(57)【要約】      （修正有）【課題】メインとサブの膨張器を備えている冷凍装置において、メイン膨張器の冷凍機油を冷媒液で短時間に、かつ的確に押し流して、メイン膨張器を効率よく、しかも確実にクリーニングでき、従って常に安定した状態で冷却能力を発揮できる冷凍装置を提供する。【解決手段】サブ膨張器２１へ冷媒液を供給ないし遮断する開閉弁２２を配置する。メイン膨張器２０は、同膨張器２０を外面から加熱するヒーター２３を備える。制御装置は、所定の条件が満たされた状態において、冷凍機油が溜まっているメイン膨張器をクリーニングするためのクリーニング運転を行うように構成する。クリーニング運転時には、圧縮機１０を停止するとともに、ヒーター２３への通電を開始してメイン膨張器２０を加熱し、その後圧縮機１０が停止されてから所定時間が経過すると、圧縮機１０を再駆動するとともに開閉弁２２を開状態にして両膨張器２０・２１に対する冷媒液の供給を開始する。【選択図】図３
2019007668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒配管（１４）で接続される圧縮機（１０）、凝縮器（１１）、膨張部（１２）、および蒸発器（１３）と、これらの機器の作動状態を制御する制御装置（Ｃ）を含み、
凝縮器（１１）と蒸発器（１３）との間の冷媒配管（１４）に、膨張部（１２）を構成するメイン膨張器（２０）とサブ膨張器（２１）が並列に配置されている冷凍装置であって、
サブ膨張器（２１）の上流側の冷媒配管（１４）に、サブ膨張器（２１）へ冷媒液を供給ないし遮断する開閉弁（２２）が配置されており、制御装置（Ｃ）は定常運転において開閉弁（２２）を閉状態としてサブ膨張器（２１）への冷媒液の供給を遮断しており、
メイン膨張器（２０）は、該メイン膨張器（２０）を外面から加熱するヒーター（２３）を備えており、
制御装置（Ｃ）は、所定の条件が満たされた状態において、冷凍機油が溜まっているメイン膨張器（２０）をクリーニングするためのクリーニング運転を行うように構成されており、
クリーニング運転時には、圧縮機（１０）を停止するとともに、ヒーター（２３）への通電を開始してメイン膨張器（２０）を加熱し、その後圧縮機（１０）が停止されてから所定時間が経過すると、圧縮機（１０）を再駆動するとともに開閉弁（２２)を開状態にして両膨張器（２０・２１）に対する冷媒液の供給を開始することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
制御装置（Ｃ）は、クリーニング運転において、圧縮機（１０）を再駆動し、クリーニング運転が終了するまでの間にヒーター（２３）への通電を停止するように構成されている請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
制御装置（Ｃ）は、前回のクリーニング運転実施から規定の定期実施時間が経過したことを制御装置（Ｃ）が備える計時手段（Ｔ）で計時したとき（第１条件）、冷凍装置が搭載された冷凍・冷蔵機器の貯蔵室（２）の設定温度より高く設定された割込み実施温度を超える温度を、貯蔵室（２）に配置された温度センサ（７）で一定時間以上継続して検知したとき（第２条件）、圧縮機（１０）の連続駆動時間が規定の割込み実施時間を超えたことを制御装置（Ｃ）が備える計時手段（Ｔ）で計時したとき（第３条件）のうち、いずれかひとつの条件を満たした状態において、クリーニング運転を行うように構成されている請求項１または２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、冷凍庫などが備える冷凍装置に関し、なかでも冷媒配管に並列に接続されたメイン膨張器とサブ膨張器を備える冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷凍装置は例えば特許文献１に公知である。係る特許文献１の冷凍装置では、キャピラリチューブ（以下、主キャピラリチューブという）と並列に副キャピラリチューブが接続されており、定常運転においては切換弁で主キャピラリチューブにのみ冷媒液が供給されている。圧縮機の積算通電時間が基準時間を超えると、切換弁を切換え操作して副キャピラリチューブにのみ冷媒液を供給し、所定時間経過後に再度切換弁を切換え操作して定常運転に復帰する。