JPH0571831A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構成部品数の減少と、簡素で安価な冷凍サイク
ルで、必要な制御機能を全て備えて制御効率および制御
精度の向上と、組立作業性の向上を得る冷凍装置を提供
する。 【構成】冷却器３９の冷媒入口側と出口側の温度検知セ
ンサ４１，４２の検知信号に基づて通常の冷凍運転時に
おけるＰＭＶ膨張弁４０の開度を制御し、凝縮器３２を
バイパスしてホットガスを直接冷却器に導く除霜バイパ
ス回路３６および出口側温度検知センサの検知信号に基
づいてＰＭＶ膨張弁の開度を制御し冷却器除霜をなすホ
ットガス制御手段を備え、圧縮機３０のケース温度を感
知してＰＭＶ膨張弁の開度を制御し湿りガスを圧縮機に
戻して圧縮機異常高温時における冷却をなすケース温度
感知センサ３８を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばプレハブ貯蔵
庫に配置され、被貯蔵物を冷凍冷蔵する冷凍装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種冷凍装置は、基本的に、圧縮機、
凝縮器、膨張機構および蒸発器を順次冷媒管を介して冷
凍サイクルを構成するよう連通される。そして、上記蒸
発器は貯蔵庫内に据付けられ、他の冷凍サイクル構成機
器は、ユニット化して戸外に配置されるのが普通であ
る。

【０００３】ところで蒸発器は、冷凍作用にともなって
空気中の水分を凝縮し、さらにこれが凍結して霜となっ
て固着し易い。そのまま放置すれば、当然、蒸発器の熱
交換作用がなされなくなり、冷凍効率低下など支障がで
る。

【０００４】あるいは、上記圧縮機において、圧縮した
冷媒ガスが極めて高圧高温化し、密閉ケースが異常高温
化することがある。そのまま放置すれば、圧縮機電動機
部の巻線が高熱の影響を受けて断線する恐れがあり、圧
縮機保護のため冷凍サイクル運転を停止しなければなら
ない。冷凍サイクル運転の停止時間が長時間におよぶ
と、庫内温度が上昇して被貯蔵物に熱的悪影響がでる。

【０００５】このような不具合を除去するため、従来、
図４に示すような冷凍サイクルを構成している。Ａはた
とえば貯蔵庫など被冷却対象箇所に配置される室内ユニ
ットであり、Ｂは戸外に配置される室外ユニットであ
る。

【０００６】上記室外ユニットＢには、圧縮機１が配置
され、この吐出側は、マフラ２、四方弁３、凝縮器４、
逆止弁５、ドライヤ６を介して、一方のパックドバルブ
７に連通している。圧縮機１の吸込側は、吸込圧力調整
弁８、アキュームレータ９、ストレーナ１０および上記
四方弁３を介して他方のパックドバルブ１１に連通して
いる。

【０００７】なお、上記ドライヤ６と一方のパックドバ
ルブ７との間から上記凝縮器４と逆止弁５との間に亘っ
て、ストレーナ１２と除霜用キャピラリチューブ１３を
備えた除霜回路１４が設けられる。

【０００８】さらに、この除霜回路１４の中途部から圧
縮機１の吸込側に連通する、２方弁１５とインジェクシ
ョン用キャピラリチューブ１６を備えたインジェクショ
ン回路１７が連通する。

【０００９】一方、上記室内ユニットＡには、蒸発器で
あるところの冷却器１８が配置されていて、この一端部
は、膨張機構である膨張弁１９と逆止弁２０との並列回
路２１を介して上記室外ユニットＢの一方のパックドバ
ルブ７に連通する。上記冷却器１８の他端部は、直接他
方のパックドバルブ１１に連通する。

【００１０】上記膨張弁１９は、冷却器１８の他端部側
に設けられる感温検知子１９ａと接続され、この検知温
度に応じた流量制御がなされる温度式自動膨張弁であ
る。また、並列回路２１の逆止弁２０近傍には、除霜復
帰サーモ２２が設けられていて、後述する除霜運転時に
おける冷却器１８導出側の冷媒温度を検知して、除霜完
了を判断するようになっている。圧縮機１には、ケース
温度感知サーモ２３が設けられていて、この異常高温を
検知して上記インジェクション回路１７の２方弁１５を
開放するようになっている。

