(57)【要約】      （修正有）【課題】キャピラリチューブなどの膨張器をヒーターで加熱することにより、膨張器内の冷凍機油の粘度を十分に低下させて、冷凍機油の詰まりを確実に防止でき、しかもヒーターの消費電力を抑制できる冷凍装置を提供する。【解決手段】冷媒配管で接続される圧縮機、凝縮器、膨張器、および蒸発器と、膨張器を加熱するヒーターと、圧縮機およびヒーターの作動状態を制御する制御装置とを備える冷凍装置において、制御装置は、圧縮機の停止時にヒーターへの通電を開始し、圧縮機の連続停止時間が第１所定時間Ｔ１に達するとヒーターへの通電を停止する。また、圧縮機の起動時にヒーターへの通電を再開し、圧縮機の連続運転時間が第２所定時間Ｔ２に達するとヒーターへの通電を停止する。【選択図】図１
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【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）、膨張器（１２）、および蒸発器（１３）と、膨張器（１２）を加熱するヒーター（１９）と、圧縮機（１０）およびヒーター（１９）の作動状態を制御する制御装置（Ｃ）とを備える冷凍装置であって、
制御装置（Ｃ）は、
圧縮機（１０）の停止時にヒーター（１９）への通電を開始し、圧縮機（１０）の連続停止時間が第１所定時間（Ｔ１）に達するとヒーター（１９）への通電を停止し、
圧縮機（１０）の起動時にヒーター（１９）への通電を再開し、圧縮機（１０）の連続運転時間が第２所定時間（Ｔ２）に達するとヒーター（１９）への通電を停止する、
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
制御装置（Ｃ）は、圧縮機（１０）の連続停止時間が第１所定時間（Ｔ１）に達する前に圧縮機（１０）を起動した場合に、当該連続停止時間にかかわらず、圧縮機（１０）の起動時からの連続運転時間が第２所定時間（Ｔ２）に達するまで、ヒーター（１９）への通電を継続する請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
第２所定時間（Ｔ２）が第１所定時間（Ｔ１）と同じか、これより長く設定されている請求項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、なかでも膨張器を加熱するヒーターを含む冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置の膨張器をヒーターで加熱して冷凍機油の粘度を下げることにより、冷凍機油が膨張器に詰まるのを防止することは、例えば特許文献１に記載されており公知である。そこでは、キャピラリチューブ（膨張器）の出口部分が、蒸発器の除霜用ヒーターに伝熱的に付設されている。圧縮機の運転積算時間が設定時間に達して、除霜用ヒーターへの通電が開始されると、蒸発器と共にキャピラリチューブの出口部分が加熱される。
【０００３】
除霜用ヒーターでキャピラリチューブを加熱する特許文献１の構成によれば、除霜の終了と同時にキャピラリチューブの加熱が中止されるため、除霜の終了から圧縮機の運転再開までの間にキャピラリチューブの温度が下がり、内部の冷凍機油が再硬化するおそれがある。これを解消するための構成が特許文献２に開示されており、そこでは除霜用ヒーターとは別に、キャピラリチューブを加熱する融解用ヒーターが設けられている。制御装置は、圧縮機を停止して除霜用ヒーターへの通電を開始するのと同時に、融解用ヒーターの停止継続時間が所定時間（例えば１００時間）以上であることを条件として、融解用ヒーターへの通電を開始する。除霜の終了後も融解用ヒーターへの通電を継続し、圧縮機の運転を再開してから一定時間（３分間）が経過するまでキャピラリチューブを加熱する。これにより、冷媒が流れ始めるまでに不純物が再硬化するのを防止して、冷媒で不純物を流し出すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１３７７２４号公報
