JPH076727B2 - ヒートポンプを使用した解凍、保冷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は凍結品の解凍及び保冷、必要に応じて熟成を行
なう解凍、保冷装置に関し、さらに詳しくはヒートポン
プを使用した解凍、保冷装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に工場用解凍装置は、その熱源によって空気解凍装
置、水解凍装置、接触解凍装置、電気解凍装置、これら
を併用した組合せ解凍装置等に分類されるが、空気解凍
装置以外の解凍装置は、省エネルギーとコスト及び公害
の点で実用性に問題があり、省エネルギー時代を反映し
て、できるだけコストの軽減をはかることができ、ラン
ニングコストが安く、安全性の高い空気解凍装置、中で
もヒートポンプを使用したエアーブラスト型のものが注
目されている。

（発明が解決しようとする課題） ところがヒートポンプを使用する場合、１台のユニット
で年間を通じて庫内を加熱及び冷却しなければならな
い。しかし、夏期と冬期とは、大きな外気温度差があ
り、空冷を使用したユニットとしては、外気を熱交換器
の熱源としているために、この温度により圧縮器の運転
時の圧力も大幅に変化する。従って、通常の運転席にお
いては、種々の問題点がある。

まず、解凍、保冷又は熟成の多目的に使用する場合の負
荷変動に対応できず安定運転が期待できない。これは、
例えば、運転時の負荷を解凍時に100％とすれば、保冷
或いは熟成時には30％程度となり、解凍時以外は、加熱
及び冷却能力が過大となるためである。

また、夏期の外気温度が高い時も、冬期と同じ外気用熱
交換器を用いて加熱運転（解凍）した場合、ヒートポン
プの特性上過負荷となり、この点からも安定運転が難し
い。

さらに、解凍初期は庫内に低温の被処理物が収容される
結果、庫内温度が低下するとともに送風温度も上昇せ
ず、解凍効率が非常に減少する傾向にあるが、送風温度
を確保する機能を期待することができない。

（発明の目的） 本発明は、多目的運転時の各運転条件の負荷変動に対応
させる機能、年間を通じての外気温度変化に対応させる
機能を具備させて安定運転を確保するとともに、解凍初
期の庫内に供給する送風温度を確保し、しかも、庫内の
加湿効率を高くすることができるヒートポンプを使用し
た解凍、保冷装置を安価に提供することを目的としてい
る。

（課題を解決するための手段） 本発明のヒートポンプを使用した解凍、保冷装置は、圧
縮機、二種の熱交換器、受液器、二個の膨張弁及び四方
切替電磁弁とを、冷却サイクルと加熱サイクルに切替え
られるように配管接続したヒートポンプの一つの熱交換
器を、加湿手段を有する解凍機内に配設するとともに、
冷却サイクル及び加熱サイクルを形成する配管経路に、
制御弁を配管接続したものであって、さらに詳しくは、
圧縮機に第一熱交換器と逆止弁及び受液器を介して第二
膨張弁、第二熱交換器を直列に接続するとともに、前記
受液器の出口側と第一熱交換器の加熱時出口側とを、第
一膨張弁を有するバイパス管で接続し、第二膨張弁部に
該弁の通路とは逆方向の通路を形成する逆止弁を有する
逆流管を並列に、また受液器の出口側と流入側を流入方
向に通路が形成される逆止弁を介してそれぞれ接続し、
さらに圧縮機の高圧側と低圧側に両者を切替る四方切替
電磁弁を介在させたヒートポンプにおいて、圧縮機の低
圧側に吸入圧力調整弁を配管するとともに、圧縮機の高
圧側と前記吸入圧力調整弁の出口側とを容量調整弁を介
在した管路で接続し、また第一熱交換器と受液器との間
に凝縮圧力調整弁を接続して温度上昇を図り、前記第一
熱交換器を、加湿手段により加湿された空気を被処理物
を収容する解凍、保冷庫内に循環させる循環手段を具備
した解凍機内に配設したことを特徴とするヒートポンプ
を使用した解凍、保冷装置を要旨とするものである。

