飽和吸引温度が氷点下で稼働する冷凍システムでは、蒸発器のチューブとフィンに霜が蓄積するのは避けられません。霜は、空間から伝達される熱と冷媒との間の断熱材として機能し、蒸発器の効率を低下させます。そのため、機器メーカーは、コイル表面からこの霜を定期的に除去するための特定の技術を採用する必要があります。霜取り方法には、オフサイクル除霜、空気除霜、電気除霜、ガス除霜（これらについては3月号のパートIIで取り上げます）などがありますが、これらに限定されるものではありません。また、これらの基本的な除霜スキームに変更を加えると、現場サービス担当者にとってさらに複雑な作業が発生します。適切に設定されていれば、どの方法も霜の蓄積を溶かすという同じ目的の結果が得られます。除霜サイクルが正しく設定されていない場合、不完全な除霜（および蒸発器効率の低下）により、冷凍空間の温度が所望温度よりも高くなったり、冷媒の逆流やオイルロギングの問題が発生する可能性があります。
例えば、商品温度を34℉（約17℃）に維持する典型的な精肉ショーケースでは、排気温度は約29℉（約14℃）で、飽和蒸発器温度は22℉（約-6℃）です。これは中温用途であり、商品温度は32℉（約17℃）以上ですが、蒸発器のチューブとフィンの温度は32℉（約17℃）未満であるため、霜が付着します。中温用途ではオフサイクル除霜が最も一般的ですが、ガス除霜や電気除霜が使用されることも珍しくありません。
冷蔵庫の霜取り
図1 霜の蓄積
オフサイクル除霜
オフサイクル除霜とは、その名の通り、冷凍サイクルを停止し、冷媒が蒸発器に入らないようにすることで除霜を実現します。蒸発器が華氏 32 度以下で動作している場合でも、冷蔵室の空気温度は華氏 32 度以上です。冷凍サイクルがオフになっている状態でも、冷蔵室の空気が蒸発器のチューブ/フィンを通して循環し続けると、蒸発器の表面温度が上昇し、霜が溶けます。さらに、冷蔵室への通常の空気の浸入によって空気温度が上昇し、除霜サイクルがさらに促進されます。冷蔵室の空気温度が通常華氏 32 度以上である用途では、オフサイクル除霜は蓄積した霜を溶かす効果的な手段であることが証明されており、中温用途では最も一般的な除霜方法です。
オフサイクル除霜が開始されると、次のいずれかの方法を使用して、冷媒の流れが蒸発器コイルに入らないようにします。除霜時間クロックを使用してコンプレッサーをオフにする (単一コンプレッサーユニット)、またはシステム液体ライン ソレノイド バルブをオフにしてポンプダウン サイクルを開始する (単一コンプレッサー ユニットまたはマルチプレックス コンプレッサー ラック)、またはマルチプレックス ラック内の液体ソレノイド バルブと吸引ライン レギュレーターをオフにする。
冷蔵庫の霜取り
図2 典型的な除霜/ポンプダウン配線図
図2 典型的な除霜/ポンプダウン配線図
単一コンプレッサのアプリケーションで、デフロストタイムクロックがポンプダウンサイクルを開始すると、液ラインソレノイドバルブは直ちに通電を停止します。コンプレッサは運転を継続し、システムの低圧側から冷媒を排出してリキッドレシーバーに送り込みます。吸入圧力が低圧制御のカットアウト設定値まで低下すると、コンプレッサは停止します。
マルチプレックスコンプレッサラックでは、タイムクロックが通常、液ラインソレノイドバルブと吸入レギュレータへの電源を遮断します。これにより、蒸発器内の冷媒量が一定に保たれます。蒸発器の温度が上昇すると、蒸発器内の冷媒量も上昇し、ヒートシンクとして機能して蒸発器の表面温度上昇を助けます。
