JP3164079B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、庫内を冷却する冷
凍装置に関し、特に、デフロスト運転時の運転制御に係
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷凍装置には、圧縮機と、凝
縮器と、膨張機構と、蒸発器とを順に接続して成る冷媒
回路を備え、冷蔵庫や冷凍庫内を冷却するように構成さ
れた冷凍装置がある。また、この種の冷凍装置には、特
開平９−２１０５１５号公報に開示されているように、
個別に冷凍運転を行う高段側の一次側冷媒回路と低段側
の二次側冷媒回路とを備え、二元冷凍サイクルを構成す
るものも知られている。

【０００３】上記の冷凍装置では、庫内空気と冷媒とを
熱交換させる庫内熱交換器に霜が付着するため、この庫
内熱交換器のデフロストを行う必要がある。このデフロ
ストの方式には、以下に示すようなものが知られてい
る。

【０００４】先ず、庫内熱交換器に電気ヒータを設け、
これに通電して霜を融かす電熱式がある。しかし、この
方式は電力消費量が多く、近年の省エネルギの要求から
あまり用いられなくなっている。また、庫内熱交換器に
大量の水を散布して融かす散水式がある。しかし、給水
設備が別途必要となり、構成が複雑化する。また、庫内
熱交換器に圧縮機の吐出ガスを直接導入するホットガス
バイパス式がある。しかし、庫内熱交換器が凝縮した冷
媒で満たされるとそれ以上除霜は進まず、更には、冷凍
運転を再開したときに液バックを生ずる危険がある。

【０００５】これに対して、逆サイクル式は上記の各方
式のような欠点がなく、広く採用されている。この逆サ
イクル式は、冷媒回路の冷媒循環方向を反転させ、通常
は蒸発器である庫内熱交換器を凝縮器とし、通常は凝縮
器である庫外熱交換器を蒸発器として運転を行うもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
冷凍装置では、庫内熱交換器に風を送る庫内ファン及び
庫外熱交換器に風を送る庫外ファンを停止し、成り行き
でデフロスト運転を行っていた。このため、外気温によ
ってデフロスト運転時の庫外熱交換器における冷媒の蒸
発圧力が変動し、これによってデフロストに要する時間
が左右されるという問題があった。そして、上述の逆サ
イクル式のデフロスト運転中には庫内を冷却できず、デ
フロスト運転が長引くと冷却能力が低下するという問題
があった。

【０００７】つまり、上述の冷凍装置では、年間を通じ
てデフロスト運転を行う必要がある。そして、デフロス
ト運転時の庫外熱交換器での蒸発圧力は、庫外ファンを
停止したままであっても、外気温の高い夏期であれば充
分高く維持されるのに対し、外気温の低い冬季には低下
してしまう。このように庫外熱交換器での蒸発圧力が低
下すると、冷媒循環量が減少し、庫内熱交換器での凝縮
圧力が低下する。このため、庫内熱交換器における単位
時間あたりの冷媒凝縮量が減少し、デフロストに要する
時間が長引いていた。そして、外気温の変動によってデ
フロスト運転が長引くと、庫内の冷却ができない時間が
長くなり、装置の冷却能力の低下を招いていた。

【０００８】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、一年を通じて一定の
時間で確実に庫内熱交換器のデフロストを行い、冷凍装
置の冷却能力を十分に発揮させることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、デフロスト運
転時に庫外ファン（F1,F2）の送風量を調節し、これに
よって庫内熱交換器（50）での冷媒凝縮圧力をある程度
に維持するようにしたものである。

【００１０】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
は、圧縮機（21）と、冷媒と外気とが熱交換する庫外熱
交換器（22）と、膨張機構（EV12）と、吸熱用熱交換器
（11）とが順に接続されて一次冷媒が循環する一次側冷
媒回路（20）と、圧縮機（31）と、放熱用熱交換器（1
1）と、膨張機構（EV21）と、庫内熱交換器（50）とが
順に接続されて二次冷媒が循環する二次側冷媒回路（3
A）と、上記庫外熱交換器（22）に送風する庫外ファン
（F1,F2）とを備えるとともに、上記一次側冷媒回路（2
0）の吸熱用熱交換器（11）と、二次側冷媒回路（3A）
の放熱用熱交換器（11）とにより、一次冷媒と二次冷媒
とが熱交換するように一体の冷媒熱交換器（11）が形成
されて、上記一次側冷媒回路（20）及び二次側冷媒回路
（3A）により二元冷凍サイクルが構成され、庫内熱交換
器（50）で二次冷媒が蒸発して庫内を冷却する一方、上
記一次側冷媒回路（20）及び二次側冷媒回路（3A）の冷
媒循環方向を逆サイクルにして庫内熱交換器（50）のデ
フロストを行う冷凍装置を前提としている。

【００１１】そして、デフロスト運転時における上記一
次側冷媒回路（20）の冷媒凝縮圧力を所定範囲に維持す
るように庫外ファン（F1,F2）の送風量を調節して該一
次側冷媒回路（20）の単位時間当たりの冷媒凝縮量を確
保する風量制御手段（71）を設けるものである。

【００１２】また、本発明が講じた第２の解決手段は、
上記第１の解決手段において、一次側冷媒回路（20）の
圧縮機（21）が吐出する冷媒の圧力を検出する圧力検出
手段（SPH1）を設ける一方、風量制御手段（71）を、上
記圧力検出手段（SPH1）の検出値に基づいて庫外ファン
（F1,F2）の送風量を調節するように構成するものであ
る。

