JP4303062B2

JP4303062B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP4303062B2
Application number: JP2003305627A
Authority: JP
Inventors: 昭義大平; 昌幸柴山; 浩和中村; 真一佐藤
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP2005076922A

Description

本発明は、冷蔵庫に係り、特に温度帯の異なる冷蔵庫内の各冷却室を冷却するためにキャピラリーチューブと膨張弁とを組み合わせた減圧部を有する冷凍サイクルを備えた冷蔵庫に好適なものである。

また、従来の冷蔵庫としては、特開２００１−１２４４５３号公報（特許文献１）に示されたものがある。この冷蔵庫は、インバータ圧縮機、凝縮器、キャピラリー管と絞り弁をこの順に直列に接続した減圧部、蒸発器、前記キャピラリー管と熱的に接触された吸込みパイプを順次接続した冷凍サイクルと、複数の異なる温度帯の貯蔵室を形成した冷蔵庫本体と、蒸発器で熱交換された冷気を各貯蔵室に送風する送風ファンと、送風ファンから各貯蔵室に冷気を案内する送風路とを備えて構成されている。

そして、この冷蔵庫では、インバータ圧縮機の回転数及び凝縮温度などにより絞り弁の絞りを調整して冷凍サイクルの効率向上を図っている。この絞り弁の調整として、インバータ圧縮機の回転数が低いときは絞りを大きくし、回転数が高いときは絞りを小さくすると共に、凝縮温度が高いときには絞りを大きくし、低いときには絞りを小さくする例が記載されている。

従来の別の冷蔵庫としては、特開２００３−１９４４４６号公報（特許文献２）に示されたものがある。この冷蔵庫は、回転数制御可能な圧縮機、吐出配管、凝縮器、キャピラリーチューブと電動膨張弁とをこの順に直列に接続した構成からなる減圧部、蒸発器、及びキャピラリーチューブと熱的に接触された吸込みパイプを順次接続した冷凍サイクルと、複数の異なる温度帯の貯蔵室を形成した冷蔵庫本体と、蒸発器で熱交換された冷気を各貯蔵室に送風する送風ファンと、送風ファンから各貯蔵室に冷気を分配して案内する各送風路に設けた開閉ダンパーとを備えて構成されている。

そして、この冷蔵庫では、冷却運転対象の貯蔵室に対応して電動膨張弁の開度及び開閉ダンパーの開閉を制御装置で制御するようにしている。この制御装置は、運転が開始されると、電動式膨張弁を全開にした後、冷蔵室冷却運転をするのか冷凍室冷却運転をするのかを判定する。冷凍室冷却運転を行なう場合には、冷凍室側開閉ダンパーを開放すると共に、冷蔵室側開閉ダンパーを閉塞し、圧縮機回転数を参照して蒸発器の蒸発温度を冷凍室冷却用の低い温度帯の温度に設定する。冷蔵室冷却運転を行なう場合には、冷蔵室側開閉ダンパーを開放すると共に、冷凍室側開閉ダンパーを閉塞し、圧縮機回転数を参照して蒸発器の蒸発温度を冷蔵室冷却用の高い温度帯の温度に設定する。これらの状態で電動式膨張弁の全開を所定時間行なわせた後に、電動式膨張弁を所定時間毎に順次閉方向に段階的に動作させ、その後に電動式膨張弁の開度を冷凍室冷却運転または冷蔵室冷却運転に適応するように蒸発温度を検出しながら設定温度に到達するまで制御する。

