JP4189302B2 - 冷却貯蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、電磁弁により冷媒の供給を制御する機能を備えた冷却貯蔵庫に関する。

従来、冷凍冷蔵庫の一例として、共通の冷凍装置に対して２個の蒸発器を備え、それぞれを冷凍室と冷蔵室とに配したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、図７に示すような冷凍回路を備えており、凝縮器２の出口側と圧縮機１の低圧側との間に、電磁弁３Ａ，３Ｂ、キャピラリチューブ４Ａ，４Ｂ及び蒸発器５Ａ，５Ｂを直列接続した組が２組並列に接続され、一方の蒸発器５Ａが冷凍室６Ａに、他方の蒸発器５Ｂが冷蔵室６Ｂにそれぞれ配されている。

冷凍室６Ａと冷蔵室６Ｂとでは、それぞれ庫内サーミスタで庫内温度が検知され、庫内温度が個別に設定された設定温度よりも高くなると、対応する電磁弁３Ａ，３Ｂが開放されて蒸発器５Ａ，５Ｂへ冷媒が供給されるとともに庫内ファン７Ａ，７Ｂが駆動されることで庫内が冷却され、一方庫内温度が設定温度よりも低くなると、電磁弁３Ａ，３Ｂが閉じて冷媒の供給が停止するとともに庫内ファン７Ａ，７Ｂが停止することで冷却動作が停止され、その繰り返しによって、各室６Ａ，６Ｂ内がほぼ設定温度に維持されるようになっている。
なお、冷凍側と冷蔵側の電磁弁３Ａ，３Ｂのいずれか一方が開くと圧縮機１は駆動され、両電磁弁３Ａ，３Ｂが閉じると圧縮機１が停止するようになっている。

ここで従来、凝縮器２の出口側の冷媒配管が各組に分岐する部分の構造は、図８に示すようになっていた。すなわち凝縮器２の出口に接続された上向きの冷媒配管８の上端に、チーズ９（Ｔ字管）を介して一対の接続管９Ｘが互いに反対を向いた横向きに接続され、各接続管９Ｘの突出端が冷凍側と冷蔵側の電磁弁３Ａ，３Ｂの入口にそれぞれ接続されている。そして、各電磁弁３Ａ，３Ｂの出口にそれぞれキャピラリチューブ４Ａ，４Ｂが接続された構造となっている。
このような配管構造は、例えば横型冷凍冷蔵庫にように本体の側方に機械室が設けられて、機械室の底部側に圧縮機１や凝縮器２が設置される一方、相対的な上方位置に蒸発器５Ａ，５Ｂが配される形式のものにあっては、構造が簡単でかつ配管スペースも少なくて済むことから、一般的に取られる構造である。
特開平１０−２８８４５３号公報

一方、冷凍回路における冷媒の流通については、以下のような事情がある。例えば、冬場等に周囲温度が異常に低温になると、配管内の冷媒の液化が異常に進み、配管内の圧力が低下することで圧縮機１の吐出圧も低下する。そうすると、配管内の液冷媒を運ぶ力が低下して冷媒が寝込んだ状態となり、凝縮器２からは、冷媒ガスを多く含んだ気液混合状態の冷媒が流出されることになる。
逆に、夏場等に周囲温度が異常に高温となった場合は、凝縮器２での凝縮能力が低下して液化が十分に行われないため、同じように凝縮器２からは気液混合状態の冷媒が流出される。

このように、冷媒ガスを多く含んだ気液混合状態の冷媒が凝縮器２から流出された場合、従来のように、立ち上がった冷媒配管８の上端に電磁弁３Ａ，３Ｂが接続された構造であると、冷媒ガスの逃げ場が無くて冷媒ガスともども液冷媒が電磁弁３Ａ，３Ｂを通ってキャピラリチューブ４Ａ，４Ｂに導入されることになる。特にキャピラリチューブ４Ａ，４Ｂでは、冷媒ガスが混じるとそれが抵抗となって液冷媒が流通することの妨げとなり、言い換えると液冷媒の必要な流量が確保できなくて、冷却不良に繋がるという問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、キャピラリチューブへの液冷媒の供給を安定して行えるようにするところにある。

