JP2001194046A - 独立した室内温度制御を行う冷凍システム - Google Patents

独立した室内温度制御を行う冷凍システム

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JP2001194046A
JP2001194046A JP2000348886A JP2000348886A JP2001194046A JP 2001194046 A JP2001194046 A JP 2001194046A JP 2000348886 A JP2000348886 A JP 2000348886A JP 2000348886 A JP2000348886 A JP 2000348886A JP 2001194046 A JP2001194046 A JP 2001194046A
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compartment
freezer
refrigeration system
fan
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JP2000348886A
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Warren Frank Bessler
ワレン・フランク・ベスラー
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General Electric Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 独立した室内温度制御を行う冷凍システムを
提供する。 【解決手段】 冷凍システムは、分割壁（６）の開口
（３４）を介して接続される冷凍室（１２）及び生鮮食
品室（１４）を有する外部キャビネット内に配置され
て、直列に接続された圧縮機（１８）、凝縮器（２
０）、膨張装置（２２）及び冷凍室蒸発器（２４）を有
する。室内温度を感知する冷凍室温度センサ（２６）及
び生鮮食品室温度センサ（２８）も設けられる。複数段
階速度の冷凍室ファン（３２）が、冷却空気を冷凍室全
体に送ると共に分割壁開口を介して生鮮食品室に送る。
制御装置（２５）が、生鮮食品室が冷却を要求した場合
又は冷凍室及び生鮮食品室が冷却を要求した場合、ファ
ンを高速で動作させ、且つ冷凍室のみが冷却を要求した
場合、低速で動作させるための制御信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却システムに関
し、特に、独立した室内温度制御を行う冷却システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】家庭用冷蔵庫は、通常、簡単な蒸気圧縮
サイクルで動作する。そのようなサイクルは、通常、直
列に接続され、冷媒で満たされた圧縮機、凝縮器、膨張
装置及び蒸発器を含む。蒸発器は、蒸発器の上方を通過
する空気から蒸発器を介して流れる冷媒へと熱伝導を行
ない、これにより冷媒を気化させる特殊な種類の熱交換
器である。冷却された空気は、１つ以上の冷凍室又は生
鮮食品室を冷やすのに用いられる。
【０００３】家庭用冷蔵庫は、ある範囲の、通常、約５
５から約９０の範囲の周囲温度で動作すると考えられて
いる。システムユーザには、通常、生鮮食品室内及び冷
凍室内の温度を調節する制御つまみが用意される。制御
つまみをそれぞれ複合的に設定するにあたり、周囲条件
に関わりなく理想的な冷蔵庫が達成すべき生鮮食品温度
及び冷凍温度の１組のターゲット値がある。異なるハー
ドウェアや制御計画により、この理想的な性能マトリッ
クスの見積もりが試みられている。
【０００４】通常、制御装置は生鮮食品室への空気流を
調整するために使用され、冷凍区画及び生鮮食品区画間
で分割される負荷の変動の原因となる。周囲温度が高
く、生鮮食品へのアクセスが頻繁な場合、ターゲット温
度を維持するためには生鮮食品区画へより多くの空気流
が供給されることが必要である。手動のダンパ空気制御
では、自動的に負荷の変動を補償することができず、顧
客の調整誤りが生じがちである。システム制御装置によ
り動かされる電動のダンパ空気流調整は、機能不全（す
なわち、非作動）を起こしがちであり、低周囲温度動作
中に逆方向の温度勾配を引き起こす恐れがある。
【０００５】従って、先行技術においては、生鮮食品室
及び冷凍室の理想的な性能温度を達成する改良された冷
凍システムに対する需要がある。
【０００６】
