JP2007113894A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍モードから冷蔵モード運転への切り替えなど冷却モードの切替えた後の過渡期における圧縮機騒音を低減し静音化を可能とした冷蔵庫を提供する。
【解決手段】圧縮機９と、圧縮機からの吐出ガスを受ける凝縮器10の出口側に設けられ冷凍用冷却器４と冷蔵用冷却器５へ冷媒流路を切り替える切替弁11と、この切替弁からそれぞれ減圧装置12、13を介して接続された前記冷凍用冷却器および冷蔵用冷却器とから冷凍サイクルを形成し、前記切替弁によって冷媒流を切り替える際に、冷媒流量を一時的に減少させるようにしたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、切替弁を用いて冷却器への冷媒流入を制御する冷蔵庫に関する。

現在、市場に供されている冷凍冷蔵庫においては、冷凍貯蔵空間および冷蔵貯蔵空間をそれぞれ専用に冷却する冷凍用冷却器および冷蔵用冷却器を設けて、各室を所定温度に冷却する方法が採用されている。

この場合、−１８℃以下の温度に冷却される冷凍空間、および＋１〜３℃程度に冷却保持する冷蔵や野菜保存空間に対応させるため、冷凍サイクルの凝縮器出口部に、例えば、特許文献１に記載されているような冷媒流路を切り替える３方電磁弁を配置し、これにそれぞれ専用の絞り度合を有する毛細管を接続して冷凍および冷蔵用冷却器を並列配置している。そして、前記冷凍および冷蔵用冷却器に交互に冷媒を供給することで、冷凍、冷蔵貯蔵空間それぞれの冷却温度に沿った蒸発温度で冷却運転をおこない、冷蔵室を冷却する際は、蒸発温度を室内冷却温度に沿って高くしてサイクルの効率を上げるようにした冷蔵庫が商品化されている。
特開２００１−３４３０７６号公報

上記の場合、冷凍用と冷蔵用冷却器は交互に冷媒が供給されて冷却運転されることになるが、冷凍モード運転から冷蔵モード運転へ切り替わった際には、冷媒流路の切替弁である三方弁の冷蔵用冷却器側へ開口が一気に開放されるため、冷蔵用冷却器側への冷媒流量が急激に増加することになる。そして、冷蔵用冷却器の蒸発温度が高いために冷却器の下流側における低圧側の冷凍サイクル内圧力が上昇し、しかも、前記低圧側圧力が安定するまでの過渡期においては、より高い圧力のまま推移するので、圧縮機への負荷が大きくなり、圧縮機騒音が高くなる問題があった。

本発明は上記点を考慮してなされたものであり、冷凍モードから冷蔵モード運転への切り替えなど冷却モードの切替えた後の過渡期における圧縮機騒音を低減し静音化を可能とした冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明請求項１記載の冷蔵庫は、圧縮機と、圧縮機からの吐出ガスを受ける凝縮器の出口側に設けられ冷凍用冷却器と冷蔵用冷却器へ冷媒流路を切り替える切替弁と、この切替弁からそれぞれ減圧装置を介して接続された前記冷凍用冷却器および冷蔵用冷却器とから冷凍サイクルを形成し、前記切替弁によって冷媒流を切り替える際に、冷媒流量を一時的に減少させるようにしたことを特徴とするものであり、請求項６記載の冷蔵庫は、圧縮機と、圧縮機からの吐出ガスを受ける凝縮器の出口側に設けられた複数の減圧装置への冷媒流路を切り替える切替弁と、前記複数の減圧装置に対して単一に設けられた冷却器とから冷凍サイクルを形成し、前記切替弁によって冷媒流を切り替える際に、冷媒流量を一時的に減少させるようにしたことを特徴とする。

上記請求項１記載の構成によって、冷凍用冷却器と冷蔵用冷却器の双方を各貯蔵空間の冷却に応じた蒸発温度として冷凍サイクル効率を向上することができるとともに、冷却モードの切替え時など圧縮機に急激な負荷が掛かることを避けて、切替えた後の圧縮機騒音を低減し静音化することができるものであり、請求項６の発明によれば、単一の冷却器による冷却方式であっても、冷媒流路の切替え時における騒音を低減できるものである。

以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。図１に縦断面図を示す冷蔵庫本体（１）は、断熱箱体の内部に貯蔵空間を形成し、仕切壁により冷凍室や製氷室の冷凍空間（２）、冷蔵室や野菜室の冷蔵空間（３）など複数の貯蔵室に区分している。

各貯蔵室は、冷凍空間や冷蔵空間毎に配置した冷凍用冷却器（４）や冷蔵用冷却器（５）および冷気循環ファン（６）（７）によってそれぞれ所定の設定温度に冷却保持されるものであり、各冷却器（４）（５）は、本体背面下部の機械室（８）に設置した圧縮機（９）から供給される冷媒によって冷却される。

