JP5008348B2

JP5008348B2 - 冷却貯蔵庫

Info

Publication number: JP5008348B2
Application number: JP2006183718A
Authority: JP
Inventors: 靖基保坂
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2026-07-03
Also published as: WO2008004441A1; JP2008014522A; EP2040017A1; CN101479544A; CN101479544B; US20090165476A1; EP2040017A4; US7966836B2

Description

本発明は冷却貯蔵庫に関し、特に除霜運転終了後に冷却運転を再開する場合における圧縮機の起動性の改善を図ったものに関する。

業務用冷蔵庫では、冷却運転の合間に除霜運転を行う機能を備えている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、圧縮機を含む冷凍装置と接続された冷却器と、冷却ファンとが貯蔵室内に装備される一方、冷却器には除霜ヒータが装着されており、冷却運転時は、圧縮機と冷却ファンとが駆動されることで、冷却器付近で生成された冷気が貯蔵室内に循環供給されて冷却され、一方除霜運転は、圧縮機と冷却ファンとが停止した状態において、除霜ヒータに通電することで行われる。この間、冷却器の温度が検知されて所定温度に達すると、除霜が完了したと見なされて除霜ヒータがオフとなって除霜運転が終了し、その後は、所定の水切り時間を経たのち、まず圧縮機が起動され、続いて所定時間遅延されて冷却ファンが起動されることで、冷却運転が再開されるようになっている。

ここで除霜運転中は、上記したように冷却器が除霜ヒータで加熱されるのであるから、冷凍回路中の冷媒圧力（低圧圧力）が上昇する。低圧圧力が高いと、圧縮機の起動時に大きな始動トルクが必要となるが、このとき電源電圧が低い等で圧縮機に掛かる電圧が低くなると、圧縮機の起動ができなかったり、また起動できるまで圧縮機の起動回路部品であるスタータが開閉動作を繰り返すために、その耐用寿命が短くなるという問題があった。
特開２００５−３０００７４公報

一方この種の冷蔵庫では、結露発生箇所例えば前面枠等に、同箇所を加熱する防露ヒータが装備されているが、従来は防露ヒータには常時通電されていたため、圧縮機の起動時において同圧縮機に掛かる電圧の低下を招くことについても、少なからず影響を及ぼすことが判明した。
本発明は上記のような知見に基づいて完成されたものである。

請求項１の発明は、圧縮機を含む冷凍装置と接続された冷却器と、冷却ファンとが貯蔵室内に装備されるとともに、前記冷却器には加熱手段が装着され、冷却運転時は、前記圧縮機と前記冷却ファンとが駆動されることで、前記冷却器付近で生成された冷気が前記貯蔵室内に供給されて冷却され、この冷却運転の途中で、前記圧縮機と前記冷却ファンとが停止した状態で前記冷却器を前記加熱手段で加熱する除霜運転が行われ、除霜運転が終了すると、水切り時間を経たのち、まず前記圧縮機が起動されて予冷運転が行われ、続いて所定時間遅延されて前記冷却ファンが起動されることで冷却運転が再開されるようになっているとともに、結露発生箇所を加熱するための防露ヒータが前記圧縮機と並列に備えられた冷却貯蔵庫において、前記除霜運転が終了して前記予冷運転を開始するべく前記圧縮機の起動操作後の所定時間は前記防露ヒータへの通電を停止する制御手段が備えられている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記制御手段は、前記圧縮機の起動操作を検知する起動操作検知手段と、起動操作検知信号を受けて前記防露ヒータへの通電を遮断する遮電手段と、起動操作検知から所定時間経過した場合に時間経過信号を出力するタイマ手段と、時間経過信号を受けて前記防露ヒータへの通電を再開する通電再開手段とを具備しているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
除霜運転が終了して予冷運転が開始されるに当たって圧縮機の起動操作がされると、そののち所定時間は防露ヒータへの通電が停止される。その結果、防露ヒータへの通電に伴う電圧降下が無くなるから、仮に電源電圧が低いときでも圧縮機に掛かる電圧が確保でき、引き続く圧縮機の起動が担保される。

＜請求項２の発明＞
圧縮機の起動操作がされたことが起動操作検知手段で検知されると、その起動操作検知信号を受けて遮電手段が防露ヒータへの通電を断つ。起動操作の検知がなされてから所定時間が経過すると、タイマ手段から時間経過信号が出力され、通電再開手段がその信号を受けることにより防露ヒータへの通電を再開する。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図４によって説明する。
この実施形態では業務用の縦型冷蔵庫に適用した場合を例示しており、まず図１により冷蔵庫の全体構造を説明する。冷蔵庫本体１０は前面開口の縦長の断熱箱体から構成されており、下面の四隅に立てられた脚１１によって支持され、内部が貯蔵室１２とされている。貯蔵室１２の前面開口は、仕切枠１３によって上下２つの開口部１４に仕切られ、各開口部１４には断熱扉１５が揺動開閉可能に装着されている。