【００１３】また、本発明が講じた第３の解決手段は、
上記第１の解決手段において、一次側冷媒回路（20）の
圧縮機（21）が吐出する冷媒の圧力を検出する圧力検出
手段（SPH1）と、該圧縮機（21）が吐出する冷媒の温度
を検出する温度検出手段（TDH）とを設ける一方、 風
量制御手段（71）を、圧力検出手段（SPH1）の検出値及
び上記温度検出手段（TDH）の検出値の両方に基づいて
庫外ファン（F1,F2）の送風量を調節するものである。

【００１４】−作用− 上記第１の解決手段では、一次側冷媒回路（20）と二次
側冷媒回路（3A）とによって二元冷凍サイクルが構成さ
れている。したがって、冷却運転時においては、一次側
冷媒回路（20）の圧縮機（21）から吐出された冷媒は、
庫外熱交換器（22）で外気と熱交換し、凝縮して液冷媒
となる。該液冷媒は、膨張機構（EV12）で減圧した後に
吸熱用熱交換器（11）へ流れ、該吸熱用熱交換器（11）
で蒸発する。その後、蒸発した冷媒は圧縮機（21）に戻
り、この循環を繰り返す。

【００１５】また、二次側冷媒回路（3A）では、圧縮機
（31）から吐出された二次冷媒は、放熱用熱交換器（1
1）へ流れ、一次側冷媒回路（20）の吸熱用熱交換器（1
1）の一次冷媒と熱交換し、凝縮して液冷媒となる。該
液冷媒は、膨張機構（EV21）で減圧した後に庫内熱交換
器（50）へ流れ、該庫内熱交換器（50）で蒸発して庫内
空気を冷却する。その後、蒸発した冷媒は圧縮機（31）
に戻り、この循環を繰り返す。

【００１６】また、デフロスト運転時においては、一次
側冷媒回路（20）での冷媒循環方向が逆になる。つま
り、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、吸熱用熱交換
器（11）で凝縮し、膨張機構（EV12）で減圧した後に庫
外熱交換器（22）で蒸発し、その後、圧縮機（21）に戻
る。

【００１７】このデフロスト運転時においては、二次側
冷媒回路（3A）においても冷媒循環 方向が逆になる。つ
まり、圧縮機（31）から吐出された冷媒は、庫内熱交換
器（50）で凝縮し、膨張機構（EV12）で減圧した後に放
熱用熱交換器（11）で蒸発し、その後、圧縮機（31）に
戻る。これによって、庫内熱交換器（50）に付いた霜が
融ける。

【００１８】更に、デフロスト運転時には、風量制御手
段（71）が庫外ファン（F1,F2）の送風量を調節し、外
気温の変化に拘わらず庫外熱交換器（22）における冷媒
蒸発圧力を所定範囲に維持する。具体的に、外気温が高
いと庫外熱交換器（22）における冷媒蒸発圧力が高くな
りがちなため、庫外ファン（F1,F2）の送風量を少なく
するように調節し、冷媒蒸発圧力の上昇を抑制する。一
方、外気温が低いと庫外熱交換器（22）における冷媒蒸
発圧力が低くなりがちなため、庫外ファン（F1,F2）の
送風量を多くするように調節し、冷媒蒸発圧力の低下を
防ぐ。これによって、常に、庫外熱交換器（22）におけ
る冷媒蒸発圧力が所定範囲に維持される。そして、一次
側冷媒回路（20）における冷媒循環量が確保され、冷媒
熱交換器（11）の一次側流路における冷媒凝縮圧力が所
定範囲内に維持される。

【００１９】また、上記第２の解決手段では、圧力検出
手段（SPH1）が一次側冷媒回路（20）の圧縮機（21）の
吐出冷媒の圧力を検出する。この吐出冷媒の圧力は、一
次側冷媒回路（20）での冷媒凝縮圧力とほぼ同じ値であ
る。そして、風量制御手段（71）は、上記圧力検出手段
（SPH1）の検出値に基づいて庫外ファン（F1,F2）の送
風量を調節する。具体的に、デフロスト運転時において
吐出冷媒の圧力が高すぎるときは、庫外熱交換器（22）
での冷媒蒸発圧力が高すぎると考えられる。このため、
風量制御手段（71）は、送風量を減らすように制御を行
う。これに対して、吐出冷媒の圧力が低すぎるときは、
庫外熱交換器（22）での冷媒蒸発圧力が低すぎると考え
られる。このため、風量制御手段（71）は、送風量を増
やすように制御を行う。

【００２０】また、上記第３の解決手段では、圧力検出
手段（SPH1）が一次側冷媒回路（20）の圧縮機（21）の
吐出冷媒の圧力を検出し、温度検出手段（TDH）が該吐
出冷媒の温度を検出する。そして、風量制御手段（71）
は、上記圧力検出手段（SPH1）及び温度検出手段（TD
H）の両検出値に基づいて庫外ファン（F1,F2）の送風量
を調節する。つまり、上述のように、デフロスト運転時
において、吐出冷媒の圧力が高すぎるときは送風量の削
減が必要であり、吐出冷媒の圧力が低すぎるときは、送
風量の増大が必要である。その一方で、デフロスト運転
時に上記吐出冷媒の温度が高すぎるときは、圧縮機（2
1）の吸入冷媒の過熱度が大きすぎると考えられるため
送風量の削減が必要であり、上記吐出冷媒の温度が低す
ぎるときは、圧縮機（21）の吸入冷媒が湿り状態と考え
られるため送風量の増大が必要である。従って、本解決
手段の風量制御手段（71）は、上記吐出冷媒の圧力と温
度の両方を考慮して庫外ファン（F1,F2）の送風量の制
御を行う。

