(57)【要約】      （修正有）【課題】冷凍運転への負荷を増大することなく、デフロスト運転の立ち上がりを迅速化することが可能な冷凍装置を提供する。【解決手段】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、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路を構成する冷凍装置において、デフロスト回路は、内部にデフロスト用熱媒が流れ、蓄熱器内に、蓄熱剤から吸熱する吸熱部と、負荷冷却器内に、放熱するデフロスト部とを有し、冷却回路は、蓄熱器内において、蓄熱剤に放熱する放熱部と、負荷冷却器内において、負荷流体を冷却する冷却部とを有し、蓄熱器が負荷冷却器より下方レベルに設置され、蓄熱器から負荷冷却器に向かって、吸熱部により加熱されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用往路と、負荷冷却器から蓄熱器に向かって、デフロスト部に放熱し、冷却されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用復路とが設けられている。【選択図】図１
2018138866.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、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路を構成する冷凍装置において、
さらに、該負荷冷却器と該蓄熱器との間を循環するデフロスト回路が設けられ、
前記冷却回路と前記デフロスト回路とは、前記冷却回路内を循環する冷媒と、前記デフロスト回路内を循環する熱媒体とに独立分離して設けられ、
前記負荷冷却器は、前記負荷冷却器により冷却される同じ庫内に複数設けられ、前記冷却回路に対して、入り口側冷媒分岐管および出口側冷媒分岐管を介して並列接続されるとともに、前記デフロスト回路に対して、入り口側熱媒分岐管および出口側熱媒分岐管を介して並列接続され、
前記入り口側冷媒分岐管それぞれ、および／または前記入り口側熱媒分岐管それぞれには、切り替え弁が設けられ
該デフロスト回路は、内部にデフロスト用熱媒が流れ、前記蓄熱器内において、蓄熱剤から吸熱する吸熱部と、前記負荷冷却器内において、放熱するデフロスト部とを有し、
前記冷却回路は、前記蓄熱器内において、蓄熱剤に放熱する放熱部と、前記負荷冷却器内において、負荷流体を冷却する冷却部とを有し、
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、
前記蓄熱器から前記負荷冷却器に向かって、前記吸熱部により加熱されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用往路と、前記負荷冷却器から前記蓄熱器に向かって、前記デフロスト部に放熱し、冷却されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用復路とが設けられ、
前記デフロスト用往路と前記デフロスト用復路とを接続するバイパス路が設けられ、
前記バイパス路には、オンオフ弁が設けられ、
それにより、前記冷却回路を通じて、前記冷却部により負荷流体を冷却するとともに、前記放熱部を介して蓄熱剤に放熱する一方、前記デフロスト回路を通じて、前記吸熱部により蓄熱剤から吸熱することにより、前記デフロスト部を介して前記負荷冷却器をデフロストする、ことを特徴とする、冷凍装置。
【請求項２】
前記負荷冷却器の各々は、互いに対向配置された、冷却用空気流入開口と冷却用空気流出開口とを設け、内部に冷却用空気流入開口から冷却用空気流出開口に向かう通風流路を設けたケーシングと、
該ケーシング内において、該通風流路に沿う空気流れに交差するように配置され、内部に空気冷却用冷媒が流れる冷却用伝熱管と、
該ケーシング内において、該冷却用伝熱管と独立に設けられた、内部にデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用伝熱管とを有し、
該冷却用伝熱管において、一端開口および他端開口がそれぞれ、前記ケーシングに設けられた、空気冷却用冷媒流入開口および空気冷却用冷媒流出開口に接続され、
該デフロスト用伝熱管において、一端開口および他端開口がそれぞれ、前記ケーシングに設けられた、デフロスト用熱媒流入開口およびデフロスト用熱媒流出開口に接続され、該デフロスト用伝熱管は、前記ケーシング内において、前記冷却用伝熱管を外部加熱式にデフロスト可能なように配置され、
前記空気冷却用冷媒流入開口および前記空気冷却用冷媒流出開口それぞれに、入り口側冷媒分岐管および出口側冷媒分岐管が接続され、前記デフロスト用熱媒流入開口およびデフロスト用熱媒流出開口それぞれに、入り口側熱媒分岐管および出口側熱媒分岐管が接続される、請求項１に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置に関し、より詳細には、同じ庫内に複数の負荷冷却器が設置される場合において、冷凍運転およびデフロスト運転の多様な運転モードに対して対応可能としながら、冷凍運転への負荷を増大することなく、デフロスト運転の立ち上がりを迅速化することが可能な冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路により、負荷冷却器を冷却する冷却システムにおいて、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として、ループ型サーモサイフォンによる自然循環により、デフロストを行う技術が、たとえば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
この冷凍装置は、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、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路を構成する冷凍装置において、さらに、負荷冷却器と蓄熱器との間を循環するデフロスト回路が設けられ、デフロスト回路は、内部にデフロスト用熱媒が流れ、蓄熱器内において、蓄熱剤から吸熱する吸熱部と、負荷冷却器内において、放熱するデフロスト部とを有し、冷却回路は、蓄熱器内において、蓄熱剤に放熱する放熱部と、負荷冷却器内において、負荷流体を冷却する冷却部とを有し、蓄熱器が負荷冷却器より下方レベルに設置され、蓄熱器から負荷冷却器に向かって、吸熱部により加熱されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用往路と、負荷冷却器から蓄熱器に向かって、デフロスト部により冷却されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用復路とが設けられる。
【０００４】
