(57)【要約】  冷蔵庫であって、貯蔵室と、圧縮機、放熱器、それぞれ異なるＣｖ値を有する複数の毛細管、該複数の毛細管の少なくとも一つを選択する選択手段および冷却器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒循環回路であって、選択された毛細管に冷媒が流れる冷媒回路と、冷媒の蒸発温度または冷媒の蒸発圧力の検出に基づいて、第１のセンサ値を出力する第１のセンサと、冷媒の凝縮温度および冷媒の凝縮圧力の内、少なくともいずれか一方の検出に基づいて第２のセンサ値を出力する第２のセンサと、圧縮機の回転数に基づく冷媒の流量、第１のセンサ値および第２のセンサ値に基づいて、選択手段を制御する制御手段と、を備える。
2016079880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵室と、
圧縮機、放熱器、それぞれ異なるＣｖ値を有する複数の毛細管、該複数の毛細管の少なくとも一つを選択する選択手段および冷却器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒循環回路であって、前記選択された毛細管に前記冷媒が流れる冷媒回路と、
前記冷媒の蒸発温度または前記冷媒の蒸発圧力の検出に基づいて、第１のセンサ値を出力する第１のセンサと、
前記冷媒の凝縮温度および前記冷媒の凝縮圧力の内、少なくともいずれか一方の検出に基づいて第２のセンサ値を出力する第２のセンサと、
前記圧縮機の回転数に基づく前記冷媒の流量、前記第１のセンサ値および前記第２のセンサ値に基づいて、前記選択手段を制御する制御手段と、を備える冷蔵庫。
【請求項２】
前記制御手段は、前記圧縮機の回転数に基づく前記冷媒の流量、前記第１のセンサ値および前記第２のセンサ値に基づく目的のＣｖ値を算出し、該算出した目的のＣｖ値に基づいて、前記選択手段を制御する請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数の毛細管におけるＣｖ値の平均が、前記目的のＣｖ値となるように前記選択手段を制御する請求項２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記複数の毛細管は、第１のＣｖ値を有する第１の毛細管と、前記第１のＣｖ値より小さい第２のＣｖ値を有する第２の毛細管とを含み、
前記選択手段は、前記第１の毛細管および前記第２の毛細管の両方に前記冷媒を流す第１段階と、前記第１の毛細管のみに前記冷媒を流す第２段階と、前記第２の毛細管のみに前記冷媒を流す第３段階と、のいずれかを選択するものであり、
前記制御手段は、前記目的のＣｖ値に基づいて、周期的に前記第１段階と前記第２段階または前記第２段階と第３段階を交互に選択するよう前記選択手段を制御する請求項３に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記制御手段は、前記目的のＣｖ値が、前記第１のＣｖ値と前記第２のＣｖ値の和以下であり、かつ前記第１のＣｖ値より大きい場合、周期的に前記第１段階と前記第２段階を交互に選択するよう前記選択手段を制御する請求項４に記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記制御手段は、前記目的のＣｖ値が、前記第１のＣｖ値以下で、かつ前記第２のＣｖ値より大きい場合、周期的に前記第２段階と前記第３段階を交互に選択するよう前記選択手段を制御する請求項４または５に記載の冷蔵庫。
【請求項７】
前記選択手段は、さらに、前記第１の毛細管および前記第２の毛細管のいずれにも前記冷媒を流さない第４段階を選択可能であり、
前記制御手段は、前記目的のＣｖ値が、前記第２のＣｖ値以下である場合、周期的に前記第３段階と前記第４段階を交互に選択するよう前記選択手段を制御する請求項４〜６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項８】
