JP2701598B2 - 冷凍冷蔵庫 - Google Patents

冷凍冷蔵庫

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JP2701598B2
JP2701598B2 JP3172459A JP17245991A JP2701598B2 JP 2701598 B2 JP2701598 B2 JP 2701598B2 JP 3172459 A JP3172459 A JP 3172459A JP 17245991 A JP17245991 A JP 17245991A JP 2701598 B2 JP2701598 B2 JP 2701598B2
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temperature
evaporator
expansion valve
compressor
refrigerator
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威則 足達
太郎 関本
睦 加藤
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は圧縮式冷凍サイクルを
用いた冷凍冷蔵庫に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は、例えば特開昭61−11406
6号公報に示された従来の冷蔵庫の構成図であり、図に
おいて、1は圧縮機、2は凝縮器、3はドライヤ、6は
毛細管、4は温度式自動膨張弁、4bは感温筒、5は蒸
発器である。図10は減圧部モデル図で、4cは弁、4
dはオリフィスである。図11は温度式自動膨張弁の特
性図である。
【0003】次に動作について説明する。圧縮機1によ
り圧縮された冷媒は凝縮器2により凝縮され、ドライヤ
3で乾燥、そして減圧部となる毛細管6、温度式自動膨
張弁4により減圧、流量制御をされ、蒸発器5で蒸発し
圧縮機1に戻る。減圧部について詳しく述べる。毛細管
6によりΔPcapだけ減圧された冷媒は、さらに膨張
弁4の弁4cとオリフィス4dによりΔPexp減圧さ
れ、トータルで、 ΔP=ΔPcap+ΔPexp 減圧を受ける。
【0004】さらに弁リフト量とハンチングの関係につ
いて詳しく述べる。まずハンチングについてであるが通
常の冷蔵庫運転時の庫内温度の時経変化を図12に示
す。図の如く庫内温度は圧縮機のON・OFFに伴い滑
らかなカーブを描くが、膨張弁を用いた場合図13の如
き実に不安定な動きを示す。これがハンチングである。
【0005】次にリフト量とハンチングの関係について
説明する。図11に示す様に、リフト量が小なる領域に
おいては、膨張弁の特性上冷媒流量の変化の割合が大き
く、通常の使用範囲では感温筒の反応速度は適正であっ
ても、上記領域では該速度が前記流量変化に対しアンバ
ランスとなり、不安定な動作をし易くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の冷蔵庫は以上の
ように構成されているので、問題となるのが毛細管bの
長さ(ΔPcapの設定値としても良い。)である。高
負荷、低負荷の2ケースについて述べる。高負荷時最適
となる毛細管を設置した場合、低負荷時には該毛細管4
の抵抗により、冷凍サイクルにガス遅れが生じ、冷却ス
ピードが遅くなり消費電力の悪化を招く。逆に低負荷時
最適となる毛細管6を設置した場合、高負荷時にΔPc
apが小さくΔPexpが大きくなり弁リフト量Lが小
なる領域で膨張弁が作動し、ハンチングを起こし易くな
る。
【0007】また従来の温度式膨張弁4を用いた冷凍冷
蔵庫は、以上のように構成されており、蒸発器5の冷媒
流量を制御しているので、運転時の負荷に対する追従性
は向上するが、停止時に、温度式自動膨張弁4の絞りが
開いてしまい、高圧(高温)冷媒が、凝縮器2側(即
ち、蒸発器5入口)と、圧縮機1側(即ち、蒸発器5出
口)との双方より、蒸発器5に流入し、蒸発器5温度が
上昇してしまい、圧縮機1停止時間が短くなる、また冷
凍サイクル内の冷媒圧力が一定となるため、起動時に高
低圧差がつくまでに時間がかかる等の問題点があった。
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、温度式膨張弁に正確な作動を行
