JPS5888558A - 冷却装置 - 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】 本発明は複数の温度の異なる保冷室をもつ冷蔵庫などの
冷却装置に関し、その目的とするところは圧縮機の成績
係数を向上させ、冷却装置の運転効率の向上を図る点に
ある。

従来温度の異なる複数の保冷室を１台の冷凍ユニットで
冷却する形態の代表的なものに家庭用冷凍冷蔵庫の冷却
システムがあシ、基本的には第１図に示すような冷却シ
ステムを採用している。

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、コンデンサー（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）内の冷却作用を行なう。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）で残シが蒸発し、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
ュムレータ（９）を介して上記圧縮機＋１１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なう。

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シ、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シ行きとなってしまう欠点があった
。

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）内圧１台の蒸発器（８）を配設し、それ
によって冷蔵室（４）はダンパー制御によって室内温度
をコントロールし、冷凍室（７）の温度は圧縮機（１）
の発停によって行なうという冷却システムも近年一般的
となっている。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）
はダンパーを介して冷凍室（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シ頻繁な除
霜が必要に表るなどの欠点があった。

本発明は上記従来装置の諸欠点を改良するためなされた
もので保冷温度の異表る複数の冷却室に、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時刻を別々にし
て同時に流すことなく、かつ低温側蒸発器に冷媒を流し
ているときは高い温度に保冷する蒸発器に残余の冷媒を
溜めることにより、圧縮機の成績係数を向上させ効率向
上を図るとともに各保冷温度の蒸発器における冷媒の過
多や過少をなくし冷媒充填量の問題をなくすものである
。

以下家庭用冷凍冷蔵庫を例に本発明の詳細について説明
する。

第２図は本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）はコンデンサ、（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）はアキエムレータであ
る。員は上記冷蔵用蒸発器（５）の冷媒通路上流側に配
設された第１の減圧機構としての第１の毛細管、ａｌ）
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の減圧機構としての第２の毛細管、ａカは同じく
冷凍用蒸発器（８）の冷媒通路下流側に配設された逆止
弁、ａｌは冷蔵用蒸発器（５）の冷媒通路下流側に設け
られた開閉素子である。そして第１の毛細管ａ・と冷蔵
用蒸発器及び開閉素子へ３の冷媒回路と第２の毛細管Ｉ
冷凍用蒸発器（８）及び逆止弁ａコの冷媒回路とは上記
コンデンサ（２）と上記アキエムレータ（９）との間に
並列接続されている。

第８図は上記開閉素子０の構成を示す断面図であｐ、　
　（１３ａ）は冷媒流入口、　（１３ｂ）は冷媒流出口
、　　（１３ｃ）はこの冷媒流入口（１３ａ）と冷媒流
出口（１３ｂ）との間に設けられたポー）、（１３ｄ）
はこのボートに係止可能な制御玉、　　（１３ｅ）は当
金、　　（１３ｆ）はこの当会（１３ｅ）に一端が係止
され、他端が上記制御玉（１３ｄ）Ｋ係止された連結ビ
ン、　　（１３ｇ）は上記当会（１３ｅ　）　Ｋ所定の
付勢力を加えるスプリング、　　（１３ｈ）はこのスプ
リング（１３ｇ）によシ上配当会（１３ｅ）に加わる付
勢力を調整する調匍ネジ、（１３ｉ）は筐体、（１３ｊ
）は調節ネジ（１３ｈ）の蓋である。この開閉素子錦は
スプリングｒｔ３ｇ）が当会（Ｌ３ｅ）を押す力をり、
冷媒流入口（１３ｍ）からの冷媒が当会（１３ｅ）を押
す力をＰ、とするとＰ、≦Ｐ＋の時閉止＊　Ｐｔ　＞　
ＰＩの時開放とまる。

第４図は運転制御ブロック図で、ａ４は冷蔵室（４）内
に配設された温度検出センサー、ａＩは冷凍室（７）内
に配設された温度検出センサー、αｅは冷凍室用温度制
御器で温度検出センサー（１４からの検出値が冷蔵室（
４）の所定上限値以上の時はＯＮ信号を、所定下限値以
下の時はＯＦＦ信号を出力する。ａηは冷凍室用温度制
御器で温度検出センサーαりからの検出値が冷凍室（７
）の所定上限値以上の時はＯＮ信号を、所定下限値以下
の時はＯＦＦ信号を出力する。舖はこの真温度制御器α
１１．＋ＩηのどちらかのＯＮ信号で成立するＯＲゲー
ト表どの論理和回路、（１）は圧縮機である。