図２は、上記本発明の冷蔵庫における冷凍サイクルを示すものであり、前記圧縮機（９）、凝縮器（10）、冷媒流路の切替弁（11）、および並列に接続した前記冷凍用および冷蔵用冷却器（４）（５）を環状に連結している。前記凝縮器（10）は、平板状にして前記機械室（８）の背面上方に立設されており、凝縮器（10）で液化した冷媒は前記切替弁（11）によってその流路を切り替えられ、それぞれ減圧装置である毛細管（12）（13）を経由して冷凍用冷却器（４）あるいは冷蔵用冷却器（５）に交互に、あるいは双方同時に供給され、蒸発することで各冷却器を低温化し、冷気ファン（６）（７）による循環によってそれぞれの貯蔵室内を所定の空気温度に冷却するものであり、冷凍用冷却器（４）で蒸発気化した冷媒はアキュムレータ（14）を介して吸込み管（15）から再び圧縮機（９）に戻り、また冷蔵用冷却器（５）からのガス冷媒も前記冷凍用冷却器（４）からの吸込み管（15）と合流して圧縮機（９）の吸込み側に戻るように構成されている。

しかして、切替弁（11）は、圧縮機（９）からの吐出ガスを受ける凝縮器（10）の出口側に設けられて冷凍用冷却器（４）と冷蔵用冷却器（５）への冷媒流路の切り替えとともに流量を絞り制御できる膨張弁としても機能するものであり、図３に示すように、弁ケース（18）内に冷凍用冷却器（４）側へのＦ弁口（19ａ）と冷蔵側冷却器（５）へのＲ弁口（19ｂ）とを形成した弁座（19）を設け、弁座（19）に対して弁体（20）をその上部に配置した三方弁である。

弁体（20）は、前記Ｆ弁口（19ａ）およびＲ弁口（19ｂ）と回転軌跡上でそれぞれ対応するように所定長さに亙って円弧状に延び、回転軸（20ｃ）の中心から回転移動半径を相違させた２箇所の断面Ｖ字状のＦ凹溝（20ａ）およびＲ凹溝（20ｂ）を所定の端縁形状に成形した厚肉段部（20ｄ）の下面に形成しており、弁座（19）の上面と弁体（20）を密接重合しつつ、上部に設けた図示しないステッピングモータによる０〜８５のパルスステップで回転駆動するものである。

この冷媒流量の絞り機能を有する三方弁である切替弁（11）は、冷凍サイクル制御信号によるパルス信号で弁体（20）を矢印方向への回転させるものであり、所定のパルス位置で前記弁体の回転半径外側のＦ凹溝（20ａ）とＦ弁口（19ａ）とが上下に重合し連通した場合には、流入弁口（21）から弁（11）内に流入した冷媒が、Ｆ凹溝（20ａ）の前記厚肉段部（20ｄ）の開放端縁からＶ字状のＦ凹溝（20ａ）内に進入し、Ｆ凹溝と連通するＦ弁口（19ａ）から流出して冷凍側毛細管（12）に導入され、冷凍用冷却器（４）で蒸発気化する。

一方、同様に回転半径内側のＲ凹溝（20ｂ）とＲ弁口（19ｂ）とが連通した場合には、Ｒ凹溝（20ｂ）に流入した冷媒は連通するＲ弁口（19ｂ）から冷蔵側毛細管（13）に流入して冷蔵用冷却器（５）で蒸発するものである。

さらに、冷蔵側であるＲ凹溝（20ｂ）は、Ｖ字状溝が回転先端から厚肉段部（20ｄ）の開放端に向かうにしたがってその断面積が随時拡大するように形成されており、弁体（20）と弁座（19）との重合部の断面図である図４に示すように、回転する弁体（20）が、例えば（ａ）で示すＲ凹溝（20ｂ）の回転始点である４９パルスの位置から、（ｂ）で示す凹溝の中間部である６２パルスの位置、および（ｃ）厚肉段部の開放端である７８パルス位置の間で最小から最大の流通開口面積となってＲ弁口（19ｂ）に連通するようにしており、パルスによる回転制御によって流路の切り替えや流量の絞り調整をきめ細かくおこなうことができる。

