JP2007303796A

JP2007303796A - 冷却貯蔵庫及びその運転方法

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Publication number: JP2007303796A
Application number: JP2006135564A
Authority: JP
Inventors: Shinya Yanagida; 伸也柳田; Naoshi Kondo; 直志近藤; Akira Suyama; 朗陶山
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-05-15
Also published as: US20120047932A1; KR101070639B1; TW200801418A; US9080805B2; CN101443611B; US20090235677A1; JP5097361B2; TWI391619B; EP2019275A1; CN101443611A; EP2019275A4; WO2007132605A1; KR20080108604A

Abstract

【課題】冷蔵室と冷凍室の交互冷却状態から冷蔵室単独冷却に切り替わった場合に、冷蔵室が過剰に冷却されることを防止する。
【解決手段】Ｒ室Ｆ室交互冷却中に、冷凍室１３Ｆの室内温度が下限温度ＴF(OFF)を下回ると、「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の起動要求がなされるとともに、圧縮機２０の回転数が１段階落とされ、続いて三方弁２４が「Ｒ側開状態」となって冷蔵室１３Ｒの単独冷却が実行される。その後３０秒経過ごとに、圧縮機２０の回転数が１段階ずつ落とされる。冷蔵室１３Ｒが下限温度ＴR(OFF)を下回ると、「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の停止要求がなされ、一旦冷凍室１３Ｆの単独冷却に移行したのち、再度冷凍室１３Ｆが下限温度を下回ることを待って、圧縮機２０が停止される。冷蔵室１３Ｒの単独冷却に移行した際に、圧縮機２０の回転数が短時間で大きく落とされ、すなわち冷却能力が大きく落とされる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、複数の蒸発器を備えてそれらに１台の圧縮機から冷媒を供給する形式の冷却貯蔵庫及びその運転方法に関する。

従来この種の冷却貯蔵庫の一例として、特許文献１に記載されたものが知られている。このものは、断熱性の貯蔵庫本体内に互いに設定温度を異にする冷凍室と冷蔵室とが断熱して区画形成されるとともに、各室にそれぞれ蒸発器が配置され、これらの蒸発器に１台の圧縮機から冷媒を交互に供給して冷却するものである。
より具体的には、冷凍サイクルは、インバータモータで駆動される圧縮機の吐出側に凝縮器が接続され、その下流側が三方弁を介して２本の冷媒供給路に分岐されて、各冷媒供給路にキャピラリチューブと上記の蒸発器が介設され、各蒸発器の出口が共通接続されたのち圧縮機に還流された構成となっている。そして、圧縮機を運転する間に、三方弁の切り替えにより各蒸発器に交互に冷媒が供給されることで冷凍室と冷蔵室とが交互に冷却され、冷凍室と冷蔵室のいずれか一方の室内温度が設定温度を下回った場合には、他方のみが単独で冷却され、冷凍室と冷蔵室の室内温度がともに設定温度を下回った場合には、圧縮機が停止されるようになっている。

一方、圧縮機としてインバータモータで駆動される圧縮機を備えた場合には、各室を冷却する場合に、予め定められた温度カーブに沿って冷却するようにしたものが一部で提案されており、例えば目標となる温度カーブを予め記憶しておき、目標温度と実際の室内温度との偏差に応じて圧縮機の回転数を制御することにより、目標温度に維持するようになっている。この制御方式によれば、圧縮機の連続オン時間が長く取れ、言い換えるとオンオフの切り替え回数が大幅に減少することで高効率化、省エネルギ化が図られる。
特開２００１−１３３１１３公報

ところで上記のような圧縮機の制御を行う場合、周囲温度が高い環境にある等で冷却負荷が大きいときには、圧縮機の回転数が高く制御され勝ちとなる。このような状況の下で、図１２に示すように、冷凍室と冷蔵室との交互冷却が行われており、先に冷凍室の室内温度が設定温度を下回る、すなわちＴF(off)温度に達すると、冷蔵室の単独冷却に移行するのであるが、上記のように圧縮機の回転数が高いために、冷却能力過多となって冷蔵室が冷え過ぎるおそれがある。

ここで実際の使用時に則し、図１３に示すように、冷蔵室１の棚網２上に被貯蔵物が載置された場合を想定して、棚網２の面を板３で塞いだ状態を考えると、例えば庫内ファン４による冷気の吹出口の直前である最上段の棚網２の上の位置５の温度（図１２の破線の温度曲線ｙ）の方が、Ｒ室温度センサ６の設置位置である室内空気の吸込口付近の温度（同図の実線の温度曲線ｘ）よりも相当に低くなる。確かに、Ｒ室温度センサ６による検知温度が設定温度を下回る、すなわちＴR(off)温度に達すると、冷気の吹き出しが停止されるが、それまでに上記の温度分布の差によって、最上段の棚網２上といった局所的に過剰に冷却される部分が生じるという問題があった。
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、その目的は、設定温度を異にする複数の貯蔵室を交互冷却している状態から設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却に切り替わった場合に、同貯蔵室が過剰に冷却されることを防止するところにある。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る冷却貯蔵庫の運転方法は、インバータ圧縮機、凝縮器、弁装置、第１及び第２の蒸発器、前記各蒸発器に流れ込む冷媒を絞る絞り装置、及び前記第１及び第２の蒸発器が装備された互いに設定温度を異にする第１及び第２の貯蔵室を備え、前記弁装置により前記各蒸発器に交互に冷媒を供給するとともに、前記各貯蔵室の設定温度と当該貯蔵室の室内温度との偏差に基づいて前記インバータ圧縮機の回転数を変化させつつ、前記各貯蔵室を設定温度に近付くように交互に冷却し、前記第１及び第２の貯蔵室のいずれか一方の貯蔵室の室内温度が設定温度を下回った場合には他方の貯蔵室のみを単独で冷却し、前記両貯蔵室の室内温度がともに設定温度を下回った場合には前記インバータ圧縮機を停止するようにした冷却貯蔵庫において、前記インバータ圧縮機の運転を伴い前記第１及び第２の貯蔵室を交互に冷却したのちに、設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却に切り替わった場合には、前記インバータ圧縮機の回転数を下げるところに特徴を有する。

