JP3975664B2 - 冷凍冷蔵庫、冷凍冷蔵庫の運転方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の蒸発器を有する冷凍冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵室と冷凍室を備えた従来の家庭用冷蔵庫では、冷凍室に設置した冷却器により冷却された空気を各室に循環させて、それぞれ冷凍室および冷蔵室を冷却している。冷凍室の温度制御は圧縮機の制御により行なわれ、冷蔵室は循環する空気の量により制御される。通常、圧縮機の運転と同時に冷蔵室と冷凍室は同時に冷却され、冷蔵室が先に設定温度に到達し、その後冷凍室が設定温度に到達し,圧縮機が停止する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の家庭用冷蔵庫の冷媒回路図を図２７に示す。図において、１は圧縮機、４は凝縮器、４０は絞り手段である毛細管、４１は冷却器、４２は吸入配管である。従来の冷蔵庫では冷蔵室と冷凍室を１台の冷却器４１で同時に冷却する場合があるため、冷媒の蒸発温度は冷凍室の設定温度以上にすることができない。従って、冷蔵室を冷却するために冷凍室を冷却できる冷媒の蒸発温度で冷蔵庫を運転するため、冷凍サイクル効率が低い状態で冷蔵庫を運転していた。
【０００４】
そこで、例えば特開平11-223397号公報には冷蔵室用冷却器と冷凍室用冷却器を備え、一台の圧縮機によって２段圧縮サイクルを構成するものが示されている。しかし、冷蔵室のみ冷却運転したい場合や冷凍室のみ冷却運転したい場合などでも、冷却を必要としていない方の室も冷却を行なうため効率の良い運転ができない問題がある。
【０００５】
また、特開平2-10063号公報では冷蔵室と冷凍室のそれぞれ冷却器を設け、冷蔵室冷却器から高段側圧縮部への吸入配管と冷凍室冷却器から低段側圧縮部への吸入配管を連通させるバイパス流路と流路切換手段を備え、一台の圧縮機にて２段圧縮サイクルを構成し、サイクル効率を上昇させ、冷蔵室のみ冷却したい場合や冷凍室のみ冷却したい場合などの運転にも対応可能な冷蔵庫が示されているが、圧縮機の吸入配管部分に流路切換手段を設置しているため、圧力損失の増大を招き、効率の良い運転ができない問題点がある。
【０００６】
本発明は上記のような従来の冷蔵庫の課題を解決するためになされたもので、冷蔵庫の冷凍サイクル効率を高め、低消費電力量の冷蔵庫を得ることを目的としている。さらに、地球温暖化に非常に影響が小さい可燃性冷媒などを用いた冷蔵庫などにおいて、冷媒量を削減し、安全性を大幅に向上した冷蔵庫を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続された第二の蒸発器と、凝縮器と第一の膨張手段の間および凝縮器と第二の膨張手段の間の少なくともの少なくとも一方に配置され、凝縮器から出た冷媒を第一の蒸発器および第二の蒸発器の少なくとも一方に流すように流路を切替える流路切替手段と、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御し、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には流路切替手段により第二の膨張手段側のみに冷媒を流す状態で圧縮機の運転を停止する制御を行う制御手段と、を備えたものである。
【０００８】
第２の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続された第二の蒸発器と、凝縮器と第一の膨張手段の間および凝縮器と第二の膨張手段の間の少なくともの少なくとも一方に配置され、凝縮器から出た冷媒を第一の蒸発器および第二の蒸発器の少なくとも一方に流すように流路を切替える流路切替手段と、流路切替手段に冷媒が流れる際発生する差圧を含めた形で第一の膨張手段又は第二の膨張手段の寸法を設定するように第一の膨張手段又は第二の膨張手段として使用する流路切替手段の下流側で直列に配置した毛細管と、を備え、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御するものである。
【０００９】
第３の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続された第二の蒸発器と、凝縮器と第一の膨張手段の間および凝縮器と第二の膨張手段の間の少なくとも一方に配置され、凝縮器から出た冷媒を第一の蒸発器および第二の蒸発器の少なくとも一方に流すように流路を切替える流路切替手段と、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御するとともに、冷蔵庫本体の周囲温度を検知して周囲温度が高い場合は前記圧縮機の回転数を大きくし周囲温度が低い場合は圧縮機の回転数を小さくする制御手段と、を備えたものである。
【００１０】
第４の発明に係わる冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管と低段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管の間を連通する吸込口バイパス管と，吸込口バイパス間に設けられバイパス間の冷媒の流れを閉止するバイパス閉止手段とを備えたものである。
【００１１】
第５の発明に係わる冷凍冷蔵庫は、第一の膨張手段から一方は第一の蒸発器へ、他方は第一の蒸発器を介さずに高段側圧縮部の吸入側の接続管へバイパスする蒸発器バイパス管へ冷媒の流れを切り替えるバイパス流路切替手段と、蒸発器バイパス管は凝縮器と第ニの膨張手段の間の配管と熱交換可能なものである。
【００１２】
第６の発明に係わる冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部又は低段側圧縮部をバイパスする圧縮部バイパス管と，圧縮部バイパス管に設けられバイパスする冷媒を閉止する圧縮部バイパス管閉止手段とを備えたものである。
【００１３】
第７の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部又は低段側圧縮部は、１つの容器内で電動機にて一体で駆動される圧縮機、又は別々の電動機により駆動される複数の圧縮機であり、電動機をインバータにて駆動し、インバータの駆動にて夜間などの冷蔵庫本体が設置された周囲空気温度が低く、また冷蔵庫扉の開閉が少ない場合、圧縮機の電動機の回転数を小さくするものである。
【００１４】
第８の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環する冷凍室送風手段と、冷凍室と冷蔵室を連通する風路に設けられ空気の循環を開閉する空気循環開閉手段と、を備え、冷蔵室を冷却する場合に空気循環開閉手段を開として冷凍室送風機を運転するようにしたものである。
【００１５】
第９の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷蔵室に設置され冷蔵室内の冷気を循環させる冷蔵室送風手段と、冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環させる冷凍室送風手段と、冷凍室と冷蔵室の間に配置され冷凍室と冷蔵室の間の熱交換を可能な熱伝達手段と、熱伝達手段が冷気と熱伝達を行う冷凍室と冷蔵室に設けられた通風部と、を備え、冷蔵室を冷却する場合に冷凍室送風手段と冷蔵室冷蔵室送風手段を運転して通風部への通風を行い冷蔵室を冷却するようにしたものである。
【００１６】
第１０の発明にかかわる冷凍冷蔵庫の運転方法は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続され冷蔵室へ冷気を供給する冷蔵室用冷却器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続され冷凍室へ冷気を供給する冷凍室用冷却器と、を備えた冷凍冷蔵庫において、冷蔵室の温度を検出するステップと、冷凍室の温度を検出するステップと、検出された冷蔵室と冷蔵室の温度に応じて凝縮器から第一の膨張手段への流路及び第二の膨張手段への流路を切り替えるステップと、冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には第二の膨張手段側のみに冷媒を流すステップと、冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低く、冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には第二の膨張手段側のみに冷媒を流す状態で圧縮機の運転を停止するステップと、を備えたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図1はこの発明の実施の形態の一例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図、図２は冷凍冷蔵庫の側面断面図、図３は圧縮機の断面図である。この冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒R６００ａを用いている。従来装置と同様の部分は同一符号で表している。図において1は圧縮機、２は高段側圧縮部、３は低段側圧縮部、４は凝縮器、５は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７は蒸発器である冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、圧縮機１の高段側圧縮部の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の膨張手段すなわち絞り手段である毛細管、１０は蒸発器である冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、この冷媒回路は順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。２７は冷蔵室用送風機、２８は冷凍室用送風機、３２は冷蔵室、３３は冷凍室、３９は野菜室である
【００２０】
次に動作について説明する。先ず、冷凍室および冷蔵室の温度検知手段１４，１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５を開状態とし、圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。
【００２１】
次に、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１および図４をもとに説明する。図４は冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合のモリエール線図であるＰ−ｈ線図であり、図中の記号は図１の記号の位置と同じ場所を示す。圧縮機１の高段側圧縮部２を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は配管で分流し、一方は電磁二方弁５を介して冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）。冷蔵用冷却器７では冷蔵室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷蔵室内を冷却する（D）。その後、中圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部と高段圧縮部を接続する配管に接続された吸入配管８を介して圧縮機に流れ込む(E)。
【００２２】
凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は配管で分流し、残りの一方は冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部へ接続された吸入配管１１を介して圧縮機１の低段圧縮部に流れ込む（H）。
【００２３】
冷凍室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段圧縮部３で中圧蒸気冷媒まで圧縮され吐出する（I）。吐出された中圧冷媒は図３のように冷蔵室用冷却器から流れ込んできた中圧蒸気冷媒と合流し、高段側圧縮部に吸入される（J）。高段側圧縮部では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。
【００２４】
図４に示した、本実施の形態における冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転時のＰ−ｈ線図からもわかるように、各設定温度帯に合せて冷却器を設置し、その設定温度に合せた冷媒の蒸発温度を実現する。従って、従来方式では冷凍室の設定温度に合せた蒸発温度相当の圧力から冷媒全てを圧縮していた場合に比べ、本実施の形態のように、冷凍室用冷却器と冷蔵室用冷却器で冷媒の蒸発温度相当の圧力から冷媒を圧縮するため、冷蔵室冷却器を流れる冷媒の量に比例して圧縮機入力が低減されサイクル効率が上昇する。
【００２５】
電磁二方弁５を介して冷蔵室用毛細管６へ流れ込む際に、冷蔵用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）が，膨張手段である毛細管に冷媒が流れるときに差圧が発生する。さらに開閉弁である電磁２方弁の仕切りがたとえ全開状態であってもこの仕切りや開閉弁の入口や出口などで差圧が発生する。毛細管の差圧は冷凍サイクルに必要な特性を得るためであるが開閉弁の差圧は不必要な圧力損失となり冷凍サイクルの効率を下げることになる。これに対し開閉弁と毛細管が直列に接続されこの領域で膨張が行われることを利用すればこの効率低下を防止できる。すなわち毛細管の寸法を設定する際に開閉弁の差圧を含めた形で毛細管の寸法を決めることにより、すなわち毛細管と開閉弁を一体にした性能をあらかじめ設定しておくことにより無駄な損失発生を防ぐことが出来る。
【００２６】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁５を閉止状態とし、圧縮機１を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。冷凍室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図５および図６をもとに説明する。図５は冷凍室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものであり、図６は冷凍室のみを冷却する場合のP-h線図である。図中の記号は図５の記号の位置と同じ場所を示す。圧縮機１の高段圧縮部２を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部へ接続された吸入配管１１を介して圧縮機１の低段圧縮部に流れ込む（H）。
【００２７】
冷凍室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段圧縮部３で多少圧縮して吐出される。吐出された低圧冷媒は高段側圧縮部に吸入される。高段側圧縮部では低圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。図５の冷媒回路では冷凍室用冷却器に冷媒を流すだけとなり冷媒循環量が２つの蒸発器に流すときより減少し、圧力も若干小さくなる。
【００２８】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、
まず、冷蔵室用送風機を運転し、冷蔵室用冷却器に付着している霜の融解熱により庫内を冷却する。予め設定された時間が経過した後は電磁二方弁５を開状態とし、圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行い、冷凍室も同時に冷却する。冷凍サイクルの動作については前述した冷凍室と冷蔵室の同時運転であるため説明は省略する。以上のように図２のごとく冷凍冷蔵庫では冷蔵室３２の室温を温度検出器１３で検出し、冷凍室３３の室温を温度検出器１４で検出している。
【００２９】
室温目標値に対し，温度検出器が検出した温度が高いか低いかにより凝縮器４と膨張手段６、９との間に配置された開閉弁５の開閉と圧縮機の運転を次のように行う。まず冷蔵室の温度が設定値５゜Ｃより高ければ冷凍室の温度に関係なく開閉弁５を開き冷媒を冷蔵室用冷却器７と冷凍室用冷却器１０に流すと共に圧縮機をオンして運転させ両方の部屋を冷却する。次に冷蔵室の温度が目標範囲の下限値である１゜Ｃより低い場合で、冷凍室の温度が目標設定値−１８゜Ｃより高い場合は開閉弁５を閉じて圧縮機を運転させて冷凍室用冷却器にて冷凍室の冷却のみを行う。冷蔵室の温度が１゜Ｃより低く冷凍室の温度が２０゜Ｃより低い状態であれは開閉弁５を閉じて圧縮機の運転をオフにする。このようにまず冷蔵室の室温が高いか低いかを優先させて，開閉弁５により冷蔵室用冷却器７への冷媒の流れを開閉させる。冷蔵室の室温による制御を優先させてこの温度が目標ゾーン以内であれば冷蔵室用冷却器への冷媒の供給を止めて効率の良い冷凍サイクルの運転を行う。言いかえれば冷蔵室用温度の検出を冷凍室用温度の検出よりも優先して，各蒸発器への冷媒の供給を判断している。以上により開閉弁を毛細管と直列に配置し特性的な取り扱いを一体で寸法などを設定したため，従来に比べ効率を上げることが出来る。
【００３０】
