JPS62158968A - 冷却装置用制御回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物品、特に飲料水を冷やす冷却剤を含んだ容
器と、該容器の壁に取り付けられた蒸発器と、所定の望
ましいオン／オフ切換値に応じてオン／オフ切換可能な
圧縮器と、凝縮器とを備えた冷却装置用の制御回路で、
蒸発器から一定の距離だけ離れてセンサを有し、蒸発器
の周囲における氷層の形成をモニターする制御回路に関
する。

〔従来の技術〕

この種の周知な制御回路（ＵＳ−ＰＳ　Ｎｏ、２６７４
　１０１）では、冷却前である水の温度が０℃より幾ら
か高く保たれる。冷却すべき物品（罐入りミルク）が、
水冷却装置内に入れられる。冷却すべき飲料水を、冷却
水中に浸漬された熱交換器に通すことも可能である。冷
却装置の冷却温度を０℃近くで出来るだけ一定に保つた
め、冷却水を完全に凍らせずに数印厚の氷層を蒸発器の
周囲に維持する試みがなされている。氷層の厚さは、セ
ンサ近傍における水の導電度を測定するセンサの位置に
依存する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、冷却負荷が大幅に変動する場合、特に冷却負
荷が低い場合でも、冷却装置の蒸発器周囲に所定厚の水
被覆を維持できる上記のような種類の制御回路を提供す
るという問題を解決するものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明によれ
ば上記の問題は、制御回路が、０℃より数度低い所望の
オフ切換値、及び第１期間中における０℃より高い所望
の温度と第２期間中における０℃より低い所望の温度と
の間で周期的に変更可能な所望のオン切換値を有するサ
ーモスタットを備えることによって解決される。

この解決手段は以下の考慮に基づいている。水が凍ると
、その導電度が減少して圧縮器がオフ切換され、またそ
の逆も生じる。冷却負荷が急激に変動すると、冷却水の
正しい温度を保つのが難しい。対象の冷却装置がレスト
ラン用のビールクーラーである場合には、ビールがほと
んどまたは全く注がれず、冷却負荷が実質上存在しない
がまたは非常に低い期間と、大量のビールが注がれ続は
冷却負荷が極めて高い期間とが存在する。かかる場合、
圧縮器がオン切換される所望のオン切換温度が低い値（
例えば−１℃）に設定され、且つ冷却負荷が非常に小さ
く冷却温度も０℃より降下すると、冷却水が完全に凍っ
てしまう危険がある。

一方、所望のオン切換温度を高く設定しく例えば＋１℃
）且つ冷却負荷が低いと、氷層が完全に解け、冷却温度
が０℃より高くなってしまう。こうした設定下でも、例
えばビールが次々に注がれこれに応じより多くの熱が供
給されて冷却負荷が高ければ、圧縮器が長期間稼動し続
けるため、解けた氷を元に戻すことができる。しかし、
氷層が完全に解けこれに応じて水温が高くなると、多量
のビールが注がれて冷却負荷が急激に上昇した場合冷却
能力が不充分になってしまう。従って、氷層の厚さの変
動をできる限り抑えるために、所望のオン切換温度と所
望のオフ切換温度との温度差をできるだけ小さくするこ
とも試みられている。但しこの点は、水の導電度が使用
する冷却水の純度に大きく依存するため、水の導電度を
測定するセンサによっては達成できない。

これに対し本発明による解決手段で、例えば多量のビー
ルが注がれるビールクーラーの場合において、所望のオ
ン切換値が０℃よりわずか上にある期間中に高い冷却負
荷が生じると、圧縮器はいずれの場合にも長期間稼動し
続け、蒸発器の温度が０℃より低く保たれる。この結果
、冷却すべきビールの供給によってもたらされる解氷が
大幅に補償される。一方冷却負荷が低いと、温度が長い
期間０℃より高く留まるので氷層が解ける。所望のオン
／オフ切換値間の差が低く、所望のオン切換温度が０℃
よりわずかに低いとき次に続く短い動作期間中に、氷層
の厚さが再び増大する。

