JP2003207247A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可燃性冷媒を用いる冷却サイクルにあって、
冷媒量の削減と高効率化を行う。 【解決手段】 能力可変型圧縮機１２と凝縮器２と流路
制御手段１３と第一の減圧手段７と第一の蒸発器３とで
閉ループを形成するとともに、第一の減圧手段７と第一
の蒸発器３に並列となるように第二の減圧手段８と第二
の蒸発器５とを接続し、流路制御手段１３を第一の減圧
手段７と第二の減圧手段８の入口側に配設する冷却サイ
クルにより、二つの蒸発器３，５を交互に切り替えて冷
却を行い、負荷に応じて圧縮機能力で冷却能力の調節を
行うので、一つの蒸発器で冷却を行う冷却システムや、
複数の蒸発器に平行して冷媒を流して冷却を行う冷却シ
ステムに比べて、冷却システムの配管容量が削減でき、
冷媒量が削減可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可燃性冷媒と能力
可変型圧縮機を用いて冷媒量削減と高効率化を図った冷
蔵庫に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９に従来の冷却サイクル並びに冷蔵庫
の一例の概略図を示す。

【０００３】１は一定速圧縮機、２は凝縮器、３は冷蔵
室４内に配設された第一の蒸発器であり、５は冷凍室６
内に配設された第二の蒸発器である。

【０００４】７は冷蔵室冷却用である第一の蒸発器３の
冷媒回路上流側に配設された第一のキャピラリであり、
８は冷凍室冷却用である第二の蒸発器５の冷媒回路上流
側に配設された第二のキャピラリであり、９は冷凍室冷
却用である第二の蒸発器５の下流側に設けた逆止弁であ
る。

【０００５】１０は第一の蒸発器３の冷媒回路下流側に
配設された第一の開閉弁であり、１１は第二のキャピラ
リ８の冷媒回路上流側に設けられた第二の開閉弁であ
る。

【０００６】以上のように構成された従来例の冷蔵庫に
ついて、以下その動作を説明する。

【０００７】冷凍サイクルの運転は以下のように行われ
る。まず圧縮機１により圧縮された冷媒が凝縮器２で凝
縮液化される。凝縮された冷媒は第一のキャピラリ７も
しくは第二のキャピラリ８で減圧されて、それぞれ第一
の蒸発器３、第二の蒸発器５へ流入、蒸発気化された
後、再び圧縮機１へと吸入される。

【０００８】冷媒が蒸発気化することにより比較的低温
となった第一の蒸発器３、第二の蒸発器５と冷蔵室４、
冷凍室６の空気が熱交換することにより各室が冷却され
る。

【０００９】冷凍冷蔵庫の冷却運転は図示しない各室の
温度検知手段と制御手段により以下のように行われる。

【００１０】冷蔵室４、冷凍室６の各温度検知手段が所
定値以上の温度上昇を検知すると圧縮機１が起動し、冷
凍サイクルの運転が行われる。冷蔵室４の温度検知手段
が所定値以下となるまで第一の開閉弁１０が開放とな
り、第二の開閉弁１１は閉止となる。

【００１１】これにより冷媒は第二の蒸発器５には流入
することなく、第一の蒸発器３へのみ流れる。このとき
の蒸発温度の設定は、冷蔵室４の温度設定が５℃程度に
対して０〜−５℃であり、通常の−２５〜−３０℃の蒸
発温度に対して２〜２．５倍の成績係数で圧縮機の運転
が可能である。

【００１２】冷蔵室４が冷却されて温度が低下し、温度
検知手段が所定値以下を検知すると、第一の開閉弁１０
が閉止し、第二の開閉弁１１が開放となる。

【００１３】これにより冷媒は第二の蒸発器５へと流入
し、冷凍室６の冷却が行われる。このときの冷凍サイク
ルの蒸発温度は冷凍室の温度設定が−１８℃程度に対し
通常の蒸発温度で冷却される。

【００１４】以上のように冷蔵室４と冷凍室６とを蒸発
器への冷媒供給時間を分配して、交互に繰り返し冷却す
るので、冷蔵室４冷却時は独立的に冷媒を第一の蒸発器
へと循環させることで低圧圧力調整弁が不要で高蒸発温
度（０〜−５℃）が可能であり、圧縮機１の圧縮比を小
さくでき、高い成績係数で運転を行い効率化を図るもの
である。

【００１５】さらに、逆止弁９は冷蔵室４冷却中の蒸発
温度が高いので、第二の蒸発器５に冷媒が流れ込むのを
防止するものである。

【００１６】また、冷凍室６の冷却を行う場合、冷蔵室
４の冷却中に比較して冷媒量が少なくてすむので、通常
は冷媒量過多となる。しかしながら第一の開閉弁１０が
第一の蒸発器３の下流側に設けてあり、これを閉止する
ので第一の蒸発器３に冷媒を溜め込むことが可能であ
り、冷媒量調節ができる（例えば、特許文献１参
照。）。

