(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、毛細管と、蒸発器とを順次環状に接続してなる冷凍サイクルを設置し、前記蒸発器近傍に除霜用ヒータと、前記凝縮器と前記蒸発器入口部との間に絞りを有するバイパス回路と、前記凝縮器と前記バイパス回路との接続部に配設した冷媒の流れを制御する開閉弁と、前記開閉弁の開閉タイミング検知手段と、前記開閉弁の開閉を行う開閉弁制御手段とを備え、開閉タイミング検知手段が蒸発器近傍に設けた除霜検知手段であり、開閉弁制御手段がタイマーを有し、前記除霜検知手段が除霜終了を検知した時に、除霜終了後の圧縮機起動過渡期に冷媒とともに潤滑油の戻りを促進するために前記開閉弁を開放し、前記タイマーが所定の時間を経過した時に前記開閉弁を閉鎖する開閉弁制御手段とを備えた冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冷蔵庫に関し、特に除霜後の圧縮機起動の過渡運転時に生じる低圧運転防止に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷蔵庫は、実開平３−８３７９１号公報にて知られるような構成を持っている。以下、図７を参考に従来の冷蔵庫の構成について説明を行う。
【０００３】
１は高圧容器型の圧縮機、２は凝縮器、３は減圧装置である毛細管、４は蒸発器であり、圧縮機１、凝縮器２、毛細管３、蒸発器４は順次環状に接続し、冷凍サイクルを形成している。５は冷蔵庫の本体で内部を区画し、それぞれ冷凍室６と冷蔵室７の２室を形成している。８は除霜用ヒータで、蒸発器４の近傍に設けてある。
【０００４】
９は除霜検知手段であらかじめ設定した時間間隔や、蒸発器４の温度、着霜状態を検知し、また除霜運転時には、除霜の終了を検知する。除霜検知手段９の検知出力により図示しない除霜制御手段で、圧縮機１の運転、停止、除霜用ヒータ８の運転停止を制御する。
【０００５】
１０は除霜水を蒸発皿１１に導く水パイプであり、蒸発皿１１は機械室１２内にあって凝縮器２の一部を蒸発皿１１に配設してある。凝縮器２の一部は蒸発の効率向上のため圧縮機１の吐出に近い部分が通常使われる。
【０００６】
次に上記従来の構成の動作について説明する。
圧縮機１の運転により、圧縮機１より吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器２により凝縮液化し、さらに、毛細管３にて減圧され、蒸発器４で蒸発気化し図示しない熱搬送手段により冷凍室６、冷蔵室７を冷却する。蒸発器４で気化した冷媒は、再び、圧縮機１に吸入される。
【０００７】
この様な冷却運転を行うことにより、冷凍室６、冷蔵室７内の空気に含まれる水分が、蒸発器４で熱交換される際に霜として、蒸発器４の表面に付着する。この着霜が進むと、蒸発器４の熱交換効率が減少し、充分な冷却運転が不可能となってくる。
【０００８】
この状態を除霜検知手段９が検知し、除霜制御手段に除霜開始信号を出力する。この信号を受け除霜検知手段は、除霜を開始する。
【０００９】
除霜制御手段は、圧縮機１を停止し除霜用ヒータ８を運転し、除霜を開始する。除霜用ヒータ８の運転により、蒸発器４の表面の霜を発熱により融解する。
【００１０】
蒸発器４の表面の霜が融解すると、除霜検知手段９は除霜が完了したことを通常蒸発器４の温度が所定温度（一般的には１０から２０℃）以上になることで検知し、除霜制御手段へ除霜終了信号を出力する。除霜制御手段はこの信号を受けて、除霜運転を終了するため、除霜用ヒータ８を停止し、その後、圧縮機１を起動する。この操作により冷凍サイクルは再び冷却運転を開始する。
【００１１】
除霜により発生する除霜水は水パイプ１０を通じて蒸発皿１１へと送られる。蒸発皿に一旦貯留された除霜水は圧縮機１が運転を始めると高温の凝縮器２の一部分と熱交換することで徐々に蒸発していく。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、低周囲温度時において、除霜開始直前に蒸発器４内に保持される冷媒に加え、圧縮機１停止と同時に、凝縮器２及び圧縮機１の周囲温度と蒸発器４の周囲温度の差から生じる冷媒の飽和圧力差により、圧縮機１、凝縮器２から蒸発器４へ冷媒が移動を始める。
