JP6219668B2 - 冷却貯蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、冷却貯蔵庫に関する。

冷却貯蔵庫は、圧縮機、凝縮器、ドライヤ、キャピラリーチューブ（絞り弁装置）及び冷却器を冷媒管により循環接続することで冷却サイクルを構成している。
ここで、凝縮器には、凝縮器ファンが設けられるとともに、冷気を貯蔵室に循環させる冷却ファン等の負荷を備えている。これらの負荷は、制御回路によりその動作が制御されている。

特許文献１の冷凍装置は、凝縮器本体を冷却する凝縮器ファンを可変速で駆動する凝縮器ファンモータと、凝縮器ファンモータの回転速度を制御する制御部とを備えている。

特開２０１２−７８０７７号公報

ところで、商用電源からＡＣ−ＤＣコンバータ等の電力供給源を介して、貯蔵室内を冷却するために設けられた負荷と制御回路とに電力が供給される場合、当該負荷と制御回路の電力供給源を共通化すれば、冷却貯蔵庫の構成が簡略化され、製造コストを低減することができるため好ましい。

しかしながら、このような負荷と制御回路の電力供給源を共通化した場合、当該負荷の故障等に起因して短絡が生じた場合に、その短絡による影響が制御回路側に及んでしまい、制御回路を動作させることができないおそれがある。

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、貯蔵室内を冷却するための負荷を有する動力回路に短絡が生じても制御回路を動作させることが可能な冷却貯蔵庫を提供することを目的とする。

本発明の冷却貯蔵庫は、冷却対象物が貯蔵される貯蔵室を有する冷却貯蔵庫であって、電力供給源と、前記電力供給源から電力の供給を受けて前記貯蔵室内を冷却するために動作する負荷を有する動力回路と、前記電力供給源から電力の供給を受ける制御回路と、前記動力回路が短絡したときに前記制御回路に電力を供給する補助電力供給手段と、を備える。

本構成によれば、動力回路が短絡して電力供給源から制御回路に電力が供給されなくなったとしても、補助電力供給手段により制御回路に電力が供給されることにより、制御回路を動作させることが可能になる。よって、貯蔵室内を冷却するための負荷を有する動力回路に短絡が生じても制御回路を動作させることが可能になる。

上記構成に加えて以下の構成を有すれば好ましい。
・前記補助電力供給手段から前記制御回路への電力の供給は許容し、前記補助電力供給手段から前記動力回路への電力の供給を規制する電力方向規制手段を備えている。
このようにすれば、補助電力供給手段からの電力が動力回路に供給されることにより制御回路の電力が不足することを防止できる。

・前記動力回路の短絡を検知する短絡検知手段と、前記短絡検知手段が短絡を検知したときに前記負荷の動作を停止させる第１動作停止手段と、を備える。
・前記短絡検知手段は、前記負荷に供給される電流によって短絡を検知する。

・前記負荷を複数備え、前記複数の負荷が順番に動作するように制御されており、前記負荷の動作を開始した後の所定時間内に前記短絡が検知された場合には、当該動作を開始した前記負荷の動作を停止する第２動作停止手段を備える。
このようにすれば、短絡が生じている可能性が高い負荷の動作を停止することができる。

・前記電力供給源は、ＡＣ−ＤＣコンバータであり、前記補助電力供給手段は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を平滑化するコンデンサである。
このようにすれば、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を平滑化する平滑コンデンサを、負荷の短絡時に制御回路を動作させるための補助電力供給手段として利用できるため、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。

本発明によれば、貯蔵室内を冷却するための負荷を有する動力回路に短絡が生じても制御回路を動作させることが可能となる。

実施形態１の冷却貯蔵庫の縦断面図 冷却貯蔵庫の回路構成を示す図 制御部の入力側と出力側との接続を示す図 短絡検知の際の動作を示すフローチャート 実施形態２の機種番号と制御群番と圧縮機種類の組み合わせを示す図 機種番号等の設定時の処理を示すフローチャート

