JPH0689966B2 - 冷凍装置のデフロスト運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷凍装置のデフロスト運転制御装置に係り、
特に、ホットガスを蒸発器およびそのドレンパンのヒー
タにバイパスしてデフロスト運転を行うようにしたもの
の改良に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭61−29652号公報に開示される
如く、圧縮機、凝縮器、減圧機構およびドレンパンを付
設した蒸発器とを順次接続してなる主冷媒回路を有する
とともに、圧縮機からの吐出冷媒を蒸発器にバイパスす
るホットガスバイパス路と、該ホットガスバイパス路に
介設され、ドレンパンを加熱するためのドレンパンヒー
タと、吐出冷媒の流れを主冷媒回路とホットガスバイパ
ス路とに切換える接続切換機構とを備えた冷凍装置にお
いて、デフロスト運転指令を受けたとき、吐出冷媒をド
レンパンヒータを含むホットガスバイパス路に流すデフ
ロスト運転を行うことにより、所定のデフロストを行い
ながら、その際、ドレンパン内の氷結ドレンを融解して
いわゆるドレン詰まりを防止するようにしたものは公知
の技術として知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のものでは、冬期等外気温が低
いときには高温時に比べてデフロスト時間が長くなる。
また、ホットガスをドレンパンヒータに流すとき、実際
にドレンパン内の氷結ドレンの融解に使用される熱量は
ホットガス熱量の数10％であり、残りの熱量がドレンパ
ン、蒸発器のフィン、管板、裏板等の必要以上の加熱に
使用されており、そのため、例えば、庫内温度の必要以
上の上昇を招く等、電力を無駄に消費してしまうという
問題があった。

一方、例えば特開昭58−148571号公報に開示されるごと
く、ホットガスバイパス路にドレンパンヒータをバイパ
スする部分バイパス路を流量切換弁と共に設け、デフロ
スト運転中、ドレンパン温度がある程度以上に上昇する
と、ホットガスバイパス路の冷媒の流れを部分バイパス
路側に切換えることで、無駄なデフロスト運転を防止使
用とするものがある。しかし、単にドレンパン温度のみ
検出しても、解氷状態を必ずしも正確に検出することは
できず、デフロスト不足や過剰デフロストを確実に防止
するのは困難であった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、ホットガスバイパスによるデフロスト運転時、吐
出管温度とドレンパンヒータ出口温度との差温の変化か
ら氷結ドレンの解氷状態を正確に検知するとともに、ド
レンパン内の氷結ドレンの実際の融解に必要なホットガ
スのみをドレンパンヒータに通ずる手段を講ずることに
より、庫内温度の必要以上の上昇を有効に防止して、電
力の使用効率の向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、第１図に
示すように、圧縮機（１）、凝縮器（２）、減圧機構
（３）およびドレンパン（15）を付設した蒸発器（４）
を順次接続してなる主冷媒回路（６）と、上記圧縮機
（１）の吐出管（5a）と蒸発器（４）とを吐出冷媒のバ
イパス可能に接続するホットガスバイパス路（９）と、
吐出冷媒の流れを上記主冷媒回路（６）とホットガスバ
イパス路（９）側とに切換える第１接続切換機構（10）
と、ホットガスバイパス路（９）に介設され、上記ドレ
ンパン（15）を吐出冷媒により加熱するドレンパンヒー
タ（11）と、ホットガスバイパス路（９）において上記
ドレンパンヒータ（11）をバイパスする部分バイパス路
（12）と、ホットガスバイパス路（９）中の吐出冷媒の
流れをドレンパンヒータ（11）側と部分バイパス路（1
2）側とに切換える第２接続切換機構（13）とを備えた
冷凍装置を前提とする。

