JP4705834B2 - 冷却貯蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、複数の蒸発器を備え、それらに１台の圧縮機から冷媒を供給する冷却貯蔵庫及びその運転方法に関する。

この種の冷却貯蔵庫としては、断熱性の貯蔵庫本体に例えば冷凍室と冷蔵室とを断熱して区画形成すると共に各室に夫々蒸発器を配置し、これらの蒸発器に１台の圧縮機から冷媒を交互に供給して冷却作用を生じさせるようにしたものがあり、下記の特許文献１のものが例示できる。

この種の冷蔵庫の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮機によって圧縮し、凝縮器により液化し、これを三方弁の出口側にそれぞれキャピラリチューブを介して接続した冷凍室用蒸発器及び冷蔵室用蒸発器に交互に供給するようになっており、冷凍室及び冷蔵室の双方が下限設定温度まで冷却されたことを条件に圧縮機の運転を停止し、いずれか一方が上限設定温度を上回ったときに圧縮機を再起動してその部屋の蒸発器に冷媒を供給するようになっている。
特開２００３−２１４７４８公報

ところで、冷蔵室の設定温度は通常は５℃、冷凍室の設定温度は−２０℃程度であるから、冷凍サイクルから見た両室の熱的負荷には相当な相違があり、冷凍室の冷却運転が停止している状態では冷凍室温は比較的早期に上昇する。特に、業務用冷蔵庫のように、頻繁に扉が開閉されたり、周囲温度が高い状況で使用されるものでは、冷凍室温の上昇はより速くなる。しかるに、この種の冷蔵庫では、圧縮機の停止後は圧縮機の吸入側と吐出側との高低圧力差が解消するまでは圧縮機の再起動を禁止するようになっており（その圧力差が大きいまま圧縮機を再起動すると、圧縮機に過大な負荷がかかる）、その圧縮機の強制停止時間内に冷凍室の扉が頻繁に開閉されると、冷凍室温度が上昇して内部の食品に悪影響を与えることも懸念される。

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、熱的負荷が異なる複数の貯蔵室にそれぞれ設けた複数の蒸発器に１台の圧縮機から冷媒を選択的に供給するようにした冷却貯蔵庫において、熱的負荷が大きい方の貯蔵室の温度が上昇してしまうことを防止できる冷却貯蔵庫及びその運転方法を提供することを目的とする。

本発明の運転方法を採用した本発明に係る冷却貯蔵庫は次の構成である。
次のＡ１〜Ａ６の構成を備えた冷凍サイクルと、
（Ａ１）冷媒を圧縮する圧縮機
（Ａ２）この圧縮機によって圧縮された冷媒から放熱させる凝縮器
（Ａ３）入口が前記凝縮器側に接続されると共に２つの出口が第１及び第２の冷媒供給路に接続され、前記入口側を前記第１及び第２の冷媒供給路のいずれかに選択的に連通させる流路切替動作を可能とした弁装置
（Ａ４）前記第１及び第２の冷媒供給路に各々設けられた第１及び第２の蒸発器
（Ａ５）前記各蒸発器に流れ込む冷媒を絞るための絞り装置
（Ａ６）前記第１及び第２の蒸発器の冷媒出口側を共通接続して前記圧縮機の冷媒吸入側に接続された冷媒環流路
互いに熱的負荷が異なり前記第１及び第２の蒸発器により生成された冷気によって冷却される第１及び第２の各貯蔵室を有する貯蔵庫本体と、
前記各貯蔵室の温度を検出する第１及び第２の各貯蔵室温センサと、
これらの貯蔵室温センサによって検出された第１及び第２のいずれかの貯蔵室温度が予め設定された前記各貯蔵室の設定温度よりも高い場合に前記圧縮機を運転すると共に前記第１及び第２の蒸発器に交互に冷媒を供給するように前記弁装置を動作させ、かつ、次の（Ｂ１）又は（Ｂ２）の条件が満たされたときに前記圧縮機の運転を停止する冷凍サイクル制御回路とを備え、
前記冷凍サイクル制御回路においては、前記貯蔵室温センサによって検出された第１及び第２のいずれかの貯蔵室温度が予め設定された前記各貯蔵室の設定温度よりも高い場合に前記圧縮機を運転して当該貯蔵室の蒸発器に冷媒を供給すべく前記弁装置を動作させた後に、前記第１及び第２の蒸発器に交互に冷媒を供給するように前記弁装置を動作させる条件が、前記貯蔵室温センサによって検出された前記当該貯蔵室とは異なる他方の前記貯蔵室温度がその貯蔵室の設定温度よりも高い場合である冷却貯蔵庫。
（Ｂ１）第１及び第２の貯蔵室のうち熱的負荷が小さい方において、先にその貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には、その後、前記弁装置の流路切替動作を行って他方の貯蔵室の冷却運転を継続することで、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったこと。
（Ｂ２）第１及び第２の貯蔵室のうち熱的負荷が大きい方において、先にその貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には、その後、前記弁装置の流路切替動作を行って他方の貯蔵室の冷却運転を継続し、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったところで、再び前記弁装置の流路切替動作を行って熱的負荷が大きい方の貯蔵室を再度冷却することで、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったこと。

