JPH0718601B2 - 冷凍装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は冷凍・空調機器等の冷凍・冷蔵庫、冷凍・冷蔵
ショーケース、空気調和機に使用される冷凍装置の制御
方法に関する。

（ロ）従来の技術 特開昭63−65273号公報に記載された低温ショーケース
には、制御器のタイマによって各電磁弁の開閉動作が制
御され、この制御によって冷却・除霜両運転が交互に繰
り返えされる構成がとられており、内層用熱交換器の除
霜運転終了後、この内層用熱交換器内の残留液冷媒を外
層用熱交換器、圧縮機及び凝縮器を通して受液器に回収
する冷媒回収運転、所謂ポンプダウン運転を行ない冷却
運転再開時における液バックを防止して柄バックによる
圧縮機の故障を回避している。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記従来の技術においては、冷却・除霜両運転の時間は
タイマによって決められている関係上、例えば除霜運転
中に停電が起きた場合、節電のために非営業時に電源が
遮断された場合等、タイマがリセットされた後の停電復
帰時における再運転は冷却運転となるために、熱交換器
に溜っていた多量の液冷媒が急激に圧縮機に戻る所謂液
バック現象が生じ圧縮機が破損する問題が生じた。

本発明はかゝる問題点を解決することを目的とするもの
で、電源投入的における運転の際には、電源遮断直前の
運転状態に基づいて最適運転を行なうようにしたもので
ある。

（ニ）課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明では、利用側の熱交
換器が減圧液冷媒の供給を受けている冷却運転である
か、除霜熱源となる高圧冷媒の供給を受けている除霜運
転であるかの何れかを記憶する記憶回路を備え、電源投
入時、前記熱交換器の前回のの運転状態を記憶回路から
取り出し、前回の運転状態が冷却運転である場合には、
前記熱交換器に減圧液冷媒を供給し、除霜運転である場
合には、ポンプダウン運転を行い、前記熱交換器内の液
冷媒を回収するようにしたことを特徴とするものであ
る。

（ホ）作用 上記方法によれば、故意又は過失或いは不意に冷凍装置
（18）の電源が遮断され停電となった後に停電復帰回路
でもって停電復帰したときには、記憶回路からの記憶が
取り出されて運転再開時の初期値として制御器に与えら
れ、運転が再開される。即ち、停電前の運転状態が冷却
運転であった場合には、冷媒回収運転が行われず、冷却
運転から開始され、停電前の運転状態が除霜運転或いは
記憶なしの場合には、冷媒回収運転、即ちポンプダウン
運転から開始される。従って、停電前の運転状態が冷却
運転、除霜運転の何れかであったかを判別できる関係
上、冷却運転の場合には、直に熱交換器の冷却作用を行
なわせることができ、又除霜運転の場合には、冷却対象
となる熱交換器の液冷媒が回収され、その後、熱交換器
の冷却運転となる。

（ヘ）実施例 以下図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

第３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
る開放形の低温ショーケースで、。前記断熱壁の内壁よ
り適当な間隔を存して後述する内層側に開くダンパ（4
A）、このダンパにて閉塞される窓（4C）を備えた断熱
性の第１区画板（４）を配設して背部区域に位置するプ
レーシフィン形の外層用熱交換器（５）と軸流型の外層
用送風機（６）とを配置する外層（７）と、前記開口の
上縁に沿って位置する外層用吹出口（８）と、前記開口
の下縁に沿って位置し、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
設して背部区域に位置し、前記外層用熱交換器（５）よ
りも低位置となるプレートフィ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
内層用，外層用両熱交換器（11）（５）は通常減圧液冷
媒の供給を受ける利用側熱交換器、即ち蒸発器として作
用する。前記ダンパは金属板に断熱シートを貼着した板
状のものであり、内層用熱交換器（11）から見て循環空
気の流れ方向下流側に設けられており、開放時その先端
が第２区画板（10）外壁に当接することが好ましい。前
記外層用熱交換器（５）はダンパ（4A）から見て下流側
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。前記ダンパ
（4A）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って開閉されるもので
ある。