冷蔵庫本体１０の上面には、天井壁に開口された窓孔１７を塞ぐようにして冷凍ユニット２０が設置されている。冷凍ユニット２０は、断熱性の基台２１の上面に、圧縮機２３、凝縮器ファン２４Ａ付きの凝縮器２４等からなる冷凍装置２２が載置されるとともに、下面側に冷却器２５が吊り下げて取り付けられており、冷凍装置２２と冷却器２５とが冷媒配管により循環接続されて、周知の冷凍回路が構成されている。

貯蔵室１２の天井部分における窓孔１７の下面側には、エアダクトを兼ねたドレンパン２６が張設され、その上方に冷却器室２７が形成されている。冷却器室２７内には上記した冷却器２５が収容され、またドレンパン２６の手前側（図１の左側）には吸込口２９が設けられて冷却ファン３０が装備されているとともに、奥側には吹出口３１が設けられている。
また除霜運転用として、冷却器２５に除霜ヒータ３３が装着されているとともに、冷蔵庫本体１０の壁面内には、ドレンパン２６の出口と接続された排水路３５が形成されている。

当該冷蔵庫の運転は、所定のプログラムに基づいて制御されるようになっており、そのため図２に示すように、マイクロコンピュータ、タイマ等を備えて上記のプログラムを格納した制御手段４０が設けられている。制御手段４０の入力側には、庫内温度を検知する庫内温度センサ４３と、２４時間タイマにより自動操作されるか、あるいは手動操作される除霜スイッチ４４、さらには冷却器２５の温度を検知して除霜が完了したと見なすことに機能する除霜温度センサ４５とが接続されている。一方出力側には、圧縮機２３の起動回路５０、凝縮器ファン２４Ａ、冷却ファン３０及び除霜ヒータ３３が接続されている。

基本的な運転を説明すると、冷却運転は、冷凍装置２２における圧縮機２３及び凝縮器ファン２４Ａが運転されつつ、冷却ファン３０が駆動され、貯蔵室１２の室内空気が冷却ファン３０によって吸込口２９から冷却器室２７内に吸引されて、その空気が冷却器２５を流通する間に熱交換により冷気が生成され、その冷気が吹出口３１から貯蔵室１２の奥面に沿うようにして吹き出されて、貯蔵室１２内に冷気が循環供給されるようになっている。その間、庫内温度センサ４３により庫内温度が検知され、検知温度が予め定められた設定温度よりも高いか低いかにより圧縮機２３（冷却ファン３０）のオンオフが制御されることで、貯蔵室１２内がほぼ設定温度に維持される。

冷却運転の途中で、冷却器２５等に付着した霜を除去すべく除霜運転が行われる。この除霜運転は、圧縮機２３及び凝縮器ファン２４Ａと、冷却ファン３０とが停止された状態で、除霜ヒータ３３に通電して加熱することによって行われ、除霜水はドレンパン２６で受けられたのち、冷蔵庫本体１０の壁面内に設けられた排水路３５を通って庫外等に排水される。除霜温度センサ４５の検知温度により除霜が終了したと見なされたら、除霜ヒータ３３への通電が切られて除霜運転が終了し、冷却運転が再開されるようになっている。

一方、当該冷蔵庫において、結露しやすい箇所、例えば冷蔵庫本体１０の前面における２個の開口部１４の口縁部分を構成する断熱箱体の前面枠４７Ａや、仕切枠１３の前面板４７Ｂの裏面側には、同前面枠４７Ａや前面板４７Ｂを加熱するための防露ヒータ４８が装着されている。この防露ヒータ４８は、当該冷蔵庫の電源スイッチの投入に伴って通電され、すなわち基本的には常時通電されるようになっている。

さてこの実施形態では、除霜運転後に冷却運転を再開するに当たり、圧縮機２３の起動を確実に行うための手段が講じられている。
圧縮機２３の起動回路５０は、図３に示すように構成されている。同起動回路５０において、圧縮機２３の起動タイミングになると、起動スイッチ５２が閉じるようになっている。除霜運転の終了から冷却運転の再開に至る動作は詳細には、除霜ヒータ３３への通電が切られて除霜運転が終了すると、その後は、所定の水切り時間（５〜１０分）を経たのち、圧縮機２３及び凝縮器ファン２４Ａのみが起動される予冷運転が行われ、さらに所定時間（約５分）遅延されて冷却ファン３０が起動されることで、冷却運転が再開される。したがって、圧縮機２３の起動タイミングは、除霜ヒータ３３がオフされたのち所定の水切り時間を経たときとなる。

