JP2005106373A

JP2005106373A - 冷凍冷蔵庫

Info

Publication number: JP2005106373A
Application number: JP2003340257A
Authority: JP
Inventors: Satoru Hirakuni; 悟平國; Makoto Okabe; 誠岡部; Yoshihiro Sumida; 嘉裕隅田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP4013875B2

Abstract

【課題】冷蔵庫のエネルギー効率を高め、地球温暖化に非常に影響が小さい可燃性冷媒などを用いた冷蔵庫において、冷媒量を削減し、安全性を高める。
【解決手段】密閉容器内に電動機により駆動される低段側圧縮部と高段側圧縮部からなる圧縮要素を有した圧縮機、凝縮器、流路切換手段、第一の膨張手段、冷蔵用冷却器、第二の膨張手段および冷凍用冷却器から構成された冷凍サイクルを備え、前記凝縮器から流出した冷媒を冷却器側へ切換える流路切換手段を前記凝縮器と膨張手段の間に設け、前記冷凍用冷却器から出た冷媒を前記低段側圧縮部へ吸入させ、前記冷蔵用冷却器から出た冷媒を前記低段側圧縮部から吐出した冷媒と共に前記高段側圧縮部へ吸入するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、２段圧縮の圧縮機を用いて２つの冷却器に冷媒を送る冷凍サイクルを有する冷凍冷蔵庫に関するものである。

従来の冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器、キャピラチューブ、冷蔵用蒸発器、冷凍用蒸発器を直列接続して、冷蔵用蒸発器と冷凍用蒸発器の間に冷媒流量可変装置を設けて冷蔵用と冷凍用蒸発器の蒸発温度を可変制御するのものであり、単段圧縮サイクルを適用し、冷凍室のみ冷却したい場合でも、冷蔵室に設置された冷却器を介して冷媒を通過させ冷凍室の冷却を行っている（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来の冷蔵庫は、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で閉ループを形成するとともに、第一の減圧手段と第一の蒸発器に並列となるように第二の減圧手段と第二の蒸発器とを接続し、流路制御手段を第一と第二の減圧手段の入口側に配設して、二つの蒸発器を交互に切り替えて冷凍室と冷蔵室を交互に冷却するように制御している（例えば、特許文献２参照。）。

また、従来の冷蔵庫は、冷凍室冷却器と冷蔵用冷却器と二つの圧縮室をもつ圧縮機と凝縮器と冷凍室および冷却室冷却器からの冷媒管との夫々が二つの圧縮室に連通された夫々の吸入通路と接続され、冷凍室冷却器と冷蔵室冷却器を同時に稼動する運転と、冷凍室冷却器を単独で稼動する運転とを切り替える手段を備えるものがある。そして、このように2段圧縮機を用いた冷凍冷蔵庫で、冷蔵室温度検知手段と冷凍室温度検知手段を用いて、冷凍冷蔵庫を制御している（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００１−１３３１１２号公報（第３−５頁、第１−２図）特開２００３−２０７２４７号公報（第４−５頁、第１−２図）特開２００１−２６３９０１号公報（第３−５頁、第１−３図）

上述のように従来の家庭用冷蔵庫に２段圧縮機を搭載し、冷蔵温度帯用冷却器と冷凍温度帯用冷却器を備えた場合、冷蔵庫の冷却負荷に合わせた運転制御の課題がある。例えば、冷却負荷が冷凍室のみに発生した場合に、冷蔵室に設置した冷却器は冷却運転を行わない、そのための制御方法などの課題がある。

また、従来の冷蔵庫では、冷蔵室温度検知手段と冷凍室温度検知手段を用いた制御を実施しているが、制御フロー上、検知温度を同時に判断していないため、制御に遅れが発生するなどの課題がある。

本発明はこれらの課題を解決するためになされたもので、冷蔵庫の冷凍サイクル効率を高め、低消費電力量の冷蔵庫を得ることを目的としている。さらに、地球温暖化に非常に影響が小さい可燃性冷媒などを用いた冷蔵庫などにおいて、冷媒量を削減し、安全性を大幅に向上した冷蔵庫を得ることを目的としている。

この発明に係る冷凍冷蔵庫は、密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、流路切換手段、第一の膨張手段、第二の膨張手段および第三の膨張手段から構成される絞り装置を設置したものである。

また、密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、流路切換手段、第一の膨張手段、第二の膨張手段、第三の膨張手段および第四の膨張手段から構成される絞り装置を設置したものである。

また、密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、流路切換手段、第一の膨張手段、第二の膨張手段、開閉弁、第三の膨張手段および第四の膨張手段から構成される絞り装置を設置したものである。