副キャピラリチューブの絞り度は、主キャピラリチューブの絞り度よりも小さく設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１１０１７９号公報（図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷凍装置においては、冷媒液が循環している間、僅かずつであるが、冷却されて粘度が増加した冷凍機油が膨張器に溜まるのを避けられない。膨張器に冷凍機油が溜まると、適正な量の冷媒液を減圧することができず、冷凍装置の冷却能力が低下し、例えば冷凍庫の貯蔵庫内の温度を設定温度に維持できない不具合が生じる。また、冷凍機油中のスラッジ（微細な固体の劣化物）が沈殿して堆積し、膨張器の内面に膠着することがあり、スラッジが膠着した場合には、膨張器の交換や清掃などのメンテナンスを行わなければならない。
【０００５】
特許文献１の冷凍装置においては、絞り度が小さく設定された副キャピラリチューブに定期的に冷媒液を迂回させることで、副キャピラリチューブから定常運転時より温度の高い冷媒液を吐出して、主キャピラリチューブの出口側および蒸発器の温度を上昇させている。これにより、主キャピラリチューブに溜まったプレスオイル（冷凍機油）の粘度を低下させ、定常運転に復帰した際に主キャピラリチューブに再供給される冷媒液でプレスオイルを押し流してクリーニングしている。しかし、副キャピラリチューブに冷媒液を迂回させることによる温度上昇はそれほど大きくない。そのため、的確にプレスオイルを温めてその粘度を低下させることができないので、プレスオイルを冷媒液で押し流すことができず主キャピラリチューブに残留するおそれがある。また、プレスオイルが温まるまでに時間を要し、その分副キャピラリチューブに長時間冷媒液を迂回させる必要がある。そのため、蒸発器に定常運転時よりも高温の冷媒液が長時間供給されるため、冷凍装置の冷却能力が低下してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、メイン膨張器とサブ膨張器を備えている冷凍装置において、メイン膨張器に溜まっている冷凍機油を冷媒液で短時間に、かつ的確に押し流して、メイン膨張器を効率よく、しかも確実にクリーニングでき、従って常に安定した状態で冷却能力を発揮でき、さらに長期使用時の信頼性を向上できる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】
【０００７】
本発明は、冷媒配管１４で接続される圧縮機１０、凝縮器１１、膨張部１２、および蒸発器１３と、これらの機器の作動状態を制御する制御装置Ｃを含み、凝縮器１１と蒸発器１３との間の冷媒配管１４に、膨張部１２を構成するメイン膨張器２０とサブ膨張器２１が並列に配置されている冷凍装置を対象とする。サブ膨張器２１の上流側の冷媒配管１４に、サブ膨張器２１へ冷媒液を供給ないし遮断する開閉弁２２が配置されており、制御装置Ｃは定常運転において開閉弁２２を閉状態としてサブ膨張器２１への冷媒液の供給を遮断している。メイン膨張器２０は、該メイン膨張器２０を外面から加熱するヒーター２３を備えている。制御装置Ｃは、所定の条件が満たされた状態において、冷凍機油が溜まっているメイン膨張器２０をクリーニングするためのクリーニング運転を行うように構成されている。クリーニング運転時には、圧縮機１０を停止するとともに、ヒーター２３への通電を開始してメイン膨張器２０を加熱し、その後圧縮機１０が停止されてから所定時間が経過すると、圧縮機１０を再駆動するとともに開閉弁２２を開状態にして両膨張器２０・２１に対する冷媒液の供給を開始することを特徴とする。
【０００８】
制御装置Ｃは、クリーニング運転において、圧縮機１０を再駆動し、クリーニング運転が終了するまでの間にヒーター２３への通電を停止するように構成することができる。
【０００９】