前記制御手段は、周期的に前記第１段階と前記第２段階、または前記第２段階と前記第３段階を交互に選択する場合において、各段階に固定する時間を、前記目的のＣｖ値に応じて変更する請求項４〜７のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項９】
前記制御手段は、周期的に前記第１段階と前記第２段階、または前記第２段階と前記第３段階を交互に選択する場合において、各段階に固定する時間を、一周期におけるＣｖ値の平均が、前記目的のＣｖ値となるよう設定する請求項４〜８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１０】
前記複数の毛細管は、径または長さのうち少なくともいずれか一方が異なる請求項１〜９のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１１】
前記選択手段の周囲に配置される防音材をさらに備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１２】
貯蔵室と、圧縮機、放熱器、それぞれ異なるＣｖ値を有する複数の毛細管、該複数の毛細管の少なくとも一つを選択する選択手段および冷却器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒循環回路であって、前記選択された毛細管に前記冷媒が流れる冷媒回路と、制御手段と、を備える冷蔵庫における冷媒流量制御方法であって、
前記冷媒の蒸発温度または前記冷媒の蒸発圧力の検出に基づいて第１のセンサ値を出力する工程と、
前記冷媒の凝縮温度および前記冷媒の凝縮圧力の内、少なくともいずれか一方の検出に基づいて第２のセンサ値を出力する工程と、
前記圧縮機の回転数に基づく前記冷媒の流量、前記第１のセンサ値および前記第２のセンサ値に基づいて、前記選択手段を制御する工程と、を含む冷媒流量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒の流量制御を行う冷蔵庫および冷媒の流量制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な冷蔵庫として、貯蔵室と、冷媒循環回路と、冷却器が配設された冷却室と、冷却室から貯蔵室へ冷風を送る送風機と、冷却室と貯蔵室とを繋ぐ風路とを備えたものが知られている。また、冷媒循環回路は、圧縮機と、放熱器と、減圧装置（毛細管）と、冷却器とが配管で接続されて構成される。冷媒循環回路内を冷媒が循環することによって、冷媒が蒸発、圧縮、凝縮、膨張の状態変化を繰り返し、蒸発の際の熱の移動を利用して貯蔵室を冷却される。【０００３】
従来の冷蔵庫の場合、冷却器に供給される冷媒の流量は、圧縮機の回転数と毛細管の径とで決定される。また、圧縮機のストロークボリュームと毛細管の径は、冷蔵庫の最大負荷点（例えば夏場）と、最少負荷点（例えば冬場）から求められ、決定される。このように、最大負荷点および最少負荷点によって設計された毛細管を用いる場合、その他の負荷点においては、冷媒流量の調整は必然的に圧縮機の回転数のみに依存することになる。例えば、低外気温時または庫内負荷が少量の場合には、圧縮機の回転数を調整可能な範囲内で低速側にシフトして冷媒流量を調整可能な範囲内で少量にし、圧縮機の仕事量を軽減する。しかしながら、負荷量が圧縮機の回転数の調整による冷媒流量調整範囲の下限以下の場合でも、同じ冷媒流量を冷却器に供給するため、圧縮機に吸入される冷媒ガスの密度が濃くなる。これにより、圧縮機の負荷が大きくなり、消費電力量の減少を図れなくなっていた。【０００４】
