JP2011257113A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な部品を追加することなく液バック現象の発生を正確に判断して防止できる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷蔵庫の制御部は、Ｒエバに取り付けられたＲエバセンサの検出温度が、Ｆエバに取り付けられたＦエバセンサの検出温度より低いときは、液バック現象が発生したと判断してＲエバへ流す冷媒量を減少させる。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、冷蔵庫に関するものである。

従来の冷蔵庫には、冷蔵室と野菜室を冷却する冷蔵用蒸発器（以下、単に「Ｒエバ」という）と、冷凍室と製氷室などを冷却する冷凍用蒸発器（以下、単に「Ｆエバ」という）と、切替弁を有し、この切替弁の流路を切り替えてＲエバ又はＦエバに冷媒を流すことによって、冷蔵運転と冷凍運転を切り替えることができるものがある。

このような冷蔵庫において、Ｒエバ又はＦエバから圧縮機に液体状の冷媒が戻ってくる現象（以下、「液バック現象」という）を防止するため、Ｒエバと圧縮機及びＦエバと圧縮機の間にアキュムレータを設置している。ところが、この液バック現象を、アキュムレータだけでは防止しきれない場合もあるため、従来より冷蔵室の庫内温度を検出し、この検出温度から液バック現象の発生を判断したり、アキュムレータから圧縮機の間に配管されているサクションパイプに温度センサを設けて、この検出温度に基づいて液バック現象の発生を判断する技術が提案されている。

特開２００１−９１１２９号公報

しかし、冷蔵室の庫内温度からだけでは液バック現象の発生を正確に判断できなかったり、また、サクションパイプの温度から判断する場合には、サクションパイプに専用の温度センサを追加しなければならずコストが上昇するという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、特別な部品を追加することなく液バック現象の発生を正確に判断して防止できる冷蔵庫を提供する。

本発明の実施形態は、圧縮機、凝縮器、切替弁の順番に接続され、前記切替弁の第１の出口に冷蔵用蒸発器が接続され、第２の出口に冷凍用蒸発器が接続され、前記冷蔵用蒸発器と前記冷凍用蒸発器が前記圧縮機に接続された冷凍サイクルと、前記冷蔵用蒸発器の温度を検出する冷蔵用蒸発器温度センサと、前記冷凍用蒸発器の温度を検出する冷凍用蒸発器温度センサと、前記切替弁の前記第１の出口を開状態にして前記冷蔵用蒸発器へ冷媒を送り冷蔵運転を行い、前記切替弁の前記第２の出口を開状態にして前記冷凍用蒸発器へ冷媒を送り冷凍運転を行う制御部を有する冷蔵庫において、前記制御部は、前記冷蔵用蒸発器温度センサが検出した温度が、前記冷凍用蒸発器温度センサが検出した温度より低いときは、前記冷蔵用蒸発器である。

本発明の実施例１の冷蔵庫の縦断面図である。 冷蔵庫の冷凍サイクルの図である。 冷蔵庫のブロック図である。

以下、本発明に係る一実施例の冷蔵庫１について図面に基づいて説明する。

本発明の実施例１の冷蔵庫１について図１〜図３に基づいて説明する。

図１は冷蔵庫１の縦断面図、図２は冷蔵庫１の冷凍サイクル１０の図、図３は冷蔵庫１のブロック図である。

（１）冷蔵庫１の構造
まず、図１に基づいて冷蔵庫１の構造を説明する。

冷蔵庫１のキャビネットは、外箱と内箱より構成され、その間に断熱材が充填された断熱箱体である。キャビネット内部は、上段から順に冷蔵室２、野菜室３、製氷室４、冷凍室５に区画され、製氷室４の側方には、不図示の小冷凍室が設けられている。冷蔵室２、野菜室３によって冷蔵空間が構成され、製氷室４、冷凍室５、小冷凍室から冷凍空間から構成され、冷蔵空間と冷凍空間との間は断熱壁８によって仕切られている。冷蔵室２の前面開口部にはヒンジ式の扉２ａが配され、野菜室３、製氷室４、冷凍室５、小冷凍室の前面開口部には、引き出し式の扉３ａ、４ａ、５ａが配されている。

