JP2005201532A - Freezing-refrigerating unit and refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a refrigeration unit in which a compressor and a condenser of a cooling system are installed at the upper part of the gantry and an evaporator is installed in the lower part of the gantry, and a large commercial refrigerator / freezer having the refrigeration unit at the upper part of the main body. It is.
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。 Conventionally, in a commercial large-sized refrigerator-freezer exceeding 500 L, a refrigerator-freezer unit using a high-capacity compressor of 300 W or more is used. In particular, in the system for cooling the freezer compartment, a low boiling point refrigerant such as R22 or R404A that can provide a high refrigerating capacity even when the evaporation temperature is low is used.
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。 However, in recent years, from the viewpoint of preventing global warming, it has been desired to switch from chlorofluorocarbon refrigerants such as R22 and R404A, which have a high warming potential, to natural refrigerants such as R290 and R600a, and to reduce carbon dioxide emissions. For large-sized freezer refrigerators for business use with a large amount of electric power, it is desired to save energy as soon as possible.
ここで、業務用の大型冷凍冷蔵庫は、冷媒封入量が多く、かつ周辺の厨房環境に着火源となる火気が多いことから、可燃性の自然冷媒の適用について慎重に検討が進められている。また、家庭用冷蔵庫においては、冷媒配管が損傷して可燃性の自然冷媒が漏洩した場合に、漏洩を検知する手法が検討されている(例えば、特許文献1参照)。 Here, commercial large-sized refrigerator-freezers have a large amount of refrigerant enclosed, and because there is a lot of fire as an ignition source in the surrounding kitchen environment, careful consideration is being given to the application of flammable natural refrigerants. . In home refrigerators, a technique for detecting leakage when refrigerant piping is damaged and flammable natural refrigerant leaks has been studied (for example, see Patent Document 1).
以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫を説明する。 Hereinafter, the conventional refrigerator will be described with reference to the drawings.
図4は特許文献1に記載された従来の冷蔵庫の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional refrigerator described in
図4に示すように、冷凍室1と、扉2と、キャビネット3とから構成されている。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。
As shown in FIG. 4, it is composed of a
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。
The
また、蒸発器10の下部に取り付けられたラジアントヒータ15と、蒸発器10の冷媒配管(図示せず)に取り付けられた蒸発温度センサ16と、蒸発器10の上部に取り付けられた出口温度センサ17と、冷凍室1の上部に取り付けられた室内温度センサ18とが設置されている。
Further, a
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R600aを用いる。冷媒R600a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。
Next, the operation of the
このとき、周囲温度30℃、冷凍室1の室内温度センサ18の指示値(以下室内温度という)−20℃の通常運転中における、冷媒R600aの凝縮温度は約40℃(約5.3気圧)、蒸発温度は約−30℃(約0.5気圧)である。
At this time, the condensation temperature of the refrigerant R600a is about 40 ° C. (about 5.3 atm) during normal operation at an ambient temperature of 30 ° C. and an indicated value of the
