JP2016211804A - 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よく冷却すること。【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、凝縮器３２と蒸発器３３との間に第１のキャピラリチューブ５１Ａと第１のキャピラリチューブ５１Ａより冷媒の流量が多い第２のキャピラリチューブ５１Ｂとが並列に設けられている冷凍回路と、凝縮器３２から第１のキャピラリチューブ５１Ａを介して蒸発器３３に至る第１の冷媒経路と、凝縮器３２から第２のキャピラリチューブ５１Ｂを介して蒸発器３３に至る第２の冷媒経路とを切り替える三方弁４５とを備え、冷凍庫として使用される場合は三方弁４５を制御して第１の冷媒経路に切り替え、冷蔵庫として使用される場合は三方弁４５を制御して第２の冷媒経路に切り替える。【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、冷凍回路では常温・高圧の冷媒の温度を下げるためにキャピラリチューブを用いて冷媒を減圧する場合がある。キャピラリチューブは流路断面積が小さいほど、又、長さが長いほど冷媒の流量が少なくなる。そして、冷媒の流量が少ないほど冷媒が減圧されて温度が低下する。

一般に冷蔵庫は冷凍庫ほど庫内温度を下げなくてよいので、冷凍庫に比べて流量が多いキャピラリチューブが用いられている。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、冷蔵庫として使用される場合に合わせて流量の多いキャピラリチューブを用いると、冷凍庫として使用される場合に冷媒の温度が十分に下がらず、庫内温度が下がり難くなる。庫内温度が下がり難くなると圧縮器の回転速度が速くなったり圧縮器の運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。

逆に、冷凍庫として使用される場合に合わせて流量が少ないキャピラリチューブを用いると、冷蔵庫として使用される場合に冷媒の温度が必要以上に下がってしまう。冷媒の温度が必要以上に下がると圧縮器の運転／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。

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よ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、圧縮器、凝縮器、蒸発器の順に冷媒が循環する冷凍回路であって、前記凝縮器と前記蒸発器との間に第１のキャピラリチューブと前記第１のキャピラリチューブより前記冷媒の流量が多い第２のキャピラリチューブとが並列に設けられている冷凍回路と、前記凝縮器から前記第１のキャピラリチューブを介して前記蒸発器に至る第１の冷媒経路と、前記凝縮器から前記第２のキャピラリチューブを介して前記蒸発器に至る第２の冷媒経路とを切り替える切替機構と、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、前記設定受付部によって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切替機構を制御して前記第１の冷媒経路に切り替え、冷蔵庫として使用する設定を受け付けた場合は前記切替機構を制御して前記第２の冷媒経路に切り替える。

上記の冷却貯蔵庫によると、冷蔵庫として使用する設定を受け付けた場合は第１のキャピラリチューブより冷媒の流量が多い第２のキャピラリチューブを介して蒸発器に至る第２の冷媒経路に切り替えるので、冷媒の温度が必要以上に下がってしまわないようにすることができる。このため効率よく冷却できる。
一方、冷凍庫として使用する設定を受け付けた場合は第２のキャピラリチューブより冷媒の流量が少ない第１のキャピラリチューブを介して蒸発器に至る第１の冷媒経路に切り替えるので、冷媒の温度を十分に下げることができる。このため効率よく冷却できる。
よって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よく冷却できる。

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よく冷却できる。

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＞
実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。

（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。

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。

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。

図３に示すように、ドライヤ３９の下流側には冷媒管５０が接続されている。そして、冷媒管５０の下流側には電気的に駆動される三方弁４５を介して第１のキャピラリチューブ５１Ａと、第１のキャピラリチューブ５１Ａより冷媒の流量が多い第２のキャピラリチューブ５１Ｂとが並列に接続されている。三方弁４５は切替機構の一例である。第１のキャピラリチューブ５１Ａと第２のキャピラリチューブ５１Ｂとは下流側で合流しており、冷媒管５２を介して蒸発器３３に接続されている。

