JPH06105145B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ショーケース等に用いられる冷凍装置に係わ
り、特に複数基の冷却器を設け、冷却器の除霜を冷却器
１基ずつ交互または順次に行う冷凍装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

ショーケース等の冷却に用いられる冷凍装置は、冷却器
に付着した霜の除霜中に冷却空間内の温度が上昇しない
ように、冷却器を複数基設けて１基ずつ交互または順次
に除霜を行い、１基を除霜中に他の冷却器によって被冷
却空間の温度を全冷却器による冷却中と同等温度、また
はそれより多少上昇する程度の温度に保っている。

第５図及び第６図は、オープン型のショーケースの例を
示すもので、ショーケース１の下部に配設された２台の
冷却器2a,2bで冷やされた冷気Ｃは、ショーケース１の
背後のダクト３を通り、吐出口４からエアカーテンとし
てショーケース１下方に向けて整流されて吐出する。吐
出した冷気Ｃは、冷気吸込み口５からショーケース１底
部を通り、ファン６あるいはファン6a,6bにより冷却器2
a,2bに送られ、上述の如く循環する。

そして、冷却器2aを除霜する場合、第５図に示すもの
は、両冷却器2a,2bからダクト３に至る通路に設けたダ
ンパ７にて、除霜中の冷却器2a側の通路を塞ぎ、除霜し
ていない冷却器2b側からの冷気のみダクト３に送るよう
にしている。また第６図に示すものは、それぞれの冷却
器2a,2bに専用のファン6a,6bを設けて除霜中の冷却器2a
側のファン6aを停止あるいは減速し、他方の冷却器2b側
のファン6bを増速している。

第７図は、上記のショーケース等に用いられる冷凍装置
の冷凍サイクルを示すもので、図の太線は除霜中の冷媒
の流れを示している。

冷凍装置８は、ショーケース等の内部側に配置される２
基の冷却器2a,2bと、外部側に設置され、該冷却器2a,2b
に冷媒を供給する圧縮機９、凝縮器10、受液器11及びそ
れらを接続する配管と各種の弁から構成されている。即
ち、圧縮機９と、該圧縮機９の吐出ラインに接続された
凝縮器10と、該凝縮器10の吐出ラインに接続された受液
器11とからなる冷媒の液化ラインに対し、前記各種の弁
を介して、冷却器2a,2bを並列に接続している。

そして、通常の冷却運転時は、弁12,13,14を開いて受液
器11からの液冷媒を、逆止弁15a,15b、膨張弁16a,16bを
通して両冷却器2a,2bに供給し、蒸発させて寒冷を発生
させる。冷却器2a,2b内で蒸発した冷媒は、弁13,14を通
って圧縮機９に吸引されて圧縮され、凝縮器10,受液器1
1に送られ循環する。

通常運転から一方の冷却器2aの除霜に移る場合は、弁17
aを開いて弁12,13を閉じる。したがって、受液器11から
の液冷媒は膨張することなく弁17aを通って冷却器2aに
導入され、液冷媒の持つ顕熱で冷却器2aの霜を取る。除
霜後の液冷媒は、弁13が閉じられているため、逆止弁18
aを通って他方の冷却器2b側の逆止弁15bと膨張弁16bを
通って冷却器2bに入り蒸発して寒冷を発生し、弁14から
圧縮機９、凝縮器10を介して受液器11に至る。

冷却器2bの除霜を行う場合は、弁13,17bを開けて他の弁
12,14,17aを閉じることにより、受液器11からの液冷媒
は膨張することなく弁17b、冷却器2b、逆止弁18b,膨張
弁16a、冷却器2aから弁13を通り圧縮機９、凝縮器10を
介して受液器11に至る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述のものでは、冷却器の除霜に液冷媒の
顕熱を利用するため熱量が小さく、ショーケース等の開
口部に省エネルギーのためのカバーを取付けた場合（夜
間や休日に取付ける例がほとんどである）や、寒冷地や
冬期等のショーケース等の周辺の温度が低い場合には、
冷却器の除霜を完全にできないことがある。また冷却器
の除霜時間が長くなって、他方の冷却器１台のみで冷却
する時間が長くなり、被冷却空間の温度が上昇しやす
く、冷凍機の効率を十分に生かせずに電気代がかかる。
さらに複雑な配管と多くの弁を必要とし、構造が複雑に
なってショーケース内にそれらを設置するための大きな
空間が必要となり、ショーケースの商品陳列容積が減少
したり、またショーケースの保守等が困難であった。