請求項２の発明は、回転数が可変のインバータ圧縮機と、このインバータ圧縮機によって圧縮された冷媒から放熱させる凝縮器と、入口が前記凝縮器側に接続されるとともに２つの出口が第１及び第２の冷媒供給路に接続され、前記入口側を前記第１及び第２の冷媒供給路のいずれかに選択的に連通させる流路切替動作を可能とした弁装置と、前記第１及び第２の冷媒供給路にそれぞれ設けられた第１及び第２の蒸発器と、前記各蒸発器に流れ込む冷媒を絞るための絞り装置と、前記第１及び第２の蒸発器の冷媒出口側を共通接続して前記インバータ圧縮機の冷媒吸入側に接続された冷媒環流路と、を備えてなる冷凍サイクルと、互いに設定温度が異なり前記第１及び第２の蒸発器により生成された冷気によって冷却される第１及び第２の貯蔵室を有する貯蔵庫本体と、前記第１及び第２の貯蔵室の室内温度をそれぞれ検出する第１及び第２の温度センサとが具備され、前記インバータ圧縮機を運転する間に、前記弁装置により前記各蒸発器に交互に冷媒を供給するとともに、前記各貯蔵室の設定温度と当該貯蔵室の室内温度との偏差に基づいて前記インバータ圧縮機の回転数を変化させつつ、前記各貯蔵室をその設定温度に近付くように交互に冷却し、前記第１及び第２の貯蔵室のいずれか一方の貯蔵室の室内温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には他方の貯蔵室のみを単独冷却し、前記両貯蔵室の室内温度が各設定温度を下回った場合には前記インバータ圧縮機を停止する運転制御手段を備えた冷却貯蔵庫において、前記インバータ圧縮機の運転を伴い前記第１及び第２の貯蔵室を交互に冷却したのちに、設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却に切り替わった場合には、前記インバータ圧縮機の回転数を下げる圧縮機制御手段が備えられている構成としたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記圧縮機制御手段は、前記インバータ圧縮機の回転数を所定時間間隔を開けて段階的に下げる機能を備えているところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記圧縮機制御手段は、前記インバータ圧縮機を予め定められた最低回転数未満には減速しない機能を備えているところに特徴を有する。
請求項５の発明は、請求項３または請求項４に記載のものにおいて、設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却中に前記インバータ圧縮機の加速処理命令が出された場合には、前記インバータ圧縮機の減速制御を停止する制御停止手段が備えられているところに特徴を有する。

＜請求項１，２の発明＞
両貯蔵室の交互冷却は、弁装置の切替動作によって各蒸発器に交互に冷媒が供給されるとともに、各貯蔵室の設定温度と検出された室内温度との偏差に基づいてインバータ圧縮機の回転数が増減されつつ、各貯蔵室がそれぞれの設定温度に近付くように交互に冷却される。ここで、いずれか一方の貯蔵室の室内温度が設定温度を下回った場合には他方の貯蔵室のみが単独冷却されるのであるが、特に設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却に切り替わった場合には、切り替わった時点でインバータ圧縮機の回転数が下げられる。
ここで、周囲温度が高い環境にある等で冷却負荷が大きいときには、交互冷却の際にインバータ圧縮機の回転数が高く制御され勝ちとなり、そのまま設定温度の高い方の貯蔵室の単独冷却に切り替わると、冷却能力過多となることが懸念される。
その点本発明では、設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却に移行した際に、インバータ圧縮機の回転数が直ちに落とされ、すなわち冷却能力が落とされることになる。そのため、同貯蔵室が局所的に、例えば冷気の吹出口付近で過剰に冷却することが防止される。

＜請求項３の発明＞
冷却能力の抑制は、インバータ圧縮機の回転数を大幅に落とす方がより有効であるが、一度に大幅に落とすと、圧縮機の内部で潤滑油が回り難くなり、潤滑油不足が生じるおそれがある。その点この発明では、回転数を所定間隔を開けて段階的に落とすようにしたから、冷却能力の抑制機能を確実に果たしながらも、潤滑油も良好に回すことができる。
＜請求項４の発明＞
インバータ圧縮機の回転数を段階的に落とす場合に、予め定めた最低回転数未満には減速しない。これは最低回転数まで減速すれば冷却能力の低減に十分に寄与し得る一方、インバータ圧縮機を再起動する場合に、必要以上に回転数を下げないことにより、早期に冷却能力の回復を図れるようにするためである。
＜請求項５の発明＞
設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却中において、設定温度と室内温度との偏差から冷却不足と判断されて、インバータ圧縮機の加速命令が出された場合には、インバータ圧縮機の減速制御が停止される。インバータ圧縮機の回転数を必要以上に低下させることに起因して、冷却能力不足を招くことが防止される。

＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を図１ないし図１１によって説明する。この実施形態では、業務用の横型（テーブル型）冷凍冷蔵庫に適用した場合を例示している。
まず図１により全体構造を説明する。符号１０は貯蔵庫本体であって、前面に開口した横長の断熱箱体により構成され、底面の四隅に設けられた脚１１によって支持されている。貯蔵庫本体１０の内部は、後付けされる断熱性の仕切壁１２によって内部が左右に仕切られ、左の相対的に狭い側が第１の貯蔵室に相当する冷凍室１３Ｆ、右の広い側が第２の貯蔵室に相当する冷蔵室１３Ｒとなっている。なお図示はしないが、冷凍室１３Ｆ、冷蔵室１３Ｒの前面の開口には回動式の断熱扉が開閉可能に装着されている。

貯蔵庫本体１０の正面から見た左側部には、機械室１４が設けられている。機械室１４内の上部の奥側には、冷凍室１３Ｆと連通した断熱性の冷凍室側の蒸発器室１５が張り出し形成され、ここに蒸発器２７Ｆと庫内ファン２８Ｆとが設けられているとともに、その下方には、冷凍ユニット１６が出し入れ可能に収納されている。また、仕切壁１２の冷蔵室１３Ｒ側の面には、ダクト１７を張ることで冷蔵室側の蒸発器室１８が形成され、ここに蒸発器２７Ｒと庫内ファン２８Ｒが設けられている。