【００１１】このような冷凍装置で通常の冷却運転をな
すには、冷媒を図中矢印方向に導通するよう四方弁３を
切換える。圧縮機１から吐出される冷媒ガスは、四方弁
３、凝縮器４、膨張弁１９、冷却器１８、四方弁３を介
して圧縮機１に導かれる。

【００１２】冷却器１８に対する除霜運転をなすには、
冷媒を図中破線矢印方向に導通するよう四方弁３を切換
える。圧縮機１から吐出される冷媒ガスは、四方弁３を
介して直接冷却器１８に導かれる。すなわち、ホットガ
ス状態のままで冷却器１８に導かれ、ここに固着してい
る霜を早急に溶融する。そして、冷却器１８で放熱し凝
縮した冷媒は、除霜回路１４と凝縮器４を介して圧縮機
１に導かれることとなる。

【００１３】また、通常の冷凍運転時に、圧縮機１が異
常高温になった状態をケース温度感知サーモ２３が検知
したら、インジェクション回路１７の２方弁１５が開放
され、凝縮器４から導出される液冷媒の一部が圧縮機１
に直接導かれて蒸発し、圧縮機１の冷却をなす。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このような被貯蔵物に
対する冷凍冷蔵機能ばかりでなく、冷却器１８の除霜機
能および圧縮機１異常高温時の温度低下機能などを備え
た冷凍サイクルであるが、以下に述べるような不具合が
ある。

【００１５】すなわち、上記制御機能を全て備えるとこ
ろから、冷凍サイクルを構成する部品の数が非常に多
く、それにともなって配管の長さが長くなり、部品費が
かさむとともに冷凍サイクルの信頼性悪化に繋がる。ま
た、部品と配管および配管相互を連結するためのロー付
け箇所が多いので、組立手間がかかり、作業性が悪い。
圧縮機１を保護するためのインジェクション回路１７お
よび吸入圧力調整弁８が必要で、その反面、配管構成の
複雑化が避けられない。それぞれの機能を作用させる
と、配管長の変化が著しく、したがって冷凍サイクルが
完全に追従できなくなる恐れがあり、効率的でない。

【００１６】特に、ホットガス除霜時の制御特性は、従
来、図５に示すようになっている。吐出圧力（Ｐｄ）
は、除霜開始とともに一旦低下し、除霜継続とともに上
昇する。除霜復帰センサ２２が所定温度に上昇したこと
を検知して除霜が終了した時点から、ある程度の水切り
時間を置く必要がある。このとき、吐出圧力は低下した
一定圧力を保持する。そして、冷凍運転開始とともに上
昇する。

【００１７】これに対して吸込圧力（Ｐｓ）は、除霜開
始とともにある程度上昇し、除霜終了時点でさらに上昇
する。このような吸込圧力の上昇は圧縮機１にとって好
まくないため、従来は吸込圧力調整弁８を備え、これを
閉成して吸込圧力の上昇を阻止している。したがって、
ホットガス除霜は支障なく行えるが、配管構成の複雑化
を招いている。

【００１８】また、圧縮機１のケースが異常高温になっ
た状態の制御特性は、図６に示すようになっている。ケ
ース温度感知サーモ２３が異常高温を検知してインジェ
クション回路１７の２方弁１５を開放すると、吐出側と
ともに圧縮機ケースの温度が低下する。

【００１９】ある程度の時間が経過すると、２方弁１５
を閉成して通常の冷凍サイクル運転に戻るが、この再開
とともに直ちに吐出側および圧縮機ケースが上昇するの
で、２方弁１５を再び開放する。この繰り返し制御が頻
繁に行われるので、安定性に欠ける。

【００２０】本発明は、このような事情によりなされた
ものであり、その目的とするところは、必要な構成部品
の数を減少させ、簡素で安価な冷凍サイクルでありなが
ら、ホットガス除霜および圧縮機ケース異常高温時の温
度低下など、必要な制御機能を全て備えて制御効率およ
び制御精度の向上と、組立作業性の向上を得る冷凍装置
を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器を冷
凍サイクルを構成するよう連通したものにおいて、上記
膨張機構として電動膨張弁を備え、蒸発器の冷媒入口側
と出口側との冷媒温度をそれぞれ温度検知手段により検
知し、この検知信号に基づいて通常の冷凍運転時におけ
る電動膨張弁の開度を制御し、凝縮器をバイパスしてホ
ットガスを圧縮機から直接蒸発器に導く除霜バイパス回
路を備えるとともに蒸発器出口側の冷媒温度を検知する
出口側温度検知手段の検知信号に基づいて電動膨張弁の
開度を制御し蒸発器除霜をなすホットガス制御手段を備
え、圧縮機のケース温度を感知して電動膨張弁の開度を
制御し湿りガスを圧縮機に戻して圧縮機異常高温時にお
ける冷却をなすケース温度制御手段を備えたことを特徴
とする冷凍装置である。