（発明の作用） 上記のように、圧縮機の低圧側に吸入圧力調整弁を配管
することによって、吸入圧力が自動的に調整されるよう
になり、外気温度の高い時に生じる過負荷運転が解消さ
れ、また、圧縮機の高圧側と前記吸入圧力調整弁の出口
側とを容量調整弁を介在した管路で接続することによっ
て、圧力に対応して作動し、解凍時以外の加熱及び冷却
能力の過大化を防止し、安定運転を確保することができ
るようになり、さらに第一熱交換器と受液器との間に凝
縮圧力調整弁を接続することにより、夏期加熱運転時
に、第一熱交換器圧力P1と第二熱交換器圧力P2との関係
がP1＜P2がP1＞P2となり、これらの協同で年間を通じて
常に安定した運転が確保されるようになる。

しかも、第一熱交換器を、加湿手段により加湿された空
気を被処理物を収容する解凍、保冷庫に循環させる循環
手段を具備した解凍機内に配設したから、高い加湿空気
が効率良く被処理物を収容する解凍、保冷庫内に循環
し、優れた解凍、保冷効果を達成することができるよう
に作用する。

（実施例） 次に本発明のヒートポンプを使用した解凍、保冷装置の
実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る解凍、保冷装置の実施例の構造を
示す配管図、第２図は解凍時のガスの流れの説明図、第
３図は保冷時のガス流れの説明図、第４図は熟成時のガ
スの移動の説明図である。

まず本発明の解凍、保冷装置は、解凍、保冷庫１とこれ
に隣接する解凍機２及びヒートポンプ３から構成されて
いる。

上記ヒートポンプ３は、圧縮機４に第一熱交換器５と逆
止弁6a及び受液器７を介して第二膨張弁８、第二熱交換
器９を直列に接続するとともに、前記受液器７の液出口
側と第一熱交換器５の加熱時出口側とを第一膨張弁10を
有するバイパス管11で接続し、第二膨張弁８部分に該弁
の通路とは逆方向の通路を形成する逆止弁12aを有する
逆流管13を並列に、また受液器７の液出口側と流入側を
流入方向に通路が形成される逆止弁14aを介してそれぞ
れ接続し、さらに圧縮機４の高圧側と低圧側に、加熱サ
イクルと冷却サイクル及び熟成サイクルを形成するため
の四方切替電磁弁15を介在させるとともに、圧縮機４の
低圧側に吸入圧力調整弁16を配管し、さらに、圧縮機４
の高圧側と前記吸入圧力調整弁16の出口側とを、容量調
整弁17を介在した管路で接続し、また第一熱交換器５と
受液器７との間に、凝縮圧力調整弁18を接続した構成と
なっている。

また上記解凍機２は、解凍、保冷庫１に隣接しており、
その内部境界壁19の上下には解凍、保冷庫１に通ずる空
気循環通路20a,20bが開設されされている。前記空気循
環通路20a,20bの中間位置には、前記ヒートポンプ３の
第一熱交換器５が水平に架設されおり、その上方に循環
用ファン21が空気を解凍、保冷庫１内へ送風すべく配設
され、下部の空気循環通路20bを経て前記第一熱交換器
５に接触して上昇した空気を、保冷庫１と解凍機２内を
強制循環させるようになっている。そして解凍機２の内
低部には、ヒータ22により加熱するようにした水槽23が
配設され、水槽内水をポンプ24で汲み上げ前記循環ファ
ン21の下方位置でスプレーノズル25から第一熱交換器５
の過熱部5aへ散水し、水槽23で受けるようにして水蒸気
を発生させ、湿度の高い加湿空気を循環させるようにな
っている。

さらに上記解凍、保冷庫１は、図示を省略したが、前記
解凍機２からの循環空気が効率よく循環するよう区画さ
れ、被処理対象物を載置する単一若しくは複数の棚が段
設されたものである。