また、密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、流路切換手段、第一の膨張手段、冷蔵室用冷却器および第二の膨張手段および第三の膨張手段、冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、冷蔵庫内温度検知手段、冷凍庫内温度検知手段、周囲温度検知手段、冷蔵室用庫内ファンおよび冷凍室用庫内ファンとを備え、圧縮機の運転を冷蔵庫内温度検知手段と冷凍庫内温度検知手段により検知された信号を元に決定するように制御されたものである。

また、前記周囲温度検知手段より検知された信号を元に圧縮機回転数を決定するように制御されたものである。

また、前記冷蔵庫内温度検知手段と前記冷凍庫内温度検知手段より検知された信号を元に、冷凍室のみ冷却するように制御されたものである。

また、前記冷蔵庫内温度検知手段と前記冷凍庫内温度検知手段より検知された信号を元に、冷蔵室のみ冷却が必要と判断した場合に、冷蔵室および冷凍室を同時に冷却するように制御されたものである。

また、密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、流路切換手段、第一の膨張手段、冷蔵室用冷却器および第二の膨張手段および第三の膨張手段、冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、冷蔵庫内温度検知手段、冷凍庫内温度検知手段、周囲温度検知手段、冷蔵室用庫内ファン、冷蔵冷却器用除霜ヒータ、冷凍室用庫内ファンおよび冷凍冷却器用除霜ヒータとを備え、除霜運転を冷蔵庫内温度検知手段と冷凍庫内温度検知手段により検知された信号を元に決定するように制御されたものである。

また、前記冷蔵庫内温度検知手段と前記冷凍庫内温度検知手段より検知された信号を元に、冷蔵室は冷却運転、冷凍室は除霜運転を同時に行うように制御されたものである。

この発明に係る冷凍冷蔵庫によれば、密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、流路切換手段、第一の膨張手段、第二の膨張手段および第三の膨張手段から構成される絞り装置を設置したため、冷却負荷に応じて能力を調整し、効率良い運転が実現できるとともに、サイクルの小型化も可能とするため、冷媒の充填量も少なく、品質の高い冷凍冷蔵庫を提供することが可能となる。

また、密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、流路切換手段、第一の膨張手段、第二の膨張手段、第三の膨張手段および第四の膨張手段から構成される絞り装置を設置したため、さらに冷却負荷に応じた能力の調整が可能となり、効率良い運転が実現できる冷蔵庫を提供可能となる。

また、密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、流路切換手段、第一の膨張手段、第二の膨張手段、開閉弁、第三の膨張手段および第四の膨張手段から構成される絞り装置を設置したため、さらに冷凍側能力を増大することができる冷凍冷蔵庫を提供することが可能となる。

また、密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、流路切換手段、第一の膨張手段、冷蔵室用冷却器および第二の膨張手段および第三の膨張手段、冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、冷蔵庫内温度検知手段、冷凍庫内温度検知手段、周囲温度検知手段、冷蔵室用庫内ファンおよび冷凍室用庫内ファンとを備え、圧縮機の運転を冷蔵庫内温度検知手段と冷凍庫内温度検知手段により検知された信号を元に決定するように制御したので、冷却信頼性の高い冷凍冷蔵庫を提供することが可能となる。

実施の形態１．
図1はこの発明の実施の形態の一例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図、図２は冷凍冷蔵庫の側面断面図である。この冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒Ｒ６００ａ（イソブタン）を用いている。

図において、1は圧縮機、２は高段側圧縮部、３は低段側圧縮部、４は圧縮機１の高段側圧縮部３の吐出側に接続され吐出冷媒が流れ込む凝縮器、５は凝縮器４出口部から配管接続された流路切換手段である電動流路切換弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。６は電動流路切換弁５の流出側に接続された冷蔵室冷却用の第一の膨張手段である冷蔵用毛細管、７は冷蔵用毛細管６と冷蔵用冷却器８から圧縮機１の高段側圧縮部２へ冷媒を導く高段側吸入配管９を接触させ半田付けなどにより固定させた冷蔵用熱回収熱交換器、１５はこの高段側吸入配管９の途中に設けたアキュムレータである。１０は電動流路切換弁５の流出側に接続された冷凍室用の第二の膨張手段である冷凍用の低冷却負荷用毛細管、１１は電動流路切換弁５の流出側に接続され、第二の膨張手段である低冷却負荷用毛細管１０と並列に配設されて冷凍用冷却器１３に流通するように接続された冷凍室用の第三の膨張手段である冷凍用の高冷却負荷用毛細管、１２は低冷却負荷用毛細管１０および高冷却負荷用低温毛細管１１と冷凍用冷却器１３出口部から接続された吸入配管とを接触させ半田付けなどにより固定させた冷凍用熱回収熱交換器、１４は冷凍用冷却器１３出口部から接続され圧縮機１の低段側圧縮部３へ流通した低段側吸入配管であり、これらは順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。

