JPS58217165A - 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】 この発明は、複数の温度の異なる保冷室をもつ冷蔵庫な
どの冷却装置に関し、特に、圧縮機の成績係数を向上さ
せるとともに運転効率の向上を図るようにしたものであ
る。

従来高温庫と低温庫を一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などの冷却システムに代
表的なものが見られ、基本的には第１図に示すような冷
却システムを採用している。

以下第１図にしたがって従来例の動作を説明する。この
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毛細管３で減圧され、高温
庫１０内に配設された高温蒸発器４で一部分が蒸発し、
その際高温庫１０内の冷却作用を行う。

高温蒸発器４を出た気液２相冷媒は第２毛細管７で再び
減圧され、低温庫１１内に配設された低温蒸発器８で残
りが蒸発し、その際低温庫１１ｔ−冷却する。

低温蒸発器８を出た冷媒ガスはアキュームレータ１２を
介して圧縮機１に吸い込まれる。各庫内の温度管理は高
温床、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を発停させることにより行
なう。

以上のような構成の従来例においては、圧縮機１の吸入
圧力が低温蒸発器８の蒸発圧力に依存してしまうため、
高温蒸発器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、前述のように庫内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成シ行き
となってしまう欠点があった。

一方、各庫内温度の独立コントロールを可能とするため
に、蒸発器を１台とし、それによって高温床はダンパ制
御によって庫内温度をコントロールし、低温庫の温度は
圧縮機の発停によって行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となっている。

この方式は、両庫内温度の独立コントロールは可能であ
るが、蒸発器の蒸発温度はやはシ低温庫の温度に依存し
てしまうため、最初の従来例について述べたように冷却
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。さらに蒸
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
などの欠点がある。

加えて、従来例一般について言える欠点に冷媒量の問題
がある。従来例において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が適正封入冷媒量の決定は
非常に難しい。

また、その適正冷媒量そのものも家庭用冷蔵庫などの空
冷コンデンサを持つ系においては、外気条件によって犬
きく変わる。これはコンデンサ部に貯溜される冷媒量が
外気条件によって変化するためであシ、この現象により
、夏期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、冬期条件に合わせれば夏期に冷媒過多と
カリ、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。

この発明は、上記従来の諸欠点を改良するためになされ
たもので成績係数の向上と効率の向上にともなう大きな
省エネルギ効果が期待できるとともに、毛細管を減圧手
段として用いる場合に冷媒配管系の見かけの冷媒量を蒸
発温度に応じて変えることのできる冷却装置を提供する
ことを目的とする。

以下、この発明の冷却装置の実施例について図面に基づ
き説明する。第２図はその一笑施例における冷却システ
ム図であり、この第２図において、第１図と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略し、第１図とは異な
る部分を重点的に述べることにする。

第２図では、第１図における圧縮機１、゛コンデンサ２
、第１毛細管３、高温蒸発器４、低温蒸発器８、高温床
１０、低温庫１１は第１図と同様であり、以下に述べる
点が第１図とは異なるものである。

すなわち、高温蒸発器４は第１毛細管３に連結されてい
るとともに、低温蒸発器８は第２毛細管７と第２電磁弁
６とを直列にして第１毛細管３に連結されている。

また、高温蒸発器４は第１電磁弁５を介して、低温蒸発
器８は逆止弁９を介してアキュムレータ１２に連結され
ている。

この第２図の実施例は通常の蒸発器を並列接続した冷凍
システムに似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冷却システムにはあった圧力調
整部がこの発明の高温蒸発器４の後に存在しない。

つまり、この発明の特徴的な動作は側蓋発器４゜８には
同時に冷媒は流さないという点にあり、さらに詳しくは
第２電磁弁６、毛細管３，７、低温蒸発器８、逆止弁９
によって構成される低温系統と、第１電磁弁５、第１毛
細管３、高温蒸発器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４，８の蒸発温度
（圧力）がたとえば低温蒸発器８が、−３０℃、高温蒸
発器４が０℃となるように設定されているという点に゛
ある。

さらに換言すれば、この発明は低温、高温の各系統を単
独に運転、すなわち、コンデンサ２を出た冷媒液を時系
列的に側蓋発器に分配し、高温庫Ｌｏｔ冷却する際の高
温蒸発器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。

