JPH09217972A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 除霜運転時に霜が蒸発器から剥離し空気流通
上流側へ落下することを確実に抑制する。 【解決手段】 フィンアンドチューブ式の蒸発器(33)の
空気流通直上流側位置に同じくフィンアンドチューブ式
の除霜熱交換器(52)を対向配置する。蒸発器(33)で冷媒
が蒸発する冷凍運転時には、除霜熱交換器(52)への冷媒
の流通を阻止し、この運転時の着霜の発生位置を蒸発器
(33)と除霜熱交換器(52)との間にする。除霜運転時に
は、圧縮機(31)からの吐出冷媒を除霜熱交換器(52)及び
蒸発器(33)に流して、着霜の表裏両側から加熱融解す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍庫の冷媒回路
等に使用される冷凍装置に係り、特に、除霜運転時に蒸
発器から剥離して落下する霜を回収する対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開平５−５５６７号
公報に開示されているような冷凍庫の冷媒回路に使用さ
れる冷凍装置は、庫内を冷却する冷凍運転の他に、蒸発
器に発生した着霜を融解するための除霜運転を行うよう
になっている。つまり、蒸発器に着霜が発生すると、圧
縮機からの高温高圧の吐出ガスを蒸発器に供給すること
で、霜を融解し、該蒸発器の下部に配置されたドレンパ
ンにドレン水として回収するようにしている。

【０００３】図７は、この種の冷凍装置の庫内ユニット
(a) における蒸発器(b) の配設部分周辺を示している。
この蒸発器(b) はユニットケーシング(c) 内において吸
込口(d) 近傍に配設されていると共に、下部にドレンパ
ン(e) が配設されている。また、このケーシング(c) の
吹出口(f) 近傍にはファン(g) が備えられ、このファン
(g) の駆動により、吸込口(d) から吹出口(f) に向って
空気が流れ（図７の矢印Ａ参照）、この空気が蒸発器
(b) を通過する際に冷媒との間で熱交換を行うようにな
っている。そして、一般に、図７の如く、上記着霜(h)
は蒸発器(b) の空気流通上流側部分で多量に発生してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな除霜運転時において、特に、着霜量が多く、且つ除
霜用の冷媒の循環量が多い状況では、図７(b) に示すよ
うに、蒸発器(b) の冷媒管周囲での融解のみが促進され
ることになり、霜(h) が冷媒管から離脱することにな
る。

【０００５】このため、図７(b) に一点鎖線で示すよう
に、未だ融解していない霜(h')が塊となって蒸発器(b)
から剥離して吸込口(d) 側に落下してしまい、この霜
(h')をドレンパン(e) に回収することができないといっ
た不具合があった。特に、蒸発器(b) の高さ寸法が大き
い場合にはこの現象が生じ易い。

【０００６】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、除霜運転時に霜が蒸発器から剥離
し空気流通上流側へ落下することを確実に抑制すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、蒸発器の空気流通直上流側に、蒸発器
の霜が剥離して空気流通上流側に落下するのを防止し、
且つ除霜運転時にはその霜の融解に寄与する熱交換器を
対向配置させた。

【０００８】具体的に、請求項１記載の発明は、圧縮機
(31)、凝縮器(32)、膨張機構(EV-2)及び蒸発器(33)が冷
媒配管により冷媒の循環が可能に順に接続されてなる冷
媒回路(30)を備え、冷凍運転による蒸発器(33)の着霜
時、圧縮機(31)の吐出冷媒を蒸発器(33)に供給して着霜
(F) を融解する除霜運転を行うようにした冷凍装置を前
提としている。そして、上記蒸発器(33)における空気流
通方向直上流側に、冷凍運転時に冷媒流通が阻止され、
除霜運転時に圧縮機(31)の吐出冷媒が流れる除霜熱交換
器(52)を対向配置させた構成としている。

【０００９】このような構成により、冷凍運転時には、
圧縮機(31)から吐出された冷媒が、凝縮器(32)で凝縮
し、膨張機構(EV-2)で減圧され、蒸発器(33)で蒸発する
ことになる。この際、蒸発器(33)の空気流通方向上流側
部分に着霜(F) が発生することがある。この着霜(F) を
融解する際には、圧縮機(31)の吐出冷媒を蒸発器(33)に
供給することにより行われる。そして、この着霜(F) の
融解時には、蒸発器(33)における空気流通方向直上流側
に対向配置された除霜熱交換器(52)にも圧縮機(31)の吐
出冷媒が流される。このように、本請求項の発明では、
蒸発器(33)における空気流通方向直上流側に除霜熱交換
器(52)を対向配置したことで、上記着霜(F) は、蒸発器
(33)と除霜熱交換器(52)との間に発生することになり、
この着霜(F) が蒸発器(33)から剥離したとしても、該蒸
発器(33)より空気流通方向上流側へ落下することは除霜
熱交換器(52)によって阻止されている。また、この除霜
熱交換器(52)は着霜(F) の融解にも寄与するため迅速に
着霜(F) を融解できる。