冷凍ユニット１６は、インバータモータによって駆動される圧縮機２０（本発明のインバータ圧縮機に相当する）と、その圧縮機２０の冷媒吐出側に接続した凝縮器２１とを基台１９上に設置して機械室１４内への出し入れ可能に構成したものであって、併せて凝縮器２１を空冷するための凝縮器ファン２２（図２にのみ図示）も搭載されている。

図２に示すように、凝縮器２１の出口側はドライヤ２３を通して、弁装置である三方弁２４の入口２４Ａに接続されている。三方弁２４は、１つの入口２４Ａと２つの出口２４Ｂ，２４Ｃを有し、各出口２４Ｂ，２４Ｃは第１及び第２の冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒに連なる。この三方弁２４は、入口２４Ａを第１及び第２の冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒのいずれか一方に選択的に連通させる流路切替動作が可能である。

第１の冷媒供給路２５Ｆには、絞り装置に相当する冷凍室側のキャピラリチューブ２６Ｆと、上記した冷凍室側の蒸発器２７Ｆ（第１の蒸発器）とが設けられている。また、第２の冷媒供給路２５Ｒには、同じく絞り装置である冷蔵室側のキャピラリチューブ２６Ｒと、上記した冷蔵室側の蒸発器２７Ｒ（第２の蒸発器）とが設けられている。両蒸発器２７Ｆ，２７Ｒの冷媒出口はアキュムレータ２９Ｆ、逆止弁３０及びアキュムレータ２９Ｒを順に連ねて共通接続するとともに、その逆止弁３０の下流側から分岐して圧縮機２０の吸入側に連ねた冷媒環流路３１が設けられている。以上の圧縮機２０の吐出側から吸入側に戻る冷媒の循環路は、１台の圧縮機２０によって２つの蒸発器２７Ｆ，２７Ｒに冷媒を供給する周知の冷凍サイクル３５を構成しており、三方弁２４によって液冷媒の供給先を変更することができるようになっている。

この実施形態では基本的には、三方弁２４の切り替えにより各蒸発器２７Ｆ，２７Ｒに交互に冷媒が供給されることで冷凍室１３Ｆと冷蔵室１３Ｒとが交互に冷却され、また冷凍室１３Ｆと冷蔵室１３Ｒは、それぞれ予め定められた温度カーブに沿って冷却されるようになっている。
上記した圧縮機２０及び三方弁２４は、ＣＰＵを内蔵した冷凍サイクル制御回路４０によって制御される。この冷凍サイクル制御回路４０には、冷凍室１３Ｆ内の空気温度を検出する第１の温度センサに相当する冷凍側温度センサ４１Ｆ（以下、Ｆセンサ４１Ｆという）、及び冷蔵室１３Ｒ内の空気温度を検出する第２の温度センサに相当する冷蔵側温度センサ４１Ｒ（以下、Ｒセンサ４１Ｒという）からの信号が与えられる。Ｆセンサ４１Ｆ、Ｒセンサ４１Ｒは、それぞれ、冷凍室側の蒸発器室１５の吸込口付近、冷蔵室側の蒸発器室１８の吸込口付近に配設されている。

一方、目標温度設定器４５が設けられ、時間の経過とともに異なる目標温度を順次出力するようになっている。目標温度設定器４５においては、冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒの各目標温度は、その経時的な変化態様（すなわち時間ｔと共に目標温度を変化させる様子）として与えられており、その目標温度の変化態様としては、食品等の貯蔵物をユーザーにより設定された設定温度に冷却するコントロール運転時における目標温度の変化態様と、例えばこの冷凍冷蔵庫を設置して始めて電源を投入したときのように、コントロール運転時の設定温度よりも相当に高い温度からコントロール運転時の温度域まで冷却するいわゆるプルダウン冷却運転時における目標温度の変化態様との２種類があり、いずれの変化態様も、冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒごとに、時間ｔを変数とした関数によって表しておき、その関数が例えばＥＥＰＲＯＭ等により構成した記憶手段４６に記憶されている。例えばプルダウン冷却運転時の冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒの各目標温度ＴFa，ＴRaの変化態様を示す関数ＴFa＝ｆF(t)、ＴRa＝ｆR(t)としては、図３に示したグラフで表されるものを例示できる。

目標温度設定器４５からの２つの目標温度ＴFa，ＴRaは、各温度センサ４１Ｆ，４１Ｒから得られる２つの庫内温度ＴF ，ＴR とともに温度偏差算出手段４７に与えられ、ここでそれぞれの温度偏差ΔＴF ＝（ＴF −ＴFa）及びΔＴR ＝（ＴR −ＴRa）が算出される。そして、各温度偏差ΔＴF ，ΔＴR の値は、次段の温度偏差積算値算出手段４８と、室間温度偏差積算手段５０とに与えられる。

温度偏差積算値算出手段４８では、次のような制御が行われて圧縮機２０を駆動するインバータモータの回転数が決定される。なお、インバータモータの設定速度（回転数）は、０速〜６速の７段階に切替可能であり、各設定速度とインバータ周波数の関係は、図４に示すとおりである。
例えば２分〜１０分の間（この実施形態では５分間）、両偏差ΔＴR ，ΔＴF の双方を合算して積算し、その値を回転数制御手段４９に与える。回転数制御手段４９では、その偏差の積算値Ａを、所定の基準値（下限値及び上限値）と比較し、積算値Ａが上限基準値L(A)_UP よりも大きいときにはインバータモータの回転数を上昇させ、積算値Ａが下限基準値L(A)_DOWN よりも小さいときには、インバータモータの回転数を下降させる。なお、上記の温度偏差積算値算出手段４８及び回転数制御手段４９の機能はＣＰＵによって実行されるソフトウエアにより実現され、そのソフトウエアの処理手順は、図５に参照して示される。