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図４を参照しつつ説明する。
冷却貯蔵庫１０は、図１に示すように、前面が開口された断熱箱からなる本体１１を備えており、その内部に冷却対象物が貯蔵される貯蔵室１２が形成されている。貯蔵室１２の前面開口部には断熱扉１３が上下段に分かれて装着されている。
本体１１の上面には、４方をパネル１９で囲まれた機械室１４が設けられている。機械室１４の前部には制御回路３０等が収容されたコントロールボックス２７が設けられいる。機械室１４の前方のパネル１９は、上端を軸として開閉可能とされるとともに、コントロールボックス２７の前面に設けられた操作パネル２７Ａの操作部２８が露出するように開口部が形成されている。操作パネル２７Ａには、ユーザが操作可能な操作部２８と、温度や設定に関する情報等を表示する表示部２９とが視認可能に設けられている（図３参照）。

図１に示すように、機械室１４の底面となる本体１１の上面には平面視方形の開口部１５が形成されている。開口部１５の下方には、エアダクトを兼ねたドレンパン１６が張設されている。ドレンパン１６は貯蔵室１２の奥側（図１の右側）に向けて下り勾配となるように装着されており、手前側（図１の左側）の領域には吸入口１７が開口し、奥側の領域には吹出口１８が開口している。
機械室１４にはその上方から開口部１５を塞ぐようにして配設されるユニット台を基台としてユニット化された冷凍装置２０が収容されている。冷凍装置２０は圧縮機２１、凝縮器２２、ドライヤ（図示しない）、絞り弁装置に相当するキャピラリーチューブ（図示しない）及び蒸発器２３を冷媒配管によって順に連ねた冷凍サイクルを備えている。この冷凍サイクルは冷媒配管内の冷媒を圧縮機２１で圧縮し、凝縮器２２で放熱させ、蒸発器２３で蒸発させることにより冷却作用を生じさせる周知の構成である。

凝縮器２２の近傍には、凝縮器２２の伝熱管内の冷媒を空冷することにより凝縮させる凝縮器ファン２６（「貯蔵室１２内を冷却するために動作する負荷」の一例）が設けられている。凝縮器ファン２６は、凝縮器２２に送風する本体２６Ａと、本体２６Ａを回転駆動させるための凝縮器ファンモータ２６Ｂを備えている。凝縮器ファンモータ２６Ｂへの供給電圧を変えると本体２６Ａの回転数が変わり、風量を変えられるようになっている。本実施形態では、凝縮器ファンモータ２６Ｂは、直流で動作するＤＣブラシレスモータが用いられている。
冷凍サイクルのうち、ユニット台上には圧縮機２１及び凝縮器２２が載置され、ユニット台の下方であってドレンパン１６によって仕切られた蒸発器室２４には蒸発器２３が収容されている。その他、蒸発器室２４には吸入口１７に面して装備され、貯蔵室１２内に冷気を循環させる貯蔵室冷却ファン２５（「貯蔵室１２内を冷却するために動作する負荷」の一例）が備えられている。

貯蔵室冷却ファン２５は、送風する本体２５Ａと、本体２５Ａを回転駆動させる冷却ファンモータ２５Ｂとを備えている。冷却ファンモータ２５Ｂへの供給電圧を変えると、本体２５Ａの回転数が変わり、風量を変えられるようになっている。本実施形態では、冷却ファンモータ２５Ｂは、直流で動作するＤＣブラシレスモータが用いられている。
貯蔵室１２内の空気は図１に示す矢印方向に循環しており、貯蔵室冷却ファン２５によって吸入口１７から蒸発器室２４内へと吸引された貯蔵室１２内の空気が、蒸発器２３と熱交換が行われることで冷却され、その後吹出口１８より貯蔵室１２内へ再び吹き出されることで、冷却された空気が貯蔵室１２内に循環供給される。なお、蒸発器室２４の吸入口１７側には、図示はしないが庫内サーミスタが設けられており、この庫内サーミスタにより検出された貯蔵室１２内の温度に応じて冷凍装置２０の運転と停止とが制御され、貯蔵室１２内の温度が予め決められた目標温度に維持される。

