JPH10160298A - 冷凍機の除霜制御装置 - Google Patents

冷凍機の除霜制御装置

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JPH10160298A
JPH10160298A JP31490996A JP31490996A JPH10160298A JP H10160298 A JPH10160298 A JP H10160298A JP 31490996 A JP31490996 A JP 31490996A JP 31490996 A JP31490996 A JP 31490996A JP H10160298 A JPH10160298 A JP H10160298A
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evaporator
defrosting
hot gas
temperature
refrigerant
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JP31490996A
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Koji Miura
光司 三浦
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホットガス除霜において、蒸発器の除霜を確
実に実施できるとともに、除霜後における庫内温度の上
昇を最小限に抑える除霜制御装置を提供する。 【解決手段】 ホットガス除霜中に、凝縮用ファン17
を作動させると、凝縮器8にて高圧冷媒ガスが凝縮し
て、ホットガスとして蒸発器11に直接導入される冷媒
循環量が減少して、高圧の上昇を抑制できる。そこで、
この点に着目して、ホットガス除霜の開始時には、凝縮
用ファン17および庫内冷却用ファン19をともに停止
した状態にて、高温高圧のガス冷媒を蒸発器11に流入
させる。このホットガス除霜の進行により蒸発器11の
出口冷媒温度が所定値に達すると、凝縮用ファン17の
作動を開始し、このファン作動開始後、第1の所定時間
が経過すると、ホットガス除霜を解除する。このホット
ガス除霜の解除後、第2の所定時間が経過すると、冷却
用ファン19の作動を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機の除霜制御
に関するもので、特に高温の冷媒ガス(ホットガス)を
蒸発器に流入させることで除霜を行うホットガス除霜に
おいて、蒸発器の除霜を確実に実施するとともに、除霜
後における庫内温度の上昇を最小限に抑える除霜制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、冷凍車等における冷凍機の除霜制
御においては、高温の冷媒ガス(ホットガス)を蒸発器
に送ることで、除霜を行うホットガス除霜が通常、採用
されている。このホットガス除霜では、蒸発器出口の冷
媒温度が予め設定された除霜解除温度まで上昇すると、
これを温度センサにて感知して、ホットガス除霜を解除
している。
【0003】ところで、ホットガス除霜では、高温の冷
媒ガスにて除霜を行うため、この除霜の際の熱にて庫内
温度を上昇させるという問題が発生する。そこで、この
庫内温度の上昇を抑制するため、ホットガス除霜解除後
の冷凍サイクル運転に当たって、蒸発器に送風する庫内
冷却用ファンを一定時間だけ遅延作動させることより、
ホットガス除霜による温度上昇した空気の庫内への送風
を防止することが考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らが
上記対策について実際に実験検討してみると、蒸発器に
おける霜の解氷速度は、圧縮機駆動用の車両エンジンの
回転数、外気温等の影響を受けて、種々変化する。その
ため、ホットガス除霜の解除時点にまだ、蒸発器表面に
水滴や半融解の霜が残存している場合が発生し、この場
合は、庫内冷却用ファンの作動を一定時間遅延させる間
(庫内冷却用ファン停止中の間)に、蒸発器が早期に冷
却されて、水滴や半融解の霜が再度氷結してしまう。そ
