JPS62294879A - 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】 ３、発明の詳細な説明 （イ）産業上の利用分野 本発明は二系統の冷凍サイクルを構成する圧縮機を可変
速運転する事によって被冷却空間の温度を制御する冷却
装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来より此種冷却装置例えば冷却貯蔵庫に用いられるも
のでは設定温度の上下に上限温度及び下限温度を決め、
上限温度で冷凍サイクルの圧縮機を起動し、下限温度で
停止せしめる事によって被冷却空間の温度が平均して設
定温度となる様に構成されているため、被冷却空間の温
度変動が激しく貯蔵物品が劣化し易い。第９図にこの様
な冷却装置を用いた場合の被冷却空間である貯蔵室の温
度（ＴＰ）の時間推移を示す。この場合圧縮機の０Ｎ−
ＯＦＦによって温度（工、）は設定温度（Ｔｓ）の上下
に決めた上限温度（Ｔ−と下限温度（ＴＬ）との間で周
期的に変動する。又、時刻（ｔ、。）に冷凍サイクルの
蒸発器の除霜が開始きれると温度（Ｔ、）は急激に上昇
して行き、時刻（１，、）に除霜を終了して冷却運転を
開始しても設定温度（Ｔ、）まで低下するのは時刻（ｔ
ｘｔ）である。

これを解決するために例えば特公昭５９−３４９３６号
公報ではインバータ回路を用いて圧縮機モータを回転数
制御する事によって温度（Ｔｐ）を第１０図の如く設定
温度（Ｔ、）に略安定的に制御している。

（八）発明が解決しようとする問題点 以上の様にインバータ回路を用いれば第１０図の如く温
度（Ｔ、）を安定的に制御できるが、この場合にも蒸発
器の除霜は行わなければならない、第１０図中時刻（１
，、）に除霜が開始されると同時に圧縮機も停止せられ
るため温度（Ｔ、）は急激に上昇してしまう。又、その
後時刻（１，、）で除霜が終了し、圧縮機が再起動して
も、冷凍サイクルの冷却能力は直ぐには上昇せず、又、
冷却器の温度も高くなっているため、温度（ＴＰ）が設
定温度（工、）まで低下するのは長時間経過した時刻（
１，、）になってしまう問題が生じていた。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は斯かる問題点を解決すめために成されたもので
以下実施例に沿って本発明の詳細な説明する。

冷却装置（Ｒ）はそれぞれ独立した二系統の冷凍サイク
ルから成る冷却ユニット（Ａ）（Ｂ）を具備し、制御装
置（１１）はインバータ回路（１０）によって冷却ユニ
ット（Ａ）（Ｂ）の圧縮機（ＣＡ）（ＣＢ）を可変速制
御する。制御装置（１１）は冷却ユニット（Ａ）（Ｂ）
をＭ時間毎に交互に切り換えて運転し、停止している方
の蒸発器（５）若しくは（６）を直ぐに除霜するが除霜
終了後所定期間双方の圧縮機（ＣＡ）（ＣＢ）を運転し
、貯蔵室（１３）を強力に冷却する。

（＊）作用 本発明によれば一方め冷却ユニットで貯蔵室を冷却しつ
つ、他方の冷却ユニットの蒸発器の除霜を行える。又、
除霜終了後は双方の冷却ユニットで強力に冷却して温度
低下を促進する。

（へ）実施例 次に図面において本願の実施例を説明する。第１図は本
願の冷却装置（Ｒ）の構成をブロック図で示している。

（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ独立した冷凍サイクルから成る
冷却ユニットであり、それぞれ圧縮機（ＣＡ）（ＣＢ）
、凝縮器（１）（２＞、減圧器（３）（４）、蒸発器（
５）（６）を順次連通接続して別々の冷媒回路を形成し
ている。（ＦＡ）（ＦＢ）は蒸発器（５）（６）と熱交
換した冷気をそれぞれ強制循環するための送風機であり
、（７）（８）はそれぞれ凝縮器（１）（２）冷却用の
送風機である。又、（ＤＡ）（ＤＢ）は蒸発器（５）（
６）に成長する霜を融解するための除霜ヒータである。