【００２１】

【発明の効果】従って、上記の解決手段によれば、デフ
ロスト運転時において風量制御手段（71）が庫外ファン
（F1,F2）の送風量を調節しているため、外気温が変動
しても一次側冷媒回路（20）での冷媒凝縮圧力を所定範
囲に維持することができる。このため、四季を問わず、
デフロスト運転時における一次側冷媒回路（20）での単
位時間あたりの冷媒凝縮量を確保することができる。こ
の結果、二次側冷媒回路（3A）においても冷媒の蒸発圧
力を維持して冷媒循環量を確保することができ、庫内熱
交換器（50）における冷媒凝縮圧力を所定範囲内に維持
することが可能となるため、一年を通じて一定の時間で
確実にデフロストを完了することができ、冷却運転がで
きない時間を最小限に抑制して冷却能力を十分に発揮さ
せることができる。

【００２２】また、上記の解決手段によれば、二元冷凍
サイクルを構成しているため、冷却運転時には装置の効
率を維持しつつマイナス数十度の低温を得ることができ
る。

【００２３】上記第２の解決手段では、一次側冷媒回路
（20）の冷媒凝縮圧力とほぼ同じ値を示す該一次側冷媒
回路（20）の圧縮機（21）の吐出冷媒の圧力を検出し、
この検出した圧力に基づいて庫外ファン（F1,F2）の送
風量を調節している。このため、的確な送風量の制御が
可能となり、外気温の変化に拘わらず一次側冷媒回路
（20）での冷媒凝縮圧力を確実に所定範囲に維持するこ
とができる。

【００２４】更に、上記第３の解決手段では、一次側冷
媒回路（20）の圧縮機（21）の吐出冷媒の圧力だけでな
く、該吐出冷媒の温度をも考慮して庫外ファン（F1,F
2）の送風量を調節している。このため、一次側冷媒回
路（20）の運転状態をより正確に把握した上で送風量の
制御を行うことができる。この結果、外気温の変化に拘
わらず一次側冷媒回路（20）での冷媒凝縮圧力を確実に
所定範囲に維持しつつ、二次側冷媒回路（3A）において
も冷媒循環量を確保して、二元冷凍装置（10）を安定し
て運転することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２６】図１及び図２に示すように、二元冷凍装置
（10）は、冷蔵庫又は冷凍庫を冷却するものであって、
室外ユニット（1A）とカスケードユニット（1B）とクー
リングユニット（1C）とを備えている。この各ユニット
（1A,1B,1C）は、図示しないが、それぞれ所定のケーシ
ングに構成機器を収納して形成されている。そして、該
室外ユニット（1A）とカスケードユニット（1B）の一部
とによって一次側冷媒回路（20）が構成されている。ま
た、上記カスケードユニット（1B）とクーリングユニッ
ト（1C）とに亘って、２つの二次側冷媒回路（3A,3B）
が構成されている。

【００２７】−冷媒回路の構成− 上記一次側冷媒回路（20）は、冷媒循環方向を正サイク
ルと逆サイクルとに切り換えて可逆運転可能に構成され
ている。そして、該一次側冷媒回路（20）は、圧縮機
（21）と、庫外熱交換器（22）と、２つの冷媒熱交換器
（11,11）の一次側流路とを順に接続して形成されてい
る。この冷媒熱交換器（11,11）の一次側流路は一次側
冷媒回路（20）の吸熱用熱交換器を構成している。ま
た、上記室外ユニット（1A）には、庫外ファン（F1,F
2）が設けられている。そして、この庫外ファン（F1,F
2）は、ファンモータ（M）を備える第１ファン（F1）及
び第２ファン（F2）から成り、上記庫外熱交換器（22）
に風を送るように構成されている。更に、上記各ファン
（F1,F2）は、高速で回転する高風量状態と、低速で回
転する低風量状態とに切り換え可能に構成されている。

【００２８】上記圧縮機（21）の吐出側には第１ガス配
管（40）が接続され、吸込側に第２ガス配管（41）が接
続されている。該第１ガス配管（40）は、圧縮機（21）
から油分離器（23）と四路切換弁（24）とを順に接続
し、上記庫外熱交換器（22）の一端に接続されている。
上記庫外熱交換器（22）の他端には液配管（42）の一端
が接続され、該液配管（42）は、主配管（4a）と２つの
分岐配管（4b,4c）とによって形成されている。そし
て、該各分岐配管（4b,4c）が２つの冷媒熱交換器（11,
11）の各一次側流路に接続されている。

【００２９】また、上記第１ガス配管（40）には、圧縮
機（21）への接続部近傍に位置して吐出管温度センサ
（TDH）が取り付けられている。該第１ガス配管（40）
における圧縮機（21）への接続部近傍では、該圧縮機
（21）から吐出された直後のガス冷媒が第１ガス配管
（40）内を流れている。従って、上記接続部における第
１ガス配管（40）の温度は圧縮機（21）の吐出冷媒の温
度とほぼ等しく、上記吐出管温度センサ（TDH）は吐出
冷媒の温度を検出する温度検出手段に構成されている。

【００３０】上記液配管（42）の主配管（4a）は、庫外
熱交換器（22）からレシーバ（25）を順に接続してい
る。一方、上記分岐配管（4b,4c）には膨張機構である
冷却用電動膨張弁（EV12）がそれぞれ設けられている。

