JP2005016874A - 冷凍冷蔵ユニットおよび冷蔵庫 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒の理論効率および圧縮機の実効効率が高い高沸点冷媒を用いながら、圧縮比の上昇を抑制するとともに体積能力の低い点を補って高能力を維持した業務用の大型冷蔵庫を比較的安価に提供する。
【解決手段】高沸点冷媒を用いるとともに、インバータ圧縮機７１と、一定速圧縮機７２と、それぞれ独立の減圧手段であるキャピラリＡ２４とキャピラリＢ２６、およびそれぞれ独立の冷却システム配管を備え、蒸発器２１および凝縮器２２を共有化することにより、高沸点冷媒を用いながら比較的安価に体積能力の低い点を補って高能力を維持できる。
【選択図】 図１
【解決手段】高沸点冷媒を用いるとともに、インバータ圧縮機７１と、一定速圧縮機７２と、それぞれ独立の減圧手段であるキャピラリＡ２４とキャピラリＢ２６、およびそれぞれ独立の冷却システム配管を備え、蒸発器２１および凝縮器２２を共有化することにより、高沸点冷媒を用いながら比較的安価に体積能力の低い点を補って高能力を維持できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、架台上部に冷却システムの圧縮機や凝縮器を設置し、架台下部に蒸発器を設置する冷凍冷蔵ユニットと、本体上部に前記冷凍冷蔵ユニットを設けた業務用の大型冷凍冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、５００Ｌを越える業務用の大型冷凍冷蔵庫では、３００Ｗ以上の高能力の圧縮機を用いた冷凍冷蔵ユニットが用いられている。また、特に冷凍室を冷却するシステムでは、蒸発温度が低くても高い冷凍能力が出せるＲ２２やＲ４０４Ａ等の低沸点冷媒を用いている。
【０００３】
しかしながら、近年、地球温暖化防止の観点から温暖化係数の高いＲ２２やＲ４０４Ａ等のフロン系冷媒からＲ２９０やＲ６００ａ等の自然冷媒への転換が望まれるとともに、二酸化炭素の排出量削減のために消費電力量の大きい業務用の大型冷凍冷蔵庫についても、早急に省エネルギー化を図ることが望まれている。
【０００４】
従来の業務用冷蔵庫の一例としては、例えば、特許文献１に示されているものがある。
【０００５】
以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫を説明する。
【０００６】
図４は従来の冷蔵庫の断面図、図５は従来の冷蔵庫に用いられる凝縮器の斜視図、図６は従来の冷蔵庫に用いられる蒸発器の斜視図である。
【０００７】
図４において、１は冷凍室、２は扉、３はキャビネットである。キャビネット３の上部には、冷凍冷蔵ユニット４を固定するユニットベース５と、冷凍室１を冷却する冷却室６が設置される。
【０００８】
冷凍冷蔵ユニット４は、レシプロ型の圧縮機構を有する圧縮機７、凝縮器８、減圧手段であるキャピラリ９、蒸発器１０、圧縮機７の吸入管１１、凝縮用ファン１２、蒸発用ファン１３からなる。また、キャビネット３の背面には冷却室６内の除霜水を排出するドレイン１４が埋設されている。
【０００９】
図５において、８は凝縮器、８０１は凝縮器８の入口配管である。冷媒は、ガス状態で入口配管８０１から流入し、順に配管８０２、配管８０３、配管８０４、配管８０５、配管８０６、配管８０７を通過しながら凝縮し、凝縮器８の出口配管８０８から排出される。また、８０９は凝縮器８のフィンである。
【００１０】
通常、業務用冷蔵庫においては、空気中の埃や飛沫状油分が凝縮器８のフィン８０９間に付着して目詰まりを起こしやすいことから、凝縮器８の間口である幅寸法Ａと高さ寸法Ｂを十分大きく確保して、目詰まりの影響を小さくするとともに、凝縮器８の間口にフィルター（図示せず）を装着する。
【００１１】
図６において、１０は蒸発器、１００１は蒸発器１０の入口配管である。冷媒は、ガス液混合状態で入口配管１００１から流入し、順に配管１００２、配管１００３、配管１００４、配管１００５、配管１００６、配管１００７、配管１００８、配管１００９を通過しながら蒸発し、蒸発器１０の出口配管１０１０から排出される。また、１０１１は蒸発器１０のフィンである。
【００１２】
通常、業務用冷蔵庫においては、冷凍室１の天面に蒸発器１０を設置することから、冷凍室１を有効に利用するため蒸発器１０の高さ寸法Ｑを抑えた構成とし、能力を確保するために幅寸法Ｐと奥行き寸法Ｒを十分大きく確保する。
【００１３】
次に冷凍冷蔵ユニット４の動作を説明する。冷媒は低沸点冷媒であるＲ４０４Ａを用いる。冷媒Ｒ４０４Ａは圧縮機７で圧縮され、凝縮器８で凝縮された後、キャピラリ９で減圧されて、蒸発器１０へ送られる。そして、蒸発器１０で蒸発された後、吸入管１１を通って圧縮機７へ還流する。このとき、キャピラリ９と吸入管１１は熱交換されて、圧縮機７へ還流する冷媒の冷廃熱が回収される。
【００１４】
このとき、周囲温度３０℃、冷凍室１の室内温度−２０℃の通常運転中における、冷媒Ｒ４０４Ａの凝縮温度は約４０℃（約１８気圧）、蒸発温度は約−３０℃（約２．１気圧）である。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−２８１２２６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の冷蔵庫は、圧縮比が低く圧縮機７の耐久性確保が容易であり、圧縮機７の気筒容積当りの冷凍能力（以下体積能力という）が高く高能力が出せる反面、冷媒の理論効率および圧縮機７の実効効率が低いという欠点があった。
【００１７】
また、圧縮比が低く体積能力が高い反面、効率が低いという特徴は、フロン系冷媒Ｒ４０４Ａ、Ｒ２２および炭化水素冷媒Ｒ２９０など、蒸発温度―４０℃以下の低沸点冷媒共通の欠点である。業務用冷蔵庫の周囲温度３０℃の一般的な運転状態である凝縮温度４０℃、蒸発温度―３０℃、過冷却０℃、吸入ガス温度３２℃における圧縮比、高圧圧力、低圧圧力、および理論効率と体積能力の相対値を高沸点冷媒であるＲ１３４ａ、Ｒ６００ａと比較した結果を（表１）に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
（表１）に示したように、高沸点冷媒Ｒ１３４ａ、Ｒ６００ａに比べて低沸点冷媒であるＲ２２、Ｒ２９０、Ｒ４０４Ａは、圧縮比が低く体積能力が高い反面、理論効率が低いことがわかる。また、低沸点冷媒であるＲ２２、Ｒ２９０、Ｒ４０４Ａは、比較的高圧圧力が高く圧縮機７の摺動損失が大きく、理論効率に比べて圧縮機７の実効効率がさらに悪くなるとともに、低圧圧力が大気圧以上であり冷凍室１内への冷媒リークの危険性が高いという欠点もある。
