JPH11173711A - 二元冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気ヒータを用いることなく、冷媒の保有す
る高い除霜能力で短時間で除霜を完了し得るようにす
る。 【解決手段】 高温側冷凍サイクルＡと低温側冷凍サイ
クルＢとを備えた二元冷凍装置において、前記高温側冷
凍ユニットＡを逆サイクル運転が可能に構成するととも
に、前記高温側冷凍サイクルＡの逆サイクル運転時にお
いて一次冷媒用圧縮機５から吐出されるガス冷媒ｘを二
次冷媒用蒸発器１２を経て一次冷媒用減圧機構７の下流
側へバイパスさせる除霜用バイパス回路１８を設けて、
除霜運転時においては、一次冷媒用圧縮機５から吐出さ
れる高温のガス冷媒（即ち、ホットガス）ｘが、除霜用
バイパス回路１８を介して二次冷媒用蒸発器１２へ供給
され、二次冷媒用蒸発器１２の着霜を融霜した後、蒸発
器として作用する一次冷媒用凝縮器６で蒸発気化された
後に一次冷媒用圧縮機５へ還流されるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、ショーケース用
冷凍装置等として利用される二元冷凍装置に関し、さら
に詳しくは二元冷凍装置における除霜機構に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ショーケース用冷凍装置とし
て、図５に示すように、一次冷媒ｘを圧縮する一次冷媒
用圧縮機５、一次冷媒ｘを凝縮液化する一次冷媒用凝縮
器６、一次冷媒ｘを減圧する一次冷媒用減圧機構７およ
び一次冷媒ｘを蒸発気化させる一次冷媒用蒸発器８を順
次冷媒配管を介して順次接続してなる高温側冷凍ユニッ
トと、二次冷媒ｙを圧縮する二次冷媒用圧縮機９、前記
一次冷媒用蒸発器８との熱交換により二次冷媒ｙを凝縮
液化する二次冷媒用凝縮器１０、二次冷媒ｙを減圧する
二次冷媒用減圧機構１１および二次冷媒ｙを蒸発気化さ
せる二次冷媒用蒸発器１２を冷媒配管を介して順次接続
してなる低温側冷凍ユニットとを備えた二元冷凍装置が
用いられる場合がある。符号１３は一次冷媒用凝縮器６
を冷却するための冷却ファンである。なお、前記一次冷
媒用圧縮機５および一次冷媒用凝縮器６は室外ユニット
１を構成し、前記一次冷媒用減圧機構７、一次冷媒用蒸
発器８、二次冷媒用圧縮機９および二次冷媒用凝縮器１
０はカスケードユニット２を構成し、二次冷媒用減圧機
構１１および二次冷媒用蒸発器１２はショーケース用冷
凍ユニット３を構成することとなっており、前記カスケ
ードユニット２およびショーケース用冷凍ユニット３は
ショーケース配置室４に設置される。

【０００３】上記構成の二元冷凍装置において、冷凍運
転を継続していると、ショーケース用冷凍ユニット３に
おける二次冷媒用蒸発器１２に着霜が進行し、冷凍能力
が低下してくるので、所定の時間間隔で、あるいは着霜
の進行度合いを検知して二次冷媒用蒸発器１２の着霜を
融霜除去する除霜運転を行う必要がある。

【０００４】従来の除霜運転は、図５に示すように、二
次冷媒用圧縮機９から吐出される高温の吐出ガス冷媒
（即ち、ホットガス）ｙを三方弁１５を介して二次冷媒
用蒸発器１２の入口側へバイパスさせるバイパス回路１
４を設け、前記三方弁１５を二次冷媒用圧縮機９とバイ
パス回路１４とを連通させるように切り換えることによ
り、該バイパス回路１４を介してホットガスｙを二次冷
媒用蒸発器１２に供給し、該ホットガスｙの保有する熱
により着霜を融霜除去するホットガスバイパス方式とさ
れていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したホ
ットガスバイパス方式の除霜運転では、除霜能力に限界
があるため、除霜時間が長くなるという不具合があっ
た。なお、通常の空気調和機用蒸発器のようにフィンピ
ッチが小さい熱交換器が使用されていると、高い除霜能
力で除霜すると、伝熱管周りだけが先に融霜してしま
い、着霜全体の融霜が進まない場合が生じるおそれがあ
るので、ホットガスバイパス方式のようにあまり高くな
い除霜能力でゆっくりと除霜するのが望ましいが、ショ
ーケース用蒸発器の場合、フィンピッチが比較的大きい
熱交換器が使用されているため、高い除霜能力で短時間
で除霜を行っても、伝熱管周りの融霜だけで着霜が落下
する。しかも、ショーケースの場合、食品等が陳列され
ているため、除霜時間は短い方が望ましいという要求も
ある。

【０００６】また、二次冷媒用蒸発器への着霜を電気ヒ
ータによる加熱で融霜除去する方法もあるが、電気ヒー
タは、電力消費が大きいためランニングコストが高くな
るとともに、定期的なメンテナンスが必要となるという
不具合がある。

【０００７】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、電気ヒータを用いることなく、冷媒の保有する高
い除霜能力で短時間で除霜を完了し得るようにすること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明の第１の基本構
成（請求項１の発明）では、上記課題を解決するための
手段として、一次冷媒ｘを圧縮する一次冷媒用圧縮機
５、一次冷媒ｘを凝縮液化する一次冷媒用凝縮器６、一
次冷媒ｘを減圧する一次冷媒用減圧機構７および一次冷
媒ｘを蒸発気化させる一次冷媒用蒸発器８を冷媒配管１
６を介して順次接続してなる高温側冷凍サイクルＡと、
二次冷媒ｙを圧縮する二次冷媒用圧縮機９、前記一次冷
媒用蒸発器８との熱交換により二次冷媒ｙを凝縮液化す
る二次冷媒用凝縮器１０、二次冷媒ｙを減圧する二次冷
媒用減圧機構１１および二次冷媒ｙを蒸発気化させる二
次冷媒用蒸発器１２を冷媒配管１７を介して順次接続し
てなる低温側冷凍サイクルＢとを備えた二元冷凍装置に
おいて、前記高温側冷凍ユニットＡを逆サイクル運転が
可能に構成するとともに、前記高温側冷凍サイクルＡの
逆サイクル運転時において前記一次冷媒用圧縮機５から
吐出されるガス冷媒ｘを前記二次冷媒用蒸発器１２を経
て前記一次冷媒用減圧機構７の下流側へバイパスさせる
除霜用バイパス回路１８を設けている。