わせ、従来ある負荷の大きさの時のみ最適値となる減圧
部を、広範囲に渡って良好となる減圧部とすることで消
費電力を低減した冷蔵庫を提供する。
【0009】また停止時に蒸発器への高圧(高温)冷媒
の流入を防ぐことができるとともに、停止時に冷凍サイ
クル内の高低圧差を維持し、停止時間を長く、起動後の
定常運転への移行時間を短かくすることができる冷凍冷
蔵庫を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る冷凍冷蔵
庫は、圧縮機、凝縮器、減圧手段、温度式自動膨張弁、
蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと、冷凍サイクルの
圧縮機と蒸発器との間に設けられて、圧縮機から蒸発器
へ高温高圧の冷媒が戻るのを抑制する逆止弁と、この逆
止弁の上流側で蒸発器の出口に配置された温度式自動膨
張弁の感温筒と、温度式自動膨張弁と蒸発器との間に設
けられて蒸発器入口の冷媒を加熱する加熱手段と、圧縮
機の停止時に加熱手段をオンすることにより、蒸発器入
口の圧力を上昇させる制御手段とを設けたものである。
【0011】また、温度式自動膨張弁の感温筒部に、圧
縮機の起動時に一定時間オンとなる感温筒加熱手段を設
けたものである。
【0012】さらに、圧縮機、凝縮器、減圧手段、温度
式自動膨張弁、蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと、
蒸発器の出口に配置された温度式自動膨張弁の感温筒
と、温度式自動膨張弁の感温筒部に設けられた感温筒加
熱手段と、冷凍冷蔵庫が低負荷の場合、感温筒加熱手段
の入力を大きくして温度式自動膨張弁の弁リフト量を大
きくする手段と、冷凍冷蔵庫が高負荷の場合、感温筒加
熱手段の入力を小さくして温度式自動膨張弁の弁リフト
量を小さくする手段とを設けたものである。
【0013】
【作用】この発明における冷凍冷蔵庫は、圧縮機停止時
に温度式自動膨張弁が閉じ、また逆止弁が圧縮機から蒸
発器へ高温高圧の冷媒が戻るのを抑制するので、凝縮器
側の高圧冷媒の蒸発器への流入が抑制される。
【0014】また、圧縮機の起動時に感温筒加熱手段を
一定時間オンすることにより、蒸発器内での起動時の冷
媒不足を抑制する。
【0015】さらに、冷凍冷蔵庫が低負荷の場合温度式
自動膨張弁の弁リフト量を大きくして減圧手段で流量制
御し、冷凍冷蔵庫が高負荷の場合温度式自動膨張弁の弁
リフト量を小さくして、減圧手段と温度式自動膨張弁と
で流量制御する。
【0016】
【実施例】実施例1. 以下、この発明の実施例1を図について説明する。図1
において、1は圧縮機、2は凝縮器、3はドライヤ、4
は温度式自動膨張弁、5は蒸発器、6は1次減圧用のキ
ャピラリーチューブ、もしくはそれに類する減圧器(減
圧手段)である。これは上記温度自動膨張弁4の作動を
安定させる効果を持つ。7は逆止弁、8は加熱手段とし
ての加熱用ヒータである。なお温度式自動膨張弁4は、
絞り部4aと感温筒部4bより構成される。また図中P
aは、絞り部4a冷媒圧力(蒸発器5入口温度に相
当)、Pbは感温筒部4b圧力(蒸発器5出口温度に相
当)を意味する。また図2は加熱用ヒータ8の制御を表
すブロック図で、9は圧縮機ON/OFF判定手段、1
0は加熱用ヒータ制御手段である。
【0017】次に動作について説明する。圧縮機1運転
時は、従来の温度式膨張弁4を用いた冷凍サイクルと同
じ動作である。即ち、絞り部4a圧力Paと感温筒部4
b圧力Pbとが一定の差ΔP(ΔP=Pb−Pa>0)
を保つ様に温度式自動膨張弁4の絞りが蒸発器5に対す
る負荷量に応じて変化し、冷媒流量を制御する。
【0018】次に圧縮機1停止時には、加熱ヒータ8を
ONすることで、蒸発器5入口を加熱し、絞り部4a圧
力Paを上昇させる。この時、蒸発器5出口側は、圧縮
機1からの高圧高温冷媒の戻りが逆止弁7により止めら
れているため温度上昇がない。従って、ΔP=Pb−P
aが運転時より小さくなり、温度式自動膨張弁4が絞る
方向に動き、絞り弁が閉止する。この結果として、凝縮
器2側から蒸発器5への高圧高温冷媒の注入が、絞り部
4aで止められ、蒸発器5前後が低圧低温の閉回路とな
る。このため、圧縮機1停止時の蒸発器5の温度上昇が
少なくなり、結果として冷凍冷蔵庫の庫内温度の上昇も