制御装置Ｃは、前回のクリーニング運転実施から規定の定期実施時間が経過したことを制御装置Ｃが備える計時手段Ｔで計時したとき（第１条件）、冷凍装置が搭載された冷凍・冷蔵機器の貯蔵室２の設定温度より高く設定された割込み実施温度を超える温度を、貯蔵室２に配置された温度センサ７で一定時間以上継続して検知したとき（第２条件）、圧縮機１０の連続駆動時間が規定の割込み実施時間を超えたことを計時手段Ｔで計時したとき（第３条件）のうち、いずれかひとつの条件を満たした状態において、クリーニング運転を行うように構成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷凍装置においては、所定の条件が満たされた状態において、圧縮機１０、ヒーター２３、および開閉弁２２を制御して、クリーニング運転を行うように制御装置Ｃを構成した。こうした冷凍装置によれば、クリーニング運転時にメイン膨張器２０をヒーター２３で加熱するので、メイン膨張器２０を素早く昇温させて冷凍機油を温めることができる。ヒーター２３による加熱は、圧縮機１０を停止して冷媒液の循環を止めた状態で行うので、冷媒液が循環している場合に比べて、メイン膨張器２０をより素早く昇温させることができ、効率よく冷凍機油を温めてその粘度を低下させることができる。ヒーター２３で十分に温められて粘度が低下した冷凍機油は、圧縮機１０が再駆動された際に供給される冷媒液で確実に押し流して、メイン膨張器２０をクリーニングできる。このとき、冷媒液は両膨張器２０・２１で減圧されるので、定常運転時より減圧される冷媒液の量は増加する。そのため、ヒーター２３による加熱でメイン膨張器２０の温度が上昇している場合でも、多量の冷媒液を供給して蒸発器１３の温度上昇を抑制できる。以上により、本発明によれば、メイン膨張器２０に溜まっている冷凍機油を冷媒液で短時間に、かつ的確に押し流して、メイン膨張器２０を効率よく、しかも確実にクリーニングでき、従って常に安定した状態で冷却能力を発揮できる冷凍装置とすることができる。
【００１１】
制御装置Ｃは、クリーニング運転において、圧縮機１０を再駆動し、クリーニング運転が終了するまでの間にヒーター２３への通電を停止するように構成した。こうした冷凍装置によれば、クリーニング運転における冷媒液の再供給時にヒーター２３で冷凍機油を温めその粘度を低下させながら冷媒液で押し流して、メイン膨張器２０をクリーニングできる。また、より長時間ヒーター２３への通電を行って、十分に冷凍機油を温めてその粘度を低下させることができる。従って、メイン膨張器２０に溜まっている冷凍機油を冷媒液でより的確に押し流して、メイン膨張器２０をより効率よく、しかもより確実にクリーニングできる。なお、冷凍機油はメイン膨張器２０の内面に付着した状態で溜まるので、冷媒液が供給されている状態であってもヒーター２３の熱はメイン膨張器２０を介して伝熱され、冷凍機油は十分に温められる。
【００１２】
制御装置Ｃは、第１条件から第３条件のうち、いずれかひとつの条件を満たした状態において、クリーニング運転を行うように構成した。第１条件を満たしたときにクリーニング運転を行うことにより、メイン膨張器２０を定期的にクリーニングして、多量の冷凍機油がメイン膨張器２０に溜まるのを予防することができる。第２条件を満たしたときには、適正な量の冷媒液が減圧されていないと想定でき、メイン膨張器２０に冷凍機油が溜まっていると判断できる。従って、第２条件を満たしたときにクリーニング運転を行うことにより、適正な量の冷媒液を減圧できるようにして、正常な定常運転へと復帰させることができる。第３条件を満たしたときには、貯蔵室２内の温度が設定温度に近づくまでに時間を要していることを意味するので、メイン膨張器２０に冷凍機油が溜まり始めていると判断できる。従って、第３条件を満たしたときにクリーニング運転を行うことにより、より多くの冷凍機油がメイン膨張器２０に溜まるのを回避できる。このように、上記３種のうちいずれかひとつの条件を満たした状態においてクリーニング運転を行うと、多量の冷凍機油がメイン膨張器２０に溜まることによる不具合を防止でき、従って長期使用時の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る冷凍装置の運転動作を示すタイミングチャートである。
【図２】冷凍装置を備える超低温フリーザーの概略構成を示す縦断側面図である。
【図３】冷凍装置を構成する各機器の接続形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例）  図１から図３に、本発明の冷凍装置を庫内温度がマイナス８５℃まで冷却できる超低温フリーザー（冷凍・冷蔵機器）に搭載した実施例を示す。図２に示すように超低温フリーザーは、断熱箱体からなる本体ケース１を備えており、該本体ケース１の内部に正面開口を有する貯蔵室２が区画されており、本体ケース１の下方に機械室３が配置されている。貯蔵室２の正面開口は揺動開閉式の扉４で開閉される。本体ケース１は、外箱１ａと、外箱１ａ内に間隔をあけて収容される内箱１ｂと、両箱１ａ・１ｂの間に充填される断熱材５とで構成されている。符号７は、貯蔵室２内の温度を検知する温度センサ７である。
