JP2003232585A - 冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒が漏れ続けるのを回避して爆発する可燃
濃度に達するのを阻止し、安全を確保する。 【構成】 可燃性冷媒が用いられた冷凍サイクルの凝縮
器１１側冷媒経路と蒸発器２５側冷媒経路とを遮断する
冷気遮断手段３９と、前記圧縮機１７の吐出圧を検知す
る吐出圧検知手段Ｓ７と、前記冷凍サイクルの高圧側の
冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知手段Ｓ４とを備え、前
記冷媒漏れ検知手段Ｓ４が冷媒漏れを検知した時に前記
圧縮機１７の運転を停止し、前記吐出圧検知手段Ｓ７の
検知した前記圧縮機１７の吐出圧が予め定めた設定値以
下となった時に前記冷気遮断手段３９により前記凝縮器
側冷媒経路と蒸発器側冷媒経路とを遮断し、冷媒が漏れ
続けるのを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地球環境に悪影響を
与えることのない冷媒を用いた冷凍冷蔵庫に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、冷凍冷蔵庫の冷媒には、物性が安
定し、扱い易い所からフロン系の冷媒が用いられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】フロン系の冷媒は、物
性が安定し、扱い易い反面、オゾン層を破壊するといわ
れ、地球環境に悪影響を与える所から、準備期間を設け
て将来は全面使用禁止となる。

【０００４】フロン系冷媒でも、ＨＦＣ冷媒はオゾン層
の破壊は全くないが、地球の温暖化を促進する性質があ
り、特に、環境問題に関心の高い欧州ではこの冷媒も使
用を禁止しようとする動きがある。即ち、人工的に製造
されたフロン系冷媒を使用禁止にし従来からある炭化水
素のような自然冷媒を用いることがある。

【０００５】そこで、この発明は、代替冷媒として地球
環境に悪影響を与えることのない可燃性冷媒を用いると
共に、万一漏れても爆発につながることがなく、安全性
を確保した冷凍冷蔵庫を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器と
絞り装置と蒸発器とを通り、再び圧縮機に戻る冷凍サイ
クルと、この冷凍サイクルの前記凝縮器側冷媒経路と蒸
発器側冷媒経路とを遮断する冷気遮断手段と、前記圧縮
機の吐出圧を検知する吐出圧検知手段と、前記冷凍サイ
クルの高圧側の冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知手段と
を備え、前記冷媒に可燃性冷媒を用いる一方、冷媒漏れ
検知手段が冷媒漏れを検知した時に前記圧縮機の運転を
停止し、前記吐出圧検知手段の検知した前記圧縮機の吐
出圧が予め定めた設定値以下となった時に前記冷気遮断
手段により前記凝縮器側冷媒経路と蒸発器側冷媒経路と
を遮断することを特徴とする。

【０００７】この場合、好適な冷媒漏れ検知手段の位置
としては、送風機の下流側や冷凍サイクルを構成する冷
媒経路の高圧側冷媒経路の配管接合部近傍がある。ま
た、冷媒漏れ検知手段としては、冷凍サイクル内の酸素
を検出するＯ₂ センサがある。

【０００８】

【作用】かかる冷凍冷蔵庫によれば、圧縮機から吐出さ
れた冷媒は、凝縮器→絞り装置→蒸発器を通り、再び圧
縮機に戻る冷凍サイクルを構成するようになる。この冷
凍サイクル時において、蒸発器では、周囲の空気からフ
ィンを通して蒸発の潜熱を奪い空気を冷却して冷風と
し、冷風は庫内冷却用送風機によって庫内へ送り込まれ
庫内の冷却が行なわれる。

【０００９】この冷凍サイクル運転時に、例えば、冷媒
が漏れると、その漏れた冷媒は冷媒漏れ冷気検知手段に
よって検知されることで、圧縮機の運転は停止する。こ
の結果、冷媒が漏れ続けることがなくなると共に、凝縮
器側冷媒経路と蒸発器側冷媒経路が冷気遮断手段によっ
て遮断されることと相俟って爆発する可燃濃度に達する
のを確実に阻止することが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、図１乃至図２９の図面を参照しながら
この発明の実施例を具体的に説明する。

