JP3733661B2 - 冷蔵庫 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性冷媒を用いた冷蔵庫に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、オゾン層保護から、冷凍サイクルに使用されていた冷媒CFC(クロロフルオロカーボン)−12あるいはHCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)−22といった塩素原子を含んだ冷媒が規制され、オゾン層破壊能力のない冷媒に切り替える必要がある。オゾン層破壊能力の無い冷媒としてはHFC(ハイドロフルオロカーボン)が考えられ、例えばオゾン層保護対策産業協議会発行のオゾン層破壊物質使用削減マニュアル(1991年7月発行)の54頁から56頁に記載されているようにCFC−12が使用されていた冷蔵庫用代替冷媒としては沸点の近いHFC−134aが挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来技術では、オゾン層保護の目的は達成できるが、地球温暖化防止の観点からは冷媒としての冷凍サイクル効率が高く、温暖化係数の小さい冷媒が望まれる。オゾン層破壊能力が無く温暖化係数の極めて小さい冷媒としては、HC(ハイドロカーボン)系の冷媒が考えられる。特にプロパンとイソブタンを混合した冷媒はCFC−12に沸点が近く、プロパンが40から60質量%の混合冷媒では冷凍能力もCFC−12に近い。しかし、HC系冷媒は可燃性を有し、特に冷蔵庫用の冷媒として使用する場合には、容積が小さい冷蔵庫内部へ冷媒が漏れた場合、少量の漏れでも爆発限界になる。このため、冷蔵庫内部への冷媒漏れを防止し、安全性を確保する必要がある。
【0004】
本発明の目的は、可燃性冷媒を用いた冷蔵庫で、爆発の危険性を回避できる冷蔵庫を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、外箱と内箱の間に断熱材を挿入してなる断熱箱体内に、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器の構成要素を配管で接続し、可燃性冷媒を含む混合冷媒あるいは単一成分からなる可燃性冷媒を封入してなる冷凍サイクルの蒸発器が設置され、前記蒸発器に付着した霜を融解する除霜ヒータを備えた冷蔵庫において、断熱材内部に設置した配管と前記蒸発器の伝熱管との接続部は、有機材からなる管で覆われるとともに前記断熱材内部に設けられ、前記有機材からなる管の端面が冷蔵庫外部と連通し、前記接続部から冷媒が漏れた場合に冷蔵庫外部に流出するようにしたことにより達成される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の実施の形態に係る冷蔵庫の構成図、図2は本発明の実施の形態に係る蒸発器の詳細図、図3は本発明の実施の形態に係る有機材配管の端部の要部断面図、図4は本発明の実施の形態に係る蒸発器の伝熱管と配管との接続部の要部断面図、図5は本発明の実施の形態に係る冷蔵庫外部連通部の第1の要部断面図、図6は本発明の実施の形態に係る冷蔵庫外部連通部の第2の要部断面図である。
【0008】
図において、1は冷蔵庫本体で、外箱2と内箱3の内部に断熱材4を挿入し断熱箱体を形成するとともに冷凍室5と冷蔵室6に区画されている。また、冷凍室5、冷蔵室6には開閉できる冷凍室扉7、冷蔵室扉8が設置されている。冷蔵庫1内部を冷却するための冷凍サイクルは圧縮機9、凝縮器10、開閉弁11、減圧装置としてのキャピラリチューブ12、蒸発器13、レシーバタンク14、逆止弁15から構成され、吐出配管16、液配管17、ガス配管18、吸い込み配管19により接続される。さらに、各接続部はろう付けにより接続され、接続部75は断熱材内部に、その他の接続部は冷蔵庫外部に配置され、配管内を可燃性の冷媒(例えばプロパンとイソブタンの混合冷媒)が流れる構成となっている。