JP2005140412A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルを効率よく運転するに必要な冷媒量を大幅に削減でき、万一の冷媒漏洩時にも、より安全な冷却システムを提供することを目的とする。
【解決手段】通常負荷時は三方弁１５を抵抗値が大きい第１の減圧機構１３に切替え、デフロスト時には三方弁１５を閉止する三方弁制御手段１７を備えたものであり、通常負荷時に三方弁１５を第１の減圧機構１３に切替えることにより、凝縮器８に余剰冷媒を液化貯留し、冷媒循環量を適正に保って、省エネルギー化を図る。
また、デフロスト時には三方弁１５を閉止するため、凝縮器８内の冷媒が蒸発器１０へ流入するのを遮断して、蒸発器１０で冷媒が漏洩しても、燃焼下限濃度以下となり、爆発を未然に防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵庫の減圧装置に関するものである。

現在、冷凍冷蔵庫，自動販売機，空調機などの冷凍空調機器においては、その冷却システムにオゾン層を破壊しない冷媒として、主にＨＦＣ系冷媒への転換が推進されているが、ＨＦＣ系冷媒の地球温暖化への影響を懸念して、近年、地球温暖化係数の小さい炭化水素冷媒を用いた製品が市場に普及しつつある。

しかし、この炭化水素冷媒は、可燃性を有するため、冷媒漏洩時の引火による被害を軽減するために、冷凍サイクルへの充填量は、できるかぎり少なくすることが望ましい。

従来の冷蔵庫としては、冷凍サイクルへの冷媒充填量を削減したものがある。（例えば、特許文献１参照）
以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫を説明する。

図４は、従来の冷蔵庫の冷凍サイクル図である。図４に示すように、従来の冷蔵庫は、圧縮機１と、凝縮器２と、減圧装置３と、蒸発器４と、アキュームレータ５を順次環状に接続して冷凍サイクルを構成している。

以上のように構成された冷却システムについて、以下その動作を説明する。

まず、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器２に流入して凝縮液化され、減圧装置３により減圧されたのち蒸発器４に流入する。その後、蒸発器４により蒸発ガス化された冷媒はアキュームレータ５を通過して再び圧縮機１に吸込まれる。このアキュームレータ５に冷凍サイクル内の余剰冷媒を液冷媒として溜めて、冷蔵庫の負荷変動調整用として機能させ、適正な効率の良い冷却を行う。
特開平５−１５７３７９号公報

しかしながら、上記従来の構成は、デフロスト時に蒸発器で冷媒が漏洩すると、アキュムレータに溜まった液冷媒が蒸発器内に流入してくるため、蒸発器周辺での漏洩冷媒の濃度が燃焼下限濃度以上となり、コントロールできない着火源による爆発の危険性があった。

本発明は従来の課題を解決するもので、冷凍サイクルを効率よく運転するに必要な冷媒量を削減でき、万一の冷媒漏洩時にもより安全な冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫本体上部に設けたユニットベースと、圧縮機、凝縮器、庫外ファンを前記ユニットベースの上部に配設し、蒸発器、庫内ファンを前記ユニットベースの下部に配設した冷蔵庫において、前記圧縮機、前記凝縮器、減圧装置、前記蒸発器を順次環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの内部に可燃性冷媒を封入し、前記減圧装置は抵抗値の大きい第１の減圧機構と抵抗値の小さい第２の減圧機構とを有し、前記第１の減圧機構と前記第２の減圧機構のいずれか一方に選択的に冷媒通路を切替える三方弁とからなり、通常負荷時には前記三方弁を前記第１の減圧機構に切替え、デフ
ロスト時には前記三方弁を閉止するものであり、通常負荷時に三方弁を抵抗値が大きい方の第１の減圧機構に切替えることにより、凝縮器に余剰冷媒を液化貯留し、冷媒循環量を適正に保って、省エネルギー化を図る。

また、デフロスト時には三方弁を閉止するため、凝縮器内の冷媒が蒸発器へ流入するのを遮断して、万一蒸発器で冷媒が漏洩しても、燃焼下限濃度以下となり、爆発を未然に防止することができる。

