JPH0138228B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、温度の異なる複数の保冷室を有す
る冷凍冷蔵庫などの冷却装置に関し、特に減圧器
の成績係数を向上させ、冷却装置の運転効率の向
上を図るようにしたものである。

従来、温度の異なる複数の保冷室を１台の冷凍
ユニツトで冷却する装置の代表的なものとして家
庭用の冷凍冷蔵庫があり、第１図に示すような冷
却システムを基本的に採用している。

この第１図において、１は圧縮機で、この圧縮
機１から吐出され、凝縮器２で液化された冷媒液
は、第１毛細管３で減圧され、冷蔵室４内に配設
された冷蔵用蒸発器５で一部分が蒸発し、その際
に上記冷蔵室４内の冷却作用を行う。

上記冷蔵用蒸発器５を出た気液２相冷媒は、第
２毛細管６で再び減圧され、冷凍室７内に配設さ
れた冷凍用蒸発器８で残りが蒸発し、その際に冷
凍室７を冷却する。

上記冷凍用蒸発器８を出た冷媒ガスはアキユム
レータ９を介して上記圧縮機１に吸い込まれる。
各庫内の温度管理は、冷蔵室４か、冷凍室７のど
ちらかに配設された温度調節器（図示せず）によ
り、上記圧縮機１を発停させることにより行う。

以上のような構成の冷凍冷蔵庫においては、圧
縮機１の吸入圧力は非常に低圧な冷凍用蒸発器８
の蒸発圧力で決定してしまうため、冷蔵用蒸発器
５の蒸発圧力がいかに高くても、圧縮機１の成績
係数は非常に悪いものとなり、冷却システムとし
ても効率の悪い運転を余儀なくされていた。

また上述のように庫内温度調整がどちらか一方
の庫内温度によらざるを得ないため、他方の庫内
温度は成り行きとなつてしまう欠点があつた。

一方各庫内温度の独立コントロールを可能とす
るために、冷凍室７内に１台の蒸発器８を記設
し、それによつて冷蔵室４はダンパ制御によつて
室内温度をコントロールし、冷凍室７の温度は圧
縮機１の発停によつて行うという冷却システムも
近年一般的となつている。

この方式は両室内温度の独立コントロールは可
能であるが、蒸発器８の蒸発温度はやはり冷凍室
７の温度に依存してしまうため、圧縮機１の吸入
圧力が低く冷却システムの効率が非常に悪いこと
は変らない。

また、この方式を用いた場合、冷蔵室４はダン
パを介して冷凍室７と連通しているため、冷蔵室
４内の乾燥過多の問題が生じ、さらに蒸発器８上
への着霜量が大きくなり頻雑な除霜が必要になる
などの欠点があつた。

この発明は、上記従来の諸欠点を改良するため
なされたもので、複数の異なる温度に保冷する冷
却室にそれぞれこの冷却室を冷却する蒸発器を配
設し、この各蒸発器を並列接続するとともに各蒸
発器に冷媒を流す優先順位を決め、この優先順位
によつて冷媒を流し、同時に流すことのない構成
にして圧縮機の成績係数を向上させ、冷却装置全
体の運転効率を高めるとともに切換スイツチによ
り上記優先順位を切換え可能とし、さらに、適正
なる冷媒量で各蒸発器が稼動される冷却装置を提
供することを目的とする。

以下、家庭用冷凍冷蔵庫を例にこの発明の冷却
装置の実施例の詳細について説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す冷却システ
ム図であり、１は圧縮機、２は凝縮器、４は冷蔵
室、５はこの冷蔵室４内に配設された冷蔵用蒸発
器、７は冷凍室、８はこの冷凍室７内に配設され
た冷凍用蒸発器、９はアキユムレータでこれらは
従来装置と同じものである。

３は上記凝縮器２を出た冷媒液を減圧する第１
減圧器としての第１毛細管、１０は上記冷蔵用蒸
発器５の冷媒通路下流側に配設された第１開閉弁
としての第１電磁弁、６は上記冷凍用蒸発器８の
冷媒通路上流側に配設された第２減圧器としての
第２の毛細管、１１はこの第２の毛細管６の冷媒
通路上流側に配設された第２開閉弁としての第２
電磁弁、１２は上記冷凍用蒸発器８の冷媒通路下
流側に設けられた逆止弁である。

