JP3975769B2

JP3975769B2 - 冷凍冷蔵庫

Info

Publication number: JP3975769B2
Application number: JP2002037942A
Authority: JP
Inventors: 悟平國; 奨福田; 英生山本; 等丸山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003240404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の家庭用冷凍冷蔵庫（以下冷蔵庫と省略する）では、冷凍室の背面側に設置した冷却器により冷却された空気を通風ダクトを介して各室に循環させて、それぞれ冷凍室および冷蔵室等を冷却している。通常、庫内を冷却する冷蔵庫の冷却器には庫内の被冷却物の水分が霜として付着し、冷却性能を低下させている。そのため、冷却性能低下を検知することにより、あるいは一定時間間隔で、冷却器に付着した霜を融かして性能を回復させる除霜運転を行っている。
【０００３】
従来の家庭用冷蔵庫の冷媒回路図を図９に示す。図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は絞り手段である毛細管、４は冷却器、５はヘッダー、６は除霜用電気ヒータである。従来の冷凍冷蔵庫では例えば、圧縮機の積算運転時間が３０時間を超えると、圧縮機を停止させ、除霜用電気ヒータに通電を開始し、冷却器についた霜を融かす除霜運転を行っている。この、除霜運転の終了は冷媒貯留容器であるヘッダー５に取り付けられた温度検知手段７が予め設定された値に到達するまで継続される。設定値に到達すると、除霜ヒータへの通電を停止し、圧縮機の積算運転カウンターをリセットした後、圧縮機１を起動して、冷却運転を再開するように制御されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷蔵庫において、除霜運転が完了し、通常の冷却運転に移行する際に、圧縮機起動後に冷却器や冷媒貯留容器において衝撃的な騒音が発生する場合があり、室内空間の快適性が損なわれる問題がある。
【０００５】
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、冷蔵庫の静粛性を高め、信頼性の高い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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る冷凍冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器、絞り部、冷却器および冷媒貯留容器を順次接続してなる冷凍サイクルにおいて、前記冷却器に付いた霜を溶かすためのヒータと、前記冷媒貯留容器の外側面に設けた温度検知手段を備え、前記ヒータによる除霜運転終了後、予め設定されていた温度以下を検知したら、前記圧縮機に通電を開始し、設定されていた温度以下になっていない場合は、前記圧縮機を起動せず、除霜終了後所定時間経過していれば、庫内冷気を使用して前記冷媒貯留容器を冷却し、この冷媒貯留容器が設定されていた温度以下になるまでに要する時間経過後に前記圧縮機を起動するように制御するものである。
【０００７】
また、除霜運転終了後、５分経過後に圧縮機を起動するように制御するものである。
【０００９】
また、庫外温度検知手段を備え、前記冷媒貯留容器に設けた温度検知手段により検知された値と前記庫外温度検知手段により検知された値の差に応じて、除霜運転終了後の圧縮機起動時間を決定するように制御するものである。
【００１３】
【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１に係る冷凍冷蔵庫の冷媒回路図、図２は冷凍冷蔵庫の構成図である。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１において、1はインバータ駆動圧縮機、２は凝縮器、３は絞り装置である毛細管、４は冷却器、５は冷媒貯留容器であるヘッダー、６は冷却器４の近傍に設けられた除霜用電気ヒータ、７はヘッダー５の外側面に取り付けられた第１温度検知手段、１０はヘッダー５から圧縮機吸入側へ接続された吸入配管に設置された第２温度検知手段、１１は冷気循環手段である庫内送風機である。８は第１及び第２温度検知手段からの信号を受け取り制御処理する制御部、９は制御部８からの指令を受けて圧縮機１を駆動したりヒータ６に通電したりする駆動部である。ヘッダー５は冷却器４から接続された入口配管がその上部に接続され、下部より圧縮機吸入側の吸入配管へ接続された出口配管が接続されている。さらに、ヘッダー下部からの接続配管はヘッダー内に上方に向けて一定長さが挿入されており、その挿入代とヘッダー容積で、通常冷却運転の冷媒貯留量が決定される。