以上説明したように本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫本体上部に設けたユニットベースと、圧縮機、凝縮器、庫外ファンを前記ユニットベースの上部に配設し、蒸発器、庫内ファンを前記ユニットベースの下部に配設した冷蔵庫において、前記圧縮機、前記凝縮器、減圧装置、前記蒸発器を順次環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの内部に可燃性冷媒を封入し、前記減圧装置は抵抗値の大きい第１の減圧機構と抵抗値の小さい第２の減圧機構とを有し、前記第１の減圧機構と前記第２の減圧機構のいずれか一方に選択的に冷媒通路を切替える三方弁とからなり、通常負荷時には前記三方弁を前記第１の減圧機構に切替え、デフロスト時には前記三方弁を閉止するものであり、冷媒循環量を適正に保って、省エネルギー化を図る。

また、デフロスト時には三方弁を閉止するため、凝縮器内の冷媒が蒸発器へ流入するのを遮断して、万一蒸発器で冷媒が漏洩しても、燃焼下限濃度以下となり、爆発を未然に防止することができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、冷蔵庫本体上部に設けたユニットベースと、圧縮機、凝縮器、庫外ファンを前記ユニットベースの上部に配設し、蒸発器、庫内ファンを前記ユニットベースの下部に配設した冷蔵庫において、前記圧縮機、前記凝縮器、減圧装置、前記蒸発器を順次環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの内部に可燃性冷媒を封入し、前記減圧装置は抵抗値の大きい第１の減圧機構と抵抗値の小さい第２の減圧機構とを有し、前記第１の減圧機構と前記第２の減圧機構のいずれか一方に選択的に冷媒通路を切替える三方弁とからなり、通常負荷時には前記三方弁を前記第１の減圧機構に切替え、デフロスト時には前記三方弁を閉止するものであり、通常負荷時に三方弁を抵抗値が大きい方の第１の減圧機構に切替えることにより、凝縮器に余剰冷媒を液化貯留し、冷媒循環量を適正に保って、省エネルギー化を図る。

また、デフロスト時には三方弁を閉止するため、凝縮器内の冷媒が蒸発器へ流入するのを遮断して、万一蒸発器で冷媒が漏洩しても、燃焼下限濃度以下となり、爆発を未然に防止することができる。

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、三方弁をユニットベースの上部に配設したものであり、三方弁と配管の接続部から冷媒が漏洩しても、大気中に放出されるため、発火の危険性を低減できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、三方弁を庫外ファンの風下側に配設したものであり、三方弁と配管の接続部から冷媒が漏洩しても、庫外ファンにより大気中に拡散されるとともに、庫外ファンの電気接点部を着火源とする発火を未然に防止でき、より一層安全性が向上する。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、冷蔵庫の庫内温度を検知する庫内温度検知センサーを備え、庫内温度が所定値以上のとき、三
方弁を第２の減圧機構に切替えることにより、庫内温度を短時間で低下させ、庫内温度の安定化を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、起動時に三方弁を全開にして第１の減圧機構と第２の減圧機構に連通させることにより、減圧装置の絞り量が小さくなり、冷媒循環量が増大して冷凍能力の不足が防止でき、庫内温度が設定値に到達するまでの時間を短縮できる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、外気温度検知センサーを備え、外気温度が所定値以下となる場合は、第２の減圧機構に切替えるようにして、低外気温時に凝縮器全体が液冷媒で満たされるのを緩和し、冷媒循環量の異常低下による鈍冷を防止できる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、圧縮機を可変容量式圧縮機としたものであり、キャピラリ切替だけでは対応できない過負荷時において、圧縮機の回転数を高くして、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足を防止できる。

また、圧縮機の回転数を負荷に応じて最適に制御することにより、消費電力を低減することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、可燃性冷媒として、イソブタンを用いるもので、運転中の低圧圧力が大気圧以下の負圧になるので、万一蒸発器が損傷しても、庫内側の低圧冷媒回路からの冷媒漏洩を低減することができる。

