JPH1123080A - スプリットマルチ型冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過渡期および安定期の運転条件に対応して各
断熱キャビネットをバランス良く、均一に冷却する。 【解決手段】 圧縮機１及び凝縮器３を有する室外機
と、前記圧縮機１及び凝縮器３と閉サイクルを構成する
絞り装置及び蒸発器７，８，９，１０とを有する複数の
断熱キャビネット１３，１５，１７，１９とで構成し、
前記各蒸発器７，８，９，１０の入口温度及び出口温度
のある基準温度からの偏差に応じて、前記各断熱キャビ
ネット１３，１５，１７，１９に設けられた蒸発器７，
８，９，１０の絞りを可変とし、冷えていない蒸発器の
絞りを小さく制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、室内機と室外機
とに分離し、室内機が複数の断熱キャビネットによって
構成されるスプリットマルチ型冷蔵庫に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スプリットマルチ型冷蔵庫にあっ
ては、圧縮機及び凝縮器を有する室外機と、前記圧縮機
及び凝縮器と閉サイクルを構成する絞り装置及び蒸発器
とを有する複数の断熱キャビネットで構成される室内機
とからなり、複数の断熱キャビネットは、室外機によっ
て同時に冷却される。

【０００３】一方、圧縮機から吐出された冷媒は、凝縮
器を通った後、分配器により分配され、各断熱キャビネ
ットの絞り装置、蒸発器を通り、再び、圧縮器に戻る冷
凍サイクルを構成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】絞り装置の絞り制御
は、蒸発器の入口と出口に温度センサを設け、両者の温
度差、即ち、スーパーヒート（過熱度）に応じて絞り調
整を行なっていた。

【０００５】具体的には、扉の開閉や、温かい食品を入
れた場合等に庫内の熱負荷が増し、必要冷媒流量が不足
してスーパーヒートがより大きくなると、その大きくな
った分を、絞りを緩め方向にフイードバックさせ、冷媒
が流れ込み易くする制御である。

【０００６】しかし、この制御は、蒸発器の入口温度と
出口温度が接近した安定期での運転条件の時のみ応用さ
れ、蒸発器の入口温度と出口温度が大きく開いた過渡期
での運転条件の時では、絞りを一定にして、各蒸発器が
成り行きで冷える制御となっている。

【０００７】絞りを一定にする理由は、複数の断熱キャ
ビネットを同時に冷却するマルチ型冷凍サイクルにおい
て、過渡期となる起動直後は、図４に示すように、先に
冷えはじめた方の蒸発器のスーパーヒートが、まだ、冷
えていない方の蒸発器のスーパーヒートより大きくなる
ため、安定期の運転条件の制御をそのまま応用すると、
冷えはじめた断熱キャビネットの蒸発器の絞りは更に緩
くなり、益々冷えるようになる。冷えていない方は、依
然として冷えない状態となるため、これを防ぐよう各絞
りを一定とするものである。

【０００８】したがって、絞りを一定にする制御では、
各断熱キャビネットを均等にバランスよく冷やすことが
できないだけでなく、特に、過渡期の運転条件の時、非
効率的な運転となって、運転時間が長くなると共に、消
費電力も増加するため、経済性の面でも望ましくない。
また、熱負荷等の変動要因に対して、迅速対応ができな
い面があった。

【０００９】そこで、この発明は、前記問題点の解消を
図ったスプリットマルチ型冷蔵庫を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第１に、圧縮機及び凝縮器を有する室
外機と、前記圧縮機及び凝縮器と閉サイクルを構成する
絞り装置及び蒸発器とを有する複数の断熱キャビネット
とで構成されるスプリットマルチ型冷蔵庫において、前
記蒸発器の入口温度及び出口温度のある基準温度からの
偏差に応じて、前記各断熱キャビネットに設けられた蒸
発器への絞りを可変とする。

【００１１】第２に、圧縮機及び凝縮器を有する室外機
と、前記圧縮機及び凝縮器と閉サイクルを構成する絞り
装置及び蒸発器とを有する複数の断熱キャビネットで構
成されるスプリットマルチ型冷蔵庫において、前記各蒸
発器の入口温度及び出口温度を監視する監視手段と、監
視手段からの信号に基づき各蒸発器の入口温度及び出口
温度を比較するための、ある基準温度情報が設けられ、
入口温度及び出口温度が共に前記基準温度を下回った場
合を安定期と判断し，それ以外を過渡期と判断する制御
部とを有し、制御部は、安定期又は過渡期の判断に応じ
て、各蒸発器の絞り量を制御する。