冷凍室５の背面には機械室６が設けられ、この機械室６の内部には、圧縮機１２と、圧縮機１２と凝縮器１３とを冷却するためのファン（以下、「Ｃファン」という）３２が設けられている。

野菜室３の背面には冷蔵用蒸発器（以下、「Ｒエバ」という）１８が設けられ、その上方には冷蔵用ファン（以下、「Ｒファン」という）２８が設けられている。Ｒエバ１８の下方には、Ｒ１８の温度を検出するＲエバ用温度センサ（以下、「Ｒエバセンサ」という）３８が設けられている。製氷室４の背面には、冷凍用蒸発器（以下、「Ｆエバ」という）２４が設けられ、その上方には冷凍用ファン（以下、「Ｆファン」という）３０が設けられている。Ｆエバ２４の下方には、Ｆエバ２４の除霜を行うためのヒータ（以下、「Ｆヒータ」という）４２が設けられ、この近傍には、Ｆエバ４２の温度を検出するＦエバ用温度センサ（以下、「Ｆエバセンサ」という）４０が設けられている。Ｆエバ２４の容量が、Ｒエバ１８の容量より大きく、Ｆエバ２４で製氷室４、冷凍室５、小冷凍室を冷却し、Ｒエバ１８で冷蔵室２と野菜室３を冷却する。

冷蔵室２の背面には、制御部７が配されている。また、冷蔵室２内部には、冷蔵室２の庫内温度を検出する冷蔵室温度センサ（以下、「Ｒセンサ」という）３４が設けられ、冷凍室５内部には、冷凍室５の庫内温度を検出する冷凍室センサ（以下、「Ｆセンサ」という）３６が設けられている。

（２）冷凍サイクル１０の構造
次に、図２に基づいて冷蔵庫１の冷凍サイクル１０の構造について説明する。

圧縮機１２から高温高圧で送り出された気体状の冷媒の下流側には凝縮器１３が接続され、凝縮器１３の下流側には、切替弁の一つである三方弁１４が接続されている。三方弁１４の第１の出口（以下、「Ｒ側出口」という）には、冷蔵用キャピラリーチューブ（以下、「Ｒキャピ」という）１６、Ｒエバ１８が接続されている。また、三方弁１４の第２の出口（以下、「Ｆ側出口」という）には冷蔵用キャピラリーチューブ（以下、「Ｆキャピ」という）２２、Ｆエバ２４が接続されている。Ｒエバ１８の下流側には、冷蔵用アキュムレータ（以下、「Ｒアキュムレータ」という）１９が接続され、Ｆエバ２４の下流側には、冷凍用アキュムレータ（以下、「Ｆアキュムレータ」という）２５と逆止弁２６が順番に接続されている。そして、逆止弁２６からの流路と冷蔵用アキュムレータ１９からの流路は一つになりサクションパイプ２７を介して圧縮機１２に循環している。

この冷凍サイクル１０では、冷媒は圧縮機１２で圧縮されて、高温高圧の気体状の冷媒に変化し、凝縮器１３で放熱しながら液体状の冷媒となる。液体状の冷媒は、三方弁１４によってＲキャピ１６又はＦキャピ２２に送られ、Ｒキャピ１６又はＦキャピ２２で気化しやすいように減圧され、Ｒエバ１８又はＦエバ２４で気化し、周囲から熱を奪う。周囲から熱を奪った冷媒は、各アキュムレータ１９，２５にそれぞれ流れ、各アキュムレータ１９，２５では気液混合体状の冷媒を気体状の冷媒と液体状の冷媒とにそれぞれ分離されて気体状の冷媒のみがサクションパイプ２７を通って圧縮機１２へ戻り、再び圧縮され高温高圧の気体状の冷媒となる。

この冷凍サイクル１０においては、制御部７が、冷蔵室２と野菜室３を冷却する冷蔵運転（以下、「Ｒモード」という）と、製氷室４と冷凍室５を冷却する冷凍運転（以下、「Ｆモード」という）を交互に行うことができる。Ｒモード及びＦモードについては後から詳しく説明する。