そこで、冷媒流量をより適切に調整するために、特許文献１には、異なる径を有する２本の毛細管を備え、外気温度または庫内負荷量により２本の毛細管を切り替える冷蔵庫が提案されている。具体的には、特許文献１に記載される冷蔵庫は、２本の毛細管に接続される三方弁、ならびに冷却室の入口および出口に配置された温度センサをさらに備える。そして、これらの温度センサの出力から、冷却室の出入口温度差を求めて目標とする温度差とを比較し、比較結果に応じて２本の毛細管を切り替えるよう三方弁を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載される構成では、２本の毛細管の切り替えパターンとして、２本の毛細管のいずれか一方に冷媒を流す場合、および両方の毛細管に冷媒を流す場合に限られており、設計時の負荷点以外の負荷点（例えば扉開閉があり、庫内温度が急上昇した場合）において、消費電力量の減少を図ることができない。これに対し、異なる径を有する毛細管を多く使用することで、より多くの負荷点に応じた冷媒流量の調整を実現することが可能であるが、この場合は製品コストが増加するといった問題点がある。【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであり、冷蔵庫の運転状態に応じて冷却器への冷媒供給量を適切に調整することにより、省エネルギーを実現可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷蔵庫は、貯蔵室と、圧縮機、放熱器、それぞれ異なるＣｖ値を有する複数の毛細管、該複数の毛細管の少なくとも一つを選択する選択手段および冷却器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒循環回路であって、選択された毛細管に冷媒が流れる冷媒回路と、冷媒の蒸発温度または冷媒の蒸発圧力の検出に基づいて、第１のセンサ値を出力する第１のセンサと、冷媒の凝縮温度および冷媒の凝縮圧力の内、少なくともいずれか一方の検出に基づいて第２のセンサ値を出力する第２のセンサと、圧縮機の回転数に基づく冷媒の流量、第１のセンサ値および第２のセンサ値に基づいて、選択手段を制御する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る冷蔵庫では、圧縮機の回転数、蒸発温度および凝縮温度などに基づいて、複数の毛細管の少なくとも一つを選択することで、冷蔵庫の運転状態に応じて、最適な冷媒供給量を冷却器へ供給することができる。これにより、冷媒流量の過不足を抑制し、圧縮機の負担を低減するとともに、省エネルギーを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における冷蔵庫の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における冷媒循環回路の構造図である。
【図３】本発明の実施の形態における冷蔵庫の制御ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態における三方弁の模式図であり、（ａ）は第１段階における流路、（ｂ）は第２段階における流路、（ｃ）は第３段階における流路、（ｄ）は第４段階における流路をそれぞれ示す。
【図５】本発明の実施の形態におけるＣｖ値マップの一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における冷媒流量制御処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態における三方弁による流路の選択の一例を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態における三方弁による流路の選択の別の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明における冷蔵庫および冷媒流量制御方法の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態における冷蔵庫１００の概略構成図であり、図２は冷蔵庫１００が備える冷媒循環回路１０の構造図である。