【発明の概要】本発明による冷凍システムは、分割壁開
口を介して接続される冷凍室及び生鮮食品室を有する外
部キャビネット内に配置される。圧縮機、凝縮器、膨張
装置及び冷凍室蒸発器が直列に接続され、各室を冷却す
るための冷媒を膨張し且つ凝縮する。冷凍室温度センサ
及び生鮮食品室温度センサが、それぞれの室内温度を感
知するために設けられる。複数段階速度蒸発器ファン
が、冷却空気を冷凍室全体に送ると共に分割壁開口を介
して生鮮食品室に送る。制御装置が、生鮮食品室が冷却
を要求した場合又は冷凍室及び生鮮食品室が冷却を要求
した場合、複数段階速度蒸発器ファンを高速で動作させ
るための制御信号を生成し、且つ冷凍室のみが冷却を要
求した場合、複数段階速度蒸発器ファンを低速で動作さ
せるための制御信号を生成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】冷却システム１０の例示した実施
例は、図１に示されるように、冷凍室１２及び生鮮食品
室１４を有する外部キャビネット１１を含む。分割壁１
６は、冷凍室１２と生鮮食品室１４とを分割する。本発
明は、冷凍システム１０に関連して記載されるが、本発
明は冷凍システム１０と共に実施される場合に限定され
ない。実際、本発明は他の多くの構成例と共に実施、利
用することが可能である。
【０００８】冷凍室１２及び生鮮食品室１４は、通常、
物を出入れするための開口又は扉を設けた防熱壁で形成
されるハウジングを具備する。
【０００９】冷凍システム１０は、さらに圧縮機１８、
凝縮器２０、膨張装置２２及び蒸発器２４を具備する。
圧縮機１８は、制御装置２５に電気的に接続される。通
例、冷凍システム１０は、冷凍室及び生鮮食品室と熱的
に関連して提供され、冷凍室又は生鮮食品室を含むハウ
ジング上又はハウジング内に設置された数個の構成部品
を有し、その内部を冷却するために冷凍室１２及び生鮮
食品室１４に適合している。
【００１０】冷凍室温度センサ２６及び生鮮食品室温度
センサ２８は、それぞれ冷凍室１２及び生鮮食品室１４
内に配置され、室内温度を感知する。温度センサ２６、
２８は、通常、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、熱電対又は
サーミスタ等の固体センサである。温度センサ２６、２
８の各々は、制御装置２５に電気的に接続される。
【００１１】明瞭にする目的で、一実施例において、冷
凍システム１０の動作を冷凍モード及び生鮮食品モード
の観点から検討する。例示した実施例は、冷凍モード及
び生鮮食品モードの観点から検討されるが、本発明はこ
れらのモードに限定されない。実際、他の多くの動作モ
ードでの実施及び使用が可能である。
【００１２】動作中、冷凍室温度センサ２６及び生鮮食
品室温度センサ２８は、温度信号を生成し、この温度信
号を制御装置２５が受信する。
【００１３】冷凍室温度センサ２６により生成される温
度信号（Ｔ1 ）が、通常、約−２０℃から約−１５℃の
範囲内にあるプリセット冷凍室温度を上回った場合、制
御装置２５は冷凍モードに入る。
【００１４】冷凍モード中、制御装置２５は圧縮機１
８、凝縮器ファン３０及び冷凍室ファン３２を始動させ
るための信号を生成する。一実施例において、冷凍室フ
ァン３２は、高速と低速の２つの別々のファン速度を有
する２段階速度のファンである。別の実施例において、
冷凍室ファン３２は、高速、中速及び低速の３つの別々
のファン速度を有する３段階速度のファンである。高圧
蒸気相冷媒は、圧縮機１８から排出され、凝縮器２０で
凝縮される。液体となった冷媒は、膨張装置２２を経て
より低圧になるように膨張され、蒸発器２４へ流れる。
低圧力下の冷媒は、それに伴う低温で、従来の方法で冷
媒が気化される蒸発器２４に入る。冷媒の気化は、蒸発
器２４の周囲の空気の温度を下げる。冷却された空気
は、冷凍室ファン３２の回転により、冷凍室１２の全体
に送られる。
【００１５】冷凍室温度センサ２６により生成される温
度信号（Ｔ1 ）が、プリセット冷凍室温度を下回る場
合、冷却は必要でなくなるので制御装置２５は冷凍モー
ドから出る。
【００１６】生鮮食品室温度センサ２８により生成され
る温度信号（Ｔ2 ）が、通常、約３℃から約７℃の範囲
内にあるプリセット生鮮食品室温度を上回る場合、制御
装置２５は生鮮食品モードに入る。
【００１７】生鮮食品モード中、制御装置２５は圧縮機
１８、凝縮器ファン３０及び冷凍室ファン３２を始動さ
せるための信号を生成する。高圧気相冷媒は、圧縮機１
８から排出され、凝縮器２０で凝縮される。液体となっ
た冷媒は、膨張装置２２を経てより低圧になるように膨