圧縮機（ＣＡ）（ＣＢ）は例えば三相誘導電動機によっ
て駆動されるものであり、周知のインバータ回路（１０
）の出力によって可変速ときれ、圧縮機（ＣＡ）（ＣＢ
）から吐出きれた高温高圧ガス冷媒はそれぞれ凝縮器（
１）（２）に流入して放熱凝縮し、減圧器（３）（４＞
で減圧された後、蒸発器（５）（６＞にそれぞれ流入し
てそこで蒸発し、冷却作用を発揮して圧縮機（ＣＡ）（
ＣＢ）にそれぞれ帰還するものである。

（１１）はマイクロコンピュータにて構成する制御装置
であり、後述する貯蔵庫（１２）の貯蔵室（１３）内の
温度（ＴＰ）を検出する温度検出装置（１４）の出力及
び、所望の貯蔵室（１３）温度（Ｔ、）を設定する温度
設定装置（１５）の出力を入力としている。制御装置り
１１）は温度検出装置（１４）及び温度設定装置（１５
）の出力に基づき、或いはその機能として内蔵する後述
する各種タイマに基づき、インバータ回路に対してＰＩ
Ｄ制御周波数信号を発生する。ＰＩＤ制御とは温度＜’
ｒｐ）の設定温度（Ｔ、）からの偏差、温度（Ｔｐ）の
変化の傾き、及び温度（ＴＰ）の所定時間の設定温度（
Ｔ、）からの偏差に基づいて周波数信号を修正し、温度
（Ｔ、）を設定温度（Ｔ、）に略一致する様に制御する
ものであり、インバータ回路（１０）の出力周波数にし
て例えば３０Ｈ２から１２０Ｈｚの範囲で制御装置（１
１）は周波数信号を変化させる。即ち、マイクロコンビ
コータは所定時間毎に温度（ＩＰ）と設定温度（Ｔ、）
との差（△Ｔ）を算出しこの値によって所定の比例要素
修正量を決定し、例えば設定温度（Ｔ、）より（’ｒｐ
）が高い場合はインバータ回路（１０）の出力周波数を
増加する方向に、又、逆に低い場合は減じる方向に周波
数信号を修正する。又、所定時間毎の温度（Ｔ、）の変
化率により所定の微分要素修正量を算出し、この修正量
を前記変化率を減少せしめる方向で前記比例要素修正量
に加算することによって、設定温度（Ｔ、）付近での温
度（Ｔ、）の所謂オーバーシュートを小さくする。更に
マイクロコンピュータは前記差（八Ｔ）を十分に長い所
定時間加算することにより所定の積分要素修正量を算出
し、（八Ｔ）を減じる方向に前記比例要素修正量に加算
して設定温度（工、）と温度＜ｒｐ）との定常的な差を
無くする様にする。これによって結果的に温度（ＴＰ）
は設定温度（ＴＩ）に略一致する様に制御されることに
なる。インバータ回路（１０）は制御装置（１１）から
の周波数信号に基づきそれに略比例して例えばＯＨ，か
ら１２ＧＨｚまで出力周波数を変化させるもので、その
出力は圧縮機（ＣＡ）（ＣＢ）の双方にそれぞれマグネ
ットスイッチ（ｓｗｔ　）（ｓｗｔ　）を介して接続さ
れる。制御装置（１１）は機能として内蔵する切換タイ
マに基づいてマグネットスイッチ（ＳＷ、　）（ＳＷハ
を後述する如く所定時間毎に交互に閉じると共に、必要
に応じて双方を同時に閉じる。更に制御装置（１１）は
後述する如く除霜ヒータ（ＤＡ）（ＤＢ）の制御を実行
する。