【００１７】

【特許文献１】特公昭６２−２２３９６号公報

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな冷蔵庫にあっては、冷蔵庫で通常使われているロー
タリータイプやレシプロタイプの圧縮機の特性を鑑みれ
ば、高蒸発温度で運転するほど圧縮比の低減により成績
係数は向上し、高効率な冷凍サイクルが期待できるが、
同時に高蒸発温度化による吸込み冷媒比体積の減少によ
り圧縮機１の冷凍能力が非常に増大することが問題であ
る。

【００１９】では冷凍能力が増大することによってどの
ような問題が生じるのか以下説明する。

【００２０】従来例において、通常の蒸発温度とされる
−２５〜−３０℃から０〜−５℃へと蒸発温度を引き上
げることで圧縮機の成績係数が２〜２．５倍程度となる
が、同時に圧縮機の冷凍能力は３〜５倍となる。

【００２１】この３〜５倍となる圧縮機の冷凍能力を効
果的に冷蔵室４の冷却に用いなければ高効率化はできな
いのである。

【００２２】圧縮機１の冷凍能力を冷蔵室４の冷却に効
果的に用いるためには第一の蒸発器３と冷蔵室４空気と
の熱交換能力を拡大する必要がある。

【００２３】蒸発器の熱交換能力は熱貫流率と熱交換面
積と熱交換温度差（蒸発温度と空気温度との差）の積に
より表せられるが、比較的高蒸発温度とすること自体、
熱交換温度差の元となる蒸発温度と冷蔵室設定温度との
差が３０〜３５ｄｅｇから５〜１０ｄｅｇと非常に減少
し第一の蒸発器３の熱交換能力が低下することとなる。
加えて圧縮機１の冷凍能力が３〜５倍増大することに対
処すると、９〜３０倍程度の熱交換能力が要求される。

【００２４】このように非常に大きな熱交換器が必要と
なり冷蔵庫の収納スペースを減少させる無効容積の増大
となる。

【００２５】さらには、高能力で大きな熱交換器が必要
となれば、必要な冷媒量も増大し、可燃性冷媒を用いる
にあっては冷媒漏洩時の危険性が大きくなる問題があ
る。

【００２６】また、冷凍室６冷却時には前述の理由から
冷蔵室４冷却時に比べて冷媒量が少なくてすむので、第
一の蒸発器３に冷媒を溜め込み冷媒余剰量を調節してい
るが、これも封入冷媒量が増大することとなる。

【００２７】また、圧縮機１の起動時には冷媒が蒸発器
に安定的に供給されるまで圧縮機１の入力に見合った出
力が得られない運転ロスの大きい過渡期が生じる。さら
に、冷蔵室４と冷凍室６の冷却切り替え時にも同様の運
転ロスの大きい過渡期が生じる。

【００２８】増大した圧縮機１の冷凍能力を切り替え時
間の分配率で調節すると、冷蔵室４の冷却時間が大幅に
短縮される。

【００２９】このとき運転ロスの大きい過渡期が短縮さ
れることがないので結果として安定した冷却時間に対す
る過渡期の時間比率が高まることとなり、効率低下とな
る。

【００３０】さらに、一日あたりの圧縮機起動及び冷蔵
室４と冷凍室６の冷却運転切り替え回数が増加すること
になり効率低下となる。

【００３１】冷蔵室４の温度調節幅をより低い温度まで
広げることにより対応することも考えられるが、食品保
鮮上、温度の変動が大きいことは好ましくなく、さらに
は冷蔵室４においては温度低下しすぎると氷結し、収納
食品にダメージを与えることとなる。

【００３２】一方、圧縮機の小型化により、３〜５倍程
度の冷凍能力を抑制するためには、非常に小型の圧縮機
を用いる必要があり、冷蔵庫４冷却時に圧縮機の冷凍能
力は確保できるものの、冷凍室６冷却時には圧縮機の冷
凍能力が不足し温度が維持できなくなる問題がある。

【００３３】また、冷媒回路の接続箇所が多くあるので
冷媒リークの可能性が比較的高いという問題がある。

【００３４】本発明は、以上のような従来の課題を解決
するもので、可燃性冷媒の冷媒量削減により可燃性冷媒
使用時の安全性を高める冷却サイクル及び冷蔵庫を提供
することを目的とする。

