JP3317222B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に関し、
特に、過冷却の防止対策に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷凍装置には、特開平７−１
９６２０号公報に開示されているように、圧縮機と凝縮
器と膨張弁と蒸発器とが冷媒配管によって順に接続され
てなる冷凍回路を備えているものがある。更に、上記凝
縮器は凝縮器ファンを、蒸発器は蒸発器ファンをそれぞ
れ備え、該蒸発器及び蒸発器ファンが、冷凍庫又は冷蔵
庫などの庫内に設置されている。

【０００３】そして、上記圧縮機から吐出したガス冷媒
は、凝縮器で外気と熱交換を行って凝縮し、その後、膨
張弁で減圧し、蒸発器で庫内空気と熱交換を行って蒸発
する。これにより、庫内空気を所定温度にまで冷却す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した冷凍装置にお
いて、従来、冷蔵庫などの庫内を冷却するものであるの
で、冷却運転を休止する場合はあっても運転自体を停止
する場合は少なく、庫内が必要以上に低温となって過冷
却状態になるという問題があった。

【０００５】つまり、予め庫内を所定温度に保持するた
めの設定温度が設定されており、冷凍装置は、例えば、
庫内温度として蒸発器の吸込空気温度が設定温度になる
と、圧縮機を停止し、いわゆるサーモオフし、冷却停止
状態になる。その後、上記吸込空気温度が設定温度より
所定温度だけ高い再開温度にまで上昇すると、圧縮機を
駆動し、いわゆるサーモオンし、冷却運転を再開するよ
うにしている。

【０００６】しかしながら、上記従来の冷凍回路におい
ては、サーモオフしても蒸発器ファンを駆動したままに
制御し、庫内空気を循環させて所定温度を保持するよう
にしている。したがって、外気温度が低い場合などにお
いては、庫内への侵入熱が少ない一方、庫内の構造部品
などが冷却されていることから、庫内空気を循環させる
と、必要以上に過冷却される場合があった。この結果、
庫内の物品が凍結するして損傷するなどという問題があ
った。

【０００７】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、庫内の過冷却を防止して物品の凍結などによる損傷
を防止することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】−発明の概要− 本発明は、庫内温度が過冷却温度以下に低下すると、圧
縮機（31）の停止に加えて蒸発器ファン（F2）を停止し
た運転停止状態に冷凍回路（20）を制御するようにした
ものである。

【０００９】−解決手段−具体的に、図１に示すよう
に、本発明が講じた第１の解決手段は、先ず、圧縮機
（31）と凝縮器（32）と減圧機構（34）と蒸発器（35）
とが順に接続されて冷媒が循環すると共に、蒸発器（3
5）が蒸発器ファン（F2）を備えて庫内を冷却するよう
に構成された冷凍回路（20）を備えている。加えて、庫
内温度が予め設定された過冷却温度以下に低下すると、
蒸発器ファン（F2）を停止した運転停止状態に冷凍回路
（20）を制御する一方、上記庫内温度が過冷却温度より
所定温度だけ高い復帰温度になると、蒸発器ファン（F
2）の駆動を再開した運転状態に冷凍回路（20）を制御
するファン停止手段（62）を備えている。更に、庫内温
度がファン停止手段（62）の過冷却温度以上の温度で且
つ設定温度に基づいて定められた低温側切換え温度にな
ると、圧縮機（31）を停止した冷却停止状態に冷凍回路
（20）を制御する一方、上記庫内温度が低温側切換え温
度より所定温度だけ高く且つファン停止手段（62）の復
帰温度より高い高温側切換え温度になると、圧縮機（3
1）の駆動を再開した冷却運転状態に冷凍回路（20）を
制御する冷却運転手段（61）を備えている。

【００１０】この第１の解決手段では、先ず、圧縮機
（31）を駆動すると、高圧の冷媒が凝縮器（32）で凝縮
した後、減圧機構（34）で減圧して蒸発器（35）に流
れ、庫内空気と熱交換して蒸発し、圧縮機（31）に戻
り、この動作を繰り返す。上記庫内空気は、蒸発器ファ
ン（F2）の駆動によって蒸発器（35）で冷却されると共
に、庫内を循環し、該庫内が冷却される。