すなわち、ＣＰＵによって圧縮器回転制御ルーチンが開始されると、まず積算値Ａを例えば０に初期化する（ステップＳ１１）。次いで、目標温度設定器４５において記憶手段４６から所定の関数を読み出し、その関数に変数ｔ（本ルーチンの開始からの経過時間）を代入することで、冷蔵室１３Ｒ及び冷凍室１３Ｆの各目標温度ＴRa，ＴFaをそれぞれ算出するとともに（ステップＳ１２，Ｓ１３）、それらの目標温度ＴRa、ＴFaと実際の庫内温度ＴR 、ＴF との偏差ΔＴR ，ΔＴF を算出してこれを積算する（温度偏差算出手段４７及び温度偏差積算値算出手段４８の機能：ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１５に至って積算値Ａを上限基準値L(A)_UP 及び下限基準値L(A)_DOWN と比較して、インバータモータの回転数を増減させるのである（回転数制御手段４９の機能：ステップＳ１５〜Ｓ１７）。

このような制御によれば、例えばプルダウン冷却運転時における冷蔵室１３Ｒと冷凍室１３Ｆの各目標温度ＴRa，ＴFaの時間的変化態様が、図６の一点鎖線で示すグラフのように設定されたとし、実線のグラフのように冷蔵室１３Ｒ及び冷凍室１３Ｆの実際の庫内温度ＴF ，ＴR が変化したとすると、例えば冷蔵室１３Ｒ側では、冷却運転の開始当初は目標温度ＴRaに比べて庫内温度ＴR がより低くなるように冷却され、冷凍室１３Ｆ側では庫内温度ＴF が目標温度ＴFaとほぼ同等になるように冷却されているから、総合的な温度偏差はマイナスになり、積算値Ａもマイナスになる。ここで、積算値Ａのグラフが鋸歯状波形になるのは、積算値Ａが所定時間ごとに初期化されているためである（図５のステップＳ１８）。そして、積算値Ａがマイナスとなって下限基準値L(A)_DOWN を下回るから、当初はインバータ周波数が徐々に低下され、その結果、圧縮機２０の回転数が段階的に低下して冷却能力が抑えられるため、庫内温度は目標温度の低下度合いに近付く。

冷却能力が低下した結果、室内温度が目標温度を上回ることになると、冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒの各温度偏差及びその積算値Ａはプラスに推移し、総合の積算値Ａが上限基準値L(A)_UP を上回ったところで圧縮機２０の回転数が上昇されて冷却能力が高くなり、再び庫内温度は目標温度の低下度合いに近付くことになる。以下、このような制御が繰り返されることで、庫内温度は設定された目標温度の時間的変化態様にしたがって低下して行く。
また、食品等の貯蔵物をユーザーにより設定された設定温度に冷却するコントロール運転時においても、設定温度を挟んだ上下に上限値及び下限値を決定し、上限値から下限値に向かって室内温度を時間的にどのように変化させるべきかを示す目標温度の変化態様が関数化されて記憶手段４６に記憶され、プルダウン冷却運転と同様にして圧縮機２０の回転数が制御される。

上記の制御方法によれば、目標温度設定器４５から読み込まれた目標温度と、センサ４１Ｆ，４１Ｒにより検出された室内温度との偏差を所定時間ごとに算出して積算し、その積算値と所定の基準値との比較に基づいて圧縮機２０を駆動するインバータモータの回転数を変化させるから、例えば貯蔵庫本体１０の断熱扉が一時的に開放されて、外気が流入することにより室内温度が一時的に上昇したとしても、その温度上昇は断熱扉が閉じられることで急速に復元して行くから、温度偏差の積算値Ａとして観察している限り、その積算値Ａの急変はない。そのため、冷凍サイクル制御回路４０が過敏に反応して、圧縮機２０の回転数を急速に高めたりすることがなくて制御が安定する。

またこの実施形態では、上記したように三方弁２４の切り替えにより各蒸発器２７Ｆ，２７Ｒに交互に冷媒が供給されることで冷凍室１３Ｆと冷蔵室１３Ｒとが交互に冷却されるが、併せて、一定時間内における各蒸発器２７Ｆ，２７Ｒへの冷媒供給時間の比率を制御するようになっている。
上記したように温度偏差算出手段４７で算出された各温度偏差ΔＴF ，ΔＴR の値は、もう一方の室間温度偏差積算手段５０に与えられる。この室間温度偏差積算手段５０では、算出された各温度偏差ΔＴF ，ΔＴR について、これらの差分（ΔＴR −ΔＴF ）である「室間温度偏差」を算出し、その「室間温度偏差」を所定時間（例えば５分間）だけ積算する機能を備える。

そして、この室間温度偏差積算手段５０が積算した値に応じて、弁制御手段５１が三方弁２４における第１及び第２の各冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒの開放比率を制御するようになっている。具体的には、上記の冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒの開放比率は、初期値としてＲ（第２の冷媒供給路２５Ｒ）：Ｆ（第１の冷媒供給路２５Ｆ）の比率を３：７となるように制御し、すなわち冷蔵室１３Ｒが冷却される時間比率（Ｒ室単独冷却時間比率）は０．３となっており、そのＲ室単独冷却時間比率は０．１刻みで０．１〜０．９の範囲で変更可能となっている。上記の温度偏差算出手段４７、室間温度偏差積算手段５０及び弁制御手段５１は、ＣＰＵによって実行されるソフトウエアにより構成されており、その具体的な制御態様を、図７及び図８のフローチャートに基づいて説明する。

図７に示す「Ｒ室Ｆ室単独冷却時間制御」の制御フローが開始されると、まず積算値Ｂを初期化し（ステップＳ２１）、その時点でＲセンサ４１Ｒから与えられる冷蔵室１３Ｒの実際の室内温度ＴR と、冷蔵室１３Ｒの目標温度ＴRaとの偏差（Ｒ室温度偏差）ΔＴR を算出し（ステップＳ２２）、次に、やはりその時点でＦセンサ４１Ｆから与えられる冷凍室１３Ｆの実際の室内温度ＴF と、冷凍室１３Ｆの目標温度ＴFaとの偏差（Ｆ室温度偏差）ΔＴF を算出する（ステップＳ２３）。そして、ここで求められた冷蔵室１３Ｒと冷凍室１３Ｆの温度偏差ΔＴR 、ΔＴF の差である「室間温度偏差」（ΔＴR −ΔＴF ）を算出して、これを積算値Ｂとして積算し（ステップＳ２４）、ステップＳ２５で所定時間に定めた１サイクルが終了したか否かを判定し、終了していなければ、終了するまでステップＳ２２〜Ｓ２４を繰り返して１サイクル分の積算値Ｂを算出する。