【００３５】また、密閉空間内への配管接続箇所削減に
よる可燃性冷媒リーク時の安全性を高める冷却サイクル
及び冷蔵庫を提供することを目的とする。

【００３６】また、成績係数の向上と過渡特性改善によ
る効率向上による省エネルギ化を図る冷却サイクル及び
冷蔵庫を提供することを目的とする。

【００３７】無効容積である冷却サイクルの容量を削減
することで収納スペースの拡大を図る冷却サイクル及び
冷蔵庫を提供することを目的とする。

【００３８】

【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、圧縮機と、凝縮器と、流路制御手段と、第一
の減圧手段と、第一の蒸発器と、第二の減圧手段と、第
二の蒸発器と、逆止弁と、可燃性冷媒を封入してなる冷
却サイクルと、冷蔵室と、冷凍室と、前記冷蔵室内の空
気を前記第一の蒸発器を通過させて循環させる第一の電
動ファンと、前記冷凍室内の空気を前記第二の蒸発器を
通過させて循環させる第二の電動ファンとを備えたもの
であって、前記冷蔵室に高温側の冷却器として前記第一
の蒸発器を設け、前記冷凍室に低温側の冷却器として前
記第二の蒸発器を設け、前記圧縮機と凝縮器と第一の減
圧手段と第一の蒸発器とで閉ループを形成するととも
に、前記第一の減圧手段と第一の蒸発器に並列となるよ
うに前記第二の減圧手段と第二の蒸発器と逆止弁とを接
続し、前記流路制御手段を第一の減圧手段と第二の減圧
手段の入口側に配設して前記第一の蒸発器と前記第二の
蒸発器への冷媒供給を交互に切り替えるとともに前記第
一の電動ファンと前記第二の電動ファンを交互に作動さ
せて前記冷蔵室と前記冷凍室を交互に冷却し、かつ前記
圧縮機を低圧容器型である能力可変圧縮機とすることで
前記冷却サイクルへの前記可燃性冷媒の封入量を少冷媒
化したことを特徴とする。

【００３９】以上の構成により、可燃性冷媒を用いる冷
却サイクルにあって、圧縮機には低圧容器型を用いるの
で、圧縮機の運転中に容器内のガス冷媒比体積が大きく
なり容器内冷媒量を削減できる。

【００４０】また、第一の蒸発器と第二の蒸発器を交互
に切り替えて冷却を行うので、一つの蒸発器で冷却を行
う冷凍システムや、複数の蒸発器に平行して冷媒を流し
て冷却を行う冷凍システムに比べて、冷却システムの配
管容量が削減でき、冷媒量が削減可能となる。

【００４１】また、第一の蒸発器で冷却を行う場合の蒸
発温度と第二の蒸発器で冷却を行う場合の蒸発温度が異
なり、負荷に応じて圧縮機能力で冷却能力の調節を行う
ので、各々の蒸発器で低圧縮比化による高効率な冷凍サ
イクル運転が可能である。

【００４２】また、低温側の第二の蒸発器出口に冷媒逆
流防止手段を設けたので、各々の蒸発器に温度差が生じ
て低温側の蒸発器に冷媒が流入することがなく、高温側
の第一の蒸発器での冷却運転中に冷媒が低温側に寝込む
ことがないので冷媒量を低く押さえることができる。

【００４３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、可燃性冷媒としてイソブタンを用い、
圧縮機容器内の冷凍機油に前記イソブタンに対して相溶
性のある鉱油を用いることを特徴とするので、低温高圧
になると冷媒の溶解度が増加する相溶性のある冷凍機油
を用いる場合には、圧縮機運転中に容器内圧力が低くな
ることで冷凍機油への冷媒溶け込みを軽減することがで
き、冷媒量を削減することができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１〜図８を用いて説明する。従来例と同一構成につ
いてはその詳細な説明を省略し、同一符号を付す。

【００４５】（実施の形態１）図１と図２は、本発明の
一実施の形態による冷却サイクル概略図である。

【００４６】低圧容器型である能力可変型圧縮機１２と
凝縮器２と流路制御手段である電動三方弁１３と第一の
減圧手段であるキャピラリ７と第一の蒸発器３と第二の
減圧手段であるキャピラリ８と第二の蒸発器５とを備
え、能力可変型圧縮機１２と凝縮器２と第一のキャピラ
リ７と第一の蒸発器３とで閉ループを形成するととも
に、第一のキャピラリ７と第一の蒸発器３に並列となる
ように第二のキャピラリ８と第二の蒸発器５とを接続し
てある。

【００４７】電動三方弁１３は第一のキャピラリ７と第
二のキャピラリ８の入口側に設けられている。

【００４８】また、冷媒として例えば地球温暖化係数の
低いＨＣ冷媒（プロパン、イソブタン）の可燃性冷媒を
封入している。

【００４９】以上の構成により、可燃性冷媒を用いる冷
却サイクルにあって、圧縮機１２には低圧容器型を用い
るので、圧縮機１２の運転中に容器内のガス冷媒比体積
が大きくなり容器内冷媒量を削減できる。

【００５０】さらに、例えばイソブタンと鉱油の組み合
わせのように、相溶性のある冷凍機油を用いる場合には
低温高圧になると冷媒の溶解度が増加する。圧縮機１２
容器内には多量の冷凍機油が存在しており、圧縮機１２
運転中に容器内圧力が低くなることで冷凍機油への冷媒
とけ込みを軽減することができ、冷媒量の削減となる。
非相溶の冷凍機油を用いるならばさらによい。

【００５１】また、例えば区画の異なる被冷却物に対し
て、ダクト及び送風装置で冷却を行うのではなく、各々
専用に蒸発器を配置し冷却を行うシステムであり、区画
が分離している場合など、熱搬送時のエネルギ損失が少
なく効率的である。