（３）冷蔵庫１の電気的構成
次に、図３のブロック図に基づいて冷蔵庫１の電気的構成について説明する。

図３に示すように、マイクロコンピュータよりなる制御部７には、圧縮機１２のモータ、三方弁１４、Ｒファン２８、Ｆファン３０、Ｃファン３２、Ｒセンサ３４、Ｆセンサ３６が接続されている。また、制御部７には、Ｒエバセンサ３８と、Ｆエバセンサ４０、Ｆヒータ４２が接続されている。

（４）ＲモードとＦモード
次に、ＲモードとＦモードについて詳しく説明する。

Ｒモードにおいては、制御部７が三方弁１４のＦ側出口を閉じ、Ｒ側出口を開き、液体状の冷媒をＲエバ１８に流す。また、制御部７は、Ｒファン２８をＯＮとし、Ｆファン３０をＯＦＦとし、Ｃファン３２は所定の回転数で回転させる。Ｒエバ１８に流れた液体状の冷媒は、Ｒエバ１８を冷却し、この冷却された空気はＲファン２８によって冷蔵室２と野菜室３に送られる。この冷気によって冷蔵室２と野菜室３の庫内温度が１℃〜５℃に保持される。Ｒモードにおける圧縮機１２の回転数は、Ｒセンサ３４の検出温度によって、制御部７がその回転数を計算して決定する。

Ｆモードにおいては、制御部７は、三方弁１４のＲ側出口を閉じ、Ｆ側出口を開き、液体状の冷媒をＦエバ２４に流す。また、制御部７は、Ｒファン２８をＯＦＦとし、Ｆファン３０をＯＮとし、Ｃファン３２を所定の回転数で回転させる。Ｆエバ２４に流れた液体状の冷媒は、Ｆエバ２４を冷却し、この冷却された空気はＦファン３０によって製氷室４、冷凍室５、小冷凍室に送られる。この冷気によって製氷室４、冷凍室５、小冷凍室の庫内温度が−１８℃〜−２５℃に保持される。Ｆモードにおける圧縮機１２の回転数は、Ｆセンサ３６の検出温度によって、制御部７がその回転数を計算して決定する。

Ｒモード及びＦモードが制限なしに続いた場合には、冷却されていない側の部屋の庫内温度が上昇するため、ＲモードとＦモードとの切り替える条件としては次のような条件が挙げられる。

第１の条件としては、Ｒモード又はＦモードの運転が一定時間以上継続した場合には、異なるモードに移行する。

第２の条件としては、ＲモードにおいてＲセンサ３４の検出温度が、例えば０℃以下になると冷蔵終了温度に到達したとして、Ｆモードに移行する。逆に、ＦモードにおいてＦセンサ３６の検出温度が、例えば−２４℃以下になると冷凍終了温度に到達したとして、Ｒモードに移行する。

（５）除霜運転
ＲモードとＦモードとを交互に冷却し続けていると、Ｒエバ１８とＦエバ２４に霜が付いてくる。霜が付くと冷媒が蒸発しきれずに冷却効率が悪くなるため、除霜運転を行う。

Ｒエバ１８の除霜運転に関しては、Ｒモードでないときに、Ｒエバセンサ３８の検出温度が一定温度以上（例えば３℃以上）になるまでＲファン２８を回転して霜をとばす。

Ｆエバ２４の除霜運転に関しては、Ｆモードでないときに、一定期間毎にＦエバセンサ４０の検出温度が一定以上（例えば８℃以上）になるまでＦエバ２４に隣接して設置したＦヒータ４２に通電をして霜を溶かす。

（６）液バック現象の防止
冷凍サイクルの通常時において冷媒が循環しているときは、Ｒエバ１８の冷媒の蒸発温度の方がＦエバ２４の冷媒の蒸発温度より高いため、Ｒエバ１８の圧力の方がＦエバ２４の圧力より高い。冷媒は圧力の低い方へ流れやすいため、Ｆエバ２４の冷媒の方がＲエバ１８の冷媒より多くなる。この状態が冷却によいバランスとなっている。

