JPS6015861B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば冷凍冷蔵庫のように保冷温度の異なる
複数の冷却室を有し、これら冷却室を夫々個別に冷却す
る蒸発器を備えた冷却装置に関するものである。

第１図は上記のような従来の冷凍冷蔵庫の冷却システム
図で、図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は第１
の毛細管、４は冷蔵室、５は冷蔵室４を冷却する蒸発器
、６は第２の毛細管、７は冷凍室、８は冷凍室７を冷却
する蒸発器、９はアキュムレータで、圧縮機１、凝縮器
２、毛細管３、蒸発器５、毛細管６、蒸発器８、アキュ
ムレータ９は順次直列に接続されている。

また１０及び１１は冷凍室７及び冷蔵室４４の空気を夫
々循環する送風機、１２は冷凍室７の温度を検知して圧
縮機１をオン・オフ制御する温度検知器、１３は除霜制
御タイマで、所定時間間隔例えば１幼時間毎に圧縮機１
を停止せしめるとともに蒸発器８近傍に設けたヒーター
（図示せず）により除霜をおこない、所定時間後例えば
３０分後には除霜動作を停止するものである。上記構成
のものにおいては、凝縮器２で液化した冷煤は毛細管３
で減圧され、蒸発器５内で蒸発して冷蔵室４を冷却する
。

蒸発器５から吐出された気液二相冷煤は毛細管６で更に
減圧されて蒸発器８で蒸発し冷凍室７を冷却する。しか
し蒸発器８の蒸発温度は−２５ｏ〜一３び○程度の低温
であるのでその吐出冷媒圧力すなわち圧縮機１の吸入圧
力は極めて低く、圧縮機１の成績係数従って装置の効率
が悪いという欠点があった。

また冷蔵室４及び冷凍室７の温度制御は冷凍室７の温度
を検して圧縮機１をオン・オフする温度制御器１２によ
っておこなわれるので冷蔵室４内の温度の変動中が大き
く、冷蔵室４内の品溢管理が不完全であるという欠点が
あった。

また更に除霜期間中は蒸発器５，８が同時に停止するた
め、そのことが冷蔵室４の品温管理不備を更に助長する
という欠点があった。

この発明は上記欠点を改善し、効率及び品温管理の良好
な冷却装置を提供することを目的とするものである。

第２図及び第３図はこの発明の一実施例を示す冷却シス
テム図及び制御系統のブロック図で、図において１４は
圧縮機１、凝縮器２、アキュムレータ９よりなる冷却ユ
ニット、１５は第１の冷却室である冷凍室、１６は冷凍
室１５を冷却する第１の蒸発器、１７は蒸発器１６の減
圧機構である毛細管、１８は毛細管１７の冷媒入口側に
設けた第１の電磁弁、１９は蒸発器１６の冷煤出口側に
設けた逆止弁である。

また２川ま第２の冷却室である冷蔵室、２１は冷蔵室２
０を冷却する第２の蒸発器、２２は蒸発器２１の減圧機
構である毛細管で毛細管１７の減圧抵抗に比しその減圧
抵抗は極めて小さい。２３は毛細管２２の冷煤入口側に
設けた第２の電磁弁で、蒸発器１６，２１は各々の毛細
管１７，２２と各々の電磁弁１８，２３とを介して単一
の冷却ユニット１４に並列に接続されている。

なお１０ａ及び１１ａは第１図のものと同様冷凍室１５
及び冷蔵室２０の空気を夫々楯環させる送風機である。
また第３図において２４は冷凍室１５の温度を検知する
第１の温度検知器、２５は検知器２４の出力を入力とす
る第１の温度制御器で、冷凍室１５の温度がその設定上
限値例えば一１が０以上になるとオン信号を出力し、設
定下限値例えば一２０ｑｏ以下になるとオフ信号を出力
する。

２６は冷蔵室２０の温度を検知する第２の温度検知器、
２７は検知器２６の出力を入力とする第２の温度制御器
で、冷蔵室２０の温度がその設定上限値例えば７℃以上
になるとオン信号を出力し、設定下限値例えば３℃以下
になるとオフ信号を出力する。