このような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デフロスト用熱媒ガスを送る一方、負荷冷却器から蓄熱器へ、負荷冷却器をデフロストした結果生じるデフロスト用熱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ことにより、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。
【０００５】
しかしながら、このような冷凍装置において、冷凍運転中に単管サーモサイフォン現象が発生することに起因して、以下のような技術的問題が引き起こされる。
ここに、単管サーモサイフォン現象とは、下に位置する高温部と上に位置する低温部との間での相変化による熱輸送形式により、自然循環を生じるものである。
【０００６】
この場合、蓄熱器からデフロスト用熱媒ガスを負荷冷却器に送るデフロスト用往管に設置される単一の切り替え弁により、冷凍運転とデフロスト運転との切り替えは可能ではあるが、デフロスト用復路の負荷冷却器から蓄熱器に向かう流れのみを可能とする逆止弁が、冷凍装置の停止時のデフロスト用復路内のデフロスト用熱媒の液位より下方のレベルに設けられると、単管サーモサイフォン現象が生じることがある。
より詳細には、負荷冷却器から蓄熱器に向かって、デフロスト部により冷却されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用復路には、蓄熱器から負荷冷却器への冷媒の流れを阻止する逆止弁が、冷凍庫外に設けられているが、逆止弁が冷凍装置の停止時のデフロスト用復路内のデフロスト用熱媒の液位に対して、どのようなレベルに設置されているか不明であり、逆止弁が冷凍装置の停止時のデフロスト用復路内のデフロスト用熱媒の液位より下のレベルに設置されていると、冷凍庫外、より正確には、デフロスト用復路の冷凍室壁と液面との間の部分において、デフロスト用熱媒が加熱されることにより蒸発し、冷凍庫内で冷却され凝縮することになり、負荷冷却器側に無駄な熱負荷が入力され、負荷冷却器への熱負荷の増大が引き起こされ、冷凍運転の効率性の低下が生じる。
このような逆止弁すら設置されないと、熱媒ガスが蓄熱器から負荷冷却器へ逆流することで、負荷冷却器側に無駄な熱負荷が入力されるともに、熱媒液が負荷冷却器から蓄熱器へ戻ることで、蓄熱器側が温度低下することにより、負荷冷却器への熱負荷の増大に加え、デフロスト時間の長期化が引き起こされる。
【０００７】
デフロスト時間の長期化について、蓄熱器側の温度低下によりデフロスト運転開始前に、デフロスト用熱媒の飽和温度が低下しており、それに起因して、デフロスト運転の立ち上がりが遅延し、デフロスト時間の長期化が生じる。
デフロスト時間の長期化は、特に同じ庫内に複数の負荷冷却器が設置される場合に、顕著な問題となる。
より詳細には、複数の負荷冷却器を同時に保守点検を行う例外の場合を除き、通常運転においては、庫内の温度上昇を防止するために、複数の負荷冷却器のうちいずれかデフロスト運転を行い、他の負荷冷却器について冷凍運転（蓄熱運転）を行うようにしている。よって、庫内に設置される負荷冷却器の数が増えるほど、冷凍運転（蓄熱運転）のに割り当てる可能な時間が短くなることから、デフロスト時間の長期化は深刻な問題となる。
【０００８】
その際、単一の冷却回路に対して、複数の空気冷却器を並列接続する場合があり、複数の空気冷却器のいずれかを冷却運転しつつ、残りの空気冷却器のいずれかをデフロスト運転する際、冷却用冷媒とデフロスト用熱媒とを共用化していると、デフロスト運転系統と冷却運転系統とを仕切るにあたって、各系統の冷熱媒量を適切に調整するのが煩雑であり、デフロスト運転に必要なデフロスト用熱媒量の確保が困難となったり、デフロスト用熱媒量不足により、デフロスト時間がより長期化することもあり、冷凍運転およびデフロスト運転の多様な運転モードに対して、対応が困難となる。
【特許文献１】特開２０１４−２３１９２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、同じ庫内に複数の負荷冷却器が設置される場合において、冷凍運転およびデフロスト運転の多様な運転モードに対して対応可能としながら、冷凍運転への負荷を増大することなく、デフロスト運転の立ち上がりを迅速化することが可能な冷凍装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明の冷凍装置は、
さらに、前記負荷冷却器の各々は、互いに対向配置された、冷却用空気流入開口と冷却用空気流出開口とを設け、内部に冷却用空気流入開口から冷却用空気流出開口に向かう通風流路を設けたケーシングと、
該ケーシング内において、該通風流路に沿う空気流れに交差するように配置され、内部に空気冷却用冷媒が流れる冷却用伝熱管と、
該ケーシング内において、該冷却用伝熱管と独立に設けられた、内部にデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用伝熱管とを有し、
該冷却用伝熱管において、一端開口および他端開口がそれぞれ、前記ケーシングに設けられた、空気冷却用冷媒流入開口および空気冷却用冷媒流出開口に接続され、
該デフロスト用伝熱管において、一端開口および他端開口がそれぞれ、前記ケーシングに設けられた、デフロスト用熱媒流入開口およびデフロスト用熱媒流出開口に接続され、該デフロスト用伝熱管は、前記ケーシング内において、前記冷却用伝熱管を外部加熱式にデフロスト可能なように配置され、
前記空気冷却用冷媒流入開口および前記空気冷却用冷媒流出開口それぞれに、入り口側冷媒分岐管および出口側冷媒分岐管が接続され、前記デフロスト用熱媒流入開口およびデフロスト用熱媒流出開口それぞれに、入り口側熱媒分岐管および出口側熱媒分岐管が接続されるのでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る冷凍装置の第１実施形態を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００１２】
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、レシーバ１７、膨張弁１５１をこの順に冷媒配管により順次接続して、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路７０を構成するとともに、負荷冷却器１２と蓄熱器１６との間を循環する、冷却回路７０とは独立のデフロスト回路７２が設けられ、デフロスト回路７２は、内部にデフロスト用熱媒が流れ、蓄熱器１６内において、蓄熱剤から吸熱する吸熱部７４と、負荷冷却器１２内において、放熱するデフロスト部７６とを有する。
【００１３】
一方、冷却回路７０は、蓄熱器１６内において、蓄熱剤に放熱する放熱部７８と、負荷冷却器１２内において、負荷流体を冷却する冷却部８０とを有する。