また、減圧装置であるキャピラリチューブ12とガス配管18は熱交換可能に配置されている。液配管17、キャピラリチューブ12と蒸発器13の間の配管72、および蒸発器13とレシーバタンク14の間の配管73、ガス配管18の各配管の断熱材内部にある部分は、有機材からなる管80で覆われている。有機材として本実施の形態ではプラスチックを用いている。プラスチック管80の端面は図3に示すように冷蔵庫外に連通する構造となっている。ただし、蒸発器13前後でのプラスチック管80の端面は、配管と接着により密封し、断熱材4内に設ける。70および71は、外箱2の外部に設けた空間で、冷蔵庫外部と換気孔84により連通しており、半密閉式の断熱材76が内部にある配管、レシーバタンク14、接続部、減圧装置12を覆っている。半密閉式の断熱材76として、粒状の断熱材77を空間70、71に満たして用いる。前記空間70を該粒状断熱材77で満たした断面図を図5に示す。粒状断熱材77により配管の断熱ができるとともに、粒状断熱材77同士の間には、隙間があり、空間70内に漏れた冷媒は換気孔84を経て冷蔵庫外部に流出できる。蒸発器13の冷媒配管41は、アルミ製配管78をアルミ製配管79が覆う2重構造となっている。蒸発器伝熱管41と減圧装置12を経て導かれた配管72との接続部75は、断熱材4の内部にあり、図4に示すように、2重になっている伝熱管41の外側の管79の外側に配管72が外被した状態で、ろう付けされ、さらに外側をプラスチック管80が覆って、管79に接着により密封されている。20は冷蔵庫1上部に設けた電気品箱であり、内部に除霜ヒータ50近傍におかれた庫内冷媒漏れ検出器21、冷蔵庫下部におかれた外部冷媒漏れ検出器22、蒸発器温度検出器23、冷凍室温度検出器24、冷蔵室温度検出器25、除霜ヒータ温度検出器51、冷凍室扉開閉検出器60及び冷蔵室扉開閉検出器61からの検出値を取り込む制御器26と制御器26からの信号により圧縮機9を駆動する圧縮機駆動装置27、除霜ヒータ50に通電するための除霜ヒータ制御装置28が密閉されている。冷凍室扉開閉検出器60及び冷蔵室扉開閉検出器61は冷蔵庫1本体に設置され防爆構造として周囲を弾性体で密閉したスイッチとなっており、冷凍室扉7、冷蔵室扉8が閉になると弾性体を介してスイッチが接触し開閉を検出する構造となっている。29は冷媒漏れ検出器21、22により冷媒漏れが検出されたときに冷蔵庫1前面に冷媒漏れを表示する冷媒漏れ表示器、30は断熱箱体外部におかれ制御器26からの信号によりファン31を駆動するファン駆動装置、32は空気通路で、冷凍室吸込み口33、冷蔵室吸込み口34、冷凍室吹き出し口35、冷蔵室吹き出し口36から構成される。蒸発器13は伝熱面積拡大の独立フィン42を設けた2重構造の継ぎ目部分のない配管41を折り曲げて構成されている。
【0009】
以上のように構成した冷蔵庫の動作を説明する。
【0010】
冷凍室扉開閉検出器60及び冷蔵室扉開閉検出器61が冷凍室扉7及び冷蔵室扉8が閉になっていることを検出し、さらに冷凍室温度検出器24により検出された温度が第1の設定温度以上、あるいは冷蔵室温度検出器25により検出された温度が第2の設定温度以上になると、制御器26により開閉弁11が開になり、圧縮機駆動装置27、ファン駆動装置30を介して圧縮機9、ファン31が駆動される。圧縮機9で高温高圧になった冷媒は接続部が冷蔵庫外部に配置された吐出配管16、逆止弁15を通り凝縮器10に送られる。凝縮器10に入った冷媒は周囲の空気に放熱し、液冷媒となって、接続部が冷蔵庫外部に配置された開閉弁11から、断熱材4内部に配置されプラスチック管に覆われた液配管17を通り、冷蔵庫外部の半密閉式断熱体に覆われたキャピラリチューブ12でガス配管18内の冷媒と熱交換しながら減圧され、断熱体4内に配置され、プラスチック管で覆われた配管72および接続部75を通り、蒸発器13に送られる。蒸発器13の2重構造の伝熱管41内を流れた冷媒はファン31により送られた空気からフィン42を介して吸熱し、蒸発する。その後、冷蔵庫外部の半密閉式断熱体に覆われた接続部およびレシーバータンクを通り、レシーバタンク14で未蒸発の液冷媒を分離し、ガス冷媒のみがガス配管18を通り、吸い込み配管19を通り圧縮機9に戻り冷凍サイクルを構成する。