次にこの発明の一実施例の具体的な動作について、第２
と第３により詳細に説明する。

第３図はこの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の一例である。低温庫８内
に配設された温度検出器１５によって検出された低温庫
内温度ＴＬ、高温高温庫内０内設された温度検出器１３
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１４に入力される。

この演算制御装置１４は、電源２０、第１電磁弁５、第
２電磁弁６、圧縮機１、リレー接点１７゜１８．１９に
よって構成される冷却装置を作動させる電気回路を、出
力信号ｍｌ、ｍ２．ｍ３によって制御するようになって
いる。

上記電源２０に並列に圧縮機１とリレー接点１９の直列
回路と、第２電磁弁６とリレー接点１８の直列回路と第
１電磁弁５とリレー接点１７の直列回路とがそれぞれ接
続されている。

上記演算制御装置１４からの出力信号ｍ１〜ｍ３によっ
て、これらのリレー接点１９，１８．１７をそれぞれ閉
路するようになっている。出力信号ｍ１によってリレー
接点１９が閉成されることにより、圧縮機１は電源２０
により付勢される。

同様にして、出力信号ｍ２によってリレー接点１８が閉
成されることにより、第２電磁弁６が付勢され、出力信
号ｍ３によって、リレー接点１７が付勢閉成されること
によシ、第１電磁弁５が付勢されるようになっている。

高温庫内温度ＴＨが設定よりも高いときは、前記制御装
置４は出力信号ｍ３とｍｌの出力を出す。

つまシ圧縮機ＩＦｉ運転し、第１電磁弁５は動作するか
ら高温蒸発器４に冷媒が流入し、高温庫１０は冷却され
る。低温庫１１内温度ＴＬが設定よりも高いときは同様
にして演算制御装置１４から出力信号ｍ２とｍｌが出力
され、また出力信号ｍ３出力が停止されて低温庫が冷却
される。

双方の庫内温度が設定よりも低いときは、演算制御装置
１４は出力信号ｍ　ｉ　、　ｍ　２　、　ｍ　３　ｆ出
さないので、圧縮機１は停止、第１．第２電磁弁５゜６
は動作しない。、その結果側庫内は冷却されない。

この発明の特徴的な動作は、高温庫１０を冷却している
状態から低温庫１１の冷却運転に切り換わるとき、また
は高温庫１０を冷却している状態から圧縮機１が停止し
すべての冷却を停止するときに行われるものである。

まず高温庫１０の温度ＴＨが所定値以下となったとき、
演算制御装置１４は出力信号ｍ３を停止する。その結果
、第１電磁弁５は第２図の高温蒸発器４の出口管路をし
ゃ断する。このとき第２の電磁弁６は、出力信号ｍ２が
出ないので、まだ閉路している。

このような状態で、演算制御装置１４は出力信号ｍ１ｔ
−出力しつづけて、リレー接点１９を閉成させ、圧縮機
１を運転させ、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蒸発器（第
２図の４）に貯溜される。

このような動作は以下に述べる理由によって行われるも
のであって、たとえば第２図の実施例のように、冷媒の
減圧手段が毛細管を用いるものにあっては、必要不可欠
のものであり、この発明の最大の特徴である。

この発明のような実施例、つまり温度の異る蒸発器を並
列に接続し、減圧手段として毛細管を用い、冷媒を選択
的に流通させるというシステムにおいては、高い温度の
蒸発器に冷媒を流す場合、言い換えれば蒸発温度が高い
運転と、低い温度の蒸発器に冷媒を流す場合、つまり蒸
発温度が低い運転は、配管系内の冷媒封入量を絶対に変
化させなければならない。

単に流通抵抗の異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など
という議論は、少くとも毛細管を減圧手段として使うシ
ステムにおいては机の上の９論に過ぎない。

つまり、前記のような操作を行わず、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、蒸
発温度は、あまり低下せず、圧縮機は液状態の冷媒を吸
入してしまい運転効率が大巾に低下するばかりか、圧縮
機が破損してしまう。

