JP3175709B2 - 二元冷凍装置 - 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、二元冷凍装置に関
し、特に、起動対策に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、二元冷凍装置は、特開平９−
２１０５１５号公報に開示されているように、個別に冷
凍運転を行う一次側冷媒回路と二次側冷媒回路とを備え
ている。この二元冷凍装置は、マイナス数十度の低温を
得るために用いられ、高圧縮比から低圧縮比まで効率の
良いところで使用することができるので、省エネルギの
点で有利である。

【０００３】上記二元冷凍装置の一次側冷媒回路は、圧
縮機と凝縮器と膨張弁と冷媒熱交換器の蒸発部とが順に
接続されて構成されている。また、二次側冷媒回路は、
圧縮機と冷媒熱交換器の凝縮部と膨張弁と蒸発器とが順
に接続されて構成されている。そして、上記冷媒熱交換
器において、二次側冷媒回路の凝縮熱と一次側冷媒回路
の蒸発熱とを熱交換している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した二元冷凍装置
は、従来、運転スイッチが投入されて起動信号が入力さ
れると、一次側冷媒回路と二次側冷媒回路とを同時に起
動していた。つまり、運転スイッチが投入されると、一
次側冷媒回路の圧縮機を起動して一次冷媒を循環させる
と同時に、二次側冷媒回路の圧縮機を起動して二次冷媒
を循環させていた。

【０００５】しかしながら、上記一次側冷媒回路と二次
側冷媒回路とを同時に起動すると、冷媒熱交換器の蒸発
部において、一次冷媒の蒸発準備が完了するまでに、凝
縮部に二次冷媒が流れることになる。この結果、上記二
次冷媒が十分に放熱することができず、二次側冷媒回路
の高圧冷媒圧力が過上昇し、保護装置が作動して運転が
停止するという問題があった。

【０００６】そこで、従来、上記二次側冷媒回路におい
て、能力調整用のバイパス通路を設け、圧縮機から吐出
したホットガスが冷媒熱交換器の凝縮部と膨張弁をバイ
パスして蒸発器に流れ、冷却能力を調整している。つま
り、上記一次側冷媒回路及び二次側冷媒回路の起動時
に、二次側冷媒回路における圧縮機のホットガスを蒸発
器に直接に供給して能力を低減するようにしている。

【０００７】しかしながら、この構造では、バイパス通
路を設ける必要があり、部品点数が多くなると共に、構
造が複雑になり、コストアップに繋がるという問題があ
った。

【０００８】また一方、上記二次側冷媒回路にタイマを
設け、一次側冷媒回路の起動後、二次側冷媒回路を所定
時間遅延させて起動することが提案されている。しか
し、この遅延時間が短いと、上記高圧冷媒圧力の過上昇
を十分に抑制することができず、逆に、長すぎると、冷
媒熱交換器における一次冷媒の蒸発が不足し、一次側冷
媒回路の圧縮機における冷媒が湿りの状態に成り過ぎ、
液圧縮の恐れがあるという問題がある。

【０００９】本発明は、斯かる点に鑑みて成されたもの
で、バイパス通路を設けることなく、高圧冷媒圧力の過
上昇を抑制すると同時に、液圧縮を確実に防止すること
を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 本発明は、二次側冷媒回路における圧縮機の冷媒の湿り
の状態を直接に検知して二次側冷媒回路を起動するよう
にしたものである。

【００１１】−解決手段− 具体的に、図２に示すように、第１の解決手段は、圧縮
機（21）と、凝縮器（22）と、膨張機構（EV11）と、冷
媒熱交換器（11）の蒸発部とが順に接続されて構成さ
れ、一次冷媒が循環する一次側冷媒回路（20）と、圧縮
機（31）と、上記冷媒熱交換器（11）の凝縮部と、膨張
機構（EV21）と、蒸発器（5a）とが順に接続されて構成
され、二次冷媒が循環すると共に、上記冷媒熱交換器
（11）において一次冷媒と二次冷媒とが熱交換する二次
側冷媒回路（3A）とを備えた二元冷凍装置を前提として
いる。