また、Ｆエバ２４の出口側には逆止弁２６が設けられているため、Ｒエバ１８の冷媒がＦエバ２４の方へ流れ込むこともない。

しかし、冷却中に負荷が掛かるなどしてＦエバ２４の蒸発温度よりＲエバ１８の蒸発温度が低くなると、Ｆエバ２４の圧力がＲエバ１８の圧力より高くなり、Ｒエバ１８に冷媒が流れやすくなる。その結果、Ｒエバ１８の方が容量が小さいため、冷媒が蒸発しきれなくなり、Ｒアキュムレータ１９が取り付けられていても、圧縮機１２の方へ液体状の冷媒が流れる液バック現象が発生し、圧縮機１２の運転効率が悪化してしまう。

そのため、本実施例ではこの液バック現象の発生の判断と、その防止を次のように行っている。

制御部７は、Ｆエバ２４の温度、すなわちＦエバセンサ４０の検出温度が、Ｒエバ１８の温度、すなわちＲエバセンサ３８の検出温度より高くなると、制御部７が液バック現象が発生したと判断する。そして、冷媒がＲエバ１８にそれ以上流れないようにするため、制御部７は、三方弁１４のＲ側出口を閉状態としてＲエバ１８に液体状の冷媒が流れないようにし、また、Ｆ側出口を開状態として液体状の冷媒をＦエバ２４の方に流す。Ｆエバ２４はＲエバ１８よりも容量が大きいため、冷媒が蒸発しやすく、Ｆエバ２４から圧縮機１２へ液バック現象が発生せず、Ｒエバ１８から液体状の冷媒が漏れて圧縮機１２に戻ることがなく、効率の悪い運転状況が長く続くことを防止できる。

（７）液バック現象の判断期間
上記のような液バック現象の発生の判断期間としては、次の判断条件を満たすのが好適である。

第１の判断条件としては、Ｒモードにのみ判断期間を絞るものである。その理由は、Ｆモードにおいては、Ｒエバ１８には冷媒が流れず、Ｆエバ２４のみに冷媒が流れ込みそのまま蒸発を行うため、Ｆエバセンサ４０の検出温度がＲエバセンサ３８の検出温度よりも低く、圧力状態も適正に保たれているため、液バック現象が発生することは殆どないからである。しかし、Ｒモードにおいては、Ｒエバ１８に冷媒が流れ蒸発を行うことから、Ｒエバセンサ３８の検出温度が低くなりやすい。また、Ｆエバ２４には冷媒が新たに流入しないことから、蒸発も行われず、外気等の影響もありＦエバセンサ４０の検出温度が上がりやすい状態となっている。その上、Ｒエバ１８はＦエバ２４に比べ容量も小さく、液バック現象が発生しやすい。そのため、液バック現象の誤検出を防ぐために、制御部７は、液バック現象が発生しやすいＲモードにおいてのみ液バック現象の判断期間を絞り、検出精度を上げる。

第２の判断条件としては、Ｆエバ２４の除霜中は判断を行わないことである。その理由は、Ｆエバ２４の除霜中は、圧縮機１２は停止しており、Ｆエバ２４もＲエバ１８にも冷媒は新しく流れ込んでこないので液バック現象が起こることがない。また、Ｆヒータ４２に通電したＦエバ２４の霜を溶かす運転であるため、液バック現象が発生していないにも関わらずＲエバ１８の温度がＦエバ２４の温度より低くなる可能性は高い。したがって、制御部７は、Ｆエバ２４の除霜運転中は誤検知をする可能性が高いため、液バック現象の判断は行わない。

（８）効果
本実施例によれば、Ｒエバ１８とＦエバ２４の温度を直接検出して、液バック現象が発生したか否かを判断しているため、正確な判断を行うことができ、液バック現象を防止できる。

（９）変更例
上記実施例に代えて、制御部７が、液バック現象が発生を判断した時点で、三方弁１４を全閉状態にして、Ｒエバ１８及びＦエバ２４の両方に冷媒が流れないようにして、液バックを防止してもよい。

