JP2005140415A - 冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】庫内に強制通風する蒸発器ファンに異常があった時、冷蔵庫内の温度上昇を抑制できる冷凍冷蔵ユニットおよびこれを用いた冷蔵庫に関して、１つの蒸発器ファンが異常により停止した場合でも、冷蔵庫内を冷却状態に保持する事を図る。
【解決手段】蒸発器５に対し複数の蒸発器ファン７ａ、７ｂを有し、それぞれのファンを同一電源に並列接続するので、１つのファンが異常により停止した場合でも、残りのファンは正常に駆動できるため、冷蔵庫の貯蔵室４内の温度上昇を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫に関するものであり、特に業務用の大型冷蔵庫に関するものである。

近年、地球環境保護に対する人々の意識は非常に高く、家電製品の消費電力の低減が強く求められている。このような背景の中、冷蔵庫における消費電力の低減は非常に重要な技術の一つであり、一般家庭にて使用されている冷蔵庫のほとんどに、ＤＣブラシレスモータを採用した圧縮機とＤＣファンモータが採用されている。飲食店舗等で主に使用される業務用冷蔵庫においても、消費電力の低減技術は非常に重要な技術であるが、冷蔵庫に異常が発生したとき、如何に冷蔵庫の庫内を冷却状態に保ち、多量に貯蔵されている食品を保持できるかも同様に重要な技術である。

従来の冷蔵庫の制御装置としては、蒸発器ファンおよび凝縮器ファンの異常を検出して警報を発するもの（例えば、特許文献１参照）がある。

以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫の制御装置を説明する。

図６は、従来の冷蔵庫の異常検出装置の電気回路図である。図６に示すように従来の冷蔵庫の異常検出装置では、庫内ファンモータ１０１に与える電圧を可変する庫内ファンモータ駆動回路１０２と、コンデンシングファンモータ１０３に与える電圧を可変するコンデンシングファンモータ駆動回路１０４と、前記２つのファンモータの電流を検出する電流検知回路１０５を有し、検出した電流の値を、予め設定されてある電流値と比較することで、ファンモータが断線あるいはモータロック等の異常を検出すると共に、該当のファンを特定し、報知手段により異常を知らせるというものであった。
特開平１０−２５９９８１号公報

しかしながら、上記従来の構成では、庫内に設置されたファンモータは１台であるため、その庫内ファンモータに異常が発生して停止している場合、異常を検出して使用者に報知するが、冷却された冷気を庫内に循環できないため、庫内温度が上昇してしまう為、業務用冷蔵庫への適用は困難であるという課題があった。

本発明は従来の課題を解決するもので、庫内ファンモータに異常があったときも、冷蔵庫内の温度上昇を抑制できる冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器を有し、直流電源を電源とし、印加電圧により回転数を可変出来る複数の蒸発器ファンを有する冷却システムにおいて、各々の蒸発器ファンは同一の電源に並列接続されたので、１台の蒸発器ファンに異常が発生し、停止状態にある場合でも残りの蒸発器ファンは正常な為、そのファンの駆動により蒸発器で冷却された冷気を庫内に循環でき、庫内温度上昇を抑制できる。

本発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器を有し、直流電源を電源とし、印加
電圧により回転数を可変出来る蒸発器ファンを複数個有する冷却システムにおいて、各々の蒸発器ファンは同一の電源に並列接続することで、１台の蒸発器ファンに異常が発生し、停止状態にある場合でも他の蒸発器ファンの駆動により蒸発器により冷却された冷気を庫内に循環できるため、庫内温度上昇を抑制できる。