【００１３】
そして、除霜の進行により蒸発器４の温度が上昇し、圧縮機１、凝縮器２の周囲温度より蒸発器４及びその周囲温度が高くなると、除霜運転初期とは逆に、冷媒の飽和圧力が蒸発器４内の方が高くなり、冷媒は蒸発器４から圧縮機１、凝縮器２へと移動を行う。
【００１４】
除霜終了時においては蒸発器４内の冷媒はほとんどなくなり、冷凍サイクル中最も温度の低い凝縮器２内で遍在して滞留する。特に低温の除霜水により冷却される凝縮器の一部等に遍在する。
【００１５】
このため、除霜後の圧縮機１起動時には、通常の運転安定状態における凝縮器２内の冷媒分布状態、つまり圧縮機１から毛細管３方向へと気相から液相へといった状態でなく冷媒が滞留し、かつ蒸発器４内にほとんど冷媒がない。
【００１６】
このため、圧縮機１が起動すると蒸発器４内にほとんど冷媒が存在しないので吸込みガスの比体積は小さく、十分に加圧する事ができない。と同時に凝縮器２内で冷媒が遍在しているので、安定して毛細管３入口部に液冷媒が到達せず、毛細管３に多量のガスが噛み込み、冷媒の循環を阻害する。
【００１７】
この悪循環によって、除霜後の運転過渡期における冷凍サイクルのバランスが崩れた低圧運転状態が起こる。
【００１８】
起動過渡期に液戻り等により圧縮機１の摺動部の油膜が切れた状態でさらに冷媒も、冷媒とともに巡回している潤滑油も少ししか戻ってこない低圧運転が続く圧縮機１の摺動部は乾燥摩擦となり異常磨耗が発生し圧縮機１の信頼性の面から非常に大きな課題であった。
【００１９】
さらに、起動後冷凍サイクルが安定するまで時間がかかり、運転時間の増加から、消費電力の増加につながる。
【００２０】
本発明の冷蔵庫は従来の課題を解決するもので、除霜後の圧縮機起動時における低圧運転を防止できる冷蔵庫を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の冷蔵庫は、圧縮機と、凝縮器と、毛細管と、蒸発器とを順次環状に接続してなる冷凍サイクルを設置し、前記蒸発器近傍に除霜用ヒータと、前記凝縮器と前記蒸発器入口部との間に絞りを有するバイパス回路と、前記凝縮器と前記バイパス回路との接続部に配設した冷媒の流れを制御する開閉弁と、前記開閉弁の開閉タイミング検知手段と、前記開閉弁の開閉を行う開閉弁制御手段とを備え、開閉タイミング検知手段が蒸発器近傍に設けた除霜検知手段であり、開閉弁制御手段がタイマーを有し、前記除霜検知手段が除霜終了を検知した時に、除霜終了後の圧縮機起動過渡期に冷媒とともに潤滑油の戻りを促進するために前記開閉弁を開放し、前記タイマーが所定の時間を経過した時に前記開閉弁を閉鎖する開閉弁制御手段とを備えるものである。
【００２５】
【作用】
上記構成により、本発明の冷蔵庫は、電磁弁開閉タイミング検知手段である除霜検知手段が除霜終了を検知すると、電磁弁制御手段によって信号が送られ、電磁弁が開放される。高圧容器型圧縮機が起動すると、前記凝縮器から前記蒸発器入口部へ直接冷媒が循環し、蒸発圧力が上昇するので吸入圧力も上昇し、さらには高圧圧力が上昇する。
【００２６】
高圧圧力の上昇によって冷媒の循環が促進され、冷凍サイクルのバランスの崩れた状態が修正される。
【００２７】
前記開閉弁制御手段が有するタイマーが所定時間を経過すると前記開閉弁が閉鎖されるので、低圧運転が起こらず安定状態への移行がスムーズに行える。
【００３３】
【実施例】
本発明による冷蔵庫の一実施例について図１〜図６を参考に説明する。但し、従来と同一構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３４】
１は高圧容器型の圧縮機、２は凝縮器、３は毛細管、４は蒸発器であり、圧縮機１、凝縮器２、毛細管３、蒸発器４は順次環状に接続し、冷凍サイクルを形成している。