本実施例においては、冷凍用冷却器（４）側は全開あるいは全閉のいずれかにほぼ固定し、冷蔵側冷却器（５）へのＲ弁口（19ｂ）への開口度をＲ凹溝（20ｂ）により変化させて冷媒流量を絞るようにしており、例えば、冷凍および冷蔵空間（２）（３）とも所定の冷却温度状態にある場合は、図５のように、図中右回りに回転する弁体（20）が２０パルス位置にあり、Ｆ凹溝（20ａ）とＦ弁口（19ａ）、およびＲ凹溝（20ｂ）とＲ弁口（19ｂ）とは合致せず、冷凍および冷蔵冷却器双方への弁座（19）上の弁口（19ａ）（19ｂ）は弁体（20）の厚肉段部（20ｄ）による閉鎖状態にあって冷媒は流れず冷却作用はおこなわれない。

そして、冷凍運転停止状態での時間経過や冷凍室扉の開扉により、冷凍空間（２）の温度が上昇したことを温度センサーが検知した場合は、前記図３の位置のように、弁体（20）が回転して、Ｆ弁口（19ａ）が全開し、冷媒が冷凍用冷却器（４）側に流れる。このとき冷蔵側のＲ凹溝（20ｂ）とＲ弁口（19ｂ）とは依然として連通関係はなく、冷蔵用冷却器（５）に冷媒は供給されないものであり、冷凍空間（２）を集中して冷却することになる。

しかして、冷蔵空間（３）の温度が上昇した場合には、６２パルスの位置となり、図６に示すように、Ｒ凹溝（20ｂ）の中間幅の位置がＲ弁口（19ｂ）と連通して冷蔵側への冷媒流量を全開時の５０％程度に絞って流すことで冷却作用をおこなうようにしている。

この冷媒流量を絞って流す時間は数１０秒から数分レベルであり、この時間中は冷蔵用冷却器（５）への急激な冷媒の流れ込みを抑制し、圧力の急激な上昇や変動を低減することで、圧縮機（９）の騒音発生を抑えることができる。そして、所定時間の経過後、冷蔵用冷却器（５）内の圧力状態が安定した段階で弁体（20）を８２パルスの位置にし、Ｒ弁口（19ｂ）を全開状態にして冷却するものである。

なお、切替弁（11）における弁の開放制御は、冷凍用冷却器（４）と冷蔵側冷却器（５）への弁開口度を双方とも全開、あるいは全閉、および冷凍側弁開口を絞って冷蔵側を全開したり、あるいは冷蔵側の弁開口を絞って冷凍側を全開するなど種々のパターンを選択できるが、上記実施例では、冷凍用冷却器（４）と冷蔵用冷却器（５）とを並列に接続し、冷却制御は冷凍冷蔵の同時冷却と冷凍側のみ冷却の２通りとしている。

したがって、前記のようにＲ弁口（19ｂ）が全開状態で冷蔵用冷却器（５）に冷媒を流通させている場合も冷凍側は全開による冷媒の流通状態を保持しており、冷凍側冷蔵側双方とも同時に冷媒が供給され冷却動作をおこなうものであるが、切替弁（11）を冷凍側と冷蔵側とを個々に流通させる場合と、双方とも閉塞する場合の３通りの制御をおこなう三方弁として冷却制御を冷凍用冷却器（４）側と冷蔵用冷却器（５）側との交互冷却とし、冷凍側の冷却から冷蔵側への冷却に切り替える際に、上記冷蔵側の冷媒流量を絞るようにしてもよく、図７のタイミングチャート図でこの場合の弁開閉と騒音値との関係を示すように、冷蔵側の弁開度を絞ることにより圧縮機（９）の騒音値を抑制することができる。

上記実施例においては、冷却運転の切替え時に冷蔵側回路への冷媒流量を絞るようにした制御について説明したが、これを、図８に示すタイミングチャートのように、圧縮機（９）の回転数を下げることでおこなうようにしてもよい。すなわち、冷凍から冷蔵側への冷却運転の切替え時に能力可変型の冷媒圧縮機（９）の回転数を、例えば、切替え前の５０％程度に小さくして冷媒流量を減らし、所定時間運転して冷蔵用冷却器（５）内の圧力状態が安定した段階で、所定の、例えば７５Ｈｚに周波数を上げるようにしてもよく、また、最低の２５Ｈｚから最大の７５Ｈｚまで、数１０秒置きに、且つ段階的に上げていくようにしてもよい。

さらに、圧縮機（９）の回転数を低下させるとともに前記切替弁（11）による冷媒流量の絞り制御とを併用するようにしてもよく、これらの制御によっても、冷凍サイクル内の急激な圧力変化を抑制でき、前記同様の騒音低減効果を奏することができる。

また、冷凍サイクルについては、前記図２に示す構成のみでなく、同一部分に同一符号を附した図９に示すように、三方弁とした切替弁（11）に冷凍用の毛細管（12′）と冷蔵用の毛細管（13′）を並列に接続し、冷蔵用毛細管（13′）に接続した冷蔵用冷却器（５′）の下流側は２次毛細管を介して冷凍用冷却器（４′）の入口に接続するようにし、冷媒流を冷凍側のみと冷蔵側と冷凍側との各々に流すようにしてもよい。