特開２００１−１２４４５３号公報

特開２００３−１９４４４６号公報

係る特許文献１及び２の冷蔵庫では、複数の冷却運転モードのそれぞれにおいて、圧縮機の回転数が低く、庫内の熱負荷が少ない場合には、電動膨張弁の絞り量を大きくして省エネ運転を行い、また、圧縮機の回転数が高く、庫内の熱負荷が多い場合には、電動膨張弁の絞り量を少なくすることにより、冷却能力の増大に対応することが記述されているが、蒸発器出口部にレシーバータンク（受液器）を一般に設置している家庭用冷蔵庫において、キャピラリーチューブと電動膨張弁を組み合わせた場合の、電動膨張弁の開度の設定方法及び電動膨張弁の制御に必要な温度測定場所の具体的な記述はなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。
本発明の第１の態様では、圧縮機、吐出配管、凝縮器、キャピラリーチューブと電動膨張弁とを直列に接続してなる減圧部、蒸発器、蒸発器出口部に設置したレシーバータンク、前記キャピラリーチューブと熱的に接触された吸込みパイプを順次接続した冷凍サイクルと、複数の異なる温度帯の貯蔵室を形成した冷蔵庫本体と、前記蒸発器で熱交換された冷気を前記各貯蔵室に送風する送風ファンと、前記送風ファンから前記各貯蔵室に冷気を分配して案内する各送風路に設けた開閉ダンパーと、冷蔵庫の複数の冷却運転モードに対応して前記電動膨張弁の開度及び前記開閉ダンパーの開閉を制御する制御装置とを備えた冷蔵庫において、前記制御装置は、前記冷却運転モード毎に複数の圧縮機回転数域を設定すると共に、前記各冷却運転モードにおける前記複数の圧縮機回転数域毎に当該冷蔵庫の消費電力量が最小となる前記電動膨張弁の初期設定開度を予め設定して記憶しており、前記各冷却運転モードの運転時における条件に基づいて前記圧縮機回転数域を決定して前記圧縮機をこの圧縮機回転数域で運転すると共に、この圧縮機回転数域に対応する前記電動膨張弁の初期設定開度に制御する機能を備えた構成としたものである。

係る構成において、より好ましくは、前記冷却運転モード毎の複数の圧縮機回転数域は低速域の圧縮機回転数域、中速域の圧縮機回転数域及び高速域の圧縮機回転数域を有している構成としたものである。

また、本発明の第２の態様では、圧縮機、吐出配管、凝縮器、キャピラリーチューブと電動膨張弁とを直列に接続してなる減圧部、蒸発器、蒸発器出口部に設置したレシーバータンク、前記キャピラリーチューブに熱的に接触された吸込みパイプを順次接続した冷凍サイクルと、複数の異なる温度帯の貯蔵室を形成した冷蔵庫本体と、前記蒸発器で熱交換された冷気を前記各貯蔵室に送風する送風ファンと、前記送風ファンから前記各貯蔵室に冷気を分配して案内する各送風路に設けた開閉ダンパーと、前記蒸発器と前記吸込みパイプとの間の部分の温度である蒸発器出口部温度を検出する温度センサーと、冷蔵庫の複数の冷却運転モードに対応して前記電動膨張弁の開度及び前記開閉ダンパーの開閉を制御する制御装置とを備えた冷蔵庫において、前記制御装置は、前記冷却運転モード毎に複数の圧縮機回転数域を設定すると共に、前記各冷却運転モードにおける前記複数の圧縮機回転数域毎に当該冷蔵庫の消費電力量が最小となる前記電動膨張弁の初期設定開度及び前記蒸発器出口部温度のしきい値を予め設定して記憶しており、前記各冷却運転モードの運転時における条件に基づいて前記圧縮機回転数域を決定して前記圧縮機をこの圧縮機回転数域で運転すると共に、この圧縮機回転数域に対応する前記電動膨張弁の初期設定開度に制御する機能と、前記温度センサーで検出した温度と前記制御装置内に予め記憶させてある前記蒸発器出口部温度のしきい値とを比較して前記蒸発器の液枯れ状態を判定しこの判定で液枯れ状態と判定した場合にこの液枯れ状態を解消するように前記電動膨張弁の開度を調節する機能とを併せて備えた構成としたものである。

係る構成において、より好ましくは、前記制御装置は、前記各冷却運転モードにおける前記複数の圧縮機回転数域毎に当該冷蔵庫の消費電力量が最小となる前記電動膨張弁の初期設定開度、前記蒸発器出口部温度のしきい値、サンプリングタイム及び開度変化量を予め設定して記憶しており、前記サンプリングタイム毎に前記温度センサーで検出した温度が前記制御装置内に予め記憶させてある前記蒸発器出口部温度のしきい値を超えた場合に前記開度変化量に基づいて前記電動膨張弁の初期設定開度から絞り量を少なくするように当該電動膨張弁の開度を調節する機能を備えたものである。