【０００９】上記のように構成したことにより、除霜運
転時においては、一次冷媒用圧縮機５から吐出される高
温のガス冷媒（即ち、ホットガス）ｘが、除霜用バイパ
ス回路１８を介して二次冷媒用蒸発器１２へ供給され、
二次冷媒用蒸発器１２の着霜を融霜した後、蒸発器とし
て作用する一次冷媒用凝縮器６で蒸発気化された後に一
次冷媒用圧縮機５へ還流されることとなる。従って、除
霜用熱源としては、一次冷媒用圧縮機５の仕事量と、一
次冷媒用凝縮器６と熱交換する媒体（例えば、外気）の
保有する熱とが利用されることとなるため、除霜能力が
大きく向上することとなる。

【００１０】本願発明の第２の基本構成（請求項２の発
明）では、上記課題を解決するための手段として、一次
冷媒ｘを圧縮する一次冷媒用圧縮機５、一次冷媒ｘを凝
縮液化する一次冷媒用凝縮器６、一次冷媒ｘを減圧する
一次冷媒用減圧機構７および一次冷媒ｘを蒸発気化させ
る一次冷媒用蒸発器８を冷媒配管１６を介して順次接続
してなる高温側冷凍サイクルＡと、二次冷媒ｙを圧縮す
る二次冷媒用圧縮機９、前記一次冷媒用蒸発器８との熱
交換により二次冷媒ｙを凝縮液化する二次冷媒用凝縮器
１０、二次冷媒ｙを減圧する二次冷媒用減圧機構１１お
よび二次冷媒ｙを蒸発気化させる二次冷媒用蒸発器１２
を冷媒配管１７を介して順次接続してなる低温側冷凍サ
イクルＢとを備えた二元冷凍装置において、前記低温側
冷凍サイクルＢを逆サイクル運転が可能に構成するとと
もに、前記低温側冷凍サイクルＢの逆サイクル運転時に
前記二次冷媒用圧縮機９に還流する液冷媒ｙを蒸発気化
させる空冷熱交換器１９を付設している。

【００１１】上記のように構成したことにより、除霜運
転時においては、二次冷媒用圧縮機９から吐出された高
温のガス冷媒（即ち、ホットガス）ｙが、二次冷媒用蒸
発器１２に供給され、二次冷媒用蒸発器１２の着霜を融
霜した後、空冷熱交換器１９で蒸発気化された後に二次
冷媒用圧縮機９へ還流されることとなる。従って、除霜
用熱源としては、二次冷媒用圧縮機９の仕事量と、空冷
熱交換器１９と熱交換する媒体（例えば、室内空気）の
保有する熱とが利用されることとなるため、除霜能力が
大きく向上することとなる。

【００１２】請求項３の発明におけるように、前記空冷
熱交換器１９を、前記高温側冷凍サイクルＡにおける一
次冷媒用凝縮器６で兼用した場合、除霜運転時において
二次冷媒用凝縮器１２で凝縮液化された二次冷媒ｙを一
次冷媒用凝縮器６で蒸発気化できることとなり、部品点
数の低減およびコスト低減に寄与できる。なお、この場
合、外気の保有するする熱が除霜用熱源として利用され
ることとなる。

【００１３】本願発明の第３の基本構成（請求項４の発
明）では、上記課題を解決するための手段として、一次
冷媒ｘを圧縮する一次冷媒用圧縮機５、一次冷媒ｘを凝
縮液化する一次冷媒用凝縮器６、一次冷媒ｘを減圧する
一次冷媒用減圧機構７および一次冷媒ｘを蒸発気化させ
る一次冷媒用蒸発器８を冷媒配管１６を介して順次接続
してなる高温側冷凍サイクルＡと、二次冷媒ｙを圧縮す
る二次冷媒用圧縮機９、前記一次冷媒用蒸発器８との熱
交換により二次冷媒ｙを凝縮液化する二次冷媒用凝縮器
１０、二次冷媒ｙを減圧する二次冷媒用減圧機構１１お
よび二次冷媒ｙを蒸発気化させる二次冷媒用蒸発器１２
を冷媒配管１７を介して順次接続してなる低温側冷凍サ
イクルＢとを備えた二元冷凍装置において、前記高温側
冷凍サイクルＡおよび低温側冷凍サイクルＢを逆サイク
ル運転が可能に構成している。

【００１４】上記のように構成したことにより、除霜運
転時においては、二次冷媒用圧縮機９から吐出される高
温のガス冷媒（即ち、ホットガス）ｙが、二次冷媒用蒸
発器１２に供給され、二次冷媒用蒸発器１２の着霜を融
霜した後、蒸発器として作用している二次冷媒用凝縮器
１０で蒸発気化された後に二次冷媒用圧縮機９へ還流さ
れるとともに、一次冷媒用圧縮機５から吐出された高温
のガス冷媒（即ち、ホットガス）ｘが、一次冷媒用蒸発
器８に供給され、二次冷媒用凝縮器１０での液冷媒ｙの
蒸発気化を助けて自身凝縮液化された後、蒸発器として
作用している一次冷媒用凝縮器６で蒸発気化されて一次
冷媒用圧縮機５へ還流される。従って、除霜用熱源とし
ては、一次冷媒用圧縮機５および二次冷媒用圧縮機９の
仕事量と、一次冷媒用凝縮器６と熱交換する媒体（例え
ば、外気）の保有する熱とが利用されることとなるた
め、除霜能力が大きく向上することとなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。