本発明によれば、第１及び第２の貯蔵室のいずれかにおいてその貯蔵室温が設定温度を上回ると、圧縮機が運転されて当該貯蔵室の蒸発器に冷媒が供給される。その圧縮機の運転を停止する条件は、上述の通りであるから、いずれにしても熱的負荷が大きい方の貯蔵室が必ず最後に冷却され、その貯蔵室温度が設定温度まで冷やし込まれるから、その後の圧縮機の停止期間において貯蔵室温度が不適切な領域まで上昇してしまうことを未然に防止できる。

本発明の実施形態を図１ないし図６によって説明する。この実施形態では業務用の横型（テーブル型）冷凍冷蔵庫に適用した場合を例示しており、まず図１により全体構造を説明する。符号１０は貯蔵庫本体であって、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。貯蔵庫本体１０の内部は、後付けされる断熱性の仕切壁１２によって内部が左右に仕切られ、左の相対的に狭い側が第１の貯蔵室に相当する冷凍室１３Ｆ、右の広い側が第２の貯蔵室に相当する冷蔵室１３Ｒとなっている。なお、図示はしないが冷凍室１３Ｆ、冷蔵室１３Ｒの前面の開口には揺動式の断熱扉が開閉可能に装着されている。

貯蔵庫本体１０の正面から見た左側部には、機械室１４が設けられている。機械室１４内の上部の奥側には、冷凍室１３Ｆと連通した断熱性の冷凍室１３Ｆ用の蒸発器室１５が張り出し形成され、ここにダクト１５Ａと蒸発器ファン１５Ｂとが設けられているとともに、その下方には、圧縮機ユニット１６が出し入れ可能に収納されている。また、仕切壁１２の冷蔵室１３Ｒ側の面には、ダクト１７を張ることで冷蔵室１３Ｒ用の蒸発器室１８が形成され、ここに蒸発器ファン１８Ａが設けられている。

前記圧縮機ユニット１６は、図示しないモータによって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機２０と、その圧縮機２０の冷媒吐出側に接続した凝縮器２１とを基台１９上に設置して機械室１４内から出し入れ可能に構成したものであり、併せて凝縮器２１を空冷するための凝縮器ファン２２（図２にのみ図示）も搭載されている。

図２に示すように、凝縮器２１の出口側はドライヤ２３を通して、弁装置である三方弁２４の入口２４Ａに接続されている。三方弁２４は、１つの入口２４Ａと２つの出口２４Ｂ，２４Ｃを有し、各出口２４Ｂ，２４Ｃは第１及び第２の冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒに連なる。この三方弁２４は、入口２４Ａを第１及び第２の冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒのいずれか一方に選択的に連通させる流路切替動作と、入口２４Ａを第１及び第２の両冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒに共通して連通させる共通連通動作とを可能としたタイプである。

第１の冷媒供給路２５Ｆには、絞り装置に相当する冷凍室側のキャピラリチューブ２６Ｆと、冷凍室１３Ｆ側の蒸発器室１５内に収容した冷凍室用蒸発器（第１の蒸発器）２７Ｆとが設けられている。また、第２の冷媒供給路２５Ｒには、やはり絞り装置である冷蔵室側のキャピラリチューブ２６Ｒと、冷蔵室１３Ｒ側の蒸発器室１８内に収容した冷蔵室用蒸発器（第２の蒸発器）２７Ｒとが設けられている。両冷却器２７Ｆ、２７Ｒの冷媒出口はアキュムレータ２８Ｆ、逆止弁２９及びアキュムレータ２８Ｒを順に連ねて共通接続すると共に、その逆止弁２９の下流側から分岐して圧縮機２０の吸入側に連ねた冷媒環流路３１が設けられている。以上の圧縮機２０の吐出側から吸入側に戻る冷媒の循環路は、１台の圧縮機２０によって２つの蒸発器２７Ｆ，２７Ｒに冷媒を供給する周知の冷凍サイクル４０を構成しており、三方弁２４によって液冷媒の供給先を変更することができるようになっている。

