JP2572648B2 - 製氷機用圧縮機の過熱防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オーガ式製氷機のような製氷機の冷凍回路
に関し、特に、同冷凍回路に含まれる圧縮機の過熱防止
に関するものである。

［従来の技術］及び［発明が解決しようとする課題］ 従来、圧縮機の過熱による不都合を無くすために、 製氷機の分野では、過熱が生じると圧縮機の運転を停
止させる方法が一般に採用されているが、このような方
法では、停止中に製氷を行うことができなくなり、 空調装置の分野では、圧縮機の過熱を検知したら、減
圧弁をバイパスするように冷媒を流す技術が例えば実開
昭58−124760号公報に開示されているが、この技術を単
に製氷機に適用してみても、蒸発温度が高くなり過ぎて
製氷が行われなくなり、 また、インジェクション冷却方式のロータリコンプレ
ッサを含む冷凍装置においては、例えば実公昭52−7815
7号公報に開示されているように、冷媒循環量の一部を
圧縮機の冷却に使用する技術があるが、空調装置に比較
して製氷機では冷媒循環量が少ないため、その一部をキ
ャピラリーを用いて圧縮機に流そうとすると、細く長い
キャピラリーが必要になり、キャピラリー詰まりのよう
な二次弊害を招来する。

従って、本発明の目的は、少なくとも上記及びの
ような問題のない製氷機用圧縮機の過熱防止装置を提供
することである。

［課題を解決するための手段］ この目的から、本発明によると、製氷機用圧縮機の過
熱防止装置は、冷媒入口及び出口を有する製氷機用圧縮
機と、該圧縮機の冷媒出口に凝縮器を介して一端で接続
された膨張手段と、該膨張手段の他端及び前記圧縮機の
冷媒入口の間に接続された蒸発器を備える冷凍回路にお
いて、前記製氷機用圧縮機の温度を検出する温度検出装
置と、前記膨張手段の一端及び他端に同膨張手段と並列
に接続されたバイパス管と、該バイパス管に設けられる
と共に、前記温度検出装置に接続された電磁弁と、該電
磁弁と直列に前記バイパス管に設けられた減圧手段とを
備え、該減圧手段は、該減圧手段を通る冷媒の出口側の
低圧圧力が前記膨張手段を通る冷媒の出口側の低圧圧力
よりも高く設定されていることを特徴とするものであ
る。

好適な実施例においては、温度検出装置はサーミスタ
であり、該サーミスタと電磁弁との間には、タイマ機能
を有する制御器が接続されている。

［作用］ 圧縮機の温度は温度検出装置により検出されている。
この温度検出装置が圧縮機の過熱状態を表す設定温度を
検出すると、電磁弁が開弁される。

電磁弁が開弁されると、冷媒が減圧弁に流れるが、減
圧弁の設定低圧圧力は膨張弁よりも高いため、冷媒は、
蒸発器に流入しても十分に蒸発せず、圧縮機へ部分的に
液相（湿り蒸気）の状態で戻り、この湿り蒸気が圧縮機
内で気化することにより圧縮機が冷却される。

圧縮機が冷却されれば、温度検出装置を介して電磁弁
が閉弁される。温度検出装置がサーミスタの場合には、
制御器のタイマ機能により一定時間を経過すると、電磁
弁が閉弁される。

このようにして電磁弁がオン・オフされ、製氷を続け
ながら圧縮機の過熱を防止する。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照
して詳細に説明する。

第１図は、本発明によるオーガ式製氷機用冷凍回路の
一例を略図的に示すもので、圧縮機１の冷媒出口から冷
媒入口に伸びる配管1aには、冷媒の流れに関して上流側
から順に、凝縮器２と、膨張弁３と、蒸発器４とが直列
に設けられている。また、膨張弁３の入口にはバイパス
管1bが接続されており、このバイパス管1bに、電磁弁６
と、減圧弁７とが直列に設けられている。更に、実施例
では圧縮機１のケースに、ライン8aを介して制御器９に
接続された温度検出装置８が設けられており、電磁弁６
の開閉はこの制御器９によりライン8bを介して制御され
る。５は、圧縮機１の冷媒入口側に接続された別の温度
検出装置もしくは感温筒であって、これが膨張弁３の開
閉を制御する。

減圧弁７としては、キャピラリーチューブ又は定圧式
膨張弁を使用することができ、また、温度検出装置８と
しては、サーモスタット又はサーミスタのような周知の
ものを使用することができる。実施例では、圧縮機１の
ケースに唯一つの温度検出装置８を設けたが、複数個の
温度検出装置８を圧縮機１の冷媒出口側配管に設けた
り、圧縮機モータ（図示せず）の巻線に設けたりしても
よい。尚、温度検出装置８は、圧縮機１の温度を直接又
は間接的に検出できればよいので、その取付位置は上記
の位置に限定されない。更に、膨張弁３は感温筒による
温度作動式としたが、定圧式でもよい。