【００１６】第１の実施の形態（請求項１に対応） 図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかる二元冷
凍装置が示されている。

【００１７】この二元冷凍装置は、図１に示すように、
既に従来技術の項において説明したと同様な構成とされ
ている。

【００１８】即ち、この二元冷凍装置は、ショーケース
用冷凍装置として用いられるものであり、一次冷媒ｘを
圧縮する一次冷媒用圧縮機５、一次冷媒ｘを凝縮液化す
る一次冷媒用凝縮器６、一次冷媒ｘを減圧する一次冷媒
用減圧機構７および一次冷媒ｘを蒸発気化させる一次冷
媒用蒸発器８を冷媒配管１６を介して順次接続してなる
高温側冷凍サイクルＡと、二次冷媒ｙを圧縮する二次冷
媒用圧縮機９、前記一次冷媒用蒸発器８との熱交換によ
り二次冷媒ｙを凝縮液化する二次冷媒用凝縮器１０、二
次冷媒ｙを減圧する二次冷媒用減圧機構１１および二次
冷媒ｙを蒸発気化させる二次冷媒用蒸発器１２を冷媒配
管１７を介して順次接続してなる低温側冷凍サイクルＢ
とを備えて構成されている。符号１３は一次冷媒用凝縮
器６を冷却するための冷却ファンである。

【００１９】なお、前記一次冷媒用圧縮機５および一次
冷媒用凝縮器６は室外ユニット１を構成し、前記一次冷
媒用減圧機構７、一次冷媒用蒸発器８、二次冷媒用圧縮
機９および二次冷媒用凝縮器１０はカスケードユニット
２を構成し、二次冷媒用減圧機構１１および二次冷媒用
蒸発器１２はショーケース用冷凍ユニット３を構成する
こととなっており、前記カスケードユニット２およびシ
ョーケース用冷凍ユニット３はショーケース配置室４に
設置される。

【００２０】そして、この二元冷凍装置においては、前
記高温側冷凍サイクルＡにおける一次冷媒用圧縮機５の
吐出側に四路切換弁２０を設けて、該高温側冷凍サイク
ルＡの逆サイクル運転が可能なように構成されており、
前記高温側冷凍サイクルＡの逆サイクル運転時において
前記一次冷媒用圧縮機５から吐出されるガス冷媒ｘを前
記二次冷媒用蒸発器１２を経て前記一次冷媒用減圧機構
７の下流側へバイパスさせる除霜用バイパス回路１８が
設けられている。該除霜用バイパス回路１８の途中に
は、前記二次冷媒用蒸発器１２と熱交換可能に構成され
た加熱用熱交換器２１が設けられている。符号２２は一
次冷媒用凝縮器６から一次冷媒用減圧機構７への冷媒流
通のみを許容する逆止弁、２３は該逆止弁２２と並列に
接続された減圧機構であり、冷却運転時には一次冷媒ｘ
は逆止弁２２を介して流通し、除霜運転時には一次冷媒
ｘは減圧機構２３を介して流通することとなっている。
符号２４は前記除霜用バイパス回路１８の入口側に介設
された除霜運転時にのみ開弁する開閉弁、２５は前記除
霜用バイパス回路１８の出口側に介設された除霜運転時
にのみ冷媒流通を許容する逆止弁である。なお、前記開
閉弁２４および逆止弁２５に代えて、高温用冷凍サイク
ルＡと除霜用バイパス回路１８との分岐点に三方弁を介
設してもよい。

【００２１】上記のように構成された二元冷凍装置は、
次のように作用する。

【００２２】（Ｉ） 冷却運転時 この時、四路切換弁２０は正サイクル側に切り換えら
れ、開閉弁２４は閉弁され、一次冷媒用圧縮機５、二次
冷媒用圧縮機９および冷却ファン１３は運転されてい
る。

【００２３】一次冷媒用圧縮機５から圧送された一次冷
媒ｘは、図１に実線矢印で示すように、四路切換弁２０
を経て一次冷媒用凝縮器６に供給され、そこで凝縮液化
された後、逆止弁２２を経た後一次冷媒用減圧機構７で
減圧され、その後一次冷媒用蒸発器８で蒸発気化され、
四路切換弁２０を経て一次冷媒用圧縮機５へ還流され
る。

【００２４】一方、二次冷媒用圧縮機９から圧送された
二次冷媒ｙは、図１に実線矢印で示すように、二次冷媒
用凝縮器１０において前記一次冷媒用蒸発器８との熱交
換により凝縮液化された後、二次冷媒用減圧機構１１で
減圧され、その後二次冷媒用蒸発器１２で蒸発気化さ
れ、二次冷媒用圧縮機９へ還流される。従って、一次冷
媒用蒸発器８との熱交換により低温化された二次冷媒ｙ
が二次冷媒用蒸発器１２において蒸発気化することによ
り、二次冷媒用蒸発器１２による冷却作用が大きく向上
することとなる。

【００２５】（ＩＩ） 除霜運転時 この時、四路切換弁２０は逆サイクル側に切り換えら
れ、開閉弁２４は開弁され、一次冷媒用圧縮機５および
冷却ファン１３は運転され、二次冷媒用圧縮機９は運転
停止されている。

