JPH10160303A - 冷凍機の除霜制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍機の除霜制御システムを簡略化するとと
ともに、オフサイクル除霜にて効果的に除霜を行うこと
を目的とする。 【解決手段】 ステップＳ２００にて冷凍室の冷却が開
始され、ステップＳ３００にて冷凍室内の温度が０℃以
下となったか否かが判定される。そして、ステップＳ３
００での判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ４００
に進んで、冷凍室の冷却が開始されて所定時間経過した
か否かが判定される。この判定結果がＹＥＳの場合は、
ホットガス除霜を行う。一方、冷凍室内の温度が０℃以
下となったのち、ホットガス除霜の合間で、冷凍室内の
温度が１０℃以上になると、オフサイクル除霜を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機の除霜制御
に関するもので、特に高温の冷媒（ホットガス）を冷凍
サイクルの蒸発器に送ることで除霜を行うホットガス除
霜と、冷凍サイクルの作動を停止してファンを作動させ
ることで除霜を行うオフサイクル除霜とを併用して行う
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍機の除霜制御において、高温
の冷媒（ホットガス）を冷凍サイクルの蒸発器に送るこ
とで除霜を行うホットガス除霜では高温の冷媒にて除霜
を行うため、この除霜の際の熱にて冷凍室内温度を上昇
させてしまうので、できる限りホットガス除霜の回数を
低減したいという要望がある。そして、これを実現する
ために、上記ホットガス除霜と、冷凍サイクルの作動を
停止して蒸発器用ファンを作動させることで除霜を行う
オフサイクル除霜とを併用するものが考えられており、
以下のものが公知である。

【０００３】このものは、冷凍室に設けられた荷物搬出
用ドアの開閉を検出するドアスイッチを設け、このドア
スイッチにてドアが開いたと判定された際に、オフサイ
クル除霜として冷凍室内に侵入した外気の熱にて除霜を
行い、ドアが閉じたときにオフサイクル除霜を終了する
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術ではドアスイッチと冷凍室を制御する制御装
置とを接続したりといったシステムが複雑になるという
問題がある。さらに例えば、ドア開放時間の短いときや
低外気温時に上記オフサイクル除霜を行ってしまうと、
蒸発器に付着した霜が若干融けた後にドアが閉じ、再度
冷凍室の冷却が開始されると、余計に蒸発器に霜が付着
するという問題がある。

【０００５】そこで、本発明は、冷凍機の除霜制御装置
のシステムを簡略化するとともに、オフサイクル除霜に
て効果的に除霜を行うことができる冷凍機の除霜制御装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述したド
アの開閉に応じた上記オフサイクル除霜について検討し
た結果、以下の事が分かった。以下、これを説明する。
上記オフサイクル除霜では、上述したようにドアが開け
られるとオフサイクル除霜を開始するのであるが、この
オフサイクル除霜においては室内に侵入する外気温によ
って除霜能力に著しい変動があることが分かった。

【０００７】つまり、外気温が低く、ドアが開けられて
外気が冷凍室内に侵入した場合、冷凍室内の温度はそれ
ほど変わらず、上述したように余計に蒸発器に霜が付着
するので、この場合はオフサイクル除霜を行う必要が無
いということが分かった。一方、外気温が比較的高いと
きには、冷凍室内に侵入する外気によって冷凍室内の温
度が上昇することで、蒸発器に付着した霜を効果的に除
霜できるということが分かった。

【０００８】従って、本発明者は、外気温が比較的高い
ときには、ドアが開けられると冷凍機の室内温度が低温
な状態から上昇するといった挙動に着眼し、ドアスイッ
チを設けなくとも、室内が冷却されて室内温度が低温の
ときから、ある所定温度まで上昇したときに上記オフサ
イクル除霜を行うことで、オフサイクル除霜にて効果的
に除霜を行うことができるのでないかと考えた。

