JP2002081808A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アキュムレータによる能力低下を抑制した冷
凍装置の提供。 【解決手段】 制御器（２３）は、予め冷媒の圧力と飽
和温度の関係をマップとして記憶していて、圧力センサ
（２２）が測定した冷媒の圧力Ｐｃに対する飽和温度Ｔ
ｓをこのマップから読み込み、この飽和温度Ｔｓと、温
度センサ（２１）で測定した冷媒の温度Ｔｃを比較す
る。そして、Ｔｃ＞Ｔｓであれば、冷媒過熱度は乾き領
域にあると判定し電磁三方弁（２０）をバイパス流路
（１７）の側を開きアキュムレータ（８）の側を閉じる
状態にし、逆に、Ｔｃ＜Ｔｓであれば、冷媒過熱度は湿
り領域にあると判定し電磁三方弁をバイパス流路の側を
閉じアキュムレータの側を開く状態する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は従来の冷凍装置の構成を模式的に
示す図であって、運転盤１００の指令で冷凍運転または
デフロスト／加熱運転が行われる。冷凍運転において
は、コンプレッサ３の出口とコンデンサ４を接続する冷
媒配管１４に設置されたコンデンサ入口電磁弁１０が
開、コンプレッサ３の出口とコンデンサ入口電磁弁１０
の間の接続点５０ａからコンデンサ４をバイパスし、ド
レンパンヒータ１３に接続する冷媒配管５０に設置され
たデフロスト電磁弁１１が閉となって、コンプレッサ３
にて圧縮された高圧、高温のガス冷媒はコンデンサ４に
送られ、ここで外気等によって冷却され凝縮液化する。

【０００３】コンデンサ４で液化された冷媒はレシーバ
５、ドライヤ６を経て冷媒配管３０からエバポレータユ
ニット２の膨張弁１２に圧送され、ここで断熱膨張した
後エバポレータ７に入り、エバポレータ７の配管を流過
する過程で冷凍庫内の循環空気と熱交換（吸熱）して気
化される。そして、エバポレータ７にて冷凍庫内空気と
熱交換し気化した冷媒は冷媒配管１６、アキュムレータ
８、冷媒配管４０を通り、コンデンシングユニット１の
吸入圧力調整弁９で圧力調整されてからコンプレッサ３
に戻る。

【０００４】一方、デフロスト／加熱運転では、コンデ
ンサ入口電磁弁１０が閉、コンデンサ４をバイパスする
冷媒配管５０に設置されたデフロスト電磁弁１１が開と
なって、コンプレッサ３にて圧縮された高圧高温のガス
冷媒は、ホットガスデフロスト回路を形成する冷媒配管
５０からエバポレータユニット２のドレンパンヒータ１
３に入り、膨張弁１２とエバポレータ７の間の接続点１
５ａに接続する冷媒配管１５を通ってエバポレータ７に
圧送される。

【０００５】高温高圧のガス冷媒はドレンパンヒータ１
３及びエバポレータ７を流過する過程で冷凍庫内の循環
空気と熱交換（放熱）して、冷凍庫内を加熱すると共
に、エバポレータ７等のデフロストを行う。エバポレー
タ７を通過した冷媒は、以下冷凍サイクルと同様に、冷
媒配管１６、アキュムレータ８、冷媒配管４０を通り、
吸入圧力調整弁９を経てコンプレッサ３に戻る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、冷凍運転およ
びデフロスト／加熱運転において、エバポレータ７から
出た冷媒は液冷媒を含むことがある。特に、デフロスト
／加熱運転では、冷媒はドレンパンヒータ１３及びエバ
ポレータ７にて放熱をおこなうのでその可能性が高い。
しかし、アキュムレータ８で気液分離することにより、
液冷媒がコンプレッサ３に吸入されるのが阻止され、コ
ンプレッサ３の冷媒液圧縮による過負荷運転、あるい
は、コンプレッサ３の構成部品の破壊を防止している。
ところが、このアキュムレータ８はコンプレッサ３の吸
入配管回路の圧力損失を増大するので、冷凍装置の冷凍
能力及びデフロスト／過熱能力を低下させるという問題
がある。

