JPS58210453A - 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
縮機の底積係数を向上させ、？＠却装置の運転効率の向
上を図る点にある。

従来高混純と低温庫とを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＋１１から吐出されコン
デンサ（２）で液化された冷媒液ｉｌＬ、第１の毛細管
（３）で減圧され高温床αα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αυ内の低温用蒸発器（８）で残りが蒸発し
て低温庫Ｉ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α２を介して圧縮機
ｆｌ）　Ｋ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）′ｔ−躯動・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（１）の収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が一方の庫内
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。−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
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にやｔｉ９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９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霜箪
が大きくなり頻繁な除霜が必要になる。

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、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１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（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（１１は圧縮
機、（２）はコンデンサ、（５）は高温庫ｆＩＩ内に配
設された高温用蒸発器（４）の冷媒出口側に設けた制御
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厘Ｉ内に配設された低
温用蒸発器（８）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配設された第２の毛細
管、（９１１１低温用蒸発器（８）の冷媒出口側に設け
た逆止弁、１っはアキュームレータ、（６）は上記冷媒
Ｏ分流点と高温用蒸発器（４）の入口との間に挿入され
た冷媒貯溜槽である。

この第２図のものは通常の蒸発器を並列接続した通常の
冷凍システムに一見似ているが、基本的には全く異った
ものである。まず異なる両蒸発器の蒸発圧力ヲ尚−の゛
吸入圧力に整合させるための従来の並列冷却システムに
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
，（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の毛細管（７）、これと直列の低温用蒸発器（
８）、その出口側の逆止弁（９）によって構成される低
温系統と、制御弁（５）、上記共通の第１の毛細管（３
）、高温用蒸発器（４）および冷媒貯溜槽（６）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
において両蒸発器（４１，（８１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、ｌい
換えればコンデンサ（２）ｔ−でた冷媒液を時系列的に
高・低の上記両蒸発器に分配し、高温庫員を冷却する際
の高温用蒸発器（４）の蒸発温度（圧力）を高く維持す
ることによって圧結Ｉｅ、（１）の収積係数を向上させ
、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７ｂめの電気配線および制御系統図であ
り、低温庫（１１１内に配設された温度検出器（１１ａ
）によって検出された低温庫内温度ＴＬ、高温庫混純内
に配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ａ３に入力さ
れる。

この装置ａ３Ｌ屯源１．上記制御弁（５）、圧縮機（１
）。

リレー（５ａ）　、　（Ｉａ）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ｍｌ、ｍ２によって
制御するようになっている。そしてとのｍｌ。

ｍｌの各出力信号は、各々のリレー（１ａ）　、　（５
ａ）の閉路信号であり、上記ｍ１の１ａ号によって圧縮
機（１）は動作し、ｍｌの制御弁（５）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（１３ｔ１ｍ２の出力とｍｌの出力
を出す。

これにより圧縮機（１）は運転し制御弁（５）は動作開
放するから冷媒貯溜槽（６）を経て高温用蒸発器（４１
に冷媒が流入し、高温庫内温度は冷却される。この時低
温系統には第２の毛細管（７）が存在するので抵抗が大
きく冷媒は流れない。また低温庫αＤ内の温度ＴＬが設
定値よりも高い時はｍｌが出力さｉ″Ｌｍ２の出力が停
止される。その結果制御弁（５）が閉止する。しかし圧
力差によっ°Ｃ冷媒μ篩温系統にある程度の時間流れ冷
媒貯溜槽（６）に貯溜され、その後低温系統に流れ出す
。その結果凹混純←Ｄ内が冷却される。さらに双方の側
内温度がそれぞれ設定値よりも低い時は制御装置０３１
１１ｍ　１　、　ｍ　２の出力を出さないので圧縮機（
１）Ｖｉ停止、制御弁（５）は動作しない。たソし圧縮
機（１）の動作信号ｍ１はｍｌが停止された後も所定時
間そのまま出力されるのでその間上記貯溜槽（６）内に
冷媒は貯溜されることになる０ 本発明のもう一つの特徴は高混純αＯを冷却している状
態から低温庫（ｌυの冷却運転に切り替わる時。