また、図３は電動切替弁の概略図、図４は図３の断面Ｘ−Ｘにおける拡大断面図を示す。図において、１７は弁座１９と弁体２０からなり、流入流出配管が接続される切換弁本体、１８は弁体２０を回転駆動させる駆動モータ、例えばステッピングモータである。弁座１９には冷蔵用毛細管６への流出部（ア）、低冷却負荷用毛細管１０への流出部（イ）、高冷却負荷用毛細管１１への流出部（ウ）の３つの流出部を有し、一方弁体２０には２つの連通穴を設けている。この電動流路切換弁５は凝縮器４出口部からの配管と冷蔵用毛細管６および低冷却負荷用毛細管１０，高冷却負荷用毛細管１１の入口側とを接続し、内部に弁体回転中心に軸支され設置している弁体の動作により、凝縮器側から冷蔵用毛細管６および冷凍用の低冷却負荷用毛細管１０を同時に連通する場合（ｄ）、凝縮器側から冷蔵用毛細管６と冷凍用の高冷却負荷用毛細管１１を連通する場合（ｅ）、凝縮器側から冷凍用の高冷却負荷用毛細管１１のみを連通する場合（ｆ）および凝縮器側から冷蔵用毛細管および冷凍用毛細管全て閉止（ｃ）することが可能である。また、冷凍室用の第二の膨張手段である低冷却負荷用毛細管１０と冷凍室用の第三の膨張手段である高冷却負荷用毛細管１１は冷却負荷に応じて、使い分けるように電動流路切換弁５で切り替える。

図１および図２において、２１は冷蔵室２６内に配置された冷蔵室用温度検知手段である冷蔵サーミスタ、２２は冷凍室２７内に配置された冷凍室用温度検知手段である冷凍サーミスタ、２９は庫外の外郭部に配設され冷凍冷蔵庫の周囲温度を検知する周囲温度検知手段、２３はこれらの各サーミスタにより検知した温度の情報を受信して冷凍冷蔵庫の圧縮機や送風機などの各アクチュエータを作動制御するコントローラ、２４は冷蔵用冷却器８に空気を送り込み冷気を冷蔵室内へ循環させる冷蔵室用送風機、２５は冷凍用冷却器１３に空気を送り込み冷気を冷凍室内へ循環させる冷凍室用送風機、２８は冷蔵室２６に風路を介して連通した野菜室である。

次に冷蔵庫運転制御について、図５を用いて説明する。図５は冷凍冷蔵庫の運転制御フロー図であり、図中のｔＣＯＭＰは圧縮機の運転積算運転時間、ｔｓｅｔＣＯＭＰは圧縮機の設定運転積算時間であり、圧縮機の設定運転積算時間は除霜運転を行うタイミングを決定する値である。この冷凍冷蔵庫の運転制御の開始は、冷凍冷蔵庫の電源を投入してから開始される（Ｓ１０）。まず、周囲温度を検知手段２９にて検知する。検知した値によって、冷蔵庫の制御定数、例えば、冷凍室設定温度の上限値と下限値、冷蔵室設定温度の上限値と下限値、圧縮機１の回転数、冷蔵室用送風機２４と冷凍室用送風機２５の回転数、および除霜運転を行う圧縮機積算時間の初期値等を決定する（Ｓ１１）。

その後、圧縮機１の運転積算時間ｔＣＯＭＰと設定運転積算時間ｔｓｅｔＣＯＭＰを比較し（Ｓ１２）、周囲温度によって決定した圧縮機の運転積算時間の設定値tｓｅｔＣＯＭＰより実際の運転積算時間ｔＣＯＭＰが小さい場合（判定Ａ）は冷却運転を実行し（Ｓ１３）、大きい場合（判定Ｂまたは判定Ｃ）は除霜運転を実行する（Ｓ１５またはＳ１７）。冷却運転中は常に圧縮機の運転積算時間を監視し、設定値ｔｓｅｔＣＯＭＰより大きくなると直ちに除霜運転を実行する。また、圧縮機の運転積算時間ｔＣＯＭＰが設定値より大きくなると除霜運転を実行し、その除霜運転が終了すると、冷却運転を継続するように制御する。

次に上述した冷却運転について、図６を用いて説明する。図６は冷凍冷蔵庫の冷却運転制御フロー図であり、図中に示すＲｔｈは冷蔵室温度検知手段である冷蔵サーミスタ２１が検知した値、Ｆｔｈは冷凍室温度検知手段である冷凍サーミスタが検知した値、ＴｓｅｔＲは予めコントローラ２３に記憶された冷蔵室の設定温度、ＴｓｅｔＦは予めコントローラ２３に記憶され冷凍室の設定温度である。