次に、ステップＳ２４で算出された積算値Ｂを、上限基準値L(B)_UP 、下限基準値L(B)_DOWN と比較し（ステップＳ２６）、積算値Ｂが上限基準値L(B)_UP よりも大きければ、Ｒ室温度偏差ΔＴR の積算値が相当に大きいことを意味するから、Ｒ室単独冷却時間比率ＲR を初期値の０．３から１ステップ（０．１）だけ大きくし（ステップＳ２７）、積算値Ｂが下限基準値L(B)_DOWN よりも小さければ、Ｒ室温度偏差ΔＴR の積算値は小さく、逆にＦ室温度温度偏差ΔＴF が相当に大きいことを意味するから、Ｒ室単独冷却時間比率ＲR を初期値の０．３から１ステップ（０．１）だけ小さくし（ステップＳ２８）、ステップＳ２９で積算値Ｂを初期化してステップＳ２２に戻る。なお、積算値Ｂが上記の上限基準値L(B)_UP 及び下限基準値L(B)_DOWN の間にある場合には、Ｒ室単独冷却時間比率ＲR を変更することなく、ステップＳ２２に戻る。

上記のように、Ｒ室単独冷却時間比率ＲR が決定された上で、図８に示す「Ｒ室Ｆ室切替冷却制御」の制御フローが実行される。ここでは、まずサイクル経過時間タイマの値ｔs をリセットし（ステップＳ３１）、三方弁２４を冷蔵室１３Ｒ側（第２の冷媒流路２５Ｒ側）を開くように切り替え（ステップＳ３２）、冷蔵室１３Ｒの冷却時間が終了したか否かを判断して（ステップＳ３３）、その時間が終了するまでステップＳ３２、Ｓ３３を繰り返して冷蔵室１３Ｒの冷却が実行される。なお、冷蔵室１３Ｒの冷却時間は、所定周期Ｔo （例えば５分）に前述のＲ室単独冷却時間比率ＲR を掛け合わせることで算出される。

そして、サイクル経過時間タイマの値ｔs が、周期Ｔo にＲ室単独冷却時間比率ＲR を掛けた値（Ｔo ×ＲR ）以上になると、今度は三方弁２４が冷凍室１３Ｆ側（第１の冷媒流路２５Ｆ側）を開くように切り替えられ（ステップＳ３４）、周期Ｔo が経過するまでステップＳ３４，Ｓ３５を繰り返して冷凍室１３Ｆの冷却が実行され、周期Ｔo が経過すると、ステップＳ３１に戻って以上のサイクルが繰り返される。この結果、例えば５分間の１周期Ｔo が経過する間、冷蔵室１３Ｒと冷凍室１３Ｆとが交互に冷却されることになり、それらの冷却時間の割合はＲ室単独冷却時間比率ＲR によって決定されることになる。

ここで仮に、冷蔵室１３Ｒと冷凍室１３Ｆへの冷媒供給時間の比率を決定するに際して、単に各貯蔵室１３Ｒ，１３Ｆにおける目標温度と実際の室内温度との偏差ΔＴR ，ΔＴF を監視し、それらの偏差ΔＴR ，ΔＴF が大きくなった方の貯蔵室をより長い時間冷却するように制御すると、例えば貯蔵室の断熱扉が開放されて、貯蔵室内に外気が流入することにより室内温度が一時的に上昇すると、直ちにその貯蔵室への冷媒供給が増大することになるから、扉が閉められて庫内温度が戻り傾向にあるにも拘わらず冷却が進んで、その貯蔵室を過剰に冷却してしまうことが懸念される。これに対して本実施形態では、それらの偏差ΔＴF ，ΔＴR の差をとり、それらを更に積算して得られる積算値Ｂに基づいて制御するから、庫内温度が一時的に上昇したとしても温度偏差の積算値Ｂの急変はなく、そのため不必要に冷却時間比率が変更されることがなくて、冷却制御が安定する。

上記のような基本制御の下、圧縮機２０が運転されている間に冷凍室１３Ｆと冷蔵室１３Ｒとが交互に冷却され、冷凍室１３Ｆと冷蔵室１３Ｒのいずれか一方の室内温度が設定温度を下回った場合には、他方のみが単独で冷却され、冷凍室１３Ｆと冷蔵室１３Ｒの室内温度がともに設定温度を下回った場合には、圧縮機２０が停止されるようになっている。この制御を、図９のフローチャートを参照して説明すると、以下のようである。

（冷却開始−Ｒ室Ｆ室交互冷却）
圧縮機２０が起動されると（ステップＳ４１）、上記の決定された時間比率によって三方弁２４が流路切替動作を行い、冷蔵室１３Ｒと冷凍室１３Ｆとが交互に冷却される（ステップＳ４２）。次に、ステップＳ４３に至り、Ｒセンサ４１Ｒからの信号に基づいて冷蔵室１３Ｒの温度と、予め設定されている冷蔵室下限温度ＴR(OFF)とを比較し、さらにステップＳ４４において、Ｆセンサ４１Ｆからの信号に基づいて冷凍室１３Ｆの温度と、予め設定されている冷凍室下限温度ＴF(OFF)とを比較する。冷却運転の開始当初は、いずれ室内温度が各下限温度に達していないから、ステップＳ４４からステップＳ４２に戻ってＲ室Ｆ室交互冷却が行われる。