【００２６】一次冷媒用圧縮機５から吐出される高温の
ガス冷媒（即ち、ホットガス）ｘは、図１に点線で示す
ように、四路切換弁２０を経た後除霜用バイパス回路１
８を介して二次冷媒用蒸発器１２へ供給され、二次冷媒
用蒸発器１２の着霜を融霜した後、減圧機構２３を経て
蒸発器として作用する一次冷媒用凝縮器６に供給され、
そこで蒸発気化された後に四路切換弁２０を経て一次冷
媒用圧縮機５へ還流されることとなる。従って、除霜用
熱源としては、一次冷媒用圧縮機５の仕事量と、一次冷
媒用凝縮器６と熱交換する媒体である外気の保有する熱
とが利用されることとなるため、除霜能力が大きく向上
することとなる。

【００２７】なお、ショーケース用冷凍装置における蒸
発器の場合、フィンピッチが比較的大きい熱交換器が使
用されているため、本実施の形態におけるように、高い
除霜能力で短時間で除霜を行っても、伝熱管周りの融霜
だけで着霜が落下するので、着霜が残るということはな
い。しかも、ショーケースの場合、食品等が陳列されて
いるため、除霜時間は短い方が望ましいという要求も満
たすことができる。

【００２８】また、電気ヒータを用いる除霜方法ではな
く、冷媒により搬送される熱により除霜を行うこととな
っているため、ランニングコストが高くなることもな
く、定期的なメンテナンスも不必要となる。

【００２９】第２の実施の形態（請求項２に対応） 図２には、本願発明の第２の実施の形態にかかる二元冷
凍装置が示されている。

【００３０】この場合、高温側冷凍サイクルＡは、一次
冷媒ｘを圧縮する一次冷媒用圧縮機５、一次冷媒ｘを凝
縮液化する一次冷媒用凝縮器６、一次冷媒ｘを減圧する
一次冷媒用減圧機構７および一次冷媒ｘを蒸発気化させ
る一次冷媒用蒸発器８を冷媒配管１６を介して順次接続
して構成されている。

【００３１】一方低温側冷凍サイクルＢにおける二次冷
媒用圧縮機９の吐出側に四路切換弁２６を設けて、逆サ
イクル運転が可能に構成されており、該低温側冷凍サイ
クルＢの逆サイクル運転時に前記二次冷媒用圧縮機９に
還流する液冷媒ｙを蒸発気化させる空冷熱交換器１９が
付設されている。なお、第１の実施の形態における除霜
用バイパス回路１８は省略される。符号２７は空冷熱交
換器１９の冷却ファン、２８は二次冷媒用減圧機構１１
と並列に接続された除霜運転時にのみ冷媒流通を許容す
る逆止弁、２９は二次冷媒用凝縮器１０から二次冷媒用
減圧機構１１への冷媒流通のみを許容する逆止弁、３０
は該逆止弁２９と並列に接続された減圧機構であり、冷
却運転時には二次冷媒ｙは逆止弁２９を介して流通し、
除霜運転時には二次冷媒ｙは減圧機構３０を介して流通
することとなっている。その他の構成は、第１の実施の
形態におけると同様なので説明を省略する。

【００３２】上記のように構成された二元冷凍装置は、
次のように作用する。

【００３３】（Ｉ） 冷却運転時 この時、四路切換弁２６は正サイクル側に切り換えら
れ、一次冷媒用圧縮機５、二次冷媒用圧縮機９および冷
却ファン１３，２７は運転されている。

【００３４】一次冷媒用圧縮機５から圧送された一次冷
媒ｘは、図２に実線矢印で示すように、一次冷媒用凝縮
器６に供給され、そこで凝縮液化された後、一次冷媒用
減圧機構７で減圧され、その後一次冷媒用蒸発器８で蒸
発気化され、一次冷媒用圧縮機５へ還流される。

【００３５】一方、二次冷媒用圧縮機９から圧送された
二次冷媒ｙは、図２に実線矢印で示すように、四路切換
弁２６を経た後空冷熱交換器１９で冷却ファン２７から
の冷却風により冷却され、さらに二次冷媒用凝縮器１０
において前記一次冷媒用蒸発器８との熱交換により凝縮
液化され、逆止弁２９を経た後二次冷媒用減圧機構１１
で減圧され、その後二次冷媒用蒸発器１２で蒸発気化さ
れ、四路切換弁２６を経て二次冷媒用圧縮機９へ還流さ
れる。従って、一次冷媒用蒸発器８との熱交換により低
温化された二次冷媒ｙが二次冷媒用蒸発器１２において
蒸発気化することにより、二次冷媒用蒸発器１２による
冷却作用が大きく向上することとなる。なお、この場
合、空冷熱交換器１９は二次冷媒用凝縮器１０へ供給さ
れる冷媒を予冷することとなる。

【００３６】（ＩＩ） 除霜運転時 この時、四路切換弁２０は逆サイクル側に切り換えら
れ、一次冷媒用圧縮機５および冷却ファン１３は運転停
止され、二次冷媒用圧縮機９および冷却ファン２７は運
転されている。

【００３７】二次冷媒用圧縮機９から吐出される高温の
ガス冷媒（即ち、ホットガス）ｘは、図２に点線で示す
ように、四路切換弁２６を経て二次冷媒用蒸発器１２へ
供給され、二次冷媒用蒸発器１２の着霜を融霜した後、
逆止弁２８および減圧機構３０を経て蒸発器として作用
している空冷熱交換器１９に供給され、そこで蒸発気化
された後に四路切換弁２６を経て二次冷媒用圧縮機９へ
還流されることとなる。従って、除霜用熱源としては、
二次冷媒用圧縮機９の仕事量と、空冷熱交換器１９と熱
交換する媒体である室内空気の保有する熱とが利用され
ることとなるため、除霜能力が大きく向上することとな
る。

【００３８】なお、ショーケース用冷凍装置における蒸
発器の場合、フィンピッチが比較的大きい熱交換器が使
用されているため、本実施の形態におけるように、高い
除霜能力で短時間で除霜を行っても、伝熱管周りの融霜
だけで着霜が落下するので、着霜が残るということはな
い。しかも、ショーケースの場合、食品等が陳列されて
いるため、除霜時間は短い方が望ましいという要求も満
たすことができる。