まず、周囲温度検知手段２９で検知した値が小さく冷却負荷が小さい場合について説明する。圧縮機１の回転数、冷蔵室用送風機２４および冷凍室用送風機２５の回転数を小さく風量を少なくなるように設定する。さらに、冷凍室冷却用の毛細管を低冷却負荷用として配設された第二の膨張手段である冷凍用の低冷却負荷用毛細管１０を選定するように電動流路切換弁５が制御される。

そして、冷凍室および冷蔵室の温度検知手段である冷凍サーミスタ２２，冷蔵サーミスタ２１がそれぞれ予め設定されている設定温度ＴｓｅｔＦおよびＴｓｅｔＲより高い温度を検知した場合は（Ｓ１０２）、電動流路切換弁５を冷蔵用毛細管６と周囲温度により選定した冷却負荷が小さい場合に用いる冷凍用の低冷却負荷用毛細管１０の両方を連通する状態とし、圧縮機１、冷蔵室用送風機２２および冷凍室用送風機２４を運転し（Ｓ１０４）、冷凍室２７と冷蔵室２６を同時に冷却する運転動作を行う。

冷蔵室温度検知手段２１により検知された値Ｒｔｈが予め設定された値ＴｓｅｔＲより小さく、かつ冷凍室温度検知手段２２で検知した値Ｆｔｈが予め設定された値ＴｓｅｔＦより大きい場合（Ｓ１０２）は、冷蔵室用送風機２４を停止し、電動流路切換弁５を冷凍用の高冷却負荷用毛細管１１にのみ連通する状態とし、冷凍室冷却器１３のみに冷媒が流れるようにして冷凍室２７のみ冷却運転を行う（Ｓ１０３）。

冷蔵室温度検知手段２１により検知された値Ｒｔｈが予め設定された値ＴｓｅｔＲより大きく、かつ冷凍室温度検知手段２２で検知した値Ｆｔｈが予め設定された値ＴｓｅｔＦより小さい場合はこれまでの冷蔵室２６と冷凍室２７の同時冷却運転を継続する。

また、冷蔵室温度検知手段２１により検知された値Ｒｔｈが予め設定された値ＴｓｅｔＲより小さく、かつ冷凍室温度検知手段２２で検知した値Ｆｔｈが予め設定された値ＴｓｅｔＦより小さくなった場合（Ｓ１０７）は、冷凍室用送風機２５、冷蔵室用送風機２４を停止し、圧縮機１も停止する（Ｓ１０８）。これにより冷却運転は終了となる（Ｓ１４）。

次に、冷凍室２７と冷蔵室２６を同時に冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１および図７をもとに説明する。図７は冷凍室２７と冷蔵室２６を同時に冷却する場合のＰ−ｈ線図であり、横軸にエンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］、縦軸に圧力［ｋＰａ］をとり、図中の記号は図１の冷媒回路上に示した位置と同じ場所を示す。圧縮機１の高段側圧縮部２を吐出した高温高圧の蒸気冷媒（Ａ）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（Ｂ）。その後に、電動流路切換弁５で分流し、一方は冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵用毛細管６で高温高圧の冷媒は中温中圧の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（Ｃ）。冷蔵用冷却器７では冷蔵室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷蔵室内を冷却する（Ｄ）。その後、冷蔵用冷却器７を流出した中圧蒸気冷媒は冷蔵用毛細管６と熱交換を行い、圧縮機に流れ込む（Ｅ）。

電動流路切換弁５で分流した残りの一方は冷凍用の低冷却負荷用毛細管１０へ流れ込む。この低冷却負荷用毛細管１０で、冷凍室出口部に接続された吸入配管１４と熱交換しながら低温低圧の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（Ｆ）。冷凍用冷却器１３では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し（G）、冷凍室内を冷却する。その後、低圧、蒸気冷媒は低冷却負荷用毛細管１０と熱交換し、圧縮機１の低段圧縮部へ接続された吸入配管１４を介して圧縮機１の低段側圧縮部３へ流れ込む（H）。

冷凍室用冷却器から流出した低圧蒸気冷媒は低段側圧縮部３で中圧蒸気冷媒まで圧縮され吐出する（Ｉ）。吐出された中圧冷媒は冷蔵室用冷却器８から流れ込んできた中圧蒸気冷媒と合流し、高段側圧縮部２に吸入される（Ｊ）。高段側圧縮部２では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され（Ａ）、再び凝縮器４へと流れ込む。