第２図は貯蔵庫（１２）の正面図を、又第３図は側断面
図を示している。貯蔵庫（１２）の貯蔵室（１３）内は
冷却装置（Ｒ）によって氷温帯を含む所望の設定温度（
Ｔ、）に維持するものであり、前方に開放する外箱内に
内箱を組み込み、両箱間にウレタン若しくはグラスウー
ル、または内部を真空状態とした断熱ブロック等を装填
するか、或いは断熱パネルを組み立てて箱状とする等に
より断熱箱体（１７）を構成しており、この断熱箱体（
１７〉内を貯蔵室（１３）としている。尚、実施例では
断熱箱体（１７）は前方に開口しているが、上方に開口
したものでも良くまた、開口は断熱扉（１８）（１９）
によって開閉自在に閉室される。また、ここで氷温とは
氷点下であって肉や魚等が凍結する前の温度帯を意味し
ており、通常この温度は略−１℃から一４°Ｃの範囲で
ある。冷却ユニット（Ａ）（Ｂ）の圧縮機（ＣＡ）（Ｃ
Ｂ）、凝縮器（１バ２）、送風機（７）（８）はそれぞ
れ断熱箱体（１７）の天面に並列して取付けられると共
に、送風機（ＦＡ＞（ＦＢ）、蒸発器（５）（６）及び
除霜ヒータ（ＤＡ）　（ＡＢ）は貯蔵室（１３）の天上
部に配設され、グリル（２０）で覆われている。貯蔵室
（１３）背部にはグリル（２０）後端に冷気吐出口（２
３）が形成されており、送風機（ＦＡ）（ＦＢ）は回転
してその前方のグリル（２０）に形成した吸込口（２４
）（２５）より貯蔵室（１３）内の冷気をそれぞれ吸引
し、冷気吐出口（２３）より貯蔵室（１３）内に冷気を
第３図の如く吐出せしめる。又、制御装置（１１）及び
インバータ回路（１０）も図示しないが、断熱箱体（１
７）上面に取付けられる。

次に第４図乃至第７図を参照して本発明の冷却装置（Ｒ
）の動作を説明する。第４図乃至第６図は制御装置（１
１）のマイクロコンピュータのプログラムを示すフロー
チャートであり、第７図は各機器の駆動状態の時間推移
を示す。時刻（ｔｏ）で電源を投入したらステップ（３
０）ですべてをリセットし、ステップ（３１）でＡユニ
ットフラグをセットする。

次にステップ（３２）で前述のＰＩＤ制御を実行して周
波数信号（Ｈ）を決定し、次にステップ（３３）でマイ
クロコンピュータがその機能として有する切換タイマを
カウントし、ステップ（３４）でカウントが終了してい
るか否か判断し、否であるからステップ（４０）にジャ
ンプしてサブルーチン１を実行する。

第５図にサブルーチン１を示す。ステップ（５１）で２
ユニツトフラグがセットきれているか否か判断し、否で
あるからステップ（Ｓ、）に進み、Ａユニットフラグが
セットされているか否か判断する。Ａユニットフラグは
ステップ（３１）でセット諮れているからステップ（Ｓ
、）に進み、マグネットスイッチ（ｓｗｔ）を閉じて冷
却ユニット（Ａ）を運転する。マグネットスイッチ（Ｓ
賢＋）が閉じられた事によってインバータ回路（１０）
の出力は圧縮機（ＣＡ）に入力きれ回転数制御きれる。

同時に送風機（ＦＡ）が運転されて貯蔵室（１３）内は
蒸発器（５）によって冷却される。

サブルーチン１を実行したら次にステップ（４１）で除
霜フラグがセットきれているか否か判断し、否であるか
らステップ（３２）に戻り以後これを繰り返えす。時刻
（ｔｏ）からＭ時間後の時刻（ｔ、）になると切換タイ
マがカウントを終了する（切換タイマのカウント時間は
Ｍ時間である）。それによって今度はステップ（３４）
から（３５）に進み、切換タイマをリセットし、次にス
テップ（３６）でＡユニットフラグが現在セットされて
いるか否か判断し、セットきれているからステップ（３
７）に進んでＡユニットフラグをリセットしステップ（
３’９）で除霜フラグをセットしてステップ（４０）に
進む、サブルーチン１では今度はステップ（Ｓ２）でＡ
ユニットフラグがリセットきれているからステップ（Ｓ
、）に進んでマグネットスイッチ（ＳＷ＊）を閉じ、今
度は冷却ユニット（Ｂ）の圧縮機（ＣＢ）を運転開始す
る６次にステップ（４１）に進み、除霜フラグがセット
されているからステップ（４２）に進んでサブルーチン
２を実行する。

