JPH0721377B2 - 冷凍装置の運転方法 - 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、例えば空気調和機、冷凍・冷
蔵庫、冷凍・冷蔵ショーケースに使用される冷凍装置の
運転方法に関する。

（ロ）従来の技術 特開昭63−65273号公報に記載された低音ショーケース
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液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たりして、例えば除霜運転
中に停電が起きた場合、あるいは、節電のために非営業
時に電源が遮断された場合等において、新たに電源が投
入される時、タイマがリセットされた後の停電復帰時に
おける再運転が冷却運転となると、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しうることがあった。

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、停電復帰時における再運転をポンプダウン運転とし
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、本発明の冷凍装置の運転方
法においては、停電復帰時の再運転をポンプダウン運転
から行なうようにし、停電直前の運転状態が冷却、除霜
にかかわらず冷媒回収を行うようにしたものである。

（ホ）作用 上記方法によれば、停電復帰後の電源投入時、停電直前
の運転状態がどのような状態であっても冷却運転の冷媒
回収が先ず行われる関係上、ポンプダウン運転の次に行
われる冷却運転の際には、液バックが発生しない。

（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２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
適当間隔を存して後述する内層側に開くダンパ（4A）、
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ト
フィン型の外層用熱交換器（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）
の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
を構えたギアモータ（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１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）、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）、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（29
A）を有する膨張弁等からなる減圧弁（29）、第２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）（32
B）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
間の高圧液間（25）中の受液器（21）寄りに接続され、
又第２バイパス間（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（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）中の
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（32
B）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。（4
0）は前記第１バイパス管（32A）の入口と、受液器（2
1）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１
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。
又、前記制御器（42）には、停電復帰回路（44）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、
後述するポンプダウン運転を行なうための信号を出力す
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２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）を稼動
させると、冷媒は第１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２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２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（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１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）と流れる第１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２図鎖線矢印の循環を繰り
返す。

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１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）に付着した霜の水
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各電磁弁（37）
が閉じると共に、第1,第２及び第６各電磁弁（34）（3
5）（39）が開き、第１図実線矢印に示す冷却運転に復
帰する。

第３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３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４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）からの高圧冷媒を用いる関係上、バイパス管（3
2）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。この第４図の運転は第５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
後に停電復帰したときには、制御器（42）の停電復帰回
路（44）からの出力によってポンプダウン運転が開始さ
れ、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）に回収される。
このポンプダウン運転は約３分間行なわれ、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。

かゝる方法によれば、冷凍装置（18）の運転の途中、電
源が切られ停電となった後の停電復帰時には、停電前の
冷凍装置（18）が上記第１乃至第３のサイクル及びポン
プダウン運転の何れであったか関係なく除霜運転である
と想定した最悪条件でポンプダウン運転が行なわれるた
めに、実際に停電前に除霜運転であった場合においては
冷却運転前に内層用熱交換器（11）の液冷媒を回収し
て、冷却運転時における液バックを防止できる。

（ト）発明の効果 上述した本発明によれば、停電直前の運転が冷却運転も
しくは除霜運転のいずれの状態であっても、冷却運転す
べき熱交換器の冷媒回収が先ず行われるので、停電復帰
後の液バックを回避できる。

【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
媒回路図、第２図は低温ショーケースの縦断面図、第3,
第４図は他の実施例を示す冷媒回路図、第５図は第４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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換器を備え、熱交換器へ液冷媒を流す
   冷却運転と、高圧冷媒を熱交換器へ流してこの熱交換器
   の除霜運転とを行い、その除霜運転後熱交換器への液冷
   媒供給を停止すると共に、圧縮器の運転を継続して前記
   熱交換器の液冷媒を受液器に回収するポンプダウン運転
   を行う冷凍装置の運転方法において、停電復帰時の再運
   転の際にはポンプダウン運転から開始する冷凍装置の運
   転方法。