JP2013068388A

JP2013068388A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2013068388A
Application number: JP2011208841A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Noguchi; 明裕野口; Hidetake Hayashi; 秀竹林
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2013-04-18

Abstract

【課題】冷却効率を向上させ消費電力を低減することができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】圧縮機と、凝縮器と、冷凍貯蔵室を冷却する冷凍用蒸発器と、冷蔵貯蔵室を冷却する冷蔵用蒸発器と、冷凍用蒸発器および冷蔵用蒸発器へ冷媒を切り換えて流す切替弁と、凝縮器を冷却する放熱ファンとを備え、冷蔵用蒸発器に冷媒を流す冷蔵冷却モードから冷凍用蒸発器に冷媒を流す冷凍冷却モードに切り換わると、当該冷凍冷却モードにおいて放熱ファンを所定回転数Ｎｒで回転させる第１制御を実行し、圧縮機を停止させる停止モードから冷凍冷却モードに切り換わると、当該冷凍冷却モードにおいて放熱ファンを停止させる、あるいは、所定回転数Ｎｒより低い回転数で放熱ファンを回転させる第２制御を実行する。
【選択図】図３

Description

本実施形態は、冷蔵庫に関する。

従来、冷蔵庫では、冷凍サイクルを構成する圧縮機や凝縮器の温度を下げることによって、冷媒の凝縮温度を下げ冷却効率の向上を図るため、圧縮機の駆動に対応させて放熱ファンを回転させて凝縮器の放熱を行っているが、外気温が低い場合、例えば、冷蔵庫の設置場所の温度が１０℃以下の場合、放熱ファンを駆動すると放熱が過大となり、冷媒が凝縮器中に滞留して冷凍サイクルに循環されずに冷却効率が低下してしまう、いわゆる冷媒の寝込み現象を生じることになる。

そこで、外気温が低い場合に放熱ファンを停止させて冷媒の寝込み現象を防止する制御が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

ところで、冷蔵庫では、冷凍貯蔵室および冷蔵貯蔵室をそれぞれ専用に冷却する蒸発器を設け、切替弁によって圧縮機から吐出され凝縮器を流通した冷媒を冷凍用蒸発器および冷蔵用蒸発器に切り換えて供給することで、冷凍用蒸発器に冷媒を流して冷凍貯蔵室を冷却する冷凍冷却モードと、冷蔵用蒸発器に冷媒を流して冷蔵貯蔵室を冷却する冷蔵冷却モードと、圧縮機を停止させ冷凍用蒸発器及び冷蔵用蒸発器への冷媒の供給を停止する停止モードとを切り換えて実行するものが知られている。

このように冷却モードを切り換えて実行する冷蔵庫では、外気温が低い場合であっても、冷媒が冷凍サイクル内を適正に循環することがあり、このような場合に放熱ファンを停止させると冷却効率の悪化を招くおそれがある。

特開２００９−１４４９６９号公報

本発明は、上記問題を考慮してなされたものであり、冷却モードを切り換えて実行する冷蔵庫において、冷却効率を向上させ消費電力を低減することができる冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明にかかる冷蔵庫は、圧縮機と、凝縮器と、冷凍貯蔵室を冷却する冷凍用蒸発器と、冷蔵貯蔵室を冷却する冷蔵用蒸発器と、前記冷凍用蒸発器および前記冷蔵用蒸発器へ冷媒を切り換えて流す切替弁と、前記凝縮器を冷却する放熱ファンとを備え、前記冷凍用蒸発器に冷媒を流す冷凍冷却モードと、前記冷蔵用蒸発器に冷媒を流す冷蔵冷却モードと、前記圧縮機を停止させ前記冷凍用蒸発器及び前記冷蔵用蒸発器への冷媒の供給を停止する停止モードとを切り換えて実行する冷蔵庫において、前記冷蔵冷却モードから切り換わった前記冷凍冷却モードでは前記放熱ファンを所定回転数で回転させる第１制御を実行し、前記停止モードから切り換わった前記冷凍冷却モードでは前記放熱ファンを停止させる、あるいは、前記所定回転数より低い回転数で前記放熱ファンを回転させる第２制御を実行することを特徴とする。