次に、実施例２の冷蔵庫１０について説明する。

実施例１では、液バック現象が発生した場合には、三方弁１４のＲ側出口を閉状態とし、Ｆ側出口を開状態とした。しかし、本実施例では、流量可変型の三方弁１４を用いることで、より細かい制御を行う。すなわち、Ｒエバセンサ３８の検出温度ＴＲとＦエバセンサ４０の検出温度ＴＦに対応して、三方弁１４のＲ側出口へ流れる流量を調整する。例えば、ＴＲ−ＴＦ＝Ｔｓが大きいほど、液バックが多く発生しているとして、制御部７は、三方弁１４によってＲ側出口に流れる冷媒の流量を減少させる。

本実施例によれば、より細かく液バック現象を防止できる。

次に、実施例３の冷蔵庫１０について説明する。

実施例１では、三方弁１４を用いてＲエバ１８に冷媒が流れないようにしたが、本実施例では、液バック現象が発生した場合には、圧縮機１２の運転を停止する。その理由は、液バック現象が発生した状態で圧縮機１２をそのまま運転すると、運転効率が悪くなるだけでなく、圧縮機１２の寿命も縮んでしまい。また、そのまま冷媒を流し続けても自然に液バック現象が解消されることが少ないからである。

したがって、本実施例では、液バック現象の発生が検出された時点で、制御部７が、圧縮機１２の運転を一旦停止し、所定時間経過した後に運転を再開するか、又は、Ｒエバセンサ３８の検出温度が、Ｆエバセンサ４０の検出温度よりも高くなった時点で圧縮機１２の運転を再開する。

本実施例によれば、圧縮機１２の運転効率が悪い状態における運転を防止でき、寿命も延びる上、液バック現象も解消できる。

変更例

本発明は上記各実施例に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

上記各実施例においては、冷蔵庫１０はＲモードとＦモードを交互に行ったが、これらモードに加えて、制御部７が、三方弁１４の両方の出口を開状態にして、Ｒエバ１８とＦエバ２４の両方に冷媒を流すＲＦモードも行ってもよい。

この場合に、Ｒモードにおいて液バック現象が検出された場合には、Ｆモードに切り替えるか、又は、Ｒエバ１８への冷媒の流路を減らすことができるＲＦモードに切り替えて、液バック現象の発生を防止する。

また、ＲＦモードにおいて液バック現象が検知された場合には、ＲＦモードからＦモードに切り替えて、液バック現象の発生を防止する。

１・・・冷蔵庫、７・・・制御部、１０・・・冷凍サイクル、１２・・・圧縮機、１３・・・凝縮器、１４・・・三方弁、１８・・・Ｒエバ、２４・・・Ｆエバ、３４・・・Ｒセンサ、３６・・・Ｆセンサ、３８・・・Ｒエバセンサ、４０・・・Ｆエバセンサ

Claims (4)

1. 圧縮機、凝縮器、切替弁の順番に接続され、前記切替弁の第１の出口に冷蔵用蒸発器が接続され、第２の出口に冷凍用蒸発器が接続され、前記冷蔵用蒸発器と前記冷凍用蒸発器が前記圧縮機に接続された冷凍サイクルと、
   前記冷蔵用蒸発器の温度を検出する冷蔵用蒸発器温度センサと、
   前記冷凍用蒸発器の温度を検出する冷凍用蒸発器温度センサと、
   前記切替弁の前記第１の出口を開状態にして前記冷蔵用蒸発器へ冷媒を送り冷蔵運転を行い、前記切替弁の前記第２の出口を開状態にして前記冷凍用蒸発器へ冷媒を送り冷凍運転を行う制御部を有する冷蔵庫において、
   前記制御部は、
   前記冷蔵用蒸発器温度センサが検出した温度が、前記冷凍用蒸発器温度センサが検出した温度より低いときは、前記冷蔵用蒸発器へ流す冷媒量を減少させる、
   ことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記制御部は、前記切替弁を用いて前記冷媒量を減少させる、
   ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記切替弁は、流量可変型である、
   ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
4. 前記制御部は、前記圧縮機を停止させて前記冷媒量を減少させる、
   ことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。

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