JP2016211754A - 冷却貯蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍庫として使用される場合も冷蔵庫として使用される場合も効率良く冷却すること。
【解決手段】冷凍庫としても冷蔵庫としても使用可能な冷却貯蔵庫であって、二つの冷媒経路が設けられている蒸発器３３と、一方の冷媒経路を開閉する電磁弁５４と、当該冷却貯蔵庫を冷凍庫として使用するか又は冷蔵庫として使用するかの設定を受け付ける設定受付部と、制御部と、を備え、制御部は、当該冷却貯蔵庫を冷凍庫として使用する設定を受け付けた場合は電磁弁５４を開き、冷蔵庫として使用する設定を受け付けた場合は電磁弁５４を閉じる。
【選択図】図３

Description

冷凍庫としても冷蔵庫としても使用可能な冷却貯蔵庫に関する。

従来、冷凍庫としても冷蔵庫としても使用可能な冷却貯蔵庫が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の冷蔵庫はインバータ圧縮器を備え、インバータ圧縮器の回転数可変域を大きくすることで冷凍室を冷蔵温度帯に設定したり、冷蔵室を冷凍温度帯に設定したりできるものである。

特開２００５−１０６４５４号公報

ところで、一般に冷凍庫では冷蔵庫で用いられる蒸発器よりサイズが大きい蒸発器が用いられる。しかしながら、冷凍庫としても冷蔵庫としても使用可能な冷却貯蔵庫の場合は、冷凍庫として使用される場合に合わせてサイズが大きい蒸発器を用いると、冷蔵庫として使用される場合に庫内温度が過剰に下がり易くなる。庫内温度が過剰に下がり易いと圧縮器の回転／停止を切り替える回数が多くなり、エネルギー効率が低下してしまう。言い換えると、冷却効率が低下してしまう。

逆に、冷蔵庫として使用される場合に合わせてサイズが小さい蒸発器を用いると、冷凍庫として使用される場合に庫内温度が下がり難くなってしまう。庫内温度が下がり難いと圧縮器の回転速度が速くなったりあるいは圧縮器の回転時間が長くなったりすることにより、消費電力が多くなってしまう。言い換えると、冷却効率が低下してしまう。

本明細書では、冷凍庫として使用される場合も冷蔵庫として使用される場合も効率良く冷却できる技術を開示する。

本明細書で開示する冷却貯蔵庫は、冷凍庫としても冷蔵庫としても使用可能な冷却貯蔵庫であって、二つの冷媒経路が設けられている蒸発器と、一方の前記冷媒経路を開閉する開閉弁と、当該冷却貯蔵庫を冷凍庫として使用するか又は冷蔵庫として使用するかの設定を受け付ける設定受付部と、制御部と、を備え、前記制御部は、当該冷却貯蔵庫を冷凍庫として使用する設定を受け付けた場合は前記開閉弁を開き、冷蔵庫として使用する設定を受け付けた場合は前記開閉弁を閉じる。

上記の冷却貯蔵庫によると、冷凍庫として使用する設定を受け付けた場合は開閉弁を開くことによってサイズが大きい蒸発器を用いている状態となり、サイズが小さい蒸発器を用いる場合に比べて効率良く冷却できる。また、冷蔵庫として使用する設定を受け付けた場合は開閉弁を閉じることによってサイズが小さい蒸発器を用いている場合と略同等の状態となり、サイズが大きい蒸発器を用いる場合に比べて効率良く冷却できる。
よって上記の冷却貯蔵庫によると、冷凍庫として使用される場合も冷蔵庫として使用される場合も効率良く冷却できる。

また、上記の冷却貯蔵庫は、前記蒸発器を加熱する除霜ヒータを備え、他方の前記冷媒経路は前記一方の冷媒経路よりも前記除霜ヒータに近い側に設けられていてもよい。

上記の冷却貯蔵庫によると、冷蔵庫として使用される場合は除霜ヒータから遠い方の冷媒経路が閉じられるので、蒸発器において除霜ヒータに近い部分に霜が付着することになる。このため冷蔵庫として使用される場合に霜が溶け易くなって除霜ヒータへの通電時間を短縮することができ、消費電力量を低減することができる。

本明細書で開示する冷却貯蔵庫によれば、冷凍庫として使用される場合も冷蔵庫として使用される場合も効率良く冷却できる。

本実施形態に係る冷却貯蔵庫の正面図 図１に示すＡ−Ａ線の断面図であって冷却ユニット周辺の断面図 冷凍回路の回路図 冷却貯蔵庫の電気的構成を簡略化して示すブロック図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図４に基づいて説明する。以降の説明において上下方向及び左右方向とは図１に示す上下方向及び左右方向を基準とし、前後方向とは図２に示す前後方向を基準とする。