あるいは、図10に示すように、切替弁（11）からそれぞれ絞り度合の相違する減圧装置である毛細管（22）（23）を経由して冷凍と冷蔵空間の双方を冷却する単一の冷却器（24）に接続し、前記切替弁（11）の切替え制御で各毛細管（22）（23）への冷媒流を選択することにより、前記冷却器（24）に２段階の蒸発温度を作り出すようにして冷却制御する方式に採用してもよく、前記単一冷却器（24）に対する毛細管（22）から毛細管（23）への冷媒流路の切替え時に前記切替弁（11）の弁開度を絞ることによって冷却器（24）への冷媒流量を一時的に減少させ、冷凍サイクル内圧力が安定した時点で所定の弁開度に拡げるようにすることで、前記同様の過渡期における冷凍サイクル騒音の低減をおこなうことができるものである。

本発明は、切替弁を用いて冷却器への冷媒流入を制御する冷蔵庫の騒音低減に利用することができる。

本発明の１実施形態を示す冷蔵庫の概略縦断面図である。 図１に示す冷蔵庫の冷凍サイクル図である。 図２における切替弁の要部の詳細を示す平面図である。 図３の切替弁における冷蔵側弁体と弁座との部分重合断面図であり、（ａ）はＶ字状溝の幅狭部、（ｂ）は溝中間部、（ｃ）は幅広部の冷媒流路の連通状態を示す。 図３の切替弁の冷凍側と冷蔵側が双方とも全閉の状態を示す平面図である。 図３の弁切替え時における冷蔵側冷媒流量を絞った状態を示す平面図である。 図３の弁切替え時における騒音値を示すタイミングチャート図である。 図３の弁切替え時における圧縮機回転数と騒音値を示すタイミングチャート図である。 本発明の他の実施例における冷凍サイクル図である。 本発明のさらに他の実施例における冷凍サイクル図である。

符号の説明

１ 冷蔵庫本体 ２ 冷凍空間 ３ 冷蔵空間
４ 冷凍用冷却器 ５ 冷蔵用冷却器 ６、７ 冷却ファン
９ 圧縮機 10 凝縮器 11 切替弁
12 冷凍用毛細管 13 冷蔵用毛細管 14 アキュムレータ
15 吸込み管 19 弁座 19ａ 冷凍側弁口
19ｂ 冷蔵側弁口 20 弁体 20ａ 冷凍側凹溝
20ｂ 冷蔵側凹溝 21 流入弁口 22、23 毛細管
24 冷却器

Claims (7)

1. 圧縮機と、圧縮機からの吐出ガスを受ける凝縮器の出口側に設けられ冷凍用冷却器と冷蔵用冷却器へ冷媒流路を切り替える切替弁と、この切替弁からそれぞれ減圧装置を介して接続された前記冷凍用冷却器および冷蔵用冷却器とから冷凍サイクルを形成し、前記切替弁によって冷媒流を切り替える際に、冷媒流量を一時的に減少させるようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 切替弁を流量絞り機能を有する三方弁とし、冷凍用冷却器から冷蔵用冷却器への冷媒流の切替え時に前記三方弁の弁開度を絞ることにより冷蔵用冷却器への冷媒流量を一時的に減少させ、冷凍サイクル内圧力が安定した時点で所定の弁開度に拡げるようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 冷凍用冷却器から冷蔵用冷却器への冷媒流の切り替え時に、圧縮機の回転数を一時的に低下させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
4. 冷凍用冷却器から冷蔵用冷却器への冷媒流の切り替え時に、圧縮機の回転数を一時的に低下させ段階的に大きくさせるようにしたことを特徴とする請求項３記載の冷蔵庫。
5. 冷凍用冷却器から冷蔵用冷却器への冷媒流路の切替え時に、三方弁の弁開度を絞るとともに圧縮機の回転数を一時的に低下させるようにしたことを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫。
6. 圧縮機と、圧縮機からの吐出ガスを受ける凝縮器の出口側に設けられ複数の減圧装置への冷媒流路を切り替える切替弁と、前記複数の減圧装置に対して単一に設けられた冷却器とから冷凍サイクルを形成し、前記切替弁によって冷媒流を切り替える際に、冷媒流量を一時的に減少させるようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
7. 切替弁を流量絞り機能を有する三方弁とし、単一冷却器に対する冷媒流路の切替え時に前記三方弁の弁開度を絞ることにより冷却器への冷媒流量を一時的に減少させ、冷凍サイクル内圧力が安定した時点で所定の弁開度に拡げるようにしたことを特徴とする請求項６記載の冷蔵庫。
   

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