操作部２８は、冷却の開始や停止の操作を行う冷却スイッチ等から構成される。冷却スイッチをオンすると、圧縮機２１、凝縮器ファンモータ２６Ｂ、冷却ファンモータ２５Ｂが駆動する。なお、冷却ファンモータ２５Ｂは、凝縮器ファンモータ２６Ｂの起動開始から所定時間経過後に駆動する。凝縮器ファンモータ２６Ｂと冷却ファンモータ２５Ｂの起動タイミングをずらしているのは、凝縮器ファンモータ２６Ｂや冷却ファンモータ２５Ｂは、起動時に大きな電流が流れるためである。したがって、冷却ファンモータ２５Ｂが起動するまでの所定時間は、通電電流が安定するまでの時間に設定される。

冷却貯蔵庫１０の電気的構成について説明する。
冷却貯蔵庫１０は、図２に示すように、電力供給源３３と、電力供給源３３から電力の供給を受ける凝縮器ファンモータ２６Ｂ及び冷却ファンモータ２５Ｂを有する動力回路３４と、動力回路３４とは異なる電力供給経路に設けられ、電力供給源３３から電力の供給を受ける制御回路３０と、動力回路３４が短絡したときに制御回路３０に電力を供給する補助電力供給手段４１とを備えている。

電力供給源３３は、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力側（図２では、簡略化して直流電源として図示）である。制御回路３０は、コントローラ部３１と、制御器３２とを備えている。コントローラ部３１は、操作部２８と表示部２９とが制御基板に実装されている。
動力回路３４は、凝縮器ファンモータ２６Ｂと、冷却ファンモータ２５Ｂと、凝縮器ファンモータ２６Ｂ及び冷却ファンモータ２５Ｂの通電電流をオンオフするスイッチング素子３５Ａ，３５Ｂと、動力回路３４の短絡を検知する短絡検知手段３６とを備え、電力供給源３３と凝縮器ファンモータ２６Ｂ及び冷却ファンモータ２５Ｂとの間には、電力を供給する経路が形成されている。スイッチング素子３５Ａ，３５Ｂは、Ｎ型のＭＯＳＦＥＴが用いられている。スイッチング素子３５Ａ，３５Ｂのドレイン−ソース間に直列に凝縮器ファンモータ２６Ｂ及び冷却ファンモータ２５Ｂがそれぞれ接続されている。スイッチング素子３５Ａ，３５Ｂのゲートは、制御器３２の各出力端子に接続されており、制御器３２からの制御信号によりスイッチング素子３５Ａ，３５Ｂのオンオフが制御される。

短絡検知手段３６は、通電電流により短絡を検知する電流検知部３７と、電圧により短絡を検知する電圧検知部３９とを備える。電流検知部３７は、凝縮器ファンモータ２６Ｂ及び冷却ファンモータ２５Ｂの通電電流が合流する位置に直列に接続されており、シャント抵抗Ｒ１と、シャント抵抗Ｒ１の両端の電圧を比較する比較部３８とを備えている。比較部３８は、シャント抵抗Ｒ１の両端の電位差に応じたアナログ電圧信号を制御器３２に出力する。

電圧検出部３９は、抵抗Ｒ２，Ｒ３が直列に接続されており、電力供給源３３の電圧を電力供給源３３の抵抗比に応じて分圧した電圧信号を制御器３２に出力する。制御器３２には、レギュレータ４０が接続されている。レギュレータ４０は、三端子レギュレータであって、出力端子ＯＵＴが制御器３２の電源入力端子ＶＣＣに接続され、レギュレータ４０のグラント端子ＧＮＤが制御器３２のグランド端子ＧＮＤに接続されている。レギュレータ４０の入力端子ＩＮは、補助電力供給手段４１の高電位側に接続されている。