第６図にサブルーチン２を示す、ステップ（Ｓ、）で２
ユニツトフラグがセットされているか否か判断し、否で
あるからステップ〈Ｓ、）に進み、Ａユニットフラグが
セットされているか判断し、リセットされているからス
テップ（Ｓ８）に進んで除霜ヒータ（ＤＡ＞に通電して
冷却ユニット（Ａ）の蒸発器（５）の除霜を開始する６
次にステップ（Ｓ、）で蒸発器（５〉が所定の除霜終了
温度に達しているか判断し、否であるからステップ（３
２）に戻り、これを繰り返えす、即ち貯蔵室（１３）内
は冷却ユニット（Ｂ）からの冷却を受けつつ、一方で冷
却ユニ・ｙト（Ａ）の蒸発器（５）の除霜を実行する。

従って蒸発器（５）除霜時の除霜ヒータ（ＤＡ）の発熱
による貯蔵室（１３）の温度上昇は低く抑えられること
になる。

この様な状態が継続されて時刻（ｔ、）に蒸発器（５〉
の温度が所定の除霜終了温度に達すると（制御装置（１
１）は図示しないセンサーによって再蒸発器（５）（６
）の温度を検出している）、ステップ（Ｓりから今度は
ステップ（Ｓ、）に進み２ユニツトフラグをセットし、
ステップ（Ｓ’ｓ）で現在の貯蔵室（１３）の温度（Ｔ
Ｆ）を読み込み、ステップ（Ｓ、、）で設定温度（Ｔｓ
）との差（６丁）を算出し、ステップ（ｓｕｍ）で（６
丁）が例えば−１，５℃等の温度（ＴＩ）以下となって
いるか判断し、否であればステップ（Ｓ＋　Ｓ）に進ん
で今度は（６丁）が例えば−０，２℃等の温度（Ｔ、）
以下か否か判断し、否であればステップ（３２）に戻る
。その後はステップ（Ｓ、）で２ユニツトフラグがセッ
トされているからステップ（Ｓ４）に進んでマグネット
スイッチ（ｓｗｔ）（ｓｗｔ）を共に閉じ、冷却ユニッ
ト（Ａ）（Ｂ）双方の圧縮機（ＣＡ’）（ＣＢ）を運転
する。又、ステップ（Ｓ、）でも２ユニツトフラグがセ
ットされているのでステップ（ｓｒｓ）にジャンプし、
以下前述同様に温度差（△Ｔ）について判断する。この
様な双方の冷却ユニット（Ａ）（Ｂ）双方による冷却作
用によって温度（Ｔ、）が低下して（６丁）が（Ｔ、）
に達するとステップ（Ｓ、＊）から（ｓｔｙ）に進んで
現在の周波数信号（ＩＩＦ）を読み込んで、ステップ（
ＳＩＩ）で例えばインバータ回路（１０）の出力周波数
を５０Ｈ２とする周波数信号（Ｈ６）以下となっている
か否か判断し、否であればステップ（３２）に戻る。そ
の後ステップ（Ｓ、、）で周波数信号（ＩＰ）が（Ｈｏ
）以下となればステップ（ＳＩＩ＞に進む。又、それ以
前に温度差（△丁）が（ＴＩ）に達していればステップ
（ｓｌｌ＞から（Ｓ、、）に進み、２ユニツトフラグを
リセットし、ステップ（Ｓ、。）で除霜フラグをリセッ
トし、以後はステップ（Ｓ、）から（Ｓ６）に進んで冷
却ユニット（Ｂ）による冷却を実行する。これによって
所謂アンダーシュートを最少限とする。

即ち時刻（ｔ、）に於いて（６丁）が（’ＩＩ）以下で
且つ（Ｈ２）が（Ｈ，）以下となった時、或いはく６丁
）が（Ｔ、〉以下となった時に双方の冷却ユニット（Ａ
）（Ｂ）による冷却動作を終了し、冷却ユニット（Ｂ）
のみの運転に戻る０以上の時刻（ｔ、）から（ｔ、）ま
での温度（Ｔ、）の推移を第８図に示す０時刻（１＋　
）で蒸発器（５）の除霜が開始されると、冷却ユニット
（Ｂ）の運転は行われているものの（インバータ回路（
１０）からは当然圧縮機（ＣＢ）を最大使方とする周波
数の出力が発生する。）、直ぐには冷却能力は上昇しな
いので、温度（Ｔ、）は多少上昇するが、圧縮機（ＣＢ
）を運転しない場合（第１０図）の如く急激に上昇する
事はなく、温度上昇は最少限に抑制きれる。

