JPH07324849A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 除霜運転中における高圧圧力を異常に高くす
ることなく、かつ除霜能力を確保して除霜時間を短くす
る。 【構成】 冷媒がエキスパンションバルブ５をバイパス
するためのバイパス配管８ａと、圧縮機２の吐出冷媒の
一部を再び圧縮機２の吸入側に戻すための冷媒配管８ｂ
とを設け、さらに各配管通路を開閉する電磁弁１０，１
１を設ける。そして除霜運転時にはバイパス配管８ａ，
８ｂがともに開くように電磁弁１０，１１を制御する。
これによって蒸発器６内には気液２層の冷媒が流れるた
め、除霜能力が上がるとともに、冷凍サイクル１中を流
れる冷媒量が減るために、高圧圧力が異常に上昇するこ
とが抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機，凝縮器，減圧
手段，蒸発器を備える冷凍装置において、圧縮機によっ
て高温高圧となった冷媒を減圧手段をバイパスして蒸発
器内に流すことによって、蒸発器に付着した霜を取り除
くようにした冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような冷凍装置の従来技術とし
て、例えば日本電装公開技報整理番号６３−０７９に開
示されたものが知られている（図４参照）。これによる
と、蒸発器６に付着した霜を除霜するために、圧縮機２
が吐出した高温高圧冷媒を減圧手段５をバイパスして蒸
発器６に取り込むようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来技術
は、冷凍サイクル１内を流れる冷媒量が多いために高圧
が高くなり易く、その結果除霜が終了するまでの間に高
圧が異常に高くなることがある。また他の従来技術とし
て、特公平５−７５９４６号公報に開示されるものがあ
る（図５参照）。このものは、圧縮機２からの冷媒が凝
縮器３および減圧手段５をバイパスするバイパス配管８
ｃと、このバイパス配管８ｃを開閉する電磁弁１６とが
設けられており、この電磁弁１６を開くことによって圧
縮機２からの高温高圧冷媒を減圧せずに蒸発器６に取り
込むようにしている。これによると、除霜中に液冷媒が
高圧側に寝込むので、冷凍サイクル１中を循環する冷媒
量が少なくなり、その結果上記のような異常高圧は抑制
される。

【０００４】しかしながらこのものは、蒸発器６内を気
体冷媒のみが流れるため、蒸発器６を流れる冷媒の密度
が薄くなり、除霜能力が小さくなる。また蒸発器６内を
流れる冷媒が気体であることから、蒸発器６内を液冷媒
が流れる場合に比べて蒸発器６内の冷媒の熱伝達率が小
さくなり、このことからも除霜能力が小さくなる。そし
て除霜能力が小さくなることから除霜時間が長くなると
いう問題が生ずる。

【０００５】そこで本発明は上記問題に鑑み、除霜運転
中における高圧圧力を異常に高くすることなく、かつ除
霜能力を確保して除霜時間を短くすることのできる冷凍
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、冷媒を吸入圧縮し、この圧縮された高温高圧
の冷媒を吐出する圧縮機と、前記圧縮機の下流側に接続
され、前記圧縮機からの高温高圧冷媒を凝縮させる凝縮
器と、前記凝縮器の下流側に接続され、前記凝縮器から
の冷媒を減圧して低温低圧の冷媒とする減圧手段と、前
記減圧手段の下流側でかつ前記圧縮機の上流側に接続さ
れ、前記減圧手段からの低温低圧冷媒を蒸発させる蒸発
器と、前記凝縮器からの高温高圧冷媒を、前記減圧手段
をバイパスして前記蒸発器の上流側に導く第１バイパス
通路と、前記第１バイパス通路を開閉する第１開閉手段
と、前記圧縮機が吐出した高温高圧冷媒の一部を前記圧
縮機の吸入側に導く第２バイパス通路と、前記第２バイ
パス通路を開閉する第２開閉手段と、除霜運転時に、前
記第１バイパス通路を開くように前記第１開閉手段を制
御するとともに、前記第２バイパス通路を開くように前
記第２開閉手段を制御する通路開閉制御手段とを備えた
ことを特徴とする。