請求項１の発明は、圧縮機、凝縮器を含む共通の冷凍装置に対し、電磁弁、キャピラリチューブ及び蒸発器を直列接続した組が複数並列に循環接続されて、各蒸発器が独立した貯蔵室に配設され、電磁弁の開閉により各蒸発器への冷媒の供給と停止とを制御することで対応する各貯蔵室がそれぞれ設定された温度に冷却されるようにした冷却貯蔵庫において、前記各電磁弁の入口に接続された配管が立ち上げられて液溜め部が形成され、かつ設定温度の低い貯蔵室に対応する側ほど前記液溜め部の容積を大きくしたところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
仮に冷媒ガスを多く含んだ気液混合の冷媒が凝縮器から流出されたとしても、冷媒は電磁弁の入口から立ち上がった配管に対して、上方から流し込まれる状態となり、混じった冷媒ガスを配管の上方に逃がしつつ液冷媒のみが液溜め部に溜められ、そこから液冷媒が電磁弁を通ってキャピラリチューブへと導入される。すなわち、キャピラリチューブには液冷媒のみが供給されて抵抗なく流通でき、結果、液冷媒の必要な流量が確保できて、安定した冷却性能を発揮することができる。

なお、設定温度が低い貯蔵室ほど大きな冷却能力、すなわちキャピラリチューブへの安定した液冷媒の供給が必要であり、また設定温度が低い貯蔵室ほど、冷媒の蒸発温度が低くなるようにキャピラリチューブの長さを大きく取っているため、多量の液冷媒が必要となる。
その点本発明では、設定温度が低い貯蔵室ほど液溜め部の容積が大きく形成されていて、多量の液冷媒を溜められるようになっているから、仮に新たな液冷媒の流入が滞ったり少ない場合も、溜められた多量の液冷媒によって、長いキャピラリチューブにも拘わらず安定した供給を賄うことができる。

以下、本発明の一実施形態を図１ないし図６に基づいて説明する。この実施形態では、横型（テーブル型）の冷凍冷蔵庫を例示している。
図１ないし図３において、符号１０は冷凍冷蔵庫の本体であって、前面に開口した横長の断熱箱体により構成され、底面の四隅に設けられた脚１１によって支持されている。本体１０の内部は、後付けされる断熱性の仕切壁１２によって左右に仕切られ、左の相対的に狭い側が冷凍室１４Ａ、右の広い側が冷蔵室１４Ｂとなっている。冷凍室１４Ａの前面の開口には揺動式の断熱扉１５が、冷蔵室１４Ｂの前面の開口には観音開き式の断熱扉１６がそれぞれ装着されている。

本体１０の正面から見た左側部には、機械室１８が設けられている。機械室１８は、側面、背面及び底面にパネルが張られ、また本体１０側から延出された天板１９が配されることで、前面が開口した箱形に形成されている。
機械室１８内の上部の奥側には、冷凍室１４Ａと連通した断熱性の蒸発器室２０Ａが張り出し形成されているとともに、その下方には、後記する冷凍ユニット５０が出し入れ可能に収納される収納スペース２１が設けられている。また仕切壁１２の冷蔵室１４Ｂ側の面には、ダクト２３を張ることで別の蒸発器室２０Ｂが形成されている。

冷凍回路３０は、図４に示すように、圧縮機３１の出口側に凝縮器ファン３３付きの凝縮器３２が接続され、その下流側に、ドライヤ３４とストレイナ３５とが順次に接続されている。ストレイナ３５の下流側の冷媒配管３６には、詳しくは後記するように、電磁弁３７Ａ，３７Ｂと、キャピラリチューブ３８Ａ，３８Ｂと、蒸発器３９Ａ，３９Ｂとを直列接続した冷凍側と冷蔵側との冷媒流通配管４０Ａ，４０Ｂが並列に設けられ、圧縮機３１の入口側に還流接続されている。ここで、冷凍側のキャピラリチューブ３８Ａの方が、冷蔵側のキャピラリチューブ３８Ｂよりも長さが大きく取られている。

冷凍回路３０の構成部材のうち、冷凍側の蒸発器３９Ａが、冷凍室１４Ａ側の蒸発器室２０Ａ内に庫内ファン４１Ａとともに装備され、冷蔵側の蒸発器３９Ｂが、冷蔵室１４Ｂ側の蒸発器室２０Ｂ内に、同様に庫内ファン４１Ｂとともに装備されている。
一方、圧縮機３１、凝縮器３２、凝縮器ファン３３、ドライヤ３４、ストレイナ３５及び電磁弁３７Ａ，３７Ｂは、図２に一部を示すように、基台４３上に搭載されてユニット化されている。基台４３は、浅皿を伏せたような形状をなし、手前側の端縁には、上面が開口したほぼ溝状に曲げ形成された把手４４が形成されている。