それにより、冷却回路７０を通じて、冷却部８０により負荷流体を冷却するとともに、放熱部７８を介して蓄熱剤に放熱する一方、デフロスト回路７２を通じて、吸熱部７４により蓄熱剤から吸熱することにより、デフロスト部７６を介して負荷冷却器１２をデフロストするように構成されている。
【００１４】
デフロスト回路７２について、蓄熱器１６が負荷冷却器１２より下方レベルに設置され、蓄熱器１６から負荷冷却器１２に向かって、吸熱部７４により加熱されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用往路８２と、負荷冷却器１２から蓄熱器１６に向かって、デフロスト部７６により冷却されたデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用復路８４とが設けられる。デフロスト用復路８４には、冷凍庫２００内に逆止弁１４０が設けられ、後に説明するように、一部の負荷冷却器１２が冷却運転して、並列接続されている他の負荷冷却器１２がデフロスト運転している場合において、デフロスト用熱媒が、冷却運転中の負荷冷却器１２内に流入するのを防止するようにしている。
【００１５】
一方、冷却回路７０について、水冷式コンデンシングユニット８１と負荷冷却器１２とを接続する冷却用往路１５５Ａと、負荷冷却器１２と水冷式コンデンシングユニット８１とを接続する冷却用復路１５３Ａと、水冷式コンデンシングユニット８１と蓄熱器１６とを接続する蓄熱用往路１４７Ａと、蓄熱器１６と水冷式コンデンシングユニット８１とを接続する蓄熱用復路１４７Ｂとを有する。
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、デフロスト用熱媒ガスを送る一方、負荷冷却器１２から蓄熱器１６へ、負荷冷却器１２をデフロストした結果生じるデフロスト用熱媒液を戻す、ループ型サーモサイフォンを構成するようにしている。
【００１６】
蓄熱器１６の負荷冷却器１２（より正確には、後に説明する受液器２０内のデフロスト用熱媒液の液面）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。蓄熱器１６の蓄熱剤は、潜熱性蓄熱剤でもよく、顕熱性蓄熱剤でもよい。たとえば、潜熱性蓄熱剤としては、パラフィン系があり、  顕熱性蓄熱剤としては、水がある。
水冷式コンデンシングユニット８１には、冷却水戻し管１４５Ａと冷却水供給管１４５Ｂとが設けられ、コンデンサー１８による冷媒の凝縮に利用される。
【００１７】
負荷冷却器１２は、複数（図１において、２基）冷凍庫２００内に設けられ、冷却回路７０に対して、入り口側冷媒分岐管８６および出口側冷媒管８８を介して並列接続されるとともに、デフロスト回路７２に対して、入り口側熱媒分岐管９０および出口側熱媒分岐管９２を介して並列接続される。
図１に示すように、２基の負荷冷却器１２の負荷冷却器１２Ａおよび１２Ｂは、例えば、建物の２階に設置され、負荷冷却器１２Ａおよび１２Ｂとは、同じレベルに設置されている。
【００１８】
冷却用往路１５５Ａにおいて、負荷冷却器１２Ａ、１２Ｂそれぞれへの分岐管には、膨張弁１５１Ａ、１５１Ｂの上流側に、切り替え弁２２０Ａ、２２０Ｂが設けられ、切り替え弁２２０Ａを開、２２０Ｂを閉とすることにより、負荷冷却器１２Ａのみを冷却運転し、切り替え弁２２０Ａを閉、２２０Ｂを開とすることにより、負荷冷却器１２Ｂのみを冷却運転し、切り替え弁２２０Ａを開、２２０Ｂを開とすることにより、負荷冷却器１２Ａ、１２Ｂを冷却運転するようにしている。
各デフロスト用熱媒配管（デフロスト用往路８２とデフロスト用復路８４）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。
【００１９】
より詳細には、デフロスト用往路８２には、負荷冷却器１２ＡおよびＢへのデフロスト用熱媒が冷却されて、デフロスト用往路８２内でいわゆる単管サーモサイフォン現象が起こるのを防止する観点から、切替弁９４Ａが設けられ、負荷冷却器１２Ａへのデフロスト用熱媒と負荷冷却器１２Ｂへのデフロスト用熱媒とを切り替えるために、切替弁９４Ｃおよび９４Ｄが、切替弁９４Ａのデフロスト用熱媒の流れ方向負荷冷却器１２寄りに設けられ、切り替え弁９４Ｃを開、９４Ｄを閉とすることにより、負荷冷却器１２Ａのみをデフロスト運転し、切り替え弁９４Ｄを開、９４Ｃを閉とすることにより、負荷冷却器１２Ｂのみをデフロスト運転し、切り替え弁９４Ｃ、９４Ｄをともに開とすることにより、負荷冷却器１２Ａ、１２Ｂをデフロスト運転するようにしている。
【００２０】
デフロスト用復路８４の負荷冷却器１２Ａおよび１２Ｂと蓄熱器１６との間のレベルには、液位計１４９が付設された受液器２０が設けられ、後に説明するように、負荷冷却器１２のデフロスト運転の際、デフロスト用熱媒は、熱媒ガスとして負荷冷却器１２を加熱して、熱媒液となるところ、熱媒液のデフロスト用往路８２およびデフロスト用復路８４それぞれでの液位は、蓄熱器１６および／または負荷冷却器１２の状態に応じて、変動し得ることから、このような液位の変動によりデフロスト運転の安定性が阻害されないように、受液器２０を設けている。なお、受液器２０のレベルは、蓄熱器１６とのレベル差を確保して、後に説明するように、ループ型サーモサイフォンによる自然循環を達成する観点から、負荷冷却器１２Ａおよび１２Ｂより下方だが、負荷冷却器１２Ａおよび１２Ｂのレベルになるべく近いのがよい。
【００２１】
デフロスト用復路８４の、負荷冷却器１２Ａおよび１２Ｂが内部に設置される冷凍庫２００の外部には、負荷冷却器１２から蓄熱器１６に向かう流れのみを可能とする逆止弁２０６が、冷凍装置１０の停止時のデフロスト用復路８４内のデフロスト用熱媒の液位より上方のレベルに、すなわち、受液器２０の液位より上のレベルに設けられている。これにより、後に説明するように、デフロスト用復路８４内でのいわゆる単管サーモサイフォン現象の発生を回避している。より詳細には、蓄熱器１６において加熱されたデフロスト用熱媒ガスが冷凍庫２００内のデフロスト用復路８４に逆流して発生する単管サーモサイフォン現象の回避し冷却負荷の増大を生じないようにしている。この観点から、逆止弁２０６の位置は、冷凍庫２００の外で、なるべく負荷冷却器１２に近い位置にあるのが好ましい。
【００２２】
さらに、デフロスト用往路８２とデフロスト用復路８４との間を接続するバイパス管路２０２が設けられ、バイパス管路２０２には、オンオフ弁２０４が設置されている。より詳細には、デフロスト用往路８２の切り替え弁９４Ａと蓄熱器１６との間の部分と、デフロスト用復路８４の逆止弁２０６と受液器２０との間の部分とが、バイパス管路２０２により接続され、後に説明する冷凍運転およびデフロスト運転において、オンオフ弁２０４を閉じることにより、デフロスト用熱媒ガスがデフロスト用往路８２からデフロスト用復路８４へバイパスするのを抑止する一方、後に説明するデフロスト準備運転において、オンオフ弁２０４を開くことにより、逆止弁２０６により、蓄熱器１６において加熱されたデフロスト用熱媒ガスの負荷冷却器１２への流れを抑制しつつ、蓄熱器１６内で加熱されたデフロスト用熱媒ガスがバイパス管２０２を介して、受液器２０を経て蓄熱器１６に戻るループ式サーモサイフォンが形成されるようにしている。