さて、上記圧縮機２０及び三方弁２４は、ＣＰＵを内蔵した冷凍サイクル制御回路５０によって制御される。この冷凍サイクル制御回路５０には、冷凍室１３Ｆ内の空気温度を検出して第１の貯蔵室温センサに相当するＦセンサ５１Ｆ及び冷蔵室１３Ｒ内の空気温度を検出して第２の貯蔵室温センサに相当するＲセンサ５１Ｒからの信号が与えられ、Ｆセンサ５１Ｆの検知温度が冷凍室１３Ｆの上限設定温度（ＴF(ON)）よりも高い、又はＲセンサ５１Ｒの検知温度が冷蔵室１３Ｒの上限設定温度（ＴR(ON)）よりも高い場合には圧縮機２０を起動して冷却運転を開始すると共に、その冷却運転の開始後における三方弁２４の切替動作及び圧縮機２０の停止動作は、次のようである。

（冷却開始−ＦＲ交互冷却）
冷却貯蔵庫の電源が投入されて圧縮機２０が起動されると、一定時間毎に三方弁２４が流路切替動作を行い、その入口２４Ａが第１の冷媒供給路２５Ｆ側だけに連通する状態（以下この状態を「Ｆ側開状態」という）と、入口２４Ａが第２の冷媒供給路２５Ｒ側だけに連通する状態（以下この状態を「Ｒ側開状態」という）とに交互に切り替えて（ステップＳ１）、冷蔵室１３Ｒと冷凍室１３Ｆとを交互に冷却する状態とする（Ｒ室Ｆ室交互冷却）。

次に、ステップＳ２に至り、Ｒセンサ５１Ｒからの信号に基づいて冷蔵室１３Ｒの温度と、予め設定されている冷蔵室下限温度ＴR(OFF)とを比較し、さらにステップＳ３において、Ｆセンサ５１Ｆからの信号に基づいて冷凍室１３Ｆの温度と、予め設定されている冷凍室下限温度ＴF(OFF)とを比較する。冷却運転の開始当初は、いずれも庫内温度が各下限温度に達していないから、ステップＳ３からステップＳ１に戻って一定時間毎に三方弁２４が「Ｆ側開状態」と「Ｒ側開状態」とを交互に繰り返す上記のＦＲ交互冷却運転が繰り返される。

（Ｆのみ冷却）
冷却が進んで冷蔵室１３Ｒの庫内温度が、予め設定されている冷蔵室下限温度ＴR(OFF)を下回るようになると、ステップＳ２からステップＳ４に移行し、三方弁２４は「Ｆ側開状態」に切り替えられて冷凍室１３Ｆだけが冷却されるようになる。この後、ステップＳ５に移行してＲセンサ５１Ｒからの信号に基づいて冷蔵室１３Ｒの庫内温度が、予め設定されている冷蔵室上限設定温度ＴR(ON)に達していないか否かが判断される。

一般には、ＦＲ交互冷却が終了した直後は冷蔵室１３Ｒは十分に冷却されているから、次のステップＳ６に至り、Ｆセンサ５１Ｆからの信号に基づいて冷凍室１３Ｆの庫内温度が、予め設定されている冷凍室下限温度ＴF(OFF)に達していないか否かが判断され、その冷凍室下限温度ＴF(OFF)に達するまでステップＳ４〜Ｓ６が繰り返される。この結果、冷凍室１３Ｆのみが集中的に冷却されることになる。
なお、上記の冷却運転の途中で冷蔵室１３Ｒの温度が上昇すれば、ステップＳ５からステップＳ１に戻ってＦＲ交互冷却が再開される、すなわち冷蔵室１３Ｒの冷却も再開されるから、冷蔵室１３Ｒの昇温を速やかに抑えることができる。

この「Ｆのみ冷却」によって冷凍室１３Ｆが十分に冷却され、その庫内温度が冷凍室下限温度ＴF(OFF)に達すると、ステップＳ６からステップＳ７に移行して圧縮機２０が停止され、圧縮機強制停止時間Ｔが経過するまで圧縮機２０の再起動が禁止される（ステップＳ８）。
この強制停止時間Ｔが経過する間に、冷凍室用冷却器２７Ｆに供給された液冷媒が蒸発して図４に示すように圧縮機２０の高低圧力差が解消されることになる。