それに対して機械室１８の収納スペース２１の底面には、上記した基台４３が出し入れ可能に載置される底板４７が張られている。この底板４７は浅皿状に形成され、正面から見た右側板が本体１０の側面の下端部に、左側板が、蒸発器室２０Ａの側面の下縁から垂下状に設けられた前後一対の支持フレーム４８の下端にそれぞれ固定されて支持されている。
冷凍ユニット５０を搭載した基台４３は、収納スペース２１の底板４７上に前方から押し込まれ、把手４４の奥側の側面である当て板４５が、底板４７の手前側の縁部に設けられた取付板４９に突き当たることで押し込みが停止され、当て板４５と取付板４９とがねじ５２を締め付けることで固定されている。
それとともに、冷凍回路３０を形成するために、両蒸発器３９Ａ，３９Ｂの入口側に接続されて引き出されたキャピラリチューブ３８Ａ，３８Ｂが対応する電磁弁３７Ａ，３７Ｂに接続されるとともに、両蒸発器３９Ａ，３９Ｂの出口側から引き出された冷媒配管の合流配管４２が、圧縮機３１の入口側に接続されるようになっている。

機械室１８の前面の開口には、前面パネル５５が揺動開閉可能に装着されており、その下部側に、凝縮器３２等を冷却すべく外気の吸気口５６が形成され、吸気口５６の前面にはフィルタ５７が装着されている。前面パネル５５の上部における正面から見た左側縁側には、排気口５８が開口されている。また、上部の右側の領域の裏面側には、各種電装品やマイクロコンピュータ等を格納したコントロールボックス６０が取り付けられている。コントロールボックス６０の前面には、庫内温度等を表示する表示部６１や、設定温度を入力するための操作盤等が設けられ、コントロールボックス６０の前面は、前面パネル５５に開口された窓孔６２に臨んでいる。

さて、この実施形態では、冷凍回路３０において、ストレイナ３５の下流側の冷媒配管３６に対して両電磁弁３７Ａ，３７Ｂを接続する部分の構造に改良が加えられている。電磁弁３７Ａ，３７Ｂは、図５に示すように、常には可動鉄心６５に設けられた弁体６６がコイルばね６７の付勢力で弁口６８を閉じており、一方コイル６９に通電して励磁すると、図６に示すように、可動鉄心６５がコイルばね６７の付勢力に抗して固定鉄心７０側に吸引されることで弁口６８が開放される構造である。電磁弁３７Ａ，３７Ｂは、入口ポートに嵌着された入口管７２を互いに反対側を向けた姿勢で、かつ冷凍側の電磁弁３７Ａの方が冷蔵側の電磁弁３７Ｂよりも低い位置に配される。

ストレイナ３５の下流側の冷媒配管３６は、図４に示すように、両電磁弁３７Ａ，３７Ｂよりも高い位置まで立ち上げられたのち水平に曲げられ、さらに先端が下方に曲げられており、その先端にチーズ７４（Ｔ字管）が取り付けられている。一方、図５，６に詳細に示すように、２本の接続管７５Ａ，７５Ｂが備えられており、ともに縦管部７６の上下両端に屈曲部７７を設けた構造であるが、長さが大小異なっている。長い方の接続管７５Ａの上下の屈曲部７７が、チーズ７４の横向きの一端（図５の左端）と、冷凍側の電磁弁３７Ａの入口管７２とに接続され、短い方の接続管７５Ｂの上下の屈曲部７７が、チーズ７４の反対向きの他端と、冷蔵側の電磁弁３７Ｂの入口管７２に接続されている。

上記した各接続管７５Ａ，７５Ｂにおける縦管部７６から電磁弁３７Ａ，３７Ｂの入口管７２にわたる部分が、液冷媒を溜める液溜め部８０Ａ，８０Ｂを構成しており、したがって冷凍側の液溜め部８０Ａの方が冷蔵側の液溜め部８０Ｂよりも長さが大きく設定されている。
なお、各電磁弁３７Ａ，３７Ｂの出口ポートには、対応するキャピラリチューブ３８Ａ，３８Ｂの端部に設けられた接続管８２が接続されている。

