JP4584107B2 - 冷却貯蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、複数の蒸発器を備え、それらに１台の圧縮機から冷媒を供給する冷却貯蔵庫に関する。

この種の冷却貯蔵庫としては、断熱性の貯蔵庫本体に例えば冷凍室と冷蔵室とを断熱して区画形成すると共に各室に夫々蒸発器を配置し、これらの蒸発器に１台の圧縮機から冷媒を交互に供給して冷却作用を生じさせるようにしたものが知られており、例えば特許文献１が例示できる。

このものは、冷媒を圧縮機によって圧縮すると共に凝縮器により液化し、これを三方弁の出口側にそれぞれキャピラリチューブを介して接続した冷凍室用蒸発器及び冷蔵室用蒸発器に交互に供給するようになっており、設定温度に近い温度域で通常の冷却運転を行っているいわゆるコントロール運転時には、例えば、冷却している側の室がＯＦＦ温度に達したら、三方弁を切り替えて他方側の室の冷却モードに切替え、両室の検出温度が共にＯＦＦ温度以下になったら圧縮機を停止するようになっている。

この構成であると、上記のコントロール運転時に、使用者が一方の貯蔵室に温度が高い食品等を収容すると、その貯蔵室の冷却を十分に行ってから他方の貯蔵室の冷却に移行することになるから、新たに収容した食品を十分に冷却できるという利点がある。

ところが、上記構成では、双方の貯蔵室に温度が高い食品を収容した場合には、先に冷却される方の貯蔵室はよいものの、その後に冷却される貯蔵室では食品の温度がなかなか下がらないという問題がある。

このような場合に対処して、例えば特許文献２では、制御装置が両貯蔵室を所定の時間比率で交互に切替えるといった技術が提案されている。ここでは、例えば冷蔵室と冷凍室との双方の貯蔵室の温度が共にＯＮ温度を越えると、冷凍室の冷却と冷蔵室の冷却とを例えば３０分：２０分の割合で交互に切り替える交互冷却モードが実行され、更に、それでも冷却能力が不足して冷凍室の温度が上昇してしまうときには、冷凍室内が所定温度（例えば−１２℃）に達したときに、上記時間比率を、冷凍室側を優先する時間比率（例えば４０分：２０分）に変更し、冷凍室の庫内温度の上昇を抑えるようにしていた。
実開昭６０−１８８９８２号公報 特開２００２−２２３３６公報

しかしながら、上述の構成としても、例えば冷凍室に温度が高い食品が収容されてその室内温度がＯＮ温度を上回って冷凍室冷却モードに移行した後に、今度は、冷蔵室の扉が頻繁に開閉されてその室内温度が一時的にでもそのＯＮ温度を上回ってしまうと、直ちに交互冷却モードに移行してしまうことになる。すると、冷蔵室の冷却に冷凍能力の一部が割かれるために、冷凍室の冷却が遅れ、結局、冷凍室の温度上昇を十分に抑えることができなくなる。

また、通常のコントロール運転ではなく、貯蔵室温度が室温に近い状態から設定温度近くに冷やし込むいわゆるプルダウン運転を行う場合、上述の３０分：２０分という長いサイクルでの交互冷却モードを行うと、貯蔵室温度を予め定めた温度カーブで冷却して行くという運転を行うことができず、貯蔵庫本体の容積等の仕様によって、冷却性能にバラツキができてしまう。かといって、交互冷却モードにおける切り替えを例えば３分：２分のような短いサイクルで行うと、上述のような冷凍室を急速に冷やしたい場合でも、冷蔵室の冷却に能力が割かれてしまう問題がより顕著になり、好ましくない。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、熱的負荷が異なる複数の貯蔵室にそれぞれ設けた複数の蒸発器に１台の圧縮機から冷媒を選択的に供給するようにした冷却貯蔵庫において、一方の貯蔵室の冷却モードになっているときに不必要に交互冷却モードに移行してしまうことを防止でき、しかも、予め定めた温度カーブでプルダウン運転を実行することも可能な冷却貯蔵庫を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための制御方法は、次の構成を備えた冷却貯蔵庫によって実施可能である（請求項１の発明）。

次のＡ１〜Ａ６の構成を備えた冷凍サイクルと、
（Ａ１）冷媒を圧縮する圧縮機
（Ａ２）この圧縮機によって圧縮された冷媒から放熱させる凝縮器
（Ａ３）入口が前記凝縮器側に接続されると共に２つの出口が第１及び第２の冷媒供給路に接続され、入口側を第１及び第２の冷媒供給路のいずれかに選択的に連通させる流路切替動作を可能とした弁装置
（Ａ４）第１及び第２の冷媒供給路に各々設けられた第１及び第２の蒸発器
（Ａ５）各蒸発器に流れ込む冷媒を絞るための絞り装置
（Ａ６）第１及び第２の蒸発器の冷媒出口側から圧縮機の冷媒吸入側に接続された冷媒環流路
互いに熱的負荷が異なり第１及び第２の蒸発器により生成された冷気によって冷却される第１及び第２の各貯蔵室を有する貯蔵庫本体と、
第１及び第２の各貯蔵室内の目標温度を設定するための目標温度設定器と、
各貯蔵室内の庫内温度を検出する第１及び第２の温度センサと、
目標温度設定器に設定された各貯蔵室の各目標温度と各温度センサにより検出された各貯蔵室の庫内温度との差である温度偏差を各貯蔵室毎に算出する温度偏差算出手段と、
この温度偏差算出手段により算出された温度偏差に関して各貯蔵室毎の差である室間温度偏差を算出してこれを積算する室間温度偏差積算手段と、
この室間温度偏差積算手段により積算された積算値を基準値と比較して弁装置における第１及び第２の各冷媒供給路の開放比率を変化させる弁制御手段とを備える冷却貯蔵庫である。

