JP3900697B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば保冷庫内を冷却するために使用される冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、保冷庫内を冷却するための冷凍装置では、冷媒蒸発器に着霜すると蒸発器風量が低下して冷凍能力が低下するため、必要に応じて除霜運転を行っている。その除霜運転の開始制御は、▲１▼タイマ、▲２▼冷凍サイクルに使用される冷媒の温度や圧力、▲３▼保冷庫内の空気温度（例えば、冷媒蒸発器で冷却された空気の温度）や冷媒蒸発器の吹出風速等により冷媒蒸発器の着霜を判定して実行されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のタイマ以外の方法では信頼性に欠ける。また、タイマでは不必要な除霜運転を行う可能性があり、庫内温度の安定性を欠くという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、除霜間隔を延長でき、且つ確実な除霜運転を行うことのできる冷凍装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
本発明は、保冷庫のドアの開閉に伴って保冷庫内に浸入する水分量を推定する水分量推定手段を有し、この水分量推定手段によって推定される水分量が所定量増加する毎に送風機の回転数を段階的に増加させることを特徴とする。
本発明では、ドアを開けた時に保冷庫内に浸入してくる外気の水分量によって冷媒蒸発器の着霜状態を判断できるため、その水分量を推定することにより除霜運転の開始制御を安定的に行うことが可能である。また、保冷庫内に浸入する水分量が所定量増加する毎に送風機の回転数を段階的に増加させているため、冷媒蒸発器の着霜量に応じて冷媒蒸発器への送風量を増加させることができる。その結果、蒸発器風量の低下および冷凍能力の低下を抑制できる。
【０００５】
（請求項２の手段）
水分量推定手段は、ドアの開閉回数をカウントするドア開閉カウンタであり、送風機制御手段は、ドア開閉カウンタでカウントされたドア開閉回数が予め設定されたドア開閉回数を超える毎に送風機の回転数を段階的に増加させることを特徴とする。
本発明では、ドアの開閉回数によって保冷庫内に浸入する水分量を推定することができるため、そのドアの開閉回数に応じて送風機の回転数を制御することにより、蒸発器風量の低下および冷凍能力の低下を抑制できる。
【０００６】
（請求項３の手段）
水分量推定手段は、ドアが開いている時間を積算するドア開時間カウンタであり、送風機制御手段は、ドア開時間カウンタで積算されたドア開時間が予め設定されたドア開時間を超える毎に送風機の回転数を段階的に増加させることを特徴とする。
本発明では、ドアが開いている時間が多くなる程、保冷庫内に浸入する水分量が多くなるため、ドアが開いている時間を積算して、その積算時間に応じて送風機の回転数を制御することにより、蒸発器風量の低下および冷凍能力の低下を抑制できる。
【０００７】
（請求項４の手段）
水分量推定手段は、外気の絶対水分量を算出する絶対水分量算出手段と、ドアの開閉回数をカウントするドア開閉カウンタとを有し、このドア開閉カウンタでカウントされたドア開閉回数に絶対水分量算出手段で算出された外気の絶対水分量を乗算して保冷庫内に浸入する水分量を推定することを特徴とする。
この場合、外気の絶対水分量とドアの開閉回数とを乗算することで、より確実に保冷庫内に浸入する水分量を推定できるため、冷媒蒸発器の着霜に対して、より高度に蒸発器風量の低下および冷凍能力の低下を抑制できる。
【０００８】
（請求項５の手段）
水分量推定手段は、外気の絶対水分量を算出する絶対水分量算出手段と、ドアが開いている時間を積算するドア開時間カウンタとを有し、このドア開時間カウンタで積算されたドア開時間に絶対水分量算出手段で算出された外気の絶対水分量を乗算して保冷庫内に浸入する水分量を推定することを特徴とする。
この場合、外気の絶対水分量と積算されたドア開時間とを乗算することで、より確実に保冷庫内に浸入する水分量を推定できるため、冷媒蒸発器の着霜に対して、より高度に蒸発器風量の低下および冷凍能力の低下を抑制できる。
【０００９】
（請求項６の手段）
送風機の回転数が最高回転数に達した後、除霜運転を行うことを特徴とする。
