(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外箱と内箱の間に断熱材を挿入してなる断熱箱体と、少なくとも圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を接続し、冷媒としてイソブタンが封入されて構成された冷凍サイクルとを備え、前記蒸発器を前記断熱箱体内に有する冷蔵庫において、蒸発器下方に開口された孔と、この孔と前記断熱箱体外部とを連通する連通路とを備え、
前記連通路は、冷蔵庫運転時で庫内温度が低下している場合に閉となり、前記蒸発器の温度が予め設定された温度以上で 又は 前記蒸発器の除霜を行うヒータが通電したときに開となり、前記蒸発器の下方が前記断熱箱体外部と連通することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記蒸発器の温度を検出する検出手段を備え、この検出手段からの検出結果に基づき前記連通路の開閉手段を開閉する請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
庫内に設けられ冷媒の漏れを検知する検知手段を備え、前記検知手段が漏れを検知した際に、前記連通路の開閉手段が開く請求項１又は２記載の冷蔵庫。
【請求項４】
蒸発器の下方に設けられ庫内の空気が流通する通気路を開閉する通気路開閉手段を備え、前記連通路の開閉手段が開状態である間は、通気路の開閉手段が閉状態である請求項２または、請求項３記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記蒸発器の除霜して生じる除霜水を溜める貯留部を備え、前記連通路の前記断熱箱体外部側の開口部が前記貯留部の上方に設けられた請求項１ないし４のいずれかに記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性冷媒を用いた冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オゾン層保護の観点から、冷凍サイクルに現在多く使用されている塩素原子を含むＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）−１２やＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）−２２といった冷媒の使用が規制されてきている。このＣＦＣ−１２が使用されていた冷凍サイクルの代替冷媒としては、オゾン層破壊能力が無く沸点の近いＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）−１３４ａが現在使用されている。しかし、この冷媒も温暖化係数が高いため、次世代の代替冷媒としてオゾン層破壊能力が無く温暖化係数も極めて小さいＨＣ（ハイドロカーボン）系の冷媒が考えられている。特にプロパンとイソブタンを混合した冷媒はＣＦＣ−１２に沸点が近く、プロパンが４０から６０質量％の混合冷媒では冷凍能力もＣＦＣ−１２に近い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このＨＣ系冷媒は可燃性を有し、火災や爆発の危険性があるため、取り扱いに注意を要する。特に，冷蔵庫庫内は密閉空間であり，少量の冷媒漏れであってもＨＣ系冷媒の可燃下限濃度に達するため，冷媒が漏れた場合，冷蔵庫庫外に排気する方法が必要である。
【０００４】
また，プロパン単一冷媒及び，プロパンの組成割合の高いプロパン／イソブタンの混合冷媒を用いる場合には，冷蔵庫運転中であっても蒸発器内部の圧力は大気圧以上となり，蒸発器が破損した場合には，冷蔵庫庫内に冷媒漏れが生じる。
【０００５】