【００１２】かかる冷蔵庫によれば、先に冷えはじめた
方の蒸発器の絞りに対して、まだ、冷えていない方の蒸
発器の絞りは、緩める方向にフィードバックさせること
が可能となり、まだ、冷えていない蒸発器に対して冷媒
が流れ込み易くなるため、過渡期又は安定期に応じて各
断熱キャビネットを均等にバランスよくしかも迅速に冷
やせるようになる。

【００１３】この場合、過渡期において、蒸発器の入口
温度の影響と出口温度の影響分では、入口温度の影響が
強く出るよう重み付けを行うようにすることが望まし
い。

【００１４】これは、冷蔵庫キャビネットを安定期に導
くまでの制御の優先順位による。第一優先条件は「液冷
媒を迅速に蒸発器入口に導く」ことであり第二優先条件
は「液冷媒を蒸発器のほぼ全体に至らしめる」ことであ
る。図に対応付けると、第一条件は図３の（ａ）から
（ｂ）の状態に導くことであり、第二条件は図３の
（ｂ）から（ｃ）の状態に導くことに相当する。蒸発器
入口温度の影響を強く設定する制御を用いることによ
り、迅速に第一優先条件を満足し安定時間の短縮が図れ
る。

【００１５】一方、蒸発器の出口側は、断熱キャビネッ
ト外に近い配管となるため、液冷媒が断熱キャビネット
外の配管に到達する可能性が高い。

【００１６】このため、配管に結露が発生し、床に水滴
が落ちる不具合を招くが、この時に、蒸発器の出口温度
の影響が強いと、絞りを緩める変化量が大きくなり、更
に不具合を招く結果となる。

【００１７】そこで、入口温度の影響が強くなるよう重
み付けすることで、蒸発器の出口温度の温度変動に対し
て絞りの変動を小さく抑える方向に制御が働くようにな
る。

【００１８】あるいは、過渡期の各断熱キャビネットの
蒸発器への絞り度合更新周期を安定期より短くすること
が望ましい。

【００１９】これにより、液冷媒が流入していない断熱
キャビネットでは絞りを緩める方向に制御して、蒸発器
を迅速に気液二相流で満たし、運転効率の悪い過渡期の
運転時間を短くすることが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４の図面を参照
しながらこの発明の実施形態を具体的に説明する。

【００２１】図１において、１は冷凍サイクルを構成す
る圧縮機、３は凝縮器、５は室外材用のファン、７，
８，９，１０は並列に複数配列された各蒸発器をそれぞ
れ示しており、圧縮機１および凝縮器３は室外機内に配
置されている。各蒸発器７，８，９，１０は室内機内に
配置され、各蒸発器７，８，９，１０には凝縮器３を通
った冷媒が分配器１１を介して流れるようになってい
る。

【００２２】並列に複数配列された各蒸発器７，８，
９，１０の内、蒸発器７は、第１の断熱キャビネット１
３に、蒸発器８は第２の断熱キャビネット１５に、蒸発
器９は第３の断熱キャビネット１７に、蒸発器１０は第
４の断熱キャビネット１９内にそれぞれ配置されてい
る。

【００２３】第１の断熱キャビネット１３内には、庫内
循環用のファン２１を有し、蒸発器７の一方は、第１電
子膨張弁２３，及びキャピラリチューブ２５からなる絞
り装置，防露パイプ２７を介して前記分配器１１と接続
連通している。他方は、サクションカップ２９を介して
圧縮機１の吸込側と接続連通することで、閉サイクルを
構成し、蒸発器７の入口温度と出口温度は、第１センサ
Ｓ−１と第２センサＳ−２により監視され、その信号は
温度情報として制御部３１に入力されるようになってい
る。