【００１０】請求項２記載の発明は、圧縮機(31)、凝縮
器(32)、膨張機構及び蒸発器(33)が冷媒配管により冷媒
の循環が可能に接続されてなる冷媒回路(30)を備え、冷
凍運転時に、蒸発器(33)に着霜が発生すると、冷媒循環
方向を切換えて、圧縮機(31)の吐出冷媒を蒸発器(33)に
供給して着霜(F) を融解する除霜運転を行うようにした
冷凍装置を前提としている。そして、上記蒸発器(33)に
おける空気流通方向直上流側に、冷凍運転時、凝縮器(3
2)を経た冷媒を過冷却する一方、除霜運転時、圧縮機(3
1)の吐出冷媒が流れて蒸発器(33)と共に着霜(F) を融解
する除霜熱交換器(52)を対向配置させた構成としてい
る。

【００１１】この構成により、冷凍運転時には、圧縮機
(31)から吐出された冷媒が、凝縮器(32)で凝縮し、除霜
熱交換器(52)で過冷却された後、膨張機構で減圧され、
蒸発器(33)で蒸発することになる。蒸発器(33)の空気流
通方向上流側部分に発生した着霜(F) を融解する際に
は、冷媒循環方向を切換え、圧縮機(31)から吐出された
冷媒が、蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)に供給されて
着霜(F) を融解して凝縮した後、膨張機構で減圧され、
凝縮器(32)で蒸発することになる。このように、冷凍運
転時と除霜運転時とで冷媒の循環方向を切換えるように
したものにおいても、着霜(F) が蒸発器(33)より空気流
通方向上流側へ落下することを阻止でき、また、着霜
(F) の融解が迅速に行える。

【００１２】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の冷凍装置において、凝縮器(32)、除霜熱交換器(52)及
び蒸発器(33)を冷媒配管(30a,30b) により直列に順に接
続する。また、膨張機構に、凝縮器(32)と除霜熱交換器
(52)との間の液配管(30a) に設けられた第１膨張手段(C
P-5)と、蒸発器(33)と除霜熱交換器(52)との間の連絡配
管(30b) に設けられた第２膨張手段(EV-2)とを備えさせ
る。そして、冷凍運転時、凝縮器(32)及び除霜熱交換器
(52)を流れて凝縮した冷媒が第２膨張手段(EV-2)により
減圧した後、蒸発器(33)で蒸発し、除霜運転時、蒸発器
(33)及び除霜熱交換器(52)において凝縮した冷媒が第１
膨張手段(CP-5)により減圧した後、凝縮器(32)で蒸発す
るような構成とした。この構成により、上述した請求項
２記載の発明に係る作用を得るための回路構成が具体的
に得られる。

【００１３】請求項４記載の発明は、上記請求項１また
は２記載の冷凍装置において、蒸発器(33)及び除霜熱交
換器(52)をフィンアンドチューブ式とし、蒸発器(33)及
び除霜熱交換器(52)を、一体的に連続した共通の放熱フ
ィン(58)に対して冷媒管(33a,52a) を各々貫通して成し
た構成としている。この構成により、除霜熱交換器(52)
を蒸発器(33)と個別に作製する必要がなくなり、構造の
複雑化や製作作業工程の増加を最小限の抑えながら除霜
熱交換器(52)を蒸発器(33)に対向した位置に配設するこ
とができる。

【００１４】請求項５記載の発明は、上記請求項１また
は２記載の冷凍装置において、蒸発器(33)及び除霜熱交
換器(52)をフィンアンドチューブ式とし、蒸発器(33)の
放熱フィン(58a) と除霜熱交換器(52)の放熱フィン(58
b) とを、空気流通方向に所定間隔を存して配置した構
成としている。この構成により、蒸発器(33)の放熱フィ
ン(58a) のフィンピッチと除霜熱交換器(52)の放熱フィ
ン(58b) のフィンピッチとを異なったものにすることが
できる。このため、蒸発器(33)の放熱フィン(58a) のフ
ィンピッチを、空気の冷却に適した寸法に設定しなが
ら、除霜熱交換器(52)の放熱フィン(58b) のフィンピッ
チを、除霜運転時に着霜の落下を防止し且つ霜の融解が
良好に行える寸法に設定することが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）次に、本発明の第１実施形態を図面に
基いて説明する。図１は、本形態に係る冷凍装置(10)の
冷媒回路を示している。本形態の冷凍装置(10)は、冷蔵
庫又は冷凍庫の庫内を冷却するものであって、この図の
ように、圧縮機(31)、凝縮器(32)、電動膨張弁(EV-2)及
び蒸発器(33)が冷媒配管(3a,3b,3c,3d) によって冷媒の
循環が可能に順に接続されて成る主冷媒回路(30)を備え
ている。つまり、圧縮機(31)と凝縮器(32)とが高圧ガス
配管(3a)により、凝縮器(32)と電動膨張弁(EV-2)とが高
圧液配管(3c)により、電動膨張弁(EV-2)と蒸発器(33)と
が低圧液配管(3d)により、蒸発器(33)と圧縮機(31)とが
低圧ガス配管(3b)により夫々接続されている。また、凝
縮器(32)及び蒸発器(33)の各近傍位置には、夫々に空気
を流すためのファン(32-F,33-F) が配設されている。

【００１６】そして、凝縮器(32)が庫外に、蒸発器(33)
が庫内に夫々設置され、圧縮機(31)からの吐出ガス冷媒
を、凝縮器(32)で凝縮し、電動膨張弁(EV-2)で減圧した
後、蒸発器(33)で蒸発させて、庫内空気を冷却し、これ
によって庫内を所定の低温度に冷却するようになってい
る。また、電動膨張弁(EV-2)の開度は蒸発器(33)出口側
の冷媒の過熱度を一定にするように調整される。