本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器を有し、直流電源を電源とし、印加電圧により回転数を可変出来る複数の蒸発器ファンを有する冷却システムにおいて、各々の蒸発器ファンは同一の電源に並列接続されたので、１台の蒸発器ファンに異常が発生し、停止状態にある場合でも残りの蒸発器ファンは正常な為、そのファンの駆動により蒸発器で冷却された冷気を庫内に循環でき、庫内温度上昇を抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに、複数の蒸発器ファンの内、１つの蒸発器ファンが異常による停止状態となったとき、他の蒸発器ファンを正常に駆動できる直流電源を有するため、１台の蒸発器ファンがロック状態により電流が増大した場合でも、直流電源の出力電圧が規定の電圧より低下することがなく、残りの蒸発器ファンは規定の回転数で駆動出来るため、蒸発器により冷却された冷気を庫内に循環でき、冷蔵庫内の温度上昇を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１および請求項２の発明に、蒸発器ファン異常検出手段を有し、少なくとも１つの蒸発器ファンが異常による停止状態であることを検出した場合、異常状態である蒸発器ファンの出力を停止し、他の蒸発器ファンのみを駆動するので、直流電源の出力容量を小さくすることが可能となり、直流電源の小型化・低コスト化が実現できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明に、少なくとも１つの蒸発器ファンが異常による停止状態であることを検出した場合、異常状態である蒸発器ファンの出力を停止し、残りの蒸発器ファンを最大回転数で駆動するため、蒸発器ファン１台が停止した事による、風量低下を残りの蒸発器ファンで補えるため、庫内冷却能力の低下をさらに抑制する事ができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明に、表示手段を有し、蒸発器ファンの異常を検出したとき、前記ファンを特定して警告表示を行うため、使用者は異常が発生していることを速やかに確認できるため、修理依頼等の早急な対応が可能となる。また修理者は異常のあるファンをすぐに特定できるため、修理時間が短縮できるなど、メンテナンス性を向上できる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明にさらに、冷凍冷蔵ユニットを冷蔵庫本体上部に備え、冷媒としてＨＣ冷媒を使用したものであり、高効率ではあるが圧縮比が高く圧縮機の耐久性確保が困難な冷媒使用時の冷蔵庫に対しても信頼性を確保することができる。

以下本発明による冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明による冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫の冷却システム概略図であり、図２は同実施の形態の冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫のブロック図で
ある。

図１において、本発明の冷却システムは、ガス状の冷媒を圧縮するブラシレスＤＣモータを使用した駆動速度が可変出来るインバータ圧縮機１と、ガス状の冷媒を凝縮する凝縮器２、液冷媒の圧力を減圧する減圧器３および液状の冷媒を蒸発させることで冷蔵庫内の食品を保存する貯蔵室４を冷却させる蒸発器５により構成されている。また前記凝縮器２は凝縮器ファン６ａ、６ｂにより、圧縮機１から送られた高温のガス冷媒を冷却することで、冷媒の凝縮を促進する。

また、前記蒸発器５の近傍には、冷媒が蒸発する際に奪う気化熱により冷却された空気を貯蔵室内に循環させるため、蒸発器ファンを７ａ、７ｂを有している。前記凝縮器ファン６ａ、６ｂおよび蒸発器ファン７ａ、７ｂは印加電圧により、回転数が可変出来るＤＣモータを採用している。また、本実施例では凝縮器ファンおよび蒸発器ファンを各２台備えているが、３台以上設置していても構わない。前記凝縮温度検出器８及び庫内温度検出器９は図３に示すように、温度検出サーミスタと、直列に接続された固定抵抗により構成され、サーミスタの抵抗と固定抵抗とにより分圧された電圧を出力する構成となっている。

次に図２において、直流電源１０は前記蒸発器７ａ、７ｂを駆動するための電源である。この電源は、ＤＣ１２Ｖ±５％の出力電圧である。前記直流電源１０に接続されている蒸発器ファンが冷却ユニットに組み込まれた状態で、ＤＣ１２Ｖ入力での正常駆動時最大電流は２００ｍＡで、ロック状態での最大電流が４００ｍＡの場合、前記直流電源の出力電流容量は、１台が正常駆動し、１台がロック状態となった場合（合計出力電流６００ｍＡ）でも、直流電源の出力１２Ｖ±５％が確保出来るように設計されている。本実施例では、直流電源１０に蒸発器ファン７ａ、７ｂの２台を接続しているが、凝縮器ファン６ａ、６ｂも接続しても構わない。

ただしこの場合、出力電流が最大のファンがロックしても、直流電源は所定の電圧を確保出来るように設計すべきである。また本実施例では直流電源１０の出力電圧を１２Ｖとしているが、１５Ｖや２４Ｖ等、ファンの仕様にあわせた任意の電圧で構わない。庫内温度検出手段１１と凝縮温度検出手段１２は、それぞれ庫内温度検出器９、凝縮温度検出器８からの出力電圧をＡ／Ｄ変換する事で、庫内温度あるいは凝縮温度を検出するものである。

蒸発器ファン駆動手段１３ａ、１３ｂは、制御部１４から受けた、蒸発器ファンを駆動する指令電圧またはファンの駆動回転数により、直流電源１０から供給された電圧を所定の電圧に変換して蒸発器ファン７ａ、７ｂに供給する。圧縮機駆動手段１５は、前記制御部１４からの圧縮機１の駆動回転数指令（停止時は０ｒ／ｓ指令）を受けて圧縮機１を指令回転数により駆動するものである。尚、制御部１４による圧縮機１の駆動回転数は、庫内温度検出器９により検出した庫内温度と、制御部１４に設定された貯蔵室４の設定温度を基に決定されると共に、凝縮温度検出器８により検出された凝縮温度により最高回転数および最低回転数が制限される。