【００２３】
負荷冷却器１２は、たとえば、冷凍庫２００内、あるいは冷蔵倉庫、出荷室等の庫内を冷却するのに庫内に設置される。
図２に示すように、負荷冷却器１２の各々は、たとえば、吊り金具１１７を介して庫内天井に吊りボルト・ナットで固定されるユニットクーラーであり、互いに対向配置された冷却用空気流入開口と冷却用空気流出開口とを設け、内部に冷却用空気流入開口から冷却用空気流出開口に向かう通風流路１００を設けたケーシング１０２を有する。ケーシング１０２の対向する一対の側面には、送風機１０１が設けられる。番号１０３は、送風機１０１の端子が配線されるターミナルボックスである。
【００２４】
ケーシング１０２内には、通風流路１００に沿う空気流れに交差するように配置され、内部に空気冷却用冷媒が流れる冷却用伝熱管１０４と、ケーシング１０２内において、冷却用伝熱管１０４と独立に設けられた、内部にデフロスト用熱媒が流れるデフロスト用伝熱管１０６とが非接触態様で、互いに平行に設けられ、冷却用伝熱管１０４およびデフロスト用伝熱管１０６それぞれは、後に説明するように、ケーシング１０２の対向する仕切板１２０それぞれの外に配置されるＵ字管部と、対向する仕切板１２０間を延びる直管部とが接続されることにより構成される。
【００２５】
冷却用伝熱管１０４において、冷却用往路１５５に対して、膨張弁１５１の下流側で、分流器１４１および分流器１４１から分流する入口側冷媒分岐管８６を介して接続され、一方、冷却用復路１５３に対して、出口側冷媒管８８を介して接続される。
デフロスト用伝熱管１０６において、デフロスト用往路８２に対して、切替弁９４の下流側で、入り口側熱媒分岐管９０（図１）を介して接続され、一方、デフロスト復路８４に対して、出口側熱媒分岐管９２（図１）を介して接続される。
【００２６】
図３に示すように、ケーシング１０２の対向する仕切板１２０それぞれには、多数の貫通孔１２３が設けられ、デフロスト用伝熱管１０６は、ケーシング１０２内で対向する仕切板１２０間を延びるデフロスト用直管部１２４と、仕切板１２０外で、貫通孔１２３を介してデフロスト用直管部１２４同士を接続するデフロスト用U字管部１２６とを有する。
【００２７】
冷却用伝熱管１０４は、ケーシング１０２内で対向する仕切板１２０間を延びる冷却用直管部１２８と、仕切板１２０外で、貫通孔１２２を介して冷却用直管部１２８同士を接続する冷却用U字管部１３０（図２）とを有する。
より詳細には、図３に示すように、デフロスト用配管内の熱媒は、入口ヘッダー１０７に集められ、そこから分岐管により分岐し（図では４分岐）、各分岐管において、対向する仕切板１２０の一方の仕切板に設けられるデフロスト用Ｕ字ベンド管１２６、対向する仕切り板１２０間を延びるデフロスト用直管部１２４、および対向する仕切り板１２０の他方の仕切り板に設けられるデフロスト用Ｕ字ベンド管１２６により構成され、各仕切板１２０に設けられる、上下方向および水平方向それぞれに整列配置する貫通孔１２３について、上下方向に飛び飛びに接続する（図面上では２つ飛び）ようにデフロスト用Ｕ字ベンド管１２６が設けられ、各分岐管は、出口ヘッダー１０９に集められ、そこから配管８４に接続される。
【００２８】
一方、冷却用配管内の冷媒は、分流器１４１に集められ、そこから入口側冷媒分岐管８６により分岐し（図では６分岐）、各分岐管において、対向する仕切板１２０の一方の仕切板に設けられる冷却用Ｕ字ベンド管１３０、対向する仕切板１２０間を延びる冷却用直管部１２８、および対向する仕切板１２０の他方の仕切板に設けられる冷却用Ｕ字ベンド管１３０により構成され、各仕切板１２０に設けられる、上下方向および水平方向それぞれに整列配置する貫通孔１２２について、場合により飛び飛びに接続するように冷却用Ｕ字ベンド管１３０が設けられ、各分岐管は、出口ヘッダー１０５に集められ、そこから冷却用復路１５３に接続される。
【００２９】
ケーシング１０２内には、冷却用伝熱管１０４用のプレート状フィン１３２がさらに設けられ、プレート状フィン１３２にはそれぞれ、仕切り板１２０と同じ位置に多数の貫通孔１２２および１２３が設けられる。プレート状フィン１３２は、それぞれ通風流路１００に対して直交するように、互いに平行に複数設けられる。
この場合、冷却用伝熱管１０４の伝熱面積拡大機能を奏するプレート状フィン１３２を、冷却用伝熱管１０４とともにデフロスト用伝熱管１０６の支持に利用している。
冷却用伝熱管１０４の直管部１２８それぞれ、およびデフロスト用伝熱管１０６の直管部１２４それぞれは、貫通孔１２２、１２３を貫通する態様でプレート状フィン１３２に固定され、それにより、デフロスト用伝熱管１０６からプレート状フィン１３２および冷却用伝熱管１０４を熱放射または熱伝導形態でデフロストするように構成されている。
【００３０】
冷却用冷媒温度は、たとえば、-１０℃であり、それにより、空気は常温から-５℃まで冷却され、一方、デフロスト用熱媒温度は、２０℃であり、それにより、負荷冷却器１２内に着霜した霜をデフロストする（後に説明する）ようにしている。
【００３１】
図３に示すように、ケーシング１０２の下方に配置され、デフロスト時に発生する液を受けるためのドレンパン１３４と、デフロスト用伝熱管１０６に接続されるデフロスト用往路８２に対して、デフロスト用伝熱管１０６の上流側で分岐する分岐管１３６とが設けられ、分岐管１３６に接続され、ドレンパン１３４の底面１３７に接触式に這うように、下り勾配にルーティングされるデフロスト用伝熱管１３５が付設され、デフロスト用伝熱管１３５を通じて、ドレンパン１３４の底面１３７全体に亘って、熱伝導形態で加熱され、デフロスト可能に構成されている。デフロスト用伝熱管１３５は、デフロスト用復路８４に対して、出口ヘッダー１０９の下流で接続される。
デフロスト用伝熱管１０６および冷却用冷媒配管１０４の材質はともに、熱伝達性およびコストの観点から、銅管が好ましく、場合により、アルミ管あるいはステンレス管でもよく、プレート状フィン１３２の材質は、熱伝達性優先のために、アルミ製が好ましく、場合により、銅製、ステンレス製でもよく、ケーシングは、たとえば、亜鉛メッキ鋼板、ドレンパンは、ＳＵＳである。
【００３２】
変形例として、既存の負荷冷却器１２を利用する場合、ケーシング１０２内部に加熱コイルが配線されるデフロスト用電気加熱器が設けられ、ケーシング１０２の対向する仕切板１２０には、加熱コイルが貫通する貫通孔（図示せず）が設けられていた負荷冷却器１２を基に、それを改造する場合において、加熱コイルが貫通する貫通孔を利用して、デフロスト用電気加熱器の代わりに、デフロスト用伝熱管１０６を設けるのでもよい。
これにより、デフロスト用伝熱管を別途設けることに伴い、負荷冷却器１２の大型化を回避することが可能となる。
【００３３】
以上の構成を有する冷凍装置１０について、図４ないし図６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、通常冷却運転モード（蓄熱段階）（図４）、デフロスト準備運転モード（図５）およびデフロスト運転モード（図６）に分かれる。
