CN101617184B - 冷却贮藏库 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冷却贮藏库。来自压缩机(20)、冷凝器(21)的液体制冷剂经由三通阀(24)交互地提供到冷冻室用冷却器(27F)及冷藏室用蒸发器(27R)，进行冷冻室和冷藏室的冷却。在冷冻循环(40)的热负载状态较轻时，在压缩机(20)停止后三通阀(24)成为“F侧打开状态”，不向冷藏室用蒸发器(27R)流入液体制冷剂地进行压力均衡。在从1台压缩机向多个蒸发器选择性地提供制冷剂的冷却贮藏库中，可以防止一方的蒸发器侧成为过冷却状态，并且可以迅速地进行压缩机停止后的压力均衡。

Description

冷却贮藏库
技术领域
本发明涉及到一种具有多个蒸发器并从1台压缩机向这些蒸发器提供制冷剂的冷却贮藏库。
背景技术
作为这种冷却贮藏库，在隔热性的贮藏库主体中隔热地区划形成例如冷冻室和冷藏室，并且在各室分别配置蒸发器，从1台压缩机向这些蒸发器交互地提供制冷剂而使之产生冷却作用，在下述专利文献1中有其示例。
这种冷藏库的冷冻循环如下：将制冷剂通过压缩机压缩并通过冷凝器液化，将其交互地提供到分别经由毛细管与三通阀的出口侧连接的冷冻室用蒸发器及冷藏室用蒸发器。冷冻室及冷藏室均在冷却到下限设定温度为止时停止压缩机的运转，并在任一方超过上限设定温度时将压缩机再起动。
专利文献1：JP特开2002-71245号公报
然而，如业务用冷藏库那样比较频繁的开关门或在周围温度较高的状况下使用的冷藏库中，需要假定在压缩机停止的期间库内温度急剧上升来进行设计。因此，在这种冷藏库中，压缩机一旦停止，就需要尽量迅速的消除压缩机的吸入侧和排出侧的高低压力差(如果在该压力差较大的情况下再起动压缩机，则压缩机会产生过大的负荷)，因此使上述三通阀动作以使冷冻室用及冷藏室用的两个蒸发器的入口侧和冷凝器侧彼此成为连通状态，从而使残留在一方的蒸发器中的制冷剂流入到另一方而实现高低压力差的迅速消除。
但是，如上所述在压缩机刚刚停止后使两个蒸发器成为连通状态而消除高低压力差的方法中，例如在冬季等周围温度较低的状态下，存在冷藏室侧成为过冷却状态的问题。其原因如下。
例如冷藏室的设定温度为3℃、冷冻室的设定温度为-20℃时，如果周围温度为5℃左右的低温，则冷藏室内外的温差非常小，因此几乎不需要冷却冷藏室，压缩机为了冷却冷冻起而仅反复运转/停止。即，反复进行以下循环：冷冻室内成为设定温度以上时，起动压缩机而将制冷剂提供到冷冻室用蒸发器，其结果将冷冻室内冷却到设定温度以下后，停止压缩机，并且利用三通阀使两个蒸发器成为连通状态以平衡压缩机的高低压力差。并且，在冷冻室内再次成为设定温度以上时将压缩机再起动，切换三通阀而再次将制冷剂提供到冷冻室用蒸发器。
在该冷却动作的期间，虽然在压缩机的运转过程中三通阀并不切换成将制冷剂提供到冷藏室用蒸发器，但在压缩机停止后为了平衡压力而利用三通阀切换成两个蒸发器的连通状态，提供到冷冻室用蒸发器内的液体制冷剂会经过三通阀提供到冷藏室用蒸发器。从而，该液体制冷剂为了实现压力平衡而逐渐蒸发时会呈现冷却作用，此外在冷冻室内成为设定温度以上而将压缩机再起动时也蒸发而呈现冷却作用。这样一来，在现有的冷冻冷藏库中，即使在压缩机的运转过程中不向冷藏室用蒸发器提供制冷剂，也会发生冷藏室过冷却的现象。
本发明鉴于以上情况而产生，其目的在于提供一种将制冷剂从1台压缩机选择性地提供到多个蒸发器的冷却贮藏库，可以防止一方的蒸发器侧成为过冷却状态。
发明内容
本发明的冷却贮藏库采用以下构成。
具有：冷冻循环，包括以下的A1～A7的构成，其中，