そして、起動あるいは除霜後の経過時間を積算して、積算時間が約10時間を越える毎に、圧縮機7を停止するとともにラジアントヒータ15に通電され蒸発器10が除霜される。このとき、出口温度センサ17が約5℃を検知すると、除霜完了と判断されラジアントヒータ15の通電が停止する。
Then, the elapsed time after activation or defrosting is integrated, and whenever the integrated time exceeds about 10 hours, the
さらに、蒸発温度センサ16と出口温度センサ17の指示値の差が5℃より大きくなった場合、例えば、室内温度―20℃、蒸発温度センサ16の指示値−30℃において、出口温度センサ17の指示値が−25℃より高くなった時、冷媒の漏洩と判断され、圧縮機7を停止するとともに、冷媒の漏洩が発生したことを報知する。
Further, when the difference between the indication values of the
冷媒が外部に漏洩した場合、冷却能力が低下して鈍冷傾向になるとともに、蒸発器10の出口では完全に気化して、過熱蒸気となり蒸発器10に流入する室内空気の温度近くまで温度上昇する。すなわち、蒸発温度センサ16と出口温度センサ17の指示値の差が所定値の5℃より大きくなったことを基準に冷媒の漏洩を検知すると、鈍冷傾向が発生する比較的初期の段階で冷媒の漏洩が発生したことを報知することができる。
When the refrigerant leaks to the outside, the cooling capacity is reduced and the cooling tendency tends to be slow. At the outlet of the
この結果、使用者が冷媒の漏洩を確認して、火気の使用を停止したり、サービスコールをかけることで早期に対応することができ、安全性が向上できる。
しかしながら、上記従来の冷蔵庫は、冷却能力が低下して蒸発器10の出口で冷媒が過熱蒸気となることを前提として冷媒の漏洩を検知するものであるが、業務用の大型冷蔵庫では使用時の扉開閉の頻度が高いため、使用時に冷媒漏洩が発生すると着霜により蒸発器10の蒸発能力が低下して、蒸発器10の出口で冷媒が過熱蒸気になりにくいという問題が発生する。
However, the above conventional refrigerator detects refrigerant leakage on the premise that the cooling capacity is reduced and the refrigerant becomes superheated steam at the outlet of the
また、上記従来の冷蔵庫は、高沸点冷媒であるR600aを使用しているため、低圧圧力が大気圧よりも低く、蒸発器10の接続部で配管の損傷が生じると冷媒が漏洩する前に空気が流入して、高圧圧力が上昇して冷却能力が低下するとともに、最悪の場合、空気圧縮により過負荷が生じて圧縮機7が停止して再起動せず、不冷となる可能性がある。
Further, since the conventional refrigerator uses R600a which is a high boiling point refrigerant, the low pressure is lower than the atmospheric pressure, and if the pipe is damaged at the connection part of the
すなわち、高沸点冷媒であるR600aを使用した場合、蒸発器10の接続部などの低圧側で配管が損傷すると、空気圧縮により圧縮機7が停止したまま再起動できずに配管の損傷部から冷媒が漏洩し続ける可能性があり、蒸発温度センサ16と出口温度センサ17の指示値の差を基準にするだけでは、冷媒の漏洩を検知することができないという問題が発生する。そこで、高沸点冷媒であるR600aを使用した場合、圧縮機7の過負荷が継続した時や、過負荷で起動停止を繰り返した時にも冷媒が漏洩したと判断する施策が提案されている。
That is, when R600a, which is a high boiling point refrigerant, is used, if the pipe is damaged on the low pressure side such as the connection part of the
一方、業務用の大型冷蔵庫では、家庭用冷蔵庫に比べて負荷が大きくより高い冷却能力が求められるとともに、故障発生時にも最低限の冷却運転の継続が求められる。すなわち、空気圧縮により過負荷が生じて圧縮機7が停止して再起動せずに突然不冷となるような故障は極力避けなければならない。
On the other hand, a large commercial refrigerator is required to have a higher cooling capacity and a higher load than a household refrigerator, and to continue a minimum cooling operation even when a failure occurs. That is, it is necessary to avoid as much as possible a failure in which overload occurs due to air compression and the
ここで、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R600aと他の冷媒と比較した結果を(表1)に示す。 Here, a compression ratio, a high pressure pressure, a low pressure pressure at a condensing temperature of 40 ° C., an evaporating temperature of −30 ° C., a supercooling of 0 ° C., and an intake gas temperature of 32 ° C., which are general operating conditions of an ambient temperature of 30 ° C. Table 1 shows the results of comparing the relative values of theoretical efficiency and volume capacity with R600a, which is a high boiling point refrigerant, and other refrigerants.