【００３５】
１３は絞り１４を有するバイパス回路であり、凝縮器２と、蒸発器４の入口部とを接続してなる。バイパス回路１３と凝縮器２の接続部に電磁弁１５を設けてある。１６はタイマー１７を有する電磁弁制御手段であり、１８は電磁弁の開閉タイミング検知手段である吸入圧力検知手段である。
【００３６】
５は冷蔵庫の本体で内部を区画し、それぞれ少なくとも１室の冷凍室６と少なくとも１室の冷蔵室７により少なくとも２室を形成している。８は除霜用ヒータで、蒸発器４の近傍に設けてある。
【００３７】
９は除霜検知手段であらかじめ設定した時間間隔や、蒸発器４の温度、着霜状態を検知し、また除霜運転時には、除霜の終了を検知する。除霜検知手段９の検知出力により図示しない除霜制御手段で、圧縮機１の運転、停止、除霜用ヒータ８の運転停止を制御する。
【００３８】
次に上記従来の構成の動作について説明する。
圧縮機１の運転による冷却運転が行われ、蒸発器４で着霜が進む。これにより、蒸発器４の熱交換効率が減少し、充分な冷却運転が不可能となってくる。
【００３９】
この状態を除霜検知手段９が検知し、除霜制御手段に除霜開始信号を出力する。この信号を受け除霜検知手段は、除霜を開始する。
【００４０】
除霜制御手段は、圧縮機１を停止し除霜用ヒータ８を運転し、除霜を開始する。除霜用ヒータ８の運転により、蒸発器４の表面の霜を発熱により融解する。
【００４１】
蒸発器４の表面の霜が融解すると、除霜検知手段９は除霜が完了したことを通常蒸発器４の温度が所定温度（一般的には１０から２０℃）以上になることで検知し、除霜制御手段へ除霜終了信号を出力する。除霜制御手段はこの信号を受けて、除霜運転を終了するため、除霜用ヒータ８を停止し、その後、圧縮機１を起動する。この操作により冷凍サイクルは再び冷却運転を開始する。
【００４２】
低周囲温度時において、除霜中に蒸発器４の温度が上昇し、圧縮機１、凝縮器２の周囲温度より蒸発器４及びその周囲温度が高くなると、冷媒の飽和圧力が蒸発器４内の方が高くなり、冷媒は蒸発器４から圧縮機１、凝縮器２へと移動を行う。
【００４３】
除霜終了時においては蒸発器４内の冷媒はほとんどなくなり、冷凍サイクル中最も温度の低い凝縮器２内で遍在して滞留する。
【００４４】
このため、除霜後の圧縮機１起動時には、通常の運転安定状態における凝縮器２内の冷媒分布状態、つまり圧縮機１から毛細管３方向へと気相から液相へといった状態でなく冷媒が滞留し、かつ蒸発器４内にほとんど冷媒が存在しないので吸込みガスの比体積は小さく、十分に加圧する事ができない。
【００４５】
同時に凝縮器２内で冷媒が遍在しているので、安定して毛細管３入口部に液冷媒が到達せず、毛細管３に多量のガスが噛み込み、冷媒の循環を阻害する。これにより圧縮機１の吸入圧力が低下する。
【００４６】
図２に示すように、ステップ１で吸入圧力検知手段１８により検知された圧力値が電磁弁制御手段１６に入力され、ステップ２で検知圧力値が所定の圧力以下であるならば、ステップ３へ進みタイマー１７をスタートさせ、高い場合はステップ１へと戻る。
【００４７】
ステップ３でタイマー１７をスタートさせた後、ステップ４で電磁弁１５を開放する。そしてステップ５でタイマー１７がカウントアップしているか調べ、カウントアップしていなければステップ４へ戻り、カウントアップしていればステップ６へ進み電磁弁１５を閉鎖する。
【００４８】
こうして圧縮機１の吸入圧力が低下すると、バイバス回路１３が開放されて、凝縮器２内に偏在して存在する冷媒が絞り１４を経て、蒸発器４の入口部へ吸入され、蒸発圧力が絞り１４の絞り量に応じて上昇し、吸入圧力も上昇するので高圧圧力も同時に上昇する。
【００４９】
電磁弁１５が閉鎖されバイパス回路１３が遮断されると、高圧圧力の上昇により、冷媒の循環が促進され、冷凍サイクルのバランスの崩れた状態が修正される。
【００５０】
起動過渡期に低圧運転がないので、冷媒とともに巡回している潤滑油が戻ってくるので圧縮機１の摺動部は乾燥摩擦とはならないので圧縮機１の摺動部異常磨耗が発生することなく圧縮機１の信頼性を確保することができる。
