JP2006266536A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成部品を高耐圧仕様にしなくても圧力上昇に対して冷凍装置を十分に保護することができ、しかも短時間の圧力上昇で冷凍装置の保護動作が頻繁に実行されてしまうことを防止できるようにする。
【解決手段】 圧縮機３２はインバータにより駆動されて能力可変型とされている。冷媒循環路３７の高圧側の冷媒圧力に対応する物理量がセンサーによって検出され、それが、冷媒循環路における保護動作が必要とされる冷媒圧力に対応する第１基準値及びそれより低い冷媒圧力に対応する第２基準値と比較される。測定値が第１基準値より高いときには保護動作を実行し、測定値が第１基準値及び第２基準値の間にあるときには圧縮機の能力を徐々に低下させる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、能力可変型の圧縮機を備えた冷凍装置に関する。

この種の冷凍装置は、冷蔵（冷凍）庫、自動販売機、製氷機、空調機等において広く使用されており、基本的な構成は次のようである。例えばインバータ駆動の電動機によって駆動される圧縮機、冷却ファン付きの凝縮器、キャピラリチューブ等の絞り弁装置そして蒸発器を冷媒循環路によって順に連結し、その冷媒循環路内の冷媒を圧縮機で圧縮すると共に凝縮器で放熱させ、蒸発器で蒸発させて冷却作用を生じさせるのである。

一般に、これらの冷凍装置では冷媒循環路内の圧力が過剰に高まると、冷媒循環路内の各種機器を破損させることがあるから、例えば特許文献１のように、冷媒圧力を直接的あるいは間接的に検出し、設定された限界値を越えると直ちに圧縮機を停止させたり、圧縮機の能力を低下させたりする保護動作を実行する構成としている。
ところが、例えば業務用等の過酷な環境下で使用される冷凍装置では、上述の保護動作が頻繁に実行されてしまう問題があった。
例えば飲食店の厨房内に設置されている業務用の冷蔵庫では、昼食時や夕食時に頻繁に扉が開閉されて熱負荷が急増するため、冷凍装置はフルパワーで連続運転される。一方で、厨房内には調理用のコンロという熱源が多数あって、周囲温度が上昇しやすいため、凝縮器からの放熱量が低下し易いという事情がある。例えば、飲食店の厨房に設置してある業務用冷蔵庫について出願人が実測したところによれば、厨房の繁忙時間帯に入ると厨房内の多数のコンロが点火されるため冷凍装置の凝縮器（一般に断熱箱の上部に設置されている）の周囲温度は直ちに上昇を開始し、特に夏期では平均的に４５℃程度に達し、一時的には５０℃〜６０℃にも達することがあった。このような環境下では、冷媒循環路の高圧側の圧力は極めて高くなることが予想される。このため、冷凍装置の保護動作が頻繁に実行されるのである。特に業務用冷蔵庫では、内部に高価な食材を貯蔵していることが多いため、冷凍装置の保護動作が頻繁に実行されると、庫内温度が上昇して内部の食材に大きな損害を与えてしまうこともある。

これに対処すべく、保護動作が実行される設定圧力を高く設定することも考えられるが、冷媒循環路の高圧側圧力が過剰に高くなって圧縮機の故障や冷媒循環路自体の冷媒漏れ等の事故が発生してしまえば、その修理に多大な費用が発生してしまうため、安易に保護動作を開始する限界圧力を高く設定することはできない。また、冷凍装置の構成部品に高耐圧仕様の部品を使用して限界圧力が高い冷凍装置を設計すればよいのであるが、それには各構成部品のコストが極めて高くなるし、しかも設計変更の実証試験にも多大なコストを要するという問題がある。
特公平６−３３２３号公報

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、構成部品を高耐圧仕様にしなくても圧力上昇に対して冷凍装置を十分に保護することができ、しかも短時間の圧力上昇で冷凍装置の保護動作が頻繁に実行されてしまうことを防止できる冷凍装置を提供することを目的とする。