以下本発明による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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による冷蔵庫の冷凍サイクル図である。図２は同実施の形態の冷蔵庫の縦断面図である。図３は同実施の形態の動作を示すフローチャートである。

図１、図２に示すように、冷蔵庫本体上部に設けたユニットベース６の上部に圧縮機７、凝縮器８、庫外ファン９が配設され、ユニットベース６の下部に蒸発器１０、庫内ファン１１が配設されている。また、圧縮機６、凝縮器７、減圧装置１２、蒸発器１０を順次環状に接続して冷凍サイクルを構成し、内部にはプロパンやイソブタン等の可燃性冷媒が封入されている。また、減圧装置１２は、キャピラリチューブを用いた第１の減圧機構１３と、第１の減圧機構１３よりも小さな抵抗とした第２の減圧機構１４と、第１の減圧機構１３と第２の減圧機構１４のいずれか一方に選択的に冷媒通路を切替える三方弁１５とから構成される。また、冷蔵庫の庫内にサーミスタを用いた庫内温度検知センサー１６を設け、三方弁制御手段１７を備える。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作を説明する。

まず、庫内温度検知センサー１６で検知した庫内温度が所定値以下の通常負荷時においては、圧縮機７で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器８に流入し凝縮液化される。そして、三方弁制御手段１７により三方弁１５は第１の減圧機構１３側へと冷媒通路を切替えるため、冷媒は第１の減圧機構１３で減圧され蒸発器１０に流入するとともに、冷凍サイクル内の余剰冷媒は凝縮器８内に液冷媒として溜まり、冷蔵庫の負荷変動調整用として機能する
。その後、蒸発器１０により蒸発ガス化された冷媒は、再び圧縮機７に流入する。

次に、庫内温度検知センサー１６で検知した庫内温度が所定値以上の高負荷時には、三方弁制御手段１７により三方弁１５が第２の減圧機構１４側へと冷媒通路を切替えるため、凝縮器８で凝縮液化された冷媒は、第１の減圧機構１３よりも小さな抵抗とした第２の減圧機構１４で減圧され、通常負荷時よりも冷媒循環量が増加した状態で蒸発器１０に流入し、蒸発ガス化されて圧縮機７へと戻る。

また、三方弁制御手段の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップ１で所定の基準温度をＴ＝２５℃とする。ステップ２で庫内温度検知センサー１６により庫内温度を検知する。ステップ３で庫内温度と所定の基準温度Ｔを比較する。そして、ｔ≧Ｔならばステップ４で三方弁制御手段１７により三方弁１５を第２の減圧機構１４側へと切替える。また、ｔ＜Ｔならばステップ５で三方弁制御手段１７により三方弁１５を第１の減圧機構１３側へと切替える。ステップ６でデフロストを開始するかしないかを判断する。そして、デフロストを開始する場合は、ステップ７で三方弁１５を閉止し、凝縮器８内の冷媒が蒸発器１０に流入するのを遮断した後、ステップ８で圧縮機７を停止し、ステップ９でデフロスト運転を行う。

以上のように本実施の形態の冷蔵庫は冷凍サイクルの内部に可燃性冷媒を封入し、減圧装置１２が、第１の減圧機構１３と、第２の減圧機構１４と、第１の減圧機構１３と第２の減圧機構１４のいずれか一方に選択的に冷媒通路を切換える三方弁１５とからなり、通常負荷時には三方弁１５を抵抗値が大きい方の第１の減圧機構１３に切替え、デフロスト時には三方弁１５を閉止する三方弁制御手段１７を備えたものであり、通常負荷時に三方弁１５を抵抗値が大きい方の第１の減圧機構１３に切替えることにより、凝縮器８に余剰冷媒を液化貯留し、冷媒循環量を適正に保って、省エネルギー化を図る。

また、デフロスト時には三方弁１５を閉止するため、凝縮器８内の冷媒が蒸発器１０へ流入するのを遮断して、万一蒸発器１０で冷媒が漏洩しても、燃焼下限濃度以下となり、爆発を未然に防止することができる。