２８，２９は制御器２５の出力端に直列に設け２箇のア
ンドゲート、３０は制御器２７の出力端に設けられたア
ンドゲートで、アンドゲート２９の出力信号は第１の電
磁弁１８を、またアンドゲート３０の出力信号は第２の
電磁弁２３を夫々開閉制御するとともに、それら両出力
信号は、圧縮機１に運転、停止信号を出力するオアゲー
ト３１に入力される。

３２は第１の積算器で、アンドゲート２９の出力信号に
より電磁弁１８の開通時間すなわち蒸発器１６の動作時
を積算し、積算時間が所定値例えば１幼時間に達すると
除霜信号を蒸発器１６近傍に設けた除霜用のヒータ３３
に出力する。

またこの積算器３２の出力信号は、制御器２５の出力信
号とともにアンドゲート２８に入力され、このアンドゲ
ート２８は、積算器３２が除霜信号を出力しないときの
雫信号と制御器２５のオン信号とによりオン信号を出力
し、他の信号のときはオフ信号を出力する。３４は第２
の積算器で、制御器２７のオン信号により電磁弁２３の
開通時間すなわち蒸発器２１の動作時間を積算し、その
積算時間が所定値例えば１２時間に達すると除霜信号を
アンドゲート３０に入力する。

このアンドゲート３０は積算器３４が除霜信号を出力し
ないときの零信号と制御器２７のオン信号とによりオン
信号を出力し、他の信号のときはオフ信号を出力する。
またアンドゲート３０の出力はアンドゲート２９に入力
され、アンドゲート２９はアンドゲ−ト２８のオン信号
とアンドゲート３０のオフ信号とによりオン信号を出力
し、他の信号のときはオフ信号を出力する。上記構成の
ものにおいて、いま冷凍室１６が−１６℃以上、冷蔵室
２０が７℃以上の状態で装置が運転を開始したものとす
る。

検知器２４，２６は直ちにその状態を検知し、制御器２
５，２７はともにオン信号を出力する。積算器３４は積
算を開始したばかりであるのでその出力は零信号であり
、アンドゲート３川まオン信号を出力して電磁弁２３を
開通するとともにオアゲート３１に運転信号を出力せし
め、圧縮機１は運転を開始する。一方制御器２５のオン
信号と積算器３２の受信号とによりアソドゲート２８は
オン信号を出力するが、アンドゲート３０の出力がオン
信号であるのでァンドゲート２９はオフ信号を出力して
電磁弁１８は閉止状態を維持する。また勿論ヒータ３３
は動作しない。このような状態においては、蒸発器２１
に冷媒が流れ、送風機１１ａも運転を開始して冷蔵室２
０は冷却され始める。

この場合蒸発器２１の蒸発温度がｏｏ〜一５℃程度にな
るように毛細管２２の抵抗が低く選定されているので蒸
発器２１の吐出冷煤圧力、すなわち圧縮機１の吸入圧力
は極めて高くなり、従来装置に比して圧縮機１の成績係
数２〜２．３音に向上する。冷蔵庫２０の温度が次第に
低下して設定下限値の３℃に達すると制御器２７はオフ
信号に切換るのでアンドゲート３０の出力はオフ信号と
なり、電磁弁２３を閉止するとともにアンドゲート２９
にオン信号を出力させる。

従って電磁弁１８は開通し、圧縮機１は運転を継続する
。またこのオン信号により積算器３２は積算を開始する
。その結果蒸発器１６に冷煤が流れるとともに送風機１
０ａの運転がおこなわれ、冷凍室１５の袷極が始まる。
この場合の圧縮機１の吸入圧力及び成積係数は従来装置
と変らない。一方蒸発器２１は動作を停止し、その間オ
フサィクル除霜がおこなわれる。