【００５２】以下この冷却サイクルの動作について説明
を行う。

【００５３】能力可変型圧縮機１２を作動することによ
り高温高圧の冷媒が吐出され、凝縮器２により凝縮液化
する。

【００５４】液化した冷媒は、第一のキャピラリ７と第
二のキャピラリ８のいずれかに流れ込むように電動三方
弁１３により切り替えられる。

【００５５】冷媒は第一のキャピラリ７もしくは第二の
キャピラリ８で減圧された後、第一の蒸発器３もしくは
第二の蒸発器５へと流入し、蒸発気化することで被冷却
物の温度を下げる。気化した冷媒は、再び、圧縮機１２
に吸入される。

【００５６】第一の蒸発器３と第二の蒸発器５は冷却が
必要である間、電動三方弁１３により交互に冷媒を供給
されて、交互に冷却を行う。

【００５７】冷却の停止は圧縮機１２の停止により行わ
れる。

【００５８】交互に冷却を行うために、被冷却物の冷却
負荷量が同等であるとすると、一つの蒸発器の冷却時間
の比率は最大でも５０％となるので、一定速の圧縮機で
最大負荷を基準に冷却サイクルの設計を行うと通常負荷
の場合は冷凍能力が大きくなり運転時間が短くなり、従
来と同様の問題が生じるが、能力可変型圧縮機１２を用
い、負荷に応じて圧縮機能力で冷却能力の調節を行うも
のである。

【００５９】圧縮能力可変はインバーター等の回転数制
御や、リニア圧縮機等のピストンストローク制御により
行われる。

【００６０】二つの蒸発器を交互に切り替えて冷却を行
い、負荷に応じて圧縮機能力で冷却能力の調節を行うの
で、一つの蒸発器で冷却を行う冷却システムや、複数の
蒸発器に平行して冷媒を流して冷却を行う冷却システム
に比べて、冷却システムの配管容量が削減でき、冷媒量
が削減可能となる。

【００６１】なお、流路制御手段１３は電動三方弁とし
たが、二つの二方弁を第一、第二のキャピラリの入口側
に設置しても同等の効果が得られる。

【００６２】またなお、流路制御手段１３は各々減圧手
段の入口側としたが、図２に示すように、第一の減圧手
段７と第二の減圧手段８とを一つにまとめて減圧手段１
４とし、減圧手段１４の出口側に流路制御手段１３を設
けるならば、冷媒減圧後の回路切り替えとなるので流路
制御手段１３の作動圧力差が小さく、小トルクでよいの
で小型化が可能であり、消費電力量の低減にもなる。

【００６３】なお、第一の蒸発器３で冷却を行う場合の
蒸発温度と第二の蒸発器５で冷却を行う場合の蒸発温度
を異ならせることで、被冷却物の設定温度が異なる場合
や、特に冷却スピードが要求され蒸発温度を下げたい場
合など、各々の蒸発器で適正化を図ることができる。設
定温度が異なる場合には各々の温度に見合って蒸発温度
を上昇させて、低圧縮比化による高効率な冷却サイクル
運転を行い、冷却スピードが要求される場合には冷却を
行う蒸発温度を下げることで可能となる。

【００６４】またなお、第一の蒸発器３が高温側で第二
の蒸発器５が低温側であり、第二の蒸発器５出口に冷媒
逆流防止手段である逆止弁９を設けたので、各々の蒸発
器に温度差が生じて第二の蒸発器５に冷媒が流入するこ
とがなく、第一の蒸発器３での冷却運転中に冷媒が第二
の蒸発器５に寝込むことがないので冷媒量を低く押さえ
ることができる。

【００６５】さらになお、電動三方弁１３を圧縮機１２
停止中は第二の蒸発器５への冷媒回路を閉止させるなら
ば、圧縮機１２停止中に凝縮器２にあった高温のガス冷
媒が第二の蒸発器５へ流入することがなく、熱負荷の流
入がない。

【００６６】また、停止中に冷却システムの圧力が低く
バランスするので圧縮機１２起動時の圧力差が小さく、
圧縮機モーターの低トルク化による低コスト、小型化が
可能である。

【００６７】また、次回起動時に第一の蒸発器３から運
転する場合は、冷媒が使用しない第二の蒸発器５内には
ほとんどなく、使用する第一の蒸発器３内に存在してい
るので、すぐに使用する第一の蒸発器３の温度が低下
し、冷却ロスが少ない。

【００６８】さらに、電動三方弁１３は二回路切替のた
めソレノイド作動タイプであり、通電されると第一の蒸
発器３へ冷媒を流す方向に回路を切り替え、通電されな
い時は第二の蒸発器５へと冷媒を流す方向に回路を切り
替えるものでありシンプルで低コストな構成が可能であ
る。また、停止時に通電停止とするので消費電力量低減
になる。

【００６９】なお、電動三方弁１３は構造と制御が簡易
であり低コストなソレノイド駆動タイプとしたが、自己
保持型の例えばパルスモータなどのモータ駆動タイプと
するならば、電力消費を流路切り替え動作時のみとし、
特に省エネルギ面で効果があり、プランジャの衝突音が
無いので低騒音である。