＜請求項１の発明＞
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、能力可変型の圧縮機、凝縮器、絞り弁装置および蒸発器を順に連ねた冷媒循環路を有し、その冷媒循環路内の冷媒を前記圧縮機で圧縮すると共に前記凝縮器で放熱させ、前記蒸発器で蒸発させて冷却作用を生じさせるようにした冷凍装置であって、前記冷媒循環路の高圧側の冷媒圧力に対応した物理量を検出するセンサーと、このセンサーにより検出される物理量に対応する測定値を、前記冷媒循環路における保護動作が必要とされる冷媒圧力に対応する第１基準値及びそれより低い冷媒圧力に対応する第２基準値と比較する比較手段とこの比較手段の比較結果に基づき前記測定値が前記第１基準値を前記冷媒圧力の高い側に越えたときには前記冷媒循環路の保護動作を実行し、前記測定値が前記第１基準値及び前記第２基準値の間にあるときには前記圧縮機の能力を低下させる圧縮機制御手段とを備える構成としたところに特徴を有する。

従来の保護制御では、冷凍装置が耐え得るとして保障されている限界圧力を越えてしまえば、直ちに圧縮機を停止させる等の保護動作が発動されるようになっていた。しかしながら、そのような限界圧力に至ったとしても、実際には短時間ならば、問題は生じないのである。そこで、この請求項１に係る発明では、例えば従来は直ちに保護動作が発動されるようにしていた限界圧力に対応する値を第２基準値として設定し、それより高い圧力に対応する第１基準値を設定しておくことができる。

このようにすれば、冷媒循環路の冷媒圧力が上昇して測定値が第２基準値を越えるようになると、従来では直ちに圧縮機を停止させていたところ、本発明ではまず能力可変型の圧縮機の能力が低下される。このため、冷媒圧力が徐々に低下し、比較的短時間で第２基準値を下回るようになって正常な状態に復帰する。この間、圧縮機を完全に停止させるのではなく、冷媒圧力が第２基準値に対応する値を下回るまで冷却能力を低下させるから、冷凍装置の本来の機能は発揮され続け、例えば冷蔵庫では庫内温度の上昇を抑えて食品を安全に貯蔵することができる。

このような制御を実行するによって、多くの場合、過負荷によって冷媒圧力が過剰に上昇して圧縮機の停止に至ってしまうことは回避できる。しかし、測定値が第２基準値を越えたことにより圧縮機の能力を低下させても、例えば冷却ファンが故障しているために冷媒圧力が上がり続けるような異常な事態になったときには、測定値が第１基準値を越えたところで、圧縮機を停止させる或いは安全速度に抑える等の保護動作が行われるから、冷凍装置の保護に支障は生じない。

＜請求項２の発明＞
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記比較手段には、さらに前記第２基準値に比べて低い冷媒圧力に対応する第３基準値が設定され、前記圧縮機制御手段は、前記測定値が前記第３基準値と前記第２基準値との間にあるときには、前記圧縮機の能力を増大させることを禁止する機能を有するところに特徴を有する。

この発明では、さらに前記第２基準値に比べて低い冷媒圧力に対応する第３基準値が設定され、冷媒圧力の測定値が第３基準値と第２基準値との間にあるときには、圧縮機の能力を増大させることを禁止するようにしているから、冷媒圧力が第２基準値を越えてしまうような事態に至ることを未然に防止することができる。

＜請求項３の発明＞
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記測定値が前記第２基準値を前記冷媒圧力が高い側に越えた時間を積算する積算タイマーを備え、前記圧縮機制御手段は、前記積算タイマーにより積算された時間が所定時間を越えたときには、前記保護動作を実行する機能を有することころに特徴を有する。

第２基準値を高圧側に越えるような事態は、本来、冷凍装置にとって大きな負担になるため、好ましくはない。第２基準値の設定如何では、大きな故障の原因になることも考えられる。そこで、請求項３の発明では、冷媒圧力の測定値が第２基準値を高圧側に越えた時間を積算し、その時間が所定時間を越えたときには、保護動作を実行させるようにしているから、大きな故障に至ることを未然に防止することができる。

＜請求項４の発明＞
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記保護動作を実行してからの時間を積算する保護時間積算タイマーを備え、前記圧縮機制御手段は、前記保護時間積算タイマーにより積算された時間が所定時間に達したことを条件に前記保護動作を解除するところに特徴を有する。