イソブタン単一冷媒及び，イソブタンの組成割合の高いプロパン／イソブタンの混合冷媒を用いる場合については， 物性から冷蔵庫運転中には蒸発器内部の圧力が大気圧以下になるため，運転中に蒸発器が破損しても，庫内側に漏れることはない。しかしながら，除霜時にヒータ等で蒸発器を加熱した場合，或いは運搬時などで冷蔵庫の通電が長時間行われていない場合には，蒸発器内部の圧力が大気圧以上となるため，蒸発器が破損した場合には冷蔵庫庫内に冷媒漏れが生じる。
【０００６】
冷蔵庫庫内に漏れた冷媒を庫外に排気するには，庫内と庫外を結ぶ通気機構が必要であるが，冷媒漏れ時以外には，前記通気機構によって庫内への熱漏洩が増加し，冷蔵庫の消費電力が増加するため，熱漏洩の少ない通気機構が必要である。
【０００７】
本発明の目的は、可燃性冷媒を用いた冷蔵庫庫内に冷媒漏れが生じても，庫外に漏れ冷媒を排気でき，安全性を確保するとともに，冷媒漏れ時以外には，庫内への熱漏洩を抑え，消費電力の増加を抑えた冷蔵庫を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明は、外箱と内箱の間に断熱材を挿入してなる断熱箱体と、少なくとも圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を接続し、冷媒としてイソブタンが封入されて構成された冷凍サイクルとを備え、前記蒸発器を前記断熱箱体内に有する冷蔵庫において、蒸発器下方に開口された孔と、この孔と前記断熱箱体外部とを連通する連通路とを備え、前記連通路が、冷蔵庫運転時で庫内温度が低下している場合に閉となり、前記蒸発器の温度が予め設定された温度以上で 又は 前記蒸発器の除霜を行うヒータが通電したときに開となり、前記蒸発器の下方が前記断熱箱体外部と連通するものである。さらに、前記蒸発器の温度を検出する検出手段を備え、この検出手段からの検出結果に基づき前記連通路の開閉手段を開閉するものである。
【０００９】
さらには、庫内に設けられ冷媒の漏れを検知する検知手段を備え、前記検知手段が漏れを検知した際に、前記連通路の開閉手段が開くものである。また、蒸発器の下方に設けられ庫内の空気が流通する通気路を開閉する通気路開閉手段を備え、前記連通路の開閉手段が開状態である間は、通気路の開閉手段が閉状態であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記蒸発器の除霜して生じる除霜水を溜める貯留部を備え、前記連通パイプの前記断熱箱体外部側の開口部が前記貯留部の上方に設けられたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。◆
図１は冷蔵庫の断面を示す図である。図１において、１は断熱箱体であり、前面は冷凍室２、冷蔵室３のそれぞれの開閉扉４，５となっている。６は圧縮機、７は凝縮器、９は蒸発器である。蒸発器９は前記断熱箱体１の内部に備えられている。図１には明確に図示されていないが、図２に示すように、前記圧縮機６、凝縮器７、減圧装置８、蒸発器９が接続され、一連の冷凍サイクルが構成される。作動媒体としてはプロパンやイソブタンなどの可燃性冷媒を用いる。
【００１２】
１０は庫内ファン、１１は除霜ヒータ、１２は連通パイプ、１３は蒸発皿、１４は蒸発器温度検知器、１５は冷蔵室冷気戻り通路、１６は連通パイプ開閉手段、１７は連通パイプ出口である。
【００１３】
冷蔵室内の空気は、冷蔵室冷気戻り通路１５から前記蒸発器９に流入し冷却され、庫内ファン１０により前記冷凍室２に送風され、あるいは図示していないが冷気通路を通して前記冷蔵室３に送風される。このようにして、冷凍室２内部及び、冷蔵室３内部が冷却される。
【００１４】
上記の如く構成した冷蔵庫の蒸発器から庫内に漏れた冷媒の排気について以下に述べる。
【００１５】
