JPH11148770A - デフロスト用補助蒸発器付き冷凍回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でデフロスト時の温度乱れを抑制
する。 【解決手段】 冷凍回路は、通常の構成に加えて、圧縮
機１の出口の四方弁４、蒸発器３の後流側の補助蒸発器
５、デフロスト液管路６、補助キャピラリーチューブ
７、電磁弁８ａ、８ｂ等を有する。 【効果】 それぞれ実線及び破線のように冷媒を流し、
通常運転及び蒸発器３のデフロスト運転ができる。デフ
ロスト時には、蒸発器３の着霜と熱交換して液化した冷
媒を補助蒸発器５再蒸発させ、循環空気を冷却し、環境
試験装置等の運転の連続性を得ることができる。ホット
ガス−デフロスト可能で且つ循環空気冷却の可能な回路
として構成が簡単である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機と凝縮器と
蒸発器とを備え被冷却流体を冷却する通常運転時の冷媒
の流れ方向に順次、圧縮機出口と凝縮器入口、凝縮器出
口と蒸発器入口、及び蒸発器出口と圧縮機入口を結合し
た冷凍回路に関し、特にデフロスト時の被冷却流体の冷
却状態改善技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホットガス−デフロスト方式を採用した
冷凍回路としては、例えば、蒸発器を２台設け、通常の
冷却時には何れか任意の一方の蒸発器を用いると共に、
デフロスト時には、何れか任意の一方の蒸発器にホット
ガスを送ってデフロストし、この一方の蒸発器を出た冷
媒を他方の蒸発器に導入すると共に、この他方の蒸発器
に新たな冷媒液を送り、これらで循環空気を冷却し、オ
フサイクルすることなくデフロストできるようにした冷
凍回路が提案されている（実願昭６１−１５４１２３号
（実開昭６３−６０８７９号）参照）。

【０００３】しかしながら、この冷凍回路は構成が複雑
であること、１００％能力を備えた蒸発器が２台必要に
なって装置が大型化すること、これらの点からコスト高
になること、等の問題を有する。

【０００４】なお、蒸発器を２台設けて切り換え使用
し、オフサイクル中の蒸発器をデフロストするようにし
た装置も採用されている。このデフロスト装置は簡単な
構成であるが、霜取りの熱源が循環空気であるため、循
環空気が低温のときには霜取りができず、又、霜取りで
きるときであってもその時間が長くかかるという問題が
ある。更に、デフロストのために、冷凍回路を使用した
環境試験装置等の連続運転が中断されるという問題もあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、簡単な構成で低コストで冷凍回
路を備えた装置の連続運転を可能にすると共に、デフロ
スト時の被冷却気体の温度上昇を抑制できる冷凍回路を
提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、圧縮機と凝縮器と蒸発
器とを備え被冷却流体を冷却する通常運転時の冷媒の流
れ方向に順次、圧縮機出口と凝縮器入口、凝縮器出口と
蒸発器入口、及び蒸発器出口と圧縮機入口を結合すると
共にホットガスによってデフロストできるようにした冷
凍回路において、前記圧縮機入口と前記圧縮機出口とを
切り換え可能な冷媒ガス切換手段と、前記被冷却流体の
流れ方向において前記蒸発器の後流側に設けられ冷媒入
口及び冷媒出口を備え前記蒸発器より容量の小さい補助
蒸発器と、前記蒸発器入口側部分と前記冷媒入口とを結
合するデフロスト液管路と、該デフロスト液管路中に設
けられ冷媒を膨脹させる補助膨脹手段と、前記通常運転
時には前記凝縮器出口から前記蒸発器入口へ至る管路を
導通可能にし前記デフロスト時には前記デフロスト液管
路を導通可能にする冷媒液切換手段と、を有し、前記ホ
ットガスを前記蒸発器から前記補助蒸発器を通過させて
前記蒸発器をデフロストできるようしたことを特徴とす
る。