【００１７】そして、本形態の特徴として、高圧ガス配
管(3a)と低圧液配管(3d)との間には、圧縮機(31)からの
吐出ガス冷媒をバイパス可能なバイパス配管(50)が設け
られている。そして、このバイパス配管(50)には、蒸発
器(33)における空気流通方向の直上流側に位置するよう
に配置された除霜熱交換器(52)が設けられている。ま
た、バイパス配管(50)の高圧ガス配管(3a)に対する接続
部には三方弁(54)が設けられており、圧縮機(31)からの
吐出ガスを凝縮器(32)へ供給する状態とバイパス配管(5
0)を経て除霜熱交換器(52)へ供給する状態とが切換え可
能となっている。更に、このバイパス配管(50)における
除霜熱交換器(52)の上流側にはキャピラリチューブ(CP-
4)が設けられている。

【００１８】次に、蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)の
配設状態について具体的に説明する。図２に示すよう
に、この蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)は庫内ユニッ
トを構成するユニットケーシング(56)の吸込口(56a) 近
傍に配設されている。また、ユニットケーシング(56)の
下部には蒸発器(33)から落下するドレンを回収するため
のドレンパン(40)が配設されている。また、このケーシ
ング(56)の吹出口(56b)近傍には上記ファン(33-F)が備
えられ、このファン(33-F)の駆動により、吸込口(56a)
から吹出口(56b) に向って空気が流れ（図２の矢印Ａ参
照）、この空気が蒸発器(33)を通過する際に冷媒との間
で熱交換を行うようになっている。

【００１９】そして、蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)
は共に放熱フィン(58)が共通化されたフィンアンドチュ
ーブ式の熱交換器で構成されている。つまり、複数枚の
放熱フィン(58)が図２の紙面鉛直方向に所定間隔を存し
て配列され、これに対して蒸発器(33)の冷媒管(33a,33
a, …) 及び除霜熱交換器(52)の冷媒管(52a,52a, …)が
放熱フィン(58)を貫通するように水平方向に配設された
構成となっている。

【００２０】夫々の冷媒管(33a,52a) の配設状態につい
て説明すると、蒸発器(33)の冷媒管(33a,33a, …) は、
放熱フィン(58)における空気流通方向の下流端部分及び
中央部分に配設されており、例えば図２において鉛直方
向で対向する配管(33a,33a,…) の端部同士がＵ字管に
より接続されて、空気流通方向に並ぶ２パスの配管で構
成されている。

【００２１】一方、除霜熱交換器(52)の冷媒管(52a,52
a, …) は、放熱フィン(58)における空気の流通方向上
流端部分に配設されており、蒸発器(33)の冷媒管(33a,3
3a, …) と同様にして鉛直方向で対向する配管(52a,52
a, …) の端部同士がＵ字管により接続されている。つ
まり、この除霜熱交換器(52)の冷媒管(52a,52a, …)
は、蒸発器(33)の冷媒管(33a,33a, …) よりも空気流通
方向上流側に配設された１パスの配管で構成されてい
る。

【００２２】また、蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)の
各冷媒管(33a,52a）は空気の流通方向で互いに対向する
位置、つまり、夫々の配管が同一高さ位置に配設されて
いる。このようにしてユニットケーシング(56)内では、
吸込口(56a) から吹出口(56b) に向って流れる空気が、
先ず、除霜熱交換器(52)の冷媒管(52a,52a, …) の周囲
を流れた後、蒸発器(33)の冷媒管(33a,33a, …) の周囲
を流れるようになっている。

【００２３】次に、本冷凍装置(10)の運転動作について
説明する。先ず、庫内を冷却する冷凍運転時には、各フ
ァン(32-F,33-F) が駆動されると共に、三方弁(54)が圧
縮機(31)の吐出側と凝縮器(32)とを接続する状態とな
り、図１に実線の矢印で示すように、圧縮機(31)から吐
出された冷媒が主冷媒回路(30)のみを流れる。つまり、
この吐出冷媒が、凝縮器(32)で凝縮し、電動膨張弁(EV-
2)で減圧され、蒸発器(33)で蒸発することで庫内の空気
との間で熱交換を行って庫内空気を冷却した後、圧縮機
(31)に吸入されるといった循環状態となる。従って、除
霜熱交換器(52)の冷媒管(52a) には冷媒が流れない。

【００２４】そして、このような冷凍運転が所定時間継
続して行われた場合、蒸発器(33)を通過する庫内空気中
の水分が蒸発器(33)の配管周辺で霜(F) となって付着す
る所謂着霜が発生することになる。そして、この着霜
(F) の発生状態としては、図２(a) に仮想線で示すよう
に、蒸発器(33)における空気の流通方向の上流側部分、
つまり、蒸発器(33)の冷媒管(33a,33a, …) と除霜熱交
換器(52)の冷媒管(52a,52a, …) との間に発生する。こ
のため、放熱フィン(58)の端縁部には着霜は殆ど生じて
いない。