【００５１】
さらに、除霜後の起動後に、冷凍サイクルが速やかに安定するので、運転時間が短縮され、消費電力の低減となる。
【００５２】
また、図３、図４に示すように、電磁弁の開閉タイミング検知手段である吸入圧力検知手段１８の代わりに除霜検知手段９を用いて、ステップ１で除霜検知手段９から除霜終了の信号を取り込み、ステップ２で除霜が終了したならステップ３へ進み、未終了であるならステップ１へ戻る電磁弁制御手段１６であっても良い。
【００５３】
これにより圧力検知手段分の低コスト化が図れる。
さらに、また、図５、図６に示すように、電磁弁の開閉タイミング検知手段である吸入圧力検知手段１８の代わりに毛細管３と蒸発器４との接続部に設けた温度検知手段１９を用いて、ステップ１で例えばサーミスタである温度検知手段１９から配管温度を取り込み、ステップ２で検知温度値が所定の温度以下であるならば、ステップ３へ進みタイマー１７をスタートさせ、高い場合はステップ１へと戻る電磁弁制御手段１６であっても良い。
【００５４】
なお、温度検知手段１９はバイメタルであっても同様の効果が得られる。
なお、電磁弁１５は通電により閉鎖、停電により開放としても良いし、逆でもよいが、望ましくは大部分の時間をしめる通常の冷蔵庫運転時には閉鎖状態であるため電力消費量が低減できるため、通電により開放がよい。また、通電により開放状態と閉鎖状態を切り替えるもので有ればなお良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の冷蔵庫は、圧縮機と、凝縮器と、毛細管と、蒸発器とを順次環状に接続してなる冷凍サイクルを設置し、前記蒸発器近傍に除霜用ヒータと、前記凝縮器と前記蒸発器入口部との間に絞りを有するバイパス回路と、前記凝縮器と前記バイパス回路との接続部に配設した冷媒の流れを制御する開閉弁と、前記開閉弁の開閉タイミング検知手段と、前記開閉弁の開閉を行う開閉弁制御手段とを備え、開閉タイミング検知手段が蒸発器近傍に設けた除霜検知手段であり、開閉弁制御手段がタイマーを有し、前記除霜検知手段が除霜終了を検知した時に、除霜終了後の圧縮機起動過渡期に冷媒とともに潤滑油の戻りを促進するために前記開閉弁を開放し、前記タイマーが所定の時間を経過した時に前記開閉弁を閉鎖する開閉弁制御手段とを備えたので、除霜後に前記バイパス回路が開放され、所定時間経過後前記バイパス回路が閉鎖されるので低圧運転が起こらない。
【００５９】
以上のように起動過渡期に低圧運転が起こらないので、冷媒とともに巡回している潤滑油がすぐに戻り、前記高圧容器型圧縮機の摺動部は乾燥摩擦とはならないので、前記高圧容器型圧縮機の摺動部異常磨耗が発生することなく前記高圧容器型圧縮機の信頼性を確保することができる。
【００６０】
さらに、起動後前記冷凍サイクルのバランスの崩れた状態が続かないので、前記高圧容器型圧縮機の運転時間が短縮され、消費電力の低減となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷蔵庫の一実施例の断面図
【図２】本発明による冷蔵庫の一実施例の電磁弁の動作を示すフローチャート
【図３】本発明による冷蔵庫の一実施例の断面図
【図４】本発明による冷蔵庫の一実施例の電磁弁の動作を示すフローチャート
【図５】本発明による冷蔵庫の一実施例の断面図
【図６】本発明による冷蔵庫の一実施例の電磁弁の動作を示すフローチャート
【図７】従来の冷蔵庫の断面図
【符号の説明】
１  圧縮機
２  凝縮器
３  毛細管
４  蒸発器
８  除霜用ヒータ
９  除霜検知手段
１３  バイパス回路
１５  電磁弁
１６  電磁弁制御手段
１７  タイマー
１８  吸入圧力検知手段
１９  温度検知手段
【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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