本発明の第１の実施形態にかかる冷蔵庫の断面図である。図１の冷蔵庫の冷凍サイクルを示す図である。図１の冷蔵庫の運転制御のタイミングチャートであって庫外温度が中温度帯の場合を示す。図１の冷蔵庫の運転制御のタイミングチャートであって庫外温度が高温度帯の場合を示す。図１の冷蔵庫の運転制御のタイミングチャートであって庫外温度が低温度帯の場合を示す。本発明の第２の実施形態にかかる冷蔵庫の冷凍サイクルを示す図である。

（第１の実施形態）
以下、図面に基づき本発明の第１の実施形態について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る冷蔵庫１は、断熱箱体の内部に貯蔵空間を形成してなるものであり、仕切壁により、冷凍室や製氷室の冷凍貯蔵室２、冷蔵室や野菜室の冷蔵貯蔵室３など複数の貯蔵室に区分されている。

貯蔵空間の後部には、冷凍貯蔵室２を冷却するための冷凍用蒸発器４と、冷凍貯蔵室２の冷気を循環するための冷凍用ファン６と、冷蔵貯蔵室３を冷却するための冷蔵用蒸発器５と、冷蔵貯蔵室３の冷気を循環するための冷蔵用ファン７が設けられている。

各貯蔵室は、これら冷凍用蒸発器４や冷蔵用蒸発器５、及び冷凍用や冷蔵用ファン６，７によってそれぞれ所定の設定温度に冷却保持されるものであり、各蒸発器４，５は、冷蔵庫本体背面下部の機械室８に設置した圧縮機９から供給される冷媒によって冷却される。

冷蔵庫１の冷凍サイクルは、図２に示すように、高温高圧の冷媒ガスを吐出する圧縮機９と、該圧縮機９から吐出される冷媒ガスを受けて放熱液化する凝縮器１０と、該凝縮器１０の出口側に設けられて冷媒流路を切り替える切替弁１１と、上記冷凍用蒸発器４及び冷蔵用蒸発器５と、これら蒸発器４，５のための絞り手段としての冷凍用減圧装置１２及び冷蔵用減圧装置１３と、逆止弁１４とを備え、これらを配管で接続してなる。

詳細には、圧縮機９と凝縮器１０と切替弁１１を直列に接続し、切替弁１１の一方の出口と冷凍用減圧装置１２と冷凍用蒸発器４と逆止弁１４を直列に接続し、切替弁１１の他方の出口と冷蔵用減圧装置１３と冷蔵用蒸発器５を直列に接続する。

そして、逆止弁１４の出口側に接続された配管と冷蔵用蒸発器５の出口側に接続された配管とを合流し、吸い込み管１５として圧縮機９へ戻すことにより冷媒回路が構成されている。従って、切替弁１１から冷凍用減圧装置１２を介して接続された低温側の冷凍用蒸発器４と、切替弁１１から冷蔵用減圧装置１３を介して接続された高温側の冷蔵用蒸発器５とは、並列に接続されている。

切替弁１１は、凝縮器１０で液化した冷媒を、冷凍用蒸発器４と冷蔵用蒸発器５に対して交互にあるいは双方同時に供給するように流路を切り替えるものであり、この例では、流路の切り替えとともに、流量を絞り制御できる膨張弁としても機能する流量絞り機能付きの三方弁が用いられている。