続いて、本実施形態の作用を説明する。
冷却運転中は、以下のような制御が行われる。冷凍室１４Ａと冷蔵室１４Ｂとでは、それぞれ庫内サーミスタ（図示せず）によって庫内温度が検知され、庫内温度が予め設定された設定温度よりも高いと、対応する電磁弁３７Ａ，３７Ｂが開放されるとともに庫内ファン４１Ａ，４１Ｂが駆動される。電磁弁３７Ａ，３７Ｂのいずれか一方が開放されれば、冷凍ユニット５０（圧縮機３１）が駆動される。
冷凍側の電磁弁３７Ａが開放されると、冷凍側の冷媒流通配管４０Ａを通る循環路が形成され、凝縮器３２から吐出された液冷媒が電磁弁３７Ａからキャピラリチューブ３８Ａに流通し、膨張した液冷媒が蒸発器３９Ａで蒸発する。この間に、図３に示すように、冷凍室１４Ａ内の空気が吸込口８５Ａから蒸発器室２０Ａ内に吸引されて蒸発器３９Ａを通過する間に熱交換により冷気が生成され、この冷気が吹出口８６Ａから吹き出されるといった循環流が生ずることで冷凍室１４Ａ内が冷却される。

冷蔵室１４Ｂ側の電磁弁３７Ｂが開放された場合も、同じように冷蔵側の冷媒流通配管４０Ｂを通る循環路が形成され、液冷媒が電磁弁３７Ｂからキャピラリチューブ３８Ｂに流通し、膨張した液冷媒が蒸発器３９Ｂで蒸発する。この間に、冷蔵室１４Ｂ内の空気が吸込口８５Ｂから蒸発器室２０Ｂ内に吸引されて蒸発器３９Ｂを通過する間に熱交換により冷気が生成され、この冷気が吹出口８６Ｂから吹き出されるといった循環流が生ずることにより冷蔵室１４Ｂ内が冷却される。
なお、圧縮機３１が駆動される間、併せて凝縮器ファン３３が駆動され、機械室１８の前面パネル５５の吸気口５６から外気が収納スペース２１に取り込まれて、凝縮器３２、圧縮機３１等が冷却され、冷却に供した後の暖排気は、蒸発器室２０Ａの左側方のスペースに立ち上ったのち、前面パネル５５の排気口５８から機外前方に排出される。

冷凍室１４Ａと冷蔵室１４Ｂにおいて、それぞれ庫内温度が設定温度よりも低くなると、電磁弁３７Ａ，３７Ｂが閉じて冷媒の供給が停止するとともに庫内ファン４１Ａ，４１Ｂが停止することで冷却動作が停止される。両電磁弁３７Ａ，３７Ｂが閉じると、圧縮機３１の運転も停止される。
端的には、冷凍室１４Ａと冷蔵室１４Ｂでは、庫内温度が設定温度よりも高いか低いかによって対応する電磁弁３７Ａ，３７Ｂが開閉制御され、各蒸発器３９Ａ，３９Ｂへの冷媒の供給と停止とが制御されることによって、それぞれほぼ設定温度に冷却されるようになっている。

ところで既述したように、冬場等に周囲温度が異常に低温になると、冷媒が寝込んだ状態となって、凝縮器３２からは冷媒ガスを多く含んだ気液混合状態の冷媒が流出され、逆に夏場等の周囲温度が異常に高温となった場合も、凝縮器３２での凝縮能力が低下して液化が十分に行われないため、同じように凝縮器３２からは気液混合状態の冷媒が流出されることがある。
そこでこの実施形態では、図５及び図６に示すように、両電磁弁３７Ａ，３７Ｂの入口からそれぞれ接続管７５Ａ，７５Ｂが立ち上げられ、その上端に凝縮器３２から引き出された冷媒配管３６が接続された構造となっていて、凝縮器３２から流出された冷媒は、接続管７５Ａ，７５Ｂ内を電磁弁３７Ａ，３７Ｂに向けて落とし込まれる状態となる。そのため、図６に示すように、仮に冷媒が冷媒ガスＧを多く含んだ気液混合のものであったとしても、混じった冷媒ガスＧが接続管７５Ａ，７５Ｂの上方から冷媒配管３６に向けて逃がされつつ、液冷媒Ｌのみが液溜め部８０Ａ，８０Ｂに溜められ、そこから液冷媒Ｌが開放した電磁弁３７Ａ，３７Ｂを通ってキャピラリチューブ３８Ａ，３８Ｂへと導入される。すなわち、キャピラリチューブ３８Ａ，３８Ｂには液冷媒Ｌのみが供給されて抵抗なく流通でき、結果、液冷媒Ｌの必要な流量が確保できて、安定した冷却性能を発揮することができる。

