JP4632894B2

JP4632894B2 - 冷却貯蔵庫

Info

Publication number: JP4632894B2
Application number: JP2005219183A
Authority: JP
Inventors: 清片貝; 均史青木; 政宏菊川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP2007032983A

Description

本発明は、二酸化炭素冷媒を使用した冷却貯蔵庫に関し、特に、冷媒の減圧用電動式膨張弁の霜取りを有効に行う技術に関する。

圧縮機、放熱器、膨張装置及び蒸発器（冷却器）を含む冷凍回路に冷媒として二酸化炭素を循環させる冷凍装置において、膨張装置として電動式膨張弁を用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、蒸発器（冷却器）はダクト内に収納されていて、蒸発器（冷却器）で冷却した冷気は、庫内ファンによって庫内に循環され、庫内を冷却する。この場合、電動式膨張弁を構成する電動膨張弁とその駆動装置であるステッピングモータは、修理点検を容易にするために、蒸発器（冷却器）を収納しているダクト内に収納されている。

このように、蒸発器（冷却器）やその他の部品の冷蔵庫への組み込み構造の関係を考慮し、修理点検を容易にするために、電動式膨張弁がダクト内に収納されることにより、冷気に晒される状態となり、電動式膨張弁の出口付近から蒸発器までの冷媒パイプに霜が付着する。この場合、この霜の量が多くなれば、ダクトを流れる冷気の障害となり、適正な冷気循環が行われなくなり、庫内への循環冷気量が減少して庫内の冷却不良を来たす。また、庫内への冷気の吹き出し分布が乱れて、庫内を略均一に冷却できなくなることが懸念される。
特開２００４−８５１０３号公報

本発明は、ダクト内に収納された電動式膨張弁からの冷媒パイプに霜が付着して、適正な冷気循環の障害とならないように、この霜取りを適正に行って、庫内の冷却不良を来たすことがないようにするものである。

第１発明は、圧縮機で圧縮された二酸化炭素冷媒が、放熱器で放熱された後、電動式膨張弁を経て冷却庫内を冷却するための蒸発器（冷却器）で蒸発し、前記圧縮機の圧縮部へ帰還する冷媒回路を構成し、
前記電動式膨張弁は、駆動弁を開閉する２相ユニポーラ式ステッピングモータ方式であり、前記ステッピングモータは、ステータの二つのコイルを備え、前記一方のコイルはコイル相をφ１、φ３の２相とし、他方のコイルはコイル相をφ２、φ４の２相とし、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４へ制御回路装置からパルス信号が供給されて、ロータがステップ回転して前記駆動弁を開閉する構成であり、
前記駆動弁は動作しないが前記電動式膨張弁を加温状態とする加温モードとして、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の通電状態を、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の全てに連続通電した１００％通電状態と、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された３個のコイル相に連続通電した７５％通電状態と、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された２個のコイル相に連続通電した５０％通電状態と、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された１個のコイル相に連続通電した２５％通電状態とに設定可能であることを特徴とする。

第１発明は、電動式膨張弁の駆動弁の開閉作動を行うように、ステッピングモータコイルが複数のコイル相に区分されている場合、このコイル相の組み合わせによって発熱量を可変可能とするため、電動式膨張弁の駆動弁の開閉作動を行うコイル相をそのまま利用して、どのコイル相へ通電するかを設定しておけば、所定の発熱量に設定できるものとなり、駆動弁の開閉作動を行うコイル相と別個に区分したコイル相を定める必要がなく、加温モードで通電するコイル相とそれに係る端子を利用した加温通電が可能となり構成も簡素化される。

本発明の冷却貯蔵庫は、圧縮機で圧縮された二酸化炭素冷媒が、放熱器で放熱された後、電動式膨張弁を経て冷却庫内を冷却するための蒸発器（冷却器）で蒸発し、前記圧縮機の圧縮部へ帰還する冷媒回路を構成し、前記電動式膨張弁は、駆動弁を開閉する２相ユニポーラ式ステッピングモータ方式であり、前記ステッピングモータは、ステータの二つのコイルを備え、前記一方のコイルはコイル相をφ１、φ３の２相とし、他方のコイルはコイル相をφ２、φ４の２相とし、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４へ制御回路装置からパルス信号が供給されて、ロータがステップ回転して前記駆動弁を開閉する構成であり、前記駆動弁は動作しないが前記電動式膨張弁を加温状態とする加温モードとして、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の通電状態を、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の全てに連続通電した１００％通電状態と、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された３個のコイル相に連続通電した７５％通電状態と、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された２個のコイル相に連続通電した５０％通電状態と、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された１個のコイル相に連続通電した２５％通電状態とに設定可能であることを特徴とする。本発明の実施例を以下に記載する。

本発明の実施の形態について説明する。図１は冷却貯蔵庫の正面図、図２は冷却貯蔵庫本体を正面から見た説明図、図３は冷却貯蔵庫の縦断側面図、図４は冷却貯蔵庫の回路ブロック図、図５は冷媒流路の説明図、図６は電動式膨張弁と冷凍室用蒸発器（冷却器）との接続を示す正面図、図７は図６の側面図、図８は電動式膨張弁と冷蔵室用蒸発器（冷却器）との接続を示す正面図、図９は図８の側面図、図１０は電動式膨張弁の構成を示す断面図、図１１は電動式膨張弁のステッピングモータのコイル相の関係を示す説明図、図１２は電動式膨張弁の駆動弁の開閉作動と図１１のコイル相の通電との関係を示す動作説明図である。