【００２２】

【作用】電動膨張弁を備えたので、凝縮器をバイパスさ
せたホットガスを圧縮機から直接蒸発器に導いてこの除
霜をなすホットガス制御と、圧縮機異常高温時において
湿りガスを圧縮機に戻しこの温度低下を図るケース温度
制御が可能である。また、電動膨張弁を備えたので、通
常の冷凍運転時におけるスーパーヒート制御ができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。図１に示すように、冷凍装置は室内ユニット
Ａと室外ユニットＢとから構成されることは変わりがな
い。

【００２４】室外ユニットＢには、運転周波数を制御す
るインバータ制御回路を備えた圧縮機３０が配置され、
この吐出側には、マフラ３１、凝縮器３２、ドライヤ３
３を介して一方のパックドバルブ３４に連通される。

【００２５】上記凝縮器３２には、２方弁３５を備えた
除霜バイパス回路３６が並列に接続される。圧縮機３０
の吸込側は、他方のパックドバルブ３７に連通される。
なお、圧縮機３０の密閉ケースには、この温度を感知し
て制御部にその信号を送るケース温度感知手段であるケ
ース温度感知センサ３８が取着される。

【００２６】一方、室内ユニットＡには、蒸発器である
冷却器３９と、電動膨張弁である電動パルスモータ膨張
弁（以下、ＰＭＶ膨張弁と称する）４０とが直列に接続
され、それぞれの端部は上記パックドバルブ３４，３７
に連通される。

【００２７】上記ＰＭＶ膨張弁４０は、マイコン制御で
スイッチングされたパルスによりパルスモータを回転さ
せ、減速ギヤを介してドライバに伝え、昇降動作に変換
してニードルを開閉させる構造である。

【００２８】このＰＭＶ膨張弁４０は、冷却器３９の冷
媒入口側温度を検知する入口側温度検知手段である入口
側温度センサ４１および冷媒出口側温度を検知する出口
側温度検知手段である出口側温度センサ４２と、貯蔵室
の室温を検知する室温温度センサ４３および上記ケース
温度感知センサ３８とに図示しない制御部を介して電気
的に接続され、これらの検知温度と予め制御部に記憶さ
れた設定条件に応じて開度の制御が行えるようになって
いる。

【００２９】しかして、運転開始時の、いわゆるプルダ
ウン時には、冷却器３９と貯蔵庫内空気との温度差が大
きいので、冷却器３９の冷媒入口側と出口側に備えた温
度センサ４１，４２によるスーパヒートＭＩＮ制御を行
う。

【００３０】すなわち、０．５〜１ｄｅｇ°Ｃ程度の、
基準値よりも小さいスーパヒート制御であり、その開度
を大とし、冷却器３９に導かれる冷媒流量を大にして、
冷凍能力を最大に発揮させる。貯蔵庫内は早急に冷却さ
れ、温度低下して被貯蔵物の冷凍冷蔵がなされる。

【００３１】つぎに、庫内が設定温度近くまで温度低下
すると、冷却器３９と庫内空気との温度差が小さくなる
ので、ＰＭＶ膨張弁４０は通常のスーパヒート制御をな
す。すなわち、冷媒入口側温度センサ４１と出口側温度
センサ４２との温度差が通常の２〜４ｄｅｇ°Ｃになる
よう、この開度を制御する。冷却器３９を導通する冷媒
流量は基準の状態に絞られることとなり、この能力が最
大になる。

【００３２】上記冷却器３９に霜が付着すると、これを
溶融するための除霜運転を行う。ＰＭＶ膨張弁４０の開
度を全開にし、かつ除霜回路３６の２方弁３５を開放す
る。したがって、圧縮機３０から吐出される高温の冷媒
ガスは、ＰＭＶ膨張弁４０を介して冷却器３９に導か
れ、ここで凝縮熱を放出して除霜作用をなす。

【００３３】このような除霜特性は、図２に示すように
なる。ＰＭＶ膨張弁４０においては、それまで通常のス
ーパヒート制御をなし、除霜開始とともに一旦全開する
ホットガス除霜制御に変わる。そして、全開後、徐々に
閉成するよう調整する。