冷媒圧力の測定値が第１基準値を高圧側に越えることにより圧縮機の保護動作が実行されたとしても、必ずしも冷却ファンの故障等を原因とするとは限らず、一時的な過負荷に過ぎないこともある。請求項４の発明では、保護動作を実行してから所定時間が経過したところで再び圧縮機を自動復帰させるから、例えば庫内食品の冷蔵等の冷凍装置の本来の機能に支障を来すことをできるだけ防止することができる。

請求項１に係る発明では、過負荷によって冷媒圧力が上昇しても冷凍装置としての本来の機能を発揮させ続けながら、冷凍装置の保護に万全を期すことができる。請求項２に係る発明では、さらに冷媒圧力が過剰な領域まで上昇することを未然に防止できるので、故障発生の可能性を低くできる。また、請求項３に係る発明では、さらに大きな故障に至ることを未然に防止できる。そして、請求項４に係る発明では、さらに保護動作が実行された圧縮機が自動復帰するから、冷凍装置に期待されている本来の機能が発揮できなくなることを防止できる。

以下、本発明を業務用の冷凍冷蔵庫に適用した場合のいくつかの実施形態を図面に基づいて説明する。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６によって説明する。

冷凍冷蔵庫は４ドアタイプであって、図１及び図２に示すように、前面が開口された断熱箱体からなる本体１０を備えており、この前面開口が十字形の仕切枠１１で仕切られて４個の出入口１２が形成されているとともに、正面から見た右上部の出入口１２と対応した略１／４の内部空間が、断熱性の仕切壁１３により仕切られて冷凍室１６が形成され、残りの略３／４の領域が冷蔵室１５とされている。各出入口１２にはそれぞれ断熱性の扉１７が揺動開閉可能に装着されている。

本体１０の上面には、回りにパネル１９（図４参照）が立てられる等によって機械室２０が構成されている。機械室２０の底面となる本体１０の上面には、上記した冷蔵室１５の天井壁、冷凍室１６の天井壁とにそれぞれ対応して、同じ大きさの方形の開口部２１が形成されている。各開口部２１には、ユニット化された冷凍装置３０が個別に装着されるようになっている。

各冷凍装置３０は、図３に示すように、インバータモータによって駆動することで能力可変型とされた圧縮機３２、凝縮器ファン３３Ａ付きの凝縮器３３、ドライヤ３４、絞り弁装置に相当するキャピラリチューブ３５及び蒸発器３６を冷媒配管によって順に連ねて冷媒循環路３７を構成し、その冷媒循環路３７内の冷媒を圧縮機３２で圧縮すると共に凝縮器３３で放熱させ、蒸発器３６で蒸発させて冷却作用を生じさせる周知の構成である。この冷凍装置３０は、本体１０上面の開口部２１を塞いで載せられる断熱性のユニット台３８を備え、冷凍装置３０の構成部材のうちの蒸発器３６がユニット台３８の下面側、他の構成部材が上面側に取り付けられている。なお、キャピラリチューブ３５の螺旋部３５Ａにおける入口側の所定域は、蒸発器３６の出口側の冷媒配管３７に半田付けされて熱交換部４０Ａが構成されている。この熱交換部４０Ａのキャピラリチューブ３７内における位置は、本実施形態ではキャピラリチューブ３５内の液冷媒が蒸発し始める位置よりも前の少なくとも全長の前半領域としてあり、より好ましくは入口側の１／３の領域（液体状態が多い領域）としてある。これは、熱交換位置をキャピラリチューブ３７内の液冷媒が蒸発し始める位置よりも手前に持って行って、過冷却を大きく取ることにより、管内の沸騰開始点を下流側にずらしてキャピラリチューブ３５の総抵抗を減らす効果を得るためである。

一方、冷蔵室１５と冷凍室１６の天井部には、図４に示すように、冷却ダクトを兼ねたドレンパン２２が奥側に向けて下り勾配で張設され、ユニット台３８との間に蒸発器室２３が形成されるようになっている。ドレンパン２２の上部側には吸込口２４が設けられ、冷却ファン２５が装備されているとともに、下部側には吐出口２６が形成されている。

