JPS58210451A - 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呈をもつ冷
蔵庫などの冷却装置に関し、その目的とするところは圧
縮機の底積係数を向上させ、冷却装置の運転効率の向上
を図る点にある。

従来高温床と低温庫とを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）で減圧され高温床ａｃＩ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）で再び減圧交
れ、低温庫Ｃｌ１ｌ内の低温用蒸発器（８）で残りが゛
Ｍ読’ｊて低温庫αυ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（＋２１
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（１１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（１１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ｉｌ＋の成績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、他方の庫内潔１度はこれ
に従属してしまう欠点があった。−勇者庫内温度の独立
制御を可能とするために、蒸発器を１台としそれによっ
て高混純はダ÷′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近年一般的にな
っている。しかしこの方式は両庫内温度の独立制御は可
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床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
乾録過多の問題が生じるばかりでなく蒸発器上への着霜
量が大きくなり頻繁な除１ｈが必要になる。

さらに従来例一般についても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
特性に大きく影響な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。これはコンテ
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、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２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
ため鵬なされたもので、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図のシステム図において（１１は圧縮機、
（２）はコンデンサ、（３）は高温庫ａｌ内に配設され
た高温用蒸発器（４）とその出口側の制御弁（５）とで
成る高温回路と低温庫αＤ内に配設された低温用蒸発器
（８）とその入口側の制御弁（６）および後記第２の毛
細管（７）を有する低温回路の２系統に直列に連通する
尚圧側の第１の毛細管、ａｊはこの毛細管（３）の入口
側に設けられた圧縮機＋１１の運転停止に連動して開閉
する共通の高圧側薬３の制御弁、（７）は上記低温用蒸
発器（８）と上記制御弁（６）との間に配設された第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、　１２はアキュームレータである。

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
ステムと一見似ているが基本的に全く異ったものである
。すなわち寸ず異なる両蒸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両蒸発器＋４１　＋８１
には同時に冷媒は流さないという点にあり、具体的には
共通の高圧側薬３の制御弁（Ｘ３．低温側回路の第２の
制御弁（６）１毛細管＋３１　＋７１　、蒸発器（８）
、逆止弁（９）によって構成される低温系統と、共通の
高圧側薬３の制御弁＋ＩＩ、　ｉ％温側回路の第１の制
御弁（５）１毛細Ｗ　（３１？蒸発器（４）とによって
構成される尚温系統の各系統の仕様は圧縮機（１１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
いて両蒸発器＋４１１ｆｌｌの蒸発温度（圧力）がたと
えば低温用蒸発器が一３０℃、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
換えれはコンデンサ（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、高温床（１１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（１１の成績係数を向上させ、
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紛および制御系統図であり
、低温庫１１１１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ＴＬ、商温庫混純内に
配設された温度検出器（１ｏａ：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ａ４１に入力
される。

この装置Ｇ４１は電源ａ！９．上記第１の制御弁（５）
、第２の制御弁（６）、共通の第３の制御弁０３．圧縮
機＋１１リレー（ｓａ）　（ｓａ）　（＋ａ）　（＋ｓ
ａ）によって構成される本冷却装置の作動電気回路を、
出力信号ｍ１１ｍ２゜ｍ３．ｍ４によって制御するよう
になっている。

そしてこのｍｌ、ｍｌ、ｍ３．ｍ４　　の名山力信号は
、各々のリレー（１ａ）　（Ｓａ）　（ｓａ）　（＋３
ａ）の閉路信号であり、上記ｍ１　の信号によって圧縮
機（１１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Ｋｍ３の信号によって第１の制
御弁（５）が動作開放し、またｍ４の信号によって共通
の第３の制御弁ａ３が動作開放するようになっている。

具体的Ｋ１−１高温庫ｏｎ内の温度ＴＨが設定値よりも
高い時は、上記制御装置０４１けｍ３の出力とｍｌの出
力お上びｍ４の出力を出す。

これに尖り圧縮機０）は運転し、第１の制御弁（５）と
共通の第３の制御弁ｕ３は動作するから高温用蓋１　　
発器（４）に冷媒が流入し、高温庫内温度は冷却される
。

また低温庫α０内の温度ＴＬが設定値よりも高い時は同
様にしてｍｌとｍｌとｍ４とが出力され、またｍ３出力
が停止された状態で低温庫１Ｉｌｌ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覗低い時は
上記制御装置α滲はｍｌ、　　ｍｌ、　　ｍ３゜ｍ４の
出力を出さないので圧縮機（１１は停止し全ての制御弁
は閉止する。このようにこの発明の場合は共通の高圧側
制御弁が圧縮機の停止と同時に閉止するので運転停止時
に晶圧側の冷媒が特に高温用蒸発器内で凝縮して高温床
の負荷とならない。

