JPH0268458A - 冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 る。

〔従来技術〕

従来、冷凍機の基本構成は、第５図に示すごとく、圧縮
機９１．凝縮機９２．絞り装置９４．蒸発器９５よりな
る。そして、この冷却システムにおいては、絞り装置９
４において断熱膨張させて冷却した冷媒を蒸発器９５に
送り、ファン９５１により蒸発器９５から冷風を冷凍庫
に送って冷凍する。なお、」１記冷却システムにおいて
、９３はレシーバ、９６はアキュムレータ、９２１は凝
縮機ファンである。また、圧縮機９１は、電磁クラッチ
８１　プーリ８２　　Ｖヘルド８３　プーリ８４を介し
て、自動車のエンジン８５等の駆動源に連結されている
。

また、上記は圧縮機９１が電磁クラッチ８１を介してエ
ンジン８５と連結されている例を示したが、圧縮機８１
は、エンジン、或いは電動モータ等の駆動源と直接に連
結されることもある。

このように、圧縮機は、エンジン、電動モータによって
直接、或いは前記第３図のごとく電磁クラッチ等を介し
て駆動される。

（解決しようとする課題〕 しかしながら、圧縮機の始動時には、圧縮機自体の回転
負荷に加えて、エンジン或いは電動モク、電磁クラ・ノ
チ、プーリ、ヘルド等の各部の慣性により、圧縮機の起
動トルクは大きいものとなる。

そのため、エンジン或いは電動モータによる直接駆動方
式の場合は、エンジン始動性の悪化、電動モーフ突入電
流の増大を招く。また、電磁フランチ等による伝達方式
の場合においても、クラッチ等の各部に無理な力が加わ
ってこれら機器に損傷を与えるおそれがある。

このように、従来の冷凍機においてはその始動性が悪く
、またその関連機器の耐久性に問題があった。

しかして、ここに圧縮機の始動時とは、冷却サイクル（
冷却操作）の作動開始時をいう。そしてこの作動開始時
としては、冷却システムを作動中に冷凍庫内温度が所定
温度となって一旦圧縮機が停止し、その後温度が」二昇
して再び圧縮機が作動を始める時点がある。また１例え
ば自動車運転開始時に冷却システムを作動させる時点が
ある。

本発明は、かかる問題点に鑑み、始動性及び耐久性に優
れた冷凍機を提供しようとするものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は、圧縮機、凝縮機、絞り装置及び蒸発器を連結
すると共に、凝縮機と絞り装置との間には冷媒弁を、ま
た圧縮機の吐出側には逆止弁を設け、これらの間を冷媒
が循環するよう構成した冷却システムと、上記圧縮機の
停止又は始動時に所定時間該圧縮機の吐出側と吸入側と
の圧力をバランスさせるバランス弁と、上記圧縮機の作
動と連動させて該バランス弁の開閉を行う制御装置とよ
りなることを特徴とする冷凍機にある。

本発明において注目すべきことは、前記バランス弁と該
バランス弁を作動させる制御装置を設は圧縮機の始動時
において圧縮機の吐出側と吸入側との圧力がバランス（
平衡）状態にあるようになし、圧縮機の始動時負荷を少
なくしたことにある。

しかして、上記バランス弁としては、第］実施例（第１
回）に示すごとく、圧縮機の吐出側に三方弁を設け、冷
却サイクル中は冷媒が凝縮機の方向に流れるように、一
方上記圧力ハランス時には冷媒が直接に范発器に入るよ
うに切り換える手段がある。この三方弁による切換手段
は、冷凍庫の除霜（又は加温）時にも利用することがで
きる（第１実施例参照）。

また５バランス弁の他の手段としては、第２実施例に示
すごとく、圧縮機の吐出側と吸入側との間に電磁弁等の
開閉弁を設け、冷却サイクル中は該開閉弁を閉止してお
き、一方上記圧力ハランス時にはこれを開放して圧縮冷
媒を直接に圧縮機の吸入側にバイパスさせる手段もある
。