図７に冷凍室冷却器１０の蒸発温度−27℃と凝縮温度35℃を固定した場合の本実施の形態における2段圧縮サイクルのサイクル効率と従来のサイクル効率の比を、横軸に冷蔵室冷却器の蒸発温度、縦軸にサイクル効率比をとって示す。冷蔵室の蒸発温度が−27℃の時のサイクル効率出会って冷却器が１個の場合を従来のサイクル効率としている。図より明らかなように、冷蔵室冷却器の蒸発温度が上昇するほどこの発明の構成の場合、サイクル効率が上昇する。例えば、冷凍冷蔵庫の冷蔵室冷却器の蒸発温度が0℃の場合、サイクル効率の増加割合は従来比４０％程度である。従来の方式では冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合、冷却器が一つであるため、蒸発温度を冷凍室の設定温度に合わせた運転を行なっていた。本実施の形態では、冷蔵室用冷却器７と冷蔵室用送風機２７および冷凍室用冷却器１０と冷凍室用送風機２８をそれぞれ設けているので、冷蔵室に適した蒸発温度と冷凍室に適した蒸発温度を選択できる。
【００３１】
効率を上げるために、蒸発温度は、絞り装置である毛細管但し開閉弁を考慮，や冷却器伝熱面積（表面積）、送風機による送風量および圧縮機の回転数などを調整することにより決定することができる。例えば、蒸発温度を高くしたい場合は、毛細管の長さを短くもしくは内径を大きく、冷却器の伝熱面積を大きいものを採用する。消費者が製品である冷凍冷蔵庫を購入した後でも、送風量を多く、圧縮機の回転数を小さくすることの少なくとも一つを実施すれば良い。また、蒸発温度を低くする場合は毛細管の長さを長くもしくは内径を小さく、冷却器の伝熱面積を小さいものとするだけでなく、後からでも送風量を少なく、圧縮機の回転数を大きくすることの少なくとも一つを実施すれば良い。消費者は冷蔵室などの庫内温度の設定値をを高めにして蒸発温度を上げたり、急速冷凍・冷蔵をスイッチで選択して一時的に蒸発温度を低くしたり、省エネスイッチを入れて蒸発温度を上げることが出来る。これにより本発明のように複数の蒸発器である冷却器を有効に生かす操作が可能になる。もちろん流路の選択を行う開閉弁５の開と閉は庫内の各室内温度の状態があらかじめ設定された範囲であるかどうかにより自動的に開閉される。
【００３２】
このように本実施の形態では、冷凍冷蔵庫に2段圧縮サイクルを応用しているため、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合において、冷凍サイクルの効率が飛躍的に上昇するため圧縮機の入力を大幅に低減でき、消費電力量も大幅な低減が可能となる。さらに、流路切換手段を毛細管の上流に配置し、さらにはこの膨張手段と開閉弁を一緒に取り扱ったため、圧縮機吸入配管での圧力損失を低減でき、サイクル効率を上昇させることが可能である。さらに、電磁二方弁５を設けたので、冷凍室に被冷却物が大量に投入されるような急激な負荷増加時に冷凍室のみ冷却することができ、冷蔵室を必要以上に冷却することがなく省エネ性に優れると同時に冷蔵室の温度管理上の品質を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、サイクル効率が従来の冷蔵庫より大幅に良いため、従来の冷蔵庫と同等の性能を保ちながら冷凍室冷却器と冷蔵室冷却器を小型化することが可能となるため、可燃性冷媒であるＲ６００ａを用いても冷媒充填量が従来に比べ削減することが可能となり、安全性がより一層向上する。
【００３４】
また、本実施の形態では冷媒として炭化水素冷媒Ｒ６００ａ(イソブタン)を用いた場合について説明したがこれに限ることなく、Ｒ６００（ブタン）やＲ２９０0（プロパン）などの炭化水素冷媒やアンモニアおよび二酸化炭素などの自然冷媒、あるいはこれらの混合冷媒であってもよい。また、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２やＲ１５２ａなどの地球温暖化係数の小さなＨＦＣ系フロン冷媒、あるいはそれらの混合冷媒であってもよい。
【００３５】
さらに、実施の形態で用いられる冷凍機油について特に明示していないが、鉱油やアルキルベンゼン、エステル油、エーテル油、ＰＡＧ油などの合成油であってもよい。
【００３６】
さらに、実施の形態で用いられている圧縮機について特に明示していないが、レシプロ式、ロータリー式、スクロール式などで、圧縮部が２ヶ所以上あれば良く、圧縮機内の圧力を高圧に保持した高圧シェルタイプ、圧縮機内の圧力を低圧に保持した低圧シェルタイプもしくは圧縮機内の圧力を中圧に保持した中圧シェルタイプのいずれのタイプでも良い。
【００３７】
さらに、実施の形態で用いられている凝縮器について特に明示していないが、冷蔵庫の側壁に埋め込まれた銅配管と外板が接触した自然対流式や送風手段を用いた強制対流式のいずれのタイプでも良い。
【００３８】
図８はこの発明の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。なお図１に示したものと同一の構成部品には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。図において１６、１７および１８は流路切換手段である電磁二方弁あり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。１６は凝縮器から冷凍室用毛細管までの配管の途中に設置されている。１７は高段側吸入配管の途中に設置され、１８は電磁二方弁１７の上流から分岐された配管１９の途中に設置されている。１９は高段側吸入配管８と低段側吸入配管を接続する配管である。
【００３９】
次に冷凍冷蔵庫の動作について説明する。先ず、冷凍室および冷蔵室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５及び１６を開状態とし、圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。この場合の流路切換手段である電磁二方弁の動作について説明する。凝縮器出口配管に設けられた電磁二方弁５および１６はそれぞれコントローラ１２より指令を受け、開状態となり冷媒を冷蔵室用毛細管６および冷凍室用毛細管９へ流すように制御される。一方、電磁二方弁１７および電磁二方弁１８はコントローラ１２から指令を受けそれぞれ開、閉の状態に制御され、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却可能な2段圧縮サイクルを形成する。冷凍サイクルの動作は図１に示したものと同様であるので説明を省略する。
【００４０】
また、冷凍室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁５を閉止状態、電磁二方弁１６、１７，１８を開状態、として圧縮機１を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図５に示したものと同様であるので説明を省略する。
【００４１】
また、冷凍室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５、１７、１８を開状態、１６を閉状態とし、圧縮機１を運転し、冷蔵室を冷却する運転動作を行なう。
【００４２】
冷蔵室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図９をもとに説明する。図９は冷蔵室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものであり、図１０は冷蔵室のみを冷却する場合のＰ−ｈ線図である。図中の記号は図７の記号の位置と同じ場所を示す。圧縮機１の高段圧縮部２を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵室用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）。冷蔵用冷却器7では冷蔵室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷蔵室内を冷却する（D）。その後、中圧蒸気冷媒は圧縮機１の高段圧縮部２へ接続された吸入配管８と低段圧縮部３に吸入される配管１９より低段圧縮部３を介し、圧縮機１の高段側圧縮部２に流れ込む（J）。冷蔵室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段圧縮部３ではほとんど圧縮さずに吐出する。吐出された中圧冷媒は吸入配管８から供給される冷媒の一部とともに高段側圧縮部に吸入される。高段側圧縮部では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。その際、冷凍室用冷却器１０内に存在する冷媒も同時に吸入され、冷凍室用冷却器には冷媒は蒸気冷媒として存在するためサイクル内の冷媒を有効に利用することが可能となる。
【００４３】
本発明では冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転、冷凍室のみの冷却運転および冷蔵室のみの冷却運転が可能であるため、冷却が必要な室のみ冷却できるため無駄な冷却運転がなく、従来に比べ大幅にサイクル効率を上昇させることができ、圧縮機の入力を低減できる。従って、消費電力量の少ない冷凍冷蔵庫を実現することができる。さらに、冷蔵室と冷凍室を個別に温度制御可能なため、庫内温度変動を抑えることが可能となり、食品保存性を向上させることができる。
【００４４】
図８の例では電磁二方弁５、１６を両方の蒸発器７、１０の回路に設けたので両方の毛細管６，９と、一緒に取り扱えば良くこれにより開閉弁による効率低下を防ぐことが出来る。本実施の形態では流路切換手段として電磁二方弁で説明したが、これに限ることはなく、ステッピングモータで駆動する三方切換弁等であっても良い。
【００４５】
図１１はこの発明の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。なお図１に示したものと同一の構成部品には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。図において、２０、２１は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。２２は冷蔵用冷却器のバイパス配管、２３は凝縮器４から冷凍用毛細管９の途中に設置された過冷却熱交換器であり、バイパス配管２２が接続されている。
【００４６】
次に冷凍冷蔵庫の動作について説明する。先ず、冷凍室および冷蔵室の温度検知手段１４、１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁２０を開状態、電磁二方弁２１を閉状態とし、圧縮機１を運転し冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する2段圧縮サイクルにより冷蔵庫内を冷却する。冷媒の流れについては先の冷凍室冷蔵室同時冷却運転と同様のため説明を省略する。
【００４７】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁２０を閉止状態、電磁二方弁２１を開状態、として圧縮機１を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。
【００４８】
この場合の冷媒の流れ方向を図１２に示す。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒（B）は配管で分流し、一方は冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張し（C）、電磁二方弁２１を介し、過冷却熱交換器２３へ流れ込み、凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒の分流した残りの一方の冷媒から熱を奪って蒸発ガス化する（D）。その後、中圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部と高段圧縮部を接続する配管に接続された吸入配管８を介して圧縮機に流れ込む（E）。
【００４９】
凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒（B）は配管で分流し、残りの一方は過冷却熱交換器２３に流入し、バイパス配管２２を流れる中圧、中温冷媒に冷却されて高圧、中温冷媒となって（F）、冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高圧、中温の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（G）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（H）。その後、低圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部へ接続された吸入配管１１を介して圧縮機１の低段圧縮部に流れ込む（I）。
【００５０】
冷凍室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段圧縮部３で中圧蒸気冷媒まで圧縮され吐出する（J）。吐出された中圧冷媒は高段側吸入配管８から流れ込んできた中圧蒸気冷媒と合流し、高段側圧縮部に吸入される（K）。高段側圧縮部では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され（A）、再び凝縮器４へと流れ込む。
【００５１】
図１３に示した、本実施の形態における冷凍室のみの冷却運転時のＰ−ｈ線図からもわかるように、冷凍室のみの冷却運転時は冷凍室の冷却能力が増大するためサイクル効率が従来のサイクル効率より上昇する。
【００５２】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁２０を開状態、電磁二方弁２１を閉として圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行い、冷凍室も同時に冷却する。冷凍サイクルの動作については実施の形態１の冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転と同様であるため説明は省略する。圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行うが，これは圧縮機の寿命を長くするためである。圧縮機の場合真空運転は可能であるが長期間続けるとシール部などに影響が出てくる。これを防ぐために同時に運転するようにしているが、冷凍室用の蒸発器への冷媒の流れを停止しても良い。
【００５３】
本実施の形態において、冷凍サイクルは常に２段圧縮サイクルとなるため、従来のサイクルに比べサイクル効率が大幅に上昇する。さらに、冷凍室のみ冷却する場合は、過冷却熱交換器を用いるために冷却能力を大幅に増大させることが可能となる。
【００５４】
図１４はこの発明の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図で、圧縮機１には、回転数を任意値に設定できるインバータ２４が接続されている。なお、図１に示したものと同一の構成部品には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態では家庭用冷蔵庫の圧縮機として回転数が可変のインバータ駆動圧縮機を用いることにより、エネルギー効率の向上を図っている。すなわち、夜間などの冷蔵庫の設置された周囲空気温度が低く、また冷蔵庫の扉開閉がほとんどなく、冷蔵庫の熱負荷が小さい場合には、圧縮機１の回転数をインバータ２４によって小さくし、圧縮機の電気入力を抑えた状態で運転することにより、冷蔵庫のエネルギー効率を向上させることができる。また、圧縮機１の回転数を減少させると、冷凍サイクルの冷凍能力が減少し、圧縮機断続回数が低減できるため、断続運転に伴う冷媒移動やエネルギー損失を低減でき、エネルギー効率は一層向上する。
【００５６】
インバータ２４による圧縮機１の回転数制御方法としては、冷蔵庫の設置された周囲空気温度を検知し、この周囲空気温度に応じて圧縮機回転数を制御する。すなわち、周囲空気温度が高い場合は冷蔵庫の熱負荷も大きく、この時は圧縮機回転数を大きくして、大きな冷凍能力で運転する。また、周囲空気温度が低い場合は、冷蔵庫の熱負荷も小さく、この時は圧縮機械回転数を小さくして、小さな冷凍能力で運転する。なおこの際に、冷凍冷蔵庫の扉開閉や庫内温度の情報をもとに,圧縮機回転数をさらに調整すれば、よりエネルギー効率が向上する。
【００５７】
実施の形態２．
図１５はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の側面断面図で実施の形態１で示した冷凍サイクルを使用する冷凍冷蔵庫の例である。図において、２５、２６は風路切換手段であるダンパーであり、コントローラからの指令により開閉動作を行なう。２７は冷蔵室用送風機、２８は冷凍室用送風機であり、庫内温度や圧縮機の状態を検知し、コントローラにより運転停止や回転数を制御される。３０は吹出しダクト、３１は戻りダクトであり、冷凍室と冷蔵室の空気流路である。３２は冷蔵室、３３は冷凍室である。
【００５８】
次に動作について説明する。圧縮機停止中に、冷蔵室庫内温度センサー１３により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より大きい場合は、ダンパー２５およびダンパー２６が開状態となり、冷凍室用送風機が運転される。従って、冷凍室の冷えた空気が吹出しダクト３０を介し、冷蔵室内に流れ込み、冷蔵室内を冷却し戻りダクトを通って冷凍室に再び戻る。冷蔵室の庫内温度が設定温度に到達したら、ダンパー２５、ダンパー２６を閉じ、冷凍室用送風機も停止する。冷凍室送風機２８の冷気が直接ダンパー２６にあたる位置に設けると一層冷蔵室への冷気の循環が速くなるので、このような場合ダンパーの開時間をあらかじめ決めておいて閉止するようにしても良い。これにより温度を検出して動作させるときの時間遅れにより冷やしすぎるという無駄を防ぐことが出来る。
【００５９】