蒸発器ファン７ａ、７ｂの駆動回転数または駆動電圧は、圧縮機の１の駆動回転数および、庫内温度検出器により検出した庫内温度により決定する。表示手段１６は貯蔵室の設定温度または、現在の貯蔵室の室内温度を制御部１４からの表示指令を受けて表示するものである。

以上のように構成された冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫の動作について説明する。まず圧縮機１の駆動状態の決定は、制御部１４に予め設定されてある貯蔵室の設定
温度と、庫内温度検出器９により検出された庫内温度により圧縮機１の運転回転数を決定（例えば、圧縮機起動時の初期回転数を４０ｒ／ｓとして、設定温度より庫内温度が１℃以上高い場合、圧縮機回転数を５分おきに１０ｒ／ｓ上昇。庫内温度が設定温度より０℃以上１℃未満高い時は、圧縮機回転数を５分おきに１０ｒ／ｓ下降。庫内温度が設定温度より低くなれば、０ｒ／ｓ指令）することで、庫内温度が設定温度より大きく高い場合、圧縮機速度を増加していくことで庫内温度上昇時の冷却速度を早くすることができ、庫内温度が設定温度に近い時は圧縮機１を低速で駆動することで省エネ運転ができる。

また、図４は圧縮機使用範囲の蒸発（庫内）温度と凝縮温度との関係を示したものであり、斜線部の領域が圧縮機の使用範囲である。図４に示すように、蒸発（庫内）温度が高い（Ｔｊ以上）場合は、凝縮温度はＴｇまで許されており、蒸発（庫内）温度が低い（Ｔｇ未満）場合は凝縮温度はＴｇより低く抑える必要がる。

従って、圧縮機駆動時は、庫内温度と凝縮温度を監視しながら、庫内温度に対する凝縮温度が圧縮機の使用範囲上限温度に近づいた時、または到達したとき、圧縮機１の回転数を低下させ、凝縮温度の上昇を抑制することで圧縮機１の故障を防止している。このように決定された圧縮機１の指令回転数により圧縮機駆動手段１５で圧縮機を駆動または停止する。

蒸発器ファン７ａ、７ｂの運転状態の決定は、圧縮機１の運転回転数により決定（例えば圧縮機駆動回転数が０ｒ／ｓ〜３０ｒ／ｓ未満の時は８Ｖ駆動、３０ｒ／ｓ以上５０ｒ／ｓ未満では１０Ｖ駆動、５０ｒ／ｓ以上では１２Ｖ）することで、冷蔵庫内温度が高く圧縮機１が高速回転中は蒸発器ファン７ａ、７ｂも高速運転する事で庫内の冷却時間を短縮することが出来、庫内が冷却状態では低速駆動により省エネ駆動が可能となる。

また前記蒸発器ファン７ａ、７ｂは直流電源１０にすべて並列に接続されているため、１台のファンが断線等により停止した状態でも他のファンの駆動は可能である。さらに前記直流電源１０の電源容量は蒸発器ファンの内１台がロック状態に陥った場合でも、規定の電圧（本実施例では１２Ｖ±５％）を安定して供給できる出力電流容量を有しているので、蒸発器ファン７ａがロック状態でも、直流電源１０は規定の電圧（本実施例では１２Ｖ±５％）を安定して供給しているので、蒸発器ファン７ｂは所定の電圧で所定の回転数にて駆動出来ている。

従って、庫内温度の上昇を抑制することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫のブロック図である。

図５において、蒸発器ファン異常検出手段１７ａ、および１７ｂは、各ファンが正常に駆動しているか、或いは異常により停止しているかを検出するものであり、検出方法としてはファンの電流を検出し予め設定された電流値の上限と下限の範囲内にあるかを比較することで実現する。また、ファン自体に異常時出力機能を有するものであれば、その出力信号で簡単に異常状態を検出できる。蒸発器ファン７ａ、７ｂの駆動回転数または駆動電圧は、圧縮機１の駆動回転数および、庫内温度検出器９により検出した庫内温度、蒸発器ファン異常検出手段１７ａ、１７ｂによる蒸発器ファン７ａ、７ｂの駆動状態により決定する。本実施の形態２は、実施の形態１による冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫にさらに、蒸発器ファン異常検出手段１７ａと１７ｂを設けたものである。