【００２５】このような状態で蒸発器(33)と除霜熱交換
器(52)との間に着霜(F) が所定量に達すると除霜運転
（デフロスト運転）に切換えられる。この除霜運転で
は、各ファン(32-F,33-F) が共に停止されると共に、三
方弁(54)が圧縮機(31)の吐出側と除霜熱交換器(52)とを
接続する状態、つまり、バイパス配管(50)を開放する状
態となり、圧縮機(31)から吐出された冷媒はバイパス配
管(50)により除霜熱交換器(52)に導入される。この除霜
熱交換器(52)に導入された冷媒（ホットガス）は上記着
霜(F) との間で熱交換を行ってこれを融解しながら除霜
熱交換器(52)の冷媒管(52a,52a, …) 内を流れる。そし
て、この除霜熱交換器(52)から導出された冷媒は低圧液
配管(3d)を経て蒸発器(33)に導入される。この蒸発器(3
3)に導入された冷媒は、上述した除霜熱交換器(52)での
動作と同様に、着霜(F) との間で熱交換を行ってこれを
融解しながら蒸発器(33)の冷媒管(33a,33a, …）を流れ
た後、低圧ガス配管(3b)を経て圧縮機(31)に吸入される
（図２に破線で示す矢印参照）。

【００２６】このような動作であるために、上記着霜
(F) は、図２(b) に示すように、除霜熱交換器(52)及び
蒸発器(33)の双方から加熱されて融解されることにな
り、迅速に融解されてドレン水となってドレンパン(40)
に回収され排出されることになる。尚、この除霜運転
は、冷凍運転が所定時間（例えば４時間）継続して行わ
れた場合に行われるようにしてもよい。

【００２７】以上説明したように、本形態によれば、蒸
発器(33)の空気流通上流側に除霜熱交換器(52)を設け、
この除霜熱交換器(52)に冷凍運転時には冷媒を流さない
ようにしたために、放熱フィン(58)の端縁部に着霜が発
生することが回避され、従来のように、蒸発器(33)の空
気流通方向上流側端縁に着霜が発生して、これが除霜運
転時に剥離して、吸込口側に落下してしまい、この霜を
ドレンパンに回収することができなくなるといった状況
の発生を回避することができる。また、除霜運転時に
は、蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)の双方に吐出ガス
冷媒を流すようにしたために、着霜(F) の表裏両側から
融解が迅速に行え、除霜運転時間の短縮化を図ることも
できる。

【００２８】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態を図面に基いて説明する。本形態は、上述した第１
実施形態の特徴とする蒸発器及び除霜熱交換器の配設構
造を、高温側冷凍サイクルと低温側冷凍サイクルとを備
えた二元冷凍装置に適用したものである。

【００２９】図３に示すように、二元冷凍装置（10）
は、冷蔵庫又は冷凍庫を冷却するものであって、高温側
ユニット（1A）と低温側ユニット（1B）とを備えて構成
されている。そして、上記高温側ユニット（1A）と低温
側ユニット（1B）の一部とによって高温側冷凍サイクル
（20）が構成される一方、上記低温側ユニット（1B）に
は低温側冷凍サイクル（30）が構成されている。

【００３０】上記高温側冷凍サイクル（20）は、圧縮機
（21）と、該圧縮機（21）の吐出側に高圧ガス配管（2
a）を介して接続された凝縮器（22）とを備え、該凝縮
器（22）には凝縮器ファン（22-F）が設けられている。
更に、上記凝縮器（22）には主液配管（2b）の一端が接
続され、上記圧縮機（21）の吸込側には主ガス配管（2
c）の一端が接続されている。

【００３１】上記主液配管（2b）の途中には膨張弁（EV
-1）が設けられると共に、該主液配管（2b）の他端はカ
スケード熱交換器（1H）の蒸発器（23）に接続されてい
る。また、主ガス配管（2c）の他端もカスケード熱交換
器（1H）の蒸発器（23）に接続されている。そして、上
記高温側冷凍サイクル（20）における主液配管（2b）及
び主ガス配管（2c）の途中から圧縮機（21）側が上記高
温側ユニット（1A）に構成されている。具体的に、高温
側ユニット（1A）は、圧縮機（21）と高圧ガス配管（2
a）と凝縮器（22）及び凝縮器ファン（22-F）と主液配
管（2b）及び主ガス配管（2c）の一部とによって形成さ
れている。

【００３２】上記膨張弁（EV-1）は、図４に示すよう
に、外部均圧型の感温式膨張弁で構成され、感温筒（T
1）がカスケード熱交換器（1H）における蒸発器（23）
の冷媒出口側、つまり、主ガス配管（2c）に取り付けれ
ている。更に、上記高温側膨張弁（EV-1）には外部均圧
管（E1）が接続され、該外部均圧管（E1）は、三方切換
弁（SV-1）を備えて主ガス配管（2c）における感温筒
（T1）の取付け部分に接続されている。

【００３３】上記三方切換弁（SV-1）の１つのポートは
主ガス配管（2c）に接続され、該三方切換弁（SV-1）の
オン操作時に液冷媒圧力が膨張弁（EV-1）に作用して該
膨張弁（EV-1）は閉鎖する一方、三方切換弁（SV-1）の
オフ操作時にガス冷媒圧力が膨張弁（EV-1）に作用して
ガス冷媒が所定の過熱度になるよう該膨張弁（EV-1）は
所定開度に開口する。