本発明の第１の態様によれば、制御を簡略化しつつ、複数の冷却運転モードのそれぞれにおいて省エネ運転と冷却能力の確保とを両立することができる。

また、本発明の第２の態様によれば、制御を簡略化しつつ、複数の冷却運転モードのそれぞれにおいて省エネ運転と冷却能力の確保とを両立することができると共に、蒸発器出口部にレシーバータンクを設置した冷凍サイクルにおいて蒸発器の液枯れ状態を改善することができ、この点からも冷凍サイクルの効率を向上して省エネ運転を行なうことができる。

なお、これらの発明における好ましい例として、冷却運転モード毎に複数の圧縮機回転数を設定すると共に、この複数の圧縮機回転数毎に冷蔵庫の消費電力量が最小となる電動膨張弁の初期設定開度を予め設定し、これらに基づいて冷却運転モードを制御するようにしているので、より一層の省エネ運転を行なうことができる。
が実現できる。

以下、本発明の一実施例の冷蔵庫を図１から図８を参照しながら説明する。

まず、本実施例の冷蔵庫の冷凍サイクル及び制御装置に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例の冷蔵庫の冷凍サイクルの構成図である。

冷凍サイクルは、圧縮機１、吐出パイプ２２、凝縮器２、キャピラリーチューブ３、電動膨張弁４、蒸発器５、レシーバータンク８、及び吸込みパイプ６を順次接続して構成される。キャピラリーチューブ３と電動膨張弁４とは、この順に直列に接続されており、この両者で減圧部を構成している。キャピラリーチューブ３の一部は、吸込みパイプ６の一部と接触して固定されており、対向流で流れる両者の冷媒の熱交換が行なえるようになっている。これによって、冷凍サイクルの効率を向上することができる。

冷凍サイクルの減圧部はキャピラリーチューブ３と電動膨張弁４とを併用して構成するため、キャピラリーチューブ３は従来用いているキャピラリーチューブ内径よりも大きくすることが可能となる。その結果、熱負荷が大きい時には冷力を強化することができる。一方、熱負荷が小さい時（例えば、周囲温度が低く、圧縮機回転数が低回転の場合）には、電動膨張弁４の開度を小さくして絞りを大きくし、熱負荷に見合った運転をすることができ、省エネ運転が行なえる。

電動膨張弁４の開度を調節するために、蒸発器出口パイプやレシーバータンク出口パイプなどの蒸発器５の出口部分の温度を検出する温度センサー７が設けられている。この温度センサー７は、図示例ではレシーバータンク８の出口部に設けてある。温度センサー７は制御装置２１に接続されており、温度センサー７の測定信号は制御装置２１に入力される。

制御装置２１には、圧縮機１、庫内空気を蒸発器５に通風する庫内送風ファン９、庫外空気を凝縮器２に通風する凝縮器冷却ファン２６等が接続されており、冷蔵庫に設けられた各種センサーからの信号により圧縮機１、庫内送風ファン９、凝縮器冷却ファン２６等を制御するように構成されている。凝縮器冷却ファン２６は、冷蔵庫の運転モードに対する圧縮機の回転数に応じて消費電力量が最小となる電動膨張弁の開度に対して、最適な冷媒封入量が冷蔵庫の熱負荷の大きい場合に適合するように決定した適正冷媒封入量の範囲内となるように回転数が制御される。

次に、本実施例の冷蔵庫の全体構成に関して図２を参照しながら説明する。図２は図１の冷蔵庫の縦断面図である。

冷蔵庫本体３０は、外箱と内箱との間に形成される空間に断熱材を充填することにより形成されている。冷蔵庫本体３０には、食品等を貯蔵するために異なる温度帯の複数の貯蔵室を備えている。複数の貯蔵室は上から冷蔵室１５、野菜室１６、上部冷凍室１７、及び下部冷凍室１８で構成されている。それぞれの貯蔵室は扉３１、３２、３３、３４により外気と遮断されている。また、冷蔵庫本体３０の背面部には、制御装置２１の制御基板４０が設置されている。