最初に、イソブタン単一冷媒及び、イソブタンの組成割合の高いプロパン／イソブタンの混合冷媒を作動媒体として用いる場合について、第１の構成を説明する。まず、連通パイプ開閉手段１６は、蒸発器温度検知機１４の検知する蒸発器温度Ｔｅｖｐが、所定の温度以上となると開状態となるように設定されている。望ましくは、大気圧と冷媒の飽和圧力が等しくなる温度Ｔａｔｍ以上では開状態であるように設定されているものである。このような構成では、通電前の状態においては、冷蔵庫の庫内温度は室温と同程度まで上昇しており、連通パイプ開閉手段１６は開いている。蒸発器９が破損して可燃性の冷媒が漏れていれば、漏れた冷媒により冷蔵庫庫内の圧力は大気圧に比べ幾分高くなるため、連通パイプ１２から漏れ冷媒を自然に庫外に流出させることができる。冷蔵庫運転時で庫内を充分に冷却された冷気が循環し温度が低下して場合には、連通パイプ開閉手段１６が閉じているため、連通パイプ開閉手段１６からの熱漏洩を抑えることができる。すなわち、冷却運転時には連通パイプ開閉手段１６は閉状態となっているように、この開閉手段１６の開閉切り替え温度は設定されるものである。
【００１６】
次に除霜運転時およびその終了後の排気について説明する。除霜のためヒーター１１の加熱により蒸発器９の温度Ｔｅｖｐが上昇し、Ｔｅｖｐが予め設定されたＴａｔｍより低い温度より高くなると、連通パイプ開閉手段１６が開状態となり、連通パイプ１２を通じて庫内と庫外は連通する。蒸発器９が破損して可燃性の冷媒が漏れていれば、通電前の場合と同様に、連通パイプ１２から漏れ冷媒を自然に庫外に流出させることができる。除霜終了後、 蒸発器９の温度Ｔｅｖｐが低下し、Ｔｅｖｐが予め設定された温度より低くなると連通パイプ開閉手段１６は閉状態になり、連通パイプ開閉手段１６からの冷蔵庫外部への熱漏洩を抑えることができる。冷蔵庫への通電が止まった場合には、庫内の冷却が行われないため、徐々に庫内温度及び,蒸発器温度Ｔｅｖｐは上昇し、やがてＴｅｖｐは上記予め設定された温度以上になり、連通パイプ開閉手段１６が開き、連通パイプ１２を通じて庫内と庫外は連通する。この状態で蒸発器９が破損して可燃性の冷媒が漏れたとしても、通電前の場合と同様に、連通パイプ12から漏れ冷媒を自然に庫外に流出させることができる。
【００１７】
ここで、連通パイプ開閉手段の開閉は、蒸発器温度検知機１４には感温筒を、連通パイプ開閉手段１６は機械式のダンパーをそれぞれ用い、配管で結合した蒸発器検知機１４と連通パイプ開閉手段１６の開閉を蒸発器温度に応じて行う。感温筒は、内部に冷媒を有しており、この冷媒が温度に応じて体積を変化させ、この変化により上記機械式ダンパーを駆動する。すなわち、温度検出手段１４が、連通パイプ開閉手段１６の駆動手段を兼ねている。もちろん、これら検出手段と駆動手段とを別体としても、本実施例の奏する作用効果は変わらないことは言うまでもない。
【００１８】
また、図示しないが蒸発器温度を検知する代りにバイメタルを用いて連通パイプ開閉手段１６を作成し連通パイプ１２の入口周囲温度に応じて開閉するダンパーを用いてもよい。また好ましくは、図３に示すように、蒸発器９より下側に位置する冷蔵室冷気戻り通路１５に開閉手段１８を設け、連通パイプ開閉手段１６が開状態である間には開閉手段１８を閉状態とし、連通パイプ開閉手段が閉状態である間には開閉手段１８を開状態とすることで、空気より重いイソブタンやプロパンが漏れたとしても、蒸発器９より下側の冷蔵室３に流入させることなく、連通パイプ１２から効果的に排気を行うことが望ましい。
【００１９】
冷蔵室冷気戻り通路開閉手段１８には連通パイプ開閉手段１６と同様の機械式のダンパーを用い、蒸発器温度検知機１４と配管で結合し、蒸発器温度に応じた開閉を行う。また更に好ましくは、連通パイプ１２の出口１７がドレン蒸発皿１３に通じる構成として、連通パイプ１２をドレン排水に利用することが望ましい。
【００２０】
