JPH0641825B2 - ホットガスデフロスト式冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明はホットガス方式で空気冷却器の除霜を施す冷凍
装置に係り、特に大気中のエネルギーの有効利用を図っ
たホットガスデフロスト式冷凍装置に関するものであ
る。

ロ．従来の技術 空気冷却器を使用する冷凍装置では空気冷却器に、空気
中の水分が着霜して冷却効果を低減させる為、冷却能力
を回復させる為にはその除霜即ちデフロストが必要であ
る。デフロスト方式には下記の如き数種の方式が採用さ
れている。

1.散水式 冷却器内に温水が散水して、その暖熱で除霜するもので
あるが、温水の冷却による氷結、温水の蒸気の氷結によ
り除霜後に除霜水による再着霜が生じる外、温水タンク
が必要であり、その為に大きなスペースがいるだけでな
く、温水を作る為にその熱源である電熱ヒーター又は加
熱用蒸気を必要とする。

2.不凍液散布式 冷却器の表面に不凍液であるエチレングリコール又はプ
ロピレングリコール水溶液等を散布して除霜するが、除
霜した水分を蒸発させて、その不凍液濃度を保つ為に加
熱しなければならない。その為の加熱装置のスペース並
びにその熱源である電熱ヒーター又は加熱用蒸気が必要
である。

3.アキュームレーター方式 空気冷却器内で液化した液冷媒をアキュームレーターに
一度貯めて、そこから過度の液バックをさせない様にＵ
字型吸入管に開けた小穴より少しずつ圧縮機に返す方式
であるが、蒸発させる為の別の熱源がない為に圧縮機の
仕事量即ち入力だけであるから、デフロスト時間が長く
なり、又、液バックを起し易い。

4.デフロストタンク式ホットガスデフロスト方式 最も一般的なホットガスデフロスト式である。この種の
冷凍装置を第２図に示す一般的な配管系統により説明す
る。図面に於て、１は圧縮機、２は凝縮器、３は空気冷
却器、４は出口ヘッダー、５は吸入電磁弁、６は減圧
弁、８は液送り電磁弁、９は膨張弁、１０は分配器、１
１はホットガス送り電磁弁、１３はデフロストタンクで
ある。

通常の冷却運転時は吸入電磁弁５及び液送り電磁弁８を
開き、減圧弁６及びホットガス送り電磁弁１１を閉じて
圧縮機１を作動させる。それにより冷媒の流れは、実線
矢印で示す様に液送り電磁弁８を通り、膨張弁９を経て
分配器１０で分配されて空気冷却器３に注入され、空気
冷却後出口ヘッダー４から排出されて、吸入電磁弁５を
経て圧縮機１に達する。この圧縮機１で圧縮されて凝縮
器２へ送られる。凝縮器２に於ては、水冷凝縮器の場合
は冷却水により冷却され液化する。この冷凍サイクルを
繰返して、冷凍運転する。他方、除霜時には減圧弁６及
びホットガス送り電磁弁１１を開き、吸入電磁弁５及び
液送り電磁弁８を閉じて圧縮機１を作動させる。それに
より圧縮機１から吐出された冷媒ガスは破線矢印で示す
様に、直接にデフロストタンク１３内に送入され、その
液体を加熱する。空気冷却器３にてデフロスト時に、凝
縮液化した液冷媒は出口ヘッダー４から排出されて減圧
弁６を経てデフロストタンク１３内で熱交換し、ガス化
して冷媒ガスとなり、圧縮機１に吸入、圧縮されてホッ
トガス送り電磁弁１１を通り、分配器１０で分配されて
空気冷却器３に送られ、放熱して自ら凝縮液化し、出口
ヘッダー４から排出され、減圧弁６により調圧されて再
度デフロストタンク１３内に入り蒸発して、圧縮機１に
吸入される。

この様にデフロストタンク１３は液化冷媒蒸発コイルと
吐出ガスの送入により、加熱される加熱コイルを内蔵
し、両コイルを液体に浸す事により、熱交換を行う。従
って、デフロストタンク１３の熱媒体は一定量の液体の
暖冷による熱交換を行うだけであり、又、その装置も大
型になる。そして又、寒冷時には凝縮器２が水冷式の場
合には冷却水により、又、空冷式の場合には低温空気に
よりホットガスが凝縮器２にて液化する為に空気冷却器
３に到達し得ず、空気冷却器３のデフロストが、困難に
なる場合がある。さらに、凝縮器２が水冷式の場合に於
ては、冷却水は通常運転時の冷却に用いられるだけであ
り、又、空冷式の場合に於ては、大気空気は、通常運転
時に用いられるだけであり、そのエネルギーは大気に放
出されている。