野菜室１６及び冷凍室１７の後方には、蒸発器５及び庫内送風ファン９が備えられている。蒸発器５の上流には吸込み側の風路２５が形成されており、この送風路２５が蒸発器５を通して庫内送風ファン９の吸込み側に連通されている。庫内送風ファン９は、制御装置２１によりその回転数が制御されるようになっている。庫内送風ファン９の吐出側から冷蔵室１５に連通される送風路２３と冷凍室１７、１８に連通される送風路２４とに分岐された送風路が形成されている。

送風路２３、２４には、それぞれ冷蔵室用ダンパー１０、冷凍室用ダンパー１１が独立して配置されており、それらは制御装置２１により独立に開閉が行なえるように制御される。冷蔵室用ダンパー１０は、冷蔵室の冷却を制御する場合に必要である。蒸発器５で冷却された冷気は、冷蔵室用ダンパー１０を通って送風路２３から冷気の流れ１９に示すように冷蔵室１５に供給されて冷蔵室１５を冷却した後、その後、野菜室１６に冷気が流れ込んで野菜室１６を冷却してから送風路２５に戻るように構成されている。また、蒸発器５で冷却された冷気は、冷凍室用ダンパー１１を通って送風路２４から冷気の流れ２０に示すように冷凍室１７、１８に冷気が供給されて冷凍室１７、１８が冷却された後、送風路２５に戻るように構成されている。

冷蔵庫の庫外温度を検出するための温度センサー１２、冷蔵庫内の温度を検出する温度センサー１３、１４が庫内に設置されている。それらで検出された信号は制御装置２１に送られ、制御装置２１はこれに基づいて圧縮機１、庫内ファン１０等の運転を制御する。温度センサー１３は冷蔵室１５内の温度を検出するように設置され、温度センサー１４は冷凍室１７の温度を検出するように設置されている。

次に、本実施例の冷蔵庫の制御動作に関して図３を参照しながら説明する。図３は図１の冷蔵庫の制御動作を説明するフロー図であり、各運転モードにおける電動膨張弁の初期開度の決定及び電動膨張弁の開度の調節に至るまでのフロー図である。

まず、周囲温度、冷凍室及び冷蔵室の設定値に対するそれぞれの温度測定値、急冷凍ボタン作動時、プルダウン時等の各条件が判定される（ステップ３５）。圧縮機１の回転数は、各条件の判定に基づいて、予め設定された低速域の圧縮機回転数（ステップ３６）、中速域の圧縮機回転数（ステップ３７）及び高速域の圧縮機回転数（ステップ３７）に制御される。

圧縮機１の回転数が決定された後、ステップ３５の各条件の判定に基づいて、冷凍室・冷蔵室同時冷却運転（冷凍・冷蔵運転モード）もしくは冷凍室の冷却運転（冷凍運転モード）が行なわれる。冷凍・冷蔵運転モードの場合は冷蔵室用ダンパーを１０開け（ステップ３９）、冷凍運転モードの場合は冷蔵室用ダンパー１０を閉じる（ステップ４０）。

冷凍・冷蔵運転モードの場合において、運転中の圧縮機１の回転数に対応する電動膨張弁４の初期開度を与える（ステップ４１）。具体的には、冷凍・冷蔵運転モードにおける圧縮機１の各回転数域（低速域、中速域、高速域）にそれぞれ対応する電動膨張弁４の初期開度を与える。また、冷凍運転モードの場合において、運転中の圧縮機１の回転数に対応する電動膨張弁４の初期開度を与える（ステップ４２）。具体的には、冷凍運転モードにおける圧縮機１の各回転数域（低速域、中速域、高速域）にそれぞれ対応する電動膨張弁４の初期開度を与える。ここで、冷凍・冷蔵運転モードの場合と冷凍運転モードの場合とでは、電動膨張弁４の初期開度がそれぞれ異なる。

