JP2005226865A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】着霜センサーに基づいて蒸発器の除霜を行うことで、ラジアントヒータの昇温を抑える。
【解決手段】蒸発器１８の着霜の進行に伴って着霜センサー１９の一部を構成する冷気温度センサー２６の指示値が低下する特性を利用して着霜量が一定の状態の時に除霜するため、着霜量の上限を制限することができ、ラジアントヒータ１５の容量を抑えてラジアントヒータ１５の昇温を抑制できる。
したがって、可燃性冷媒の漏洩が発生したとしても、ラジアントヒータ１５が着火源となることはなく、安全性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、架台上部に冷却システムの圧縮機や凝縮器を設置し、架台下部に蒸発器を設置する冷凍冷蔵ユニットを備え、前記冷凍冷蔵ユニットを本体上部に設けた業務用の大型冷凍冷蔵庫に関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点から温暖化係数の高いＲ２２やＲ４０４Ａ等のフロン系冷媒からＲ２９０やＲ６００ａ等の自然冷媒への転換が望まれている。

しかしながら、この自然冷媒は、可燃性を有するため、冷媒漏洩時の庫内着火源による引火を防止するために、除霜ヒータの昇温を抑制することが望ましい。

ここで、業務用の大型冷蔵庫は、使用中のドア開閉頻度が高く蒸発器への着霜量が大きいことから、１０時間程度の除霜間隔で繰り返し除霜されている。

従来の冷蔵庫としては、一定の除霜間隔で繰り返し除霜を行うもの（例えば、特許文献１参照）がある。

以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫を説明する。

図３は従来の冷蔵庫の断面図である。

図３に示すように、従来の冷蔵庫は、冷凍室１、扉２、キャビネット３から構成されている。キャビネット３の上部には、冷凍冷蔵ユニット４を固定するユニットベース５と、冷凍室１を冷却する冷却室６が設置される。

冷凍冷蔵ユニット４は、レシプロ型の圧縮機構を有する圧縮機７、凝縮器８、減圧手段であるキャピラリ９、蒸発器１０、圧縮機７の吸入管１１、凝縮用ファン１２、蒸発用ファン１３からなる。また、キャビネット３の背面には冷却室６内の除霜水を排出するドレン１４が埋設されている。

また、蒸発器１０の下部に取り付けられたラジアントヒータ１５と、蒸発器１０の上部に取り付けられたデフロストセンサー１６を備えている。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作を説明する。

まず、冷媒Ｒ４０４Ａは圧縮機７で圧縮され、凝縮器８で凝縮された後、キャピラリ９で減圧されて、蒸発器１０へ送られる。そして、蒸発器１０で蒸発した後、吸入管１１を通って圧縮機７へ還流する。このとき、キャピラリ９と吸入管１１は熱交換されて、圧縮機７へ還流する冷媒の冷廃熱が回収される。

また、起動あるいは除霜後の経過時間を積算して、積算時間が約１０時間を越える毎に、圧縮機７を停止するとともにラジアントヒータ１５に通電され蒸発器１０が除霜される。このとき、デフロストセンサー１６が約５℃を検知すると、除霜完了と判断されラジアントヒータ１５の通電が停止する。

このように、蒸発器１０の着霜を定期的に除霜しているため、着霜による冷凍室１の鈍冷を防止できる。
特開昭６１−１６８７６４号公報

しかしながら、上記従来の構成は、一定の除霜間隔でラジアントヒータに通電して除霜を行うもので、ドア開閉の頻度の相違等により、除霜時の蒸発器の着霜量が毎回異なり、着霜量の大きい場合（扉が空いている状態）を想定してラジアントヒータの容量を決定する必要があるため、ラジアントヒータの昇温が高くなり、可燃性冷媒使用時における冷媒漏洩時に着火源となる恐れがあった。

本発明は従来の課題を解決するもので、ラジアントヒータの昇温を抑制できる冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの除霜を行うラジアントヒータを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を封入した冷蔵庫において、前記蒸発器を通過する冷気温度を検知する冷気温度センサーと、前記蒸発器表面の温度を検知する蒸発器温度センサーとを備え、前記冷気温度センサーと前記蒸発温度センサーを比較することで着霜を検知し、前記ラジアントヒータの発熱量を制御するものであり、着霜の進行に伴って前記冷気温度センサーの指示値が低下する特性を利用して除霜するため、着霜量の上限を制限でき、ラジアントヒータの発熱量を抑え、ラジアントヒータの昇温を抑えることができる。

また、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの除霜周期を時間制御で行うラジアントヒータを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を封入した冷蔵庫において、前記蒸発器を通過する冷気温度を検知する冷気温度センサーと、前記蒸発器表面の温度を検知する蒸発器温度センサーとを備え、前記冷気温度センサーと前記蒸発器温度センサーを比較することで着霜を検知し、除霜間隔を可変して除霜を行うものであり、着霜の進行に伴って前記冷気温度センサーの指示値が低下する特性を利用して除霜周期を変えて行うため、着霜により冷却能力が低下する前に除霜を行うことができる。

