JP4705834B2 - 冷却貯蔵庫 - Google Patents

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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及びその運転方法に関する。
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あり、下記の特許文献1のものが例示できる。
この種の冷蔵庫の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮機によって圧縮し、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、冷凍室及び冷蔵室の双方が下限設定温度まで冷却されたことを条件に圧縮機の運転を停止し、いずれか一方が上限設定温度を上回ったときに圧縮機を再起動してその部屋の蒸発器に冷媒を供給するようになっている。
特開2003−214748公報
ところで、冷蔵室の設定温度は通常は5℃、冷凍室の設定温度は−20℃程度であるから、冷凍サイクルから見た両室の熱的負荷には相当な相違があり、冷凍室の冷却運転が停止している状態では冷凍室温は比較的早期に上昇する。特に、業務用冷蔵庫のように、頻繁に扉が開閉されたり、周囲温度が高い状況で使用されるものでは、冷凍室温の上昇はより速くなる。しかるに、この種の冷蔵庫では、圧縮機の停止後は圧縮機の吸入側と吐出側との高低圧力差が解消するまでは圧縮機の再起動を禁止するようになっており(その圧力差が大きいまま圧縮機を再起動すると、圧縮機に過大な負荷がかかる)、その圧縮機の強制停止時間内に冷凍室の扉が頻繁に開閉されると、冷凍室温度が上昇して内部の食品に悪影響を与えることも懸念される。
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、熱的負荷が大きい方の貯蔵室の温度が上昇してしまうことを防止できる冷却貯蔵庫及びその運転方法を提供することを目的とする。
本発明の運転方法を採用した本発明に係る冷却貯蔵庫は次の構成である。
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を共通接続して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、
前記各貯蔵室の温度を検出する第1及び第2の各貯蔵室温センサと、
これらの貯蔵室温センサによって検出された第1及び第2のいずれかの貯蔵室温度が予め設定された前記各貯蔵室の設定温度よりも高い場合に前記圧縮機を運転すると共に前記第1及び第2の蒸発器に交互に冷媒を供給するように前記弁装置を動作させ、かつ、次の(B1)又は(B2)の条件が満たされたときに前記圧縮機の運転を停止する冷凍サイクル制御回路とを備え
前記冷凍サイクル制御回路においては、前記貯蔵室温センサによって検出された第1及び第2のいずれかの貯蔵室温度が予め設定された前記各貯蔵室の設定温度よりも高い場合に前記圧縮機を運転して当該貯蔵室の蒸発器に冷媒を供給すべく前記弁装置を動作させた後に、前記第1及び第2の蒸発器に交互に冷媒を供給するように前記弁装置を動作させる条件が、前記貯蔵室温センサによって検出された前記当該貯蔵室とは異なる他方の前記貯蔵室温度がその貯蔵室の設定温度よりも高い場合である冷却貯蔵庫。
(B1)第1及び第2の貯蔵室のうち熱的負荷が小さい方において、先にその貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には、その後、前記弁装置の流路切替動作を行って他方の貯蔵室の冷却運転を継続することで、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったこと。
(B2)第1及び第2の貯蔵室のうち熱的負荷が大きい方において、先にその貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には、その後、前記弁装置の流路切替動作を行って他方の貯蔵室の冷却運転を継続し、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったところで、再び前記弁装置の流路切替動作を行って熱的負荷が大きい方の貯蔵室を再度冷却することで、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったこと。
本発明によれば、第1及び第2の貯蔵室のいずれかにおいてその貯蔵室温が設定温度を上回ると、圧縮機が運転されて当該貯蔵室の蒸発器に冷媒が供給される。その圧縮機の運転を停止する条件は、上述の通りであるから、いずれにしても熱的負荷が大きい方の貯蔵室が必ず最後に冷却され、その貯蔵室温度が設定温度まで冷やし込まれるから、その後の圧縮機の停止期間において貯蔵室温度が不適切な領域まで上昇してしまうことを未然に防止できる。
本発明の実施形態を図1ないし図6によって説明する。この実施形態では業務用の横型(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と、入口24Aを第1及び第2の両冷媒供給路25F,25Rに共通して連通させる共通連通動作とを可能としたタイプである。