また、次の構成を備えた冷却貯蔵庫として構成することも可能である（請求項２の発明）。

次のＡ１〜Ａ６の構成を備えた冷凍サイクルと、
（Ａ１）インバータモータにより駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機
（Ａ２）この圧縮機によって圧縮された冷媒から放熱させる凝縮器
（Ａ３）入口が凝縮器側に接続されると共に２つの出口が第１及び第２の冷媒供給路に接続され、入口側を第１及び第２の冷媒供給路のいずれかに選択的に連通させる流路切替動作を可能とした弁装置
（Ａ４）第１及び第２の冷媒供給路に各々設けられた第１及び第２の蒸発器
（Ａ５）各蒸発器に流れ込む冷媒を絞るための絞り装置
（Ａ６）第１及び第２の蒸発器の冷媒出口側から圧縮機の冷媒吸入側に接続された冷媒環流路
互いに熱的負荷が異なり第１及び第２の蒸発器により生成された冷気によって冷却される第１及び第２の各貯蔵室を有する貯蔵庫本体と、
第１及び第２の各貯蔵室内の目標温度を設定するための目標温度設定器と、
各貯蔵室内の庫内温度を検出する第１及び第２の温度センサと、
目標温度設定器に設定された各貯蔵室の各目標温度と各温度センサにより検出された各貯蔵室の庫内温度との差である温度偏差を各貯蔵室毎に算出する温度偏差算出手段と、
この温度偏差算出手段により算出された温度偏差に関して各貯蔵室毎の差である室間温度偏差を算出してこれを積算する室間温度偏差積算手段と、
この室間温度偏差積算手段により積算された積算値を基準値と比較して弁装置における第１及び第２の各冷媒供給路の開放比率を変化させる弁制御手段と、
温度偏差算出手段により算出された温度偏差に関して各貯蔵室毎の和の累積値である温度偏差累積値を算出する温度偏差累積値算出手段と、
この温度偏差累積値算出手段により算出された累積値を基準値と比較して前記インバータモータの回転数を変化させる回転数制御手段とを備える冷却貯蔵庫である。

また、請求項１又は２に記載の冷却貯蔵庫において、弁制御手段は、一方の貯蔵室の冷媒供給路の開放比率を増大させる場合には、他方の貯蔵室の庫内温度がその設定温度より所定値だけ高い温度範囲内にあることを条件としてもよく（請求項３の発明）、その場合、その一方の貯蔵室の庫内温度がその設定温度に対して所定値だけ高い温度以上にある状態が所定時間継続することを条件としてもよい（請求項４の発明）。

さらに、目標温度設定器は、時間の経過と共に異なる目標温度を順次出力する構成としてもよい（請求項５の発明）。この場合、目標温度設定器は、目標温度の経時的変化態様を表した関数を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された関数を読み出して時間の経過に合わせて目標温度を算出する目標温度算出手段とを備える構成としてもよく（請求項６の発明）、或いは、目標温度の経時的変化態様を温度と経過時間とを対照させた参照テーブルとして記憶する記憶手段と、時間の経過に合わせて記憶手段における目標温度を読み出すテーブル読み出し手段とを備える構成としてもよい（請求項７の発明）。

本発明によれば、第１及び第２の各蒸発器への冷媒供給時間の比率は、第１及び第２の各貯蔵室に設定された目標温度と各貯蔵室において測定される実際の庫内温度との偏差に基づき制御するのではなく、それらの偏差の差を積算した積算値に基づいて制御するから、例えば扉が一時的に開放されて、貯蔵室内に外気が流入することにより庫内温度が一時的に上昇したとしても、温度偏差の積算値の急変はないから、一方の貯蔵室の冷却モードになっているときに不必要に交互冷却モードに移行してしまうことを防止できる。しかも、交互冷却モードを短いサイクルで繰り返すことができるから、予め定めた温度カーブでプルダウン運転を実行することも可能になる冷却貯蔵庫及びその運転方法を提供することができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６によって説明する。この実施形態１では業務用の横型（テーブル型）冷凍冷蔵庫に適用した場合を例示しており、まず図１により全体構造を説明する。符号１０は貯蔵庫本体であって、前面に開口した横長の断熱箱体により構成され、底面の四隅に設けられた脚１１によって支持されている。貯蔵庫本体１０の内部は、後付けされる断熱性の仕切壁１２によって内部が左右に仕切られ、左の相対的に狭い側が第１の貯蔵室に相当する冷凍室１３Ｆ、右の広い側が第２の貯蔵室に相当する冷蔵室１３Ｒとなっている。なお、図示はしないが冷凍室１３Ｆ、冷蔵室１３Ｒの前面の開口には揺動式の断熱扉が開閉可能に装着されている。

貯蔵庫本体１０の正面から見た左側部には、機械室１４が設けられている。機械室１４内の上部の奥側には、冷凍室１３Ｆと連通した断熱性の冷凍室１３Ｆ用の蒸発器室１５が張り出し形成され、ここにダクト１５Ａと蒸発器ファン１５Ｂとが設けられているとともに、その下方には、圧縮機ユニット１６が出し入れ可能に収納されている。また、仕切壁１２の冷蔵室１３Ｒ側の面には、ダクト１７を張ることで冷蔵室１３Ｒ用の蒸発器室１８が形成され、ここに蒸発器ファン１８Ａが設けられている。

前記圧縮機ユニット１６は、図示しないモータによって定速で駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機２０と、その圧縮機２０の冷媒吐出側に接続した凝縮器２１とを基台１９上に設置して機械室１４内から出し入れ可能に構成したものであり、併せて凝縮器２１を空冷するための凝縮器ファン２２（図２にのみ図示）も搭載されている。

図２に示すように、凝縮器２１の出口側はドライヤ２３を通して、弁装置である三方弁２４の入口２４Ａに接続されている。三方弁２４は、１つの入口２４Ａと２つの出口２４Ｂ，２４Ｃを有し、各出口２４Ｂ，２４Ｃは第１及び第２の冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒに連なる。この三方弁２４は、入口２４Ａを第１及び第２の冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒのいずれか一方に選択的に連通させる流路切替動作が可能である。