【特許文献２】特開平９−２５０８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の構成では、圧縮機の停止と同時に融解用ヒーターへの通電を開始し、圧縮機の運転再開から一定時間（３分間）が経過するまで、融解用ヒーターへの通電を継続する。この構成によれば、蒸発器の除霜に長い時間を要して、圧縮機の停止時間が長くなるほど、融解用ヒーターへの通電時間も長くなる。この通電時間が一定以上に長くなると、キャピラリチューブが十分に加熱されてからも加熱を続けることになり、ヒーターの消費電力が無駄に大きくなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、キャピラリチューブなどの膨張器をヒーターで加熱することにより、膨張器内の冷凍機油の粘度を十分に低下させて、冷凍機油の詰まりを確実に防止でき、しかもヒーターの消費電力を抑制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、膨張器１２、および蒸発器１３と、膨張器１２を加熱するヒーター１９と、圧縮機１０およびヒーター１９の作動状態を制御する制御装置Ｃとを備える冷凍装置に関する。制御装置Ｃは、圧縮機１０の停止時にヒーター１９への通電を開始し、圧縮機１０の連続停止時間が第１所定時間Ｔ１に達するとヒーター１９への通電を停止し、圧縮機１０の起動時にヒーター１９への通電を再開し、圧縮機１０の連続運転時間が第２所定時間Ｔ２に達するとヒーター１９への通電を停止することを特徴とする。
【０００８】
制御装置Ｃは、圧縮機１０の連続停止時間が第１所定時間Ｔ１に達する前に圧縮機１０を起動した場合に、当該連続停止時間にかかわらず、圧縮機１０の起動時からの連続運転時間が第２所定時間Ｔ２に達するまで、ヒーター１９への通電を継続することができる。
【０００９】
第２所定時間Ｔ２を第１所定時間Ｔ１と同じか、これより長く設定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る冷凍装置においては、圧縮機１０の停止時に膨張器１２を加熱するヒーター１９への通電を開始するので、圧縮機１０の停止直後の低温状態の膨張器１２を加熱して、その内部の冷凍機油の粘度を低下させることができる。圧縮機１０の連続停止時間が第１所定時間Ｔ１に達するとヒーター１９への通電を停止するため、膨張器１２の温度が低下して、冷凍機油の粘度がやや上昇することがあるが、本発明では圧縮機１０の起動時にヒーター１９への通電を再開するので、膨張器１２を再加熱して、冷凍機油の粘度をさらに低下させることができる。従って、圧縮機１０の起動後に流れ始める冷媒で、膨張器１２から冷凍機油を確実に押し流して、冷凍機油の詰まりを確実に防止できる。このように、膨張器１２における冷凍機油の残留を解消すると、常に安定した状態で冷却能力を発揮でき、しかも長期使用時の信頼性に優れる冷凍装置とすることができる。
【００１１】
また本発明では、圧縮機１０の連続停止時間が第１所定時間Ｔ１に達するとヒーター１９への通電を停止するため、ヒーター１９の通電時間が必要以上に長引くことは無く、従って、ヒーター１９の消費電力を抑制することができる。通電の停止に伴い膨張器１２の温度が徐々に低下することはあるが、圧縮機１０は停止中であるため、膨張器１２の温度が周囲環境を下回るほど低下することは無く、従って、冷凍機油の粘度が圧縮機１０の停止直後のレベルに戻ってしまうことは無い。
【００１２】
圧縮機１０の停止中に、例えば冷凍庫の庫内温度が大きく上昇した場合には、圧縮機１０の連続停止時間が第１所定時間Ｔ１に達する前、すなわちヒーター１９の通電中であっても、圧縮機１０を起動することがある。この場合に、圧縮機１０の連続停止時間にかかわらず、圧縮機１０の起動時からの連続運転時間が第２所定時間Ｔ２に達するまで、ヒーター１９への通電を継続すると、圧縮機１０の起動後における膨張器１２の加熱時間を十分に確保して、その内部の冷凍機油の粘度を十分に低下させて、冷媒で冷凍機油を確実に押し流すことができる。
【００１３】
