JPS6358082A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は蒸発器として作用した熱交換器を高圧冷媒で除
霜する冷凍装置に関する。

（ロ）従来の技術 特開昭６１−１０１７８４号公報（Ｆ２５Ｄ　　２１１
０６）に示された冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、受液器
、減圧弁、熱交換器等を高圧ガス管、高圧液管、低圧液
管、低圧ガス管で環状に接続する一方で、前記熱交換器
の除霜熱源となるホットガスを前記熱交換器に導くため
のバイパス管を高圧ガス管と低圧ガス管との間に接続し
た構成である。

（ハ）発明がｍ決しようとする問題点 上記従来の技術によれば、熱交換器に減圧液冷媒を供給
して蒸発気化許せる冷却運転時には、熱交換器は例えば
−２０°Ｃの温度になる一方で、熱交換器にホットガス
を供給して凝縮液化きせる除霜運転時には、熱交換器は
例えば７０℃の温度になる。従って冷却運転から除′Ａ
運転又はその逆に切り換わった場合には、急激な温度変
化により熱交換器を構成する冷媒管に急激な熱膨張又は
熱収縮が発生し、この急激な温度変化を繰り返すことに
より冷媒管の耐久性が狽なわれることに併わせ、冷媒管
にはその中を通過中の冷媒の圧力が内方から加わること
になり、この結果、冷媒管に亀裂が発生して冷媒が洩れ
るという問題点が発生した。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、入口が凝縮器（
２０）と受液器（２１）との間の高圧液管（２５）に、
出口が低圧液管（２６）に接続され、熱交換器（１１）
の除霜運転時、高圧冷媒を熱交換器（１１）に導くバイ
パス回路（３２）と、このバイパス回路に設けられた除
霜用電磁弁（３６）（３８）と、前記受液器（２１）と
減圧弁（２２）との間の高圧液管（２５）に設けられ、
除霜運転時に閉となる冷却用電磁弁（３４）（３９）と
、前記バイパス回路（３２）の入口と受液器（２１）と
の間の高圧液管（２５）に設けられ、除霜運転時前記受
液器（２１）からバイパス回路（３２）の入口方向への
冷媒の逆流を阻止する逆止弁（４１）とを具備してなる
冷凍装置（１８）を提供する。

（ホ）作用 実施例の冷凍装置（１８）の構成によれば、内層用熱交
換器（１１）の除霜運転時、受液器（２１）と減圧弁（
２２）との間の高圧液管（２５）に接続された冷却用の
第１、第６両電磁弁（３４＞（３９）は閉まり、受液器
（２１）に貯えられている液冷媒の減圧弁（２２）方向
−・の流れを阻止する一方、／スイパス回路（３２）に
設けられた除霜用の第３、第５両電磁弁（３６）（３８
）は開き、凝縮器（２０）を通道した温度の低い高圧の
気液混合冷媒（約４０″Ｃ）がバイパス回路（３２）か
ら内層用熱交換器（１１）に尊かれ、この内層熱交換器
（１１）の霜を解かすことになる。従って、内層用熱交
換器（１１）の冷却運転から除霜運転、又はその逆に切
り換わったときの温度変化を小さくして内層用熱交換器
（１１）の冷媒管の熱膨張又は熱収縮の幅を小さくでき
る。又、バイパス回路（３２）の入口と受液器（２１）
との間の高圧液管り２５）に設けられた逆止弁（４０）
は、除霜運転時、受液器（２１）に貯わえられた液冷媒
がバイパス回路（３２〉の入口方向に逆流するのを阻止
する作用をなす。

（へ）実用例 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第５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第１ダンパ（４
Ａ）、後述する外層側に開く第２ダンパ（４Ｂ）及びこ
の両ダンパにて夫々開室キれる第１及び第２両窓（４Ｃ
）　（４Ｄ）を備えた断熱性の第１区画板（４）を配設
して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）とを配置ずろ外層（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（１
０）を配設してプレートフィン型の内層用熱交換器（１
１）と軸流型の内層用送風機（１２）とを配置する内ｙ
ｆＩ（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。前記第１．第２両ダンパは熱絶縁材、例えば
樹脂からなる板状のものであり、第１ダンパ（４Ａ）は
第２ダンパ（４Ｂ）から見て循環空気の１プされ方向上
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く、又第２ダンパ
（４Ｂ）は開放時その先端が断熱壁（２）の内壁に当接
乃至近接することが好ましい。前記外層用熱交換器は第
１．第２両ダンパ（４Ａ）（４Ｂ）間に位置する様、外
層（５）内に配置されており、又内層用熱交換器（１１
）は第１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。前記第１．第２両ダ
ンパ（４Ａ）　（４Ｂ）は減速機構を備えたギアモータ
（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。尚、低温ショーケース（１）の
他の実施例として第６図に示す如く第１ダンパ（４Ａ）
、第１窓（４Ｃ）のみを設けた構成を採用してもよい。