なお、第１の毛細管３と冷蔵用蒸発器５と第１
電磁弁１０の直列冷媒回路と、第１電磁弁１０
と、第２電磁弁１１と第２の毛細管６と冷凍用蒸
発器８および逆止弁１２の直列冷媒回路とは並列
接続されて上記凝縮器２と上記アキユムレータ９
との間に接続されている。

第３図は第２図に示す家庭用冷凍冷蔵庫の運転
制御ブロツク図で、１３は冷蔵室４内に配設され
た温度検出センサ、１４は冷凍室７内に配設され
た温度検出センサ、１５は上記温度検出センサ１
３からの検出値が冷蔵室４の所定上限温度値以上
のときはオン信号を、所定下限値以下のときはオ
フ信号を出力する冷蔵室用温度制御器である。

１６は温度センサ１４からの検出値が冷凍室７
の所定上限温度以上のときはオン信号を、所定下
限温度値以下のときはオフ信号を出力する冷凍室
用温度制御器、１７はこの温度制御器１６のオン
信号と上記温度制御器１５のオン信号とにより成
立し、オン信号を出力するANDゲートなどの論
理積回路である。

１８，１９は上記温度制御器１５，１６からの
信号をそれぞれ反転する第１インバータ、２０，
２１は上記論理積回路１７からの信号を反転する
第２インバータ、２２，２３はこの第２インバー
タ２０，２１からのオン信号によつてそれぞれ成
立し温度制御器１５，１６の出力を通過させる第
１スリーステートゲート、２４，２５は上記論理
積回路１７のオン信号によりそれぞれ成立し、上
記温度制御器１５，１６の出力か、上記第１イン
バータ１８，１９の出力を通過させる第２スリー
ステートゲートである。

２６は冷蔵室用第１、第２スリーステートゲー
ト２２，２４、冷凍室用第１、第２スリーステー
トゲート２３，２５の何れか一つのオン信号で成
立し、オン信号を出力するORゲートなどの論理
和回路である。

２７はこの論理和回路２６からのオフ信号が出
たとき作動する遅延回路、２８は上記第２スリー
ステートゲート２４，２５に入力させる信号を上
記温度制御器１５の出力と冷蔵用第１インバータ
１８の出力および上記冷凍用第１インバータ１９
の出力と温度制御器１６の出力とを切り替える連
動切換スイツチである。そして上記論理和回路２
６のオン信号により圧縮機１は駆動され、冷蔵用
第１、第２スリーステートゲート２２，２４のオ
ン信号で第１電磁弁１０、冷凍用第１、第２スリ
ーステートゲート２３，２５のオン信号で第２電
磁弁１１は開放される。

また、論理積回路１７、第１インバータ１８，
１９、第２インバータ２０，２１、第１スリース
テートゲート２２，２３、第２スリーステートゲ
ート２４，２５、論理和回路２６の各構成要素に
より冷媒回路制御器を構成している。

以上のように構成された家庭用冷凍冷蔵庫にあ
つて、冷蔵室４を優先させるため切換スイツチ２
７を第３図に示すごとく、第２スリーステートゲ
ート２４，２５には温度制御器１５の出力と、温
度制御器１６の出力を反転させた第１インバータ
１９の出力を入力させて切り換える。

温度検出センサ１３，１４によつて検出された
両室内温度は温度制御器１５，１６に入力され
る。

このとき冷蔵室４の温度が所定上限値よりも高
く、冷凍室７の温度が所定下限値よりも低い場
合、冷凍用温度制御器１６はオフ信号を出力し、
冷蔵用温度制御器１５はオン信号を出力する。

この温度制御器１５の出力は論理積回路１７と
第１スリーステートゲート２２に入力される。し
かし、論理積回路１７は成立しないためオフ信号
が出力され、この信号は冷蔵用第２インバータ２
０と冷蔵用第２スリーステートゲート２４に入力
される。

ここで、第２インバータ２０に入力された信号
は反転され、オン信号となり、冷蔵用第１スリー
ステートゲート２２に入力されるため、冷蔵用温
度制御器１５からのオン信号は冷蔵用第１スリー
ステートゲート２２を通り、第１電磁弁１０を開
放するとともに論理和回路２６を介して圧縮機１
を駆動する。