A1为压缩制冷剂的压缩机，
A2为使由该压缩机压缩的制冷剂散热的冷凝器，
A3为阀装置，其入口与上述冷凝器侧连接且两个出口与第1及第2制冷剂供给路径连接，该阀装置能够进行使上述入口侧选择性地与上述第1及第2制冷剂供给路径的任一个连通的选择连通动作、和使上述入口侧与上述第1及第2制冷剂供给路径双方共同连通的共同连通动作，
A4为分别设置在上述第1及第2制冷剂供给路径中的第1及第2蒸发器，
A5为用于使流入到上述蒸发器的制冷剂节流的节流装置，
A6为具有止回阀并且将上述第1及第2蒸发器的制冷剂出口侧共同连接的制冷剂出口合流路径，
A7为从该制冷剂出口合流路径中的上述止回阀的下游侧分支并连接到上述压缩机的制冷剂吸入侧的制冷剂环流路；
贮藏库主体，通过由上述第1及第2蒸发器生成的冷气对库内进行冷却；
热负载检测装置，检测上述冷冻循环的热负载状态；以及
阀驱动电路，驱动控制上述阀装置，
上述阀驱动电路，在上述冷冻循环运转时使上述阀装置进行上述选择连通动作，而将制冷剂交互地提供到上述第1及第2蒸发器中的一个，并且在上述冷冻循环停止时，在上述热负载检测装置检测到超过预定值的热负载的情况下，使上述阀装置进行上述共同连通动作，在上述热负载检测装置检测到预定值以下的热负载的情况下，使上述阀装置进行上述选择连通动作。
根据上述构成，在压缩机运转时使阀装置进行选择连通动作，从而将液体制冷剂选择性地提供到第1及第2蒸发器，通过该蒸发器的冷却作用而冷却贮藏库主体的库内。压缩机停止后，阀装置通过如下动作而消除压缩机的高低压力差。即，在冷冻循环的热负载状态较大时，阀装置在压缩机停止后进行使第1及第2制冷剂供给路径成为连通状态的共同连通动作。因此，即使由于冷冻循环的热负载状态较大而存在刚停止后的压缩机的高低压力差较大的情况，由于在两个蒸发器中进行压力平衡的均衡动作，因此可以迅速地消除高低压力差。
此外在例如冬季等周围温度较低时，由于冷冻循环的热负载状态较小，因此阀装置通过在压缩机停止后进行仅使一方的制冷剂供给路径为连通状态的选择连通动作，来进行高低压力差的均衡。此时，仅使用一方的蒸发器侧，因此可能会产生压力均衡难道不会花费很多时间之类的疑问，但由于冷冻循环的热负载状态较小时刚停止后的压缩机的高低压力差也较小，因此可以在比较短的时间内进行压力均衡，不会产生问题。
另外，也可以构成为，热负载检测装置包括设置于冷凝器的制冷剂排出侧的温度传感器，根据制冷剂排出侧的制冷剂温度来检测冷冻循环的热负载，或者包括用于检测冷却贮藏库的周围温度的周围温度传感器，根据该周围温度来检测冷冻循环的热负载。
在任一个构成下均具有可以利用温度传感器简单地检测出冷冻循环的热负载状态的优点。
根据本发明，在从1台压缩机向多个蒸发器选择性地提供制冷剂的冷却贮藏库中，可以防止一方的蒸发器侧成为过冷却状态，并且可以迅速地进行压缩机停止后的压力均衡。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的整体截面图。
图2是冷冻循环的构成图。
图3是表示冷却动作的流程图。
图4是表示冷冻循环的热负载状态较高时的压缩机停止/压力均衡处理的压力变化的图表。
图5是表示冷冻循环的热负载状态较低时的压缩机停止/压力均衡处理的压力变化的图表。
图6是表示冷却动作和库内温度变化的时序图。
图7是本发明的不同实施方式的冷冻循环的构成图。
标号说明
10…贮藏库主体、20…压缩机、21…冷凝器、24…三通阀(阀装置)、25F，25R…第1及第2制冷剂供给路径、26F，26R…毛细管(节流装置)、27F…冷冻室用蒸发器(第1蒸发器)、27R…冷藏室用蒸发器(第2蒸发器)、29…止回阀、30…制冷剂出口合流路径、31…制冷剂环流路、40…冷冻循环、52…CT传感器(热负载检测装置的温度传感器)、55…周围温度传感器、60…阀驱动电路