次に、図４に示す冷蔵庫について、図５に示す流れ図に沿って説明する。図４において１９は制御装置である。
【００２１】
先ず、初期状態で連通パイプ開閉手段１６は開状態である。蒸発器９が破損して可燃性の冷媒が漏れていれば、漏れ冷媒により冷蔵庫庫内の圧力は大気圧に比べ幾分高くなるため、庫内と庫外を連通した連通パイプ１２から漏れ冷媒を自然に庫外に流出させることができる。温度検知機１４は所定時間ｔ１間隔で蒸発器９の温度Ｔｅｖｐを検知する。制御装置１９はＴｅｖｐと、予め設定された開閉切り替え温度とを比較する。望ましくは、この切り替え温度は、冷媒の大気圧での飽和温度Ｔａｔｍより低い温度に設定される。蒸発器温度が低下し、Ｔｅｖｐが上記予め設定された開閉切り替え温度以下となった場合に、制御装置１９は連通パイプ開閉手段１６を閉とする命令を出す。その後、所定時間ｔ１後再度Ｔｅｖｐを検知し、Ｔｅｖｐが予め設定された温度より低い状態であれば連通パイプ開閉手段１６は閉状態のままである。
【００２２】
ここで、除霜のためヒーター１１の加熱により蒸発器９の温度Ｔｅｖｐが上昇し、Ｔｅｖｐが開閉切り替え温度より高くなった場合、制御装置１９は連通パイプ開閉手段１６を開とする命令を出し、閉じた状態を解除し連通パイプ１２を通じて庫内と庫外は連通する。蒸発器９が破損して可燃性の冷媒が漏れていれば、漏れ冷媒により冷蔵庫庫内の圧力は大気圧に比べ幾分高くなるため、連通パイプ１２から漏れ冷媒を自然に庫外に流出させることができる。その後は所定時間ｔ１毎にＴｅｖｐを検知し、Ｔｅｖｐ＞開閉切り替え温度の間は連通パイプ開閉手段１６は開状態であり、除霜終了後、蒸発器９の温度Ｔｅｖｐが低下し、Ｔｅｖｐ＜開閉切り替え温度となったところで、制御装置１９が連通パイプ開閉手段１６を閉じるように指令する。
【００２３】
冷蔵庫への通電が止まった場合には、連通パイプ開閉手段１６を初期状態である開に戻すように、制御装置１９が指令するべく設定しても良い。運搬時等で冷蔵庫の通電が長時間行われていない時は、連通パイプ開閉手段１６が開であるため、前述した除霜時の場合と同様に、連通パイプ開閉手段１６から漏れ冷媒を庫外に排気することができる。
【００２４】
また、冷蔵庫運転時で庫内温度が低下している場合には、連通パイプ開閉手段１６が閉じているため、連通パイプ開閉手段１６からの熱漏洩を抑えることができる。蒸発器温度検知機１４には、除霜終了温度検知機を利用してもよい。また蒸発器９の温度を検知する代りに、ヒーター１１への通電を検知して連通パイプ開閉手段１６が開く構成としてもよい。
【００２５】
更に好ましくは、第一の方法と同様に、蒸発器９より下側に位置する冷蔵室冷気戻り通路１５に開閉手段１８を設け、連通パイプ開閉手段１６が開状態である間には開閉手段１８を閉状態とし、連通パイプ開閉手段が閉状態の間には開閉手段１８を開状態とすることで、連通パイプ１２から効果的に排気を行うこと及び、連通パイプ１２の出口17がドレン蒸発皿１３に通じる構成として、連通パイプ１２をドレン排水に利用することが望ましい。
【００２６】
ここで、上述のＴａｔｍの決定方法について説明する。大気圧と冷媒の飽和圧力が等しくなる温度Ｔａｔｍは、単一冷媒と、混合冷媒とでその特性が異なっている。例えば単一冷媒の場合、上記のようなイソブタンを例として挙げると、ある飽和圧力に対してその圧力での冷媒の飽和温度は物性から一義的に決定される。例えば、標準大気圧１ａｔｍを飽和圧力とした場合には、イソブタン単一冷媒の飽和温度は−１１．６℃となる。よって、連通パイプ開閉手段１６を閉状態から開状態へ切り替える温度は、このＴａｔｍ−１１．６℃以下の値とするのが望ましい。
【００２７】