【００１２】そして、起動信号が入力されると、該起動
信号に基づいて一次側冷媒回路（20）のみを起動する一
次側起動手段（73）を備えている。加えて、該一次側起
動手段（73）が一次側冷媒回路（20）を起動した後、第
１の所定時間が経過し且つ一次側冷媒回路（20）におけ
る圧縮機（21）の吸入冷媒が所定の湿りの状態になる
か、又は上記一次側冷媒回路（20）を起動した後、上記
第１の所定時間より長い第２の所定時間が経過すると、
二次側冷媒回路（3A）を起動する二次側起動手段（74）
を備えている。

【００１３】また、第２の解決手段は、上記第１の解決
手段において、冷媒熱交換器（11，11）が複数設けられ
たものである。そして、該各冷媒熱交換器（11，11）の
蒸発部が互いに並列に接続されて一次側冷媒回路（20）
が構成されている。更に、上記各冷媒熱交換器（11，1
1）には、それぞれ二次側冷媒回路（3A，3B）が接続さ
れ、上記各二次側冷媒回路（3A，3B）の蒸発器（5a、5
b）が一体に形成されている。

【００１４】−作用− 上記の特定事項により、本解決手段では、例えば、運転
スイッチが投入されて起動信号が入力されると、先ず、
一次側起動手段（73）が一次側冷媒回路（20）を起動す
る。この結果、一次側冷媒回路（20）の冷却運転が開始
し、一次冷媒が循環する。この状態においては、二次側
冷媒回路（3A）は運転を開始しておらず、停止状態のま
まである。

【００１５】その後、上記一次側冷媒回路（20）が所定
の湿りの状態になるのを待って、二次側起動手段（74）
が二次側冷媒回路（3A）を起動する。

【００１６】すなわち、上記一次側冷媒回路（20）が起
動すると、一次冷媒が凝縮器（22）で凝縮し、冷媒熱交
換器（11）の蒸発部で蒸発して圧縮機（21）に戻ること
になるが、二次側冷媒回路（3A）が未だ起動していない
ので、冷媒熱交換器（11）に二次冷媒が供給されていな
い。したがって、上記冷媒熱交換器（11）において、一
次冷媒の蒸発が可能な状態になっても、蒸発熱量が不足
し、圧縮機（21）の吸入冷媒が湿りの状態となる。

【００１７】そこで、上記一次側冷媒回路（20）が所定
の湿りの状態になると、二次側冷媒回路（3A）を起動
し、冷却運転が完全に開始される。

【００１８】特に、一次側冷媒回路（20）が起動した
後、圧縮機（21）の吸入冷媒が所定の湿りの状態になら
ない場合であっても、所定時間が経過すると、二次側冷
媒回路（3A）を起動して通常の冷却運転に移行する。

【００１９】尚、第２の解決手段では、複数の二次側冷
媒回路（3A，3B）を設けた場合、例えば、各二次側冷媒
回路（3A，3B）を所定時間毎に順に起動する。

【００２０】

【発明の効果】したがって、本解決手段によれば、一次
側冷媒回路（20）が起動した後、該一次側冷媒回路（2
0）の圧縮機（21）の吸入冷媒が所定の湿りの状態にな
ると、二次側冷媒回路（3A）を起動するようにしたため
に、冷媒熱交換器（11）における一次冷媒の蒸発準備が
完了した後、二次冷媒の循環を開始させることができ
る。この結果、上記二次側冷媒回路（3A）の高圧冷媒圧
力の過上昇を確実に防止することができるので、不必要
な運転停止を抑制することができる。

【００２１】また、従来のような能力調整のバイパス通
路を設ける必要がないので、部品点数の削減を図ること
ができると共に、構造の簡素化を図ることができること
から、コストダウンを図ることができる。

【００２２】また、上記二次側冷媒回路（3A）の過度の
遅延を防止することができるので、過度の湿りの状態を
回避することができ、液圧縮を未然に且つ確実に防止す
ることができる。

【００２３】また、圧縮機（21）の吸入冷媒の湿りの状
態と時間とによって二次側冷媒回路（3A）を起動するよ
うにしているので、二次側冷媒回路（3A）における高圧
冷媒圧力の過上昇と一次側冷媒回路（20）における圧縮
機（21）の吸入冷媒の湿りの状態とをバランスよく抑制
することができる。

