JPH06174342A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 除霜運転時において、冷媒圧縮機へ吸込まれ
る冷媒の圧力が所定値以下になるのを防止すると共に、
この冷媒圧縮機への冷媒の液バックを未然に防止するこ
とである。 【構成】 冷媒圧縮機１９と凝縮器２０とをつなぐ高圧
ガス管２４と、蒸発器５と冷媒圧縮機１９とをつなぐ低
圧ガス管２７とを容量調整回路３８で接続すると共に、
この容量調整回路３８には、蒸発器５の除霜運転時に低
圧ガス管２７内の冷媒の圧力によって開閉度が調整され
この冷媒圧力の低下時に高圧ガス管２４内のホットガス
の一部を低圧ガス管２７に導くための容量調整弁４０を
備えるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低温ショーケース、冷蔵
庫、空気調和機に使用される冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５７−６７７７１号公報（Ｆ２５
Ｄ２１／０６）には、ケース本体の外箱と内箱との間に
各独立形成した内外２層のインナダクトおよびアムタダ
クトにそれぞれ蒸発器およびファンを収設し、かつ前記
両蒸発器を減圧素子とともに直列にして凝縮ユニットへ
接続するとともに、凝縮ユニットから見て冷凍サイクル
の上流側蒸発器の減圧素子および下流側蒸発器にそれぞ
れバイパス弁付きのバイパス回路を並列接続して成り、
前記各バイパス弁を交互に切換えることにより、上流側
蒸発器の冷却運転時に下流側蒸発器をオフサイクル除霜
し、下流側蒸発器の冷却運転時には上流側蒸発器を液冷
媒の顕熱で除霜するようにしたことを特徴とする冷蔵シ
ョーケースが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
上流側、下流側両蒸発器が直列に接続されているため、
下流側蒸発器から上流側蒸発器に冷却運転を切り替えた
際には、上流側蒸発器内の残留液冷媒が圧縮機に多量に
戻り、所謂液バックで圧縮機が破損する恐れがある等の
課題が生じた。

【０００４】そこで、本発明は除霜運転時において、冷
媒圧縮機へ吸込まれる冷媒の圧力が所定値以下になるの
を防止すると共に、この冷媒圧縮機への冷媒の液バック
を未然に防止することを目的としたものである。

【０００５】

【課題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、冷媒圧縮機と凝縮器とをつなぐ高圧ガス
管と、蒸発器と冷媒圧縮機とをつなぐ低圧ガス管とを容
量調整回路で接続すると共に、この容量調整回路には、
蒸発器の除霜運転時に低圧ガス管内の冷媒の圧力によっ
て開閉度が調整されこの冷媒圧力の低下時に高圧ガス管
内のホットガスの一部を低圧ガス管に導くための容量調
整弁を備えるようにしたものである。

【０００６】

【作用】蒸発器の除霜運転時において低圧ガス管内の冷
媒の圧力が低下した時には、その圧力低下に応じて自動
的に容量調整弁の開閉度が調整され高圧ガス管内のホッ
トガスの一部を容量調整回路を介して低圧ガス管に導
き、低圧ガス管の冷媒圧力を上昇させて、所定の圧力以
上に維持させる所謂低圧補償を付与する作用並びに冷媒
圧縮機に吸込まれる冷媒のうちの液相をガス化する作用
をおこなう。

【０００７】

【実施例】図９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４Ａ、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
は夫々閉塞される第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
層用蒸発器５と軸流型の外層用送風機６とを配置する外
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
１０を配設してプレートフィン型の内層用蒸発器１１と
軸流型の内層用送風機１２とを配置する内層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流れ方向上流
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。前記外層用蒸発器は第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、又内層用蒸発器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。
尚、前記第１、第２両ダンパはギヤモータ、シリンダー
等を利用した１個の駆動装置Ｍによって双方同時に開閉
されるものである。