(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、理論効率が低い反面、圧縮比が低く体積能力が高く、かつ蒸発圧力が大気圧より高いことがわかる。すなわち、低沸点冷媒であるR22、R290、R404Aは、蒸発器10の接続部などの低圧側で配管が損傷した場合でも直ぐに空気が流入して空気圧縮が生じることはないが、運転中や蒸発器10の除霜中に冷媒が大量に漏洩した後に蒸発温度が低下して空気が流入する可能性がある。
As shown in Table 1, R22, R290, and R404A, which are low-boiling refrigerants compared to the high-boiling refrigerants R134a and R600a, have low theoretical efficiency, but have a low compression ratio and high volume capacity, and an evaporation pressure. It can be seen that it is higher than atmospheric pressure. That is, R22, R290, and R404A, which are low-boiling refrigerants, do not cause air compression immediately when the piping is damaged on the low-pressure side such as the connection portion of the
そこで、業務用の大型冷蔵庫では、低沸点冷媒であるR22、R290、R404Aを使用するとともに、早期に冷媒の漏洩を検知して報知することや冷媒の漏洩を抑制することで、故障発生時にも最低限の冷却運転を継続することが期待されている。 Therefore, in large refrigerators for business use, R22, R290, and R404A, which are low boiling point refrigerants, are used, and early detection and notification of refrigerant leaks and suppression of refrigerant leaks can also be used. It is expected to continue the minimum cooling operation.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、蒸発器の接続部などの低圧側で配管が損傷した場合でも、空気圧縮により過負荷が生じて圧縮機が停止して再起動せずに突然不冷となるような故障を極力回避する冷凍冷蔵ユニットおよび冷蔵庫を提供するものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and even when a pipe is damaged on the low pressure side such as a connection portion of an evaporator, an overload occurs due to air compression, and the compressor stops and does not restart. It is an object of the present invention to provide a freezer / refrigeration unit and a refrigerator that avoid a failure that suddenly becomes uncooled as much as possible.
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍冷蔵ユニットおよび冷蔵庫は、冷却運転時の蒸発圧力が負圧となる冷媒と、回転数可変型の圧縮機と、凝縮器、絞り装置、蒸発器、庫外ファン、庫内ファンとを備え、前記蒸発器もしくは低圧側の配管から冷媒が漏洩した場合に前記冷媒漏洩を検知する手段および前記回転数可変型の圧縮機の回転数を抑制する冷媒漏洩防止制御手段を備えたものである。 In order to solve the above conventional problems, the refrigeration unit and the refrigerator of the present invention include a refrigerant whose evaporating pressure during cooling operation is a negative pressure, a compressor with a variable rotation speed, a condenser, a throttling device, and an evaporation device. A compressor, an external fan, and an internal fan, and when the refrigerant leaks from the evaporator or the low-pressure side pipe, the refrigerant leakage detecting means and the rotational speed of the variable speed compressor are suppressed. A refrigerant leakage prevention control means is provided.
これによって、冷却運転中に蒸発器の接続部などの低圧側で配管が損傷した場合でも、空気が流入して圧縮機の負荷が増大して圧縮機が停止する前に、圧縮機の回転数を制御して、冷媒が庫内側へ漏洩し難く、かつ空気が流入し難い状態となる蒸発温度が大気圧とバランスした状態で運転することができる。 As a result, even if the piping is damaged on the low pressure side such as the connection part of the evaporator during the cooling operation, before the compressor stops due to the flow of air and the compressor load increases, the rotation speed of the compressor It is possible to operate in a state where the evaporation temperature at which the refrigerant hardly leaks to the inside of the cabinet and the air hardly flows in is balanced with the atmospheric pressure.
本発明の冷凍冷蔵ユニットおよび冷蔵庫は、冷却中に蒸発器の接続部などの低圧側で配管が損傷した場合でも、空気が流入して圧縮機の負荷が増大する前に、冷媒の漏洩を検知して冷媒の漏洩および空気の流入が生じ難い状態を維持することができるので、空気圧縮により過負荷が生じて圧縮機が停止して再起動せずに突然不冷となるような故障を極力回避することができるとともに、地球温暖化係数の小さい可燃性冷媒を用いながら高い安全性が確保できる。 The refrigeration unit and refrigerator of the present invention detect refrigerant leakage before the flow of air increases and the compressor load increases even when the piping is damaged on the low pressure side such as the evaporator connection during cooling. As a result, it is possible to maintain a state in which refrigerant leakage and air inflow are unlikely to occur. Therefore, it is possible to prevent failures that cause sudden cooling without causing an overload due to air compression and stopping and restarting the compressor. While avoiding this, high safety can be secured while using a flammable refrigerant with a low global warming potential.