好ましくは、電子サーモスタットが使われ、その所望な
オフ切換値が一２℃に固定されると共に、切換値が約１
．５℃から約２．５℃へ及びその逆に交互に変更可能で
ある。これによってオン切換温度は約−０，５℃及び＋
０．５℃へ交互に設定され、かかるサーモスタットで達
成可能な比較的小さい切換差のため、氷層の適切な厚さ
が維持される。

サーモスタットの異なった切換差の期間は、タイム発生
器からの０及び１出力信号によって決められる。

好ましくは、タイム発生器が第１の長い期間中に約２．
５℃の切換差、及び第２の短い期間中に約１．５℃の切
換差をもたらす。この場合、第１期間は約４時間の継続
時間で、第２期間が約１５分の継続時間とし得る。

好ましい発展態様は、第１比較器の第１入力に温度セン
サの測定値信号が与えられて圧縮器のオフ切換を行ない
、分圧器で設定された所望値のオン切換信号が第２比較
器の第１入力に与えられて圧縮器のオン切換を行ない、
第１比較器の第１入力及び第２比較器の第２入力が切換
差を固定するため、定電流発生器を介し電圧源にも接続
された抵抗によって相互に接続されており、定電流発生
器がタイム発生器の出力信号により設定可能で、第１の
短い期間が電流の変化をもたらし切換差の変化を生ぜし
めることを特徴とする。

以下、本発明とその発展態様を図面に示した好ましい例
を参照して詳しく説明する。

〔実施例〕

第１図に示した冷却装置は、ビールを冷やすのに使われ
る。この冷却装置は、熱＆ｆｉ＋縁材料で形成され内部
に冷却水２が満たされた容器１から成る。

冷却水２は内部に熱交換器３を含み、該熱交換器３を通
じて冷却すべきビールが導かれる。容器１の側壁４の内
側に、圧縮器６と凝縮器７の他、冷却回路内に配設され
た渦巻状配管の形の蒸発器５が存在する。

ＰＣＴ抵抗からなり、蒸発器５の内周から所定の距離だ
け離れて冷却水ｚ内に配設された温度センサ９を含む制
御回路８が、温度センサ９で測定された温度と所望のオ
ン／オフ切換設定温度に基づく圧縮器６のオン／オフ切
換、及び凝縮器７を介して冷却空気をブローするファン
１０のオン／オフ切換を制御する。制御回路８はさらに
、冷却水２を循環さもる攪拌機構１１を制御する。

このように制御回路８は冷却装置を適宜オン／オフ切換
することによって、冷却負荷（熱交換器３を通って流れ
るビールの量）と関係なく蒸発器５が常に、冷却水２全
体を凍らせずに所定厚の氷層１２で取り囲まれ、水２の
冷却温度が常時０℃よりわずか高くなることを保証する
。

制御回路８は第２図に示す構造を有する。温度センサ９
として働＜ＰＣＴ抵抗が抵抗測定ブリッジ１３内に配置
され、氷層１２の所望厚に応じ蒸発器５から離間して設
けられる。抵抗誤差は、測定ブリッジの調整可能な抵抗
１４によってバランス可能である。測定電圧が差動増幅
器１５で増幅され、差動増幅器１５の出力はＰＣＴ抵抗
９の抵抗変化に比例し、容器１内の測定点における温度
に対応している。

差動増幅器１５の出力信号は、複数の直列接続された抵
抗１７から成る分圧器１６で設定された所望のオン切換
値と比較される。分圧器１６はり。

Ｃ１動作電圧ＵＢに接続され、１℃刻みで一２℃から＋
８℃までの異なる所望過度に対応した複数のタップを有
する。所望のオフ切換値（以下“オフ切換温度”とも称
す）は比較器１８で決まり、所望のオン切換値（以下“
オン切換温度”とも称す）は比較器１９で決まる。分圧
器１６のどのタップを用いるかは、制御回路の個々の特
定用途に依存する。ビールクーラーで用いる場合、比較
器１９の非反転入力（＋）が切換スイッチ２０を介し、
所望のオフ切換値−２℃に対応したタップに接続される
。こうして比較器１８．１９のヒステリシスがサーモス
タットとして働く制御回路の切換差を決め、これは２つ
の比較器１８．１９の再反転入力（−）を接続する抵抗
２１での電圧降下と無関係である。この電圧降下は、定
電流発生器として働くトランジスタ２２によって制御さ
れる。