このように、本実施例では、冷却運転モード毎に複数の圧縮機回転数を設定すると共に、この複数の圧縮機回転数毎に記電動膨張弁の初期設定開度を予め設定し、これらに基づいて冷却運転モードを制御するようにしているので、複数の冷却運転モードのそれぞれにおいて、省エネ運転と冷却能力の確保とを両立することができる。即ち、圧縮機１の回転数が低く、庫内の熱負荷が少ない場合には、電動膨張弁４の絞り量を大きくして省エネ運転を行なうことができ、また、圧縮機１の回転数が高く、庫内の熱負荷が多い場合には、電動膨張弁４の絞り量を少なくすることにより、冷却能力の増大に対応できる。

冷凍・冷蔵運転モードあるいは冷凍運転モードの各運転モードにおいて、電動膨張弁４の初期開度を与えた後、レシーバータンク出口部の温度を温度センサー７で測定し、この測定に基づいて、電動膨張弁４を絞り過ぎて蒸発器５の液枯れが発生した場合や、電動膨張弁４またはキャピラリーチューブ３にゴミなどが堆積して冷媒循環量が少なくなって蒸発器５が液枯れした場合などの液枯れ状態について判定する（ステップ４３）。液枯れ状態と判定した場合には、電動膨張弁４の液枯れ状態を解消するように電動膨張弁４の開度を調節する（ステップ４４）。電動膨張弁４の開度の具体的な調節方法は、図８に基づいて後述する。レシーバータンク出口部の温度を温度センサー７で測定する代わりに、蒸発器出口パイプの温度を検出しても同様に電動膨張弁４の開度を調節することができる。

このように、本実施例では、蒸発器出口部にレシーバータンクを設置した冷凍サイクルにおいて、蒸発器の液枯れ状態を改善することができ、この点からも冷凍サイクルの効率を向上して省エネ運転を行なうことができる。

なお、図３に示すフロー図では、冷蔵単独運転モードについては記載されていないが、冷凍・冷蔵運転モードあるいは冷凍運転モードと同様の方法で、電動膨張弁４の初期開度を与え、電動膨張弁４の調整を行なうことが可能であるため、説明を省略してある。

次に、本実施例の冷蔵庫の制御動作例に関して図４を参照しながら説明する。図４は図１の冷蔵庫の制御動作例を説明するタイムチャート図であり、各運転モードにおける電動膨張弁４の開度、圧縮機１、冷蔵室用ダンパー１０の状態を示したものである。

図４に示すように冷凍運転モードになると、圧縮機１は運転され、冷蔵室用ダンパー１０は閉じられると共に、電動膨張弁４は冷凍運転モードにおける圧縮機１の回転数に応じて予め決めてある初期開度が与えられる。これによって、冷凍室１７、１８が所定の温度に冷却される。

冷凍室１７、１８が所定温度まで冷却されると、温度センサー１４によりこれを検出して電動膨張弁４を全閉にする。この状態で圧縮機の運転を所定時間だけ継続した後、圧縮機の運転を停止し、圧縮機停止モードに移行する。圧縮機停止時には、凝縮器２からの高温液冷媒が蒸発器５に流れ込むために、蒸発器５の温度上昇が起こり易くなり、その結果、圧縮機再起動時に熱ロスとなるが、上述のように圧縮機停止直前に電動膨張弁４を全閉にすることにより、蒸発器５の温度上昇を抑えることができる。また、圧縮機１を停止する直前の所定時間の電動膨張弁４を全閉とすることにより、蒸発器５の冷媒を圧縮機１に回収することができ、圧縮機再起動時の冷え遅れを防止することができる。

次いで、冷凍・冷蔵運転モードに移行すると、圧縮機１は運転され、冷蔵室用ダンパー１０は開放されると共に、電動膨張弁４は所定時間全開とされる。このように、冷凍・冷蔵運転モードに移行した直後に電動膨張弁４を所定時間全開とすることにより、圧縮機起動直後の冷え遅れを防止することができる。その後、電動膨張弁４の開度は、予め決められた初期開度が与えられる。冷凍・冷蔵運転モードにおける電動膨張弁４の初期開度は、冷凍運転モードにおける初期開度より大きく設定されている。