【００１１】図２において、１は冷凍冷蔵庫３の冷蔵庫
本体を示しており、前面は冷凍室用、冷蔵室用等の複数
の開閉扉５となっている。

【００１２】冷蔵庫本体１の下部は図１に示す如く冷凍
サイクルの仕切室７と機械室９となっている。

【００１３】機械室９側には凝縮器１１と蒸発皿１３と
放熱用送風機１５と圧縮機１７の外にアキュームレータ
１９及び絞り装置２１（キャピラリーチューブ）が配置
されている。アキュームレータ１９と絞り装置２１は、
独立した部屋２３により取囲まれ、冷媒漏れが一番発生
し易い配管接続部を仕切室７の外に配置するレイアウト
構造となっている。

【００１４】仕切室７側には、蒸発器２５と庫内冷却用
送風機２７と冷気出口２９及び庫内空気戻り口３１が配
置されている。冷気出口２９と庫内空気戻り口３１は冷
蔵庫本体１側の庫内冷気循環ダクト３３と接続し、庫内
冷気循環ダクト３３を介して庫内３５と連通している。

【００１５】図３は、冷媒にプロパン、イソブタン等の
可燃性冷媒が用いられた冷凍サイクルを示している。即
ち、圧縮機１７から吐出された冷媒は、凝縮器１１→絞
り装置２１→蒸発器２５→を通り、再び圧縮機１７に戻
る冷凍サイクルを繰返すことで、蒸発器２５において、
周囲の空気からフィンを通して蒸発の潜熱を奪い空気を
冷却して冷風とし、冷却風は、庫内冷却用送風機２７に
より冷気出口２９から送り出されるようになる。

【００１６】圧縮機１７と放熱用送風機１５の各モータ
Ｍ１，Ｍ２は、図４に示す如く圧縮機駆動回路Ｍ１−１
と、送風機駆動回路Ｍ２−２とによりオン・オフに制御
される。

【００１７】圧縮機駆動回路Ｍ１−１の接点Ｒ−１と、
送風機駆動回路Ｍ２−２の接点Ｒ−２は、後述する制御
部３３によって開成、閉成されるようになる。図４にお
いてＳ−１は、制御部３４からの信号とは別に圧縮機駆
動回路Ｍ１−１の接点Ｒ−１を開成とするサーモスイッ
チを示している。

【００１８】制御部３４は、各モータＭ１，Ｍ２の異常
を検知する異常検知手段なるモータ異常検知センサＳ
１，Ｓ２と、冷媒漏れ検知手段となる可燃性冷媒検知セ
ンサＳ３，Ｓ４からの検知信号に基づき演算処理し、指
令信号を出力する。

【００１９】各モータＭ１，Ｍ２の異常を検知する異常
検知としては、モータ電源の絶縁抵抗値による異常を検
知する場合、モータの回転数による異常を検知する場
合、巻線温度による異常を検知する場合とがある。各モ
ータＭ１，Ｍ２の異常検知は、異常検知手段となる各モ
ータＭ１，Ｍ２に設けられた圧縮機モータ異常検知セン
サＳ１又は送風機モータ異常検知センサＳ２により検知
され、その検知信号は制御部３４に入力される。これに
より、制御部３４は、圧縮機駆動回路Ｍ１−１の接点Ｒ
−１又は、送風機駆動回路Ｍ２−２の接点Ｒ２を開成す
るようになる。

【００２０】一方、凝縮器１１を通過する通過風の下流
側、又は蒸発器２５を通過する通過風の下流側には前記
した冷媒漏れ検知手段となる可燃性冷媒検知センサＳ
３，Ｓ４がそれぞれ設けられている。

【００２１】可燃性冷媒検知センサＳ３，Ｓ４を配置す
る位置としては、前記の外に、高圧側冷媒経路となるア
キュームレータ１９等の配管接続部の近傍、圧縮機１７
を通過する通過風の下流側Ｓ５、冷気出口２９の近傍Ｓ
６等がある。

【００２２】可燃性冷媒検知センサＳ３，Ｓ４は、冷媒
漏れを検知する一方、冷凍サイクル内を流れる冷媒内の
酸素、即ち、冷媒が漏れた時に、冷凍サイクル内に侵入
する酸素を検知するＯ₂ センサであっても良く、その検
知信号は制御部３４に入力される。

【００２３】制御部３４は、冷凍サイクル運転時におい
て可燃性冷媒検知センサＳ３，Ｓ４から入力される検知
信号に基づき前記圧縮機駆動回路Ｍ１−１の接点Ｒ−１
を開成とし、送風機駆動回路Ｍ２−２の接点Ｒ−２を閉
成とする外に、別途設けられた警報装置３７をオンとす
ると共に、庫内冷却用送風機２７を停止させる一方、図
３に示す如く、絞り装置２１と蒸発器２５との間と、蒸
発器２５と圧縮機１７との間に設けられた冷媒回路遮断
手段となる開閉弁ａ，ｂを閉とするよう機能する。

