JPH0726775B2

JPH0726775B2 - 二元冷凍機

Info

Publication number: JPH0726775B2
Application number: JP1012522A
Authority: JP
Inventors: 隆田中; 紀育川勝
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH02192559A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は除霜能力の増強をはからせた二元冷凍機の構成
に関する。

（従来の技術）高温側冷凍回路と低温側冷凍回路とをカスケード接続し
て形成した二元冷凍機は−70℃等の極低温を得る装置と
して多用されているが、室内空気を冷却するのに用いる
場合を考えると室内側コイル（クーラ）の蒸発温度が非
常に低いためにどうしても着霜が頻発することになり、
従ってデフロストを繰り返して行わせる必要が生じる。

従来は第３図に示す如く、実線矢示線による冷媒流れで
冷凍運転していたものを、ホットガスバイパス回路（1
0）における電磁弁（11）を開かせることによってデフ
ロストサイクルに替えてデフロスト運転させるようにし
たホットガスデフロストサイクル方式（破線矢示線）に
よりクーラの除霜を行っていた。

（発明が解決しようとする課題）この場合、高温側冷凍回路は運転停止するのが一般的な
運転形態であるが、カスケードコンデンサ（６）はデフ
ロスト運転の直前まで高温側の低圧冷媒によって冷却さ
れていることから、低温側の入口圧力に相当する飽和温
度がカスケードコンデンサ（６）の系内温度に比し高い
間は該コンデンサ（６）に流れ込んだ冷媒ガスの一部が
冷却液化により放熱側通路（6a）内に溜まる結果、デフ
ロストに利用させるホットガスの量が漸減して遂にはガ
ス欠運転の状態となり、デフロスト能力が低下する問題
があった。

このように冷媒の系内滞溜を生ぜしめないようにするに
は、高温側冷凍回路，低温側冷凍回路の何れも可逆冷凍
サイクルで運転してデフロストを行わせる方式が考えら
れるものであって、これに叶う装置として特開昭59-385
68号公報に開示されてなるものである。

これは高・低温側両冷凍回路に四路切換弁を介設してな
る構造であって、冷凍回路内の循環冷媒量を増大し得る
点で要求に応え得るが、四路切換弁を２個必要とするの
で相当な装置コスト上昇につながるものであり、さらに
冷却運転中にデフロスト運転を一時的に行う場合に四路
切換弁の切換操作に際して暫くの間は圧縮機を停止させ
る必要があって、そのために熱的、時間的な損失が生じ
る欠点を有している。

このような問題点の解消をはかるべく本発明は成された
ものであって、低温側冷凍回路についてはホットガスバ
イパス方式によるデフロスト回路を設け、高温側冷凍回
路についてはカスケードコンデンサを加熱し得る冷凍回
路に形成することによって、デフロスト運転と冷凍運転
との間の切り換えを迅速に行わせ、かつ、滞留冷媒が生
じない安定したデフロスト運転を可能となし、もってデ
フロスト能力を高率維持をはからせることを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）しかして本発明は実施例を示す図面によって明らかな如
く、請求項１の発明に関しては、カスケードコンデンサ
（６）によりカスケード接続した高温側冷凍回路（１）
と低温側冷凍回路（２）とを備え、デフロスト時開放さ
せる電磁弁（11）を有するホットガスバイパス回路（1
0）を前記低温側冷凍回路（２）に、吐出ガス管と低圧
液管との間に亘らせて設けてなる二元冷凍機において、
高温側冷凍回路（１）の吐出ガス管と吸入ガス管とに関
連させて四路切換弁（17）を介設することにより可逆冷
凍サイクルを形成せしめて、高温側冷凍回路（１）が冷
凍運転時には通常の冷凍サイクルになり、デフロスト運
転時には逆の冷凍サイクルになるように、四路切換弁
（17）を前記電磁弁（11）の開閉に連動的に切換え作動
せしめる如くしたことを特徴とする。

また、請求項２の発明については、カスケードコンデン
サ（６）によりカスケード接続した高温側冷凍回路
（１）と低温側冷凍回路（２）とを備え、デフロスト時
開放させる電磁弁（11）を有するホットガスバイパス回
路（10）を前記低温側冷凍回路（２）に、吐出ガス管と
低圧液管との間に亘らせて設けてなる二元冷凍機におい
て、前記電磁弁（11）に連動させて開閉させる高温側電
磁弁（19）を有する高温側ホットガスバイパス回路（1
8）を前記高温側冷凍回路（１）に、吐出ガス管と低圧
液管との間に亘らせ設けたことを特徴とする。