冷蔵庫１００は、箱体（図示せず）の内部に形成される複数の貯蔵室９ａおよび９ｂと、送風機６と、風量調節器７と、冷却器４を含む冷却室８と、冷媒循環回路１０と、コントローラ５０とを備える。また、貯蔵室９ａには、貯蔵室９ａ内の温度を検出する庫内温度センサ２１が配置され、貯蔵室９ｂには貯蔵室９ｂ内の温度を検出する庫内温度センサ２２が配置される。さらに、冷却器４には、冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサ２３が配置され、放熱器２には、冷媒の凝縮温度を検知する凝縮温度センサ２４が配置される。蒸発温度センサ２３および凝縮温度センサ２４が本発明の第１のセンサおよび第２のセンサにそれぞれ相当する。蒸発温度センサ２３および凝縮温度センサ２４によって検出された蒸発温度および凝縮温度は、コントローラ５０に出力される。蒸発温度および凝縮温度が本発明の第１のセンサ値および第２のセンサ値にそれぞれ相当する。
【００１３】
図１および図２に示すように、冷媒循環回路１０は、圧縮機１、放熱器２、毛細管３、冷却器４および三方弁５を有する。圧縮機１は、冷媒循環回路１０内の冷媒を圧縮する。放熱器２は、圧縮機１で圧縮された冷媒を凝縮する。毛細管３は、減圧装置であり、放熱器２によって凝縮された冷媒を減圧する。本実施の形態では、毛細管３は、径および長さのうち、少なくともいずれか一方が異なる２本の毛細管３ａおよび３ｂで構成される。毛細管３ａおよび３ｂが本発明の第１の毛細管および第２の毛細管にそれぞれ相当する。三方弁５は、本発明の選択手段に相当し、一つの入口流路５ａと二つの出口流路５ｂおよび５ｃを有する。三方弁５は、二つの出口流路５ｂおよび５ｃを開閉して冷媒の流路を選択する。出口流路５ｂは毛細管３ａに接続され、出口流路５ｃは毛細管３ｂへ接続される。冷却器４は、毛細管３によって減圧された冷媒を蒸発させる。圧縮機１、放熱器２、毛細管３、冷却器４が順に接続されて冷蔵庫１００の冷凍サイクルを構成する。
【００１４】
冷蔵庫１００において、圧縮機１から吐出された高温高圧ガス冷媒は放熱器２に送られる。放熱器２において、冷媒は外気と熱交換し、放熱によって凝縮する。凝縮した高圧液冷媒は、毛細管３で減圧され、低圧低温の冷媒となる。その後、冷媒は冷蔵庫１００の箱体内に配置された冷却器４へ流入し、冷却室８内の空気と熱交換する。これにより、冷却室８内の空気は冷媒によって冷却され、冷媒は低圧ガス冷媒となる。冷却室８で冷却された空気は、送風機６によって搬送され、貯蔵室９ａおよび９ｂにそれぞれ繋がる風路(図１の矢印線)を通り、各貯蔵室９ａおよび９ｂへ流入する。これにより、貯蔵室９ａおよび９ｂが冷却される。
【００１５】
冷却器４において低圧ガスとなった冷媒は、圧縮機１に流入する。そして、圧縮機１で再度加圧され、高温高圧ガス冷媒となって吐出される。また、各貯蔵室９ａおよび９ｂを冷却した冷却空気は、戻り風路を通って再度冷却室８へ流入し、再び冷却器４で冷却される。
【００１６】
図３は、冷蔵庫１００の制御ブロック図である。コントローラ５０は、例えばマイコン等で構成される制御手段であり、庫内温度センサ２１および２２、蒸発温度センサ２３および凝縮温度センサ２４、圧縮機１、三方弁５、送風機６ならびに風量調節器７に接続される。コントローラ５０は、風量制御部５１、冷媒流量制御部５２および記憶部５３を有する。風量制御部５１は、貯蔵室９ａおよび９ｂにそれぞれ配置される庫内温度センサ２１および２２の出力値に応じて、送風機６の回転数の変更、または風量調節器７の操作量の変更を行う。これにより、冷却空気の風量が調節され、各貯蔵室９ａおよび９ｂの温度が調節される。なお、本実施の形態では全ての貯蔵室９ａおよび９ｂに庫内温度センサ２１および２２を配置しているが、これに限定されるものでなく、温度を一定に制御する少なくとも１つの貯蔵室に温度センサを配置すれば良い。また、庫内温度センサ２１および２２の位置は、図１に示す位置に限定されるものではなく、各貯蔵室９ａおよび９ｂの温度を代表する位置であればどこに配置されても良い。