本発明のもう一つの特徴は高温床ａ〔を冷却している状
態から低温庫（Ｉｌ＋の冷却運転に切り替わる時′また
は晶混純αａ内を冷却している状態から圧縮機（１）が
停止して全て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床００の温度ＴＨが所定値以下
となった時制御装置Ｑ４１Ｆｉｌｎ３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）から
の冷媒出口を閉止する。この時制御装置０４１はすぐ罠
はｍｌ信号を出さない。つまり第２の制御弁（６）はｍ
２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αａは圧縮機ｉｌ＋の運転信号ｍ？、第３の制御弁
α３の開路信号ｍ４を出力しつづけており所定時間、圧
縮機ｔｌ＋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
段として毛細管を用い、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
度の蒸発器に冷媒を流す場合と、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
なければガら々い。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）の出口伸に制御弁（５）を有せず商い蒸発温
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
２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。

以上に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）と第２の制御弁（６）を閉止
し、共通の第３の制御弁Ｕを開放した圧縮機（１）のみ
を運転するその継続時開は画然発器（４１（１１１１の
蒸発温度、全系統への冷媒の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
正貯溜量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。

それによって上記制御装＃１１（１が構成されていなけ
ればならないことはもちろんである。

また第２図に示すように第１の毛細管（３）を高温用蒸
発器（４）への冷媒の入口側に直接配設しであるのはこ
の高温用蒸発器（４）への冷媒の貯溜をより容易にし、
当該貯溜動作の際に少しでも高温庫Ｑｌ内を冷却しよう
とするためのものであり、さらに圧縮機（１）の運転・
停止に連動してコンデンサ（２１からの冷媒通路を開放
・遮断する共通の第３の制御弁１１ｍを設けているのは
圧縮機（１）の停止時における高温冷媒液の蒸発器への
流入を阻止させて＾混純および低温庫の負荷とならない
ようにするだめのものである、 以上述べた本発明の冷却装置を具体的に家庭用冷蔵庫に
採用した場合には以下に述べるような効果がある。

通常家庭用冷凍冷菫庫の低温庫（冷凍庫）の温度は−１
８ぞ程度でその庫内温度を実現させるためには−２５〜
−３０℃　の蒸発温度が必要である。

一方＾混純（冷蔵室）の温度は３℃程度であり。

蒸発温度はθ〜−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
えて圧縮機の成績係数つまり運転効率を−２５〜−３０
℃と０〜−５℃の画然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．第３図で説明してきた本発明の冷却装置を
家庭用の冷凍冷蔵庫に採用した場合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。

さらには＾混純の冷却運転時と低温庫の冷却運転時にお
ける冷媒量を適正にすることができ、しかも圧縮機の停
止時における蔦温冷媒の蒸発器内への流入を完全に遮断
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圧縮
機の成績係数を向上させ冷却装置の運転効率の大１ｊな
向上が図れると共に、圧縮機の停止時におｔフる尚温冷
媒の蒸発器への流入を完全に阻止でき、かつ各系統内の
冷媒の適正維持が図られ。

これによりその後にお６る圧縮機の運転の円滑化・　が
期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷却装置首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。 なお図中（１１は圧縮機、（３１は第１の毛細管、（４
１は高温用蒸発器、（５）は第１の制御弁、（６）は第
２の制御弁、（７）は第２の毛細管、（８）は低温用蒸
発器、１Ｊ１は第３の制御弁を示すものである。 代理人　葛　計　信　− １、ＩｉＡ ’４．ｚ？

Claims (1)

【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し、一
   方の低温用蒸発器の冷媒入口４１１１　Ｋこの通路の開
   閉用第２の制御弁と第２の毛細管とを直列に設けると共
   に、この低温側通路の開閉制御弁と高温用蒸発器の冷媒
   入口側に圧縮機の運転・停止に連動してこれらへの冷媒
   回路を開閉する共通の第３の高圧側制御弁をその入口側
   に有する第１の毛細管を設け、さらに上記高温用蒸発器
   の出口側にはその通路の開閉用第１の制御弁を設けて上
   記圧縮機の運転による上記第３の制御弁の開放下で上記
   高・低温の２系統回路をそれぞれ単独運転させるようＫ
   したことを特徴とする冷却装置。 （２１低温用蒸発器に設けた第２の制御弁を閉止し、共
   通の第４の制御弁と高温用蒸発器に設けた第１の制御弁
   を開放したこの蒸発器への冷媒流通状態から低温用蒸発
   器への冷媒の流通状態への移行時または圧縮機の停止時
   には低温側回路をその制御弁で閉止させたまま高温側回
   路の制御弁も閉止して、その運転終了までの所要時間そ
   のｔま圧縮機を駆動させて冷媒を高温用蒸発器内に溜め
   ると共に、この貯溜動作後の圧縮機の停止に際しては上
   記共通の第３の制御弁を閉止して高・低温側回路への高
   温冷媒液の流入を阻止させるよう圧した特許請求の範囲
   第１項記載の冷却装置。