(57)【要約】      （修正有）【課題】負荷冷却器を冷却するとともに、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能な冷凍装置、および熱輸送限界が大きくすることにより、デフロスト時間を短縮化可能な負荷冷却器のデフロスト方法を提供する。【解決手段】負荷冷却器１２、圧縮機１４、蓄熱器１６、コンデンサー１８、受液器２０、膨張弁２２をこの順に冷媒配管により順次接続して、冷却回路を構成する冷凍装置において、負荷冷却器１２の冷却運転中に蓄熱した蓄熱器１６の熱を利用することにより、蓄熱器１６から負荷冷却器１２へ第１バイパス管２７を介して、冷媒ガスを送る一方、負荷冷却器１２から蓄熱器１６へ第２バイパス管３１を介して、負荷冷却器１２をデフロストした結果生じる冷媒液を戻す、ループ型サーモサイフォンを構成する。【選択図】図１
2014231921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により順次接続して、冷却回路を構成する冷凍装置において、
前記蓄熱器が前記負荷冷却器より下方レベルに設置され、
前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記冷媒配管と、前記蓄熱器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記蓄熱器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記冷媒配管とを接続する第１バイパス管と、
前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管の前記いずれか一方の前記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管と、前記蓄熱器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記蓄熱器からの流出部を構成する前記冷媒配管の前記いずれか一方の前記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管とを接続する第２バイパス管と、を有し、
それにより、前記蓄熱器において前記負荷冷却器の冷却運転中に蓄熱した熱を利用することにより、前記蓄熱器から前記負荷冷却器へ前記第１バイパス配管を介して、冷媒ガスを送る一方、前記負荷冷却器から前記蓄熱器へ前記第２バイパス配管を介して、前記負荷冷却器をデフロストした結果生じる冷媒液を戻す、ループ型サーモサイフォンを構成することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記第１バイパス管は、前記負荷冷却器と前記圧縮機とを接続する第１冷媒配管と、前記蓄熱器と前記コンデンサーとを接続する第４冷媒配管とを接続し、
前記第２バイパス管は、前記膨張弁と前記負荷冷却器とを接続する第３冷媒配管と、前記圧縮機と前記蓄熱器とを接続する第２冷媒配管とを接続し、
前記第１冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置は、前記第３冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置より下方レベルとする、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記第１バイパス管の前記第４冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第１切替弁が設けられ、
前記第２バイパス管の前記第２冷媒配管への接続位置より、前記コンデンサー側に第２切替弁が設けられ、
前記第１バイパス管の前記第１冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第３切替弁が設けられ、
前記第１バイパス管の途中に第４切替弁が設けられる、請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記第１バイパス管は、前記負荷冷却器と前記圧縮機とを接続する第１冷媒配管と、前記圧縮機と前記蓄熱器とを接続する第２冷媒配管とを接続し、
前記第２バイパス管は、前記膨張弁と前記負荷冷却器とを接続する第３冷媒配管と、前記蓄熱器と前記コンデンサーとを接続する第４冷媒配管とを接続し、
前記第１冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置は、前記第３冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置より上方レベルとする、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記第１バイパス管の前記第２冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第１切替弁が設けられ、