この除霜をより有効におこなうには、電磁弁２３の閉止
後いまらく送風機１１ａを動作させるのが好ましい。冷
凍室１５内温度が−２０ｑ０に達すると制御器２５はオ
フ信号を出力するのでアンドゲート２８の出力はオフ信
号となり、アンドゲート２９の出力もオフ信号となる結
果電磁弁１８は閉止する。

またオアゲート３１の両入力がオフ信号であるのでオァ
ゲート３１は停止信号を出力し圧縮機１は停止する。ま
た冷凍室１５の温度が−２０℃に達する前に冷蔵室２０
の温度が７℃に達すると制御器２７はオン信号を出力す
る結果アンドゲート３０もオン信号を出力して電磁弁２
３を開通するとともにアンドゲート２９の出力をオフ信
号とし、電磁弁１８を閉止する。

この場合圧縮機１は運転を継続するので冷蔵室２０は再
び冷却される。このようにして冷蔵室２０が優先的に温
度制御されるための冷蔵室２０の温度は７ｏ〜３℃の範
囲内に管理され、冷凍室１６は蒸発器２１が動作しない
期間には温度制御されるので、品温管理は従来装置より
良好になる。次に逆止弁１９の動作であるが、逆止弁１
９がない構成で冷凍室１５が−１６００〜一２０００の
ような低温時に蒸発器２１が動作すると、その吐出冷煤
は蒸発器１６内に凝着し、冷凍室１５の温度を冷蔵室２
０の温度レベルまで高めてしまう。

逆止弁１９はこのェネルギ損失を防止するものである。
上記のような動作を繰返しながら積算器３２はその積算
時間が１幼時間に達すると除霜信号を出力し、アンドゲ
ート２８，２９の出力をオフ信号にして電磁弁１８を閉
止するとともにヒータ３３を動作させて蒸発器１６の除
霜が開始される。この場合蒸発器１６の動作積算時間に
よって除霜を開始するので、タイマによって除霜を開始
するものよりタイミングよく除霜をおこなうことができ
る。除霜終了の構成については特に図示しなかったが、
例えば冷凍室１５内の温度上昇の変化を検知して除霜信
号を停止するとともに積算時間が零になるように積算器
３２をＩＪセットすればよい。この除霜動作は冷蔵室２
０の温度制御動作と全く無関係におこなわれるので、こ
の除霜期間中でも蒸発器２１を動作させて冷蔵室２０の
冷却が可能であり、従釆装置のように除霜によって冷蔵
室２０の品温管理が害されることは全くない。また積算
器３４の積算時間が１幼時間に達すると除霜信号を出力
し、制御器２７の出力信号の如何にか）わらず、除霜信
号の出力中は電磁弁２３を閉止し、蒸発器２１の袷煤送
給を停止し続ける。

従って蒸発器２１は冷蔵庫２０内の空気によって除霜さ
れるが、この場合も送風機１１ａを動作させたほうが除
霜は短時間でおこなわれる。除霜終了時の動作は例えば
蒸発器１６の場合と同様におこなえばよい。従来装置に
おいては冷蔵室４の状態の如何にか）わらず蒸発器５，
８が同時に除霜に入るため不当に冷蔵室４内の温度が上
昇したり、逆に除霜が完全におこなわれず蒸発器５の熱
交換効率が低下したりすることがあったが、上記実施例
のものでは蒸発器１６，２１の除霜動作が互に独立にお
こなわれるのでそのようなことは起らない。このような
装置は前記のように冷凍室１５の冷却時の効率は従来装
置と変らないが冷蔵室２０の冷却時の効率向上が大きい
ので装置の効率は大中に向上する。

ちなみに家庭用の冷凍冷蔵庫においては冷凍室１５と冷
蔵室２０との冷却負荷比率は４：６程度であるが、いま
冷蔵室２０の冷却時の効率向上を２倍としても１×０．
４十２×０．６＝１．６となり約６０％の効率向上が見
込まれる。

このような大中な効率向上が得られるのは蒸発器１６，
２１を各々の減圧機構１７，２２を並列に配置し、蒸発
器１６，２１の同時動作を禁ずるように制御手段を構成
したことに起因する。