【００７０】またなお、凝縮器は電動ファンにより強制
冷却されるものであるならば凝縮能力の向上がはかれ
て、凝縮器の配管容量削減できるので、冷媒量削減に効
果がある。

【００７１】さらになお、蒸発器は電動ファンにより強
制的に空気を循環させて被冷却物を冷却しても同様の効
果が得られる。

【００７２】（実施の形態２）図３は本発明の他の実施
の形態による流路制御弁の概略図である。

【００７３】流路制御手段１３が第一の蒸発器３への冷
媒回路を開放する第一の位置１５と第二の蒸発器５への
冷媒回路を開放する第二の位置１６と冷媒回路を遮断す
る第三の位置１７とを備えている。

【００７４】また、回転軸１８に偏芯して固定されたシ
ール部材１９がシリンダ２０内を回転移動し、第一、第
二、第三の位置にそれぞれ停止することで各位置に接続
された配管を閉止するものである。回転は図示しない駆
動手段と伝達手段により行われる。各位置への位置決め
は、例えばパルスモーターの駆動パルス数により制御さ
れる。

【００７５】なお、リミットスイッチ等の位置検出手段
によって位置決め図ってもよい。

【００７６】以上のような流路制御手段１３により、各
々蒸発器を切り替える場合は流路制御弁１３の第一の位
置１５と第二の位置１６で行い、圧縮機１２停止時は第
三の位置１７で高低圧ガスカットを行うので、停止中に
いずれの蒸発器にも冷媒をため込まないので、次回圧縮
機１２起動時に第一の蒸発器３、第二の蒸発器５のいず
れにもすぐに冷媒供給が可能であり、起動ロスが少な
い。

【００７７】また、停止中に高温のガス冷媒がいずれの
蒸発器へも流入しないので熱負荷の流入を防止できる。

【００７８】（実施の形態３）図４は、本発明の他の実
施の形態による冷蔵庫の概略図、図５は同実施の形態に
よるタイムチャートである。

【００７９】２１は冷凍冷蔵庫箱体であり、上方部に比
較的高温の室である冷蔵室４を、下方部に比較的低温の
冷凍室６を配置してあり、例えばウレタンのような断熱
材で周囲と断熱して構成している。食品等の収納物の出
し入れは図示しない断熱ドアを介して行われる。

【００８０】冷蔵室４は冷蔵保存のために通常３〜５℃
で設定されているが、保鮮性向上のため若干低めの温
度、例えば０〜−３℃で設定されることもあり、収納物
によって、使用者が自由に上記のような温度設定を切り
替えることを可能としている場合もある。また、ワイン
や根野菜等の保鮮のために、例えば１０℃前後の若干高
めの温度設定とする場合もある。

【００８１】冷凍室６は冷蔵室４に比べて低い温度設定
としており、通常は冷凍保存のために−１８〜−２２℃
で設定されている。また、保鮮性向上のためより低温の
温度、例えば−２５〜−３０℃で設定されることもあ
る。

【００８２】冷却サイクル２２は能力可変型圧縮機１２
と凝縮器２と第一の減圧手段であるキャピラリ７と第一
の蒸発器３とで閉ループを構成し、第二の減圧手段であ
るキャピラリ８と第二の蒸発器５と逆流防止手段である
逆止弁９を第一のキャピラリ７と第一の蒸発器３に並列
となるように接続してある。

【００８３】流路制御手段である電動三方弁１３は第一
のキャピラリ７と第二のキャピラリ８の入口側に設けら
れている。

【００８４】電動三方弁１３はソレノイド作動タイプで
あり、通電されると第一の蒸発器３へ冷媒を流す方向に
回路を切り替え、通電されない時は第二の蒸発器５へと
冷媒を流す方向に回路を切り替えるものである。

【００８５】第一の蒸発器３は冷蔵室４内の、例えば冷
蔵室４奥面に配設されており、近傍には冷蔵室４の室内
空気を第一の蒸発器３に通過させて循環させる第一の電
動ファン２３が設けてある。

【００８６】また、第二の蒸発器５は冷凍室６内の、例
えば冷凍室６奥面に配設されており、近傍には冷凍室６
の室内空気を第二の蒸発器５を通過させて循環させる第
二の電動ファン２４が設けてある。

【００８７】圧縮機１２と凝縮器２と電動三方弁１３と
逆止弁９とは可燃性冷媒使用での安全性向上の面から冷
凍冷蔵庫箱体２１内での配管接続箇所削減のために機械
室２５に配設されている。

【００８８】圧縮機１２は可燃性冷媒使用量削減のため
に低圧容器型とし、各蒸発器から戻ってくる冷媒は圧縮
機吸入管２６を通って、圧縮機１２内空間へと放出され
た後、圧縮機構部２７に吸入され圧縮機吐出管２８を通
じて吐出される構成である。

【００８９】さらに圧縮機１２は例えばインバーターに
よる回転数制御で冷媒循環量を制御し冷凍能力を変化さ
せることができる能力可変型としてある。

【００９０】また、冷蔵室４と冷凍室６には図示しない
室内温度を検知する、例えばサーミスタである温度検知
手段を設けてあり、能力可変型圧縮機１２と電動三方弁
１３と第一の電動ファン２３と第二の電動ファン２４と
を制御する図示しない制御手段とを備えている。