【００２４】第２の断熱キャビネット１５内には、庫内
循環用のファン３２を有し、蒸発器８の一方は、第２電
子膨張弁３３，及びキャピラリチューブ３５からなる絞
り装置，防露パイプ３７を介して前記分配器１１と接続
連通している。他方は、サクションカップ２９を介して
圧縮機１の吸込側と接続連通することで閉サイクルを構
成し、蒸発器８の入口温度と出口温度は、第１センサＳ
−１と第２センサＳ−２により監視され、その信号は温
度情報として制御部３１に入力されるようになってい
る。

【００２５】第３の断熱キャビネット１７内には、庫内
循環用のファン３８を有し蒸発器９の一方は、第３電子
膨張４１，及びキャピラリチューブ４３からなる絞り装
置，防露パイプ４５を介して前記分配器１１と接続連通
している。他方は、サクションカップ２９を介して圧縮
機１の吸込側と接続連通することで閉サイクルを構成
し、蒸発器９の入口温度と出口温度は、第１センサＳ−
１と第２センサＳ−２により監視され、その信号は温度
情報として制御部３１に入力されるようになっている。

【００２６】第４の断熱キャビネット１９内の蒸発器１
０は、ファン４８を有し蒸発器１０の一方は、第４電子
膨張弁４９，及びキャピラリチューブ５１からなる絞り
装置，防露パイプ５３を介して前記分配器１１と接続連
通している。他方は、サクションカップ２９を介して圧
縮機１の吸込側と接続連通することで閉サイクルを構成
し、蒸発器１０の入口温度と出口温度は、第１センサＳ
−１と第２センサＳ−２により監視され、その信号は温
度情報として制御部３１に入力されるようになってい
る。

【００２７】制御部３１は、各第１センサＳ−１および
第２センサーＳ−２からの温度情報に基づき、演算処理
し、第１，第２，第３，第４電子膨張弁２３，３３，４
１，４９の弁開度を調整し、各蒸発器７，８，９，１０
への冷媒の流入状態を制御する。

【００２８】この点について具体的に説明すると、ここ
で、運転中に、例えば、３０秒毎にデータを収集し、同
時に演算して出力を行うものとして、 ・収集時のデータは記号（ｎ）、１回前のデータは記号
（ｎ−１）で現わす。 ・第１の断熱キャビネット１３は第１電子膨張弁２３の
絞り……Ｘ１（ｎ），Ｘ１（ｎ−１）で表わす。

【００２９】（値が大きいほど弁開度が大きく絞りは緩
い） ・第１の断熱キャビネット１３の蒸発器７の入口温度…
…Ｔｉｎ１（ｎ），Ｔｉｎ１（ｎ−１）で表わす。

【００３０】・第１の断熱キャビネット１３の蒸発器７
の出口温度……Ｔｏｕｔ１（ｎ），Ｔｏｕｔ１（ｎ−
１）で表わす。

【００３１】・目標温度……Ｔｔａｒｇｔ（定数、例−
３０℃）で表わす。

【００３２】・比例定数……Ｐで表わす。

【００３３】とすると、

【数１】 Ｘ１（ｎ）−Ｘ１（ｎ−１）＝ Ｐ｛（Ｔｉｎ１（ｎ）−Ｔｔａｒｇｅｔ） ＋（Ｔｏｕｔ１（ｎ）−Ｔｔａｒｇｅｔ）｝……制御式１ となる。

【００３４】なお、第２〜第４の断熱キャビネット１
５，１７，１９については下線付きの数字が２〜４とな
る。

【００３５】制御式１によると、左辺は、今回の弁開度
Ｘ１（ｎ）が、前回の弁開度Ｘ１（ｎ−１）からどれだ
け増加したかを現わしている。

【００３６】右辺は、蒸発器７の入口温度のある基準温
度からの偏差と、蒸発器７の出口温度のある基準温度か
らの偏差の和に比例している。

【００３７】したがって、例えば、先に冷えはじめた第
１の断熱キャビネット１３よりも、冷却が遅れた方が右
辺の値が大きくなり、図４に示す如く、弁開度が増すこ
とになる。これにより、例えば遅れた方の第２の断熱キ
ャビネット１５の蒸発器８への冷媒の流れが促進され、
各断熱キャビネット１３，１５，１７，１９の冷やし込
みスピードのバランスがとれる。この結果、最も遅れた
断熱キャビネットの弁開度増加分が大きくなり、システ
ム全体でバランスを保つ方向に制御が働くようになる。