（圧縮機の再起動）
ステップＳ１０で圧縮機強制停止時間Ｔが経過すると、ステップＳ１３に至ってＦセンサ５１Ｆからの信号に基づいて冷凍室１３Ｆの温度と、予め設定されている冷凍室上限設定温度ＴF(ON)とを比較し、さらにステップＳ１４において、Ｒセンサ５１Ｒからの信号に基づいて冷蔵室１３Ｒの温度と、予め設定されている冷蔵室上限設定温度ＴF(ON)とを比較する。いずれかのステップで冷凍室１３Ｆ又は冷蔵室１３Ｒの温度が各上限設定温度よりも高くなっていると、圧縮機２０が起動され（ステップＳ１１，１２）、ステップＳ４又はステップＳ１３に移行して冷凍室１３Ｆ又は冷蔵室１３Ｒの冷却が再開される。
このように本実施形態では、冷凍室１３Ｆ又は冷蔵室１３Ｒのいずれか一方においてその温度が当該上限設定温度を上回ったことを条件として、圧縮機２０が起動する。

ステップＳ１３に移行して冷蔵室１３Ｒの冷却が再開された後に、冷凍室１３Ｆの温度が上昇するとＦＲ交互冷却に戻って（ステップＳ１４〜ステップＳ１）、冷凍室１３Ｆの冷却も再開される。

このようにＦＲ交互冷却がされている場合において、先に冷蔵室１３Ｒ（熱的負荷が小さい方の貯蔵室）が冷蔵室下限設定温度ＴR(OFF)に達すると（ステップＳ２）、その後、三方弁２４が「Ｆ側開状態」への流路切替動作を行って「Ｆのみ冷却」（ステップＳ４）を実行し、これよって冷凍室１３Ｆの温度が冷凍室下限設定温度ＴF(OFF)まで冷えたところで圧縮機２０が停止される（ステップＳ７）。以上の冷却動作を例示すると図５の通りとなり、ここでは時刻ｔ1において冷蔵室１３Ｒが冷凍室１３Ｆより先に下限設定温度ＴR(OFF)に到達している。

逆に、ＦＲ交互冷却がされている場合において、先に冷凍室１３Ｆ（熱的負荷が大きい方の貯蔵室）が冷凍室下限設定温度ＴF(OFF)に達した場合には（ステップＳ３）、ステップＳ１３に移行して三方弁２４が「Ｒ側開状態」への流路切替動作を行うことで冷蔵室１３Ｒの冷却に切り替わる（「Ｒ室冷却」）。その結果、冷蔵室１３Ｒの温度が冷蔵室下限設定温度ＴR(OFF)まで冷えれば（ステップＳ１５）、従来ならば、ここでＦＲ両室が冷却されたと見て圧縮機２０を停止させていたところ、本実施形態では再び「Ｆ室冷却」（ステップＳ４）に移行し、これよって冷凍室１３Ｆの温度が冷凍室下限設定温度ＴF(OFF)まで冷えたところで圧縮機２０が停止される（ステップＳ７）。この場合の冷却動作を例示すると図６の通りであり、ここでは時刻ｔ2 において冷凍室１３Ｆが冷蔵室１３Ｒより先に下限設定温度ＴF(OFF)に到達している。

すなわち、本実施形態ではＦＲ交互冷却が実行されている場合において、圧縮機２０を停止させる条件は、次の（ｂ１）及び（ｂ２）の通りとなっている。
（ｂ１）先に冷蔵室１３Ｒにおいて下限設定温度を下回った場合には、その後、三方弁２４の流路切替動作を行って冷凍室１３Ｆの冷却運転を継続し、その温度が冷凍室下限設定温度ＴF(OFF)を下回ったこと（図５参照）。
（ｂ２）先にその冷凍室１３Ｆの温度が冷凍室下限設定温度ＴR(OFF)を下回った場合には、その後、三方弁２４の流路切替動作を行って冷蔵室１３Ｒの冷却運転を行い、冷蔵室１３Ｒの温度が冷蔵室加減設定温度ＴR(OFF)を下回ったところで、再び三方弁２４の流路切替動作を行って冷凍室１３Ｆの冷却に戻り、その冷凍室１３Ｆの温度が冷凍室下限設定温度ＴF(OFF)を下回ったこと（図６参照）。

したがって、冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒのいずれが先に下限設定温度に到達したとしても、冷凍室１３Ｆ（熱的負荷が大きい方の貯蔵室）が必ず最後に冷却され、その温度が下限設定温度まで冷やし込まれるから、その後の圧縮機２０の停止期間において冷凍室１３Ｆの温度が不適切な領域まで上昇してしまうことを未然に防止することができる。