次に、冷凍室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１および図８をもとに説明する。図８は冷凍室のみ冷却する場合のP−ｈ線図であり、図中の記号は図１の冷媒回路上に示した位置と同じ場所を示す。

圧縮機１の高段側圧縮部２を吐出した高温高圧の蒸気冷媒（Ａ）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（Ｂ）。その後に、冷媒は電動流路切換弁５で冷凍用の高冷却負荷用毛細管１１のみに流れ込む。この高冷却負荷用低温毛細管１１で、冷凍室出口部に接続された吸入配管と熱交換しながら低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（Ｃ）。冷凍用冷却器１３では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（Ｄ）。その後、低圧、蒸気冷媒は冷凍用の高冷却負荷用毛細管１１と熱交換し、圧縮機１の低段側圧縮部３へ接続された吸入配管１１を介して圧縮機１の低段圧縮部に流れ込む（Ｅ）。

冷凍室用冷却器から流出した低圧蒸気冷媒は低段圧縮部３で中圧蒸気冷媒まで圧縮され吐出する（Ｉ）。吐出された中圧冷媒は冷蔵室用冷却器からの中圧蒸気冷媒を一部吸い込みながら高段側圧縮部２に吸入される。高段側圧縮部では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され（Ａ）、再び凝縮器４へと流れ込む。

また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、先ず、冷蔵室用送風機を運転し、冷蔵室用冷却器に付着している霜の融解熱により庫内を冷却する。予め設定された時間が経過、もしくは冷蔵用冷却器８に配設した冷蔵冷却器温度検知手段により検知した値が予め設定された値より大きくなった場合に、電動流路切替弁６を冷蔵室用毛細管６に連通させるように制御して圧縮機１を運転し、冷蔵室を冷却する運転動作を行う。

次に、周囲温度検知手段２９で検知した値が大きく、冷却負荷が大きい場合は、圧縮機１の回転数、冷蔵室用送風機２４および冷凍室用送風機２５の回転数を大きく設定する。さらに冷凍室冷却用の毛細管を高冷却負荷用選定する。

そして、冷凍室および冷蔵室の温度検知手段である冷凍サーミスタ２２，冷蔵サーミスタ２１がそれぞれ予め設定されている設定温度ＴｓｅｔＦおよびＴｓｅｔＲより高い温度を検知した場合は、電動流路切替弁５を冷蔵用毛細管６と周囲温度により選定した冷却負荷が大きい場合に用いる冷凍用の高冷却負荷用毛細管１１の両方を連通する状態とし、圧縮機１、冷蔵室用送風機２２および冷凍室用送風機２４を運転し、冷凍室２７と冷蔵室２６を同時に冷却する運転動作を行う。

冷凍サイクルの動作については、前述した冷却負荷が小さい場合の冷凍室と冷蔵室の同時運転であるため説明は省略する。圧縮機の回転数は冷却負荷が小さい場合より、大きくなっているために、冷媒の循環量が大きくなる。従って、冷却負荷が小さい時用に選定した抵抗が大きい毛細管では、冷却負荷が大きい場合に回転数が大きくなると冷凍冷却器を有効に用いた効率良い運転ができない。そこで、高負荷用毛細管として圧縮機の回転数に合わせた、抵抗が小さい(冷媒を多く流すことができる)毛細管を選定している。

このように制御された冷凍冷蔵庫の2段圧縮サイクルにおいて、圧縮機の運転停止を行う場合があるが、圧縮機停止時に冷蔵用冷却器８や冷凍用冷却器１３に冷媒が溜まっており、圧縮機起動時に液冷媒が圧縮機に流れ込む場合がる。本実施の形態では、圧縮機１の内部を低圧に保持するタイプのもので説明したが、このようなタイプでは冷凍用冷却器の出口が接続された配管から圧縮機１の低段側圧縮部３には一旦、圧縮機シェルを介して接続されているために、直接液冷媒が圧縮部に流れ込むことはない。しかし、冷蔵用冷却器８出口配管が接続される圧縮機１の高段側圧縮部の吸入部分へは配管が直接接続されているために、起動時液冷媒が流れ込む恐れがる。そこで、本実施の形態では冷蔵用冷却器８の出口側配管の途中に、アキュムレータ１５を設置して、起動時の高段側圧縮部２への液冷媒流れ込みを抑制している。

なお、本実施例では圧縮機１を低圧シェルタイプで説明したがこのタイプに限ることはなく、例えば、圧縮機内部を中間圧に保持したタイプの圧縮機であれば、図１１の圧縮機吸入側における要部冷媒回路図に示すように冷凍用冷却器の出口側配管の途中にアキュムレータ１５を設置すればよい。さらに、圧縮機１を高圧シェルタイプとしたのであれば、図１２の要部冷媒回路図に示すように、冷蔵用冷却器および冷凍用冷却器の出口側配管の途中それぞれにアキュムレータ１５ａ，１５ｂを設置すればよい。