【００１１】上記運転時において、ファン停止手段（6
2）は、庫内温度が予め設定された過冷却温度以下に低
下すると、蒸発器ファン（F2）を停止した運転停止状態
に冷凍回路（20）を制御し、庫内空気の循環を停止して
庫内温度の過低下を抑制する。また、上記ファン停止手
段（62）は、庫内温度が過冷却温度より所定温度だけ高
い復帰温度になると、蒸発器ファン（F2）の駆動を再開
した運転状態に冷凍回路（20）を制御する。

【００１２】また、庫内温度が設定温度に基づく低温側
切換え温度になると、冷却運転手段（61）が、圧縮機
（31）を停止した冷却停止状態に冷凍回路（20）を制御
する。つまり、上記ファン停止手段（62）による蒸発器
ファン（F2）の停止と同時又は蒸発器ファン（F2）の停
止の前に蒸発器（35）の冷却を停止する。また、上記庫
内温度が低温側切換え温度より所定温度だけ高く且つフ
ァン停止手段（62）の復帰温度より高い高温側切換え温
度になると、冷却運転手段（61）が、圧縮機（31）の駆
動を再開して庫内を冷却する。

【００１３】また、第２の解決手段は、上記第１の解決
手段において、蒸発器（35）の吸込空気温度又は吹出空
気温度を検出し、庫内温度として吸込空気温度又は吹出
空気温度の温度信号を出力する温度センサ（Th-2又はTh
-1）を備えた構成としている。

【００１４】この第２の解決手段では、温度センサ（Th
-2又はTh-1）が、蒸発器（35）の吸込空気温度又は吹出
空気温度を検出し、この吸込空気温度又は吹出空気温度
に基づいてファン停止手段（62）又は冷却運転手段（6
1）が冷凍回路（20）を制御することになる。

【００１５】

【発明の効果】したがって、本発明によれば、庫内温度
が過冷却温度まで低下すると、蒸発器ファン（F2）の運
転を停止して運転停止状態に冷凍回路（20）を制御する
ようにしたために、庫内空気の循環を停止して庫内を所
定温度を保持することができる。この結果、庫内を必要
以上に過冷却することを確実に防止することができるの
で、庫内の物品が凍結等して損傷することを確実に防止
することができる。

【００１６】特に、上記庫内を冷却停止状態に切り換え
てなおかつ庫内温度が低下する場合に蒸発器ファン（F
2）を停止することができるので、庫内の温度低下を正
確に判定して過冷却を防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１８】図２に示すように、本実施形態の冷凍装置
（10）は、冷蔵庫に設けられて庫内を冷却するものであ
って、冷凍回路（20）を備えている。

【００１９】上記冷凍回路（20）は、メイン回路（30）
の他、リキッドインジェクション回路（40）と均圧回路
（50）を備えている。上記メイン回路（30）は、圧縮機
（31）と凝縮器（32）と庫内電磁弁（33）と減圧機構で
ある膨張弁（34）と蒸発器（35）とが順に冷媒配管（3
6）によって接続されて冷媒が循環するように構成され
ている。そして、上記圧縮機（31）と凝縮器（32）とが
庫外ユニット（1A）に収納される一方、上記庫内電磁弁
（33）と膨張弁（34）と蒸発器（35）とが庫内ユニット
（1B）に収納されている。

【００２０】上記凝縮器（32）には、凝縮器ファン（F
1）が設けられ、該凝縮器ファン（F1）が駆動して冷媒
と庫外空気とが熱交換するように構成されている。一
方、上記蒸発器（35）には、蒸発器ファン（F2）が設け
られ、該蒸発器ファン（F2）が駆動して冷媒と庫内空気
とが熱交換するように構成され、該庫内空気が蒸発器フ
ァン（F2）によって庫内を循環する。