そして基本的には、冷凍装置３０と冷却ファン２５とが駆動されると、同図の矢線に示すように、冷蔵室１５（冷凍室１６）内の空気が吸込口２４から蒸発器室２３内に吸引され、蒸発器３６を通過する間に熱交換により生成された冷気が、吐出口２６から冷蔵室１５（冷凍室１６）に吹き出されるといったように循環されることで、冷蔵室１５（冷凍室１６）内が冷却されるようになっている。

上記の冷凍装置３０を制御するためには、図示しないマイクロコンピュータを備えた制御部５０が設けられている（図５参照）。制御部５０はインバータ回路５１の出力周波数を制御できるようになっており、そのインバータ回路５１によって前記圧縮機３２に内蔵された電動機が駆動される。本実施形態の場合、インバータ回路５１の出力周波数は、圧縮機３２が例えば３０rpsから５rps刻みで最大７６rpsまでの７段階で回転するように制御される。

制御部５０には、冷蔵室１５（冷凍室１６）内に設けられた庫内温度センサ５２からの信号が与えられ、この庫内温度センサ５２からの信号に基づいて制御部５０のマイクロコンピュータがインバータ回路５１を制御する。より具体的には、庫内温度Ｔｘが温度設定器５３によって設定された目標温度Ｔｔよりも高い場合にはインバータ回路５１を駆動して圧縮機３２を回転させ、目標温度Ｔｔよりも低い場合にはインバータ回路５１を停止して圧縮機３２を停止させる。また、冷却運転を行うに際しては、実際の庫内温度Ｔｘ毎に目標とする冷却カーブ（冷却温度勾配）を予め決定して制御部５０のメモリー内の温度勾配記憶部５０Ａに記憶してあり、圧縮機３２を駆動する場合、マイクロコンピュータは庫内温度センサ５２からの信号に基づき庫内温度Ｔｘの実際の降下度合いΔＴｘを算出し、その降下度合いΔＴｘとその温度における目標とする冷却温度勾配ΔＴｔとを比較し、実際の降下度合いΔＴｘが目標とする冷却温度勾配ΔＴｔよりも緩やかである場合にはインバータ回路５１に出力周波数を上昇させる指令を与えて圧縮機３２の回転速度を高めることで冷凍装置３０の冷却能力を高める。逆に、実際の庫内温度の降下度合いΔＴｘが目標とする冷却温度勾配ΔＴｔよりも速い場合には、圧縮機３２の回転速度を下げることで冷凍装置３０の冷却能力を低下させるようになっている。

一方、本実施形態では、冷凍装置３０における冷媒循環路の高圧側の冷媒圧力に対応した物理量として例えば凝縮器３３の中央部の温度Ｔc に感応する凝縮器温度センサ５４を備えている。そして、制御部５０内のメモリーのうち基準値記憶部５０Ｂには、冷媒循環路３７において圧縮機３２を停止させる等の保護動作が必要とされる冷媒圧力に対応した第１基準値Ｔr1（例えば凝縮器温度として７８℃）と、それよりも低い圧力に対応した第２基準値Ｔr2（例えば凝縮器温度の７３℃）とが記憶されている。マイクロコンピュータは凝縮器温度センサ５４からの信号を読み取りつつ、これらの基準値Ｔr1，Ｔr2と比較する比較手段として機能する。

次に、本実施形態において庫内を設定温度近くに維持するコントロール冷却運転に関する制御部５０のソフトウエア的構成は、図６に示す通りであり、これを本実施形態の作用説明と共に説明する。これにより制御部５０が本発明にいう圧縮機制御手段として機能することが明確になるはずである。

コントロール冷却運転に移行すると、まず保護時間積算タイマーＴＭ１（請求項４の保護時間積算タイマーに相当する）に最大値（例えば６分）を設定すると共に、ステップダウンタイマーＴＭ２にも最大値（例えば２分）を設定して（ステップＳ１０）、庫内温度監視ループに入る。ここで、その時点での庫内温度Ｔｘが温度設定器５３によって設定された設定温度Ｔt よりも低ければ何も行わないが、Ｔｘ≧Ｔt であればステップＳ１１で「Ｙｅｓ」になるから、ステップＳ１２，１３で凝縮器温度Ｔc がそれぞれ第１基準値（７８℃）及び第２基準値（７３℃）を越えているか否かが判断される。