負荷冷却器１２ＡおよびＢについて、通常冷却運転モード（蓄熱段階）を行い、その後に、デフロスト準備運転モードを経て、負荷冷却器１２Ａについてデフロスト運転モードを行いつつ、負荷冷却器１２Ｂについて通常冷却運転モードを行い、次いで、負荷冷却器１２Ｂについてデフロスト運転モードを行いつつ、負荷冷却器１２Ａについて通常冷却運転モードを行う場合を例として説明する。
【００３４】
まず、図４に示すように、通常冷却運転モード（蓄熱段階）においては、切替弁９４Ａ、ＣおよびＤ、並びにオンオフ弁２０４を閉じて、切替弁２２０Ａ、Ｂを開き、圧縮機１４を運転する。
冷媒は、負荷冷却器１２Ａ、Ｂから冷却用復路１５３Ａ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から蓄熱用往路１４７Ａ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から蓄熱用復路１４７Ｂ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から冷却用往路１５５Ａを介して膨張弁１５１Ａ、Ｂに流入し、ここで膨張弁１５１Ａ、Ｂ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１５１Ａ、Ｂから分流器１４１Ａ、Ｂを介して負荷冷却器１２Ａ、Ｂに戻り、冷却回路を構成するようにしている。
【００３５】
以上のように、冷媒は、図４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１５１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。
【００３６】
次いで、図５に示すように、デフロスト準備運転モードにおいては、オンオフ弁２０４を開き、デフロスト用復路８４を通じてデフロスト用熱媒の負荷冷却器１２側への逆流を逆止弁２０６により防止しつつ、デフロスト用熱媒をデフロスト用往路８２からデフロスト用復路８４に戻すことにより、蓄熱器１６からデフロスト用往路８２の一部、バイパス管２０２およびデフロスト用復路８４の一部により蓄熱器１６に戻るループ式サーマルサイフォンを形成して、デフロスト用熱媒の飽和温度の低下を防止し、以ってデフロスト運転開始時の立ち上がりを迅速化することを可能としている。
なお、受液器２０より低いレベルに位置する蓄熱器１６内に高温のデフロスト用熱媒があることから、ループ式サーマルサイフォンを形成するが、デフロスト運転開始までループ式サーマルサイフォンによりデフロスト用熱媒が循環している必要はない。
【００３７】
次いで、図６に示すように、デフロスト運転モードにおいては、冷却回路について、圧縮機１４を停止することなく、切り替え弁２２０Ｂの開状態を保持する一方、切り替え弁２２０Ａを閉じて、負荷冷却器１２Ｂの冷却運転を行うようにする一方、デフロスト回路について、切替弁９４ＡおよびＣを開き、切替弁９４Ｄは閉じた状態を保持し、負荷冷却器１２Ａのデフロスト運転を行うようにする。
より詳細には、蓄熱器１６の蓄熱により蒸発（吸熱）したデフロスト用熱媒ガスは、デフロスト用往路８２から負荷冷却器１２Ａに流れ、ここでデフロスト用熱媒ガスは、凝縮（放熱）することにより、負荷冷却器１２Ａのデフロストを行い、負荷冷却器１２Ａに付着した霜取りが行われ、デフロスト用熱媒液は、デフロスト用復路８４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して、負荷冷却器１２Ａについて除霜を行う。
【００３８】
この場合、従来のように、冷却用伝熱管１０４を冷却用とともにデフロスト用に共用化して内部にデフロスト用熱媒を流すことにより、デフロストする場合には、冷却用冷媒が内部に流れることにより冷却用伝熱管１０４の外周面には着霜していることから、外周面に着霜している霜を融解しない限り、冷却用伝熱管１０４の外周面から外方に熱放射形態で有効に熱伝達しにくく、熱伝導形態により除霜された液が、プレート状フィン１３２、および冷却用伝熱管１０４の外周面１０６から離れることにより、再冷却されて、氷柱状に再凍結するのを防止するのが困難となる。それにより、隣接するプレート状フィン１３２間が冷却対象である空気の通風流路１００を構成するところ、通風流路１００の流路面積が狭められ、冷却能力の劣化が引き起こされる。
【００３９】
この点、今回のように、負荷冷却器１２において、冷却用伝熱管１０４とは別途デフロスト用伝熱管１０６を設け、冷却用伝熱管１０４の外周面１０５とデフロスト用伝熱管１０６の外周面とを所定間隔に設定することにより、デフロスト用伝熱管１０６の内部を流れるデフロスト用熱媒が、プレート状フィン１３２を介して熱伝導形態で熱伝達するとともに、着霜の程度の少ないデフロスト用伝熱管１０６の外周面から外方に熱放射形態で熱伝達することにより、除霜された液の再凍結を有効に防止することが可能である。
冷却用伝熱管１０４の外周面とデフロスト用伝熱管１０６の外周面との間隔は、このような観点から、冷却用伝熱管１０４の外周面の温度、デフロスト用伝熱管１０６の外周面の温度、熱媒流量、および隣接するプレート状フィン１３２の間隔に応じて、適宜に定めればよい。
このデフロスト運転により、負荷冷却器１２Ａの霜取りが行っている間に、負荷冷却器１２Ｂは冷凍運転を継続しており、これにより、負荷冷却器１２Ａのデフロスト運転により冷凍庫２００内の温度が上昇するのを防止するとともに、負荷冷却器１２Ｂの冷凍運転により、蓄熱器１６への蓄熱が行われている。
【００４０】
次いで、負荷冷却器１２Ａの霜取りが完了したら、図７に示すように、冷却回路について、圧縮機１４を停止することなく、切り替え弁２２０Ａは開く一方、切り替え弁２２０Ｂを閉じて、負荷冷却器１２Ａの冷却運転を行うようにする一方、デフロスト回路について、切替弁９４Ｄを開き、切替弁９４Ｃを閉じるとともに切替弁９４Ａの開状態は保持し、負荷冷却器１２Ｂのデフロスト運転を行うようにする。
より詳細には、上述のように、負荷冷却器１２Ｂの冷凍運転を行いつつ、負荷冷却器１２Ａについて行ったデフロスト準備運転およびデフロスト運転と同様に、負荷冷却器１２Ａの冷凍運転を行いつつ、負荷冷却器１２Ｂについてデフロスト準備運転およびデフロスト運転を行うので、繰り返しの説明は省略する。
【００４１】
デフロスト運転へ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。
【００４２】
運転方法の変形例として、デフロスト運転による冷凍冷凍庫２００内の温度上昇が問題とならない場合、たとえば、冷凍冷凍庫２００内に冷凍対象物がない状態においては、負荷冷却器１２ＡおよびＢを同時にデフロスト運転してもよい。この場合、負荷冷却器１２ＡおよびＢのデフロストに必要な熱量が蓄熱器１６に蓄熱されている状況では、デフロスト運転と併行して冷凍運転を行わず、圧縮機１４を停止してもよく、あるいは、負荷冷却器１２ＡおよびＢのいずれかをデフロストするに必要な熱量が蓄熱器１６に蓄熱されている状況では、負荷冷却器１２ＡおよびＢのいずれかについて、デフロスト運転とともに冷凍運転を併行して行い、蓄熱しながら、デフロスト運転してもよい。