図１乃至図３において、１は本発明の冷却貯蔵庫であり、前面開口の本体２内を区画して複数の貯蔵室を形成し、これら各貯蔵室の前面は扉で開閉できる構成である。冷却貯蔵庫本体２は、外箱（外壁板）２Ａと内箱（内壁板）２Ｂとの間に発泡断熱材２Ｃを充填した断熱構造である。冷却貯蔵庫本体２内には、上部に冷蔵室３、その下方に冷凍室５と製氷室６が横並びに設けられ、その下方に野菜室４が配置された構成である。

冷蔵室３内には冷蔵室３の側壁に形成した棚受けに載置した複数段の棚３Ａが設けられている。冷蔵室３の前面開口は、冷却貯蔵庫本体２の一側部にヒンジ装置にて横方向に回動する回動式の冷蔵室扉１０にて開閉される。野菜室４の前面開口は、野菜室４内に設けた左右のレール１８Ａとローラ１８Ｂによる支持装置１８によって前後方向へ引き出し可能に支持した野菜容器１５と共に前方へ引き出される引き出し式扉１１にて閉塞されている。冷凍室５と製氷室６の前面開口は、冷却貯蔵庫本体２の一側部にヒンジ装置にて横方向に回動する回動式の扉１２にて閉塞されているが、冷凍室５と製氷室６の前面開口は、それぞれ別個の扉１２Ａ、１２Ｂ（図示せず）で閉じられるように構成してもよい。この場合、冷凍室５は野菜室４と同様に、冷凍室５内に設けた左右のレールに対して、前後方向へ引き出し可能に支持した容器を扉１２Ａと共に前方へ引き出される引き出し式とし、また、製氷室６は野菜室４と同様に、製氷室６内に設けた左右のレールに対して、前後方向へ引き出し可能に支持した後述の貯氷容器を扉１２Ｂと共に前方へ引き出される引き出し式とする構成でもよい。

上部に位置する冷蔵室３と、その下部に位置する横並びの冷凍室５並びに製氷室６との間は断熱仕切り壁１７Ａにて区画されており、横並びの冷凍室５並びに製氷室６とその下方の野菜室４との間は断熱仕切り壁１７Ｂにて区画されている。４５は冷却貯蔵庫本体２の背壁の前面側に配設した冷蔵室３の背壁部材であり、合成樹脂製背面板とその裏側に取り付けた発泡スチロール等の断熱材との組み合わせで構成され、冷蔵室３の背面側に上下方向の冷気通路（冷気ダクト）４３と、その左右両側に冷気通路（冷気ダクト）４３Ａ、４３Ｂを形成している。

冷凍室５と製氷室６は区画板４７Ａによって左側に冷凍温度に保たれる前面開口の製氷室６が、そして右側に冷凍温度に保たれる冷凍室５が区画形成され、製氷室６内には上部に自動製氷機７が配置され、その自動製氷機７の下方には上面開口の貯氷容器８が配置されている。貯氷容器８は、製氷室６の左右側壁に設けたレール６Ａに前後方向へ引き出し自在に支持されている。自動製氷機７は電動機構７Ａによって回転駆動される製氷皿７Ｂを備えており、製氷工程によって製氷皿７Ｂ内に作られた氷は、電動機構によって製氷皿７Ｂを捻りつつ反転させ、その中の氷を下方の貯氷容器８へ離脱させるように動作するものである。

９は自動製氷機７へ供給する製氷用水を貯める給水容器（貯水容器ともいう）であり、横幅に比して奥行きが長い矩形状をなし、冷蔵室３内を区画壁４７Ｂで仕切って形成した小室４６に配置されており、冷蔵室３内の温度で冷却され、冷蔵室３の前面扉１０を開くことによって前方へ取り出すことができる。区画壁４７Ｂで仕切った小室４６の隣には、特定低温室１３が併設されている。

製氷用水は、ソレノイド式開閉弁装置５１Ａを所定時間開くことにより、給水容器９から自然落下方式によって給水路５１を介して自動製氷機７の製氷皿７Ｂへ供給される。製氷皿７Ｂは、長手方向を列方向として４個２列、５個２列、又は６個２列のように複数の製氷小室に区分されて８乃至１２個の角型氷が作られる合成樹脂製である。また、貯氷容器８は、白色、透明、半透明又はその他の色の合成樹脂製であり、奥行きが左右幅に比して長い上面開口の箱状である。