コントロール冷却運転が正常に行われており、かつ、熱的負荷も適切な範囲内にあれば、各ステップＳ１２，１３でともに「Ｎｏ」となるから、ステップＳ１４に至って前述した通り庫内温度Ｔｘの実際の降下度合いΔＴｘに応じてインバータ回路５１からの出力周波数が決定され、それに基づいて圧縮機３２が回転駆動される。このようなステップＳ１１〜Ｓ１５を繰り返すコントロール冷却運転の実行により、庫内温度Ｔｘが徐々に低下すれば、ステップＳ１１で「Ｎｏ」となるから、圧縮機３２が停止される（ステップＳ１６）。

ここで、例えば厨房が繁忙期に入り、コンロの影響によって厨房内の温度が上昇し、しかも冷蔵室１５（冷凍室１６）の扉１７が頻繁に開閉される等によって冷凍装置３０の熱的負荷が急速に上昇したとする。すると、冷媒循環路３７内の冷媒圧力が上昇し、凝縮器３３の温度Ｔｃも急上昇するに至る。この結果、Ｔc が第２基準値である７３℃に至ったところでステップＳ１３の判断結果が「Ｙｅｓ」となるため、ステップＳ１７に至る。この段階では、ＴＭ２は予めＴＭ２＝２に設定されているから（ステップＳ１０）、ステップＳ１７では直ちに「Ｙｅｓ」となり、圧縮機３２の回転数が１段階（５rps）だけ下げられると共にステップダウンタイマーＴＭ２をリセットしてスタートさせ（ステップＳ１８）、ステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１に戻った直後は、ステップダウンタイマーＴＭ２が未だ２分を積算していないから、凝縮器温度Ｔc が第１基準値Ｔr1である７８℃を越えない限り、２分間後に再びステップＳ１７で「Ｙｅｓ」となって、再度、圧縮機３２の回転数が１段階下げられる。すなわち、凝縮器温度Ｔc が第１基準値Ｔr1と第２基準値Ｔr2との間にある間は、２分ごとに圧縮機３２の回転数が１段階ずつ低下させられることになる。この結果、圧縮機３２の能力は徐々に低下するから、冷媒圧力も徐々に低下し、凝縮器温度Ｔc は比較的短時間で第２基準値Ｔr2を下回るようになり、正常な状態に戻る。

したがって、本実施形態によれば、急激な熱的過負荷状態に陥っても、凝縮器温度Ｔc が第２基準値Ｔr2を短時間だけ一時的に越えることはあるが、圧縮機３２が停止したり急激に能力を低下させることはなく、冷却運転を継続して庫内温度の上昇を抑えることができるから、食品の品質を落とすことなく安全に保存することができる。

なお、本実施形態では、例えば従来は直ちに保護動作が発動されるようにしていた限界圧力に対応する値を第２基準値Ｔr2として設定し、それより高い圧力に対応する値として第１基準値Ｔr1を設定しておくことが好ましい。従来の限界圧力とされていた値でも短時間なら耐えることができるからである。また、例えば圧縮機３２のシャフト摩耗試験等の耐圧試験を行うとしても、短時間の耐圧試験なら比較的簡単に行うことができるからである。

また、多くの場合、上述のように凝縮器温度Ｔc の測定値が第２基準値Ｔr2を越えた後の圧縮機３２の能力を漸減させる制御によって、冷媒圧力が圧縮機３２を停止させる必要があるほどに上昇することを回避することができる。しかし、それでも冷蔵庫の周囲温度が異常に高い等の熱的な過負荷状態が続くときには、測定値が第１基準値Ｔr1を越えたところでステップＳ１２の判断結果が「Ｙｅｓ」になり、圧縮機３２が停止される（ステップＳ１９）。これにて、冷凍装置３０の保護は確実に行うことができる。

そして、ステップＳ１９では同時に保護時間積算タイマーＴＭ１をリセットしてスタートさせるから、圧縮機３２の強制停止から所定時間（本実施形態１では６分）が経過したところで、庫内温度Ｔｘが設定値Ｔｔ以上なら、ステップＳ１１で「Ｙｅｓ」となってコントロール冷却運転が自動的に再開される。これにより庫内食品の保護を図ることができる。なお、万一、例えば凝縮器３３の凝縮器ファン３３Ａが故障しているために冷媒圧力が上がり続けるような事態では、再びステップＳ１２で「Ｙｅｓ」となるため圧縮機３２が停止される。

