JPS58210449A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数のたがいに温度を異にする保冷室をもつ冷
蔵庫などの冷却装置に関し、その目的とするところは圧
縮機の成績係数を向上させ、冷却装置の運転効率の向上
を図る点にある。

従来高温庫と低温庫とを１台の冷凍ユニットで冷却する
という形態は家庭用の冷凍冷蔵庫に代表的なものが見ら
れ、これは第１図に示すような冷却システムを採用して
いる。

すなわち第１図において圧縮機（１）から吐出され。

コンデンサ（２）で液化された冷媒液は、第１の毛細管
（３）で減圧され高温庫鵠内の高温用蒸発器（４）で。

一部分が蒸発して庫内の冷却を行い、この高温用蒸発器
をでた気液混合冷媒は第２の毛細管（７）で再び減圧さ
れ、低温庫ａＤ内の低温用蒸発器（８）で残りが蒸発し
て、低温庫（ＩＩ）内を冷却し、その後この低温用蒸発
器（８）をでた冷媒ガスはアキュームレータ０りを介し
て圧縮機（１）に吸い込まれる。

そして各庫内の温度管理は高温庫、低温庫のどちらかの
庫内に配設された温度調節器（図示せず）により圧縮機
（１）を駆動・停止させることにより行われている。

上記構成の従来のものでは圧縮機（１）の吸入圧力が結
果的に低温用蒸発器（８）の蒸発圧力に依存することに
なるため、高温用蒸発器（４）の蒸発圧力がいかに高く
とも圧縮機（１１の底積係数は非常に悪いものとなり、
冷却システムとしても効率の悪い運転を余儀なくされて
いた。

また上記のように庫内の温度調整がどちらか一方の庫内
温度によらざるを得ないため、他方の庫内温度はこれに
従属してしまう欠点があった。−芳容庫内温度の独立制
御を可能とするために、蒸発器を１台としそれによって
高温庫はダンパー制御によって庫内温度を制御し、低温
庫の温度制御は圧縮機の駆動停止によって行なうという
冷却システムも家庭用冷蔵庫などで遅早一般的にプエっ
ている、しかしこの方式は両庫内温度の独立ｆｌｊｌｌ
　＃ｌは可能であるが蒸発器の蒸発温度はやはり低温庫
の温度に依存することになるため最初の従来例で述べた
ように冷却システムの効率が非常に悪いことは変わらな
い。またこの方式を用いた場合高温庫を冷却する蒸発器
の冷却面温度が低温庫に見合った低いものとなるため、
高温庫内の乾燥過多の問題が生じるばかりでなく蒸発器
上への着鞘量が大きくなり頻繁な除１ｉが必要になる。

さらに従来例一般について言える欠点としては冷媒量の
問題がある。すなわち封入冷媒量の過不足は冷却装置の
特性に大きく影響を与えるのであるが適正封入冷媒量の
決定は非常に難しく、またその適正冷媒量そのものも家
庭用冷蔵庫などのように空冷コンデンサを使用するもの
では外気温度条件によって大きく変わる。これはコンデ
ンサ部に貯溜される冷媒量が外気温度条件によって変化
するためであり２この現象により夏期温度条件に合わせ
て封入冷媒量を決めれば冬期に冷媒不足を起こし９反対
に冬期温度条件に合わせれば夏期に冷媒過多となり、ど
ちらにしても運転効率の低下は免れることはできなかっ
た。

本発明は上記従来のものにおける種々の欠点を改良する
ためになされたもので以下第２図に示す本発明の一実施
例について説明する。

すなわち第２図の冷却システム図において（１）は圧縮
機、（２）はコンデンサ、（５）は高温庫（１Ｇ内に配
設された高温用蒸発器（４）の冷媒出口側に設けた第１
の制御弁、（３）はこの制御弁（５）を有する高温用蒸
発器（４）とこれに並列に接続され低温庫Ｉ内に配設さ
れた低温用蒸発器（８）との高・低温の２系統に直列に
設けた共通の第１の毛細管でこれら双方への冷媒分流点
より上流側に設けられている。（７）はこの分流点と上
記低温用蒸発器（８）の冷媒入口との間にその上流側の
第２の制御弁（６）を介して挿入された第２の毛細管、
（９）は低温用蒸発器（８）の冷媒出口側に設けた逆止
弁、０２はアキュームレータ、　（１３は上記冷媒分流
点と高温用蒸発器（４）の入口との間に設けた第３の制
御弁である。

この第２図のものは蒸発器を並列接続した通常の冷凍シ
ステムと一見以ているが基本的に全く異ったものである
。まず異なる側蓋発器の蒸発圧力を同一の吸入圧力に整
合させるための従来の並列システムにあった圧力調整部
がこの本発明の高温用蒸発器（４）の後に存在しない。