【０００７】また請求項２に記載したように、請求項１
記載の冷凍装置において、前記第１開閉手段および前記
第２開閉手段を電磁弁で構成しても良い。

【０００８】

【発明の作用効果】請求項１記載の発明によれば、通常
の冷凍運転時には、圧縮機にて圧縮された高温高圧の冷
媒は凝縮器にて凝縮し、減圧手段にて減圧されて低温低
圧の冷媒となり、さらに蒸発器にて蒸発して蒸発器を流
れる空気を冷却する。そして蒸発器にて蒸発した冷媒は
圧縮機にて再び圧縮されて高温高圧の冷媒となる。

【０００９】このような冷凍運転を行うことによって蒸
発器に霜が付着するようなときには、冷凍装置が除霜運
転状態となる。すると通路開閉制御手段が、第１バイパ
ス通路を開くように第１開閉手段を制御するために、高
温高圧冷媒が第１バイパス通路を介して蒸発器内を流れ
る。また、蒸発器内を流れる冷媒は、凝縮器を通過する
際に凝縮されるために気液２層状態となっている。

【００１０】従って蒸発器内に気液２層状態の高温高圧
冷媒が流れるために、蒸発器内を流れる冷媒の密度が濃
くなると同時に、蒸発器内を気冷媒が流れる場合に比べ
て蒸発器内の冷媒の熱伝達率が大きくなる。これによっ
て蒸発器の除霜能力が大きくなり、ひいては除霜時間が
短くなる。また通路開閉制御手段は、上記除霜運転状態
となったら、第２バイパス通路を開くように第２開閉手
段を制御するために、圧縮機の吐出冷媒の一部が再び圧
縮機に吸入される。その結果、冷凍サイクル中を流れる
冷媒量が減るために、高圧の異常上昇を抑えることがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を冷凍車に搭載した実施例につ
いて図を用いて説明する。まず図１を用いて本実施例の
冷凍サイクルについて説明する。冷凍サイクル１は、圧
縮機２と凝縮器３とレシーバ４とエキスパンションバル
ブ５と蒸発器６とアキュムレータ７とがそれぞれ冷媒配
管８によって接続されて構成されている。

【００１２】圧縮機２は、図示しないプーリを介して図
示しないエンジンに連結された電磁クラッチ９と接続さ
れており、このエンジンの動力が上記プーリおよび電磁
クラッチ９を介して伝達されることによって、冷媒をア
キュムレータ７から吸入圧縮して高温高圧の冷媒とし、
この高温高圧冷媒を凝縮器３側へ吐出するものである。
また電磁クラッチ９は、通電状態にて上記エンジン動力
を圧縮機２に伝達し、非通電状態にて上記エンジン動力
を圧縮機２から遮断する。

【００１３】凝縮器３は、図示しない凝縮器用ファンか
ら送風されてきた空気と自身の内部を流れる冷媒とを熱
交換させる熱交換器であり、後述する冷凍運転時には、
圧縮機２からの高温高圧冷媒と上記凝縮器用ファンから
の空気とを熱交換させ、この高温高圧冷媒を凝縮させ
る。レシーバ４は、凝縮器３からの気液２層冷媒を気液
分離し、このうちの液冷媒のみをエキスパンションバル
ブ５に送る気液分離器であり、冷凍サイクル１を循環す
る冷媒量が多い場合は冷凍サイクル１中の液冷媒を内部
に貯蔵し、冷凍サイクル１を循環する冷媒量が少ない場
合は液冷媒を冷凍サイクル１中に供給する機能を有す
る。

【００１４】エキスパンションバルブ５はレシーバ４か
らの液冷媒を減圧膨張させ、低温低圧の冷媒とする減圧
手段である。蒸発器６は、図示しない蒸発器用ファンか
ら送風されてきた空気と自身の内部を流れる冷媒とを熱
交換させる熱交換器であり、後述する冷凍運転時には、
エキスパンションバルブ５からの低温低圧冷媒と上記蒸
発器用ファンからの空気とを熱交換させ、この低温低圧
冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、後述する除霜運
転時には、バイパス通路８ａを介して流れてきた凝縮器
３からの高温高圧冷媒と上記蒸発器用ファンからの空気
とを熱交換させ、この高温高圧冷媒を凝縮させる凝縮器
として機能する。