前記第２バイパス管の前記第４冷媒配管への接続位置より、前記コンデンサー側に第２切替弁が設けられ、
前記第１バイパス管の前記第１冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第３切替弁が設けられ、
前記第１バイパス管の途中に第４切替弁が設けられる、請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項６】
さらに、前記受液器と前記膨張弁とを接続する第５冷媒配管と、前記第４冷媒配管の前記第２切替弁の前記蓄熱器側とを接続する第３バイパス管が設けられ、
前記第３バイパス管の途中に第５切替弁が設けられ、
前記受液器から前記第５冷媒配管の一部、前記第３バイパス管および前記第４冷媒配管の一部を介して、冷媒液を前記蓄熱器へ送る、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項７】
さらに、前記第２冷媒配管の前記第１切替弁と前記圧縮機との間の部分と、前記第４冷媒配管の前記第２切替弁と前記コンデンサーとの間の部分とを接続する蓄熱器バイパス管が設けられ、
前記蓄熱器バイパス管の途中に第６切替弁が設けられる、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記蓄熱器の蓄熱材は、潜熱蓄熱材である、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項９】
デフロスト前に、前記受液器より前記負荷冷却器のデフロストに必要な冷媒量を前記第３バイパス管を介して自然供給する、請求項６に記載の冷凍装置。
【請求項１０】
前記第５冷媒配管の前記受液器から前記第３バイパス管との分岐部までの間、または第３バイパス管の途中にポンプを設け、それにより、デフロスト前に、前記受液器より前記負荷冷却器のデフロストに必要な冷媒量を前記第３バイパス管を介して強制供給する、請求項６に記載の冷凍装置。
【請求項１１】
冷媒ガスを圧縮する圧縮機を有する冷却回路により冷却する、最上方レベルに位置する負荷冷却器のデフロスト方法であって、
負荷冷却器の冷却運転中に、圧縮機の吐出冷媒ガスの顕熱あるいは凝縮潜熱を蓄熱する段階と、
蓄熱した熱を利用して、サーモサイフォン方式により、前記負荷冷却器をデフロストする段階とを、
有することを特徴とする、負荷冷却器のデフロスト方法。
【請求項１２】
前記蓄熱段階は、前記負荷冷却器より下方レベルに設置される蓄熱器により行い、
前記サーモサイフォン方式は、前記負荷冷却器と前記蓄熱器との間にループ型デフロスト回路を構成する、請求項１１に記載の負荷冷却器のデフロスト方法。
【請求項１３】
前記冷却運転中において、前記蓄熱段階終了後に、前記蓄熱器をバイパスする段階を有する、請求項１２に記載の負荷冷却器のデフロスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、および負荷冷却器のデフロスト方法に関し、より詳細には、負荷冷却器を冷却するとともに、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能な冷凍装置、および熱輸送限界が大きくすることにより、デフロスト時間を短縮化可能な負荷冷却器のデフロスト方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却した負荷冷却器のデフロスト（除霜）を行うのに、省エネルギー化の観点から、冷却運転中の排熱を利用して、デフロストを行う冷凍装置あるいは空気調和機が、たとえば、特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１の冷凍装置は、カスケードコンデンサーにより二酸化炭素冷媒とアンモニア冷媒の熱交換を行い、二酸化炭素冷媒を冷媒液に変えるとともに、アンモニア冷媒を気化させてなる二酸化炭素循環・冷却システムであり、カスケードコンデンサーから排出されたアンモニア冷媒回路内のアンモニア冷媒に生じる発熱により二酸化炭素冷媒を気化させてホットガス化するホットガス熱交換器と、ホットガス熱交換器内に二酸化炭素冷媒を送り、かつ、ホットガス熱交換器内で生成されるホットガスを負荷側冷却器内に供給して除霜するデフロスト回路を備えている。
このようなデフロスト回路によれば、冷却システム運転中に二酸化炭素冷媒回路の負荷側冷却器に付着する霜を除霜(デフロスト)する場合は、アンモニア冷媒回路のアンモニア冷媒に生じる発熱(排熱)を、ホットガス熱交換器において二酸化炭素冷媒回路の二酸化炭素冷媒側に移して回収し、この回収した排熱により二酸化炭素冷媒を気化させてホットガスにし、ホットガスを負荷側冷却器に供給して負荷側冷却器に付着した霜を取り除くことが可能である。
【０００４】