（作用）請求項１は電磁弁（11）の開放に連動して四路切換弁
（７）を逆冷凍サイクル側に切換え作動せしめることに
よって、また、請求項２に電磁弁（11）に連動して高温
側電磁弁（19）を開放作動せしめることによって、ホッ
トガスバイパスによる低温側冷凍回路（２）でのデフロ
スト運転中において、何れも温度の高い冷媒をカスケー
ドコンデサ（６）の吸熱側通路（6_A）に送る運転が設け
られるために、カスケードコンデンサ（６）の放熱側通
路（6_B）では温度が高い状態となって冷媒がガス状態で
充満し飽和することとなり、従って、滞溜冷媒量は非常
に少なくなり、ホットガスの殆どがデフロスト熱源に利
用され、かくしてデフロスト能力を安定的に保持し得
る。

（実施例）以下、本発明の実施例を添付図面により説明する。

第１図は請求項１に係る例を、第２図は請求項２に係る
例を夫々示しており、両側に共通する構造として高温側
冷凍回路（１）と低温側冷凍回路（２）とを備えてい
る。

それ等両回路（１），（２）はカスケードコンデンサ
（６）によってカスケード接続させているが、高温側冷
凍回路（１）は第１圧縮機（３）、熱源側コイル
（４）、第１膨張弁（５）、カスケードコンデンサ
（６）の吸熱側通路（6_A）を循環的関係に有し、一方、
低温側冷媒回路（２）は第２圧縮機（７）、油分離器
（15）、カスケードコンデンサ（６）の放熱側通路
（6_B）、第２膨張弁（８）、クーラ（９）を循環的関係
に有する。

さらに低温側冷凍回路（２）は、デフロスト時に開放さ
せる電磁弁（11）を有するホットガスバイパス回路（1
0）を、第２圧縮機（７）とカスケードコンデンサ
（６）とを接続する吐出ガス管と、第２膨張弁（８）と
クーラ（９）とを接続する低圧液管との間に亘らせて配
設し、さらに吐出圧力を設定値以上に高くさせないため
に機能する圧力調節回路を第２圧縮機（７）の吐出口と
吸入口との間に亘らせて設けており、この圧力調節回路
は吐出圧力調整弁（12）、膨張タンク（13）キャピラリ
ーチューブ（14）を直列接続した冷媒回路により形成さ
れる。

なお、（16）は油分離器（15）で冷媒と分離させた潤滑
油を減圧して圧縮機（７）の吸入側に戻すためのキャピ
ラリーチューブである。

しかして第１図図示冷凍機は、高温側冷凍回路（１）に
おいて四路切換弁（17）を吐出ガス管と吸入ガス管とに
関連させて介設せしめてなるとともに、第１膨張弁
（５）に対してキャピラリーチューブ（20）と逆止弁
（21）の直列接続になる逆サイクル用減圧回路を並列接
続せしめて可逆冷凍サイクルを形成している。

四路切換弁（17）は、前記電磁弁（11）の閉止，開放に
連動的に切換え作動せしめる制御弁であって、通常の冷
凍運転時においては、第１圧縮機（３）の吐出側を熱源
側コイル（４）のガス管接続口に、かつ、吸入側をカス
ケードコンデンサ（６）の吸熱側通路（6_A）ガス管接続
口に夫々連絡させるように、第１図上の実線示弁操作位
置に切換えられ、一方、デフロスト運転時においては、
第１圧縮機（３）の吐出側を前記吸熱側通路（6_A）ガス
管接続口に、かつ、吸入側を熱源側コイル（４）のガス
管接続口に夫々連絡させるように、第１図上の破線示弁
操作位置に切換えられるようになっている。

一方、第２図図示冷凍機は、高温側冷凍回路（１）にお
いてデフロスト時に開放させる高温側電磁弁（19）を有
する高温側ホットガスバイパス回路（18）を、第１圧縮
機（３）と熱源側コイル（４）とを接続する吐出ガス管
と、第１膨張弁（５）と前記吸熱側通路（6_A）とを接続
する低圧液管との間に亘らせて配設せしめている。

両実施例の構成は以上説明した通りであって、次にその
作動について順に説明すると、まず第１図図示例は通常
の冷凍運転時では、電磁弁（11）を閉止し、四路切換弁
（17）を図の実線示弁位置に操作して両圧縮機（３），
（７）を駆動することにより、高温側冷凍回路（１）の
蒸発潜熱を凝縮熱源として低温側冷凍回路（２）のクー
ラー（９）は−70℃程度の極低温で冷却作用をなす。

この冷凍運転が行われている間にクーラ（９）に霜が付
着してくると電磁弁（11）を開放させて、低温側冷凍回
路（２）のホットガスバイパスによりデフロストを行
う、その際、四路切換弁（17）を図の破線示弁位置に切
換え操作せしめる。