【００９１】以上のように構成された冷蔵庫について、
その動作を説明する。

【００９２】冷蔵室４の温度が上昇すると、冷蔵室の温
度検知手段が、所定の温度（ｔ１ｕ）を超えることを検
知する。制御手段はこの信号を受けて、圧縮機１２と第
一の電動ファン２３とを作動し、電動三方弁１３の通電
を行う。

【００９３】圧縮機１２の動作により吐出された高温高
圧の冷媒は、凝縮器２により凝縮液化し、電動三方弁１
３により、第一のキャピラリ７で減圧されて第一の蒸発
器３へと流入する。

【００９４】このとき制御手段により圧縮機１２は比較
的低い冷凍能力となる低回転運転（ｒ１）となるようイ
ンバーター制御される。

【００９５】第一の電動ファン２３の作動により冷蔵室
４内の空気が積極的に第一の蒸発器３と熱交換すること
で、冷媒は第一の蒸発器３内で蒸発気化する。気化した
冷媒は、再び、圧縮機１２に吸入される。熱交換された
空気はより低温の空気となり、室内の温度を下げる。

【００９６】冷蔵室４内の温度が低下し、温度検知手段
が所定の温度（ｔ１ｌ）より低くなることを検知すると
制御手段により圧縮機１２と第一の電動ファン２３とを
停止し、電動三方弁１３を通電停止とする。

【００９７】例えば３℃の比較的高温に設定された冷蔵
室４をより高い成績係数で運転可能な高蒸発温度で冷却
を行うものであるが、圧縮機１２の能力可変により適度
な冷凍能力での高蒸発温度化が可能である。

【００９８】また、蒸発温度の設定は圧縮機１２の能力
可変幅により決定し、可変幅が大きいほどより高蒸発温
度化が可能である。

【００９９】従来例では０℃〜−５℃の蒸発温度で冷却
を行っているが、あまりに圧縮機１２の可変幅が大きく
なるため、圧縮機可変幅全域で高効率を維持することが
難しく、また、コスト、信頼性の面でも不利である。

【０１００】そこで、圧縮機１２の可変幅として２〜３
倍程度として、蒸発温度は低温側で−３０℃程度、高温
側で−１０℃〜−１５℃程度の設定とする。

【０１０１】また、冷凍室６の温度が上昇すると、冷凍
室の温度検知手段が、所定の温度（ｔ２ｕ）を超えるこ
とを検知する。制御手段はこの信号を受けて、圧縮機１
２と第二の電動ファン２４とを作動し、電動三方弁１３
の通電停止を行う。

【０１０２】このとき制御手段により圧縮機１２は比較
的高い冷凍能力となる高回転運転（ｒ２）となるようイ
ンバーター制御される。

【０１０３】冷媒は電動三方弁１３により、第二のキャ
ピラリ８で減圧されて第二の蒸発器５へと流入する。

【０１０４】第二の電動ファン２３の作動により冷凍室
６が冷却されて、温度検知手段が所定の温度（ｔ２ｌ）
より低くなることを検知すると制御手段により圧縮機１
２と第二の電動ファン２４とを停止する。

【０１０５】以上の動作を繰り返して温度調節を行うも
のである。

【０１０６】次に、冷蔵室４と冷凍室６との冷却タイミ
ングについて図３のタイムチャートを元に説明する。

【０１０７】冷蔵室の温度検知手段が冷蔵室の温度上昇
を検知し、前述のように冷却を開始する（Ｔ１）。

【０１０８】冷凍室の温度検知手段が冷凍室６の温度上
昇を検知しても、冷蔵室４が所定の温度（ｔ１ｌ）に達
するまで優先的に冷却を行う（Ｔ２）。

【０１０９】冷蔵室の温度検知手段が所定の温度（ｔ１
ｌ）以下となったことを検知し、かつ、このとき冷凍室
の温度検知手段が所定の温度（ｔ２ｕ）以上であること
を検知したならば、制御手段により冷凍室６の冷却に切
り替える。

【０１１０】制御手段により、電動三方弁１３が切り替
えられて、第二の蒸発器５に冷媒が供給され、第一の蒸
発器３への冷媒供給が停止される。同時に第一の電動フ
ァン２３は停止し、第二の電動ファン２４が作動する。
圧縮機１２はインバーター制御により低回転数（ｒ１）
から高回転数（ｒ２）へと冷凍能力を変化させる（Ｔ
３）。

【０１１１】冷凍室６の冷却中に、再び冷蔵室４が昇温
し、冷蔵室の温度検知手段が所定の温度（ｔ１ｕ）以上
を検知すると、制御手段により電動三方弁１３が通電さ
れ第一の蒸発器３に冷媒が供給され、第二の蒸発器５へ
の冷媒供給が停止される。同時に第二の電動ファン２４
は停止し、第一の電動ファン２３が作動する。圧縮機１
２はインバーター制御により高回転数（ｒ２）から低回
転数（ｒ１）へと冷凍能力を変化させる（Ｔ４）。

