JPS6350629B2 - - Google Patents

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
ユニツ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り、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た。

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を配設
し、それによつて冷蔵室４はダンパー制御によつ
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の発停によつて行な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
量が大きくなり頻繁な除霜が必要になるなどの欠
点があつた。

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、保冷温度の異なる複数の冷却室
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
ない構成にして圧縮機の成績係数を向上させ、か
つ低温側蒸発器で蒸発しきれない冷媒液を高温側
蒸発器で完全に蒸発させたり、低温側蒸発器から
の冷媒ガスの過熱を高温側蒸発器で行い低温蒸発
器を通過した冷媒の熱回収を行い、さらには低温
側蒸発器の除霜を圧縮機から吐出される高温冷媒
ガスによつて行いこれを高温側蒸発器で冷却動作
させることによつて冷却装置全体の運転効率を高
めるものである。

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ある。３
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の減圧器としての第１毛細管、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の減圧器としての第２毛細管、１０は第１毛細
管３の冷媒通路上流側に配設された第１の開閉
弁、１１は冷凍用蒸発器８の下流側に設けられた
三方弁であり、この三方弁１１の一方は上記圧縮
機１の冷媒吸込流路と連通し（第２図ａ→ｂで示
す）、他方は逆止弁１２を介して第１のバイバス
路２３により第１毛細管３の上流側に連通してい
る。１３は上記逆止弁１２の出口から冷蔵用蒸発
器５入口へ通じるように設けられた冷媒通路中に
設けられた第２の開閉弁である。そして上記三方
弁１１と第３の開閉弁１３とで冷媒制御を構成し
ている。

また第１の開閉弁１０、第１毛細管３、冷蔵用
蒸発器５の直列冷媒回路と第２毛細管６、冷凍用
蒸発器８、三方弁１１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。１４は上記圧縮機１の吐
出側と上記冷凍用蒸発器８の流入側に第３の開閉
弁１５を介して接続された第２のバイパス路であ
る。

第２図に示す実施例は、通常の蒸発器を並列接
続した冷却システムに似ているが基本的には全く
異つたものである。

まず異なる温度レベルにある蒸発器の蒸発圧力
を同一の吸入圧力に整合させるため従来装置では
高温側蒸発器の後に圧力調整部が必要であつたが
本発明では不要となる。つまり本発明の特徴的動
作は両蒸発器５，８には同時に冷媒を流さない点
にあるさらに詳しくは第２毛細管６、冷凍用蒸発
器８、三方弁１１とで構成される低温側、即ち冷
凍用冷媒回路と、第１の開閉弁１０、第１毛細管
３、冷蔵用蒸発器５とで構成される高温側、即ち
冷蔵用冷媒回路とに凝縮器２を出た冷媒液を両室
内温度変化状況に応じて時系列的に分配し、冷蔵
室４を冷却する際の冷蔵用蒸発器５の蒸発圧力を
高く維持することによつて圧縮機１の成績係数を
向上させ、また冷凍用蒸発器８内で蒸発しきれな
い冷媒液を冷蔵用蒸発器５内で完全に蒸発させた
り、冷凍用蒸発器８から出てくる冷媒ガスの過熱
を冷蔵用蒸発器５で行うことによつて冷凍用蒸発
器８を通過した冷媒の熱回収を冷蔵用蒸発器５で
行い、さらには冷凍用蒸発器８の除霜時における
冷媒液を冷蔵用蒸発器５で蒸発させて冷却動作を
行わせ、これらを併せて冷却装置全体の運転効率
を高めるものである。