【００３１】上記第２ガス配管（41）は、主配管（4d）
と２つの分岐配管（4e,4f）とによって形成されてい
る。該第２ガス配管（41）の主配管（4d）は、圧縮機
（21）からアキュムレータ（26）と四路切換弁（24）と
を順に接続する一方、上記各分岐配管（4e,4f）が各冷
媒熱交換器（11,11）の一次側流路に接続されている。
つまり、上記２つの冷媒熱交換器（11,11）の一次側流
路は、一次側冷媒回路（20）において互いに並列に接続
されている。

【００３２】尚、上記液配管（42）及び第２ガス配管
（41）の分岐配管（4b,4c,4e,4f）は、カスケードユニ
ット（1B）に設けられている。

【００３３】上記レシーバ（25）は、円筒容器状に形成
されている。また、該レシーバ（25）は、一端が上記第
１ガス配管（40）に接続してレシーバ（25）内で上方に
延びる上向き管と、一端が上記液配管（42）に接続して
レシーバ（25）内で下方に延びる下向き管とを備えてい
る。

【００３４】上記第１ガス配管（40）とレシーバ（25）
との間には、ガス通路（43）が接続されている。該ガス
通路（43）の一端は、第１ガス配管（40）における四路
切換弁（24）と庫外熱交換器（22）との間に接続され、
他端は、レシーバ（25）の上部に接続されている。そし
て、上記ガス通路（43）は、開閉弁（SV）が設けられ、
冷却運転時の高圧制御とデフロスト運転時のガス抜きと
を行うように構成されている。

【００３５】上記油分離器（23）と圧縮機（21）の吸込
側との間には、キャピラリチューブ（CP）を備えた油戻
し通路（44）が接続されている。上記圧縮機（21）の吐
出側と吸込側との間には、キャピラリチューブ（CP）と
開閉弁（SV）とを備えた圧縮機（21）のアンロード通路
（45）が接続され、該アンロード通路（45）の途中は圧
縮機（21）に接続されている。

【００３６】また、上記一次側冷媒回路（20）の圧縮機
（21）の吐出側の第１ガス配管（40）には、高圧冷媒圧
力を検出する圧力検出手段である高圧圧力センサ（SPH
1）と、高圧冷媒圧力が過上昇して所定の高圧値になる
とオフ信号を出力する高圧圧力開閉器（HPS1）とが設け
られている。また、上記圧縮機（21）の吸込側の第２ガ
ス配管（41）には、低圧冷媒圧力を検出する低圧圧力セ
ンサ（SPL1）が設けられている。

【００３７】一方、第１回路（3A）は、冷媒循環方向が
正サイクルと逆サイクルとに切り換えて可逆運転可能に
構成されている。そして、該第１回路（3A）は、圧縮機
（31）と第１の冷媒熱交換器（11）の二次側流路と蒸発
用伝熱管（5a）とを備えている。この冷媒熱交換器（1
1）の二次側流路は第１回路（3A）の放熱用熱交換器を
構成している。

【００３８】上記圧縮機（31）の吐出側は、第１ガス配
管（60）によって油分離器（32）と四路切換弁（33）と
を介して第１の冷媒熱交換器（11）における二次側流路
の一端に接続されている。上記二次側流路の他端は、液
配管（61）によって逆止弁（CV）とレシーバ（34）と膨
張機構である冷却用膨張弁（EV21）とを介して蒸発用伝
熱管（5a）の一端に接続されている。該蒸発用伝熱管
（5a）の他端は、第２ガス配管（62）によって逆止弁
（CV）と四路切換弁（33）とアキュムレータ（35）とを
介して圧縮機（31）の吸込側に接続されている。

【００３９】上記第１の冷媒熱交換器（11）は、一次側
冷媒回路（20）に接続する一次側流路と第１回路（3A）
に接続する二次側流路とを有するカスケードコンデンサ
であって、プレート形熱交換器によって構成されてい
る。そして、この第１の冷媒熱交換器（11）は、第１回
路（3A）の冷媒と一次側冷媒回路（20）の冷媒とが熱交
換を行い、第１回路（3A）の冷媒が放熱して凝縮する一
方、一次側冷媒回路（20）の冷媒が吸熱して蒸発する。

【００４０】尚、上記冷却用膨張弁（EV21）は、感温式
膨張弁であって、感温筒（TS）が蒸発用伝熱管（5a）の
出口側の第２ガス配管（62）に設けられている。

【００４１】上記第１回路（3A）は、逆サイクルのデフ
ロスト運転を行うように構成されているので、ドレンパ
ン通路（63）とガスバイパス通路（64）と減圧通路（6
5）とを備えている。該ドレンパン通路（63）は、第２
ガス配管（62）における逆止弁（CV）の両端部に接続さ
れ、ドレンパンヒータ（6a）と逆止弁（CV）とが設けら
れ、圧縮機（31）の吐出冷媒（ホットガス）が流れるよ
うに構成されている。

【００４２】上記ガスバイパス通路（64）は、液配管
（61）における冷却用膨張弁（EV21）の両端に接続さ
れ、逆止弁（CV）を備え、デフロスト運転時に液冷媒が
冷却用膨張弁（EV21）をバイパスするように構成されて
いる。

【００４３】上記減圧通路（65）は、液配管（61）にお
ける逆止弁（CV）の両端に接続され、開閉弁（SV）とデ
フロスト用膨張弁（EV22）とを備え、デフロスト運転時
に液冷媒を減圧するように構成されている。尚、上記デ
フロスト用膨張弁（EV22）は、感温式膨張弁であって、
感温筒が第２ガス配管（62）におけるアキュムレータ
（35）の上流側に設けられている。