ゆるめられ、圧縮機1の停止時間が長くなる。また、停
止中に冷凍サイクルの高低圧差が維持され、圧縮機1の
起動時から定常運転状態への移行時間が短縮することが
できる。
【0019】本動作における加熱用ヒータ8の制御につ
いて図2において補足説明する。圧縮機1停止時は、圧
縮機1が停止したのを、圧縮機ON/OFF判定手段9
で検知して、加熱用ヒータ制御手段10により加熱用ヒ
ータ8をONする。また、圧縮機1起動時には、圧縮機
ON/OFF判定手段9によって圧縮機1の起動を検知
し、加熱用ヒータ制御手段10により加熱用ヒータ8を
OFFする。
【0020】実施例2. また、上記実施例1の冷凍サイクルにおいて、図3に示
す様に感温筒部4bを加熱する感温筒加熱手段としてヒ
ータ11を設けることにより、圧縮機1起動時から定常
運転状態までの移行時間をより短縮することができる。
図4は加熱用ヒータ11の制御を表すブロック図であ
る。
【0021】この動作につき、下記に説明する。圧縮機
1起動時に、感温筒加熱用ヒータ11を一定時間ONす
ることにより感温筒部圧力Pbを上昇させる。これによ
り、ΔP=Pb−Paが設定より大きくなり、温度式自
動膨張弁4の絞り部4aが開く方向に動き、蒸発器5に
流れる冷媒量が増加し、蒸発器5内での起動時での冷媒
不足が解消され、運転安定までに、より効率良く蒸発器
能力を使うことができる。
【0022】本動作の加熱用ヒータの制御について補足
する。図4において圧縮機1が起動すると、圧縮機ON
/OFF判定手段9によりこれを検知し、加熱用ヒータ
制御手段10によって加熱用ヒータ8をOFFし、同時
に感温筒加熱用ヒータ11を一定時間の間ONすること
で、膨張弁4の絞りを制御している。
【0023】実施例3. 以下、この発明の実施例3を図について説明する。図5
はこの発明の実施例3による冷蔵庫の構成図、図6は感
温筒取付部詳細図、図7は感温筒断熱材斜視図、図8は
ヒータ制御フローチャートである。図において、11は
温度式自動膨張弁4の感温筒4bに設置された感温筒加
熱手段としてのヒータであり、感温筒断熱材4cに接着
されている。12はサクションパイプである。
【0024】次に動作について説明する。従来例と同様
に高負荷時、低負荷時の2ケースについて述べる。低負
荷時はヒータ出力を大きくし、感温筒4bを温め弁リフ
ト量を大きくし、弁全開に近い状態にする。すなわち、
減圧、流量制御は毛細管6で行われる。逆に高負荷時は
ヒータ入力を小さくし、毛細管6と膨張弁4で減圧を行
う。この中間に関してもヒータを制御し、負荷に対し最
適となる減圧部を構成する。
【0025】ヒータ制御に関しては外気センサーから外
気温To、又、庫内温度センサーからの温度データを時
経で蓄え、外気温To(すなわち庫内との温度差)によ
る負荷、及び庫内温度の時経変化から庫内の食品の入替
等による負荷を検出する。
【0026】すなわち、図8のフローチャートに示すよ
うに、ステップ100で外気温度Toを検出し、ステッ
プ101でこの外気温度Toと庫内温度との差や、庫内
温度の時経変化の差から庫内の負荷量ΔTiを検出す
る。次いでステップ102で負荷量ΔTiと予め設定さ
れた負荷量の設定値αを比較し、ΔTiがα以下の場合
すなわち低負荷の時はステップ103でヒータ11に供
給する電力をW=f(To)としてヒータ出力を大きく
設定し、ステップ105でヒータ7に出力する。またス
テップ102で負荷量ΔTiが設定値より大きく、高負
荷の場合はステップ104でヒータ7の電力W=f(T
o,ΔTi)として、それぞれの負荷量ΔTiに応じて
ヒータ電力量を小さく設定し、ステップ105でヒータ
7に出力する。なお、この電力量W=f(To,ΔT
i)の値等は、冷蔵庫の運転を制御するマイクロコンピ
ュータ(図示せず)により算出され、設定されている。
【0027】また上記実施例では、1次の減圧に毛細管
を用いたが、その他のオリフィス管等の減圧作用を有す
る部材を用いても良い。
【0028】
【発明の効果】この発明は次に記載する効果を奏する。
この発明に係る冷凍冷蔵庫は、圧縮機停止時に温度式自
動膨張弁が閉じ、また逆止弁が圧縮機から蒸発器へ高温
高圧の冷媒が戻るのを抑制するので、圧縮機停止時に凝
縮器側の高圧冷媒の蒸発器への流入が抑制されるので、
圧縮機の停止時間が長くなり、また圧縮機の起動から定