【００３９】また、電気ヒータを用いる除霜方法ではな
く、冷媒により搬送される熱により除霜を行うこととな
っているため、ランニングコストが高くなることもな
く、定期的なメンテナンスも不必要となる。

【００４０】第３の実施の形態（請求項３に対応） 図３には、本願発明の第３の実施の形態にかかる二元冷
凍装置が示されている。

【００４１】この場合、カスケードユニット２が室外ユ
ニット１内に配置されており、低温側冷凍サイクルＢに
おいて除霜運転時に減圧機構３０の出口側となる位置か
ら三方弁３１を介して分岐し、高温側冷凍サイクルＡに
おいて除霜運転時に一次冷媒用凝縮器６の入口側となる
位置に至る第１除霜運転用回路３２と、高温側冷凍サイ
クルＡにおいて除霜運転用に一次冷媒用凝縮器６の出口
側となる位置から三方弁３３を介して分岐し、低温側冷
凍サイクルＢにおいて除霜運転時に二次冷媒用凝縮器１
０の出口側となる位置に至る第２除霜運転用回路３４と
が付設されている。そして、除霜運転時に二次冷媒ｙが
減圧機構３０、第１除霜運転用回路３２、一次冷媒用凝
縮器６および第２除霜運転用回路３４を介して二次冷媒
用凝縮器１０の出口側へ流通することとなっている。第
２の実施の形態における空冷熱交換器１９および冷却フ
ァン２７は省略される。つまり、第２の実施の形態にお
ける空冷熱交換器１９を一次冷媒用凝縮器６で兼用する
ように構成されているのである。その他の構成は、第１
および第２の実施の形態におけると同様なので説明を省
略する。

【００４２】上記のように構成された二元冷凍装置は、
次のように作用する。

【００４３】（Ｉ） 冷却運転時 この時、四路切換弁２６は正サイクル側に切り換えら
れ、三方弁３１，３３は低温側冷凍サイクルＢ側および
高温側冷凍サイクルＡ側に切り換えられ、一次冷媒用圧
縮機５、二次冷媒用圧縮機９および冷却ファン１３は運
転されている。

【００４４】一次冷媒用圧縮機５から圧送された一次冷
媒ｘは、図３に実線矢印で示すように、一次冷媒用凝縮
器６に供給され、そこで凝縮液化された後、一次冷媒用
減圧機構７で減圧され、その後一次冷媒用蒸発器８で蒸
発気化され、一次冷媒用圧縮機５へ還流される。

【００４５】一方、二次冷媒用圧縮機９から圧送された
二次冷媒ｙは、図３に実線矢印で示すように、四路切換
弁２６を経て二次冷媒用凝縮器１０に供給され、そこで
前記一次冷媒用蒸発器８との熱交換により凝縮液化さ
れ、逆止弁２９を経た後二次冷媒用減圧機構１１で減圧
され、その後二次冷媒用蒸発器１２で蒸発気化され、四
路切換弁２６を経て二次冷媒用圧縮機９へ還流される。
従って、一次冷媒用蒸発器８との熱交換により低温化さ
れた二次冷媒ｙが二次冷媒用蒸発器１２において蒸発気
化することにより、二次冷媒用蒸発器１２による冷却作
用が大きく向上することとなる。

【００４６】（ＩＩ） 除霜運転時 この時、四路切換弁２０は逆サイクル側に切り換えら
れ、三方弁３１，３３は第１および第２除霜運転用回路
３２，３４側に切り換えられ、一次冷媒用圧縮機５は運
転停止され、二次冷媒用圧縮機９および冷却ファン１３
は運転されている。

【００４７】二次冷媒用圧縮機９から吐出される高温の
ガス冷媒（即ち、ホットガス）ｘは、図３に点線で示す
ように、四路切換弁２６を経て二次冷媒用蒸発器１２へ
供給され、二次冷媒用蒸発器１２の着霜を融霜した後、
逆止弁２８、減圧機構３０および第１除霜運転用回路３
２を経て蒸発器として作用している一次冷媒用凝縮器６
に供給され、そこで蒸発気化された後に第２除霜運転用
回路３４および四路切換弁２６を経て二次冷媒用圧縮機
９へ還流されることとなる。従って、除霜用熱源として
は、二次冷媒用圧縮機９の仕事量と、一次冷媒用凝縮器
６と熱交換する媒体である外気の保有する熱とが利用さ
れることとなるため、除霜能力が大きく向上することと
なる。

【００４８】なお、ショーケース用冷凍装置における蒸
発器の場合、フィンピッチが比較的大きい熱交換器が使
用されているため、本実施の形態におけるように、高い
除霜能力で短時間で除霜を行っても、伝熱管周りの融霜
だけで着霜が落下するので、着霜が残るということはな
い。しかも、ショーケースの場合、食品等が陳列されて
いるため、除霜時間は短い方が望ましいという要求も満
たすことができる。

【００４９】また、電気ヒータを用いる除霜方法ではな
く、冷媒により搬送される熱により除霜を行うこととな
っているため、ランニングコストが高くなることもな
く、定期的なメンテナンスも不必要となる。

【００５０】第４の実施の形態（請求項４に対応） 図４には、本願発明の第４の実施の形態にかかる二元冷
凍装置が示されている。

【００５１】この場合、高温側冷凍サイクルＡおよび低
温側冷凍サイクルＢにおける一次冷媒用圧縮機５および
二次冷媒用圧縮機９の吐出側に四路切換弁２０，２６を
それぞれ設けて、両サイクルＡ，Ｂともに逆サイクル運
転が可能に構成されている。符号２８は二次冷媒用減圧
機構１１と並列に接続された除霜運転時にのみ冷媒流通
を許容する逆止弁、２９は二次冷媒用凝縮器１０から二
次冷媒用減圧機構１１への冷媒流通のみを許容する逆止
弁、３０は該逆止弁２９と並列に接続された減圧機構、
３５は一次冷媒用減圧機構７と並列に接続された逆止弁
である。その他の構成は、第１の実施の形態におけると
同様なので説明を省略する。