【０００８】図１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、空冷式
の熱交換器２０、受液器２１、感温部２２Ａを備えた膨
張弁等の減圧弁２２、内層用蒸発器１１、気液分離器２
３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して閉回路を構成し
ている。２８は減圧弁２２に並列接続された逆止弁、２
９は受液器２１と減圧弁２２との間の高圧液管２５に配
置された第１電磁弁、３０は内層用蒸発器１１と気液分
離器２３との間の低圧ガス管２７に配置された第２電磁
弁、３１は一端を前記受液器と第１電磁弁２９との間、
他端を前記内層用蒸発器と第２電磁弁３０との間に接続
され、内層用蒸発器１１の除霜時開放される第３電磁弁
３２付バイパス回路である。又、前記外層用蒸発器５
は、内層用蒸発器１１に対し並列に配され、高圧液枝管
３３、低圧液枝管３４及び低圧ガス枝管３５によって高
圧液管２５と、低圧液管２７とに接続されている。３６
は高圧液枝管３３に配置された電動弁で、該弁は液冷媒
を減圧する減圧機能と、液冷媒を外層用蒸発器５に対し
て供給及び停止する開閉機能とを備えている。３７は前
記電動弁に対して並列接続された第４電磁弁で、後述す
るポンプダウン運転時に開放される。３８は一端を高圧
ガス管２４に、他端を低圧ガス管２７に接続された容量
調整回路で、除霜運転時及びポンプダウン運転時に開放
される第５電磁弁３９と、低圧ガス管２７内の冷媒圧力
によって自動的に開閉されてその開閉度が調整される容
量調整弁４０とを具備している。

【０００９】上述した図１の冷凍装置１８は低温ショー
ケース１を１台又は２台に適応させた実施例で、水冷式
の凝縮器２０を使用した場合には図２に示す実施例とな
る。この場合、ホットガスが熱交換される水の温度は、
外気の温度程に四季を通じて変化しないので、受液器２
１を削除することができる。図３は３台以上の低温ショ
ーケース１に空冷式の冷凍装置１８を使用した実施例を
示し、この場合、高圧液管２５に冷却運転時に開、除霜
運転時及びポンプダウン運転時に閉となる第６電磁弁４
１を設けると共に、この第６電磁弁４１と各第１電磁弁
２９との間の高圧液管２５に一端を、前記高圧ガス管２
４に他端を接続され、除霜運転時に開となる第７電磁弁
４２を備えたホットガス管４３を設けている。

【００１０】図４は３台以上の低温ショーケース１に水
冷式の冷凍装置１８を使用した実施例を示す。この場合
も図３と同様に受液器２１は削除される。尚、低温ショ
ーケース１を複数台並列して冷却、除霜、ポンプダウン
各運転を行なう場合には、各低温ショーケース１の各運
転を同期させて行なうことが、循環気流の関係から好ま
しい。

【００１１】次に低温ショーケース１の運転を図１に示
した冷凍装置１８に基づいて説明する。いま、第１ダン
パ４Ａ、第２ダンパ４Ｂは図９実線の如く閉じており、
内層１３及び外層７は夫々独立している。この時、第
１、第２両電磁弁２９，３０が開、第３、第４、第５各
電磁弁３２，３７，３９及び電動弁３６が閉となってお
り、かゝる状態で、冷媒圧縮機１９を稼動させると、冷
媒は図５の矢印で示す如く圧縮機１９―凝縮器２０―受
液器２１―電磁弁２９―減圧弁２２―内層用蒸発器１１
―電磁弁３０―気液分離器２３―圧縮機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、内層用蒸発器で蒸発気化され
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、内層１３を通過中の循環空気は、内
層用蒸発器１１を通過中の低圧液冷媒（例えば−１０℃
の蒸発温度）と熱交換されて−４℃の冷却空気となり、
図９の矢印に示す如く開口３に冷たいエアーカーテン
（ＣＡ）を形成して貯蔵室１７の温度が−２℃に維持さ
れる冷却を図る。この間第１、第２両電磁弁２９，３０
は貯蔵室１７の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、図９の
矢印の如く開口３において冷たいエアーカーテン（Ｃ
Ａ）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ョーケース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。