これにより、冷媒蒸発器への着霜に対して除霜運転を確実に行うことができ、且つ除霜運転の間隔を延長して除霜運転の回数を低減できるため、省動力化を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は冷凍装置の冷凍サイクル図である。
本実施形態の冷凍装置は、例えば食料品等を貯蔵する保冷庫１に適用されるもので、保冷庫１内を冷却（または冷凍）するための冷却手段である冷凍サイクルＳと、この冷凍サイクルＳに使用する送風機２の作動を制御する制御手段（後述する）とを備える。
冷凍サイクルＳは、冷媒圧縮機３、冷媒凝縮器４、膨張弁５、冷媒蒸発器６を有し、これらの機能部品を冷媒配管７により接続して構成される。また、冷凍サイクルＳには、冷媒凝縮器４と膨張弁５とをバイパスして冷媒圧縮機３より吐出された高温冷媒を冷媒蒸発器６へ導くためのバイパス通路８と、このバイパス通路８を開閉する電磁弁９とが設けられている。
【００１１】
送風機２は、保冷庫１内の空気を冷媒蒸発器６に送風して循環させるもので、ファン２Ａとモータ２Ｂから成る。
制御手段は、保冷庫１のドア１ａの開閉回数をカウントするドア開閉カウンタ１０と、このドア開閉カウンタ１０でカウントされたドア開閉回数に応じて送風機２の回転数を制御する送風機制御器１１とから成る。
ドア開閉カウンタ１０は、例えばドア１ａの開閉により接点がＯＮ−ＯＦＦするドアスイッチ１２に接続され、このドアスイッチ１２のＯＮ−ＯＦＦ回数をカウントする。
送風機制御器１１は、図示しないマイクロコンピュータを内蔵し、このマイクロコンピュータに送風機２の制御に必要な演算式や制御プログラム等がインプットされている。
【００１２】
次に、本実施例の作動を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、送風機２の送風レベル（初期風量）を決定する（Ｓ１０）。
ここで、送風機２の初期風量（冷媒蒸発器６に着霜していない時の風量）について説明する。
冷凍装置は、冷媒蒸発器６への送風量を増加すると冷凍能力が増加する。しかし、ある程度まで増加すると、図３のグラフ▲１▼に示すように、風量の増加に対して冷凍能力の増加が頭打ち（微量）となる。一方、送風機２のモータ消費電力は、図３のグラフ▲２▼に示すように、風量の増加に対して２次曲線的に増加する。これにより、冷凍装置の冷凍能力からモータ消費電力を減算して求められる実効冷凍能力（保冷庫１からの排熱量）は、図３のグラフ▲３▼に示すように、風量の増加率よりモータ消費電力の増加率の方が小さいうちは増加するが、風量の増加率よりモータ消費電力の増加率の方が大きくなると減少する。言い換えると、実効冷凍能力が最大（図３のＡ点）となる風量及びモータ消費電力が存在することになる。従って、冷媒蒸発器６が無着霜時の風量を実効冷凍能力が最大となる風量（モータ消費電力）に設定すれば、クールダウン時間を短縮でき、且つ省エネ効果を得ることができる。
以上の理由から、送風機２の初期風量を冷凍装置の実効冷凍能力が最大となる風量に設定する。
【００１３】
送風機２の初期風量が決定された後、ドア開閉カウンタ１０でカウントされたドア開閉回数を入力する（Ｓ２０）。
続いて、ドア開閉回数が予め設定された所定回数に到達したか否かを判定する（Ｓ３０）。
Ｓ３０の判定結果がＮＯの場合、つまりドア開閉回数が所定回数に到達していない場合はＳ２０へ戻る。
Ｓ３０の判定結果がＹＥＳの場合、つまりドア開閉回数が所定回数に到達している場合は、送風機２の送風レベル（モータ回転数）を１段階アップする（Ｓ４０）。
続いて、ドア開閉カウンタ１０をリセットする（Ｓ５０）。これにより、ドアスイッチ１２のＯＮ−ＯＦＦ回数を再度「０」からカウントする。
【００１４】
続いて、送風機２の送風レベルが予め設定されている最大風量レベル（モータ２Ｂの最高回転数）に到達したか否かを判定する（Ｓ６０）。
この判定結果がＮＯの場合、つまり送風機２の送風レベルが最大風量レベルに達していない場合はＳ２０へ戻る。
Ｓ６０の判定結果がＹＥＳの場合、つまり送風機２の送風レベルが最大風量レベルに達した場合は、その送風レベル（最大風量レベル）を所定時間維持する（Ｓ７０）。
所定時間経過後、除霜運転を実行する（Ｓ８０）。この除霜運転は、冷凍サイクルＳのバイパス通路８に設けられている電磁弁９を開弁して行われる。
除霜運転を実行した後、Ｓ１０へ戻って再び送風機２の初期風量を設定する。