特許文献２の空気調和機は、圧縮機と第１の四方切換弁との間に第２の四方切換弁を介してケミカル蓄熱装置を設け、暖房運転時にケミカル蓄熱装置を用いて圧縮機の吐出ガス冷媒より吸熱し、蓄熱を行ない、デフロスト運転時には蓄熱した熱で室内熱交換器の入口側で冷媒を加熱するようにしたものである。
このような空気調和機によれば、デフロスト運転時に室内側熱交換器の入口側において低温低圧の液冷媒がケミカル蓄熱装置に蓄熱された熱によって加熱され高温低圧のガス冷媒となって室内側熱交換器に導かれ室内側送風機によって送風される室内空気と熱交換され、室内側に暖気が送風され、一方高温低圧のガス冷媒は室内側熱交換器における放熱により低温となり圧縮機へ戻る。
よって、このようなデフロスト技術によれば、冷却運転中の排熱をいったん蓄熱し、その熱を利用して、デフロストすることが可能である。
【０００５】
しかしながら、このような従来のデフロスト技術には、以下のような技術的問題点が存する。
第１に、省エネルギー化が不十分な点である。より詳細には、冷却運転中の排熱を利用してデフロストを行う点では、ある程度の省エネルギー化が可能であるが、デフロスト運転中にも圧縮機を稼働しつつ、デフロストしている。
この点、特許文献２においては、冷却運転の排熱を蓄熱槽に蓄熱しているものの、特許文献１と同様に、圧縮機を稼働しながらデフロストしている。
【０００６】
第２に、冷却運転の排熱を利用するためには、熱輸送が必要であるところ、いわゆるウィック式では、毛細管現象に起因する熱輸送限界があり、一方いわゆる単なるサーモサイフォン式では、フラッディングに起因する熱輸送限界があり、いずれもその分、デフロスト時間がかかる。
より詳細には、ウィック式では、上に位置する高温部と下に位置する低温部との間での熱輸送形式となることから、毛細管現象を利用した輸送となるので、自ずと熱輸送限界が存在する。
それに対して、サーモサイフォン式では、下に位置する高温部と上に位置する低温部との間での熱輸送形式であり、自然循環を生じことから、ウィック式のような熱輸送限界はないが、下方に向かうコールド流れと上方に向かうホット流れとの間でフラッディングを生じることから、この観点から、熱輸送限界が生じる。
【０００７】
以上のように、従来の熱輸送形式により冷却運転中の排熱を利用しようとすれば、熱輸送限界が小さく、それに起因して、デフロスト時間の長時間化を引き起こす。
【特許文献１】特開２０１０−１８１０９３号
【特許文献２】特開平０５−７９７３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、負荷冷却器を冷却するとともに、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能な冷凍装置、および熱輸送限界を大きくすることにより、デフロスト時間を短縮化可能な負荷冷却器のデフロスト方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、本発明の冷凍装置は、
負荷冷却器、圧縮機、蓄熱器、コンデンサー、受液器、膨張弁をこの順に冷媒配管により順次接続して、冷却回路を構成する冷凍装置において、
前記蓄熱器が前記負荷冷却器より下方レベルに設置され、
前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記冷媒配管と、前記蓄熱器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記蓄熱器からの流出部を構成する前記冷媒配管のいずれか一方の前記冷媒配管とを接続する第１バイパス管と、
前記負荷冷却器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記負荷冷却器からの流出部を構成する前記冷媒配管の前記いずれか一方の前記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管と、前記蓄熱器への流入部を構成する前記冷媒配管、または前記蓄熱器からの流出部を構成する前記冷媒配管の前記いずれか一方の前記冷媒配管に対する他方の前記冷媒配管とを接続する第２バイパス管と、を有し、
それにより、前記蓄熱器において前記負荷冷却器の冷却運転中に蓄熱した熱を利用することにより、前記蓄熱器から前記負荷冷却器へ前記第１バイパス配管を介して、冷媒ガスを送る一方、前記負荷冷却器から前記蓄熱器へ前記第２バイパス配管を介して、前記負荷冷却器をデフロストした結果生じる冷媒液を戻す、ループ型サーモサイフォンを構成する、構成としている。
【００１０】
以上の構成を有する冷凍装置によれば、冷却運転中、負荷冷却器を冷却することにより蒸発した冷媒ガスは、圧縮機により圧縮されて、蓄熱器において放熱し、その結果蓄熱され、冷媒ガスあるいは冷媒液が、コンデンサーで凝縮あるいは過冷却されて、冷媒液が受液器に受け入れられ、膨張弁を経て、再度負荷冷却器を冷却する冷却回路を構成することにより、負荷冷却器を冷却する。