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して第1の貯蔵室温センサに相当するFセンサ51F及び冷蔵室13R内の空気温度を検出して第2の貯蔵室温センサに相当するRセンサ51Rからの信号が与えられ、Fセンサ51Fの検知温度が冷凍室13Fの上限設定温度(TF(ON))よりも高い、又はRセンサ51Rの検知温度が冷蔵室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、その冷却運転の開始後における三方弁24の切替動作及び圧縮機20の停止動作は、次のようである。
(冷却開始−FR交互冷却)
冷却貯蔵庫の電源が投入されて圧縮機20が起動されると、一定時間毎に三方弁24が流路切替動作を行い、その入口24Aが第1の冷媒供給路25F側だけに連通する状態(以下この状態を「F側開状態」という)と、入口24Aが第2の冷媒供給路25R側だけに連通する状態(以下この状態を「R側開状態」という)とに交互に切り替えて(ステップS1)、冷蔵室13Rと冷凍室13Fとを交互に冷却する状態とする(R室F室交互冷却)。
次に、ステップS2に至り、Rセンサ51Rからの信号に基づいて冷蔵室13Rの温度と、予め設定されている冷蔵室下限温度TR(OFF)とを比較し、さらにステップS3において、Fセンサ51Fからの信号に基づいて冷凍室13Fの温度と、予め設定されている冷凍室下限温度TF(OFF)とを比較する。冷却運転の開始当初は、いずれも庫内温度が各下限温度に達していないから、ステップS3からステップS1に戻って一定時間毎に三方弁24が「F側開状態」と「R側開状態」とを交互に繰り返す上記のFR交互冷却運転が繰り返される。
(Fのみ冷却)
冷却が進んで冷蔵室13Rの庫内温度が、予め設定されている冷蔵室下限温度TR(OFF)を下回るようになると、ステップS2からステップS4に移行し、三方弁24は「F側開状態」に切り替えられて冷凍室13Fだけが冷却されるようになる。この後、ステップS5に移行してRセンサ51Rからの信号に基づいて冷蔵室13Rの庫内温度が、予め設定されている冷蔵室上限設定温度TR(ON)に達していないか否かが判断される。
一般には、FR交互冷却が終了した直後は冷蔵室13Rは十分に冷却されているから、次のステップS6に至り、Fセンサ51Fからの信号に基づいて冷凍室13Fの庫内温度が、予め設定されている冷凍室下限温度TF(OFF)に達していないか否かが判断され、その冷凍室下限温度TF(OFF)に達するまでステップS4〜S6が繰り返される。この結果、冷凍室13Fのみが集中的に冷却されることになる。
なお、上記の冷却運転の途中で冷蔵室13Rの温度が上昇すれば、ステップS5からステップS1に戻ってFR交互冷却が再開される、すなわち冷蔵室13Rの冷却も再開されるから、冷蔵室13Rの昇温を速やかに抑えることができる。
この「Fのみ冷却」によって冷凍室13Fが十分に冷却され、その庫内温度が冷凍室下限温度TF(OFF)に達すると、ステップS6からステップS7に移行して圧縮機20が停止され、圧縮機強制停止時間Tが経過するまで圧縮機20の再起動が禁止される(ステップS8)。
この強制停止時間Tが経過する間に、冷凍室用冷却器27Fに供給された液冷媒が蒸発して図4に示すように圧縮機20の高低圧力差が解消されることになる。
(圧縮機の再起動)
ステップS10で圧縮機強制停止時間Tが経過すると、ステップS13に至ってFセンサ51Fからの信号に基づいて冷凍室13Fの温度と、予め設定されている冷凍室上限設定温度TF(ON)とを比較し、さらにステップS14において、Rセンサ51Rからの信号に基づいて冷蔵室13Rの温度と、予め設定されている冷蔵室上限設定温度TF(ON)とを比較する。いずれかのステップで冷凍室13F又は冷蔵室13Rの温度が各上限設定温度よりも高くなっていると、圧縮機20が起動され(ステップS11,12)、ステップS4又はステップS13に移行して冷凍室13F又は冷蔵室13Rの冷却が再開される。
このように本実施形態では、冷凍室13F又は冷蔵室13Rのいずれか一方においてその温度が当該上限設定温度を上回ったことを条件として、圧縮機20が起動する。
ステップS13に移行して冷蔵室13Rの冷却が再開された後に、冷凍室13Fの温度が上昇するとFR交互冷却に戻って(ステップS14〜ステップS1)、冷凍室13Fの冷却も再開される。
このようにFR交互冷却がされている場合において、先に冷蔵室13R(熱的負荷が小さい方の貯蔵室)が冷蔵室下限設定温度TR(OFF)に達すると(ステップS2)、その後、三方弁24が「F側開状態」への流路切替動作を行って「Fのみ冷却」(ステップS4)を実行し、これよって冷凍室13Fの温度が冷凍室下限設定温度TF(OFF)まで冷えたところで圧縮機20が停止される(ステップS7)。以上の冷却動作を例示すると図5の通りとなり、ここでは時刻t1において冷蔵室13Rが冷凍室13Fより先に下限設定温度TR(OFF)に到達している。