【００２１】上記膨張弁（34）は、感温筒（3t）を備え
た感温式自動膨張弁であって、該感温筒（3t）が蒸発器
（35）の冷媒出口側に設けられている。そして、上記膨
張弁（34）は、蒸発器（35）の出口の冷媒過熱度が所定
値になるように開度を調節している。

【００２２】尚、上記庫外ユニット（1A）の冷媒配管
（36）には、庫内ユニット（1B）との間にサービスポー
ト付の閉鎖弁（2v，2v）が設けられている。

【００２３】上記リキッドインジェクション回路（40）
は、インジェクション用電磁弁（41）とキャピラリチュ
ーブ（42）とを備え、一端が凝縮器（32）の冷媒出口側
の冷媒配管（36）に接続され、他端が圧縮機（31）に接
続されている。該リキッドインジェクション回路（40）
は、圧縮機（31）の吐出側冷媒温度が上昇すると、イン
ジェクション用電磁弁（41）を開き、液冷媒を圧縮機
（31）に供給して吐出側冷媒温度を低下させるようにし
ている。

【００２４】上記均圧回路（50）は、均圧用電磁弁（5
1）を備え、一端が圧縮機（31）の吐出側の冷媒配管（3
6）に接続され、他端が圧縮機（31）の吸込側の冷媒配
管（36）に接続されている。そして、上記均圧回路（5
0）は、運転開始時の均圧制御時に、均圧用電磁弁（5
1）を開き、圧縮機（31）の吐出側と吸込側とを連通さ
せるようにしている。

【００２５】上記冷凍回路（20）には、各種のセンサ等
が設けられている。具体的に、上記圧縮機（31）の吐出
側の冷媒配管（36）には、高圧冷媒圧力を検出する高圧
圧力センサ（HS）が、圧縮機（31）の吸込側の冷媒配管
（36）には、低圧冷媒圧力を検出する低圧圧力センサ
（LS）がそれぞれ設けられると共に、上記圧縮機（31）
の吐出側の冷媒配管（36）には、高圧冷媒圧力が所定値
以上の高圧になるとオフする高圧圧力開閉器（BS）が設
けられている。更に、上記蒸発器（35）の庫内空気の吸
込側には、庫内温度として蒸発器（35）の吸込空気温度
Ｔｓを検出する温度検出手段としての吸込温度センサ
（Th-1）が設けられている。

【００２６】上記高圧センサ（HS）、低圧圧力センサ
（LS）、高圧圧力開閉器（BS）及び吸込温度センサ（Th
-1）の各検知信号は、コントローラ（60）に入力されて
いる。該コントローラ（60）は、図示しないが、リモコ
ンから操作信号等を受けて冷凍運転を制御するように構
成され、この操作信号及び各検知信号等に基づいて圧縮
機（31）や凝縮器ファン（F1）及び蒸発器ファン（F2）
等を制御する。

【００２７】上記コントローラ（60）には、本発明の特
徴として、冷却運転手段（61）とファン停止手段（62）
とが設けられている。

【００２８】該冷却運転手段（61）は、吸込温度センサ
（Th-1）からの検知信号を受けて、吸込空気温度Ｔｓが
リモコンから設定された庫内温度の設定温度ＳＰに基づ
く低温側切換え温度になると、蒸発器ファン（F2）を駆
動したまま圧縮機（31）を停止し、冷却停止状態である
サーモオフ状態に冷凍回路（20）を制御する。この低温
側切換え温度は、例えば、設定温度ＳＰに設定されてい
る。更に、該冷却運転手段（61）は、吸込空気温度Ｔｓ
が低温側切換え温度より所定温度だけ高い高温側切換え
温度になると、圧縮機（31）の駆動を再開し、冷却運転
を再開して冷却運転状態であるサーモオン状態に冷凍回
路（20）を制御する。この高温側切換え温度は、例え
ば、設定温度ＳＰより２℃だけ高い温度（ＳＰ＋２℃）
に設定されている。