本発明の冷蔵庫によれば、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの除霜を行うラジアントヒータを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を封入した冷蔵庫において、前記蒸発器を通過する冷気温度を検知する冷気温度センサーと、前記蒸発器表面の温度を検知する蒸発器温度センサーとを備え、前記冷気温度センサーと前記蒸発温度センサーを比較することで着霜を検知し、前記ラジアントヒータの発熱量を制御するものであり、ラジアントヒータの昇温を抑えることができる。

請求項１に記載の断熱箱体の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの除霜を行うラジアントヒータを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を封入した冷蔵庫において、前記蒸発器を通過する冷気温度を検知する冷気温度センサーと、前記蒸発器表面の温度を検知する蒸発器温度センサーとを備え、前記冷気温度センサーと前記蒸発温度センサーを比較することで着霜を検知し、前記ラジアントヒータの発熱量を制御するものであり、着霜の進行に伴って前記冷気温度センサーの指示値が低下する特性を利用して除霜するため、着霜量の上限を制限でき、ラジアントヒータの発熱量を抑え、ラジアントヒータの昇温を抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの除霜周期を時間制御で行うラジアントヒータを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を封入した冷蔵庫において、前記蒸発器を通過する冷気温度を検知する冷気温度センサーと、前記蒸発器表面の温度を検知する蒸発器温度センサーとを備え、前記冷気温度センサーと前記蒸発器温度センサーを比較することで着霜を検知し、除霜間隔を可変して除霜を行うものであり、着霜の進行に伴って前記冷気温度センサーの指示値が低下する特性を利用して除霜周期を変えて行うため、着霜により冷却能力が低下する前に除霜を行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に、さらに、冷却室を構成するダクトカバーに断熱材を取り付けたものであり、除霜時の熱が庫内に侵入するのを低減して、ラジアントヒータの容量をさらに抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、ラジアントヒータが多重構造のガラス管ヒータであり、多重構造のガラス管の最外郭の表面が、可燃性冷媒の発火温度未満となるようにしたものであり、多重構造のガラス管の最外郭の表面温度を下げることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１または２の発明において、冷気温度センサーを用いて除霜の終了を検知するものであり、除霜の終了を検知するデフロストセンサーを省略することで低コスト化が図れる。

請求項６に記載の発明は、請求項５の発明において、圧縮機停止中に冷蔵室内冷気を循環させるオフサイクルデフロストを行うとともに、冷気温度センサーを用いてオフサイクルデフロストによる除霜の終了を検知して、除霜時間の積算時間をリセットするものであり、冷蔵室のように通常５℃以上の温度設定で使用される場合に、ヒータを用いた除霜を極力抑制することで、消費電力量を抑制することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、貯蔵室の奥部に蒸発器と前記蒸発器の下部にラジアントヒータが配置され、前記蒸発器の上部に冷気温度センサーと蒸発温度センサーを取り付けたものであり、除霜ヒータから最も遠く霜残りし易い場所での除霜の完了を確実に検知することで、除霜の制御に伴うトラブルを最小限にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による冷蔵庫の断面図である。図２は、同実施の形態の冷蔵庫に用いられる蒸発器の模式図である。

図１、図２に示すように、冷凍冷蔵ユニット１７は、レシプロ型の圧縮機構を有する圧縮機７、凝縮器８、減圧手段であるキャピラリ９、蒸発器１８、圧縮機７の吸入管１１、凝縮器用ファン１２、蒸発用ファン１３、着霜センサー１９、凝縮温度センサー２０からなる。そして、冷凍冷蔵ユニットの冷媒として、自然冷媒のＲ６００ａを用いている。また、冷却室６を構成するダクトカバー２１は、断熱材で構成されている。

また、蒸発器１８は、冷媒配管２２と、フィン２３から構成されている。そして、着霜センサー１９は、熱伝導性樹脂からなる冷媒配管２２に取り付けられるホルダー部２４と、通風大気と遮断され冷媒配管２２の温度を計測する蒸発温度センサー２５と、通風大気に曝され通風大気の温度を計測する冷気温度センサー２６からなり、フィン２３の一部を切り欠いて冷媒配管２２に取り付けられている。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作を説明する。

まず、着霜センサー１９の働きについて説明する。

蒸発器１８の除霜間隔は、約１０時間に設定されており、通常約１０時間毎に圧縮機７が停止されるとともにラジアントヒータ１５に通電されて蒸発器１８が除霜される。

除霜後に圧縮機７の運転が開始されると、蒸発器１８の冷媒配管２２は冷媒の蒸発温度付近まで温度が低下する。このとき、ホルダー部２４を介して冷媒配管２２に取り付けられた蒸発温度センサー２５は、ほぼ冷媒の蒸発温度を示す。また、蒸発器１８に流入する大気に晒される冷気温度センサー２６は冷凍室１の室内温度を示す。例えば、周囲温度３０℃、冷凍室１の室内温度−２０℃の通常運転中では、冷気温度センサー２６はほぼ−２０℃を示し、蒸発温度センサー２５は−２５℃を示す。