なお本実施例において冷蔵用蒸発器（（至）は冷媒の蒸
発温度が０℃に、また冷凍用蒸発、器（８）の冷媒蒸発
温度は−（資）’ＣＫ設定されている。

以上のように構成された家庭用冷凍冷蔵庫にあって冷蔵
室（４）と冷凍室（）】がと亀に所定温度よりも高いと
温度検出センサーα◆、（１５により検出された温度に
よって真温度制御器ａｅ、（ＩηはＯＮ信号を出力する
。そして温度制御器翰からの出力がＯＲゲートα・を介
して圧縮機（１）Ｋ出力し圧縮機（１）を駆動する。− このように圧縮機（１）が駆動されると冷媒は第１の毛
細管α・を介して冷蔵用蒸発器（５）に流れ。

冷蔵用蒸発器（５）で蒸発し、冷蔵室（４）の冷却を行
なう。一方第２の毛細管Ｉは第１の毛細管（１（ＩＫ比
べ抵抗が大きいので殆んど流れず冷凍用蒸発器（８）に
は冷媒が流れないため、冷凍室（７）は冷却動作が行な
われない。冷蔵室（４）が冷却され所定値に達すると冷
蔵用蒸発器（５）で蒸発する冷媒量が少なくなシ、開閉
素子ａ湯の流入口（１３ａ）から流入する冷媒圧力が上
昇し、スプリング（１３ｇ）が当会（１３ｅ）を押圧す
る力よシも大きくなるので制御器（１３ｄ）がポー）（
１３ｅ）に密着し開閉素子ａｍを閉止する。

また温度制御器（Ｌｅも温度検出センサーＩからの温度
によｆｉＯＦＦ信号を出力する。

一方冷凍室（７）は依然所定値よりも高いので温度制御
器鰭からＯＮ信号が出ており、ＯＲゲートａＳからはＯ
Ｎ信号を出力し、圧縮機（１）は駆動したま＼である。

また開閉素子側の閉止により冷蔵用蒸発器（５）の回路
には冷媒が流れなく々るのでコンデンサー（２）で凝縮
された液冷媒は第２の毛細管ａＤ側に流れ、冷凍用蒸発
器（８）で蒸発し、冷凍室（７）の冷却を行なう。この
冷凍室の冷却動作の際は冷蔵室の冷却動作時に比べ冷媒
量が一般に過多となるが本実施例によれば開閉素子α罎
の閉止により、冷蔵用蒸発器（５）に冷媒がたまり冷媒
量調整作用をもあわせもつ。

この冷凍室（７）の冷却運転中、再び冷蔵室（４）の温
度が所定値よシ上昇すると温度制御器ａｅからのＯＮ信
号により圧縮機（１）は運転を続けるとともに開閉素子
σ３は冷媒流入口（１３ａ）の冷媒圧力が低下するので
開放し第１の毛細管＋１０側に冷媒が流れ、冷蔵室（４
）を冷却し冷凍室（７）の冷却運転は中止する。そして
冷蔵室（４）の温度が所定値以下になると再び冷凍室（
７）側の冷却運転に切９換シ、冷蔵室（４）、冷凍室（
７）双方の温度が所定値以下になれば温度制御器ａｅ、
ａｙ＋は各々のＯＦＦ信号を出力し圧縮機（１１は停止
する。

以上の動作を具体的数値によってさらに説明する。通常
、家庭用冷凍冷蔵庫の冷凍室（７）の保冷温度は一１８
℃程度で、その室内温度を実現するためには−５〜（９
）℃の蒸発温度が必要であり、冷蔵室（４）の保冷温度
は６℃程度であり蒸発温度は０〜−５℃である。また両
者の冷却負荷比率は４：６程度で冷蔵室（４）の負荷の
方が大きい。加えて圧縮機（１）の成績係数、つま９運
転効率を−５〜−３０’Ｃ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。

このように本発明の実施例による家庭用冷凍冷蔵庫の場
合、６割を占める冷蔵室の冷却負荷を従来の２倍以上の
圧縮機の運転効率で吸収することができ大きな省エネル
ギー効果が図れるまた逆止弁ａカは冷凍用蒸発器（８）
内の圧力が冷蔵用蒸発器（５）内の圧力に比べ低圧であ
るため冷蔵室（４）の冷却運転中、冷蔵用蒸発器（５）
を出た冷媒が冷凍用蒸発器（８）内に流れ込むのを防止
するものである。

なお上記実施例においては第１．第２の減圧機構顛、ａ
υとして共に毛細管を用いたがこれは膨張弁など他の手
段でもよく、その場合は第２の減圧機構Ｉの冷媒通路上
流側に温度制御器α・がＯＦＦ信号、温度制御器ａηが
ＯＮ信号を出方しているときに開放し、これ以外のとき
は閉止する電磁弁の如き開閉弁α場を設ける。この冷却
システム図を第５図に、運転制御ブロック図を第６図に
示す。この図において■は温度制御器ａｅのＯＦＦ’Ｆ
Ｆ上温度制御器αηのＯＮ信号とによシ成立するＡＮＤ
ゲートである。