第２図に示す（18）は、前記低温ショーケースを冷却す
るための冷凍装置で、冷媒圧縮機（19）、熱源側の熱交
換器となる水冷又は空冷式の凝縮器（20）、受液器（2
1）、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）、第１低圧液管（26）
及び低圧ガス管（27）でもっ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（28）、感温部（29A）を有する膨張弁等からなる減
圧弁（29）、第２低圧液管（39）、前記低圧ガス管（2
7）の途中に出口が接続される低圧ガス枝管（31）でも
って外層用熱交換器（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（32
A）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（2
1）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
前記第１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（32
B）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。（3
3）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）との間の低圧ガス管（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（2
9）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）の冷却運動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（3
4）（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（2
5）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ェクタ効果によ
って第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２
図の鎖線（18A）で示す部分は店舗の機械室に設置され
る凝縮ユニット、鎖線（18B）で示す部分は店舗のの店
内に設置される冷却ユニットとして分けられている関係
上、両ユニットをつなぐ共用管路（25A）は店舗によっ
ては数十メートルの長さになることもある。（42）はタ
イマ（43）を内蔵したマイクロコンピュータからなる制
御器、前記第１乃至第６電磁弁（34）〜（39）及びギア
モータ（Ｍ）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。
又、前記制御器（42）には、停電復帰回路（44）及び記
憶回路（45）が内蔵されており、冷凍装置（18）の運転
中に停電が生じた場合や、夜間や店舗の休み等非営業時
に節電のために冷凍装置（18）の電源が遮断された場合
の停電復帰時には、記憶回路（45）から前回の電源遮断
直前の運転状態を取り出し冷凍装置（18）を再運転させ
る。

前記記憶回路（45）は電源遮断時のメモリ消去をなくす
ためのバックアップ電源を有するもので、この記憶回路
（45）には前記第１乃至第６各電磁弁（34）〜（39）の
開又は閉状態即ち、通電又は非通電の状態が随時記憶さ
れる。そして、電源投入時（停車復帰時）には、記憶回
路（45）に記憶された前回の運転状態、即ち後述する冷
却運転、２エバ冷却運転、除霜運転、冷媒回路運転のう
ち記憶された運転が再運転の開始信号として取り出され
る。尚、バックアップ電源が切れた場合、又は店舗への
低温ショーケース（１）への据付に伴なう試運転の場合
には、“記憶なし”となる。

次に低温ショーケース（１）の運転について説明する。

いま、ダンパ（4A）は閉じており、第３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
となっており、かゝる状態で、冷媒圧縮機（19）を稼働
させると、冷媒は第２図実線矢印で示す如く圧縮機（1
9）−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（2
3）−圧縮機（19）と流れる冷却運転、即ち周知の第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）でもって、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３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って同時
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）でもって外層
（７）を通過中の循環空気は、第３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
沿って流れ、この冷たいエアーカーテンの影響を受けて
低温ショーケース（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（CA）として作用す
る。

冷却運転の進行に伴い内層用熱交換器（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（3
7）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２エバ運
転、即ち第２図１点鎖線で示す第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わる直前に数十秒乃至数分間に
わたって行なわれ、この運転によって、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）（35）（39）が閉
まり、第３及び第５両電磁弁（36）（38）が開き、又ダ
ンパ（4A）が第２図鎖線の如く開くと、除霜運転に切り
替わり、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（1
1）−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
（19）と流れる除霜運転、即ち第２図２点鎖線で示す第
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
液混合冷媒は内層用熱交換器（11）の上部から下部に向
って流れる間、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って内層用熱交換器
（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ダンパ（4A）により内層（13）に
おける流れを中断されて窓（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、外層用吹出口
（８）から開口（３）に向けて吹き出され、冷却運転と
同様に冷たい保護エアーカーテン（GA）を形成し、内層
用吸込口（15）から内層（13）に帰還する第３図鎖線矢
印の循環を繰り返えす。

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（34）（35）（39）
の閉状態が継続したまゝで、第３及び第５両電磁弁（3
6）（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２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（19）、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。この冷
媒回収運転、即ち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
発潜熱でもって内層用熱交換器（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ってこの外層用
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
もって外層用熱交換器（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各電磁弁（34）（35）
（39）が開き、第２図実線矢印に示す冷却運転にに復帰
する。