そこで本発明は、冷却器の除霜時間を短くして冷却効率
を向上させ、ショーケース等の被冷却空間の温度上昇を
抑えることのできる冷凍装置を提供することを目的とす
る。

〔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、圧縮機と、該
圧縮機の吐出ラインに接続された凝縮器と、該凝縮器の
吐出ラインに接続された受液器とからなる冷媒の液化ラ
インに対し、複数基の冷却器を並列に接続し、前記各冷
却器を交互または順次に除霜する冷凍装置において、前
記圧縮機と受液器との間に、前記凝縮器をバイパスし
て、冷凍サイクルの高圧過熱冷媒蒸気をホットガスバイ
パス弁を介して前記受液器に導入するバイパスラインを
設けると共に、該バイパスラインを介して、前記受液器
に貯溜される高圧過熱冷媒蒸気と、前記凝縮器を介して
前記受液器に貯溜される飽和冷媒蒸気との合流蒸気を前
記各冷却器に導入する除霜熱源導入ラインを設けたこと
特徴としている。

〔作用〕

したがって、高圧過熱冷媒蒸気と飽和冷媒蒸気との合流
蒸気の凝縮潜熱を除霜熱源に利用するので、除霜熱源に
エンタルピの小さな液冷媒を利用するのに比べて、除霜
熱源が大きく、冷却器の除霜が短時間で完全に行え、し
かも、除霜熱源に温度が高すぎる高圧過熱冷媒蒸気を利
用するのに比べて、ヒートショックを防止でき、冷却器
や冷媒配管を損傷することがなく、被冷却空間の温度上
昇を抑えることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて
説明する。

第１図及び第２図は、冷凍装置の冷凍サイクルの概略を
示し、図の太線は、第１図は通常の冷却運転時の冷媒の
流れを、また第２図は一方の冷却器の除霜を行う場合の
冷媒の流れをそれぞれ示している。

冷凍装置20は、ショーケース等の被冷却空間内に設置さ
れる２台の冷却器21a,21bと、被冷却空間外に設置さ
れ、該冷却器21a,21bに冷媒を供給する圧縮機22、凝縮
器23、受液器24及びそれらを接続する配管と各種の弁か
ら構成されるものである。

即ち、圧縮機22と、該圧縮機22の吐出ラインに接続され
た凝縮器23と、該凝縮器23の吐出ラインに接続された受
液器24とからなる冷媒の液化ラインに対し、前記各種の
弁を介して、冷却器21a,21bを並列に接続している。ま
た、圧縮機22と受液器24との間に、前記凝縮器23をバイ
パスして、冷凍サイクルの高圧過熱冷媒蒸気を、冷凍サ
イクル内の圧力を調整するホットガスバイパス弁30を介
して前記受液器24に導入するバイパスライン32を設けて
いる。さらに、該バイパスライン32を介して、前記受液
器24に貯溜される高圧過熱冷媒蒸気と、前記凝縮器23を
介して前記受液器24に貯溜される飽和冷媒蒸気との合流
蒸気を前記各冷却器21a,21bに導入する除霜熱源導入ラ
イン33を、各冷却器21a,21bと圧縮機22との間に、三方
弁29a,29bを介して接続している。

そして、通常の冷却運転時には、圧縮機22で圧縮され高
温・高圧となった冷媒ガスを、凝縮器23で放熱させて大
部分を液化し、気液混合状態で受液器24に送る。気液混
合状態で受液器24に導入された冷媒の内、液冷媒は受液
器24の下部に、気体状の飽和冷媒蒸気は受液器24の上部
に夫々貯溜される。受液器24に貯溜された液冷媒は、受
液器24から弁26を通り、さらに両冷却器21a,21b前段の
弁27a,27bと膨張弁28a,28bまたは冷媒流量制御弁を通っ
て冷却器21a,21bに導入され、蒸発して寒冷を発生させ
る。蒸発した冷媒ガスは、三方弁29a,29bを通って圧縮
機22に戻り循環する。