また開閉素子（２）は第８図に示すような構造のもので
なく温度制御器翰のＯＮ信号によシ開放′し、ＯＦＦ信
号に連動して閉止する開閉弁９例えば電磁弁であっても
よい。但し第８図に示す構造の開閉素子であれば電磁弁
を作動させるための電気回路が不要となる。

なお上記実施例は家庭用冷凍冷蔵庫について述べたが、
これに限ぎられる本のでなく冷却室も２個のみでなく２
個以上あって本容易に適合できるものである。この場合
、逆止弁ａ蕩は最も高い保冷温度冷却室に対応する蒸発
器以外の蒸発器の冷媒通路下流側にそれぞれ設け、開閉
弁０は最も低い保冷温度冷却室に対応する蒸発器以外の
蒸発器の冷媒通路下流側に逆止弁と直列にそれぞれ設け
る。勿論全ての蒸発器の冷媒通路下流側に逆止弁と開閉
弁を設けてもよいものである。この場合は高温側の冷却
運転を優先するもののみでなく低温側あるいは複数の冷
却室の何れか一つを優先することも可能である。

本発明は以上述べてきたように、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及び冷
却装置全体の運転効率を向上させることができ、加えて
各冷却室内温度の独立制御が可能なこと、また高温側保
冷室の冷却が適正な高い蒸発温度で行なわれるため、高
温側保冷室の乾燥などの問題も生じないものである。

さらに従来の蒸発器を並列接続した冷凍システムは冷媒
を同時に両蒸発器に流しているので両蒸発器の蒸発後圧
力を同一の吸入圧力に整合させるための圧力調整部が高
温側蒸発器（８）の後に必要でありたが１本発明ではこ
れが不要となる。

さらにまた低温側保冷室の冷却動作の際は高温側保冷室
の冷却動作時に比較して冷媒量が過多になるが１本発明
によれば高温側蒸発器の冷媒通路下流側にある開閉弁を
閉じるので高温側蒸発器に冷媒がたまシ冷媒量調整作用
をもあわせ４つものである。

【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図は本発明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８図は第２図実施例に用いられる開閉素
子α３の断面図、第４図は同じく第２一実施例の制御ブ
ロック図。 第５図はこの考案の他の実施例を示す冷却システム図、
第６図はその制御ブロック図である。 図中同一符号は同−又は相当部分を示し、（１）は圧縮
機、（２）はコンデンサー、（４）は冷蔵室、（５）は
冷蔵用蒸発器、（７）は冷凍室、（８）は冷凍用蒸発器
、α・は第１の毛細管、　（１１）は第２の毛細管、　
（１１は逆止弁、　ａＳは開閉弁、　　（１３ａ）ｔｉ
流入口、（１３ｂ）は流出口、　　（１３ｄ）は制御器
、　　（１３ｅ）は当金。 （１３ｇ）はスプリング、ａ４．（ハ）は温度検出セン
サー、ａｅ、ａηは温度制御器、　ａｓはＯＲゲートで
ある。 代理人　　葛　野　信　− 第２図 ＠３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）保冷温度の異なる複数の冷却室、これら各冷却室
   に夫々設けられ個別に冷却する蒸発器、この各蒸発器に
   夫々直列接続され九複数の減圧機構、上記各蒸発器の冷
   媒通路下流側に夫々設けられた逆止弁、同じく上記各蒸
   発器の冷媒通路下流側にこの逆止弁と直列接続され、対
   応する上記冷却室が所定温度以上のときは開、以下のと
   きは閉し、かつ何れか一つが開のとき他方は全て閉され
   る開閉弁、上記減圧機構、蒸発器、逆止弁、開閉弁から
   なる夫々の直列冷媒回路を並列接続し一台の圧縮機とコ
   ンデンサーの冷却ユニットに接続してなることを特徴と
   する冷却装置。
2. （２）各減圧機構を夫々毛細管で形成し、最も高い保冷
   温度冷却室に対応する蒸発器の冷媒回路の逆止弁と、最
   も低い保冷温度冷却室に対応する蒸発器の冷媒回路の開
   閉弁とを省いた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. （３）開閉弁がスプリングによシ所定圧力で一方向に押
   圧されるとともに流入口から流入した冷媒圧力で反対方
   向に押圧される当金と、この当金に連動し、スプリング
   の押圧力が冷媒圧力より大なるとき流路を開放する弁機
   構とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の冷却装置。