第２所定時間Ｔ２を第１所定時間Ｔ１と同じか、これより長く設定すると、圧縮機１０の起動後における膨張器１２の加熱時間を十分に確保することができる。従って、膨張器１２の内部の冷凍機油の粘度を十分に低下させて、冷媒で冷凍機油を確実に押し流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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機器の接続形態を示す説明図である。
【図４】冷凍装置の制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例）  図１から図４に、本発明の冷凍装置を、庫内をマイナス８５℃まで冷却できる超低温フリーザーに適用した実施例を示す。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。
【００１６】
図３に示すように冷凍装置は、圧縮機１０、凝縮器１１、膨張器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ている。膨張器１２はキャピラリチューブからなり、膨張器１２に近接配置されたヒーター１９で断続的に加熱される。ヒーター１９はコードヒーターからなり、このヒーター１９と圧縮機１０の作動状態を制御装置Ｃで制御している。符号１５はドライヤ、１６はアキュムレータ、１７は制御装置Ｃで制御される凝縮器１１用の冷却ファンである。なお膨張器１２はオリフィス型の膨張弁で構成してもよい。
【００１７】
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、膨張器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。
【００１８】
制御装置Ｃによる圧縮機１０とヒーター１９の制御手順を、図４のフローチャートを用いて説明する。圧縮機１０の停止条件を満たすと（ステップＳ１でＹＥＳ）、制御装置Ｃは圧縮機１０の運転を停止させる（ステップＳ２）とともに、ヒーター１９への通電を開始し（ステップＳ３）、制御装置Ｃが備えるタイマーをリセットして、圧縮機１０の連続停止時間の計時を開始する（ステップＳ４）。なお、圧縮機１０の停止条件としては、圧縮機１０の連続運転時間が一定時間に達した場合や、貯蔵室２が設定温度を超えて十分に冷却された場合などを挙げることができる。
【００１９】
ヒーター１９への通電後、圧縮機１０の起動条件を満たす前に、タイマーによる計測時間Ｔが第１所定時間Ｔ１（本実施例では１０分）に達した場合は（ステップＳ５でＮＯ、ステップＳ６でＹＥＳ）、その時点でヒーター１９への通電を停止し（ステップＳ７）、圧縮機１０の起動条件を満たすのを待つ（ステップＳ８）。なお、圧縮機１０の起動条件としては、圧縮機１０の連続停止時間が一定時間に達した場合や、貯蔵室２の温度が設定温度を一定以上上回った場合などを挙げることができる。
【００２０】
圧縮機１０の起動条件を満たすと（ステップＳ８でＹＥＳ）、制御装置Ｃは圧縮機１０の運転を再開する（ステップＳ９）とともに、ヒーター１９への通電を再開し（ステップＳ１０）、先のタイマーをリセットして、圧縮機１０の連続運転時間の計時を開始する（ステップＳ１１）。計測時間Ｔが第２所定時間Ｔ２（本実施例では１０分）に達すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ヒーター１９への通電を停止して（ステップＳ１３）、ステップＳ１へ戻る。
【００２１】
一方、ステップＳ３におけるヒーター１９への通電後、計測時間Ｔが第１所定時間Ｔ１に達する前に、圧縮機１０の起動条件を満たした場合は（ステップＳ６でＮＯ、ステップＳ５でＹＥＳ）、制御装置Ｃはヒーター１９への通電を継続したまま、圧縮機１０の運転を再開する（ステップＳ１４）。また、先のタイマーをリセットして、圧縮機１０の連続運転時間の計時を開始し（ステップＳ１５）、上述のステップＳ１２およびステップＳ１３を経てステップＳ１へ戻る。