次に上述の除霜運転について、図５、図９および図１０を用いて説明する。図中に示すＴｅｖａＲｔｈは冷蔵室冷却器温度検知手段であるサーミスタが検知した値、ＴｅｖａＦｔｈは冷凍室冷却器温度検知手段であるサーミスタが検知した値、Ｔｓｅｔ−ｅｖａＲは予めコントローラ２３に記憶された冷蔵室冷却器の霜取り終了設定温度、Ｔｓｅｔ−ｅｖａＦは予めコントローラ２３に記憶された、冷凍室冷却器の霜取り終了設定温度である。

圧縮機の積算時間ｔＣＯＭＰと冷凍室のみ電気ヒータ除霜運転設定積算時間ｔｓｅｔＣＯＭＰ１と冷蔵室および冷凍室の同時電気ヒータ除霜運転設定積算時間ｔｓｅｔＣＯＭＰ２、を比較し、周囲温度によって決定した積算時間の設定値ｔｓｅｔＣＯＭＰ１よりｔＣＯＭＰが大きい場合は冷凍室のみ除霜運転を、ｔｓｅｔＣＯＭＰ２より大きい場合は冷蔵室および冷凍室の同時電気ヒータ除霜運転を実行する。

図９は、冷蔵室および冷凍室同時電気ヒータ除霜運転を行う場合の冷蔵冷凍同時除霜運転制御フローである。先ず、圧縮機１、冷蔵室用ファン、冷凍室用ファンを停止し、その後に冷蔵室用除霜ヒータおよび冷凍室用除霜ヒータに通電を行う（Ｓ２１）。

冷蔵室冷却器温度検知手段であるサーミスタが検知した値ＴｅｖａＲｔｈと予めコントローラ２３に記憶された冷蔵室冷却器の霜取り終了設定温度Ｔｓｅｔ−ｅｖａＲを比較し（Ｓ２２）、設定温度より検知温度が高くなった場合は、冷蔵室用除霜ヒータへの通電を終了する（Ｓ２３）。低い場合は、通電を継続する。

次に、冷凍室冷却器温度検知手段であるサーミスタが検知した値ＴｅｖａＦｔｈと予めコントローラ２３に記憶された冷凍室冷却器の霜取り終了設定温度Ｔｓｅｔ−ｅｖａＦを比較し（Ｓ２４）、設定温度より検知温度が高くなった場合は、冷凍室用除霜ヒータへの通電を終了する（Ｓ２５）。低い場合は、通電を継続し、再び冷蔵室用除霜ヒータの運転終了判断を繰り返す。

冷凍室霜取り終了設定値よりも検知温度が低い場合は、冷蔵室除霜運転が終了しているか、していないかの判定を行う（Ｓ２６）。冷蔵室除霜運転が終了していない場合は、冷蔵室除霜運転判定を繰り返して実施する。冷蔵室除霜運転が終了している場合は、冷凍冷蔵庫全体として、除霜運転を終了し（Ｓ１８）、冷却運転を実施する（Ｓ１３）。

次に冷凍室のみ電気ヒータ除霜運転について説明する。図１０に冷凍室のみ除霜運転制御フローを示す。

先ず、冷凍室用ファンの運転を停止し、冷凍室用除霜ヒータに通電を行う（Ｓ３１）。次に、冷蔵室温度検知手段である冷蔵サーミスタ２１が検知した値Ｒｔｈと予めコントローラに記憶された設定値Ｔｓｅｔ−Ｒを比較し（Ｓ３２）、設定値より検知した値が大きい場合は、電動流路切換弁５を冷蔵用毛細管６に連通するように制御し、冷蔵室用ファン、圧縮機１の運転を継続し、冷蔵室のみ冷却運転を実施する（Ｓ３３）。設定値より検知した値が小さい場合は、冷蔵室用ファンおよび圧縮機の運転を停止する。

次に、冷凍室冷却器温度検知手段であるサーミスタが検知した値ＴｅｖａＦｔｈと予めコントローラ２３に記憶された冷凍室冷却器の霜取り終了設定温度Ｔｓｅｔ−ｅｖａＦを比較し（Ｓ３４）、設定温度より検知温度が高くなった場合は、冷凍室用除霜ヒータへの通電を終了し（Ｓ１６）、通常の冷却運転制御を実施する（Ｓ１３）。低い場合は、通電を継続し、再び冷蔵室の温度検知を行う処理を繰り返す。