【０００７】本発明は上記問題に鑑み、アキュムレータ
による能力低下を抑制する冷凍装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、少なくとも、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と周囲
物質との熱交換をおこなう蒸発器とを有し、蒸発器で冷
媒が吸熱をおこなう冷凍運転、あるいは、冷凍運転に加
えて蒸発器で冷媒が放熱をおこなうデフロスト／加熱運
転をおこない、蒸発器で熱交換した後の冷媒を圧縮機に
還流させる還流路が冷媒の気液分離をおこなうアキュム
レータを介装したアキュムレータ付き還流路とされてい
る冷凍装置において、アキュムレータをバイパスして冷
媒を圧縮機に還流させるバイパス還流路を設け、蒸発器
で熱交換した後の冷媒を、作動状態に応じて、アキュム
レータ付き還流路またはバイパス流路を通して圧縮機に
還流させるようにした冷凍装置が提供される。このよう
に構成された冷凍装置においては、エバポレータを出た
冷媒は作動状態に応じて、アキュムレータ付き還流路ま
たはバイパス流路を通して圧縮機に還流される。

【０００９】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、エバポレータ出口の冷媒が湿り領域か乾き領
域かを判定する冷媒過熱度判定手段とを備え、冷媒が湿
り領域にある時には冷媒をアキュムレータを通して圧縮
機に還流させ、冷媒が乾き領域にある時には冷媒をバイ
パス還流路を通して圧縮機に還流させるようにした冷凍
装置が提供される。請求項３の発明によれば、請求項２
の発明において、冷媒過熱度判定手段は、エバポレータ
出口の冷媒の圧力と温度を検出し、エバポレータ出口で
検出された圧力における冷媒の飽和温度を演算し、検出
された冷媒の温度が飽和温度よりも高い場合は冷媒が乾
き領域にあると判定し、検出された冷媒温度が飽和温度
よりも低い場合は冷媒が湿り領域にあると判定する、よ
うににした冷凍装置が提供される。

【００１０】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
において、少なくともデフロスト／加熱運転されている
場合には、冷媒をアキュムレータ付き還流路を通して還
流させるようにした冷凍装置が提供される。請求項５の
発明によれば、アキュムレータの上流に設けた電磁弁で
冷媒を通す還流路を切り換えるようにした冷凍装置が提
供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１が本発明の冷凍装置の冷媒回
路を示す図であって、冷凍庫外に配置されるコンデンシ
ングユニット１と冷凍庫内に配置されるエバポレータユ
ニット２とから成る。コンデンシングユニット１内で
は、コンップレッサ３の出口とコンデンサ４の入口がコ
ンデンサ入口電磁弁１０が介装された冷媒配管１４で接
続され、コンデンサ４からエバポレータユニット２のエ
バポレータ７に向かう冷媒配管３０にレシーバ５とドラ
イヤ６が介装され、冷媒配管１４の接続点５０ａからエ
バポレータユニット２のドレンパンヒータ１３に向かう
配管５０にデフロスト電磁弁１１が介装され、エバポレ
ータユニット２のアキュムレータ８からコンプレサ３の
入口に向かう冷媒配管４０に圧力調整弁９が介装されて
いる。また、エバポレータユニット２内では、エバポレ
ータ７に向かう冷媒配管３０に膨張弁１２が介装され、
ドレンパンヒータ１３と冷媒配管３０の接続点１５ａが
冷媒配管１５で接続され、エバポレータ７とアキュムレ
ータ８が冷媒配管１６で接続されている。