圧縮機停止中の前述の冷蔵室冷却運転中に冷凍室庫内温度センサー１４により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より大きくなった場合は、直ちにダンパー２５、ダンパー２６を閉じ、圧縮機を起動し実施の形態１で説明した冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転を開始する。
【００６０】
圧縮機停止中、冷蔵室庫内温度センサー１３により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より小さい場合は、ダンパー２５、ダンパー２６は閉じた状態である。
【００６１】
このように本実施の形態では冷凍室の冷気を冷蔵室の冷却に用いることができるので、冷蔵室の急激な熱負荷の上昇に対して、圧縮機を運転させずに冷却することが可能であるため消費電力量を抑えた運転が可能である。さらに、冷蔵室の温度を細やかに制御することが可能であり、冷蔵室の温度変動を抑えた高品質な冷蔵室温度管理ができる冷蔵庫を実現できる。
【００６２】
図１６はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の側面断面図である。図において、２９は冷蔵室３２と冷凍室３３を熱的に連通させるカスケード熱交換器である。図１３に示したものと同一の構成部品には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。
【００６３】
次に動作について説明する。圧縮機停止中に、冷蔵室庫内温度センサー１３により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より大きい場合は、ダンパー２５及び２６が開状態となり、冷蔵室送風機および冷凍室用送風機が運転される。従って、冷凍室の冷えた空気と冷蔵室のやや冷えた空気ががカスケード熱交換器を介し熱交換され、冷蔵室庫内空気を冷却する。冷蔵室の庫内温度が設定温度に到達したら、ダンパー２５、ダンパー２６を閉じ、冷蔵室送風機および冷凍室用送風機も停止する。
【００６４】
圧縮機停止中の前述の冷蔵室冷却運転中に冷凍室庫内温度センサーにより検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より大きくなった場合は、直ちにダンパー２５、ダンパー２６を閉じ、圧縮機を起動し実施の形態１で説明した冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転を開始する。
【００６５】
圧縮機停止中、冷蔵室庫内温度センサー１３により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より小さい場合は、ダンパー２５、ダンパー２６は閉じた状態である。このようにカスケード的に熱交換させる、すなわち風を当てて熱交換させる構造の熱交換器を設けるが，この熱交換器は例えば金属板，冷媒を封入した筒状の部材を両方の部屋に出す構造など自由である。
【００６６】
このように本実施の形態では冷凍室の冷気を冷蔵室の冷却に用いることができるので、冷蔵室の急激な熱負荷の上昇に対して、圧縮機を運転させずに冷却することが可能であるため消費電力量を抑えた運転が可能である。さらに、冷蔵室の温度を細やかに制御することが可能であり、冷蔵室の温度変動を抑えた高品質な冷蔵室温度管理ができる冷蔵庫を実現できる。さらに、冷蔵室と冷凍室の空気が混合されることもないので、冷凍室に湿度の高い空気が流れ込むこともなく、冷蔵室の湿度を保ったままの冷却運転が可能となる。また、冷凍室内で霜が成長することもない。
【００６７】
実施の形態３．
図1７はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。図において３４は高段側圧縮機、３５は低段側圧縮機、３６は電磁二方弁、３７は高段側圧縮機の吸入配管と吐出配管を連通するバイパス配管、４は凝縮器、５および１６は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、高段側圧縮機３４の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の絞り手段である毛細管、１０は冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、これらは順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。
【００６８】
次に動作について説明する。先ず、冷蔵室および冷凍室の温度検知手段１３、１４が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５および電磁二方弁１６を開状態とし、高段側圧縮機バイパス配管にある電磁二方弁３６を閉とする。高段側圧縮機３４および低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。
【００６９】
次に、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１７をもとに説明する。高段側圧縮機３４を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は配管で分流し、一方は電磁二方弁５を介して冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）。冷蔵用冷却器７では冷蔵室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷蔵室内を冷却する（D）。その後、中圧、蒸気冷媒は高段側圧縮機３４と低段側圧縮機を接続する配管に接続された吸入配管８を介して高段側圧縮機３４と低段側圧縮機を接続する配管に流れ込む(E)。なお毛細管は開閉弁の差圧も考慮して決められていることは前の実施の形態と同様である。。
【００７０】
凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は配管で分流し、残りの一方は電磁二方弁１６を介し冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧、蒸気冷媒は低段側圧縮機３５へ接続された吸入配管１１を介して低段側圧縮機３５に流れ込む（H）。
【００７１】
冷凍室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段側圧縮機３５で中圧蒸気冷媒まで圧縮され吐出する（I）。吐出された中圧冷媒は冷蔵室用冷却器から流れ込んできた中圧蒸気冷媒（E）と合流し、高段側圧縮機に吸入される（J）。高段側圧縮機３４では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。
【００７２】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５を開状態、１６および３６を閉状態とし、高段側圧縮機３４を運転し、低段側圧縮機３５を停止して冷蔵室を冷却する運転動作を行なう。
【００７３】
冷蔵室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１８をもとに説明する。図１８は冷蔵室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものである。高段側圧縮機３４を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は電磁二方弁５を介して冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵室用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）。冷蔵用冷却器7では冷蔵室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷蔵室内を冷却する（D）。その後、中圧蒸気冷媒は高段側圧縮機３４へ接続された吸入配管より高段側圧縮機吸入配管８を介し、高段側圧縮機３４に流れ込む（J）。高段側圧縮機３４では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。その際、冷凍室用冷却器１０内に存在する冷媒も同時に吸入され、冷凍室用冷却器には冷媒は蒸気冷媒として存在するためサイクル内の冷媒を有効に利用することが可能となる。なお冷凍冷却器用の蒸発器から冷媒を吸引するため停止している圧縮機を介して吸引するが、圧縮機の流露中にベーンがあるときはこのベーンを差圧で解放し、もしベーンが無い開放形式の圧縮機ではそのまま連通部を通って吸引される。
【００７４】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁５を閉止とし、１６および３６を開とし高段側圧縮機３４を停止し、低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。
【００７５】
冷凍室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１９をもとに説明する。図１９は冷凍室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものである。低段圧縮機３５を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（I）は高段側圧縮機バイパス配管を介して、凝縮器４に流れ込む（A）。凝縮器４では冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は電磁二方弁１６を介し冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧蒸気冷媒は低段側圧縮機３５へ接続された吸入配管１１を介して低段側圧縮機３５に流れ込む（H）。
【００７６】
このように本実施の形態では、各室個別冷却運転と同時運転が可能となり従来に比べ、各室の温度管理が向上するとともに、無駄な冷却運転を行なわないのでエネルギー効率に優れる冷凍冷蔵庫を提供できる。さらに、圧縮過程を２台の圧縮機で行なうため、流路切換手段と高段側圧縮機バイパス配管により容易に単段圧縮サイクルと2段圧縮サイクルを実現すると伴に、圧縮機に対する負荷変動を抑えることができ圧縮機の信頼性を向上させることもできる。
【００７７】
図２０はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に影響が小さいＲ６００ａを用いている。図において３４は高段側圧縮機、３５は低段側圧縮機、４は凝縮器、１６は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、高段側圧縮機３４の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の絞り手段である毛細管、１０は冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、これらは順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。
【００７８】
次に動作について説明する。先ず、冷蔵室および冷凍室の温度検知手段１３，１４が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁１６を開状態とする。高段側圧縮機３４および低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図１７と同様であるため説明を省略する。
【００７９】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁１６を閉状態とし、高段側圧縮機３４を運転し、低段側圧縮機３５を停止して冷蔵室を冷却する運転動作を行なう。図２１にこの場合の冷媒の流れを示した冷媒回路図を示す。冷凍サイクルの動作は図１８と同様であるため説明を省略する。
【００８０】
このように本実施の形態では、冷蔵室冷却運転と同時運転が可能となり従来に比べ、各室の温度管理が向上する。また、同時冷却運転時には２段圧縮サイクルを実現することができるため、エネルギー効率に優れる冷凍冷蔵庫を提供できる。さらに、圧縮過程を２台の圧縮機で行なうため、容易に単段圧縮サイクルと2段圧縮サイクルを実現すると伴に、圧縮機に対する負荷変動を抑えることができ圧縮機の信頼性を向上させることもできる。
【００８１】
図２２はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に影響が小さいＲ６００ａを用いている。図において３４は高段側圧縮機、３５は低段側圧縮機、４は凝縮器、５および３６は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。３７は高段側圧縮機のバイパス配管、６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、高段側圧縮機３４の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の絞り手段である毛細管、１０は冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、これらは順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。
【００８２】
次に動作について説明する。先ず、冷蔵室および冷凍室の温度検知手段１３，１４が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５を開状態とする。高段側圧縮機３４および低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図１７と同様であるため説明を省略する。
【００８３】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合の冷媒の流れを図２３に示す。動作は電磁二方弁５を閉止とし、３６を開とし高段側圧縮機３４を停止し、低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図１９と同様であるため説明を省略する。
【００８４】
このように本実施の形態では、冷凍室冷却運転と同時運転が可能となり従来に比べ、各室の温度管理が向上する。また、同時冷却運転時には２段圧縮サイクルを実現することができるため、エネルギー効率に優れる冷凍冷蔵庫を提供できる。さらに、圧縮過程を２台の圧縮機で行なうため、容易に単段圧縮サイクルと2段圧縮サイクルを実現すると伴に、圧縮機に対する負荷変動を抑えることができ圧縮機の信頼性を向上させることもできる。
【００８５】
図２４はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。図において３４は高段側圧縮機、３５は低段側圧縮機、３６は電磁二方弁、３８は低段側圧縮機バイパス配管、４は凝縮器、５および１６は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、高段側圧縮機３４の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の絞り手段である毛細管、１０は冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、これらは順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。
【００８６】
次に動作について説明する。先ず、冷蔵室および冷凍室の温度検知手段１３，１４が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５および電磁二方弁１６を開状態とし、低段側圧縮機バイパス配管にある電磁二方弁３６を閉とする。高段側圧縮機３４および低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図１５と同様のため説明を省略する。
【００８７】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５および３６を開状態、１６を閉状態とし、高段側圧縮機３４を運転し、低段側圧縮機３５を停止して冷蔵室を冷却する運転動作を行なう。冷凍サイクルの動作は図１８と同様であるので説明を省略する。
【００８８】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁５を閉止とし、１６および３６を開とし高段側圧縮機３４を運転し、低段側圧縮機３５を停止し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。
【００８９】
冷凍室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図２６をもとに説明する。図２６は冷凍室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものである。高段側圧縮機３４を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は電磁二方弁１６を介し冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧蒸気冷媒は低段側圧縮機３５へ接続された吸入配管１１を介して低段側圧縮機バイパス配管を介し高段側圧縮機３４に流れ込み（J）、高温高圧冷媒まで圧縮される。
【００９０】
