JP2005156108A

JP2005156108A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2005156108A
Application number: JP2003399079A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Nakanishi; 和也中西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-16
Also published as: CN100572992C; WO2005052475A1; CN1875230A

Abstract

【課題】冷蔵庫の省電力化を図るため、冷蔵室と冷凍室の温度コントロールを改善し運転パターンを安定化させ低消費電力量の冷蔵庫を提供する。
【解決手段】圧縮機３１と流路切替弁３２と冷蔵室用蒸発器２６と冷凍室用蒸発器２７と冷凍室冷却用ファン２８を備えた冷蔵室２１と冷凍室２２とで構成され、冷蔵室用蒸発器２６と冷凍室用蒸発器２７を直列に配設し、冷蔵室２１は直冷式で冷却、冷凍室２２は間冷式で冷却し、冷蔵室温度センサー２９のオン温度３９とオフ温度４０の差を冷凍室温度センサー３０のオン温度４１とオフ温度４２の差より小さくしたことにより、冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し冷凍室回路で冷却を終了する安定したサイクルで冷蔵庫を運転することができ、冷凍室をオフ温度４２以下に冷却し消費電力量を増加させることを抑制し、省電力化となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵室・冷凍室と冷凍室を交互に冷却し、冷蔵室は直冷式により冷却し、冷凍室を間冷式で冷却する冷蔵庫の省電力化に関するものである。

従来、中型、大型冷凍冷蔵庫は、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用蒸発器と冷蔵室冷却用ファンと、冷凍室を冷却するための冷凍室用蒸発器と冷凍室冷却用ファンを有し、冷蔵室、冷凍室共に間冷式で冷却している（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫を示すものである。図７に示すように、冷蔵室１と冷凍室２とが上下に区画形成され、キャビネット３と、冷蔵室１を形成する内箱４と、キャビネット３と内箱４との間に充填された断熱材５と、冷蔵室１の背面に配設された冷蔵室用蒸発器６と、近傍には冷蔵室１の区画内空気を冷蔵室用蒸発器６を通過させて循環させる冷蔵室冷却用ファン７が設けてある。また、冷凍室２の奥面に冷凍室用蒸発器８が配設され、近傍には冷凍室２の区画内空気を冷凍室用蒸発器８を通過させて循環させる冷凍室冷却用ファン９が設けてある。

また、冷蔵室温度センサー１０と冷凍室温度センサー１１を有し、マイクロコンピューターを備えた制御回路１２により、圧縮機１３、切替弁１４、および冷蔵室冷却用ファン７、冷凍室冷却用ファン９の運転を制御し、冷蔵室１と冷凍室２を所定の温度に制御する。
特表平１０−５０３２７７号公報

しかしながら、上記従来の構成では、冷蔵室１と冷凍室２を冷蔵室冷却用ファン７と冷凍室冷却用ファン９で間冷式にて冷却するため、各冷却用ファンが庫内を攪拌し庫内を冷却するため、庫内の温度分布が良く、さらに食品の冷却スピードは向上する一方、冷気対流によるガスケットなどからの熱リークが大きく、さらに、冷気用ダクト、霜取回路などが必要となり簡略化できず内容積が減少し、安価に冷却サイクルを構成することができない。そこで、冷気対流による熱リークが少なく、安価で冷却サイクルを構成できる直冷方式による蒸発器を冷蔵室に採用した冷蔵庫が提案されているが、冷蔵室内の自然対流のため、ドア開閉、周囲温度の変化により冷蔵室温度センサーの検知反応が予め備えた制御プログラムに従って冷蔵庫が運転されず、運転パターンが変化し冷凍室内設定温度以下に冷却し、消費電力量が増加する課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、安価に冷却サイクルを構成することができる直冷方式を冷蔵室に採用した冷蔵庫において、消費電力量低減化を図った冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、圧縮機と凝縮器と流路切替弁と冷蔵室用蒸発器と冷凍室用蒸発器と冷凍室冷却用ファンを備えた冷蔵室と冷凍室とで構成され、前記冷蔵室用蒸発器と前記冷凍室用蒸発器を直列に配設し、前記冷蔵室は直冷式で冷却し、前記冷凍室は間冷式で冷却する冷蔵庫において、前記冷蔵室温度センサーと前記冷凍室温度センサーにより、前記流路切替弁を冷蔵室・冷凍室回路と冷凍室回路に切り替え前記冷蔵室・前記冷凍室と前記冷凍室を交互に冷却し、前記圧縮機の起動と停止を制御するものであり、前記冷蔵室温度センサーのオン温度とオフ温度の差を前記冷凍室温度センサーのオン温度とオフ温度の差より小さくしたことである。