【００２９】上記ファン停止手段（62）は、吸込空気温
度Ｔｓが設定温度ＳＰより所定温度だけ低い予め設定さ
れた過冷却温度以下に低下すると、蒸発器ファン（F2）
を停止した運転停止状態に冷凍回路（20）を制御する。
更に、上記ファン停止手段（62）は、吸込空気温度Ｔｓ
が過冷却温度より所定温度だけ高い復帰温度になると、
蒸発器ファン（F2）の駆動を再開した運転状態に冷凍回
路（20）を制御する。上記過冷却温度は、例えば、設定
温度ＳＰより１℃だけ低い温度（ＳＰ−１℃）に設定さ
れ、上記復帰温度は、設定温度ＳＰと同じ温度（ＳＰ）
に設定されている。

【００３０】−冷凍運転動作− 次に、上述した冷凍装置（10）の運転動作について説明
する。

【００３１】先ず、圧縮機（31）を駆動すると、該圧縮
機（31）から吐出した高圧の冷媒は、凝縮器（32）に流
れ、該凝縮器（32）において、庫外空気と熱交換して凝
縮する。この凝縮した液冷媒は、膨張弁（34）で減圧し
た後に蒸発器（35）に流れ、該蒸発器（35）において、
庫内空気と熱交換して蒸発する。そして、この蒸発した
ガス冷媒は圧縮機（31）に戻り、この動作を繰り返すこ
とになる。

【００３２】上記庫内空気は、蒸発器ファン（F2）の駆
動によって蒸発器（35）に流入して冷媒と熱交換して冷
却され、この冷却された庫内空気が蒸発器（35）より庫
内に吹き出して庫内を循環する。この結果、上記庫内空
気の循環によって庫内が冷却される。

【００３３】次に、本発明の特徴とする運転制御につい
て図３の制御フローに基づき説明する。

【００３４】運転が開始された後、先ず、ステップST１
において、吸込温度センサ（Th-1）が検出する蒸発器
（35）の吸込空気温度Ｔｓ（庫内温度）が設定温度ＳＰ
以下か否かを判定する。つまり、この設定温度ＳＰがサ
ーモオフ状態に切り換わる低温側切換え温度（ＳＰ）に
設定されているので、サーモオフ状態に切り換えるか否
かを判定する。

【００３５】そして、上記吸込空気温度Ｔｓが設定温度
ＳＰ以上の場合、該ステップST１に待機して冷却運転を
継続する。つまり、上記冷凍回路（20）の圧縮機（31）
を駆動して冷媒を循環させる一方、蒸発器ファン（F2）
を駆動して庫内空気を蒸発器（35）で冷却すると共に、
該庫内空気を循環させる。

【００３６】一方、上記吸込空気温度Ｔｓが設定温度Ｓ
Ｐより低下した場合、上記ステップST１からステップST
２に移り、サーモオフ状態に冷凍回路（20）を切り換え
て冷却運転を停止する。つまり、上記冷凍回路（20）の
圧縮機（31）を停止して冷媒の循環を停止し、蒸発器
（35）における冷媒と庫内空気の熱交換を停止する。こ
のサーモオフ状態においては、蒸発器ファン（F2）は駆
動し、庫内空気は、蒸発器（35）で冷却されないもの庫
内を循環している。

【００３７】その後、上記ステップST２からステップST
３に移り、吸込空気温度Ｔｓが過冷却温度以下か否かを
判定する。該吸込空気温度Ｔｓが過冷却温度まで低下し
ていない場合（Ｔｓ＞ＳＰ−１℃）、該ステップST３の
判定がＮＯとなってステップST４に移り、上記吸込空気
温度Ｔｓが高温側切換え温度以上か否かを判定する。つ
まり、この高温側切換え温度（ＳＰ＋２℃）がサーモオ
ン状態に切り換える温度に設定されているので、サーモ
オフ状態に切り換えるか否かを判定する。