一方、負荷冷却器のデフロスト運転中には、負荷冷却器の冷却運転中に蓄熱器に蓄熱した熱を利用することにより、蓄熱器から負荷冷却器へ第１バイパス配管を介して、冷媒ガスを送る一方、負荷冷却器から蓄熱器へ第２バイパス配管を介して、負荷冷却器をデフロストした結果生じる冷媒液を戻すことにより、下方に位置するホット側の蓄熱器と、上方に位置するコールド側の負荷冷却器との間で自然循環によるループ型サーモサイフォンを構成することで、圧縮機を停止した状態でのデフロストを可能とするとともに、従来のウィック式あるいはサーモサイフォン式による小さな熱輸送限界の問題を生じることなく、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能である。
【００１１】
また、前記第１バイパス管は、前記負荷冷却器と前記圧縮機とを接続する第１冷媒配管と、前記蓄熱器と前記コンデンサーとを接続する第４冷媒配管とを接続し、
前記第２バイパス管は、前記膨張弁と前記負荷冷却器とを接続する第３冷媒配管と、前記圧縮機と前記蓄熱器とを接続する第２冷媒配管とを接続し、
前記第１冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置は、前記第３冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置より下方レベルとするのでもよい。
さらに、前記第１バイパス管の前記第４冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第１切替弁が設けられ、
前記第２バイパス管の前記第２冷媒配管への接続位置より、前記コンデンサー側に第２切替弁が設けられ、
前記第１バイパス管の前記第１冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第３切替弁が設けられ、
前記第１バイパス管の途中に第４切替弁が設けられるのがよい。
【００１２】
さらにまた、前記第１バイパス管は、前記負荷冷却器と前記圧縮機とを接続する第１冷媒配管と、前記圧縮機と前記蓄熱器とを接続する第２冷媒配管とを接続し、
前記第２バイパス管は、前記膨張弁と前記負荷冷却器とを接続する第３冷媒配管と、前記蓄熱器と前記コンデンサーとを接続する第４冷媒配管とを接続し、
前記第１冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置は、前記第３冷媒配管の前記負荷冷却器への接続位置より上方レベルとするのでもよい。
加えて、前記第１バイパス管の前記第２冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第１切替弁が設けられ、
前記第２バイパス管の前記第４冷媒配管への接続位置より、前記コンデンサー側に第２切替弁が設けられ、
前記第１バイパス管の前記第１冷媒配管への接続位置より、前記圧縮機側に第３切替弁が設けられ、
前記第１バイパス管の途中に第４切替弁が設けられるのでもよい。
【００１３】
また、前記受液器と前記膨張弁とを接続する第５冷媒配管と、前記第４冷媒配管の前記第２切替弁の前記蓄熱器側とを接続する第３バイパス管がさらに設けられ、
前記第３バイパス管の途中に第５切替弁が設けられ、
前記受液器から前記第５冷媒配管の一部、前記第３バイパス管および前記第４冷媒配管の一部を介して、冷媒液を前記蓄熱器へ送るのがよい。
さらにまた、前記第２冷媒配管の前記第１切替弁と前記圧縮機との間の部分と、前記第４冷媒配管の前記第２切替弁と前記コンデンサーとの間の部分とを接続する蓄熱器バイパス管がさらに設けられ、
前記蓄熱器バイパス管の途中に第６切替弁が設けられるのでもよい。
加えて、前記蓄熱器の蓄熱材は、潜熱蓄熱材であるのが好ましい。
【００１４】
また、デフロスト前に、前記受液器より前記負荷冷却器のデフロストに必要な冷媒量を前記第３バイパス管を介して自然供給するのがよい。
さらに、前記第５冷媒配管の前記受液器から前記第３バイパス管との分岐部までの間、または第３バイパス管の途中にポンプを設け、それにより、デフロスト前に、前記受液器より前記負荷冷却器のデフロストに必要な冷媒量を前記第３バイパス管を介して強制供給するのでもよい。
【００１５】
上記課題を達成するために、本発明の負荷冷却器のデフロスト方法は、
冷媒ガスを圧縮する圧縮機を有する冷却回路により冷却する、最上方レベルに位置する負荷冷却器のデフロスト方法であって、
負荷冷却器の冷却運転中に、圧縮機の吐出冷媒ガスの顕熱あるいは凝縮潜熱を蓄熱する段階と、
蓄熱した熱を利用して、サーモサイフォン方式により、前記負荷冷却器をデフロストする段階とを、
有する、構成としている。
【００１６】
さらに、前記蓄熱段階は、前記負荷冷却器より下方レベルに設置される蓄熱器により行い、
前記サーモサイフォン方式は、前記負荷冷却器と前記蓄熱器との間にループ型デフロスト回路を構成するのがよい。