【００２０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷媒の理論効率および圧縮機の実効効率が高い高沸点冷媒であるＲ１３４ａ、Ｒ６００ａなどを用いながら、圧縮比の上昇を抑制するとともに体積能力の低い点を補って高能力を維持した冷蔵庫を比較的安価に提供するものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、冷凍時の蒸発圧力が負圧となる冷媒を用いるとともに、独立の圧縮機と、独立の減圧手段とからなる複数の冷却システムを備え、前記圧縮機の内少なくとも１個は能力可変型圧縮機であるとともに、前記複数の冷却システムは一対の蒸発器および凝縮器を共有化したものであり、高沸点冷媒を用いながら、比較的安価に体積能力の低い点を補って高能力を維持することができる。
【００２２】
例えば、同一のシステムにおいて複数の圧縮機を並列に接続する場合は、それぞれの圧縮機の油面高さを維持するための均油管や、稼動中のシステム内で停止中の圧縮機をシステムから切り離すためのバルブなどが必要となる。また、高沸点冷媒を用いることで凝縮圧力や蒸発圧力を低減し、特に蒸発圧力を負圧とすることで冷凍室内への冷媒リークを抑制することができ、可燃性のあるＲ６００ａなどの自然冷媒を用いた場合でもその危険性を抑制することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に、さらに、最大負荷時はすべての圧縮機を稼動させるとともに、通常負荷時は稼動する圧縮機の台数を低減する制御を備えたものであり、冷凍室内の温度が低下して能力過多になった場合に発生し易い圧縮比の上昇を抑制することができる。また、通常負荷時の圧縮比の上昇を抑制することで、サイクルの理論効率が高められ、結果として省エネルギー化が図れる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に、さらに、複数の凝縮器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの凝縮配管を前記凝縮器ファンの風向き方向に重ねて配置した凝縮器を備えたものであり、稼動する圧縮機の台数を低減した場合でも放熱能力の低下を抑制することで、通常負荷時の圧縮比の上昇をさらに抑制することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にさらに、複数の蒸発器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの蒸発配管を前記蒸発器ファンの風向き方向に重ねて配置した蒸発器を備えたものであり、稼動する圧縮機の台数を低減した場合でも冷却能力の低下を抑制することで、通常負荷時の圧縮比の上昇をさらに抑制することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明にさらに、蒸発器の配管あるいは蒸発器から圧縮機までの配管の温度を検知するとともに、圧縮機稼動中の前記配管の温度が所定値よりも高い場合、当該圧縮機を停止して警告するとともに、他の圧縮機を替わりに稼動させる制御を行うものであり、冷媒のリークを検知、警告してサービス対応を迅速に行うとともに、冷蔵庫内の温度上昇を抑制して保存食品への影響を最小限にすることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明にさらに、すべての冷却システムが停止した場合でも、少なくとも１個の凝縮器ファンおよび／または蒸発器ファンを運転する制御を行うものであり、冷媒のリークの初期において漏洩した冷媒を拡散することで、可燃性の自然冷媒を用いた場合の着火の危険を回避することができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニットを備えた冷蔵庫である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による業務用の大型冷蔵庫の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による冷蔵庫の断面図である。図２は同実施の形態による冷蔵庫に用いられる凝縮器の斜視図、図３は冷蔵庫に用いられる蒸発器の斜視図である。なお、従来と同一の構成については、同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００３１】
図１において、１は冷凍室、２は扉、３はキャビネットである。キャビネット３の上部には、冷凍冷蔵ユニット４を固定するユニットベース５と、冷凍室１を冷却する冷却室６が設置される。冷媒は高沸点冷媒であるＲ６００ａを用いる。
【００３２】
冷凍冷蔵ユニット２０は、レシプロ型の圧縮機構を有し回転数が３０〜８０ｒｐｓに可変できるインバータ圧縮機７１、レシプロ型の圧縮機構を有し回転数が電源周波数と同期する５０／６０ｒｐｓの一定速圧縮機７２、凝縮器８、減圧手段であるキャピラリＡ２４、減圧手段であるキャピラリＢ２６、蒸発器２１、インバータ圧縮機７１の吸入管２３、一定速圧縮機７２の吸入管２５、凝縮用ファン１２、蒸発用ファン１３からなる。また、キャビネット３の背面には冷却室６内の除霜水を排出するドレイン１４が埋設されている。
【００３３】
まお、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２は、形態上、蒸発器２１と凝縮器２２を共有化するが、それぞれ独立の配管経路を有しておりそれぞれに封入された冷媒が混合することはない。
【００３４】
図２において、２２は凝縮器、２２０１は凝縮器２２の入口配管Ａ、２２１０は凝縮器２２の入口配管Ｂである。インバータ圧縮機７１で圧縮された冷媒は、ガス状態で入口配管Ａ２２０１から流入し、順に配管２２０２、配管２２０３、配管２２０４、配管２２０５、配管２２０６、配管２２０７を通過しながら凝縮し、凝縮器２２の出口配管Ａ２２０８から排出される。また、２２０９は凝縮器２２のフィンである。
【００３５】
また、一定速圧縮機７２で圧縮された冷媒は、ガス状態で入口配管Ｂ２２１０から流入し、出口配管Ｂ２２１１から排出される。ここで、入口配管Ｂ２２１０から出口配管Ｂ２２１１までの配管パターンは、入口配管Ａ２２０１から出口配管Ａ２２０８までの配管パターンと略同一であり、入口配管Ａ２２０１から出口配管Ａ２２０８までの配管パターンの風下側に並列に位置されている。また、これらの冷媒流路は独立しているが、フィン２２０９を共有している。
【００３６】
なお、空気中の埃や飛沫状油分が凝縮器２２のフィン２２０９間に付着して目詰まりを起こしやすいことから、凝縮器２２の間口である幅寸法Ａと高さ寸法Ｂを十分大きく確保して、目詰まりの影響を小さくするとともに、凝縮器２２の間口にフィルター（図示せず）を装着する。
【００３７】