図３に示すように、冷却貯蔵庫本体２の底部には機械室２８が形成され、この機械室２８には、冷却貯蔵庫の冷媒を圧縮する電動圧縮機２４、冷媒の放熱器２５の一部である後述の放熱器２５Ａと放熱器２５Ｂと放熱器２５Ｃ、放熱器２５Ｂの熱によって後述の除霜水を蒸発させるための蒸発皿２６、及び送風機８１等が配置されている。送風機８１は電動機にて回転羽根を回転するようにケーシング８１Ａに取り付けられている。機械室２８内の電動圧縮機２４、放熱器２５Ａ、放熱器２５Ｂを含む蒸発皿２６、及び放熱器２５Ｃは送風機８１からの風によって熱交換されて放熱する。２９、３０は冷却庫内を冷却するために設けた冷凍装置の冷媒の蒸発器（冷却器）である。３１は冷凍室用冷却器である第１蒸発器（冷却器）２９で冷却した冷気を冷却庫内、即ち冷凍室５と製氷室６へ循環する第１送風機である。３２は冷蔵室用冷却器である第２蒸発器（冷却器）３０で冷却した冷気を冷却庫内、即ち冷蔵室３、野菜室４及び特定低温室１３へ循環する第２送風機である。３３は第１蒸発器（冷却器）２９の除霜用ガラス管ヒータ、３４は、第２蒸発器（冷却器）３０の除霜用ガラス管ヒータである。第１蒸発器（冷却器）２９及び第２蒸発器（冷却器）３０の除霜水は排水管２３を通って蒸発皿２６へ導かれてそこで蒸発する。

冷却貯蔵庫１は、冷媒として二酸化炭素冷媒を使用している。圧縮機２４は、この冷媒を一段目の圧縮部２４Ａと二段目の圧縮部２４Ｂによって二段階圧縮するように構成され、密閉容器内において電動機（モータ）によってそれぞれ回転するロータを備えた公知の２シリンダの回転式圧縮機（ロータリ圧縮機という）であり、一段目の圧縮部２４Ａと二段目の圧縮部２４Ｂを構成するが、冷媒を二段階圧縮する他の形態でもよい。

図４は冷却貯蔵庫の回路ブロック図を示し、図５には冷媒流路を示している。これらの図において、２５Ａ〜２５Ｅまでが冷媒の放熱器２５を構成しており、これらは空冷式であり、放熱器２５Ａは円筒形状をなすように冷媒パイプ（チューブ）が螺旋状に巻回されたループコンデンサと称する初段放熱器である。放熱器２５Ｂは蒸発皿２６内に導かれた除霜水中に没する配置であり、この除霜水を蒸発させるための冷媒パイプ（チューブ）である。放熱器２５Ｃは、略平板状の放熱板２５Ｃ１の上に蛇行状に配置された冷媒パイプ（チューブ）２５Ｃ２が取付けられた形態であり、蒸発皿２６の後方領域で機械室２８内の底部に水平状態に配置されている。放熱器２５Ｄは、冷媒パイプ（チューブ）２５Ｄ１の周りに放熱フィンとなるアルミニウムの箔板（薄板）２５Ｄ２が螺旋状に巻回されたものが蛇行状をなすフィンチューブ式のメイン放熱器であり、機械室２８内において送風機８１からの風によって熱交換されるように、放熱器２５Ｃの上に水平状態に配置している。放熱器２５Ｅは、冷却貯蔵庫本体２の外箱（外壁板）２Ａを放熱板とするように、外箱（外壁板）２Ａの発泡断熱材２Ｃ側の面に取り付けた冷媒パイプである。

放熱器２５Ｅは、主として冷却貯蔵庫本体２の前面開口部の露着きを防止する露着き防止用として作用する放熱器であり、外箱（外壁板）２Ａを放熱板とするように外箱（外壁板）２Ａの発泡断熱材２Ｃ側の面に取り付けた冷媒パイプであり、断熱仕切り壁１７Ａの前面を加温する冷媒パイプ２５Ｅ１と、断熱仕切り壁１７Ｂの前面を加温する冷媒パイプ２５Ｅ２と、野菜室４の底部前面を加温する冷媒パイプ２５Ｅ３とを含めて、冷蔵室３、冷凍室５と製氷室６、野菜室４の前面周辺を加温するように配置された構成である。

７０は冷媒の湿気を除去する乾燥剤を封入したデハイドレータある。７１、７２は電動式膨張弁であり、７３、７４はデハイドレータ７０を通過した冷媒の導入パイプであり、７５、７６はそれぞれ冷媒の導入パイプ７３、７４に接続した冷媒パイプであり、その冷媒パイプ７５、７６の途中に、それぞれ電動式膨張弁７１、７２が接続されている。７７は逆止弁であり、７８は消音装置としてのマフラである。図４において矢印は冷媒の流れ方向を示しており、図５の矢印も冷媒の流れ方向を示している。

圧縮機２4、送風機３１、送風機３２、送風機８１が運転（ＯＮ）される。圧縮機２４の一段目の圧縮部２４Ａで圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、マフラ７８を通って放熱器２５Ａで放熱され、圧縮機２４の二段目の圧縮部２４Ｂへ入ってそこで圧縮される。二段目の圧縮部２４Ｂで圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、放熱器２５Ｂにおいて蒸発皿２６内の除霜水を蒸発させる。放熱器２５Ｂを出た冷媒ガスは、放熱器２５Ｃから放熱器２５Ｄにおいて、送風機８１からの空気によって冷却されて、冷媒温度が冷却貯蔵庫１の周囲温度より若干高めの温度まで低下する。この冷媒は、更に放熱器２５Ｆと２５Ｅへ流入して、冷却貯蔵庫本体２の前面開口部が加温され、その部分への露付きを防止するように作用する。