第１の冷媒供給路２５Ｆには、絞り装置に相当する冷凍室側のキャピラリチューブ２６Ｆと、冷凍室１３Ｆ側の蒸発器室１５内に収容した冷凍室用蒸発器（第１の蒸発器）２７Ｆとが設けられている。また、第２の冷媒供給路２５Ｒには、やはり絞り装置である冷蔵室側のキャピラリチューブ２６Ｒと、冷蔵室１３Ｒ側の蒸発器室１８内に収容した冷蔵室用蒸発器（第２の蒸発器）２７Ｒとが設けられている。両冷却器２７Ｆ、２７Ｒの冷媒出口はアキュムレータ２８Ｆ、逆止弁２９及びアキュムレータ２８Ｒを順に連ねて共通接続すると共に、その逆止弁２９の下流側から分岐して圧縮機２０の吸入側に連ねた冷媒環流路３１が設けられている。以上の圧縮機２０の吐出側から吸入側に戻る冷媒の循環路は、１台の圧縮機２０によって２つの蒸発器２７Ｆ，２７Ｒに冷媒を供給する周知の冷凍サイクル４０を構成しており、三方弁２４によって液冷媒の供給先を変更することができるようになっている。

さて、上記圧縮機２０及び三方弁２４は、ＣＰＵを内蔵した冷凍サイクル制御回路５０によって制御される。この冷凍サイクル制御回路５０には、冷凍室１３Ｆ内の空気温度を検出する第１の温度センサに相当する温度センサ５１Ｆ及び冷蔵室１３Ｒ内の空気温度を検出する第２の温度センサに相当する温度センサ５１Ｒからの信号が与えられる。一方、目標温度設定器５５が設けられており、ユーザーはここに冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒの目標温度を設定することができ、その設定操作に応じて、各貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒの目標温度ＴFa，ＴRaと共に、上限設定温度ＴF(ON)，ＴR(ON)及び下限設定温度ＴF(OFF)，ＴR(OFF)が決定され、これらに応じた信号が冷凍サイクル制御回路５０に与えられる。

冷凍サイクル制御回路５０においては、温度センサ５１Ｆの検知温度ＴF が冷凍室１３Ｆの上限設定温度ＴF(ON)よりも高い、又は温度センサ５１Ｒの検知温度ＴR が冷蔵室１３Ｒの上限設定温度ＴR(ON)よりも高い場合には圧縮機２０を起動して冷却運転を開始すると共に、それらの検知温度ＴF，ＴRが共に冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒそれぞれの下限設定温度ＴF(OFF)，ＴR(OFF)を下回ると、圧縮機２０の運転が停止される。

さらに、冷凍サイクル制御回路５０には、目標温度設定器５５に設定された冷凍室１３Ｆの目標温度ＴFaと、温度センサ５１Ｆにより検出された冷凍室１３Ｆの実際の庫内温度ＴF との差（ＴF −ＴFa）であるＦ室温度偏差ΔＴF を算出すると共に、目標温度設定器５５に設定された冷蔵室１３Ｒの目標温度ＴRaと、温度センサ５１Ｒにより検出された冷蔵室１３Ｒの実際の庫内温度ＴR との差（ＴR −ＴRa）であるＲ室温度偏差ΔＴR を算出する温度偏差算出手段５６が設けられている。また、算出された各温度偏差ΔＴF，ΔＴRについて、これらの差分（ΔＴR−ΔＴF）である「室間温度偏差」を算出し、その「室間温度偏差」を所定時間（例えば５分間）だけ積算する室間温度偏差積算手段５７も併せて設けられている。そして、この室間温度偏差積算手段５７が積算した値に応じて、弁制御手段５８が前記三方弁２４における第１及び第２の各冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒの開放比率を制御するようになっている。具体的には、上記両冷媒供給路２５Ｆ，２５Ｒの開放比率は、初期値としてＲ（第２の冷媒供給路２５Ｒ）：Ｆ（第１の冷媒供給路２５Ｆ）の比率を３：７となるように制御するようになっており、すなわち冷蔵室１３Ｒが冷却される時間比率（Ｒ室冷却時間比率）は０．３となっており、そのＲ室冷却時間比率は０．１刻みで０．１〜０．９の範囲で変更可能となっている。なお、上記の温度偏差算出手段５６、室間温度偏差積算手段５７及び弁制御手段５８は、ＣＰＵによって実行されるソフトウエアにより構成されており、その具体的な制御態様は図３及び図４のフローチャートに示す通りであって、それを本実施形態の作用と共に次に説明する。

電源を投入して目標温度設定器５５にて各目標温度ＴFa、ＴRaを設定すると、圧縮機２０が起動され、まず、図３に示す「Ｒ室Ｆ室冷却時間制御」の制御フローが開始される。まず、積算値Ｂを初期化し（ステップＳ１１）、その時点でＲ室センサ５１Ｒから与えられるＲ室（冷蔵室１３Ｒ）の実際の庫内温度ＴR と、Ｒ室の目標温度ＴR との偏差（Ｒ室温度偏差）ΔＴR を算出し（ステップＳ１２）、次に、やはりその時点でＦ室センサ５１Ｆから与えられるＦ室（冷凍室１３Ｆ）の実際の庫内温度ＴF と、Ｆ室の目標温度ＴF との偏差（Ｆ室温度偏差）ΔＴF を算出する（ステップＳ１３）。そして、ここで求められた各貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒの温度偏差ΔＴF 、ΔＴR の、貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒ毎の差である「室間温度偏差」（ΔＴR−ΔＴF）を算出し、これを積算値Ｂとして積算し（ステップＳ１４）、ステップＳ１５で所定時間に定めた１サイクルが終了したか否かを判定し、終了していなければ、終了するまでステップＳ１２〜Ｓ１４を繰り返して１サイクル分の積算値Ｂを算出する。

次に、ステップＳ１５にて算出された積算値Ｂを、２つの上限基準値L_UP，下限基準値L_DOWNと比較し（ステップＳ１６）、積算値Ｂが上限基準値L_UPよりも大きければ、Ｒ室温度偏差ΔＴR の積算値が相当に大きいことを意味するから、Ｒ室冷却時間比率ＲR を初期値の０．３から１ステップ（０．１）だけ大きくし（ステップＳ１７）、積算値Ｂが下限基準値L_DOWNよりも小さければ、Ｒ室温度偏差ΔＴR の積算値は小さく逆にＦ室温度温度偏差ΔＴF が相当に大きいことを意味するから、Ｒ室冷却時間比率ＲR を初期値の０．３から１ステップ（０．１）だけ小さくし（ステップＳ１８）、積算値Ｂを初期化して（ステップＳ１９）ステップＳ１２に戻る。なお、積算値Ｂが上記の上限基準値L_UP及び下限基準値L_DOWNの間にある場合には、Ｒ室冷却時間比率ＲR を変更することなく、ステップＳ１２に戻る。