具体实施方式
根据图1至图6说明本发明的实施方式。在该实施方式中示例了应用于业务用的卧式(台式)冷冻冷藏库的情况，首先基于图1说明整体结构。标号10为贮藏库主体，由前面开口的横向长的隔热箱体构成，由设在底面四角的脚11支撑。贮藏库主体10的内部通过后附的隔热性的隔离壁12左右隔离，左边相对窄的一侧是相当于第1贮藏室的冷冻室13F，右边较宽的一侧是相当于第2贮藏室的冷藏室13R。此外，虽未图示，在冷冻室13F、冷藏室13R的前面的开口上可开关地安装有摆动式的隔热门。
在从贮藏库主体10的正面看的左侧部设有机械室14。机械室14内的上部内侧，伸出形成与冷冻室13F连通的隔热性的冷冻室13F用的蒸发器室15，在此设置有管道15A和蒸发器风扇15B，并且在其下方可出入地收容有压缩机单元16。此外，在隔离壁12的冷藏室13R侧的面上，通过铺设管道17形成冷藏室13R用的蒸发器室18，在此设置有蒸发器风扇18A。
上述压缩机单元16，在基台19上设置由未图示的电机驱动而压缩制冷剂的压缩机20、和与该压缩机20的制冷剂排出侧连接的冷凝器21，并构成为可以从机械室14内出入，同时还搭载有用于空冷冷凝器21的冷凝器风扇22(仅在图2中图示)。
如图2所示，冷凝器21的出口侧经过干燥器23与作为阀装置的三通阀24的入口24A连接。三通阀24具有一个入口24A和两个出口24B、24C，各出口24B、24C与第1及第2制冷剂供给路径25F、25R相连。该三通阀24是可以进行以下动作的类型：使入口24A选择性地与第1及第2制冷剂供给路径25F、25R的任一个连通的选择连通动作；和使入口24A与第1及第2制冷剂供给路径25F、25R双方共同连通的共同连通动作。
在第1制冷剂供给路径25F中设置有相当于节流装置的冷冻室侧的毛细管26F、和收容在冷冻室13F侧的蒸发器室15内的冷冻室用蒸发器(第1蒸发器)27F。此外，在第2制冷剂供给路径25R中设置有也是作为节流装置的冷藏室侧的毛细管26R、和收容在冷藏室13R侧的蒸发器室18内的冷藏室用蒸发器(第2蒸发器)27R。两个冷却器27F、27R的制冷剂出口通过依次连接积储器28F、止回阀29及积储器28R而成的制冷剂出口合流路径30共同连接，制冷剂环流路31从该制冷剂合流路径30中的上述止回阀29的下游侧分支并与压缩机20的吸入侧相连。以上的从压缩机20的排出侧返回到吸入侧的制冷剂的循环路径构成了由1台压缩机20向两个蒸发器27F、27R提供制冷剂的公知的冷冻循环40，可以通过三通阀24改变液体制冷剂的提供目的地。
此外，上述三通阀24由接收了来自控制器50的信号的阀驱动电路60驱动。向控制器50提供来自用于检测冷冻室13F内的空气温度的F传感器51F的信号、以及来自用于检测冷藏室13R内的空气温度的R传感器51R的信号，在F传感器51F的检测温度高于冷冻室13F的开通(ON)温度(TF(ON))、或R传感器51R的检测温度高于冷藏室13R的开通(ON)温度(TR(ON))时，起动压缩机20并且由阀驱动电路60如下控制三通阀24。
并且，在冷凝器21的制冷剂排出侧的管上设置用于检测排出的液体制冷剂的温度的液体制冷剂温度传感器(以下成为“CT传感器”)52，其检测信号被提供到控制器50，而如下控制三通阀24。另外，来自该CT传感器52的信号也被用于检测并通知因冷凝器21污染而引起的散热不良、因其他原因导致的冷冻循环40的异常的过负荷状态。
