JP2004028354A

JP2004028354A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2004028354A
Application number: JP2002180723A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Suzuki; 鈴木　信行; Michihisa Arakawa; 荒川　道久
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】従来複数の庫内にそれぞれ専用の蒸発器を設けて冷却する冷蔵庫おいて、蒸発器を直列配管したものは一方の蒸発器の負荷変動が他方の蒸発器に大きな影響を与えるため、複数同時に冷却できない。蒸発器を並列配管したものでも蒸発温度が同じであるため、貯蔵目的温度の違うものを貯蔵するのに適切ではない。
【解決手段】複数の蒸発器を並列に配管して蒸発器相互の影響を少なくし、しかもそれぞれの蒸発器の蒸発温度を、各庫内温度に適した状態にするため、各蒸発器の入口に個別の膨張弁を設け、更に圧縮機に戻るときには、一番低い蒸発温度の蒸発器の圧力になるよう、他の蒸発器の出口側に冷媒流量調節装置を設け、減圧する。
【効果】貯蔵目的温度の違うものを同時に冷却でき、しかも一方の蒸発器の負荷変動が他方の蒸発器に与える影響が少なく、ほぼ独立に各貯蔵室を制御できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の庫内にそれぞれ専用の蒸発器を設けて冷却する、冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の冷蔵庫としては、特開平８−２１０７５３号公報や特開２００１−１３３１１２号公報、および特開平１０−２０５９５８号公報が提案されている。
【０００３】
これらの技術を個々にみてみると、特開平８−２１０７５３号公報では、同一の蒸発温度の蒸発器を複数個用意し、ここで発生する冷気をそれぞれに付設したファンのオン／オフによって、それぞれの庫内に送り込み目的の温度に冷却する。
【０００４】
一方、特開２００１−１３３１１２号公報では、複数個用意した蒸発器同士をつなぐ冷媒配管の途中に、冷媒流量可変装置を設け、個々の蒸発器の冷媒蒸発温度が、各庫内の目的温度に適するように、圧力を変更する機構になっている。
【０００５】
これによれば、それぞれの使用目的に適した庫内温度の冷気が供給できて、過冷却や乾燥などの弊害が回避でき、しかも省エネルギであると述懐されている。
【０００６】
さらに、特開平１０−２０５９５８号公報では、蒸発器を並列に配管し、これらの蒸発器に均等に冷媒を流す手法が述懐されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−２１０７５３号公報では、冷凍サイクル上流に配置された蒸発器が、ファンを回して稼動していると、下流にある蒸発器には過熱した冷媒が流れ込むため、目的の温度に冷却出来ない場合がある。
【０００８】
このため、複数個ある蒸発器を同時に稼動させて冷却することは難しく、どれか１個の蒸発器を選択的に稼動させて、冷却する制御方式となる。
【０００９】
また、仮に複数個の蒸発器を同時に稼動しても、どの蒸発器も同一の温度であるため、それぞれの使用目的に適した庫内温度の冷気を供給できず、過冷却や乾燥などの弊害があった。
【００１０】
特開２００１−１３３１１２号公報では、各蒸発器を同時に稼動した場合の詳細な制御については説明されておらず、特に各庫内での負荷変動が同時に生じた場合の制御は、非常に複雑になると考えられる。
【００１１】
以上２つの従来技術は、各蒸発器が直列に配管されているために、１つの蒸発器の負荷変動や制御による状態変化が、他方の蒸発器に著しい影響を及ぼすため、どれか１個の蒸発器を選択的に稼動させるか、同時に複数の蒸発器を稼動させる場合でも、非常に複雑な制御を用いなければならない。
【００１２】
さらに、特開平１０−２０５９５８号公報では、複数の蒸発器を並列に配管し、それぞれの蒸発器に均等に冷媒を流すように構成されている。
【００１３】
この発明では、一方の蒸発器の状態変化が他方の蒸発器に及ぼす影響は少ないが、特開平８−２１０７５３号公報の技術と同様に、蒸発温度が同じであるため、それぞれの使用目的に適した庫内温度の冷気を供給できない欠点があった。