本発明の請求項1に記載の発明は、冷却運転時の蒸発圧力が負圧となる冷媒と、回転数可変型の圧縮機と、凝縮器、絞り装置、蒸発器、庫外ファン、庫内ファンとを備え、前記蒸発器の接続部などの低圧側で配管が損傷した場合に冷媒漏洩を検知する手段および前記回転数可変型の圧縮機の回転数を抑制する冷媒漏洩防止制御手段を備えることで、冷却中に蒸発器の接続部などの低圧側で配管が損傷した場合でも、冷媒の漏洩および空気の流入が生じ難い状態で運転を維持することにより、配管内への空気流入による過負荷が生じて圧縮機が停止して再起動せず、冷媒が庫内側へ漏洩することを防止することができる。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1の発明に、さらに、凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段と、蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段とを備え、前記凝縮温度検出手段で検出した凝縮温度が前記蒸発温度検出手段で検出した蒸発温度により予め設定しておいた温度より高い場合、冷媒漏洩と判断して回転数可変型の圧縮機の回転数を抑制する冷媒漏洩防止制御を備えることにより、空気流入による圧縮機の過負荷状態を精度よく検知し、圧縮機の回転数抑制による対応することで、圧縮機の過負荷による急停止して再起動しない状態を回避することができる。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the invention, the apparatus further comprises a condensing temperature detecting means for detecting the condensing temperature and an evaporating temperature detecting means for detecting the evaporating temperature, which is detected by the condensing temperature detecting means. When the condensation temperature is higher than the temperature set in advance by the evaporation temperature detected by the evaporation temperature detecting means, the refrigerant leakage prevention control is provided that determines that the refrigerant leaks and suppresses the rotation speed of the variable speed compressor. Thus, it is possible to accurately detect an overload state of the compressor due to air inflow and respond by suppressing the rotation speed of the compressor, thereby avoiding a state where the compressor is suddenly stopped due to an overload and is not restarted. .
請求項3に記載の発明は、請求項1の発明に、さらに、凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段と、蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段と、庫内温度を設定する庫内温度設定手段とを備え、前記凝縮温度検出手段で検出した凝縮温度が前記蒸発温度検出手段で検出した蒸発温度により予め設定しておいた温度より高い場合、冷媒漏洩と判断して前記庫内温度設定手段で庫内の設定温度を予め設定しておいた温度に上げることにより、冷媒の漏洩および空気の流入が生じ難い、蒸発圧力と大気圧力がバランスする状態を維持することができる。
The invention described in
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、凝縮温度検出手段を凝縮器の凝縮開始位置に設けたことにより、蒸発器の接続部などの低圧側で配管が損傷によって空気流入して、凝縮圧力が増加する状態を精度良く検知することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to third aspects of the present invention, a condensing temperature detecting means is provided at the condensing start position of the condenser, whereby a low pressure side such as a connection portion of the evaporator is provided. Therefore, it is possible to accurately detect a state in which the piping is damaged and the air flows in due to damage and the condensation pressure increases.
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、圧縮機を規定の回転数で連続運転する冷媒漏洩防止制御を行うことにより、回転数変更時の過負荷による圧縮機の急停止および除霜運転中における庫内側への冷媒漏洩を防止することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to fourth aspects of the present invention, by performing refrigerant leakage prevention control that continuously operates the compressor at a specified rotational speed, an excess at the time of changing the rotational speed is achieved. It is possible to prevent the refrigerant from leaking to the inside of the warehouse during the sudden stop of the compressor due to the load and the defrosting operation.