張され、蒸発器２４へ流れる。低圧力下の冷媒は、それ
に伴う低温で、従来の方法で冷媒が気化される蒸発器２
４に入る。冷媒の気化は、蒸発器２４の周囲の空気の温
度を下げる。冷却された空気は、冷凍室ファン３２の回
転により、分割壁１６の開口３４を介して生鮮食品室１
４に送られる。
【００１８】生鮮食品温度センサ２８により生成される
温度信号（Ｔ2 ）が、プリセット生鮮食品室温度を下回
る場合、冷却は必要でなくなるので制御装置２５は生鮮
食品モードから出る。
【００１９】本発明の一実施例によれば、制御装置２５
は、冷凍室１２及び生鮮食品室１４のどちらから冷却要
求があるかに応じて、冷凍ファン３２の速度を変更す
る。冷凍モードのみの状態は、生鮮食品室の過冷却を防
止するのに低速のファンが適していることを示す。生鮮
食品モードのみの状態は、冷凍室の過冷却を制限する一
方で、生鮮食品室の冷却を最大化するのに適しているこ
とを示す。両方のモードがアクティブの場合、３段階速
度の実施例では中速のファンが使用され、２段階速度の
実施例では高速のファンが使用される。
【００２０】本発明から得られる利点は、冷凍室と生鮮
食品室との間の通風ダンパが除去できることである。別
々の多段階速度の冷凍室ファン３２は、冷凍室１２と生
鮮食品室１４との間の相関的な冷却供給を制御するため
に代わりに用いられる。
【００２１】本発明の別の実施例において、冷凍室ファ
ン３２は、高速と低速の２つの別々の速度を有する２段
階速度の冷凍室ファン３２である。高速モードは、騒音
とピーク負荷性能との妥協点として得られたものであ
り、通常の動作モードである。制御装置２５は、高速モ
ードにおいて気密ループを起動する。その理由はこれが
最も効率的な動作点だからである。本実施例において、
冷凍室温度センサ２８のみが、気密ループを起動するこ
とができる。
【００２２】冷凍室温度センサ２６により生成される温
度信号（Ｔ1 ）が、通常、約−２０℃から約−１５℃の
範囲内にあるプリセット冷凍室温度を上回る場合、制御
装置２５は圧縮機１８及び冷凍室ファン３２を始動させ
るための信号を生成する。冷凍室ファン３２は、高速時
に始動する。
【００２３】次に、制御装置２５は、生鮮食品室温度セ
ンサ２８を監視する。生鮮食品室温度センサ２８により
生成される温度信号（Ｔ2 ）が、通常、約３℃から約７
℃の範囲内にあるプリセット生鮮食品室温度を上回る場
合、制御装置２５は、冷凍室ファン３２の速度を高速に
維持する。
【００２４】生鮮食品室温度センサ２８により生成され
る温度信号（Ｔ2 ）が、プリセット生鮮食品室温度を下
回る場合、生鮮食品室１４において冷却の必要がなくな
る。その場合、制御装置２５は、冷凍室がまだ冷却を必
要とするかどうかを判定するために冷凍室温度センサ２
６を監視する。冷凍室１２がさらなる冷却を必要とする
場合、冷凍室ファン３２は、冷凍室温度センサにより生
成される温度信号（Ｔ 1 ）がプリセット冷凍室温度を下
回るまで、低速に速度を下げられ、また冷却の必要がな
くなると、制御装置２５は圧縮機１８及び冷凍室ファン
３２を停止させるための信号を生成する。
【００２５】上述したように、本実施例では、冷凍室温
度センサ２６が冷凍室１２の冷却が必要であると示す場
合、冷凍室ファン３２は高速で始動する。制御装置２５
が生鮮食品室温度センサ２８を監視し、生鮮食品室の冷
却が必要でない場合、制御装置２５は冷凍室１２が冷却
されるまで冷凍室ファン３２の速度を低速に下げる。
【００２６】一実施例において、生鮮食品室１４が「警
報限度」に到達しない場合、例えばプリセット生鮮食品
室温度を２℃から５℃上回る場合、冷凍温度センサ２８
のみが気密ループを起動することができる。「警報限
度」が生鮮食品温度センサ２８により示された場合、冷
凍室ファン３２は、高速で始動され、蒸発器２４周辺の
冷却された空気が冷凍室ファン３２の回転により分割壁
１６の開口３４を介して生鮮食品室１４に送られる。
【００２７】低速で動作する冷凍室ファン３２は、生鮮
食品室１４の温度にさほど影響を与えない。冷凍室ファ
ン３２の低速動作は、冷凍室１２と生鮮食品室１４との
間の分割壁１６の開口３４を介する空気流を多量にもた
らすほど十分な流動圧を生成しない。従って、低速での
ファン動作は、主に低温周囲条件用に又生鮮食品室１４
が冷却を必要としなくなった時に冷凍室１２の温度を低
く調整するために使用される。
【００２８】本発明の別の実施例において、冷凍室ファ
ン３２は高速、中速及び低速の３つの別々の速度を有す
る３段階速度の冷凍室蒸発器である。中速は、通常周囲
動作に適しており、通常の台所での使用に望ましい静音