第３図は第２図に示す家庭用冷凍冷蔵庫の除霜
運転系を除く運転制御ブロツク図で、１６は冷蔵
室４内に配設された温度検出センサー、１７は冷
凍室７内に配設された温度検出センサー、１８は
冷蔵室用温度制御器で温度検出センサー１６から
の検出値が、上昇して冷蔵室４の所定値以上とな
つた時はON信号を、その検出値が下降して所定
下限値以下となつた時は第１のOFF信号を、ま
たその検出値が下降してきてこの所定下限値より
少し高い温度値、即ち第２の所定不限値となつた
ときに第２のOFF信号を出力する。なおこの温
度制御器１８の出力信号線ａはON信号、第１の
OFF信号、第２のOFF信号を出力し、出力信号
線ｂは第１のOFF信号を出力する。１９は冷凍
室用温度制御器で温度検出センサー１７からの検
出値が、上昇して冷凍室７の所定上限値以上とな
つた時はON信号を、その検出器が下降してきて
所定下限値以下となつた時はOFF信号を出力す
る。２０はこの温度制御器１９のON信号と、上
記温度検出器１８の第１のOFF信号とによりON
信号を出力するANDゲートなどの論理積回路、
２１はこのANDゲート２０のON信号と上記温
度制御器１８のON信号の何れかによりON信号
を出力するORゲート、１はこのORゲート２１
のON信号で駆動される圧縮機、１０は上記温度
制御器１８のON信号で開、第２のOFF信号で閉
する第１の開閉弁、１１は上記ANDゲート２０
のON信号で流路をａ→ｂに、OFF信号の時はａ
→ｃに切替る三方弁である。１３は上記温度制御
器１８からの第２のOFF信号で開し、第１の
OFF信号で閉する第２の開閉弁で通常は閉して
いるものである。

以上のように構成されたものにおいて、冷蔵室
４の温度が所定上限温度より高いと温度検出セン
サー１６からの信号により温度制御器１８からは
ON信号が出るので第１の開閉弁１０を開および
三方弁をａ→ｃ、ならびに第２の開閉弁１３を閉
にし、かつORゲート２１を介して圧縮機１を駆
動する。すると冷媒は抵抗の大きい第２毛細管６
へは流れず、第１毛細管３を通り、冷蔵用蒸発器
５のみ通過し冷蔵室４内を冷却する。冷蔵室４が
冷却され所定上限温度より低くなつて、下限温度
より少し高い第２の所定下限値になり、かつ冷凍
室７が所定上限温度より高いときは、温度制御器
１８からの第２のOFF信号により、第１の開閉
弁１０を閉し第２の開閉弁１３を開する。なお三
方弁１１の流路はａ→ｃのままである。すると凝
縮器２を出た冷媒が第２毛細管６、冷凍用蒸発器
８を通り、冷凍庫７内を冷却する。さらに三方弁
１１のａ→ｃ及び逆止弁１２ならびに第２の開閉
弁１３を通過して冷蔵用蒸発器５に入り、低温冷
媒の熱回収が行われると同時に低温で蒸発した冷
媒がスーパーヒートされ冷蔵室４が多少冷却され
る。このとき冷蔵室４内が冷却されその所定下限
値以下になり、まだ冷凍室７内が冷凍室の所定下
限温度までに下降していないときは、温度制御器
１８からの第１のOFF信号と温度制御器１９か
らのON信号でANDゲート２０がON信号を出力
し、この出力で三方弁１１の流路をａ→ｂに切替
え、冷蔵用蒸発器５内に冷媒が流れないようにす
るので、これ以上冷蔵室４が冷却されなくなる。
またこのとき第２の開閉弁１３は閉する。

両冷却室４，７が所定下限温度以下のときは温
度検出センサー１６，１７からの検出値で温度制
御器１８，１９より信号が出、ANDゲート２０、
ORゲート２１を介して圧縮機１の運転を停止す
る。

次に冷凍用蒸発器８に霜が積層して除霜する必
要があるときは第１の開閉弁１０を開、第３の開
閉弁１５を開とすることにより、圧縮機１から吐
出された高温冷媒ガスを凝縮器２を流さずに第２
のバイパス路１４を流すようにして、冷凍用蒸発
器８に導いて冷凍用蒸発器８の霜を融解し、高温
冷媒ガスは液化する。この冷媒液は三方弁１１の
ａ→ｃを通過し、第３の開閉弁１３が閉じている
ので第１毛細管３の上流側に導かれ、この毛細管
３で減圧され冷蔵用蒸発器５で蒸発し、冷蔵室４
内を冷却して、除霜時の熱回収を行なう。通常冷
蔵用蒸発器５は冷媒の蒸発温度が高いので、この
蒸発器５に霜が積層することは少いが、このとき
に第３の開閉弁１３を開にすれば冷蔵用蒸発器５
の除霜もできる。