【００２４】また、冷凍サイクル運転停止時において、
制御部３４は、可燃性冷媒検知センサＳ３，Ｓ４から入
力される検知信号に基づき送風機駆動回路Ｍ２−２の接
点Ｒ−２を閉成すると共に警報装置３７をオンとするよ
う機能する。この時の放熱用送風機の回転数は、冷媒の
拡散が目的となるため、例えば、インバータ制御等の制
御手段によって低速回転が与えられ、省エネ、騒音の低
減が図られるようになる。

【００２５】図６，図７は開閉弁ａ，ｂの動きを説明す
るフローを示している。

【００２６】図７は高圧側となる凝縮器１１側の実施例
を示したフローで、可燃性冷媒検知センサＳ４により検
知漏れを判断し（ステップ１０１）、冷媒漏れを検知す
ると、制御部３４によって圧縮機駆動回路Ｍ１−１の接
点Ｒ−１を開成として圧縮機１７を停止し（ステップ１
０２）、圧縮機１７の吐出側に設けられた吐出圧センサ
Ｓ７によって吐出圧Ｐｄが設定値以下かどうかを判断す
る（ステップ１０３）。次に、設定値以下となった場合
は、開閉弁ａ，ｂを閉成として冷媒回路を遮断する。

【００２７】これにより、発火源がなくなる。また、高
圧側の圧力が下がって漏れが少なくなると共に、蒸発器
２５内の冷媒が閉じ込められるようになる（ステップ１
０４）。

【００２８】図６は、低圧側となる蒸発器２５側の実施
例を示したフローで、可燃性冷媒検知センサＳ３により
検知漏れを判断し（ステップ２０１）、冷媒漏れと判断
すると、制御部３４によって庫内冷却用送風機２７と、
圧縮機１７を停止させると共に、開閉弁ａ，ｂを閉成す
る（ステップ２０３，２０４）。これにより、庫内３５
へ冷媒が送り込まれることがなくなると共に発火源がな
くなる。また、蒸発器２５内の冷媒が閉じ込められるよ
うになる。

【００２９】図８は冷気遮断手段の具体例を示したもの
で、冷気出口２９と庫内空気戻り口３１に、冷気遮断手
段となるシャッタ３９を設けた実施例である。

【００３０】シャッタ３９は駆動モータ４１によって駆
動されるカム４３により開閉自在に制御されるカムタイ
プとなっており、図９にその動作フローを示す。

【００３１】即ち、可燃性冷媒検知センサＳ３，Ｓ４に
より冷媒漏れの有無を検知し（ステップ３０１）、冷媒
漏れがあると判断されると駆動モータ４１をオンとし
（ステップ３０２）、駆動モータ４１によりシャッタ３
９を閉（ステップ３０３）にすると共に警報装置３７を
オンとする（ステップ３０４）。これにより、庫内３５
へ通じる通路が遮断されるようになる。

【００３２】なお、シャッタ３９は、カムタイプに限定
されない。例えば、図１０に示す如く、シャッタ３９を
圧縮機１７からの吐出圧で作動するベローズ４５によ
り、制御するベローズタイプであってもよい。図１１に
その動作フローを示す。

【００３３】即ち、可燃性冷媒検知センサＳ３，Ｓ４に
より冷媒漏れの有無を検知し（ステップ４０１）、冷媒
漏れがあると判断されると圧縮機１７を停止し（ステッ
プ４０２）、ベローズ４５を開としてシャッタ３９を閉
（ステップ４０３）にすると共に警報装置３７をオンと
する（ステップ４０５）。これにより庫内３５へ通じる
通路が遮断されるようになる。

【００３４】図１２は冷媒漏れが発生した時に冷凍サイ
クル内の冷媒を回収する冷媒回収手段を示したものであ
る。

【００３５】冷凍サイクルを構成する圧縮機１７、凝縮
器１１、絞り装置２１、蒸発器２５において、圧縮機１
７の吐出側に、凝縮器１７と並列に冷媒回収タンク４７
と、凝縮器１１側への冷媒の流れを断・接する第１開閉
弁ｃと、前記冷媒回収タンク４７側への冷媒の流れを断
・接する第２開閉弁ｄをそれぞれ設ける。冷媒回収タン
ク４７を放熱用送風機１５の下流側に配置し、冷媒回収
タンク４７を冷却することで冷媒の回収を可能とする。
図１４に冷媒回収タンク４７の冷却方法の他の実施例を
示している。