（１）冷却貯蔵庫の全体構成
図１を参照して、本実施形態に係る冷却貯蔵庫１の全体構成について説明する。冷却貯蔵庫１は業務用の４ドア式のものであって、冷凍庫としても冷蔵庫としても使用可能なものである。

冷却貯蔵庫１は前面開口の断熱箱体からなる貯蔵庫本体１０を備えている。貯蔵庫本体１０には前面開口を開閉する観音開き式の左右一対の断熱扉１２が上下に二組取り付けられている。また、貯蔵庫本体１０の下面には貯蔵庫本体１０を支持する４つの脚部１３が取り付けられている。

貯蔵庫本体１０の上には上側が開放された機械室１１が設けられている。機械室１１には冷却ユニット３０（図２参照）、制御部４０（図４参照）、電源部などが収容されている。また、機械室１１の前面には操作部１４が設けられている。操作部１４は設定受付部の一例である。

（２）冷却ユニット周辺の構成
次に、図２を参照して、冷却ユニット３０周辺の構成について説明する。
冷却ユニット３０は冷凍回路を構成するインバータ圧縮器３１、凝縮器３２、蒸発器３３、ドライヤ３９（図３参照）、及び、キャピラリチューブ５１（図３参照）を断熱性のユニット台３５に取り付けることによってユニット化したものである。具体的には、インバータ圧縮器３１、凝縮器３２、ドライヤ３９、及び、キャピラリチューブ５１はユニット台３５の上側に取り付けられており、蒸発器３３はユニット台３５の下側に取り付けられている。
ここで、本実施形態では冷却貯蔵庫１が冷凍庫として使用される場合のために、冷蔵庫で使用される蒸発器よりサイズが大きい蒸発器３３が用いられているものとする。

ユニット台３５は貯蔵庫本体１０の天井壁１０Ａに形成されている開口１０Ｂより一回り大きい略矩形に形成されており、開口１０Ｂを塞ぐように天井壁１０Ａの上に配置されている。蒸発器３３はユニット台３５の下面に取り付けられているので機械室１１には収容されておらず、天井（天井壁１０Ａ及びユニット台３５）とダクト部３７とによって構成される空気循環路に収容されている。

蒸発器３３は互いに平行に配置されている複数の板状の放熱フィン３３Ａと、並列に設けられている二つの冷媒管３３Ｃ及び３３Ｂとを備えている。冷媒管３３Ｂは蒸発器３３の上側部分において左右方向（図２において紙面垂直方向）に多重に折り返されている。一方、冷媒管３３Ｃは蒸発器３３の下側部分において左右方向に多重に折り返されている。
以降の説明では上側の冷媒管３３Ｂによって構成される冷媒経路のことを上側冷媒経路といい、下側の冷媒管３３Ｃによって構成される冷媒経路のことを下側冷媒経路というものとする。上側冷媒経路は一方の冷媒経路の一例である。また、下側冷媒経路は他方の冷媒経路の一例である。

また、図２では示されていないが、蒸発器３３の下側には蒸発器３３を加熱して霜を溶かす除霜ヒータ４４（図４参照）が設けられている。除霜ヒータ４４は蒸発器３３の放熱フィン３３Ａに接するように取り付けられている。

また、ユニット台３５の下側には庫内温度を検出するための庫内温度センサ３６が取り付けられている。具体的には、庫内温度センサ３６はユニット台３５の下側において庫内ファン３８と蒸発器３３との間に取り付けられている。

ダクト部３７は天井との間に空気循環路を形成するためのものであるとともに、蒸発器３３に付着した霜が溶けた水である除霜水を受けるためのものである。ダクト部３７の前側には吸込口が形成されており、その吸込口に上から庫内ファン３８が嵌合装着されている。庫内ファン３８が回転すると庫内の空気が空気循環路に吸い込まれ、蒸発器３３によって冷却される。ダクト部３７の底壁３７Ａは後端が貯蔵庫本体１０の後側の壁まで達しておらず、蒸発器３３によって冷却された空気は底壁３７Ａと後側の壁との間の隙間から庫内に吹き出される。

また、図２に示すようにダクト部３７の後端からは排水溝３７Ｂが延びており、その排水溝３７Ｂの先端部が、貯蔵庫本体１０の後側の壁に設けられている排水路１０Ｃに挿入されている。