【０００９】以上に述べた考えにより、請求項１ないし
５記載の発明では、冷凍室（２）の室内温度を検出する
室内温度検出手段（２１）とを有し、除霜制御手段
（６）は、室内温度検出手段（２１）が検出する室内温
度が第１所定温度となったのちに、室内温度検出手段
（２１）が検出する室内温度が第１所定温度より高い第
２所定温度より高くなると、オフサイクル除霜を所定時
間行うことを特徴としている。

【００１０】これにより、冷凍室の室内温度が第１所定
温度まで冷却されたのち、この第１所定温度より高い第
２所定温度まで上昇したときにオフサイクル除霜を行う
ことで、ドアスイッチを設けず済み、除霜制御のシステ
ムを簡略化できると共に、オフサイクル除霜にて効果的
に除霜を行うことができる。なお、上記第２所定温度と
は、オフサイクル除霜を行っても余計に冷凍用蒸発器に
霜が付着しないとともに、効果的に冷凍用蒸発器の霜を
除霜できるような温度という意味である。

【００１１】また、特に請求項３記載の発明では、ホッ
トガス除霜は、冷却信号発生手段（２４）にて冷凍室
（２）の冷却を行う信号が発生されている時間が、所定
時間経過すると行われるように構成されていることを特
徴としている。これにより、圧縮機にて高温高圧に圧縮
された冷媒を蒸発器に流すホットガス除霜にて、効果的
に蒸発器の除霜を行うことができる。

【００１２】また、特に請求項５記載の発明では、蒸発
器（１１）の近傍には、この蒸発器下流側の冷媒温度に
相当する物理量を検出する蒸発器温度検出手段（２０）
が設けられており、蒸発器温度検出手段（２０）が検出
する前記蒸発器（１１）の温度が所定温度より高くなる
と、前記ホットガス除霜を終了させることを特徴として
いる。

【００１３】これにより、蒸発器温度検出手段が検出す
る蒸発器下流側の温度に相当する物理量が、所定温度よ
り高くなって、蒸発器に付着した霜が十分に除霜された
ときにホットガス除霜を終了させることができる。そし
て、本発明では効果的にオフサイクル除霜が行われるの
で、ホットガス除霜を行って、蒸発器の温度が所定温度
より高くなる時間が短縮される。この結果、ホットガス
除霜による冷凍室内の温度上昇を抑制できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。なお、本実施形態では冷凍機として
冷凍車に適用したものである。図１に本実施形態の冷凍
車１の全体構成図を示す。図１に示すように冷凍車１の
キャビン後方部には、冷凍室（冷凍庫）２が設けられて
おり、冷凍室２には例えば冷凍食品等の冷凍物が積み込
まれる。冷凍室２には、冷凍室２内に冷凍物を積み込
む、もしくは冷凍室内の冷凍物を運び出すための２つの
搬出用ドア４、５が設けられている。冷凍車１には、図
に示すように車両前方部に周知の冷凍サイクル装置３が
搭載されている。

【００１５】図２に上記冷凍サイクル装置３の詳細図、
および冷凍サイクル装置３を制御する制御装置６の構成
図を示す。冷凍サイクル装置２は、冷媒を高温高圧に圧
縮して吐出する圧縮機７と、この圧縮機７にて高温高圧
に圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器８と、凝縮器８に
て凝縮された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離すると
共に、液相冷媒を貯留するレシーバー９と、この液相冷
媒を減圧する減圧装置（本実施形態では温度作動式膨張
弁）１０と、この減圧された冷媒を蒸発させる冷凍用蒸
発器１１と、この冷凍用蒸発器１１と圧縮機７との間に
設置され、冷凍用蒸発器１１を通過した冷媒のうち液相
冷媒を貯留するアキュムレータ１２と、これらをつなぐ
冷媒配管１３とからなる周知のものである。

【００１６】圧縮機７は、図示しない車両走行用エンジ
ンによって駆動されるようになっている。そして、圧縮
機７は、動力断続装置である周知の電磁クラッチ１４に
て選択的に駆動もしくは停止となるように切り換えられ
る。なお、この電磁クラッチ１４は、通電されると上記
走行用エンジンの駆動力を圧縮機７に伝達し、通電が遮
断されると、上記走行用エンジンからの駆動力を遮断す
る。