の結果、蒸発器の除霜が不十分となり、冷凍能力を十分
回復できないという問題があった。
【0005】この問題の解決のためには、ホットガス除
霜を解除する除霜解除温度を高くするという対策が考え
られるが、この対策を採用すると、ホットガス除霜時間
の延長により圧縮機吸入圧が高くなって、除霜中にサイ
クル高圧が異常に上昇するという問題を引き起こすとと
もに、庫内を冷却できない時間が長くなって、庫内温度
の上昇を招く。
【0006】そこで、本発明は上記点に鑑みて、ホット
ガス除霜において、蒸発器の除霜を確実に実施できると
ともに、除霜後における庫内温度の上昇を最小限に抑え
る除霜制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者の実験、検討に
よれば、ホットガス除霜中に、凝縮用ファンを作動させ
ると、凝縮器にて高圧冷媒ガスが凝縮して、ホットガス
として蒸発器に直接導入される冷媒循環量が減少して、
高圧の上昇を抑制できるということが分かった。
【0008】そこで、請求項1〜3記載の発明では、上
記の点に着目して、ホットガス除霜の開始時には、凝縮
用ファン(17)および庫内冷却用ファン(19)をと
もに停止した状態にて、高温高圧のガス冷媒を蒸発器
(11)に流入させ、 このホットガス除霜の進行によ
り、蒸発器(11)の除霜状態に関連する物理量が所定
値に達すると、凝縮用ファン(17)の作動を開始し、
この凝縮用ファン(17)の作動開始後、第1の所定時
間(τ1 )が経過すると、ホットガス除霜を解除し、こ
のホットガス除霜の解除後、第2の所定時間(τ2 )が
経過すると、前記冷却用ファン(19)の作動を開始す
ることを特徴としている。
【0009】本発明によれば、蒸発器(11)の除霜状
態が所定値まで進行した後は、凝縮用ファン(17)を
作動させて、凝縮器(8)にて高圧冷媒ガスを凝縮さ
せ、これにより、ホットガスの冷媒循環量を減少して、
ホットガス除霜に伴う高圧の異常上昇を確実に抑制でき
る。しかも、凝縮用ファン(17)の作動後も第1の所
定時間(τ1 )の間は、ホットガス除霜を継続するの
で、蒸発器(11)から水滴や半融解の霜を確実に除去
でき、これらの再氷結を防止できる。そのため、除霜終
了後に、蒸発器(11)の冷凍能力を十分回復できる。
【0010】さらに、ホットガス除霜の解除後、第2の
所定時間(τ2 )の間、冷却用ファン(19)の作動を
遅延させ、この間に蒸発器(11)を予冷できるので、
冷却用ファン(19)の作動開始に伴って、温風が冷凍
室(2)内に吹き出すことがなく、庫内温度の上昇を未
然に防止できる。なお、上記各手段に付した括弧内の符
号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係
を示す。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図1〜図2は本発明を冷凍車用の冷
凍機に適用した一実施形態を示すもので、冷凍車1はそ
のキャビン後方部に冷凍室(冷凍庫)2が設けられてお
り、冷凍室2には例えば冷凍食品等の冷凍物が積み込ま
れる。冷凍室2には、その内部に冷凍物を搬入したり、
冷凍室2内の冷凍物を搬出するための2つの開閉ドア
4、5が設けられている。冷凍車1には、図1に示すよ
うに車両前方部に周知の冷凍サイクル装置3が搭載され
ている。
【0012】図2は上記冷凍サイクル装置3の回路構成
およびサイクル制御用の制御装置6を示すものであっ
て、冷凍サイクル装置3は、冷媒を高温高圧に圧縮して
吐出する圧縮機7を有し、この圧縮機7にて高温高圧に
圧縮されたガス冷媒を凝縮器8にて冷却し、凝縮させ
る。この凝縮器8の出口側にレシーバー9を設け、この
レシーバー9にて凝縮後の冷媒を気相冷媒と液相冷媒と
に分離すると共に、液相冷媒を貯留する。
【0013】そして、このレシーバー9の出口側には、
このレシーバー9からの液相冷媒を減圧する減圧装置
(本実施形態では温度式膨張弁)10を設け、この減圧
装置10で減圧された冷媒を冷凍用蒸発器11にて蒸発
させる。この冷凍用蒸発器11と圧縮機7との間には、