【００４３】
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、冷媒液が膨張弁１５１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。
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へデフロスト用往路８２を介して、デフロスト用熱媒ガスを送る一方、負荷冷却器１２から蓄熱器１６へデフロスト用復路８４を介して、負荷冷却器１２をデフロストした結果生じるデフロスト用熱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形成することが可能である。
特に、デフロスト用復路８４には、負荷冷却器１２から蓄熱器１６に向かう流れのみを可能とする逆止弁２０６が、冷凍装置１０の停止時のデフロスト用復路８４内のデフロスト用熱媒の液位より上方のレベルに設けられることから、デフロスト用熱媒がデフロスト用復管８４を介して蓄熱器１６から冷凍庫２００内のデフロスト用復路８４に向かう逆流が防止され、デフロスト用熱媒ガスが蓄熱器１６から冷凍庫２００内のデフロスト用復路８４へ逆流することで、冷凍庫２００側に無駄な熱負荷が入力されるとともに、デフロスト用熱媒液が冷凍庫２００内のデフロスト用復路８４から蓄熱器１６へ戻ることで、蓄熱器１６側が温度低下することにより、いわゆるデフロスト用復管８４内での単管サーモサイフォン現象により、負荷冷却器１２への熱負荷の増大およびデフロスト時間の長期化が引き起こされるのを未然に防止することが可能である。
図８（Ａ）に示すように、従来は、冷凍運転からデフロスト運転へ切り替える際、冷却運転中に蓄熱器１６に蓄熱されるとしても、熱媒ガスが蓄熱器１６から、負荷冷却器１２から熱媒液を蓄熱器１６に送るデフロスト用復管８４を介して逆流可能となっていたことから、デフロスト用復管８４内での単管サーモサイフォン現象が生じて、熱媒ガスが蓄熱器１６から負荷冷却器１２へ逆流することで、冷凍庫２００側に無駄な熱負荷が入力されるとともに、熱媒液が負荷冷却器１２から蓄熱器１６へ戻ることで、蓄熱器１６側が温度低下することにより、デフロスト運転直前のデフロスト用熱媒の飽和温度の低下およびデフロスト時間の長期化が引き起こされていた。
それに対して、図８（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、冷凍運転中にデフロスト準備運転を行い、このデフロスト準備運転において、逆止弁２０６によりデフロスト用復管８４を介するデフロスト用熱媒の逆流を防止することにより、このようなデフロスト用復管８４内での単管サーモサイフォン現象の発生を未然に回避するとともに、デフロスト用往管８２からデフロスト用復管８４へバイパス管２０２を通じて、デフロスト用熱媒ガスを蓄熱器１６に戻すことにより、蓄熱器１６内の蓄熱剤の融解を促進するとともに、デフロスト運転直前のデフロスト用熱媒の飽和温度の低下を抑制することが可能であり、以って、負荷冷却器１２への熱負荷の増大およびデフロスト運転の迅速な立ち上がりによるデフロスト運転の時間の長期化を有効に防止することが可能である。
【００４４】
さらに、以上の構成を有する冷凍装置１０によれば、負荷冷却器１２、圧縮機１４、蓄熱器１６、コンデンサー１８、レシーバ１７、膨張弁１５１をこの順に冷媒配管により順次接続して、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路７０に対して、負荷冷却器１２と蓄熱器１６との間を循環する、冷却回路７０とは独立のデフロスト回路７２を設けることにより、システムの簡素化により信頼性を向上しつつ、冷却運転およびデフロスト運転の多様な運転モードに対して対応可能としながら、冷却用冷媒の種類、温度圧力条件に影響を及ぼすことなしに、デフロスト可能となる。
【００４５】
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、互いに並列接続される複数の負荷冷却器１２、圧縮機１４、蓄熱器１６、コンデンサー１８、レシーバ１７、膨張弁１５１をこの順に冷媒配管により順次接続することにより構成され、内部に冷却用冷媒が流れる冷却回路により、蓄熱器１６を通じて蓄熱するとともに、負荷冷却器１２を冷却する一方、デフロスト用熱媒が、複数の負荷冷却器１２各々と蓄熱器１６との間を循環する、冷却回路１２とは独立のデフロスト回路により、蓄熱器１６を通じて放熱されるとともに、負荷冷却器１２をデフロストする負荷冷却器１２のデフロスト方法において、複数の負荷冷却器１２のいずれかを冷却運転することにより、蓄熱器１６に蓄熱する段階と、複数の負荷冷却器１２のいずれかをデフロスト運転する段階とを有する。
この場合、デフロスト運転段階は、複数の負荷冷却器１２のいずれかを冷却運転することにより、蓄熱器１６に蓄熱しつつ、それと併行して、複数の負荷冷却器１２の残りのいずれかをデフロスト運転する段階を有するのでもよいし、または、デフロスト運転段階は、複数の負荷冷却器１２すべての冷却運転を停止しつつ、それと併行して、複数の負荷冷却器１２のいずれかをデフロスト運転する段階を有するのでもよく、冷却運転およびデフロスト運転の多様な運転モードに対して対応可能としながら、冷却用冷媒の種類、温度圧力条件に影響を及ぼすことなしに、デフロスト可能となる。
【００４６】
変形例として、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。
より詳細には、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、蓄熱用往路１４７Ａと蓄熱用復路１４７Ｂとの間を接続する蓄熱器バイパス管を設け、蓄熱器バイパス管（図示せず）を介して蓄熱器１６をバイパスするようにしてもよい。
特に、通常冷却運転において、蓄熱器１６により十分な蓄熱がなされた後には、蓄熱器バイパス管を介して蓄熱器１６をバイパスすることにより、冷却運転のみを行ってもよい。
【００４７】
本発明に係る冷凍装置の第２実施形態を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
下の説明において、第１実施形態と同様な構成要素については、同様な参照番号を付することによりその説明は省略し、以下では、本実施形態の特徴部分について詳細に説明する。
本発明の第２実施形態の特徴は、第１実施形態においては、複数の負荷冷却器を対象に、デフロスト回路と冷却回路とを互いに分離独立して設けているの対して、単一の負荷冷却器を対象に、デフロスト回路と冷却回路とを共用化している点にある。