【００１２】上記までの構成は、図２に示した従来技術
の場合と同じであるが、さらに、冷媒配管１６のエバポ
レータ７の出口近傍には、冷媒の温度を検出する温度セ
ンサ２１と圧力を検出する圧力センサ２２が設けられ、
冷媒配管１６のアキュムレータ８の近傍には、電磁三方
弁２０が設けられ、電磁三方弁２０の一方の出口がアキ
ュムレータ８の入口に接続され、電磁三方弁２０の他方
の出口がアキュムレータ８をバイパスし冷媒配管４０に
接続されるバイパス配管１７の入口に接続されている。
そして、電磁三方弁２０を制御する制御器２３には温度
センサ２１と圧力センサ２２の信号が入力されるように
されている。

【００１３】冷凍運転においては、コンプレッサ３の出
口とコンデンサ４を接続する冷媒配管１４に設置された
コンデンサ入口電磁弁１０が開、コンプレッサ３の出口
とコンデンサ入口電磁弁１０の間の接続点５０ａからコ
ンデンサ４をバイパスし、ドレンパンヒータ１３に接続
する冷媒配管５０に設置されたデフロスト電磁弁１１が
閉となって、コンプレッサ３にて圧縮された高圧、高温
のガス冷媒はコンデンサ４に送られ、ここで外気等によ
って冷却され凝縮液化され、コンデンサ４で液化された
冷媒はレシーバ５、ドライヤ６を経て冷媒配管３０から
エバポレータユニット２の膨張弁１２に圧送され、ここ
で断熱膨張した後エバポレータ７に入り、エバポレータ
７の配管を流過する過程で冷凍庫内の循環空気と熱交換
（吸熱）して気化され、エバポレータ７から排出され
る。

【００１４】また、デフロスト／過熱運転においては、
コンデンサ入口電磁弁１０が閉、コンデンサ４をバイパ
スする冷媒配管５０に設置されたデフロスト電磁弁１１
が開となって、コンプレッサ３にて圧縮された高圧、高
温のガス冷媒は、ホットガスデフロスト回路を形成する
冷媒配管５０からエバポレータユニット２のドレンパン
ヒータ１３に入り、膨張弁１２とエバポレータ７の間の
接続点１５ａに接続する冷媒配管１５を通ってエバポレ
ータ７に圧送され、高温、高圧のガス冷媒はドレンパン
ヒータ１３及びエバポレータ７を流過する過程で冷凍庫
内の循環空気と熱交換（放熱）して、冷凍庫内を加熱す
ると共に、エバポレータ７等のデフロストを行い、エバ
ポレータ７から排出される。

【００１５】以上までの作動は、従来技術と同じである
が、本発明においては、冷凍運転およびデフロスト／加
熱運転において、制御器２３が、温度センサ２１で測定
した冷媒の温度Ｔｃと、圧力センサ２２が測定した冷媒
の圧力Ｐｃをもとに、冷媒が乾き領域にあるか湿り領域
にあるか判定し、それに応じて、冷媒の還流経路、つま
り、アキュムレータ８を通してコンプレッサ３に還流さ
せるか、あるいは、バイパス流路１７を通してコンプレ
ッサ３に還流させるか、を決定する。

【００１６】具体的には、制御器２３は、予め冷媒の圧
力と飽和温度の関係をマップとして記憶していて、圧力
センサ２２が測定した冷媒の圧力Ｐｃに対する飽和温度
Ｔｓをこのマップから読み込み、この飽和温度Ｔｓと、
温度センサ２１で測定した冷媒の温度Ｔｃを比較する。
そして、Ｔｃ＞Ｔｓであれば、冷媒は乾き領域にあると
判定し、逆に、Ｔｃ＜Ｔｓであれば、冷媒は湿り領域に
あると判定する。そして、制御器２３は冷媒が乾き領域
にある場合は電磁三方弁２０をバイパス流路１７の側を
開きアキュムレータ８の側を閉じる状態にし、逆に、冷
媒過熱度が湿り領域にある場合は電磁三方弁２０をバイ
パス流路１７の側を閉じアキュムレータ８の側を開く状
態する。