また、前記冷却運転中において、前記蓄熱段階終了後に、前記蓄熱器をバイパスする段階を有するのでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る冷凍装置の実施形態を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
図１に示すように、冷凍装置１０は、負荷冷却器１２、圧縮機１４、蓄熱器１６、コンデンサー１８、受液器２０、膨張弁２２をこの順に冷媒配管により順次接続して、冷却回路を構成する。蓄熱器１６が負荷冷却器１２より下方レベル（レベル差Ｈ）に設置され、膨張弁２２と負荷冷却器１２とを接続する第３冷媒配管２８と、圧縮機１４と蓄熱器１６とを接続する第２冷媒配管２６とを接続する第１バイパス管２７と、負荷冷却器１２と圧縮機１４とを接続する第１冷媒配管２４と、蓄熱器１６とコンデンサー１８とを接続する第４冷媒配管３０とを接続する第２バイパス管３１とを有し、第１冷媒配管２４の負荷冷却器１２への接続位置は、第３冷媒配管２８の負荷冷却器１２への接続位置より下方レベル（レベル差ｈ）としている。コンデンサー１８と受液器２０との間は、第６冷媒配管５０により接続されている。
それにより、蓄熱器１６において負荷冷却器１２の冷却運転中に蓄熱した熱を利用することにより、蓄熱器１６から負荷冷却器１２へ第１バイパス管２７を介して、冷媒ガスを送る一方、負荷冷却器１２から蓄熱器１６へ第２バイパス管３１を介して、負荷冷却器１２をデフロストした結果生じる冷媒液を戻す、ループ型サーモサイフォンを構成するようにしている。
蓄熱器１６の負荷冷却器１２に対する相対的な設置レベル差Ｈ、および第１冷媒配管２４の負荷冷却器１２への接続位置の第３冷媒配管２８の負荷冷却器１２への接続位置に対する相対的な設置レベル差ｈは、ループ型サーモサイフォンを構成する観点から、適宜定めればよい。
さらに、受液器２０と膨張弁２２とを接続する第５冷媒配管４０と、第４冷媒配管３０の第２切替弁３４の蓄熱器１６側とを接続する第３バイパス管４２が設けられ、第３バイパス管４２の途中に第５切替弁４４が設けられ、受液器２０から第５冷媒配管４０の一部、第３バイパス管４２および第４冷媒配管３０の一部を介して、冷媒液を蓄熱器１６へ送るようにしてある。
さらに、第２冷媒配管２６と第４冷媒配管３０とを接続する蓄熱器バイパス管４６が設けられ、蓄熱器バイパス管４６の途中に第６切替弁４８が設けられる。
【００１８】
各冷媒配管（第１冷媒配管２４、第２冷媒配管２６、第４冷媒配管３０）には、以下に説明するように、通常運転モードとデフロスト運転モードとの切替の観点から、切替弁が設けられている。
より詳細には、第１バイパス管２７の第２冷媒配管２６への接続位置より、圧縮機１４側に第１切替弁３２が設けられ、第２バイパス管３１の第４冷媒配管３０への接続位置より、コンデンサー１８側に第２切替弁３４が設けられ、第２バイパス管３１の第１冷媒配管２４への接続位置より、圧縮機１４側に第３切替弁３６が設けられ、第１バイパス管２７の途中に第４切替弁３８が設けられる。
なお、第２冷媒配管２６には、蓄熱器１６から圧縮機１４への冷媒の流れを阻止する逆止弁６２、第２バイパス管３１には、蓄熱器１６から負荷冷却器１２への冷媒の流れを阻止する逆止弁６４、および第３バイパス管４２には、蓄熱器１６から受液器２０への冷媒の流れを阻止する逆止弁６６がそれぞれ設けられる。
【００１９】
負荷冷却器１２は、たとえば、冷凍庫、冷蔵倉庫、出荷室等の庫内を冷却するのに、庫内に設置される。
蓄熱器１６の蓄熱材は、潜熱製蓄熱材でもよく、顕熱製蓄熱材でもよい。たとえば、潜熱製蓄熱材としては、パラフィン系があり、  顕熱製蓄熱材としては、水がある。
【００２０】
後に説明するように、デフロスト運転モードの初期において、デフロスト前に、受液器２０より負荷冷却器１２のデフロストに必要な冷媒量を第３バイパス管４２を介して自然供給するようにしている。
より詳細には、圧縮機１４を停止した際、受液器２０と膨張弁２２との間の第５冷媒配管４０内の冷媒は、圧縮機１４より下流であり、比較的高圧であり、一方、第１バイパス管２７と第２バイパス管３１とにより負荷冷却器１２と蓄熱器１６とを接続することにより構成されるループ型サーモサイフォンにおいては、高圧側の蓄熱器１６と低圧側の負荷冷却器１２とが連通することにより、比較的中圧となることから、この差圧により、冷媒を受液器２０から負荷冷却器１２へ自然供給することが可能である。
変形例として、第５冷媒配管４０の受液器２０から第３バイパス管４２との分岐部までの間、または第３バイパス管４２の途中にポンプ（図示せず）を設け、それにより、デフロスト前に、受液器２０より負荷冷却器１２のデフロストに必要な冷媒量を第３バイパス管４２を介して強制供給してもよい。
【００２１】
以上の構成を有する冷凍装置１０について、図２ないし図５を参照しながら、その作用を、冷凍装置１０の運転方法の説明を通じて、以下に説明する。