起動スイッチ５２が閉じられると、電源５１からの電圧（分圧）が、初めは起動コンデンサ５３と運転コンデンサ５４とを介して圧縮機２３に掛かることで同圧縮機２３が起動される。それとともに、バイメタル式のＰＴＣスタータ５５のコイル５５Ａにも通電され、数秒（例えば５〜６秒）が経過すると、常閉のスタータ接点５５Ｂが開くことにより、それ以降は、運転コンデンサ５４のみを使用して圧縮機２３が運転されるようになっている。

本実施形態では端的には、圧縮機２３の起動操作後、起動回路５０において運転コンデンサ５４のみの使用に切り替わってなお暫くの間、例えば起動操作後の３０秒の間、防露ヒータ４８への通電を停止するようになっている。防露ヒータ４８は、電源５１に対して圧縮機２３と並列に接続されているが、同防露ヒータ４８は、上記の制御手段４０からの制御信号に基づいて通電とその停止が制御されるようになっている。

制御手段４０では、起動回路５０の起動スイッチ５２を閉じる信号を送出したことを以て、圧縮機２３の起動操作が行われたことを検知する機能を有し、言い換えると圧縮機２３の起動操作を検知する起動操作検知手段６０を備えているとともに、同起動検知信号を受けた場合に防露ヒータ４８への通電を停止する機能を有し、すなわち遮電手段６１を備えている。
また、タイマにより上記の起動操作検知から３０秒を計時し、タイムアップした場合に時間経過信号を出力する機能を有する（タイマ手段６２）とともに、この時間経過信号を受けて防露ヒータ４８への通電を再開するように機能する通電再開手段６３を併せて備えている。

本実施形態の作用を図４のタイミングチャートを参照して説明する。
冷却運転は、圧縮機２３ともども冷却ファン３０が運転（制御運転）されることで行われ、この間防露ヒータ４８は通電状態にある。冷却運転中の所定のタイミングＴ1 になると除霜運転に切り替わり、この除霜運転は、圧縮機２３と冷却ファン３０とが停止された状態で、除霜ヒータ３３に通電して加熱することによって行われる。この除霜運転中も、防露ヒータ４８は継続して通電状態とされる。そののち、除霜温度センサ４５の検知温度により除霜が終了したと見なされたら、除霜ヒータ３３への通電が切られて除霜運転が終了する（タイミングＴ2 ）。

その後、所定の水切り時間が経過したら（タイミングＴ3 ）、予冷運転が開始される。予冷運転の開始に当たっては圧縮機２３が起動され、すなわち起動回路５０の起動スイッチ５２が閉じられる。それと同時に防露ヒータ４８への通電が停止される。起動スイッチ５２が閉じられると、既述したように、電源５１からの電圧が、初めは起動コンデンサ５３と運転コンデンサ５４とを介して圧縮機２３に掛かって圧縮機２３が起動され、５〜６秒経過すると、スタータ５５のスタータ接点５５Ｂが開くことで、それ以降は運転コンデンサ５４のみを使用して圧縮機２３が運転される。そして圧縮機２３の起動操作後、３０秒が経過すると（タイミングＴ4 ）、防露ヒータ４８への通電が再開される。

すなわち、圧縮機２３が起動されたのち、運転コンデンサ５４のみによる運転に切り替わってからさらに２０数秒の間は、防露ヒータ４８への通電が停止され、それだけ電圧降下することが阻止されるから、仮に電源電圧が低いときでも圧縮機２３に掛かる電圧が確保でき、圧縮機２３の起動並びに引き続く安定運転が確実に行われる。その後、冷却ファン３０が遅延して運転され、冷却運転が実行されることになる。
なお、３０秒程度の防露ヒータ４８への通電停止であれば、結露を招くには至らないことが確認されている。

以上のように本実施形態によれば、除霜運転の終了後に冷却運転（予冷運転）を再開するに当たり、圧縮機２３が起動されてから運転コンデンサ５４のみで運転されることに切り替わる３０秒の間は、防露ヒータ４８への通電を停止するようにしたから、その分電圧降下を無くすことができて、仮に電源電圧が低いときでも圧縮機２３に掛かる電圧が確保でき、圧縮機２３の起動並びに引き続く安定運転を担保することができる。
そのため、除霜運転後に圧縮機２３が起動できないこと、すなわち冷却運転が再開できないことに起因して、貯蔵室１２内が不必要に昇温される事態を招くことを確実に防止できる。
また短時間ではあるが、防露ヒータ４８への通電を停止したことで、消費電力の節減を図ることができる。