【００１７】図３は上記の制御のフローチャートであっ
て、ステップ３０１ではエバポレータ７の出口における
冷媒の温度Ｔｃと圧力Ｐｃを読み込み、ステップ３０２
ではマップから圧力Ｐｃにおける冷媒の飽和温度Ｔｓを
求める。そして、ステップ３０３でＴｃ＞Ｔｓか否かの
判定をおこない、肯定判定された場合はステップ３０４
に進み電磁三方弁２０をアキュムレータ８の側を閉じバ
イパス流路１７の側を開くる状態にしてからステップ３
０６に進んでリターンし、否定判定された場合はステッ
プ３０５に進み電磁三方弁２０をアキュムレータ８の側
を開きバイパス流路１７の側を閉じる状態にしてからス
テップ３０６に進んでリターンする。

【００１８】以上により、冷凍装置の運転中（冷凍運転
およびデフロスト・加熱運転）、エバポレータ７の出口
冷媒が乾き領域の場合、冷媒はアキュムレータ８をバイ
パスして循環するので、コンプレッサ３の吸入配管回路
の圧力損失が低減して、コンプレッサ３の冷凍能力及び
デフロスト能力低下の問題が解消する。更に、冷凍装置
の運転中（冷凍運転およびデフロスト・加熱運転）、エ
バポレータ７の出口の冷媒が湿り領域の場合には、冷媒
はアキュムレータ８に入って冷媒中の液状冷媒が分離さ
れ、ガス冷媒がコンプレッサ３に戻るので、液冷媒圧縮
によるコンプレッサ３の不具合発生を防止することが出
来る。

【００１９】次に、上記の実施形態の変形例について説
明する。これは、デフロスト／加熱運転中は、冷媒はエ
バポレータ７において熱が奪われる（放熱する）のでエ
バポレータ７を出た冷媒は湿り領域になりやすい、そこ
で、デフロスト／加熱運転中は必ず電磁三方弁２０をア
キュムレータ８の側を開きバイパス流路１７の側を閉じ
るようにし、冷凍運転の場合のみ冷媒の過熱度に応じて
電磁三方弁２０の切り換えをおこなうようにしたもので
あって、図４に示すのがその制御のフローチャートであ
る。

【００２０】図４のステップ４０１では運転盤１００か
らの信号に基づきデフロスト／加熱運転であるか否かの
判定をおこない、肯定判定された場合は４０６に飛び電
磁三方弁２０をアキュムレータ８の側を開きバイパス流
路１７の側を閉じる状態にして４０７に進みリターンす
る。４０１で否定判定された場合は、図３のステップ３
０１以降と同様に、ステップ４０２でエバポレータ７の
出口における冷媒の温度Ｔｃと圧力Ｐｃを読み込み、ス
テップ４０３でマップから圧力Ｐｃにおける冷媒の飽和
温度Ｔｓを求め、ステップ４０４でＴｃ＞Ｔｓか否かの
判定をおこない、肯定判定された場合はステップ４０５
に進み電磁三方弁２０をアキュムレータ８の側を閉じバ
イパス流路１７の側を開くる状態にしてからステップ４
０７に進んでリターンし、否定判定された場合はステッ
プ４０６に進み電磁三方弁２０をアキュムレータ８の側
を開きバイパス流路１７の側を閉じる状態にしてからス
テップ４０７に進んでリターンする。