【００３６】冷媒回収タンク４７は、断熱材５１により
取囲まれ、ＣＯ₂ 等の冷媒液５３が封入された冷却タン
ク５５内に収納されている。冷媒回収タンク４７の外周
には「開」とすることで大気に開放される開放弁ｅを有
するキャピラリチューブ５７が巻付けられている。

【００３７】開閉弁ｃ，ｄと開放弁ｅの動作を図１３の
フローに基づき説明すると、可燃性冷媒検知センサＳ
３，Ｓ４により冷媒漏れの有無を検知し（ステップ５０
１）、冷媒漏れがあると判断されると開閉弁ｃを閉、開
閉弁ｄを開とする（ステップ５０２）。圧縮機１７から
の冷媒は冷媒回収タンク４７内へ送り込まれ、ＣＯ₂ 等
の冷媒液がガス化し圧力が上がる。次に、開放弁ｅを開
（ステップ５０３）とし、冷媒液の急激な膨脹により冷
媒回収タンク４７を冷却する。この時、冷媒回収タンク
４７内において、高温の冷媒ガスは液化し低圧となり、
液化状態で冷媒回収タンク４７内に溜るようになる。

【００３８】次に、圧縮機１７の吐出側に設けられた圧
力検知センサＳ７により吐出圧Ｐｄが設定値かどうか判
断され（ステップ５０４）、設定値以下の時、開閉弁ｄ
を閉とすると共に圧縮機１７を停止する（ステップ５０
５，５０６）。

【００３９】図１５は、安全対策を実施した冷凍冷蔵庫
の別の実施例を示したもので、開閉扉５に、開閉検知ス
イッチ５９を設け、開閉検知スイッチ５９からの検知信
号によって庫内冷却用送風機２７をオフとする構造とな
っている。

【００４０】開閉検知スイッチ５９と庫内冷却用送風機
２７の関係を図１６に示すフローに基づき具体的に説明
すると、開閉検知スイッチ５９がＯＮかＯＦＦ、即ち、
開閉扉５が開いているか閉じているかを判断（ステップ
６０１）する。開閉扉５が開と判断され、開時間を管理
する（ステップ６０２）。この時、開閉扉５の開時間が
所定時間以上であると判断されると、庫内冷却用送風機
２７を停止するものである（ステップ６０３）。これに
より、庫内３５に冷媒漏れが発生した時、庫内冷却用送
風機２７により可燃濃度に達することがないよう拡散さ
れると共に、開閉扉５の開によりすみやかに外へ排出さ
れるようになる。

【００４１】なお、放熱用送風機１５にあっては、凝縮
器の温度又は外気温に対応して低速運転することも可能
である。放熱用送風機１５の通常運転時と低速運転時の
制御フローを図１７に示す。

【００４２】即ち、圧縮機１７が運転中か停止中かを判
断し（ステップ７０１）、停止中（ＮＯ）にあっては、
送風機停止時間を積算する（ステップ７０２）。この
時、送風機が一定時間に達したかどうかを判断し（ステ
ップ７０３）、ＮＯの場合にはステップ７０２に戻る循
環を繰返す。ステップ７０３において、ＹＥＳの場合は
一定時間送風機を低速運転する（ステップ７０４）。

【００４３】一方、圧縮機１７が運転中にあると判断さ
れ、凝縮器温度が一定温度以下かどうかを判断し（ステ
ップ７０５）、一定温度以上の時、通常運転を行なう
（ステップ７０６）。また、凝縮器温度が一定温度以下
で、さらに外気温が一定温度以下かどうかを判断し（ス
テップ７０７）、外気温が一定温度以下の時は低速運転
を行なう（ステップ７０８）。この場合、ステップ７０
７において、外気温が一定温度以上の時は、通常運転を
行なうものである。

【００４４】このように構成された冷凍冷蔵庫によれ
ば、圧縮機１７から吐出された冷媒は、凝縮器１１→絞
り装置２１→蒸発器２５を通り、再び圧縮機１７に戻る
冷凍サイクルを構成するようになる。この冷凍サイクル
時において蒸発器２５では、周囲の空気からフィンを通
して蒸発の潜熱を奪い空気を冷却して冷風とし、冷風は
庫内冷却用送風機２７によって庫内３５へ送り込まれ庫
内３５の冷却が行なわれる。