図３において、２１は蒸発器、２１０１は蒸発器２１の入口配管Ａである。インバータ圧縮機７１で圧縮され凝縮器２２で凝縮された冷媒は、ガス液混合状態で入口配管Ａ２１０１から流入し、順に配管２１０２、配管２１０３、配管２１０４、配管２１０５、配管２１０６、配管２１０７、配管２１０８を通過しながら蒸発し、蒸発器２１の出口配管Ａ２１０９から排出される。また、２１１０は蒸発器２１のフィンである。
【００３８】
また、一定速圧縮機７２で圧縮され凝縮器２２で凝縮された冷媒は、ガス液混合状態で入口配管Ｂ２１１１から流入し、出口配管Ｂ２１１２から排出される。ここで、入口配管Ｂ２１１１から出口配管Ｂ２１１２までの配管パターンは、入口配管Ａ２１０１から出口配管Ａ２１０９までの配管パターンと略同一であり、入口配管Ａ２１０１から出口配管Ａ２１０９までの配管パターンの風下側に並列に位置されている。また、これらの冷媒流路は独立しているが、フィン２１１０を共有している。
【００３９】
また、２１１３は入口配管Ａ２１０１に取り付けられた蒸発温度センサーＡ、２１１４は入口配管Ｂ２１１１に取り付けられた蒸発温度センサーＢである。
【００４０】
なお、冷凍室１の天面に蒸発器２１を設置することから、冷凍室１を有効に利用するため蒸発器２１の高さ寸法Ｑを抑えた構成とし、能力を確保するために幅寸法Ｐと奥行き寸法Ｒを十分大きく確保する。
【００４１】
次に冷凍冷蔵ユニット２０の動作を説明する。
【００４２】
ドア開閉が頻繁に行われて冷凍室１の室内温度が大きく上昇した場合、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２はそれぞれ８０ｒｐｓ、５０ｒｐｓで駆動され、冷媒Ｒ６００ａはインバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２でそれぞれ圧縮され、凝縮器２２で凝縮された後、キャピラリＡ２４とキャピラリＢ２６でそれぞれ減圧されて、蒸発器２１へ送られる。そして、蒸発器２１で蒸発された後、吸入管Ａ２３と吸入管Ｂ２５を通ってそれぞれインバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２へ還流する。このとき、キャピラリＡ２４と吸入管Ａ２３、およびキャピラリＢ２６と吸入管Ｂ２５は熱交換されて、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２へ還流する冷媒の冷廃熱が回収される。
【００４３】
ここで、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２の気筒容積は、低沸点冷媒であるＲ４０４Ａを使用した従来の冷蔵庫の圧縮機の約１．５倍に設計されており、Ｒ４０４Ａの約３０％の体積能力であるＲ６００ａを用いた本実施例においても従来同等以上の冷却能力が発揮できる。なお、圧縮機の標準条件である凝縮温度５４．４℃、蒸発温度−２３．３℃、過冷却２２．４℃、吸入ガス温度３２．２℃における実効効率は、従来の冷蔵庫の圧縮機は１．２Ｗ／Ｗ程度であるのに対して、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２は１．５Ｗ／Ｗであり、２５％程度の省エネルギー化が図れる。
【００４４】
そして、冷凍室１の室内温度が低下して設定温度−２０℃の＋４℃以内に近づくと、一定速圧縮機７２を停止して、インバータ圧縮機７１のみを稼動させる。さらに、冷凍室１の室内温度が低下して設定温度−２０℃の＋２℃以内に近づくと、インバータ圧縮機７１の回転数を８０ｒｐｓから５０ｒｐｓに低下させる。さらに、冷凍室１の室内温度が低下して設定温度−２０℃の＋１℃以内に近づくと、インバータ圧縮機７１の回転数を５０ｒｐｓから３０ｒｐｓに低下させる。
【００４５】
このとき、周囲温度３０℃、冷凍室１の室内温度−２０℃の通常運転中における、冷媒Ｒ４０４Ａを用いた従来の冷蔵庫の凝縮温度は約４０℃（約１８気圧）、蒸発温度は約−３０℃（約２．１気圧）であるのに対して、冷媒Ｒ６００ａを用いた本実施例の冷蔵庫の凝縮温度は約３５℃（約４．６気圧）、蒸発温度は約−２５℃（約０．６気圧）と大きく低下することによって、冷媒リークの危険性を大幅に改善することができる。また、冷却能力を低下することによって、凝縮温度を低下し蒸発温度を上昇させることで、実効効率を３０％程度改善することができ、さらなる省エネルギー化が図れる。
【００４６】
なお、本実施例においては、冷却運転中の凝縮器ファン１２と冷却器ファン１３の風量一定としたが、冷却能力の低下とともに、凝縮器ファン１２と冷却器ファン１３の風量を低下してもよい。凝縮器ファン１２と冷却器ファン１３の風量を低下することで、ファン入力の省エネルギー化が図れる。
【００４７】
また、本実施例においては、インバータ圧縮機７１の最低回転数を３０ｒｐｓとしたが、冷凍室１の設定温度が低く周囲温度が高い場合は冷却負荷が大きく冷凍室１の室内温度が低下しにくいことから、周囲温度や設定温度により最低回転数を決定することが望ましい。
【００４８】
本実施例の凝縮器２２は、風上側にインバータ圧縮機７１の配管を形成し、風下側に一定速圧縮機７２の配管を形成しており、従来の冷蔵庫の凝縮器を風向き方向に２個重ねた構成をとっている。これは、使用頻度の高いインバータ圧縮機７１の配管を最も放熱能力の高いフィン２２０９の前縁部に効率よく配置するためである。この配置により、冷凍室１の室内温度が低下して、一定速圧縮機７２を停止してインバータ圧縮機７１のみを稼動させた場合でも、凝縮器２２の放熱能力を最大限利用することができ、凝縮温度を下げることで理論効率および実効効率の向上が図れ、さらなる省エネルギー化が実現できる。
【００４９】
なお、厨房環境では特に空気中の埃や飛沫状油分が凝縮器２２のフィン２２０９間に付着して目詰まりを起こしやすいことから、凝縮器２２の放熱能力を確保するために幅寸法Ｐと奥行き寸法Ｒを十分大きく確保することが望ましい。この場合、凝縮用ファン１２を複数の軸流ファン（図示せず）で形成する方が、ファン外周部に形成される風量の低い無効な空間を減少して、放熱能力を高めることができる。
【００５０】
本実施例の蒸発器２１は、風上側にインバータ圧縮機７１の配管を形成し、風下側に一定速圧縮機７２の配管を形成しており、従来の冷蔵庫の蒸発器を風向き方向に２個に分割した構成をとっている。これは、使用頻度の高いインバータ圧縮機７１の配管を最も放熱能力の高いフィン２１１０の前縁部に効率よく配置するためである。この配置により、冷凍室１の室内温度が低下して、一定速圧縮機７２を停止してインバータ圧縮機７１のみを稼動させた場合でも、蒸発器２１の放熱能力を最大限利用することができ、蒸発温度を上げることで理論効率および実効効率の向上が図れ、さらなる省エネルギー化が実現できる。
【００５１】
なお、業務用の大型冷蔵庫では冷凍室１の天面に蒸発器２１を設置することから、冷凍室１を有効に利用するため蒸発器２１の高さ寸法Ｑを抑えた構成とし、能力を確保するために幅寸法Ｐと奥行き寸法Ｒを十分大きく確保することが望ましい。この場合、蒸発用ファン１３を複数の軸流ファン（図示せず）で形成する方が、ファン外周部に形成される風量の低い無効な空間を減少して、冷却能力を高めることができる。