＜実施形態２＞
図７は請求項２〜請求項４に係る発明を具体化した実施形態２のソフトウエア的構成を示す。これ以外の構成は前記実施形態１と同様であり、重複する説明を省略して異なる点だけを説明する。
この実施形態２では、第２基準値に比べて更に低い冷媒圧力に対応する第３基準値Ｔr3 が設定されており、凝縮器温度Ｔｃとしては例えば６８℃に対応させてある。また、凝縮器温度Ｔc の測定値が第２基準値Ｔr2（７３℃）を越えた時間を積算するための積算タイマーＴＭ３を備える。

コントロール冷却運転に移行した初期動作（Ｓ２０）においては、保護時間積算タイマーＴＭ１、ステップダウンタイマーＴＭ２にそれぞれ最大値を設定すると共に、上記積算タイマーＴＭ３をリセットして積算停止の状態にして、庫内温度監視ループに入る。ここで、その時点での庫内温度Ｔｘが温度設定器５３によって設定された設定温度Ｔt よりも低ければ何も行わないが、Ｔｘ≧Ｔt であればステップＳ２１で「Ｙｅｓ」になるから、ステップＳ２２，２３で凝縮器温度Ｔc がそれぞれ第１基準値（７８℃）及び第２基準値（７３℃）を越えているか否かが判断される。

ここでも、コントロール冷却運転が正常に行われており、かつ、熱的負荷も適切な範囲内にあれば、各ステップＳ２２，２３でともに「Ｎｏ」となるから、積算タイマーＴＭ３をストップさせたまま、ステップＳ２４に至って測定された庫内温度Ｔｘの実際の降下度合いΔＴｘと予め決められている目標の冷却温度勾配ΔＴｔとが比較され、両者が一定範囲内で一致しているなら、圧縮機３２の回転数はそのままにされ（ステップＳ２５）、前者が上回るなら圧縮機３２の回転数は一段階下げられる（ステップＳ２６）。そして、前者が下回っている場合（Ｔｘの降下度合いが緩やか）には、凝縮器温度Ｔc が第３基準値Ｔr3（６８℃）よりも低いことを条件に（ステップＳ２７）、圧縮機３２の回転数は一段階上げられる（ステップＳ２８）。

換言すれば、凝縮器温度Ｔｃが第３基準値Ｔr3よりも低い領域では、庫内温度Ｔｘの降下度合いΔＴｘに応じて圧縮機３２の能力が決定されるが、凝縮器温度Ｔｃが第３基準温度Ｔr3と第２基準値Ｔr2との間にあるときには、圧縮機３２の能力を増大させることが禁止されている。このようなステップＳ２１〜Ｓ２８を繰り返すコントロール冷却運転の実行により、庫内温度Ｔｘが徐々に低下すれば、ステップＳ２１で「Ｎｏ」となるから、圧縮機３２が停止される（ステップＳ２９）。

ここで、例えば厨房が繁忙期に入り、コンロの影響によって厨房内の温度が上昇し、しかも冷蔵室１５（冷凍室１６）の扉１７が頻繁に開閉される等によって冷凍装置３０の熱的負荷が急速に上昇したとする。すると、冷媒循環路３７内の冷媒圧力が上昇し、凝縮器３３の温度Ｔｃも急上昇するに至る。この結果、Ｔc が６８℃（第３基準値Ｔr3）を上回ったところで、ステップＳ２７の結果が「Ｙｅｓ」となるから、庫内温度Ｔｘの降下度合いΔＴｘが緩やかだとしても、圧縮機３２の能力増大が禁止され、圧縮機３２の回転数は現状維持又は低下のみが許容される。これにて冷媒圧力は現状維持または低下傾向となるはずである。