圧縮機１が過熱されていない通常の運転時には、電磁
弁６が閉弁しているため、減圧弁７に冷媒は流れない。
しかし、周囲温度の上昇や、凝縮器２の目詰まり等の原
因により圧縮機１が過負荷になり、圧縮機１の温度が徐
々に上昇して過熱状態を示す所定値に至ると、温度検出
装置８がこの所定値を検出して制御器９に検出信号を出
力し、電磁弁６が制御器９を介して開弁する。減圧弁７
の設定低圧圧力は、過熱が生じる前の膨張弁３の出口側
低圧圧力よりも若干高くなるように、設定されている。

過熱時にこのように電磁弁６を開くことにより冷媒を
減圧弁７に通すと、蒸発器４内を流れる冷媒は、同蒸発
器４で完全に蒸発しきれなくなるため、蒸発器４出口側
の温度が低下し、温度検出装置５がこれを検出して膨張
弁３を閉弁させようとする。前述のように、減圧弁７は
膨張弁３の低圧圧力より僅かに高く設定されているの
で、膨張弁３は閉弁する。即ち、温度作動式膨張弁で
は、ある一定の過熱度で低圧圧力と感温筒５の温度とが
バランスしているとすると、電磁弁６を開くことにより
低圧圧力が上昇し、蒸発器４では低圧圧力が高くなる。
そのため、冷媒の循環量が増大するので、冷媒が蒸発器
４で完全に蒸発しきれず、感温筒５の温度は低下する。
このように過熱度が低くなるため、膨張弁３は閉じよう
とする。しかし、冷媒は減圧弁７より流れ込むため、低
圧圧力はバランス圧力よりも低くならず、膨張弁３は過
熱度の低下に対応してどんどん閉弁する。

定圧式膨張弁の場合も同様である。即ち、低圧圧力を
一定値に保とうとするのが低圧式膨張弁であるが、電磁
弁６を開き減圧弁７に冷媒が流れると、減圧弁７の設定
圧力は膨張弁３の低圧圧力よりも高く設定してあるため
に、膨張弁３の低圧圧力が上昇し、その結果、膨張弁３
は、上昇した低圧圧力を一定値まで低下させるべく絞る
ように動作するので、閉弁することになる。

このように電磁弁６及び減圧弁７を冷媒が流れている
サイクルでは、膨張弁３が開いているサイクルよりも低
圧圧力が高く、冷媒は、蒸発器４で完全に蒸発できない
ので、圧縮機１へ一部が液相（湿り蒸気）で戻る。圧縮
機１はこの湿り蒸気が圧縮機内で気化することで冷却さ
れ、その過熱が防止される。

一般に製氷機においては、低圧圧力が高くなると製氷
能力は低下するので、減圧弁７の設定圧力は、膨張弁３
で制御するサイクルの低圧圧力よりも若干高くなる程度
であることが好ましく、例えば、0.1〜0.3Kg/cm²程度の
差圧が好適である。このように設定すれば、圧縮機１に
戻る液冷媒の量も圧縮機の過熱を防止しうる範囲内で最
少になり、圧縮機で液圧縮を起こすこともなく、製氷能
力の低下を最低限に抑えることができる。

次に、圧縮機１が冷却されれば、製氷量を増すため
に、膨張弁３が開弁される冷凍サイクルに戻す。温度検
知装置８がサーモスタットである場合には、そのオン・
オフの温度ディファレンシャルが比較的に大きいので、
ディファレンシャルに依存して電磁弁６を閉弁させ、そ
の結果、膨張弁３を開弁させることができる。しかし、
サーミスタである場合、検知温度にある一定のディファ
レンシャルを持たせて２温度設定とし、電磁弁６をオン
・オフ制御することができないので（ディファレンシャ
ルが小さいため、制御に使用すると電磁弁が頻繁にオン
・オフし、電磁弁の故障になる）、制御器９にタイマ機
能を持たせておくのが有利である。即ち、サーミスタが
圧縮機の過熱状態を示す設定温度を検出し、その検出信
号を制御器９に入力すると、同制御器９が開弁信号を電
磁弁６に出力すると共に、制御器９のタイマ回路（図示
せず）が動作して、例えば５〜８分というような一定時
間後に電磁弁６を閉弁させる。

このようにして、膨張弁３を使用する冷凍サイクルと
減圧弁７を使用する冷凍サイクルとが交互に繰り返さ
れ、圧縮機１の温度、蒸発器４の入口温度、蒸発器４の
出口温度（圧縮機の吸込温度とほぼ同じ）が第２図に示
すように変化する。即ち、第２図（ａ）において、製氷
機の運転が始まると圧縮機１の温度は曲線11で示すよう
に徐々に上昇し、蒸発器４の入口温度及び出口温度はそ
れぞれ曲線12、13が示すように低下する。圧縮機１の温
度が時間t₁で過熱状態を表す設定上限温度に達すると、
第２図（ｂ）に示すように電磁弁６が開弁し、制御器９
のタイマ回路の設定時間t₂に至ると、電磁弁６が再び開
弁する。蒸発器４の入口温度は、曲線12から分かるよう
に電磁弁６が開弁すると低圧圧力が高くなった分だけ上
昇し、閉弁すると低圧圧力が低くなった分だけ低下す
る。また、蒸発器４の出口温度は、曲線13からわかるよ
うに電磁弁６が開弁すると低圧圧力が上昇した分冷媒が
蒸発できないため、入口温度とほぼ同じ程度まで低下
し、閉弁すると上昇する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の過熱防止方法及び装置によれ
ば、圧縮機の過熱を検知したら、膨張弁に並列に設けら
れた、設定低圧圧力が該膨張弁より高い減圧弁を開くよ
うにしているため、低圧圧力を増加分だけの最少の製氷
能力低下で圧縮機を冷却することができる。