冷凍用減圧装置１２及び冷蔵用減圧装置１３としてはキャピラリーチューブが用いられており、冷凍用減圧装置１２は冷蔵用減圧装置１３よりも絞りがきつく、即ち流路抵抗が大きく設定されている。切替弁１１から流れてきた冷媒は、これら減圧装置１２，１３で減圧された後、各蒸発器４，５で蒸発することで蒸発器４，５を低温化させ、蒸発気化した冷媒は吸い込み管１５を経て圧縮機９に戻るように構成されている。

機械室８は、冷蔵庫１の背面下部に形成されており、その内部の幅方向一方側に寄せて圧縮機９が配設され、幅方向他方側に放熱ファン１６や凝縮器１０が配設されている。放熱ファン１６は、外部の空気を機械室８内部に取り込んで凝縮器１０及び圧縮機９へ送風することでこれらを冷却する。

また、冷蔵庫１では、冷凍貯蔵室２の天井面に冷凍貯蔵室２の庫内温度を測定する冷凍室用温度センサ２０が設けられ、冷蔵貯蔵室へ冷気を送るダクト内に冷蔵貯蔵室３の庫内温度を測定する冷蔵室用温度センサ２１が設けられ、冷蔵貯蔵室３の前面を開閉可能に閉塞する扉に冷蔵庫１の設置雰囲気の温度（庫外温度）を検知する庫外温度センサ２２が設けられている。

そして、冷蔵庫１では、冷凍室用温度センサ２０、冷蔵室用温度センサ２１、庫外温度センサ２２等の各種温度センサの検出温度に基づいて、不図示の制御手段によって圧縮機９や切替弁１１や放熱ファン１６を制御することで、冷凍冷却モード、冷蔵冷却モード、同時冷却モード、及び停止モードの４つの冷却モードを切り換えて実行する冷却運転を行う。

冷凍冷却モードでは、切替弁１１の冷凍用蒸発器４側が全開、冷蔵用蒸発器５側が全閉とされ、冷凍用蒸発器４に冷媒を流すことで冷凍貯蔵室２のみを冷却し、冷蔵冷却モードでは、切替弁１１の冷凍用蒸発器４側が全閉、冷蔵用蒸発器５側が全開とされ、冷蔵用蒸発器５に冷媒を流すことで冷蔵貯蔵室３のみを冷却する。

また、同時冷却モードでは、切替弁１１の冷凍用蒸発器４側が全開とされ、冷蔵用蒸発器５側の開度が冷蔵用蒸発器５への冷媒流量を絞るように全開状態より小さく開放され、冷凍用蒸発器４と冷蔵用蒸発器５との双方に冷媒を流すことで冷凍貯蔵室２と冷蔵貯蔵室３を同時に冷却する。停止モードでは、圧縮機９を停止させるとともに切替弁１１の冷凍用蒸発器４側及び冷蔵用蒸発器５側をいずれも閉止して冷凍用蒸発器４及び冷蔵用蒸発器５への冷媒供給を遮断し、冷凍貯蔵室２及び冷蔵貯蔵室３の冷却を停止する。

なお、本実施形態では、冷蔵冷却モードと同時冷却モードを区別して説明するが、いずれのモードであっても冷蔵用蒸発器５に冷媒を流すことから同時冷却モードも冷蔵冷却モードの一態様に含まれる。

本実施形態の冷蔵庫１の冷却運転は、一例として、図３〜図５に示すように、冷蔵冷却モード、同時冷却モード、冷凍冷却モード、停止モード、冷凍冷却モード、停止モード、同時冷却モード、冷蔵冷却モード、冷凍冷却モードの順に実行される。

その際、冷蔵冷却モード及び同時冷却モードの実行中は、放熱ファン１６を所定回転数で回転させて凝縮器１０及び圧縮機９の放熱を促進させ（図３〜図５の時間Ａ、時間Ｂ、時間Ｇ、時間Ｈ参照）、停止モードの実行中は、放熱ファン１６を停止させる（図３〜図５の時間Ｄ、時間Ｆ参照）。