このように本実施の形態では、各室個別冷却運転と同時運転が可能となり従来に比べ、各室の温度管理が向上するとともに、無駄な冷却運転を行なわないのでエネルギー効率に優れる冷凍冷蔵庫を提供できる。さらに、圧縮過程を２台の圧縮機で行なうため、流路切換手段と高段側圧縮機バイパス配管により容易に単段圧縮サイクルと2段圧縮サイクルを実現すると伴に、圧縮機に対する負荷変動を抑えることができ圧縮機の信頼性を向上させることもできる。
【００９１】
また、以上の実施の形態では、用いられる圧縮機について特に明示していないが、レシプロ式、ロータリー式、スクロール式などであれば良く、圧縮機内の圧力を高圧に保持した高圧シェルタイプ、圧縮機内の圧力を低圧に保持した低圧シェルタイプのいずれのタイプでも良く、インバータ駆動で運転させても良い。特に、インバータ駆動を行なうことによって、冷却負荷に合わせた運転が可能となる。例えば、冷却負荷が小さくなると圧縮機の回転数を低下させて、サイクル効率を上げた運転ができ、冷却負荷が大きい場合は圧縮機の回転数を大きくして冷却能力を増大させることが可能となる。
【００９２】
また、以上の実施の形態では冷媒として炭化水素冷媒Ｒ６００ａ(イソブタン)を用いた場合について説明したがこれに限ることなく、Ｒ６００（ブタン）やＲ２９０（プロパン）などの炭化水素冷媒やアンモニアおよび二酸化炭素などの自然冷媒、あるいはこれらの混合冷媒であってもよい。また、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２やＲ１５２ａなどの地球温暖化係数の小さなHFC系フロン冷媒、あるいはそれらの混合冷媒であってもよい。
【００９３】
さらに、以上の実施の形態で用いられる冷凍機油について特に明示していないが、鉱油やアルキルベンゼン、エステル油、エーテル油、PAG油などの合成油であってもよい。
【００９４】
さらに、以上の実施の形態で用いられている凝縮器について特に明示していないが、冷蔵庫の側壁に埋め込まれた銅配管と外板が接触した自然対流式や送風手段を用いた強制対流式のいずれのタイプでも良い。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明した通りこの発明の請求項１の冷凍冷蔵庫は，低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、凝縮器で凝縮され第ニの膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続された第ニの蒸発器と、凝縮器と第一の膨張手段の間及び凝縮器と第ニの膨張手段の間の少なくとも一方に配置され，凝縮器から出た冷媒を第一の蒸発器及び第ニの蒸発器の少なくとも一方へ流すように流路を切り替える流路切換手段と、を備えたので、冷蔵室と冷凍室を適切な蒸発温度で冷却できる２段圧縮サイクルにより、エネルギー効率が高い冷凍冷蔵庫を提供することができ、又冷凍室のみの冷却が可能である。
【００９６】
また、この発明の請求項２の冷凍冷蔵庫は，第一の膨張手段又は第ニの膨張手段に冷媒が流れる差圧及び流路切替手段に冷媒が流れる差圧により第一の膨張手段及び第ニの膨張手段を設定するので、冷凍サイクルから無駄な損失を除くことが出来効率の良い装置が得られる。
【００９７】
第３の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御するとともに、冷蔵庫本体の周囲温度を検知して周囲温度が高い場合は前記圧縮機の回転数を大きくし周囲温度が低い場合は圧縮機の回転数を小さくする制御手段と、を備えたので、熱負荷にあわせた運転が可能となり、さらにエネルギ効率が高い冷凍冷蔵庫を提供することが出来る。
【００９８】
また、この発明の請求項４の冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管と低段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管の間を連通する吸込口バイパス管と、吸込口バイパス間に設けられバイパス間の冷媒の流れを閉止するバイパス閉止手段とを備えたので、冷凍室と冷蔵室の各熱負荷に応じ、冷蔵室と冷凍室の同時冷却運転、冷蔵室冷却運転および冷凍室冷却運転それぞれの冷却運転が可能となり、冷却が必要な庫内温度を精度良く管理することができる。
【００９９】
また、この発明の請求項５の冷凍冷蔵庫は、第一の膨張手段から一方は第一の蒸発器へ、他方は第一の蒸発器を介さずに高段側圧縮部の吸入側の接続管へバイパスする蒸発器バイパス管へ冷媒の流れを切り替えるバイパス流路切替手段と，蒸発器バイパス管は凝縮器と第ニの膨張手段の間の配管と熱交換可能なので、冷凍サイクルを常に2段圧縮サイクルとすることが可能となり、圧縮機への負荷変動を抑えた運転ができ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【０１００】
また、この発明の請求項６の冷凍冷蔵庫は，高段側圧縮部又は低段側圧縮部をバイパスする圧縮部バイパス管と，圧縮部バイパス管に設けられバイパスする冷媒を閉止する圧縮部バイパス管閉止手段と，を備えたので、無駄な冷却運転を行わないと共に圧縮機の信頼性を高めることが出来る。
【０１０１】
第７の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部又は低段側圧縮部は、１つの容器内で電動機にて一体で駆動される圧縮機、又は別々の電動機により駆動される複数の圧縮機であり、電動機をインバータにて駆動し、インバータの駆動にて夜間などの冷蔵庫本体が設置された周囲空気温度が低く、また冷蔵庫扉の開閉が少ない場合、圧縮機の電動機の回転数を小さくするので、エネルギー効率が高い、圧縮機を小型化し、低重量、低コストの冷凍冷蔵庫が得られる。
【０１０２】
第８の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環する冷凍室送風手段と、冷凍室と冷蔵室を連通する風路に設けられ空気の循環を開閉する空気循環開閉手段と、を備え、冷蔵室を冷却する場合に空気循環開閉手段を開として冷凍室送風機を運転するようにしたので、冷蔵室の熱負荷が増加しても圧縮機を運転せずに冷凍機の冷気を使用でき効率のよい冷凍冷蔵庫を提供することが出来る。
【０１０３】
第９の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷蔵室に設置され冷蔵室内の冷気を循環させる冷蔵室送風手段と、冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環させる冷凍室送風手段と、冷凍室と冷蔵室の間に配置され冷凍室と冷蔵室の間の熱交換を可能な熱伝達手段と、熱伝達手段が冷気と熱伝達を行う冷凍室と冷蔵室に設けられた通風部と、を備え、冷蔵室を冷却する場合に冷凍室送風手段と冷蔵室冷蔵室送風手段を運転して通風部への通風を行い冷蔵室を冷却するようにしたので、冷蔵室の熱負荷が増加しても圧縮機を運転せずに冷凍機の冷気を使用でき効率のよい冷凍冷蔵庫を提供することが出来る。
【０１０４】
第１０の発明にかかわる冷凍冷蔵庫の運転方法は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続され冷蔵室へ冷気を供給する冷蔵室用冷却器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続され冷凍室へ冷気を供給する冷凍室用冷却器と、を備えた冷凍冷蔵庫において、冷蔵室の温度を検出するステップと、冷凍室の温度を検出するステップと、検出された冷蔵室と冷蔵室の温度に応じて凝縮器から第一の膨張手段への流路及び第二の膨張手段への流路を切り替えるステップと、冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には第二の膨張手段側のみに冷媒を流すステップと、冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低く、冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には第二の膨張手段側のみに冷媒を流す状態で圧縮機の運転を停止するステップと、を備えたので、エネルギー効率が高い運転方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍冷蔵庫の側面断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係わる圧縮機の側面断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクルのP−ｈ線図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係わる冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
【図６】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクルのP−ｈ線図である。
【図７】 本発明の実施の形態１に係わる冷蔵室冷却器蒸発温度とサイクル効率の関係図である。
【図８】 本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図９】 本発明の実施の形態１に係わる冷蔵室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１０】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクルのP−ｈ線図である。
【図１１】 本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図１２】 本発明の実施の形態１に係わるの冷凍室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１３】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクルのP−ｈ線図である。
【図１４】 本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図１５】 本発明の実施の形態２による冷凍冷蔵庫の側面断面図である。
【図１６】 本発明の実施の形態２による冷凍冷蔵庫の側面断面図である。
【図１７】 本発明の実施の形態３による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図１８】 本発明の実施の形態３に係わるの冷蔵室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１９】 本発明の実施の形態３に係わるの冷凍室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２０】 本発明の実施の形態３による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図２１】 本発明の実施の形態３に係わるの冷蔵室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２２】 本発明の実施の形態３よる冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図２３】 本発明の実施の形態３係わるの冷凍室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２４】 本発明の実施の形態３による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図２５】 本発明の実施の形態３に係わるの冷凍室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２６】 本発明の実施の形態３に係わるの冷蔵室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２７】従来の冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機、 ２ 高段側圧縮部、 ３ 低段側圧縮部、 ４ 凝縮器、 ５ 流路切換手段である電磁二方弁、 ６ 冷蔵室用毛細管、 ７ 冷蔵室用冷却器、 ８ 高段側吸入配管、 ９ 冷凍室用毛細管、 １０ 冷凍室用冷却器、 １１ 低段側吸入配管、 １２ コントローラ、 １３ 冷蔵室用温度検知手段、 １４ 冷凍室用温度検知手段、 １６ 電磁二方弁、 １７ 電磁二方弁、１８ 電磁二方弁、 １９ 高段側吸入配管と低段側吸入配管を連通するバイパス配管、 ２０ 電磁二方弁、 ２１ 電磁二方弁、 ２２冷蔵室用冷却器バイパス配管、 ２３ 過冷却熱交換器、 ２４ インバータ、 ２５ 風路切換手段、 ２６ 風路切換手段、 ２７ 冷蔵室用送風手段、 ２８ 冷凍室用送風手段、 ２９ カスケード熱交換器、 ３０ 吹出しダクト、 ３１ 戻りダクト、 ３２ 冷蔵室、 ３３ 冷凍室、 ３４ 高段側圧縮機、 ３５ 低段側圧縮機、 ３６ 電磁二方弁、 ３７ 高段側圧縮機バイパス配管、 ３８ 低段側圧縮機バイパス配管、 ３９ 野菜室。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の蒸発器を有する冷凍冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵室と冷凍室を備えた従来の家庭用冷蔵庫では、冷凍室に設置した冷却器により冷却された空気を各室に循環させて、それぞれ冷凍室および冷蔵室を冷却している。冷凍室の温度制御は圧縮機の制御により行なわれ、冷蔵室は循環する空気の量により制御される。通常、圧縮機の運転と同時に冷蔵室と冷凍室は同時に冷却され、冷蔵室が先に設定温度に到達し、その後冷凍室が設定温度に到達し,圧縮機が停止する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の家庭用冷蔵庫の冷媒回路図を図２７に示す。図において、１は圧縮機、４は凝縮器、４０は絞り手段である毛細管、４１は冷却器、４２は吸入配管である。従来の冷蔵庫では冷蔵室と冷凍室を１台の冷却器４１で同時に冷却する場合があるため、冷媒の蒸発温度は冷凍室の設定温度以上にすることができない。従って、冷蔵室を冷却するために冷凍室を冷却できる冷媒の蒸発温度で冷蔵庫を運転するため、冷凍サイクル効率が低い状態で冷蔵庫を運転していた。
【０００４】
そこで、例えば特開平11-223397号公報には冷蔵室用冷却器と冷凍室用冷却器を備え、一台の圧縮機によって２段圧縮サイクルを構成するものが示されている。しかし、冷蔵室のみ冷却運転したい場合や冷凍室のみ冷却運転したい場合などでも、冷却を必要としていない方の室も冷却を行なうため効率の良い運転ができない問題がある。
【０００５】
また、特開平2-10063号公報では冷蔵室と冷凍室のそれぞれ冷却器を設け、冷蔵室冷却器から高段側圧縮部への吸入配管と冷凍室冷却器から低段側圧縮部への吸入配管を連通させるバイパス流路と流路切換手段を備え、一台の圧縮機にて２段圧縮サイクルを構成し、サイクル効率を上昇させ、冷蔵室のみ冷却したい場合や冷凍室のみ冷却したい場合などの運転にも対応可能な冷蔵庫が示されているが、圧縮機の吸入配管部分に流路切換手段を設置しているため、圧力損失の増大を招き、効率の良い運転ができない問題点がある。
【０００６】
本発明は上記のような従来の冷蔵庫の課題を解決するためになされたもので、冷蔵庫の冷凍サイクル効率を高め、低消費電力量の冷蔵庫を得ることを目的としている。さらに、地球温暖化に非常に影響が小さい可燃性冷媒などを用いた冷蔵庫などにおいて、冷媒量を削減し、安全性を大幅に向上した冷蔵庫を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続された第二の蒸発器と、凝縮器と第一の膨張手段の間および凝縮器と第二の膨張手段の間の少なくともの少なくとも一方に配置され、凝縮器から出た冷媒を第一の蒸発器および第二の蒸発器の少なくとも一方に流すように流路を切替える流路切替手段と、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御し、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には流路切替手段により第二の膨張手段側のみに冷媒を流す状態で圧縮機の運転を停止する制御を行う制御手段と、を備えたものである。
【０００８】
第２の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続された第二の蒸発器と、凝縮器と第一の膨張手段の間および凝縮器と第二の膨張手段の間の少なくともの少なくとも一方に配置され、凝縮器から出た冷媒を第一の蒸発器および第二の蒸発器の少なくとも一方に流すように流路を切替える流路切替手段と、流路切替手段に冷媒が流れる際発生する差圧を含めた形で第一の膨張手段又は第二の膨張手段の寸法を設定するように第一の膨張手段又は第二の膨張手段として使用する流路切替手段の下流側で直列に配置した毛細管と、を備え、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御するものである。
【０００９】
第３の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続された第二の蒸発器と、凝縮器と第一の膨張手段の間および凝縮器と第二の膨張手段の間の少なくとも一方に配置され、凝縮器から出た冷媒を第一の蒸発器および第二の蒸発器の少なくとも一方に流すように流路を切替える流路切替手段と、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御するとともに、冷蔵庫本体の周囲温度を検知して周囲温度が高い場合は前記圧縮機の回転数を大きくし周囲温度が低い場合は圧縮機の回転数を小さくする制御手段と、を備えたものである。