上記構成されたヒートポンプを使用した解凍、保冷装置
は次の如く作動し、それぞれの目的を達成する。

まず解凍時には、第２図に示すように圧縮機４において
高圧とされた過熱ガスは、四方切替電磁弁15から第一熱
交換器５において凝縮され、三方弁で構成される凝縮圧
力調整弁18を通り、逆止弁6aを経て受液器７に液化流入
し、これが第二膨張弁８から第二熱交換器９において蒸
発ガス化され、四方切替電磁弁15、吸入圧力調整弁16を
経て圧縮機４へ戻るように循環するのであるが、上記凝
縮圧力調整弁18を介在させることによって、これが圧力
に対応して調整開閉し、第一熱交換器５の圧力（温度）
を一定以上に保証し、吹き出し空気温度を出来るだけ早
く解凍に必要な温度まで上昇させることができる。これ
は、解凍初期においては、低温の凍結品（被処理対象
物）が庫内に入る結果、庫内温度が低下し、これによっ
て解凍機２の第一熱交換器５の入口空気温度が低下し、
その結果、第一熱交換器５内の圧力（温度）が低下し、
吹き出し空気温度が低い状態となるのを防止し、圧力バ
ランスを保証することになる。

また凝縮圧力調整弁18を設けたために、夏期における解
凍初期時、熟成時、庫内低温時、外気高温時の第一熱交
換器５と第二熱交換器９の圧力バランスが確保でき、常
に第一熱交換器５の内圧P1が第二熱交換器９の内圧P2よ
りも高く維持されるようになり、安定した運転が行なえ
るのである。

尚、吸入圧力調整弁16は、冬期においては全開となり夏
期においては室外温度との関係による圧力に対応して半
開状態て変化し、また容量調節弁17は、夏、冬期を問わ
ず解凍時には閉じた状態にある。

次に保冷の場合について説明すると、第３図に示すよう
に、圧縮機４において高圧とされたガスは、四方切替電
磁弁15によって切替られ、第二熱交換器９において凝縮
されて液化した後、逆止弁12aのある逆流管13から逆止
弁14aを通って受液器７に至り、バイパス管11の第一膨
張弁10を通って第一熱交換器５において蒸発ガス化さ
れ、四方切替電磁弁15、吸入圧力調整弁16を経て圧縮機
４に戻るように循環し、第一熱交換器５内が低圧（低
温）となるのである。この場合、吸入圧力調整弁16は、
冬期、夏期を問わず開状態となっており、容量調整弁17
は、夏期、冬期を問わず圧力に対応して半開状態で変化
する状態にあって、圧縮機４からのガスを吸入側へバイ
パスさせることにより全体容量を低下させるようになっ
ており、また凝縮圧力調整弁18は開の状態にある。

尚、上記実施例では、解凍と保冷の場合について説明し
たが、第４図に示す如く、庫内に設けた温度検出器（図
示せず）により、冷却サイクル（点線矢印）と加熱サイ
クル（実線矢印）を交互に自動切替して、湿度検出器の
（図示せず）により、恒温、恒湿の熟成機能を保有さ
せ、被処理対象物の熟成を可能とすることができる。

また、設備容量より少ない量の解凍運転時に庫内温度が
限度以上に上昇することが機械容量の関係で生ずる場合
があり、これが解凍に悪影響を及ぼすが、これを防止す
るために、上限設定用の温度調節器を設けて加熱、冷却
動作を行なわすようにする場合もある。

（発明の効果） 以上のように本発明のヒートポンプを使用した解凍、保
冷装置は、圧縮機４の低圧側に吸入圧力調整弁16を配管
することによって、吸入圧力が自動的に調整されるよう
になり、外気温度の高い時に生じる過負荷運転が解消さ
れ、また、圧縮機４の高圧側と前記吸入圧力調整弁16の
出口側とを容量調整弁17を介在した管路で接続すること
によって、圧力に対応して作動し、解凍時以外の加熱及
び冷却能力の過大化を防止し、安定運転を確保すること
ができるようになる。

また、第一熱交換器５と受液器７との間に凝縮圧力調整
弁18を接続することにより、夏期加熱運転時に、第一熱
交換器圧力P1と第二熱交換器圧力P2との関係P1＜P2がP1
＞P2となり、これらの協同で年間を通じて常に安定した
運転が確保されるようになる。