時刻（ｔ８）に除霜が終了すればそれ以上の温度上昇は
なくなり、冷却ユニット（Ａ）（Ｂ）双方の冷却運転に
よって温度は再び低下して行く。この時は貯蔵室（１３
）内には蒸発器（５）（６）と熱交換した多量の冷気が
供給されるため、温度（ＴＰ）は急速に低下する事にな
る。即ち、これによって時刻（ｔ、）から（ｔ、）まで
の所用時間は第９図の時刻（１，、）から（１，、）若
しくは第１０図の時刻（ｔよ、）から（１，、）までの
所用時間よりも著しく短くなる。従って収納されている
物品の温度上昇も最少限に抑えられ、品質劣化を阻止で
きる様になる。

その後時刻（ｔ、）からＭ時間後の時刻（ｔ４）に切換
タイマがカウントを終了するとステップ（３６）から今
度はステップ（３８）に進んでＡユニットフラグをセッ
トする。従ってステップ（Ｓ、）ではステップ（ＳＳ）
に進んでマグネットスイッチ（聞、）を閉じ冷却ユニッ
ト（Ａ）の運転を開始する。又、ステップ（３９）で除
霜フラグがセットされているので、ステップ（４１）か
ら（４２）に進み、ステップ（Ｓ、）ではＡユニットフ
ラグがセットきれているのでステップ（Ｓｌ。）に進ん
で除霜ヒータ（ＤＢ）に通電し、蒸発器（６）の除霜を
行う。以後は前述と同様な動作を実行する。

尚、実施例では除霜終了後の双方の冷却ユニット（Ａ）
（Ｂ）が共に運転きれる期間を温度と周波数信号の値で
決定したが、それに限られず、例えばタイマによって除
霜終了後のこの期間を設定しても良い。

（ト）発明の効果 本発明は以上の如く冷凍サイクルの圧縮機を可変速運転
する事によって被冷却空間の温度を制御するので、変動
の少ない安定した温度制御が可能となる。又、本発明で
は二系統の独立した冷凍サイクルを交互に切り換えて運
転すると共に、その一方で冷却運転を行いながら他方の
蒸発器の除霜を行うので除霜中の被冷却空間の温度上昇
も最少限に抑えられると共に除霜終了後は所定期間双方
の冷凍サイクルを運転するため、除霜後の温度低下を促
進し、設定温度に復帰するまでの所要時間を短縮できる
ため、被冷却空間の温度変動を更に少なくする事ができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の実施例を示すもので、第１
図は冷却装置の構成を示すブロック図、第２図は貯蔵庫
の扉を除く正面図、第３図は貯蔵庫の側断面図、第４図
乃至第６図は制御装置のマイクロコンピュータのフロー
チャート、第７図は各機器の動作状態を示す図、第８図
は貯蔵室の温度の時間推移を示す図であり、第９図及び
第１０図は第８図に相当する従来の冷却装置による貯蔵
室の温度を示す図である。 （Ｒ）・・・冷却装置、　（Ａ）（Ｂ）・・・冷却ユニ
ット、（ＣＡ）（ＣＢ）・・・圧縮機、　（ＤＡ＞（Ｄ
Ｂ）・・・除霜ヒータ、（５）（６）・・・蒸発器、　
（１０）・・・インバータ回路、　（１１）・・・制御
装置、　（１２）・・・貯蔵庫、　（１３）・・・貯蔵
室。　　′ 出願人　三洋重機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１名 第１図 ｈ　　　　　１１　　　　Ｔｓ １２図 第３図 第５１１ 第９図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、冷凍サイクルを構成する圧縮機を可変速運転するこ
   とにより被冷却空間の温度を設定値に制御する冷却装置
   において、該冷却装置はそれぞれ独立した二系統の冷凍
   サイクルと、該冷凍サイクルを制御して所定時間毎に切
   り換えて交互に運転する制御装置を具備し、該制御装置
   は前記冷凍サイクルの内の停止している方の冷凍サイク
   ルの蒸発器の除霜を実行すると共に、除霜終了後前記双
   方の冷凍サイクルを同時に運転する期間を構成する事を
   特徴とする冷却装置。