【００３８】また、制御部３１は、各蒸発器７，８，
９，１０の安定期および過渡期を判断し、その安定期お
よび過渡期の判断に基づいて第１〜第４電子膨張弁２
３，３３，４１，４９の弁開度を制御するようになって
いる。

【００３９】各キャビネット毎の安定期及び過渡期の判
断は、制御部３１内に判断用のある基準温度の情報が組
込まれていて、そのある基準温度をＴｄと仮定すると、
各蒸発器７，８，９，１０の入口温度かつ出口温度が共
にＴｄを下回った時点を境界にとり、それ以前を当該キ
ャビネットの過渡期、それ以降を当該キャビネットの安
定期と判断する。

【００４０】一度、安定期に入っても、例えば圧縮機１
の停止、開閉扉の開閉条件などで再び各蒸発器７，８，
９，１０の温度が上昇し、あるキャビネットの第１セン
サＳ−１又は第２センサＳ−２の値が１つでもＴｄを上
回るとそのキャビネットに対しては過渡期と判断する。
これを図２にあてはめると、「Ｃ」までが過渡期、
「Ｃ」以降が安定期となり、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ｄ」
の蒸発器７の各冷媒の状態を図３の「ａ」「ｂ」「ｃ」
「ｄ」に示す。

【００４１】図３「ａ」は、入口から出口まで気相の状
態となっている。「ｂ」は、入口領域が温度が一定の気
液二相流で、それ以降出口までは温度上昇する気相とな
っている。

【００４２】「ｃ」は、出口領域のみ気相で、あとは温
度が一定の気液二相流となっている。「ｄ」は入口から
出口まで温度が一定の気液二相流の状態となっている。

【００４３】このように構成されたスプリットマルチ型
冷蔵庫によれば、圧縮機１から吐出された冷媒は凝縮器
３を通り、分配器１１により分配された後、各絞り装置
を介して並列に複数配列された各蒸発器７，８，９，１
０を通り、再び圧縮機１に戻る冷凍サイクルを構成す
る。

【００４４】この運転時において、制御部３１からの信
号によって、例えば、先に冷えはじめた方の蒸発器７の
第１電磁開閉弁２３の絞り量に対して、まだ、冷えてい
ない方の第３の断熱キャビネット１７にあっては、蒸発
器９の第３電子膨張弁４１は、絞り量が緩まる方向に制
御され、冷媒が流れ込み易くなる。したがって、各断熱
キャビネット１３，１５，１７，１９を均等にバランス
よくしかも、迅速に冷やせるようになる。

【００４５】この場合、過渡期において、各蒸発器７，
８，９，１０の入口温度の影響と、各蒸発器７，８，
９，１０の出口温度の影響分では、各蒸発器７，８，
９，１０の入口温度の影響を強くでるよう重み付けを行
うようにすることが望ましい。

【００４６】即ち、制御式１の比例定数ＰをＰ１とＰ２
とに分けると、制御式２となる。

【数２】Ｘ１（ｎ）−Ｘ１（ｎ−１）＝Ｐ１｛（Ｔｉｎ
１（ｎ）−Ｔｔａｒｇｅｔ）｝＋Ｐ２｛（Ｔｏｕｔ１
（ｎ）−Ｔｔａｒｇｅｔ）｝ ここで、Ｐ１とＰ２の関係を、Ｐ１＞Ｐ２とするもので
ある。

【００４７】これは、冷蔵庫キャビネットを安定期に導
くまでの制御の優先順位による。第一優先条件は「液冷
媒を迅速に蒸発器入口に導く」ことであり第二優先条件
は「液冷媒を蒸発器のほぼ全体に至らしめる」ことであ
る。第一優先条件を満足しないかぎり、そのキャビネッ
トが充分冷却されることはない。図に対応付けると、第
一条件は図３の（ａ）から（ｂ）の状態に導くことであ
り、第二条件は図３の（ｂ）から（ｃ）の状態に導くこ
とに相当する。