上述の制御にも関わらず、冷媒圧力が上昇したとすると、凝縮器温度Ｔｃの測定値が第２基準値である７３℃に至ったところでステップＳ２３の判断結果が「Ｙｅｓ」となるため、ステップＳ３０に至ってステップダウンタイマーＴＭ２が２分を積算しているか否かが判断される。この段階では、ＴＭ２は予め２分に設定されているから（ステップＳ２０）、ステップＳ３０では直ちに「Ｙｅｓ」となり、圧縮機３２の回転数が１段階（５rps）だけ下げられると共にステップダウンタイマーＴＭ２をリセットしてスタートさせ（ステップＳ３１）、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２１に戻った直後は、ステップダウンタイマーＴＭ２が未だ２分を積算していないから、凝縮器温度Ｔc が第１基準値Ｔr1である７８℃を越えておらず第２基準値Ｔr2との間にある限り、ステップＳ３０で「Ｎｏ」となるから、圧縮機３２の回転数は現状維持される。そして、２分経過後に再びステップＳ３０で「Ｙｅｓ」となるから、再度、圧縮機３２の回転数が１段階下げられる。すなわち、凝縮器温度Ｔc が第１基準値Ｔr1と第２基準値Ｔr2との間にある間は、２分ごとに圧縮機３２の回転数が１段階ずつ低下させられることになる。

このように圧縮機３２の能力が徐々に下げられると、冷媒圧力は徐々に低下し、凝縮器温度Ｔc は比較的短時間で第２基準値Ｔr2を下回るようになり、正常な状態に戻る。したがって、本実施形態においても、凝縮器温度Ｔc が第２基準値Ｔr2を短時間だけ一時的に越えはするが、圧縮機３２を停止したり急激に能力を低下させることなく冷却運転を継続することができ、庫内温度の上昇を抑えて食品の品質を落とすことなく安全に保存することができる。

なお、本実施形態でも、例えば従来は直ちに保護動作が発動されるようにしていた限界圧力に対応する値を第２基準値Ｔr2として設定し、それより高い圧力に対応する値として第１基準値Ｔr1を設定しておくことが好ましい。従来の限界圧力とされていた値でも短時間なら耐えることができるからである。また、短時間の耐圧試験なら比較的簡単に行うことができるからである。

また、多くの場合、上述のように凝縮器温度Ｔc の測定値が第２基準値Ｔr2を越えた後の圧縮機３２の能力を漸減させる制御によって、冷媒圧力が圧縮機３２を停止させる必要があるほどに上昇することを回避することができる。しかし、それでも冷蔵庫の周囲温度が異常に高い等の熱的な過負荷状態が続くときには、測定値が第１基準値Ｔr1（７８℃）を越えたところでステップＳ２２の判断結果が「Ｙｅｓ」になり、圧縮機３２が停止される（ステップＳ３２）。これにて、冷凍装置３０の保護は確実に行うことができる。

そして、ステップＳ３２では同時に保護時間積算タイマーＴＭ１をリセットしてスタートさせるから、圧縮機３２の強制停止から所定時間（本実施形態２では６分）が経過したところで、庫内温度Ｔｘが設定値Ｔｔ以上なら、ステップＳ２１で「Ｙｅｓ」となってコントロール冷却運転が自動的に再開される。これにより庫内食品の保護を図ることができる。なお、万一、例えば凝縮器３３の凝縮器ファン３３Ａが故障しているために冷媒圧力が上がり続けるような事態では、再びステップＳ２２で「Ｙｅｓ」となるため圧縮機３２が停止されて冷凍装置３０の保護が図られる。

＜実施形態３＞
図８は本発明の実施形態３の動作を示すフローチャートである。前記実施形態２との相違は、凝縮器温度Ｔc の測定値が第２基準値Ｔr2（＝７３℃）を越えた時間を積算するための積算タイマーＴＭ３（請求項３）を設けたところにあり、その他の点は同様である。従って、図７と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略し、追加された部分にステップＳ４０以下の符号を付して説明する。

積算タイマーＴＭ３は図８のステップＳ４０においてリセットされるが、積算動作は停止されている。このタイマーＴＭ３がスタートするのは（ステップＳ４１）、ステップＳ２３において凝縮器温度Ｔｃが第２基準値（７３℃）を越えたと判断された時点であり、その後の時間が積算される。この積算値が所定値（本実施形態３では例えば５００時間としている）を越えない間は、前記実施形態２と同一の動作を行う。しかし、この積算値が５００時間に達すると、ステップ３２において「Ｙｅｓ」となるため、ステップＳ３２に至って圧縮機３２が停止される。