【００４５】この冷凍サイクル運転時に、例えば、冷媒
が漏れると、その漏れた冷媒は冷媒漏れ検知手段となる
可能性冷媒検知センサＳ３，Ｓ４によって検知されるこ
とで、圧縮機１７の運転は停止する。この結果、冷媒が
漏れ続けることがなくなる。と同時に、前記吐出圧検出
手段となる吐出圧センサＳ７で検知された前記圧縮機１
７の吐出圧が予め定められた設定値以下となった時に冷
気遮断手段となるシャッタ３９が働き、その作動によっ
て凝縮器１１側冷媒回路と蒸発器２５側冷媒経路が遮断
されるため、前記圧縮機１７の停止と相俟って爆発する
可燃濃度に達するのを確実に阻止することが可能とな
り、安全が確保される。

【００４６】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知手段によって圧縮
機の運転を停止し、冷媒が漏れ続けるのを回避すること
ができると共に、凝縮器側冷媒経路と蒸発器側冷媒経路
の遮断と相俟って爆発する可燃濃度に達するのを確実に
阻止することが可能となり、安全が確保されるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷凍サイクルを構成する圧縮機、凝縮器、絞り
装置、蒸発器の配置を示した概要平面図。

【図２】この発明を実施した冷凍冷蔵庫の切断側面図。

【図３】冷凍サイクルを示した説明図。

【図４】圧縮機駆動回路と放熱用駆動回路を示した説明
図。

【図５】冷気出口と庫内空気戻り口に冷気遮断手段を設
けた説明図。

【図６】蒸発器側の漏れ検知の動作を示すフロー図。

【図７】蒸発器側の漏れ検知の動作を示すフロー図。

【図８】冷気遮断手段となるシャッタをカムで駆動する
カムタイプの説明図。

【図９】図８の動作を示すフロー図。

【図１０】冷気遮断手段となるシャッタをベローズで駆
動するベローズタイプの説明図。

【図１１】図１０の動作を示すフロー図。

【図１２】冷媒回収手段を示した説明回路図。

【図１３】図１２の動作を示すフロー図。

【図１４】冷媒回収装置の具体例を示した説明図。

【図１５】冷蔵庫本体の開閉扉に開閉検知スイッチを設
けた切断側面図。

【図１６】図１５の開閉検知スイッチの動作を示すフロ
ー図。

【図１７】放熱用送風機の通常運転と低速運転を示す制
御フロー図。

【符号の説明】

１１…凝縮器 １７…圧縮機 ２１…絞り装置 ２５…蒸発器 ３９…シャッタ（冷気遮断手段） Ｓ４…可燃性冷媒検知センサ（冷媒漏れ検知手段） Ｓ７…吐出圧センサ（吐出圧検知手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｄ 11/00 １０１ Ｆ２５Ｄ 11/00 １０１Ｂ (72)発明者 鹿島 弘次 大阪府茨木市太田東芝町１番６号 株式会 社東芝大阪工場内 (72)発明者 佐野 哲夫 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内 (72)発明者 小津 政雄 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内 Ｆターム(参考） 3L045 AA03 DA02 JA14 LA06 LA12 MA07 MA09 NA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器と絞
   り装置と蒸発器とを通り、再び圧縮機に戻る冷凍サイク
   ルと、この冷凍サイクルの前記凝縮器側冷媒経路と蒸発
   器側冷媒経路とを遮断する冷気遮断手段と、前記圧縮機
   の吐出圧を検知する吐出圧検知手段と、前記冷凍サイク
   ルの高圧側の冷媒漏れを検知する冷媒漏れ検知手段とを
   備え、前記冷媒に可燃性冷媒を用いる一方、冷媒漏れ検
   知手段が冷媒漏れを検知した時に前記圧縮機の運転を停
   止し、前記吐出圧検知手段の検知した前記圧縮機の吐出
   圧が予め定めた設定値以下となった時に前記冷気遮断手
   段により前記凝縮器側冷媒経路と蒸発器側冷媒経路とを
   遮断することを特徴とする冷凍冷蔵庫。
2. 【請求項２】 冷媒漏れ検知手段は、前記凝縮器の放熱
   用送風機の下流側に設けることを特徴とする請求項１記
   載の冷凍冷蔵庫。
3. 【請求項３】 冷媒漏れ検知手段は、冷凍サイクルを構
   成する冷媒経路の高圧側冷媒経路の配管接合部近傍に配
   置することを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵庫。
4. 【請求項４】 冷媒漏れ検知手段は、冷凍サイクル内の
   Ｏ₂センサであることを特徴とする請求項１記載の冷凍
   冷蔵庫。