压缩机20及三通阀24的控制由内置于控制器50中的未图示的CPU执行。其控制程序的构成如图3所示，接下来对其与本实施方式的作用一起进行说明。
(冷却开始-FR交互冷却)
接通冷却贮藏库的电源而起动压缩机20后，每隔一定时间使三通阀24在以下两个状态之间交互切换(步骤S1)：入口24A仅与第1制冷剂供给路径25F侧连通的状态(以下将该状态称为“F侧打开状态”)、和入口24A仅与第2制冷剂供给路径25R侧连通的状态(以下将该状态称为“R侧打开状态”)。从而成为交互冷却冷藏室13R和冷冻室13F的状态(R室F室交互冷却)。另外，上述“F侧打开状态”及“R侧打开状态”均是本发明的“选择连通动作”的一个形态。
然后，进入步骤S2，根据来自R传感器51R的信号比较冷藏室13R的温度和预先设定的冷藏室下限温度TR(OFF)，进而在步骤S3中根据来自F传感器51F的信号比较冷冻室13F的温度和预先设定的冷冻室下限温度TF(OFF)。冷却运转一开始，任一个库内温度均没有到达各下限温度，因此从步骤S3返回到步骤S1，每隔一定时间由三通阀24反复进行“F侧打开状态”和“R侧打开状态”交互反复的上述FR交互冷却运转。
(仅F冷却)
冷却推进从而冷藏室13R的库内温度低于预先设定的冷藏室下限温度TR(OFF)时，从步骤S2进入步骤S4，三通阀24切换到“F侧打开状态”而仅冷却冷冻室13F。之后，进入步骤S5，根据来自R传感器51R的信号判断冷藏室13R的库内温度是否到达预先设定的冷藏室上限设定温度TR(ON)。
一般来说，FR交互冷却刚刚结束后冷藏室13R被充分冷却，因此进入接下来的步骤S6，根据来自F传感器51F的信号判断冷冻室13F的库内温度是否到达了预先设定的冷冻室下限温度TF(OFF)，在到达该冷冻室下限温度TF(OFF)之前反复进行步骤S4～S6。其结果，仅对冷冻室13F集中地进行冷却。
另外，在上述冷却运转的中途如果冷藏室13R的温度上升，则从步骤S5返回到步骤S1，重新开始FR交互冷却，即也重新开始冷藏室13R的冷却，因此可以迅速地抑制冷藏室13R的升温。
通过该“仅F冷却”而充分地冷却冷冻室13，其库内温度到达冷冻室下限温度TF(OFF)时，从步骤S6进入步骤S7。
(压缩机停止/压力均衡处理)
在步骤S7中，根据来自CT传感器52的信号，将从冷凝器21排出的液体制冷剂的温度与预定的基准温度CTSet(对其进行确定的方法在下文说明)比较。在由于如冬季等周围温度较低从而从贮藏库主体10的热泄漏量很少、或者冷凝器21的散热量被充分确保的情况下，冷冻循环40的热负载状态非常轻，因此液体制冷剂的温度很低。此外，相反地在冬季以外的季节或者冷冻冷藏库的设置场所靠近炉子等热源的情况下，冷冻循环40的热负载状态比较重，因此液体制冷剂的温度呈现变高的倾向。
因此，在冷冻循环40的热负载状态为通常～较重的状况下，在步骤S7中为“是”，将压缩机20停止(步骤S8)后进入步骤S9，三通阀24进行使入口24A与第1及第2制冷剂供给路径25F、25R双方均连通的“共同连通动作”(步骤S9的“RF开”)，使压缩机20处于在预先设定的强制停止时间T的经过期间内禁止再起动的状态(步骤S10)。
此外，在冷冻循环40的热负载状态比通常情况轻的状况下，在步骤S7中为“否”，因此在将压缩机20停止(步骤S11)后进入步骤S12，三通阀24进行“选择连通动作”(在此为使入口24A仅与第1制冷剂供给路径25F连通的“F侧打开状态”)，并使压缩机20处于在预先设定的强制停止时间T的经过期间内禁止再起动的状态(步骤S10)。