次に、イソブタンとプロパン混合冷媒の場合は、非共沸混合冷媒であることから、単一冷媒の場合とは異なり、ある飽和圧力に対して、その圧力での飽和温度は物性から一義的に定義は出来ず、乾き度によって一定の範囲内の値となる。イソブタン／プロパン（９０／１０重量％）の場合を考えると、標準大気圧１ａｔｍを飽和圧力としたときに、乾き度０、１の場合の飽和蒸気の飽和温度は、前者が−１８．０℃、後者が−１４．１℃となる。乾き度が０と１の間の値を取るときには飽和温度も上記２つの値の間の値となる。
【００２８】
以上の議論では、基準とする大気圧を標準大気圧１ａｔｍとしたが、冷蔵庫の庫外の圧力は気象条件により異なるものであり、飽和温度Ｔａｔｍも変動する。イソブタン単一冷媒の場合を考えると、冷蔵庫が設置される地域で遭遇すると考えられる大気圧の変化を考慮しても、飽和温度Ｔａｔｍの変動量は２℃内外である。そこで、連通パイプ開閉手段１６を閉状態から開状態へ切り替える温度としては、標準大気圧を基準として決定される値より２℃程度低い値とすることで、大気圧の変化に対応することが出来ると考えられる。
【００２９】
このような連通パイプ開閉手段１６を閉状態から開状態へ切り替える温度は、大気圧を検出する手段を冷蔵庫に設けて、この検出結果に基づいて制御装置においてＴａｔｍとＴｅｖｐとを判定しても良い。一方、冷蔵庫が設置される前に予め定められた値として、制御装置に組み込んだり、機械的に動作するように予め設定しても良く、この場合には、大気圧検出手段もこのメンテナンスも不要となり、コストも低くできるので、より現実的である。
【００３０】
第三の方法として図６に示す冷蔵庫について、流れ図７に沿って説明する。図６において、１９は制御装置、２０は冷媒漏れ検知機である。非通電時の初期状態では連通パイプ開閉手段１６は開とする。蒸発器９が破損して可燃性の冷媒が漏れていれば、漏れ冷媒により冷蔵庫庫内の圧力は大気圧に比べ幾分高くなるため、連通パイプ１２から漏れ冷媒を自然に庫外に流出させることができる。
【００３１】
通電時には冷媒漏れ検知機２０が庫内への冷媒漏れを検知する。冷媒漏れが無い場合には制御装置１９は連通パイプ開閉手段１６を閉じ、連通パイプ開閉手段１６からの熱漏洩を抑えることができる。冷媒漏れ検知時には、制御装置１９は連通パイプ開閉手段１６を開とする命令を出し、閉じた状態を解除し連通パイプ１２を通じて庫内と庫外は連通する。漏れ冷媒により冷蔵庫庫内の圧力は大気圧に比べ幾分高くなるため、連通パイプ１２から漏れ冷媒を自然に庫外に流出させることができる。
【００３２】
運搬時等で冷蔵庫の通電が長時間行われていない時は、連通パイプ開閉手段16を開とするように設定すれば、前述した除霜時の場合と同様に、連通パイプ開閉手段１６から漏れ冷媒を庫外に排気することができる。
【００３３】
更に好ましくは、第一の方法と同様に、蒸発器９より下側に位置する冷蔵室冷気戻り通路１５に開閉手段１８を設け、連通パイプ開閉手段１６が開状態である間には開閉手段１８を閉状態とし、連通パイプ開閉手段が閉状態である間は開閉手段１８を開状態とすることで、連通パイプ１２から効果的に排気を行うこと及び、連通パイプ１２の出口１７がドレン蒸発皿１３に通じる構成として、連通パイプ１２をドレン排水に利用することが望ましい。
【００３４】
プロパン単一冷媒及び、プロパンの組成割合の高いプロパン／イソブタンの混合冷媒を作動媒体として用いる場合については、冷蔵庫運転中であっても蒸発器内部の圧力は大気圧以上となるため、前述した第三の方法により漏れ冷媒を庫外排気するとともに、連通パイプ開閉手段１６からの熱漏洩を抑えることができる。
【００３５】
第四の方法として図８に示す冷蔵庫について，流れ図９に沿って説明する。◆
図８において，１９は制御装置，２０は冷媒漏れ検知機である。非通電時の初期状態では連通パイプ開閉手段１６は開とする。蒸発器９が破損して可燃性の冷媒が漏れていれば，漏れ冷媒により冷蔵庫庫内の圧力は大気圧に比べ幾分高くなるため，連通パイプ１２から漏れ冷媒を自然に庫外に流出させることができる。
【００３６】