（３）冷凍回路
次に、図３を参照して、冷凍回路についてより具体的に説明する。図３において複数の矢印は冷凍回路内を冷媒が循環する方向を示している。
ドライヤ３９の下流側にはキャピラリチューブ５１が接続されている。キャピラリチューブ５１は下流側が冷媒管５２と冷媒管５３とに分岐している。冷媒管５２は蒸発器３３の上側冷媒経路（冷媒管３３Ｂ）の入口側に接続されており、冷媒管５３は蒸発器３３の下側冷媒経路（冷媒管３３Ｃ）の入口側に接続されている。

蒸発器３３には蒸発器３３とインバータ圧縮器３１とを接続するための冷媒管として冷媒管５５と冷媒管５６とが接続されている。冷媒管５５は蒸発器３３の上側冷媒経路（冷媒管３３Ｂ）の出口側に接続されており、冷媒管５６は蒸発器３３の下側冷媒経路（冷媒管３３Ｃ）の出口側に接続されている。冷媒管５５と冷媒管５６とは下流側で合流してインバータ圧縮器３１に接続されている。

図３に示すように、冷媒管５２には電磁弁５４が設けられている。電磁弁５４は冷媒管５２を開閉することによって蒸発器３３の上側冷媒経路を開閉するものである。電磁弁５４は開閉弁の一例である。また、冷媒管５５にはチェックバルブ５７が設けられている。チェックバルブ５７は電磁弁５４によって蒸発器３３の上側冷媒経路が閉じられたときに冷媒管５５から上側冷媒経路に冷媒が逆流してしまうことを防止するものである。

（４）冷却装置の電気的構成
次に、図４を参照して、冷却貯蔵庫１の電気的構成について説明する。制御部４０には操作部１４、庫内温度センサ３６、インバータインバータ圧縮器３１を駆動するインバータ回路４２、除霜ヒータ４４、電磁弁５４などが接続されている。

制御部４０はＣＰＵ４０Ａ、ＲＯＭ４０Ｂ、ＲＡＭ４０Ｃなどを備えている。ＣＰＵ４０ＡはＲＯＭ４０Ｂに記憶されているプログラムを実行することによって冷却貯蔵庫１の各部を制御する。ＲＯＭ４０ＢにはＣＰＵ４０Ａによって実行されるプログラムや制御に用いる各種の設定値などが記憶されている。ＲＡＭ４０Ｃは制御部４０が各種の処理を実行するための主記憶装置として用いられる。

操作部１４は、庫内設定温度などの各種の設定値をユーザが設定するための操作ボタンや、庫内温度などの冷蔵庫に関する各種の情報を表示するための表示装置を備えて構成されている。本実施形態では庫内設定温度を冷凍域から冷蔵域までの広い範囲（例えば−２５℃〜＋５℃）で設定することができる。なお、操作部１４はタッチパネルによって構成されてもよい。

ここで、ユーザは冷却貯蔵庫１を冷凍庫として使用するか又は冷蔵庫として使用するかを、庫内設定温度を設定することによって設定することができる。具体的には、冷却貯蔵庫１には予め冷凍域と冷蔵域との境界となる基準温度が設定されている。基準温度は０℃、あるいは０℃近傍の温度である。ユーザは冷却貯蔵庫１を冷凍庫として使用する場合は操作部１４を操作して基準温度未満の庫内設定温度を設定し、冷蔵庫として使用する場合は基準温度以上の庫内設定温度を設定する。

（５）制御部による制御処理
先ず、制御部４０による経路切替制御について説明する。ユーザが操作部１４を操作して庫内設定温度を設定すると、制御部４０は設定された庫内設定温度と基準温度とを比較する。そして、制御部４０は庫内設定温度が基準温度未満の場合は冷却貯蔵庫１が冷凍庫として使用されると判断し、基準温度以上の場合は冷蔵庫として使用されると判断する。

そして、制御部４０は、冷却貯蔵庫１が冷凍庫として使用されると判断した場合は電磁弁５４を開く。これにより蒸発器３３の上側冷媒経路と下側冷媒経路との両方が開かれた状態になる。一方、制御部４０は、冷却貯蔵庫１が冷蔵庫として使用されると判断した場合は電磁弁５４を閉じる。これにより上側冷媒経路が閉じられて下側冷媒経路だけが開かれた状態になる。

次に、制御部４０による温度制御について説明する。制御部４０は、冷却貯蔵庫１の電源がオンにされると、庫内温度の経時変化が理想の温度カーブに沿うようにインバータ圧縮器３１の回転速度を制御する。