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９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。
【００４８】
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、蓄熱器１６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１実施形態と同様に、第２バイパス管３１の負荷冷却器１２が内部に設置される冷凍庫２００の外部には、負荷冷却器１２から蓄熱器１６に向かう流れのみを可能とする逆止弁２０６が、冷凍装置１０の停止時の第２バイパス管３１ 内のデフロスト用熱媒の液位より上方のレベルに設けられている。すなわち、受液器２０の液位より上のレベルに設けられている。これにより、第１実施形態と同様に、第２バイパス管３１内でのいわゆる単管サーモサイフォン現象を発生を回避している。より詳細には、冷凍運転からデフロスト運転に切り替える際、負荷冷却器１２において冷却されたデフロスト用熱媒液が蓄熱器１６に流れ、デフロスト用熱媒の飽和温度の低下を引き起こさないようにするとともに、逆に、蓄熱器１６において加熱されたデフロスト用熱媒ガスが負荷冷却器１２に流れ、冷却負荷の増大を生じないようにしている。
さらに、第１バイパス管２７と第２バイパス管３１との間を接続するバイパス管路２０２が設けられ、バイパス管路２０２には、オンオフ弁２０４が設置されている。より詳細には、第１バイパス管２７の切り替え弁３８と蓄熱器１６との間の部分と、第２バイパス管３１の逆止弁２０６と第４冷媒配管３０への接続部との間の部分とが、バイパス管路２０２により接続され、第１実施形態と同様に、冷凍運転およびデフロスト運転において、オンオフ弁２０４を閉じることにより、デフロスト用熱媒ガスが第１バイパス管２７ から第２バイパス管３１ へバイパスするのを抑止する一方、第１実施形態と同様に、デフロスト準備運転において、オンオフ弁２０４を開くことにより、逆止弁２０６により、蓄熱器１６において加熱されたデフロスト用熱媒ガスの負荷冷却器１２への流れを抑制しつつ、蓄熱器１６内で加熱されたデフロスト用熱媒ガスがバイパス管２０２を介して、蓄熱器１６に戻るループ式サーモサイフォンが形成されるようにしている。
【００４９】
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の蓄熱剤は、潜熱性蓄熱剤でもよく、顕熱性蓄熱剤でもよい。たとえば、潜熱性蓄熱剤としては、パラフィン系があり、  顕熱性蓄熱剤としては、水がある。
【００５０】
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。
【００５１】
以上の構成を有する冷凍装置１０について、図１０ないし図１４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１０）、通常運転モード２（蓄熱終了以降）（図１１）、デフロスト準備運転モード（図１２）、デフロスト運転モード（初期段階）（図１３）、およびデフロスト運転モード（通常段階）（図１４）に分かれる。
【００５２】
まず、図１０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、第５切替弁４４、第６切替弁４８およびオンオフ弁２０４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２０６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１０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。
【００５３】
次いで、図１１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１０）と同様に、第２切替弁３４、第３切替弁３６、膨張弁２２および第６切替弁４８を開き、一方第１切替弁３２、第４切替弁３８、第５切替弁４４およびオンオフ弁２０４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１０）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２０６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１０の運転モードと同様に、通常運転モードであるが、図１０においては蓄熱中であったが、図１１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。
【００５４】
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１０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。
【００５５】
次いで、図１２に示すように、デフロスト準備運転モードにおいては、オンオフ弁２０４を開き、第１実施形態と異なり、圧縮機１４を止めて、冷凍運転を停止するが、受液器２０内の高温のデフロスト用熱媒液が第５冷媒配管４０および第３バイパス管４２を介して蓄熱器１６内に流入することにより、逆止弁２０６により第２バイパス管３１を介して負荷冷却器１２への逆流を防止しつつ、蓄熱器１６から第１バイパス管２７の一部、バイパス管２０２、第２バイパス管３１の一部および第４冷媒配管３０を経て蓄熱器１６に戻るループ式サーモサイフォンを形成することにより、第１実施形態と同様に、蓄熱器１６内の蓄熱剤の融解を促進するとともに、デフロスト用熱媒の飽和温度の低下を抑制することが可能であり、以って、デフロスト時間の長期化を有効に防止することが可能である。
この場合、特に冷凍運転直後であり、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。
【００５６】
次いで、図１３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を停止した状態で、第２切替弁３４の開状態を保持し、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３切替弁３６、膨張弁２２およびオンオフ弁２０４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。
その際、第１実施形態と同様に、デフロスト準備運転により、デフロスト運転の立ち上がりの迅速化が図られており、デフロスト運転の長期化を防止している。
【００５７】
デフロスト運転モードにおいて、必要な冷媒量は、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１３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。
【００５８】