【００４８】蒸発器入口温度の影響を強く設定する制御
するわちＰ１＞Ｐ２と制御式組むことにより、迅速に第
一優先条件を満足させることができる。次に、第一条件
を満足したキャビネットの間では、蒸発器入口温度がお
よそ同じ温度になるため、制御式の右辺第１項の影響差
はなくなってしまう。またＴｔａｒｇｅｔを蒸発器入口
温度の到達温度と同等に設定すると、右辺第１項は、第
２項と比べ無視できる値になる。したがって、第一条件
を満足したキャビネット間では電子膨張弁の制御は、蒸
発器出口温度に司られるようになる。

【００４９】一方、蒸発器の出口側は、断熱キャビネッ
ト外に近い配管となるため、液冷媒が断熱キャビネット
外の配管に到達する可能性が高い。

【００５０】このため、配管に結露が発生し、床に水滴
が落ちる不具合を招くが、このときに、蒸発器の出口温
度の影響が強いと、絞りを緩める変化量が大きくなり、
更に不具合を招く結果となる。

【００５１】そこで、入口温度の影響が強くなるよう重
み付け、Ｐ１＞Ｐ２の関係とすることで、蒸発器の出口
温度の温度変動に対して絞りの変動を小さく抑える方向
に制御が働き、結露の発生を小さく抑える。

【００５２】また、過渡期の各断熱キャビネット１３，
１５，１７，１９の各蒸発器７，８，９，１０への絞り
度合更新周期を安定期より短くすることが望ましい。

【００５３】これにより、液冷媒が流入していない断熱
キャビネットでは絞りを緩める方向に制御して、蒸発器
を迅速に気液二相流で満たし、運転効率の悪い過渡期の
運転時間を短くすることが可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明のマル
チ型冷蔵庫によれば、過渡期又は安定期に対して各断熱
キャビネットをバランスよく、迅速に冷やすことができ
る。また、過渡期の運転条件に対して迅速に対応できる
ため消費電力も少なくて済み、経済性の面でも大変好ま
しいものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるスプリットマルチ型冷蔵庫の
全体の回路図。

【図２】スーパーヒートの温度特性図。

【図３】図２のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ部分の液冷媒の状態を示
した説明図。

【図４】早く冷えたスーパーヒート：大と、冷えが遅れ
たスーパーヒート：小の説明図。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 凝縮器 ７，８，９，１０ 蒸発器 １，３，１５，１７，１９ 断熱キャビネット ２５，３５，４３，５１ 絞り装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩永 隆喜 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 小鮒 照男 東京都港区新橋３丁目３番９号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機及び凝縮器を有する室外機と、前
   記圧縮機及び凝縮器と閉サイクルを構成する絞り装置及
   び蒸発器とを有する複数の断熱キャビネットとで構成さ
   れるスプリットマルチ型冷蔵庫において、前記蒸発器の
   入口温度及び出口温度のある基準温度からの偏差に応じ
   て、前記各断熱キャビネットに設けられた蒸発器への絞
   りを可変とすることを特徴とするスプリットマルチ型冷
   蔵庫。
2. 【請求項２】 圧縮機及び凝縮器を有する室外機と、前
   記圧縮機及び凝縮器と閉サイクルを構成する絞り装置及
   び蒸発器とを有する複数の断熱キャビネットで構成され
   るスプリットマルチ型冷蔵庫において、前記各蒸発器の
   入口温度及び出口温度を監視する監視手段と、監視手段
   からの信号に基づき各蒸発器の入口温度及び出口温度を
   比較するための、ある基準温度情報が設けられ、入口温
   度及び出口温度が共に前記基準温度を下回った場合を安
   定期と判断し，それ以外を過渡期と判断する制御部とを
   有し、制御部は、安定期又は過渡期の判断に応じて、各
   蒸発器の絞り量を制御することを特徴とするスプリット
   マルチ型冷蔵庫。
3. 【請求項３】 過渡期と判断した制御部は、蒸発器の入
   口温度の影響と、出口温度の影響分では、入口温度の影
   響が強く出るよう重み付けを行うことを特徴とする請求
   項２記載のスプリットマルチ型冷蔵庫。
4. 【請求項４】 過渡期と判断した制御部は、各断熱キャ
   ビネットの蒸発器への絞り度合更新周期を、安定期の判
   断時より短くすることを特徴とする請求項２記載のスプ
   リットマルチ型冷蔵庫。