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、通常制御よりも除霜運転周期を延長する冷媒漏洩防止制御を行うことにより、除霜運転中における庫内側への冷媒漏洩を極力抑え、また適宜に除霜運転を行うことで蒸発器の着霜による蒸発温度低下を抑制し、冷却運転中の空気流入を防止することができる。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項6のいずれかの発明にさらに、冷媒漏洩防止制御の運転時間が規定時間以上続いた場合、使用者に警告する制御手段および警告する手段を設けることにより、使用者が冷媒の漏洩を確認して、火気の使用を停止したり、サービスコールをかけることで早期に対応することができ、突然不冷となるような故障を極力回避することができるとともに、高い安全性が確保できる。
The invention according to
請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれかの発明にさらに、凝縮温度が通常状態になった場合、冷媒漏洩防止制御から通常制御に自動復帰することにより、凝縮器の目詰まりによる凝縮温度上昇等の冷媒漏洩ではない状態で誤検知してしまった場合にも、使用者に対して必要以上の懸念をいだかせないことができる。 According to an eighth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to seventh aspects of the present invention, when the condensation temperature is in a normal state, the condenser leak prevention control is automatically returned to the normal control to automatically return the condenser. Even if it is erroneously detected in a state where there is no refrigerant leakage such as an increase in the condensation temperature due to clogging, the user can be kept from worrying more than necessary.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態による冷蔵庫の冷凍サイクル図である。図2Aは同実施の形態の冷蔵庫の庫内温度と時間との関係を示す図、図2Bは同実施の形態の冷蔵庫の圧縮機、凝縮器ファンおよび蒸発器ファンの回転数制御を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a refrigeration cycle diagram of a refrigerator according to the present embodiment. FIG. 2A is a diagram illustrating the relationship between the internal temperature and time of the refrigerator according to the embodiment, and FIG. 2B is a diagram illustrating the rotational speed control of the compressor, condenser fan, and evaporator fan of the refrigerator according to the embodiment. is there.
図1に示すように、本発明の実施の形態の冷蔵庫の冷凍サイクルは、冷媒に用いられているR600aと(図示せず)、圧縮機19、凝縮器20、蒸発器21、キャピラリーチューブ22、凝縮器ファン23、蒸発器ファン24と、冷蔵庫のコントローラ25と、その内部制御である圧縮機制御手段26、凝縮器目詰まりおよび運転異常警報の発信手段27、デフロスト制御手段28、庫内ファン制御手段29、庫外ファン制御手段30、凝縮器の入口配管に取り付けられた凝縮温度検出手段である凝縮温度センサ31、蒸発器の入口配管に取り付けられた蒸発温度検出手段である蒸発温度センサ32、蒸発器ファン吸込み側に取り付けられた庫内温度検出手段である庫内温度センサ33、庫外温度検出手段である外気温センサ34、庫内温度を任意の温度に設定する庫内温度設定手段35から構成される。
As shown in FIG. 1, the refrigerating cycle of the refrigerator according to the embodiment of the present invention includes R600a (not shown) used as a refrigerant, a
回転数可変型の圧縮機19には、凝縮器20、蒸発器21、キャピラリーチューブ22が冷媒管で閉ループ状に接続され、さらに凝縮器20には回転数可変型の凝縮器ファン23が付設され、蒸発器21には同じく回転数可変型の蒸発器ファン24が付設されている。蒸発器21は冷蔵庫等の庫内に設置され、当該庫内を冷却する。これらはコントローラ25により制御を行う。
A
以上のように構成された圧縮機19、凝縮器ファン23および蒸発器ファン24の動作について、図2を用いて説明する。
Operations of the
図2Aにおいて、縦軸は冷蔵庫等の庫内温度を示し、横軸は時間経過を示している。図2AのOFF温度(t1)およびON温度(t2)は庫内温度設定手段35により設定された庫内設定温度により決定される。本冷凍装置では冷却運転開始後に庫内が冷却されてこの庫内温度がt1に到達すると、冷却運転停止状態に入り、この状態が継続し庫内温度が上昇してt2に到達すると、冷却運転が開始される。通常これが繰り返されて庫内温度が略一定幅の設定温度に維持される。 In FIG. 2A, the vertical axis indicates the temperature inside the refrigerator or the like, and the horizontal axis indicates the passage of time. The OFF temperature (t1) and the ON temperature (t2) in FIG. 2A are determined by the internal set temperature set by the internal temperature setting means 35. In this refrigeration apparatus, when the inside of the refrigerator is cooled after the cooling operation is started and the inside temperature reaches t1, the cooling operation is stopped. When this state continues and the inside temperature rises and reaches t2, the cooling operation is performed. Is started. Usually, this is repeated and the internal temperature is maintained at a set temperature having a substantially constant width.