【００４４】また、上記レシーバ（34）の上部には、ガ
ス抜き通路（66）の一端が接続されている。該ガス抜き
通路（66）は、開閉弁（SV）とキャピラリチューブ（C
P）とを備え、他端が、第２ガス配管（62）におけるア
キュムレータ（35）の上流側に接続されている。

【００４５】上記油分離器（32）と圧縮機（31）の吸込
側との間には、キャピラリチューブ（CP）を備えた油戻
し通路（67）が接続されている。

【００４６】また、上記圧縮機（31）の吐出側の第１ガ
ス配管（60）には、高圧冷媒圧力を検出する高圧圧力セ
ンサ（SPH2）と、高圧冷媒圧力が過上昇して所定の高圧
値になるとオフ信号を出力する高圧圧力開閉器（HPS2）
とが設けられている。また、上記圧縮機（31）の吸込側
の第２ガス配管（62）には、低圧冷媒圧力を検出する低
圧圧力センサ（SPL2）が設けられている。

【００４７】第２回路（3B）は、第１回路（3A）とほぼ
同様な構成であるが、デフロスト運転は行わず、冷却運
転のみを行うように構成されている。該第２回路（3B）
は、第１回路（3A）における四路切換弁（24）を備え
ず、その上、ドレンパン通路（63）とガスバイパス通路
（64）と減圧通路（65）とが設けられていない。つま
り、上記第２回路（3B）は、圧縮機（31）と第２の冷媒
熱交換器（11）の二次側流路とレシーバ（34）と冷却用
膨張弁（EV21）と蒸発用伝熱管（5b）とアキュムレータ
（35）とが第１ガス配管（60）と液配管（61）と第２ガ
ス配管（62）とによって順に接続されて構成されてい
る。上記第２の冷媒熱交換器（11）の二次側流路は第２
回路（3B）の放熱用熱交換器を構成している。

【００４８】上記冷却用膨張弁（EV21）は、感温式膨張
弁であって、感温筒が蒸発用伝熱管（5b）の出口側の第
２ガス配管（62）に設けられている。また、上記第２の
冷媒熱交換器（11）は、一次側冷媒回路（20）に接続す
る一次側流路と第２回路（3B）に接続する二次側流路と
を有するカスケードコンデンサであって、プレート形熱
交換器によって構成されている。そして、この第２の冷
媒熱交換器（11）は、第２回路（3B）の冷媒と一次側冷
媒回路（20）の冷媒とが熱交換を行い、第２回路（3B）
の冷媒が放熱して凝縮する一方、一次側冷媒回路（20）
の冷媒が吸熱して蒸発する。

【００４９】上記両二次側冷媒回路（3A,3B）における
蒸発用伝熱管（5a,5b）は、１つの庫内熱交換器（50）
に構成されており、庫内熱交換器（50）において、両二
次側冷媒回路（3A,3B）の冷媒と冷蔵庫内又は冷凍庫内
の空気とを熱交換させている。そして、上記庫内熱交換
器（50）、冷却用膨張弁（EV21）及びドレンパン通路
（63）がクーリングユニット（1C）に設けられる一方、
他の圧縮機（31）などが上記カスケードユニット（1B）
に設けられている。また、上記クーリングユニット（1
C）には、図示しないが、ファンモータで駆動される庫
内ファンが設けられ、該庫内ファンによって上記庫内熱
交換器（50）に庫内空気を送るようにしている。

【００５０】上記両二次側冷媒回路（3A,3B）における
蒸発用伝熱管（5a,5b）、冷却用膨張弁（EV21）及びド
レンパン通路（63）がクーリングユニット（1C）に設け
られる一方、他の圧縮機（31）などが上記カスケードユ
ニット（1B）に設けられている。

【００５１】また、上記第１回路（3A）における液配管
（61）には、蒸発用伝熱管（5a）への接続部分の近傍に
位置して液冷媒の温度を検出する液温度センサ（Th21）
が設けられる一方、上記庫内熱交換器（50）には、該庫
内熱交換器（50）の温度を検出する庫内熱交温度センサ
（Th22）が設けられている。

【００５２】本実施形態の二元冷凍装置（10）には、図
１に示すように、コントローラ（70）が設けられ、該コ
ントローラ（70）は、本発明の特徴とするファン制御部
（71）を備えている。

【００５３】上記ファン制御部（71）には、上記一次側
冷媒回路（20）に設けられた高圧圧力センサ（SPH1）及
び吐出管温度センサ（TDH）の検出値がそれぞれ入力さ
れている。そして、該ファン制御部（71）は、デフロス
ト運転中に、高圧圧力センサ（SPH1）の検出圧力、即ち
冷媒熱交換器（11）の一次側流路における冷媒凝縮圧力
と、吐出管温度センサ（TDH）の検出温度、即ち圧縮機
（21）の吐出冷媒の温度とに基づき、一次側冷媒回路
（20）における冷媒凝縮圧力を所定範囲に維持するよう
に上記庫外ファン（F1,F2）の送風量を調節し、風量制
御手段を構成している。

【００５４】−二元冷凍装置の運転動作− 次に、上述した二元冷凍装置（10）の運転動作について
説明する。

【００５５】先ず、冷却運転を行う場合、一次側冷媒回
路（20）の圧縮機（21）及び両二次側冷媒回路（3A,3
B）の２台の圧縮機（31,31）を共に駆動する。この状態
において、上記一次側冷媒回路（20）では、四路切換弁
（24）を図１の実線に切り換え、冷却用電動膨張弁（EV
12）を開度制御する。