【０００７】請求項２の発明は、上記に加えて、前記冷
媒ガス切換手段を介して前記圧縮機出口と前記冷媒入口
とを結合するホットガス管路と、該ホットガス管路と前
記デフロスト液管路との何れかを導通可能にする気液切
換手段と、前記冷媒出口と前記蒸発器入口とを結合する
補助デフロスト液管路と、該補助デフロスト液管路と前
記凝縮器を経由する管路との何れかを導通可能にする冷
媒切換手段と、を有し、前記ホットガスを前記補助蒸発
器から前記蒸発器を通過させて前記補助蒸発器をデフロ
ストできるようしたを有することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した冷凍回路
の構成例を示す。冷凍回路は、圧縮機１、凝縮器２、蒸
発器３等を備え、被冷却流体としての環境試験装置等の
循環空気を冷却する通常運転時の冷媒の流れ方向（実線
の矢印で示す）に順次、圧縮機出口１ｂと凝縮器入口２
ａ、凝縮器出口２ｂと蒸発器入口３ａ、及び蒸発器出口
３ｂと圧縮機入口１ａを結合して構成されていて、これ
らに加えて、冷媒ガス切換手段としての四方弁４、補助
蒸発器５、デフロスト液管路６、補助膨張手段としての
補助キャピラリーチューブ７、冷媒液切換手段としての
電磁弁８ａ及び８ｂ、等を有する。符号９は凝縮器２で
凝縮された冷媒を膨張させる主キャピラリーチューブで
ある。凝縮器２は例えば送風機によって空冷される。符
号１０は破線の矢印で示す方向に冷媒を流す逆止弁であ
る。

【０００９】四方弁４は、圧縮機入口１ａと同出口１ｂ
とを切り換え可能な自動弁である。図示の状態は通常運
転時を示し、と及びとの口がそれぞれ導通して
いる。このときには、圧縮機出口１ｂは凝縮器入口２ａ
に接続され、圧縮機で圧縮・昇温されたホットガスが凝
縮器に吐出されると共に、蒸発器出口３ｂが圧縮機入口
１ａに接続され、蒸発器から低温冷媒ガスが戻される。

【００１０】四方弁が切り換えられると、口と、
とがそれぞれ導通し、図において破線で示す如く、四
方弁４によって圧縮機入口／出口が切り換えられ、圧縮
機出口１ｂから出た冷媒は通常運転時とは反対に蒸発器
出口３ａ方向に流れる。なお、冷媒ガス切換手段として
は、四方弁４に代えて、通常の電磁弁や三方弁を複数個
組合せて構成することも可能である。

【００１１】補助蒸発器５は、図において太い実線の矢
印で示す循環空気の流れ方向において蒸発器３の後流側
に設けられ、冷媒入口５ａ及び冷媒出口５ｂを備えてい
て、蒸発器３より小容量で小型になっている。デフロス
ト液管路６は、蒸発器入口３ａ側部分と冷媒入口５ａと
を結合する。補助キャピラリーチューブ７は、デフロス
ト液管路６中に設けられ、デフロスト時に蒸発器３で液
化した冷媒を膨脹・気化させる。電磁弁８ａ、８ｂは、
凝縮器出口２ｂから蒸発器入口３ａへ至る管路とデフロ
スト液管路６との何れかを導通可能にする。従って、通
常運転時には８ａが閉まり８ｂが開き、デフロスト時に
はその反対になる。

【００１２】以上のような冷凍回路は次のように運転さ
れる。蒸発器３の霜取りをしない通常運転時には、冷媒
は実線の矢印方向に流される。即ち、圧縮器１で圧縮さ
れたホットガスは、導通している四方弁４の口、を
通過して凝縮器２に導入される。このとき、逆止弁１０
によってホットガスが補助蒸発器５に流れることはな
い。凝縮器２で凝縮された冷媒液は、開いている電磁弁
８ｂを介して主キャピラリーチューブ９で膨脹し、蒸発
器３を通過して循環空気を冷却する。このときには、電
磁弁８ａが閉鎖していて、冷媒液が補助蒸発器５に流れ
ることはない。蒸発器３を出た低温冷媒ガスは、導通し
ている四方弁４の口、を通過して圧縮機に吸入され
る。

【００１３】このような通常運転では、上記の如く補助
蒸発器５には冷媒が流されないので、循環空気は蒸発器
３だけで冷却される。従って、補助蒸発器５及びこれに
付随する冷媒系統が設けられても、通常運転に対する影
響は少ない。又、補助蒸発器５への着霜は少ない。

【００１４】蒸発器３が着霜するとデフロスト運転が行
われる。このときには、冷媒は破線の矢印方向に流され
る。即ち、通常運転時の状態から四方弁４が切り換えら
れ、圧縮器１で圧縮されたホットガスは、導通した口
、を通過して蒸発器３に導入され、通常運転時とは
逆に流れつつ付着した霜に熱を与えてこれを溶かすと共
に、冷却されてその相当部分が液化する。