【0011】
蒸発器13で冷却された空気はファン31により、冷凍室温度検出器24あるいは冷蔵室温度検出器25で検出された温度がそれぞれの設置値より高い室、例えば、冷凍室温度検出器24の検出温度が第1の設定温度以上であると、冷凍室吹き出し口35から冷凍室5に吹出される。冷蔵室温度検出器25の検出温度が第2の設定温度以上であると、ダンパ(図示せず)の切り替えにより冷蔵室吹き出し口36より冷却された空気が冷蔵室6に吹出され内部を冷却する。ここで、冷凍室温度検出器24あるいは冷蔵室温度検出器25の検出温度がそれぞれ第3の設定温度あるいは第4の設定温度以下になると、制御器26により、ファン31が停止され、開閉弁11が閉になる。圧縮機9は第1の設定時間さらに運転が継続された後停止される。第1の設定時間内に、開閉弁11が閉になっているために蒸発器13内の圧力は低下し、滞留していた液冷媒が蒸発し、圧縮機9から凝縮器10に送られた後、凝縮して液冷媒として凝縮器10内に滞留する。その後圧縮機が停止しても開閉弁11と逆止弁15により、凝縮器10内に滞留した冷媒が蒸発器13に流れることはない。
【0012】
圧縮機9の積算運転時間が第3の設定時間を超えると除霜運転を行う。庫内冷媒漏れセンサ21が冷媒漏れがないことを検出すると、制御器26により除霜ヒータ50に通電され除霜ヒータ50により蒸発器13が加熱され、フィン41に付着した霜が融解する。蒸発器温度センサ23の検出温度が第5の設定温度以上になると除霜終了が検出され通常の運転に戻る。この時、除霜ヒータ50が何等かの異常により高温になり、除霜ヒータ温度検出器51で検出された温度が、プロパンの発火温度432℃以下に設定された第6の設定温度に達すると蒸発器温度センサ23の検出温度によらず除霜ヒータへの通電が遮断される。
【0013】
また、庫内冷媒漏れ検出器21、庫外冷媒漏れ検出器22が冷媒漏れを検出すると、圧縮機9が運転中あるいは停止中にかかわらず、制御器26により開閉弁11が閉の後、圧縮機9が第1の設定時間運転するとともに、冷媒漏れ表示器29に冷媒漏れが発生したことを表示する。圧縮機9を第1の設定時間運転し、凝縮器10内に冷媒を回収した後は、冷凍室温度検出器24、冷蔵室温度検出器25の検出温度にかかわらず、全ての電気品への通電は停止状態となる。
【0014】
以上のように本実施の形態では、冷蔵庫内部の冷凍サイクルは2重構造の継ぎ目のない伝熱管で構成された蒸発器のみであり、庫内への冷媒漏れの危険性が極めて小さい。また、1ヶ所を除いて、配管接続部は冷蔵庫外部にあり、1ヶ所の接続部も密閉された断熱材内部で、しかもプラスチック管で覆われているために、何等かの事故で接続部から冷媒漏れが生じても、プラスチック管および断熱材を経て、冷蔵庫内部に漏れる量は極めて少ない。また断熱材内部の配管は、全てプラスチック管で覆われているため、外傷に強くなるとともに配管が損傷してもプラスチック管が外部への漏れを無くすことができる。配管とプラスチック管の隙間を通って漏れてきた冷媒は冷蔵庫外部にあるプラスチック管端部から排出される。さらに、冷凍サイクル内の冷媒は停止時、あるいは運転中に冷媒漏れが検出されると、冷媒は逆止弁から開閉弁までの間に回収されるために、冷蔵庫内部で配管破損等の原因で冷媒漏れが生じても、冷媒漏れはほとんど生じない。また、何等かの理由で冷媒が庫内に漏れた場合でも、冷媒漏れ検出器により冷媒漏れが検出され、凝縮器側に回収されるために、冷蔵庫内に漏れる量はわずかである。また、冷凍室扉開閉検出器、冷蔵室扉開閉検出器、ファン駆動装置が庫外に設置、除霜ヒータが冷媒漏れを検出しない場合にのみ通電さらに冷媒の着火温度以上になると通電されない2重の安全装置となっているために、冷媒漏れが生じても点火源がなく爆発の危険性が回避できるとともに、冷媒漏れを検出すると、冷蔵庫表面に冷媒漏れを表示することにより使用者に注意を喚起できる。