本発明の実施の形態の冷凍装置の運転状態は、プルダウン初期後からt1までの区間T1、t1からt2までの区間T2、t2からt1までの区間T3とした3つの運転状態に区分される。 The operating state of the refrigeration apparatus according to the embodiment of the present invention is divided into three operating states: a section T1 from the initial pull-down to t1, a section T2 from t1 to t2, and a section T3 from t2 to t1.
図2Bは、圧縮機19、凝縮器ファン23および蒸発器ファン24の回転数制御を示している。圧縮機19は、庫内センサの温度がON温度以上で起動し、OFF温度以下で停止する。そのON温度からOFF温度までの区間T3における圧縮機19の回転数は、庫内温度設定手段35により設定された庫内設定温度と、外気温センサ34で検出された外気温度と、庫内温度センサにより検出された庫内温度により、以下のように制御している。
庫内温度センサがt2に対して規定温度以上高い場合には、圧縮機19の回転数を増速する。また逆に庫内温度センサがt2に対して規定温度以上低い場合には減速する。その場合に圧縮機19の回転数の上限値と下限値は、外気温度センサの温度により決定される。例えば、高外気温では回転数の上限値は大きな値が設定されており、過負荷時の冷却能力を十分に発揮でき、逆に低外気温では回転数の下限値が小さく設定されており、環境に合った冷却運転をすることができる。
FIG. 2B shows the rotational speed control of the
When the internal temperature sensor is higher than the specified temperature with respect to t2, the rotational speed of the
また凝縮器ファン23および蒸発器ファン24の回転数切替は、庫外ファン制御手段34および庫内ファン制御手段33により行う。その切り替えるタイミングは、基本的に圧縮機19の回転数の上下に連動しており、例えば圧縮機19が増速した場合には、凝縮器ファン23および蒸発器ファン24の回転数はワンランク上へと切り替わり、圧縮機19が減速した場合には、凝縮器ファン23および蒸発器ファン24の回転数はワンランク下へと切り替わる。ただし圧縮機19が低速回転範囲内(例えば、圧縮機回転数:35rps以下)では、圧縮機19が増速しても、凝縮器ファン23および蒸発器ファン24の回転数はワンランク上に切り替えない。それは低速回転範囲内では冷凍能力をそれほど必要としないので、ファン回転数を上げずにファン入力を削減するためである。
The rotation speed of the
また庫内の着霜を低減するために、圧縮機19の停止中であっても、蒸発器ファン24は低速回転で運転する。
Further, in order to reduce frost formation in the refrigerator, the
図3に本発明の実施の形態の圧縮機19の使用基準を示す。図3の横軸には冷凍サイクルにおける蒸発温度、縦軸には冷凍サイクルにおける凝縮温度を示している。斜線が入っていない範囲が圧縮機19の使用範囲となる。蒸発温度は-40℃以上、-5℃以下であり、凝縮温度は0℃以上、60℃以下である。さらに凝縮温度には、所定の蒸発温度における使用上限があり、それは凝縮圧力を蒸発圧力で割った圧縮比で制限されている。本発明の実施の形態の圧縮機19においては圧縮比12.5以下である。
FIG. 3 shows the usage standards of the
以上のように構成された冷蔵庫において、冷却運転中に蒸発器の接続部などの低圧側で配管が損傷した際に、冷媒漏洩防止制御を行わなかった場合の冷却システムの挙動について、以下に説明する。 In the refrigerator configured as described above, the behavior of the cooling system when the refrigerant leakage prevention control is not performed when the piping is damaged on the low pressure side such as the connection portion of the evaporator during the cooling operation will be described below. To do.