比較器１８．１９の再出力信号は比較器２５用の２つの
同じ入力抵抗２３で合計され、比較器２５は両抵抗２３
と等しい抵抗値を持つ別の抵抗２４を介して正帰還され
ることにより、電力段２６を介して圧縮器６を制御する
オン／オフ切換信号が比較器２５の出力に生じ、比較器
２５はその非反転入力（＋）に与えられる合計信号を、
分圧器２７から取り出され反転入力（−）に与えられる
電圧と比較する。

電力段２６はパワートランジスタ２８を含み、該パワー
トランジスタ２８はベース側分圧器を介し比較器２５の
出力信号によって制御される一方、並列の逆回復ダイオ
ードを含むリレー２９を制御する。リレー２９は動作接
点３１を有し、こ＼から圧縮器６のモータへＡ、Ｃ，動
作電圧Ｕ。が印加される。

列の電力段３２がタイム発生器３３によって制御され、
タイム発生器３３の出力信号はベース側分圧器を介して
電力段３２のパワートランジスタ３４に与えられ、この
パワートランジスタ３４が並列の逆回復ダイオード３６
を含むリレー３５を制御する。リレー３５は静止接点３
７と動作接点３８を有し、Ａ、Ｃ，動作電圧Ｕいはリレ
ー２９の動作接点３１とリレー３５の静止接点３７を介
してファン１０の入力に加えられ一方向に回転させるか
、あるいはリレー３５の動作接点３８だけを介してファ
ン１０の入力に加えられて他方向に回転させる。

タイム発生器３３は、分周器として接続されたカウンタ
に続くサイクルパルス発生器を含む。継続時間１５分の
Ｏ及び１信号が各々、タイム発生器３３の第１出力Ａ、
に生じる。第２出力Ａ２には、継続時間４時間のＯ信号
と継続時間１５分の１信号が交互に現われる。１５分後
、出力Ａ、に１信号が生じ、出力Ａ２にも１信号が存在
すると、出力ＡＩとアースの間にエミッタ抵抗４０と直
列ち配置され且つベースがベース抵抗４１を介して出力
Ａ２からの出力信号によって動作されるトランジスタ３
９が導通状態になるので、タイム発生器３３のリセット
入力Ｒにトランジスタ３９のエミッタからの信号１が加
わってタイム発生器のカウンタをリセットし、継続時間
４時間のＯ信号が出力Ａ２に再び生じる。

リセット入力Ｒと動作電圧源の正極間のコンデンサ４２
が、動作電圧Ｕ＋＋のオン切換時強制的にリセットを行
なうので、オン切換後タイム発生器３３は直ちに継続時
間４時間の信号０を出力Ａ２に発する。

比較器２５が１信号（正の出力信号）を発すると、パワ
ートランジスタ２８が動作し、リレー２９が引きつけら
れ圧縮器６が動作接点３１によってオン切換される。こ
れと同時に、リレー３５の静止接点３７を介しＡ、　Ｃ
，動作電圧Ｕｗがファン１０に加わる結果、凝縮器７の
ファン１０が圧縮器６と同時に作動する。タイム発生器
３３の出力Ａ２に１信号が生じるときのみ、リレー３５
がパワートランジスタ３４によって引きつけられる。こ
れは、リレー３５が４時間毎に１回に１５分の間オン切
換されることを意味する。この結果ファン１０の回転方
向が逆転し、凝縮器７はその動作中におけるエア流の方
向と反対のエア流によって浄化される。

さらに２つの比較器４３．４４が、氷層の厚さ制御を行
なう。比較器４３の反転入力（−）が、−１℃の温度に
対応した分圧器１６のタップに接続されている。非反転
入力（＋）は、温度のオン切換を行なう比較器１９の所
望値入力（＋）と共に、分圧器１６の別のタップに接続
される。比較器４３の出力は比較器４４の非反転入力（
＋）に接続され、比較器４４の出力は抵抗４５を介して
トランジスタ２２のエミッタに接続されている。

比較器４４の反転入力（−）は、抵抗４６．４７から成
る分圧器のタップに接続される。この分圧器の一端は動
作電圧（＋）Ｕｎに接続され、他端はタイム発生器３３
の出力Ａ２に接続されている。