冷凍装置１０の運転方法について、運転モードとして、通常運転モード１（蓄熱段階）（図２）、通常運転モード２（蓄熱終了以降）（図３）、デフロスト運転モード（初期段階）（図４）、およびデフロスト運転モード（通常段階）（図５）に分かれる。
【００２２】
まず、図２に示すように、通常運転モード１（蓄熱段階）においては、第１切替弁３２、第２切替弁３４、第３切替弁３６および膨張弁２２を開き、一方第４切替弁３８および第５切替弁４４を閉じた状態で、圧縮機１４を運転する。
なお、第１バイパス管２７の第４切替弁３８は閉じており、第２バイパス管３１の逆止弁６４により、第１バイパス管２７および第２バイパス管３１を介して、冷媒がバイパスしないようにしている。
冷媒は、負荷冷却器１２から第１冷媒配管２４を介して圧縮機１４に流入し、ここで圧縮され、さらに圧縮機１４から第２冷媒配管２６を介して蓄熱器１６に流入し、ここで冷媒は放熱し、蓄熱器１６に蓄熱され、さらに蓄熱器１６から第４冷媒配管３０を介してコンデンサー１８に流入し、ここで凝縮あるいは過冷却され、さらにコンデンサー１８から第６冷媒配管５０を介して受液器２０に流入し、ここで一定量の冷媒液が受け入れられ、さらに液状の冷媒は、受液器２０から第５冷媒配管４０を介して膨張弁２２に流入し、ここで膨張弁２２の開度を調整することにより、冷媒の過熱度を調整し、さらに膨張弁２２から第３冷媒配管２８を介して負荷冷却器１２に戻り、冷却回路を構成するようにしている。
以上のように、冷媒は、図２の矢印で示すように流れ、負荷冷却器１２から圧縮機１４を介して蓄熱器１６までの間でガス状態、特に、負荷冷却器１２と圧縮機１４との間は、低圧のガス状態、一方圧縮機１４と蓄熱器１６と間は高圧のガス状態、一方、蓄熱器１６から膨張弁２２を介して負荷冷却器１２までの間で液または湿り蒸気状態である。
【００２３】
次いで、図３に示すように、通常運転モード２（蓄熱終了以降）においては、通常運転モード１（図２）と同様に、第１切替弁３２、第２切替弁３４、第３切替弁３６および膨張弁を開き、一方第４切替弁３８および第５切替弁４４を閉じた状態で、圧縮機１４を運転する。
なお、通常運転モード１（図２）と同様に、第１バイパス管２７の第４切替弁３８は閉じており、第２バイパス管３１の逆止弁６４により、第１バイパス管２７および第２バイパス管３１を介して、冷媒がバイパスしないようにしている。
本運転モードは、図２の運転モードと同様に、通常運転モードであるが、図２においては蓄熱中であったが、図３の通常運転モード２においては、蓄熱終了以降のモードである。
【００２４】
より詳細には、圧縮機１４からの吐出冷媒ガスの流路は、蓄熱終了以降も図２の蓄熱中と同様としてもよい。
つまり、冷媒は、負荷冷却器１２から第１冷媒配管２４を介して圧縮機１４に流入し、ここで圧縮され、さらに圧縮機１４から第２冷媒配管２６を介して蓄熱器１６に流入し、ここで冷媒は放熱し、蓄熱器１６に蓄熱され、さらに蓄熱器１６から第４冷媒配管３０を介してコンデンサー１８に流入し、ここで凝縮あるいは過冷却され、さらにコンデンサー１８から第６冷媒配管５０を介して受液器２０に流入し、ここで一定量の冷媒液が受け入れられ、さらに液状の冷媒は、受液器２０から第５冷媒配管４０を介して膨張弁２２に流入し、ここで膨張弁２２の開度を調整することにより、冷媒の過熱度を調整し、さらに膨張弁２２から第３冷媒配管２８を介して負荷冷却器１２に戻り、冷却回路を構成するようにしている。
しかしながら、圧縮機１４からの吐出冷媒ガスが蓄熱器１６を介してコンデンサー１８まで流れることにより、蓄熱器１６での圧力損失が不可避的に生じることから、このような圧力損失を排除するために、第１切替弁３２を閉じる代わりに、第６切替弁４８を開くことにより、圧縮機１４からの吐出冷媒ガスが蓄熱器バイパス管４６を介して蓄熱器１６をバイパスするようにしている。
【００２５】
次いで、図４に示すように、デフロスト運転モード（初期段階）においては、圧縮機１４を停止するとともに、第４切替弁３８および第５切替弁４４を開き、一方第１切替弁３２、第２切替弁３４、第３切替弁３６および膨張弁２２を閉じる。
つまり、通常運転モードにおける冷却回路を停止しながら、第１バイパス管２７、第２バイパス管３１および第３バイパス管４２による冷媒の流れを可能にすることで、冷媒液が受液器２０から第３バイパス管４２を介して蓄熱器１６に流れるとともに、蓄熱器１６と負荷冷却器１２との間で自然循環によるループ型サーモサイフォンを構成するようにしている。
【００２６】
この場合、特に冷凍運転直後のデフロスト運転モード（初期段階）であり、受液器２０と膨張弁２２との間の第５冷媒配管４０内の冷媒は、圧縮機１４より下流であり、比較的高圧であり、一方、第１バイパス管２７と第２バイパス管３１とにより負荷冷却器１２と蓄熱器１６とを接続することにより構成されるループ型サーモサイフォンにおいては、高圧側の蓄熱器１６と低圧側の負荷冷却器１２とが連通することにより、比較的中圧となることから、この差圧により、冷媒を受液器２０から負荷冷却器１２へ自然供給することが可能である。