なお、本実施の形態の三方弁１５をユニットベース６の上部に配設することで、三方弁１５と配管の接続部から冷媒が漏洩しても、大気中に放出されるため、漏洩箇所周辺が爆発下限濃度を上回ることはなく、発火の危険性が低減され、安全性が向上する。

本実施の形態の三方弁１５を庫外ファン９の風下側に配設することで、三方弁１５と配管の接続部から冷媒が漏洩しても、庫外ファン９により大気中に拡散されるとともに、庫外ファンの電気接点部を着火源とする発火を未然に防止でき、より一層安全性が向上する。

本実施の形態の三方弁１５を起動時に全開にして、第１の減圧機構１３と第２の減圧機構１４に連通させることにより、減圧装置１２の絞り量が小さくなり、冷媒循環量が増大し、冷凍能力の不足が防止でき、庫内温度が設定値に到達するまでの時間を大幅に短縮できる。

本実施の形態の三方弁１５を外気温度が所定値以下となる冬期などは、抵抗値が小さい方の第２の減圧機構１４に切替えることにより、低外気温時に凝縮器８全体が液冷媒で満たされるのを緩和し、冷媒循環量の異常低下による鈍冷を防止できる。

本実施の形態の圧縮機７を可変容量式圧縮機とすることで、三方弁１５によるキャピラ
リを用いた２つの減圧機構の切替えだけでは対応できない過負荷時において、可変容量式圧縮機の回転数を高くすることで、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足を防止できる。また、可変容量式圧縮機の回転数を負荷に応じて最適に制御することにより、消費電力を低減することができる。

本実施の形態の可燃性冷媒として、イソブタンを用いることで、運転中の低圧圧力が大気圧以下の負圧になるため、万一蒸発器１０が損傷しても、庫内側の低圧冷媒回路からの冷媒漏洩を防止できる。

以上のように本発明にかかる冷蔵庫は、デフロスト時には三方弁を閉止するため、凝縮器内の冷媒が蒸発器へ流入するのを遮断して、万一蒸発器で冷媒が漏洩しても、燃焼下限濃度以下となり、爆発を未然に防止することができ、可燃性冷媒を適用した同様の冷凍装置を有する冷凍空調機器に幅広く適用できる。

本発明による冷蔵庫の実施の形態１の冷凍サイクル図 同実施の形態１の冷蔵庫の縦断面図 同実施の形態１の冷蔵庫の動作を示すフローチャート 従来の冷蔵庫の冷凍サイクル図

符号の説明

６ ユニットベース
７ 圧縮機
８ 凝縮器
９ 庫外ファン
１０ 蒸発器
１１ 庫内ファン
１２ 減圧装置
１３ 第１の減圧機構
１４ 第２の減圧機構
１５ 三方弁
１６ 庫内温度検知センサー
１７ 三方弁制御手段

Claims (8)

1. 冷蔵庫本体上部に設けたユニットベースと、圧縮機、凝縮器、庫外ファンを前記ユニットベースの上部に配設し、蒸発器、庫内ファンを前記ユニットベースの下部に配設した冷蔵庫において、前記圧縮機、前記凝縮器、減圧装置、前記蒸発器を順次環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの内部に可燃性冷媒を封入し、前記減圧装置は抵抗値の大きい第１の減圧機構と抵抗値の小さい第２の減圧機構とを有し、前記第１の減圧機構と前記第２の減圧機構のいずれか一方に選択的に冷媒通路を切替える三方弁とからなり、通常負荷時には前記三方弁を前記第１の減圧機構に切替え、デフロスト時には前記三方弁を閉止することを特徴とする冷蔵庫。
2. 三方弁をユニットベースの上部に配設したことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 三方弁を庫外ファンの風下側に配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
4. 冷蔵庫の庫内温度を検知する庫内温度検知センサーを備え、庫内温度が所定値以上のとき、三方弁を第２の減圧機構に切替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
5. 起動時に三方弁を全開にして第１の減圧機構と第２の減圧機構に連通させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
6. 外気温度検知センサーを備え、外気温度が所定値以下となる場合は、第２の減圧機構に切替えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
7. 圧縮機を可変容量式圧縮機としたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
8. 可燃性冷媒として、イソブタンを用いることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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