【００３４】吐出圧力は直ちに低下し始め、吸込圧力は
一旦上昇してから低下する。蒸発器３９の出入口側温度
は一旦上昇してから低下する。特に、出口側温度センサ
４２が、除霜のできる所定の温度（１０°Ｃ）を検知す
るよう、ＰＭＶ膨張弁４０の開度を調整すると、効率の
よい除霜作用が得られることが判明した。

【００３５】上記圧縮機３０が異常に高温になったこと
をケース温度感知センサ３８が検知したら、図３に示す
ようなＰＭＶ膨張弁４０の制御を行う。すなわち、ＰＭ
Ｖ膨張弁４０はそれまで通常のスーパヒート制御を行っ
ているが、ケース温度感知センサ３８が略９０°Ｃにな
ったことを検知すると、ＰＭＶ膨張弁４０は通常の開度
より大なる液バック冷却サイクル制御（Ａの範囲）に変
える。

【００３６】すると、冷却器３９から液冷媒もしくは液
冷媒に近い湿り気味の冷媒が圧縮機３０に導かれるよう
になり、ここで冷媒は完全に蒸発して、圧縮機３０に対
する冷却が効率よくなされる。

【００３７】また、圧縮機３０の運転周波数が低い、大
容量の冷凍サイクル使用時には、ＰＭＶ膨張弁４０を全
閉にしてポンプダウン制御を行い、圧縮機３０に冷媒を
回収してからこれを停止する。すなわち、冷却器３９に
冷媒が寝込むことがなく、つぎの圧縮機３０の起動が容
易になる。

【００３８】このように、上記ＰＭＶ膨張弁４０を備え
た冷凍サイクルであるから、構成が簡素になって、必要
な部品が少なくてすむとともに配管長が短縮される。し
たがって、どのような制御であっても、冷凍サイクルが
完全に追従でき、効率的になって信頼性が向上する。同
時に、部品費が低減することとなり、ロー付け箇所低減
により組立作業が容易になる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
動膨張弁を備えた冷凍サイクルで、通常の冷凍時におけ
るスーパーヒート制御手段を備えるとともに、蒸発器除
霜時におけるホットガス制御手段および、圧縮機異常高
温時における湿りガス戻し制御手段を備えたから、構成
が簡素になって、必要な部品が少なくてすむとともに配
管長が短縮される。したがって、どのような制御であっ
ても、冷凍サイクルが完全に追従でき、効率的になって
信頼性が向上する。同時に、部品費が低減することとな
り、ロー付け箇所低減により組立作業が容易になるなど
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、冷凍装置の冷凍サイ
クル構成図。

【図２】同実施例の、ホットガス除霜制御特性図。

【図３】同実施例の、圧縮機異常高温時の温度低下制御
特性図。

【図４】本発明の従来例を示す、冷凍装置の冷凍サイク
ル構成図。

【図５】同従来例の、ホットガス除霜制御特性図。

【図６】同従来例の、圧縮機異常高温時の温度低下制御
特性図。

【符号の説明】

３０…圧縮機、３２…凝縮器、４０…電動膨張弁（電動
パルスモータ膨張弁＝ＰＭＶ膨張弁）、３９…蒸発器
（冷却器）、４１…入口側温度検知手段（入口側温度セ
ンサ）、４２…出口側温度検知手段（出口側温度セン
サ）、３６…除霜バイパス回路、３８…ケース温度感知
手段（ケース温度感知センサ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器を
   冷凍サイクルを構成するよう連通したものにおいて、上
   記膨張機構として備えられる電動膨張弁と、蒸発器の冷
   媒入口側と出口側の冷媒温度をそれぞれ検知しこれらの
   検知信号に基づいて通常の冷凍運転時における電動膨張
   弁の開度を制御する温度検知手段と、凝縮器をバイパス
   してホットガスを導く除霜バイパス回路を備えるととも
   に上記出口側温度検知手段の検知信号に基づいて電動膨
   張弁の開度を制御しホットガスによる蒸発器除霜をなす
   ホットガス制御手段と、圧縮機のケース温度を感知して
   電動膨張弁の開度を制御し湿りガスを圧縮機に戻して圧
   縮機異常高温時における冷却をなすケース温度制御手段
   とを備えたことを特徴とする冷凍装置。