分圧器４６．４７により、比較器４４の反転入力におけ
る入力電圧が、動作電圧Ｕ、で同様に駆動されるタイム
発生器３３の出力パルスより小さくなることを保証する
。比較器４４の非反転入力は、抵抗４８と４９から成り
同じく動作電圧ＵＮが印加される分圧器のタップに接続
しである。

トランジスタ２２のエミッタが抵抗５０を介して動作電
圧ＵＢに接続される一方、トランジスタ２２のベースは
抵抗５１と５２から成る分圧器のタップに接続され、分
圧器５１．５２には同じく動作電圧ＵＢが印加されてい
る。

温度−２℃に対応したタップにつながる位置を除き、分
圧器切換スイッチ２０の全位置において、比較器４３の
出力電圧はゼロで、抵抗４９は短絡されているため、比
較器４４の非反転入力（＋）における電圧も同じくゼロ
である。比較器４４の反転入力（−）における電圧は（
タイム発生器からの出力パルスのため）常時２Ｖか４■
より大で、比較器４４の出力には常時Ｏ信号が生じるの
で、＋ＵＢの電流が抵抗５０．４５を介して比較器４４
の出力に流れ、従ってトランジスタ２２のエミッタにお
ける電圧が降下する。この結果、トランジスタ２２と抵
抗２１を介して低電流が流れるのに応じ、抵抗２１で生
じる電圧降下は低い。これは、約１．５℃の小さい切換
差（ヒステリシス）に対応する。

一方、蒸発器５における氷層の維持を保証するため切換
スイッチ２０が一２０℃にセットされると、比較器４３
の出力は遮断されこれは高抵抗を意味するので、比較器
４４の非反転入力（＋）における電圧は分圧器４８．４
９によってのみ決ます、両者間のタップでは動作電圧Ｕ
Ｂ＝５Ｖで約３ｖが生じる。従って、比較器４４は、（
高電圧の）１信号を発し、抵抗４５には電流が流れない
ため、切換差は最大の２．５℃になる。これは、タイム
発生器３３の出力Ａｔにパルスっまり１信号が現われな
い４時間の継続時間中でだけ生じる。

しかし、４時間の経過後毎に、継続時間１５分の１信号
が生じて比較器４４の反転入力の電圧を約３Ｖ以上に高
めるので、比較器４４の出力電圧は降下し、タイム発生
器３３の１信号出力パルスが１５分後に再び現われなく
なるまで、サーモスタットスイッチは小さいヒステリシ
スを有する。

この結果第３図に示すように、サーモスタットは４時間
の間０．５℃のオン切換温度Ｔｅ、、、を有し、１５分
の期間中は、−２℃をオフ切換温度として−０，５℃の
オン切換温度を有する。

切換スイッチ２０の一２℃というオフ切換温度への設定
は、蒸発器に氷層の所定厚を維持しながらビールを冷却
する用途で選択される。この場合には、比較器２５の非
反転入力（＋）とアースの間に接続されたコレクターエ
ミッタ経路を有するトランジスタ５４のベースをダイオ
ード５５を介してアースに接続する短絡ブリッジ５３を
設け、エミッタとアースの間に別のダイオード５６が接
、続されたトランジスタ５４が遮断されるようにしなけ
ればならない。このトランジスタ５４は、抵抗５７を介
して同じくトランジスタ５４のベースに接続されたタイ
ム発生器３３の出力Ａ２がらの出力信号により、一定の
場合に圧縮器６を遮断する働きをする。短絡ブリッジが
働くとき、サーモスタットの切換差は小さい（１，５℃
）。短絡ブリッジが働くと、切換差は２．５℃になる。

つまりビールクーラー用のサーモスタットとして使われ
、短絡ブリッジ５３が含まれる場合、比較器４４が抵抗
４５を介してトランジスタ２２のエミッタへ正の電圧を
印加するときに、切換差が増大可能となる。

第１図によるクーラーが単に液体クーラーとして、すな
わち氷層を含まず、所望のオン切換値がほとんど０℃以
下に設定されることのないクーラ−として使われる場合
、所望のオフ切換値は比較器１９の非反転入力（＋）を
適宜分圧器１６の適切なタップへつなぐことによって、
自由に設定できる。−２℃以外の所望なオン切換値の全
ての設定において、比較器４３の出力はＯＶなので、比
較器４４の出力信号も同じく低いかまたはゼロで、電流
は抵抗４５を介してアースに流れるため、非常にわずか
な電流だけが切換差を決める抵抗２１を通って流れ、切
換差は非常に小さくなる（１．５℃）。