これは、凝縮器温度Ｔｃが第２基準値（７３℃）を越えた状態（冷凍装置３０の限界圧力を越えた状態）が一定時間以上継続すると、圧縮機３２等に故障が発生するおそれが高まるため、かかる状態が５００時間以上を経過したところで圧縮機３２を停止することで冷凍装置３０が大きな故障に陥ることを未然に防止するためである。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記の各実施形態では、本発明の冷凍装置を業務用の冷蔵（冷凍）庫に適用した例をあげて説明したが、これに限られず、自動販売機、製氷機、冷水機等のために使用されるもので、冷媒圧縮型の冷凍装置に広く適用することができる。

（２）上記した各実施形態では、冷媒循環路の高圧側の冷媒圧力に対応した物理量として凝縮器の中心部温度を検出する例を示したが、これに限られず、圧力センサーによって冷媒圧力を直接に検出してもよく、要は、直接的或いは間接的に冷媒循環路の高圧側の冷媒圧力に対応した物理量を検出すればよい。

（３）上記各実施形態では、冷媒循環路の保護動作として圧縮機を完全に停止させる構成としたが、これに限られず、圧縮機の回転数をいったん最低の回転数まで下げ、その後に停止させるようにしてもよく、或いは冷媒溜めに連なる弁を開いて冷媒循環路の圧力を急速に低下させる構成としてもよい。

（４）また、上記各実施形態では、通常の冷却運転を行う際に、インバータ回路３２からの出力周波数を３０rpsから７０rpsまでは５rps刻みの等間隔で変化させるようにしたが、出力周波数の変化度合いは必ずしも等間隔にしなくても、例えば目標とする冷却温度勾配ΔTｔと実際の庫内温度の降下度合いΔＴｘとの差が大きい程、出力周波数の変化度合いが大きくなるように設定してもよい。

本発明の実施形態１に係る冷凍冷蔵庫の斜視図 その分解斜視図 冷凍回路図 冷却ユニットを設置した状態の部分断面図 全体のブロック図 実施形態１に係るフローチャート 実施形態２に係るフローチャート 実施形態３に係るフローチャート

符号の説明

３２…圧縮機 ３３…凝縮器 ３５…キャピラリチューブ（絞り弁装置） ３６…蒸発器 ３７…冷媒循環路 ５０…制御部（比較手段 圧縮機制御手段）５２…庫内温度センサー ５４…凝縮器温度センサー（センサー）

Claims (4)

1. 能力可変型の圧縮機、凝縮器、絞り弁装置および蒸発器を順に連ねた冷媒循環路を有し、その冷媒循環路内の冷媒を前記圧縮機で圧縮すると共に前記凝縮器で放熱させ、前記蒸発器で蒸発させて冷却作用を生じさせるようにした冷凍装置であって、
   前記冷媒循環路の高圧側の冷媒圧力に対応した物理量を検出するセンサーと、
   このセンサーにより検出される物理量に対応する測定値を、前記冷媒循環路における保護動作が必要とされる冷媒圧力に対応する第１基準値及びそれより低い冷媒圧力に対応する第２基準値と比較する比較手段と、
   この比較手段の比較結果に基づき前記測定値が前記第１基準値を前記冷媒圧力の高い側に越えたときには前記冷媒循環路の保護動作を実行し、前記測定値が前記第１基準値及び前記第２基準値の間にあるときには前記圧縮機の能力を低下させる圧縮機制御手段とを備える冷凍装置。
2. 前記比較手段には、さらに前記第２基準値に比べて低い冷媒圧力に対応する第３基準値が設定され、前記圧縮機制御手段は、前記測定値が前記第３基準値と前記第２基準値との間にあるときには、前記圧縮機の能力を増大させることを禁止する機能を有することを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
3. 前記測定値が前記第２基準値を前記冷媒圧力が高い側に越えた時間を積算する積算タイマーを備え、前記圧縮機制御手段は、前記積算タイマーにより積算された時間が所定時間を越えたときには、前記保護動作を実行する機能を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷凍装置。
4. 前記保護動作を実行してからの時間を積算する保護時間積算タイマーを備え、前記圧縮機制御手段は、前記保護時間積算タイマーにより積算された時間が所定時間に達したことを条件に前記保護動作を解除することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷凍装置。

Images