【０１１２】冷蔵室４が所定の温度（ｔ１ｌ）に達する
まで優先的に冷却を行い、冷蔵室の温度検知手段が所定
の温度（ｔ１ｌ）以下を検知したならば、前述のように
再度冷却の切り替えが行われ冷凍室６が冷却される（Ｔ
５）。

【０１１３】冷凍室６が冷却されて温度検知手段が所定
の温度（ｔ２ｌ）以下を検知し、かつこのときの冷蔵室
の温度検知手段が所定の温度（ｔ１ｕ）以下であること
を検知したならば、制御手段により圧縮機１２、第二の
電動ファン２３を停止し、電動三方弁１３を通電停止と
する（Ｔ６）。

【０１１４】再び各室の温度が上昇し、所定の温度以上
（ｔ１ｕ、ｔ２ｕ）となると、同様に冷却が行われる。

【０１１５】以上のことから、可燃性冷媒を用いる場合
に、冷蔵室４と冷凍室６とを交互に冷却を行い、第一の
蒸発器３と第二の蒸発器５とに交互に冷媒を供給するの
で、冷蔵室４の冷却時に比較的高い蒸発温度として、圧
縮機１２の成績係数を向上させることができる。さら
に、インバーター等の能力可変制御により、冷蔵室４の
比較的高い蒸発温度で冷却時の圧縮機冷凍能力を低減す
ることができるので、冷蔵室４冷却時に必要冷媒量が増
加することがなく、冷媒封入量を低減することができ
る。

【０１１６】冷凍冷蔵庫箱体２１を温度帯によって分割
し、各温度帯を冷却する蒸発器に交互に冷媒を供給して
冷却を行うので、従来の一つの蒸発器のみの冷却システ
ムや、複数の蒸発器に平行して冷媒を流して冷却を行う
冷却システムに比べて、小型冷凍庫と、小型冷蔵庫を併
せたようなものであるので冷媒量の削減が可能となる。

【０１１７】さらには圧縮機１２の能力可変により各室
の冷凍能力差を抑えることができるので大きな冷媒余剰
が発生することを抑制でき、余剰冷媒を蒸発器に貯留す
ることがないので、冷媒量が削減可能である。

【０１１８】また、高蒸発温度化による冷凍能力の増大
を抑制できるので、第一の蒸発器３を極度に大型化する
ことなく冷凍システムを構成できる。

【０１１９】さらに、冷蔵室４の冷却に用いる冷凍能力
が抑制できるので冷蔵室４の冷却時間が非常に短くなる
ことがなく、圧縮機１４の起動ロスや冷却切り替えロス
が比率的に低減でき効率低下を防止する。

【０１２０】なお、冷蔵室４と冷凍室６の冷却タイミン
グについての説明において冷蔵室４の冷却を優先した
が、冷凍室６の温度を優先して冷却しても同様の効果が
得られる。

【０１２１】またなお、冷凍サイクルの冷媒に可燃性自
然冷媒Ｒ６００ａを用いることにより、通常使用されて
いる冷媒Ｒ１３４ａと比べて同等冷凍サイクルにおける
圧縮機冷凍能力を抑制することが可能である。

【０１２２】圧縮機１２のインバーター能力可変制御に
おいて、可変幅を高回転側にシフトすることが可能であ
り、能力可変幅として極端に低能力域を使用することな
く、回転数低下による効率低下や、給油量の低下による
信頼性低下を防止できる。

【０１２３】（実施の形態４）図６と図７に本発明の他
の実施の形態による冷蔵庫の断面概略図を示す。

【０１２４】図６に示すように、第一の蒸発器３と圧縮
機１２との間に接続された第一のサクションパイプ２９
と第一の減圧手段であるキャピラリ７とを熱交換可能に
断熱壁中に配設し、第二の蒸発器５と圧縮機１２との間
に接続された第二のサクションパイプ３０と第二の減圧
手段であるキャピラリ８とを熱交換可能に断熱壁中に配
設する。

【０１２５】逆流防止手段９は第二のサクションパイプ
３０下流側に設けてあり、断熱材中に配置することがな
いので冷媒リーク時の安全性を向上させる。さらに、メ
ンテナンス性についても向上させることができる。

【０１２６】熱交換部は束ねてテープ等により密接させ
て断熱材が回り込まないようにしても良いが、半田付け
により熱伝達を向上させることが望ましい。

【０１２７】また、十分に熱交換を行わさせるために熱
交換距離を長くとるほうが有利であるが、長すぎるとサ
クションパイプ２１の圧損が大きくなり効率低下となる
ので１０００ｍｍから２０００ｍｍとする。

【０１２８】これにより、第一の蒸発器３を出た冷媒が
第一のサクションパイプ２９を通って圧縮機１２へと戻
るまでに、冷媒が通過している第一のキャピラリ７と熱
交換を行って、圧縮機吸い込み接続配管の温度を上昇さ
せるので結露を防止でき、水たれ、錆を防止できる。