【００５２】上記のように構成された二元冷凍装置は、
次のように作用する。

【００５３】（Ｉ） 冷却運転時 この時、四路切換弁２０，２６は正サイクル側に切り換
えられ、一次冷媒用圧縮機５、二次冷媒用圧縮機９およ
び冷却ファン１３は運転されている。

【００５４】一次冷媒用圧縮機５から圧送された一次冷
媒ｘは、図４に実線矢印で示すように、四路切換弁２０
を経て一次冷媒用凝縮器６に供給され、そこで凝縮液化
された後、逆止弁２２を経て一次冷媒用減圧機構７で減
圧され、その後一次冷媒用蒸発器８で蒸発気化され、四
路切換弁２０を経て一次冷媒用圧縮機５へ還流される。

【００５５】一方、二次冷媒用圧縮機９から圧送された
二次冷媒ｙは、図４に実線矢印で示すように、四路切換
弁２６を経て二次冷媒用凝縮器１０に供給され、そこで
前記一次冷媒用蒸発器８との熱交換により凝縮液化さ
れ、逆止弁２９を経た後二次冷媒用減圧機構１１で減圧
され、その後二次冷媒用蒸発器１２で蒸発気化され、四
路切換弁２６を経て二次冷媒用圧縮機９へ還流される。
従って、一次冷媒用蒸発器８との熱交換により低温化さ
れた二次冷媒ｙが二次冷媒用蒸発器１２において蒸発気
化することにより、二次冷媒用蒸発器１２による冷却作
用が大きく向上することとなる。

【００５６】（ＩＩ） 除霜運転時 この時、四路切換弁２０，２６は逆サイクル側に切り換
えられ、一次冷媒用圧縮機５、二次冷媒用圧縮機９およ
び冷却ファン１３は運転されている。

【００５７】一次冷媒用圧縮機５から吐出される高温の
ガス冷媒（即ち、ホットガス）ｘは、図４に点線で示す
ように、四路切換弁２０を経て一次冷媒用蒸発器８に供
給され、逆止弁３５および減圧機構２３を経て蒸発器と
して作用している一次冷媒用凝縮器６へ供給され、そこ
で蒸発気化された後に四路切換弁２０を経て一次冷媒用
圧縮機５へ還流されることとなる。

【００５８】一方、二次冷媒用圧縮機９から吐出される
高温のガス冷媒（即ち、ホットガス）ｘは、図４に点線
で示すように、四路切換弁２６を経て二次冷媒用蒸発器
１２へ供給され、二次冷媒用蒸発器１２の着霜を融霜し
た後、逆止弁２８および減圧機構３０を経て蒸発器とし
て作用している二次冷媒用凝縮器１０に供給され、そこ
で一次冷媒用蒸発器８に供給されるホットガスｘと熱交
換して蒸発気化された後に四路切換弁２６を経て二次冷
媒用圧縮機９へ還流されることとなる。従って、除霜用
熱源としては、一次冷媒用圧縮機５および二次冷媒用圧
縮機９の仕事量と、一次冷媒用凝縮器６と熱交換する媒
体である外気の保有する熱とが利用されることとなるた
め、除霜能力が大きく向上することとなる。

【００５９】なお、ショーケース用冷凍装置における蒸
発器の場合、フィンピッチが比較的大きい熱交換器が使
用されているため、本実施の形態におけるように、高い
除霜能力で短時間で除霜を行っても、伝熱管周りの融霜
だけで着霜が落下するので、着霜が残るということはな
い。しかも、ショーケースの場合、食品等が陳列されて
いるため、除霜時間は短い方が望ましいという要求も満
たすことができる。

【００６０】また、電気ヒータを用いる除霜方法ではな
く、冷媒により搬送される熱により除霜を行うこととな
っているため、ランニングコストが高くなることもな
く、定期的なメンテナンスも不必要となる。

【００６１】上記実施の形態においては、二元冷凍装置
をショーケース用冷凍装置として使用した場合について
説明したが、本願発明の二元冷凍装置は、その他の用と
にも用いることができる。

【００６２】

【発明の効果】本願発明の第１の基本構成（請求項１の
発明）によれば、一次冷媒ｘを圧縮する一次冷媒用圧縮
機５、一次冷媒ｘを凝縮液化する一次冷媒用凝縮器６、
一次冷媒ｘを減圧する一次冷媒用減圧機構７および一次
冷媒ｘを蒸発気化させる一次冷媒用蒸発器８を冷媒配管
１６を介して順次接続してなる高温側冷凍サイクルＡ
と、二次冷媒ｙを圧縮する二次冷媒用圧縮機９、前記一
次冷媒用蒸発器８との熱交換により二次冷媒ｙを凝縮液
化する二次冷媒用凝縮器１０、二次冷媒ｙを減圧する二
次冷媒用減圧機構１１および二次冷媒ｙを蒸発気化させ
る二次冷媒用蒸発器１２を冷媒配管１７を介して順次接
続してなる低温側冷凍サイクルＢとを備えた二元冷凍装
置において、前記高温側冷凍ユニットＡを逆サイクル運
転が可能に構成するとともに、前記高温側冷凍サイクル
Ａの逆サイクル運転時において前記一次冷媒用圧縮機５
から吐出されるガス冷媒ｘを前記二次冷媒用蒸発器１２
を経て前記一次冷媒用減圧機構７の下流側へバイパスさ
せる除霜用バイパス回路１８を設けて、除霜運転時にお
いては、一次冷媒用圧縮機５から吐出される高温のガス
冷媒（即ち、ホットガス）ｘが、除霜用バイパス回路１
８を介して二次冷媒用蒸発器１２へ供給され、二次冷媒
用蒸発器１２の着霜を融霜した後、蒸発器として作用す
る一次冷媒用凝縮器６で蒸発気化された後に一次冷媒用
圧縮機５へ還流されるようにしたので、除霜用熱源とし
て、一次冷媒用圧縮機５の仕事量と、一次冷媒用凝縮器
６と熱交換する媒体（例えば、外気）の保有する熱とを
利用できることとなり、除霜能力が大きく向上し、除霜
時間を短縮することができるという優れた効果がある。
しかも、電気ヒータを用いる除霜方法ではなく、冷媒に
より搬送される熱により除霜を行うこととなっているた
め、ランニングコストが高くなることもなく、定期的な
メンテナンスも不必要となるという効果もある。