【００１５】アキュムレータ７は、蒸発器６からの気液
２層冷媒を気液分離し、このうちの気冷媒のみを圧縮機
２に送る気液分離器である。冷媒配管８は、レシーバ４
とエキスパンションバルブ５との間の部分にて冷媒配管
８とバイパス配管８ａとに分岐しており、このバイパス
配管８ａはエキスパンションバルブ５と蒸発器６との間
の部分にて再び冷媒配管８と接続されている。またこの
バイパス配管８ａの途中には、このバイパス配管８ａの
冷媒通路を開閉する通路開閉手段、具体的には電磁弁１
０が配設されている。

【００１６】また冷媒配管８は、圧縮機２の吐出側部分
にて冷媒配管８とバイパス配管８ｂとに分岐しており、
このバイパス配管８ｂは圧縮機２の吸入側部位にて再び
冷媒配管８と接続されている。またこのバイパス配管８
ｂの途中には、このバイパス配管８ｂの冷媒通路を開閉
する通路開閉手段、具体的には電磁弁１１が配設されて
いる。

【００１７】なお、上記バイパス配管８ａは請求項１記
載の発明における第１バイパス通路を構成し、バイパス
配管８ｂは第２バイパス通路を構成し、電磁弁１０は第
１開閉手段を構成し、電磁弁１１は第２開閉手段を構成
する。また蒸発器６の下流側における冷媒配管８の表面
には、蒸発器６が所定温度以上になったことを検出する
温度検出手段１２、具体的にはサーミスタによって構成
される蒸発器温度センサが設けられている。

【００１８】また車両運転室の前方に設けられたインス
トルメントパネル（図示しない）には、冷凍室内の冷凍
運転の開始を指示するための運転開始指示手段１３、具
体的には冷凍運転開始スイッチと、冷凍室内の冷凍運転
の停止を指示するための運転停止指示手段１４、具体的
には冷凍運転停止スイッチとが設けられている。また１
５は、蒸発器温度センサ１２、冷凍運転開始スイッチ１
３、および冷凍運転停止スイッチ１４からの信号に基づ
いて、電磁クラッチ９、電磁弁１０、および電磁弁１１
を制御する制御装置である。なお、本実施例ではこの制
御装置１５にて通路開閉制御手段を構成している。

【００１９】次に、上記構成における本実施例の作動を
説明する。乗員がイグニッションスイッチをオンして冷
凍運転開始スイッチ１３をオンすると、制御装置１５
は、電磁クラッチ９に制御信号を出力して圧縮機２を駆
動状態とするとともに、電磁弁１０，１１に制御信号を
出力してバイパス配管８ａ，８ｂの冷媒通路を閉じる。
これによって冷凍サイクル１は冷凍運転状態となり、蒸
発器６の温度が低下する。そして上記蒸発器用ファンが
駆動することによって、冷凍室内の例えば食品等が冷凍
される。

【００２０】そして制御装置１５は、上記冷凍運転が開
始されてから所定時間（例えば６０分）が経過したら、
電磁弁１０，１１に制御信号を出力してバイパス配管８
ａ，８ｂの冷媒通路を開く。これによって冷凍サイクル
１は除霜運転状態となる。上記のように、バイパス配管
８ａの冷媒通路を開いた結果、凝縮器３を通って凝縮し
た気液２層状態の高温高圧冷媒が蒸発器６内に導かれる
ため、上記冷凍運転時に蒸発器６に付着した霜がこの高
温高圧冷媒の熱によって除霜される。またこのとき、蒸
発器６内に導かれる冷媒が気液２層であるため、蒸発器
６内を気冷媒が流れる場合に比べて、蒸発器６内の冷媒
の密度が濃くなると同時に蒸発器６内の冷媒の熱伝達率
が大きくなる。これによって蒸発器６の除霜能力が大き
くなり、ひいては除霜時間が短くなる。例えば図５に示
した従来技術のものでは除霜時間が７分３０秒であるの
に対し、本実施例のものでは５分１４秒となる。