【００１４】
また、図２において、冷蔵庫本体は外箱と内箱との両者の空隙に形成された断熱材（図中の斜線表示部）により構成され、前面開口部に４つのドアが配置され、庫内は上から冷蔵室、野菜室、冷凍室１，２に区分けられている。この下部に位置する冷凍室背面の庫内後方には冷気循環風路１８を構成し、その内部には冷却器４および庫内送風機１１が配置され、この冷却器４の風路内上部には冷媒貯留容器であるヘッダー５も配設されている。また、上記冷気循環風路１８には冷気循環制御手段（ダンパー）１７が設けられ、冷気の流れを制御している。そして、冷凍室の下側後方には庫内を形成する断熱材からは外側に位置する機械室があり、そこに圧縮機１が収納されている。この機械室には周囲空気が自由に流通できるようにスリット等による通風口が設けられている。
また、冷蔵室にはその室庫内の温度を検知する冷蔵室温度検知手段１５が、そして冷凍室にはその室庫内の温度を検知する冷凍室温度検知手段１６がそれぞれ設けられている。さらに、冷凍冷蔵庫上部で前面扉上方には、庫外の周囲温度を検知する庫外温度検知手段１４を設けてある。
【００１５】
次に冷凍冷蔵庫の除霜動作について、図３に示した制御フローに基づいて説明する。まず、制御装置８が霜取り開始条件を検知すると、圧縮機１を停止する。その後、除霜用電気ヒーター６に通電を開始し、冷却器４の近傍に配置されたこのヒーター６からの発熱により、冷却器に付着した霜の除霜を開始する。そして、ヘッダー５に設置された第１温度検知手段７が、予め設定されていた温度（例えば１４℃）に到達したら、除霜用電気ヒーター６への通電を停止する。
【００１６】
次に、冷蔵庫内の庫内送風機１１を運転する（Ｓ５）。ヘッダーに設置された第１温度検知手段７が、予め設定されていた温度Ｘ℃（例えば１０℃）以下を検知したら（Ｓ２）、圧縮機に通電を開始し、冷蔵庫内の冷却運転を開始する（Ｓ６）。ここで、第１温度検知手段７による検知温度がＸ℃以下になっていない場合は、圧縮機を起動せず（Ｓ３）、除霜終了後ｔ１分経過しているかどうか判断し（Ｓ４）、経過していれば、庫内冷気を使用してヘッダー５を冷却し（Ｓ５）、経過していなければそのままＳ１からＳ２へと繰り返す。
【００１７】
次に、ヘッダーに設置された第１温度検知手段７と吸入配管の接続配管に設置された第２温度検知手段１０によって検知される温度差、またはヘッダー内に取り付けた圧力センサーにより検出される圧力（Ｓ７）と第１温度検知手段によって検知される温度により過熱度を算出し（Ｓ８）、その温度差（過熱度）が予め設定された値Ｙｄｅｇ（例えば１０ｄｅｇ）以上であれば圧縮機の回転数を下げて運転を行うように制御する（Ｓ１０）。そして、圧縮機起動からｔ２分後（例えば３分後）経過していれば、従来の冷蔵庫運転制御へ移行し、経過してなければ圧縮機運転周波数をキープ（Ｓ１２）したまま、再び過熱度を演算し判定する制御（Ｓ７〜Ｓ９）へと繰り返す。
【００１８】
次に、除霜運転後に発生する騒音のメカニズムについて説明する。図４は除霜運転後のヘッダー内の液冷媒の状態（ａ）と圧縮機起動後の状態（ｂ）を示す図である。また、図５は従来の制御を行った場合のヘッダー容器温度と冷媒飽和温度とその差の時間変化を示し、図６は本実施の形態による制御を行った場合のヘッダー容器温度と冷媒飽和温度とその差の時間変化を示している。
【００１９】
図４（ａ）に示すように、除霜運転後で圧縮機起動前のヘッダー５内には下方から貫通挿入して上方に向かって配置した出口配管１３の挿入部先端よりも上部にまで液冷媒が溜まっている。その時のヘッダー容器の温度は第１温度検知手段７により検知され約１４℃程度である。しかし、圧縮機が起動すると、図４（ｂ）に示すようにヘッダー５内の液冷媒は出口配管１３から圧縮機吸入側へ流出してヘッダー５に挿入された出口配管１３の先端まで液面が低下し、その後はその位置で停止した状態となる。なお、図中、１２はヘッダー５の上部から貫通挿入された入口配管であり、冷却器４からヘッダー５へ接続されている。一方、圧縮機が起動するとヘッダー内の冷媒圧力は急激に低下し、同時に冷媒の飽和温度も低下する。その結果、ヘッダー５の容器と液冷媒の間に急激な温度差が生じるため、ヘッダー内に存在する液冷媒が急激に沸騰する場合がある。その急激な沸騰の際に音が発生し、騒音として問題となる。