【００２１】

【発明の効果】各請求項の発明は、少なくとも、冷媒を
圧縮する圧縮機と、冷媒と周囲物質との熱交換をおこな
う蒸発器とを有し、蒸発器で冷媒が吸熱をおこなう冷凍
運転、あるいは、冷凍運転に加えて蒸発器で冷媒が放熱
をおこなうデフロスト／加熱運転をおこない、蒸発器で
熱交換した後の冷媒を圧縮機に還流させる還流路が冷媒
の気液分離をおこなうアキュムレータを介装したアキュ
ムレータ付き還流路とされている冷凍装置であるが、ア
キュムレータをバイパスして冷媒を圧縮機に還流させる
バイパス還流路が設けられ、蒸発器で熱交換した後の冷
媒が、作動状態に応じて、アキュムレータ付き還流路ま
たはバイパス流路を通して圧縮機に還流れる。したがっ
て、エバポレータを出た冷媒は、常にアキュムレータ付
き還流路を通して圧縮機に還流されるのではなく、作動
状態に応じてアキュムレータ付き還流路またはバイパス
流路を通して圧縮機に還流される。したがって、バイパ
ス流路を通して圧縮機に還流させた場合はアキュムレー
タによる圧力損失がなくなるので能力低下が抑制され
る。特に請求項２のように冷媒過熱度判定手段を備え、
冷媒が湿り領域にある時には冷媒をアキュムレータを通
して圧縮機に還流させ、冷媒が乾き領域にある時には冷
媒をバイパス還流路を通して圧縮機に還流させるように
すれば、圧縮機に液冷媒が還流することが防止され、能
力低下を抑制しつつ圧縮機が保護される。特に請求項４
のように、少なくともデフロスト／加熱運転されている
場合には、冷媒をアキュムレータ付き還流路を通して還
流させるようにすれば、蒸発器の出口で液冷媒が発生し
やすいデフロスト／加熱運転時に圧縮機に液冷媒が還流
することが確実に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍装置の実施形態の構成を模式的に
示す図である。

【図２】従来の冷凍装置の構成を模式的に示す図であ
る。

【図３】本発明の実施形態における冷媒の還流制御のフ
ローチャートである。

【図４】本発明の実施形態の変形例における冷媒の還流
制御のフローチャートである。

【符号の説明】

３…コンプレッサ ４…コンデンサ ５…レシーバ ６…ドライヤ ７…エバポレータ ８…アキュムレータ ９…吸入圧力調整弁 １２…膨張弁 １３…ドレンパンヒータ １７…バイパス回路 ２０…電磁三方弁 ２１…温度センサ ２２…圧力センサ ２３…制御器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、冷媒を圧縮する圧縮機と、
   冷媒と周囲物質との熱交換をおこなう蒸発器とを有し、
   蒸発器で冷媒が吸熱をおこなう冷凍運転、あるいは、冷
   凍運転に加えて蒸発器で冷媒が放熱をおこなうデフロス
   ト／加熱運転をおこない、蒸発器で熱交換した後の冷媒
   を圧縮機に還流させる還流路が冷媒の気液分離をおこな
   うアキュムレータを介装したアキュムレータ付き還流路
   とされている冷凍装置において、 アキュムレータをバイパスして冷媒を圧縮機に還流させ
   るバイパス還流路を設け、蒸発器で熱交換した後の冷媒
   を、作動状態に応じて、アキュムレータ付き還流路また
   はバイパス流路を通して圧縮機に還流させることを特徴
   とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 蒸発器出口の冷媒が湿り領域か乾き領域
   かを判定する冷媒過熱度判定手段とを備え、 冷媒が湿り領域にある時には冷媒をアキュムレータを通
   して圧縮機に還流させ、冷媒が乾き領域にある時には冷
   媒をバイパス還流路を通して圧縮機に還流させることを
   特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 【請求項３】 冷媒過熱度判定手段は、蒸発器出口の冷
   媒の圧力と温度を検出し、蒸発器出口で検出された圧力
   における冷媒の飽和温度を演算し、検出された冷媒の温
   度が飽和温度よりも高い場合は冷媒が乾き領域にあると
   判定し、検出された冷媒温度が飽和温度よりも低い場合
   は冷媒が湿り領域にあると判定する、ことを特徴とする
   請求項２に記載の冷凍装置。
4. 【請求項４】 少なくともデフロスト／加熱運転されて
   いる場合には、冷媒をアキュムレータ付き還流路を通し
   て還流させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装
   置。
5. 【請求項５】 アキュムレータの上流に設けた電磁弁で
   冷媒を通す還流路を切り換えることを特徴とする請求項
   １に記載の冷凍装置。