在该强制停止时间T经过的期间，液体制冷剂被提供到冷冻室用冷却器27F而蒸发，消除压缩机20的高低压力差。其中，在冷冻循环40的热负载状态较大时，三通阀40在压缩机20停止后进行使朝向冷冻室用及冷藏室用的两个蒸发器27F、27R的制冷剂供给路径25F、25R均为连通状态的“共同连通动作”，因此即使由于冷冻循环40的热负载状态较大而存在刚停止后的压缩机的高低压力差较大的情况，也在两个蒸发器27F、27R中进行压力的均衡动作，因此如图4所示迅速地消除了高低压力差。
此外，在例如冬季等冷冻循环40的热负载状态较小的情况下，三通阀24成为“F侧打开状态”，仅通过与冷冻室用冷却器27F相连的制冷剂供给路径25F来推进压缩机20的高低压力差的均衡。但是此时，由于冷冻循环40的热负载状态较小，因此如图5所示，刚停止后的压缩机20的高低压力差本来也就比较小，因此在压缩机强制停止时间T内可以实现压力均衡，不会出现问题。
(压缩机的再起动)
在步骤S10中，在经过压缩机强制停止时间T后，进入步骤S13，根据来自F传感器51F的信号比较冷冻室13F的温度和预先设定的冷冻室上限设定温度TF(ON)，进而在步骤S14中根据来自R传感器51R的信号比较冷藏室13R的温度和预先设定的冷藏室上限设定温度TR(ON)。在任一个步骤中冷冻室13F或冷藏室13R的温度高于各上限设定温度时，将压缩机20起动(步骤S15、S16)，进入步骤S4或步骤S17，重新开始冷冻室13F或冷藏室13R的冷却。
另外，进入步骤S17重新开始冷藏室13R的冷却后，如果冷冻室13F的温度上升，则返回FR交互冷却(步骤S18～步骤S1)，充分冷却了冷藏室13R后，进入“仅F冷却”(步骤S19～步骤S4)。
(时序图的示例)
关于从“仅F冷却”经“FR交互冷却”返回到“仅F冷却”的冷却动作，与压缩机20的运转/停止(ON/OFF)及三通阀24的开关动作一起对冷冻室13F及冷藏室13R的温度变化进行示例，如图6所示。其中，“F”表示执行“仅F冷却”，“F/R”表示执行“FR交互冷却”，“停止”表示进行“压缩机停止/压力均衡处理”。
(基准温度CTSet的设定)
如上所述，进行“压缩机停止/压力均衡处理”时，通过将从冷凝器21排出的液体制冷剂的温度与基准温度CTSet进行比较，来决定使三通阀24为“F侧打开状态”还是“共同连通动作”。该温度实际可以如下确定。
在各种周围温度下运转本实施方式的冷冻冷藏库，在“F侧打开状态”下进行“压缩机停止/压力均衡处理”时，试验在压缩机20的强制停止时间T内是否降低到压缩机20所容许的高低压力差，并找出在强制停止时间T内降低到容许的高低压力差的最高的周围温度。进而将在该周围温度下运转时从冷凝器21排出的液体制冷剂的温度(实际为来自CT传感器52的温度信号)作为基准温度CTSet即可。
(本实施方式的效果)
如上所述，根据本实施方式，冷冻循环40的热负载状态较大(从冷凝器21排出的液体制冷剂的排出温度较高)时，三通阀24在压缩机20停止后进行使冷冻室用及冷藏室用的两个蒸发器成为连通状态的“共同连通动作”。因此，即使由于冷冻循环20的热负载状态较大而存在刚停止后的压缩机20的高低压力差较大的情况，因在两个蒸发器27F、27R中进行压力平衡的均衡动作，因此可以迅速地消除高低压力差。此外，例如在冬季等冷冻循环40的热负载状态较小时，在压缩机20停止后三通阀24成为“F侧打开状态”，因此制冷剂并不流入冷藏室用蒸发器27R，从而冷藏室13R不会成为过过冷却状态。此外，三通阀24成为“F侧打开状态”，冷藏室用蒸发器27R不再对压力均衡发挥作用，但由于冷冻循环40的热负载状态较小时刚停止后的压缩机20的高低压力差也较小，因此可以在比较短的时间内进行压力均衡，不会产生强制停止时间T已经过去而压力均衡却没有结束的情况。
