JPS63263372A - 冷蔵装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、密閉された庫内を一５〜＋５℃程度の温度に
維持すると共に、庫内の相対湿度を加湿器なしで９０％
ＲＨ以上に保つことのできる直冷式の冷蔵装置に関する
ものである。

従　　来　　技　　術 従来の冷蔵庫としては、断熱材からなるケーシングと断
熱材からなるドア体で覆われた貯蔵室内に冷凍サイクル
の蒸発器を配置して蒸発器の飽和温度ｔＲと蒸発器出口
付近の空気温度１Ａとの差を５〜１０℃となるように飽
和温度を設定した上で冷却し、蒸発器で冷却された空気
を送風用ファンにより貯蔵室内に循環するように構成さ
れたものが知られている。

貯蔵室内の相対湿度を高める手段として前記貯蔵室内に
加湿器を設置している。

また直冷式以外のものとして、冷凍サイクルの蒸発器に
より冷却タンク内のブラインを冷却し、該冷却されたブ
ラインを貯蔵室内の放熱器、冷却タンクとポンプで循環
するように構成し、放熱器と熱交換され冷却された空気
を送風用ファンで送風するように構成されたものが知ら
れている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、冷凍サイクルの蒸発器で冷却する直冷式
のものの場合は、冷却に使用する蒸発器の冷媒飽和温度
ｔＲを設定温度ｔＲに比較して５〜１０℃低いものを使
用しているために、飽和蒸気圧の差が大きいので蒸発器
に霜が発生し、減湿きれる。その結果相対湿度が４０〜
７０％ＲＨ程度のものしか得られない。

湿度の高いものを得るために貯蔵室内に加湿器を設置し
たものの場合は、加湿器によって空気中に噴霧された水
分が蒸発器に霜として付着してしまうために、デフロス
トの回数が多くなるといった不都合がある。

また直冷式以外の方法としてのブライン方式のものの場
合は、比較的高湿度のものを得ることができるが、冷凍
サイクルによりまずブラインを冷却し、次に冷却きれた
ブラインを循環ポンプで貯蔵室内の放熱器に送り込んで
空気を冷却しているために装置全体の構造が複雑化する
と共に、エネルギー効率が悪いといった不都合がある。

そこで本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、エネルギ
ー効率がよく、構造が簡単であると共に加湿器なしで高
湿度（９０％ＲＨ）に維持することができる直冷式の冷
蔵装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 すなわち本発明は、断熱材からなるケーシングと断熱材
からなるドア体とで覆われた貯蔵室と、該貯蔵室内に配
置された圧縮機、凝縮器、ＰＸ張弁、蒸発器と循環接続
された冷凍サイクルの蒸発器と、該蒸発器で冷却された
空気を貯蔵室内に循環させる送風用ファンとからなる装
置において、圧縮機と蒸発器との間に飽和蒸発温度ｔＲ
が設定した冷蔵室の空気温度１．（１１申ｔｏ）となる
ように蒸発圧力ＰＲを調整する弁を接続し、前記蒸発器
の熱交換面積を平均温度差εＴに反比例させて通常より
も広くし、膨張弁の開度を通常のものより２倍程度広く
した冷蔵装置により本目的を達成する。

尚蒸発器の熱交換面積を平均温度差ＳＴに反比例させて
通常よりも広くしているが実際には下記に示す式に基づ
いて決定する。

一般に冷却器の冷却能力Ｑは、次の式により決定きれる
。

Ｑ−に・Ａ壷ＳＴ に：熱交換器の熱貫流率 Ａ：熱交換面積 ＳＴ：対数平均温度差（ｆＯ！略のため算術平均とする
） ここでδＴｌ：Ｔｌ：蒸発器入部冷媒温度温度の差８Ｔ
＊：蒸発器出ロ冷媒温度と空気温度の差とするとき、 δＴ−（δτ、＋εＴ＊）／２となる。

に（１貯蔵室内に食料品等を冷蔵する場合に、風量が多
いと乾燥するので、風量は通常と同じとするのが望まし
い、そこでには一定であるとする。

この場合に通常の冷凍機と同じ冷却能力をもたせるため
には、熱交換面積を増やせばよい。

そこで本発明では、通常の冷凍機の対数温度差δＴ７を
基準として、蒸発器の熱交換面積を決定する。

すなわち本発明の蒸発器の対数平均温度をδＴｍとする
と、 Ａ■Ａ、・Ｅ　Ｔ、／　８　Ｔｍとなるようにする。

従って熱交換面積は、通常のものよりも２〜３倍程度の
表面積となる。

作　　　　　用 本発明にかかる装置において蒸発圧力ｉｔ弁を調整し、
蒸発器の飽和蒸発温度ｔ　＊　’Ｃを冷蔵装置の設定温
度乞。℃付近に設定し、圧縮機を作動させると圧縮機で
゛凝縮された冷媒は、通常の冷凍サイクルと同じように
蒸発器で冷媒がｔ０℃付近で蒸発し、蒸発器の周辺の空
気を熱交換により冷却する。圧力を高めた場合に冷媒の
容量が不足しそうになるが本発明にかかる装置の場合は
、膨張弁の開度を通常のものより２倍以上に広げている
ために冷媒不足にならずに済む。

また熱交換面積を通常のものよりも２〜３倍程度と広い
ものを採用している関係から、蒸発器入口から流入した
空気は飽和蒸発温度に近い温度ま−　　で冷却され、蒸
発器出口より流出する。飽和蒸発温度ｔｗ＆装置露点の
温度差Ｓｔは０．５〜１．ｏ：ｃ以下となる。

冷媒の飽和蒸発温度１．と蒸発器の空気出口の温度１Ａ
との温度差も小きいために空気は減湿されずに済む。

その結果蒸発器の空気出口付近の湿度は極めて高いもの
となる。

実　　施　　例 以下に本発明を図面に示きれた一実施例に従って詳細に
説明する。

第１図は本発明にかかる装置の概略を示すもので、１は
断熱材からなるケーシング２及び断熱材からなるドア体
４で覆われた貯蔵室である。

貯蔵室１内は、仕切り板６により一定の空間が仕切られ
ており、該空間内には冷凍サイクルの蒸発器８と該蒸発
器８の空気入口側に送風用ファン１０が配置されている
。この送風用ファン１０により冷凍サイクルの蒸発器８
で冷却きれた空気を貯蔵室１内に送風し、貯蔵室１全体
を所定の温度に冷却する。

冷凍サイクルは、圧縮機１２．凝縮器１４．膨張弁１６
、蒸発器８．アキュムレータ１８と循環接続されたもの
において、蒸発器８の冷媒飽和温度と蒸発器８の装置露
点との温度差が小さくなるように蒸発器８と圧縮機１２
との間に設置した蒸発圧力調整弁２０を設けている。

この蒸発圧力１１整弁２０は、冷蔵装置の所望の温度ｔ
Ｒ”ｃ（例えば−３，３℃）を設定した場合に前記蒸発
器８の飽和蒸発温度ｔ　ａ　”Ｃがほぼ設定温度の−３
，３℃となるよう冷媒の蒸発圧力は例えば３．５ｋｇ　
／ａｍ　”Ｇ（Ｒ−２２）というように制御装置２２に
よりコントロールされる。

この蒸発圧力は通常使用する冷凍機において空気をｔ０
℃にする場合の蒸発圧力よりも高い。

さらに制御装置２２は、蒸発器８の空気出口付近に温度
センサー２４を設置し、該温度センサー２４の検出温度
ｔと設定温度ｔＲとの温度差により蒸発圧力を微調整す
るように構成されている。

具体的に蒸発圧力調整弁２０は、設定温度ｔＲ及び検出
温度ｔＡにより蒸発圧力を次の表−１に示すように調整
する。

表−１ この制御装置２２は、例えば第３図に示すように演算回
路２６に設定用つまみから設定温度上０°Ｃを入力でき
るようになっている。

この設定温度ｔｓ”ｃに従って圧力調整弁２０は弁を開
閉させて所定の蒸発圧力値（例えば３．５ｋｇ　／Ｃｌ
１ｌ　”Ｇ）で冷媒が蒸発するように圧力調整する。

蒸発器８の空気出口付近には温度センサー２４が設置さ
れており、該温度センサー２４で検出した温度ｉ℃が制
御装置２２の演算回路２６に入力される。

演算回路２６は、入力された設定温度ｔｏ”ｃと検出温
度１Ａ″Ｃとの温度差を電圧差に変換して増幅回路２８
に入力する。そして増幅回路２８が蒸発圧力調整弁２０
の開度を微調整する０本実施例では、電子温度制御弁Ｋ
ＶＱ１５又はＫＶＱ２２　（日本ダンフォス製造■の商
品名）を使用する。

本実施例では蒸発圧力調整弁２０で通常の場合よりも冷
媒の蒸発圧力を高めているが、このまま冷媒を圧縮機１
２で圧縮し、蒸発器８に流す場合に蒸発器８の容量が不
足してしまう場合がある。

そこで本発明の場合は、膨張弁１６の開度を通常のもの
よりも２倍以上のものを採用することにより容量不足を
解消している。

膨張弁１６の開度を２倍以上にしたことにより従未熟交
換に寄与していなかったスーパーヒート部分を極力少な
くすることができる。

次に冷凍サイクルの冷凍能力は一般には、熱交換量　Ｑ
−に・Ａ・εＴ の式で表わされる。

δＴを小さくするように蒸発圧力１１１！弁２０により
蒸発圧力を１ＩｌｔＬ、、飽和蒸発湿度ｔＲをり、とな
るよう設定しているために、熱交換量が小さくなると共
に蒸発器の空気出口温度は設定°温度まで下がらないこ
とになる。１！＆定温度し、まで下げるには飽和蒸発温
度ｔＲを下げる（εＴは大きくなる）必要がある。

ここでにを大きくすることは、風量を多くすることある
が、風量を多くすると貯蔵室内に貯蔵しであるものが食
料品等の場合に乾燥してしまうという不都合があるので
、熱交換面積Ａを増やすべく熱交換表面積を広くとった
蒸発器８を採用している。

熱交換面積の広さの選定に当っては、通常の蒸発器にお
ける平均温度差が５丁、（例えば３．　Ｏｄｅｇ　）で
、熱交換面積がＡ、である場合において、本１ｉ！施例
にかかる蒸発器の平均温度差がδＴ、（例えば１゜５ｄ
ａｇ　）であるとき、平均温度差に反比例させてＡ。

ｍ　Ａ、・δＴ、／　Ｅ　Ｔ、であられされる＾、（−
２・八・）より広い熱交換面積のものを採用する。

熱交換表面積を広くするために本実施例ではフィンとし
てスリットフィンまたはルーバフィンを採用した。また
熱交換面積は従来のものよりも２〜３倍となる。

以上のべた構成において本発明にかかる実施例において
例えば設定温度ｔｅ”ｃを−３，５℃として作動させた
場合第４図に示すように検出した蒸発器の空気出口温度
ｔ　Ａ　’Ｃに従ってｆＦＩＪ御装置１２２が蒸発圧力
１１４１弁２０の開度をコントロールすることにより蒸
発！！８の蒸発温度りが変化し、空気出口温度ｔＡを設
定温度乞、に近づけることができる。

冷蔵開始当初は、蒸発器８の′＠発温度ｉと蒸発器出口
付近の温度ｔＡとの温度差が大きい。

このときには蒸発圧力調整弁２０は１Ｍ！升の開度を広
げ、蒸発圧力を所定の圧力よりも低めに調整し、蒸発器
８の周辺の空気を冷却している。

しかし冷蔵開始当初は、貯蔵室ｌ内の温度が高いために
設定蒸発圧力よりも高い状態で、冷却が行なわれる。

所定の温度し、に近づいたときには蒸発圧力調整弁２０
が作動して所定の蒸発圧力に戻すため、第２図に示すよ
うに蒸発器の空気入口温度は−２，２℃。

蒸発器の空気出口温度は−３，３°Ｃ２蒸発器の冷媒入
口温度は−３，５℃、蒸発器の冷媒出口温度は−３，３
℃というように各部の温度差が非常に小さくなる。

従来の装置が蒸発器出口温度と飽和蒸発温度との温度差
を大きくした状態で、設定温度乞、となるように冷却し
ていたために減湿され易かったが、本発明にかかる実施
例の装置は％蒸発器の設定温度ｔＲとし、飽和蒸発温度
ｉと蒸発器空気出口温度１Ａとの差が小さくなるように
構成している関係から、蒸発器の空気入口から流入した
空気が冷却きれても蒸発温度ｔ―まで下げられようとも
出口温度Ｌ□との間に温度差が小さいためにｆｌｌ、湿
されにくい。

尚第４図のタイムチャートのものは、さらに設定温度を
−３，５°Ｃから０℃に上昇させたとき及び０℃から−
５，０″Ｃに下げたときの各部の作動を示す。

すなわち設定温度を０℃に上げたときには、蒸発圧力調
整弁２０の開度が狭まる。すると蒸発圧力は高まり飽和
蒸発温度が上昇する。その結果徐々に貯蔵室内の温度は
設定温度に近づく。

次に設定温度を−５，０℃に下げたときには、蒸発圧力
調整弁２０の開度が広がり、蒸発圧力が下げられる。そ
の結果飽和蒸発温度が下がり、蒸発器において空気入口
から流入した空気を飽和蒸発温度近くまで熱交換により
冷却し、徐々に貯蔵室内温度を設定温度まで下げる。

効　　　　　果 以上のべたように本発明にかかる冷蔵装置は、従来の装
置が設定温度よりもかなり低い温度の蒸発温度でもって
空気を冷却していたものを設定温度付近の蒸発温度で冷
却するように構成したので加湿器を用いずとも９０％Ｒ
Ｈ以上の高湿度を保つことができる。

また直冷式でもって冷蔵するように構成しているために
従来のブライン方式のものよりも構造が簡単であると共
に、製造コストが安価なものを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明にかかる装置の一実施例を示
すもので、第１図は装置の概略断面図。 ？４２図は蒸発器の冷媒の流れと空気の流れを示す概略
図、第３図は制御装置のブロック図、第４図は蒸発圧力
調整弁の作動と貯蔵室内温度との関係を示すタイムチャ
ートである。 １・・・貯蔵室　　　　　　２・・・ケーシング４・・
・ドア体　　　　　　　６・・・仕切−板８・・・蒸発
器　　　　　　１０・・・送風用ファン１２・・・圧縮
機　　　　　　１４・・・凝縮器１６・・・膨張弁　　
　　　　１８・・・アキュムレータ２０・・・蒸発圧力
調整弁　　２２・・・制御装置２４・・・温度センサー
　　　２６・・・演算回路２８・・・増幅回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）断熱材からなるケーシングと断熱材からなるドア
   体とで覆われた貯蔵室と、該貯蔵室内に配置された圧縮
   機、凝縮器、膨張弁、蒸発器と循環接続された冷凍サイ
   クルの蒸発器と、該蒸発器で冷却された空気を貯蔵室内
   に循環させる送風用ファンとからなる装置において、圧
   縮機と蒸発器との間に飽和蒸発温度ｔ＿Ｒが設定した冷
   蔵室の空気温度ｔ＿０となるように蒸発圧力Ｐ＿Ｒを調
   整する弁を接続し、前記蒸発器の熱交換面積を平均温度
   差δＴに反比例させて通常よりも広くし、膨張弁の開度
   を通常のものより２倍程度広くしたことを特徴とする冷
   蔵装置。
2. （２）前記圧力調整弁が、蒸発器の空気出口の温度ｔ＿
   Ａを検出し、該検出温度ｔと設定蒸発温度とを比較して
   蒸発圧力を増減するように構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の冷蔵装置。
3. （３）冷凍サイクルが蒸発器出口冷媒温度ｔと蒸発器出
   口付近の空気温度ｔ＿Ａとの温度差が２．５℃以下とな
   るように構成されたものからなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の冷蔵装置。