以上のようにして積算値Ｂが決定されると、次に図４に示す「Ｒ室Ｆ室切替冷却制御」の制御フローが実行される。ここでは、まずサイクル経過時間タイマの値ｔs をリセットし（ステップＳ２１）、まず三方弁２４を冷蔵室１３Ｒ側（第２の冷媒流路２５Ｒ側）を開くように切り替え（ステップＳ２２），Ｒ室冷却時間が終了したか否かを判断して（ステップＳ２３）、その時間が終了するまでステップＳ２２〜Ｓ２３を繰り返して冷蔵室１３Ｒの冷却が実行される。なお、Ｒ室冷却時間は、所定周期Ｔo（例えば５分）に前述のＲ室冷却時間比率ＲR を掛け合わせることで算出される。

そして、サイクル経過時間タイマの値ｔs が、周期ＴoにＲ室冷却時間比率ＲR を掛けた値（Ｔo×ＲR ）以上になると、こんどは三方弁２４が冷凍室１３Ｆ側（第１の冷媒流路２５Ｆ側）を開くように切り替えられ（ステップＳ２４）、周期Ｔo が経過するまでステップＳ２４〜Ｓ２５を繰り返して冷凍室１３Ｆの冷却が実行され、周期Ｔo が経過すると、ステップＳ２１に戻って以上のサイクルが繰り返される。この結果、例えば５分の１周期Ｔo が経過する間、冷蔵室１３Ｒと冷凍室１３Ｆとが交互に冷却されることになり、それらの冷却時間の割合はＲ室冷却時間比率ＲR によって決定されることになる。

このような冷凍室１３Ｆと冷蔵室１３Ｒとが交互に冷却される交互冷却モードは、双方の貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒが共に下限設定温度ＴF(OFF)，ＴR(OFF)を下回るまで実行される（プルダウン運転）。その結果、各貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒが共に設定温度近辺まで冷却されると通常のコントロール運転となり、その後は、いずれかの貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒの庫内の検知温度ＴF 、ＴR がそれらの上限設定温度ＴF(ON)，上限設定温度ＴR(ON)よりも高くなると、圧縮機２０の運転が再開されてその貯蔵室の冷却モードに移行することになる。また、例えば冷蔵室１３Ｒの冷却を行う冷蔵室冷却モードにあるとき、併せて冷凍室１３Ｆの検知温度ＴF が上限設定温度ＴF(ON)を上回ると、両貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒが交互に冷却される交互冷却モードに移行する。

ここで、仮に、冷蔵室１３Ｒ及び冷凍室１３Ｆへの冷媒供給時間の比率を決定するに際して、単に各貯蔵室１３Ｒ，１３Ｆの目標温度と実際の庫内温度との偏差ΔＴF 、ΔＴR を監視し、それらの偏差ΔＴF 、ΔＴR が大きくなった方の貯蔵室をより長い時間冷却するように制御すると、例えば貯蔵室の扉が開放されて、貯蔵室内に外気が流入することにより庫内温度が一時的に上昇すると、直ちにその貯蔵室への冷媒供給が増大することになるから、扉が閉められて庫内温度が戻り傾向にあるにもかかわらず冷却が進んで、その貯蔵室を過剰に冷却してしまうことが懸念される。これに対して、本実施形態によれば、それらの偏差ΔＴF 、ΔＴR の差をとり、それらを更に積算して得られる積算値Ｂに基づいて制御するから、庫内温度が一時的に上昇したとしても、温度偏差の積算値Ｂの急変はないから、不必要に冷却比率が変更されることがなく、冷却制御が安定する。

＜実施形態２＞
上述した実施形態１では、目標温度設定器５５は時間的に変化しない一定の下限設定温度ＴF(OFF)，ＴR(OFF)に相当する信号を出力し、各貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒの庫内温度を室温温度帯から各設定温度近辺まで冷やし込むプルダウン運転においても、その後に庫内温度を設定温度に維持するコントロール運転においても、その一定の設定温度を目標に制御されるようにしたが、この実施形態２では、目標温度設定器は、時間の経過と共に異なる目標温度を順次出力する構成である（請求項５の発明の実施態様）。

すなわち、冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒの各目標温度は、その経時的な変化態様（すなわち時間ｔと共に目標温度を変化させる様子）として与えられており、その目標温度の変化態様としては、食品等の貯蔵物をユーザーにより設定された設定温度に冷却するコントロール運転時における目標温度の変化態様と、例えばこの冷凍冷蔵庫を設置して始めて電源を投入したときのように、コントロール運転時の設定温度よりも相当に高い温度からコントロール運転時の温度域まで冷却するいわゆるプルダウン冷却運転時における目標温度の変化態様との２種類があり、いずれの変化態様も、冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒ毎に、時間ｔを変数とした関数によって表しておき、その関数を例えばＥＰＲＯＭ等により構成した記憶手段に記憶させておき、この記憶手段に記憶された関数をＣＰＵ等によって読み出して時間の経過に合わせて目標温度を算出する構成とすることができる（請求項６の発明の実施態様）。この実施形態２においてその他の構成は実施形態１と全く同様である。

この実施形態２のように、目標温度設定器が時間の経過と共に異なる目標温度を順次出力する構成とすると、例えば図５に破線で示すように冷却すべき温度の目標カーブＲ，Ｆを描くことができる。このように２つの目標カーブのもとで両貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒを交互に冷却すると、冷蔵室１３Ｒの庫内温度と冷凍室１３Ｆの庫内温度は同図の実線Ｒ，Ｆで示すように変化する。同図は、冷凍サイクル４０の冷凍能力が、両貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒを同時に目標カーブの通りにプルダウン冷却するには不足している例を示しており、図６は逆に冷凍能力が過剰である場合を示している。しかし、いずれにしても、このような能力不足又は過剰があっても、一方の貯蔵室だけが過剰冷却されたり、冷却不足になったりすることなく、両貯蔵室１３Ｆ，１３Ｒをバランス良く冷却することができる。