【００６３】本願発明の第２の基本構成（請求項２の発
明）によれば、一次冷媒ｘを圧縮する一次冷媒用圧縮機
５、一次冷媒ｘを凝縮液化する一次冷媒用凝縮器６、一
次冷媒ｘを減圧する一次冷媒用減圧機構７および一次冷
媒ｘを蒸発気化させる一次冷媒用蒸発器８を冷媒配管１
６を介して順次接続してなる高温側冷凍サイクルＡと、
二次冷媒ｙを圧縮する二次冷媒用圧縮機９、前記一次冷
媒用蒸発器８との熱交換により二次冷媒ｙを凝縮液化す
る二次冷媒用凝縮器１０、二次冷媒ｙを減圧する二次冷
媒用減圧機構１１および二次冷媒ｙを蒸発気化させる二
次冷媒用蒸発器１２を冷媒配管１７を介して順次接続し
てなる低温側冷凍サイクルＢとを備えた二元冷凍装置に
おいて、前記低温側冷凍サイクルＢを逆サイクル運転が
可能に構成するとともに、前記低温側冷凍サイクルＢの
逆サイクル運転時に前記二次冷媒用圧縮機９に還流する
液冷媒ｙを蒸発気化させる空冷熱交換器１９を付設し
て、除霜運転時においては、二次冷媒用圧縮機９から吐
出された高温のガス冷媒（即ち、ホットガス）ｙが、二
次冷媒用蒸発器１２に供給され、二次冷媒用蒸発器１２
の着霜を融霜した後、空冷熱交換器１９で蒸発気化され
た後に二次冷媒用圧縮機９へ還流されるようにしたの
で、除霜用熱源として、二次冷媒用圧縮機９の仕事量
と、空冷熱交換器１９と熱交換する媒体（例えば、室内
空気）の保有する熱とを利用できることとなり、除霜能
力が大きく向上し、除霜時間を短縮することができると
いう優れた効果がある。しかも、電気ヒータを用いる除
霜方法ではなく、冷媒により搬送される熱により除霜を
行うこととなっているため、ランニングコストが高くな
ることもなく、定期的なメンテナンスも不必要となると
いう効果もある。

【００６４】請求項３の発明におけるように、前記空冷
熱交換器１９を、前記高温側冷凍サイクルＡにおける一
次冷媒用凝縮器６で兼用した場合、除霜運転時において
二次冷媒用凝縮器１２で凝縮液化された二次冷媒ｙを一
次冷媒用凝縮器６で蒸発気化できることとなり、部品点
数の低減およびコスト低減に寄与できる。なお、この場
合、外気の保有するする熱が除霜用熱源として利用され
ることとなる。

【００６５】本願発明の第３の基本構成（請求項４の発
明）によれば、一次冷媒ｘを圧縮する一次冷媒用圧縮機
５、一次冷媒ｘを凝縮液化する一次冷媒用凝縮器６、一
次冷媒ｘを減圧する一次冷媒用減圧機構７および一次冷
媒ｘを蒸発気化させる一次冷媒用蒸発器８を冷媒配管１
６を介して順次接続してなる高温側冷凍サイクルＡと、
二次冷媒ｙを圧縮する二次冷媒用圧縮機９、前記一次冷
媒用蒸発器８との熱交換により二次冷媒ｙを凝縮液化す
る二次冷媒用凝縮器１０、二次冷媒ｙを減圧する二次冷
媒用減圧機構１１および二次冷媒ｙを蒸発気化させる二
次冷媒用蒸発器１２を冷媒配管１７を介して順次接続し
てなる低温側冷凍サイクルＢとを備えた二元冷凍装置に
おいて、前記高温側冷凍サイクルＡおよび低温側冷凍サ
イクルＢを逆サイクル運転が可能に構成して、除霜運転
時においては、二次冷媒用圧縮機９から吐出される高温
のガス冷媒（即ち、ホットガス）ｙが、二次冷媒用蒸発
器１２に供給され、二次冷媒用蒸発器１２の着霜を融霜
した後、蒸発器として作用している二次冷媒用凝縮器１
０で蒸発気化された後に二次冷媒用圧縮機９へ還流され
るとともに、一次冷媒用圧縮機５から吐出された高温の
ガス冷媒（即ち、ホットガス）ｘが、一次冷媒用蒸発器
８に供給され、二次冷媒用凝縮器１０での液冷媒ｙの蒸
発気化を助けて自身凝縮液化された後、蒸発器として作
用している一次冷媒用凝縮器６で蒸発気化された後に一
次冷媒用圧縮機５へ還流されるようにしたので、除霜用
熱源として、一次冷媒用圧縮機５および二次冷媒用圧縮
機９の仕事量と、一次冷媒用凝縮器６と熱交換する媒体
（例えば、外気）の保有する熱とを利用できることとな
り、除霜能力が大きく向上し、除霜時間を短縮すること
ができるという優れた効果がある。しかも、電気ヒータ
を用いる除霜方法ではなく、冷媒により搬送される熱に
より除霜を行うこととなっているため、ランニングコス
トが高くなることもなく、定期的なメンテナンスも不必
要となるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかる二元冷凍
装置の冷媒回路図である。