【００３４】一方、上記低温側冷凍サイクル（30）は、
図４に示すように、圧縮機（31）とカスケード熱交換器
（1H）の凝縮器（32）と膨張機構である膨張弁（EV-2）
と蒸発器（33）とが順に接続されて構成され、該蒸発器
（33）には蒸発器ファン（33-F）が設けられている。そ
して、上記高温側冷凍サイクル（20）における主液配管
（2b）及び主ガス配管（2c）の途中からカスケード熱交
換器（1H）側と低温側冷凍サイクル（30）とにより上記
低温側ユニット（1B）が構成されている。具体的に、低
温側ユニット（1B）は、低温側冷凍サイクル（30）とカ
スケード熱交換器（1H）の蒸発器（23）と主液配管（2
b）及び主ガス配管（2c）の一部と高温側膨張弁（EV-
1）及び感温筒（T1）とによって形成されている。

【００３５】上記低温側膨張弁（EV-2）は、外部均圧型
の感温式膨張弁で構成され、感温筒（T2）が低温側蒸発
器（33）の冷媒出口側、つまり、低圧ガス配管（3b）に
取り付けられると共に、外部均圧管（E2）が接続されて
いる。該外部均圧管（E2）は、低圧ガス配管（3b）にお
ける感温筒（T2）の取付け部分に接続され、ガス冷媒が
所定の過熱度に成るよう該低温側膨張弁（EV-2）が所定
開度に開口する。

【００３６】上記低温側圧縮機（31）の吐出側の高圧ガ
ス配管（3a）には四路切換弁（34）が設けられ、該四路
切換弁（34）は、加圧側の第１ポートと流出入側の第３
ポートとが高圧ガス配管（3a）に接続される一方、戻り
側の第２ポートに作動用差圧通路（35）が、流出入側の
第４ポートにホットガスバイパス通路（36）がそれぞれ
接続されている。

【００３７】上記差圧通路（35）は、圧縮機（31）の吸
込側の低圧ガス配管（3b）に接続されると共に、四路切
換弁（34）から圧縮機（31）の吸込側への冷媒流通のみ
を許容する逆止弁（CV-1）及びキャピラリチューブ（CP
-1）が設けられている。

【００３８】上記ホットガスバイパス通路（36）は、低
温側蒸発器（33）の吸込側、つまり、膨張弁（EV-2）と
蒸発器（33）との間の液配管（3c）に接続され、所定時
間毎、例えば、４時間毎にホットガスを低温側蒸発器
（33）に供給して該蒸発器（33）の着霜を除去するよう
に構成されている。更に、上記ホットガスバイパス通路
（36）の途中には、ドレンパンヒータ（H1）とドレン受
けヒータ（H2）とファンガードヒータ（H3）と本形態の
特徴とする除霜熱交換器(52)が互いに並列に接続されて
いると共に、圧縮機（31）の吐出側から低温側蒸発器
（33）への冷媒流通のみを許容するように逆止弁（CV-
2）が設けられている。

【００３９】ドレンパンヒータ（H1）は、低温側蒸発器
（33）の下方に設けられたドレンパンの霜を除去するも
ので、ドレン受けヒータ（H2）は、蒸発器(33)の下端部
に配設され落下する霜を受け止める図示しないドレン受
け部材の霜を除去するもので、ファンガードヒータ（H
3）は、蒸発器ファン（33-F）の回りの着霜を除去する
ものである。そして、除霜熱交換器(52)は、上述した第
１実施形態と同様に、蒸発器(33)の空気流通直上流側に
対向配設されている（図２参照）。

【００４０】また、上記低温側冷凍サイクル（30）に
は、能力制御用バイパス通路（37）が設けられている。
該能力制御用バイパス通路（37）の一端は、圧縮機（3
1）と四路切換弁（34）との間の高圧ガス配管（3a）に
接続され、他端が膨張弁（EV-2）と蒸発器（33）との間
の液配管（3c）に接続されている。そして、該能力制御
用バイパス通路（37）は、電磁弁（SV-3）とキャピラリ
チューブ（CP-3）とが設けられ、圧縮機（31）から吐出
されるホットガスを蒸発器（33）に供給して冷却能力を
調整している。

【００４１】上記低温側冷凍サイクル（30）の高圧ガス
配管（3a）には、高圧冷媒圧力が異常上昇すると異常信
号を出力する高圧圧力開閉器（HPS1）と、高圧冷媒圧力
が所定の高圧値になると高圧信号を出力する高圧圧力セ
ンサ（HPS2）とが設けられ、ホットガスバイパス通路
（36）には、ホットガス圧力である高圧冷媒圧力が所定
の高圧値になるとデフロストの終了信号を出力するデフ
ロスト用圧力センサ（HPS3）が設けられている。

【００４２】また、上記低温側冷凍サイクル（30）の低
圧ガス配管（3b）には、低圧冷媒圧力が異常低下すると
異常信号を出力する低圧圧力開閉器（LPS1）と、低温側
蒸発器（33）の冷媒流出側の冷媒温度が所定の高温度に
なるとデフロストの終了信号を出力するデフロスト用温
度センサ（Th-1）が設けられている。

【００４３】次に、上述した二元冷凍装置（10）の運転
動作について説明する。この運転時には、高温側圧縮機
（21）及び低温側圧縮機（31）が共に駆動すると共に、
高温側凝縮器ファン（22-F）及び低温側蒸発器ファン
（33-F）も共に駆動する。そして、三方切換弁（SV-1）
がオフ状態になって高温側膨張弁（EV-1）の外部均圧管
（E1）が連通する。