なお、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る。

（１）上記実施形態では、冷凍室と冷蔵室とを備えた冷却貯蔵庫を例示して説明したが、これに限らず、冷蔵室と解凍室、貯蔵温度が異なる冷蔵二室或いは冷凍二室を備えた冷却貯蔵庫に適用してもよく、要するに、熱的負荷が互いに異なる貯蔵室を備えた冷却貯蔵庫において、各貯蔵室に備えた蒸発器に共通の圧縮機から冷媒を供給するようにしたものに広く適用することができる。

本発明の一実施形態を示す全体の断面図 冷凍サイクルの構成図 冷却動作を示すフローチャート 圧縮機の停止後の圧力均衡状況を示すグラフ 冷蔵室が先に下限設定温度に到達した場合の温度変化を示すタイムチャート 冷凍室が先に下限設定温度に到達した場合の温度変化を示すタイムチャート

符号の説明

１０…貯蔵庫本体 ２０…圧縮機 ２１…凝縮器 ２４…三方弁（弁装置） ２５Ｆ，２５Ｒ…第１及び第２の冷媒供給路 ２６Ｆ，２６Ｒ…キャピラリチューブ（絞り装置） ２７Ｆ…冷凍室用蒸発器（第１の蒸発器） ２７Ｒ…冷蔵室用蒸発器（第２の蒸発器） ３１…冷媒環流路 ４０…冷凍サイクル ５０…冷凍サイクル制御回路 ５１Ｆ…Ｆセンサ（第１の貯蔵室温センサ） ５１Ｒ…Ｒセンサ（第２の貯蔵室温センサ）

Claims (1)

1. 次のＡ１〜Ａ６の構成を備えた冷凍サイクルと、
   （Ａ１）冷媒を圧縮する圧縮機
   （Ａ２）この圧縮機によって圧縮された冷媒から放熱させる凝縮器
   （Ａ３）入口が前記凝縮器側に接続されると共に２つの出口が第１及び第２の冷媒供給路に接続され、前記入口側を前記第１及び第２の冷媒供給路のいずれかに選択的に連通させる流路切替動作を可能とした弁装置
   （Ａ４）前記第１及び第２の冷媒供給路に各々設けられた第１及び第２の蒸発器
   （Ａ５）前記各蒸発器に流れ込む冷媒を絞るための絞り装置
   （Ａ６）前記第１及び第２の蒸発器の冷媒出口側を共通接続して前記圧縮機の冷媒吸入側に接続された冷媒環流路
   互いに熱的負荷が異なり前記第１及び第２の蒸発器により生成された冷気によって冷却される第１及び第２の各貯蔵室を有する貯蔵庫本体と、
   前記各貯蔵室の温度を検出する第１及び第２の各貯蔵室温センサと、
   これらの貯蔵室温センサによって検出された第１及び第２のいずれかの貯蔵室温度が予め設定された前記各貯蔵室の設定温度よりも高い場合に前記圧縮機を運転すると共に前記第１及び第２の蒸発器に交互に冷媒を供給するように前記弁装置を動作させ、かつ、次の（Ｂ１）又は（Ｂ２）の条件が満たされたときに前記圧縮機の運転を停止する冷凍サイクル制御回路とを備え、
   前記冷凍サイクル制御回路においては、前記貯蔵室温センサによって検出された第１及び第２のいずれかの貯蔵室温度が予め設定された前記各貯蔵室の設定温度よりも高い場合に前記圧縮機を運転して当該貯蔵室の蒸発器に冷媒を供給すべく前記弁装置を動作させた後に、前記第１及び第２の蒸発器に交互に冷媒を供給するように前記弁装置を動作させる条件が、前記貯蔵室温センサによって検出された前記当該貯蔵室とは異なる他方の前記貯蔵室温度がその貯蔵室の設定温度よりも高い場合である冷却貯蔵庫。
   （Ｂ１）第１及び第２の貯蔵室のうち熱的負荷が小さい方において、先にその貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には、その後、前記弁装置の流路切替動作を行って他方の貯蔵室の冷却運転を継続することで、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったこと。
   （Ｂ２）第１及び第２の貯蔵室のうち熱的負荷が大きい方において、先にその貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には、その後、前記弁装置の流路切替動作を行って他方の貯蔵室の冷却運転を継続し、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったところで、再び前記弁装置の流路切替動作を行って熱的負荷が大きい方の貯蔵室を再度冷却することで、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったこと。

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