冷却運転中に蒸発器等の低圧側配管で損傷等が生じた場合には、冷凍サイクルに高沸点冷媒を用いているため、低圧側は負圧となり配管損傷部から空気を吸い込む。吸い込まれた空気は、圧縮機19にて空気圧縮を起こして凝縮器側へ流入する。凝縮器内部において冷媒は、凝縮して相変化を起こすが、空気は相変化を起こさないため、通常よりも凝縮圧力は大きくなる。さらに空気が低圧側から圧縮機を通して凝縮機内に送り込まれた場合には、本実施の形態では減圧装置にキャピラリチューブ32を用いているため、空気が蒸発器側へと循環せずに滞留して、凝縮器20内の圧力が異常に上昇する。
When damage or the like occurs in the low-pressure side pipe such as an evaporator during the cooling operation, the high-pressure refrigerant is used in the refrigeration cycle, so the low-pressure side becomes negative pressure and air is sucked from the damaged part of the pipe. The sucked air is compressed by the
その結果、冷凍サイクルの高低圧が大きくなりすぎるため、圧縮機19が過負荷状態となり急停止する。急停止後の起動においては、バランス圧力が高いため起動トルクが不足して圧縮機は起動しない。その圧縮機が起動しない状態では、蒸発器側が負圧とならないため、冷媒は庫内側へ徐々に漏洩していく。冷媒が徐々に漏洩した結果、バランス圧力が低下して圧縮機が起動可能となり、再起動する。しかし起動後、負圧となる低圧側から空気を吸い込み、前回同様に凝縮圧力が上昇し、過負荷状態となって急停止する。
As a result, the high / low pressure of the refrigeration cycle becomes too large, and the
以上のように、冷媒漏洩防止制御を行わない場合に、低圧側で配管が損傷を生じると、圧縮機の起動と急停止のサイクルを繰り返しながら、徐々に冷媒が漏洩していき、庫内側に冷媒が滞留する。 As described above, when the refrigerant leakage prevention control is not performed and the piping is damaged on the low pressure side, the refrigerant gradually leaks while repeating the cycle of starting and stopping the compressor, Refrigerant stays.
図4に本発明の実施の形態の冷媒漏洩防止制御のフロー図を示し、以下に前記制御について説明する。 FIG. 4 shows a flowchart of refrigerant leakage prevention control according to the embodiment of the present invention, and the control will be described below.
電源投入時からスタートして、凝縮温度センサ31および蒸発温度センサ32の温度を読み込み、凝縮温度が所定温度以上の場合にはフィルタ目詰まり制御へと移行する。ここで前記所定凝縮温度とは、図3に示す圧縮機使用基準範囲内の温度を指す。
Starting from when the power is turned on, the temperatures of the
フィルタ目詰まり制御では、まず凝縮器フィルタ目詰まり警報により使用者に凝縮器フィルタの清掃を促す。さらに圧縮機19の回転数を現在よりもワンランクだけシフトダウンを行う。次に凝縮器目詰まり警報の警告時間を読み込み、規定時間以内の場合には上記フローに戻って再度凝縮温度および蒸発温度の読み込みを行う。凝縮器フィルタの目詰まり状態が解消されて凝縮温度が所定温度以下になった場合には、凝縮器フィルタ目詰まり警報を解除して、通常運転制御へと移行する。
In filter clogging control, the user is first prompted to clean the condenser filter by a condenser filter clogging alarm. Further, the rotation speed of the
また目詰まり警報の警告時間が規定時間以上経過した場合には、冷媒漏洩防止制御へと移行する。冷媒漏洩防止制御では、まず運転異常警報を警告し、圧縮機の回転数を規定回転数で連続運転を行い、さらに除霜運転の周期を延長する。またその後も凝縮温度の読み込みを続けて、凝縮温度が所定温度以下になった場合には、運転異常警報を解除して上記フローへもどる。 Further, when the warning time of the clogging alarm has exceeded a specified time, the control shifts to refrigerant leakage prevention control. In the refrigerant leakage prevention control, an operation abnormality alarm is first warned, the compressor is continuously operated at a specified speed, and the cycle of the defrosting operation is further extended. After that, the condensing temperature is continuously read, and when the condensing temperature falls below a predetermined temperature, the operation abnormality alarm is canceled and the flow returns to the above flow.