次いで、図１４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１３と同様に、圧縮機１４を停止した状態で、第２切替弁３４および第４切替弁３８を開き保持し、一方第１切替弁３２、第３切替弁３６、膨張弁２２およびオンオフ弁２０４の閉じ状態を保持するとともに、第５切替弁４４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（図示せず）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。
【００５９】
通常運転モード（図１０および図１１）とデフロスト運転モード（図１３および図１４）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１０）から通常運転モード２（図１１）への切替のタイミング、通常運転モード２（図１１）からデフロスト準備運転モード（図１２）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１３）からデフロスト運転モード（通常）（図１４）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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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実施形態において、蓄熱器１６により十分な蓄熱が行われている限り、デフロストが必要な負荷冷却器１２のみについて、個別にデフロスト運転を行うのでもよく、その場合、デフロストが必要な負荷冷却器１２が複数ある場合には、冷却運転を行いながら蓄熱を行うと同時に、デフロスト運転を行ういわゆる追っかけ運転をしてもよい。
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、蓄熱槽でもよく、さらに、冷媒により蓄熱しなくても、外部の熱源、たとえば排熱を利用して蓄熱してもよい。
たとえば、第１実施形態および第２実施形態において、負荷冷却器１２が複数ある場合において、デフロスト用復路８４に受液器２０を設置しているが、それに限定されることなく、複数の負荷冷却器１２がすべて同じレベルに設置され、かつ、負荷冷却器１２側または蓄熱器１６側の負荷変動が大きくない場合には、ループ型サーモサイフォンにより安定的に自然循環が可能であるから、受液器２０を省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【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の負荷冷却器１２の斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０の負荷冷却器１２まわりを示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０において、蓄熱中の通常冷却運転を示す図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、デフロスト準備運転を示す図１と同様な図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０において、負荷冷却器１２Ａのデフロスト運転を示す図１と同様な図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０において、負荷冷却器１２Ｂのデフロスト運転を示す図１と同様な図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る冷凍装置１０の冷却運転からデフロスト運転への切り替えの際のデフロスト用熱媒の温度変化を示す概念グラフである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る冷凍装置１０の構成図である。
【図１０】本発明の第２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９と同様な図である。
【図１１】本発明の第２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９と同様な図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る冷凍装置１０において、デフロスト準備運転を示す図９と同様な図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る冷凍装置１０において、通常デフロスト運転の初期を示す図９と同様な図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る冷凍装置１０において、通常デフロスト運転を示す図９と同様な図である。
【符号の説明】
【００６５】
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
１７  レシーバ
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
７０  冷却回路
７２  デフロスト回路
７４  吸熱部
７６  デフロスト部
７８  放熱部
８０  冷却部
８１  コンデンシングユニット
８２  デフロスト用往路
８４  デフロスト用復路
８６  入り口側冷媒分岐管
８８  出口側冷媒分岐管
９０  入り口側熱媒分岐管
９２  出口側熱媒分岐管
９４  切り替え弁
１００  通風流路
１０１  送風機
１０２  ケーシング
１０３  ターミナルボックス
１０４  冷却用伝熱管
１０５  冷媒用ヘッダー
１０６  デフロスト用伝熱管
１０７  デフロスト用入口ヘッダー
１０９  デフロスト用出口ヘッダー
１１２  空気冷却用冷媒流入開口
１１３  仕切板
１１７  吊り金具
１１８  デフロスト用熱媒流出開口
１２０  仕切板
１２２  冷媒管用貫通孔
１２３  デフロスト管用貫通孔
１２４  デフロスト用直管部
１２６  デフロスト用U字管部
１２８  冷却用直管部
１３０  冷却用U字管部
１３２  プレート状フィン
１３４  ドレンパン
１３５  デフロスト用伝熱管
１３６  分岐管
１３７  底面
１４０  逆止弁
１４１  分流器
１４３  逆止弁
１４５Ａ  冷却水供給管
１４５Ｂ  冷却水戻し管
１４７Ａ  蓄熱用往路
１４７Ｂ  蓄熱用復路
１４９  液位計
１５１  膨張弁
１５３  冷却用復路
１５５  冷却用往路
２００  冷凍庫
２０２  バイパス管
２０４  オンオフ弁
２０６  逆止弁
２２０  切替弁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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