放熱器２５Ｅを出た冷媒は、デハイドレータ７０を通って導入パイプ７３、７４に分岐して、それぞれ第１冷媒パイプ７５と電動式膨張弁７１の回路と、第２冷媒パイプ７６と電動式膨張弁７２の回路を通って、減圧されて温度が低下し、それぞれ冷凍室用蒸発器（冷却器）２９と冷蔵室用蒸発器（冷却器）３０へ流入する。第１蒸発器（冷却器）２９と第２蒸発器（冷却器）３０へ流入した液冷媒は、そこで蒸発して周囲の空気を冷却する。第１蒸発器（冷却器）２９で蒸発したガス冷媒は、出口パイプ７９から逆止弁７７を通って圧縮機２４の一段目の圧縮部２４Ａの吸い込み側へ流入して圧縮される。また、第２蒸発器（冷却器）３０で蒸発したガス冷媒は、出口パイプ８０から逆止弁７７を通って圧縮機２４の一段目の圧縮部２４Ａの吸い込み側へ流入して圧縮される。このような冷凍サイクルによって第１蒸発器（冷却器）２９と第２蒸発器（冷却器）３０が冷却され、それによって後述のように冷却貯蔵庫本体２内の各室が冷却される。

上記の冷却貯蔵庫１において、電動式膨張弁７１は、制御回路装置（図示せず）からの制御信号によって正転と逆転の動作をする後述のステッピングモータ１０２によって、後述の駆動弁１２０が動作してその弁開度が調節されるものであり、蒸発器（冷却器）２９の出口温度又は冷凍室５の温度に応じて前記制御回路装置に設定したデータに基づき、前記ステッピングモータ１０２が正転又は逆転して駆動弁１２０が動作してその弁開度が調節され、適正な冷媒膨張が行われるように制御される。また、電動式膨張弁７２は、制御信号によって正転と逆転の動作をする後述のステッピングモータ１０２によって、後述の駆動弁１２０が動作してその弁開度が調節されるものであり、蒸発器（冷却器）３０の入口、出口温度に応じて制御回路装置（図示せず）に設定したデータに基づき、前記ステッピングモータ１０２が正転又は逆転して駆動弁１２０が動作してその弁開度が調節され、適正な冷媒膨張が行われるように制御される。

この冷却貯蔵庫１の冷却運転を説明する。この冷却貯蔵庫１では、冷却運転は、冷凍室５の温度によって開始される。冷凍室５の温度が所定の上限設定温度に上昇すると、制御回路装置は冷却運転を開始する。この開始時に、制御回路装置は、冷蔵室３の温度を検知し、この冷蔵室３の温度が所定の上限設定温度を超えている場合は、冷蔵室３の冷却を冷凍室５の冷却より先に行い、この冷蔵室３の温度が所定の上限設定温度を超えていない場合は、冷凍室５の冷却を行う。ここで、冷蔵室３の温度が所定の上限設定温度を超えているとする。したがって、制御回路装置は、まず冷蔵室３の冷却を行う。制御回路装置は、圧縮機２４を運転（ＯＮ）し、電動式膨張弁７２を前回の冷蔵室冷却時の開度まで開け、第２送風機３２を運転（ＯＮ）する。そして、冷蔵室３が所定の下限設定温度まで低下すると、冷蔵室３の冷却から冷凍室５の冷却に切り替わる。制御回路装置は、この時の電動式膨張弁７２の開度の値を格納すると共に、電動式膨張弁７２を全閉し、第２送風機３２を停止（ＯＦＦ）し、電動式膨張弁７１を前回の冷凍室冷却時の開度まで開け、第１送風機３１を運転（ＯＮ）する。これにより、冷凍室５が冷却される。冷凍室５が所定の下限設定温度まで低下すると、冷凍運転を終了する。制御回路装置は、この時の電動式膨張弁７１の開度の値を格納すると共に、電動式膨張弁７１を全閉し、第１送風機３１を停止（ＯＦＦ）し、圧縮機２４を停止（ＯＦＦ）する。

次に、図２及び図３を参照して冷気の循環について説明する。３５は第２蒸発器（冷却器）３０で冷却された冷気が第２送風機３２から導かれる冷気ダクトであり、冷蔵室３の上壁に沿って幅広く配置され、その前端は冷蔵室３の前面開口部の上面に形成した冷気吹き出し口３６へ連通している。この冷気吹き出し口３６から吹き出す冷気は、冷蔵室３の前面開口部を矢印のように上から下へ流れる冷気カーテン３７を形成する。第１蒸発器（冷却器）２９で冷却した冷気と第２蒸発器（冷却器）３０で冷却した冷気は、夫々第１送風機３１及び第２送風機３２によって矢印のように循環して各室を所定温度に冷却する。