【００１７】また、本実施形態における冷凍サイクル装
置３は、圧縮機７の吐出側と、減圧装置１０の下流側か
つ冷凍用蒸発器１１の上流側とを連通するホットガスバ
イパス流路１５が設けられている。ホットバイパス流路
１５には、開閉手段である電磁弁１６が設置されてい
る。凝縮器８は、車両の走行風を受けやすい位置に設置
されており、この走行風と送風ファン１７によって送風
される冷却風とによって、内部の冷媒が凝縮される。

【００１８】冷凍用蒸発器１１は、冷媒の蒸発潜熱によ
り冷凍室２を冷却するものである。そして、冷凍室２内
には、冷凍用蒸発器１１に向かって送風する冷却用ファ
ン１９が設けられており、この冷却用ファン１９は、冷
凍室２内全体に冷凍用蒸発器１１にて冷却された冷却風
を送風し、冷凍室２内を均一な温度分布にするためのも
のである。また、この冷却用ファン１９は、冷凍室２内
の空気を吸い込み、冷凍用蒸発器１１を通過させたの
ち、再度冷凍室２内に冷却風を送風する。

【００１９】冷凍用蒸発器１１の近傍における冷媒配管
１３には、冷凍用蒸発器１１の近傍温度を検出する除霜
解除センサ２０が取り付けられている。また、本実施形
態では、除霜解除センサ２０は、冷凍用蒸発器１１直下
流側の冷媒配管１３の外表面に取り付けられている。そ
して、後述するホットガス除霜は、除霜解除センサ２０
が検出する温度が、３℃より高くなると終了される。

【００２０】そして、冷凍室２内には、冷凍室内温度を
検出する冷凍室温度センサ２１が設けられている。制御
装置６は、タイマー機能等を有し、マイクロコンピュー
タ等のコンピュータ手段を含んで構成されたものであっ
て、入力端子からの入力信号に基づいて演算処理し、上
記冷凍サイクル装置３を制御するものである。

【００２１】制御装置６には、入力端子として上述した
除霜解除センサ２０と、冷凍室温度センサ２１と、冷凍
室内の設定温度を設定する温度設定器２２と、冷凍室２
の冷却を開始する冷却開始スイッチ２４とが接続されて
いる。なお、温度設定器２２は、例えば可変抵抗等にて
構成されており、例えば─１０℃〜─２０℃までの範囲
で任意に設定温度が変更可能となっている。

【００２２】一方、制御装置６には、出力端子として上
記電磁クラッチ１４の通電回路（図示しない）と、電磁
弁１６と、送風ファン１７と、冷却用ファン１９とが接
続されている。この制御装置６は、図示しない車両のイ
グニッションスイッチがオンされることで、電力が供給
されるようになっている。そして、イグニッションスイ
ッチがオンされた状態において、上記冷却開始スイッチ
２４がオン（冷凍室２内の冷却を行う信号を発生する）
されると、制御装置６によって冷凍室２内の温度が、上
記温度設定器２２にて設定された設定温度（例えば─２
０℃）となるように自動的に制御される。

【００２３】具体的には、制御装置６は、冷却開始スイ
ッチ２４がオンされると、電磁クラッチ１４に通電を施
して、上記車両走行用エンジンと圧縮機７とを連結し
て、圧縮機７を駆動（ＯＮ）する。さらにこの際、制御
装置６は、上記送風ファン１７と冷却用ファン１９とを
作動（ＯＮ）させることで、冷凍室２の冷却を開始す
る。