【００１７】
また、冷媒流量制御部５２は、冷媒の蒸発温度および凝縮温度をそれぞれ検知する蒸発温度センサ２３および凝縮温度センサ２４の出力値に基づく三方弁５の制御、ならびに圧縮機１の回転数の制御を行い、冷却器４に供給する冷媒の流量を調整する。なお、蒸発温度センサ２３および凝縮温度センサ２４について、図１では蒸発温度センサ２３を冷却器４に配置し、凝縮温度センサ２４を放熱器２に配置しているが、これに限定されるものではなく、蒸発温度および凝縮温度を代表する位置であればどこに配置されても良い。例えば、蒸発温度センサ２３によって冷却器４の出口温度を検出し、これを蒸発温度としても良い。記憶部５３は、風量制御部５１および冷媒流量制御部５２における制御に必要なデータ（毛細管３ａおよび３ｂのＣｖ値など）を記憶する。
【００１８】
図４は、本実施の形態における三方弁５の模式図である。図４に示すように、三方弁５では、４段階の流路の選択が可能となっている。図４（ａ）は第１段階における流路を示す。第１段階では、出口流路５ｂおよび５ｃの両方が開かれる（全開）。これにより、毛細管３ａおよび毛細管３ｂの両方に冷媒が流れる。図４（ｂ）は第２段階における流路を示す。第２段階では、出口流路５ｂが開かれ、出口流路５ｃが閉じられる。これにより、出口流路５ｂに接続される毛細管３ａにのみ冷媒が流れる。図４（ｃ）は第３段階における流路を示す。第３段階では、出口流路５ｃが開かれ、出口流路５ｂが閉じられる。これにより、出口流路５ｃに接続される毛細管３ｂにのみ冷媒が流れる。図４（ｄ）は第４段階における流路を示す。第４段階では、出口流路５ｂおよび５ｃの両方が閉じられる（全閉）。これにより、毛細管３ａおよび毛細管３ｂのいずれにも冷媒が流れない。
【００１９】
冷媒循環回路１０の一般的な運転状態(ある圧縮機回転数、外気温度、庫内温度)において、毛細管３で冷媒を過度に減圧してしまうと、冷媒循環回路１０内に流れる冷媒量が減少し、冷却能力が不足してしまう。一方、毛細管３で適切に減圧しないと、冷媒の循環流量は増加するが、放熱器２内の冷媒圧力（高圧側）と冷却器４内の圧力（低圧）側の差が確保できず、冷蔵庫１００内を十分に冷却することができない。そのため、冷媒循環回路１０を効率よく運転できる絞り量として流量係数Ｃｖが存在し、以下の式（１）で表される。
【００２０】
【数１】
2016079880.tif 000003
【００２１】
Ｇ・・・流量［ｋｇ/ｈ］（∝圧縮機１の回転数）
ρ・・・高圧液冷媒密度［ｋｇ/ｍ３］
Ｐｃ・・・凝縮圧力［ＭＰａ］
Ｐｅ・・・蒸発圧力［ＭＰａ］
ａ・・・定数［−］
【００２２】
ここで、凝縮圧力Ｐｃは凝縮温度を検出する凝縮温度センサ２４の出力値から算出することができ、蒸発圧力Ｐｅは蒸発温度を検出する蒸発温度センサ２３の出力値から算出することができる。また、冷蔵庫１００においては、放熱器２の出口の冷媒状態は液冷媒となるため凝縮温度を検出する凝縮温度センサ２４の出力値から高圧液冷媒密度ρを算出することができる。また、流量Ｇは、圧縮機１の回転数から算出することができる。また、定数ａは０．３〜０．４５内の数値にすることで適切なＣｖ値を算出することができる。
【００２３】
式（１）で求められるＣｖ値（以下、「Ｃｖｐ」という）と凝縮圧力Ｐｃ、蒸発圧力Ｐｅ、および圧縮機１の回転数（∝流量Ｇ）の関係を図５に示す。図５は、Ｃｖ値マップの一例であり、図５において、横軸は圧縮機１の回転数（流量）を示し、縦軸はＣｖ値を示す。図５では、冷蔵庫１００における凝縮圧力と蒸発圧力の差（Ｐｃ−Ｐｅ）がΔＰ1、ΔＰ2およびΔＰ3の３つの例におけるＣｖ値のマップを示す。具体的には、ΔＰ1は７．０（ＭＰａ）であり、ΔＰ2は９．０（ＭＰａ）であり、ΔＰ3は１１．４（ＭＰａ）である。
【００２４】