これによって、前記冷蔵室と前記冷凍室が設定温度に到達し前記圧縮機が停止、冷却を中止した後、前記冷蔵室と前記冷凍室がドア開閉と周囲からの吸熱などにより冷却開始温度に到達するが、前記冷蔵室温度センサーの前記オン温度と前記オフ温度の差の小さい前記冷蔵室が前記冷凍室よりも早く冷却開始の前記オン温度に到達するため、前記圧縮機起動後は冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し、更に前記冷蔵室温度センサーが前記オフ温度以下になると前記流路切替弁により前記冷凍室回路に移行し、前記冷凍室が前記オフ温度になると前記圧縮機が停止する冷却サイクルを繰り返すこととなるため、冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し冷凍室回路で冷却を終了する安定したサイクルで冷蔵庫を運転することができる。

本発明の冷蔵庫は、前記冷蔵室温度センサーのオン温度とオフ温度の差を前記冷凍室温度センサーのオン温度とオフ温度の差より小さくしたことにより、冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し冷凍室回路で冷却を終了する安定した冷却サイクルで冷蔵庫を運転することができるため、運転パターンが変化し冷凍室をオフ温度以下に冷却し、消費電力量が増加するのを抑制でき、消費電力量低減を図ることができる。

請求項１に記載の発明は、圧縮機と凝縮器と流路切替弁と冷蔵室用蒸発器と冷凍室用蒸発器と冷凍室冷却用ファンを備えた冷蔵室と冷凍室とで構成され、前記冷蔵室用蒸発器と前記冷凍室用蒸発器を直列に配設し、前記冷蔵室は直冷式で冷却し、前記冷凍室は間冷式で冷却する冷蔵庫において、前記冷蔵室温度センサーと前記冷凍室温度センサーにより、前記流路切替弁を冷蔵室・冷凍室回路と冷凍室回路に切り替え前記冷蔵室・前記冷凍室と前記冷凍室を交互に冷却し、前記圧縮機の起動と停止を制御するものであり、前記冷蔵室温度センサーのオン温度とオフ温度の差を前記冷凍室温度センサーのオン温度とオフ温度の差より小さくしたことにより、前記冷蔵室と前記冷凍室が前記オフ温度に到達し前記圧縮機が停止、冷却を中止した後、前記冷蔵室と前記冷凍室がドア開閉と周囲からの吸熱などにより前記オン温度に到達するが、前記オン温度と前記オフ温度の差の小さい前記冷蔵室が前記冷凍室よりも早くオン温度に到達するため、前記圧縮機起動後は前記冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し、更に前記冷蔵室温度センサーが前記オフ温度以下になると前記流路切替弁により前記冷凍室回路に移行し、前記冷凍室が前記オフ温度以下になると前記圧縮機が停止する冷却サイクルを繰り返すこととなるため、前記冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し前記冷凍室回路で冷却を終了する安定した冷却サイクルで冷蔵庫を運転することができ、運転パターンが変化し冷凍室内前記オフ温度以下に冷却し、消費電力量が増加するのを抑制でき、消費電力量低減を図ることができる。