また、本発明に従って上述のように減圧弁を使用する
と、冷媒を自由に選定できるために、オゾン層を破壊す
ると言われているＲ−12やＲ−502のような特定のフロ
ン系冷媒以外のものも使用できる。

その理由について以下に記載すると、例えばオーガ式
のような製氷機においては、高圧縮比でも圧縮機が過熱
しないように、フロン系冷媒であるＲ−12や、Ｒ−22及
びＲ−115の共沸混合体であるＲ−502が使用されてお
り、圧縮機を過熱させ易いフロン系冷媒のＲ−22は、製
氷機では使用しない慣行であつた。

即ち、比較的に飽和液ガス温度が似ているＲ−22及び
Ｒ−502に例をとってモリエル線図で説明すると、Ｒ−5
02及びＲ−22の冷凍サイクルは第3A図のようになる。第
3A図において、圧縮機の吸入ガスの状態を同程度の過熱
度とすると、圧縮機の吐出温度は、Ｒ−502ではＡ点、
Ｒ−22ではＡ′点となり、Ａ′点の方が温度が高く圧縮
機を過熱させ易い。これは、等エンタルピー線がＲ−22
の方がＲ−502より傾いているためである。

しかし、第3B図に示すように、蒸発温度が高い空調装
置の場合（第3B図において、Ｂ点はＲ−502を利用した
製氷機についてのモリエル線図上の蒸発温度、Ｂ′点は
Ｒ−22を利用した空調装置についてのモリエル線図上の
蒸発温度をそれぞれ示す）、等エンタルピー線がＲ−22
の方がＲ−502より傾いていても、冷媒Ｒ−22の吐出温
度Ａ′を比較的に低く抑えることができるので、冷媒Ｒ
−22は空調装置用として用いられてきた。

従って、冷媒Ｒ−22をＲ−502と同様に製氷機に使い
たい場合には、第3C図に示すように、吐出温度Ａ′、Ａ
を同程度とするため、冷媒Ｒ−22については、過熱度を
低くして湿り蒸気の状態で冷媒を圧縮機に戻せばよい。

本発明によると、圧縮機が過熱状態となって電磁弁が
開弁している時には、減圧弁の低圧圧力が上昇した分冷
媒が蒸発できないので、過熱度の低い湿り蒸気の状態の
冷媒が圧縮機に戻ることになり、Ｒ−22のような冷媒で
も製氷機において使用可能となる。

更に、本発明の好適な実施例によれば、過熱時に電磁
弁６が開弁している間、冷媒は膨張弁３を流れないた
め、減圧弁としてキャピラリーチューブを選定した場合
でも、冷媒循環量の一部を分けて圧縮機を冷却させるイ
ンジェクション方式のものよりも太く又は／及び短いキ
ャピラリーチューブを使用できるため、詰まり等の現象
の発生は大幅に減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による製氷機用圧縮機の過熱防止方法
を実施する装置を備えた製氷機の冷凍回路の概略図、第
２図（ａ）及び（ｂ）は、本発明に従って過熱防止方法
を実施した場合の圧縮機温度等と過熱防止装置の電磁弁
の開閉との関係を示すグラフ、第3A図、第3B図及び第3C
図は、本発明の作用、効果を説明するためのグラフであ
る。 １……圧縮機、1b……バイパス管 ２……凝縮器、３……膨張手段（膨張弁） ４……蒸発器、６……電磁弁 ７……減圧手段（減圧弁） ８……温度検出装置、９……制御器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒入口及び出口を有する製氷機用圧縮機
   と、該圧縮機の冷媒出口に凝縮器を介して一端で接続さ
   れた膨張手段と、該膨張手段の他端及び前記圧縮機の冷
   媒入口の間に接続された蒸発器を備える冷凍回路におい
   て、前記製氷機用圧縮機の温度を検出する温度検出装置
   と、前記膨張手段の一端及び他端に同膨張手段と並列に
   接続されたバイパス管と、該バイパス管に設けられると
   共に、前記温度検出装置に接続された電磁弁と、該電磁
   弁と直列に前記バイパス管に設けられた減圧手段とを備
   え、該減圧手段は、該減圧手段を通る冷媒の出口側の低
   圧圧力が前記膨張手段を通る冷媒の出口側の低圧圧力よ
   りも高く設定されていることを特徴とする製氷機用圧縮
   機の過熱防止装置。
2. 【請求項２】前記温度検出装置はサーミスタであり、該
   サーミスタと前記電磁弁との間には、タイマ機能を有す
   る制御器が接続されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の製氷機用圧縮機の過熱防止装置。