つまり本発明の特徴は側蓋発器（４）、　（８）には同
時に冷媒は流さないという点にあり、具体的には共通の
第１の毛細管（３）これの後流側に設けた第２の電磁弁
（６ｊ、第２の毛細管（７）、低温用蒸発器（８）、逆
止弁（９）Ｋよって構成される低温系統と共通の第１の
毛細管（３）、これの後流側の第３の制御弁（１３，高
温用蒸発器（４）およびその出口側の第１の制御弁（５
）とによって構成される高温系統の各系統の仕様は圧縮
機（１）とコンデンサ（２）の熱源側と各系統単独の組
み合わせにおいて側蓋発器＋４１．　＋８１の蒸発温度
（圧力）がたとえば低温用蒸発器が一３吋、高温用蒸発
器が０℃となるように設定されているという点にある。

つまり本発明は低温、高温の各系統を単独に運転、言い
換えればコンデンサ（２）をでた冷媒液を時系列的に高
・低の上記画然発器に分配し、高濃厚も鳴を冷却する際
の高温用蒸発器（４）の蒸発温度（圧力）を高く維持す
ることによって圧縮機（１）の底積係数を向上させ、冷
凍システ・ムの運転効率を向上させようとするものであ
る。

次に本発明のものの動作について第２図と第３図により
詳細に説明する。この第３図は本発明の冷却装置の運転
方法を説明するための電気配綜および制御系統図であり
、低温庫ｌｌＤ内に配設された温度検出器（１ｔａ）に
よって検出された低温庫内温度ＴＬｓ高温高温庫内１内
設された温度検出器（１０ａ）によって検出された高温
庫内温度ＴＨの各信号は演算制御装置Ｉに入力される。

この装置０は電源Ｑｌ、上記第１の制御弁（５）、第２
の制御弁（６）、第３の制御弁α４圧縮機（ｔＬ　　９
レー（５ａ）（６ａ）（１３ａ）（１ａ）によって構成
されル本冷却装置ｔの作動電気回路を、出力信号ｍｌ　
、　ｍｌ　、　第３　、　第４によって制御するように
なっている。

そしてこのｍｌ　、　ｍｌ　、　第３　、　第４　　の
各出力信号は。

各々のリレー（”Ｘ６ａＸ５ａＸ１３ａ）の閉路信号で
あり。

上記ｍ１の信号によって圧縮機（１）は動作し、　ｍｌ
の信号によって第２の制御弁（６）は動作開放し、さら
に第３の信号によって第１の制御弁（５）が動作開放し
、また第４の信号によって第３の制御弁０３が動作開放
するようになっている。

具体的には高温庫内温度の温度ＴＨが設定値よりも高い
時は、上記制御装置Ｉは第３の出力とｍｌおよび第４の
出力を出す。

これにより圧縮機（１）は運転し、第１と第３の制御弁
（５１（１：ｌは動作開放するから高温用蒸発器（４）
に冷媒が流入し、高温庫顛内は冷却される。また低温庫
α１）内の温度’ｒＬが設定値よりも高い時は同様にし
てｍｌとｍｌが出力され、低温庫（ＩＩ）内が冷却され
る。

さらに双方の庫内温度がそれぞれ設定値よりも低い時は
、上記制卸装置Ｉはｍｌ　、　第７　、　第３　、　第
４の出力を出さないので圧縮機（１）は停止し、全ての
制御弁は動作しない。ただし圧縮機１１１の動作信号は
ｍｌは第３の出力が停止された後も所定時間そのまま出
力されるよ５になっており、この動作の説明は以下に述
べる。

本発明のもう一つの特徴は高温庫舖を冷却している状態
から低温庫（Ｉｌｌの冷却運転に切り替わる時または高
濃厚（１１を冷却し゛（いる状態から圧縮機口）が停止
して全文の冷却が停止゛する時に発揮されるものである
。

具体的にはまず高温産制の温度ＴＨが所定値以下となっ
た時制御装置１．ａ４）は第３　出力を停止する。その
結果第１の制御弁（５）は高温用蒸発器（４）の冷媒出
口を閉止する。この時第２の制御弁（６）はｆｆ１２出
力が出ないのでまだ閉路している。この状態で制御装置
Ｉは圧縮機（１）の運転信号ｍ１と第３の制御弁ａ尋の
開路信号ｍ４を出力しつづけて、所定時間圧縮機（１）
が停止しないようにする。この動作により相当量の冷媒
が高温用蒸発器（４）内に貯溜される。

この動作は以下に述べる理由により行われるものであり
、これは第２図のように冷媒の減圧手段として毛細管を
用いるものにあっては必要不可欠のものである。つまり
蒸発温度の異なる複数の蒸発器を並列に接続し、減圧手
段として毛細管な用い、冷媒をそのいずれか一方に選択
的に流通させる本発明のシステムにおいては高い蒸発温
度の蒸発器れ二冷媒を流す場合と、低い蒸発温度の蒸発
器に冷媒を流す場合は系統内の冷媒封入量を調整変化さ
せなければならない。単に流通抵抗の異なる毛細管を並
列に接続し、その切り替えのみによって蒸発温度を変え
た運転が可能であるという考えでは少くとも毛細管を減
圧手段として使うシステムにおいては効率のよい運転状
態は実現できるものではない。