冷凍側の方が冷蔵側に比べて大きな冷却能力、すなわちキャピラリチューブ３８Ａへの安定した液冷媒の供給が必要であり、さらに冷凍側の方が、冷媒の蒸発温度が低くなるようにキャピラリチューブ３８Ａの長さを大きく取っているため、多量の液冷媒が必要となる。
そこでこの実施形態では、冷凍側の液溜め部８０Ａの方が、冷蔵側の液溜め部８０Ｂよりも長さが大きく取られていて、多量の液冷媒Ｌを溜められるようになっているから、仮に新たな液冷媒の流入が滞ったり少ない場合も、溜められた多量の液冷媒Ｌによって、長いキャピラリチューブ３８Ａにも拘わらず安定した供給を賄うことができる。

また、上記のような異常事態で気液混合の冷媒が凝縮器から流出される状態にあって、例えば両電磁弁が閉じて圧縮機が停止した場合、従来構造であると、図８に参照して示すように、液冷媒Ｌがチーズ９の下方に留まって、電磁弁３Ａ，３Ｂの入口の手前に冷媒ガスが溜まった状態となる。そうすると、次に電磁弁３Ａ，３Ｂが開いて圧縮機が起動された場合、溜まっていた冷媒ガスがキャピラリチューブ４Ａ，４Ｂに導入されてしまって芳しくない。
その点この実施形態では、両電磁弁３７Ａ，３７Ｂが閉じて圧縮機３１が停止した場合、例えば図５に示すように、液溜め部８０Ａ，８０Ｂの途中まで液冷媒Ｌが溜まった状態で待機される。そのため、次に電磁弁３７Ａ，３７Ｂが開いて圧縮機３１が起動された場合、まず溜まっていた液冷媒Ｌがキャピラリチューブ３８Ａ，３８Ｂに供給され、続いて液溜め部８０Ａ，８０Ｂに落下して溜められた液冷媒Ｌが供給される。すなわち、キャピラリチューブ３８Ａ，３８Ｂには、初めから液冷媒Ｌのみが供給できて、抵抗なく流通させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明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発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）冷凍側と冷蔵側とで液溜め部の容積を変える手段として、長さが同じでも管径が大小異なる接続管を用いるようにしてもよい。
（２）本発明は、独立した貯蔵室を３以上有し、各貯蔵室に備えた蒸発器に対して電磁弁の開閉を介して冷媒の供給と停止とを制御することにより、各室を設定温度付近に冷却する形式のものにも適用できる。
（３）複数の独立した貯蔵室が縦方向に並べられた形式の冷却貯蔵庫にも、本発明は同様に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る冷凍冷蔵庫の外観斜視図 機械室内の構造を示す斜視図 正面から見た断面図 冷凍回路の回路図 電磁弁が閉じた状態における電磁弁の配設部分付近の断面図 電磁弁が開いた状態の同図 従来例の冷凍回路の回路図 その電磁弁の配設部分付近の断面図

符号の説明

１４Ａ…冷凍室 １４Ｂ…冷蔵室 ３１…圧縮機 ３２…凝縮器 ３６…冷媒配管 ３７Ａ，３７Ｂ…電磁弁 ３８Ａ，３８Ｂ…キャピラリチューブ ３９Ａ，３９Ｂ…蒸発器 ４０Ａ，４０Ｂ…冷媒流通配管 ５０…冷却ユニット（冷凍装置） ７４…チーズ ７５Ａ，７５Ｂ…接続管（配管） ８０Ａ，８０Ｂ…液溜め部 Ｌ…液冷媒 Ｇ…冷媒ガス

Claims (1)

1. 圧縮機、凝縮器を含む共通の冷凍装置に対し、電磁弁、キャピラリチューブ及び蒸発器を直列接続した組が複数並列に循環接続されて、各蒸発器が独立した貯蔵室に配設され、電磁弁の開閉により各蒸発器への冷媒の供給と停止とを制御することで対応する各貯蔵室がそれぞれ設定された温度に冷却されるようにした冷却貯蔵庫において、
   前記各電磁弁の入口に接続された配管が立ち上げられて液溜め部が形成され、かつ設定温度の低い貯蔵室に対応する側ほど前記液溜め部の容積を大きくしたことを特徴とする冷却貯蔵庫。

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