また、特公昭５６−４１８９９号に示すような冷凍装置
における除霜装置が提案されているが、除霜に要する熱
量を、凝縮器の冷却水より取入れるようにしたものであ
り、例えば凝縮器に供給される冷却水が０℃に近い場合
（冬期）（０℃以下では冷却水は氷結してしまう。）、
凝縮器のガスと蒸発器の液とは温度差がなくなり、蒸発
器からの液はアキュームレータ内で熱交換できず、ガス
化できない。従って、圧縮機は運転できない。圧縮機が
運転できなければ、ホットガスを作れず、除霜できない
ものである。さらに、アキュームレータを凝縮器より高
位置に設置することが必須条件であり、従って、冷凍回
路構成が制約を受ける製造上の課題がある。

ハ．発明が解決しようとする問題点 本発明は上記の様な従来の技術の難点を一挙に解消し
て、大気中から熱を吸収して効率を向上し、短時間デフ
ロスト、省エネルギー、省スペース、ポンプダウン時間
の省略、液バックによる圧縮機の機能障害の回避を図っ
たホットガスデフロスト式冷凍装置を提供しようとする
ものである。

ニ．問題点を解決するための手段 本発明は上記の如き問題点を解決するための手段とし
て、圧縮機からデフロスト時に閉となる凝縮ガス電磁弁
を介し凝縮器を通じてデフロスト時に閉となる液送り電
磁弁、膨張弁を経て分配器から空気冷却器、出口ヘッダ
ー、並列の減圧弁とデフロスト時に閉となる吸入電磁
弁、液ガス熱交換器、圧縮機へと循環する冷凍サイクル
と、圧縮機から凝縮ガス電磁弁に分岐するホットガス送
り電磁弁を介し膨張弁の出口に通じるデフロスト配管
と、液ガス熱交換器の内部に配設された加熱コイルと凝
縮器とを循環する独立した別個のデフロスト用給熱サイ
クルとを含むホットガスデフロスト式冷凍装置を構成し
たものである。

ホ．作用 次に本考案の作用を説明する。

冷凍操作を行う場合は、ホットガス送り電磁弁及び減圧
弁を閉とし、凝縮ガス電磁弁及び吸入電磁弁を開とする
ことにより通常の冷凍サイクルを構成する。その説明は
ここでは省略する。

そして、デフロスト操作を行う場合は、凝縮ガス電磁弁
及び吸入電磁弁を閉に、ホットガス送り電磁弁及び減圧
弁を開に設定する。その設定状態において、圧縮機を作
動すると、該圧縮機により吐出されたホットガスはデフ
ロスト用に供給される。即ち、圧縮機から出た高圧ホッ
トガスはホットガス送り電磁弁を通り分配器の直前に導
かれ、空気冷却器に供給される。そこで、空気冷却器内
の低温管内に給熱し、デフロストの熱源として利用さ
れ、デフロストが行われる。

熱源として利用された高圧ホットガスは、熱エネルギー
を失い液化冷媒となって減圧弁を通り、その殆ど（約９
０％）がさらに低圧低温液化冷媒となり、液ガス熱交換
器に流入する。流入した低圧低温液化冷媒は液状態では
圧縮機に吸入できないが、凝縮器より液ガス熱交換器７
の内部に配設された加熱コイルに導かれた凝縮器内の高
エンタルピー高圧高温冷媒ガスと低圧低温液化冷媒とが
熱交換し、低圧低温液化冷媒は低圧低温ガスとなり圧縮
機に吸入される。

他方、凝縮器内の冷媒ガスは、凝縮器より液ガス熱交換
器７の内部に配設された加熱コイルに導かれて液ガス熱
交換器内の低圧低温液化冷媒と熱交換し、そこで熱エネ
ルギーを失い、低エンタルピー高圧低温冷媒液となって
凝縮器に戻る。

凝縮器に戻った凝縮低温冷媒液は、水冷式凝縮器の場合
にはその冷却水より、又、空冷式凝縮器の場合には大気
より熱を受け取って凝縮器の高エンタルピー高圧高温冷
媒ガスとなり、再度、前記加熱コイルに導かれて低エン
タルピー高圧低温冷媒液となって凝縮器に戻る。以後、
同様の動作を繰り返す。

即ち、冷媒ガスは、低温側へ、低温側へと移動し、遂に
は熱エネルギーを失い、液化し、低エンタルピー高圧凝
縮低温液となり、（等圧線上にて）降下流入する。その
液化冷媒は凝縮器の温度に相当する飽和温度ガスと化
し、凝縮器内の高エンタルピー高圧高温冷媒ガスとな
る。

以上のように、デフロストに必要とされる熱量の大部分
を冷却水或は大気中から熱を受け取り、ガス→液→ガス
→液の相変化、（冷媒のエンタルピーの増減）により、
デフロスト用給熱サイクルを構成し、デフロスト用に給
熱することができる。

ヘ．実施例 以下本発明を第１図に基づいて説明する。

上記従来の構成を示す第２図と同一構成部品には同一符
号を付してある。即ち本発明では従来の構成のデフロス
トタンク１３の代わりに液ガス熱交換器７を用い、その
加熱源として凝縮器２が水冷式の場合はその冷却水より
熱を受け取り、空冷式の場合は大気中より熱を受け取
る。

上記構成の冷却装置では、デフロスト運転時にはホット
ガス電磁弁１１は開、吸入電磁弁５及び液送り電磁弁
８、凝縮ガス電磁弁１２が共に閉となる。

その結果、圧縮機１から吐出された冷媒ガスは、空気冷
却器３にホットガス送り電磁弁１１を経て分配器１０を
通して直接供給され、そこで除霜に供される。冷媒ガス
は除霜に必要な熱量を空気冷却器３に於て放熱する事に
より、凝縮液化し、出口ヘッダーを通って、減圧弁６に
より調圧されて、液ガス熱交換器７に流入する。

この液ガス熱交換器７は減圧弁６により減圧され、流入
した液化冷媒は低温となり、一部はガスとして直接圧縮
機１に吸入され、液体冷媒は液ガス熱交換器７の内部に
配設された加熱コイル１４を浸し熱交換してガス化し圧
縮機１に吸入される。他方、液ガス熱交換器７内の加熱
コイル１４には凝縮器２から凝縮器高圧高温冷媒ガス送
り管１３を通りガスが導かれ、上記熱交換により液化し
凝縮低温冷媒液戻り管１５を通り凝縮器２へ自然落下流
入する。流入した液体冷媒は、凝縮器２が水冷式の場合
には凝縮器２内の冷却管を通じて冷却水より熱を受け取
りガス化し高エンタルピー高圧高温冷媒ガスとなる。
又、凝縮器２が空冷式の場合には、放熱管を通して大気
と熱交換し高エンタルピー高圧高温冷媒ガスとなる。そ
の冷媒ガスは再度液ガス熱交換器７の加熱コイル１４内
にて液化される。即ち、この凝縮器２と液ガス熱交換器
７とを循環するデフロスト用給熱サイクルが空気冷却器
３へのホットガス供給の主熱源となる。

ト．発明の効果 本発明は以上の説明により明らかなように、凝縮器と液
ガス熱交換器とを循環する小スペースのデフロスト用給
熱サイクルを構成して凝縮器が水冷式の場合は冷却水は
冷却塔を通して大気より吸熱し、空冷式の場合は直接に
大気より吸熱し、圧縮機の仕事量と合わされて除霜に供
されるものであるから、除霜運転時の大気中のエネルギ
ーの有効利用と冷凍回路構成の構造的な制約の解消、省
エネルギー、省スペース等の省力化に寄与し、併せて圧
縮機の性能を損なうことなく、充分に発揮させることが
できる等の極めて優れた著効を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
例を示す構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機１からデフロスト時に閉となる凝縮
   ガス電磁弁１２を介し凝縮器２を通じてデフロスト時に
   閉となる液送り電磁弁８、膨張弁９を経て分配器１０か
   ら空気冷却器３、出口ヘッダー４、並列の減圧弁６とデ
   フロスト時に閉となる吸入電磁弁５、液ガス熱交換器
   ７、圧縮機１へと循環する冷凍サイクルと、 圧縮機１から凝縮ガス電磁弁１２と分岐するホットガス
   送り電磁弁１１を介し膨張弁９の出口に通じるデフロス
   ト配管と、 液ガス熱交換器７の内部に配設した加熱コイル１４は、
   凝縮器２から高圧高温冷媒ガス送り管１３を通じて送ら
   れてきた高エンタルピー高圧高温冷媒ガスと、減圧弁６
   をつうじて液ガス熱交換器７に流入した低圧低温液化冷
   媒と熱交換し、前記高エンタルピー高圧高温冷媒ガスは
   低エンタルピー高圧低温冷媒液となり高圧低温冷媒戻り
   管１５を通じて凝縮器に降下流入する動作を繰返す、独
   立した別個のデフロスト用給熱サイクルを構成したこ
   と、 とを特徴とするホットガスデフロスト式冷凍装置。