本実施の形態では冷蔵用毛細管が１本、冷凍用の低冷却負荷用毛細管と高冷却負荷用毛細管が2本、計3本の毛細管を用いた場合について説明したが、図１３の他の冷凍冷蔵庫の冷媒回路図に示すように、低負荷用冷蔵用毛細管６、高負荷用冷蔵毛細管４０、低冷却負荷冷凍用毛細管１０、高冷却負荷用冷凍毛細管１１、計４本の毛細管を用いても良い。図において、４０は低負荷対応の冷蔵用毛細管６と並列に電動流路切換弁５と冷蔵用冷却器８の間に配設された冷蔵室冷却用の第四の膨張手段である高負荷用冷蔵毛細管であり、図１と同一または相当部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１４に毛細管を4本用いる場合の流路切換弁５の断面構造図を示す。この弁は、低冷却負荷冷蔵用毛細管と2種類の冷凍室用毛細管どちらか一方と接続（ｄ）（ｆ）が可能であり、高冷却負荷冷蔵用毛細管と２種類の冷凍室用毛細管どちらか一方とも接続（ｅ）（ｇ）が可能である。さらに、高負荷用冷凍室毛細管のみとも接続（ｈ）でき、また全閉も可能である（ｃ）。

また、従来用いられている三方流路切換弁を用いて、負荷用冷蔵用毛細管、高負荷用冷蔵毛細管、低冷却負荷冷凍用毛細管、高冷却負荷用冷凍毛細管、計４本の毛細管を用いた冷媒回路を図１５に示す。流路切替弁の一方に、低冷却負荷用の冷蔵毛細管と冷凍毛細管を組み合わせた接続し、残りの一方に低冷却負荷用の冷蔵毛細管と冷凍毛細管を組み合わせて接続したものである。

また、本実施の形態では凝縮器出口から冷凍室用毛細管と冷蔵室用毛細管を個別に設けたが、図１６に示すように、冷蔵用毛細管の出口に三方流路切替弁を設置し、一方に低冷却負荷冷凍室用毛細管を残りの一方に高負荷用冷凍毛細管を接続し、低負荷用冷凍毛細管を接続している配管の途中から冷蔵冷却器接続配管を接続して構成しても良い。

このように本実施の形態では、冷凍冷蔵庫に2段圧縮サイクルを応用し、絞り量を毛細管を切り替えて調整しているため、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合において、冷却負荷に応じた運転が可能となり、冷凍サイクルの効率が常に高い状態で運転できるため圧縮機入力を大幅に低減でき、消費電力量も大幅に低減することが可能となる。

さらに、流路切換手段を設置し、冷凍室用毛細管を複数設置し、冷凍室のみ冷却できるようにしたので、冷蔵庫への冷却負荷が大きい場合でも、冷凍室を効率良く冷却することができる。

さらに、毛細管の上流に流路切換手段を配置したため、その圧力損失分を考慮し毛細管を設定することにより、圧縮機吸入圧力を適切に制御でき、サイクル効率を上昇させることが可能である。

さらに、冷蔵室温度検知手段、冷凍室温度検知手段および周囲温度検知手段を用いて冷凍冷蔵庫の運転を制御するため、効率良い運転を実現できる。

四方電動流路切替弁を設けたので、冷凍室に被冷却物が大量に投入されるような急激な負荷増加時に冷凍室のみ冷却することができ、冷蔵室を必要以上に冷却することがなく省エネ性に優れると同時に冷蔵室の温度管理上の品質を向上させることが可能となる。

また、サイクル効率が従来の冷蔵庫より大幅に良いため、従来の冷蔵庫と同等の性能を保ちながら冷凍室冷却器と冷蔵室冷却器を小型化することが可能となるため、可燃性冷媒であるＲ６００ａを用いても冷媒充填量が従来に比べ削減することが可能となり、安全性がより一層向上する。

また、本実施の形態では冷媒として炭化水素冷媒Ｒ６００ａ（イソブタン）を用いた場合について説明したがこれに限ることなく、Ｒ６００（ブタン）やＲ２９０（プロパン）などの炭化水素冷媒やアンモニアおよび二酸化炭素などの自然冷媒、あるいはこれらの混合冷媒であってもよい。また、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２やＲ１５２ａなどの地球温暖化係数の小さなＨＦＣ系フロン冷媒、あるいはそれらの混合冷媒であってもよい。

さらに、実施の形態で用いられる冷凍機油について特に明示していないが、鉱油やアルキルベンゼン、エステル油、エーテル油、ＰＡＧ油などの合成油であってもよい。

さらに、実施の形態で用いられている圧縮機について特に明示していないが、レシプロ式、ロータリー式、スクロール式などで、圧縮部が２ヶ所以上あれば良く、圧縮機内の圧力を高圧に保持した高圧シェルタイプ、圧縮機内の圧力を低圧に保持した低圧シェルタイプもしくは圧縮機内の圧力を中圧に保持した中圧シェルタイプのいずれのタイプでも良い。