【００４４】この状態において、上記高温側冷凍サイク
ル（20）では、圧縮機（21）から吐出した冷媒は、凝縮
器（22）で凝縮して液冷媒となり、低温側ユニット（1
B）に流れる。そして、上記液冷媒は、膨張弁（EV-1）
で減圧した後、カスケード熱交換器（1H）の蒸発器（2
3）で蒸発してガス冷媒となって圧縮機（21）に戻るこ
とになり、この循環を繰り返すことになる。

【００４５】一方、低温側冷凍サイクル（30）では、圧
縮機（31）から吐出した冷媒は、カスケード熱交換器
（1H）の凝縮器（32）で凝縮して液冷媒となり、この液
冷媒は、膨張弁（EV-2）で減圧した後、蒸発器（33）で
蒸発してガス冷媒となって圧縮機（31）に戻ることにな
り、この循環を繰り返すことになる。そして、低温側蒸
発器（33）で冷却空気を生成して庫内を冷却することに
なる。

【００４６】また、４時間等の所定時間毎に除霜運転
（デフロスト運転）を行い、その場合、高温側冷凍サイ
クル（20）の運転は停止されるので、高温側圧縮機（2
1）及び高温側凝縮器ファン（22-F）は停止すると共
に、三方切換弁（SV-1）をオン状態にして高温側膨張弁
（EV-1）を全閉にする。そして、低温側冷凍サイクル
（30）においては、四路切換弁（34）を図４の破線に切
り換え、圧縮機（31）を駆動する。この状態では、低温
側圧縮機（31）から吐出されたホットガス（高温のガス
冷媒）は四路切換弁（34）からホットガスバイパス通路
（36）を流れ、各ヒータ（H1,H2,H3）及び除霜熱交換器
(52)の冷媒管(52a,52a, …) を経た後、低温側蒸発器
（33）に供給されて圧縮機（31）に戻ることになり、こ
れによって除霜されることになる。

【００４７】このように、本形態においても、冷凍運転
時には除霜熱交換器(52)に冷媒を流さないようにしたた
めに、蒸発器(33)の空気流通方向上流側端縁に着霜が発
生して、これが除霜運転時に剥離して、吸込口側に落下
してしまい、この霜をドレンパンに回収することができ
なくなるといった状況の発生を回避することができる。
また、除霜運転時には、着霜(F) の表裏両側から融解が
迅速に行え、除霜運転時間の短縮化が図れる。

【００４８】尚、本形態では１台の高温側ユニットに対
して１台の低温側ユニットが接続されて成る二元冷凍装
置に適用した場合について説明したが、１台の高温側ユ
ニットに対して複数台の低温側ユニットが接続されて成
るマルチタイプの二元冷凍装置に適用することも可能で
ある。

【００４９】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態について説明する。図５は、本形態に係る冷凍装置
(10)の冷媒回路を示している。本形態の冷凍装置(10)
は、圧縮機(31)、凝縮器(32)、除霜熱交換器(52)及び蒸
発器(33)が冷媒配管によって冷媒の循環が可能に順に接
続されて成る主冷媒回路(30)を備えている。また、圧縮
機(31)の吐出側及び吸入側は四路切換弁(34)に接続され
ており、この四路切換弁(34)の動作により、圧縮機(31)
の吐出側を凝縮器(32)に接続し且つ吸入側を蒸発器(33)
に接続する状態（図５に実線で示す切換え状態）と、圧
縮機(31)の吐出側を蒸発器(33)に接続し且つ吸入側を凝
縮器(32)に接続する状態（図５に破線で示す切換え状
態）とに切換え可能となっている。

【００５０】そして、凝縮器(32)と除霜熱交換器(52)と
を接続する液配管(30a) の一部は２系統に分岐されてお
り、一方には凝縮器(32)から除霜熱交換器(52)への冷媒
の流通のみを許容する逆止弁(CV-3)が、他方には第１膨
張手段としてのキャピラリチューブ(CP-5)が夫々設けら
れている。また、蒸発器(33)と除霜熱交換器(52)とを接
続する連絡配管(30b) の一部も２系統に分岐されてお
り、一方には蒸発器(33)から除霜熱交換器(52)への冷媒
の流通のみを許容する逆止弁(CV-4)が、他方には開度調
整自在な第２膨張手段としての電動膨張弁(EV-2)が夫々
設けられている。このようにしてキャピラリチューブ(C
P-5)と電動膨張弁(EV-2)とにより膨張機構が構成されて
いる。また、凝縮器(32)及び蒸発器(33)の各近傍位置に
は、夫々に空気を流すためのファン(32-F,33-F) が配設
されている。

【００５１】そして、本形態にあっても、図２に示すよ
うに除霜熱交換器(52)が蒸発器(33)の空気流通方向の直
上流側に配設されており、蒸発器(33)側のファン(33-F)
の駆動に伴い、空気が、除霜熱交換器(52)の冷媒管(52
a,52a, …) の周囲を流れた後、蒸発器(33)の冷媒管(33
a,33a, …) の周囲を流れるようになっている。