【００２４】この後、冷凍室温度センサ２１が検出する
冷凍室内温度が、上記設定温度（─２０℃）となると、
電磁クラッチ１４への通電を遮断し、上記車両走行用エ
ンジンと圧縮機７との連結を遮断（ＯＦＦ）するととも
に、上記送風ファン１７および冷却用ファン１９とを停
止（ＯＦＦ）させる。そして、例えば冷凍室２内の温度
が、上記設定温度より若干高く、─１８℃となると、上
述したように圧縮機７を駆動するとともに、送風ファン
１７と冷却ファン１９とを作動させる。なお、上記電磁
弁１６は、後述のホットガス除霜が行うとき以外は、閉
弁状態（ＯＦＦ）となる。

【００２５】ところで、上述したように冷凍車１におい
ては、冷凍室内温度が─２０℃といった極低温となるの
で、上記冷凍用蒸発器１１に霜が付着することで、冷凍
用蒸発器１１の冷却能力が低下してしまう。従って、冷
凍車１においては、冷凍用蒸発器１１に付着した霜を除
去する除霜制御が行われる。そして、本実施形態では、
除霜制御として制御装置６により後述のホットガス除霜
制御と、後述のオフサイクル除霜制御とが運転可能とな
っている。

【００２６】図３に冷凍室２の制御内容を示すフローチ
ャートを示し、以下、このフローチャートにて説明す
る。図４にこのフローチャートにおけるタイムチャート
を示す。上記イグニッションスイッチがオンされた状態
にて、冷凍開始スイッチ２４がオンされると、このフロ
ーチャートが実行され、スタートにてデータおよびタイ
マー初期化等が行われる。

【００２７】そして、ステップＳ１００にて、情報読み
込みとして、上記温度設定器２２にて設定された設定温
度（ここでは─２０℃とする）を読み込み、冷凍室温度
センサ２１の検出値、除霜解除センサ２０の検出値を読
み込む。次にステップＳ２００にて、後述のホットガス
除霜のためのタイマーをリセットする。そして、これと
同時に、電磁クラッチ１４に通電を施して圧縮機７を駆
動するとともに、送風ファン１７および冷却用ファン１
９を駆動して冷凍室２内を冷却を開始する。なお、この
フローチャートが実行されたときに、冷凍室２内の温度
がほぼ上記設定温度と同じである場合は、圧縮機７、送
風ファン１７および冷却用ファン１９は停止している。
そして、冷却室２内の温度が上記設定温度より若干高い
─１８℃となると、圧縮機７、送風ファン１７、および
冷却用ファン１９とが駆動される。

【００２８】次にステップＳ３００では、冷凍室温度セ
ンサ２１の検出温（冷凍室２内の温度）が、所定値０℃
（第１所定値）より低いか否かが判定される。そして、
このステップＳ３００での判定結果がＮＯの場合は、こ
のまま待機状態として冷凍室２の冷却が続けられる。一
方、ステップＳ３００の判定結果がＹＥＳの場合は、ス
テップＳ４００に進み、ステップＳ２００にてスターと
したタイマーの計時時間が、所定時間（本実施形態では
３時間）経過（計時）したか否かが判定される。つま
り、このステップＳでは冷凍室２の冷却が開始されて３
時間経過すると、冷凍用蒸発器１１に霜が付着している
と見なして、ステップＳ５００に進んで、ホットガス除
霜制御を行う。

【００２９】ステップＳ５００では、ホットガス除霜制
御として上記電磁弁１６を開弁状態（ＯＮ）とし、圧縮
機７にて高温高圧の気相冷媒（ホットガス）を、ホット
ガスバイパス流路１５を通じて直接冷凍用蒸発器１１に
流す。これにより、ホットガスの熱にて冷凍用蒸発器１
１に付着した霜を溶かし、効果的に除霜が行われる。続
いて、ステップＳ６００では上記ホットガス除霜を終了
するか否かを判定する。具体的には、ホットガス除霜
は、上記除霜解除センサ２０の検出温が所定温度（本実
施形態では３℃）より高くなると終了となり、電磁弁１
６を閉弁状態（ＯＦＦ）する。そして、ステップＳ７０
０に進んで、ステップＳ２００にてスタートしたタイマ
ーをリセットする。なお、ホットガス除霜を行うと、当
然ながら冷凍用蒸発器１１の冷媒上流側から順に霜が融
けていく。従って、本実施形態では、除霜解除センサ２
０を冷凍用蒸発器１１の直下流側に設置しているので、
冷凍用蒸発器１１全体に付着した霜が、完全に融けたと
きに、ホットガス除霜を終了できる。