第４図は本発明による他の実施例を示す冷却シ
ステム図であり、２２は第２図における三方弁１
１の代りに逆止弁１２への冷媒分岐路の下流に設
置された第４の開閉弁である。この第４の開閉弁
２２は第２図における三方弁１１の流通路がａ→
ｂになつているときは開、ａ→ｃになつていると
きは閉となるが第１の開閉弁１０が開のときは
閉、第１の開閉弁１０が閉のときは冷蔵室４内の
温度状況によつて開閉する。このように構成して
も同様の機能を有し、同等の効果を有する。

また上記実施例では減圧器として毛細管を使用
した場合について述べたが膨張弁などを用いても
よいことは勿論であり、負荷側が２系統以上の多
系統の場合についてもそれぞれ温度レベルに適合
した減圧器を各系統に設定し、冷媒制御弁を多系
統に設定することによつて本発明を多系統に適合
させることができる。

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
り圧縮機およ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
あつたが本発明ではこれが不要となりしかも低温
側冷却運転時、圧縮機に吸い込まれる冷媒のスー
パーヒートが充分行なわれこの面からも効率向上
が図れるものである。さらにまた低温側蒸発器の
除霜時において、この蒸発器で凝縮された冷媒液
を第１減圧器を介して高温側蒸発器で蒸発させ高
温保冷却室の冷却動作に用いているのでさらに効
率向上が図れる。

【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３図はその除霜運
転制御系を除いた制御ブロツク図、第４図は本発
明の他の実施例を示す冷却システム図である。 図中同一符号は同一または相当部分を示し、１
は圧縮機、２は凝縮器、３は第１毛細管、４は冷
蔵室、５は冷蔵用蒸発器、６は第２毛細管、７は
冷凍室、８は冷凍用蒸発器、１０は第１の開閉
弁、１１は三方弁、１２は逆止弁、１３は第２の
開閉弁、１４は第２のバイパス路、１５は第３の
開閉弁、１６，１７は温度検出センサー、１８，
１９は温度制御器、２０はANDゲート、２１は
ORゲート、２３は第１のバイパス路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 保冷温度の異なる複数の冷却室、この冷却室
   毎に設けられ、冷媒流方向に順次直列に接続され
   た第１の開閉弁と減圧器と蒸発器とからなる冷媒
   回路、この各冷媒回路が並列に接続されてなる並
   列回路に直列に接続された１台の圧縮機と凝縮
   器、上記各冷却室の温度を検出し、上記凝縮器か
   らの冷媒を直接上記各冷媒回路の何れか一つに選
   択的に流すように上記第一の開閉弁を制御する温
   度制御器、上記蒸発器出口から、逆止弁を介し
   て、より高温側冷却室に対応する冷媒回路の減圧
   器流入部へ冷媒をバイパスする第１のバイパス
   路、この第１のバイパス路の逆止弁出口からその
   第１のバイパス路の接続された冷媒回路の蒸発器
   流入部へ接続された冷媒路、この冷媒路を開閉す
   る第２の開閉弁、上記蒸発器出口側に設けられ、
   その蒸発器から出た冷媒を上記第１のバイパス路
   または上記圧縮機吸入側いずれかに流す冷媒制御
   弁、上記圧縮機の吐出側と最も低温側蒸発器の流
   入部とを接続した第２のバイパス路、この第２の
   バイパス路中に設けられこれを開閉する第３の開
   閉弁を備えてなることを特徴とする冷却装置。 ２ 冷却室が２室からなるとき、減圧器を毛細管
   で構成することにより、低温側冷媒回路の第１の
   開閉弁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 冷媒制御弁を蒸発器出口から、第１のバイパ
   ス路へ分岐する分岐部に設けられた三方弁とした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の冷却装置。 ４ 冷媒制御弁を蒸発器出口から圧縮機吸込側へ
   の流路でかつ第１のバイパス路へ分岐する分岐部
   よりも圧縮機側に設けられた第４の開閉弁で構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の冷却装置。