第２蒸発器（冷却器）３０で冷却した冷気を第２送風機３２によって冷蔵室３と野菜室４とに循環させる冷気循環経路の形成に関し、冷蔵室３の背面部には、冷気通路（冷気ダクト）４３が形成され、この左右両側に冷気通路（冷気ダクト）４３Ａ、４３Ｂが形成され、冷気供給通路（冷気ダクト）４３には第２蒸発器（冷却器）３０が収納されて冷却器室を構成している。また、第２蒸発器（冷却器）３０から上方へ延びて電動式膨張弁７２が冷気供給通路（冷気ダクト）４３の背面の窪みにゴム製カバー９０で覆われた状態でネジにて取付けられている。

第２蒸発器（冷却器）３０で冷却した冷気は、第２送風機３２によって冷蔵室３とその一部分である特定低温室１３とに循環される。その経路は、第２送風機３２を通過した冷気は、一部が冷気ダクト３５を通って冷気吹き出し口３６から吹き出す。第２送風機３２を通過した冷気の他の部分は、冷蔵室３の背面板４５の裏側の左右の冷気通路４３Ａ、４３Ｂを通って、冷蔵室３の背面板４５に形成した冷気吹き出し口３９から冷蔵室３へ吹き出し、冷気通路４３Ｂを更に下方へ流れた冷気が冷気吹き出し口３９Ａから特定低温室１３へ吹き出す。冷蔵室３と特定低温室１３へ流入した冷気は、冷蔵室３の下部の吸い込み口５０、即ち小室４６と特定低温室１３の背壁に形成した吸い込み口５０から吸込まれ、冷気通路（冷気ダクト）４３の第２蒸発器（冷却器）３０の下部の冷気吸い込み側に流入し、再び第２蒸発器（冷却器）３０で冷却される循環をする。

一方、冷蔵室３へ流入した冷気に一部は、野菜室４へ循環する構成である。図２及び図３では、特定低温室１３へ流入した冷気の一部が、特定低温室１３の背壁に形成した吸い込み口４０から吸込まれ、冷却貯蔵庫本体２の背壁に形成した冷気通路（冷気ダクト）４１Ａを通って吹き出し口４２Ａから野菜室４へ流出する。野菜室４へ流入した冷気は、野菜室４を流れて野菜室４の天井壁に近接した背壁に形成した冷気吸い込み口４２Ｂから冷気帰還通路（冷気帰還ダクト）４１Ｂを通って、冷気通路（冷気ダクト）４３の第２蒸発器（冷却器）３０の下部の冷気吸い込み側に流入し、再び第２蒸発器（冷却器）３０で冷却される循環をする。

第１蒸発器（冷却器）２９で冷却した冷気を第１送風機３１によって冷凍室５へ循環させる冷気循環経路の形成に関し、冷凍室５の背面部には、冷気通路（冷気ダクト）４８が形成され、この冷気供給通路（冷気ダクト）４８には第１蒸発器（冷却器）２９が収納されて冷却器室を構成している。また、第１蒸発器（冷却器）２９から上方へ延びて電動式膨張弁７１が冷気供給通路（冷気ダクト）４８の背面の窪みにゴム製カバー９１で覆われた状態でネジにて取付けられている。

第１蒸発器（冷却器）２９で冷却した冷気は、第１送風機３１によって冷気吹き出し口３７Ａから冷凍室５へ供給され、冷気吹き出し口３７Ｂから製氷室６へ供給され、それぞれ吸い込み口３８から吸込まれて、第１蒸発器（冷却器）２９の下部の冷気吸い込み側に流入し、再び第１蒸発器（冷却器）２９で冷却される循環をする。

この冷却貯蔵庫１では、第１、第２蒸発器（冷却器）２９、３０の除霜は同時に行っている。冷却運転終了時点における圧縮機２４の運転積算時間が所定値を超えていると、冷却貯蔵庫１は除霜モードとなる。除霜用ガラス管ヒータ３３、３４に通電して発熱し、それぞれ対応する第１、第２蒸発器（冷却器）２９、３０が加温されて、着霜が融解される。除霜の終了は、第１、第２蒸発器（冷却器）２９、３０にそれぞれ設けられた除霜終了検知温度センサが、除霜終了温度（例えば８℃）を感知したときに、その感知した蒸発器（冷却器）に対応した除霜用ガラス管ヒータの一方への通電を停止（ＯＦＦ）する。残りの蒸発器（冷却器）についても、除霜終了検知温度センサが、除霜終了温度（例えば８℃）を感知したときに、残りの除霜用ガラス管ヒータの一方への通電を停止（ＯＦＦ）する。このように、両方の蒸発器（冷却器）の除霜が終了すると、冷却貯蔵庫１は通常モードに復帰する。このとき、通常は、冷却貯蔵庫１の冷凍室５と冷蔵室３は共に温度上昇しているので、除霜モードの終了と同時に冷却運転が開始される。

このような構成において、各室の温度は、冷蔵室３が約３〜４℃、野菜室４が約３〜６℃に保たれ、冷凍室５製氷室７が約−１８℃〜−２０℃である。また、冷蔵室扉１０の内側に設けた貯蔵棚上は５〜８℃である。特定低温室１３は、０℃よりも高い約１℃のチルド室であったり、０℃よりも低く食品の凍結温度よりも高い約０〜−１℃の氷温室であったり、また、食品の表面に薄い氷の層が形成される程度の約−４℃の部分凍結室であったりする。このように特定低温室１３は、食品を特定の温度領域内で冷却保存するためのものであり、他の室に比して厳しい温度制御が要求される。