そして該冷凍装置の運転制御装置として、デフロスト運
転指令を受けたとき、吐出冷媒がホットガスバイパス路
（９）側に流れるように上記第１接続切換機構（10）を
制御する第１切換制御手段（21）と、圧縮機（１）の吐
出管（5a）の温度を検出する吐出管温度検出手段（Th
1）と、ドレンパンヒータ（11）の出口温度を検出する
ヒータ出口温度検出手段（Th3）と、上記両検出手段（T
h1），（Th3）の出力を受け、上記第１切換制御手段（2
1）によるデフロスト運転時、吐出管温度とドレンパン
ヒータ出口温度との差温が最大となったときに解氷状態
と判断する判別手段（22）と、上記第１切換制御手段
（21）によるデフロスト運転の開始後、上記判別手段
（22）の判別に応じ、吐出冷媒が、ドレンパン（15）が
解氷するまではドレンパンヒータ（11）に流れ、ドレン
パン（15）の解氷後には上記部分バイパス路（12）側に
バイパスして流れるように、上記第２接続切換機構（1
3）を切換制御する第２切換制御手段（24）とを設ける
構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、装置の運転時、第１切
換制御手段（21）により第１接続切換機構（10）の接続
が主冷媒回路（６）側に切換えられた状態で運転が行わ
れ、圧縮機（１）から吐出された冷媒が主冷媒回路
（６）のみを流れて、凝縮器（２）で凝縮変化された
後、蒸発器（４）で蒸発するように循環して、所定の冷
凍が行われる。

そして、装置の運転中に蒸発器（４）の表面が着霜して
デフロスト運転指令がなされると、第１切換制御手段
（21）により、第１接続切換機構（10）の接続がホット
ガスバイパス路（９）側に切換えられ、吐出冷媒がホッ
トガスとしてホットガスバイパス路（９）にバイパスす
るデフロスト運転が行われる。

そのとき、デフロスト運転の開始直後は、吐出冷媒の温
度が低いので、吐出管温度検出手段（Th1）で検出され
る吐出管温度と、ヒータ出口温度検出手段（Th3）で検
出されるヒータ出口温度との差温が最大となることはな
い。したがって、判別手段（22）により、ドレンパン
（15）が解氷状態と判断されることはなく、第２切換制
御手段（24）により、ホットガスバイパス路（９）にお
いてドレンパンヒータ（11）側にホットガスが流れる。
そして、吐出冷媒の上昇とともにドレンパン（15）が加
熱され氷結ドレンが融解し始めると潜熱によりヒータ出
口温度が低下するが、ドレンパン（15）の融解が終了す
るとヒータ出口温度が急激に上昇する。したがって、こ
の間のヒータ出口温度の微分値が最大となる時刻にほぼ
対応する時点で吐出冷媒の温度とヒータ出口温度との温
度差が最大となり、判別手段（22）により、この時点で
ドレンパン（15）が解氷状態になったと判別される。つ
まり、ドレンパン（15）内が解氷してドレンパン表面温
度、蒸発器（４）のフィン表面温度等が大きく温度上昇
しようとする時点が正確に検知される。

そして、判別手段（22）によりドレンパン（15）が解氷
状態であると判別されると、第２切換制御手段（24）に
より、ホットガスバイパス路（９）内でホットガスが部
分バイパス路（12）側に流れ、ドレンパンヒータ（11）
側には流れないように第２接続切換手段（13）が切換制
御されるので、ドレンパン（15）や蒸発器（４）のフィ
ン、管板、裏板等が必要以上に加熱されることがない。
加えて、ホットガスがドレンパンヒータ（11）をバイパ
スすることにより、ドレンパンヒータ（11）を通過する
ことによる圧力損失および熱損失がなくなり、蒸発器
（４）に高温のホットガスが導入されてデフロスト運転
時間が短縮される。よって、庫内温度の必要以上の上昇
が有効に防止され、電力の使用効率が向上することにな
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に基
づき説明する。

第２図は本発明の実施例に係るコンテナ冷凍機の全体構
成を示し、（１）は圧縮機、（２）は該圧縮機（１）か
ら吐出された冷媒を凝縮液化するための凝縮器、（３）
は該凝縮器（２）で凝縮液化された液冷媒を所定の低圧
状態まで減圧するための減圧機構としての膨張弁、
（４）はドレンパン（15）を付設し、上記該膨張弁
（３）で減圧された冷媒を蒸発させるための蒸発器であ
って、上記各機器（１）〜（４）は冷媒配管（５）によ
り冷媒の流通可能に接続されていて、凝縮器（２）で外
気との熱交換により付与された冷熱を蒸発器（４）で庫
内空気に放出する主冷媒回路（６）が構成されている。

そして、上記主冷媒回路（６）において、上記膨張弁
（３）と凝縮器（２）の間には主冷媒回路（６）を開閉
する第１電磁開閉弁（７）が介設されていて、さらに、
該電磁開閉弁（７）と蒸発器（４）の間には主冷媒回路
（６）を開閉する第２電磁開閉弁（８）が介設されてい
る。上記第1,第２電磁開閉弁（７），（８）により、後
述のポンプダウン運転時、その間の配管に一定量の冷媒
を貯溜して、デフロスト運転時にホットガスバイパス路
（９）に流れる冷媒量を一定に保持するようになされて
いる。

さらに、圧縮機（１）の吐出管（5a）と上記蒸発器
（４）との間には、吐出冷媒（以下、ホットガスとす
る）を主冷媒回路（６）からバイパス可能に接続するホ
ットガスバイパス路（９）が設けられていて、その吐出
管（5a）との接続部には、ホットガスの流れをオフ状態
で主冷媒回路（６）側に、オン状態でホットガスバイパ
ス路（９）側に切換える第１接続切換機構としての第１
三方弁（10）が介設されている。また、ホットガスバイ
パス路（９）には上記蒸発器（４）のドレンパン（15）
を加熱するためのドレンパンヒータ（11）が介設されて
いて、フロスト時、該ドレンパンヒータ（11）にホット
ガスを通ずることにより、蒸発器（４）で解氷されドレ
ンパン（15）に落下した水中の未溶解部分である氷を融
解していわゆるドレン詰まりを防止するようになされて
いる。

ここで、上記膨張弁（３）、電磁開閉弁（７）および第
１三方弁（10）は、装置全体の運転を制御するためのコ
ントローラ（18）に内蔵されたデフロスト運転制御部
（21）と信号の授受可能に接続されていて、該デフロス
ト運転制御部（21）は、蒸発器（４）のフロスト時、第
１三方弁（10）をオン状態に切換え、圧縮機（１）から
の吐出冷媒がホットガスとしてホットガスバイパス路
（９）に流れるように制御する第１接続切換機構として
機能するものである。

一方、上記ホットガスバイパス路（９）中には、上記ド
レンパンヒータ（11）をバイパスする部分バイパス路
（12）が設けられていて、さらに、そのドレンパンヒー
タ（11）との分岐点には、ホットガスの流れをオン状態
でドレンパンヒータ（11）に、オフ状態で部分バイパス
路（12）に切換える第２接続切換機構としての第２三方
弁（13）が介設されている。

また、装置にはセンサ類が設置されていて、（Th0）は
吸入管に配置され、吸入管温度T0を検出する吸入管セン
サ、（Th1）は圧縮機（１）の吐出管（5a）に配置さ
れ、吐出管温度T1を検出する吐出管温度検出手段として
の吐出管センサ、（Th2）はドレンパンヒータ（11）の
入口側に配置され、ドレンパンヒータ入口温度T2を検出
するヒータ入口センサ、（Th3）はドレンパンヒータ（1
1）の出口に配置され、ドレンパンヒータ出口温度T3を
検出するヒータ出口温度検出手段としてのヒータ出口セ
ンサ（Th3）、（Th4）はドレンパン温度を検出するドレ
ンパンセンサである。上記各センサ（Th0）〜（Th3）お
よび上記第２三方弁（13）は、上記コントローラ（18）
と信号の授受可能に接続されていて、後述のように、各
センサ（Th0）〜（Th3）の信号に応じて第２三方弁（1
3）の接続状態が切換えられるようになされている。

なお、図中、（16）は凝縮器（２）で凝縮された冷媒を
貯溜するためのレシーバ、（LPS）はポンプダウン運転
時に低圧の低下を検出して、所定値でポンプダウン運転
を終了させるための信号を出力する低圧圧力スイッチで
ある。

装置の運転時、第1,第２電磁開閉弁（７），（８）が開
きかつ第１三方弁（10）がオフの状態で運転が行われ、
圧縮機（１）から吐出された冷媒が主冷媒回路（６）の
みを流れて、凝縮器（２）で凝縮液化された後、蒸発器
（４）で蒸発するように循環することにより、庫内を設
定温度に冷却するようになされている。

そのとき、装置の運転中に蒸発器（４）の表面が着霜す
るフロスト状態になると、それが吸入管センサ（Th0）
で検知されて（例えばその温度T0≦−23℃となるような
条件）、上記コントローラ（18）内のデフロスト運転制
御部（21）により、第１電磁開閉弁（７）が閉じられ、
第２電磁開閉弁（８）は開いたままで、主冷媒回路
（６）中の冷媒が凝縮器（２）、レシーバ（16）および
配置で形成される液溜め部に貯溜されるいわゆるポンプ
ダウン運転が行われる。そして、低圧圧力スイッチ（LP
S）がオフになって、ポンプダウン運転が完了すると、
第１三方弁（10）がオンに切換わり、かつ第１電磁開閉
弁（７）が開き第２電磁開閉弁（８）が閉じた状態で運
転が行われ、ポンプダウン運転で貯溜された冷媒のうち
第1,第２電磁開閉弁（７），（８）の間の配管に貯溜さ
れた一定量（例えば300cc程度の冷媒量）だけをホット
ガスとして、ホットガスバイパス路（９）にバイパスし
て、蒸発器（４）を除霜するデフロスト運転が行われ
る。

そして、本発明の特徴として、上記デフロスト運転制御
部（21）によるデフロスト運転時、上記温度センサ（Th
0）〜（Th3）の信号に応じて、コントローラ（18）によ
り上記第２三方弁（13）が切換制御される。その制御内
容について、第３図のフローチャートに基づき説明す
る。

まず、ステップS₁でデフロスト運転を開始すると、ステ
ップS₂で第２三方弁（13）をオンにして、ホットガスを
ドレンパンヒータ（11）側に流し、ステップS₃でヒータ
出口センサ（Th3）の信号からヒータ出口温度T3の単位
時間に対する変化つまり時間についての微分値dt3/dtが
正か否かを判別し、正になると、ステップS₄に進んで、
第２三方弁（13）をオフ状態に切換えて、ホットガスを
部分バイパス路（12）側にバイパスさせる。すなわち、
ドレンパンヒータ（11）にホットガスを導入せずに直接
蒸発器（４）に流くようにする。

その後、ステップS₅で、吸入管温度T0が35℃よりも高温
に上昇するのを待って、ステップS₆でデフロスト運転を
終了する。

ここで、本発明では、第３図のフロー中、判別手段（2
2）によるステップS₃の判別を、吐出管温度T1とヒータ
出口温度T3との差温（T1−T3）が最大か否かを判別する
ことによって行っている。

上記フローにおいて、ステップS₃により、ドレンパン
（15）内の解氷が終了したか否かを判別する判別手段
（22）が構成されている。また、ステップS₂およびS₄に
より、デフロスト運転時に判別手段（22）の出力を受け
て、吐出冷媒がデフロスト運転の開始とともにドレンパ
ンヒータ（11）に流れ、ドレンパン（15）の解氷後には
上記部分バイパス路（12）側をバイパスして流れるよう
に、第２三方弁（第２切換機構）（13）を切換制御する
第２切換制御手段（24）が構成されている。

したがって、デフロスト運転制御部（第１切換制御手
段）（21）によるデフロスト運転時、第２切換制御手段
（24）により、ドレンパンヒータ（11）側にホットガス
が流れるように第２三方弁（13）が切換制御されるの
で、ドレンパン（15）内の氷結ドレンが融解し、ドレン
詰まりが有効に防止される。

また、ドレンパンヒータ（11）の出口温度T3の微分値dt
3/dtが正になったときにドレンパン（15）が解氷された
ことを検知するようにしているので、ドレンパン（15）
内が解氷して温度上昇する時点を正確に検知することが
できる。すなわち、第４図に示すように、ホットガスを
ドレンパンヒータ（11）にずっと流し続けた場合におけ
るヒータ出口温度T3の時間に対する変化を実線で、吸入
管温度T0の変化を破線で、蒸発器（４）のフィン表面温
度Tf変化を一点鎖線で、ドレンパン（15）の表面温度Td
の変化を二点鎖線でそれぞれ表すと、dt3/dtが正になる
時点（図中の部分）から後では、ドレンパン表面温度
Tdおよび蒸発器（４）のフィン表面温度Tfはいずれも大
きく温度上昇する。

ここで、本発明では、第３図のフロー中、判別手段（2
2）によるステップS₃の判別を、吐出管温度T1とヒータ
出口温度T3との差温（T1−T3）が最大か否かを判別する
ことによって行っている。すなわち、第５図に示すよう
に、ヒータ出口温度T3の時間に対する変化が最大となる
時刻t1にほぼ対応する時点t₁′で、ドレンパンヒータ
（11）の吐出管温度T1とヒータ出口温度T3との差温（T1
−T3）が最大となるので、ドレンパン（11）の解氷時が
正確に検出されるのである。

そして、判別手段（22）によりドレンパン（15）の解氷
時が検出されると、ホットガスバイパス路（９）内で、
ホットガスが部分バイパス路（12）側に流れ、ドレンパ
ンヒータ（11）側には流れないように第２三方弁（13）
が切換制御されるので、従来のもののようにドレンパン
（15）や蒸発器（４）のフィン、管板、裏板等を必要以
上に加熱することなく、所定のデフロスト運転が行われ
る。加えて、ホットガスがドレンパンヒータ（11）をバ
イパスすることにより、ドレンパンヒータ（11）による
圧力損失および熱損失がなくなり、蒸発器（４）により
高温のホットガスを導入することができ、デフロスト運
転時間が短縮される。よって、庫内温度の必要以上の上
昇を有効に防止して、電力の使用効率の向上を図ること
ができるのである。

また、特に上記実施例のように、デフロスト運転に先立
ってポンプダウン運転を行い、ポンプダウン運転により
貯溜された冷媒のうち一定の冷媒量がホットガスとして
蒸発器に導入するようにしたいわゆる計量式ホットガス
デフロストにおいても、一定量のホットガスの熱量がす
べてドレンパンヒータの解氷に使用されず、その結果、
蒸発器の部品、ドレンパン等の必要以上の加熱による庫
内温度の上昇を招く虞れがあるが、その場合にも、上記
と同様の作用により、庫内温度の必要以上の上昇を有効
に防止することができる。

なお、上記実施例において、ヒータ出口センサ（Th3）
をドレンパンヒータ（11）の出口部に配置したが、ドレ
ンパンヒータ（11）と部分バイパス路（12）との接合部
からホットガスバイパス路（９）の出口までの間に配置
してもよいことはいうまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、蒸発器のフロス
ト時、吐出冷媒をホットガスとして蒸発器のドレンパン
ヒータを含むホットガスバイパス路に流すようにした冷
凍装置のデフロスト運転制御装置において、デフロスト
運転中に吐出管温度とドレンパンの出口温度との差温が
最大になるときつまりドレンパンの出口温度の時間につ
いての微分値が正になる時を検知することで、ドレンパ
ン、蒸発器のフィン等の温度上昇が大きくなる時点を正
確に検知して、この時をドレンパンの解氷時として判断
し、ドレンパンが解氷されたときには、ホットガスをド
レンパンヒータからバイパスするようにしたので、不必
要にドレンパンや蒸発器のフィン等を加熱することなく
蒸発器に高温のホットガスを導入して、デフロスト運転
時間をの短縮することができ、よって、庫内温度の不必
要な上昇を有効に防止して、電力の使用効率の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
以下は本発明の実施例を示し、第２図はその全体構成を
示す冷媒系統図、第３図はデフロスト運転における制御
内容を示すフローチャート図、第４図は吸入管温度、ド
レンパンヒータ出口温度および各部の温度の時間に対す
る変化を示す特性図、第５図は吐出管温度、ヒータ入口
温度およびヒータ出口温度の時間に対する変化を示す特
性図である。 （１）……圧縮機、（２）……凝縮器、（３）……膨張
弁（減圧機構）、（４）……蒸発器、（5a）……吐出
管、（６）……主冷媒回路、（９）……ホットガスバイ
パス路、（10）……第１三方弁（第１接続切換機構）、
（11）……ドレンパヒータ、（12）……部分バイパス
路、（13）……第２三方弁（第２接続切換機構）、（2
1）……デフロスト運転制御部（第１切換制御手段）、
（22）……判別手段、（24）……第２切換制御手段、
（Th1）……吐出管センサ（吐出管温度検出手段）、（T
h2）……ヒータ入口センサ、（Th3）……ヒータ出口セ
ンサ（ヒータ出口温度検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（１）、凝縮器（２）、減圧機構
   （３）およびドレンパン（15）を付設した蒸発器（４）
   を順次接続してなる主冷媒回路（６）と、上記圧縮機
   （１）の吐出管（5a）と蒸発器（４）とを吐出冷媒のバ
   イパス可能に接続するホットガスバイパス路（９）と、
   吐出冷媒の流れを上記主冷媒回路（６）とホットガスバ
   イパス路（９）側とに切換える第１接続切換機構（10）
   と、ホットガスバイパス路（９）に介設され、上記ドレ
   ンパン（15）を吐出冷媒により加熱するドレンパンヒー
   タ（11）と、ホットガスバイパス路（９）において上記
   ドレンパンヒータ（11）をバイパスする部分バイパス路
   （12）と、ホットガスバイパス路（９）中の吐出冷媒の
   流れをドレンパンヒータ（11）側と部分バイパス路（1
   2）側とに切換える第２接続切換機構（13）とを備えた
   冷凍装置において、 デフロスト運転指令を受けたとき、吐出冷媒がホットガ
   スバイパス路（９）側に流れるように上記第１接続切換
   機構（10）を制御する第１切換制御手段（21）と、 圧縮機（１）の吐出管（5a）の温度を検出する吐出管温
   度検出手段（Th1）と、 ドレンパンヒータ（11）の出口温度を検出するヒータ出
   口温度検出手段（Th3）と、 上記両検出手段（Th1），（Th3）の出力を受け、上記第
   １切換制御手段（21）によるデフロスト運転時、吐出管
   温度とドレンパンヒータ出口温度との差温が最大となっ
   たときに解氷状態と判断する判別手段（22）と、 上記第１切換制御手段（21）によるデフロスト運転の開
   始後、上記判別手段（22）の判別に応じ、吐出冷媒が、
   ドレンパン（15）が解氷するまではドレンパンヒータ
   （11）に流れ、ドレンパン（15）の解氷後には上記部分
   バイパス路（12）側にバイパスして流れるように、上記
   第２接続切換機構（13）を切換制御する第２切換制御手
   段（24）と を備えたことを特徴とする冷凍装置のデフロスト運転制
   御装置。