しかして、上記バランス弁を開放する時期、即ち圧縮機
の吐出側と吸入側との圧力バランスせる時期としては、
上記のごとく冷凍庫内が設定温度まで冷却されて圧縮機
を停止した後がある。或いは、冷凍機自体を停止させた
後がある。また、この圧力バランス時期は冷凍機の始動
前に行うこともできる。前二者の場合は、いずれも圧縮
機の作動が停止した後、数秒〜数十秒間バランス弁を開
放する。後者の場合は、冷凍機の始動操作時にまずバラ
ンス弁を数秒〜数十秒間開放し、停止後圧縮機を作動さ
せるよう構成する。

しかして、上記のごときバランス弁の開閉動作は、圧縮
機の動作と連動させて制御装置により行う。即ち９例え
ば制御装置は１圧縮機の停止信号を入力し、この信号に
基づき上記所定時間の間バランス弁を開放し９次いで停
止する。或いは、制御装置は、冷凍機の始動開始信号３
例えば冷凍機のスイッチオンの信号を入力し、この信号
に基づき上記所定時間の間バランス弁を開放し２次いで
バランス弁を停止させ、その後圧縮機を始動させる。更
には、制御装置は圧縮機の始動信号を入力し、バランス
弁を一定時間開放し、その後バランス弁を閉止させる。

また、前記冷媒弁は、圧縮機を停止したとき通路を閉止
し、冷媒が高圧側から低圧側へ流れ込むことを阻止する
弁である。

また、圧縮機の吐出側の逆止弁は、圧縮機から吐出され
た冷媒が圧縮機へ逆流することを阻止する弁である。

〔作　用〕

本発明の冷凍機においては、冷却時に冷凍庫内の温度が
所定値（例えば、−２０°Ｃ）に達すると冷媒弁が閉止
すると共に圧縮機が停止する。このとき、圧縮機からの
停止信号により、バランス弁が数秒〜数十秒間開放し、
圧縮機の吐出側と吸入側とが連通し２両者の圧力が等し
くなる。このバランス弁の作動は制御装置により行われ
る。

しかして、上記のごとく圧縮機が停止している間は、前
記冷媒弁は閉止状態にあり２また前記逆止弁が設ｉ、ｌ
であるので、高圧側（凝縮機側）から低圧側（蒸発器及
び圧縮機吸入側）に冷媒が流れ込むことが阻止される。

上記は、圧縮機停止後にバランス弁を開放する場合を示
したが、バランス弁の開放は圧縮機を停止した後次回に
再始動する直前に行うこともできる。この場合の作用も
上記と同様である。

〔効　果〕

上記のごヨ＜２本発明によれば、圧縮機の再始動までの
間に圧縮機の吐出側と吸入側の圧力がバランス状態とな
ると共に、蒸発器内に液状冷媒が貯まるという液ハック
が生じない。

シタがって、圧縮機を始動させる際には　その吐出側の
圧力は低く、また吸入側には液状冷媒が流入して来ない
ので、始動時の負荷は従来に比して大幅に低減される。

また、そのために、冷凍機の寿命向上、信頼性向」二を
図ることができる。

このように本発明によれば、始動性、耐久性に優れた冷
凍機を提供することができる。

また、バランス弁として三方弁を用い、冷媒通路を凝縮
機側又は蒸発器側へ切換可能としたときには、上記効果
の他、該三方弁を除霜用として用いることもできる。

〔実施例〕

第１実施例 本例の冷凍機に関して、第１図及び第２図を用いて説明
する。

該冷凍機は、自動車用冷凍庫に用いるもので。

第１図に示すごとく、圧縮機９１．凝縮機９２絞り装置
９４．蒸発器９５を連結すると共に、凝縮機９２と絞り
装置９４との間には冷媒弁１２をまた圧縮機の吐出側９
１２には逆止弁１３を有する。そして、これらにより冷
却システムを構成する。また、該逆止弁１３の出口側に
は　バランス弁１１を設ける。該バランス弁１１は、上
記逆止弁１３に開口するノズルＡと、凝縮器９２側に連
結するノズルＢと、蒸発器９５側に連結するノズルＣと
を有する電磁三方弁である。