冷凍用蒸発器11を通過した冷媒のうち液相冷媒を貯留
するアキュムレータ12が設けてある。これらの各機器
の間を冷媒配管13にて連結している。
【0014】圧縮機7は、周知の電磁クラッチ(動力断
続装置)14を介して図示しない車両走行用エンジンに
よって駆動されるようになっており、そして、電磁クラ
ッチ14は、通電されると上記走行用エンジンの駆動力
を圧縮機7に伝達して、圧縮機7が駆動され、電磁クラ
ッチ14への通電が遮断されると、上記走行用エンジン
からの駆動力を遮断し、圧縮機7が停止する。
【0015】また、冷凍サイクル装置3において、圧縮
機7の吐出側と、減圧装置10の下流側で、かつ冷凍用
蒸発器11の上流側との間を直接連通するホットガスバ
イパス流路15が設けられ、このホットバイパス流路1
5には、流路を開閉する電磁弁(弁手段)16が設置さ
れている。凝縮器8は、図1に示すように車両床下の部
位において車両の走行風を受けやすい位置に設置されて
おり、この走行風と電動式の凝縮用ファン17によって
送風される冷却風とによって、内部の冷媒が冷却されて
凝縮される。
【0016】冷凍用蒸発器11は、冷媒の蒸発潜熱によ
り冷凍室2を冷却するものであって、図1に示すように
冷凍室2内の車両前方側の上方部位に設置されている。
そして、冷凍室2内には、冷凍用蒸発器11に向かって
送風する電動式の冷却用ファン19が蒸発器11に隣接
して設けられている。この冷却用ファン19は、冷凍室
2内の庫内空気を吸い込み、冷凍用蒸発器11を通過さ
せ冷却した後、再度冷凍室2内に冷却風を送風するもの
であり、これにより、冷凍室2内全体を均一な温度分布
で冷却することができる。
【0017】冷凍用蒸発器11の冷媒出口における冷媒
配管13の表面には、冷凍用蒸発器11の出口冷媒温度
を検出する除霜解除センサ(除霜状態の検出手段)20
が取り付けられている。ここで、本実施形態では、除霜
解除センサ20は、冷凍用蒸発器11の出口直後の冷媒
配管13の表面に取り付けられているが、この除霜解除
センサ20は、冷媒配管13に取り付けなくても、冷凍
用蒸発器11の冷媒出口側のフィン表面等に取り付けて
も良い。
【0018】そして、冷凍室2内には、庫内温度を検出
する庫内温度センサ21が設けられている。制御装置6
は、タイマー機能等を有し、マイクロコンピュータ等の
コンピュータ手段を含んで構成されたものであって、入
力端子からの入力信号に基づいて予めプログラムされた
所定の演算処理を行って、上記冷凍サイクル装置3を制
御するものである。
【0019】制御装置6の入力端子には、上述した除霜
解除センサ20および庫内温度センサ21の他に、冷凍
室内の庫内設定温度を設定する温度設定器22、冷凍室
2の冷却を開始する冷凍運転スイッチ24等が接続され
ている。なお、温度設定器22、冷凍運転スイッチ24
等は、冷凍車1のキャビン内の冷凍機操作盤に設置され
て乗員により手動操作されるものであり、温度設定器2
2は可変抵抗等にて構成されており、所定範囲、例えば
─10℃〜─20℃の範囲で任意に庫内設定温度が変更
可能となっている。
【0020】一方、制御装置6の出力端子には、上記電
磁クラッチ14の駆動回路(図示しない)、電磁弁1
6、凝縮用ファン17、冷却用ファン19等が接続され
ている。次に、上記構成において作動を説明すと、制御
装置6は、図示しない車両のイグニッションスイッチが
オンされることで、電力が供給されるようになってい
る。そして、イグニッションスイッチがオンされた状態
において、冷凍運転スイッチ24を乗員が手動操作して
オンされると、このスイッチ24により冷凍室2内の冷
却を行う信号が発生され、制御装置6によって冷凍室2
内の温度が、上記温度設定器22にて設定された設定温
度(例えば─20℃)となるように自動的に制御され
る。
【0021】具体的には、制御装置6は、冷凍運転スイ
ッチ24がオンされると、電磁クラッチ14に通電し
て、車両走行用エンジンと圧縮機7とを連結して、圧縮
機7を駆動(ON)する。さらに、この際、制御装置6
は、上記凝縮用ファン17と冷却用ファン19とを作動
(ON)させることで、冷凍サイクル装置3を通常の冷
凍運転状態にて始動させて、冷凍室2の冷却を開始す
る。
【0022】この後、冷凍室2の冷却が進行して冷凍室
内温度が上記設定温度(─20℃)まで低下すると、冷
凍室内温度センサ21の検出信号に基づいて、制御装置
6が電磁クラッチ14への通電を遮断し、圧縮機7を停
止(OFF)するとともに、凝縮用ファン17および冷
却用ファン19を停止(OFF)させる。そして、この
作動停止により冷凍室2の冷却が中断して、冷凍室2内
の温度が、上記設定温度より若干高い温度、例えば─1
8℃まで上昇すると、上述したように圧縮機7を駆動す
るとともに、凝縮用ファン17および冷却用ファン19
を作動させる。このように、圧縮機7、凝縮用ファン1
7および冷却用ファン19の作動を冷凍室内温度に応じ
て断続することにより、冷凍室内温度が設定温度に維持
される。
【0023】なお、上記電磁弁16は、後述のホットガ
ス除霜が行うとき以外は、常に閉弁状態(OFF)とな
っている。ところで、上述したように冷凍車1において
は、冷凍室内温度が─20℃といった極低温となるの
で、ドア4、5の頻繁な開放により冷凍室2内に外気中
の水分が侵入すると、冷凍用蒸発器11に霜が付着す
る。この霜の付着により、冷凍用蒸発器11の冷却能力
が低下してしまう。従って、冷凍サイクル装置3におい
ては、冷凍用蒸発器11に付着した霜を除去する除霜制
御を行う必要がある。
【0024】そこで、本実施形態では、図3に示すフロ
ーチャートにて除霜制御を行っている。図3において、
ステップ100は除霜開始ステップであり、冷凍運転ス
イッチ24の投入による冷却運転開始後、所定時間(例
えば3時間)が経過すると、制御装置内蔵のタイマーに
て除霜開始信号を発生し、ステップ100にて除霜を開
始する。
【0025】次のステップ101にて、圧縮機7:O
N、除霜用の電磁弁16:ON、凝縮用ファン17:O
FF、冷却用ファン19:OFFが設定され、ホットガ
スバイパスによる除霜モードが設定される。これによ
り、ホットガスバイパスによる蒸発器11の除霜が開始
される。次のステップ102にて、除霜解除センサ20
により感知される蒸発器出口冷媒温度Teが設定温度
(例えば、10°C)以上になったかどうかを判定す
る。この蒸発器出口冷媒温度が設定温度(例えば、10
°C)より低い間は、ステップ101のホットガスバイ
パスによる蒸発器11の除霜状態が継続される。
【0026】そして、蒸発器出口冷媒温度が設定温度
(例えば、10°C)以上に上昇すると、ステップ10
2からステップ103に進み、第1タイマーt1 をスタ
ートさせるとともに、凝縮用ファン17を作動(ON)
させる。次のステップ104において、第1タイマーt
1 のカウント時間が第1の所定時間τ1 (例えば、30
秒)に達したかどうか判定する。第1タイマーt1 のカ
ウント時間が30秒を越えると、次のステップ105に
おいて、第1タイマーt1 のリセット、第2タイマーt
2 のスタート、および除霜用の電磁弁16の閉弁(OF
F)を行う。この電磁弁16の閉弁によりホットガスの
蒸発器11への流入が停止されて、ホットガス除霜が解
除される。
【0027】従って、減圧装置10を通過して減圧され
た低温低圧の気液2相冷媒が蒸発器11に循環するよう
になり、蒸発器11での冷却作用が再開される。次のス
テップ106において、第2タイマーt2 のカウント時
間が第2の所定時間τ2 (例えば、30秒)に達したか
どうか判定する。第2タイマーt2 のカウント時間が3
0秒を越えると、次のステップ107において、冷却用
ファン19の作動を再開し、通常の冷凍運転に復帰す
る。また、ステップ107にて、第2タイマーt2 がリ
セットされる。
【0028】図4は上記図3のフローチャートによる除
霜制御の作動をまとめて示すタイムチャートであり、図
4の除霜期間は、蒸発器出口冷媒温度が所定値に上昇す
るまでの期間であって、両ファン17、19の停止と同
時にホットガスバイパスを行って、蒸発器11の除霜を
最大流量のホットガスバイパスで急速に行う期間であ
る。
【0029】次の霜残り防止運転期間は、第1タイマー
t1 のカウントする第1の所定時間τ1 の間、凝縮用フ
ァン17を作動させながら、ホットガスバイパスを行う
期間であって、このホットガスバイパスの継続により蒸
発器11の表面に水滴や半融解の霜が残存することを防
止する。一方、ホットガス除霜中に、凝縮用ファン17
を作動させると、凝縮器8が冷却されることにより、凝
縮器8にて高圧冷媒ガスが凝縮していく。この凝縮器8
での冷媒凝縮に伴って、蒸発器11に直接導入されるホ
ットガス循環量が減少して、圧縮機7の吸入圧の上昇が
抑制され、高圧の上昇を抑制できる。
【0030】図5は上記除霜期間および霜残り防止運転
期間のサイクル挙動を説明するもので、上記除霜期間に
おいて蒸発器11に付着の霜を溶かしている間は、霜の
融解潜熱に冷媒の熱量が多量に奪われるため、圧縮機7
の吸入圧、吸入冷媒温度の上昇が徐々に進行する。その
ため、霜融解中は、圧縮機7の吐出冷媒圧力(高圧)、
吐出冷媒温度の上昇は緩やかなものとなる。図5の期間
Hはこの吐出冷媒圧力の上昇の緩やかな期間を示す。
【0031】そして、蒸発器11に付着している霜の融
解が終了すると、冷媒からの融解潜熱の吸熱がなくなる
ので、圧縮機7の吸入圧、吸入冷媒温度が期間H経過後
に急激に上昇しようとする。しかるに、本実施形態によ
ると、ホットガス除霜中に、期間Hの終了に関連する、
蒸発器出口冷媒温度の上昇を感知して、凝縮用ファン1
7を作動させることにより、圧縮機7の吐出冷媒圧力、
吐出冷媒温度の上昇を抑制できる。図5の破線は、凝縮
用ファン17を作動せずに、ホットガス除霜を継続した
場合における圧縮機7の吐出冷媒圧力、吐出冷媒温度の
急激な上昇を示している。
【0032】図4において、第1タイマーt1 による第
1の所定時間τ1 が経過すると、ホットガス除霜が解除
されて、蒸発器11の冷却作用が再開され、蒸発器11
の予冷運転となる。この予冷運転は第2タイマーt2 に
よる第2の所定時間τ2 の間行われ、そして、この予冷
運転の時間τ2 経過後に、冷却用ファン19の作動を開
始し、通常の冷凍運転に復帰する。この際、蒸発器11
の温度が予冷運転により低下してから、冷却用ファン1
9の作動を開始するので、除霜後における冷凍室2の温
度上昇を効果的に抑制できる。
【0033】なお、図3のフローチャートの各ステップ
と請求項2における機能実現手段との対応関係を説明す
ると、ホットガス除霜の開始信号を発生する除霜開始信
号手段はステップ100であり、除霜開始信号手段の信
号により除霜用弁手段16を開弁するとともに、凝縮用
ファン17および冷却用ファン19をともに停止状態と
する除霜開始制御手段はステップ101である。
【0034】また、蒸発器11の除霜状態に関連する物
理量を検出する検出手段(除霜解除センサ20)の検出
値が所定値に達したことを判定する第1判定手段はステ
ップ102であり、検出手段の検出値が所定値に達する
と、第1判定手段の信号により凝縮用ファン17の作動
を開始する凝縮用ファン制御手段はステップ103であ
る。
【0035】また、凝縮用ファン17の作動開始後、第
1の所定時間τ1 が経過したことを判定する第2判定手
段はステップ104であり、この第2判定手段の信号に
基づいて除霜用弁手段16を閉弁する除霜解除制御手段
はステップ105である。また、除霜用弁手段16の閉
弁後、第2の所定時間τ2 が経過したことを判定する第
3判定手段はステップ106であり、この第3判定手段
の信号に基づいて冷却用ファン19の作動を開始する冷
却用ファン制御手段はステップ107である。
【0036】なお、本発明は上記の一実施形態に限定さ
れることなく、種々変形可能であり、冷凍車以外の用途
の冷凍機にも広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を適用した冷凍車の全体構
成を示す概略架装図である。
【図2】本発明の一実施形態における冷凍サイクル図で
ある。
【図3】図2の冷凍サイクルにおける除霜制御のフロー
チャートである。
【図4】上記除霜制御のタイムチャートである。
【図5】上記除霜制御におけるサイクル挙動の説明図で
ある。
【符号の説明】 1…冷凍車、2…冷凍室、3…冷凍サイクル装置、6…
制御装置、7…圧縮機、8…凝縮器、10…減圧装置、
11…冷凍用蒸発器、15…ホットガスバイパス流路、
16…除霜用電磁弁、17…凝縮用ファン、19…冷却
用ファン、20…除霜解除センサ、21…冷凍室温度セ
ンサ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する圧縮
    機(7)、この圧縮機(7)にて圧縮されたガス冷媒を
    凝縮させる凝縮器(8)、この凝縮器(8)に送風する
    凝縮用ファン(17)、前記凝縮器(8)にて凝縮され
    た冷媒を減圧させる減圧装置(10)、この減圧装置
    (10)にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器(1
    1)、およびこの蒸発器(11)に送風する冷却用ファ
    ン(19)を有する冷凍サイクル装置(3)と、 前記蒸発器(11)にて冷却された空気が前記冷却用フ
    ァン(19)により送風され、冷却される冷凍室(2)
    とを備え、 前記圧縮機(7)にて高温高圧に圧縮されたガス冷媒を
    前記蒸発器(11)に流入することにより、この蒸発器
    (11)に付着した霜を除霜するホットガス除霜を行う
    冷凍機の除霜制御装置であって、 前記ホットガス除霜の開始時には、前記凝縮用ファン
    (17)および前記冷却用ファン(19)をともに停止
    した状態にて、前記高温高圧のガス冷媒を前記蒸発器
    (11)に流入させ、 このホットガス除霜の進行により、前記蒸発器(11)
    の除霜状態に関連する物理量が所定値に達すると、前記
    凝縮用ファン(17)の作動を開始し、 この凝縮用ファン(17)の作動開始後、第1の所定時
    間(τ1 )が経過すると、前記ホットガス除霜を解除
    し、 このホットガス除霜の解除後、第2の所定時間(τ2 )
    が経過すると、前記冷却用ファン(19)の作動を開始
    することを特徴とする冷凍機の除霜制御装置。
  2. 【請求項2】 前記高温高圧のガス冷媒を前記蒸発器
    (11)に流入させるホットガスバイパス流路(15)
    と、 このホットガスバイパス流路(15)を開閉する弁手段
    (16)と、 前記ホットガス除霜の開始信号を発生する除霜開始信号
    手段(100)と、 この除霜開始信号手段(100)の信号により前記弁手
    段(16)を開弁して前記高温高圧のガス冷媒を前記蒸
    発器(11)に流入させるとともに、前記凝縮用ファン
    (17)および前記冷却用ファン(19)をともに停止
    状態とする除霜開始制御手段(101)と、 前記蒸発器(11)の除霜状態に関連する物理量を検出
    する検出手段(20)と、 この検出手段(20)の検出値が所定値に達したことを
    判定する第1判定手段(102)と、 前記検出手段(20)の検出値が所定値に達したとき、
    前記第1判定手段(102)の信号により前記凝縮用フ
    ァン(17)の作動を開始する凝縮用ファン制御手段
    (103)と、 前記凝縮用ファン(17)の作動開始後、前記第1の所
    定時間(τ1 )が経過したことを判定する第2判定手段
    (104)と、 この第2判定手段(104)の信号に基づいて前記弁手
    段(16)を閉弁して前記蒸発器(11)への前記高温
    高圧のガス冷媒の流入を停止する除霜解除制御手段(1
    05)と、 前記弁手段(16)の閉弁後、前記第2の所定時間(τ
    2 )が経過したことを判定する第3判定手段(106)
    と、 この第3判定手段(106)の信号に基づいて前記冷却
    用ファン(19)の作動を開始する冷却用ファン制御手
    段(107)とを備えることを特徴とする請求項1に記
    載の冷凍機の除霜制御装置。
  3. 【請求項3】 前記検出手段(20)は、前記蒸発器
    (11)の出口冷媒温度に関連する物理量を検出するも
    のであることを特徴とする請求項2に記載の冷凍機の除
    霜制御装置。
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