冷蔵室１５が所定温度まで冷却されると、冷凍・冷蔵運転モードから例えば冷凍運転モードに移行する。冷凍運転モードに移行すると、上述した冷凍運転モードと同様の運転状態で運転される。即ち、圧縮機１の運転は継続され、冷蔵室用ダンパー１０は閉じられると共に、電動膨張弁４は圧縮機１の回転数に応じて予め決めてある初期開度が与えられる。

次に、本実施例の冷蔵庫の冷凍・冷蔵運転モード及び冷凍運転モードにおける各種設定値に関して図５及び図６を参照しながら説明する。図５は図１の冷蔵庫の冷凍・冷蔵運転モードにおける各種設定値のテーブル図、図６は図１の冷蔵庫の冷凍運転モードにおける各種設定値のテーブル図である。

冷蔵・冷凍運転モード時においては、図５のテーブル５１に示すように、圧縮機１の回転数域に応じた電動膨張弁４の初期設定開度が設定されている。具体的には、圧縮機１の回転数を低速域、中速域、高速域の３つの領域に分類し、それぞれについて、電動膨張弁４の初期設定開度、サンプリングタイム、温度しきい値、温度変化量しきい値、開度変化量がテーブル５１に記載のように予め決められている。圧縮機１の回転数域は任意に設定することが可能である。例えば、冷蔵・冷凍運転モード時で、圧縮機回転数が低速域に属する場合、電動膨張弁４の初期設定開度はＡとなる。

冷凍運転モード時においては、図６のテーブル５２に示すように、圧縮機１の回転数域に応じた電動膨張弁４の初期設定開度が設定されている。具体的には、圧縮機１の回転数を低速域、中速域、高速域の３つの領域に分類し、それぞれについて、電動膨張弁４の初期設定開度、サンプリングタイム、温度しきい値、温度変化量しきい値、開度変化量がテーブル５２に記載のように予め決められている。

このように、冷却運転モード毎に複数の圧縮機回転数域に分類し、それぞれについて電動膨張弁４の初期設定開度、サンプリングタイム、温度しきい値、温度変化量しきい値、開度変化量などの各種設定値を予め設定し、これらに基づいて各冷却運転モードにおける冷却運転を制御するようにしているので、制御を簡略化しつつ、各冷却運転に対応した省エネ運転及び冷却能力の調整を図ることができる。

一般的に冷蔵・冷凍運転モードの方が冷凍運転モードよりも熱負荷が大きいために、冷蔵・冷凍運転モード時の電動膨張弁初期設定値は、冷凍運転モード時のそれよりも絞り量は少ない。なお、テーブル中のサンプリングタイム、温度しきい値、温度変化量しきい値、開度変化量に関しては、図８に基づいて詳細を後述する。

次に、本実施例の冷蔵庫の消費電力量に関して図７を参照しながら説明する。図７は図１の冷蔵庫の電動膨張弁の絞りに対する消費電力量の特性図である。

図７では、電動膨張弁４の絞り量に対する冷蔵庫の消費電力量の関係を圧縮機１の回転数域毎に示してあり、圧縮機回転数高速域の特性曲線４５、圧縮機回転数中速域の特性曲線４６、圧縮機回転数低速域の特性曲線４７として示してある。電動膨張弁４の絞り量と消費電力量の間には、圧縮機回転数域（あるいは圧縮機回転数）に応じて消費電力量を最小とする電動膨張弁４の開度が存在する。すなわち、圧縮機回転数高速域では電動膨張弁４の開度がＣのポイント４８で、圧縮機回転数中速域では電動膨張弁４の開度がＢのポイント４９で、圧縮機回転数低速域では電動膨張弁４の開度がＡのポイント５０で、各運転域における消費電力量が最小値となる。