【００５６】上記一次側冷媒回路（20）の圧縮機（21）
から吐出した一次冷媒は、庫外熱交換器（22）で凝縮し
て液冷媒となり、カスケードユニット（1B）に流れる。
そして、上記液冷媒は、２つの分岐配管（4b,4c）に分
かれ、冷却用電動膨張弁（EV12）で減圧した後に、２つ
の冷媒熱交換器（11,11）の各一次側流路で蒸発する。
その後、このガス冷媒が上記各一次側流路から圧縮機
（21）に戻り、この循環を繰り返す。

【００５７】一方、第１回路（3A）では、四路切換弁
（33）を図２の実線に切り換える一方、デフロスト用膨
張弁（EV22）を全閉とし、冷却用膨張弁（EV21）を過熱
度制御する。また、第２回路（3B）では、冷却用膨張弁
（EV21）を過熱度制御する。

【００５８】上記両二次側冷媒回路（3A,3B）におい
て、圧縮機（31,31）から吐出した二次冷媒は、冷媒熱
交換器（11,11）の二次側流路で凝縮して液冷媒とな
り、この液冷媒は、冷却用膨張弁（EV21）で減圧した後
に、蒸発用伝熱管（5a,5b）で蒸発する。その後、この
ガス冷媒が蒸発用伝熱管（5a,5b）から圧縮機（31,31）
に戻り、この循環を繰り返す。

【００５９】そして、上記各冷媒熱交換器（11,11）に
おいては、一次冷媒と二次冷媒とが熱交換し、二次側冷
媒回路（3A,3B）の二次冷媒が冷却されて凝縮する。一
方、上記庫内熱交換器（50）では、二次冷媒が蒸発して
冷却空気を生成し、庫内を冷却する。

【００６０】また、上記二元冷凍装置（10）は、デフロ
スト運転を行う。このデフロスト運転は、冷蔵運転時に
は６時間毎に行い、冷凍運転時は１２時間毎に行われ
る。上記デフロスト運転は、第２回路（3B）の運転を停
止する一方、第１回路（3A）と一次側冷媒回路（20）と
の冷媒循環方向を逆サイクルにして行われる。

【００６１】具体的に、第１回路（3A）では、四路切換
弁（33）を図２の破線に切り換える一方、デフロスト用
膨張弁（EV22）を過熱度制御し、冷却用膨張弁（EV21）
を全閉にする。

【００６２】上記圧縮機（31）から吐出した二次冷媒
は、四路切換弁（33）を経てドレンパン通路（63）を通
り、ドレンパンヒータ（6a）でドレンパンを加熱する。
続いて、上記二次冷媒は、蒸発用伝熱管（5a）を流れて
庫内熱交換器（50）を加熱し、該庫内熱交換器（50）の
着霜を融解する。その後、上記蒸発用伝熱管（5a）を流
れた二次冷媒は、ガスバイパス通路（64）を流れ、レシ
ーバ（34）を経て減圧通路（65）を流れ、デフロスト用
膨張弁（EV22）で減圧する。続いて、上記二次冷媒は、
冷媒熱交換器（11）の二次側流路で蒸発して、四路切換
弁（33）及びアキュムレータ（35）を経て圧縮機（31）
に戻り、この循環を繰り返す。

【００６３】一方、上記一次側冷媒回路（20）では、四
路切換弁（24）を図１の破線に切り換え、冷却用電動膨
張弁（EV12）を開度制御する。

【００６４】上記圧縮機（21）から吐出した一次冷媒
は、四路切換弁（24）を経て第１の冷媒熱交換器（11）
の一次側流路を流れ、第１回路（3A）の二次冷媒を加熱
する。その後、上記冷媒熱交換器（11）の一次側流路を
流れた一次冷媒は、レシーバ（25）を経て冷却用電動膨
張弁（EV12）で減圧する。続いて、上記一次冷媒は、庫
外熱交換器（22）で蒸発して、四路切換弁（24）及びア
キュムレータ（26）を経て圧縮機（21）に戻り、この循
環を繰り返す。

【００６５】このデフロスト運転時には、上記コントロ
ーラ（70）のファン制御部（71）が所定の動作を行い、
上記庫外熱交換器（22）における冷媒蒸発圧力が所定範
囲に維持されるように上記庫外ファン（F1,F2）の風量
を調節する。この庫外熱交換器（22）における冷媒蒸発
圧力の維持によって、一次側冷媒回路（20）における冷
媒循環量が確保され、冷媒熱交換器（11）の一次側流路
における冷媒凝縮圧力が所定範囲内に維持される。そし
て、この冷媒熱交換器（11）の一次側流路における冷媒
凝縮圧力の維持によって一次側冷媒回路（20）における
冷媒凝縮量を確保し、外気温の変化に拘わらず一定の時
間で上記庫内熱交換器（50）のデフロストを完了するよ
うにしている。

【００６６】以下、ファン制御部（71）の動作につい
て、図３及び図４を参照しながら詳細に説明する。先
ず、ステップST1では、上記高圧圧力センサ（SPH1）が
検出する圧縮機（21）の吐出冷媒の圧力Ｐchに基づい
て、第１パラメータΔＹ1 を決定する。具体的に、圧力
Ｐchが６kgf/cm² 未満、即ち冷媒熱交換器（11）の一次
側流路における冷媒凝縮温度Ｔchが１０℃未満であれば
ΔＹ1 ＝１とする。また、圧力Ｐchが６kgf/cm² 以上
８.３kgf/cm² 未満、即ち冷媒凝縮温度Ｔchが１０℃以
上２０℃未満であればΔＹ1 ＝０とする。また、圧力Ｐ
chが８.３kgf/cm² 以上１４.６kgf/cm² 未満、即ち冷媒
凝縮温度Ｔchが２０℃以上４０℃未満であればΔＹ1 ＝
−１とする。また、圧力Ｐchが１４.６kgf/cm² 以上、
即ち冷媒凝縮温度Ｔchが４０℃以上であればΔＹ1 ＝−
２とする。