【００１４】
これらのことから、上記従来技術は負荷変動の比較的少ない家庭用の冷蔵庫では、適用可能であり一部実現されている。
【００１５】
しかし、負荷変動の激しい業務用の冷蔵庫では、それぞれの庫内の温度制御が確実に行えるように、複数の独立した冷凍サイクルを有するものが主流である。
【００１６】
上記問題点を解決するため、本発明の目的は、複数の蒸発器を具備した冷蔵庫において、各蒸発器の相互に及ぼす影響を小さくし、互いに独立した制御が容易に可能で、それぞれの使用目的に適した庫内温度に近い蒸発温度を１つの冷凍サイクルとその制御で供給することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、複数の蒸発器を並列に配管して蒸発器相互の影響を少なくし、しかもそれぞれの蒸発器の蒸発温度を、各庫内温度に適した状態にするため、各蒸発器の入口に個別の膨張弁を設け、更に圧縮機に戻るときには、一番低い蒸発温度の蒸発器の圧力になるよう、他の蒸発器の出口側に冷媒流量調節装置を設け、減圧する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項に記載の発明は、冷却貯蔵を目的に設けられた複数の冷却室を具備するものにおいて、圧縮機と凝縮器と複数の蒸発器と、前記凝縮器から当該複数の蒸発器に冷媒を送りこむ分岐配管と、前記複数の蒸発器の上流手前に設けた冷媒断熱膨張装置と、前記複数の蒸発器の下流に設けた冷媒流量調整装置とからなるものであり、複数の蒸発器の蒸発温度を個々に設定可能で、しかも複数の蒸発器は並列に配管されているため、蒸発器の状態変化による相互の影響は少なくできる。
【００１９】
以下、本発明による冷蔵庫の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明による冷蔵庫の実施例の冷凍サイクル図である。
【００２１】
図２は、本実施例の冷蔵庫の冷凍サイクルのＰ−ｈ線図である。
【００２２】
図３は、本実施例の冷凍サイクルの制御フローチャートである。
【００２３】
図４は、前記制御フローチャートにより制御されたときの、Ｐ−ｈ線図である。
【００２４】
図１において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は凝縮冷媒タンクで、ここから後述する３つの蒸発器に冷媒配管が分岐する。４ａ・４ｂ・４ｃは膨張弁で、後述の３つの蒸発器が最適な蒸発温度になるよう、それぞれ異なる流量調整（圧力調整）で制御される。５ａ・５ｂ・５ｃは蒸発器で、５ａは−２０℃程度の冷凍貯蔵に最適な蒸発温度で用いられる。５ｂは−５〜０℃程度の氷温貯蔵に最適な蒸発温度で用いられる。５ｃは５℃程度の一般冷蔵に最適な蒸発温度で用いられる。６ａ・６ｂ・６ｃは送風ファンで、前述の３つの蒸発器５ａ・５ｂ・５ｃの冷気を貯蔵室に送り込む。７ａ・７ｂ・７ｃは温度センサーで各蒸発器を付設したそれぞれの貯蔵室の庫内温度を検出する。８ｂ・８ｃは減圧弁で蒸発器５ｂ・５ｃでの圧力を一番低い蒸発温度の蒸発器５ａと同じ圧力に減圧して、圧縮機１に冷媒を戻す機能を果たしている。９は圧力センサーで前述の凝縮冷媒タンク３に設けられ、当該凝縮冷媒タンク３の圧力を検出する。１０は制御装置で温度センサー７ａ・７ｂ・７ｃ及び圧力センサー９からの情報を受けて、圧縮機１の回転数、膨張弁４ａ・４ｂ・４ｃの開度、減圧弁８ｂ・８ｃの開度を制御する。
【００２５】
以上のように構成された冷凍サイクルにおいて、以下その動作を説明する。
【００２６】
圧縮機１で圧縮された冷媒は凝縮器２で放熱され、液化して凝縮冷媒タンク３に入る。凝縮冷媒タンク３からは３つの配管に分岐する。凝縮冷媒タンク３は、当該３つの分岐配管のそれぞれの流量変化が、相互に強い圧力変化となって影響し合わないよう、緩衝の役割をする。また、負荷変動に応じた適正冷媒循環量の変化を吸収する液溜めの役割も果たす。３つの分岐配管から分岐した液冷媒は、膨張弁４ａ・４ｂ・４ｃを通過し、減圧・断熱膨張して蒸発器５ａ・５ｂ・５ｃに流入する。この際、膨張弁４ａ・４ｂ・４ｃ及び減圧弁８ｂ・８ｃの開度の適正な調節により、蒸発器５ａ・５ｂ・５ｃにはそれぞれの貯蔵温度に適正な蒸発温度の冷媒が供給される。蒸発器５ａ・５ｂ・５ｃで生成された冷気は、送風ファン６ａ・６ｂ・６ｃにより、各貯蔵室内に送りこまれる。蒸発器５ａ・５ｂ・５ｃを通過した冷媒は、圧縮機１に戻る。この際、一番蒸発温度の低い（圧力が一番低い）蒸発器５ａの冷媒はそのまま圧縮機１に戻るが、蒸発器５ｂ・５ｃは、前記蒸発器５ａよりも蒸発温度が高いため（圧力が高いため）、減圧弁８ｂ・８ｃを通り蒸発器５ａと同じ圧力に減圧される。