【００１０】
第４の発明に係わる冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管と低段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管の間を連通する吸込口バイパス管と，吸込口バイパス間に設けられバイパス間の冷媒の流れを閉止するバイパス閉止手段とを備えたものである。
【００１１】
第５の発明に係わる冷凍冷蔵庫は、第一の膨張手段から一方は第一の蒸発器へ、他方は第一の蒸発器を介さずに高段側圧縮部の吸入側の接続管へバイパスする蒸発器バイパス管へ冷媒の流れを切り替えるバイパス流路切替手段と、蒸発器バイパス管は凝縮器と第ニの膨張手段の間の配管と熱交換可能なものである。
【００１２】
第６の発明に係わる冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部又は低段側圧縮部をバイパスする圧縮部バイパス管と，圧縮部バイパス管に設けられバイパスする冷媒を閉止する圧縮部バイパス管閉止手段とを備えたものである。
【００１３】
第７の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部又は低段側圧縮部は、１つの容器内で電動機にて一体で駆動される圧縮機、又は別々の電動機により駆動される複数の圧縮機であり、電動機をインバータにて駆動し、インバータの駆動にて夜間などの冷蔵庫本体が設置された周囲空気温度が低く、また冷蔵庫扉の開閉が少ない場合、圧縮機の電動機の回転数を小さくするものである。
【００１４】
第８の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環する冷凍室送風手段と、冷凍室と冷蔵室を連通する風路に設けられ空気の循環を開閉する空気循環開閉手段と、を備え、冷蔵室を冷却する場合に空気循環開閉手段を開として冷凍室送風機を運転するようにしたものである。
【００１５】
第９の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷蔵室に設置され冷蔵室内の冷気を循環させる冷蔵室送風手段と、冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環させる冷凍室送風手段と、冷凍室と冷蔵室の間に配置され冷凍室と冷蔵室の間の熱交換を可能な熱伝達手段と、熱伝達手段が冷気と熱伝達を行う冷凍室と冷蔵室に設けられた通風部と、を備え、冷蔵室を冷却する場合に冷凍室送風手段と冷蔵室冷蔵室送風手段を運転して通風部への通風を行い冷蔵室を冷却するようにしたものである。
【００１６】
第１０の発明にかかわる冷凍冷蔵庫の運転方法は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続され冷蔵室へ冷気を供給する冷蔵室用冷却器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続され冷凍室へ冷気を供給する冷凍室用冷却器と、を備えた冷凍冷蔵庫において、冷蔵室の温度を検出するステップと、冷凍室の温度を検出するステップと、検出された冷蔵室と冷蔵室の温度に応じて凝縮器から第一の膨張手段への流路及び第二の膨張手段への流路を切り替えるステップと、冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には第二の膨張手段側のみに冷媒を流すステップと、冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低く、冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には第二の膨張手段側のみに冷媒を流す状態で圧縮機の運転を停止するステップと、を備えたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図1はこの発明の実施の形態の一例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図、図２は冷凍冷蔵庫の側面断面図、図３は圧縮機の断面図である。この冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒R６００ａを用いている。従来装置と同様の部分は同一符号で表している。図において1は圧縮機、２は高段側圧縮部、３は低段側圧縮部、４は凝縮器、５は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７は蒸発器である冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、圧縮機１の高段側圧縮部の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の膨張手段すなわち絞り手段である毛細管、１０は蒸発器である冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、この冷媒回路は順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。２７は冷蔵室用送風機、２８は冷凍室用送風機、３２は冷蔵室、３３は冷凍室、３９は野菜室である
【００２０】
次に動作について説明する。先ず、冷凍室および冷蔵室の温度検知手段１４，１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５を開状態とし、圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。
【００２１】
次に、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１および図４をもとに説明する。図４は冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合のモリエール線図であるＰ−ｈ線図であり、図中の記号は図１の記号の位置と同じ場所を示す。圧縮機１の高段側圧縮部２を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は配管で分流し、一方は電磁二方弁５を介して冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）。冷蔵用冷却器７では冷蔵室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷蔵室内を冷却する（D）。その後、中圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部と高段圧縮部を接続する配管に接続された吸入配管８を介して圧縮機に流れ込む(E)。
【００２２】
凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は配管で分流し、残りの一方は冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部へ接続された吸入配管１１を介して圧縮機１の低段圧縮部に流れ込む（H）。
【００２３】
冷凍室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段圧縮部３で中圧蒸気冷媒まで圧縮され吐出する（I）。吐出された中圧冷媒は図３のように冷蔵室用冷却器から流れ込んできた中圧蒸気冷媒と合流し、高段側圧縮部に吸入される（J）。高段側圧縮部では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。
【００２４】
図４に示した、本実施の形態における冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転時のＰ−ｈ線図からもわかるように、各設定温度帯に合せて冷却器を設置し、その設定温度に合せた冷媒の蒸発温度を実現する。従って、従来方式では冷凍室の設定温度に合せた蒸発温度相当の圧力から冷媒全てを圧縮していた場合に比べ、本実施の形態のように、冷凍室用冷却器と冷蔵室用冷却器で冷媒の蒸発温度相当の圧力から冷媒を圧縮するため、冷蔵室冷却器を流れる冷媒の量に比例して圧縮機入力が低減されサイクル効率が上昇する。
【００２５】
電磁二方弁５を介して冷蔵室用毛細管６へ流れ込む際に、冷蔵用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）が，膨張手段である毛細管に冷媒が流れるときに差圧が発生する。さらに開閉弁である電磁２方弁の仕切りがたとえ全開状態であってもこの仕切りや開閉弁の入口や出口などで差圧が発生する。毛細管の差圧は冷凍サイクルに必要な特性を得るためであるが開閉弁の差圧は不必要な圧力損失となり冷凍サイクルの効率を下げることになる。これに対し開閉弁と毛細管が直列に接続されこの領域で膨張が行われることを利用すればこの効率低下を防止できる。すなわち毛細管の寸法を設定する際に開閉弁の差圧を含めた形で毛細管の寸法を決めることにより、すなわち毛細管と開閉弁を一体にした性能をあらかじめ設定しておくことにより無駄な損失発生を防ぐことが出来る。
【００２６】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁５を閉止状態とし、圧縮機１を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。冷凍室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図５および図６をもとに説明する。図５は冷凍室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものであり、図６は冷凍室のみを冷却する場合のP-h線図である。図中の記号は図５の記号の位置と同じ場所を示す。圧縮機１の高段圧縮部２を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部へ接続された吸入配管１１を介して圧縮機１の低段圧縮部に流れ込む（H）。
【００２７】
冷凍室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段圧縮部３で多少圧縮して吐出される。吐出された低圧冷媒は高段側圧縮部に吸入される。高段側圧縮部では低圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。図５の冷媒回路では冷凍室用冷却器に冷媒を流すだけとなり冷媒循環量が２つの蒸発器に流すときより減少し、圧力も若干小さくなる。
【００２８】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、
まず、冷蔵室用送風機を運転し、冷蔵室用冷却器に付着している霜の融解熱により庫内を冷却する。予め設定された時間が経過した後は電磁二方弁５を開状態とし、圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行い、冷凍室も同時に冷却する。冷凍サイクルの動作については前述した冷凍室と冷蔵室の同時運転であるため説明は省略する。以上のように図２のごとく冷凍冷蔵庫では冷蔵室３２の室温を温度検出器１３で検出し、冷凍室３３の室温を温度検出器１４で検出している。
【００２９】
室温目標値に対し，温度検出器が検出した温度が高いか低いかにより凝縮器４と膨張手段６、９との間に配置された開閉弁５の開閉と圧縮機の運転を次のように行う。まず冷蔵室の温度が設定値５゜Ｃより高ければ冷凍室の温度に関係なく開閉弁５を開き冷媒を冷蔵室用冷却器７と冷凍室用冷却器１０に流すと共に圧縮機をオンして運転させ両方の部屋を冷却する。次に冷蔵室の温度が目標範囲の下限値である１゜Ｃより低い場合で、冷凍室の温度が目標設定値−１８゜Ｃより高い場合は開閉弁５を閉じて圧縮機を運転させて冷凍室用冷却器にて冷凍室の冷却のみを行う。冷蔵室の温度が１゜Ｃより低く冷凍室の温度が２０゜Ｃより低い状態であれは開閉弁５を閉じて圧縮機の運転をオフにする。このようにまず冷蔵室の室温が高いか低いかを優先させて，開閉弁５により冷蔵室用冷却器７への冷媒の流れを開閉させる。冷蔵室の室温による制御を優先させてこの温度が目標ゾーン以内であれば冷蔵室用冷却器への冷媒の供給を止めて効率の良い冷凍サイクルの運転を行う。言いかえれば冷蔵室用温度の検出を冷凍室用温度の検出よりも優先して，各蒸発器への冷媒の供給を判断している。以上により開閉弁を毛細管と直列に配置し特性的な取り扱いを一体で寸法などを設定したため，従来に比べ効率を上げることが出来る。
【００３０】
図７に冷凍室冷却器１０の蒸発温度−27℃と凝縮温度35℃を固定した場合の本実施の形態における2段圧縮サイクルのサイクル効率と従来のサイクル効率の比を、横軸に冷蔵室冷却器の蒸発温度、縦軸にサイクル効率比をとって示す。冷蔵室の蒸発温度が−27℃の時のサイクル効率出会って冷却器が１個の場合を従来のサイクル効率としている。図より明らかなように、冷蔵室冷却器の蒸発温度が上昇するほどこの発明の構成の場合、サイクル効率が上昇する。例えば、冷凍冷蔵庫の冷蔵室冷却器の蒸発温度が0℃の場合、サイクル効率の増加割合は従来比４０％程度である。従来の方式では冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合、冷却器が一つであるため、蒸発温度を冷凍室の設定温度に合わせた運転を行なっていた。本実施の形態では、冷蔵室用冷却器７と冷蔵室用送風機２７および冷凍室用冷却器１０と冷凍室用送風機２８をそれぞれ設けているので、冷蔵室に適した蒸発温度と冷凍室に適した蒸発温度を選択できる。
【００３１】
効率を上げるために、蒸発温度は、絞り装置である毛細管但し開閉弁を考慮，や冷却器伝熱面積（表面積）、送風機による送風量および圧縮機の回転数などを調整することにより決定することができる。例えば、蒸発温度を高くしたい場合は、毛細管の長さを短くもしくは内径を大きく、冷却器の伝熱面積を大きいものを採用する。消費者が製品である冷凍冷蔵庫を購入した後でも、送風量を多く、圧縮機の回転数を小さくすることの少なくとも一つを実施すれば良い。また、蒸発温度を低くする場合は毛細管の長さを長くもしくは内径を小さく、冷却器の伝熱面積を小さいものとするだけでなく、後からでも送風量を少なく、圧縮機の回転数を大きくすることの少なくとも一つを実施すれば良い。消費者は冷蔵室などの庫内温度の設定値をを高めにして蒸発温度を上げたり、急速冷凍・冷蔵をスイッチで選択して一時的に蒸発温度を低くしたり、省エネスイッチを入れて蒸発温度を上げることが出来る。これにより本発明のように複数の蒸発器である冷却器を有効に生かす操作が可能になる。もちろん流路の選択を行う開閉弁５の開と閉は庫内の各室内温度の状態があらかじめ設定された範囲であるかどうかにより自動的に開閉される。
【００３２】
このように本実施の形態では、冷凍冷蔵庫に2段圧縮サイクルを応用しているため、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合において、冷凍サイクルの効率が飛躍的に上昇するため圧縮機の入力を大幅に低減でき、消費電力量も大幅な低減が可能となる。さらに、流路切換手段を毛細管の上流に配置し、さらにはこの膨張手段と開閉弁を一緒に取り扱ったため、圧縮機吸入配管での圧力損失を低減でき、サイクル効率を上昇させることが可能である。さらに、電磁二方弁５を設けたので、冷凍室に被冷却物が大量に投入されるような急激な負荷増加時に冷凍室のみ冷却することができ、冷蔵室を必要以上に冷却することがなく省エネ性に優れると同時に冷蔵室の温度管理上の品質を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、サイクル効率が従来の冷蔵庫より大幅に良いため、従来の冷蔵庫と同等の性能を保ちながら冷凍室冷却器と冷蔵室冷却器を小型化することが可能となるため、可燃性冷媒であるＲ６００ａを用いても冷媒充填量が従来に比べ削減することが可能となり、安全性がより一層向上する。
【００３４】
また、本実施の形態では冷媒として炭化水素冷媒Ｒ６００ａ(イソブタン)を用いた場合について説明したがこれに限ることなく、Ｒ６００（ブタン）やＲ２９０0（プロパン）などの炭化水素冷媒やアンモニアおよび二酸化炭素などの自然冷媒、あるいはこれらの混合冷媒であってもよい。また、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２やＲ１５２ａなどの地球温暖化係数の小さなＨＦＣ系フロン冷媒、あるいはそれらの混合冷媒であってもよい。
【００３５】
さらに、実施の形態で用いられる冷凍機油について特に明示していないが、鉱油やアルキルベンゼン、エステル油、エーテル油、ＰＡＧ油などの合成油であってもよい。
【００３６】
さらに、実施の形態で用いられている圧縮機について特に明示していないが、レシプロ式、ロータリー式、スクロール式などで、圧縮部が２ヶ所以上あれば良く、圧縮機内の圧力を高圧に保持した高圧シェルタイプ、圧縮機内の圧力を低圧に保持した低圧シェルタイプもしくは圧縮機内の圧力を中圧に保持した中圧シェルタイプのいずれのタイプでも良い。
【００３７】
さらに、実施の形態で用いられている凝縮器について特に明示していないが、冷蔵庫の側壁に埋め込まれた銅配管と外板が接触した自然対流式や送風手段を用いた強制対流式のいずれのタイプでも良い。
【００３８】
図８はこの発明の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。なお図１に示したものと同一の構成部品には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。図において１６、１７および１８は流路切換手段である電磁二方弁あり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。１６は凝縮器から冷凍室用毛細管までの配管の途中に設置されている。１７は高段側吸入配管の途中に設置され、１８は電磁二方弁１７の上流から分岐された配管１９の途中に設置されている。１９は高段側吸入配管８と低段側吸入配管を接続する配管である。