したがつて、冷蔵室４の冷却動作を行う。この
冷蔵室４の冷却動作中、冷凍室７内の温度も所定
上限値より高くなり温度制御器１６からオン信号
が出たとき、論理積回路１７は成立するが冷凍用
第１スリーステートゲート２３は論理積回路１７
からの出力を反転した冷凍用第２インバータ２１
からのオフ信号によつて成立しなく、また第２ス
リーステートゲート２５も温度制御器１６からの
オン信号を反転した冷凍用第１インバータ１９か
らのオフ信号によつて成立しないため、冷凍室７
は冷却されない。

冷蔵室４の冷却動作により所定下限値に達する
と、冷蔵用温度制御器１６はオフ信号を出力し、
第１電磁弁１９は閉止する。そのとき、冷凍室７
内の温度が高く冷凍用温度制御器１６からオン信
号が出ていれば、このオン信号と冷蔵用温度制御
器１５のオフ信号とによつて論理積回路１７は成
立しないためオフ信号を出力し、このオフ信号が
冷凍用第２インバータ２１で反転され、オン信号
となるため冷凍用第１スリーステートゲート２３
は成立し、論理和回路２６を通つて圧縮機１は運
転を続け、第２電磁弁１１も開き、冷凍室７が冷
却される。

この冷凍室７の冷却運転を行つている途中に再
び冷蔵室４内の温度が所定上限値より上昇すれば
冷蔵温度制御器１５からのオン信号によつて前述
のように冷蔵室４の冷却運転に切り換わる。

双方の庫内温度が所定下限値以下となれば両温
度制御器１５，１６は電磁弁１０，１１を閉止
し、圧縮機１を停止しオフ信号を出す。

これによつて、電磁弁１１，１２は閉止される
が、遅延制御回路２７の働きによつて、圧縮機１
はしばらく運転を続け、冷凍回路中の冷媒を冷蔵
用蒸発器５に貯溜させることができる。

冷凍用蒸発器８側に冷媒を循環させて、冷凍室
７内を冷却する場合は、冷蔵用蒸発器５に冷媒を
循環させて冷蔵室４を冷却する場合に比べて、冷
凍回路内の冷媒量を少なくした方が効率的に運転
させることができるので、この遅延回路２７、冷
蔵用蒸発器５の下流側に設けられた電磁弁１０と
の組合せによつて冷凍室７側を冷却する運転モー
ド時にも適正な冷媒量になるように調整すること
ができる。

この調整は遅延時間を遅延回路２７によつて設
定変化させることによつて可能である。なお、複
数個の蒸発器があるときには、最も高い温度の蒸
発器に冷媒を貯溜すればよいことは明らかであ
る。

以上述べたこの発明の効果を具体的な数値によ
り説明する。通常家庭用冷凍冷蔵庫の冷凍室の温
度は−18℃程度で、その温度を実現するためには
−25〜−30℃の蒸発温度が必要である。

一方冷蔵室の温度は５℃程度であり、蒸発温度
は０〜−５℃位で十分である。また両者の冷却負
荷比率は４対６程度で冷蔵室の負荷の方が大き
い。

加えて圧縮機の成績係数、つまり運転効率を−
25〜−30℃と０〜−５℃の両蒸発温度で比較した
場合、後者は前者の２〜2.5倍である。すなわち、
この実施例では冷却負荷の６割を占める冷蔵室の
冷却運転を従来の２倍以上の圧縮機の運転効率で
行うことができ、大きな省エネルギ効果が期待で
きる。

なお、上記の説明は冷蔵室４の冷却動作を優先
させるものについて述べたが、切換スイツチ２８
を切り換えることにより冷凍室７の冷却動作を優
先させることになる。

また、上記実施例においては説明を簡単にする
ために２個の開閉弁によつて切替動作を行わせる
ようにしたが、三方弁を用いてもよく、また減圧
器に毛細管を用いた場合、冷凍室用冷媒回路の毛
細管部の流通抵抗が冷蔵室用に比べ著しく大きく
なるため、冷凍庫用冷媒回路の開閉弁を兼ねさせ
ることができ不要にできる場合もある。

さらに上記実施例は家庭用冷凍冷蔵庫について
述べたが、これ以外にも適用が可能であることは
勿論、負荷側が２系統以上のより多系統負荷につ
いても容易に適合できることは言うまでもない。

以上述べたように、この発明は保冷温度の異な
る複数の冷却室をそれぞれに備えた蒸発器と一台
の圧縮機および凝縮器で冷却するものにあつて冷
媒を蒸発圧力の異なる蒸発器に時系列的に分配す
ることにより圧縮機および冷却システム全体の運
転効率を向上させることができる。

また、優先順位の高い冷却室の温度を常に適正
な値に保持することができる。

加えて各冷却室温度の独立制御が可能なこと、
冷媒回路中の冷媒量を適正調整できること、また
蒸発後の冷媒圧力を調整する調整弁が不要であ
る。

比較的高い温度に保冷する冷却室の蒸発器の蒸
発温度が適正な高い温度で行われるため、乾燥な
どの問題も生じない。さらに複数の保冷室を冷却
する優先順位を切り換えできる切換スイツチを有
しているので使用時によつて自由に選択でき使い
勝手が向上するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の家庭用冷凍冷蔵庫の冷却システ
ム図、第２図はこの発明の冷却装置の一実施例を
示す家庭用冷凍冷蔵庫の冷却システム図、第３図
は第２図の冷却システムの運転制御を行う運転制
御ブロツク図である。 １…圧縮機、２…凝縮器、３…第１毛細管、４
…冷蔵室、５…冷蔵用蒸発器、６…第２毛細管、
７…冷凍室、８…冷凍用蒸発器、１０…第１電磁
弁、１１…第２電磁弁、１２…逆止弁、１３，１
４…温度検出センサ、１５，１６…温度制御器、
１７…論理積回路、１８〜２１…インバータ、２
２〜２５…スリーステートゲート、２６…論理和
回路、２７…遅延回路、２８…切換スイツチ。な
お、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 減圧器と蒸発器を直列接続した冷媒回路を複
   数個並列接続して一台の圧縮機と凝縮器に直列接
   続し、上記各蒸発器によつてそれぞれ温度の異な
   る保冷室を冷却する冷却装置において、最も高い
   温度に保冷する蒸発器については減圧器、蒸発
   器、冷媒制御弁の順に直列接続し、それ以外の蒸
   発器については、冷媒制御弁、減圧器、蒸発器、
   逆止弁の順に直列接続され、上記各保冷室内温度
   を検出し、この温度が所定値以上の時はオン信号
   を、所定値以下のときはオフ信号を出力する複数
   の温度制御器と、この温度制御器からのオン信号
   により上記圧縮機を駆動するとともに対応する冷
   媒回路にのみ冷媒を流しかつ複数の温度制御器か
   らオン信号が出力されているときは冷媒を最も優
   先順位の高い冷媒回路にのみ流す上記冷媒制御弁
   および冷媒回路制御器と、この冷媒回路の優先順
   位を変更可能な切換スイツチと、上記オフ信号に
   よる圧縮機の停止を遅延させる遅延回路とを有す
   ることを特徴とする冷却装置。 ２ 冷媒制御弁を直列冷媒回路にそれぞれ設けら
   れた開閉弁とし、減圧器が毛細管が構成され、最
   低温度に保冷する保冷室に対応する冷媒回路の開
   閉弁を上記毛細管で兼用することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の冷却装置。 ３ 保冷室を２個とし、両温度制御器のオン信号
   によつて成立する論理積回路と、この論理積回路
   のオン信号によつて成立する夫々の第２のスリー
   ステートゲートと、上記論理積回路の出力を夫々
   反転する第２インバータと、この第２インバータ
   のオン信号によつて夫々成立する第１のスリース
   テートゲートと、上記両温度制御器の出力を夫々
   反転する第１のインバータと、上記第１のスリー
   ステートゲートおよび第２のスリーステートゲー
   トの何れか一つのオン信号で成立し圧縮機を駆動
   する論理和回路とを備え、夫々対応する第１、第
   ２スリーステートゲートの何れかの出力で対応す
   る開閉弁を開放する構成とした冷媒回路制御器で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の冷却装置。