補助電力供給手段４１は、コンデンサであって、その高電位側がコントローラ部３１に電力供給可能に接続されている。このコンデンサは、制御回路３０を短時間動作させることが可能な容量のものが用いられている。これにより、動力回路３４に短絡が生じて電力供給源３３の電圧が低下したとしても、補助電力供給手段４１から制御回路３０のコントローラ部３１に電力が供給されるため、短時間はコントローラ部３１の動作停止を回避できる。また、補助電力供給手段４１は、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を平滑化する平滑コンデンサとしても機能しており、その高電位側がレギュレータ４０の入力端子に接続されることで、レギュレータ４０の入力電圧を安定化することができる。
また、電力供給源３３からコントローラ部３１に至る経路には、補助電力供給手段４１からコントローラ部３１への電力の供給は許容し、補助電力供給手段４１から動力回路３４への電力の供給を規制する電力方向規制手段４５が設けられいる。本実施形態では、電力方向規制手段４５は、電力供給源３３からコントローラ部３１に向かう方向を順方向とするダイオードが用いられている。

制御回路３０は、マイクロコンピュータ等を備えて、所定のプログラムを実行する制御部４２として機能する。制御部４２は、図３に示すように、記憶部４３とタイマ４４とを備えている。制御部４２には、操作部２８の操作に応じた信号が入力される。また、制御部４２は、圧縮機２１と、凝縮器ファンモータ２６Ｂと、貯蔵室冷却ファン２５と、表示部２９とに制御信号等を出力する。

負荷の短絡時における冷却貯蔵庫１０の動作について説明する。
操作部２８により冷却開始の操作等がされると、圧縮機２１が起動するとともに、図４に示すように、凝縮器ファン２６と貯蔵室冷却ファン２５とが順番に駆動する（Ｓ１１，Ｓ１２）。なお、凝縮器ファンモータ２６Ｂや貯蔵室冷却ファン２５が起動するとそれぞれの起動後の時間がタイマ４４で計測される。
制御器３２は、電流検知部３７からの短絡電流に応じた検知信号、及び、電圧検知部から電圧信号を受けている。制御器３２は、検知信号又は電圧信号が短絡と判断できる所定の閾値以上である場合には（Ｓ１３で「ＹＥＳ」、又は、Ｓ１４で「ＹＥＳ」）、凝縮器ファンモータ２６Ｂ及び貯蔵室冷却ファン２５の少なくとも一方が短絡している可能性が高いため、凝縮器ファンモータ２６Ｂ及び貯蔵室冷却ファン２５の動作を停止する（Ｓ１５。「第１動作停止手段」の一例）。
次に、タイマ４４が計測した時間により、短絡検知手段３６による短絡検知が凝縮器ファンモータ２６Ｂ又は貯蔵室冷却ファン２５の起動直後（所定時間以内）である場合には（Ｓ１６で「ＹＥＳ」）、直前に起動させた凝縮器ファンモータ２６Ｂ又は貯蔵室冷却ファン２５に短絡が生じている可能性が高いため、直前に起動させたファンの停止状態を維持し、他のファンを起動させる（Ｓ１７）。なお、停止状態としたファンは、所定時間経過後にリトライさせる。Ｓ１６にて、短絡検知手段３６による短絡検知が凝縮器ファンモータ２６Ｂ又は貯蔵室冷却ファン２５の起動直後（所定時間以内）でない場合には（Ｓ１６で「ＮＯ」）、凝縮器ファンモータ２６Ｂ及び貯蔵室冷却ファン２５の停止状態を維持する。