【００３８】上記庫内温度が高温側切り換え温度より低
い場合（Ｔｓ＜ＳＰ＋２℃）、庫内が十分に冷却された
状態であるので、上記ステップST３に戻り、上述の動作
を繰り返し、つまり、圧縮機（31）が停止したまま蒸発
器ファン（F2）を駆動したサーモオフ状態を継続する。

【００３９】また、上記ステップST４において、庫内温
度が高温側切り換え温度以上に高くなると（Ｔｓ≧ＳＰ
＋２℃）、ステップST５に移り、圧縮機（31）の運転を
再開してサーモオン状態に切り換え、上記ステップST１
に戻り、上述の動作を繰り返す。つまり、冷凍回路（2
0）の冷却運転を再開して庫内温度が設定温度ＳＰにな
るように庫内を冷却する。

【００４０】一方、上記ステップST３において、吸込空
気温度Ｔｓが過冷却温度まで低下した場合（Ｔｓ≦ＳＰ
−１℃）、判定がＹＥＳとなってステップST６に移り、
上記蒸発器ファン（F2）の運転を停止して冷却運転を停
止する。つまり、このステップST３の状態においては、
サーモオフ状態であり、圧縮機（31）の運転が停止して
いるのものの蒸発器ファン（F2）は回転して庫内空気が
循環している状態である。

【００４１】この状態において、外気温度が低い場合な
どでは、庫内への侵入熱が少ないこと、庫内の構造
部品などが十分に冷却されていることなどの理由から、
庫内空気を循環させると、蒸発器（35）における熱交換
は行われないが、上記庫内空気が庫内の構造部品などに
よって過冷却温度よりも低温に冷却されることになる。

【００４２】そこで、上記蒸発器ファン（F2）の運転を
停止した後、ステップST７に移り、吸込空気温度Ｔｓが
復帰温度である設定温度ＳＰより低いか否かを判定す
る。そして、上記吸込空気温度Ｔｓが設定温度ＳＰにま
で上昇するまで該ステップST７で待機し、運転停止状態
を維持する。

【００４３】その後、上記吸込空気温度Ｔｓが設定温度
ＳＰにまで上昇すると（Ｔｓ≧ＳＰ）、上記ステップST
７の判定がＹＥＳとなってステップST８に移り、蒸発器
ファン（F2）の運転を復帰させてサーモオフ状態に戻
り、圧縮機（31）が停止したまま蒸発器ファン（F2）を
駆動させ、庫内空気の循環を再開させる。

【００４４】その後、上記ステップST８からステップST
４に移り、上述したようにサーモオン状態に切り換える
か否かを判定し、上述の動作を繰り返す。

【００４５】−実施形態の効果− 以上のように、本実施形態によれば、庫内温度である吸
込空気温度Ｔｓが過冷却温度まで低下すると、蒸発器フ
ァン（F2）の運転を停止して運転停止状態に冷凍回路
（20）を制御するようにしたために、庫内空気の循環を
停止して庫内を所定温度を保持することができる。この
結果、庫内を必要以上に過冷却することを確実に防止す
ることができるので、庫内の物品が凍結等して損傷する
ことを確実に防止することができる。

【００４６】特に、上記庫内をサーモオフ状態に切り換
えてなおかつ吸込空気温度Ｔｓが低下する場合に蒸発器
ファン（F2）を停止するので、庫内の温度低下を正確に
判定して過冷却を防止することができる。

【００４７】

【発明の他の実施の形態】本実施形態における冷凍回路
（20）は、１つの膨張弁（34）と１つの蒸発器（35）と
を設けたが、本発明は、第１の蒸発回路部と第２の蒸発
回路部とを設けるようにしてもよい。この第１の蒸発回
路部は、液側比例制御弁と第１の蒸発器とが順に接続さ
れて成り、第２の蒸発回路部は、感温式膨張弁と第２の
蒸発器とガス側比例制御弁と有する第２の蒸発回路部と
が順に接続されて成り、この第１の蒸発回路部と第２の
蒸発回路部とが互いに並列に接続されている。そして、
上記液側比例制御弁及びガス側比例制御弁は、庫内温度
と設定温度との差温に基づく負荷に対応して開度が制御
される。