【００５２】次に、本冷凍装置(10)の運転動作について
説明する。先ず、庫内を冷却する冷凍運転時には、各フ
ァン(32-F,33-F) が共に駆動すると共に、四路切換弁(3
4)が実線側の切換え状態となり、電動膨張弁(EV-2)が所
定開度（冷媒の過熱度を一定にする開度）に設定され
る。この状態で圧縮機(31)が駆動すると、図５に実線の
矢印で示すように、該圧縮機(31)から吐出された冷媒
が、凝縮器(32)で凝縮し、逆止弁(CV-3)を経た後、除霜
熱交換器(52)で過冷却され、その後、電動膨張弁(EV-2)
で減圧され、蒸発器(33)で蒸発することで庫内の空気と
の間で熱交換を行って庫内空気を冷却した後、圧縮機(3
1)に吸入されるといった循環状態となる。つまり、除霜
熱交換器(52)は凝縮器として機能する。この際、空気
は、除霜熱交換器(52)を通過する時に一旦加熱され、そ
の後、蒸発器(33)で冷媒との間で熱交換を行って冷却さ
れることになる。このため、蒸発器(33)出口側の冷媒の
過熱度を所定値まで高くすることができ、蒸発器(33)の
能力を最大限発揮させることができることになる。

【００５３】そして、蒸発器(33)の空気流通上流側端部
（蒸発器(33)と除霜熱交換器(52)との間）に着霜が発生
して除霜運転に切換える際には、凝縮器(32)側のファン
(32-F)のみが駆動されると共に、四路切換弁(34)が破線
側に切換わり、電動膨張弁(EV-2)が全閉状態に設定され
る。この状態で圧縮機(31)が駆動すると、図５に破線の
矢印で示すように、該圧縮機(31)から吐出された冷媒
が、蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)に流れて、この両
者間の着霜(F) を融解しながら凝縮し、その後、キャピ
ラリチューブ(CP-5)で減圧され、凝縮器(32)で蒸発し、
圧縮機(31)に吸入されるといった循環状態となる。つま
り、この場合にも除霜熱交換器(52)は凝縮器として機能
している。また、この際の除霜運転の終了動作は、蒸発
器(33)或いは除霜熱交換器(52)の出口側の冷媒温度や圧
縮機(31)の吐出圧力に基いて行われる。

【００５４】このように、本形態によっても、放熱フィ
ン(58)の端縁部に着霜が発生することが回避され、除霜
運転時に霜が吸込口側に落下してしまい、この霜をドレ
ンパンに回収することができなくなるといった状況の発
生を回避することができると共に、着霜(F) の融解を迅
速に行うことができる。

【００５５】（第４実施形態）次に、本発明の第４実施
形態について説明する。本形態は、蒸発器及び除霜熱交
換器の変形例であって、上述した各実施形態と同様の冷
媒回路に適用可能である。このため、本形態では、この
蒸発器及び除霜熱交換器の構成についてのみ説明する。

【００５６】図６に示すように、蒸発器(33)及び除霜熱
交換器(52)は、夫々独立した放熱フィン(58a,58b) に冷
媒管(33a,52a) が貫通された構成となっている。つま
り、蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)は、夫々独立した
フィンアンドチューブ式の熱交換器でなっており、それ
が空気流通方向に隣接されている。そして、蒸発器(33)
の放熱フィン(58a) と除霜熱交換器(52)の放熱フィン(5
8b) とは、空気流通方向に所定間隔を存して配置されて
いる。

【００５７】このような構成によれば、蒸発器(33)の放
熱フィン(58a) のフィンピッチ（フィン同士の図６紙面
鉛直方向の間隔寸法）と除霜熱交換器(52)の放熱フィン
(58b) フィンピッチとを異ならせて設定することができ
る。このため、蒸発器(33)の放熱フィン(58a) のフィン
ピッチを、空気の冷却に適した寸法に設定しながら、除
霜熱交換器(52)の放熱フィン(58b) のフィンピッチを、
除霜運転時に着霜の落下を防止し且つ霜の融解が良好に
行える寸法に設定することができる。

【００５８】尚、上述した各実施形態では、冷蔵庫又は
冷凍庫の庫内を冷却するものに本発明を適用した場合に
ついて説明したが、本発明は、これに限らず、一般的な
空気調和装置に使用される冷媒回路の室外熱交換器の着
霜を融解させるものとして使用してもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば以下に述べるような効果が発揮される。請求項１記載
の発明によれば、蒸発器における空気流通方向直上流側
に、冷凍運転時に冷媒流通が阻止され、除霜運転時に圧
縮機の吐出冷媒が流れる除霜熱交換器を対向配置させ、
蒸発器に発生した着霜が蒸発器から剥離したとしても、
該蒸発器より空気流通方向上流側へ落下することは除霜
熱交換器によって阻止されるようにしたために、着霜の
回収が良好に行われ蒸発器の信頼性の向上を図ることが
できる。また、除霜運転時には、蒸発器及び除霜熱交換
器が共に着霜の融解に寄与するため迅速に着霜を融解で
き、除霜運転時間の短縮化を図ることができる。

【００６０】請求項２記載の発明によれば、蒸発器にお
ける空気流通方向直上流側に、冷凍運転時、凝縮器を経
た冷媒を過冷却する一方、除霜運転時、圧縮機の吐出冷
媒が流れて蒸発器と共に着霜を融解する除霜熱交換器を
対向配置させたために、冷凍運転時と除霜運転時とで冷
媒の循環方向を切換えるようにしたものにおいても、着
霜が蒸発器より空気流通方向上流側へ落下することを阻
止でき、また、着霜の融解の迅速化による除霜運転時間
の短縮化を図ることができる。