【００３９】
次に冷凍冷蔵庫の動作について説明する。先ず、冷凍室および冷蔵室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５及び１６を開状態とし、圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。この場合の流路切換手段である電磁二方弁の動作について説明する。凝縮器出口配管に設けられた電磁二方弁５および１６はそれぞれコントローラ１２より指令を受け、開状態となり冷媒を冷蔵室用毛細管６および冷凍室用毛細管９へ流すように制御される。一方、電磁二方弁１７および電磁二方弁１８はコントローラ１２から指令を受けそれぞれ開、閉の状態に制御され、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却可能な2段圧縮サイクルを形成する。冷凍サイクルの動作は図１に示したものと同様であるので説明を省略する。
【００４０】
また、冷凍室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁５を閉止状態、電磁二方弁１６、１７，１８を開状態、として圧縮機１を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図５に示したものと同様であるので説明を省略する。
【００４１】
また、冷凍室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５、１７、１８を開状態、１６を閉状態とし、圧縮機１を運転し、冷蔵室を冷却する運転動作を行なう。
【００４２】
冷蔵室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図９をもとに説明する。図９は冷蔵室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものであり、図１０は冷蔵室のみを冷却する場合のＰ−ｈ線図である。図中の記号は図７の記号の位置と同じ場所を示す。圧縮機１の高段圧縮部２を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵室用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）。冷蔵用冷却器7では冷蔵室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷蔵室内を冷却する（D）。その後、中圧蒸気冷媒は圧縮機１の高段圧縮部２へ接続された吸入配管８と低段圧縮部３に吸入される配管１９より低段圧縮部３を介し、圧縮機１の高段側圧縮部２に流れ込む（J）。冷蔵室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段圧縮部３ではほとんど圧縮さずに吐出する。吐出された中圧冷媒は吸入配管８から供給される冷媒の一部とともに高段側圧縮部に吸入される。高段側圧縮部では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。その際、冷凍室用冷却器１０内に存在する冷媒も同時に吸入され、冷凍室用冷却器には冷媒は蒸気冷媒として存在するためサイクル内の冷媒を有効に利用することが可能となる。
【００４３】
本発明では冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転、冷凍室のみの冷却運転および冷蔵室のみの冷却運転が可能であるため、冷却が必要な室のみ冷却できるため無駄な冷却運転がなく、従来に比べ大幅にサイクル効率を上昇させることができ、圧縮機の入力を低減できる。従って、消費電力量の少ない冷凍冷蔵庫を実現することができる。さらに、冷蔵室と冷凍室を個別に温度制御可能なため、庫内温度変動を抑えることが可能となり、食品保存性を向上させることができる。
【００４４】
図８の例では電磁二方弁５、１６を両方の蒸発器７、１０の回路に設けたので両方の毛細管６，９と、一緒に取り扱えば良くこれにより開閉弁による効率低下を防ぐことが出来る。本実施の形態では流路切換手段として電磁二方弁で説明したが、これに限ることはなく、ステッピングモータで駆動する三方切換弁等であっても良い。
【００４５】
図１１はこの発明の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。なお図１に示したものと同一の構成部品には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。図において、２０、２１は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。２２は冷蔵用冷却器のバイパス配管、２３は凝縮器４から冷凍用毛細管９の途中に設置された過冷却熱交換器であり、バイパス配管２２が接続されている。
【００４６】
次に冷凍冷蔵庫の動作について説明する。先ず、冷凍室および冷蔵室の温度検知手段１４、１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁２０を開状態、電磁二方弁２１を閉状態とし、圧縮機１を運転し冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する2段圧縮サイクルにより冷蔵庫内を冷却する。冷媒の流れについては先の冷凍室冷蔵室同時冷却運転と同様のため説明を省略する。
【００４７】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁２０を閉止状態、電磁二方弁２１を開状態、として圧縮機１を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。
【００４８】
この場合の冷媒の流れ方向を図１２に示す。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒（B）は配管で分流し、一方は冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張し（C）、電磁二方弁２１を介し、過冷却熱交換器２３へ流れ込み、凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒の分流した残りの一方の冷媒から熱を奪って蒸発ガス化する（D）。その後、中圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部と高段圧縮部を接続する配管に接続された吸入配管８を介して圧縮機に流れ込む（E）。
【００４９】
凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒（B）は配管で分流し、残りの一方は過冷却熱交換器２３に流入し、バイパス配管２２を流れる中圧、中温冷媒に冷却されて高圧、中温冷媒となって（F）、冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高圧、中温の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（G）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（H）。その後、低圧、蒸気冷媒は圧縮機１の低段圧縮部へ接続された吸入配管１１を介して圧縮機１の低段圧縮部に流れ込む（I）。
【００５０】
冷凍室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段圧縮部３で中圧蒸気冷媒まで圧縮され吐出する（J）。吐出された中圧冷媒は高段側吸入配管８から流れ込んできた中圧蒸気冷媒と合流し、高段側圧縮部に吸入される（K）。高段側圧縮部では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され（A）、再び凝縮器４へと流れ込む。
【００５１】
図１３に示した、本実施の形態における冷凍室のみの冷却運転時のＰ−ｈ線図からもわかるように、冷凍室のみの冷却運転時は冷凍室の冷却能力が増大するためサイクル効率が従来のサイクル効率より上昇する。
【００５２】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁２０を開状態、電磁二方弁２１を閉として圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行い、冷凍室も同時に冷却する。冷凍サイクルの動作については実施の形態１の冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転と同様であるため説明は省略する。圧縮機１を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行うが，これは圧縮機の寿命を長くするためである。圧縮機の場合真空運転は可能であるが長期間続けるとシール部などに影響が出てくる。これを防ぐために同時に運転するようにしているが、冷凍室用の蒸発器への冷媒の流れを停止しても良い。
【００５３】
本実施の形態において、冷凍サイクルは常に２段圧縮サイクルとなるため、従来のサイクルに比べサイクル効率が大幅に上昇する。さらに、冷凍室のみ冷却する場合は、過冷却熱交換器を用いるために冷却能力を大幅に増大させることが可能となる。
【００５４】
図１４はこの発明の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図で、圧縮機１には、回転数を任意値に設定できるインバータ２４が接続されている。なお、図１に示したものと同一の構成部品には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態では家庭用冷蔵庫の圧縮機として回転数が可変のインバータ駆動圧縮機を用いることにより、エネルギー効率の向上を図っている。すなわち、夜間などの冷蔵庫の設置された周囲空気温度が低く、また冷蔵庫の扉開閉がほとんどなく、冷蔵庫の熱負荷が小さい場合には、圧縮機１の回転数をインバータ２４によって小さくし、圧縮機の電気入力を抑えた状態で運転することにより、冷蔵庫のエネルギー効率を向上させることができる。また、圧縮機１の回転数を減少させると、冷凍サイクルの冷凍能力が減少し、圧縮機断続回数が低減できるため、断続運転に伴う冷媒移動やエネルギー損失を低減でき、エネルギー効率は一層向上する。
【００５６】
インバータ２４による圧縮機１の回転数制御方法としては、冷蔵庫の設置された周囲空気温度を検知し、この周囲空気温度に応じて圧縮機回転数を制御する。すなわち、周囲空気温度が高い場合は冷蔵庫の熱負荷も大きく、この時は圧縮機回転数を大きくして、大きな冷凍能力で運転する。また、周囲空気温度が低い場合は、冷蔵庫の熱負荷も小さく、この時は圧縮機械回転数を小さくして、小さな冷凍能力で運転する。なおこの際に、冷凍冷蔵庫の扉開閉や庫内温度の情報をもとに,圧縮機回転数をさらに調整すれば、よりエネルギー効率が向上する。
【００５７】
実施の形態２．
図１５はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の側面断面図で実施の形態１で示した冷凍サイクルを使用する冷凍冷蔵庫の例である。図において、２５、２６は風路切換手段であるダンパーであり、コントローラからの指令により開閉動作を行なう。２７は冷蔵室用送風機、２８は冷凍室用送風機であり、庫内温度や圧縮機の状態を検知し、コントローラにより運転停止や回転数を制御される。３０は吹出しダクト、３１は戻りダクトであり、冷凍室と冷蔵室の空気流路である。３２は冷蔵室、３３は冷凍室である。
【００５８】
次に動作について説明する。圧縮機停止中に、冷蔵室庫内温度センサー１３により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より大きい場合は、ダンパー２５およびダンパー２６が開状態となり、冷凍室用送風機が運転される。従って、冷凍室の冷えた空気が吹出しダクト３０を介し、冷蔵室内に流れ込み、冷蔵室内を冷却し戻りダクトを通って冷凍室に再び戻る。冷蔵室の庫内温度が設定温度に到達したら、ダンパー２５、ダンパー２６を閉じ、冷凍室用送風機も停止する。冷凍室送風機２８の冷気が直接ダンパー２６にあたる位置に設けると一層冷蔵室への冷気の循環が速くなるので、このような場合ダンパーの開時間をあらかじめ決めておいて閉止するようにしても良い。これにより温度を検出して動作させるときの時間遅れにより冷やしすぎるという無駄を防ぐことが出来る。
【００５９】
圧縮機停止中の前述の冷蔵室冷却運転中に冷凍室庫内温度センサー１４により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より大きくなった場合は、直ちにダンパー２５、ダンパー２６を閉じ、圧縮機を起動し実施の形態１で説明した冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転を開始する。
【００６０】
圧縮機停止中、冷蔵室庫内温度センサー１３により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より小さい場合は、ダンパー２５、ダンパー２６は閉じた状態である。
【００６１】
このように本実施の形態では冷凍室の冷気を冷蔵室の冷却に用いることができるので、冷蔵室の急激な熱負荷の上昇に対して、圧縮機を運転させずに冷却することが可能であるため消費電力量を抑えた運転が可能である。さらに、冷蔵室の温度を細やかに制御することが可能であり、冷蔵室の温度変動を抑えた高品質な冷蔵室温度管理ができる冷蔵庫を実現できる。
【００６２】
図１６はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の側面断面図である。図において、２９は冷蔵室３２と冷凍室３３を熱的に連通させるカスケード熱交換器である。図１３に示したものと同一の構成部品には同一の符号を付してその重複する説明を省略する。
【００６３】
次に動作について説明する。圧縮機停止中に、冷蔵室庫内温度センサー１３により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より大きい場合は、ダンパー２５及び２６が開状態となり、冷蔵室送風機および冷凍室用送風機が運転される。従って、冷凍室の冷えた空気と冷蔵室のやや冷えた空気ががカスケード熱交換器を介し熱交換され、冷蔵室庫内空気を冷却する。冷蔵室の庫内温度が設定温度に到達したら、ダンパー２５、ダンパー２６を閉じ、冷蔵室送風機および冷凍室用送風機も停止する。
【００６４】
圧縮機停止中の前述の冷蔵室冷却運転中に冷凍室庫内温度センサーにより検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より大きくなった場合は、直ちにダンパー２５、ダンパー２６を閉じ、圧縮機を起動し実施の形態１で説明した冷凍室と冷蔵室の同時冷却運転を開始する。
【００６５】
圧縮機停止中、冷蔵室庫内温度センサー１３により検知された値がコントローラ内に予め記憶された設定値より小さい場合は、ダンパー２５、ダンパー２６は閉じた状態である。このようにカスケード的に熱交換させる、すなわち風を当てて熱交換させる構造の熱交換器を設けるが，この熱交換器は例えば金属板，冷媒を封入した筒状の部材を両方の部屋に出す構造など自由である。
【００６６】
このように本実施の形態では冷凍室の冷気を冷蔵室の冷却に用いることができるので、冷蔵室の急激な熱負荷の上昇に対して、圧縮機を運転させずに冷却することが可能であるため消費電力量を抑えた運転が可能である。さらに、冷蔵室の温度を細やかに制御することが可能であり、冷蔵室の温度変動を抑えた高品質な冷蔵室温度管理ができる冷蔵庫を実現できる。さらに、冷蔵室と冷凍室の空気が混合されることもないので、冷凍室に湿度の高い空気が流れ込むこともなく、冷蔵室の湿度を保ったままの冷却運転が可能となる。また、冷凍室内で霜が成長することもない。
【００６７】
実施の形態３．
図1７はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。図において３４は高段側圧縮機、３５は低段側圧縮機、３６は電磁二方弁、３７は高段側圧縮機の吸入配管と吐出配管を連通するバイパス配管、４は凝縮器、５および１６は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、高段側圧縮機３４の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の絞り手段である毛細管、１０は冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、これらは順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。
【００６８】
次に動作について説明する。先ず、冷蔵室および冷凍室の温度検知手段１３、１４が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５および電磁二方弁１６を開状態とし、高段側圧縮機バイパス配管にある電磁二方弁３６を閉とする。高段側圧縮機３４および低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。
【００６９】