【００５２】
本実施例では、冷媒として可燃性のあるＲ６００ａを用いたので、配管腐食などで冷媒リークした場合の対策として組み込んだ制御について説明する。
【００５３】
インバータ圧縮機７１が稼動後３０分経過した時に、蒸発温度センサーＡ２１１３の示す温度と冷凍室１の室内温度の差が３℃以内であれば、インバータ圧縮機７１の冷媒配管の冷媒がリークしていると判断して、警告するとともにインバータ圧縮機７１の運転を停止する。また、冷凍室１の室内温度の上昇を抑制するために、インバータ圧縮機７１の代替として一定速圧縮機７２を稼動する。
【００５４】
これにより、冷媒リークによる危険を報知するとともに、冷凍室１の室内温度をある程度維持することで、停止しているインバータ圧縮機７１の配管内の冷媒圧力を低く保つことができ、さらに冷媒がリークしていく可能性を軽減することができる。
【００５５】
また、一定速圧縮機７２が稼動後３０分経過した時に、蒸発温度センサーＢ２１１４の示す温度と冷凍室１の室内温度の差が３℃以内であれば、一定速圧縮機７２の冷媒配管の冷媒がリークしていると判断して、警告するとともに一定速圧縮機７２の運転を停止する。
【００５６】
この場合、冷凍室１の室内温度を保つため、インバータ圧縮機７１は稼動し続けるので、同様に、停止している一定速圧縮機７２の配管内の冷媒圧力を低く保つことができ、さらに冷媒がリークしていく可能性を軽減することができる。
【００５７】
また、本実施例の冷蔵庫では、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２が同時に停止した場合でも、凝縮用ファン１２と蒸発用ファン１３をともに稼動している。これにより、冷媒リークの初期においても漏洩した冷媒を速やかに拡散させることができ、冷媒リークの危険性を軽減することができる。
【００５８】
なお、本実施例のように凝縮用ファン１２と蒸発用ファン１３を停止せず連続で稼動させる場合は、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２が同時に停止した時に、凝縮用ファン１２と蒸発用ファン１３の回転数を低下させるかあるいは稼動するファンの数を減らすことが望ましい。これにより、ファンの省エネルギー化が図れる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、冷凍時の蒸発圧力が負圧となる冷媒を用いるとともに、独立の圧縮機と、独立の減圧手段とからなる複数の冷却システムを備え、前記圧縮機の内少なくとも１個は能力可変型圧縮機であるとともに、前記複数の冷却システムは一対の蒸発器および凝縮器を共有化したものであり、高沸点冷媒を用いながら、比較的安価に体積能力の低い点を補って高能力を維持することができる。また、高沸点冷媒を用いることで凝縮圧力や蒸発圧力を低減し、特に蒸発圧力を負圧とすることで冷凍室内への冷媒リークを抑制することができ、可燃性のあるＲ６００ａなどの自然冷媒を用いた場合でもその危険性を抑制することができる。
【００６０】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に、さらに、最大負荷時はすべての圧縮機を稼動させるとともに、通常負荷時は稼動する圧縮機の台数を低減する制御を備えたものであり、冷凍室内の温度が低下して能力過多になった場合に発生し易い圧縮比の上昇を抑制することができる。また、通常負荷時の圧縮比の上昇を抑制することで、サイクルの理論効率が高められ、結果として省エネルギー化が図れる。
【００６１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に、さらに、複数の凝縮器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの凝縮配管を前記凝縮器ファンの風向き方向に重ねて配置した凝縮器を備えたものであり、稼動する圧縮機の台数を低減した場合でも放熱能力の低下を抑制することで、通常負荷時の圧縮比の上昇をさらに抑制することができる。
【００６２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にさらに、複数の蒸発器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの蒸発配管を前記蒸発器ファンの風向き方向に重ねて配置した蒸発器を備えたものであり、稼動する圧縮機の台数を低減した場合でも冷却能力の低下を抑制することで、通常負荷時の圧縮比の上昇をさらに抑制することができる。
【００６３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明にさらに、蒸発器の配管あるいは蒸発器から圧縮機までの配管の温度を検知するとともに、圧縮機稼動中の前記配管の温度が所定値よりも高い場合、当該圧縮機を停止して警告するとともに、他の圧縮機を替わりに稼動させる制御を行うものであり、冷媒のリークを検知、警告してサービス対応を迅速に行うとともに、冷蔵庫内の温度上昇を抑制して保存食品への影響を最小限にすることができる。
【００６４】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明にさらに、すべての冷却システムが停止した場合でも、少なくとも１個の凝縮器ファンおよび／または蒸発器ファンを運転する制御を行うものであり、冷媒のリークの初期において漏洩した冷媒を拡散することで、可燃性の自然冷媒を用いた場合の着火の危険を回避することができる。
【００６５】
請求項７に記載の発明は請求項１から６のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニットを備えた冷蔵庫であり、防爆安全システムを備えた冷蔵庫を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷蔵庫の断面図
【図２】本発明による冷蔵庫の凝縮器の斜視図
【図３】本発明による冷蔵庫の蒸発器の斜視図
【図４】従来の冷蔵庫の断面図
【図５】従来の冷蔵庫の凝縮器の斜視図
【図６】従来の冷蔵庫の蒸発器の斜視図
【符号の説明】
１ 冷凍室
５ ユニットベース
２０ 冷凍冷蔵ユニット
２１ 蒸発器
２２ 凝縮器
２４ キャピラリＡ
２６ キャピラリＢ
７１ インバータ圧縮機
７２ 一定速圧縮機
【発明の属する技術分野】
本発明は、架台上部に冷却システムの圧縮機や凝縮器を設置し、架台下部に蒸発器を設置する冷凍冷蔵ユニットと、本体上部に前記冷凍冷蔵ユニットを設けた業務用の大型冷凍冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、５００Ｌを越える業務用の大型冷凍冷蔵庫では、３００Ｗ以上の高能力の圧縮機を用いた冷凍冷蔵ユニットが用いられている。また、特に冷凍室を冷却するシステムでは、蒸発温度が低くても高い冷凍能力が出せるＲ２２やＲ４０４Ａ等の低沸点冷媒を用いている。