また、受液器24内の圧力が低下した時には、圧縮機22か
ら高圧過熱冷媒蒸気をホットガスバイパス弁30を介して
バイパスライン32より前記受液器24に導入し、受液器24
の冷媒の圧力を適当な値に保つようにしている。

次に、一方の冷却器21aの除霜を行う場合は、弁26を閉
じ、一方の三方弁29aを操作して受液器24内上部に貯溜
している高圧過熱冷媒蒸気と飽和冷媒蒸気との合流蒸気
とからなる冷媒ガスを、除霜熱源導入ライン33より冷却
器21aの逆方向から供給する。このときに減圧弁25は、
冷却器21a,21b側の液冷媒の圧力を下げて逆方向からの
冷媒ガスの導入を容易とする。

この冷媒ガスは、凝縮器23で凝縮しなかった飽和冷媒蒸
気と圧縮機22からホットガスバイパス弁30を介してバイ
パスライン32より受液器24に入る高圧過熱冷媒蒸気とが
受液器24で合流したものであって、第３図に示すモリエ
ル線図の概ねＡ点の冷媒であり、前記従来例で用いるＢ
点の液冷媒が有するエンタルピBiに比べて大きなエンタ
ルピAiを有しており、短時間で除霜を終了させることが
できる。また、第３図に示すモリエル線図のＣ点の冷
媒、即ち、圧縮機22で圧縮された高圧過熱冷媒蒸気を除
霜熱源に使用した場合は、高温・高圧の冷媒が直接冷却
器に入るため、ヒートショックにより、該冷却器や冷媒
配管を損傷することがあるが、Ｃ点より低温のＡ点の冷
媒を使用するので、ヒートショックを防止でき、冷却器
や冷媒配管を損傷することがない。さに、被冷却空間の
温度上昇を抑えることができるため、除霜を行なってい
ない側の冷却器の熱負荷が小さくなり、冷却能力を十分
に発揮できる。

冷却器21a内で外面の霜を溶かして熱交換を行い凝縮し
た液冷媒は、逆止弁31aから弁27bと膨張弁28bを通って
他方の冷却器21bに入り、蒸発して寒冷を発生し、一方
の冷却器21aを除霜中でも被冷却空間の温度が上昇しな
いようにしている。

蒸発後の冷媒ガスは、前記通常運転時と同様に他方の三
方弁29bを経て圧縮機22に吸引される。また冷媒ガスが
冷却器21a内で凝縮するため、受液器24内の圧力が低下
すると、高圧過熱冷媒蒸気が圧縮機22からホットガスバ
イパス弁30を介してバイパスライン32より受液器24に導
かれ、冷凍サイクル内の圧力が調整されて、より効率良
く除霜を行うことができる。

尚、弁27aは開放状態のままでも支障なく除霜を行うこ
とができる。

このように本発明の冷凍装置20においては、冷却器21a
の除霜用の熱源として、熱量の多い高圧過熱冷媒蒸気と
飽和冷媒蒸気とを用いるので、除霜時間を従来の1/5程
度にまで短縮させることができ、１台の冷却器21bのみ
での運転時間が減少するので被冷却空間の温度上昇を抑
えるとともに、２台の冷却器21a,21bでの運転時間が長
くでき、冷凍装置の効率を十分に発揮できて電気代等の
運転経費の節減を図れる。

また本実施例では、通常運転から除霜運転に入る際に、
受液器24の出口の弁26といずれか一方の三方弁29aまた
は三方弁29bを作動させるだけでよく、機構が簡単にな
り、さらに冷却器21a,21b付近の冷媒の流れが単純化さ
れて、配管や弁の配置スペースが小さくて済むため、シ
ョーケース内への設置が容易になるとともに、保守等の
作業性も向上する。

尚、三方弁29a,29bを用いずに通常の弁を組合せて切替
を行うこともでき、また逆止弁31a,31bも同様に通常の
弁を用いてもよい。

第４図は、同様の冷凍サイクルを用いて冷却器21a,21b
を並列に多数設置した例を示すもので、最低隣合う２基
ずつが１組となって１台のショーケース等に配設され
る。一方の冷却器21a、21bを除霜する場合は、前述の回
路と同様に弁26を閉じ、一方の三方弁29aを回動して受
液器24の上部から、高圧過熱冷媒蒸気と飽和冷媒蒸気と
の合流からなる蒸気冷媒ガスを冷却器21a,21bに導入す
る。冷却器21a,21bで凝縮した液冷媒は、他方の冷却器2
1b,21bに入って蒸発した寒冷を発生した後に、他方の三
方弁29bを経て圧縮機22に吸引される。