【００１５】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、保冷庫１のドア１ａを開けた回数によって保冷庫１内に浸入してくる水分量を推定し、その推定された水分量によって冷媒蒸発器６の着霜状態を判断することにより、除霜運転の開始制御を確実に且つ安定的に行うことができる。また、ドア１ａの開閉回数が所定回数を超える毎に送風機２の回転数を段階的に増加させているため、冷媒蒸発器６の着霜量に応じて冷媒蒸発器６への送風量を増加させることができる。その結果、着霜時の蒸発器風量の低下および冷凍能力の低下を抑制できる。この結果、冷媒蒸発器６への着霜に対して除霜運転を確実に行うことができ、且つ除霜運転の間隔を延長して除霜運転の回数を低減できるため、省動力化を図ることができる。
更には、冷凍装置の実効冷凍能力が最大となる時の風量を送風機２の初期風量として設定することにより、最も効率的に庫内をクールダウン（急速冷却）できるため、そのクールダウン時間を短縮でき、且つ省エネ効果を得ることができる。
【００１６】
（変形例）
上記の実施形態では、ドア１ａの開閉回数によって保冷庫１内に浸入する水分量を推定しているが、ドア１ａを開けている時間によって水分量を推定することもできる。この場合、例えばドアスイッチ１２のＯＮ−ＯＦＦ時間（ドア１ａを開けている時間）を積算するドア開時間カウンタを備え、このカウンタで積算されたドア開時間が予め設定された所定時間を超える毎に送風機２の送風レベル（モータ回転数）を段階的に増加させ、送風レベルが最大風量レベルに達した場合は、その送風レベル（最大風量レベル）を所定時間維持した後、除霜運転を実行する。この方法でも上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、外気の温度と湿度から外気の絶対水分量を算出し、この外気絶対水分量とドア開閉回数またはドア開時間とを乗算することで、より確実に保冷庫１内に浸入する水分量を推定できるため、冷媒蒸発器６の着霜に対して、より高度に蒸発器風量の低下および冷凍能力の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍装置の冷凍サイクル図である。
【図２】冷凍装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図３】冷凍装置の実効冷凍能力を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 保冷庫
１ａ ドア
２ 送風機
６ 冷媒蒸発器
１０ ドア開閉カウンタ（水分量推定手段）
１１ 送風機制御器（送風機制御手段）

Claims (6)

1. 保冷庫内の空気を冷却する冷媒蒸発器と、
   この冷媒蒸発器に送風する送風機と、
   前記保冷庫のドアの開閉に伴って前記保冷庫内に浸入する水分量を推定する水分量推定手段と、
   この水分量推定手段によって推定される水分量が所定量増加する毎に前記送風機の回転数を段階的に増加させる送風機制御手段とを備えた冷凍装置。
2. 前記水分量推定手段は、前記ドアの開閉回数をカウントするドア開閉カウンタであり、
   前記送風機制御手段は、前記ドア開閉カウンタでカウントされたドア開閉回数が予め設定されたドア開閉回数を超える毎に前記送風機の回転数を段階的に増加させることを特徴とする請求項１に記載した冷凍装置。
3. 前記水分量推定手段は、前記ドアが開いている時間を積算するドア開時間カウンタであり、
   前記送風機制御手段は、前記ドア開時間カウンタで積算されたドア開時間が予め設定されたドア開時間を超える毎に前記送風機の回転数を段階的に増加させることを特徴とする請求項１に記載した冷凍装置。
4. 前記水分量推定手段は、外気の絶対水分量を算出する絶対水分量算出手段と、前記ドアの開閉回数をカウントするドア開閉カウンタとを有し、このドア開閉カウンタでカウントされたドア開閉回数に前記絶対水分量算出手段で算出された外気の絶対水分量を乗算して前記保冷庫内に浸入する水分量を推定することを特徴とする請求項１に記載した冷凍装置。
5. 前記水分量推定手段は、外気の絶対水分量を算出する絶対水分量算出手段と、前記ドアが開いている時間を積算するドア開時間カウンタとを有し、このドア開時間カウンタで積算されたドア開時間に前記絶対水分量算出手段で算出された外気の絶対水分量を乗算して前記保冷庫内に浸入する水分量を推定することを特徴とする請求項１に記載した冷凍装置。
6. 前記送風機の回転数が最高回転数に達した後、除霜運転を行うことを特徴とする請求項１〜５に記載した冷凍装置。

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