また、本実施形態のような起動回路５０を備えたものでは、本対策を講じていない場合には、以下のような不具合が生じるおそれもある。すなわち、圧縮機２３が起動されて５〜６秒が経過すると、スタータ５５のスタータ接点５５Ｂが開いて運転コンデンサ５４のみの運転に切り替わるが、そのとき圧縮機２３の負荷が大きくかつ圧縮機２３に掛かる電圧が不十分であると、過電流が流れることにより起動回路５０に介設されたバイメタル式のオーバロードリレー（図示せず）が開いて、圧縮機２３への電圧印可が断たれる。経時後、スタータ接点５５Ｂに続いて、オーバロードリレーが閉じると、再び圧縮機２３の起動操作が行われるが、負荷が大きい限り、同様にオーバロードリレーが開いて圧縮機２３への電圧印可が断たれ、その後、負荷が小さくなる等で圧縮機２３の起動が成功するまで上記の動作が繰り返されるおそれがある。その間、同回数だけスタータ５５のスタータ接点５５Ｂの開閉も繰り返されることになる。
それに対して本実施形態では、圧縮機２３の起動操作に伴うスタータ５５の切り替え（スタータ接点５５Ｂの開閉）が１回で済むから、スタータ５５の耐用寿命を大幅に延ばすことができる。

＜他の実施形態＞
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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、防露ヒータへの通電を３０秒間停止する制御を、当該冷蔵庫の運転を制御するプログラムに組み込んで行った場合を例示したが、外付けのタイマを備えてそのタイマによって防露ヒータの停止制御を行うようにしてもよい。
（２）上記実施形態に示した防露ヒータの通電停止時間の「３０秒」はあくまでも一例であって、圧縮機の種類や、結露のし具合等の条件を勘案し、最適な時間に任意に選定することができる。
（３）本発明は、ガラス扉用の防露ヒータを備えた冷蔵ショーケースにも、同様に適用することができる。
（４）上記実施形態では、圧縮機として定回転数の圧縮機を例示したが、回転数が可変のインバータ圧縮機を用いたものにも適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係る冷蔵庫の縦断面図運転制御機構のブロック図圧縮機の起動回路の回路構成図防露ヒータの制御のタイミングチャート

符号の説明

１０…冷蔵庫本体１２…貯蔵室１３…仕切枠２２…冷凍装置２３…圧縮機２５…冷却器３３…除霜ヒータ（加熱手段）４０…制御手段４７Ａ…（冷蔵庫本体１０の）前面枠（結露発生箇所）４７Ｂ…（仕切枠１３の）前面板（結露発生箇所）４８…防露ヒータ５０…（圧縮機２３の）起動回路６０…起動操作検知手段６１…遮電手段６２…タイマ手段６３…通電再開手段

Claims

圧縮機を含む冷凍装置と接続された冷却器と、冷却ファンとが貯蔵室内に装備されるとともに、前記冷却器には加熱手段が装着され、
冷却運転時は、前記圧縮機と前記冷却ファンとが駆動されることで、前記冷却器付近で生成された冷気が前記貯蔵室内に供給されて冷却され、この冷却運転の途中で、前記圧縮機と前記冷却ファンとが停止した状態で前記冷却器を前記加熱手段で加熱する除霜運転が行われ、
除霜運転が終了すると、水切り時間を経たのち、まず前記圧縮機が起動されて予冷運転が行われ、続いて所定時間遅延されて前記冷却ファンが起動されることで冷却運転が再開されるようになっているとともに、
結露発生箇所を加熱するための防露ヒータが前記圧縮機と並列に備えられた冷却貯蔵庫において、
前記除霜運転が終了して前記予冷運転を開始するべく前記圧縮機の起動操作後の所定時間は前記防露ヒータへの通電を停止する制御手段が備えられていることを特徴とする冷却貯蔵庫。
前記制御手段は、前記圧縮機の起動操作を検知する起動操作検知手段と、起動操作検知信号を受けて前記防露ヒータへの通電を遮断する遮電手段と、起動操作検知から所定時間経過した場合に時間経過信号を出力するタイマ手段と、時間経過信号を受けて前記防露ヒータへの通電を再開する通電再開手段とを具備していることを特徴とする請求項１記載の冷却貯蔵庫。