【００６７】次に、ステップST2では、上記吐出管温度
センサ（TDH）が検出する吐出管温度Ｔdh、即ち圧縮機
（21）の吐出冷媒の温度に基づいて、第２パラメータΔ
Ｙ2 を決定する。具体的に、吐出管温度Ｔdhが６０℃未
満であればΔＹ2 ＝１とする。また、吐出管温度Ｔdhが
６０℃以上８０℃未満であればΔＹ2 ＝０とする。ま
た、吐出管温度Ｔdhが８０℃以上１１０℃未満であれば
ΔＹ2 ＝−１とする。また、吐出管温度Ｔdhが１１０℃
以上であればΔＹ2 ＝−２とする。

【００６８】続いて、ステップST3において上記第１パ
ラメータΔＹ1 と第２パラメータΔＹ2 の和である補助
パラメータΔＹを求め、ステップST4に移る。ステップS
T4では、制御パラメータＹの現在値にステップST3で求
めた補助パラメータΔＹを加え、制御パラメータＹの値
を更新する。その際、更新後の制御パラメータＹが１未
満であればＹ＝１と、６よりも大きければＹ＝６として
いる。従って、制御パラメータＹは常に１から６までの
値となる。

【００６９】その後、ステップST5に移り、ステップST4
で求めた制御パラメータＹに基づいて上記庫内ファン
（F1,F2）の送風量を変更する。ここで、図４に示すよ
うに、上記第１ファン（F1）及び第２ファン（F2）のそ
れぞれについての運転状態は、制御パラメータＹの値に
対応して予め定められている。具体的に、Ｙ＝１又はＹ
＝２であれば、第１ファン（F1）及び第２ファン（F2）
を停止する。また、Ｙ＝３であれば、第１ファン（F1）
だけを低風量状態で運転する。また、Ｙ＝４であれば、
第１ファン（F1）だけを高風量状態で運転する。また、
Ｙ＝５であれば、第１ファン（F1）を低風量状態で運転
し、第２ファン（F2）を高風量状態で運転する。また、
Ｙ＝６であれば、第１ファン（F1）及び第２ファン（F
2）を高風量状態で運転する。つまり、制御パラメータ
Ｙの値が大きくなるにつれて、上記庫内ファン（F1,F
2）の送風量が増加するように設定されている。そし
て、このステップST5では、上記第１及び第２ファン（F
1,F2）の運転状態を制御パラメータＹの値に従って変更
する。

【００７０】また、上記デフロスト運転は、液温度セン
サ（Th21）が、例えば、１０℃の冷媒温度を検出する
か、庫内熱交温度センサ（Th22）が、例えば、２０℃の
庫内熱交換器温度を検出するか、又は第１回路（3A）の
高圧圧力センサ（SPH2）が、例えば、１８kgf/cm² の高
圧冷媒圧力を検出すると、終了する。尚、上記デフロス
ト運転は、１時間のガードタイマでも終了する。

【００７１】上記デフロスト運転時の他、冷却運転時に
おいて、各二次側冷媒回路（3A,3B）におけるガス抜き
通路（66）の開閉弁（SV）は開口し、レシーバ（34）に
溜まる液冷媒を低温側圧縮機（31）に戻す。

【００７２】また、上記一次側冷媒回路（20）における
ガス通路（43）は、冷却運転時において、高圧圧力セン
サ（SPH1）が検出する高圧冷媒の圧力が低下すると、例
えば、６kgf/cm² まで低下すると、開閉弁（SV）を開口
し、高圧冷媒をレシーバ（25）に供給し、高圧冷媒圧力
を上昇させる。この開閉弁（SV）の開口は、高圧冷媒の
圧力が上昇し、例えば、１５kgf/cm² まで上昇すると、
終了する。

【００７３】−実施形態の効果− 本実施形態によれば、デフロスト運転時においてコント
ローラ（70）のファン制御部（71）が庫外ファン（F1,F
2）の送風量を調節しているため、外気温が変動しても
一次側冷媒回路（20）での冷媒凝縮圧力を所定範囲に維
持することができる。つまり、庫外ファン（F1,F2）の
送風量を調節することによって、外気温の如何に関わら
ず、デフロスト運転時の庫外熱交換器（22）における冷
媒蒸発圧力を所定範囲に維持することが可能となる。こ
のため、一次側冷媒回路（20）における冷媒循環量を確
保することができ、冷媒熱交換器（11）の一次側流路に
おける冷媒凝縮圧力を所定範囲内に維持することができ
る。この結果、デフロスト運転時には、年間を通じて冷
媒熱交換器（11）の一次側流路における単位時間あたり
の冷媒凝縮量を確実に確保することができる。

【００７４】このようにデフロスト運転時における上記
一次側流路での冷媒凝縮量が確保されると、冷媒熱交換
器（11）の二次側流路における単位時間あたりの冷媒蒸
発量が確保される。従って、該二次側流路における冷媒
蒸発圧力を所定範囲に維持することができ、デフロスト
運転可能な二次側冷媒回路（3A）における冷媒循環量を
確保することができ、庫内熱交換器（50）における冷媒
凝縮圧力を所定範囲内に維持することが可能となる。こ
の結果、年間を通じて該庫内熱交換器（50）における単
位時間あたりの冷媒凝縮量を確保することができ、庫内
熱交換器（50）のデフロストを所定の時間内に確実に行
うことができる。そして、冷却運転ができない時間を最
小限に抑制することができ、二元冷凍装置（10）の冷却
能力を十分に発揮させることができる。