また、図５において、Ｃｖａは毛細管３ａのＣｖ値を示し、Ｃｖｂは毛細管３ｂのＣｖ値を示す。各毛細管のＣｖ値は径および長さによって異なる。図５に示すように、本実施の形態では、毛細管３ａのＣｖ値（Ｃｖａ）は、毛細管３ｂのＣｖ値（Ｃｖｂ）に比べ大きい（Ｃｖａ＞Ｃｖｂ）ものとする。また、三方弁５の第１段階（毛細管３ａおよび３ｂの両方に冷媒が流される場合）におけるＣｖ値は、ＣｖａとＣｖｂの和（Ｃｖａ＋Ｃｖｂ）である。そのため、三方弁５による流路の選択によって生じるＣｖ値は第１段階（Ｃｖａ＋Ｃｖｂ）＞第２段階（Ｃｖａ）＞第３段階（Ｃｖｂ）となる。
【００２５】
図５に示されるように、冷媒循環回路１０を効率よく運転するためのＣｖ値（Ｃｖｐ）は、流量に比例して変化する。しかしながら、従来のように、２本の毛細管３ａおよび３ｂのいずれか一方に冷媒を流す場合、または両方に冷媒を流す場合のみしか選択パターンがない場合には、Ｃｖ値はＣｖａ、Ｃｖｂまたは（Ｃｖａ＋Ｃｖｂ）のいずれかで固定となってしまう。そこで、本実施の形態の冷媒流量制御処理では、運転状態に応じた適切なＣｖ値（Ｃｖｐ）となるように、三方弁５を制御し、毛細管３ａおよび３ｂの選択を行う。
【００２６】
本実施の形態における冷媒流量制御処理の流れについて図６〜図８を参照して説明する。図６は、本実施の形態における冷媒量制御処理を示すフローチャートである。本処理は、冷蔵庫１００の扉の開閉、外気温度の変化、または圧縮機１の回転数の変化などが生じた場合に、コントローラ５０の冷媒流量制御部５２によって開始される。図６に示すように、本処理では、まず、蒸発温度センサ２３および凝縮温度センサ２４から蒸発温度および凝縮温度をそれぞれ取得し、圧縮機１から回転数を取得する（Ｓ１）。そして、取得した凝縮温度、蒸発温度および回転数から、式（１）に基づいて目的のＣｖ値（Ｃｖｐ）を算出する（Ｓ２）。続いて、Ｃｖｐが第１段階のＣｖ値（Ｃｖａ＋Ｃｖｂ）より大きいか否かを判断する（Ｓ３）。
【００２７】
Ｃｖｐが第１段階のＣｖ値（Ｃｖａ＋Ｃｖｂ）より大きい場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、三方弁５を図４（ａ）に示す第１段階で固定する（Ｓ４）。これにより、毛細管３ａおよび毛細管３ｂの両方に冷媒が流れる。一方、Ｃｖｐが第１段階のＣｖ値（Ｃｖａ＋Ｃｖｂ）以下である場合（Ｓ３：ＮＯ）、Ｃｖｐが第３段階のＣｖ値（Ｃｖｂ）以下であるか否かを判断する（Ｓ５）。そして、Ｃｖｐが第３段階のＣｖ値（Ｃｖｂ）以下である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、三方弁５を図４（ｃ）に示す第３段階で固定する（Ｓ６）。これにより、毛細管３ｂにのみ冷媒が流れる。
【００２８】
一方、Ｃｖｐが第３段階のＣｖ値（Ｃｖｂ）より大きい場合（Ｓ５：ＮＯ）、Ｃｖｐが第２段階のＣｖ値（Ｃｖａ）より大きいか否かを判断する（Ｓ７）。そして、Ｃｖｐが第２段階のＣｖ値（Ｃｖａ）より大きい場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、所定の周期Ｔで、三方弁５を図４（ａ）に示す第１段階と図４（ｂ）に示す第２段階とに交互に選択する（Ｓ８）。これにより、毛細管３ａおよび３ｂの両方ならびに毛細管３ａのみに交互に冷媒が流れる。また、このとき、第１段階に固定される時間（毛細管３ａおよび３ｂの両方に冷媒が流れる時間）Ｔ1と第２段階に固定される時間（毛細管３ａのみに冷媒が流れる時間）Ｔ2は、Ｃｖｐに応じて可変に設定される。詳しくは、冷媒流量制御部５２は、下記の式（２）に示すように、周期Ｔ（Ｔ1＋Ｔ2）おけるＣｖ値の平均が目的のＣｖ値（Ｃｖｐ）となるように時間Ｔ1およびＴ2を設定する。
【００２９】
［数２］
Ｃｖｐ＝（（Ｃｖａ＋Ｃｖｂ）×Ｔ1＋Ｃｖａ×Ｔ2）／Ｔ  ・・・（２）
【００３０】