冷凍冷却モードの実行中は、当該冷凍冷却モードの直前の冷却モードの種類と、庫外温度センサの検出温度Ｔｓに基づいて、放熱ファン１６の運転を制御する。

具体的には、庫外温度センサ２２の検出温度Ｔｓが、第１所定温度Ｔ１（例えば、Ｔ１＝１７℃）以下で、かつ、第２所定温度Ｔ２（例えば、Ｔ２＝１０℃）より高い中温度帯にあると、図３に示すように、冷凍冷却モードの直前の冷却モードが同時冷却モードあるは冷蔵冷却モードの場合、つまり、同時冷却モードや冷蔵冷却モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、放熱ファン１６を所定回転数Ｎｒで回転させて凝縮器１０及び圧縮機９の放熱を促進させる第１制御を実行する（図３の時間Ｃ、時間Ｉ参照）。

一方、冷凍冷却モードの直前の冷却モードが停止モードの場合、つまり、停止モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、放熱ファン１６を回転させることなく停止させて第１制御に比べて放熱ファン１６による凝縮器１０の放熱能力を低下させる第２制御を実行する（図３の時間Ｅ参照）。なお、本実施形態では、停止モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、第２制御として放熱ファン１６を停止させたが、所定回転数Ｎｒより低い回転数にて放熱ファン１６を回転させて第１制御に比べて放熱ファン１６による凝縮器１０の放熱能力を低下させてもよい。

庫外温度センサ２２の検出温度Ｔｓが、第１所定温度Ｔ１より高い高温度帯にあると、図４に示すように、同時冷却モードや冷蔵冷却モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、上記した第１制御を実行する（図４の時間Ｃ、時間Ｉ参照）。停止モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、放熱ファン１６による凝縮器１０の放熱能力を低下させる上記した第２制御を実行することなく、放熱ファン１６を所定回転数Ｎｒで回転させて第１制御と同様の制御を実行する（図４の時間Ｅ参照）。

庫外温度センサ２２の検出温度Ｔｓが、第２所定温度Ｔ２以下の低温度帯にあると、図５に示すように、同時冷却モードや冷蔵冷却モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、上記した第１制御を実行することなく、放熱ファン１６を停止させて上記した第２制御と同様の制御を実行する（図５の時間Ｃ、時間Ｉ参照）。停止モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、放熱ファン１６を停止させて第２制御を実行する（図５の時間Ｅ参照）。

以上のように本実施形態の冷蔵庫１では、庫外温度Ｔｓが第２所定温度Ｔ２から第１所定温度Ｔ１までの中温度帯（Ｔ２＜Ｔｓ≦Ｔ１）であると、冷蔵用蒸発器５に冷媒を流す同時冷却モードや冷蔵冷却モードから切り換わった冷凍冷却モードにおいて放熱ファン１６を所定回転数Ｎｒで回転させる第１制御を実行し、停止モードから切り換わった冷凍冷却モードにおいて放熱ファン１６を停止させて第１制御に比べて放熱ファン１６による凝縮器１０の放熱能力を低下させる第２制御を実行する。

これにより、同時冷却モードや冷蔵冷却モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、放熱ファン１６によって圧縮機９や凝縮器１０の温度を下げて冷蔵庫１の冷却効率の向上することができる。

また、圧縮機９の起動直後は冷凍サイクル内の冷媒が凝縮器１０内に滞留する寝込み現象が起きやすいので、停止モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、冷凍用蒸発器４に供給される冷媒量が不足してスーパーヒート状態になりやすいが、本実施形態では、放熱ファン１６による凝縮器１０の放熱能力を低下させる第２制御を実行することで、凝縮器１０内に滞留する冷媒を早期に冷凍サイクル内に循環させることができ、冷却効率を向上させることができる。つまり、庫外温度Ｔｓが中温度帯であると、停止モードから切り換わった冷凍冷却モードでは、放熱ファン１６の放熱性能を高め冷媒の凝縮温度を下げることによる冷却効率の向上より、第２制御を実行して冷媒の寝込み現象の解消を優先させ、スーパーヒート状態を早期に解消することで冷却効率を高めることができる。