【００１５】この冷媒は、デフロスト液管路６において
電磁弁８ａを通過して補助キャピラリーチューブ７で膨
脹されて補助蒸発器５に導入され、ここで循環空気を冷
却し、低温冷媒ガスとなって送り出される。なお、デフ
ロスト時には、前述の如く電磁弁８ａが開で８ｂが閉に
なり、通常運転時から切り換えられている。

【００１６】以上のような冷媒の流れにより、補助蒸発
器５で循環空気を冷却することができる。この場合、補
助蒸発器５では、蒸発器３にホットガスを流してデフロ
ストすることによる循環空気の温度上昇分を冷却・除去
すると共に、循環空気をある程度温度降下させるだけ冷
却すればよいので、その除去熱量を通常運転時の蒸発器
３の除去熱量より大きくする必要はない。又、補助蒸発
器５に流入する循環空気は、上記の如く通常運転時に蒸
発器３に流入する循環空気よりも温度が高くなっている
ので、補助蒸発器５では冷媒と循環空気との温度差が大
きくなっている。そのため、補助蒸発器５の冷却面積を
蒸発器３のそれよりも小さくすることが可能になる。そ
の結果、本発明の如く補助蒸発器５を蒸発器３より小容
量で小型のものにすることにより、デフロスト条件に適
合した無駄のない大きさにすることができる。

【００１７】補助蒸発器５で蒸発した冷媒ガスは、出口
５ｂから逆止弁１０を経由して四方弁４に至り、その導
通している口、を通過して再び圧縮機に吸入され
る。この場合、電磁弁８ｂが閉鎖しているので、冷媒ガ
スが凝縮器２の方向に流れることはない。

【００１８】以上のような冷凍回路によれば、補助蒸発
器５によって循環空気が冷却されるので、環境試験装置
等における装置の連続運転性が確保される。この場合、
凝縮器を使用することなく、蒸発器の着霜を冷熱源とし
て利用できるので、凝縮器冷却用の送風機を停止する等
経済的な運転が可能になる。又、デフロスト運転におい
て通常運転時よりも冷凍負荷が大きくなることがないの
で、通常運転時を基準にして冷凍機能力を決めることが
でき、装置が大型化しないと共に容量調整回路等も不要
になる。

【００１９】なお、前記の如く、補助蒸発器をデフロス
ト運転に適合する容量にしているので、循環空気の冷却
熱量はある程度少なくなる。しかし、特に低温でない通
常の温度条件では、循環空気の温度をほぼ目的とする温
度に維持できると共に、低温条件でもある程度まで低温
状態を維持できるので、環境試験装置等の運転の連続性
は確保される。

【００２０】このようにホットガスを用いてデフロスト
可能な本例の冷凍回路は、従来の同方式の冷凍回路に較
べて極めて簡単な構成である。即ち、例えば従来技術で
説明した冷凍回路では、１台の蒸発器を含む基本回路に
加えて、２系統のホットガス回路、２系統のデフロスト
液蒸発回路、及び通常運転時に他の１台の蒸発器を冷媒
が通過する２系統の出入口回路が存在し、極めて複雑に
なっているのに対して、本発明の冷凍回路では、蒸発器
３を含む基準回路に加えて、補助蒸発器５の出入口を含
む２系統の回路が追加されるだけである。又、本例の冷
凍回路では追加系統が少ないため、電磁弁等の付属品の
数も少なくなる。更に、本発明では圧縮機出口の冷媒を
切り換え可能にするので、四方弁を採用できるため、付
属弁類を最小数量にすることができる。

【００２１】そして、本例の冷凍回路はこのように簡単
な構成であるから、通常運転とデフロスト運転とを簡単
に切り換えて確実に運転することができる。又、運転切
換に当たって特に調整の必要な所もないため、簡単且つ
迅速にそれぞれの運転に移行させることができる。