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（２
２Ａ）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）、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（２９Ａ）を有する膨張弁等からなる
減圧弁（２９）、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）（３２Ｂ）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
高圧液管（２５）中の受液器（２１）寄りに接続され、
又第２バイパス管（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’ｆｆ（２５）中に接続され、又出口は前記低圧
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）との間に低圧ガス管（２７）中
に接続きれ、又出口は前記高圧液枝管（２８）の途中に
接続きれている。（３４）〜（３９）は必要に応じて開
閉きれ、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）中に設け
られており、内層用熱交換器（１１）の冷却運転時及び
内層用、外層用同熱交換器（１１）（５）の冷却運転時
には開放きれ、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室される。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（３２Ｂ＞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（３
６）と同じであり、内層用熱交換器（１１）の除霜運転
時のみ開放きれる。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。（４０）
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１こよって第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、外層用同熱交換器（１
１）＜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図乃至第４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き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（２５
Ａ＞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）はタイマーを内蔵した制御器で、前記第１
乃至第６電磁弁り３４）〜（３９）及びギアモータ（３
９）を所定時間作動させるだめの開又は閉信号を各は号
ライン（ａ）〜（ｇ）から送るものである。

前記低温ショーケース（１）は内層用熱交換器（１１）
の除霜運転時、この内層用熱交換器を通過した高圧冷媒
及び循環空気を外層用熱交換器（５〉に導く関係から空
気循環を冷媒循環よりも優先させるようにしており、こ
のため内層用熱交換器（１１）を外層用熱交換器（５）
よりも低い位置に配置している。又、第７図に示す如く
前記内層用熱交換器（１１）の上部には低圧液管（２６
）の出口が接続され、又下部には低圧ガス管（２７）の
入口が接続きれており、内層用熱交換器（１１）を通過
する冷媒は矢印の如く上部から下部に向って流れ、内層
用熱交換器（１１）を通過する循環空気の流れとは逆方
向となる。

尚、第８図は本発明冷凍装置（１８）の他の実施例を示
し、か〜る実施例ではバイパス回路（３２）は独立して
いる。

次に低温ショーケース（１）の運転システムについて説
明する。

いま、第１ダンパ（４Ａ）、第２ダンパ（４Ｂ）は閉じ
ており、第５図に示すように内ｍ　（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＼る状態で、冷媒圧縮機（１９）を稼動させ
ると、冷媒は第１図太線で示す如く圧縮機（１９）−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（２３）−圧縮器（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ｆｆ　（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°Ｃの蒸発温度の低圧液冷媒と熱交換されて例
えば−６°Ｃの冷却空気となり、第５図及び第６図実線
矢印に示す如く開口（３）に冷たいエアーカーテン（Ｃ
Ａ）を形成して貯蔵室（１７）の温度を一４°Ｃに維持
する冷却を図り貯蔵品を氷温（０°Ｃ以下でしかも細胞
を生かしておける温度帯）例えば−２°Ｃ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５図及び第６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
受けて低温シ宥１−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）に分流され乙。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（３
１）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（１
９）に流れる第２図太線で示す第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Ｍ運転に切り替る直前に数十乃至数分間にわた
って行なわれ、この運転によって、内層用熱交換器（１
１）と同様に外層用熱交換器（５）も低温となり、外、
ｖｌ！（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（蒸発温度は一２０°Ｃ）と
熱交換され、内Ｊｆｆｌ（１３）を循環中の冷却空気と
略同じ乃至若干高い温度（−４°Ｃ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（３２）　（３
８）が開き、又第１．第２両ダンパ（４Ａ）　（４Ｂ）
が第２図鎖線の如く開くと、除Ｈ３２Ｉｔ転に切り換わ
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）一連路管（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３図太線で示す第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（約４０°Ｃ）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°Ｃ程度の過冷却液となりつ〜且つその顕然でもっ
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第１ダンパ（
４Ａ）により内層（１３）における流れを中断されて第
１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一４°Ｃ前後
の温度に冷却される。この冷却された循環空気は第２ダ
ンパ（４Ｂ）により指向きれ、第２窓（４Ｄ）から内ｆ
ｌ（１３）に帰還し、内層用吹出口（１４）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エア
ーカーテン（ＣＡ）を形成し、内層用吸込口（１５）か
ら内層（１３）に帰還する第５図鎖線矢印の循環を繰り
返す。尚、第６図の実施例においても鎖線矢印の如く空
気は循環されることになる。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ａ読
したま〜で、第３及び第５両電磁弁（３６）（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４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乃至士数分行なわれ、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）に吸引きれることによ
り、内層用熱交換器り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、且つ液冷媒のまへで減圧弁（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）に付着した露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３．第４、第５各
電磁弁（３６）（３７）（３８）が閉じると共に、第１
．第２及び第６各電磁弁（３４）（３５）（３９）が開
き、第１図に示す冷却運転に復帰する。