（Ｆ室単独冷却）
冷却が進んで冷蔵室１３Ｒの室内温度が、予め設定されている冷蔵室下限温度ＴR(OFF)を下回るようになると、ステップＳ４３からステップＳ４５に移行し、三方弁２４は「Ｆ側開状態」に切り替えられて冷凍室１３Ｆだけが冷却されるようになる。この後、ステップＳ４６に移行してＲセンサ４１Ｒからの信号に基づいて冷蔵室１３Ｒの室内温度が、予め設定されている冷蔵室上限温度ＴR(ON)に達していないか否かが判断される。
一般には、Ｒ室Ｆ室交互冷却が終了した直後は冷蔵室１３Ｒは十分に冷却されているから、次のステップＳ４７に至り、Ｆセンサ４１Ｆからの信号に基づいて冷凍室１３Ｆの庫内温度が、予め設定されている冷凍室下限温度ＴF(OFF)に達していないか否かが判断され、その冷凍室下限温度ＴF(OFF)を下回るまでステップＳ４５〜Ｓ４７が繰り返される。この結果、冷凍室１３Ｆのみが集中的に冷却される。
上記の冷却運転の途中で冷蔵室１３Ｒの温度が上昇すれば、ステップＳ４６からステップＳ４２に戻ってＲ室Ｆ室交互冷却が再開される。すなわち冷蔵室１３Ｒの冷却も再開されるから、冷蔵室１３Ｒの昇温が速やかに抑えられる。

この「Ｆ室単独冷却」によって冷凍室１３Ｆが十分に冷却され、その室内温度が冷凍室下限温度ＴF(OFF)を下回ると、ステップＳ４７からステップＳ４８に移行して圧縮機２０が停止され、圧縮機強制停止時間Ｔが経過するまで圧縮機２０の再起動が禁止される（ステップＳ４９）。この強制停止時間Ｔが経過する間に、冷凍室１３Ｆ側の蒸発器Ｆに供給された液冷媒が蒸発して、圧縮機２０の高低圧力差が解消される。

（圧縮機２０の再起動）
ステップＳ４９で圧縮機強制停止時間Ｔが経過すると、ステップＳ５０に至ってＦセンサ４１Ｆからの信号に基づいて冷凍室１３Ｆの温度と、予め設定されている冷凍室上限温度ＴF(ON) とを比較し、さらにステップＳ５１において、Ｒセンサ４１Ｒからの信号に基づいて冷蔵室１３Ｒの温度と、予め設定されている冷蔵室上限温度ＴR(ON) とを比較する。いずれかのステップで冷凍室１３Ｆまたは冷蔵室１３Ｒの温度が各上限温度よりも高くなっていると、圧縮機２０が起動され（ステップＳ５２，５３）、ステップＳ４５またはステップＳ５４に移行して冷凍室１３Ｆまたは冷蔵室１３Ｒの冷却が再開される。
すなわち、冷凍室１３Ｆと冷蔵室１３Ｒのいずれか一方においてその温度が当該上限温度を上回ったことを条件として、圧縮機２０が起動する。

（Ｒ室単独冷却）
逆に、Ｒ室Ｆ室交互冷却が行われている場合において、先に冷凍室１３Ｆが冷凍室下限温度ＴF(OFF)を下回った場合には（ステップＳ４４）、ステップＳ５４に移行して三方弁２４が「Ｒ側開状態」への流路切替動作を行うことで、冷蔵室１３Ｒのみが冷却される。その後、ステップＳ５５に移行してＦセンサ４１Ｆからの信号に基づいて冷凍室１３Ｆの室内温度が、予め設定されている冷凍室上限温度ＴF(ON) に達していないか否かが判断される。達していなければ、次のステップＳ５６に至り、Ｒセンサ４１Ｒからの信号に基づいて冷蔵室１３Ｒの室内温度が、予め設定されている冷蔵室下限温度ＴR(OFF)に達していないか否かが判断され、その冷蔵室下限温度ＴR(OFF)を下回るまで「Ｒ室単独冷却」が実行される。
なお途中で、冷凍室１３Ｆの温度が上昇すれば、ステップＳ５５からステップＳ４２に戻ってＲ室Ｆ室交互冷却が再開される。

「Ｒ室単独冷却」の結果、冷蔵室１３Ｒの温度が冷蔵室下限温度ＴR(OFF)まで冷えれば（ステップＳ５６）、従来であれば、ＦＲ両室が冷却されたと見て圧縮機２０を停止させていたところ、ここでは再度「Ｆ室単独冷却」（ステップＳ４５）に移行し、これによって冷凍室１３Ｆの温度が冷凍室下限温度ＴF(OFF)まで冷えたところで圧縮機２０が停止される（ステップＳ４８）。
したがって、冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒのいずれが先に下限温度に到達したとしても、冷凍室１３Ｆが必ず最後に冷却され、その温度が下限温度ＴF(OFF)まで冷やし込まれるから、その後の圧縮機２０の停止期間において冷凍室１３Ｆの温度が不適切な領域まで上昇してしまうことが未然に防止される。

さてこの実施形態では、特にＲ室Ｆ室交互冷却からＦ室単独冷却に切り替わった場合に、Ｒ室すなわち冷蔵室１３Ｒが過剰に冷却されることを防ぐためのＲ単独冷えすぎ防止手段が設けられている。この手段では、図１０のフローチャートに示されるような制御がなされ、図９のフローチャートに示した制御とは別に実行されている。
まずステップＳ６１で減速間隔タイマがリセットされたのち、ステップＳ６２で「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の起動要求あり（起動中も含む）か、停止要求あり（停止中も含む）かが判断され、起動要求があった場合（フラグが立てられた場合）は、ステップＳ６３に移行する。

ステップＳ６３では、この時点における圧縮機２０の設定速度（図４参照）が検出され、設定速度が「２速」を越えていればステップＳ６４に移行する。ここでは、減速間隔タイマの計時時間が検出され、減速間隔として「３０秒」が経過するまでは、ステップＳ６２〜ステップＳ６４が繰り返される。ステップＳ６４において減速間隔として「３０秒」が経過すると、圧縮機２０の回転数が１段階落とされた（ステップＳ６５）のちステップＳ６１に戻り、フラグが立っている限り、上記した動作が繰り返される。
繰り返し動作の途中において、ステップＳ６２で、「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の停止要求があった場合（フラグが降ろされた場合）は、ステップＳ６１に戻り、圧縮機２０の減速制御は停止される。
またステップＳ６３で、圧縮機２０の設定速度が「２速」まで減速されたと判断された場合も、同じくステップＳ６１に戻り、それ以降の圧縮機２０の減速制御は停止される。