図７は、三方弁５による流路の選択の一例を説明する図である。図７において、横軸は時間を示し、縦軸はＣｖ値を示す。図７の例の場合、Ｓ２で算出されたＣｖ値（Ｃｖｐ）は、第２段階のＣｖ値（Ｃｖａ）に近い値であるため、第２段階に固定される時間Ｔ2が、第１段階に固定される時間Ｔ1よりも長く設定される。また、図８は、三方弁５による選択の別の例を説明する図である。図８においても、横軸は時間を示し、縦軸はＣｖ値を示す。図８の例の場合、Ｓ２で算出されたＣｖ値（Ｃｖｐ）が、第１段階のＣｖ値（Ｃｖａ＋Ｃｖｂ）に近い値であるため、第１段階に固定される時間Ｔ1が、第２段階に固定される時間Ｔ2よりも長く設定される。いずれの例の場合も、周期ＴにおけるＣｖ値を平均するとＣｖｐとなる。また、所定の周期Ｔとしては、任意の時間を設定することが可能であるが、６００秒以上に設定することで、三方弁５の寿命を確保しつつ、効率の良く三方弁５を制御することができる。
【００３１】
図６に戻って、Ｃｖｐが第２段階のＣｖ値（Ｃｖａ）以下である場合（Ｓ７：ＮＯ）、所定の周期Ｔで、三方弁５を図４（ｂ）に示す第２段階と図４（ｃ）に示す第３段階とで交互に選択する（Ｓ９）。これにより、毛細管３ａおよび毛細管３ｂに交互に冷媒が流れる。この場合も、冷媒流量制御部５２は、Ｓ８の処理と同様に、周期ＴにおけるＣｖ値の平均が、目的のＣｖ値（Ｃｖｐ）となるように、第２段階に固定する時間（毛細管３ａのみに冷媒が流れる時間）と第３段階に固定する時間（毛細管３ｂのみに冷媒が流れる時間）を設定する。
【００３２】
このように、上記実施の形態の冷蔵庫１００では、冷蔵庫１００の運転状態に応じた目的のＣｖ値を求め、該目的のＣｖ値となるように三方弁５によって冷媒流路（毛細管３ａおよび３ｂ）を選択することにより、庫内負荷に最適な冷媒流量を供給することが可能となる。これにより、冷媒循環回路１０における冷媒の過不足が抑制され、圧縮機１の負荷を低減するとともに消費電力量を低減することが可能となる。
【００３３】
また、複数の毛細管３ａおよび３ｂを三方弁５で選択することにより、きめ細かい流量制御が可能となり、設計時の負荷点以外の負荷点においても、冷却器４への冷媒供給量を適切に調整することができる。具体的には、設計点以外の負荷点である、目的のＣｖ値（Ｃｖｐ）が第１段階のＣｖ値（Ｃｖａ＋Ｃｖｂ）以下であり、かつ第２段階のＣｖ値（Ｃｖａ）より大きい場合、またはＣｖ値（Ｃｖｐ）が第２段階のＣｖ値（Ｃｖａ）より小さく、第３段階のＣｖ値（Ｃｖｂ）より大きい場合にも、冷媒供給量を適切に調整することができる。これにより、冷蔵庫１００の省エネルギー性を向上することが可能となる。また毛細管３を２本で構成することで、製品コストを抑えつつ消費電力を改善することができる。
【００３４】
以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形または組み合わせが可能である。例えば、上記実施の形態においては、冷蔵庫１００が１個の冷却器４を備える場合について説明したが、複数の冷却器を備えた冷蔵庫においても、本発明を適用することが可能である。
【００３５】
また、上記実施の形態では、蒸発温度センサ２３および凝縮温度センサ２４の出力値に基づき、蒸発圧力および凝縮圧力を算出する構成となっていたが、これらに限定されるものではない。例えば、蒸発温度センサ２３および凝縮温度センサ２４に替えて（または加えて）、蒸発圧力を検出する蒸発圧力センサおよび凝縮圧力を検出する凝縮圧力センサを備えても良い。また、高圧液冷媒密度ρは、あらかじめ記憶部５３に記憶される固定値を用いても良い。
【００３６】
また、上記実施の形態では、２本の毛細管３ａおよび３ｂを三方弁５によって選択する構成としたが、３本以上の毛細管を三方弁５以外の選択手段（４方弁など）によって選択する構成としても良い。
【００３７】
また、上記の実施の形態では、三方弁５による選択回数が増加する可能性があるため、三方弁５の周囲に防音材を備える構成としても良い。このように構成することにより、冷蔵庫１００の静音性を高めることができ、ユーザーへの快適性を維持することができる。
【００３８】