このとき、必要な冷媒量とは、ループ型サーモサイフォンにおいて、サーモサイフォンが円滑に循環し、かつ負荷冷却器１２のデフロストに必要な所定の熱輸送が得られるに十分な量であり、負荷冷却器１２の容量、ループ型サーモサイフォンの一部である第１バイパス管２７、第２バイパス管３１それぞれの配管長に応じて変わるものである。
なお、圧縮機１４を停止した時点において、保有冷媒量が十分な場合には、受液器２０から第３バイパス管４２を介して蓄熱器１６への送り込みは不要であり、第５切替弁４４を閉じた状態で、ループ型サーモサイフォンによるデフロスト運転のみを行えばよい。
以上のように、冷媒は、図４の矢印で示すように流れ、受液器２０から第５冷媒配管４０および第３バイパス管を介して蓄熱器１６までは液状、蓄熱器１６から第２冷媒配管２６および第１バイパス管２７を介して負荷冷却器１２まではガス状態、負荷冷却器１２から第２バイパス管３１を介して蓄熱器１６までは液状である。
【００２７】
次いで、図５に示すように、デフロスト運転モード（通常段階）においては、図４と同様に、圧縮機１４を停止するとともに、第４切替弁３８を開き、一方第１切替弁３２、第２切替弁３４、第３切替弁３６、第５切替弁４４および膨張弁２２を閉じる。
より詳細には、蓄熱器１６の蓄熱により蒸発（吸熱）した冷媒ガスは、第２冷媒配管２６から第１バイパス管２７を経て負荷冷却器１２に流れ、ここで冷媒ガスは、凝縮（放熱）することにより、負荷冷却器１２のデフロストを行い、負荷冷却器１２に付着した霜取りが行われ、冷媒液は、第２バイパス管３１から第４冷媒配管３０を経て蓄熱器１６に戻り、この自然循環を繰り返すことにより、ループ型サーモサイフォンを構成する。
なお、負荷冷却器１２内に流入する圧縮機１４の油は、第３冷媒配管２８より下方レベルの第１冷媒配管２４に流出し、ベンド部８０に送り込まれるようにしている。
このデフロスト運転により、負荷冷却器１２の霜取りが完了したら、通常運転モード１に戻り、次のデフロスト運転に備えて、蓄熱を再開すればよい。
【００２８】
通常運転モード（図２および図３）とデフロスト運転モード（図４および図５）との間の切替のタイミングは、負荷冷却器１２における霜の発生状況に応じて、適宜手動で切替えてもよいし、あるいは負荷冷却器１２における負荷が比較的一定で、霜の進行が比較的規則的である場合には、予めタイマー設定をして、自動的に切替るようにしてもよい。
通常運転モード１（図２）から通常運転モード２（図３）への切替のタイミング、およびデフロスト運転モード（初期）（図２）からデフロスト運転モード（通常）（図３）への切替のタイミングについては、たとえば、タイマーにより自動設定してもよいし、あるいは負荷冷却器１２の伝熱管（図示せず）の温度を検出し、検出した温度により設定してもよい。
【００２９】
以上の構成を有する冷凍装置１０によれば、冷却運転中、負荷冷却器１２を冷却することにより蒸発した冷媒ガスは、圧縮機１４により圧縮されて、蓄熱器１６において放熱し、その結果蓄熱され、冷媒ガスあるいは冷媒液が、コンデンサー１８で凝縮あるいは過冷却されて、冷媒液が受液器２０に受け入れられ、膨張弁２２を経て、再度負荷冷却器１２を冷却する冷却回路を構成することにより、負荷冷却器１２を冷却する。
【００３０】
一方、負荷冷却器１２のデフロスト運転中には、負荷冷却器１２の冷却運転中に蓄熱器１６に蓄熱した熱を利用することにより、蓄熱器１６から負荷冷却器１２へ第１バイパス管２７を介して、冷媒ガスを送る一方、負荷冷却器１２から蓄熱器１６へ第２バイパス管３１を介して、負荷冷却器１２をデフロストした結果生じる冷媒液を戻すことにより、下方に位置するホット側の蓄熱器１６と、上方に位置するコールド側の負荷冷却器１２との間で自然循環によるループ型サーモサイフォンを構成することで、圧縮機１４を停止した状態でのデフロストを可能とするとともに、従来のウィック式あるいはサーモサイフォン式による小さな熱輸送限界の問題を生じることなく、省エネルギー化を達成しつつデフロストすることが可能である。
【００３１】
以上の構成を有する負荷冷却器１２のデフロスト（除霜）方法によれば、冷媒ガスを圧縮する圧縮機１４を有する冷却回路により冷却する、最上方レベルに位置する負荷冷却器１２のデフロスト方法であって、負荷冷却器１２の冷却運転中に、圧縮機１４の吐出冷媒ガスの顕熱あるいは凝縮潜熱を蓄熱する段階と、蓄熱した熱を利用して、サーモサイフォン方式により、負荷冷却器１２をデフロストする段階とを、有し、蓄熱段階は、負荷冷却器１２より下方レベルに設置される蓄熱器１６により行い、サーモサイフォン方式は、負荷冷却器１２と蓄熱器１６との間にループ型デフロスト回路を構成しており、冷却運転中において、蓄熱段階終了後に、蓄熱器１６をバイパスする段階を有するのでもよい。
【００３２】
以下に、図６を参照しながら、本願発明の第２実施形態を説明する。以下の説明においては、第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、同じ参照番号を付することにより、その説明は省略することとし、本実施形態の特徴部分について、詳細に説明する。