＜実施形態３＞
上記実施形態１，２では、圧縮機２０は定速型のものを使用する例を示したが、その圧縮機２０をインバータモータによって駆動される可変速型のものを使用し、それによって冷凍サイクル４０の能力を調節できるようにしてもよい。その実施の形態を実施形態３として図７ないし図１０を参照して説明する。

この実施形態では、圧縮機２０がインバータモータにより駆動されるようになっているところが上記各実施形態１，２と相違する。圧縮機２０のインバータモータの回転数は例えばインバータを備えて可変周波数の交流を出力する回転数制御手段６０により制御され、その回転数制御手段６０には温度偏差累積値算出手段７０からの信号が与えられる。また、実施形態２と同様に、目標温度設定器８０は、時間の経過と共に異なる目標温度を順次出力する構成であり（請求項５の発明の実施態様）、その他の点は実施形態１と同一であるから同一部分に同一符号を付してある。

さて、本実施形態３の目標温度設定器８０においては、上述の通り、冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒの各目標温度は、その経時的な変化態様（すなわち時間ｔと共に目標温度を変化させる様子）として与えられており、その目標温度の変化態様としては、食品等の貯蔵物をユーザーにより設定された設定温度に冷却するコントロール運転時における目標温度の変化態様と、例えばこの冷凍冷蔵庫を設置して始めて電源を投入したときのように、コントロール運転時の設定温度よりも相当に高い温度からコントロール運転時の温度域まで冷却するいわゆるプルダウン冷却運転時における目標温度の変化態様との２種類があり、いずれの変化態様も、冷凍室１３Ｆ及び冷蔵室１３Ｒ毎に、時間ｔを変数とした関数によって表しておき、その関数が例えばＥＰＲＯＭ等により構成した記憶手段８１に記憶されている。例えばプルダウン冷却運転時の冷凍庫１３Ｆ及び冷凍庫１３Ｒの各目標温度ＴFa、ＴRaの変化態様を示す関数ＴFa＝ｆF(t)、ＴRa＝ｆR(t)としては、図８に示したグラフで表されるものを例示できる。

目標温度設定器８０からの２つの目標温度ＴFa，ＴRaは、各温度センサ５１Ｆ，５１Ｒから得られる２つの庫内温度ＴF，ＴRとともに温度偏差算出手段５６に与えられ、ここで夫々の温度偏差ΔＴF＝（ＴF−ＴFa）及びΔＴR＝（ＴR−ＴRa）が算出される。そして、その各温度偏差ΔＴF 、ΔＴR の値は次段の室間温度偏差積算手段５７及び温度偏差累積値算出手段７０に与えられる。室間温度偏差積算手段５７における制御は、前記実施形態１と同様であり、積算値Ｂに基づいて三方弁２４が制御されることで冷蔵室１３Ｒと冷凍室１３Ｆとが交互に冷却され、それらの冷却時間の割合はＲ室冷却時間比率ＲR によって決定されることになる。

一方、温度偏差累積値算出手段７０では、次のような制御が行われて圧縮機２０を駆動するインバータモータの回転数が決定される。

すなわち、例えば２分〜１０分の間（この実施形態では５分間）、両偏差ΔＴR，ΔＴFの双方を合算して積算し、その値を回転数制御手段６０に与える。回転数制御手段６０では、その偏差の累積値Ａを、所定の基準値（下限値及び上限値）と比較し、累積値Ａが上限値Ｌ_UPよりも大きいときにはインバータモータの回転数を上昇させ、積算値Ａが下限値Ｌ_DOWNよりも小さいときには、インバータモータの回転数を下降させる。なお、上述の温度偏差累積値算出手段７０及び回転数制御手段６０の機能はＣＰＵによって実行されるソフトウエアにより実現され、そのソフトウエアの処理手順を示せば図９の通りとなる。

その図９を参照してそのソフトウエア的構成を説明する。ＣＰＵによって圧縮器回転制御開始ルーチンが開始されると（ステップＳ３１）、まず累積値Ａを例えば０に初期化する（ステップＳ３２）。次いで、目標温度設定器８０において記憶手段８１から所定の関数を読み出し、その関数に変数ｔ（本ルーチンの開始からの経過時間）を代入することで、冷蔵室１３Ｒ及び冷凍室１３Ｆの各目標温度ＴRa、ＴFaをそれぞれ算出すると共に（ステップＳ３３，Ｓ３４）、それらの目標温度ＴRa、ＴFaと実際の庫内温度ＴR、ＴFとの偏差Ａを算出してこれを累積する（温度偏差算出手段５６及び温度偏差累積値算出手段７０の機能：ステップＳ３５）。そして、ステップＳ３６に至って累積値Ａを上限値Ｌ_UP及び下限値Ｌ_DOWNと比較して、インバータモータの回転数を増減させるのである（回転数制御手段６０の機能：ステップＳ３６〜Ｓ３８）。

このような本実施形態３によれば、例えばプルダウン冷却運転時における冷蔵室１３Ｒ及び冷凍室１３Ｆの各目標温度ＴFa、ＴRaの時間的変化態様が図１０の一点鎖線で示すグラフのように設定されたとし、実線のように冷蔵室１３Ｒ及び冷凍室１３Ｆの実際の庫内温度ＴF、ＴRが変化したとすると、例えば冷蔵室１３Ｒ側では冷却運転の開始当初は目標温度ＴRaに比べて庫内温度ＴR がより低くなるように冷却され、冷凍室１３Ｆ側では庫内温度ＴF が目標温度ＴFaとほぼ同等になるように冷却されているから、総合的な温度偏差はマイナスになり、累積値Ａもマイナスになる。ここで、累積値Ａのグラフが鋸歯状波形になるのは、累積値Ａが所定時間毎に初期化されているためである（図９ ステップＳ３９）。そして、累積値Ａがマイナスとなって下限値Ｌ_DOWNを下回るから、当初はインバータ周波数が徐々に低下され、その結果、圧縮機２０の回転数が段階的に低下して冷却能力が抑えられるため、庫内温度は目標温度の低下度合いに近付く。