ここで、第２のキャピラリチューブ５１Ｂは第１のキャピラリチューブ５１Ａより冷媒の流量が多いものであればよく、例えば第１のキャピラリチューブ５１Ａと長さが同じで流路断面積が大きいものであってもよいし、第１のキャピラリチューブ５１Ａと流路断面積が同じで長さが短いものであってもよい。あるいは、第１のキャピラリチューブ５１Ａより流路断面積が大きく、且つ、長さが短いものであってもよい。

以降の説明ではドライヤ３９から第１のキャピラリチューブ５１Ａを介して蒸発器３３に至る冷媒経路のことを第１の冷媒経路といい、ドライヤ３９から第２のキャピラリチューブ５１Ｂを介して蒸発器３３に至る冷媒経路のことを第２の冷媒経路という。

（４）冷却貯蔵庫の電気的構成
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、インバータ圧縮器３１を駆動するインバータ回路４２、三方弁４５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、庫内温度などの冷却貯蔵庫１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。制御部４０は、冷却貯蔵庫１の電源がオンにされると、あるいは操作部１４によって庫内設定温度の設定を受け付けると、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三方弁４５を制御して第１の冷媒経路に切り替え、冷蔵庫として使用されると判断した場合は三方弁４５を制御して第２の冷媒経路に切り替える。

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の運転を停止させる。インバータ圧縮器３１の運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の運転を再開させる。

（６）実施形態の効果
以上説明した冷却貯蔵庫１によると、冷蔵庫として使用される場合は第１のキャピラリチューブ５１Ａより流量が多い第２のキャピラリチューブ５１Ｂを介して蒸発器３３に至る第２の冷媒経路に切り替えるので、冷媒の温度が必要以上に下がってしまわないようにすることができる。冷媒の温度が必要以上に下がらなければインバータ圧縮器３１の運転／停止を切り替える回数が多くなることを抑制できるので、エネルギー効率が低下してしまうことを抑制できる。このため効率よく冷却できる。
一方、冷凍庫として使用される場合は第２のキャピラリチューブ５１Ａより流量が少ない第１のキャピラリチューブ５１Ａを介して蒸発器３３に至る第１の冷媒経路に切り替えるので、冷媒の温度を十分に下げることができる。冷媒の温度が十分に下がればインバータ圧縮器３１の回転速度が速くなったりインバータ圧縮器３１の運転時間が長くなったりすることを抑制できるので、消費電力を抑制できる。このため効率よく冷却できる。
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よく冷却できる。

＜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）上記実施形態では第１の冷媒経路と第２の冷媒経路とを切り替える切替機構として三方弁４５を例に説明したが、切替機構は三方弁４５に限られるものではない。例えば第１の冷媒経路と第２の冷媒経路との両方に電磁弁を設け、一方の電磁弁を閉じて他方の電磁弁を開く構成であってもよい。

（２）上記実施形態では第１のキャピラリチューブ５１Ａと第２のキャピラリチューブ５１Ｂとが下流側で合流している場合を例に説明したが、これらは合流せずにそれぞれ独立して蒸発器３３に接続されてもよい。

（３）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、１４・・・操作部、３１・・・インバータ圧縮器、３２・・・凝縮器、３３・・・蒸発器、４０・・・制御部、４５・・・三方弁、５１Ａ・・・第１のキャピラリチューブ、５１Ｂ・・・第２のキャピラリチューブ

Claims (1)

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、
   圧縮器、凝縮器、蒸発器の順に冷媒が循環する冷凍回路であって、前記凝縮器と前記蒸発器との間に第１のキャピラリチューブと前記第１のキャピラリチューブより前記冷媒の流量が多い第２のキャピラリチューブとが並列に設けられている冷凍回路と、
   前記凝縮器から前記第１のキャピラリチューブを介して前記蒸発器に至る第１の冷媒経路と、前記凝縮器から前記第２のキャピラリチューブを介して前記蒸発器に至る第２の冷媒経路とを切り替える切替機構と、
   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、前記設定受付部によって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切替機構を制御して前記第１の冷媒経路に切り替え、冷蔵庫として使用する設定を受け付けた場合は前記切替機構を制御して前記第２の冷媒経路に切り替える、冷却貯蔵庫。

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