そして、既述した図９のフローチャートに示す冷却動作において、Ｒ室Ｆ室交互冷却からＲ室単独冷却へ移行する時点、すなわちステップＳ４４からステップＳ５４へ移行する間に、「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の起動要求がなされ（フラグが立てられる：ステップＳ７０）、続いて圧縮機２０の回転数が１段階落とされる（ステップＳ７１）。
なお、Ｒ室単独冷却からＲ室Ｆ室交互冷却に戻る時点、すなわちステップＳ５５からステップＳ４２へ移行する場合に、「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の停止要求がなされる（フラグが降ろされる：ステップＳ７２）。またＲ室単独冷却からＦ室単独冷却に移行する場合、すなわちステップＳ５６からステップＳ４５へ移行する場合にも、同様に「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の停止要求がなされる（フラグが降ろされる：ステップＳ７３）。
また、Ｒ室単独冷却において、予め定められた温度カーブに沿って冷却するべく、図５のフローチャートに示す圧縮機回転制御を行う際、冷却不足と判断されて、圧縮機２０の加速命令が出された場合（ステップＳ１６）には、ステップＳ１８に移行する前に、同じく「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の停止要求がなされる（フラグが降ろされる：ステップＳ７４）。

次に、Ｒ室Ｆ室交互冷却からＲ室単独冷却へ移行する場合を中心とした制御を、図１１のタイミングチャートを参照しつつ説明する。
Ｒ室Ｆ室交互冷却は、既述のように決定された時間比率によって三方弁２４が流路切替動作を行い、かつ目標となる温度カーブに沿うように圧縮機２０の回転数が制御されつつ、冷蔵室１３Ｒと冷凍室１３Ｆとが交互に冷却される。ここで、周囲温度が高い環境にある等で冷却負荷が大きいときには、圧縮機２０の回転数が高く制御され勝ちとなる。
係る状態で、冷凍室１３Ｆの室内温度が下限温度ＴF(OFF)を下回ると、「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の起動要求がなされるとともに（図９のステップＳ７０）、圧縮機２０の回転数が１段階落とされ（同ステップＳ７１）、続いて三方弁２４が「Ｒ側開状態」への流路切替動作を行うことで、冷蔵室１３Ｒのみが冷却される（Ｒ室単独冷却：同ステップＳ５４）。

「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」の起動中は、起動開始から３０秒経過ごとに、圧縮機２０の回転数が１段階ずつ落とされる。そして、冷蔵室１３Ｒが下限温度ＴR(OFF)を下回ると、「Ｒ単独冷えすぎ防止制」御の停止要求がなされ（図９のステップＳ７３）、引き続いて一旦Ｆ室単独冷却に移行したのち（同ステップＳ４５）、再度冷凍室１３Ｆの室内温度が下限温度ＴF(OFF)を下回ることを待って、圧縮機２０が停止される（同ステップＳ４８）。
なお、圧縮機２０の回転数が段階的に下げられる間、「２速」（４０Hz）未満には減速されない。また、Ｒ室単独冷却中において、圧縮機２０の加速命令が出された場合には、「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」が停止される。

以上のように本実施形態によれば、Ｒ室単独冷却に移行した際に、圧縮機２０の回転数が短時間で大きく落とされ、すなわち冷却能力が大きく落とされることになる。そのため、冷蔵室１３Ｒ内の最低温部となる冷気の吹出口の直前位置、すなわち最上段の棚網６０上の位置６１の温度（図１１の破線の温度曲線Ｙ）の下がり具合も、Ｒセンサ４１Ｒの設置位置である室内空気の吸込口付近の温度（同図の実線の温度曲線Ｘ）の下がり具合と同程度に抑えられ、結果、局所的に過剰冷却される部分が生じることが防止される。

なお、圧縮機２０の回転数を一度に大幅に落とすと（例えば、７６Hz→４０Hz）、圧縮機２０の内部で潤滑油が回り難くなり、潤滑油不足が生じるおそれがあるが、この実施形態では、回転数を３０秒ごとに段階的に落とすようにしたから、潤滑油も良好に回すことができる。
また、圧縮機２０は、予め定めた最低速度（「２速」）未満には減速しない。これは、「２速」まで減速すれば冷却能力の低減に十分に寄与し得る一方、圧縮機２０を再起動する場合にあって、必要以上に回転数を下げておかないためである。
さらに、Ｒ室単独冷却において、圧縮機２０の加速命令が出された場合には、「Ｒ単独冷えすぎ防止制御」が停止されるから、同様に、必要以上に回転数を低下させて冷却能力不足を招くおそれもない。

＜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）インバータ圧縮機の回転数を段階的に落とす場合の時間間隔は、上記実施形態に例示した「３０秒」に限らず、段階の数、各段階のインバータ周波数、圧縮機の容量等を勘案して、他の時間としてもよい。
（２）冷蔵室と冷凍室への冷媒供給時間の比率を決定するに際しては、上記実施形態に示したように、各貯蔵室における目標温度と実際の室内温度との偏差の積算値に基づくことに限らず、偏差のみに基づくようにしてもよい。また、冷媒供給時間の比率は、固定としてもよい。

（３）上記実施形態では、各貯蔵室を予め定められた温度カーブに沿って冷却するに際し、目標温度と実際の室内温度との偏差の積算値に応じてインバータ圧縮機の回転数を制御することにより、目標温度に維持する場合を例示したが、偏差のみに基づいてインバータ圧縮機の回転数を制御するものでもよい。
（４）上記実施形態では、両貯蔵室の室内温度がともに設定温度を下回ってインバータ圧縮機が停止する際に、冷凍室が必ず最後に冷却されるようにしたが、どちらが最後でも両貯蔵室の室内温度がともに設定温度を下回ったところでインバータ圧縮機を停止するような制御方式としてもよい。
（５）上記実施形態では、冷凍室と冷蔵室とを備えた冷凍冷蔵庫を例示したが、本発明はこれに限らず、冷蔵室と解凍室、貯蔵温度が異なる冷蔵二室、あるいは冷凍二室を備えたもの等、要は、設定温度を互いに異にする貯蔵室を備えた冷却貯蔵庫において、各貯蔵室に備えた蒸発器に共通の圧縮機から冷媒を供給するようにしたもの全般に広く適用することができる。