冷却能力が低下した結果、庫内温度が目標温度を上回ることになると、冷凍室１３F 及び冷蔵室１３Ｒの各温度偏差及びその累積値Ａはプラスに推移し、総合の累積値Ａが上限値Ｌ_UPを上回ったところで圧縮機回転数が上昇されて冷却能力が高くなり、再び庫内温度は目標温度の低下度合いに近付くことになる。以下、このような制御が繰り返えされることで、庫内温度は設定された目標温度の時間的変化態様にしたがって低下して行くことになる。

そして、上述のようなプルダウン冷却運転時に途中で例えば貯蔵庫本体１０の断熱扉が一時的に開放されて、外気が流入することにより庫内温度が一時的に上昇したとしても、その温度上昇は断熱扉が閉じられることで急速に復元して行くから、温度偏差の累積値Ａとして観察している限り、その累積値Ａの急変はない。このため、コントローラ５０が過敏に反応して圧縮機２０の回転数を急速に高めたりすることがなく制御が安定し、ひいては省電力化に寄与する。

なお、以上の説明ではプルダウン冷却運転時について述べたが、食品等の貯蔵物をユーザーにより設定された設定温度に冷却するコントロール運転時においても、設定温度を挟んだ上下に上限値及び下限値を決定し、上限値から下限値に向かって庫内温度を時間的にどのように変化させるべきかを示す目標温度の変化態様が関数化されて記憶手段に記憶され、プルダウン冷却運転と同様にして圧縮機の回転数が制御される。したがって、コントロール運転時においても断熱扉の開閉等による一時的な庫内温度の急変に対しては過敏に反応することがなく、省電力化を達成できる。また、記憶されている目標温度の変化態様にならうように圧縮機２０を制御するものであるから、圧縮機２０の運転停止時間を適宜に確実に取ることができ、各冷却器２７Ｆ，２７Ｒで一種の除霜機能を発揮させて、大量に着霜することを防止できる。

また、業務用の冷蔵庫では、上述したプルダウン冷却運転が必要になる事態は、冷蔵庫の初期設置時に限らず、電源を切って数時間経過した後の再運転、多量の食材を搬入する際の長時間の扉開放、調理直後の高温食材を多量に投入した場合等にも必要となり、その冷却特性は極めて重要である。その点に鑑み、本実施形態では、プルダウン冷却運転時の冷却特性を、単なる温度の最終目標値として与えるのではなく、目標温度の経時的な変化態様として与えるようにしているから、異なる仕様の断熱貯蔵庫に対して共通の冷凍ユニットを使用することができるようになる。

しかも、本実施形態では、目標温度を経時的な変化態様として与えるに当たり、所定時間毎の目標温度として与えるようにしているから、例えば所定時間毎の温度の変化率として与える場合に比べて、１台の圧縮機２０からの冷媒を２つの冷却器２７Ｆ，２７Ｒに交互に供給して二室を冷却するタイプの冷却貯蔵庫に適合するという利点がある。すなわち、仮に所定時間毎の温度の変化率として冷却目標を与え、その変化率に近付くように圧縮機２０の回転数を制御する構成とした場合には、交互に冷却するタイプでは一方が冷却されている間に例えば他方の貯蔵室の扉が一時的に開放されて庫内温度が上昇したとき、扉が閉められてその貯蔵室の冷却の番になれば直ちに庫内温度が低下するから、冷却運転が目標とする変化率は達成される。このため、実際には庫内温度が少し上昇しているにも関わらず圧縮機２０の回転数が低下されるという事態になり、このような事態が返されると、庫内温度を期待した通りに低下させることができなくなる。

これに対して、本実施形態では、目標温度の経時的変化態様を所定時間毎に異なる（徐々に低くなる）目標温度として与えるようにしているから、一時的な庫内温度の上昇があった場合に、その時点で目標温度に到達できなければ圧縮機２０の回転数を上昇させて冷却能力が高められるから、庫内温度を設定通りに確実に低下させることができる。

＜実施形態４＞
以上のように、上記各実施形態では、いずれか一方の貯蔵室に大きな熱的負荷が収容されると、直ちにその貯蔵室への冷媒供給量が増大して熱的負荷の大きい貯蔵室の冷却が促進される。このことは、他方の貯蔵室の冷却能力が低下することを意味するから、その貯蔵室の庫内温度が上昇することも懸念される。例えば、冷凍冷蔵庫の場合に、冷蔵室に大きな負荷が収容されて冷蔵室の冷却時間比率が一方的に増大されると、使用条件等によっては、冷凍室に収容した冷凍食品を冷凍状態に維持できなくなる可能性もある。

そこで、本実施形態４では、弁制御手段５８は、一方の貯蔵室の冷媒供給路の開放比率を増大させる場合には、他方の貯蔵室の庫内温度がその設定温度より所定値だけ高い温度範囲内にあることを条件とした（請求項３の発明の実施形態）。さらに、その場合、その一方の貯蔵室の庫内温度がその設定値に対して所定値だけ高い温度以上にある状態が所定時間継続することを条件としてより安定した制御を可能としている（請求項４の発明の実施形態）。なお、弁制御手段５８以外は、前記実施形態３と全く同様の構成である。

次に、図１１ないし図１３を参照して、本実施形態４における弁制御手段５８の特徴的動作を詳細に説明する。

温度偏差算出手段５６，室間温度偏差積算手段５７，温度偏差累積値算出手段７０及び回転数制御手段６０は、前記実施形態３と同様に機能し、圧縮機２０の回転数及び三方弁２４の開閉制御は既に説明した通りに動作する。その一方で、本実施形態４では図１１に示した「冷却負荷判定制御」も開始される（ステップＳ４１）。この「冷却負荷判定制御」が開始されると、まず、ステップＳ４２のように「Ｒ室Ｆ室冷却時間制御」が開始される。これは図４に示した処理であり、これが図１１の「冷却負荷判定制御」と同時的に実行されている。

次に、ステップＳ４３に移行し、ここで「Ｒ室庫内温度判定」の処理が実行され、冷蔵室１３Ｒの庫内温度ＴR がその設定温度ＴRaに所定値（例えば２℃）を加えた温度以上の状態が、所定時間（例えば５分間）継続したか否かが判断され、その条件が満たされなければ、次のステップＳ４４に移行する。さらに、「Ｆ室庫内温度判定」の処理が実行され、冷凍室１３Ｆの庫内温度ＴF がその設定温度ＴFaに所定値（例えば２℃）を加えた温度以上の状態が、所定時間（例えば５分間）継続したか否かが判断され、その条件が満たされなければ、前のステップＳ４３に戻って、ステップＳ４３〜Ｓ４４が繰り返される。