【００２０】
図５および図６において、（ａ）は縦軸に温度［℃］、横軸に経過時間ｔ［ｓ］をとり、点線がヘッダー外側面に設けた第１温度検知手段により検知された温度、実線がヘッダー内に貯留する冷媒の飽和温度を示している。また、（ｂ）は縦軸に温度差［ｄｅｇ］、横軸に経過時間ｔ［ｓ］をとり、ヘッダー温度と冷媒飽和温度との差の値を実線で示している。図５で示すように、従来の制御では除霜運転終了後すぐに圧縮機を起動させていたので、これによりヘッダー温度と冷媒飽和温度との間に大きな温度差が生じていた。一方、本実施の形態による制御を行うと図６に示すように、上述の温度差が小さくなり、その結果ヘッダー内における異常音の発生を抑制することができる。
【００２１】
そこで、本実施の形態のごとく、除霜運転終了後にヘッダー温度と冷媒温度の差が所定値（例えば１０℃）より大きくならないように、冷蔵庫庫内送風機１１や圧縮機１の運転周波数を制御することにより、ヘッダー５容器内における液冷媒の急激な沸騰を抑制し、騒音発生を防止することが出きる。
【００２２】
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Ｒ２９０（プロパン）などの炭化水素冷媒やアンモニアなどの自然冷媒、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。
【００２３】
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、鉱油やエステル油、エーテル油、PAG油などの合成油であってもよく、冷媒に溶け込む冷凍機油であれば良い。
【００２４】
実施の形態２．
次ぎに本発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２における冷凍冷蔵庫の冷媒回路図は図１と同様であり、その説明は省略する。また、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。
【００２５】
次に冷凍冷蔵庫の除霜動作について図７に示した制御フローに基づいて説明する。まず、制御装置８が霜取り開始条件を検知すると、圧縮機１を停止する。その後、除霜用電気ヒーター６に通電を開始し、冷却器４に付着した霜取りを開始する。そして、ヘッダーに設置された第１温度検知手段７が、予め設定されていた温度（例えば１４℃）に到達したら、除霜用電気ヒーター６への通電を停止する。
【００２６】
次に、除霜用電気ヒーターへの通電停止から５分経過したかどうかを判断し（Ｓ２１）、５分経過した場合は圧縮機に通電を開始し、冷蔵庫内の冷却運転を開始する（Ｓ２２）。まだ、５分経過してなければ、前に戻り５分経過するまで繰り返す。
【００２７】
図８に除霜用電気ヒーターへの通電停止（除霜終了）からのヘッダー容器の温度変化を示す。図において、縦軸に温度［℃］、横軸に時間t［ｍｉｎ］をとり、霜取運転終了（０ｍｉｎ）から圧縮機起動（５ｍｉｎ）を経てその後までにおよぶ時間におけるヘッダー容器温度を実線で表示している。本実施の形態ではヒーターへの通電を停止（０ｍｉｎ）してから圧縮機を起動するまでに５分程度時間を置くことによって、ヘッダーを庫内の冷気により自然冷却し、ヘッダー容器温度を低下させる。その結果、圧縮機起動時に冷媒飽和温度との温度差が小さくなり、液冷媒の急激な沸騰を抑制し、騒音発生を防止することができる。
【００２８】
また、冷凍冷蔵庫が設置されている部屋の環境、特に周囲温度により、冷凍サイクルの冷却器における蒸発圧力および温度が変化するので、図２に示す庫外温度検知手段１４を用いて、検知された庫外温度から除霜運転終了後の圧縮機起動時間を決めることにより、さらに騒音発生を防止することができる。例えば、庫外温度が低い場合、冷凍サイクルにおける凝縮圧力および蒸発圧力が通常温度条件時よりも低い状態となり、これによりヘッダー温度と冷媒飽和温度の差がより大きくなる。