通電時には冷媒漏れ検知機２０が庫内への冷媒漏れを検知する。冷媒漏れが無い場合には制御装置１９は連通パイプ開閉手段１６を閉じ，連通パイプ開閉手段１６からの熱漏洩を抑えることができる。冷媒漏れ検知時には，制御装置１９は連通パイプ開閉手段１６を開とする命令を出し，閉じた状態を解除し連通パイプ１２を通じて庫内と庫外は連通する。漏れ冷媒により冷蔵庫庫内の圧力は大気圧に比べ幾分高くなるため，連通パイプ12から漏れ冷媒を自然に庫外に流出させることができる。
【００３７】
運搬時等で冷蔵庫の通電が長時間行われていない時は，連通パイプ開閉手段１６が開であるため，前述した除霜時の場合と同様に，連通パイプ開閉手段１６から漏れ冷媒を庫外に排気することができる。
【００３８】
更に好ましくは，第一の方法と同様に，蒸発器９より下側に位置する蒸発器吸入ダクト１５に開閉手段１８を設け，連通パイプ開閉手段１６が開時には開閉手段１８を閉じ，連通パイプ開閉手段が閉時には開閉手段１８を開くことで，連通パイプ１２から効果的に排気を行うこと及び，連通パイプ１２の出口１７がドレン蒸発皿１３に通じる構成として，連通パイプ１２をドレン排水に利用することが望ましい。プロパン単一冷媒及び，プロパンの組成割合の高いプロパン／イソブタンの混合冷媒を作動媒体として用いる場合については，冷蔵庫運転中であっても蒸発器内部の圧力は大気圧以上となるため，前述した第四の方法により漏れ冷媒を庫外排気するとともに，連通パイプ開閉手段１６からの熱漏洩を抑えることができる。
【００３９】
上記した課題の解決手段は，冷凍室２を上段に設けた構成の冷蔵庫を例として，記載しているが，図１０に示すように冷凍室２を最下段に設けた構成の冷蔵庫或いは，図１１に示すように冷凍室２を中段に設けた構成の冷蔵庫についても同様に適用することができる。図１０及び図１１に示すように，冷凍室２と熱源となる圧縮機６，凝縮器７とが隣接して熱漏洩が増加しやすい構造に対して，上記の実施例における通気機構からの熱漏洩の低減効果が特に大きくなる。また、図１０では、制御装置が図示されていないが、図１１と同様に開閉手段１６及び１８の開閉を調節する制御装置を設けてもよいことはいうまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、可燃性冷媒を用いた冷蔵庫庫内に冷媒漏れが生じても，庫外に漏れ冷媒を排気でき，安全性を確保するとともに，冷媒漏れ時以外には，庫内への熱漏洩を抑え，消費電力の増加を抑えた冷蔵庫を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明にかかる冷蔵庫の断面図である。
【図２】冷蔵庫の冷凍サイクルを表す図である。
【図３】本願発明にかかる冷蔵庫の断面図である。
【図４】本願発明にかかる冷蔵庫の断面図である。
【図５】本願発明にかかる制御を示す流れ図である。
【図６】本願発明にかかる冷蔵庫の断面図である。
【図７】本願発明にかかる制御を示す流れ図である。
【図８】本願発明にかかる冷蔵庫の断面図である。
【図９】本願発明にかかる制御を示す流れ図である。
【図１０】本願発明にかかる冷蔵庫の断面図である。
【図１１】本願発明にかかる冷蔵庫の断面図である。
【符号の説明】
１…断熱箱体、２…冷凍室、３…冷蔵室、４…冷凍室扉、５…冷蔵室扉，６…圧縮機、７…凝縮器、８…減圧装置、９…蒸発器、１０…庫内ファン、１１…除霜ヒーター、１２…連通パイプ、１３…ドレン蒸発皿、１４…蒸発器温度検知機、１５…蒸発器吸入ダクト、１６…連通パイプ開閉手段、１７…連通パイプ出口、１８…蒸発器吸入ダクト開閉手段、１８…制御装置、２０…冷媒漏れ検知機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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