次に、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１７をもとに説明する。高段側圧縮機３４を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は配管で分流し、一方は電磁二方弁５を介して冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）。冷蔵用冷却器７では冷蔵室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷蔵室内を冷却する（D）。その後、中圧、蒸気冷媒は高段側圧縮機３４と低段側圧縮機を接続する配管に接続された吸入配管８を介して高段側圧縮機３４と低段側圧縮機を接続する配管に流れ込む(E)。なお毛細管は開閉弁の差圧も考慮して決められていることは前の実施の形態と同様である。。
【００７０】
凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は配管で分流し、残りの一方は電磁二方弁１６を介し冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧、蒸気冷媒は低段側圧縮機３５へ接続された吸入配管１１を介して低段側圧縮機３５に流れ込む（H）。
【００７１】
冷凍室用冷却器から流れ込んだ低圧蒸気冷媒は低段側圧縮機３５で中圧蒸気冷媒まで圧縮され吐出する（I）。吐出された中圧冷媒は冷蔵室用冷却器から流れ込んできた中圧蒸気冷媒（E）と合流し、高段側圧縮機に吸入される（J）。高段側圧縮機３４では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。
【００７２】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５を開状態、１６および３６を閉状態とし、高段側圧縮機３４を運転し、低段側圧縮機３５を停止して冷蔵室を冷却する運転動作を行なう。
【００７３】
冷蔵室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１８をもとに説明する。図１８は冷蔵室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものである。高段側圧縮機３４を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は電磁二方弁５を介して冷蔵室用毛細管６へ流れ込む。冷蔵室用毛細管６で高温、高圧の冷媒は中圧、中温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（C）。冷蔵用冷却器7では冷蔵室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷蔵室内を冷却する（D）。その後、中圧蒸気冷媒は高段側圧縮機３４へ接続された吸入配管より高段側圧縮機吸入配管８を介し、高段側圧縮機３４に流れ込む（J）。高段側圧縮機３４では中圧蒸気冷媒から高圧、高温冷媒まで圧縮され、再び凝縮器４へと流れ込む。その際、冷凍室用冷却器１０内に存在する冷媒も同時に吸入され、冷凍室用冷却器には冷媒は蒸気冷媒として存在するためサイクル内の冷媒を有効に利用することが可能となる。なお冷凍冷却器用の蒸発器から冷媒を吸引するため停止している圧縮機を介して吸引するが、圧縮機の流露中にベーンがあるときはこのベーンを差圧で解放し、もしベーンが無い開放形式の圧縮機ではそのまま連通部を通って吸引される。
【００７４】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁５を閉止とし、１６および３６を開とし高段側圧縮機３４を停止し、低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。
【００７５】
冷凍室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図１９をもとに説明する。図１９は冷凍室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものである。低段圧縮機３５を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（I）は高段側圧縮機バイパス配管を介して、凝縮器４に流れ込む（A）。凝縮器４では冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は電磁二方弁１６を介し冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧蒸気冷媒は低段側圧縮機３５へ接続された吸入配管１１を介して低段側圧縮機３５に流れ込む（H）。
【００７６】
このように本実施の形態では、各室個別冷却運転と同時運転が可能となり従来に比べ、各室の温度管理が向上するとともに、無駄な冷却運転を行なわないのでエネルギー効率に優れる冷凍冷蔵庫を提供できる。さらに、圧縮過程を２台の圧縮機で行なうため、流路切換手段と高段側圧縮機バイパス配管により容易に単段圧縮サイクルと2段圧縮サイクルを実現すると伴に、圧縮機に対する負荷変動を抑えることができ圧縮機の信頼性を向上させることもできる。
【００７７】
図２０はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に影響が小さいＲ６００ａを用いている。図において３４は高段側圧縮機、３５は低段側圧縮機、４は凝縮器、１６は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、高段側圧縮機３４の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の絞り手段である毛細管、１０は冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、これらは順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。
【００７８】
次に動作について説明する。先ず、冷蔵室および冷凍室の温度検知手段１３，１４が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁１６を開状態とする。高段側圧縮機３４および低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図１７と同様であるため説明を省略する。
【００７９】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁１６を閉状態とし、高段側圧縮機３４を運転し、低段側圧縮機３５を停止して冷蔵室を冷却する運転動作を行なう。図２１にこの場合の冷媒の流れを示した冷媒回路図を示す。冷凍サイクルの動作は図１８と同様であるため説明を省略する。
【００８０】
このように本実施の形態では、冷蔵室冷却運転と同時運転が可能となり従来に比べ、各室の温度管理が向上する。また、同時冷却運転時には２段圧縮サイクルを実現することができるため、エネルギー効率に優れる冷凍冷蔵庫を提供できる。さらに、圧縮過程を２台の圧縮機で行なうため、容易に単段圧縮サイクルと2段圧縮サイクルを実現すると伴に、圧縮機に対する負荷変動を抑えることができ圧縮機の信頼性を向上させることもできる。
【００８１】
図２２はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に影響が小さいＲ６００ａを用いている。図において３４は高段側圧縮機、３５は低段側圧縮機、４は凝縮器、５および３６は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。３７は高段側圧縮機のバイパス配管、６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、高段側圧縮機３４の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の絞り手段である毛細管、１０は冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、これらは順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。
【００８２】
次に動作について説明する。先ず、冷蔵室および冷凍室の温度検知手段１３，１４が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５を開状態とする。高段側圧縮機３４および低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図１７と同様であるため説明を省略する。
【００８３】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合の冷媒の流れを図２３に示す。動作は電磁二方弁５を閉止とし、３６を開とし高段側圧縮機３４を停止し、低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図１９と同様であるため説明を省略する。
【００８４】
このように本実施の形態では、冷凍室冷却運転と同時運転が可能となり従来に比べ、各室の温度管理が向上する。また、同時冷却運転時には２段圧縮サイクルを実現することができるため、エネルギー効率に優れる冷凍冷蔵庫を提供できる。さらに、圧縮過程を２台の圧縮機で行なうため、容易に単段圧縮サイクルと2段圧縮サイクルを実現すると伴に、圧縮機に対する負荷変動を抑えることができ圧縮機の信頼性を向上させることもできる。
【００８５】
図２４はこの発明の実施の形態のその他の例を示す冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。この冷凍サイクルの冷媒には地球温暖化に非常に影響が小さい炭化水素系冷媒Ｒ６００ａを用いている。図において３４は高段側圧縮機、３５は低段側圧縮機、３６は電磁二方弁、３８は低段側圧縮機バイパス配管、４は凝縮器、５および１６は流路切換手段である電磁二方弁であり外部からの電気信号により流路を連通または閉止することができる。６は冷蔵室用の膨張手段である毛細管、７冷蔵室用冷却器、８は高段側吸入配管であり、高段側圧縮機３４の吸入配管に接続されている。９は冷凍室用の絞り手段である毛細管、１０は冷凍室用冷却器、１１は低段側吸入配管、であり、これらは順次配管で接続され冷凍サイクルを形成している。
【００８６】
次に動作について説明する。先ず、冷蔵室および冷凍室の温度検知手段１３，１４が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５および電磁二方弁１６を開状態とし、低段側圧縮機バイパス配管にある電磁二方弁３６を閉とする。高段側圧縮機３４および低段側圧縮機３５を運転し、冷凍室と冷蔵室を同時に冷却する運転動作を行う。冷凍サイクルの動作は図１５と同様のため説明を省略する。
【００８７】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より小さく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より大きい場合は、電磁二方弁５および３６を開状態、１６を閉状態とし、高段側圧縮機３４を運転し、低段側圧縮機３５を停止して冷蔵室を冷却する運転動作を行なう。冷凍サイクルの動作は図１８と同様であるので説明を省略する。
【００８８】
また、冷凍室の温度検知手段１４が予め設定されている設定温度より大きく、冷蔵室の温度検知手段１３が予め設定されている設定温度より小さい場合は、電磁二方弁５を閉止とし、１６および３６を開とし高段側圧縮機３４を運転し、低段側圧縮機３５を停止し、冷凍室のみを冷却する運転動作を行う。
【００８９】
冷凍室のみを冷却する場合の冷凍サイクルの動作について、図２６をもとに説明する。図２６は冷凍室のみ運転する場合の冷媒の流れを冷媒回路図上に示したものである。高段側圧縮機３４を吐出した高圧、高温の蒸気冷媒（A）は凝縮器４で冷蔵庫の外部へ熱を放出し、凝縮液化する（B）。凝縮器４を流出した高温、高圧の冷媒は電磁二方弁１６を介し冷凍室用毛細管９へ流れ込む。冷凍用毛細管９で高温、高圧の冷媒は低圧、低温の気液二相冷媒へ減圧、膨張する（F）。冷凍用冷却器１０では冷凍室内の空気から熱を奪って蒸発ガス化し、冷凍室内を冷却する（G）。その後、低圧蒸気冷媒は低段側圧縮機３５へ接続された吸入配管１１を介して低段側圧縮機バイパス配管を介し高段側圧縮機３４に流れ込み（J）、高温高圧冷媒まで圧縮される。
【００９０】
このように本実施の形態では、各室個別冷却運転と同時運転が可能となり従来に比べ、各室の温度管理が向上するとともに、無駄な冷却運転を行なわないのでエネルギー効率に優れる冷凍冷蔵庫を提供できる。さらに、圧縮過程を２台の圧縮機で行なうため、流路切換手段と高段側圧縮機バイパス配管により容易に単段圧縮サイクルと2段圧縮サイクルを実現すると伴に、圧縮機に対する負荷変動を抑えることができ圧縮機の信頼性を向上させることもできる。
【００９１】
また、以上の実施の形態では、用いられる圧縮機について特に明示していないが、レシプロ式、ロータリー式、スクロール式などであれば良く、圧縮機内の圧力を高圧に保持した高圧シェルタイプ、圧縮機内の圧力を低圧に保持した低圧シェルタイプのいずれのタイプでも良く、インバータ駆動で運転させても良い。特に、インバータ駆動を行なうことによって、冷却負荷に合わせた運転が可能となる。例えば、冷却負荷が小さくなると圧縮機の回転数を低下させて、サイクル効率を上げた運転ができ、冷却負荷が大きい場合は圧縮機の回転数を大きくして冷却能力を増大させることが可能となる。
【００９２】
また、以上の実施の形態では冷媒として炭化水素冷媒Ｒ６００ａ(イソブタン)を用いた場合について説明したがこれに限ることなく、Ｒ６００（ブタン）やＲ２９０（プロパン）などの炭化水素冷媒やアンモニアおよび二酸化炭素などの自然冷媒、あるいはこれらの混合冷媒であってもよい。また、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２やＲ１５２ａなどの地球温暖化係数の小さなHFC系フロン冷媒、あるいはそれらの混合冷媒であってもよい。
【００９３】
さらに、以上の実施の形態で用いられる冷凍機油について特に明示していないが、鉱油やアルキルベンゼン、エステル油、エーテル油、PAG油などの合成油であってもよい。
【００９４】
さらに、以上の実施の形態で用いられている凝縮器について特に明示していないが、冷蔵庫の側壁に埋め込まれた銅配管と外板が接触した自然対流式や送風手段を用いた強制対流式のいずれのタイプでも良い。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明した通りこの発明の請求項１の冷凍冷蔵庫は，低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、凝縮器で凝縮され第ニの膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続された第ニの蒸発器と、凝縮器と第一の膨張手段の間及び凝縮器と第ニの膨張手段の間の少なくとも一方に配置され，凝縮器から出た冷媒を第一の蒸発器及び第ニの蒸発器の少なくとも一方へ流すように流路を切り替える流路切換手段と、を備えたので、冷蔵室と冷凍室を適切な蒸発温度で冷却できる２段圧縮サイクルにより、エネルギー効率が高い冷凍冷蔵庫を提供することができ、又冷凍室のみの冷却が可能である。
【００９６】
また、この発明の請求項２の冷凍冷蔵庫は，第一の膨張手段又は第ニの膨張手段に冷媒が流れる差圧及び流路切替手段に冷媒が流れる差圧により第一の膨張手段及び第ニの膨張手段を設定するので、冷凍サイクルから無駄な損失を除くことが出来効率の良い装置が得られる。
【００９７】
第３の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御するとともに、冷蔵庫本体の周囲温度を検知して周囲温度が高い場合は前記圧縮機の回転数を大きくし周囲温度が低い場合は圧縮機の回転数を小さくする制御手段と、を備えたので、熱負荷にあわせた運転が可能となり、さらにエネルギ効率が高い冷凍冷蔵庫を提供することが出来る。
【００９８】
また、この発明の請求項４の冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管と低段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管の間を連通する吸込口バイパス管と、吸込口バイパス間に設けられバイパス間の冷媒の流れを閉止するバイパス閉止手段とを備えたので、冷凍室と冷蔵室の各熱負荷に応じ、冷蔵室と冷凍室の同時冷却運転、冷蔵室冷却運転および冷凍室冷却運転それぞれの冷却運転が可能となり、冷却が必要な庫内温度を精度良く管理することができる。
【００９９】
また、この発明の請求項５の冷凍冷蔵庫は、第一の膨張手段から一方は第一の蒸発器へ、他方は第一の蒸発器を介さずに高段側圧縮部の吸入側の接続管へバイパスする蒸発器バイパス管へ冷媒の流れを切り替えるバイパス流路切替手段と，蒸発器バイパス管は凝縮器と第ニの膨張手段の間の配管と熱交換可能なので、冷凍サイクルを常に2段圧縮サイクルとすることが可能となり、圧縮機への負荷変動を抑えた運転ができ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【０１００】
また、この発明の請求項６の冷凍冷蔵庫は，高段側圧縮部又は低段側圧縮部をバイパスする圧縮部バイパス管と，圧縮部バイパス管に設けられバイパスする冷媒を閉止する圧縮部バイパス管閉止手段と，を備えたので、無駄な冷却運転を行わないと共に圧縮機の信頼性を高めることが出来る。
【０１０１】