凝縮器20の吸込み部分に配置されているフィルタが目詰まり状態になった場合には、凝縮器の熱交換能力が低下して、冷却システム内に空気が流入した場合と同じく、凝縮器20の温度が異常に上昇する。そのため冷媒漏洩防止制御では、まず凝縮温度が所定温度以上になった場合に凝縮器フィルタ目詰まり警報により、使用者のフィルタ掃除を促しつつ、圧縮機を保護するために圧縮機の回転数を抑制している。
When the filter disposed in the suction portion of the
通常のフィルタ目詰まり状態であれば、フィルタ清掃に伴って凝縮温度が所定温度以下に復帰するが、蒸発器21の接続部などの低圧側で配管が損傷した場合には、凝縮温度は所定温度以下に戻らない。そのため凝縮器フィルタ目詰まり警報の警告時間が規定時間以上続いた場合には、冷媒漏洩と判断することができるので、冷媒漏洩防止制御へと移行している。
In the normal filter clogging state, the condensation temperature returns to a predetermined temperature or less as the filter is cleaned. However, if the piping is damaged on the low pressure side such as the connection portion of the
冷媒漏洩防止制御では、なるべく冷媒が漏洩せず、空気の流入も最小限に抑えることができる状態を維持するよう、冷媒圧力と大気圧力がバランスする蒸発圧力に調整している。さらに除霜運転時には多量に冷媒が漏洩してしまうため、除霜運転周期を延長している。ここで除霜運転を停止しない理由は、蒸発器の着霜による蒸発温度低下が想定され、その場合には空気を大量に吸い込む可能性があるため、適度に除霜運転をする必要があるためである。 In the refrigerant leakage prevention control, the evaporation pressure is adjusted so that the refrigerant pressure and the atmospheric pressure are balanced so as to maintain a state where the refrigerant does not leak as much as possible and the inflow of air can be minimized. Furthermore, since a large amount of refrigerant leaks during the defrosting operation, the defrosting operation cycle is extended. The reason why the defrosting operation is not stopped here is that a decrease in the evaporation temperature due to the frosting of the evaporator is assumed, and in that case, a large amount of air may be sucked, so it is necessary to perform the defrosting operation appropriately. It is.
また一方、冷媒漏洩していない状態でも、使用者にフィルタ清掃を長時間してもらえない場合には、冷媒漏洩防止制御になる可能性があるが、その場合には凝縮器フィルタを掃除した時点から通常制御に自動復帰することができる。また冷媒漏洩防止制御に入っても、冷媒漏洩警告表示ではなく、運転異常警告表示とすることにより、上記誤検知時にも使用者に対して必要以上の懸念をいだかせないことができる。 On the other hand, even if the refrigerant is not leaking, if the user does not clean the filter for a long time, there is a possibility that the refrigerant leakage prevention control may occur, but in that case, when the condenser filter is cleaned Can automatically return to normal control. Even if the refrigerant leakage prevention control is entered, the operation abnormality warning display is used instead of the refrigerant leakage warning display, so that the user can be kept from worrying more than necessary even during the erroneous detection.
以上のように、本発明にかかる冷凍冷蔵ユニットおよび冷蔵庫は、圧縮機の故障を極力回避することができるとともに、地球温暖化係数の小さい可燃性冷媒を用いながら高い安全性が確保でき、可燃性冷媒を用いた冷却機器に幅広くその技術を適用できる。 As described above, the refrigerator-freezer unit and the refrigerator according to the present invention can avoid the failure of the compressor as much as possible, and can ensure high safety while using a flammable refrigerant with a small global warming potential, and are flammable. The technology can be widely applied to cooling equipment using refrigerant.
1 冷凍室
5 ユニットベース
19 能力可変型圧縮機
20 凝縮器
21 蒸発器
23 凝縮器ファン
24 蒸発器ファン
25 コントローラ
26 圧縮機制御手段
27 警報発信手段
31 凝縮温度センサ
32 蒸発温度センサ
33 庫内温度センサ
34 外気温センサ
DESCRIPTION OF
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