そして、除霜後の時間経過とともに蒸発器１８に霜が付き始め、冷気温度センサー２６が霜の中に埋没していく。その結果、冷気温度センサー２６は蒸発器１８に流入する大気との接触が低下して、その指示値が下がり、蒸発温度センサー２５と冷気温度センサー２６の差はほとんどなくなっていく。

ドア開閉の頻度が大きくない場合は、蒸発温度センサー２５と冷気温度センサー２６の差が小さくなる前に、通常約１０時間毎の除霜が開始される。一方、ドア開閉の頻度が大きく着霜量が大きい場合は、比較的短時間で蒸発温度センサー２５と冷気温度センサー２６の差がなくなる。

このとき、除霜間隔を短縮して蒸発器１８の除霜を実施する。このように、着霜の進行に伴って前記冷気温度センサー２６の指示値が低下する特性を利用して着霜量が一定の状態の時に除霜するため、着霜量の上限を制限することができ、ラジアントヒータ１５の容量を抑えてラジアントヒータ１５の昇温を抑制できる。

したがって、可燃性冷媒の漏洩が発生したとしても、ラジアントヒータ１５が着火源となることはなく、安全性が向上する。

また、冷却室６を構成するダクトカバー２１を、断熱材で構成することにより、除霜時にラジアントヒータ１５の熱が庫内に侵入するのを低減して、ラジアントヒータ１５の容量をさらに抑制できる。

なお、ラジアントヒータ１５を多重構造のガラス管ヒータとしてもよく、多重構造のガラス管の最外郭の表面温度を、可燃性冷媒の発火温度未満に下げることができ、安全性がさらに向上する。

また、生成した霜と直接接触する冷気温度センサー２６の指示値が０〜５℃を越えることで、除霜の完了を検知することが望ましい。同様な方法で除霜の完了を検知する別のセンサーを設けるよりも安価である。

なお、実施の形態１では通常−１５℃〜−２５℃に設定される冷凍室１を冷却対象としたが、５℃以上に設定される貯蔵室、たとえば冷蔵室を冷却する場合、圧縮機７の停止中に蒸発器ファン１３を連続運転して、蒸発器１８に付着した霜を貯蔵室内の大気で加温することで除霜する、いわゆるオフサイクルデフロストを実施することが望ましい。これによって、通常の除霜で使用するラジアントヒータ１５の消費電力を削減できるとともに、冷却中に乾燥した貯蔵室内を加湿する効果も得られる。

ここで、オフサイクルデフロストにおいても、冷気温度センサー２６を用いて除霜の完了検知を行うことが望ましい。除霜の完了を確実に検知することで、通常の除霜を１回分なくすことができる。また、別途デフロストセンサーを設けるよりも安価に除霜の完了を検知することができる。

なお、実施の形態１では着霜センサー１９を蒸発器１８の風下側前面の上部に取り付けたが、着霜センサー１９は蒸発器１８の風下側でかつ除霜のためのラジアントヒータよりも遠い場所であれば、同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、ラジアントヒータの発熱量を制御して昇温を抑えることができ、強制対流式の冷却機器における除霜制御として広く適用できる。

本発明による冷蔵庫の断面図 本発明による冷蔵庫の蒸発器の模式図 従来の冷蔵庫の断面図

符号の説明

６ 冷却室
７ 圧縮機
８ 凝縮器
９ 減圧装置
１５ ラジアントヒータ
１８ 蒸発器
１９ 着霜センサー
２１ ダクトカバー
２２ 冷媒配管
２４ ホルダー
２５ 蒸発温度センサー
２６ 冷気温度センサー

Claims (7)

1. 圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの除霜を行うラジアントヒータを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を封入した冷蔵庫において、前記蒸発器を通過する冷気温度を検知する冷気温度センサーと、前記蒸発器表面の温度を検知する蒸発器温度センサーとを備え、前記冷気温度センサーと前記蒸発温度センサーを比較することで着霜を検知し、前記ラジアントヒータの発熱量を制御することを特徴とする冷蔵庫。
2. 圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷凍サイクルの除霜周期を時間制御で行うラジアントヒータを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を封入した冷蔵庫において、前記蒸発器を通過する冷気温度を検知する冷気温度センサーと、前記蒸発器表面の温度を検知する蒸発器温度センサーとを備え、前記冷気温度センサーと前記蒸発器温度センサーを比較することで着霜を検知し、除霜間隔を可変して除霜を行うことを特徴とする冷蔵庫。
3. 冷却室を構成するダクトカバーに断熱材を取り付けたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
4. ラジアントヒータが多重構造のガラス管ヒータであり、多重構造のガラス管の最外郭の表面が、可燃性冷媒の発火温度未満となるようにした請求項１または２に記載の冷蔵庫。
5. 冷気温度センサーを用いて除霜の終了を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
6. 圧縮機停止中に冷蔵室内冷気を循環させるオフサイクルデフロストを行うとともに、冷気温度センサーを用いてオフサイクルデフロストによる除霜の終了を検知して、除霜時間の積算時間をリセットすることを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。
7. 貯蔵室の奥部に蒸発器と前記蒸発器の下部にラジアントヒータが配置され、前記蒸発器の上部に冷気温度センサーと蒸発温度センサーを取り付けたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。

Images