【００２１】また上記のように、バイパス配管８ｂの冷
媒通路を開いた結果、圧縮機２が吐出した冷媒の一部が
バイパス配管８ｂを介して再び圧縮機２に戻るので、冷
凍サイクル１中を流れる冷媒量が減る。従って、図２お
よび図３にも示すように、除霜運転中に高圧圧力が異常
に上昇することが抑えられる。ここで図２は、外気温度
が２０℃、湿度が８０％ＲＨ、圧縮機回転数が９５０ｒ
ｐｍ、および冷媒としてＲ４０４ａを使用した条件の下
での除霜運転時（蒸発器温度が０℃）のモリエル線図で
あり、図中実線は本実施例の場合、破線は図５に示した
従来例の場合をそれぞれ示す。また図３は、外気温度が
３５℃、湿度が６０％ＲＨ、圧縮機回転数が３０００ｒ
ｐｍ、および無着霜という条件の下での除霜を開始して
からの高圧圧力の動きを示すグラフで、図中実線が本実
施例の場合、破線が図４に示した従来例の場合をそれぞ
れ示す。

【００２２】そして上記除霜運転を行っていった結果、
蒸発器６が所定温度以上になったことを蒸発器温度セン
サ１２が検出したら、制御装置１５は、電磁弁１０，１
１に制御信号を出力してバイパス配管８ａ，８ｂの冷媒
通路を閉じる。これによって冷凍サイクル１は再び冷凍
運転状態となる。以上説明したように本実施例では、除
霜運転中に蒸発器６に流す冷媒を気液２層状態とし、か
つ除霜運転中に冷凍サイクル１中を流れる冷媒量を減ら
すことによって、除霜能力をアップさせて除霜時間を短
くすることができるとともに、除霜運転中に高圧圧力が
異常に上昇することを抑えることができる。

【００２３】なお、上記実施例では、冷凍運転を開始し
てから所定時間が経過したら無条件に除霜運転を開始す
るようにしたが、冷凍運転を開始してから所定時間が経
過し、かつ冷凍庫内の温度を検出する庫内温度センサの
検出値が所定温度（例えば０℃）以下となったときに除
霜運転を開始するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の冷凍サイクルおよび制御系を示
す概略図である。

【図２】除霜運転中におけるモリエル線図である。

【図３】除霜運転中における吐出圧力の動きを示すグラ
フである。

【図４】従来技術の冷凍サイクルを示す概略図である。

【図５】従来技術の冷凍サイクルを示す概略図である。

【符号の説明】

１ 冷凍サイクル ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ５ エキスパンションバルブ（減圧手段） ６ 蒸発器 ８ａ バイパス配管（第１バイパス通路） ８ｂ バイパス配管（第２バイパス通路） １０ 電磁弁（第１開閉手段） １１ 電磁弁（第２開閉手段） １５ 制御装置（通路開閉制御手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を吸入圧縮し、この圧縮された高温
   高圧の冷媒を吐出する圧縮機と、 前記圧縮機の下流側に接続され、前記圧縮機からの高温
   高圧冷媒を凝縮させる凝縮器と、 前記凝縮器の下流側に接続され、前記凝縮器からの冷媒
   を減圧して低温低圧の冷媒とする減圧手段と、 前記減圧手段の下流側でかつ前記圧縮機の上流側に接続
   され、前記減圧手段からの低温低圧冷媒を蒸発させる蒸
   発器と、 前記凝縮器からの高温高圧冷媒を、前記減圧手段をバイ
   パスして前記蒸発器の上流側に導く第１バイパス通路
   と、 前記第１バイパス通路を開閉する第１開閉手段と、 前記圧縮機が吐出した高温高圧冷媒の一部を前記圧縮機
   の吸入側に導く第２バイパス通路と、 前記第２バイパス通路を開閉する第２開閉手段と、 除霜運転時に、前記第１バイパス通路を開くように前記
   第１開閉手段を制御するとともに、前記第２バイパス通
   路を開くように前記第２開閉手段を制御する通路開閉制
   御手段とを備えたことを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 前記第１開閉手段および前記第２開閉手
   段が電磁弁で構成されたことを特徴とする請求項１記載
   の冷凍装置。