【０１２９】また、第二の蒸発器５を出た冷媒も同様に
第二のキャピラリ８と第二のサクションパイプ３０が熱
交換を行うので圧縮機吸い込み接続配管の温度を上昇さ
せる。

【０１３０】また、キャピラリを冷却することから、凝
縮器２で過冷却をとらなくても冷却サイクル２２の冷凍
効果を増加させて冷却性能の向上を図ることが可能であ
り、過冷却をとる場合に比べて冷媒量の削減につなが
る。

【０１３１】なお、図７に示す用に第一、第二のサクシ
ョンパイプを一つにまとめたサクションパイプ３１が第
一の蒸発器と第二の蒸発器の出口側合流後に位置してお
り、第一の減圧手段であるキャピラリ７と第二の減圧手
段であるキャピラリ８とを熱交換可能に断熱壁中に配設
してある。また、逆流防止手段９はサクションパイプ３
１上流側に設けて断熱材中に配置してある。

【０１３２】これにより、サクションパイプ３１とキャ
ピラリの断熱材中の配管配設取り回しが簡易であり低コ
ストとなる。

【０１３３】また、常に閉止している回路側のキャピラ
リも予冷しているので、冷蔵室４と冷凍室６の冷却切り
替え時にキャピラリの流量を確保でき切り替え性がよ
く、効率を向上させることができる。

【０１３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、可燃性冷
媒の冷媒量削減により可燃性冷媒使用時の安全性を高め
ることが可能な冷却サイクル及び冷蔵庫を提供すること
ができる。

【０１３５】また、密閉空間内への配管接続箇所削減に
よる可燃性冷媒リーク時の安全性を高めることが可能な
冷却サイクル及び冷蔵庫を提供することができる。

【０１３６】また、成績係数の向上と過渡特性改善によ
る効率向上による省エネルギ化を図ることが可能な冷却
サイクル及び冷蔵庫を提供することができる。

【０１３７】無効容積である冷却サイクルの容量を削減
することで収納スペースの拡大を図ることが可能な冷却
サイクル及び冷蔵庫を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による冷却サイクル概略
図

【図２】同実施の形態による冷却サイクル概略図

【図３】他の実施の形態による流路制御手段の概略図

【図４】他の実施の形態による冷蔵庫の概略図

【図５】他の実施の形態による冷蔵庫の運転タイムチャ
ート

【図６】他の実施の形態による冷蔵庫の断面概略図

【図７】同実施の形態による冷蔵庫の断面概略図

【図８】従来の冷凍冷蔵庫の断面概略図

【符号の説明】

２ 凝縮器 ３ 第一の蒸発器 ４ 冷蔵室 ５ 第二の蒸発器 ６ 冷凍室 ７ 第一の減圧手段 ８ 第二の減圧手段 ９ 逆流防止手段 １２ 低圧容器型の能力可変型圧縮機 １３ 流路制御手段 １４ 減圧手段 １５ 第一の位置 １６ 第二の位置 １７ 第三の位置 ２５ 機械室 ２９ 第一のサクションパイプ ３０ 第二のサクションパイプ ３１ サクションパイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜野 泰樹 滋賀県草津市野路東２丁目３番１−２号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 斎藤 哲哉 滋賀県草津市野路東２丁目３番１−２号 松下冷機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L045 AA03 BA01 CA02 DA02 EA01 HA02 HA07 JA16 PA01 PA04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と、凝縮器と、流路制御手段と、
   第一の減圧手段と、第一の蒸発器と、第二の減圧手段
   と、第二の蒸発器と、逆止弁と、可燃性冷媒を封入して
   なる冷却サイクルと、冷蔵室と、冷凍室と、前記冷蔵室
   内の空気を前記第一の蒸発器を通過させて循環させる第
   一の電動ファンと、前記冷凍室内の空気を前記第二の蒸
   発器を通過させて循環させる第二の電動ファンとを備え
   たものであって、前記冷蔵室に高温側の冷却器として前
   記第一の蒸発器を設け、前記冷凍室に低温側の冷却器と
   して前記第二の蒸発器を設け、前記圧縮機と凝縮器と第
   一の減圧手段と第一の蒸発器とで閉ループを形成すると
   ともに、前記第一の減圧手段と第一の蒸発器に並列とな
   るように前記第二の減圧手段と第二の蒸発器と逆止弁と
   を接続し、前記流路制御手段を第一の減圧手段と第二の
   減圧手段の入口側に配設して前記第一の蒸発器と前記第
   二の蒸発器への冷媒供給を交互に切り替えるとともに前
   記第一の電動ファンと前記第二の電動ファンを交互に作
   動させて前記冷蔵室と前記冷凍室を交互に冷却し、かつ
   前記圧縮機を低圧容器型である能力可変圧縮機とするこ
   とで前記冷却サイクルへの前記可燃性冷媒の封入量を少
   冷媒化したことを特徴とする冷蔵庫。
2. 【請求項２】 可燃性冷媒としてイソブタンを用い、圧
   縮機容器内の冷凍機油に前記イソブタンに対して相溶性
   のある鉱油を用いることを特徴とする請求項１記載の冷
   蔵庫。