電動式膨張弁７１と７２は、同様の構成であり、以下その一つの実施例を図１０に基づき説明する。電動式膨張弁７１と７２は、非磁性金属の弁本体１００に駆動弁１２０を備え、弁本体１００の上部に駆動弁１２０を開閉するステッピングモータ１０２を備えている。このステッピングモータ１０２は、、一般的な２相ユニポーラ式ステッピングモータであり、１回転４８ステップである。なお、駆動方式は、１−２相励磁方式である。このステッピングモータ１０２は、ステータ１０３とロータ１１０からなる。弁本体１００の上部には、非磁性の密閉ケース１０１が取付けられ、このケース１０１の外側には、ステッピングモータ１０２のステータ１０３が取付けられ、このケース１０１の内側には、ステッピングモータ１０２のロータ１１０が回転可能に配置されている。

ステータ１０３は、このケース１０１を取り囲むように配置され、ステータ１０３は、磁性材のヨーク１０５と、ヨーク１０５にボビンを介して巻回された上下配置のコイル１０７Ａ、１０７Ｂを備え、樹脂モールド材１０４によってモールドされた状態で、ケース１０１に取付けられている。ケース１０１の内側に収納されたロータ１１０は、着磁された円筒状の磁性体（永久磁石）１１１と、磁性体（永久磁石）１１１の内側に嵌合し接着剤で接着された非磁性のスリーブ１１２とから構成されている。弁本体１００の上部には、弁棒１１４の軸受けとなるブッシュ１１３がスリーブ１１２の内側に向けて立設固定され、このブッシュ１１３内に弁棒１１４が回転可能に挿入されている。弁棒１１４の上部はスリーブ１１２を貫通して、ナット１１６によってスリーブ１１２に固定されている。スリーブ１１２とブッシュ１１３とは、スリーブ１１２の内側面の雌ネジとブッシュ１１３の外面の雄ネジとが噛み合うネジ結合部１１５にて連結されている。

駆動弁１２０は、弁本体１００に形成した入口通路１１９と出口通路１２１の間に便座１１８を形成し、この便座１１８に対応して弁棒１１4が上下往復動して、弁棒１１4の下端部の弁部１１７が便座１１８に対する開閉動作を行って、入口通路１１９と出口通路１２１を連通し、また遮断する動作を行うものである。上記の構成は、電動式膨張弁７１と７２とも同様の構成であり、各部分の符号は共通のものを使用している。

このような構成において、電動式膨張弁７１に関しては、入口通路１１９は入口パイプ１２２を介して冷媒パイプ７５の入口側７５Ａが接続され、出口通路１２１は出口パイプ１２３を介して冷媒パイプ７５の出口側７５Ｂが接続されている。電動式膨張弁７２に関しては、入口通路１１９は入口パイプ１２２を介して冷媒パイプ７６の入口側７６Ａが接続され、出口通路１２１は出口パイプ１２３を介して冷媒パイプ７６の出口側７６Ｂが接続されている。

このような構成において、前記制御回路装置からのパルス信号によって、ステータ１０３のコイル１０７Ａ、１０７Ｂにパルス信号が供給されて、ロータ１１０がステップ回転する。ステータ１０３のコイル１０７Ａ、１０７Ｂに、正回転方向のパルス信号が供給されると、ロータ１１０が正方向回転して駆動弁１２０を閉じ、ステータ１０３のコイル１０７Ａ、１０７Ｂに、逆回転方向のパルス信号が供給されると、ロータ１１０が逆方向回転して駆動弁１２０を開く。具体的には、ステータ１０３のコイル１０７Ａ、１０７Ｂに、正回転方向のパルス信号が供給されると、ロータ１１０が正方向回転し、この回転によってネジ結合部１１５を介してブッシュ１１３に対しロータ１１０と弁棒１１４が下降し、弁部１１７が便座１１８に当接する方向へ動く。また、ステータ１０３のコイル１０７Ａ、１０７Ｂに、逆回転方向のパルス信号が供給されると、ロータ１１０が逆方向回転し、この回転によってネジ結合部１１５を介してブッシュ１１３に対しロータ１１０と弁棒１１４が上昇し、弁部１１７が便座１１８から離れる方向へ動く。

上記において、電動式膨張弁７１と７２とも、コイル１０７Ａと１０７Ｂは、それぞれ複数相に区分されてパルスが印加されるように構成され、図１１に示すものは、コイル１０７Ａのコイル相をφ１、φ３の２相とし、コイル１０７Ｂのコイル相をφ２、φ４の２相とする。このように構成したコイル相φ１、φ２、φ３、φ４へのパルスの印加は、図１２に１〜８の動作ステップでもってＯＮで示すタイミングでパルスが印加される。

具体的には、駆動弁１２０が全閉から全開まで、又は全開から全閉までに供給されるパルス数は、例えば４８０パルスであり、この各動作ステップにＯＮで示すタイミングごとに、パルスが印加されることにより、ロータ１１０がきめ細かいステップ動作をする。図１２に示すように、動作ステップが１、２、３、４、５、６、７、８と移行するように一方向にパルス信号が印加される場合が、駆動弁１２０を開く動作モードであり、その逆に動作ステップが８から１へ向けて移行するように逆方向にパルス信号が印加される場合が、駆動弁１２０を閉じる動作モードである。このような動作によって、第１蒸発器（冷却器）２９と第２蒸発器（冷却器）３０に流入する冷媒の流量が制御される。