また第３図において上記制御手段と除霜制御手段とが一
緒に組込まれているが、検知器２４，２６、制御器２５
，２７、アンドゲート２９，３０、オアゲート３１、及
び電磁弁１８，２３が制御手段であり、積算器３２，３
４、及びアンドゲート２８が除霜制御手段である。第１
及び第２の冷却室１５，２０の温度制御をおこなう上記
制御手段と除霜制御手段とは上記一緒に組込まれず互に
独立のものでも、またマイクロコンピュータのようなも
のでも同様な動作をおこなうことができる。

また蒸発器１６，２１の同時動作を禁ずる方法として上
記実施例では冷蔵室２０の温度制御を優先的におこなっ
たが、冷凍室１５の温度制御を優先的におこなってもよ
いし、また適宜な時間間隔で冷凍室１５と冷蔵室２０を
交互に冷却しても同様な効果が得られる。

また上記冷凍冷蔵庫のように第１の冷却室１５と第２の
冷却室２０との保冷温度が大きく異なるものにおいては
、毛細管１７の抵抗は毛細管２２の抵抗の比し極めて大
きいため、電磁弁１８を特に設けることなく、毛細管１
７、蒸発器１６、逆止弁１９よりなる冷却路は常時開通
状態にしておいても蒸発器２１の動作時には逆止弁１９
の出口側の冷媒圧力が上昇して上記冷却路には冷蝶が殆
んど流れず、電磁弁１８のある場合と同様の効果が得ら
れる。

上記実施例においては冷却室１５，２川ま２箇であった
が、３箇以上であってもそれぞれの蒸発器１６，２１等
が同時動作をおこなわず、それらの除霜動作が互に独立
におこなわれるようにすることにより、装置の効率が高
く、品温管理が良好であるという効果が得られる。

また上記実施例においては第２の蒸発器２１の除霜制御
手段３４を設けたが、第２の冷却室２０の保冷温度が比
較的高いなどで圧縮機ｉのオフ期間のオフサイクル除霜
のみで充分除霜がおこなわれる場合には除霜制御手段３
４は必ずしも必要ではない。

この発明は以上説明したとうり、第１及び第２の蒸発器
の同時動作を禁ずるとともに、上記第１の蒸発器の除霜
期間中上記第２の蒸発器の動作を可能にする制御手段を
設けることにより大中に装置の効率を向上できるととも
に、品温管理が良好になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の冷却システム図、第２図はこの発明
の一実施例を示す冷却システム図、第３図はその要部の
ブロック図である。 図において１４は冷却ユニット、１５は第１の冷却室、
１６は第１の蒸発器、１７，２２は減圧機構、１９は逆
止弁、２川ま第２の冷却室、２１は第２の蒸発器、２４
，２５，２６，２７，２９，３０，３１は制御手段、２
８，３２，３４は除霜制御手段である。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示す。第１
図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 保冷温度の異なる第１及び第２の冷却室、これら第
   １及び第２の冷却室を夫々個別に冷却する第１及び第２
   の蒸発器、各々の減圧機構を介して上記第１及び第２の
   蒸発器を互に並列に接続した単一の冷却ユニツト、上記
   第１及び第２の蒸発器の同時動作を禁ずるように上記第
   １及び第２の冷却室の温度制御をおこなう制御手段、及
   び上記第１の蒸発器の除霜制御手段を備え、上記第１の
   蒸発器の除霜期間中上記第２の蒸発器を動作可能に上記
   制御手段を構成したことを特徴とする冷却装置。 ２ 第１の冷却室の保冷温度が第２の冷却室の保冷温度
   より低温であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の冷却装置。 ３ 第２の蒸発器の除霜制御手段を備えたものにおいて
   、第１及び第２の蒸発器の除霜動作が互に独立におこな
   われるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の冷却装置。 ４ 蒸発器の動作積算時間が所定値に達すると除霜動作
   を開始するように除霜制御手段を構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の
   冷却装置。