【００１２】冷却運転の進行に伴ない内層用蒸発器１１
への着霜が多くなると、電動弁３６が開き、第１電磁弁
２９からの液冷媒の１部は高圧液枝管３３に分流され
る。この分流された液冷媒は、電動弁３６で減圧され、
外層用蒸発器５で蒸発気化して低圧ガス枝管３５を通
り、低圧ガス管２７に流れ、内層用蒸発器１１を通過し
た低圧ガス冷媒と合流し圧縮機１９に流れる図６の矢印
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霜運転に切り替
る直前に数十秒乃至数分間にわたって行なわれ、この運
転によって、内層用蒸発器１１と同様に外層用蒸発器５
も低温となり、外層７を通過中の循環空気は、外層用蒸
発器５を通過中の低圧液冷媒（例えば−１７℃の蒸発温
度）と熱交換され、内層１３を循環中の冷却空気と略同
じ乃至は若干高い例えば−２℃の温度に維持される。
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。

【００１３】この冷却運転中、除霜開始信号が出力され
第１、第２両電磁弁２９，３０が閉まり、第３及び第５
両電磁弁３２，３９が開き、又第１、第２両ダンパ４
Ａ，４Ｂが図９の鎖線の如く開くと、除霜運転に切り換
わり、受液器２１からの液冷媒は、バイパス管３１―内
層用蒸発器１１―逆止弁２８―第４電磁弁３７―電動弁
３６―外層用蒸発器５―気液分離器２３―圧縮機１９と
流れ、又、一方冷媒圧縮機１９から吐出されるホットガ
スの１部は容量調整回路３８から低圧ガス管２７に流れ
る図１の矢印で示す第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
層用蒸発器１１の除霜運転サイクルであり、バイパス管
３１からの液冷媒は内層用蒸発器１１で熱交換されて過
冷却液となりつゝ且つその顕熱でもって内層用蒸発器１
１の霜を徐々に解かす。又、この除霜サイクルにおい
て、低圧ガス管２７中の冷媒圧力が所定圧力より低下し
た場合には、容量調整弁４０が開き、ホットガスを低圧
ガス管２７に導いて低圧圧力を所定圧力に上昇させて低
圧補償を行なうと共に低圧冷媒に含まれている液相をホ
ットガスの顕熱でもって蒸発させる。一方、この内層用
蒸発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、外層用蒸発器５を通過中の低圧液冷媒と熱交換さ
れて冷却される。この冷却された循環空気は第２ダンパ
４Ｂにより指向され、第２窓４Ｄから内層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、
冷却運転時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に帰還する図９鎖
線矢印の循環を繰り返す。

【００１４】除霜運転の進行に伴ない内層用蒸発器１１
の霜が解けると、第１、第２両電磁弁２９，３０の閉状
態が継続したまゝで、第３電磁弁３２が閉じると共に、
第４電磁弁３７が開くと、内層用蒸発器１１に液冷媒が
供給されなくなり、内層用蒸発器１１内の残留液冷媒
（１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、内層用蒸発器１１内の液冷媒は
図７の矢印で示す如く逆止弁２８―第４電磁弁３７―外
層用蒸発器５―気液分離器２３―圧縮機１９―凝縮器２
０―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。一方、低圧ガス管２７中の冷媒圧力が
低い場合には、除霜運転と同様に容量調整弁４０が開
き、低圧々力を所定圧力に上昇させると共に、気液混合
冷媒中の液相をホットガスでもって蒸発させて液バック
を防止する。このポンプダウン運転は内層用蒸発器１１
の除霜運転の終了に伴ない数分乃至十数分行なわれ、こ
の間内層用蒸発器１１内の冷媒のうち飽和ガス、液冷媒
と順次外層用蒸発器５に吸引されることにより、内層用
蒸発器１１でその１部が蒸発気化してこの蒸発潜熱でも
って内層用蒸発器１１に冷却作用を付与し、且つ液冷媒
のまゝで外層用蒸発器５で流れた冷媒はこの外層用蒸発
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
外層用蒸発器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蒸発器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４、第５両電磁弁３７，３９が閉じると共に、第
１、第２両電磁弁２９，３０が開き、図５に示す冷却運
転に復帰する。