【００２４】

【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。

【００２５】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。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
よって高温側冷凍回路（20）が構成されている。一方、
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つの低温側冷凍回路（3A，3B）が
構成されている。

【００２６】上記高温側冷凍回路（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の
可能な一次側冷媒回路を構成している。そして、該高温
側冷凍回路（20）は、圧縮機（21）と凝縮器（22）と２
つの冷媒熱交換器（11，11）の蒸発部とを備えている。

【００２７】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、上記凝縮器（22）の一端に接続されている。該凝縮
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）の各蒸発部
に接続されている。

【００２８】上記液配管（42）の主配管（4a）は、凝縮
器（22）からレシーバ（25）を介して分岐配管（4b，4
c）に接続されている。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（EV11）が設けら
れている。

【００２９】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）の蒸発部に接続されている。つま
り、上記２つの冷媒熱交換器（11，11）の蒸発部は、高
温側冷凍回路（20）において互いに並列に接続されてい
る。

【００３０】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。

【００３１】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）と凝縮器（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（SVGH）が設けられ、冷
却運転時の高圧制御を行うように構成されている。

【００３２】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（SVRH）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。

【００３３】また、上記圧縮機（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高圧圧力セ
ンサ（SPH1）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。

【００３４】更に、上記圧縮機（21）の吸込側の第２ガ
ス配管（41）には、吸入側冷媒温度を検出する吸入温度
センサ（Th11）が四路切換弁（24）とアキュムレータ
（26）の間に設けられている。

【００３５】一方、上記第１低温側冷凍回路（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
可逆運転の可能な二次側冷媒回路を構成している。そし
て、該第１低温側冷凍回路（3A）は、圧縮機（31）と第
１の冷媒熱交換器（11）の凝縮部と蒸発用伝熱管（5a）
とを備えている。

【００３６】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）における凝縮部の一
端に接続されている。該凝縮部の他端は、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。

【００３７】そして、上記第１の冷媒熱交換器（11）
は、カスケードコンデンサであって、主として高温側冷
凍回路（20）の蒸発熱と第１低温側冷凍回路（3A）の凝
縮熱とを熱交換するように構成されている。

【００３８】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。

【００３９】上記第１低温側冷凍回路（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
（65）とを備えている。該ドレンパン通路（63）は、第
２ガス通路（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。

【００４０】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。

【００４１】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（SVDL）を
備えている。該開閉弁（SVDL）は、減圧通路（65）の口
径よりやや小さく設定されて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。

【００４２】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（SVGL）とキャピラリチューブ
（CP）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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】上記第２低温側冷凍回路（3B）は、第１低
温側冷凍回路（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二次側冷媒回路
を構成している。該第２低温側冷凍回路（3B）は、第１
低温側冷凍回路（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低温側冷凍回路（3B）は、圧縮機（31）と
第２の冷媒熱交換器（11）の凝縮部とレシーバ（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。

【００４６】そして、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。上記第２
の冷媒熱交換器（11）は、カスケードコンデンサであっ
て、高温側冷凍回路（20）の蒸発熱と第２低温側冷凍回
路（3B）の凝縮熱とを熱交換するように構成されてい
る。

【００４７】上記両低温側冷凍回路（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。

【００４８】上記両低温側冷凍回路（3A，3B）の蒸発用
伝熱管（5a，5b）は、図２に示すように、それぞれ蒸発
器を構成するが、本実施形態では、一体となって１つの
蒸発器（50）を形成している。具体的に、上記各低温側
冷凍回路（3A，3B）の蒸発用伝熱管（5a，5b）は、ｎ個
で構成され、蒸発器（50）は２ｎ個の蒸発用伝熱管（5
a，5b）によって形成され、つまり、２ｎパスに構成さ
れている。

【００４９】また、上記第１低温側冷凍回路（3A）にお
ける液配管（61）の蒸発用伝熱管（5a）の手前には、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、上記蒸発器（50）には該蒸発器（50）の温度を
検出する蒸発器温度センサ（Th22）が設けられている。