常運転状態への移行時間を短縮できる。
【0029】また、圧縮機の起動時に感温筒加熱手段を
一定時間オンすることにより、蒸発器内での起動時の冷
媒不足が抑制され、運転安定までに、より効率良く蒸発
器能力を使うことができる。
【0030】さらに、温度式自動膨張弁の感温筒部に感
温筒加熱手段を設け、冷凍冷蔵庫が低負荷の場合、感温
筒加熱手段の入力を大きくして温度式自動膨張弁の弁リ
フト量を大きくし、冷凍冷蔵庫が高負荷の場合、感温筒
加熱手段の入力を小さくして温度式自動膨張弁の弁リフ
ト量を小さくすることにより、広い負荷範囲で最適な減
圧・流量制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による冷凍冷蔵庫の冷凍サ
イクル図である。
【図2】この発明の実施例1による冷凍冷蔵庫のブロッ
ク図である。
【図3】この発明の実施例2による冷凍冷蔵庫の冷凍サ
イクル図である。
【図4】この発明の実施例2による冷凍冷蔵庫のブロッ
ク図である。
【図5】この発明の実施例3による冷凍冷蔵庫の冷凍サ
イクル図である。
【図6】この発明の実施例3による冷凍冷蔵庫の感温筒
部取付部詳細図である。
【図7】この発明の実施例3による冷凍冷蔵庫の感温筒
断熱材斜視図である。
【図8】この発明の実施例3による冷凍冷蔵庫のヒータ
制御フローチャートである。
【図9】従来の冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル図である。
【図10】従来の冷凍冷蔵庫の減圧部モデル図である。
【図11】従来の冷凍冷蔵庫の温度式自動膨張弁の特性
グラフ図である。
【図12】従来の冷凍冷蔵庫の庫内温度の時経変化図で
ある。
【図13】従来の冷凍冷蔵庫の庫内温度のハンチング状
態の時経変化図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 凝縮器 4 温度式自動膨張弁 5 蒸発器 8 加熱用ヒータ 11 感温筒加熱用ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−213649(JP,A) 特開 昭59−93161(JP,A) 特開 平2−61475(JP,A) 特開 昭54−73345(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、凝縮器、減圧手段、温度式自動
    膨張弁、蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと、 前記冷凍サイクルの前記圧縮機と前記蒸発器との間に設
    けられて、前記圧縮機から前記蒸発器へ高温高圧の冷媒
    が戻るのを抑制する逆止弁と、 この逆止弁の上流側で前記蒸発器の出口に配置された前
    記温度式自動膨張弁の感温筒と、 前記温度式自動膨張弁と前記蒸発器との間に設けられて
    前記蒸発器入口の冷媒を加熱する加熱手段と、 前記圧縮機の停止時に前記加熱手段をオンすることによ
    り、前記蒸発器入口の圧力を上昇させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
  2. 【請求項2】 前記温度式自動膨張弁の感温筒部に、前
    記圧縮機の起動時に一定時間オンとなる感温筒加熱手段
    を備えたことを特徴とする請求項1記載の冷凍冷蔵庫。
  3. 【請求項3】 圧縮機、凝縮器、減圧手段、温度式自動
    膨張弁、蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと、 前記蒸発器の出口に配置された前記温度式自動膨張弁の
    感温筒と、 前記温度式自動膨張弁の感温筒部に設けられた感温筒加
    熱手段と、 当該冷凍冷蔵庫が低負荷の場合、前記感温筒加熱手段の
    入力を大きくして前記温度式自動膨張弁の弁リフト量を
    大きくする手段と、 当該冷凍冷蔵庫が高負荷の場合、前記感温筒加熱手段の
    入力を小さくして前記温度式自動膨張弁の弁リフト量を
    小さくする手段と、 を備えたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
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