しかも、第一熱交換器を、加湿手段により加湿された空
気を被処理物を収容する解凍、保冷庫に循環させる循環
手段を具備した解凍機内に配設したから、高い加湿空気
が効率良く被処理物を収容する解凍、保冷庫内に循環
し、優れた解凍、保冷効果を達成することができる。

さらに、ヒートポンプ、吸入圧力調整弁、容量調整弁及
び凝縮圧力調整弁は、特別のものではなく市販されてい
るもので足りるから、装置コストが非常に安価となる。

以上のように本発明によれば、多目的運転時の各運転条
件の負荷変動に対応させる機能、年間を通じての外気温
度変化に対応させる機能を具備させて安定運転を確保す
るとともに、解凍初期の庫内に供給する送風温度を確保
し、しかも、庫内の加湿効率の高くすることができる熱
経済的に優れたヒートポンプが使用でき、解凍、保冷装
置を安価に提供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るヒートポンプを使用した解凍、保
冷装置の実施例の構造を示す配管図、第２図は加熱時の
ガスの流れの説明図、第３図は保冷時のガス流れの説明
図、第４図は熟成時のガスの流れの説明図である。 １……解凍、保冷庫、２……解凍機 ３……ヒートポンプ、４……圧縮機 ５……第一熱交換器、７……受液器 ８……第二膨張弁、９……第二熱交換器 10……第一膨張弁、15……四方切替電磁弁 16……吸入圧力調整弁、17……容量調整弁 18……凝縮圧力調整弁、21……循環ファン 23……水槽、24……ポンプ 25……スプレーノズル、26……ファン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、二種の熱交換器、受液器、二個の
   膨張弁及び四方切替電磁弁とを、冷却サイクルと加熱サ
   イクルに切替えられるように配管接続したヒートポンプ
   において、圧縮機の低圧側に吸入圧力調整弁を配管する
   とともに、圧縮機の高圧側と前記吸入圧力調整弁の出口
   側とを容量調整弁を介在した管路で接続し、また第一熱
   交換器と受液器との間に凝縮圧力調整弁を接続した構成
   とし、前記第一熱交換器を、加湿手段により加湿された
   空気を被処理物を収容する解凍、保冷庫に循環させる循
   環手段を具備した解凍機内に配設したことを特徴とする
   ヒートポンプを使用した解凍、保冷装置。
2. 【請求項２】解凍機内の加湿手段が、解凍機底部に設け
   た水槽内の水をポンプで汲み上げ、スプレーノズルで第
   一熱交換器の一部に散布し、これを前記水槽内へ滴下さ
   せる請求項１記載のヒートポンプを使用した解凍、保冷
   装置。
3. 【請求項３】加湿空気の循環手段が、加湿空気を解凍機
   上部の送風ファンによって解凍、保冷庫内を通過させて
   解凍機内に戻し、第一熱交換機に接触させるようにした
   循環手段である請求項１記載のヒートポンプを使用した
   解凍、保冷装置。
4. 【請求項４】圧縮機、二種の熱交換器、受液器、二個の
   膨張弁及び四方切替電磁弁とを、冷却サイクルと加熱サ
   イクルに切替えられるように配管接続したヒートポンプ
   において、圧縮機の低圧側に吸入圧力調整弁を配管する
   とともに、圧縮機の高圧側と前記吸入圧力調整弁の出口
   側とを容量調整弁を介在した管路で接続し、また第一熱
   交換器と受液器との間に凝縮圧力調整弁を接続した構成
   とし、前記第一熱交換器を、加湿手段により加湿された
   空気を被処理物を収容する解凍、保冷庫に循環させる循
   環手段を具備した解凍機内に配設し、解凍、保冷庫内に
   設置した温度検出器により、冷却サイクルと加熱サイク
   ルを交互に自動切替して湿度検出器により加湿調整する
   熟成機能を具備させたことを特徴とするヒートポンプを
   使用した解凍、保冷装置。