上記のように、電動式膨張弁７１は、冷気供給通路（冷気ダクト）４８の背面の窪みにゴム製カバー９１で覆われた状態でネジにて取付けられているが、冷媒パイプに霜が付着し、この霜が冷気の流れの障害となる。また、電動式膨張弁７２は、冷気供給通路（冷気ダクト）４３の背面の窪みにゴム製カバー９０で覆われた状態でネジにて取付けられているが、冷気供給通路（冷気ダクト）４３を流れる冷気によって冷却され、冷媒パイプに霜が付着し、この霜が冷気の流れの障害となる。このような障害を無くするために、本発明では、電動式膨張弁７１と７２を加温して、この霜を融解する。

電動式膨張弁７１と７２の加温は、駆動弁１２０を開閉作動させるためのパルスを供給する供給ライン（駆動パルス印加端子・・・図１１のイ〜ヘのリード線）とコイル相を利用して、コイル１０７Ａと１０７Ｂに通電して発熱させて加温する加温モードとする。具体的には、コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の全てに連続通電したときが１００％通電状態であり、コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された３個のコイル相、例えば、φ１、φ２、φ３に連続通電したときが７５％通電状態である。同様に、コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された２個のコイル相、例えばφ１とφ２に連続通電したときが５０％通電状態であり、コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された１個のコイル相、例えば、φ１に連続通電したときが２５％通電状態である。全てに連続通電する以外の方式では、ロータ１１０が回転する虞があるが、１ステップなので実用上問題ない。

また、これとは異なる方式として、コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の全てに同時通電するようにして、その場合の通電率を変えるためには、コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の全てに間歇通電し、この通電時間間隔を長くしたり短くすることによって、発熱量を変更するようにしてもよい。いずれにしても、このような加温モードでの通電では、ロータ１１０が回転しないため駆動弁１２０は動作しないが、コイル１０７Ａと１０７Ｂが発熱して電動式膨張弁７１と７２を加温状態とする加温モードとなる。そして、駆動弁１２０を開閉作動させるためのパルスを供給するコイル相を利用して、コイル１０７Ａと１０７Ｂに通電して発熱させて加温するため、霜取り用に特別のコイル相とリード線を形成する必要がなく、モータの構成も簡素化される。

また、電動式膨張弁７１と７２を加温状態とする加温モードは、除霜用ガラス管ヒータ３３と３４の発熱によって、それぞれ対応する第１蒸発器（冷却器）２９と第２蒸発器（冷却器）３０の霜取りを行う除霜モードの開始と関連して行われる。このようにすることによって、電動式膨張弁７１と７２の霜取り制御が蒸発器（冷却器）の除霜時に行われるため、加温モードの制御がし易く、冷却運転中に加温モードによって冷気が加温されることがなく、冷却貯蔵庫１の庫内の温度制御がし易くなる。具体的には、第１蒸発器（冷却器）２９と第２蒸発器（冷却器）３０の除霜モードの開始と共に、又はこの除霜モード中に、電動式膨張弁７１と７２の加温モードを開始して、除霜モードの終了と共に終了するようにする方法がある。除霜モードと共に開始し、除霜モードの終了にて終了する場合は、加温モードの開始と終了の制御がし易くなる。また、電動式膨張弁７１と７２の加温モードが、第１蒸発器（冷却器）２９と第２蒸発器（冷却器）３０の除霜モードの開始と共に開始し、この除霜モードの終了前に加温モードを終了させるように、コイル１０７Ａと１０７Ｂへの通電量を設定することにより、電動式膨張弁７１と７２に付着した霜が残ることがない。

本発明では、もう一つの実施例として、図１〜図１２を参照して、冷蔵室３、野菜室４及び特定低温室１３の加湿運転（一般的なサイクルデフロスト運転）について記載する。この場合、第２蒸発器（冷却器）３０の霜取りを強制的に行う除霜用ガラス管ヒータ３４は設けない。冷凍室５または第１蒸発器（冷却器）２９が所定の下限温度に冷却されていない状態では、圧縮機２４と送風機３１が運転（ＯＮ）しており、この状態で、冷蔵室３もしくは冷蔵室用冷却器である第２蒸発器（冷却器）３０が冷却によって所定の温度に低下したとき、前記制御回路装置によって電動式膨張弁７２は閉じて、第２蒸発器（冷却器）３０への冷媒流入を遮断する。そして、実施例１では、送風機３２が停止（ＯＦＦ）したが、この実施例２では送風機３２は運転（ＯＮ）する。この送風機３２の運転（ＯＮ）によって、冷蔵室３、野菜室４及び特定低温室１３の空気が第２蒸発器（冷却器）３０を通過する循環を行うため、これらの室の温度上昇に伴って第２蒸発器（冷却器）３０に付着した霜は、徐々に融解する。この融解水分が送風機３２によって冷蔵室３、野菜室４及び特定低温室１３へ循環するため、これらの室の加湿効果が得られる。これが加湿運転である。この加湿運転によって、冷蔵室３、野菜室４及び特定低温室１３は適度の湿気を含み、そこに貯蔵された物品に潤いを与える。