【0015】
なお、本実施の形態では, 外箱2の外部に設けた空間70および71内で、配管を覆っている半密閉式の断熱材76として、図5に示す粒状断熱材77を空間70、71に満たして用いているが、通気孔86を複数個設けた断熱チューブ85で空間70、71内の配管、レシーバタンク14、減圧装置12を覆っても同様の効果が得られる。図6に空間70内の配管73、レシーバタンク14を断熱チューブで覆った断面図を示す。通気孔86は断熱チューブ85ないで連通した構造となっている。断熱チューブ85により配管の断熱ができるとともに、断熱チューブ85内で冷媒が漏れた場合、通気孔86および換気孔84を経て、冷蔵庫外部に流出できる。
【0016】
また,本実施の形態では,除霜ヒータの異常検出に除霜ヒータ温度検出器を用いて設定温度以上になると通電を停止したが、除霜ヒータの特性に、一定温度以上になると急激に抵抗が増加し、電流が流れなくなるPTCヒータを用いても同様の効果を有する。また、冷凍室扉及び冷蔵室扉の開閉検出器は防爆型の検出器であればよい。
【0017】
さらに、本実施の形態では可燃性冷媒としてプロパンとイソブタンの混合冷媒を例に取り説明したが、プロパン単一冷媒あるいはHFC−152aのような可燃性冷媒であれば同様の効果を得る。
本実施形態によれば、蒸発器の伝熱管を複数の金属で構成された多層構造とするとともに、蒸発器と配管の接続部を断熱材内部もしくは冷蔵庫外部に設けることにより、冷蔵庫内部への冷媒漏れを防止できる。さらに、断熱材内部に設置した配管を有機材からなる管で覆い、管の端面と冷蔵庫外部が連通するように設けることにより、断熱材内部への冷媒漏れを防止でき、その結果、冷蔵庫内部への冷媒漏れを防止できる。
【0018】
【発明の効果】
本発明によれば、可燃性冷媒を用いた冷蔵庫で、爆発の危険性を回避できる冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る冷蔵庫の構成図。
【図2】 本発明の実施の形態に係る蒸発器の詳細図。
【図3】 本発明の実施の形態に係る有機材配管の端部の要部断面図。
【図4】 本発明の実施の形態に係る蒸発器の伝熱管と配管との接続部の要部断面図。
【図5】 本発明の実施の形態に係る粒状断熱体による半密閉断熱機構図。
【図6】 本発明の実施の形態に係る断熱チューブによる半密閉断熱機構図。
【符号の説明】
1…冷蔵庫、4…断熱材、5…冷凍室、6…冷蔵室、9…圧縮機、10…凝縮器、11…開閉弁、12…キャピラリチューブ、13…蒸発器、15…逆止弁、21…庫内冷媒漏れ検出器、26…制御器、30…ファン駆動装置、31…ファン、42…ダンパ、50…除霜ヒータ、51…除霜ヒータ温度検出器、60…冷凍室扉開閉検出器、61…冷蔵室扉開閉検出器、75…配管接続部、77…粒状断熱材、80…プラスチック管、82…配管、84…換気孔、85…断熱チューブ、86…通気孔。
Claims (1)
- 外箱と内箱の間に断熱材を挿入してなる断熱箱体内に、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器の構成要素を配管で接続し、可燃性冷媒を含む混合冷媒あるいは単一成分からなる可燃性冷媒を封入してなる冷凍サイクルの蒸発器が設置され、前記蒸発器に付着した霜を融解する除霜ヒータを備えた冷蔵庫において、
断熱材内部に設置した配管と前記蒸発器の伝熱管との接続部は、有機材からなる管で覆われるとともに前記断熱材内部に設けられ、前記有機材からなる管の端面が冷蔵庫外部と連通し、
前記接続部から冷媒が漏れた場合に冷蔵庫外部に流出するようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
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