このため、この大きくなった温度差を補うために圧縮機起動時間をさらに遅らせて通常より長い時間を確保することになる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る冷凍冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器、絞り部、冷却器および冷媒貯留容器を順次接続してなる冷凍サイクルにおいて、前記冷却器に付いた霜を溶かすためのヒータと、前記冷媒貯留容器の外側面に設けた温度検知手段を備え、前記ヒータによる除霜運転終了後、予め設定されていた温度以下を検知したら、前記圧縮機に通電を開始し、設定されていた温度以下になっていない場合は、前記圧縮機を起動せず、除霜終了後所定時間経過していれば、庫内冷気を使用して前記冷媒貯留容器を冷却し、この冷媒貯留容器が設定されていた温度以下になるまでに要する時間経過後に前記圧縮機を起動するように制御するので、冷却器やヘッダーで発生する騒音を抑制し、室内環境を向上することができる。
【００３０】
また、除霜運転終了後、５分経過後に圧縮機を起動するように制御したので冷却器やヘッダーで発生する騒音を簡易な制御で抑制し、室内環境を向上することができる。
【００３２】
また、また、庫外温度検知手段を備え、前記冷媒貯留容器に設けた温度検知手段により検知された値と前記庫外温度検知手段により検知された値の差に応じて、除霜運転終了後の圧縮機起動時間を決定するように制御したので、冷蔵庫内温度を必要以上に上昇させずに、騒音の発生を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係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に係る冷凍冷蔵庫の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の除霜運転後の制御フロー図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫のヘッダー（冷媒貯留容器）内の冷媒状態図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わり、従来の冷凍冷蔵庫における比較のためのヘッダー内冷媒の温度特性図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫のヘッダー内冷媒の温度特性図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫の除霜運転後の制御フロー図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫のヘッダー内冷媒の温度特性図である。
【図９】従来の冷凍冷蔵庫の冷媒回路図である。
【図１０】従来の冷凍冷蔵庫の除霜運転後の制御フロー図である。
【符号の説明】
1 圧縮機、２凝縮器、３毛細管、４冷却器、５ヘッダー、６除霜用電気ヒータ、７第１温度検知手段、８制御部、９駆動部、１０第２温度検知手段、１１庫内送風機、１２ヘッダー入口配管、１３ヘッダー出口配管、１４庫外温度検知手段、１５冷蔵室温度検知手段、１６冷凍室温度検知手段、１７冷気循環制御手段、１８冷気循環風路。

Claims

圧縮機、凝縮器、絞り部、冷却器および冷媒貯留容器を順次接続してなる冷凍サイクルにおいて、前記冷却器に付いた霜を溶かすためのヒータと、前記冷媒貯留容器の外側面に設けた温度検知手段を備え、前記ヒータによる除霜運転終了後、予め設定されていた温度以下を検知したら、前記圧縮機に通電を開始し、設定されていた温度以下になっていない場合は、前記圧縮機を起動せず、除霜終了後所定時間経過していれば、庫内冷気を使用して前記冷媒貯留容器を冷却し、この冷媒貯留容器が設定されていた温度以下になるまでに要する時間経過後に前記圧縮機を起動するように制御したことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
除霜運転終了後、５分経過後に圧縮機を起動するように制御したことを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵庫。
庫外温度検知手段を備え、前記冷媒貯留容器に設けた温度検知手段により検知された値と前記庫外温度検知手段により検知された値の差に応じて、除霜運転終了後の圧縮機起動時間を決定するように制御されたことを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵庫。