JPS6326835B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば冷凍冷蔵庫のように保冷温度
の異なる複数の冷却室を有する冷却装置の効率向
上に関するものである。

第１図は従来の冷凍冷蔵庫の冷却システム図
で、圧縮機１を出た冷媒は凝縮器２で液化し、毛
細管３で減圧れた後、高温室である冷蔵室４内に
配置された蒸発器５内で蒸発して冷蔵室４を冷却
する。蒸発器５を出た気液二相冷媒は毛細管６で
更に減圧され、低温室である冷凍室７内に配設さ
れた蒸発器８内で蒸発し、冷凍室７を冷却した後
アキユームレータ９を介して圧縮機１に還流す
る。

通常冷凍室７の温度は−18℃程度に設定されて
いるがそのためには蒸発器８の蒸発温度は−25〜
−30℃である必要がある。従つて蒸発器８の吐出
冷媒圧力すなわち圧縮機１の吸入圧力は極めて低
くなり圧縮機１の成績係数が非常に悪く、装置の
効率も低いという欠点があつた。

この発明は高温室を冷却する蒸発器と低温室を
冷却する蒸発器とが同時に動作しないようにする
ことにより高温室の冷却時の成績係数を高めて上
記欠点を改善するとともに、更に夫々の蒸発器の
動作時の冷媒を適宜な量に調節して装置の効率を
更に向上することを目的とするものである。

第２図はこの発明の一実施例を示す冷凍冷蔵庫
の冷却システム図で、図において１０は圧縮機
１、凝縮器２及びアキユームレータ９よりなる冷
却ユニツト、１１は高温側冷却路で、冷蔵室４内
に配設された高温蒸発器１２、その高温側減圧機
構である毛細管１３及び蒸発器１２の冷媒下流側
に設けた冷媒溜１４の直列回路により形成されて
いる。１５は冷却路１１の出口側に設けた電磁
弁、１６は低温側冷却路で、冷凍室７内に配置し
た低温蒸発器１７、その低温側減圧機構である毛
細管１８及び冷媒の逆流防止手段である逆止弁１
９の直列回路により形成されている。なお２０は
冷却路１６の入口側に設けた電磁弁である。また
毛細管１８の減圧抵抗は毛細管１３の減圧抵抗よ
り非常に大きく設定されている。

第３図は第２図のものの制御系統を示すブロツ
ク図で、図において２１は冷蔵室４の温度を検知
する高温側温度検知器、２２は検知器２１の出力
を入力とする高温側温度制御器で、冷蔵室４の温
度が常温より設定下限値、例えば１℃に達するま
ではオン信号を出力し、１℃に達するとオフ信号
を出力し、この設定下限値から温度上昇して設定
上限値、例えば５℃に達するとオン信号を出力す
る。この制御器２２のオン・オフ信号により電磁
弁１５は開閉制御される。また２３は冷凍室７の
温度を検知する低温側温度検知器、２４は検知器
２３の出力を入力とする低温側温度制御器で、冷
凍室７の温度が常温より設定下限値、例えば−20
℃に達するまではオン信号を出力し、−20℃に達
するとオフ信号を出力し、この設定下限値から温
度上昇して設定上限値、例えば−16℃に達するオ
ン信号を出力する。２５は制御器２２，２４の出
力を夫々入力とするアンドゲートで、制御器２２
からの入力がオフ信号、制御器２４からの入力が
オン信号であるとオン信号で出力し、その他の信
号の組合せに対してはオフ信号を出力してそのオ
ン・オフ信号により電磁弁２０は開閉制御され
る。２６は制御器２２及びアンドゲート２５の出
力を夫々入力とするオアゲートで、それら入力の
何れかがオン信号であるとオン信号を出力し両入
力がともにオフ信号のときのみオフ信号を出力す
る。２７はオアゲート２６の出力を入力とするタ
イマで、入力がオン信号のときは直ちに圧縮機１
に運転信号を出力し、オフ信号のときは所定時間
遅延後に停止信号を圧縮機１に出力する。なお後
述するようにタイマ２７を除く第３図のすべての
構成が、蒸発器１２，１７の同時動作を禁ずるよ
うに冷蔵室４及び冷凍室７を温度制御する制御手
段を形成している。

上記のような構成のものにおいて、いま冷蔵室
４が５℃以上、冷凍室７が−16℃以上の状態で運
転を開始したものとする。検知器２１，２３は
夫々上記温度を検知し、制御器２２，２４はとも
にオン信号を出力する。従つて電磁弁１５は開通
するが、アンドゲート２５はオフ信号を出力する
ので電磁弁２０は閉止状態を維持する。一方オア
ゲート２６は制御器２２からの入力がオン信号で
あるのでオン信号を出力し、タイマ２７は直ちに
運転信号を出力して圧縮機１は運転を開始する。
その結果冷却路１１には冷媒が流れ冷蔵室４は冷
却される。冷蔵室４を３℃程度に冷却するには蒸
発器１２の蒸発温度は０〜−５℃位であるので圧
縮機１の吸入圧力は充分に高く、成績係数は従来
装置の２〜2.5倍程度大きくなる。また成績係数
は冷却システム中の冷媒量に依存し、最適量より
多くても少くても成績係数は低下する。従つて装
置の冷媒量を最適量にすることにより成績係数を
最大にすることができる。

冷蔵室４が次第に冷却されてその温度が１℃に
達すると制御器２２の出力はオフ信号になり電磁
弁１５は閉止する。しかし制御器２４の出力がオ
ン信号であるのでアンドゲート２５は直ちにオン
信号を出力し、圧縮機１の運転を継続するととも
に電磁弁２０を開通する。従つて冷却路１６に冷
媒が流れ冷凍室７の冷却が始まる。冷凍室７内の
温度が次第に低下して−20℃に達すると制御器２
４の出力はオフ信号となるためアンドゲート２５
の出力もオフ信号となりオアゲート２６はオフ信
号を出力するが、タイマ２７は所定時間、例えば
20秒間遅延して停止信号を圧縮機１に出力する。
一方アンドゲート２５の出力がオフ信号となると
直ちに電磁弁２０は閉止するので、電磁弁１５，
２０が閉止状態で圧縮機１が20秒間運転すること
になり、蒸発器１２及び冷媒溜１４に所定量の冷
媒液が送り込まれてから圧縮機１は停止する。

上記状態で冷凍室７の温度が上昇して−16℃に
達すると制御器２４はオン信号を出力して再び冷
凍室７の冷却が始まる。この場合冷凍室７の冷却
に関与する冷媒量は、冷蔵室４の冷却時に成績係
数がほぼ最大となる全冷媒量から蒸発器１２及び
冷媒溜１４に溜込まれた冷媒量を差引いたものと
なり、それは冷却路１６を動作させる際の成績係
数がほぼ最大となる量である。この冷凍室７の冷
却時の冷媒量を最適値にするのはタイマ２７の遅
延時間を適宜に選定することによつておこなわれ
る。

また上記のように冷凍室７が−16℃に達する以
前に冷蔵室４が５℃に達すると冷蔵室４の冷却が
始まり、蒸発器１２及び冷媒溜１４中にある冷媒
液はアキユームレータ９で気化して圧縮機１に送
り込まれる。従つて冷蔵室４の冷却は最大の成績
係数でおこなわれることとなる。

同様に冷凍室７の冷却中でも冷蔵室４が５℃に
達すると制御器２２がオン信号を出力するためア
ンドゲート２５の出力はオフ信号となり、冷凍室
７の冷却が停止し冷蔵室４の冷却が始まる。この
ように前記制御手段により常に冷蔵室４が優先的
に温度制御される蒸発器１２，１７が同時に動作
することがなく、その結果冷蔵室４の冷却時の成
績係数を大巾に向上することができるのである。

また逆止弁１９の作用であるが、この逆止弁１
９がないと蒸発器１２の動作時の冷媒圧力が高い
ため、冷媒は低温の蒸発器１７内に凝縮して冷凍
室７の温度を高めることとなる。

以上のように冷蔵室４の冷却時の成績係数を向
上するとともに、冷蔵室４及び冷凍室７の夫々の
冷却時の冷媒量を最適量に調節することにより更
に成績係数を高め、大巾に装置の効率を向上させ
ることができる。

ちなみに家庭用冷凍冷蔵庫の冷蔵室４と冷凍室
７との冷却負荷比率が６：４であるとする。また
冷媒量を最適にしたときの冷蔵室４の冷却時の成
績係数が従来装置の25倍、冷媒量を最適に減じた
ときの冷凍室７の冷却時の成績係数が従来装置の
1.1倍とすると総合的成績係数は25×0.6＋1.1×
0.4＝1.94となり94％の向上が見込まれ、装置の
効率も大巾に向上する。

上記実施例において冷媒を冷媒溜１４に溜込む
のにタイマ２７により時限的に圧縮機１の停止を
遅らせたが、例えば冷媒溜１４内の圧力を検知し
て圧縮機１を停止してもよい。

また上記実施例においては圧縮機１の停止直前
に冷媒溜１４に冷媒を溜込んだが、冷凍室７の冷
却が始まるときに電磁弁２０の開通を圧縮機１の
運転開始より遅らせることによつて冷媒を溜込ん
でも同様の効果が得られる。

また更に上記のように一度に冷媒を冷媒溜１４
に溜込まなくとも、第２図のような構成のものに
おいては電磁弁１５を閉じると同時に電磁弁２０
を開いても、冷凍室７の冷却中に蒸発器１２及び
冷媒溜１４には冷媒が凝縮する。その量は冷凍室
７の冷却に寄与する冷媒量を必ずしも最適にする
ものではないが、タイマ２７のようなものを必要
としないという利点がある。

また前記のように冷媒溜１４に一度に所定量の
冷媒を溜込んでもその冷媒量は変化するので、冷
却路１１の入口側にも電磁弁を設け、所定量の冷
媒が溜込まれた後その電磁弁を閉止するのが好ま
しい。その場合その電磁弁と電磁弁２０とを単一
の三方切換弁で代用することもできる。なお蒸発
器１２と冷媒溜１４の位置は逆でもよい。

また上記実施例においては冷却室４，７は２箇
であつたが３箇以上の場合でも蒸発器１２，１７
等が同時動作をしないようにすれば効率を向上さ
せることができ、また冷媒溜１４を設けることに
より各蒸発器１２，１７等の動作時の冷媒量を最
適値にして更に効率を向上させることができる。

また更に上記実施例においては冷蔵室４を優先
的に温度制御したが冷凍室７を優先的に制御して
もよく、また蒸発器１２，１７が同時動作しない
限りどのような制御をおこなつても同様の効果が
得られる。

この発明は以上説明したとおり、高温蒸発器と
低温蒸発器との同時動作を禁ずるように高温室と
低温室との少なくとも何れか一方の温度制御をお
こなう制御手段と、高温蒸発器運転と低温蒸発器
運転で、作動冷媒量を変化させるための手段を備
えたことにより、高温室を冷却する蒸発器と低温
室を冷却する蒸発器とが同時に動作することなく
高温室の冷却時の成績係数を高めることができる
と共に、上記それぞれの蒸発器の動作時の冷媒を
適宜な量に調節して冷却装置の運転効率を更に向
上できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の冷却システム図、第２図は
この発明の一実施例を示す冷却システム図、第３
図はその制御ブロツク図である。 図において４は高温室、７は低温室、１０は冷
却ユニツト、１１は高温側冷却路、１２は高温蒸
発器、１３は高温側減圧機構、１４は冷媒溜、１
６は低温側減圧機構、１７は低温蒸発器、１８は
低温側減圧機構、１９は逆流防止手段、１５，２
０，２１，２２，２３，２４，２５，２６は制御
手段である。なお各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 保冷温度の異なる高温室及び低温室、これら
   高温室及び低温室を夫々個別に冷却する高温蒸発
   器及び低温蒸発器、上記高温蒸発器と、その高温
   側減圧機構よりなる高温側冷却路、上記低温蒸発
   器と、その低温側減圧機構と、冷媒の逆流防止手
   段とよりなる低温側冷却路、上記高温側冷却路と
   上記低温側冷却路とを並列に接続した単一の冷却
   ユニツト、及び上記高温蒸発器と上記低温蒸発器
   との同時動作を禁ずるように上記高温室と低温室
   との少なくとも何れか一方の温度制御をおこなう
   制御手段と、高温蒸発器運転と低温蒸発器運転
   で、作動冷媒量を変化させるための手段を備えた
   ことを特徴とする冷却装置。 ２ 作動冷媒量を変化させるための手段は、高温
   蒸発器の冷媒流路下流に設けられた流路閉止弁と
   低温蒸発器の冷媒流路上流に設けられた流路閉止
   弁、並びに高温蒸発器運転から低温蒸発器運転へ
   移行する時、前記２つの弁を閉止し、冷却ユニツ
   トを所定時間運転するようにする制御装置である
   特許請求の範囲第１項記載の冷却装置。