動作を提供するので、通常の動作モードになっている。
制御装置２５は、高周囲温度が検出されるか、生鮮食品
室１４の急速冷凍（「ターボ冷凍」）をエンドユーザが
選択しない限り、気密ループを中速のファン速度で起動
する。いずれの場合においても、制御装置２５は高速を
始動速度として気密ループを起動する。中速のファン速
度が冷凍室１２が満足するのに先立って生鮮食品室１４
での設定点温度制御を達成することができない場合、高
速が用いられて最大の生鮮食品冷却をもたらす。低速は
２段階蒸発器ファンの論理と同一の方法で使用される。
【００２９】本発明の別の実施例において、２段階速度
の冷凍室ファン及び３段階速度の冷凍室ファン３２を用
いた両実施例は冷凍室１２の温度設定点を使用し、気密
ループ冷却を開始し、冷凍室１２と生鮮食品室１４の設
定点の両方を満足させて気密ループを終了する。冷凍室
１２の冷却要求に先立って、生鮮食品室１４の冷却が満
足させられる場合、より低いファン速度への移行が生じ
る。生鮮食品室１４の冷却に先立って、冷凍室の冷却が
満足されられる場合、より高いファン速度への移行が生
じる。
【００３０】以上、本発明の幾つかの特徴を図示して説
明してきたが、当業者には多くの変形及び変更が考えら
れるだろう。従って、特許請求の範囲は、本発明の趣旨
の範囲内に入るそのような変形及び変更のすべてを包含
することを意図しているものと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す概略側断面図。
【符号の説明】
１０ 冷凍システム １１ 外部キャビネット １２ 冷凍室 １４ 生鮮食品室 １６ 分割壁 １８ 圧縮機 ２０ 凝縮器 ２２ 膨張装置 ２４ 冷凍室蒸発器 ２６ 冷凍室温度センサ ２８ 生鮮食品室温度センサ ３０ 凝縮器ファン ３２ 冷凍室ファン ３４ 分割壁開口

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分割壁開口を介して接続される冷凍室及
    び生鮮食品室を有する外部キャビネット内に配置される
    冷凍システムにおいて、 直列に接続され、前記冷凍室及び前記生鮮食品室を冷却
    するために冷媒を膨張し且つ凝縮するための圧縮機、凝
    縮器、膨張装置及び冷凍室蒸発器と、 前記冷凍室蒸発器に隣接して配置され、冷却された空気
    を前記冷凍室全体に送ると共に前記分割壁開口を介して
    前記生鮮食品室に送る複数段階速度冷凍室蒸発器ファン
    と、 前記圧縮機及び前記複数段階速度冷凍室蒸発器ファンに
    結合されて、前記圧縮機及び前記複数段階速度冷凍室蒸
    発器ファンに制御信号を供給すると共に、前記室内温度
    センサに結合されて、前記室内温度センサから温度信号
    を受信する制御装置であって、前記冷凍室及び前記生鮮
    食品室が冷却を要求した場合又は前記生鮮食品室が冷却
    を要求した場合、前記複数段階速度冷凍室蒸発器ファン
    を第１の高い速度で動作させるための制御信号を生成
    し、且つ前記冷凍室のみが冷却を要求した場合は、前記
    複数段階速度冷凍室蒸発器ファンを第２の低い速度で動
    作させるための制御信号を生成する制御装置と、を具備
    する冷凍システム。
  2. 【請求項２】 前記室内温度センサは固体センサである
    請求項１記載の冷凍システム。
  3. 【請求項３】 前記冷凍システムは、冷凍モード及び生
    鮮食品モードで動作する請求項１記載の冷凍システム。
  4. 【請求項４】 前記冷凍室温度センサにより生成される
    前記温度信号（Ｔ1）が、プリセット冷凍室温度を上回
    ると、前記制御装置は冷凍モードに入る請求項４記載の
    冷凍システム。
  5. 【請求項５】 前記プリセット冷凍室温度は、約−２０
    ℃から約−１５℃の範囲内である請求項４記載の冷凍シ
    ステム。
  6. 【請求項６】 前記冷凍室温度センサにより生成される
    前記温度信号が、前記プリセット冷凍室温度を下回る
    と、冷却の必要がなくなるため前記制御装置は、冷凍モ
    ードから出る請求項４記載の冷凍システム。
  7. 【請求項７】 前記生鮮食品室温度センサにより生成さ
    れる温度信号（Ｔ2）が、プリセット生鮮食品室温度を
    上回ると、前記制御装置は生鮮食品モードに入る請求項
    １記載の冷凍システム。
  8. 【請求項８】 前記プリセット生鮮食品室温度は、約３
    ℃から約７℃の範囲内である請求項７記載の冷凍システ
    ム。