この切換え操作によって、高温側冷凍回路（１）では、
第１圧縮機（３）→四路切換弁（17）→吸熱源通路
（6_A）→逆止弁（21）→熱源側コイル（４）→四路切換
弁（17）→第１圧縮機（３）の逆冷凍サイクルが形成さ
れる結果、カスケードコンデンサ（６）の吸熱側通路
（6_A）内は低温側の冷媒がガス飽和状態で充満し液状で
溜まることはなくなるため、第２圧縮機（７）が吐出し
た冷媒ガスの殆どがホットガスバイパス回路（10）に流
れることになり、能力を最大限に発揮した状態の下でデ
フロスト運転が行われる。

一方、第２図図示例は通常の冷凍運転時では、電磁弁
（11）及び高温側電磁弁（19）を閉止することによって
第１図図示例の場合と同じ極低温冷却運転が可能であ
る。

そしてデフロスト運転を行わせるには、前記両電磁弁
（11），（19）を共に開放させれば良く、かくして高温
側冷凍回路（１）では吐出ガスの殆どが高温側ホットガ
スバイパス回路（18）を経、前記吸熱側通路（6_A）に流
れてカスケードコンデンサ（６）の温度を上昇させる。

その結果、カスケードコンデンサ（６）の放熱側通路
（6_B）内は温度上昇によって冷媒ガスが飽和状態で充満
し液状で溜まることがなくなって、前記例と同様、最大
限の能力下でホットガスバイパス方式によるデフロスト
が成される。

以上、両例について運転態様を説明したが、デフロスト
運転から通常の冷凍運転に切り換えるには、低温側冷凍
回路（２）における電磁弁（11）を閉止することによっ
て、熱損失を最少限度にとどめた状態で運転再開が可能
である。

なお、第１図図示例は四路切換弁（17）の切り換え操作
に際し圧縮機（３）の停止を若干時間余儀なくされる
が、低温側での冷凍運転再開には左程影響を与えなく、
一方、第２図図示例は圧縮機（３）の運転継続のまま、
高温側電磁弁（19）の閉止を行って直ちに冷凍運転に切
換えることができる。

（発明の効果）本発明は請求項1,2の何れについても、ホットガスバイ
パス方式によるデフロスト運転に際して、カスケードコ
ンデンサ（６）における高温側の吸熱側通路に高温ガス
冷媒を流通させ、該コンデンサ（６）の低温側に溜めな
いガス充満状態を形成せしめるようにしたから、ホット
ガスバイパス回路（10）に流れるホットガス量を最大限
に維持してデフロスト能力の低下を防ぐことが可能であ
る。

さらに本発明は四路切換弁（17）を１個追加し、あるい
はホットガスバイパス回路（18）を１個追加するだけで
良いので装置コストの上昇は極めて少なく汎用性に富む
利点がある。

また、冷凍運転中のデフロスト運転との間の切り換えに
際して熱ロス、時間ロスを最少限に抑え得るので運転経
済性の面で優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の各実施例に係る装置回路
図、第３図は従来の二元冷凍機の装置回路図である。（１）……高温側冷凍回路、（２）……低温側冷凍回
路、（６）……カスケードコンデンサ、（10）……ホッ
トガスバイパス回路、（11）……電磁弁、（17）……四
路切換弁、（18）……高温側ホットガスバイパス回路、
（19）……高温側電磁弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カスケードコンデンサ（６）によりカスケ
ード接続した高温側冷凍回路（１）と低温側冷凍回路
（２）とを備え、デフロスト時開放させる電磁弁（11）
を有するホットガスバイパス回路（10）を前記低温側冷
凍回路（２）に、吐出ガス管と低圧液管との間に亘らせ
て設けてなる二元冷凍機において、高温側冷凍回路
（１）の吐出ガス管と吸入ガス管とに関連させて四路切
換弁（17）を介設することにより可逆冷凍サイクルを形
成せしめて、高温側冷凍回路（１）が冷凍運転時には通
常の冷凍サイクルになり、デフロスト運転時には逆の冷
凍サイクルになるように、四路切換弁（17）を前記電磁
弁（11）の開閉に連動的に切換え作動せしめる如くした
ことを特徴とする二元冷凍機。
【請求項２】カスケードコンデンサ（６）によりカスケ
ード接続した高温側冷凍回路（１）と低温側冷凍回路
（２）とを備え、デフロスト時開放させる電磁弁（11）
を有するホットガスバイパス回路（10）を前記低温側冷
凍回路（２）に、吐出ガス管と低圧液管との間に亘らせ
て設けてなる二元冷凍機において、前記電磁弁（11）に
連動させて開閉させる高温側電磁弁（19）を有する高温
側ホットガスバイパス回路（18）を前記高温側冷凍回路
（１）に、吐出ガス管と低圧液管との間に亘らせ設けた
ことを特徴とする二元冷凍機。