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、冷蔵室・冷凍室回路冷却時の圧縮機回転数を、冷凍室回路冷却時の圧縮機回転数より低回転とすることにより、冷蔵室用蒸発器の蒸発温度が上昇、圧縮比が低下し冷却システム効率が向上し、消費電力量を低減することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷凍室回路冷却時の圧縮機回転数を、冷蔵室・冷凍室回路冷却時の圧縮機回転数より低回転とすることにより、消費電力量の大半を占める圧縮機入力が低下し、消費電力量を低減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷凍室回路冷却開始時より所定時間、冷凍室冷却用ファンの回転数を変化させることにより、冷蔵室用蒸発器内に滞留した冷媒を圧縮機に回収させ、消費電力量の大半を占める圧縮機入力が低下し、消費電力量を低減することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷蔵室・冷凍室回路冷却開始時より所定時間、冷凍室冷却用ファンを停止させることにより、冷蔵室・冷凍室回路冷却開始時の冷凍室用蒸発器温度上昇による冷凍室の温度上昇を防止し、消費電力量を低減することができる。

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。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図を示すものである。図２は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷凍サイクル図である。図３は本発明の実施の形態１におけるタイムチャートである。

図１において、冷蔵室２１と冷凍室２２とが上下に区画形成され、キャビネット２３と、冷蔵室２１を形成する内箱２４と、前記キャビネット２３と前記内箱２４との間に充填された断熱材２５と、冷蔵室２１の背面に配設された冷蔵室用蒸発器２６と、冷凍室２２の奥面に冷凍室用蒸発器２７が配設され、近傍には冷凍室２２の区画内空気を冷凍室用蒸発器２７を通過させて循環させる冷凍室冷却用ファン２８が設けてある。

また、冷蔵室２１と冷凍室２２には区画内温度を検知する、例えばサーミスタである冷蔵室温度センサー２９、冷凍室温度センサー３０を設けてあり、圧縮機３１と流路切替弁３２と冷凍室用ファン２９とを制御する制御回路３３とを備えている。

また、圧縮機３１と流路切替弁３２は可燃性冷媒を用いた場合の安全性向上の面からキャビネット２３内での配管溶接箇所低減のため機械室３４内に配設してある。
また、圧縮機３１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。

図２に示すように、冷蔵庫の冷凍サイクルは、圧縮機３１、凝縮器３５、ドライヤー３６、流路切替弁３３、第一のキャピラリー３７、第二のキャピラリー３８、冷蔵室用蒸発器２６、冷凍室用蒸発器２７及びこれらを接続する配管で形成されている。

以上のように構成された冷蔵庫について、図３のタイムチャートを用い以下その動作、作用を説明する。

まず、圧縮機３１停止中に、冷蔵室２１および冷凍室２２の温度検知手段である冷蔵室温度センサー２９もしくは冷凍室温度センサー３０のうちいずれか一方が、予め設定された所定の温度以上を検知すると制御回路３３はこの信号を受け、例えば冷凍室２２の冷凍室温度センサー３０が予め設定されたオン温度４１以上を検知すると圧縮機３１が作動し、流路切替弁３２を第二のキャピラリー３８側に開放し冷凍室２２の冷却を開始する。圧縮機３１の動作により吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器３５にて放熱して凝縮液化し、流路切替弁３２を経て第２のキャピラリー３８で減圧されて冷凍室用蒸発器２７に至る。冷凍室２２内の空気と熱交換した冷媒は冷凍室用蒸発器２７で蒸発気化し、冷凍室２２内の空気が冷却される。

冷凍室２２冷却中に冷凍室温度センサー３０が予め設定されたオフ温度４２以下かつ冷蔵室温度検知手段である冷蔵室温度センサー２９が予め設定されたオン温度３９以上を検知すると制御手段３３はこの信号を受け、流路切替弁３２を第一のキャピラリー３７側に開放し冷蔵室２１の冷却を開始する。圧縮機３１の動作により吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器３５にて放熱して凝縮液化し、流路切替弁３２を経て第一のキャピラリー３７で減圧されて冷蔵室用蒸発器２６に至る。冷蔵室２１内の空気と積極的に熱交換した冷媒は冷蔵室用蒸発器２６内で蒸発気化し、熱交換した空気はより低温の空気となって冷蔵室２１を冷却し、気化した冷媒は圧縮機３１に吸入される。気化した冷媒と気化しなかった冷媒が、冷凍室用蒸発器２７に至り、冷凍室２２の空気と熱交換した冷媒が冷凍室用蒸発器２７内で蒸発気化し、冷凍室２２内の空気が冷却される。気化した冷媒は圧縮機３１に吸入される。