【００５０】上記高温側冷凍回路（20）及び両低温側冷
凍回路（3A，3B）は、コントローラ（70）によって制御
される。該コントローラ（70）は、高圧圧力センサ（SP
H1，SPH2）の検知信号などが入力する一方、圧縮機（2
1，31）などの制御信号を出力するように構成されてい
る。そして、上記コントローラ（70）には、冷却運転を
制御する冷却手段（71）及びデフロスト手段（72）の
他、起動を制御する一次側起動手段（73）と二次側起動
手段（74）とが設けられている。

【００５１】上記デフロスト手段（72）は、所定時間毎
にデフロスト運転を行うように構成され、第２低温側冷
凍回路（3B）の運転を停止する一方、第１低温側冷凍回
路（3A）と高温側冷凍回路（20）との四路切換弁（24，
33）を図１及び図２の破線に切り換え、冷媒循環方向を
逆サイクルにして冷媒を循環させるように構成されてい
る。

【００５２】上記一次側起動手段（73）は、運転スイッ
チ等の投入によって起動信号が入力されると、該起動信
号に基づいて高温側冷凍回路（20）のみを起動するよう
に構成されている。

【００５３】上記二次側起動手段（74）は、一次側起動
手段（73）によって一次側冷媒回路（20）が起動した
後、該一次側冷媒回路（20）における圧縮機（21）の吸
入冷媒が少なくとも所定の湿りの状態になった際には二
次側冷媒回路（3A）を起動するように構成されている。

【００５４】具体的に、上記二次側起動手段（74）は、
一次側起動手段（73）が一次側冷媒回路（20）を起動し
た後、第１タイマによる所定時間（１０秒）が経過し且
つ一次側冷媒回路（20）における圧縮機（21）の吸入冷
媒が所定の湿りの状態になるか、又は上記第１タイマよ
り長い第２タイマによる所定時間（１分）が経過する
と、二次側冷媒回路（3A）を起動するように構成されて
いる。

【００５５】そして、該湿りの状態は、吸入温度センサ
（Th11）が検出する吸入側冷媒温度ＴSHと低圧圧力セン
サ（SPL2）が検出する低圧冷媒圧力の相当飽和温度ＴeH
との過熱度（ＴSH−ＴeH）より導出され、この過熱度が
５℃より低下すると、湿りの状態としている。

【００５６】−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。

【００５７】先ず、冷却運転を行う場合、高温側冷凍回
路（20）の圧縮機（21）及び両低温側冷凍回路（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、上記高温側冷凍回路（20）では、四路切換
弁（24）を図１の実線に切り換える一方、冷却用電動膨
張弁（EV11）を開度制御する。

【００５８】上記高温側冷凍回路（20）の圧縮機（21）
から吐出した一次冷媒は、凝縮器（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（EV11）で減圧する。その後、上
記液冷媒は、２つの冷媒熱交換器（11，11）の各蒸発部
で蒸発してガス冷媒となって圧縮機（21）に戻る。この
循環を繰り返す。

【００５９】一方、第１低温側冷凍回路（3A）では、四
路切換弁（33）を図２の実線に切り換える一方、減圧通
路（65）の開閉弁（SVDL）を全閉とし、冷却用膨張弁
（EV21）を過熱度制御する。また、第２低温側冷凍回路
（3B）では、冷却用膨張弁（EV21）を過熱度制御する。

【００６０】上記両低温側冷凍回路（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）の凝縮部で凝縮して液冷媒となり、こ
の液冷媒は、冷却用膨張弁（EV21，EV21）で減圧する。
その後、上記液冷媒は、蒸発用伝熱管（5a，5b）で蒸発
してガス冷媒となって圧縮機（31，31）に戻る。この循
環を繰り返す。

【００６１】そして、上記各冷媒熱交換器（11，11）に
おいては、高温側冷凍回路（20）の蒸発熱と各低温側冷
凍回路（3A，3B）の凝縮熱とが熱交換し、低温側冷凍回
路（3A，3B）の二次冷媒が冷却されて凝縮する。一方、
上記蒸発器（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。

【００６２】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低温側冷凍回路（3B）
の運転を停止する一方、第１低温側冷凍回路（3A）と高
温側冷凍回路（20）との冷媒循環方向を逆サイクルにし
て行われる。