また、本実施形態の冷蔵庫１では、庫外温度Ｔｓが第１所定温度Ｔ１より高い高温度帯（Ｔｓ＞Ｔ１）であると、停止モードから切り換わった冷凍冷却モードにおいて、放熱ファン１６による凝縮器１０の放熱能力を低下させる第２制御を実行せず、第１制御と同様の制御を実行する。停止する圧縮機９の起動直後であっても庫外温度が高いと、冷媒が凝縮器１０内に滞留しにくく冷凍サイクル内を循環しやすいことから、停止モードから切り換わった冷凍冷却モードであっても、第２制御を実行することなく放熱ファン１６の放熱性能を高め冷媒の凝縮温度を下げることで冷蔵庫１の冷却効率の向上することができる。

また、本実施形態の冷蔵庫１では、庫外温度Ｔｓが第２所定温度Ｔ２以下の低温度帯（Ｔｓ≦Ｔ２）であると、同時冷却モードや冷蔵冷却モードから切り換わった冷凍冷却モードにおいて、第１制御を実行せず、第２制御と同様の放熱ファン１６による凝縮器１０の放熱能力を低下させる制御を実行する。

庫外温度が低いと凝縮器１０内に冷媒が滞留しやすいため、同時冷却モードや冷蔵冷却モードから切り換わった冷凍冷却モードであっても、冷凍用蒸発器４に供給される冷媒量が不足してスーパーヒート状態になりやすいが、本実施形態の冷蔵庫１では、放熱ファン１６の放熱性能を高め冷媒の凝縮温度を下げることによる冷却効率の向上より、第２制御を実行して冷媒の寝込み現象の解消を優先させ、スーパーヒート状態を早期に解消することで冷却効率を高めることができる。

なお、本実施形態では、冷凍冷却モードの直前の冷却モードの種類と庫外温度センサの検出温度Ｔｓに基づいて、冷凍冷却モードでの放熱ファン１６の運転を制御したが、庫外温度センサの検出温度Ｔｓに関わらず冷凍冷却モードの直前の冷却モードの種類によって、つまり、冷蔵冷却モードや同時冷却モードから切り換わった冷凍冷却モードでは第１制御を実行し、停止モードから切り換わった冷凍冷却モードでは第２制御を実行してもよく、このような場合であると、簡便な制御構成によって冷凍サイクル内の冷媒の状況に応じて放熱ファンを運転することができ、冷却効率を向上することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、冷凍冷却モードの直前の冷却モードの種類と、冷凍用蒸発器４に設けられた温度センサ２３，２４の検出温度に基づいて、冷凍冷却モードにおける放熱ファン１６の運転を制御する。

詳細には、図６に示すように、冷凍用蒸発器４には、冷凍用蒸発器４の冷媒入口側の温度を検出する入口温度センサ２３と、冷凍用蒸発器４の冷媒出口側の温度を検出する出口温度センサ２４とが設けられている。

そして、停止モードから切り換わった冷凍冷却モードにおいて、入口温度センサ２３の検出温度Ｔｉと出口温度センサ２４の検出温度Ｔｏとの差が所定値より大きいと、放熱ファン１６を停止させて第１制御に比べて放熱ファン１６による凝縮器１０の放熱能力を低下させる第２制御を実行するが、検出温度Ｔｉと検出温度Ｔｏとの差が所定値以下であると、放熱ファン１６による凝縮器１０の放熱能力を低下させる第２制御を実行することなく、放熱ファン１６を所定回転数Ｎｒで回転させて第１制御と同様の制御を実行する。