【００１５】
図３に示すように冷凍装置は、圧縮機１０、凝縮器１１、膨張部１２、および蒸発器１３などを備え、これらの機器１０〜１３は冷媒配管１４でループ状に接続され、その作動状態は制御装置Ｃで制御されている。符号１５はドライヤ、符号１６はアキュムレータ、符号１７は凝縮器１１用の冷却ファンである。図２に示すように、冷凍装置を構成する圧縮機１０、凝縮器１１、膨張部１２などは機械室３に配置されている。また、蒸発器１３は冷媒管で構成されており、内箱１ｂの上下、左右、および後の壁面の外面側（断熱材５側）に蛇行状態で配置されている。蒸発器１３で冷媒液が蒸発することにより、貯蔵室２の庫内空気は内箱１ｂを介して間接的に冷却される。
【００１６】
凝縮器１１と蒸発器１３との間の冷媒配管１４は二股状に分岐されており、一方の分岐流路にキャピラリチューブからなるメイン膨張器２０が配置され、他方の分岐流路にキャピラリチューブからなるサブ膨張器２１がそれぞれ配置されている。サブ膨張器２１は、メイン膨張器２０と同一あるいはメイン膨張器２０より小さな減圧能力のキャピラリチューブで構成される。サブ膨張器２１の上流側に、該サブ膨張器２１へ冷媒液を供給ないし遮断する電磁弁（開閉弁）２２が配置されており、定常運転における電磁弁２２は閉状態とされて、サブ膨張器２１への冷媒液の供給は遮断されている。メイン膨張器２０は、近接配置されるコードヒーターからなるヒーター２３を備えており、ヒーター２３に通電することによりメイン膨張器２０を外面から加熱できる。定常運転においてヒーター２３への通電は停止されている。膨張部１２は、メイン膨張器２０、サブ膨張器２１、電磁弁２２、およびヒーター２３などで構成されている。なお、各膨張器２０・２１はオリフィス型の膨張弁で構成してもよい。
【００１７】
定常運転における制御装置Ｃは、温度センサ７の検知温度に基づいて圧縮機１０の駆動と停止を繰り返して、貯蔵室２内の温度が設定温度に近づくように制御しており、凝縮後の高圧の冷媒液は、メイン膨張器２０で減圧されている。冷媒液が循環している間、僅かずつであるが、冷却されて粘度が増加した冷凍機油がメイン膨張器２０に溜まるのを避けられない。冷凍機油がメイン膨張器２０に溜まることによる不具合を防止するために、制御装置Ｃは後に詳述する所定の条件が満たされたとき、冷凍機油を冷媒液で押し流してメイン膨張器２０をクリーニングするためのクリーニング運転を行うように構成されている。
【００１８】
クリーニング運転は図１のタイミングチャートに示すように、所定の条件が満たされた状態（時点ｔ１）において、まず圧縮機１０を停止すると同時に、ヒーター２３への通電を開始してメイン膨張器２０を加熱する。このように、メイン膨張器２０をヒーター２３で加熱すると、メイン膨張器２０を素早く昇温させて冷凍機油を温めることができる。ヒーター２３による加熱は、圧縮機１０を停止して冷媒液の循環を止めた状態で行うので、冷媒液が循環している場合に比べて、メイン膨張器２０をより素早く昇温させることができ、効率よく冷凍機油を温めてその粘度を低下させることができる。
【００１９】
圧縮機１０を停止してから所定時間（例えば５分）が経過すると（時点ｔ２）、圧縮機１０を再駆動すると同時に、電磁弁２２を開状態に切換えてメイン膨張器２０およびサブ膨張器２１に対する冷媒液の供給を開始する。これにて、ヒーター２３で十分に温められて粘度が低下した冷凍機油は、圧縮機１０が再駆動された際に供給される冷媒液で確実に押し流され、メイン膨張器２０をクリーニングできる。冷媒液は両膨張器２０・２１で減圧されるので、定常運転時より減圧される冷媒液の量は増加する。そのため、ヒーター２３による加熱でメイン膨張器２０の温度が上昇している場合でも、多量の冷媒液を供給して蒸発器１３の温度上昇を抑制できる。
【００２０】
ヒーター２３への通電は、電磁弁２２を開状態にしてサブ膨張器２１に対して冷媒液を供給している間も継続している。これにより、クリーニング運転における冷媒液の再供給時にヒーター２３で冷凍機油を温めその粘度を低下させながら冷媒液で押し流して、メイン膨張器２０をクリーニングできる。また、より長時間ヒーター２３への通電を行って、十分に冷凍機油を温めてその粘度を低下させることができる。従って、メイン膨張器２０に溜まっている冷凍機油を冷媒液で的確に押し流して、メイン膨張器を効率よく、しかも確実にクリーニングできる。なお、冷凍機油はメイン膨張器２０の内面に付着した状態で溜まるので、冷媒液が供給されている状態であってもヒーター２３の熱はメイン膨張器２０を介して伝熱され、冷凍機油を十分に温めることができる。電磁弁２２を開状態に切換えてから所定時間（例えば３分）が経過すると（時点ｔ３）、電磁弁２２を閉状態に切換えてサブ膨張器２１に対する冷媒液を遮断し、さらにヒーター２３への通電を停止してクリーニング運転を終了し、定常運転へと復帰する。