【００２７】
上記動作を図２のＰ−ｈ線図で説明すれば、圧縮機１により冷媒はＫ点からＡ点に圧縮される。次に凝縮器２によりＡ点からＢ点に放熱・液化してエンタルピを下げる。次に膨張弁４ａ・４ｂ・４ｃにより、それぞれＢ点からＪ点、Ｂ点からＦ点、Ｂ点からＣ点と断熱膨張する。次に蒸発器５ａ・５ｂ・５ｃにおいて、それぞれＪ点の蒸発温度、Ｆ点の蒸発温度、ｃ点の蒸発温度で蒸発気化する。ここで、蒸発器５ａの冷媒は蒸発後にそのまま圧縮機１の吸い込みＫ点に戻るが、蒸発器５ｂ・５ｃの冷媒は、蒸発後に減圧弁８ｂ・８ｃを通り、それぞれＧ点からＨ点、Ｄ点からＥ点に減圧されて圧縮機１の吸い込みＫ点に戻る。
【００２８】
以上、記述した冷凍サイクルの制御について、図３及び図４で説明する。
【００２９】
図３において、始めに制御システムは各貯蔵室の温度を計測し、各貯蔵室の目標温度と比較して、各貯蔵室トータルの負荷を判断、あらかじめ用意した運転モードを選択する。本実施例では「高負荷運転」「中負荷運転」「低負荷運転」「圧縮機停止」の４つの運転モードを用意してあり、それぞれに冷凍サイクルの高圧側の圧力設定値Ｐ２，Ｐ１，Ｐ０（「圧縮機停止」は設定なし）を設けてある。次に、圧力センサー９の値と圧力設定値とを比較し、圧力センサー９の値が高ければ圧縮機１の回転数をあらかじめ決めた値だけ下げる。圧力センサー９の値が低ければ圧縮機１の回転数をあらかじめ決めた値だけ上げる。圧力センサー９の値が圧力設定値とほぼ同等であれば圧縮機１の回転数は維持する。次に各貯蔵室の負荷状態に合わせて、各膨張弁４ａ・４ｂ・４ｃ及び減圧弁８ｂ・８ｃの開度を調整して、冷媒循環量を制御する。次に最初のフローに戻り、前述した一連の処理を繰り返し、最終的には運転モード選択で「圧縮機停止」が選択されるまで冷凍サイクルは駆動される。
【００３０】
以上の制御フローチャートを４図のＰ−ｈ線図で説明すると、「高負荷運転」「中負荷運転」「低負荷運転」の順に冷媒循環量が多く必要であるため、それぞれにＰ２，Ｐ１，Ｐ０と高い圧力の順番で圧力設定値を設定してある。また、本実施例以外に圧力センサー９を省略し、単に負荷状態に合わせた圧縮機回転数を、あらかじめ設定して制御することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項記載の発明は、冷却貯蔵を目的に設けられた複数の冷却室を具備するものにおいて、圧縮機と凝縮器と複数の蒸発器と、前記凝縮器から当該複数の蒸発器に冷媒を送りこむ分岐配管と、前記複数の蒸発器の上流手前に設けた冷媒断熱膨張装置と、前記複数の蒸発器の下流に設けた冷媒流量調整装置とからなるものであり、複数の蒸発器の蒸発温度を個々に設定可能で、しかも複数の蒸発器は並列に配管されているため、蒸発器の状態変化による相互の影響は少なくできる。このため、負荷変動の大きい業務用の冷蔵庫などの用途においても、１冷凍サイクルで複数の温度の冷却室を、ほぼ独立に制御可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷蔵庫の実施例の冷凍サイクル図。
【図２】本実施例の冷蔵庫の冷凍サイクルのＰ−ｈ線図。
【図３】本実施例の冷凍サイクルの制御フローチャート。
【図４】図３により制御されたときの、Ｐ−ｈ線図。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…凝縮器、３…凝縮冷媒タンク、４ａ・４ｂ・４ｃ…膨張弁、５ａ・５ｂ・５ｃ…蒸発器、６ａ・６ｂ・６ｃ…送風ファン、７ａ・７ｂ・７ｃ…温度センサー、８ｂ・８ｃ…減圧弁、９…圧力センサー、１０…制御装置。

Claims

冷却貯蔵を目的に設けられた複数の冷却室を具備するものにおいて、圧縮機と凝縮器と複数の蒸発器と、前記凝縮器から当該複数の蒸発器に冷媒を送りこむ分岐配管と、前記複数の蒸発器の上流手前に設けた冷媒断熱膨張装置と、前記複数の蒸発器の下流に設けた冷媒流量調整装置とからなる冷蔵庫。