この加湿運転を行う場合には、電動式膨張弁７２の周囲に付着した霜は、加湿運転によって徐々に融解するため、電動式膨張弁７２については、そのコイル１０７Ａと１０７Ｂに通電して霜取りを行う必要がない。このため、実施例２では、電動式膨張弁７１についてのみそのコイル１０７Ａと１０７Ｂに実施例１のように通電して霜取りを行うこととなる。この場合、電動式膨張弁７１を加温状態とする加温モードは、実施例１と同様に、第１蒸発器（冷却器）２９の除霜用ガラス管ヒータ３３に通電する除霜モードと関連して行われるようにする。

上記の各実施例は、冷蔵室３、冷凍室５、野菜室６等を有する冷却貯蔵庫であるが、本発明は種々の形態の冷却貯蔵庫に適用できるものであり、冷却貯蔵庫の形態はこれに限らず、本発明の技術範囲において種々の冷却貯蔵庫に適用して効果あるものである。上記から明らかなように、本発明の技術は、圧縮機で二段階圧縮された二酸化炭素冷媒が、放熱器で放熱された後、電動式膨張弁を経て冷却庫内を冷却するための蒸発器（冷却器）で蒸発し、前記圧縮機の一段圧縮部へ帰還する冷媒回路を構成し、前記電動式膨張弁はコイルに通電されるパルス信号によって駆動弁が冷媒通路を開閉するステッピングモータ方式であり、前記駆動弁は動作しないが前記コイルが発熱して前記電動式膨張弁を加温状態とする加温モードを備えた冷凍装置である。このように本発明は、二酸化炭素冷媒を使用する冷凍回路を備えた冷蔵庫に適用して効果ある。

本発明に係る冷却貯蔵庫の正面図である。（実施例１）本発明に係る冷却貯蔵庫本体を正面から見た説明図である。（実施例１）本発明に係る冷却貯蔵庫の縦断側面図である。（実施例１）本発明に係る冷却貯蔵庫の回路ブロック図である。（実施例１）本発明に係る冷却貯蔵庫の冷媒流路の説明図である。（実施例１）本発明に係る電動式膨張弁と冷凍室用蒸発器（冷却器）との接続を示す正面図（実施例１）図６の側面図である。（実施例１）本発明に係る電動式膨張弁と冷蔵室用蒸発器（冷却器）との接続を示す正面図である。（実施例１）図８の側面図である。（実施例１）本発明に係る電動式膨張弁の構成を示す断面図である。（実施例１）本発明に係る電動式膨張弁のステッピングモータのコイル相の関係を示す説明図である。（実施例１）本発明に係る電動式膨張弁の駆動弁の開閉作動と図１１のコイル相の通電との関係を示す動作説明図である。（実施例１）

符号の説明

１・・・冷却貯蔵庫
２・・・冷却貯蔵庫本体
３・・・冷蔵室
４・・・野菜室
５・・・冷凍室
６・・・製氷室
７・・・自動製氷機
９・・・給水容器
２４・・電動圧縮機
２４Ａ・・一段目の圧縮部
２４Ｂ・・二段目の圧縮部
２５・・放熱器
２９・・第１蒸発器（冷却器）
３０・・第２蒸発器（冷却器）
３１・・第１送風機
３２・・第２送風機
４３・・冷気通路（冷気ダクト）
４８・・冷気通路（冷気ダクト）
７０・・デハイドレータ
７１・・第１電動式膨張弁
７２・・第２電動式膨張弁
７５・・第１冷媒パイプ
７６・・第２冷媒パイプ
７７・・逆止弁
１００・・弁本体
１０１・・密閉ケース
１０２・・ステッピングモータ
１０３・・ステータ
１１０・・ロータ
１１４・・弁棒
１２０・・駆動弁

Claims

圧縮機で圧縮された二酸化炭素冷媒が、放熱器で放熱された後、電動式膨張弁を経て冷却庫内を冷却するための蒸発器（冷却器）で蒸発し、前記圧縮機の圧縮部へ帰還する冷媒回路を構成し、
前記電動式膨張弁は、駆動弁を開閉する２相ユニポーラ式ステッピングモータ方式であり、前記ステッピングモータは、ステータの二つのコイルを備え、前記一方のコイルはコイル相をφ１、φ３の２相とし、他方のコイルはコイル相をφ２、φ４の２相とし、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４へ制御回路装置からパルス信号が供給されて、ロータがステップ回転して前記駆動弁を開閉する構成であり、
前記駆動弁は動作しないが前記電動式膨張弁を加温状態とする加温モードとして、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の通電状態を、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の全てに連続通電した１００％通電状態と、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された３個のコイル相に連続通電した７５％通電状態と、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された２個のコイル相に連続通電した５０％通電状態と、前記コイル相φ１、φ２、φ３、φ４の選択された１個のコイル相に連続通電した２５％通電状態とに設定可能であることを特徴とする冷却貯蔵庫。