【０００３】
しかしながら、近年、地球温暖化防止の観点から温暖化係数の高いＲ２２やＲ４０４Ａ等のフロン系冷媒からＲ２９０やＲ６００ａ等の自然冷媒への転換が望まれるとともに、二酸化炭素の排出量削減のために消費電力量の大きい業務用の大型冷凍冷蔵庫についても、早急に省エネルギー化を図ることが望まれている。
【０００４】
従来の業務用冷蔵庫の一例としては、例えば、特許文献１に示されているものがある。
【０００５】
以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫を説明する。
【０００６】
図４は従来の冷蔵庫の断面図、図５は従来の冷蔵庫に用いられる凝縮器の斜視図、図６は従来の冷蔵庫に用いられる蒸発器の斜視図である。
【０００７】
図４において、１は冷凍室、２は扉、３はキャビネットである。キャビネット３の上部には、冷凍冷蔵ユニット４を固定するユニットベース５と、冷凍室１を冷却する冷却室６が設置される。
【０００８】
冷凍冷蔵ユニット４は、レシプロ型の圧縮機構を有する圧縮機７、凝縮器８、減圧手段であるキャピラリ９、蒸発器１０、圧縮機７の吸入管１１、凝縮用ファン１２、蒸発用ファン１３からなる。また、キャビネット３の背面には冷却室６内の除霜水を排出するドレイン１４が埋設されている。
【０００９】
図５において、８は凝縮器、８０１は凝縮器８の入口配管である。冷媒は、ガス状態で入口配管８０１から流入し、順に配管８０２、配管８０３、配管８０４、配管８０５、配管８０６、配管８０７を通過しながら凝縮し、凝縮器８の出口配管８０８から排出される。また、８０９は凝縮器８のフィンである。
【００１０】
通常、業務用冷蔵庫においては、空気中の埃や飛沫状油分が凝縮器８のフィン８０９間に付着して目詰まりを起こしやすいことから、凝縮器８の間口である幅寸法Ａと高さ寸法Ｂを十分大きく確保して、目詰まりの影響を小さくするとともに、凝縮器８の間口にフィルター（図示せず）を装着する。
【００１１】
図６において、１０は蒸発器、１００１は蒸発器１０の入口配管である。冷媒は、ガス液混合状態で入口配管１００１から流入し、順に配管１００２、配管１００３、配管１００４、配管１００５、配管１００６、配管１００７、配管１００８、配管１００９を通過しながら蒸発し、蒸発器１０の出口配管１０１０から排出される。また、１０１１は蒸発器１０のフィンである。
【００１２】
通常、業務用冷蔵庫においては、冷凍室１の天面に蒸発器１０を設置することから、冷凍室１を有効に利用するため蒸発器１０の高さ寸法Ｑを抑えた構成とし、能力を確保するために幅寸法Ｐと奥行き寸法Ｒを十分大きく確保する。
【００１３】
次に冷凍冷蔵ユニット４の動作を説明する。冷媒は低沸点冷媒であるＲ４０４Ａを用いる。冷媒Ｒ４０４Ａは圧縮機７で圧縮され、凝縮器８で凝縮された後、キャピラリ９で減圧されて、蒸発器１０へ送られる。そして、蒸発器１０で蒸発された後、吸入管１１を通って圧縮機７へ還流する。このとき、キャピラリ９と吸入管１１は熱交換されて、圧縮機７へ還流する冷媒の冷廃熱が回収される。
【００１４】
このとき、周囲温度３０℃、冷凍室１の室内温度−２０℃の通常運転中における、冷媒Ｒ４０４Ａの凝縮温度は約４０℃（約１８気圧）、蒸発温度は約−３０℃（約２．１気圧）である。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−２８１２２６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の冷蔵庫は、圧縮比が低く圧縮機７の耐久性確保が容易であり、圧縮機７の気筒容積当りの冷凍能力（以下体積能力という）が高く高能力が出せる反面、冷媒の理論効率および圧縮機７の実効効率が低いという欠点があった。
【００１７】
また、圧縮比が低く体積能力が高い反面、効率が低いという特徴は、フロン系冷媒Ｒ４０４Ａ、Ｒ２２および炭化水素冷媒Ｒ２９０など、蒸発温度―４０℃以下の低沸点冷媒共通の欠点である。業務用冷蔵庫の周囲温度３０℃の一般的な運転状態である凝縮温度４０℃、蒸発温度―３０℃、過冷却０℃、吸入ガス温度３２℃における圧縮比、高圧圧力、低圧圧力、および理論効率と体積能力の相対値を高沸点冷媒であるＲ１３４ａ、Ｒ６００ａと比較した結果を（表１）に示す。
【００１８】
【表１】
（表１）に示したように、高沸点冷媒Ｒ１３４ａ、Ｒ６００ａに比べて低沸点冷媒であるＲ２２、Ｒ２９０、Ｒ４０４Ａは、圧縮比が低く体積能力が高い反面、理論効率が低いことがわかる。また、低沸点冷媒であるＲ２２、Ｒ２９０、Ｒ４０４Ａは、比較的高圧圧力が高く圧縮機７の摺動損失が大きく、理論効率に比べて圧縮機７の実効効率がさらに悪くなるとともに、低圧圧力が大気圧以上であり冷凍室１内への冷媒リークの危険性が高いという欠点もある。
【００２０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷媒の理論効率および圧縮機の実効効率が高い高沸点冷媒であるＲ１３４ａ、Ｒ６００ａなどを用いながら、圧縮比の上昇を抑制するとともに体積能力の低い点を補って高能力を維持した冷蔵庫を比較的安価に提供するものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、冷凍時の蒸発圧力が負圧となる冷媒を用いるとともに、独立の圧縮機と、独立の減圧手段とからなる複数の冷却システムを備え、前記圧縮機の内少なくとも１個は能力可変型圧縮機であるとともに、前記複数の冷却システムは一対の蒸発器および凝縮器を共有化したものであり、高沸点冷媒を用いながら、比較的安価に体積能力の低い点を補って高能力を維持することができる。
【００２２】