オフサイクル除霜には、他の熱源やエネルギー源は必要ありません。システムは、時間または温度の閾値に達した場合にのみ冷蔵モードに戻ります。中温アプリケーションの場合、この閾値は約48°F（約22℃）または60分間のオフ時間です。このプロセスは、ショーケース（またはW/Iエバポレーター）メーカーの推奨に応じて、1日に最大4回繰り返されます。
広告
電気式霜取り
低温用途でより一般的ですが、電気式除霜は中温用途でも使用できます。低温用途では、冷蔵室内の空気が32°F（約14℃）以下になるため、オフサイクル除霜は実用的ではありません。そのため、冷凍サイクルを停止するだけでなく、蒸発器の温度を上げるための外部熱源が必要になります。電気式除霜は、外部熱源を追加して蓄積した霜を溶かす方法の一つです。
蒸発器の長さに沿って、1本または複数の抵抗加熱棒が挿入されています。除霜タイマーが電気除霜サイクルを開始すると、いくつかのことが同時に起こります。
（1）除霜タイマー内の、蒸発器ファンモーターに電力を供給する常閉スイッチが開きます。この回路は、蒸発器ファンモーターに直接電力を供給する場合もあれば、個々の蒸発器ファンモーターコンタクターの保持コイルに電力を供給する場合もあります。これにより、蒸発器ファンモーターへの通電が停止し、除霜ヒーターから発生する熱がファンによって循環される空気に伝わるのではなく、蒸発器の表面のみに集中するようになります。
（2）除霜時間計内の、液ラインソレノイド（および吸入ラインレギュレーター（使用されている場合））に電力を供給するもう1つの常閉スイッチが開きます。これにより、液ラインソレノイドバルブ（および吸入ラインレギュレーター（使用されている場合））が閉じ、蒸発器への冷媒の流れが遮断されます。
（3）除霜タイムクロック内の常開スイッチが閉じます。これにより、除霜ヒーターに直接電力が供給されるか（小型で低電流の除霜ヒーターの場合）、除霜ヒーターコンタクターの保持コイルに電力が供給されます。一部のタイムクロックには、除霜ヒーターに直接電力を供給できる高電流定格のコンタクターが内蔵されており、別途除霜ヒーターコンタクターを用意する必要はありません。
冷蔵庫の霜取り
図3 電気ヒーター、除霜停止、ファン遅延設定
電気式除霜は、オフサイクルよりも短い継続時間で、より確実な除霜を実現します。繰り返しますが、除霜サイクルは時間または温度で終了します。除霜の終了時に、溶けた霜が蒸発器の表面からドレンパンに滴り落ちる短い時間であるドリップダウンタイムが発生する場合があります。また、冷凍サイクルの開始後、蒸発器ファンモーターの再始動が短時間遅延されます。これは、蒸発器表面に残っている水分が冷蔵スペースに吹き込まれないようにするためです。代わりに、水分は凍結して蒸発器表面で残ります。ファン遅延により、除霜終了後に冷蔵スペースに循環する温風の量も最小限に抑えられます。ファン遅延は、温度制御（サーモスタットまたはklixon）または時間遅延のいずれかで実行できます。
電気式除霜は、オフサイクル除霜が現実的でない用途において、比較的シンプルな除霜方法です。電気を流すことで熱が発生し、蒸発器から霜が溶けます。しかし、オフサイクル除霜と比較すると、電気式除霜にはいくつかの欠点があります。一時的な費用として、ヒーターロッド、追加のコンタクタ、リレー、遅延スイッチなどの初期費用に加え、現場での配線に必要な人件費と資材費を考慮する必要があります。また、継続的な追加電力費用についても言及する必要があります。除霜ヒーターへの電力供給に外部電源が必要となるため、オフサイクル除霜と比較して、正味のエネルギーコストは高くなります。
以上がオフサイクル、エアーデフロスト、電気デフロストの3つの方法についての説明です。3月号ではガスデフロストについて詳しくご紹介します。
投稿日時: 2025年2月18日