并且在本实施方式中，在检测冷冻循环40的热负载状态时，利用在冷凝器21的制冷剂排出侧的管上设置的用于检测液体制冷剂的温度的液体制冷剂温度传感器52(CT传感器)，其也可以用于检测并通知因冷凝器21的污染引起的散热不良、因其他原因导致的冷冻循环40的异常的过负荷状态，因此极为合理。
另外，本发明不限于上述记载及附图所说明的实施方式，例如以下实施方式也包含在本发明的技术范围内。
(1)在上述实施方式中，在检测冷冻循环的热负载状态时，利用CT传感器52检测冷凝器21的排出侧的液体制冷剂温度，但不限于此，例如也可以构成为如图7所示，在冷凝器21的冷却风扇22的吸入侧设置用于检测冷却贮藏库的周围温度的周围温度传感器55，并根据该周围温度传感器55来检测冷冻循环的热负载。图7所示的实施方式中，仅该周围温度传感器55的部分与图2的实施方式不同，其他构成相同，因此对相同部分标以相同标号而省略重复的说明。
(2)此外，在检测冷冻循环的热负载状态时，例如也可以检测冷冻循环内的压缩机20的排出侧压力，或根据冷凝器21的温度(冷却风的温度)等进行检测。
(3)在上述实施方式中，示例说明了包括冷冻室和冷藏室的冷却贮藏库，但不限于此，也可以应用于包括冷藏室和解冻室、贮藏温度不同的冷藏二室或冷冻二室的冷却贮藏库，总之，可以广泛地应用于在至少包括2台蒸发器并通过共同的压缩机向这些蒸发器提供制冷剂的冷却贮藏库。

Claims (3)

1.一种冷却贮藏库，其特征在于，
具有：
冷冻循环，包括以下的A1～A7的构成，其中，
A1为压缩制冷剂的压缩机，
A2为使由该压缩机压缩的制冷剂散热的冷凝器，
A3为阀装置，其入口与上述冷凝器侧连接且两个出口与第1及第2制冷剂供给路径连接，该阀装置能够进行使上述入口侧选择性地与上述第1及第2制冷剂供给路径的任一个连通的选择连通动作、和使上述入口侧与上述第1及第2制冷剂供给路径双方共同连通的共同连通动作，
A4为分别设置在上述第1及第2制冷剂供给路径中的冷冻室用蒸发器及冷藏室用蒸发器，
A5为用于使流入到上述蒸发器的制冷剂节流的节流装置，
A6为具有止回阀并且将上述冷冻室用蒸发器及冷藏室用蒸发器的制冷剂出口侧共同连接的制冷剂出口合流路径，
A7为从该制冷剂出口合流路径中的上述止回阀的下游侧分支并连接到上述压缩机的制冷剂吸入侧的制冷剂环流路；
贮藏库主体，通过由上述冷冻室用蒸发器及冷藏室用蒸发器生成的冷气对库内进行冷却；
热负载检测装置，检测上述冷冻循环的热负载状态；以及
阀驱动电路，驱动控制上述阀装置，
上述阀驱动电路，在上述冷冻循环运转时使上述阀装置进行上述选择连通动作，而将制冷剂交互地提供到上述冷冻室用蒸发器及冷藏室用蒸发器中的一个，并且在上述冷冻循环停止时，在上述热负载检测装置检测到超过预定值的热负载的情况下，使上述阀装置进行上述共同连通动作，在上述热负载检测装置检测到预定值以下的热负载的情况下，使上述阀装置进行上述选择连通动作，成为使上述入口侧仅与上述第1制冷剂供给路径侧连通的冷冻室侧打开状态。
2.根据权利要求1所述的冷却贮藏库，其特征在于，
上述热负载检测装置包括设置于上述冷凝器的制冷剂排出侧的温度传感器，根据制冷剂排出侧的制冷剂温度来检测上述冷冻循环的热负载。
3.根据权利要求1所述的冷却贮藏库，其特征在于，
上述热负载检测装置包括用于检测冷却贮藏库的周围温度的周围温度传感器，根据该周围温度来检测上述冷冻循环的热负载。
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