かへる冷凍装置（１８）の構成によれば、内層用熱交換
器（１１）の除霜運転時、受液器（２１）と減圧弁（２
２）との間の高圧液管（２５）に接続された冷却用の第
。

１、第６両電磁弁（３４）（３９）は閉まり、受液器（
２１）に貯わえられている液冷媒の減圧弁（２２）方向
への流れを阻止する一方、バイパス回路（３２）に設け
られた除霜用の第３．第５両電磁弁（３６）（３８）は
開き、凝縮器（２０）を通過した温度の低い高圧の気液
混合冷媒（約４０℃）がバイパス回路（３２）から内層
用熱交換器（１１）に導かれ、この内層用熱交換器（１
１）の霜を解かすことになる。従って、内層用熱交換器
（１１）の冷却運転から除霜運転、又はその逆に切り換
わったときの温度変化を小さくして内層用熱交換器（１
１）の冷媒管の熱膨張又は熱収縮の幅を小きくできる。

又、バイパス回路（３２）の入口と受液器（２１）との
間の高圧液管（２５）に設けられた逆止弁（４０）は、
除霜運転時、受液器（２１）に貯わえられた液冷媒がバ
イパス回路（３２）の入口方向に逆流するのを阻止する
作用をなし、この結果、／＜イバス回路（３２）を通過
する高圧冷媒の圧力及び温度低。

下を未然に防止できる。即ち、逆止弁（４０）によって
受液器（２１）の液冷媒が除霜熱源である高圧の気液混
合冷媒に混ざるのを防止できるために、内層用熱交換器
（１１）の除霜時間を設定時間内に終了できることに併
わせ、内層用熱交換器（１１）内の液冷媒の増加を阻止
して除霜運転後におけるポンプダウン運転の時間を短く
できる。

（ト）発明の効果 上述した本発明によれば下記に列挙する効果が生じる。

■　除霜運転時、凝縮器を通過した温度の低い高圧の気
液混合冷媒がバイパス回路から熱交換器に導かれ、この
熱交換器の霜を解かずことになり、この結果、熱交換器
の冷却運転から除霜運転、又はその逆に切り換わったと
きの温度変化を小さくして、熱交換器の冷媒管の熱膨張
又は熱収縮の幅を小きくでき、温度変化が起因する冷媒
管の亀裂を回避できる。

■　逆止弁によって受液器の液冷媒が除霜熱源である高
圧の気液混合冷媒に混ざるのを防止できるために、熱交
換器の除霜時間を設定時間内に終了できることに併わせ
、熱交換器内の液冷媒の増加を阻止して除霜運転後にお
けるポンプダウン運転の時間を短くできる。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明冷凍装置の実施例を示し、第１図乃
至第４図は第１乃至第３のサイクル及びポンプダウン運
転を示す冷媒回路図、第５．第６図は冷凍装置によって
冷却される低温ショーケースの縦断面図、第７図は内層
用熱交換器の全体斜視図、第８図は本発明の他の実施例
を示し、第３図に対応する冷媒回路図である。 （１１）・・・熱交換器、　（１８）・・・冷凍装置、
　（１９）・・・圧縮機、　（２０）・・・凝縮器、　
（２１）・・・受液器、（２２）・・・減圧弁、　（２
４）・・・高圧ガス管、　〈２５）・・・高圧液管、　
（２６）・・・低圧液管、　（２７）・・・低圧ガス管
、（３２）・・・バイパス回路、　（３４）（３９）・
・・冷却用電磁弁、　（３６）（３８）・・・除霜用電
磁弁、　（４０）・・・逆上弁。 出願人　三洋Ｔｉ、機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１８ 第４　Ｇ 第２図 第３　図 第４　図 第５図 第６図 第７　図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮機、凝縮器、受液器、減圧弁、熱交換器等を高
   圧ガス管、高圧液管、低圧液管、低圧ガス管で環状に接
   続してなる冷凍装置において、入口が前記凝縮器と受液
   器との間の高圧液管に、出口が前記低圧液管に接続され
   、前記熱交換器の除霜運転時、高圧冷媒を熱交換器に導
   くバイパス回路と、このバイパス回路に設けられた除霜
   用電磁弁と、前記受液器と減圧弁との間の高圧液管に設
   けられ、除霜運転時に閉となる冷却用電磁弁と、前記バ
   イパス回路の入口と受液器との間の高圧液管に設けられ
   、除霜運転時前記受液器からバイパス回路の入口方向へ
   の冷媒の逆流を阻止する逆止弁とを具備してなる冷凍装
   置。