第７の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、高段側圧縮部又は低段側圧縮部は、１つの容器内で電動機にて一体で駆動される圧縮機、又は別々の電動機により駆動される複数の圧縮機であり、電動機をインバータにて駆動し、インバータの駆動にて夜間などの冷蔵庫本体が設置された周囲空気温度が低く、また冷蔵庫扉の開閉が少ない場合、圧縮機の電動機の回転数を小さくするので、エネルギー効率が高い、圧縮機を小型化し、低重量、低コストの冷凍冷蔵庫が得られる。
【０１０２】
第８の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環する冷凍室送風手段と、冷凍室と冷蔵室を連通する風路に設けられ空気の循環を開閉する空気循環開閉手段と、を備え、冷蔵室を冷却する場合に空気循環開閉手段を開として冷凍室送風機を運転するようにしたので、冷蔵室の熱負荷が増加しても圧縮機を運転せずに冷凍機の冷気を使用でき効率のよい冷凍冷蔵庫を提供することが出来る。
【０１０３】
第９の発明にかかわる冷凍冷蔵庫は、冷蔵室に設置され冷蔵室内の冷気を循環させる冷蔵室送風手段と、冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環させる冷凍室送風手段と、冷凍室と冷蔵室の間に配置され冷凍室と冷蔵室の間の熱交換を可能な熱伝達手段と、熱伝達手段が冷気と熱伝達を行う冷凍室と冷蔵室に設けられた通風部と、を備え、冷蔵室を冷却する場合に冷凍室送風手段と冷蔵室冷蔵室送風手段を運転して通風部への通風を行い冷蔵室を冷却するようにしたので、冷蔵室の熱負荷が増加しても圧縮機を運転せずに冷凍機の冷気を使用でき効率のよい冷凍冷蔵庫を提供することが出来る。
【０１０４】
第１０の発明にかかわる冷凍冷蔵庫の運転方法は、低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに高段側圧縮部に吸い込むように接続され冷蔵室へ冷気を供給する冷蔵室用冷却器と、凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに低段側圧縮部に吸い込むように接続され冷凍室へ冷気を供給する冷凍室用冷却器と、を備えた冷凍冷蔵庫において、冷蔵室の温度を検出するステップと、冷凍室の温度を検出するステップと、検出された冷蔵室と冷蔵室の温度に応じて凝縮器から第一の膨張手段への流路及び第二の膨張手段への流路を切り替えるステップと、冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には第二の膨張手段側のみに冷媒を流すステップと、冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低く、冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には第二の膨張手段側のみに冷媒を流す状態で圧縮機の運転を停止するステップと、を備えたので、エネルギー効率が高い運転方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍冷蔵庫の側面断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係わる圧縮機の側面断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクルのP−ｈ線図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係わる冷媒の流れを示した冷媒回路図である。
【図６】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクルのP−ｈ線図である。
【図７】 本発明の実施の形態１に係わる冷蔵室冷却器蒸発温度とサイクル効率の関係図である。
【図８】 本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図９】 本発明の実施の形態１に係わる冷蔵室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１０】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクルのP−ｈ線図である。
【図１１】 本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図１２】 本発明の実施の形態１に係わるの冷凍室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１３】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクルのP−ｈ線図である。
【図１４】 本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図１５】 本発明の実施の形態２による冷凍冷蔵庫の側面断面図である。
【図１６】 本発明の実施の形態２による冷凍冷蔵庫の側面断面図である。
【図１７】 本発明の実施の形態３による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図１８】 本発明の実施の形態３に係わるの冷蔵室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１９】 本発明の実施の形態３に係わるの冷凍室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２０】 本発明の実施の形態３による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図２１】 本発明の実施の形態３に係わるの冷蔵室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２２】 本発明の実施の形態３よる冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図２３】 本発明の実施の形態３係わるの冷凍室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２４】 本発明の実施の形態３による冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図２５】 本発明の実施の形態３に係わるの冷凍室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２６】 本発明の実施の形態３に係わるの冷蔵室冷却運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図２７】従来の冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機、 ２ 高段側圧縮部、 ３ 低段側圧縮部、 ４ 凝縮器、 ５ 流路切換手段である電磁二方弁、 ６ 冷蔵室用毛細管、 ７ 冷蔵室用冷却器、 ８ 高段側吸入配管、 ９ 冷凍室用毛細管、 １０ 冷凍室用冷却器、 １１ 低段側吸入配管、 １２ コントローラ、 １３ 冷蔵室用温度検知手段、 １４ 冷凍室用温度検知手段、 １６ 電磁二方弁、 １７ 電磁二方弁、１８ 電磁二方弁、 １９ 高段側吸入配管と低段側吸入配管を連通するバイパス配管、 ２０ 電磁二方弁、 ２１ 電磁二方弁、 ２２冷蔵室用冷却器バイパス配管、 ２３ 過冷却熱交換器、 ２４ インバータ、 ２５ 風路切換手段、 ２６ 風路切換手段、 ２７ 冷蔵室用送風手段、 ２８ 冷凍室用送風手段、 ２９ カスケード熱交換器、 ３０ 吹出しダクト、 ３１ 戻りダクト、 ３２ 冷蔵室、 ３３ 冷凍室、 ３４ 高段側圧縮機、 ３５ 低段側圧縮機、 ３６ 電磁二方弁、 ３７ 高段側圧縮機バイパス配管、 ３８ 低段側圧縮機バイパス配管、 ３９ 野菜室。
Claims (9)
- 低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、前記凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに前記高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、前記凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに前記低段側圧縮部に吸い込むように接続された第二の蒸発器と、前記凝縮器と前記第一の膨張手段の間および前記凝縮器と第二の膨張手段の間の少なくとも一方に配置され、前記凝縮器から出た冷媒を前記第一の蒸発器および前記第二の蒸発器の少なくとも一方に流すように流路を切替える流路切替手段と、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に前記流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御し、前記冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低く、前記冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には前記流路切替手段により第二の膨張手段側のみに冷媒を流す状態で前記圧縮機の運転を停止する制御を行う制御手段と、前記第一の膨張手段から一方は前記第一の蒸発器へ、他方は前記第一の蒸発器を介さずに前記高段側圧縮部の吸入側の接続管へバイパスする蒸発器バイパス管へ冷媒の流れを切り替えるバイパス流路切替手段と、を備え、前記蒸発器バイパス管は前記凝縮器と前記第二の膨張手段の間の配管と熱交換可能なことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
- 低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、前記凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに前記高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、前記凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに前記低段側圧縮部に吸い込むように接続された第二の蒸発器と、前記凝縮器と前記第一の膨張手段の間および前記凝縮器と第二の膨張手段の間の少なくとも一方に配置され、前記凝縮器から出た冷媒を前記第一の蒸発器および前記第二の蒸発器の少なくとも一方に流すように流路を切替える流路切替手段と、前記流路切替手段に前記冷媒が流れる際発生する差圧を含めた形で前記第一の膨張手段又は前記第二の膨張手段の寸法を設定するように前記第一の膨張手段又は前記第二の膨張手段として使用する前記流路切替手段の下流側で直列に配置した毛細管と、前記第一の膨張手段から一方は前記第一の蒸発器へ、他方は前記第一の蒸発器を介さずに前記高段側圧縮部の吸入側の接続管へバイパスする蒸発器バイパス管へ冷媒の流れを切り替えるバイパス流路切替手段と、を備え、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に前記流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御するとともに前記蒸発器バイパス管は前記凝縮器と前記第二の膨張手段の間の配管と熱交換可能なことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
- 低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、前記凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに前記高段側圧縮部に吸い込むように接続された第一の蒸発器と、前記凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに前記低段側圧縮部に吸い込むように接続された第二の蒸発器と、前記凝縮器と前記第一の膨張手段の間および前記凝縮器と第二の膨張手段の間の少なくとも一方に配置され、前記凝縮器から出た冷媒を前記第一の蒸発器および前記第二の蒸発器の少なくとも一方に流すように流路を切替える流路切替手段と、冷凍室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より高く、冷蔵室の温度検知手段があらかじめ設定されている設定温度より低い場合に前記流路切替手段を第二の膨張手段側のみに冷媒を流すように制御するとともに、冷蔵庫本体の周囲温度を検知して前記周囲温度が高い場合は前記圧縮機の回転数を大きくし前記周囲温度が低い場合は前記圧縮機の回転数を小さくする制御手段と、前記第一の膨張手段から一方は前記第一の蒸発器へ、他方は前記第一の蒸発器を介さずに前記高段側圧縮部の吸入側の接続管へバイパスする蒸発器バイパス管へ冷媒の流れを切り替えるバイパス流路切替手段と、を備え、前記蒸発器バイパス管は前記凝縮器と前記第二の膨張手段の間の配管と熱交換可能な ことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
- 前記高段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管と前記低段側圧縮部に吸い込むように接続された接続管の間を連通する吸込口バイパス管と、前記吸込口バイパス管に設けられバイパス間の冷媒の流れを閉止するバイパス閉止手段と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至３記載の内の少なくとも１記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記高段側圧縮部又は前記低段側圧縮部をバイパスする圧縮部バイパス管と、前記圧縮部バイパス管に設けられバイパスする冷媒を閉止する圧縮部バイパス管閉止手段と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至３記載の内の少なくとも１記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記高段側圧縮部又は前記低段側圧縮部は、１つの容器内で電動機にて一体で駆動される圧縮機、又は別々の電動機により駆動される複数の圧縮機であり、前記電動機をインバータにて駆動し、前記インバータの駆動にて夜間などの冷蔵庫本体が設置された周囲空気温度が低く、また冷蔵庫扉の開閉が少ない場合、前記圧縮機の電動機の回転数を小さくすることを特徴とする請求項１乃至５記載の内の少なくとも１記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環する冷凍室送風手段と、前記冷凍室と前記冷蔵室を連通する風路に設けられ空気の循環を開閉する空気循環開閉手段と、を備え、前記冷蔵室を冷却する場合に前記空気循環開閉手段を開として前記冷凍室送風機を運転するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６記載の内の少なくとも１記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記冷蔵室に設置され冷蔵室内の冷気を循環させる冷蔵室送風手段と、前記冷凍室に設置され冷凍室内の冷気を循環させる冷凍室送風手段と、前記冷凍室と前記冷蔵室の間に配置され前記冷凍室と前記冷蔵室の間の熱交換を可能な熱伝達手段と、前記熱伝達手段が冷気と熱伝達を行う前記冷凍室と前記冷蔵室に設けられた通風部と、を備え、前記冷蔵室を冷却する場合に前記冷凍室送風手段と前記冷蔵室冷蔵室送風手段を運転して前記通風部への通風を行い前記冷蔵室を冷却するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６記載の内の少なくとも１記載の冷凍冷蔵庫。
- 低段側圧縮部から吐出される冷媒を吸い込んで圧縮し凝縮器へ吐出する高段側圧縮部と、前記凝縮器で凝縮され第一の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに前記高段側圧縮部に吸い込むように接続され冷蔵室へ冷気を供給する冷蔵室用冷却器と、前記凝縮器で凝縮され第二の膨張手段にて膨張した冷媒を蒸発させるとともに前記低段側圧縮部に吸い込むように接続され冷凍室へ冷気を供給する冷凍室用冷却器と、を備えた冷凍冷蔵庫において、前記冷蔵室の温度を検出するステップと、前記冷凍室の温度を検出するステップと、検出された前記冷蔵室と前記冷蔵室の温度に応じて前記凝縮器から前記第一の膨張手段への流路及び前記第二の膨張手段への流路を切り替えるステップと、前記冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より高く、前記冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には前記第二の膨張手段側のみに冷媒を流すステップと、前記冷凍室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低く、前記冷蔵室の検知された温度があらかじめ設定されている設定温度より低い場合には前記第二の膨張手段側のみに冷媒を流す状態で前記圧縮機の運転を停止するステップと、を備え、前記第一の膨張手段から一方は前記第一の蒸発器へ、他方は前記第一の蒸発器を介さずに前記高段側圧縮部の吸入側の接続管へバイパスする蒸発器バイパス管へ冷媒の流れを切り替えて前記蒸発器バイパス管は前記凝縮器と前記第二の膨張手段の間の配管と熱交換可能なことを特徴とする冷凍冷蔵庫の運転方法。
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