【００３０】つまり、除霜解除センサ２０の検出温（冷
凍用蒸発器１１の直下流側の配管温度）が３℃より高く
なると、冷凍用蒸発器１１に付着した霜が十分に除去さ
れたと判定するのである。ところで、本実施形態では、
ステップＳ４００の判定結果がＮＯの場合、つまり冷凍
室２が冷却されて０℃以下となったのち、上述したホッ
トガス除霜の合間に、以下のステップＳ８００〜１００
０にて説明するオフサイクル除霜が行われる。

【００３１】先ず、ステップＳ８００では、冷凍室温度
センサ２１にて検出される冷凍室内温度が１０℃以上で
あるか否かを判定する。つまり、このステップＳ８００
では、搬出用ドア４、５の少なくとも１つが開けられ、
外気が冷凍室２内に侵入することで、冷凍室２内の温度
が１０℃（第２所定温度）以上に上昇したか否かを判定
している。

【００３２】そして、このステップＳ８００での判定結
果がＮＯの場合、つまり、上記課題を解決する手段にて
述べたように冷凍室２内の温度が低いときにオフサイク
ル除霜を行うと、余計に冷凍用蒸発器１１に霜が付着す
るので、この場合はオフサイクル除霜を行わず、ステッ
プＳ４００に戻る。一方、搬出用ドア４、５が開けられ
て、冷凍室２内の温度が１０℃より高くなると、ステッ
プＳ９００に進んでオフサイクル除霜制御を行い、冷凍
用蒸発器１１に付着した霜を除霜する。なお、本実施形
態におけるオフサイクル除霜制御とは、圧縮機７を停止
した状態で、冷却用ファン１９だけを作動させること
で、冷凍用蒸発器１１に付着した霜を除去する。そし
て、このオフサイクル除霜制御は、ステップＳ１０００
にて終了するか否かが決定される。なお、本実施形態で
は、ステップＳ１０００にてオフサイクル除霜が開始さ
れたのち、所定時間（約１２０秒）計時するまで持続さ
れる。

【００３３】このようにすることで、冷凍室２内が冷却
されて冷凍室内温度が低温（０℃）のときから、ある所
定温度（１０℃）まで上昇したときに上記オフサイクル
除霜を行うことで、ドアスイッチを設けなくとも、冷凍
車の除霜制御システムを簡略化できると共に、オフサイ
クル除霜にて効果的に除霜を行うことができる。なお、
上記１０℃という値は、オフサイクル除霜を行っても余
計に冷凍用蒸発器１１に霜が付着しないとともに、効果
的に冷凍用蒸発器の霜を除霜できるような温度である。

【００３４】また、本実施形態では、除霜解除センサ２
０が検出する温度が３℃より高くなって、冷凍用蒸発器
１１に付着した霜が十分に除霜されたときにホットガス
除霜を終了させることができる。従って、本発明では効
果的にオフサイクル除霜が行われるので、ホットガス除
霜を行って、冷凍用蒸発器１１の温度が３℃より高くな
る時間が短縮される。この結果、ホットガス除霜による
冷凍室２内の温度上昇を抑制できる。

【００３５】（他の実施形態）上記実施形態では、除霜
解除センサ２０は、冷凍用蒸発器１１の直下流側の冷媒
配管１３に取り付けられていたが、冷凍蒸発器１１のう
ち冷媒下流側部位、例えばフィンやチューブ等に取り付
けても良い。また、上記実施形態ではオフサイクル除霜
を、所定時間として２分行ったが、上記除霜解除センサ
２０の検出温が３℃より高くなるまで行うようにしても
良い。また、この際、オフサイクル除霜を行うときに、
除霜解除センサ２０の検出温が３℃より高いときは、オ
フサイクル除霜を行わないようにしても良い。