電動膨張弁４の絞り量を大きくすると、キャピラリー入口部の乾き度が小さくなり、単位質量当りのエンタルピー差が大きくなって冷力が増加するため、運転時間が短縮し、消費電力量が少なくなる。しかし、電動膨張弁４の絞り量を更に大きくして行くと、蒸発器５で液枯れとなるため、運転時間が長くなり、消費電力量が大きくなってしまう。このような場合、庫内を所定の温度まで冷却できなくなるので、電動膨張弁４の絞り量を少なくする必要がある。従って、図５、図６に示したように、運転モード及び圧縮機回転数域に応じて、消費電力量が最小となる電動膨張弁４の初期設定開度が予め用意されており、また、サンプリングタイム、温度しきい値、温度変化量しきい値、開度変化量も運転モードに応じて決められている。

次に、本実施例の冷蔵庫の冷凍運転モード時における電動膨張弁の開度の調節方法に関して図８を参照しながら説明する。図８は図１の冷蔵庫の冷凍・冷蔵運転モードから冷凍運転モードへの移行時の蒸発器出口部の温度の経時変化を示す図である。そして、黒丸で示したプロット点は、サンプリングタイムΔt1F毎にサンプリングした温度センサー１４による測定温度である。

冷凍・冷蔵運転モードが終了して冷凍運転モードに移行すると、電動膨張弁４の開度は図６に示した開度に設定される。冷凍運転が開始されると、消費電力量が最小となるように電動膨張弁４の開度が設定されているので、レシーバータンク出口パイプの温度は図８の破線曲線のように変化する。

しかしながら、電動膨張弁４の流量のばらつき、及び電動膨張弁４の溝部やキャピラリーチューブ３にゴミ等が付着した場合、予期していた冷媒循環量よりも少なくなり、蒸発器５が液枯れとなる場合がある。このような時、温度センサー７でレシーバータンク出口パイプの温度を測定すると、蒸発器出口部付近ではガス域となるために測定温度が上昇してくる。このままの状態で冷蔵庫を運転し続けると、庫内を設定温度以下に冷却することができなくなる恐れが生じる。

そこで、本実施例では、図５、図６のテーブル５１、５２に示したように、圧縮機１の各回転数域に応じて温度しきい値を設けてある。そして、サンプリングタイム（図示例ではΔt1F）毎に測定された蒸発器出口部の温度が温度しきい値（図示例ではTemp1F）を超えるような場合は、予め決めた開度変化量（図示例ではΔT1F）を基に、電動膨張弁４の初期設定開度から絞り量を少なくなるように調節して、蒸発器出口部の測定温度が温度しきい値以下になるように調節する。測定温度が、温度しきい値以下に測定温度が下がった場合には、電動膨張弁４の絞り量の調節前と後の測定温度の絶対値の差と、各圧縮機１の回転数域に応じて定めた温度変化量しきい値とを比べ、測定温度の絶対値の差が温度変化量しきい値よりも小さくなれば、電動膨張弁４の絞り量の調節を一時終了する。電動膨張弁４の絞り量の調節量は、各圧縮機１の回転数域毎に決められている。

本発明の一実施例の冷蔵庫の冷凍サイクルの構成図である。図１の冷蔵庫の縦断面図である。図１の冷蔵庫の制御動作を説明するフロー図である。図１の冷蔵庫の制御動作例を説明するタイムチャート図である。図１の冷蔵庫の冷凍・冷蔵運転モードにおける各種設定値のテーブル図である。図１の冷蔵庫の冷凍運転モードにおける各種設定値のテーブル図である。図１の冷蔵庫の電動膨張弁の絞りに対する消費電力量の特性図である。図１の冷蔵庫の冷凍・冷蔵運転モードから冷凍運転モードへの移行時の蒸発器出口部の温度の経時変化を示す図である。

符号の説明

１…圧縮機、２…凝縮器、３…キャピラリーチューブ、４…電動膨張弁、５…蒸発器、６…吸込みパイプ、７…温度センサー、８…レシーバータンク、９…庫内送風ファン、１０…冷蔵室用ダンパー、１１…冷凍室用ダンパー、１２…温度センサー、１３…温度センサー、１４…温度センサー、１５…冷蔵室、１６…野菜室、１７、１８…冷凍室、１９、２０…冷気の流れ、２３、２４、２５…送風路、３０…冷蔵庫本体、３１〜３４…扉、４５〜４７…特性曲線、４８、４９、５０…最小消費電力量のポイント、５１、５２…テーブル。