本発明の一実施形態に係る冷凍冷蔵庫の全体構造を示す断面図冷凍サイクル構成図及び制御機構部のブロック図冷凍室及び冷蔵室の目標温度の経時的変化態様を示すグラフインバータ圧縮機の設定速度とインバータ周波数の関係を示す表図圧縮機回転数の制御手順を示すフローチャートプルダウン冷却運転時の室内温度の変化態様と圧縮機回転数との関係を示すグラフ冷蔵室と冷凍室への冷媒供給時間の比率決定の手順を示すフローチャート冷蔵室と冷凍室の切替冷却制御の手順を示すフローチャート冷却動作を示すフローチャート冷蔵室単独冷えすぎ防止制御に係るフローチャート圧縮機の回転数と各部温度の変化を示すタイミングチャート従来例に係る圧縮機の回転数と各部温度の変化を示すタイミングチャートその冷蔵室内の冷気循環態様を示す断面図

符号の説明

１０…貯蔵庫本体１３Ｆ…冷凍室（第１の貯蔵室）１３Ｒ…冷蔵室（第２の貯蔵室）２０…圧縮機（インバータ圧縮機）２１…凝縮器２４…三方弁（弁装置）２５Ｆ，２５Ｒ…第１及び第２の冷媒供給路２６Ｆ，２６Ｒ…キャピラリチューブ（絞り装置）２７Ｆ…冷凍室用蒸発器（第１の蒸発器）２７Ｒ…冷蔵室用蒸発器（第２の蒸発器）３１…冷媒環流路３５…冷凍サイクル４０…冷凍サイクル制御回路（運転制御手段）４１Ｆ…Ｆセンサ（第１の温度センサ）４１Ｒ…Ｒセンサ（第２の温度センサ）４５…目標温度設定器４６…記憶手段４７…温度偏差算出手段４８…温度偏差積算値算出手段４９…回転数制御手段５０…室間温度偏差積算手段５１…弁制御手段

Claims

インバータ圧縮機、凝縮器、弁装置、第１及び第２の蒸発器、前記各蒸発器に流れ込む冷媒を絞る絞り装置、及び前記第１及び第２の蒸発器が装備された互いに設定温度を異にする第１及び第２の貯蔵室を備え、
前記弁装置により前記各蒸発器に交互に冷媒を供給するとともに、前記各貯蔵室の設定温度と当該貯蔵室の室内温度との偏差に基づいて前記インバータ圧縮機の回転数を変化させつつ、前記各貯蔵室を設定温度に近付くように交互に冷却し、
前記第１及び第２の貯蔵室のいずれか一方の貯蔵室の室内温度が設定温度を下回った場合には他方の貯蔵室のみを単独で冷却し、前記両貯蔵室の室内温度がともに設定温度を下回った場合には前記インバータ圧縮機を停止するようにした冷却貯蔵庫において、
前記インバータ圧縮機の運転を伴い前記第１及び第２の貯蔵室を交互に冷却したのちに、設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却に切り替わった場合には、前記インバータ圧縮機の回転数を下げることを特徴とする冷却貯蔵庫の運転方法。
回転数が可変のインバータ圧縮機と、
このインバータ圧縮機によって圧縮された冷媒から放熱させる凝縮器と、
入口が前記凝縮器側に接続されるとともに２つの出口が第１及び第２の冷媒供給路に接続され、前記入口側を前記第１及び第２の冷媒供給路のいずれかに選択的に連通させる流路切替動作を可能とした弁装置と、
前記第１及び第２の冷媒供給路にそれぞれ設けられた第１及び第２の蒸発器と、
前記各蒸発器に流れ込む冷媒を絞るための絞り装置と、
前記第１及び第２の蒸発器の冷媒出口側を共通接続して前記インバータ圧縮機の冷媒吸入側に接続された冷媒環流路と、
を備えてなる冷凍サイクルと、
互いに設定温度が異なり前記第１及び第２の蒸発器により生成された冷気によって冷却される第１及び第２の貯蔵室を有する貯蔵庫本体と、
前記第１及び第２の貯蔵室の室内温度をそれぞれ検出する第１及び第２の温度センサとが具備され、
前記インバータ圧縮機を運転する間に、前記弁装置により前記各蒸発器に交互に冷媒を供給するとともに、前記各貯蔵室の設定温度と当該貯蔵室の室内温度との偏差に基づいて前記インバータ圧縮機の回転数を変化させつつ、前記各貯蔵室をその設定温度に近付くように交互に冷却し、
前記第１及び第２の貯蔵室のいずれか一方の貯蔵室の室内温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には他方の貯蔵室のみを単独冷却し、前記両貯蔵室の室内温度が各設定温度を下回った場合には前記インバータ圧縮機を停止する運転制御手段を備えた冷却貯蔵庫において、
前記インバータ圧縮機の運転を伴い前記第１及び第２の貯蔵室を交互に冷却したのちに、設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却に切り替わった場合には、前記インバータ圧縮機の回転数を下げる圧縮機制御手段が備えられていることを特徴とする冷却貯蔵庫。
前記圧縮機制御手段は、前記インバータ圧縮機の回転数を所定時間間隔を開けて段階的に下げる機能を備えていることを特徴とする請求項２記載の冷却貯蔵庫。
前記圧縮機制御手段は、前記インバータ圧縮機を予め定められた最低回転数未満には減速しない機能を備えていることを特徴とする請求項３記載の冷却貯蔵庫。
設定温度が高い方の貯蔵室の単独冷却中に前記インバータ圧縮機の加速処理命令が出された場合には、前記インバータ圧縮機の減速制御を停止する制御停止手段が備えられていることを特徴とする請求項３または請求項４記載の冷却貯蔵庫。