さらに、実施の形態で用いられている凝縮器について特に明示していないが、冷蔵庫の側壁に埋め込まれた銅配管と外板が接触した自然対流式や送風手段を用いた強制対流式のいずれのタイプでも良い。

本発明の実施の形態１に係わる冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。本発明の実施の形態１に係わる冷凍冷蔵庫の側面断面図である。本発明の実施の形態１に係わる流路切換弁の側面図である。本発明の実施の形態１に係わる流路切換弁の断面図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の運転制御フロー図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の運転制御フロー図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫のＰ−ｈ線図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫のＰ−ｈ線図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の運転制御フロー図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の運転制御フロー図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫のその他の冷媒回路図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫のその他の冷媒回路図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫のその他の冷媒回路図である。本発明の実施の形態１に係わるその他の流路切換弁の側面図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫のその他の冷媒回路図である。本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫のその他の冷媒回路図である。

符号の説明

１圧縮機、２高段側圧縮部、３低段側圧縮部、４凝縮器、５電動流路切換弁、６冷蔵用毛細管（第一の膨張手段）、７冷蔵用熱回収熱交換器、８冷蔵室用冷却器、９高段側吸入配管、１０冷凍用毛細管（第二の膨張手段）、１１冷凍用低温毛細管（第三の膨張手段）、１２冷凍用熱回収熱交換器、１３冷凍室用冷却器、１４低段側吸入配管、１５アキュムレータ、１７切換弁本体、１８駆動モータ、１９弁座、２０弁体、２１冷蔵サーミスタ（冷蔵室用温度検知手段）、２２冷凍サーミスタ（冷凍室用温度検知手段）、２３コントローラ、２４冷蔵室用送風手段、２５冷凍室用送風手段、２６冷蔵室、２７冷凍室、２８野菜室、２９周囲温度検知手段、３０冷蔵室用除霜ヒータ、３１冷凍室用除霜ヒータ、４０高負荷用冷蔵毛細管（第四の膨張手段）である毛細管。

Claims

密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、流路切換手段、第一の膨張手段、第二の膨張手段および第三の膨張手段から構成される絞り装置を設置したことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、流路切換手段、第一の膨張手段、第二の膨張手段、第三の膨張手段および第四の膨張手段から構成される絞り装置を設置したことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、冷蔵室用冷却器および冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、流路切換手段、第一の膨張手段、第二の膨張手段、開閉弁、第三の膨張手段および第四の膨張手段から構成される絞り装置を設置したことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、流路切換手段、第一の膨張手段、冷蔵室用冷却器および第二の膨張手段および第三の膨張手段、冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、冷蔵庫内温度検知手段、冷凍庫内温度検知手段、周囲温度検知手段、冷蔵室用庫内ファンおよび冷凍室用庫内ファンとを備え、圧縮機の運転を冷蔵庫内温度検知手段と冷凍庫内温度検知手段により検知された信号を元に決定するように制御されたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
前記周囲温度検知手段より検知された信号を元に圧縮機回転数を決定するように制御されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
前記冷蔵庫内温度検知手段と前記冷凍庫内温度検知手段より検知された信号を元に、冷凍室のみ冷却するように制御されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
前記冷蔵庫内温度検知手段と前記冷凍庫内温度検知手段より検知された信号を元に、冷蔵室のみ冷却が必要と判断した場合に、冷蔵室および冷凍室を同時に冷却するように制御されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
密閉容器内に電動機と、この電動機にて駆動される圧縮要素が設けられ、この圧縮要素が低段側圧縮部と高段側圧縮部により構成された圧縮機と当該圧縮機の低段側圧縮部および高段側圧縮部、凝縮器、流路切換手段、第一の膨張手段、冷蔵室用冷却器および第二の膨張手段および第三の膨張手段、冷凍室用冷却器とから構成された冷凍サイクルとを備え、冷蔵庫内温度検知手段、冷凍庫内温度検知手段、周囲温度検知手段、冷蔵室用庫内ファン、冷蔵冷却器用除霜ヒータ、冷凍室用庫内ファンおよび冷凍冷却器用除霜ヒータとを備え、除霜運転を冷蔵庫内温度検知手段と冷凍庫内温度検知手段により検知された信号を元に決定するように制御されたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
前記冷蔵庫内温度検知手段と前記冷凍庫内温度検知手段より検知された信号を元に、冷蔵室は冷却運転、冷凍室は除霜運転を同時に行うように制御されたことを特徴とする請求項８記載の冷凍冷蔵庫。