JPS58210454A - 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
縮機の収積係数を向上させ、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（１１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）で減圧され高温庫顛内の高温用蒸発器（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の手細管（７）で再び減圧され
、低温庫（ＩＩ）内の低温用蒸発器（８）が残りが蒸発
して低温庫Ｑｌ）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ＵＪ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
ることによシ行われている。

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シでなく蒸発器上への着霜量が
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一変わる。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
変化するためであシ、この現象によシ夏期温度条件に合
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シ
、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（１１は圧縮
機、（２）はコンデンサ、（６）は高温庫（ＩＱ内に配
設された高温用蒸発器（４）と低温庫ａυ内に配設され
た低温用蒸発器（８）の高低の２つの系統に並列状態に
分岐される冷媒の分流点よシ上流側とコンデンサ（２）
との間に設けられ圧縮機ＴＩ）の運転・停止に連動して
開閉する共通の第２の制御弁、（３）は上記分流点と高
温用蒸発器（４）の入口との間に設けられた低抵抗の第
１の毛細管、（７）は同じく分流点と低温用蒸発器（８
）の入口との間に設けられた高抵抗の第２の毛細管、（
５）は高温用蒸発器（４）の出口側に設けられた第１の
制御弁、（９）は低温用蒸発器（８）の出口側に設けら
れた逆止弁、α２はアキュームレータである０ 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は全く異ったものであ
る。すなわちま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冷却システムにあ
った圧力調整部がこの本発明の高速用蒸発器（４）の後
に存在しない。つまシ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シ、具体
的には共通の高圧側第２の制御弁（６）、低温側回路の
毛細管（７）、蒸発器（８）、逆止弁（９）によって構
成される低温系統と、共通の高圧側制御弁（６）、高温
（１１１回路の第１の制御弁（５）２毛、１１ＩＩＷ（
３）、蒸発器（４）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（亘）とコンデンサ（２）の熱源側
と各糸種単独の組み合わせにおいて両蒸発器＋４１　（
８）の蒸発温度（圧力）がたとえば低温用蒸発器が一３
０℃、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
・低の上記両蒸発器に分配し、薫混純α１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図によシ詳細に説
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線および制御系統図であり、低温庫
（１υ内に配設された温度検出器（ｌｌａ）によって検
出された低温庫内温度ＴＬ　、高温曜０１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ＴＰ各信号は演算制御装置（１３１に入力される。

この装置０階は電源αａ、上記第１の制御弁（５）、第
２の制御弁（６）、圧縮機（１）、リレー（５ａ）（６
ａ）（１ａ）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ｍ１　、　ｍｌ　、　第３によってｆ間開する
ようになっている。そしてこのｍｌ　、　ｍ２１ｍ３の
各出力信号は、各々のリレー（ｌａ）（６ａ）の閉路信
号であり。

上記ｍ１の信号によって圧縮機ｆ１１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の信号によつＣ第１の制御弁（５）が動作開放す
るようになつＣいる。

具体的には高温純α１内の温度ＴＨが設定値よりも高い
時は、上記制御装置０は第３の出力とｍｌの出力を出す
。

つまυ圧縮機＋ＩＩＦ′ｉ運転し、第１の制御弁（５）
、第２の制御弁（６）は共に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ａｃｔ内は冷却され
る。

この時低温系統には流通抵抗の大きい第２の毛細管（７
）が存在するので冷媒は流れない。また低温庫Ｑυ内の
温度ＴＬが設定値よりも高い時は同様にしてｍｌとｍｌ
が出力され、また第３が停止された状態で低温庫Ｉ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御装置αＪはｍｌ、　第７　、１１
１３の出力を出さないので圧縮機１０は停止し２両制御
弁は閉止する。このようにこの発明の場合は圧縮機（１
）が停止している間ｍｌ信号は出力されないから共通の
第２の制御弁（６）は閉止しておシ、コンデンサ（２）
から高温冷媒が両蒸発器に流入し、負荷となることはな
い。