しかし、この発明は前述のように、高い蒸発温度の運転
が終了する際、高温蒸発器に余剰冷媒を貯溜する動作を
行う、このため低い蒸発温度の運転が可能となるのであ
る。

並列蒸発器の系において、低温蒸発器の出口管路に、逆
止弁などの阻止弁を設けることは、冷媒の逆凝縮を防ぐ
という目的のもので、一般的に用いられ、全く公知であ
る。

しかしこの発明のように高温蒸発器の出口管路に冷媒の
貯溜を目的として、電磁弁を設けることは、並列蒸発器
の系においては、新しい考え方であり、並列蒸発器（異
温度）の選択運転においては必須の要件である。

また、この発明において、余剰冷媒の貯溜量は、前述の
圧縮機の運転時間を適宜変えることにより、変化させる
ことが可能であり、既に述べたように外気条件などによ
って、それを変化させれば、常に効率の良い運転が行わ
れるのである。

第２図において第１毛細管３を並列に分岐する前に配設
しであるのは、以上述べてきた、高温蒸発器４への冷媒
の貯溜をより容易にし、この貯溜動作の際に少しでも高
温庫を冷却しようとするものである。

以上述べてきたこの発明を家庭用冷蔵庫などに適用する
と以下のような効果がある。

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。

一方高温庫（冷蔵室）の温度は３℃程度であり、蒸発温
度は０〜−５℃位で十分である。

また、両者の冷却負荷比率は４対６程度で冷蔵庫の負荷
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’Ｃ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。

すなわち、第２図、第３図で説明してきたこの　・発明
の実施例をたとえば家庭用の冷凍冷蔵庫に適した場合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、この発明によれば大
きな省エネルギ効果があることが判る。

また、高温庫１ｏの冷却運転と低温庫１１め冷却運転に
おける冷媒量を適正にすることができる。

さらに、毛細管を減圧手段として用いる場合において、
冷媒配管系の見かけの冷媒量を蒸発温度に応じて変える
ことができるものである。

以上のように、この発明の冷却装置によれば、コンデン
サを出た冷媒液を低温側の系統と高温側の系統を単独に
運転させて、冷媒液を時系列的に側蓋発器に分配し、高
温庫を冷却する際の高温蒸発器の蒸発温度を高く維持す
るようにしたので、圧縮機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ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷却装置の冷媒配管系統図、第２図はこ
の発明の冷却装置の一実施例の冷媒配管系統図、第３図
はこの発明の冷却装置の一実施例の動作を説明するため
の制御系統図である。 １・・・圧縮機、２・・・コンデンサ、３・・・第１毛
細管、４・・・高温蒸発器、５・・・第１電磁弁、６・
・・第２電磁弁、７・・・第２毛細管、８・・・低温蒸
発器、９・・・逆止弁、１０・−・高温庫、１１・・・
低温庫、１２・・・アキュームレータ、１３．１５・・
・温度検出器、１４：・・演算制御装置、１７．１９・
・・リレー接点、２０・・・電源。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　　　葛　　野　　信　　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低温庫に設けられた低温蒸発器と高温庫に設けられた高
   温蒸発器を並列に接続し選択的に冷媒を流通させる冷却
   装置において、並列に分岐する冷媒配管通路の分岐点よ
   シ上流側に設けられた第１の毛細管、上記高温蒸発器の
   後流側に設けられた第１の電磁弁、上記分岐点と上記低
   温蒸発器との冷媒配管路中に順に直列に設けられた第２
   の電磁弁と第２の毛細管、上記高温庫の温度が設定値よ
   り高いとき電磁弁を開いて圧縮機から高温蒸発器に冷媒
   を流すことによりこの高温庫を冷却制御しかつ上記低温
   庫の温度が設定値より高いとき上記第１の電磁弁を閉じ
   て第２の電磁弁を開き圧縮機から低温蒸発器に冷媒を流
   して低温度を冷却制御するとともに、上記高温庫の冷却
   状態から低温庫の冷却運転への移行または冷却装置を停
   止するとき第２の電磁弁を閉止したまま第１の電磁弁を
   閉止して所定時間圧縮機を動作させる演算制御装置を備
   えてなる冷却装置。