【００１５】尚、上記第１、第２、第３の各サイクル、
即ち内層用蒸発器１１のみの冷却運転、内層用、外層用
両蒸発器１１，５の両冷却運転、内層用蒸発器１１の除
霜運転｛外層用蒸発器５は冷却運転｝及びポンプダウン
運転の４つの運転モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図２乃至図４
で示した冷凍装置１８でも同様に行なえる。上記４つの
運転モードは図８に示すタイムチャートで表わすことが
できる。

【００１６】従ってかゝる冷凍装置１８によれば、除霜
運転時及びポンプダウン運転時には容量調整回路３８の
電磁弁３９を開けているので、低圧ガス管２７を通過中
の低圧ガス冷媒或いは低圧気液混合冷媒等の低圧冷媒の
圧力が所定圧力よりも低下したときには、容量調整弁４
０を低圧冷媒の圧力損失により開放して高圧ガス管２４
からホットガスの１部を容量調整回路３８を通して低圧
ガス管２７に導くことができ、この結果、ホットガスに
より低圧ガス管２７から冷媒圧縮機１９に復帰する低圧
冷媒を所定圧力迄高めて冷媒圧縮機１９の運転を良好な
状態に維持できると共に、低圧冷媒中に液相がある場合
には、蒸発させて気相とするので冷媒圧縮機１９への液
バックを防止できる。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、除霜
運転時において、冷媒圧縮機につながる低圧ガス管内の
冷媒の圧力が低下したときには、この圧力低下に伴ない
自動的に容量調整弁が開かれ、容量調整回路を通して高
圧ガス管のホットガスの一部を低圧ガス管に導き、低圧
圧力を所定圧力まで上昇させる低圧補償が行なえる。

【００１８】従って、この低圧圧力の低下が起因する冷
媒圧縮機の停止を回避し、冷媒圧縮機を負荷変動に追従
して連続運転することができると共に、負荷変動に左右
されない安定した除霜運転が行なえる。更に、この除霜
運転時において、低圧ガス管中の低圧冷媒に液相がある
場合には、これをホットガスで蒸発させて気相とするの
で、冷媒圧縮機への液バックを阻止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す空冷式の冷凍装置の除
霜サイクル図である。

【図２】図１に示した冷凍装置を水冷式に変更した場合
の要部回路図である。

【図３】図１に示した冷凍装置を多系統にした場合の要
部回路図である。

【図４】図３に示した冷凍装置を水冷式に変更した場合
の要部回路図である。

【図５】図１に示した冷凍装置における１エバ冷却サイ
クル図である。

【図６】図１に示した冷凍装置における２エバ冷却サイ
クル図である。

【図７】図１に示した冷凍装置におけるポンプダウン運
転時のサイクル図である。

【図８】図１に示した冷凍装置の各運転を示すタイムチ
ャートである。

【図９】図１に示した冷凍装置を組込んだ低温ショーケ
ースの縦断面図である。

【符号の説明】

５ 蒸発器 １９ 冷媒圧縮機 ２０ 凝縮器 ２２ 減圧弁 ２４ 高圧ガス管 ２５ 高圧液管 ２６ 低圧液管 ２７ 低圧ガス管 ３８ 容量調整回路 ４０ 容量調整弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒圧縮機、凝縮器、減圧弁、蒸発器を
   有し、前記冷媒圧縮機と凝縮器とを高圧ガス管で、この
   凝縮器と前記減圧弁とを高圧液管で、この減圧弁と前記
   蒸発器とを低圧液管で、この蒸発器と前記冷媒圧縮機と
   を低圧ガス管でそれぞれつないで冷却運転が行なえる冷
   凍回路を形成し、この冷却運転によって前記蒸発器に霜
   が付着した場合には、前記高圧液管内の冷媒をこの蒸発
   器へ導く除霜運転を行なう冷凍装置において、前記高圧
   ガス管と低圧ガス管とを容量調整回路で接続すると共
   に、この容量調整回路には、前記除霜運転時に前記低圧
   ガス管内の冷媒の圧力によって開閉度が調整されこの圧
   力の低下時に前記高圧ガス管内のホットガスの一部を前
   記低圧ガス管に導くための容量調整弁を備えたことを特
   徴とする冷凍装置。