例えば、同一のシステムにおいて複数の圧縮機を並列に接続する場合は、それぞれの圧縮機の油面高さを維持するための均油管や、稼動中のシステム内で停止中の圧縮機をシステムから切り離すためのバルブなどが必要となる。また、高沸点冷媒を用いることで凝縮圧力や蒸発圧力を低減し、特に蒸発圧力を負圧とすることで冷凍室内への冷媒リークを抑制することができ、可燃性のあるＲ６００ａなどの自然冷媒を用いた場合でもその危険性を抑制することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に、さらに、最大負荷時はすべての圧縮機を稼動させるとともに、通常負荷時は稼動する圧縮機の台数を低減する制御を備えたものであり、冷凍室内の温度が低下して能力過多になった場合に発生し易い圧縮比の上昇を抑制することができる。また、通常負荷時の圧縮比の上昇を抑制することで、サイクルの理論効率が高められ、結果として省エネルギー化が図れる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に、さらに、複数の凝縮器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの凝縮配管を前記凝縮器ファンの風向き方向に重ねて配置した凝縮器を備えたものであり、稼動する圧縮機の台数を低減した場合でも放熱能力の低下を抑制することで、通常負荷時の圧縮比の上昇をさらに抑制することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にさらに、複数の蒸発器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの蒸発配管を前記蒸発器ファンの風向き方向に重ねて配置した蒸発器を備えたものであり、稼動する圧縮機の台数を低減した場合でも冷却能力の低下を抑制することで、通常負荷時の圧縮比の上昇をさらに抑制することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明にさらに、蒸発器の配管あるいは蒸発器から圧縮機までの配管の温度を検知するとともに、圧縮機稼動中の前記配管の温度が所定値よりも高い場合、当該圧縮機を停止して警告するとともに、他の圧縮機を替わりに稼動させる制御を行うものであり、冷媒のリークを検知、警告してサービス対応を迅速に行うとともに、冷蔵庫内の温度上昇を抑制して保存食品への影響を最小限にすることができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明にさらに、すべての冷却システムが停止した場合でも、少なくとも１個の凝縮器ファンおよび／または蒸発器ファンを運転する制御を行うものであり、冷媒のリークの初期において漏洩した冷媒を拡散することで、可燃性の自然冷媒を用いた場合の着火の危険を回避することができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニットを備えた冷蔵庫である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による業務用の大型冷蔵庫の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による冷蔵庫の断面図である。図２は同実施の形態による冷蔵庫に用いられる凝縮器の斜視図、図３は冷蔵庫に用いられる蒸発器の斜視図である。なお、従来と同一の構成については、同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００３１】
図１において、１は冷凍室、２は扉、３はキャビネットである。キャビネット３の上部には、冷凍冷蔵ユニット４を固定するユニットベース５と、冷凍室１を冷却する冷却室６が設置される。冷媒は高沸点冷媒であるＲ６００ａを用いる。
【００３２】
冷凍冷蔵ユニット２０は、レシプロ型の圧縮機構を有し回転数が３０〜８０ｒｐｓに可変できるインバータ圧縮機７１、レシプロ型の圧縮機構を有し回転数が電源周波数と同期する５０／６０ｒｐｓの一定速圧縮機７２、凝縮器８、減圧手段であるキャピラリＡ２４、減圧手段であるキャピラリＢ２６、蒸発器２１、インバータ圧縮機７１の吸入管２３、一定速圧縮機７２の吸入管２５、凝縮用ファン１２、蒸発用ファン１３からなる。また、キャビネット３の背面には冷却室６内の除霜水を排出するドレイン１４が埋設されている。
【００３３】
まお、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２は、形態上、蒸発器２１と凝縮器２２を共有化するが、それぞれ独立の配管経路を有しておりそれぞれに封入された冷媒が混合することはない。
【００３４】
図２において、２２は凝縮器、２２０１は凝縮器２２の入口配管Ａ、２２１０は凝縮器２２の入口配管Ｂである。インバータ圧縮機７１で圧縮された冷媒は、ガス状態で入口配管Ａ２２０１から流入し、順に配管２２０２、配管２２０３、配管２２０４、配管２２０５、配管２２０６、配管２２０７を通過しながら凝縮し、凝縮器２２の出口配管Ａ２２０８から排出される。また、２２０９は凝縮器２２のフィンである。
【００３５】
また、一定速圧縮機７２で圧縮された冷媒は、ガス状態で入口配管Ｂ２２１０から流入し、出口配管Ｂ２２１１から排出される。ここで、入口配管Ｂ２２１０から出口配管Ｂ２２１１までの配管パターンは、入口配管Ａ２２０１から出口配管Ａ２２０８までの配管パターンと略同一であり、入口配管Ａ２２０１から出口配管Ａ２２０８までの配管パターンの風下側に並列に位置されている。また、これらの冷媒流路は独立しているが、フィン２２０９を共有している。
【００３６】
なお、空気中の埃や飛沫状油分が凝縮器２２のフィン２２０９間に付着して目詰まりを起こしやすいことから、凝縮器２２の間口である幅寸法Ａと高さ寸法Ｂを十分大きく確保して、目詰まりの影響を小さくするとともに、凝縮器２２の間口にフィルター（図示せず）を装着する。
【００３７】
図３において、２１は蒸発器、２１０１は蒸発器２１の入口配管Ａである。インバータ圧縮機７１で圧縮され凝縮器２２で凝縮された冷媒は、ガス液混合状態で入口配管Ａ２１０１から流入し、順に配管２１０２、配管２１０３、配管２１０４、配管２１０５、配管２１０６、配管２１０７、配管２１０８を通過しながら蒸発し、蒸発器２１の出口配管Ａ２１０９から排出される。また、２１１０は蒸発器２１のフィンである。
【００３８】
また、一定速圧縮機７２で圧縮され凝縮器２２で凝縮された冷媒は、ガス液混合状態で入口配管Ｂ２１１１から流入し、出口配管Ｂ２１１２から排出される。ここで、入口配管Ｂ２１１１から出口配管Ｂ２１１２までの配管パターンは、入口配管Ａ２１０１から出口配管Ａ２１０９までの配管パターンと略同一であり、入口配管Ａ２１０１から出口配管Ａ２１０９までの配管パターンの風下側に並列に位置されている。また、これらの冷媒流路は独立しているが、フィン２１１０を共有している。
【００３９】
また、２１１３は入口配管Ａ２１０１に取り付けられた蒸発温度センサーＡ、２１１４は入口配管Ｂ２１１１に取り付けられた蒸発温度センサーＢである。
【００４０】
なお、冷凍室１の天面に蒸発器２１を設置することから、冷凍室１を有効に利用するため蒸発器２１の高さ寸法Ｑを抑えた構成とし、能力を確保するために幅寸法Ｐと奥行き寸法Ｒを十分大きく確保する。
【００４１】
次に冷凍冷蔵ユニット２０の動作を説明する。
【００４２】