本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
冷却対象物が貯蔵される貯蔵室１２を有する冷却貯蔵庫１０であって、電力供給源３３と、電力供給源３３から電力の供給を受けて貯蔵室１２内を冷却するために動作する凝縮器ファンモータ２６Ｂ（負荷）及び貯蔵室冷却ファン２５（負荷）を有する動力回路３４と、電力供給源３３から電力の供給を受ける制御回路３０と、動力回路３４が短絡したときに制御回路３０に電力を供給する補助電力供給手段４１と、を備える。
本構成によれば、動力回路３４が短絡して電力供給源３３から制御回路３０に電力が供給されなくなったとしても、補助電力供給手段４１により制御回路３０に電力が供給されることにより、制御回路３０を動作させることが可能になる。よって、貯蔵室１２内を冷却するための負荷を有する動力回路３４に短絡が生じても制御回路３０を動作させることが可能になる。これにより、例えば、制御回路３０が動作しないために表示部２９等が消え、凝縮器ファンモータ２６Ｂや貯蔵室冷却ファン２５の故障であるにも関わらず、制御回路３０の故障と誤認され、故障原因の究明に時間がかかることを抑制できる。

また、補助電力供給手段４１から制御回路３０への電力の供給は許容し、補助電力供給手段４１から動力回路３４への電力の供給を規制する電力方向規制手段４５を備えている。
このようにすれば、補助電力供給手段４１からの電力が動力回路３４に供給されることにより制御回路３０の電力が不足することを防止できる。

さらに、動力回路３４の短絡を検知する短絡検知手段３６と、短絡検知手段３６が短絡を検知したときに負荷の動作を停止させる制御器３２（第１動作停止手段）と、を備える。
このようにすれば、動力回路が短絡したときに制御器３２で負荷の動作を停止させれば、電力供給源３３からの電力で制御回路３０を動作させやすいため、補助電力供給手段４１の電力不足を抑制することができる。

また、負荷を複数備え、複数の負荷が順番に動作するように制御されており、負荷の動作を開始した後の所定時間内に短絡が検知された場合には、当該動作を開始した負荷の動作を停止する制御器３２（第２動作停止手段）を備える。
このようにすれば、短絡が生じている可能性が高い負荷の動作を停止することができる。

さらに、電力供給源３３は、ＡＣ−ＤＣコンバータであり、補助電力供給手段４１は、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を平滑化するコンデンサである。
このようにすれば、ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を平滑化する平滑コンデンサを、負荷の短絡時に制御回路３０を動作させるための補助電力供給手段４１として利用できるため、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。

＜関連技術＞
関連技術を図５，図６を参照して説明する。
業務用の冷凍冷蔵庫は、圧縮機種類や、冷媒種類、単相／三相等により制御が異なるが、これらの全ての組み合わせを設定可能に登録しておくと実際には殆ど使用しない組み合わせが登録されることになり無駄が多い。本関連技術では、図５に示すように、機種番号（００〜４８）、制御群番（Ａ１〜Ａ１０）、圧縮機種類（Ｂ１〜Ｂ１０）の設定を可能とするものである。なお、制御群番としては、例えば、「一室／二室、運用温度帯などの機種固有の情報」がある。また、圧縮機種類としては、「一定速／インバータ、単相／三相、冷媒種類」がある。
本関連技術では、機種番号０１〜４８については、実際に使用される制御群番及び圧縮機種類の組み合わせが登録されており、機種番号の設定により予め登録された所望の組み合わせを選択できる。一方、機種番号００については、機種番号０１〜４８には登録されていない組み合わせを選択したい場合に使用する。

具体的には、図６に示すように、ユーザが操作部２８を操作することにより機種番号が選択されると（Ｓ２１で「ＹＥＳ」）、機種番号が０１〜４８の場合には（Ｓ２２で「ＮＯ」、その番号で登録されている制御群番、圧縮機種類の組み合わせが設定される（Ｓ２７）。
機種番号が００の場合には（Ｓ２２で「ＹＥＳ」）、選択可能な制御群番が表示される（Ｓ２３）。ユーザが所望の制御群番を選択する制御群番が選択されると（Ｓ２４で「ＹＥＳ」）、選択可能なデヴィエーションが表示される（Ｓ２５）。デヴィエーションとしては、例えば、０：一定速高温冷媒，１：一定速低温冷媒，２：インバータ低温冷媒，３：インバータ高温冷媒が選択可能とされる。ユーザが所望のデヴィエーションを選択すると（Ｓ２６で「ＹＥＳ」）、ユーザが個別に選択した制御群番、圧縮機種類の組み合わせが設定される（Ｓ２７）。