以上のように冷蔵室温度センサー２９および冷凍室温度センサー３０により流路切替弁３２で冷媒の流れを、冷蔵室・冷凍室回路または冷凍室回路に切り替え、精度良く温度コントロールする。

また、冷蔵室２１を約４℃から５℃に、冷凍室２２を約−１８℃に温度コントロールするために、制御回路３３の予め備えた制御プログラムに冷蔵室２１を冷却開始するオン温度３９と冷却停止するオフ温度４０、冷凍室２２を冷却開始するオン温度４１と冷却停止するオフ温度４１が組み込まれており、冷蔵室温度センサー２９および冷凍室温度センサー３０により検出された冷蔵室２１と冷凍室２２の庫内温度を制御回路３３が検知し、圧縮機３１の起動、停止、流路切替弁３１の切り替えを行っている。

ここで、冷蔵室２１を冷却開始するオン温度３９と冷却停止するオフ温度４０の差（以下冷蔵室ディファレンシャル）を、冷凍室２２を冷却開始するオン温度４１と冷却停止するオフ温度４１の差（以下冷凍室ディファレンシャル）より小さくすることにより、例えば冷蔵室ディファレンシャルを約１℃、冷凍室ディファレンシャルを約３℃にすることにより、冷蔵室２１が所定の約５℃、冷凍室２２が所定の約−１８℃に到達し圧縮機３１が停止し、圧縮機３１が停止中に周囲温度の影響で冷蔵室２１と冷凍室２２が吸熱し温度上昇するが、冷蔵室２１の庫内温度が冷凍室２２の庫内温度より先に、冷却を開始するオン温度に到達するため、必ず冷蔵室・冷凍室回路から冷却開始する。

以上のように、本実施の形態においては、冷蔵室温度センサー２９のオン温度３９とオフ温度４０の差を冷凍室温度センサー３０のオン温度４１とオフ温度４２の差より小さくしたことにより、冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し冷凍室回路で冷却を終了する安定したサイクルで冷蔵庫を運転することができ、冷凍室をオフ温度４２以下に冷却し消費電力量を増加させることを抑制し、省電力化を図ることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるタイムチャートである。

なお、実施の形態１と同様の動作については説明を省略し、圧縮機回転数についての制御方法のみ説明を行う。

冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し冷凍室回路で冷却を終了する安定したサイクルにおいて、冷蔵室・冷凍室回路時の圧縮機３１の回転数（以下Ｒ２）を冷凍室回路時の圧縮機３１の回転数（以下Ｒ１）より低めにすることにより、消費電力の大半を占める圧縮機の入力を低減することができ、冷却能力を必要とする冷凍室回路時には冷蔵室・冷凍室回路時より高めの回転数にすることにより、冷凍室回路時の運転時間を抑制し、省電力化を図ることができる。

また、冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し冷凍室回路で冷却を終了する安定したサイクルにおいて、例えば冷蔵室の容量が大きく冷蔵室・冷凍室回路運転時間が長くなる場合においては、冷凍室回路時の圧縮機３１の回転数（Ｒ１）を冷蔵室・冷凍室回路時の圧縮機３１の回転数（Ｒ２）より低めにすることにより、冷蔵室・冷凍室回路運転時間を短縮することができ省電力化を図ることができる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３におけるタイムチャートである。

冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し冷凍室回路で冷却を終了する安定したサイクルにおいて、冷凍室回路冷却開始時にＴ１時間冷凍室冷却用ファン２８の回転数を変化させることにより、例えば冷凍室回路時冷凍室冷却用ファン２８の回転数をＲ３とすると、Ｒ３より低回転であるＲ５で回転させることにより、冷凍室回路冷却開始時の冷凍室用蒸発器２７の蒸発温度が高く熱交換効率が悪い状態での熱交換を抑え、冷凍室冷却用ファン２８の入力を低減し、冷凍室回路冷却開始時の冷却効率を高めることができ、省電力化を図ることができる。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４におけるタイムチャートである。

冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し冷凍室回路で冷却を終了する安定したサイクルにおいて、冷蔵室・冷凍室回路冷却開始時にＴ２時間冷凍室冷却用ファン２８停止させることにより、冷蔵室・冷凍室回路冷却開始時の冷凍室用蒸発器２７の蒸発温度が高く熱交換効率が悪い状態での熱交換を抑え、冷凍室冷却用ファン２８の入力を低減し、冷蔵室・冷凍室回路冷却開始時の冷却効率を高めることができ、省電力化を図ることができる。

また、本実施の形態の流路切替弁３２を、圧縮機３１停止中に冷蔵室・冷凍室回路側に開放させることにより、冷媒が冷蔵室・冷凍室回路に満たされ、圧縮機３１起動時の冷却効率が改善し、さらに冷蔵室・冷凍室回路冷却開始時の冷却効率を高めることができ、省電力化を図ることができる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、冷蔵室温度センサーのオン温度とオフ温度の差を冷凍室温度センサーのオン温度とオフ温度の差より小さくしたことにより、冷蔵室・冷凍室回路から冷却を開始し冷凍室回路で冷却を終了する安定した冷却サイクルで冷蔵庫を運転することができるため、運転パターンが変化し冷凍室をオフ温度以下に冷却し、消費電力量が増加するのを抑制でき、消費電力量低減化が可能となるのでペルチェ式冷蔵庫等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷凍サイクル図本発明の実施の形態１における冷蔵庫のタイムチャート本発明の実施の形態２における冷蔵庫のタイムチャート本発明の実施の形態３における冷蔵庫のタイムチャート本発明の実施の形態４における冷蔵庫のタイムチャート従来の冷蔵庫の断面図

符号の説明

２１冷蔵室
２２冷凍室
２６冷蔵室用蒸発器
２７冷凍室用蒸発器
２８冷凍室冷却用ファン
２９冷蔵室温度センサー
３０冷凍室温度センサー
３１圧縮機
３２流路切替弁
３５凝縮器
３９、４１オン温度
４０、４２オフ温度
Ｒ１、Ｒ２圧縮機回転数
Ｒ３、Ｒ５冷凍室冷却用ファン回転数
Ｔ１、Ｔ２所定時間

Claims

圧縮機と凝縮器と流路切替弁と冷蔵室用蒸発器と冷凍室用蒸発器と冷凍室冷却用ファンを備えた冷蔵室と冷凍室とで構成され、前記冷蔵室用蒸発器と前記冷凍室用蒸発器を直列に配設し、冷蔵室は直冷式で冷却し、冷凍室は間冷式で冷却する冷蔵庫において、冷蔵室温度センサーと冷凍室温度センサーにより、前記流路切替弁を冷蔵室・冷凍室回路と冷凍室回路に切り替え前記冷蔵室・前記冷凍室と前記冷凍室を交互に冷却し、圧縮機の起動と停止を制御するものであり、前記冷蔵室温度センサーのオン温度とオフ温度の差を前記冷凍室温度センサーのオン温度とオフ温度の差より小さくしたことを特徴とする冷蔵庫。
冷蔵室・冷凍室回路冷却時の圧縮機回転数を、冷凍室回路冷却時の圧縮機回転数より低回転とすることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
冷凍室回路冷却時の圧縮機回転数を、冷蔵室・冷凍室回路冷却時の圧縮機回転数より低回転とすることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
冷凍室回路冷却開始時より所定時間、冷凍室冷却用ファンの回転数を変化させることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
冷蔵室・冷凍室回路冷却開始時より所定時間、冷凍室冷却用ファンを停止させることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。