以上の様に構成された冷凍冷蔵ユニット及びこれを用いた冷蔵庫について以下その動作
について説明する。

本実施の形態２では、蒸発器ファンモータが断線またはロック等による異常停止を検出出来るため、異常を検出したとき、該当するファンの出力を停止することで、直流電源１０の出力電流容量は、２台の蒸発器ファンが最高回転（本実施例ではＤＣ１２Ｖ印加時の回転数）で駆動しているときの合計（例えば１２Ｖ入力時の各ファンの出力電流は２００ｍＡとすると出力容量４００ｍＡ）としている。

従って直流電源の出力容量を抑えることで、電源の小型化と低コスト化を実現している。

ここで２台の蒸発器ファンのうち、１台（本実施の形態では蒸発器ファン７ａ）が故障したときの動作について説明する。今、蒸発器ファン駆動手段１３ａ、１３ｂにより蒸発器ファン７ａ、７ｂの駆動電圧として８Ｖが与えられていたとき、蒸発器ファン７ａの異常を検出したとき蒸発器ファン７ａの出力を停止するが、蒸発器ファン７ｂは駆動状態にあるので、貯蔵庫内の温度上昇を抑制することができる。

さらにこのとき、蒸発器ファン駆動手段１３ｂにより蒸発器ファン７ｂを最高電圧（本実施例では１２Ｖ）で駆動する事で、蒸発器ファン７ａの停止で不足した風量を蒸発器ファン７ｂの高速駆動により補えることができ、貯蔵庫の温度上昇をさらに抑制することが可能となる。

次に表示手段１６について説明する。蒸発器ファン７ａ、７ｂが各異常検出手段により異常停止していると検出されたときは、それまで表示していた貯蔵室内の温度あるいは、貯蔵室の設定温度の表示を停止し、制御手段１４は、故障したファンを特定した警告表示を表示手段１６に切り替えるように指示し、表示手段１６はその指示に従って異常警告表示を発する。これにより冷蔵庫の使用者は冷蔵庫のファンが異常状態にあることを認識できるため、修理依頼等の速やかな対応が可能となる。

さらには、異常状態にあるファンを特定出来るため、修理依頼の際、どのファンが故障したかを告げることができ、また修理者も故障したファンを容易に特定出来るため、修理時間を短縮できスムーズな対応が可能となる。なお異常警告表示は、異常状態にある蒸発器ファンを特定した異常表示ではなく、蒸発器ファンのいずれかが異常状態にある表示としても構わない。

以上のように本発明は、１台の蒸発器ファンに異常が発生し、停止状態にある場合でも他の蒸発器ファンの駆動により蒸発器により冷却された冷気を庫内に循環して庫内温度上昇を抑制でき、冷蔵庫に限らず同様の冷却部品を備えた冷却機器分野に適用できる。

本発明による実施の形態１の冷却システム概略図 同実施の形態のブロック図 同実施の形態の温度検出器の構成図 同実施の形態の圧縮機使用範囲特性図 本発明による実施の形態２のブロック図 従来の冷蔵庫の異常検出装置の電気回路図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 減圧器
５ 蒸発器
７ａ、７ｂ 蒸発器ファン
１０ 直流電源
１６ 表示手段
１７ａ、１７ｂ 蒸発器ファン異常検出手段

Claims (6)

1. 圧縮機と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器を有し、直流電源を電源とし、印加電圧により回転数を可変出来る複数の蒸発器ファンを有する冷却システムにおいて、各々の蒸発器ファンは同一の電源に並列接続されたことを特徴とする冷凍冷蔵ユニット。
2. 複数の蒸発器ファンの内、１つの蒸発器ファンが異常による停止状態となったとき、他の蒸発器ファンを正常に駆動できる直流電源を有することを特徴とする請求項１に記載の冷凍冷蔵ユニット。
3. 蒸発器ファン異常検出手段を有し、少なくとも１つの蒸発器ファンが異常による停止状態であることを検出した場合、異常状態である蒸発器ファンの出力を停止し、他の蒸発器ファンのみを駆動する請求項１または請求項２に記載の冷凍冷蔵ユニット。
4. 少なくとも１つの蒸発器ファンが異常による停止状態であることを検出した場合、異常状態である蒸発器ファンの出力を停止し、残りの蒸発器ファンを最大回転数で駆動する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍冷蔵ユニット。
5. 表示手段を有し、蒸発器ファンの異常を検出したとき、前記ファンを特定して警告表示を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷凍冷蔵ユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の冷凍冷蔵ユニットを冷蔵庫本体上部に備え、冷媒としてＨＣ冷媒を使用したことを特徴とする冷蔵庫。

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