  9. 【請求項９】 前記生鮮食品室温度センサにより生成さ
    れる前記温度信号が、前記プリセット生鮮食品室温度を
    下回ると、冷却の必要がなくなるため前記制御装置は、
    生鮮食品モードから出る請求項７記載の冷凍システム。
  10. 【請求項１０】 分割壁開口を介して接続される冷凍室
    及び生鮮食品室を有する外部キャビネット内に配置され
    る冷凍システムにおいて、 直列に接続され、前記冷凍室及び前記生鮮食品室を冷却
    するために冷媒を膨張し且つ凝縮するための圧縮機、凝
    縮器、膨張装置及び冷凍室蒸発器と、 前記冷凍室蒸発器に隣接して配置され、高速と低速の２
    つの別々の速度を有し、冷却された空気を前記冷凍室全
    体に送ると共に前記分割壁開口を介して前記生鮮食品室
    に送る２段階速度冷凍室蒸発器ファンと、 前記圧縮機及び前記２段階速度冷凍室ファンに結合され
    て、前記圧縮機及び前記２段階速度冷凍室ファンに制御
    信号を供給すると共に、前記室内温度センサに結合され
    て、前記室内温度センサから温度信号を受信する制御装
    置であって、前記冷凍室温度センサが冷却を要求した場
    合、前記２段階速度冷凍室ファンを高速で動作させるた
    めの制御信号を生成する制御装置と、を具備する冷凍シ
    ステム。
  11. 【請求項１１】 前記制御装置は、生鮮食品室の冷却が
    要求されているかどうかを検出するために生鮮食品室温
    度センサを監視する請求項１０記載の冷凍システム。
  12. 【請求項１２】 前記制御装置は、生鮮食品の冷却が要
    求されていないことを検出し、前記冷凍室が設定点温度
    を下回る温度で冷却されるまで前記冷凍室ファンを低速
    とする請求項１１記載の冷凍システム。
  13. 【請求項１３】 前記生鮮食品温度センサにより警報温
    度限度が検出されない場合、前記冷凍温度センサのみが
    前記制御装置を始動させることができる請求項１０記載
    の冷凍システム。
  14. 【請求項１４】 前記警報限度は、約２℃から約５℃の
    範囲内でプリセット温度を上回る請求項１３記載の冷凍
    システム。
  15. 【請求項１５】 分割壁開口を介して接続される冷凍室
    及び生鮮食品室を有する外部キャビネット内に配置され
    る冷凍システムにおいて、 直列に接続され、前記冷凍室及び前記生鮮食品室を冷却
    するために冷媒を膨張し且つ凝縮するための圧縮機、凝
    縮器、膨張装置及び冷凍室蒸発器と、 前記冷凍室蒸発器に隣接して配置され、高速、中速及び
    低速の３つの別々の速度を有し、冷却された空気を前記
    冷凍室全体に送ると共に前記分割壁開口を介して前記生
    鮮食品室に送る３段階速度冷凍室ファンと、 前記圧縮機及び前記３段階速度冷凍室ファンに結合され
    て、前記圧縮機及び前記３段階速度冷凍室ファンに制御
    信号を供給すると共に、前記室内温度センサに結合され
    て、前記室内温度センサから温度信号を受信する制御装
    置であって、前記冷凍室温度センサが冷却を要求した場
    合、前記３段階速度冷凍室ファンを中速で動作させるた
    めの制御信号を生成する制御装置と、を具備する冷凍シ
    ステム。
  16. 【請求項１６】 前記制御装置は、生鮮食品室の冷却が
    要求されているかどうかを検出するために生鮮食品室温
    度センサを監視する請求項１５記載の冷凍システム。
  17. 【請求項１７】 前記制御装置は、生鮮食品の冷却が要
    求されていないことを検出し、前記冷凍室が設定点温度
    を下回る温度で冷却されるまで前記冷凍室ファンを低速
    で動作させる請求項１６記載の冷凍システム。
  18. 【請求項１８】 前記制御装置は、生鮮食品の冷却が要
    求されていないことを検出し、前記冷凍室が設定点温度
    を下回る温度で冷却されるまで前記冷凍室ファンを低速
    で動作させる請求項１７記載の冷凍システム。
  19. 【請求項１９】 前記生鮮食品温度センサにより警報温
    度限度が検出されない場合、前記冷凍室温度センサのみ
    が前記制御装置を始動させることができる請求項１５記
    載の冷凍システム。
  20. 【請求項２０】 前記警報限度は、約２℃から約５℃の
    範囲内でプリセット温度を上回る請求項１９記載の冷凍
    システム。
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