Claims

圧縮機、吐出配管、凝縮器、キャピラリーチューブと電動膨張弁とを直列に接続してなる減圧部、蒸発器、蒸発器出口部に設置したレシーバータンク、前記キャピラリーチューブと熱的に接触された吸込みパイプを順次接続した冷凍サイクルと、
複数の異なる温度帯の貯蔵室を形成した冷蔵庫本体と、
前記蒸発器で熱交換された冷気を前記各貯蔵室に送風する送風ファンと、
前記送風ファンから前記各貯蔵室に冷気を分配して案内する各送風路に設けた開閉ダンパーと、
冷蔵庫の複数の冷却運転モードに対応して前記電動膨張弁の開度及び前記開閉ダンパーの開閉を制御する制御装置とを備えた冷蔵庫において、
前記制御装置は、
前記冷却運転モード毎に複数の圧縮機回転数域を設定すると共に、前記各冷却運転モードにおける前記複数の圧縮機回転数域毎に当該冷蔵庫の消費電力量が最小となる前記電動膨張弁の初期設定開度を予め設定して記憶しており、
前記各冷却運転モードの運転時における条件に基づいて前記圧縮機回転数域を決定して前記圧縮機をこの圧縮機回転数域で運転すると共に、この圧縮機回転数域に対応する前記電動膨張弁の初期設定開度に制御する機能を備えた
ことを特徴とする冷蔵庫。
前記冷却運転モード毎の複数の圧縮機回転数域は低速域の圧縮機回転数域、中速域の圧縮機回転数域及び高速域の圧縮機回転数域を有していることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
圧縮機、吐出配管、凝縮器、キャピラリーチューブと電動膨張弁とを直列に接続してなる減圧部、蒸発器、蒸発器出口部に設置したレシーバータンク、前記キャピラリーチューブに熱的に接触された吸込みパイプを順次接続した冷凍サイクルと、
複数の異なる温度帯の貯蔵室を形成した冷蔵庫本体と、
前記蒸発器で熱交換された冷気を前記各貯蔵室に送風する送風ファンと、
前記送風ファンから前記各貯蔵室に冷気を分配して案内する各送風路に設けた開閉ダンパーと、
前記蒸発器と前記吸込みパイプとの間の部分の温度である蒸発器出口部温度を検出する温度センサーと、
冷蔵庫の複数の冷却運転モードに対応して前記電動膨張弁の開度及び前記開閉ダンパーの開閉を制御する制御装置とを備えた冷蔵庫において、
前記制御装置は、
前記冷却運転モード毎に複数の圧縮機回転数域を設定すると共に、前記各冷却運転モードにおける前記複数の圧縮機回転数域毎に当該冷蔵庫の消費電力量が最小となる前記電動膨張弁の初期設定開度及び前記蒸発器出口部温度のしきい値を予め設定して記憶しており、
前記各冷却運転モードの運転時における条件に基づいて前記圧縮機回転数域を決定して前記圧縮機をこの圧縮機回転数域で運転すると共に、この圧縮機回転数域に対応する前記電動膨張弁の初期設定開度に制御する機能と、前記温度センサーで検出した温度と前記制御装置内に予め記憶させてある前記蒸発器出口部温度のしきい値とを比較して前記蒸発器の液枯れ状態を判定しこの判定で液枯れ状態と判定した場合にこの液枯れ状態を解消するように前記電動膨張弁の開度を調節する機能とを併せて備えた
ことを特徴とする冷蔵庫。
前記制御装置は、前記各冷却運転モードにおける前記複数の圧縮機回転数域毎に当該冷蔵庫の消費電力量が最小となる前記電動膨張弁の初期設定開度、前記蒸発器出口部温度のしきい値、サンプリングタイム及び開度変化量を予め設定して記憶しており、前記サンプリングタイム毎に前記温度センサーで検出した温度が前記制御装置内に予め記憶させてある前記蒸発器出口部温度のしきい値を超えた場合に前記開度変化量に基づいて前記電動膨張弁の初期設定開度から絞り量を少なくするように当該電動膨張弁の開度を調節する機能を備えたことを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。