第４図は本発明の他の実施例を示し、かゝる実施例では
内層用熱交換器（11）の除霜熱源としてホットガス即ち
高圧ガス冷媒を用いる関係上、バイパス管（32）の入口
を高圧ガス管（24）の途中に設ける一方で、第５電磁弁
（38）として三方電磁弁を採用している。尚、第４図は
前記第１乃至第３の各サイクル及びポンプダウン運転に
夫々対応し、ポンプダウン運転時には太線で示す如く冷
媒は流れることになる。

又、第５図は更に本発明の他の実施例を示し、かゝる実
施例では内層用熱交換器（11）の除霜熱源として受液器
（21）からの高圧液冷媒を用いる関係上、バイパス管
（32）の入口を受液器（21）と、第１電磁弁（34）との
間の高圧液管（25）中に設けている。尚、第５図は前記
第１乃至第３の各サイクル及びポンプダウン運転に夫々
対応し、ポンプダウン運転時には太線で示す如く冷媒は
流れることになる。この第５図の運転は第６図のタイム
チャートで表わされる。

尚、内層用熱交換器（11）の除霜熱源として高圧の気液
混合冷媒、ホットガス、高圧液冷媒の何れを用いるか
は、貯蔵室（17）の温度設定値や低温ショーケース
（１）の周囲条件等に応じて選択すればよい。

上記低温ショーケース（１）の運転中、故意又は過失或
いは不意に冷凍装置（18）の電源が遮断され停電となっ
た後に停電復帰回路（44）でもって停電復帰したときに
は、記憶回路（45）からの記憶が取り出されて運転再開
時の初期値として制御器（42）に与えられ、第１図に示
す如く運転が再開される。即ち、停電前の運転状態が冷
却運転、２エバ冷却運転であった場合には、冷媒回収運
転が行なわれず、冷却運転から開始され、停電前の運転
状態が除霜運転、冷媒回収運転或いは記憶なしの場合に
は、冷媒回収運転、即ちポンプダウン運転から開始され
る。従って、停電前の運転状態が冷却運転、除霜運転の
何れかであったかを判別できる関係上、冷却運転の場合
には、直に内層用熱交換器（11）の冷却作用を行なわせ
ることができ、又除霜運転の場合には、上述した如く内
層用熱交換器（11）の液冷媒が外層用熱交換器（５）を
通って受液器（21）に回収され、その後、第１のサイク
ル即ち内層用熱交換器（11）の冷却運転となる。

尚、記憶回路（45）において、“記憶なし”の場合に冷
媒回収運転を行なう理由は、バックアップ電源の遮断時
に除霜運転された際の停電復帰時に液バック現象が起こ
る関係上、安全性を見て必ず冷媒回収を行なうようにし
たためである。

（ト）発明の効果 上述した本発明によれば、停電前の運転状態が除霜運
転、冷却運動の何れか一方であったことが判る関係上、
冷却運転であった場合には、停電復帰時引き続き冷却運
転とし、除霜運転であった場合には、停電復帰時に冷却
運転の対象となる熱交換器の液冷媒をポンプダウン運転
を行い回収した後、冷却運転が行え、停電復帰後の液バ
ックを回避でき、冷凍装置の適切な運転が行なえる。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明にかゝる実施例を示し、第１図は冷
凍装置の運転を示すフローチャート、第２図は冷媒回路
図、第３図は低温ショーケースの縦断面図、第4,第５図
は他の実施例を示す冷媒回路図、第６図は第５図におけ
るタイムチャートである。 （５）（11）…熱交換器、（42）…制御器、（45）…記
憶回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】利用側の熱交換器が減圧液冷媒の供給を受
   けている冷却運転であるか、除霜熱源となる高圧冷媒の
   供給を受けている除霜運転であるかの何れかを記憶する
   記憶回路を備え、電源投入時、前記熱交換器の前回の運
   転状態を記憶回路から取り出し、前回の運転状態が冷却
   運転である場合には、前記熱交換器に減圧液冷媒を供給
   し、除霜運転である場合には、ポンプダウン運転により
   前記熱交換器内の液冷媒を回収する冷凍装置の制御方
   法。
2. 【請求項２】冷却運転、除霜運転であるかの記憶回路へ
   の入力は電磁弁の開、閉状態に基づいて行なわれる請求
   項１記載の冷凍装置の制御方法。
3. 【請求項３】記憶回路からの出力がない場合には、冷媒
   回収が行なわれる請求項１記載の制御方法。