本発明のもう一つの特徴は高温庫顛を冷却している状態
から低温庫１υの冷却運転に切シ替わる時。

または高温純ＯＩ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純ＯＧの温度ＴＨが所定値以下とな
った時、制御装置（１３はｍ３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。この時共通の第２の制御弁（６）はｍ
２出力によってまだ開路している。この状態では制御装
置Ｑ３１は圧縮機（１）の運転信号ｍ１を出力しつづけ
ており、所定時間圧縮機（１）が停止しないようにする
。このようにすることにより共通の第２の制御弁（６）
を通過した冷媒は、第２の毛細管（７）よシ第１の毛細
管（３）の流通抵抗が小さいので所定時間高説系統にの
み流入する。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シ
、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、＠圧手
段として手細管を用い、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。

つまシ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シ替えた場
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ないため蒸発温度
はあまシ低下せず、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シでなく圧縮機
が破損してしまうという楽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監度の運
転が終了する際に、高温用蒸発器に余剰冷媒を貯溜する
動作を行わせておシ、このため低い蒸発温閃の高効率運
転が可能となるものである。

以上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、共通の高圧側第２の制
御弁（６）を開放した圧縮機（１）のみを運転するその
継続時間は両前発器（４１（８）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シ。

さらにはコンデンサが空冷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針つま
シ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置θ擾が構成されて
いなければならないこともちろんである。

また第２図に示すように低抵抗の第１の毛細管（３）を
高温用蒸発器（４）への冷媒の入口側に設けであるのけ
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顛内を冷却しよう
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（２）からの冷媒通路を開放
・遮断する共通の第２の制御弁（６）を設けているのは
圧縮機＋１１の停止時における高温冷媒液の蒸発器内で
の凝縮を阻止させて高温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凍冷蔵
庫に採用した場合には以下に述べるような効果がある。

通常家庭用冷凍冷蔵庫の低温庫（冷凍庫）の温度は一１
８℃程度でその庫内温度を実現するためにＦｉ−２５〜
−３０℃の蒸発温度が必要である。

一方高温純（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。

加えて圧縮機の成績係数つまシ運転効率を−２５〜−３
０℃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。つまシ第２、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シでなく、さら
には高温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
における高温冷媒液の両回路内への流入の遮断により高
温純および低温庫の負荷をそれだけ低減できることにな
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巾な向
上が図れると共に圧縮機の停止時における高温冷媒液の
両回路内への流入をこれに連動する共通の単−制御弁で
完全に阻止できこれによシ回路の簡素化と圧縮機の再駆
動を円滑に行わせること示できるものである。

【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だめの制
御系統図である。 なお図中（ＩＩＶｉ圧縮機、＋３１（ｄ第１の毛細管、
（４）は高温用蒸発器、（５）は第１の制御弁、（６）
は共通の第２の制御弁、（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−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１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圧縮機の運転・停止
   に連動してこれらの冷媒回路を開閉する第２の制御弁を
   設けると共に、この分流点と上記一方の低温用蒸発器の
   入口との間に高抵抗の第２の毛細管を介挿させ、上記分
   流点と他方の高温用蒸発器の入口との間に低抵抗の第１
   の毛細管を、またその出口側にはこの通路の開閉用第１
   の制御弁を設け、上記共通の第２の制御弁の開閉とこれ
   に対応させた上記第１の制御弁の選択開閉とによシ上６
   Ｃ第２の毛細管を通る低温回路と第１の毛ＩＩ′ｌｌｌ
   管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）高温用蒸発器に設けた第１の制御弁と共通の第２
   の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側回路の上記第１の制御弁を閉止
   し共通の第２の制御弁と第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溜めると共に、この冷媒貯溜動作後
   の圧縮機の停止に際しては上記共通の第２の制御弁を閉
   止して高・低温回路への高温冷媒液の流入を阻止させる
   ようにした特許請求の範囲第１項記載の冷却装置。