このような状態のとき、例えば冷蔵室１３Ｒに比較的大きな熱的負荷（暖かい食品等）が収容されたとする。すると、冷蔵室１３Ｒの庫内温度が上昇し、それが比較的長い時間継続するため、設定温度ＴRaよりも２℃以上高い状態が５分間以上継続したところで、ステップＳ４３からステップＳ４５へ移行して「Ｆ温度維持冷却時間制御」が開始される。この内容は図１２に示す通りで、まず、三方弁２４が冷凍室１３Ｆ用の第１の冷媒流路２５Ｆを開放した状態（Ｆ回路開）になるまで待機し（ステップＳ５１）、Ｆ回路開になったらステップＳ５２に移行して「Ｒ室Ｆ室冷却時間制御」（図３参照）の１サイクルが終了したか否かの判断のための時間計算を開始し、その１サイクルが終了したら（ステップＳ５３で「Ｙ」）、「Ｆ室温度判定」を行う（ステップＳ５４）。この「Ｆ室温度判定」は、冷凍室１３Ｆの庫内温度ＴF が、その設定温度ＴFaに所定値α（例えば庫内温度ＴF の平均値と、その最高値との差分に相当する温度）を加えた温度に対して大きいか、小さいかを判断する。ＴF ＞ＴFa＋αなら、冷凍室１３Ｆの庫内温度が上がり過ぎており、冷凍室１３Ｆに向けられた冷却能力が不足していると判断できるから、Ｒ冷却時間比率を１ステップだけ下げる（ステップＳ５５）。逆に、ＴF ＜ＴFa＋αなら、冷凍室１３Ｆの庫内温度上昇はさほどでもなく、冷凍室１３Ｆに向けられた冷却能力は過剰と判断できるから、Ｒ冷却時間比率を１ステップだけ上げ（ステップＳ５６）、上記以外（すなわちＴF ＝ＴFa＋α）なら、Ｒ冷却時間比率を変更せずステップＳ５２に戻り、以上の１サイクル毎の「Ｆ室温度判定」を繰り返す。この結果、「Ｆ温度維持冷却時間制御」のもとで冷凍室１３Ｆの温度上昇に配慮しつつ、冷蔵室１３Ｒへの冷却能力の重点配分により冷蔵室１３Ｒが冷却されて行くことになるから、冷蔵室１３Ｒの庫内温度ＴR ひいては新たに投入された食品が冷蔵室１３Ｒの設定温度まで冷却されることになる。したがって、仮に、冷蔵室１３Ｒに温度が高い食品を収容したとしても、その冷却のために冷却能力が一方的に投入されるのではなく、冷凍室１３Ｆの庫内温度ＴF がＴFa＋αを上回らない範囲で集中的に冷却されることになるから、冷凍室１３Ｆの温度が不用意に上昇して冷凍食品が解凍されてしまうに到ることを確実に防止できる。

そして、このような「Ｆ温度維持冷却時間制御」が実行されている間、同時的に、「Ｒ室庫内温度復帰判定」が行われるから（図１１ ステップＳ４６）、冷蔵室１３Ｒの庫内温度ＴR がその設定温度ＴRaを下回るようになると、ステップＳ４７に移行して最初の「Ｒ室Ｆ室冷却時間制御」が再開されるようになる。

また、逆に、冷凍室１３Ｆに比較的大きな熱的負荷（暖かい食品等）が収容されたとすると、冷凍室１３Ｆの庫内温度ＴF が上昇し、それが比較的長い時間継続するため、設定温度ＴFaよりも２℃以上高い状態が５分間以上継続したところで、ステップＳ４４からステップＳ４８へ移行して「Ｒ温度維持冷却時間制御」が開始される。この内容は図１３に示す通りで、前述した「Ｆ温度維持冷却時間制御」と原理は同一である。すなわち、冷蔵室１３Ｒの庫内温度ＴR が、その設定温度ＴRaに所定値α（例えば庫内温度ＴR の平均値と、その最高値との差分に相当する温度）を加えた温度に対して大きいか、小さいかを判断し、ＴR ＞ＴRa＋αなら、冷蔵室１３Ｒの庫内温度ＴR が上がり過ぎており、冷蔵室１３Ｒに向けられた冷却能力が不足していると判断できるから、Ｒ冷却時間比率を１ステップだけ上げ、逆に、ＴR ＜ＴRa＋αなら、冷蔵室１３Ｒの庫内温度上昇はさほどでもなく、冷蔵室１３Ｒに向けられた冷却能力は過剰と判断できるから、Ｒ冷却時間比率を１ステップだけ下げるのである。

この結果、冷蔵室１３Ｒの温度上昇に配慮しつつ、冷凍室１３Ｆへの冷却能力の重点配分により冷凍室１３Ｆが冷却されて行くことになる。したがって、仮に、冷凍室１３Ｆに温度が高い食品を収容したとしても、その冷却のために冷却能力が一方的に投入されるのではなく、冷蔵室１３Ｒの庫内温度ＴR がＴRa＋αを上回らない範囲で集中的に冷却されることになるから、冷蔵室１３Ｒの温度が不用意に上昇してしまうことを確実に防止できる。

なお、本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、冷凍室と冷蔵室とを備えた冷却貯蔵庫を例示して説明したが、これに限らず、冷蔵室と解凍室、貯蔵温度が異なる冷蔵二室或いは冷凍二室を備えた冷却貯蔵庫に適用してもよく、要するに、熱的負荷が互いに異なる貯蔵室を備えた冷却貯蔵庫において、各貯蔵室に備えた蒸発器に共通の圧縮機から冷媒を供給するようにしたものに広く適用することができる。

（２）上記各実施形態では、目標温度と庫内温度との偏差を所定時間毎に算出して積算し、その積算値が所定の基準値を越えた場合に、直ちに圧縮機の回転数を高めるようにしたが、圧縮機の回転数を決定するに際してさらに他の条件を加味してもよい。