本実施形態の特徴部分は、ループ型デフロスト回路の部分にあり、より詳細には、第１バイパス管２７および第２バイパス管３１それぞれの負荷冷却器１２への接続位置にある。
より具体的には、第１実施形態と同様に、冷媒ガスを負荷冷却器１２に送る第１バイパス管２７の負荷冷却器１２への接続位置は、冷媒液を負荷冷却器１２から送る第２バイパス管３１の負荷冷却器１２への接続位置より上方レベル（レベル差ｈ）であるのは共通であるが、第１実施形態と異なり、本実施形態において、第１バイパス管２７の負荷冷却器１２への接続位置は、負荷冷却器１２の下流側、すなわち第１冷媒配管２４であり、一方であり、第２バイパス管３１の負荷冷却器１２への接続位置は、負荷冷却器１２の上流側、すなわち第３冷媒配管２８である。
これは、第１実施形態においては、冷媒の循環を通じて負荷冷却器１２内に、圧縮機１４の油が流入する場合に、この油を負荷冷却器１２の下流側の第１冷媒配管２４に設けたベンド部８０に送り込むために、このような冷媒の流れ方向に沿う接続関係としたのであるが、たとえば、負荷冷却器１２または負荷冷却器１２の上流側にオイルセパレータ（図示せず）等の油分離機能を設置する場合には、必ずしもこのような接続関係にする必要はなく、本実施形態のような接続関係も可能である。
なお、具体的なデフロスト方法については、ループ型デフロスト回路において、蓄熱器と負荷冷却器との間でのデフロスト用流体の流路が異なるのみであり、それ以外は第１実施形態と共通であるので、その説明は省略する。
【００３３】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において、当業者であれば、種々の修正あるいは変更が可能である。
たとえば、第１実施形態および第２実施形態において、第１バイパス管２７の蓄熱器１６側への接続として、第２冷媒配管２６側、一方第２バイパス管３１の蓄熱器１６側の接続として、第４冷媒配管３０側として説明したが、それに限定されることなく、第１バイパス管２７の蓄熱器１６側への接続として、第４冷媒配管３０側、一方第２バイパス管３１の蓄熱器１６側の接続として、第２冷媒配管２６側としてもよい。
たとえば、本実施形態において、蓄熱器１６として説明したが、それに限定されることなく、冷媒からの蓄熱が可能である限り、蓄熱槽でもよい。
たとえば、本実施形態において、通常運転における蓄熱の終了段階（図３）において、蓄熱槽での圧力損失を排除するために、第１切替弁３２を閉じる代わりに、第６切替弁４８を開くことにより、蓄熱器１６をバイパスするものとして説明したが、それに限定されることなく、蓄熱器１６での圧力損失が高くなければ、蓄熱器バイパス管４６を省略してもよい。
【００３４】
たとえば、本実施形態において、デフロスト運転初期（図４）において、ループ式サーモサイフォンに必要な冷媒量を送り込むためのものとして説明したが、それに限定されることなく、圧縮機１４を停止した時点において保有される冷媒量で十分な場合には、このような運転は不要であり、場合により、第３バイパス管４２自体を省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０において、蓄熱中の通常冷却運転を示す図１と同様な図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０において、蓄熱終了以降の通常冷却運転を示す図１と同様な図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０において、初期のデフロスト運転を示す図１と同様な図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０において、通常のデフロスト運転を示す図１と同様な図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る冷凍装置１０の図１と同様な図である。
【符号の説明】
【００３６】
ｈ    レベル差
Ｈ    レベル差
１０  冷凍装置
１２  負荷冷却器
１４  圧縮機
１６  蓄熱器
１８  コンデンサー
２０  受液器
２２  膨張弁
２４  第１冷媒配管
２６  第２冷媒配管
２８  第３冷媒配管
３０  第４冷媒配管
２７  第１バイパス管
３１  第２バイパス管
３２  第１切替弁
３４  第２切替弁
３６  第３切替弁
３８  第４切替弁
４０  第５冷媒配管
４２  第３バイパス管
４４  第５切替弁
４６  蓄熱器バイパス管
４８  第６切替弁
５０  第６冷媒配管
６２  逆止弁
６４  逆止弁
６６  逆止弁
８０  ベンド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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