ドア開閉が頻繁に行われて冷凍室１の室内温度が大きく上昇した場合、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２はそれぞれ８０ｒｐｓ、５０ｒｐｓで駆動され、冷媒Ｒ６００ａはインバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２でそれぞれ圧縮され、凝縮器２２で凝縮された後、キャピラリＡ２４とキャピラリＢ２６でそれぞれ減圧されて、蒸発器２１へ送られる。そして、蒸発器２１で蒸発された後、吸入管Ａ２３と吸入管Ｂ２５を通ってそれぞれインバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２へ還流する。このとき、キャピラリＡ２４と吸入管Ａ２３、およびキャピラリＢ２６と吸入管Ｂ２５は熱交換されて、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２へ還流する冷媒の冷廃熱が回収される。
【００４３】
ここで、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２の気筒容積は、低沸点冷媒であるＲ４０４Ａを使用した従来の冷蔵庫の圧縮機の約１．５倍に設計されており、Ｒ４０４Ａの約３０％の体積能力であるＲ６００ａを用いた本実施例においても従来同等以上の冷却能力が発揮できる。なお、圧縮機の標準条件である凝縮温度５４．４℃、蒸発温度−２３．３℃、過冷却２２．４℃、吸入ガス温度３２．２℃における実効効率は、従来の冷蔵庫の圧縮機は１．２Ｗ／Ｗ程度であるのに対して、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２は１．５Ｗ／Ｗであり、２５％程度の省エネルギー化が図れる。
【００４４】
そして、冷凍室１の室内温度が低下して設定温度−２０℃の＋４℃以内に近づくと、一定速圧縮機７２を停止して、インバータ圧縮機７１のみを稼動させる。さらに、冷凍室１の室内温度が低下して設定温度−２０℃の＋２℃以内に近づくと、インバータ圧縮機７１の回転数を８０ｒｐｓから５０ｒｐｓに低下させる。さらに、冷凍室１の室内温度が低下して設定温度−２０℃の＋１℃以内に近づくと、インバータ圧縮機７１の回転数を５０ｒｐｓから３０ｒｐｓに低下させる。
【００４５】
このとき、周囲温度３０℃、冷凍室１の室内温度−２０℃の通常運転中における、冷媒Ｒ４０４Ａを用いた従来の冷蔵庫の凝縮温度は約４０℃（約１８気圧）、蒸発温度は約−３０℃（約２．１気圧）であるのに対して、冷媒Ｒ６００ａを用いた本実施例の冷蔵庫の凝縮温度は約３５℃（約４．６気圧）、蒸発温度は約−２５℃（約０．６気圧）と大きく低下することによって、冷媒リークの危険性を大幅に改善することができる。また、冷却能力を低下することによって、凝縮温度を低下し蒸発温度を上昇させることで、実効効率を３０％程度改善することができ、さらなる省エネルギー化が図れる。
【００４６】
なお、本実施例においては、冷却運転中の凝縮器ファン１２と冷却器ファン１３の風量一定としたが、冷却能力の低下とともに、凝縮器ファン１２と冷却器ファン１３の風量を低下してもよい。凝縮器ファン１２と冷却器ファン１３の風量を低下することで、ファン入力の省エネルギー化が図れる。
【００４７】
また、本実施例においては、インバータ圧縮機７１の最低回転数を３０ｒｐｓとしたが、冷凍室１の設定温度が低く周囲温度が高い場合は冷却負荷が大きく冷凍室１の室内温度が低下しにくいことから、周囲温度や設定温度により最低回転数を決定することが望ましい。
【００４８】
本実施例の凝縮器２２は、風上側にインバータ圧縮機７１の配管を形成し、風下側に一定速圧縮機７２の配管を形成しており、従来の冷蔵庫の凝縮器を風向き方向に２個重ねた構成をとっている。これは、使用頻度の高いインバータ圧縮機７１の配管を最も放熱能力の高いフィン２２０９の前縁部に効率よく配置するためである。この配置により、冷凍室１の室内温度が低下して、一定速圧縮機７２を停止してインバータ圧縮機７１のみを稼動させた場合でも、凝縮器２２の放熱能力を最大限利用することができ、凝縮温度を下げることで理論効率および実効効率の向上が図れ、さらなる省エネルギー化が実現できる。
【００４９】
なお、厨房環境では特に空気中の埃や飛沫状油分が凝縮器２２のフィン２２０９間に付着して目詰まりを起こしやすいことから、凝縮器２２の放熱能力を確保するために幅寸法Ｐと奥行き寸法Ｒを十分大きく確保することが望ましい。この場合、凝縮用ファン１２を複数の軸流ファン（図示せず）で形成する方が、ファン外周部に形成される風量の低い無効な空間を減少して、放熱能力を高めることができる。
【００５０】
本実施例の蒸発器２１は、風上側にインバータ圧縮機７１の配管を形成し、風下側に一定速圧縮機７２の配管を形成しており、従来の冷蔵庫の蒸発器を風向き方向に２個に分割した構成をとっている。これは、使用頻度の高いインバータ圧縮機７１の配管を最も放熱能力の高いフィン２１１０の前縁部に効率よく配置するためである。この配置により、冷凍室１の室内温度が低下して、一定速圧縮機７２を停止してインバータ圧縮機７１のみを稼動させた場合でも、蒸発器２１の放熱能力を最大限利用することができ、蒸発温度を上げることで理論効率および実効効率の向上が図れ、さらなる省エネルギー化が実現できる。
【００５１】
なお、業務用の大型冷蔵庫では冷凍室１の天面に蒸発器２１を設置することから、冷凍室１を有効に利用するため蒸発器２１の高さ寸法Ｑを抑えた構成とし、能力を確保するために幅寸法Ｐと奥行き寸法Ｒを十分大きく確保することが望ましい。この場合、蒸発用ファン１３を複数の軸流ファン（図示せず）で形成する方が、ファン外周部に形成される風量の低い無効な空間を減少して、冷却能力を高めることができる。
【００５２】
本実施例では、冷媒として可燃性のあるＲ６００ａを用いたので、配管腐食などで冷媒リークした場合の対策として組み込んだ制御について説明する。
【００５３】
インバータ圧縮機７１が稼動後３０分経過した時に、蒸発温度センサーＡ２１１３の示す温度と冷凍室１の室内温度の差が３℃以内であれば、インバータ圧縮機７１の冷媒配管の冷媒がリークしていると判断して、警告するとともにインバータ圧縮機７１の運転を停止する。また、冷凍室１の室内温度の上昇を抑制するために、インバータ圧縮機７１の代替として一定速圧縮機７２を稼動する。
【００５４】
これにより、冷媒リークによる危険を報知するとともに、冷凍室１の室内温度をある程度維持することで、停止しているインバータ圧縮機７１の配管内の冷媒圧力を低く保つことができ、さらに冷媒がリークしていく可能性を軽減することができる。
【００５５】
また、一定速圧縮機７２が稼動後３０分経過した時に、蒸発温度センサーＢ２１１４の示す温度と冷凍室１の室内温度の差が３℃以内であれば、一定速圧縮機７２の冷媒配管の冷媒がリークしていると判断して、警告するとともに一定速圧縮機７２の運転を停止する。
【００５６】
この場合、冷凍室１の室内温度を保つため、インバータ圧縮機７１は稼動し続けるので、同様に、停止している一定速圧縮機７２の配管内の冷媒圧力を低く保つことができ、さらに冷媒がリークしていく可能性を軽減することができる。
【００５７】