【００２２】
超低温フリーザーの稼働中における圧縮機１０とヒーター１９のＯＮ／ＯＦＦ制御の一例を、図１のタイミングチャートに示す。時点ｔ１においては、圧縮機１０の停止条件を満たして、圧縮機１０がＯＮからＯＦＦに、ヒーター１９がＯＦＦからＯＮに、それぞれ切り換わっている（図４のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ３）。時点ｔ１から第１所定時間Ｔ１（１０分）が経過した時点ｔ２（ｔ２−ｔ１＝Ｔ１）においては、ヒーター１９がＯＦＦに切り換わっている（ステップＳ６〜Ｓ７）。次の時点ｔ３においては、圧縮機１０の起動条件を満たして、圧縮機１０とヒーター１９がＯＦＦからＯＮに切り換わっている（ステップＳ８〜Ｓ１０）。時点ｔ３から第２所定時間Ｔ２（１０分）が経過した時点ｔ４（ｔ４−ｔ３＝Ｔ２）においては、ヒーター１９がＯＦＦに切り換わっている（ステップＳ１２〜Ｓ１３）。
【００２３】
次の時点ｔ５においては、時点ｔ１と同様に圧縮機１０の停止条件を満たして、圧縮機１０がＯＮからＯＦＦに、ヒーター１９がＯＦＦからＯＮに、それぞれ切り換わっている（ステップＳ１〜Ｓ３）。時点ｔ５から第１所定時間Ｔ１（１０分）が経過する前の時点ｔ６（ｔ６−ｔ５＜Ｔ１）においては、ヒーター１９の通電中に圧縮機１０の起動条件を満たして、圧縮機１０がＯＮに切り換わっている（ステップＳ５・Ｓ１４）。時点ｔ６から第２所定時間Ｔ２（１０分）が経過した時点ｔ７（ｔ７−ｔ６＝Ｔ２）においては、ヒーター１９がＯＦＦに切り換わっている（ステップＳ１２〜Ｓ１３）。
【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おいては、圧縮機１０の停止時に膨張器１２を加熱するヒーター１９への通電を開始するので、圧縮機１０の停止直後の低温状態の膨張器１２を加熱して、その内部の冷凍機油の粘度を低下させることができる。圧縮機１０の連続停止時間が第１所定時間Ｔ１に達するとヒーター１９への通電を停止するため、膨張器１２の温度が低下して、冷凍機油の粘度がやや上昇することがあるが、本実施例では圧縮機１０の起動時にヒーター１９への通電を再開するので、膨張器１２を再加熱して、冷凍機油の粘度をさらに低下させることができる。従って、圧縮機１０の起動後に流れ始める冷媒で、膨張器１２から冷凍機油を確実に押し流して、冷凍機油の詰まりを確実に防止できる。このように、膨張器１２における冷凍機油の残留を解消すると、常に安定した状態で冷却能力を発揮でき、しかも長期使用時の信頼性に優れる冷凍装置とすることができる。
【００２５】
また本実施例では、圧縮機１０の連続停止時間が第１所定時間Ｔ１に達するとヒーター１９への通電を停止するため、ヒーター１９の通電時間が必要以上に長引くことは無く、従って、ヒーター１９の消費電力を抑制することができる。通電の停止に伴い膨張器１２の温度が徐々に低下することはあるが、圧縮機１０は停止中であるため、膨張器１２の温度が周囲環境を下回るほど低下することは無く、従って、冷凍機油の粘度が圧縮機１０の停止直後のレベルに戻ってしまうことは無い。
【００２６】
上記の本実施例では、第１所定時間Ｔ１と第２所定時間Ｔ２を同じ１０分としたが、両時間Ｔ１・Ｔ２は互いに異なっていてもよい。また、圧縮機１０の起動時にヒーター１９への通電を開始する場合の第２所定時間Ｔ２（図１のタイミングチャートにおけるｔ４−ｔ３）と、圧縮機１０の起動時にヒーター１９が通電状態であった場合の第２所定時間Ｔ２（同チャートにおけるｔ７−ｔ６）も、互いに異なっていてもよい。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】
【００２７】
１０  圧縮機
１１  凝縮器
１２  膨張器
１３  蒸発器
１４  冷媒配管
１９  ヒーター
Ｃ  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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