【００６３】具体的に、第１低温側冷凍回路（3A）で
は、四路切換弁（33）を図２の破線に切り換える一方、
減圧通路（65）の開閉弁（SVDL）を全開に、冷却用膨張
弁（EV21）を全閉にする。

【００６４】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
蒸発器（50）を加熱し、該蒸発器（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、開閉弁（SVDL）で減圧す
る。続いて、上記二次冷媒は、冷媒熱交換器（11）の凝
縮部で蒸発し、四路切換弁（33）及びアキュムレータ
（35）を経て圧縮機（31）に戻る。この循環を繰り返
す。

【００６５】一方、上記高温側冷凍回路（20）では、四
路切換弁（24）を図１の破線に切り換える一方、冷却用
電動膨張弁（EV11）を全開にする。

【００６６】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）
の蒸発部を流れ、第１低温側冷凍回路（3A）の二次冷媒
を加熱する。その後、上記冷媒熱交換器（11）の蒸発部
を流れた一次冷媒は、レシーバ（25）を経て凝縮器（2
2）で蒸発し、四路切換弁（24）及びアキュムレータ（2
6）を経て圧縮機（21）に戻る。この循環を繰り返す。

【００６７】次に、本発明の特徴する高温側冷凍回路
（20）及び第１低温側冷凍回路（3A）の起動動作につい
て図３に基づいて説明する。

【００６８】先ず、図３に示すように、高温側冷凍回路
（20）を起動した後、ステップST１において、第２タイ
マが１分を計数したか否かを判定する。つまり、運転ス
イッチ等が投入されて起動信号が入力されると、先ず、
一次側起動手段（73）が高温側冷凍回路（20）を起動す
る。この結果、上述した冷却運転が開始し、一次冷媒が
循環する。この状態においては、両低温側冷凍回路（3
A，3B）は運転を開始しておらず、停止状態のままであ
る。

【００６９】その後、上記ステップST１において、第２
タイマが１分を計数するまで、判定がＮＯとなり、ステ
ップST２に移り、第１タイマが１０秒を計数し、且つ高
温側冷凍回路（20）が所定の湿りの状態か否かを判定す
る。この所定の湿りの状態等になるまで、上記ステップ
ST２の判定がＮＯとなってステップST１に移り、上述の
動作を繰り返す。尚、上記高温側冷凍回路（20）の湿り
の状態は、該高温側冷凍回路（20）における圧縮機（2
1）の吸入側冷媒の過熱度が５℃より低下したか否かに
よって判定している（ＴSH−ＴeH＜５）。

【００７０】すなわち、上記高温側冷凍回路（20）が起
動すると、一次冷媒が凝縮器（22）で凝縮し、冷媒熱交
換器（11，11）の各蒸発部で蒸発して圧縮機（21）に戻
ることになるが、各低温側冷凍回路（3A，3B）が未だ起
動していないので、冷媒熱交換器（11，11）に二次冷媒
が供給されていない。したがって、上記冷媒熱交換器
（11，11）において、一次冷媒の蒸発が可能な状態にな
っても、蒸発熱量が不足し、圧縮機（21）の吸入冷媒が
湿りの状態となる。

【００７１】その後、上記圧縮機（21）の吸入冷媒が湿
りの状態となり、且つ第１タイマが１０秒を計数する
と、上記ステップST２の判定がＹＥＳとなり、二次側起
動手段（74）が低温側冷凍回路（3A，3B）を起動して通
常の冷却運転に移行することになる。

【００７２】また、上記圧縮機（21）の吸入冷媒が所定
の湿りの状態にならない場合であっても、第２タイマが
高温側冷凍回路（20）の起動から１分を計数すると、ス
テップST１の判定がＹＥＳとなって低温側冷凍回路（3
A，3B）を起動して通常の冷却運転に移行することにな
る。

【００７３】尚、上記低温側冷凍回路（3A，3B）の起動
は、例えば、第１低温側冷凍回路（3A）を起動した後、
３分後に第２低温側冷凍回路（3B）を起動しするように
している。