逆に、FR交互冷却がされている場合において、先に冷凍室13F(熱的負荷が大きい方の貯蔵室)が冷凍室下限設定温度TF(OFF)に達した場合には(ステップS3)、ステップS13に移行して三方弁24が「R側開状態」への流路切替動作を行うことで冷蔵室13Rの冷却に切り替わる(「R室冷却」)。その結果、冷蔵室13Rの温度が冷蔵室下限設定温度TR(OFF)まで冷えれば(ステップS15)、従来ならば、ここでFR両室が冷却されたと見て圧縮機20を停止させていたところ、本実施形態では再び「F室冷却」(ステップS4)に移行し、これよって冷凍室13Fの温度が冷凍室下限設定温度TF(OFF)まで冷えたところで圧縮機20が停止される(ステップS7)。この場合の冷却動作を例示すると図6の通りであり、ここでは時刻t2 において冷凍室13Fが冷蔵室13Rより先に下限設定温度TF(OFF)に到達している。
すなわち、本実施形態ではFR交互冷却が実行されている場合において、圧縮機20を停止させる条件は、次の(b1)及び(b2)の通りとなっている。
(b1)先に冷蔵室13Rにおいて下限設定温度を下回った場合には、その後、三方弁24の流路切替動作を行って冷凍室13Fの冷却運転を継続し、その温度が冷凍室下限設定温度TF(OFF)を下回ったこと(図5参照)。
(b2)先にその冷凍室13Fの温度が冷凍室下限設定温度TR(OFF)を下回った場合には、その後、三方弁24の流路切替動作を行って冷蔵室13Rの冷却運転を行い、冷蔵室13Rの温度が冷蔵室加減設定温度TR(OFF)を下回ったところで、再び三方弁24の流路切替動作を行って冷凍室13Fの冷却に戻り、その冷凍室13Fの温度が冷凍室下限設定温度TF(OFF)を下回ったこと(図6参照)。
したがって、冷凍室13F及び冷蔵室13Rのいずれが先に下限設定温度に到達したとしても、冷凍室13F(熱的負荷が大きい方の貯蔵室)が必ず最後に冷却され、その温度が下限設定温度まで冷やし込まれるから、その後の圧縮機20の停止期間において冷凍室13Fの温度が不適切な領域まで上昇してしまうことを未然に防止することができる。
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。
本発明の一実施形態を示す全体の断面図 冷凍サイクルの構成図 冷却動作を示すフローチャート 圧縮機の停止後の圧力均衡状況を示すグラフ 冷蔵室が先に下限設定温度に到達した場合の温度変化を示すタイムチャート 冷凍室が先に下限設定温度に到達した場合の温度変化を示すタイムチャート
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…Fセンサ(第1の貯蔵室温センサ) 51R…Rセンサ(第2の貯蔵室温センサ)

Claims (1)

  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を共通接続して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、
    前記各貯蔵室の温度を検出する第1及び第2の各貯蔵室温センサと、
    これらの貯蔵室温センサによって検出された第1及び第2のいずれかの貯蔵室温度が予め設定された前記各貯蔵室の設定温度よりも高い場合に前記圧縮機を運転すると共に前記第1及び第2の蒸発器に交互に冷媒を供給するように前記弁装置を動作させ、かつ、次の(B1)又は(B2)の条件が満たされたときに前記圧縮機の運転を停止する冷凍サイクル制御回路とを備え
    前記冷凍サイクル制御回路においては、前記貯蔵室温センサによって検出された第1及び第2のいずれかの貯蔵室温度が予め設定された前記各貯蔵室の設定温度よりも高い場合に前記圧縮機を運転して当該貯蔵室の蒸発器に冷媒を供給すべく前記弁装置を動作させた後に、前記第1及び第2の蒸発器に交互に冷媒を供給するように前記弁装置を動作させる条件が、前記貯蔵室温センサによって検出された前記当該貯蔵室とは異なる他方の前記貯蔵室温度がその貯蔵室の設定温度よりも高い場合である冷却貯蔵庫。
    (B1)第1及び第2の貯蔵室のうち熱的負荷が小さい方において、先にその貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には、その後、前記弁装置の流路切替動作を行って他方の貯蔵室の冷却運転を継続することで、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったこと。
    (B2)第1及び第2の貯蔵室のうち熱的負荷が大きい方において、先にその貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回った場合には、その後、前記弁装置の流路切替動作を行って他方の貯蔵室の冷却運転を継続し、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったところで、再び前記弁装置の流路切替動作を行って熱的負荷が大きい方の貯蔵室を再度冷却することで、その貯蔵室温度が当該貯蔵室の設定温度を下回ったこと。
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