【００７５】また、上記コントローラ（70）のファン制
御部（71）は、一次側冷媒回路（20）の圧縮機（21）の
吐出冷媒の圧力だけでなく、該吐出冷媒の温度をも考慮
して庫外ファン（F1,F2）の送風量を調節している。こ
のため、一次側冷媒回路（20）の運転状態をより正確に
把握した上で送風量の制御を行うことができる。この結
果、外気温の変化に拘わらず一次側冷媒回路（20）での
冷媒凝縮圧力を確実に所定範囲に維持しつつ、二元冷凍
装置（10）を安定して運転することができる。

【００７６】

【発明のその他の実施の形態】本発明は、二元冷凍装置
（10）において、デフロスト運転時における庫外ファン
（F1,F2）の送風量を調節するようにしたものである
が、１つの冷媒回路、即ち圧縮機と庫外熱交換器と膨張
弁と庫内熱交換器とを順に接続して成る冷媒回路を有す
る冷凍装置において、同様の庫外ファン（F1,F2）の制
御を行うようにしてもよい。

【００７７】また、上記実施形態のファン制御部（71）
では、圧縮機（21）の吐出冷媒の圧力及び温度に基づい
て庫外ファン（F1,F2）の送風量を調節するようにした
が、圧縮機（21）の吐出冷媒の圧力、即ち上記高圧圧力
センサ（SPH1）の検出圧力のみに基づいて庫外ファン
（F1,F2）の制御を行うようにしてもよい。この場合の
ファン制御部（71）の動作は、上記実施形態のファン制
御部（71）の動作と若干異なる。つまり、図３のフロー
図におけるステップST2の動作は不要であり、またステ
ップST3では上記第１パラメータΔＹ1 をそのまま補助
パラメータΔＹとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る一次側冷媒回路の要部を示す冷
媒回路図である。

【図２】実施形態に係る二次側冷媒回路を示す冷媒回路
図である。

【図３】デフロスト運転時におけるコントローラのファ
ン制御部の動作を示すフロー図である。

【図４】制御パラメータの値に対応する庫外ファンの運
転状態を示す表である。

【符号の説明】

（11） 冷媒熱交換器（吸熱用熱交換器、放熱用熱交換
器） （20） 一次側冷媒回路 （21） 圧縮機 （22） 庫外熱交換器 （31） 圧縮機 （50） 庫内熱交換器 （71） ファン制御部（風量制御手段） （F1） 第１ファン（庫外ファン） （F2） 第２ファン（庫外ファン） （EV12）膨張機構（冷却用電動膨張弁） （EV21）膨張機構（冷却用膨張弁） （SPH1）高圧圧力センサ（圧力検出手段） （TDH） 吐出管温度センサ（温度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 47/02 F25B 13/00 F25B 7/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（21）と、冷媒と外気とが熱交換
   する庫外熱交換器（22）と、膨張機構（EV12）と、吸熱
   用熱交換器（11）とが順に接続されて一次冷媒が循環す
   る一次側冷媒回路（20）と、 圧縮機（31）と、放熱用熱交換器（11）と、膨張機構
   （EV21）と、庫内熱交換器（50）とが順に接続されて二
   次冷媒が循環する二次側冷媒回路（3A）と、 上記庫外熱交換器（22）に送風する庫外ファン（F1,F
   2）とを備え、 上記一次側冷媒回路（20）の吸熱用熱交換器（11）と、
   二次側冷媒回路（3A）の放熱用熱交換器（11）とによ
   り、一次冷媒と二次冷媒とが熱交換するように一体の冷
   媒熱交換器（11）が形成されて、上記一次側冷媒回路
   （20）及び二次側冷媒回路（3A）により二元冷凍サイク
   ルが構成され、 庫内熱交換器（50）で二次冷媒が蒸発して庫内を冷却す
   る一方、 上記一次側冷媒回路（20）及び二次側冷媒回路（3A）の
   冷媒循環方向を逆サイクルにして庫内熱交換器（50）の
   デフロストを 行う冷凍装置において、デフロスト 運転時における上記一次側冷媒回路（20）の
   冷媒凝縮圧力を所定範囲に維持するように庫外ファン
   （F1,F2）の送風量を調節して該一次側冷媒回路（20）
   の単位時間当たりの冷媒凝縮量を確保する風量制御手段
   （71）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷凍装置において、一次側冷媒回路（20）の 圧縮機（21）が吐出する冷媒の
   圧力を検出する圧力検出手段（SPH1）を備える一方、 風量制御手段（71）は、上記圧力検出手段（SPH1）の検
   出値に基づいて庫外ファン（F1,F2）の送風量を調節す
   るように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の冷凍装置において、一次側冷媒回路（20）の 圧縮機（21）が吐出する冷媒の
   圧力を検出する圧力検出手段（SPH1）と、該圧縮機（2
   1）が吐出する冷媒の温度を検出する温度検出手段（TD
   H）とを備える一方、 風量制御手段（71）は、圧力検出手段（SPH1）の検出値
   及び上記温度検出手段（TDH）の検出値の両方に基づい
   て庫外ファン（F1,F2）の送風量を調節するように構成
   されていることを特徴とする冷凍装置。