または高混純（ＩＧ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ｈまず高混純（１（Ｉの温度ＴＨが所
定値以下となつ九時、制御装置ａ３はｍ２出力を停止す
る。その結果制御弁（５）は高温用蒸発器（４）の冷媒
出口を閉止する。

この状態で制御装置α騰は圧縮機（１）の運転信号ｍ１
１に出力しつづけており、所定時間圧縮機（１１が停止
しないようにする。このようにすることによりコンデン
サ（２）ヲ出た気液混合冷媒は第２の毛細管（７）が存
在する流通抵抗の大きい低温系統をさけ高温系統に流入
する。この動作により相轟量の冷媒が冷媒貯溜槽（６）
および高温用蒸発器（４）内圧貯溜される。

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
度の蒸器ＶＣ？＠媒を流す場合と、１氏い蒸発温度の斗
九器「ご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又は効率のよい運
転状態（１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）ヲ肩せず高い蒸発温
度の運転から直接低い蒸発＠夏の運転に切り替えた場合
１毛細管は通當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ｒｌ】Ｋ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ＶＣ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
転が終了する除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。

このように高温用蒸発器の出口側に冷媒の貯溜を目的と
した制御弁を設けて冷媒の貯溜を容易にし、かつ大景の
冷媒を貯溜できるように高温系統に冷媒貯溜槽を設ける
ことは新しい考え方でありかつ並列に接続され、ｔｃが
いに蒸発源Ｍｌ異にする蒸発器のいずれか一力の選択運
転方式においては必須の要件である。

なお以上に述べた貯溜１（６１および高温用蒸発器（４
）への冷媒の貯溜動作、つまり制御弁＜５１１に閉止し
圧縮機（１ンのみを運転するその継続時間は両点発器（
４１、（８１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９玲
であるものにおい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、それによって制
御装置０３が構成されていなければならない。

また第２図に示すように第１の毛細管（３）を高・低回
路への分流点より上流側に配設しであるのは冷媒貯溜槽
（６）および高温用蒸発器（４）への冷媒の貯溜を容易
にすると共にこの状態での冷媒の低温系統への流入を防
止するためのものである。

以上述べた本発明の冷却装置を家庭用冷蔵庫に採用し７
た場合以下に述べるような効果がある。通常家庭用冷凍
冷蔵庫の低温庫（冷凍庫）の温度は一１８℃程度でその
庫内温度を実現するためには一２５Ｓ−３０℃の蒸発温
度が必要である。一方高混純（冷蔵室り温度は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４二６程度で冷蔵室の負荷の
方が大きい。加えて圧縮機の収積係数つまり運転効率を
−２５−−−３０℃と０Ｓ−５℃の画然発温度で比較し
た場合、後者は前者の約２Ｈ２５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はか
りでなく、さらには高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充分な余裕をもって夏・冬を問
わず常に適正状態に維持することができる。

本発明の冷却装置は以上のように構成しているので簡単
な装置の付加で圧縮機の収積係数を向上させ、その運転
効率の大巾な向上が図れると共に全系統における冷媒量
を余裕をもって常時適正値に維持させることができると
いう利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷却装置における伶媒配管系統図、第２
図は本発明の６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、（３）は共
通の第１の毛細管、（４）は高温用蒸発器、（５）は制
御弁、（６）は冷媒貯溜槽、（７）は第２の毛細管、（
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 凭　２　図 １１ 第　３　図 ２４１−

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第２の毛細管を介挿させ、さらに上
   記分流点と他方の高温用蒸発器の入口との間に冷媒貯溜
   槽を、またその出口側にはこの通路の開閉用制御弁を設
   け、この制御弁の開閉により上記共通の第１の毛細管と
   第２の毛細管を通る低温回路と同じく共通の第１の毛細
   管と冷媒貯溜槽を通る高温回路をそれぞれ単独運転させ
   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制御弁を開放した当該回路
   への冷媒の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上記高温回路の
   上記制御弁を閉止し共通の第１の毛細管と冷媒貯溜槽を
   通してその運転の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上記貯溜槽に溜めるようにした特許
   請求の範囲第１項記載の冷却装置。