＜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る。
（１）冷却貯蔵庫として本発明は、業務用の冷凍冷蔵庫や、自動販売機や製氷機、冷水器等に広く適用することができる。
（２）上記実施形態では凝縮器ファン２６の後に貯蔵室冷却ファン２５を駆動させたが、貯蔵室冷却ファン２５を駆動させた後に凝縮器ファン２６を駆動させてもよい。また、凝縮器ファン２６や貯蔵室冷却ファン２５の個数は上記実施形態の数に限られない。例えば、冷凍冷蔵庫の場合には、凝縮器ファン２６及び貯蔵室冷却ファン２５を、冷凍用に一対、冷蔵用に一対の計４個設けてもよい。

（３）補助電力供給手段は、平滑コンデンサとしたが、これに限られず、他のコンデンサでもよい。また、コンデンサに限られず、他の蓄電素子、例えば、電池であってもよい。
（４）上記実施形態では短絡検知手段３６を備えていたが、短絡検知手段３６を備えない構成としてもよい。
（５）上記実施形態では、電力方向規制手段４５は、ダイオードとしたが、これに限られない。例えば、トランジスタにおけるＰＮ接合部分を利用して一方向の電力供給を可能とし、反対方向の電力供給を規制してもよい。
（６）電力供給源３３から電力の供給を受けて貯蔵室１２内を冷却するために動作する負荷としては、凝縮器ファン２６や貯蔵室冷却ファン２５に限られず、他の負荷としてもよい。

１０：冷却貯蔵庫，１２：貯蔵室，２１：圧縮機，２２：凝縮器，２５：貯蔵室冷却ファン，２５Ａ：本体，２５Ｂ：冷却ファンモータ（負荷），２６：凝縮器ファン，２６Ａ：本体，２６Ｂ：凝縮器ファンモータ，３０：制御回路，３１：コントローラ部，３２：制御器（第１動作停止手段、第２動作停止手段），３３：電力供給源，３４：動力回路，３５Ａ，，３５Ｂ：スイッチング素子，３６：短絡検知手段，３７：電流検知部，３９：電圧検出部，４０：レギュレータ，４１：補助電力供給手段，４２：制御部，４５：電力方向規制手段

Claims (4)

1. 冷却対象物が貯蔵される貯蔵室を有する冷却貯蔵庫であって、
   電力供給源と、
   前記電力供給源から電力の供給を受けて前記貯蔵室内を冷却するために動作する複数の負荷を有する動力回路と、
   前記電力供給源から電力の供給を受ける制御回路と、
   前記動力回路が短絡したときに前記制御回路に電力を供給する補助電力供給手段と、
   前記動力回路の短絡を検知する短絡検知手段と、
   前記短絡検知手段が短絡を検知したときに前記負荷の動作を停止させる第１動作停止手段と、を備え、
   前記複数の負荷が順番に動作するように制御されており、
   前記負荷の動作を開始した後の所定時間内に前記短絡が検知された場合には、当該動作を開始した前記負荷の動作を停止する第２動作停止手段を備える冷却貯蔵庫。
2. 前記短絡検知手段は、前記負荷に供給される電流によって短絡を検知する請求項１に記載の冷却貯蔵庫。
3. 前記補助電力供給手段から前記制御回路への電力の供給は許容し、前記補助電力供給手段から前記動力回路への電力の供給を規制する電力方向規制手段を備えている請求項１又は請求項２に記載の冷却貯蔵庫。
4. 前記電力供給源は、ＡＣ−ＤＣコンバータであり、
   前記補助電力供給手段は、前記ＡＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を平滑化するコンデンサである請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の冷却貯蔵庫。

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