【００３６】なお、本実施形態では、上述したように冷
凍車に適用した例で説明したが、本発明は冷凍車に限ら
ず、どのような冷凍機にでも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における車両用冷凍装置の全
体構成図である。

【図２】上記実施形態における冷凍サイクル装置３の構
成図である。

【図３】上記実施形態における冷凍室２の制御内容を表
すフローチャートである。

【図４】上記実施形態における冷凍室２の作動内容を表
すタイムチャートである。

【符号の説明】

１…冷凍車、２…冷凍室、３…冷凍サイクル装置、７…
圧縮機、８…凝縮器 １０…減圧装置、１１…冷凍用蒸発器、１９…冷却用フ
ァン ２１…冷凍室温度センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する圧縮
   機（７）、この圧縮機（７）にて圧縮された冷媒を凝縮
   させる凝縮器（８）、この凝縮器（８）にて凝縮された
   冷媒を減圧させる減圧装置（１０）、および前記減圧装
   置（１０）にて減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１
   １）とを有する冷凍サイクル（３）を備え、 前記蒸発器（１１）に向かって空気を送風する送風機
   （１９）を有し、 前記蒸発器（１１）にて冷凍機（１）の冷凍室（２）を
   冷却するように構成されており、 前記圧縮機（７）にて高温高圧に圧縮された冷媒を前記
   蒸発器（１１）に流すことで、この蒸発器（１１）に付
   着した霜を除霜するホットガス除霜と、前記冷凍サイク
   ル（３）の作動を停止するとともに前記送風機（１９）
   を作動させて前記蒸発器（１１）に付着した霜を除霜す
   るオフサイクル除霜とを併用して制御する除霜制御手段
   （６）を有する冷凍機の除霜制御装置であって、 前記冷凍室（２）の室内温度を検出する室内温度検出手
   段（２１）を有し、前記除霜制御手段（６）は、 前記室内温度検出手段（２１）が検出する前記室内温度
   が第１所定温度となったのち、前記室内温度検出手段
   （２１）が検出する前記室内温度が前記第１所定温度よ
   り高い第２所定温度より高くなると、前記オフサイクル
   除霜を所定時間行うことを特徴とする冷凍機の除霜制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記蒸発器にて冷凍室の冷却を行う信号
   を発生する冷却信号発生手段（２４）を有し、 前記除霜制御手段（６）は、 前記冷却信号発生手段（２４）にて前記冷凍室（２）の
   冷却を行う信号が発生されているときに、前記オフサイ
   クル除霜を所定時間行うことを特徴とする請求項１記載
   の冷凍機の除霜制御装置。
3. 【請求項３】 前記ホットガス除霜は、前記冷却信号発
   生手段（２４）にて前記冷凍室（２）の冷却を行う信号
   が発生されている時間が、所定時間経過すると行われる
   ように構成されていることを特徴とする請求項１または
   ２記載の冷凍機の除霜制御装置。
4. 【請求項４】 前記オフサイクル除霜が開始され、この
   オフサイクル除霜が行われている時間を計時する計時手
   段（１０００）を有し、 前記計時手段（１０００）にて所定時間計時されると、
   前記オフサイクル除霜を終了させることを特徴とする請
   求項１ないし３いずれか１つに記載の冷凍機の除霜制御
   装置。
5. 【請求項５】 前記蒸発器（１１）の近傍には、この蒸
   発器下流側の冷媒温度に相当する物理量を検出する蒸発
   器温度検出手段（２０）が設けられており、 前記蒸発器温度検出手段（２０）が検出する前記蒸発器
   （１１）の温度が所定温度より高くなると、前記ホット
   ガス除霜を終了させることを特徴とする請求項１ないし
   ４いずれか１つに記載の冷凍機の除霜制御装置。