液体の代りに空気だけで冷却を行なうときは、切換差が
最大２．５℃となるように短絡ブリッジを省いてもよい
。従って、空気のオフ切換温度は、＋３℃の切換差で一
２℃〜＋８℃の範囲に設定できる。

トランジスタ２２のエミッタとダイオード５５のカソー
ド間の抵抗５８が、短絡ブリッジ５３の含まれないとき
におけるトランジスタ２２のエミッタの短絡を防ぐ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御回路を含む冷却装置の概略断
面図； 第２図は本発明による制御回路の回路図；及び第３図は
本発明による制御回路の特定の設定に基づく所望オン／
オフ切換温度の時間関係を示す図である。 １−・−容器、２−冷却剤、３−熱交換器、４−側壁、
５−蒸発器、６−圧縮器、７−凝縮器、８・・・制御回
路、９一温度センサ、１２−氷層、１６−・分圧器、１
８．１９−・第１．第２比較器、２１・・−抵抗、２２
一定電流発生器、３３−・タイム発生器、ＵＢ−電圧源
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物品、特に飲料水を冷やす冷却剤を含んだ容器と、
   該容器の壁に取り付けられた蒸発器と、所定の望ましい
   オン／オフ切換値に応じてオン／オフ切換可能な圧縮器
   と、凝縮器とを備えた冷却装置用の制御回路で、該制御
   回路が蒸発器から一定の距離だけ離れてセンサを有し、
   蒸発器の周囲における氷層の形成をモニターするものに
   おいて、制御回路が、０℃より数度低い所望のオフ切換
   値（Ｔ＿ａ＿ｕ＿ｓ）、及び第１期間（４時間）中にお
   ける０℃より高い所望の温度（Ｔｅ＿ｍ＿ａ＿ｘ）と第
   ２期間（１／４時間）中における０℃より低い所望の温
   度（Ｔｅ＿ｍ＿ｉ＿ｎ）との間で周期的に変更可能な所
   望のオン切換値を有するサーモスタットを備えたことを
   特徴とする冷却装置用制御回路。 ２、前記サーモスタットが電子サーモスタットで、その
   所望なオフ切換値（Ｔ＿ａ＿ｕ＿ｓ）が−２℃に固定さ
   れ、切換差（Ｔ）が約１．５℃から約２．５℃へ及び逆
   に交互に変更可能であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の冷却装置用制御回路。 ３、前記サーモスタットの異なった切換差の期間が、タ
   イム発生器（３３）からの０及び１出力信号によって決
   まることを特徴とする特許請求の範囲第１又は２項記載
   の冷却装置用制御回路。 ４、前記タイム発生器（３３）が第１の長い期間（４時
   間）中に約２．５℃の切換差、及び第２の短い期間（１
   ／４時間）中に約１．５℃の切換差をもたらすことを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の冷却装置用制御回
   路。 ５、前記第１期間が約４時間の継続時間で、前記第２期
   間が約１５分の継続時間であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１〜４項のいずれか１項記載の冷却装置用制
   御回路 ６、第１比較器（１８）の第１入力（−）に温度センサ
   （９）の測定値信号が与えられて圧縮器（６）のオフ切
   換を行ない、分圧器（１６）で設定された所望値のオン
   切換信号が第２比較器（１９）の第１入力（＋）に与え
   られて圧縮器（６）のオン切換を行ない、第１比較器（
   １８）の第１入力（−）及び第２比較器（１９）の第２
   入力（−）が切換差を固定するため、定電流発生器（２
   ２）を介し電圧源（Ｕ＿Ｂ）にも接続された抵抗（２１
   ）によって相互に接続されており、定電流発生器（２２
   ）がタイム発生器（３３）の出力信号により設定可能で
   、第１の短い期間（１／４時間）が電流の変化をもたら
   し切換差の変化を生ぜしめることを特徴とする特許請求
   の範囲第１〜５項のいずれか１項記載の冷却装置用制御
   回路。