ショーケースの大きさ等によっては、３基以上の冷却器
を１組として配設し、順次に各冷却器を除霜することも
できる。また冷凍サイクルに使用される各弁は、通常電
磁弁が用いられ、弁の開閉や除霜運転はタイマやコンピ
ュータ等により制御される。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように、圧縮機と、該圧縮機の吐出ライ
ンに接続された凝縮器と、該凝縮器の吐出ラインに接続
された受液器とからなる冷媒の液化ラインに対し、複数
基の冷却器を並列に接続し、圧縮機と受液器との間に、
凝縮器をバイパスして、冷凍サイクルの高圧過熱冷媒蒸
気をホットガスバイパス弁を介して受液器に導入するバ
イパスラインを設けると共に、該バイパスラインを介し
て、受液器に貯溜される高圧過熱冷媒蒸気と、凝縮器を
介して受液器に貯溜される飽和冷媒蒸気との合流蒸気を
前記各冷却器に導入する除霜熱源導入ラインを設け、各
冷却器を交互または順次に除霜するようにしたので、高
圧過熱冷媒蒸気と飽和冷媒蒸気との合流蒸気の凝縮潜熱
を除霜熱源に利用するから、除霜熱源にエンタルピの小
さな液冷媒を利用するのに比べて、除霜熱源が大きく、
冷却器の除霜が短時間で完全に行え、しかも、除霜熱源
に温度が高すぎる高圧過熱冷媒蒸気を利用するのに比べ
て、ヒートショックを防止でき、冷却器や冷媒配管を損
傷することがなく、さらに、被冷却空間の温度上昇を抑
えることができるため、除霜を行っていない側の冷却器
の熱負荷が小さくなり、冷却能力を十分に発揮できる。

また、除霜のために冷却器を停止させている時間が短く
なるので、全冷却器での運転時間が長くとれて冷凍装置
の冷却効率を十分に発揮でき、運転経費の節減を図れ
る。

しかも、圧縮器と受液器との間に、凝縮器をバイパスし
て、冷凍サイクルの高圧過熱冷媒蒸気をホットガスバイ
パス弁を介して受液器に導入するバイパスラインを設け
たので、冷凍サイクル内の圧力が調整されて、受液器の
冷媒の圧力を適当な値に保つことができ、より効率良く
除霜を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図及び第２図は、冷凍装置の冷凍サイクルを示す回路
図、第３図はモリエル線図、第４図は冷却器を多数設置
した例を示す回路図、第５図乃至第７図は従来例を示す
もので、第５図及び第６図はショーケースの内部構造を
示す断面図、第７図は冷凍サイクルの回路図である。 20……冷凍装置、21a,21b……冷却器、22……圧縮機、2
3……凝縮器、24……受液器、25……減圧弁、26,27a,27
b……弁、28a,28b……膨張弁、29a,29b……三方弁、30
……ホットガスバイパス弁、31a,31b……逆止弁、32…
…バイパスライン、33……除霜熱源導入ライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と、該圧縮機の吐出ラインに接続さ
   れた凝縮器と、該凝縮器の吐出ラインに接続された受液
   器とからなる冷媒の液化ラインに対し、複数基の冷却器
   を並列に接続し、前記各冷却器を交互または順次に除霜
   する冷凍装置において、前記圧縮機と受液器との間に、
   前記凝縮器をバイパスして、冷凍サイクルの高圧過熱冷
   媒蒸気をホットガスバイパス弁を介して前記受液器に導
   入するバイパスラインを設けると共に、該バイパスライ
   ンを介して、前記受液器に貯溜される高圧過熱冷媒蒸気
   と、前記凝縮器を介して前記受液器に貯溜される飽和冷
   媒蒸気との合流蒸気を前記各冷却器に導入する除霜熱源
   導入ラインを設けたことを特徴とする冷凍装置。