【００２２】図２は本発明の冷凍回路の他の例を示す。
この例の冷凍回路は、図１のものに較べて、四方弁４を
介して圧縮機出口１ｂと補助蒸発器５の冷媒入口５ａと
を結合するホットガス管路１１と、この管路１１とデフ
ロスト液管路６との何れかを導通可能にする気液切換手
段としての電磁弁１２及び電磁弁８ａと、冷媒出口５ｂ
と蒸発器入口３ａとを結合する補助デフロスト液管路１
３と、この管路１３と凝縮器２を経由する管路との何れ
かを導通可能にする冷媒切換手段としての電磁弁１４と
を備えている。

【００２３】この冷凍回路によれば、図において太い実
線の矢印の如く冷媒を流し、補助蒸発器５をデフロスト
すると共に、蒸発器３の方で補助蒸発器５を出た冷媒液
を蒸発させ、蒸発器３のデフロスト時と同様に循環空気
を冷却し、運転の連続性を得ることができる。なお、補
助蒸発器５を出た冷媒液を蒸発器３に流すために、電磁
弁８ａ及び８ｂはそれぞれ閉及び開になっていて、冷媒
液は主キャピラリーチューブ９で膨脹して蒸発器３に入
口３ａから流入する。又、圧縮機１の高圧ホットガス
は、電磁弁１４が閉になると共に逆止弁１０によって停
止され、ホットガス管路１１にのみ流れるようになって
いる。電磁弁１２は当然開いている。

【００２４】補助蒸発器５は前記の如く蒸発器３のデフ
ロスト用であり常用されず、又、デフロスト時でも循環
空気が０℃以下の低温使用時でなければ着霜しないの
で、着霜が少なくデフロストの必要となる間隔が長いた
め、着霜したときには環境試験装置等の不使用時に適宜
デフロストすることも可能である。しかし、本例のよう
な冷凍回路にすれば、装置の連続運転を維持しつつ、い
つでも補助蒸発器を除霜でき、装置の使用上の便宜性を
一層向上させることができる。又、管系としては、図１
の例に較べて実質的にはホットガス管路１１が追加され
るだけであり、従来の装置と較べると極めて簡単な冷凍
回路になっている。

【００２５】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、冷凍回路は、圧縮機と凝縮器と蒸発器
と備え、例えば圧縮機の出口を起点としてそれぞれの出
入口を結合しているので、この順に冷媒が流れる通常運
転時には、例えば環境試験装置において試験室と空調室
とを循環して試験室を冷却する被冷却流体としての循環
空気を蒸発器によって冷却することができる。

【００２６】このような基本的回路において、圧縮機の
入口と出口とを切り換え可能な冷媒ガス切換手段を設け
ているので、切換手段を例えば第１状態に設定して通常
運転時に前記順に冷媒を流すと共に、切換手段を切り換
えて第２状態に設定することにより、圧縮機で圧縮・昇
温されたホットガスを蒸発器出口の方向即ち通常運転と
は逆方向に流すことができる。その結果、特別な追加管
路を設けることなく、蒸発器をホットガスでデフロスト
することが可能になる。

【００２７】デフロスト中には、蒸発器にホットガスを
流すために循環空気の温度が上昇するが、循環空気の流
れ方向において蒸発器の後流側に補助蒸発器を設けてい
るので、補助蒸発器によって循環空気を冷却し、環境試
験装置等の冷凍回路を使用する装置の運転の連続性を得
ることができる。即ち、デフロストでは、蒸発器に付着
した霜とホットガスとが熱交換し、ホットガスの多くが
冷媒液になるが、蒸発器入口側部分と補助蒸発器の冷媒
入口とを結合するデフロスト液管路を設けると共に、こ
の管路中に冷媒を膨脹させる補助膨脹手段を設けている
ので、デフロスト時の冷媒液を膨張させて補助蒸発器内
で蒸発させ、その吸熱で循環空気を冷却することができ
る。

【００２８】この場合、凝縮器出口から蒸発器入口へ至
る管路とデフロスト液管路との何れかを導通可能にする
冷媒液切換手段を設けているので、通常運転時に蒸発器
に供給される冷媒を遮断すると共に、蒸発器を逆流した
冷媒液を補助蒸発器に流し、上記の如く補助蒸発器では
デフロスト時の冷媒液だけを蒸発させることができる。
その結果、通常運転時とデフロスト運転時とで圧縮機の
流量が変わらず、デフロスト運転時に通常運転時よりも
冷凍負荷が大きくなるということがない。従って、負荷
調整機構等は不要で、回路が簡素化され運転の安定性も
良くなる。又、デフロスト運転時と通常運転時との熱交
換器状態の差異を考慮し、補助蒸発器の容量を蒸発器の
容量より小さくしているので、過大な容量を持たせるこ
となくデフロスト時に必要十分な容量にして、冷凍回路
のコスト低減を図ることができる。