なお、該バランス弁１１は、本来圧縮機停止時に吐出側
と吸入側の圧力バランスを行わせるものであるが、後述
するごとく蒸発器９５の除霜の際にも用いることができ
る。

しかして、上記圧縮機９１は電磁クラッチ８１プーリー
８２．■ヘルド８３．プーリー８４を介して自動車エン
ジン８５に連結する。また、上記バランス弁１１．冷媒
弁１２．電磁クラッチ８１及びエンジン８５は、それぞ
れ制御装置２に電気的に接続する。

次に、上記冷凍機の作用効果につき示す。

即ち、冷却サイクルの間は、第１図に実線矢印で示すご
とく、圧縮４１９１から吐出したガス状の冷媒は、逆止
弁１３．バランス弁１１のノズルＡＢを経て凝縮機９２
ムこ至り液状となる。そして更に該液状冷媒は、冷媒弁
１２を経て、絞り装置９４において断熱膨張させられ冷
却される。冷却された冷媒は、蒸発器９５に入り、ここ
で冷気を冷凍庫に放出し１次いで圧縮機９１の吸入側９
１１に入る。なお、圧縮機９１は電磁クラッチ８Ｉをオ
ンとして、エンジン８５により駆動されている。

次に、冷凍庫内の温度が設定値（例えば−２０’Ｃ）に
達したときには、これを検知し、制御装置２により冷媒
弁１２への通電が停止されて該冷媒弁１２が閉止する。

また同時に電磁クラ、チ８１がオフとされ、圧縮機９１
が停止する。

このとき、制御装置２によりバランス弁１１が通電され
、ノズルＡ、　　Ｃの経路が開かれ、ノズルＡ、Ｂ間は
閉止され、圧縮機９１から吐出されたガス状冷媒は点線
矢印で示すごとく、凝縮機９２絞り装置９４を経ずに、
直接蒸発器９５に入る。

つまり、圧縮機９１の吐出側９１２．吸入側９］１とが
連通ずる。上記ノズルＡ、Ｃの経路開放は数秒〜数十秒
間行われる。そのため、この間に吐出側９１２と吸入側
９１１とは、その圧力がバランス（均衡）する。

そして、上記ノズルＡ、Ｃ間の経路が閉止された後は、
ノズルＡ、Ｂ間が再び開く。そして２次回の圧縮機始動
に備える。なお、この次回始動までの間２高圧側（凝縮
機９２側）は、逆止弁１３と冷媒弁１２の閉止によって
、低圧側（蒸発器９５側）と隔離されている。そのため
、高圧側の液状冷媒が、低圧側に流れ込むことがない。

また、本例の冷凍機において、蒸発器９５の除霜（又は
加温）を行う隙には、圧縮機９１を作動さゼたままでバ
ランス弁１１をノズルＡ、Ｃの方向に切換える。これに
より２点線矢印で示すごとく、圧縮機９１から吐出され
た冷媒が直接蒸発器９５に送られる。この冷媒は、絞り
装置９４を経由していないので、冷却されておらず、蒸
発器９５を加温して除霜（又は加温）を行う。

次に、上記冷凍機において、冷凍庫温度（１）が設定温
度（ｔｄ）まで冷却され、圧縮機９１を停止し、前記圧
力バランスを行う際の制御フロにつき、第４図のフロー
チャートを用いて説明する。なお、同図には除霜を行う
際の制御フロー（８３１〜５３７）も併示した。

即ち２まず冷凍庫内の所望設定温度ｔｄが設定され（Ｓ
２）、３１．Ｓ２を通過した旨の信号ｎ−〇が設定され
（Ｓ３）、次いで冷凍庫の庫内温度ｔを検出（Ｓ４）Ｌ
、Ｓ５に進む。次に、Ｓ５において庫内温度もが設定温
度ｔｄよりも高いと判定された場合には、冷媒弁１２を
オン（制御装置２より通電）にして弁を開放する（Ｓ６
）。なお、ｔ＞ｔｄでないときには、３４に戻り温度検
出が続けられる。

