揮するまでには若干の時間を要する。

この状態では、低圧圧力スイッチ(19)が高い圧力を検知
しているので、制御手段(20)の作動により、液ライン用
電磁弁(15)は開弁と閉弁とを交互に繰り返す間欠開弁が
成され、膨張弁(8)が定常な作動に復帰するに要する時
間例えば１０分を経過するまで間欠開弁を行わせる。

かくして、冷媒系内に流れる冷媒の量が絞られる結果、
膨張弁(8)が過渡期に全開状態になっていても冷却器(9)
に流れ込む冷媒は制限されるので、圧縮機(1)に湿りガ
スが吸入され極端な湿り運転となる事態は回避される。

膨張弁(8)が定常状態となった時点に至ると吸入ガスラ
インの圧力は正常値に低下するので、液ライン用電磁弁
(15)の間欠開弁から常時開弁に作動させられて、定常の
冷却運転が以後行われることに （発明の効果） 本発明は以上述べた構成及び作用を有するものであっ
て、冷却運転からデフロスト運転に切り換えた際にサー
モタンク(3)により加熱された吸入ガスに対して、リキ
ッドインジエクションライン(16)を通じ低温冷媒液を噴
射させて温度低下をはからせ、また、デフロスト運転か
ら冷却運転に切り換えた直後も同様に吸入ガスの温度低
下をはからせているので、圧縮機(1)を過熱状態から保
護することができる。

さらに、デフロスト運転から冷却運転に切り換えた直後
の膨張弁(8)が作動不安定の時期には、冷媒流量を低減
させるようにしていることにより、圧縮機(1)が極端な
湿り運転になって弁の損傷を受けるなどの事故を予防す
ることが可能であり、しかも、圧縮機(1)の大きな冷熱
衝撃を大巾に減少することが可能でモータの焼損を確実
に防止でき、かくして、圧縮機(1)の信頼性が飛躍的に
向上される効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る装置回路図、第２図は従
来の冷凍装置回路図である。 (3)……サーモタンク、(4)……熱交換器、 (11)……ガス管、(15)……液ライン用電磁弁、 (16)……リキッドインジエクションライン、 (17)……インジエクション用電磁弁、 (18)……減圧器、(20)……制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機(1)の吐出口と吸入口とに接続せし
   めた四路切換弁(2)における２つの切換ポート間に、熱
   交換器(4)を内蔵したサーモタンク(3)，逆止弁(5)，水
   冷凝縮器(6)，膨張弁(8)，冷却器(9)を直列に連結して
   なる冷媒回路を接続せしめ、さらにデフロスト膨張弁(1
   2)を逆止弁(5)と水冷凝縮器(6)とレシーバ(7)からなる
   直列回路に対し並列に接続せしめると共に、膨張弁(8)
   に対し逆止弁(13)を並列に接続した回路構成を有し、四
   路切換弁(2)の切換えによって冷却運転とデフロスト運
   転を行なわせ冷却運転時、サーモタンク(3)にデフロス
   ト熱源の蓄熱を行なわせ、ホットガスによるデフロスト
   運転の際、前記サーモタンク(3)の蓄熱をデフロスト熱
   源に利用させる冷凍装置において、レシーバ(7)に対し
   冷却運転時、下流側になる高圧液ライン中に液ライン用
   電磁弁(15)を介設する一方、インジエクション用電磁弁
   (17)と減圧器(18)とを直列関係となし管路中に介設して
   有するリキッドインジエクションライン(16)を前記高圧
   液ラインと吸入ガスラインに亘らせて接続せしめ、さら
   に、冷却サイクルからデフロストサイクルに切換えた後
   及びデフロスト完了により冷却サイクルに切換えた直後
   で吸入ガス温度が設定値よりも高い間は前記インジエク
   ション用電磁弁(17)を開かせるとともに、デフロスト完
   了により冷却サイクルに切換えてからの所定時間中で吸
   入ガスラインの吸入ガス温度が設定値より高い間は、前
   記液ライン用電磁弁(15)の開弁と閉弁を交互に繰り返さ
   せて冷媒液流量を減少させる制御手段(20)を設けたこと
   特徴とするサーモタンクを備えた冷凍装置。