【００４８】また、本実施形態においては、蒸発器（3
5）の庫内空気の吸込側に吸込温度センサ（Th-1）を設
け、庫内温度として蒸発器（35）の吸込空気温度Ｔｓを
検出するようにしたが、本発明は、図２の鎖線で示すよ
うに、蒸発器（35）の庫内空気の吹出側に吹出温度セン
サ（Th-2）を設け、庫内温度として蒸発器（35）の吹出
空気温度Ｔｏを検出するようにしてもよい。その際、冷
却運転手段（61）は、低温側切換え温度が、例えば、設
定温度ＳＰより１℃だけ低い温度（ＳＰ−１℃）に設定
され、高温側切換え温度が、例えば、設定温度ＳＰより
２℃だけ高い温度に設定されている（ＳＰ＋２℃）。ま
た、ファン停止手段（62）は、上記実施形態と同様に、
過冷却温度が、例えば、設定温度ＳＰより１℃だけ低い
温度に設定され（ＳＰ−１℃）、復帰温度が、設定温度
ＳＰと同じ温度（ＳＰ）に設定されている。

【００４９】したがって、庫内温度である吹出空気温度
Ｔｏが低下し、設定温度ＳＰより１℃だけ低い温度（Ｔ
ｏ≦ＳＰ−１℃）になると、圧縮機（31）が停止してサ
ーモオフ状態に切り換わると同時に、蒸発器ファン（F
2）は停止して運転停止状態になる。一方、吹出空気温
度Ｔｏが上昇する場合、設定温度ＳＰになると（Ｔｏ≧
ＳＰ）、蒸発器ファン（F2）のみが運転を再開してサー
モオフ状態となり、その後、設定温度ＳＰより２℃だけ
高くなると（Ｔｏ≧ＳＰ＋２℃）、圧縮機（31）の運転
が再開されてサーモオン状態に切り換わる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態を示す冷凍回路図である。

【図３】本発明の運転制御を示す制御フロー図である。

【符号の説明】

10 冷凍装置 20 冷凍回路 30 メイン回路 31 圧縮機 32 凝縮器 34 膨張弁（減圧機構） 35 蒸発器 F1 凝縮器ファン F2 蒸発器ファン 60 コントローラ 61 冷却運転手段 62 ファン停止手段 Th-1 吸込温度センサ Th-2 吹出空気センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−70961（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−109352（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−3012（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−60685（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25D 11/00 101 F25D 17/06 303

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（31）と凝縮器（32）と減圧機構
   （34）と蒸発器（35）とが順に接続されて冷媒が循環す
   ると共に、蒸発器（35）が蒸発器ファン（F2）を備えて
   庫内を冷却するように構成された冷凍回路（20）と、 庫内温度が予め設定された過冷却温度以下に低下する
   と、蒸発器ファン（F2）を停止した運転停止状態に冷凍
   回路（20）を制御する一方、上記庫内温度が過冷却温度
   より所定温度だけ高い復帰温度になると、蒸発器ファン
   （F2）の駆動を再開した運転状態に冷凍回路（20）を制
   御するファン停止手段（62）と、 庫内温度がファン停止手段（62）の過冷却温度以上の温
   度で且つ設定温度に基づいて定められた低温側切換え温
   度になると、圧縮機（31）を停止した冷却停止状態に冷
   凍回路（20）を制御する一方、上記庫内温度が低温側切
   換え温度より所定温度だけ高く且つファン停止手段（6
   2）の復帰温度より高い高温側切換え温度になると、圧
   縮機（31）の駆動を再開した冷却運転状態に冷凍回路
   （20）を制御する冷却運転手段（61） とを備えているこ
   とを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷凍装置において、 蒸発器（35）の吸込空気温度又は吹出空気温度を検出
   し、庫内温度として吸込空気温度又は吹出空気温度の温
   度信号を出力する温度センサ（Th-2又はTh-1）を備えて
   いることを特徴とする冷凍装置。