次に、凝縮機９２及び蒸発器９５のファン９２１．９５
１をオンとして作動させ（３７）、Ｓ８において通過信
号ｎがｎ−０（前記３３）と判定されたときには圧縮機
用の電磁クラッチ８１をオンにして圧縮機９１を駆動さ
せる（ｓ９）。またＳ８において信号ｎがｎ−１（即ち
、後述する除霜サイクルの３３６の通過信号）の場合に
は、圧縮機９１のクラッチはオンのままであるため１次
の３１０に進む。

次に、Ｓ１０においては、後述する除霜ザイクル（８３
１〜５３７）における除ｎ時期のタイマ設定がなされ、
Ｓ１１において上記除霜時期でないと判断されたときに
はＳ１２に進む。そしてＳ　］、　２において庫内温度
もが検出され、Ｓ１３においてその温度りが設定温度ｔ
ｄまで低下していない場合には上記３１１に戻る。

また、庫内温度もが設定温度ｔｄに達したときには、ザ
ーモスクノトにより圧縮機９１の電磁クラッチ８１がオ
フとされ（３１４）、圧縮機９１の作動が停止し、また
凝縮機９２．蒸発器９５の７７７９２］、９５１もオフ
となる（Ｓ１５）。

また、冷媒弁１２への通電がオフとなって弁閉止される
（３１６）と共に、バランス弁１１に一定時間（例えば
１０秒間）通電されてノズルＡＣ側が連通ずる。これに
より、圧縮機９１の吐出側９１２と蒸発器９５とが連結
され、圧ｉｉｉ機９１の吐出側９１２と吸込側９１１と
の圧力がバランスされる。

しかして、Ｓ１７におけるバランス弁への通電が終了、
つまりバランス弁１１がノズルＡ、Ｂ方向に連通した後
、８１８において除霜タイマが復帰し、Ｓ３に戻る。そ
して、再び冷却サイクルが行われる。

次に、Ｓ１１において、除霜時期に達したと判定された
ときにばＳ３１に進み、圧縮機９１は作動させたままバ
ランス弁１１に通電してノズルＡＣ側を連通させ、凝縮
機９２と蒸発器９５のファン９２１，９５１をオフとな
す（Ｓ３２）。そして、圧縮機９１から吐出される。温
かい冷媒を蒸発器９５に送り、除霜を行う。Ｓ３３にお
いて除霜状態を検知し、Ｓ３４において除霜が完了した
と判定されたときには、Ｓ３５に進めバランス弁１１へ
の通電を中止してノズルＡ、Ｂ側を連通させる。そして
、５３６において通過信号ｎ−１を設定し１次いで除霜
タイマを復帰（Ｓ３７）さゼてＳ７戻る。そして、再び
冷却サイクルが行われる。

以」二のごと（３本例の冷凍機によれば、圧縮機停止後
所定時間、吐出側と吸込側とを蒸発器９５を介して連通
させ１両者間の圧力をバランスさせている。また、この
間、高圧側と低圧側とは冷媒弁１２と逆止弁１３とによ
ってその連通を阻止しているので、高圧側の液状冷媒が
蒸発器９５．圧縮機９１の吸込側９１］に流入すること
がない。

したがって２次回に圧１０ｉ機を始動する際には圧縮機
の負荷は大幅に軽減され、冷凍機の寿命信頼性も向上す
る。

また２本例によれば、バランス弁１１を、圧縮機の圧力
バランス用としてのみでなく、除霜サイクル用としても
兼用することができる。

第２実施例 本例の冷凍機につき、第３図及び第４図を用いて説明す
る。

本冷凍機においては、第３図に示すごとく、まず圧力バ
ランス用のバランス弁３１を、圧縮機の吐出側９１２と
吸込側９１１との間に配設する。

また、除霜サイクル用として、三方弁３２及び膨張バイ
パス弁３４を設ける。

該三方弁３２は、入口側のノズルＥを圧縮ｍ９１の吐出
側の逆止弁１３に接続し、出口側の一方のノズルＦは凝
縮機９２の入口側に、他方のノズルＧは凝縮機９２の出
口側に設けた逆止弁３３の後に接続する。また１上記膨
張バイパス弁３４は冷媒弁１２及び絞り装置９４をバイ
パスして配設する。しかして１上記バランス弁３１．膨
張バイパス弁３４は電磁弁であり、制御装置２に電気的
に接続する。その他は、第１実施例の冷凍機と同様であ
る。

次に２本例におりる作用効果につき説明する。

まず、前記第１実施例に示したごとく圧縮機９１が停止
したときには、その信号を入力した制御装置２が、冷媒
弁１２及びバランス弁３１に通電し、冷媒弁１２を閉止
し、バランス弁３１を数秒間開く。これにより、圧縮機
９１の吐出側９１２と吸込側９１１とが連通し９両者の
圧力がバランスする。また、このとき、高圧側と低圧側
とは冷媒弁１２の閉止及び逆止弁１３により分離されて
いるので、高圧側の液状冷媒が低圧側に流入することは
ない。

一方、除霜サイクルを行うときには２圧縮機９１作動中
において５制御装置２により三方弁をノズルＥ、Ｇ側に
開き、また同時に膨張バイパス弁３４を開き９点線矢印
で示すごとく圧縮機が吐出した温かい冷媒を蒸発器９５
に送る。除霜サイクル終了後は、三方弁３２をノズルＥ
、　　Ｆ側に戻し膨張バイパス弁３４を閉じ、実線矢印
で示すごとく冷却サイクルを続ける。

次に、本例冷凍機における制御フローにつき第４図のフ
ローチャートを用いて説明する。

本例冷凍機における。圧力バランス操作（Ｓ１〜５１８
）に関しては、Ｓ１７において通電５開放するバランス
弁３１が、第１実施例の三方切換方式と異なり、オフオ
ン弁である以外、全て同しであるので、説明を省略する
。

一方、除霜サイクルに関しては　Ｓｌｌにおいて除霜時
期であると判定されたときにば　Ｓ４１に進む。そして
、膨張バイパス弁３４に通電して弁を開放しく３４１）
、　　また三方弁３２に通電してノズルＥ、　　Ｇ側を
開き（Ｓ４２）、更に凝縮機９２、蒸発器９５のファン
９２１，９５１をオフとする（Ｓ４３）。これにより、
除霜サイクルが行われる。

そして、Ｓ４４において除霜検知が行われ、Ｓ４５にお
いて除霜終了と判定されると、上記三方弁３２への通電
を中止してノズルＥ、　　Ｆ側を開き（Ｓ４６）、また
膨張バイパス弁３４への通電を中止して閉止しく５４７
）、除霜タイマを復帰しく５４８）、ｎ＝１の信号を設
定しく３４９）で３７に戻る。そして、再び冷却サイク
ルが行われる。

本例の冷凍機によれば、第１実施例と同様の効果が得ら
れる他、第１実施例に比して除霜時にレシーバ１３内の
液体冷媒を除霜に利用することができる。

なお、上側では２前記圧力バランス操作は圧縮機の停止
後に行ったが、該操作は前記のごとく圧縮機の始動前に
行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は第１実施例の冷凍機を示し。 第１図はその全体説明図、第２図はフローチャート、第
３図及び第４図は第２実施例の冷凍機を示し、第３図は
その全体説明図、第４図はフローチャート、第５図は従
来の冷凍機の全体説明図である。 ３２、、。 ３４、、。 ８１、　。 ９　Ｉ　・　・　・ ９２、　　。 ９５、。 ：方弁 膨張バイパス弁 電磁クラッチ 圧縮機。 凝縮機 蒸発器 出 代 願人 日　　本 埋入

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機，凝縮機，絞り装置及び蒸発器を連結する
   と共に，凝縮機と絞り装置との間には冷媒弁を，また圧
   縮機の吐出側には逆止弁を設け，これらの間を冷媒が循
   環するよう構成した冷却システムと，上記圧縮機の停止
   又は始動時に所定時間該圧縮機の吐出側と吸入側との圧
   力をバランスさせるバランス弁と，上記圧縮機の作動と
   連動させて該バランス弁の開閉を行う制御装置とよりな
   ることを特徴とする冷凍機。
2. （２）第１請求項に記載の冷凍機において，バランス弁
   は三方弁からなり，圧縮機の作動と連動して，冷媒通路
   を凝縮機側又は蒸発機側に切換えるよう構成したことを
   特徴とする冷凍機。