【００２１】
クリーニング運転の際、サブ膨張器２１に対して冷媒液を供給するため、冷却されて粘度が増加した冷凍機油がサブ膨張器２１に溜まることがある。しかし、定常運転時のサブ膨張器２１は冷媒液が供給されないため、その間に冷凍機油の粘度は低下する。これにより、次回のクリーニング運転時に冷媒液が供給されたとき、サブ膨張器２１に溜まった冷凍機油は冷媒液で押し流される。メイン膨張器２０およびサブ膨張器２１から押し流された冷凍機油は圧縮機１０へと戻る。
【００２２】
クリーニング運転を実施する条件として３種の条件が設定されており、以下の３種の条件のいずれかひとつが満たされたとき、制御装置Ｃはクリーニング運転を実施するように構成されている。第１の条件は、制御装置Ｃが、前回のクリーニング運転実施から規定の定期実施時間（例えば１２時間）が経過したことを制御装置Ｃが備えるタイマー（計時手段）Ｔで計時したときである。第２の条件は、制御装置Ｃが割込み実施温度を超える温度を温度センサ７で一定時間以上継続して検知したときである。割込み実施温度は、貯蔵室２の設定温度より高く設定されており、設定温度＋α（αは例えば１０℃）である。第３の条件は、圧縮機１０の連続駆動時間（例えば２０分）が規定の割込み実施時間を超えたことをタイマーＴで計時したときである。
【００２３】
上記第１条件を満たしたときにクリーニング運転を行うことにより、メイン膨張器２０を定期的にクリーニングして、多量の冷凍機油がメイン膨張器２０に溜まるのを予防することができる。第２条件を満たしたときには、適正な量の冷媒液が減圧されていないと想定でき、メイン膨張器２０に冷凍機油が溜まっていると判断できる。従って、第２条件を満たしたときにクリーニング運転を行うことにより、適正な量の冷媒液を減圧できるようにして、正常な定常運転へと復帰させることができる。第３条件を満たしたときには、貯蔵室２内の温度が設定温度に近づくまでに時間を要していることを意味するので、メイン膨張器２０に冷凍機油が溜まり始めていると判断できる。従って、第３条件を満たしたときにクリーニング運転を行うことにより、より多くの冷凍機油がメイン膨張器２０に溜まるのを回避できる。このように、これら３種のうちいずれかひとつの条件を満たした状態においてクリーニング運転を行うと、多量の冷凍機油がメイン膨張器２０に溜まることによる不具合を防止でき、従って長期使用時の信頼性を向上できる。
【００２４】
以上のように、本実施例に係る超低温フリーザーの冷凍装置によれば、クリーニング運転において、メイン膨張器２０に溜まった冷凍機油をヒーター２３で温めて、その粘度を低下させた状態で冷媒液を再供給するので、メイン膨張器に溜まっている冷凍機油を冷媒液で短時間に、かつ的確に押し流して、メイン膨張器を効率よく、しかも確実にクリーニングでき、従って常に安定した状態で冷却能力を発揮できる冷凍装置とすることができる。
【００２５】
上記の実施例においては、クリーニング運転の終了までヒーター２３に通電したが、十分に冷凍機油を温めることができれば、クリーニング運転の開始から終了までの間の任意の時点でヒーター２３への通電を停止することができる。本発明の冷凍装置は、庫内温度（冷媒温度）が比較的低く、冷凍機油が硬化しやすい超低温フリーザーに好適であるが、本発明の適用対象はこれに限られず、各種の冷蔵庫や冷蔵ショーケースなどに適用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
２  貯蔵室
７  温度センサ
１０  圧縮機
１１  凝縮器
１２  膨張部
１３  蒸発器
１４  冷媒配管
２０  メイン膨張器
２１  サブ膨張器
２２  開閉弁（電磁弁）
２３  ヒーター
Ｃ  制御装置
Ｔ  計時手段（タイマー）
【図１】
2019007668.tif 000003
【図２】
2019007668.tif 000004
【図３】
2019007668.tif 000005