このような、本実施形態の冷蔵庫１では、冷凍冷却モードにおいて冷凍用蒸発器４の冷媒入口側と冷媒出口側との温度が大きい場合、冷凍用蒸発器４に供給される冷媒量が不足してスーパーヒート状態になっていることから、本実施形態の冷蔵庫１では、放熱ファン１６の放熱性能を高め冷媒の凝縮温度を下げることによる冷却効率の向上より、第２制御を実行して冷媒の寝込み現象の解消を優先させ、スーパーヒート状態を早期に解消することで冷却効率を高めることができる。なお、その他の構成及び作用効果は第１の実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。

なお、上記した実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…冷蔵庫２…冷凍貯蔵室３…冷蔵貯蔵室
４…冷凍用蒸発器５…冷蔵用蒸発器６…冷凍用ファン
７…冷蔵用ファン８…機械室９…圧縮機
１０…凝縮器１１…切替弁１２…冷凍用減圧装置
１３…冷蔵用減圧装置１４…逆止弁１５…吸い込み管
１６…放熱ファン２０…冷凍室用温度センサ２１…冷蔵室用温度センサ
２２…庫外温度センサ２３…入口温度センサ２４…出口温度センサ

Claims

圧縮機と、凝縮器と、冷凍貯蔵室を冷却する冷凍用蒸発器と、冷蔵貯蔵室を冷却する冷蔵用蒸発器と、前記冷凍用蒸発器および前記冷蔵用蒸発器へ冷媒を切り換えて流す切替弁と、前記凝縮器を冷却する放熱ファンとを備え、
前記冷凍用蒸発器に冷媒を流す冷凍冷却モードと、前記冷蔵用蒸発器に冷媒を流す冷蔵冷却モードと、前記圧縮機を停止させ前記冷凍用蒸発器及び前記冷蔵用蒸発器への冷媒の供給を停止する停止モードとを切り換えて実行する冷蔵庫において、
前記冷蔵冷却モードから切り換わった前記冷凍冷却モードでは前記放熱ファンを所定回転数で回転させる第１制御を実行し、前記停止モードから切り換わった前記冷凍冷却モードでは前記放熱ファンを停止させる、あるいは、前記所定回転数より低い回転数で前記放熱ファンを回転させる第２制御を実行することを特徴とする冷蔵庫。
冷蔵庫設置雰囲気の温度を検出する庫外温度センサを備え、
前記庫外温度センサの検出温度が第１所定温度より高い場合、前記停止モードから切り換わった前記冷凍冷却モードにおいて前記第２制御を実行せず前記所定回転数で前記放熱ファンを回転させ、
前記庫外温度センサの検出温度が第１所定温度以下の場合、前記停止モードから切り換わった前記冷凍冷却モードにおいて前記第２制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
冷蔵庫設置雰囲気の温度を検出する庫外温度センサを備え、
前記庫外温度センサの検出温度が第２所定温度より高い場合、前記冷蔵冷却モードから切り換わった前記冷凍冷却モードにおいて前記第１制御を実行し、
前記庫外温度センサの検出温度が第２所定温度以下の場合、前記冷蔵冷却モードから切り換わった前記冷凍冷却モードにおいて前記第１制御を実行せず、前記放熱ファンを停止させる、あるいは、前記所定回転数より低い回転数で前記放熱ファンを回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
前記冷凍用蒸発器の冷媒入口側の温度を検出する入口温度センサと、前記冷凍用蒸発器の冷媒出口側の温度を検出する出口温度センサとを備え、
前記入口温度センサの検出温度と前記出口温度センサの検出温度との差が所定値より大きい場合、前記停止モードから切り換わった前記冷凍冷却モードにおいて前記第２制御を実行し、
前記入口温度センサの検出温度と前記出口温度センサの検出温度との差が所定値以下の場合、前記停止モードから切り換わった前記冷凍冷却モードにおいて前記第２制御を実行せず、前記放熱ファンを停止させる、あるいは、前記所定回転数より低い回転数で前記放熱ファンを回転させることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。