【００２９】以上のような冷凍回路によれば、通常の回
路に対して、管系としては、デフロスト液管路から成る
補助蒸発器の冷媒入口管路と当然設けられる冷媒出口管
路とが追加されるだけであるから、ホットガス−デフロ
ストの可能な冷凍回路としてその構成が極めて簡単であ
る。又、管系が簡単であるため、切換手段を構成する弁
類等の個数を少なくなる。その結果、冷凍回路のコスト
低減が図られると共に、運転切換も容易になる。

【００３０】請求項２の発明においては、気液切換手段
とホットガス管路とにより、デフロスト液管路を閉鎖し
てホットガスを補助蒸発器に供給すると共に、補助デフ
ロスト液管路と冷媒切換手段とにより、蒸発器への凝縮
器からの冷媒供給を遮断して補助蒸発器を出た冷媒液を
蒸発器に導入することができる。その結果、蒸発器で被
冷却気体を冷却できるため、補助蒸発器が着霜したとき
には、装置の運転の連続性を確保しつつ補助蒸発器をデ
フロストすることができる。そして、装置の使用の便利
性を一層向上させることができる。

【００３１】なお、この場合には、上記に加えて、管系
として補助蒸発器へのホットガス管路と補助デフロスト
液管路とが追加されるが、従来の装置に較べると十分な
回路の簡素化が図られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した冷凍回路の一例を示す説明図
である。

【図２】本発明を適用した冷凍回路の他の例を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 １ａ、１ｂ 圧縮機入口、出口 ２ 凝縮器 ２ａ、２ｂ 凝縮器入口、出口 ３ 蒸発器 ３ａ、３ｂ 蒸発器入口、出口 ４ 四方弁（冷媒ガス切換手段） ５ 補助蒸発器 ５ａ、５ｂ 冷媒入口、出口 ６ デフロスト液管路 ７ 補助キャピラリーチューブ（補助膨
張手段） ８ａ 電磁弁（冷媒液切換手段、気液切換
手段） ８ｂ 電磁弁（冷媒液切換手段） １１ ホットガス管路 １２ 電磁弁（気液切換手段） １３ 補助デフロスト液管路 １４ 電磁弁（冷媒切換手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と凝縮器と蒸発器とを備え被冷却
   流体を冷却する通常運転時の冷媒の流れ方向に順次、圧
   縮機出口と凝縮器入口、凝縮器出口と蒸発器入口、及び
   蒸発器出口と圧縮機入口を結合すると共にホットガスに
   よってデフロストできるようにした冷凍回路において、 前記圧縮機入口と前記圧縮機出口とを切り換え可能な冷
   媒ガス切換手段と、前記被冷却流体の流れ方向において
   前記蒸発器の後流側に設けられ冷媒入口及び冷媒出口を
   備え前記蒸発器より容量の小さい補助蒸発器と、前記蒸
   発器入口側部分と前記冷媒入口とを結合するデフロスト
   液管路と、該デフロスト液管路中に設けられ冷媒を膨脹
   させる補助膨脹手段と、前記通常運転時には前記凝縮器
   出口から前記蒸発器入口へ至る管路を導通可能にし前記
   デフロスト時には前記デフロスト液管路を導通可能にす
   る冷媒液切換手段と、を有し、前記ホットガスを前記蒸
   発器から前記補助蒸発器を通過させて前記蒸発器をデフ
   ロストできるようしたことを特徴とする冷凍回路。
2. 【請求項２】 前記冷媒ガス切換手段を介して前記圧縮
   機出口と前記冷媒入口とを結合するホットガス管路と、
   該ホットガス管路と前記デフロスト液管路との何れかを
   導通可能にする気液切換手段と、前記冷媒出口と前記蒸
   発器入口とを結合する補助デフロスト液管路と、該補助
   デフロスト液管路と前記凝縮器を経由する管路との何れ
   かを導通可能にする冷媒切換手段と、を有し、前記ホッ
   トガスを前記補助蒸発器から前記蒸発器を通過させて前
   記補助蒸発器をデフロストできるようしたを有すること
   を特徴とする請求項１に記載の冷凍回路。