つまり上記のような操作を行わず、換言すれば高温用蒸
発器（４）の出口側に制御弁（５）を有せず高い蒸発温
度の運転から、直接低い蒸発温度の運転に切り替えた場
合１毛細管は通常の温度式膨張弁のように蒸発器出口の
過熱度により弁開度を制御するものではないため蒸発温
度はあまり低下せず。

ために圧縮機は液状冷媒を吸入してしまい、運転効率が
大巾に低下するばかりでなく圧縮機が破損してしまうと
いう事故に発展することになる。

このような事由から本発明の装置では高い蒸発温度の運
転が終了する際に、高温用蒸発器に余剰冷媒を貯溜する
動作を行わせており、このため低い蒸発温度の高効率運
転が可能となるものである。

以−ＥＶＣ述べた高温用蒸発器（４）への冷媒の貯溜動
作、つまり第１の制御弁（５）を閉止゛して圧縮機（１
）を運転するその継続時間は画然発器（４１（８１の蒸
発温度全系統への冷媒封入量等によって変化するもので
あり、さらにはコンデンサが空冷であるものにあっては
外気温度条件によっても変化する。したがって適正貯溜
ｌ゛、つまり適正貯溜動作時間はこれらの条件によって
あらかじめ求められ、それにＸつて上記の制御装置Ｉが
構成されていなければならないこともちろんである、 さらにＩＢ　２図に示すように高中低２系統への冷媒分
流点の直後に第２および第３の制御弁（６）　（１１を
それぞれ直列に設けてこれらを圧縮機の停止時に同時に
閉止させ勺ようにしているのは冷却作用の停止時におけ
るすべての冷媒通路を遮断して低温用および高温用蒸発
器＋８）　１４）への冷媒の流入を即座に！！！断する
ためのものである。

以上述べた本発明の冷却装置を具体的に家庭用冷ｌｌ！
、庫に採用した場合には次のよ５な効果がある。

通常家庭用冷凍冷蔵庫の低温庫（冷凍Ｊｔｌ　）の温度
は一１８℃程度でその庫内温度を実現するためには−２
５〜−３０℃の蒸発温度が必要である。一方高温庫（冷
蔵室）の温度は３℃程度であり、蒸発温度は０〜−５℃
位で充分である。また両者の冷却負荷比率は４：６程度
で冷蔵室の負荷の方が大きい。加えて圧縮機の底積係数
つまり運転効率を−２５〜−３０℃と０〜−５℃の側蓋
発温度で比較した場合、後者は前者の約２〜２．５倍で
ある。

つまり第２図第３図で説明してきた本発明の冷却装置を
家庭用冷凍・冷蔵庫に採用した＃ｂ合６割を占める冷蔵
室の冷却負荷を従来の２倍以上の圧縮機の運転効率で吸
収することができ、それだけ大きな省エネルギー効果が
得られるばかりでなく。

さらＫは高温庫の冷却運転時と低温庫の冷却運転時にｉ
ける冷媒量を常に適正状態に維持することができ、しか
も冷却作用の停止時にはコンデンサから高嗜低温の双方
の蒸発器に流入する冷奴を直ちに遮断できるものである
。

本発明の冷却装置は以上のように構成しているので高・
低温系統内の冷媒量を常に適正状態に維持し圧縮機の底
積係数を向上させて冷却装置の運転効率を大巾に向上さ
せることができると共に例えば冷却装置の故障等に際し
ても高温高圧冷媒の各蒸発器へ９流入をそれぞれの系統
の各制御弁で直ちに遮断できるものであるー

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷却装置における冷媒配管系統図、第２
図は本発明の冷却装置の一実施例を示すその冷媒配管系
統図、第３図は本発明の冷却装置の動作説明のための制
御系統図である８なお図中（１）は圧縮機、　（３Ｈ７
）は毛細管、（４）は高温用蒸発器。 （５）（６）α騰は制御弁、（８）は低温用蒸発器を示
すものである。 代理人　　葛　野　信　− 第　１　図 第３図 −２１７−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　低温用蒸発器と高温用蒸発器を並列に接続さ
   せて双方への冷媒の分流点より上流側に共通の第１の毛
   細管を設けると共に、この分流点と上記一方の低温用蒸
   発器の入口との間に、その上流側に第２の制御弁を有す
   る第２の毛細管を介挿し。 上記分流点と他方の高温用蒸発器の入口との間に第３の
   制御弁を、またその出口側には第１の制御弁を設け、こ
   れら各制御弁の開閉により、上記共通の第１の毛細管を
   通る高・低温の２系統回路をそれぞれ単独運転させかつ
   冷却装置の停止時には上記第２．第３の制御弁を共に閉
   止するようにしたことを特徴とする冷却装置。
2. （２）高温用蒸発器に設けた第１．第３の各制御弁を開
   放した当該回路への冷媒の流通状態から。 上流側の第２の制御弁を開放した低温用蒸発器への冷媒
   の流通状態への移行時、または上記第３の制御弁の開放
   下での圧縮機の運休時にはこの高温側回路の上記第１の
   制御弁を閉止し共通の第１の毛細管を通してその運転終
   了時までの所要時間そのまま圧縮機を駆動させて冷媒を
   高温用蒸発器内に掴めるようにした特許請求の範囲第１
   項記載の冷却装置。