また、本実施例の冷蔵庫では、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２が同時に停止した場合でも、凝縮用ファン１２と蒸発用ファン１３をともに稼動している。これにより、冷媒リークの初期においても漏洩した冷媒を速やかに拡散させることができ、冷媒リークの危険性を軽減することができる。
【００５８】
なお、本実施例のように凝縮用ファン１２と蒸発用ファン１３を停止せず連続で稼動させる場合は、インバータ圧縮機７１と一定速圧縮機７２が同時に停止した時に、凝縮用ファン１２と蒸発用ファン１３の回転数を低下させるかあるいは稼動するファンの数を減らすことが望ましい。これにより、ファンの省エネルギー化が図れる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、冷凍時の蒸発圧力が負圧となる冷媒を用いるとともに、独立の圧縮機と、独立の減圧手段とからなる複数の冷却システムを備え、前記圧縮機の内少なくとも１個は能力可変型圧縮機であるとともに、前記複数の冷却システムは一対の蒸発器および凝縮器を共有化したものであり、高沸点冷媒を用いながら、比較的安価に体積能力の低い点を補って高能力を維持することができる。また、高沸点冷媒を用いることで凝縮圧力や蒸発圧力を低減し、特に蒸発圧力を負圧とすることで冷凍室内への冷媒リークを抑制することができ、可燃性のあるＲ６００ａなどの自然冷媒を用いた場合でもその危険性を抑制することができる。
【００６０】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に、さらに、最大負荷時はすべての圧縮機を稼動させるとともに、通常負荷時は稼動する圧縮機の台数を低減する制御を備えたものであり、冷凍室内の温度が低下して能力過多になった場合に発生し易い圧縮比の上昇を抑制することができる。また、通常負荷時の圧縮比の上昇を抑制することで、サイクルの理論効率が高められ、結果として省エネルギー化が図れる。
【００６１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に、さらに、複数の凝縮器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの凝縮配管を前記凝縮器ファンの風向き方向に重ねて配置した凝縮器を備えたものであり、稼動する圧縮機の台数を低減した場合でも放熱能力の低下を抑制することで、通常負荷時の圧縮比の上昇をさらに抑制することができる。
【００６２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかの発明にさらに、複数の蒸発器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの蒸発配管を前記蒸発器ファンの風向き方向に重ねて配置した蒸発器を備えたものであり、稼動する圧縮機の台数を低減した場合でも冷却能力の低下を抑制することで、通常負荷時の圧縮比の上昇をさらに抑制することができる。
【００６３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかの発明にさらに、蒸発器の配管あるいは蒸発器から圧縮機までの配管の温度を検知するとともに、圧縮機稼動中の前記配管の温度が所定値よりも高い場合、当該圧縮機を停止して警告するとともに、他の圧縮機を替わりに稼動させる制御を行うものであり、冷媒のリークを検知、警告してサービス対応を迅速に行うとともに、冷蔵庫内の温度上昇を抑制して保存食品への影響を最小限にすることができる。
【００６４】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明にさらに、すべての冷却システムが停止した場合でも、少なくとも１個の凝縮器ファンおよび／または蒸発器ファンを運転する制御を行うものであり、冷媒のリークの初期において漏洩した冷媒を拡散することで、可燃性の自然冷媒を用いた場合の着火の危険を回避することができる。
【００６５】
請求項７に記載の発明は請求項１から６のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニットを備えた冷蔵庫であり、防爆安全システムを備えた冷蔵庫を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷蔵庫の断面図
【図２】本発明による冷蔵庫の凝縮器の斜視図
【図３】本発明による冷蔵庫の蒸発器の斜視図
【図４】従来の冷蔵庫の断面図
【図５】従来の冷蔵庫の凝縮器の斜視図
【図６】従来の冷蔵庫の蒸発器の斜視図
【符号の説明】
１ 冷凍室
５ ユニットベース
２０ 冷凍冷蔵ユニット
２１ 蒸発器
２２ 凝縮器
２４ キャピラリＡ
２６ キャピラリＢ
７１ インバータ圧縮機
７２ 一定速圧縮機
Claims (7)
- 冷凍時の蒸発圧力が負圧となる冷媒を用いるとともに、独立の圧縮機と、独立の減圧手段とからなる複数の冷却システムを備え、前記圧縮機の内、少なくとも１個は能力可変型圧縮機であるとともに、前記複数の冷却システムは一対の蒸発器および凝縮器として共有化したことを特徴とする冷凍冷蔵ユニット。
- 最大負荷時はすべての圧縮機を稼動させるとともに、通常負荷時は稼動する圧縮機の台数を低減する制御を備えたことを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵ユニット。
- 複数の凝縮器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの凝縮配管を前記凝縮器ファンの風向き方向に重ねて配置した凝縮器を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の冷凍冷蔵ユニット。
- 複数の蒸発器ファンを並列に設置するとともに、異なる冷却システムの蒸発配管を前記蒸発器ファンの風向き方向に重ねて配置した蒸発器を備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか一項記載の冷凍冷蔵ユニット。
- 蒸発器の配管あるいは蒸発器から圧縮機までの配管の温度を検知するとともに、圧縮機稼動中の前記配管の温度が所定値よりも高い場合、当該圧縮機を停止して警告するとともに、他の圧縮機を替わりに稼動させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜４いずれか一項記載の冷凍冷蔵ユニット。
- すべての冷却システムが停止した場合でも、少なくとも１個の凝縮器ファンおよび／または蒸発器ファンを運転する制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の冷凍冷蔵ユニット。
- 請求項１から６のいずれかに記載の冷凍冷蔵ユニットを備えた冷蔵庫。
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