（３）実施形態３では、目標温度設定器８０を目標温度の経時的変化態様を表した関数を記憶手段８１に記憶させ、この記憶手段８１に記憶させた関数を読み出して時間の経過に合わせて目標温度を算出する構成としたが、これに限らず、例えば図１４に示すように、目標温度の経時的変化態様を温度と経過時間とを対照させた参照テーブルを予め作成しておき、この参照テーブルを記憶手段１００に記憶しておき、計時手段１０２からの信号に応じて、テーブル読み出し手段１０１によって時間の経過に合わせてその記憶手段１００における目標温度を読み出す構成としてもよい。

本発明の実施形態１を示す全体の断面図 実施形態１の冷凍サイクル構成図及びブロック図 実施形態１の冷却動作を示すフローチャート 実施形態１の冷却動作を示すフローチャート 実施形態２において、冷却能力が不足している場合の温度変化を示すグラフ 実施形態２において、冷却能力が過剰である場合の温度変化を示すグラフ 実施形態３の冷凍サイクル構成図及びブロック図 実施形態３における冷凍室及び冷蔵室の目標温度の経時的変化態様を示すグラフ 実施形態３における圧縮機回転数の制御手順を示すフローチャート 実施形態３におけるプルダウン冷却運転時の庫内温度の変化態様と圧縮機回転数との関係を示すグラフ 実施形態４における「冷却負荷判定制御」の処理手順を示すフローチャート 実施形態４における「Ｆ温度維持冷却時間制御」の処理手順を示すフローチャート 実施形態４における「Ｒ温度維持冷却時間制御」の処理手順を示すフローチャート 目標温度設定手段を異ならせた他の実施形態を示すブロック図

符号の説明

１０…貯蔵庫本体 ２０…圧縮機 ２１…凝縮器 ２４…三方弁（弁装置） ２５Ｆ，２５Ｒ…第１及び第２の冷媒供給路 ２６Ｆ，２６Ｒ…キャピラリチューブ（絞り装置） ２７Ｆ…冷凍室用蒸発器（第１の蒸発器） ２７Ｒ…冷蔵室用蒸発器（第２の蒸発器） ３１…冷媒環流路 ４０…冷凍サイクル ５０…冷凍サイクル制御回路 ５１Ｆ…温度センサ（第１の温度センサ） ５１Ｒ…温度センサ（第２の温度センサ） ５５、８０…目標温度設定器 ５６…温度偏差算出手段 ５７…室間温度偏差積算手段 ５８…弁制御手段 ６０…回転数制御手段 ７０…温度偏差累積値算出手段 ８１…記憶手段 １００…記憶手段 １０１…テーブル読み出し手段 １０２…計時手段

Claims (7)

1. 次のＡ１〜Ａ６の構成を備えた冷凍サイクルと、
   （Ａ１）冷媒を圧縮する圧縮機
   （Ａ２）この圧縮機によって圧縮された冷媒から放熱させる凝縮器
   （Ａ３）入口が前記凝縮器側に接続されると共に２つの出口が第１及び第２の冷媒供給路に接続され、前記入口側を前記第１及び第２の冷媒供給路のいずれかに選択的に連通させる流路切替動作を可能とした弁装置
   （Ａ４）前記第１及び第２の冷媒供給路に各々設けられた第１及び第２の蒸発器
   （Ａ５）前記各蒸発器に流れ込む冷媒を絞るための絞り装置
   （Ａ６）前記第１及び第２の蒸発器の冷媒出口側から前記圧縮機の冷媒吸入側に接続された冷媒環流路
   互いに熱的負荷が異なり前記第１及び第２の蒸発器により生成された冷気によって冷却される第１及び第２の各貯蔵室を有する貯蔵庫本体と、
   前記第１及び第２の各貯蔵室内の目標温度を設定するための目標温度設定器と、
   前記各貯蔵室内の庫内温度を検出する第１及び第２の温度センサと、
   前記目標温度設定器に設定された前記各貯蔵室の各目標温度と前記各温度センサにより検出された前記各貯蔵室の庫内温度との差である温度偏差を前記各貯蔵室毎に算出する温度偏差算出手段と、
   この温度偏差算出手段により算出された前記温度偏差に関して前記各貯蔵室毎の差である室間温度偏差を算出してこれを積算する室間温度偏差積算手段と、
   この室間温度偏差積算手段により積算された積算値を基準値と比較して前記弁装置における前記第１及び第２の各冷媒供給路の開放比率を変化させる弁制御手段とを備える冷却貯蔵庫。
2. 前記圧縮機はインバータモータにより駆動され、
   前記温度偏差算出手段により算出された前記温度偏差に関して前記各貯蔵室毎の和の累積値である温度偏差累積値を算出する温度偏差累積値算出手段と、
   この温度偏差累積値算出手段により算出された累積値を基準値と比較して前記インバータモータの回転数を変化させる回転数制御手段とを備える請求項１記載の冷却貯蔵庫。
3. 前記弁制御手段は、一方の貯蔵室の冷媒供給路の開放比率を増大させる場合には、他方の貯蔵室の庫内温度がその設定温度より所定値だけ高い温度範囲内にあることを条件とする請求項１又は請求項２記載の冷却貯蔵庫。
4. 前記弁制御手段は、一方の貯蔵室の冷媒供給路の開放比率を増大させる場合には、その一方の貯蔵室の庫内温度がその設定温度に対して所定時間継続して所定値だけ高い温度以上にあることを条件とする請求項３記載の冷却貯蔵庫。
5. 前記目標温度設定器は、時間の経過と共に異なる目標温度を順次出力する構成である請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の冷却貯蔵庫。
6. 前記目標温度設定器は、目標温度の経時的変化態様を表した関数を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された関数を読み出して時間の経過に合わせて目標温度を算出する目標温度算出手段とを備える請求項５記載の冷却貯蔵庫。
7. 前記目標温度設定器は、目標温度の経時的変化態様を温度と経過時間とを対照させた参照テーブルとして記憶する記憶手段と、時間の経過に合わせて前記記憶手段における目標温度を読み出すテーブル読み出し手段とを備える請求項５記載の冷却貯蔵庫。

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