【図２】本願発明の第２の実施の形態にかかる二元冷凍
装置の冷媒回路図である。

【図３】本願発明の第３の実施の形態にかかる二元冷凍
装置の冷媒回路図である。

【図４】本願発明の第４の実施の形態にかかる二元冷凍
装置の冷媒回路図である。

【図５】従来の二元冷凍装置の冷媒回路図である。

【符号の説明】

５は一次冷媒用圧縮機、６は一次冷媒用凝縮器、７は一
次冷媒用減圧機構、８は一次冷媒用蒸発器、９は二次冷
媒用圧縮機、１０は二次冷媒用凝縮器、１１は二次冷媒
用減圧機構、１２は二次冷媒用蒸発器、１６，１７は冷
媒配管、１８は除霜用バイパス回路、１９は空冷熱交換
器、２０，２６は四路切換弁、Ａは高温側冷凍サイク
ル、Ｂは低温側冷凍サイクル、ｘは一次冷媒、ｙは二次
冷媒。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次冷媒（ｘ）を圧縮する一次冷媒用圧
   縮機（５）、一次冷媒（ｘ）を凝縮液化する一次冷媒用
   凝縮器（６）、一次冷媒（ｘ）を減圧する一次冷媒用減
   圧機構（７）および一次冷媒（ｘ）を蒸発気化させる一
   次冷媒用蒸発器（８）を冷媒配管（１６）を介して順次
   接続してなる高温側冷凍サイクル（Ａ）と、二次冷媒
   （ｙ）を圧縮する二次冷媒用圧縮機（９）、前記一次冷
   媒用蒸発器（８）との熱交換により二次冷媒（ｙ）を凝
   縮液化する二次冷媒用凝縮器（１０）、二次冷媒（ｙ）
   を減圧する二次冷媒用減圧機構（１１）および二次冷媒
   （ｙ）を蒸発気化させる二次冷媒用蒸発器（１２）を冷
   媒配管（１７）を介して順次接続してなる低温側冷凍サ
   イクル（Ｂ）とを備えた二元冷凍装置であって、前記高
   温側冷凍ユニット（Ａ）を逆サイクル運転が可能に構成
   するとともに、前記高温側冷凍サイクル（Ａ）の逆サイ
   クル運転時において前記一次冷媒用圧縮機（５）から吐
   出されるガス冷媒（ｘ）を前記二次冷媒用蒸発器（１
   ０）を経て前記一次冷媒用減圧機構（７）の下流側へバ
   イパスさせる除霜用バイパス回路（１８）を設けたこと
   を特徴とする二元冷凍装置。
2. 【請求項２】 一次冷媒（ｘ）を圧縮する一次冷媒用圧
   縮機（５）、一次冷媒（ｘ）を凝縮液化する一次冷媒用
   凝縮器（６）、一次冷媒（ｘ）を減圧する一次冷媒用減
   圧機構（７）および一次冷媒（ｘ）を蒸発気化させる一
   次冷媒用蒸発器（８）を冷媒配管（１６）を介して順次
   接続してなる高温側冷凍サイクル（Ａ）と、二次冷媒
   （ｙ）を圧縮する二次冷媒用圧縮機（９）、前記一次冷
   媒用蒸発器（８）との熱交換により二次冷媒（ｙ）を凝
   縮液化する二次冷媒用凝縮器（１０）、二次冷媒（ｙ）
   を減圧する二次冷媒用減圧機構（１１）および二次冷媒
   （ｙ）を蒸発気化させる二次冷媒用蒸発器（１２）を冷
   媒配管（１７）を介して順次接続してなる低温側冷凍サ
   イクル（Ｂ）とを備えた二元冷凍装置であって、前記低
   温側冷凍サイクル（Ｂ）を逆サイクル運転が可能に構成
   するとともに、前記低温側冷凍サイクル（Ｂ）の逆サイ
   クル運転時に前記二次冷媒用圧縮機（９）に還流する液
   冷媒（ｙ）を蒸発気化させる空冷熱交換器（１９）を付
   設したことを特徴とする二元冷凍装置。
3. 【請求項３】 前記空冷熱交換器（１９）を、前記高温
   側冷凍サイクル（Ａ）における一次冷媒用凝縮器（６）
   で兼用したことを特徴とする前記請求項２記載の二元冷
   凍装置。
4. 【請求項４】 一次冷媒（ｘ）を圧縮する一次冷媒用圧
   縮機（５）、一次冷媒（ｘ）を凝縮液化する一次冷媒用
   凝縮器（６）、一次冷媒（ｘ）を減圧する一次冷媒用減
   圧機構（７）および一次冷媒（ｘ）を蒸発気化させる一
   次冷媒用蒸発器（８）を冷媒配管（１６）を介して順次
   接続してなる高温側冷凍サイクル（Ａ）と、二次冷媒
   （ｙ）を圧縮する二次冷媒用圧縮機（９）、前記一次冷
   媒用蒸発器（８）との熱交換により二次冷媒（ｙ）を凝
   縮液化する二次冷媒用凝縮器（１０）、二次冷媒（ｙ）
   を減圧する二次冷媒用減圧機構（１１）および二次冷媒
   （ｙ）を蒸発気化させる二次冷媒用蒸発器（１２）を冷
   媒配管（１７）を介して順次接続してなる低温側冷凍サ
   イクル（Ｂ）とを備えた二元冷凍装置であって、前記高
   温側冷凍サイクル（Ａ）および低温側冷凍サイクル
   （Ｂ）を逆サイクル運転が可能に構成したことを特徴と
   する二元冷凍装置。