具体的には、制御部４０は庫内温度センサ３６によって所定のサンプリング時間ごとに庫内温度を検出し、前回検出した庫内温度と今回検出した庫内温度との差である実際の温度降下度Ｓｃを算出する。そして、制御部４０は算出した温度降下度Ｓｃと理想の温度カーブにおける温度降下度の目標値Ａｃとを比較し、実際の温度降下度Ｓｃが目標値Ａｃより小さい場合はインバータ圧縮器３１の回転速度を速くし、大きい場合は回転速度を遅くする。

そして、庫内温度が庫内設定温度に対して第１の温度以上低下すると、制御部４０は庫内温度がそれ以上低下しないようにするためにインバータ圧縮器３１の回転を停止させる。インバータ圧縮器３１の回転を停止させると庫内温度が徐々に上昇し、制御部４０は庫内温度が庫内設定温度より第２の温度以上高くなるとインバータ圧縮器３１の回転を再開させる。

次に、制御部４０による除霜制御について説明する。制御部４０は上述した温度制御において庫内温度が庫内設定温度に対して第１の温度以上低下してインバータ圧縮器３１の回転を停止させたとき、蒸発器３３を除霜するために除霜ヒータ４４をオンにする。そして、制御部４０は庫内温度が庫内設定温度に対して第２の温度以上高くなると除霜ヒータ４４をオフにする。

なお、ここでは制御部４０は庫内温度が庫内設定温度に対して第１の温度以上上昇すると除霜を行う場合を例に説明したが、一定時間間隔で除霜を行ってもよい。どのような条件が成立したときに除霜を行うかは適宜選択可能である。

（６）実施形態の効果
以上説明した冷却貯蔵庫１によると、冷凍庫として使用される場合は蒸発器３３の上側冷媒経路と下側冷媒経路との両方が開かれた状態になるので、サイズが大きい蒸発器を用いている状態となり、サイズが小さい蒸発器を用いる場合に比べて効率良く冷却できる。また、冷蔵庫として使用される場合は上側冷媒経路が閉じられて下側冷媒経路だけが開かれた状態になるので、サイズが小さい蒸発器を用いている場合と略同等の状態となり、サイズが大きい蒸発器を用いる場合に比べて効率良く冷却できる。
よって冷却貯蔵庫１によると、冷凍庫として使用される場合も冷蔵庫として使用される場合も効率良く冷却できる。

また、冷却貯蔵庫１によると、冷蔵庫として使用される場合は除霜ヒータから遠い方の冷媒経路（上側冷媒経路）が閉じられるので、蒸発器３３において除霜ヒータ４４から近い部分に霜が付着することになる。このため冷蔵庫として使用される場合に霜が溶け易くなって除霜ヒータ４４への通電時間を短縮することができ、消費電力量を低減することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書によって開示される技術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明細書によって開示される技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では蒸発器３３に二つの冷媒経路が並列に設けられている場合を例に説明したが、これら二つの冷媒経路は直列に設けられていてもよい。そして、冷凍庫として使用される場合は冷媒が上流側の冷媒経路から下流側の冷媒経路の順に流れ、冷蔵庫として使用される場合は下流側の冷媒経路に直接冷媒を流入させることによって冷媒が下流側の冷媒経路だけを流れるようにしてもよい。

（２）上記実施形態では冷却貯蔵庫として４ドア式のものを例に説明したが、冷却貯蔵庫は４ドア式のものに限定されるものではない。

１・・・冷却貯蔵庫、１０・・・貯蔵庫本体、１４・・・操作部、３３・・・蒸発器、４０・・・制御部、４４・・・除霜ヒータ、５４・・・電磁弁

Claims (2)

1. 冷凍庫としても冷蔵庫としても使用可能な冷却貯蔵庫であって、
   二つの冷媒経路が設けられている蒸発器と、
   一方の前記冷媒経路を開閉する開閉弁と、
   当該冷却貯蔵庫を冷凍庫として使用するか又は冷蔵庫として使用するかの設定を受け付ける設定受付部と、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、当該冷却貯蔵庫を冷凍庫として使用する設定を受け付けた場合は前記開閉弁を開き、冷蔵庫として使用する設定を受け付けた場合は前記開閉弁を閉じる、冷却貯蔵庫。
2. 前記蒸発器を加熱する除霜ヒータを備え、
   他方の前記冷媒経路は前記一方の冷媒経路よりも前記除霜ヒータに近い側に設けられている、請求項１に記載の冷却貯蔵庫。

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