【００７４】−実施形態の効果− 以上のように、本実施形態によれば、高温側冷凍回路
（20）が起動した後、該高温側冷凍回路（20）の圧縮機
（21）の吸入冷媒が所定の湿りの状態になると、上記第
１低温側冷凍回路（3A）を起動するようにしたために、
冷媒熱交換器（11，11）における一次冷媒の蒸発準備が
完了した後、二次冷媒の循環を開始させることができ
る。この結果、上記第１低温側冷凍回路（3A）の高圧冷
媒圧力の過上昇を確実に防止することができるので、不
必要な運転停止を抑制することができる。

【００７５】また、従来のような能力調整のバイパス通
路を設ける必要がないので、部品点数の削減を図ること
ができると共に、構造の簡素化を図ることができること
から、コストダウンを図ることができる。

【００７６】また、上記第１低温側冷凍回路（3A）の過
度の遅延を防止することができるので、過度の湿りの状
態を回避することができ、液圧縮を未然に且つ確実に防
止することができる。

【００７７】また、上記高温側冷凍回路（20）の圧縮機
（21）の吸入冷媒の湿りの状態と時間とによって第１低
温側冷凍回路（3A）を起動するようにしているので、第
１低温側冷凍回路（3A）における高圧冷媒圧力の過上昇
と高温側冷凍回路（20）における圧縮機（21）の吸入冷
媒の湿りの状態とをバランスよく抑制することができ
る。

【００７８】

【発明の他の実施の形態】上記実施形態においては、２
台の低温側冷凍回路（3A，3B）を設けたが、本発明は、
１台の低温側冷凍回路（3A）を有するものであってもよ
いく、逆に、３台以上の第１低温側冷凍回路（3A，3B，
…）を有するものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高温側冷凍回路の要部を示す冷媒回路
図である。

【図２】本発明の低温側冷凍回路を示す冷媒回路図であ
る。

【図３】起動動作を示す制御フロー図である。

【符号の説明】

10 二元冷凍装置 11 冷媒熱交換器 20 高温側冷凍回路（一次側冷媒回路） 21 圧縮機 22 凝縮器 EV11 膨張弁（膨張機構） 3A，3B 低温側冷凍回路（二次側冷媒回路） 31 圧縮機 EV21 膨張弁（膨張機構） 50 蒸発器 70 コントローラ 73 一次側起動手段 74 二次側起動手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−140257（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−104060（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−104061（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 7/00 F25B 1/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（21）と、凝縮器（22）と、膨張
   機構（EV11）と、冷媒熱交換器（11）の蒸発部とが順に
   接続されて構成され、一次冷媒が循環する一次側冷媒回
   路（20）と、 圧縮機（31）と、上記冷媒熱交換器（11）の凝縮部と、
   膨張機構（EV21）と、蒸発器（5a）とが順に接続されて
   構成され、二次冷媒が循環すると共に、上記冷媒熱交換
   器（11）において一次冷媒と二次冷媒とが熱交換する二
   次側冷媒回路（3A）とを備えた二元冷凍装置において、 起動信号が入力されると、該起動信号に基づいて一次側
   冷媒回路（20）のみを起動する一次側起動手段（73）
   と、 該一次側起動手段（73）が一次側冷媒回路（20）を起動
   した後、第１の所定時間が経過し且つ一次側冷媒回路
   （20）における圧縮機（21）の吸入冷媒が所定の湿りの
   状態になるか、又は上記一次側冷媒回路（20）を起動し
   た後、上記第１の所定時間より長い第２の所定時間が経
   過すると、二次側冷媒回路（3A）を起動する二次側起動
   手段（74）とを備えていることを特徴とする二元冷凍装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の二元冷凍装置において、 冷媒熱交換器（11，11）が複数設けられ、 該各冷媒熱交換器（11，11）の蒸発部が互いに並列に接
   続されて一次側冷媒回路（20）が構成される一方、 上記各冷媒熱交換器（11，11）には、それぞれ二次側冷
   媒回路（3A，3B）が接続され、 上記各二次側冷媒回路（3A，3B）の蒸発器（5a、5b）が
   一体に形成されていることを特徴とする二元冷凍装置。