【００６１】請求項３記載の発明によれば、凝縮器と除
霜熱交換器との間の液配管に、除霜運転時、循環冷媒を
減圧する第１膨張手段を備えさせ、蒸発器と除霜熱交換
器との間の連絡配管に、冷凍運転時、循環冷媒を減圧す
る第２膨張手段とを備えさせたことで、上述した請求項
２記載の発明に係る効果を発揮するための回路構成が具
体的に得られ、冷凍装置の実用性の向上を図ることがで
きる。

【００６２】請求項４記載の発明によれば、フィンアン
ドチューブ式の蒸発器及び除霜熱交換器を、一体的に連
続した共通の放熱フィンに対して冷媒管を各々貫通して
成したために、除霜熱交換器を蒸発器と個別に作製する
必要がなくなり、構造の複雑化や製作作業工程の増加を
最小限の抑えながら除霜熱交換器を蒸発器に対向した位
置に配設することができ、これによっても冷凍装置の実
用性の向上を図ることができる。

【００６３】請求項５記載の発明によれば、蒸発器の放
熱フィンと除霜熱交換器の放熱フィンとを、空気流通方
向に所定間隔を存して配置したために、各放熱フィンの
フィンピッチとを異なったものにすることができ、これ
によって、蒸発器の放熱フィンのフィンピッチを、空気
の冷却に適した寸法に設定しながら、除霜熱交換器の放
熱フィンのフィンピッチを、除霜運転時に着霜の落下を
防止し且つ霜の融解が良好に行える寸法に設定すること
が可能となり、蒸発器及び除霜熱交換器の構成を夫々の
目的に応じたものとすることができ、冷凍装置の冷凍能
力や除霜能力の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路を示す
図である。

【図２】庫内ユニットの断面図である。

【図３】第２実施形態に係る二元冷凍装置を示す冷媒回
路図である。

【図４】第２実施形態における低温側ユニットを示す冷
媒回路図である。

【図５】第３実施形態における図１相当図である。

【図６】第４実施形態における図２相当図である。

【図７】従来例における図２相当図である。

【符号の説明】

(30) 低温側冷凍サイクル（冷媒回路） (31) 圧縮機 (32) 凝縮器 (33) 蒸発器 (52) 除霜熱交換器 (33a,52a) 冷媒管 (58,58a,58b)放熱フィン (F) 霜 (EV-2) 膨張弁（膨張機構、第２膨張手段） (CP-5) キャピラリチューブ（第１膨張手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機(31)、凝縮器(32)、膨張機構(EV-
   2)及び蒸発器(33)が冷媒配管により冷媒の循環が可能に
   順に接続されてなる冷媒回路(30)を備え、冷凍運転によ
   る蒸発器(33)の着霜時、圧縮機(31)の吐出冷媒を蒸発器
   (33)に供給して着霜(F) を融解する除霜運転を行うよう
   にした冷凍装置において、 上記蒸発器(33)における空気流通方向直上流側には、冷
   凍運転時に冷媒流通が阻止され、除霜運転時に圧縮機(3
   1)の吐出冷媒が流れる除霜熱交換器(52)が対向配置され
   ていることを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 圧縮機(31)、凝縮器(32)、膨張機構及び
   蒸発器(33)が冷媒配管により冷媒の循環が可能に接続さ
   れてなる冷媒回路(30)を備え、冷凍運転時に、蒸発器(3
   3)に着霜が発生すると、冷媒循環方向を切換えて、圧縮
   機(31)の吐出冷媒を蒸発器(33)に供給して着霜(F) を融
   解する除霜運転を行うようにした冷凍装置において、 上記蒸発器(33)における空気流通方向直上流側には、冷
   凍運転時、凝縮器(32)を経た冷媒を過冷却する一方、除
   霜運転時、圧縮機(31)の吐出冷媒が流れて蒸発器(33)と
   共に着霜(F) を融解する除霜熱交換器(52)が対向配置さ
   れていることを特徴とする冷凍装置。
3. 【請求項３】 凝縮器(32)、除霜熱交換器(52)及び蒸発
   器(33)は冷媒配管(30a,30b) により直列に順に接続され
   ており、膨張機構は、凝縮器(32)と除霜熱交換器(52)と
   の間の液配管(30a) に設けられた第１膨張手段(CP-5)
   と、蒸発器(33)と除霜熱交換器(52)との間の連絡配管(3
   0b) に設けられた第２膨張手段(EV-2)とを備え、 冷凍運転時、凝縮器(32)及び除霜熱交換器(52)を流れて
   凝縮した冷媒が第２膨張手段(EV-2)により減圧した後、
   蒸発器(33)で蒸発し、除霜運転時、蒸発器(33)及び除霜
   熱交換器(52)において凝縮した冷媒が第１膨張手段(CP-
   5)により減圧した後、凝縮器(32)で蒸発するようになっ
   ていることを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
4. 【請求項４】 蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)はフィ
   ンアンドチューブ式であって、 蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)は、一体的に連続した
   共通の放熱フィン(58)に対して冷媒管(33a,52a) が各々
   貫通して構成されていることを特徴とする請求項１また
   は２記載の冷凍装置。
5. 【請求項５】 蒸発器(33)及び除霜熱交換器(52)はフィ
   ンアンドチューブ式であって、 蒸発器(33)の放熱フィン(58a) と除霜熱交換器(52)の放
   熱フィン(58b) とは、空気流通方向に所定間隔を存して
   配置されていることを特徴とする請求項１または２記載
   の冷凍装置。