さらに、上記の実施の形態における冷媒流量制御処理では、算出されたＣｖ値（Ｃｖｐ）が第３段階のＣｖ値（Ｃｖｂ）以下である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、三方弁５を図４（ｃ）に示す第３段階で固定する（Ｓ６）構成となっているが、これに限定されるものではない。例えば、周期Ｔで、三方弁５を図４（ｃ）に示す第３段階と図４（ｄ）に示す第４段階（全閉の状態）とを交互に選択する構成としても良い。これにより、毛細管３ｂにのみ冷媒が流れる状態と、いずれの毛細管にも冷媒が流れない状態が交互に選択される。また、この場合も、周期ＴにおけるＣｖ値の平均が目的のＣｖ値（Ｃｖｐ）となるように、第３段階に固定する時間（毛細管３ｂにのみ冷媒が流れる時間）と第４段階に固定する時間（全閉の時間）が、算出されたＣｖ値（Ｃｖｐ）に応じて設定される。また、目的のＣｖ値（Ｃｖｐ）は、式（１）から算出されるだけでなく、流量、凝縮圧力および蒸発圧力に応じて予め作成されたテーブルから求められても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１  圧縮機、２  放熱器、３、３ａ、３ｂ  毛細管、４  冷却器、５  三方弁、５ａ  入口流路、５ｂ、５ｃ  出口流路、６  送風機、７  風量調節器、８  冷却室、９ａ、９ｂ  貯蔵室、１０  冷媒循環回路、２１、２２  庫内温度センサ、２３  蒸発温度センサ、２４  凝縮温度センサ、５０  コントローラ、５１  風量制御部、５２  冷媒流量制御部、５３  記憶部、１００  冷蔵庫
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月11日(2017.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る冷蔵庫は、貯蔵室と、圧縮機、放熱器、それぞれ異なるＣｖ値を有する複数の毛細管、該複数の毛細管の少なくとも一つを選択する選択手段および冷却器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒循環回路であって、選択された毛細管に冷媒が流れる冷媒回路と、冷媒の蒸発温度または冷媒の蒸発圧力の検出に基づいて、第１のセンサ値を出力する第１のセンサと、冷媒の凝縮温度および冷媒の凝縮圧力の内、少なくともいずれか一方の検出に基づいて第２のセンサ値を出力する第２のセンサと、圧縮機の回転数に基づく冷媒の流量、第１のセンサ値および第２のセンサ値に基づいて、選択手段を制御する制御手段と、を備え、複数の毛細管は、第１のＣｖ値を有する第１の毛細管と、第１のＣｖ値より小さい第２のＣｖ値を有する第２の毛細管とを含み、選択手段は、第１の毛細管および第２の毛細管の両方に冷媒を流す第１段階と、第１の毛細管のみに冷媒を流す第２段階と、第２の毛細管のみに冷媒を流す第３段階と、のいずれかを選択するものであり、制御手段は、周期的に第１段階と第２段階または第２段階と第３段階を交互に選択するよう選択手段を制御する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵室と、
圧縮機、放熱器、それぞれ異なるＣｖ値を有する複数の毛細管、該複数の毛細管の少なくとも一つを選択する選択手段および冷却器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒循環回路であって、前記選択された毛細管に前記冷媒が流れる冷媒回路と、
前記冷媒の蒸発温度または前記冷媒の蒸発圧力の検出に基づいて、第１のセンサ値を出力する第１のセンサと、
前記冷媒の凝縮温度および前記冷媒の凝縮圧力の内、少なくともいずれか一方の検出に基づいて第２のセンサ値を出力する第２のセンサと、
前記圧縮機の回転数に基づく前記冷媒の流量、前記第１のセンサ値および前記第２のセンサ値に基づいて、前記選択手段を制御する制御手段と、を備え、
前記複数の毛細管は、第１のＣｖ値を有する第１の毛細管と、前記第１のＣｖ値より小さい第２のＣｖ値を有する第２の毛細管とを含み、
前記選択手段は、前記第１の毛細管および前記第２の毛細管の両方に前記冷媒を流す第１段階と、前記第１の毛細管のみに前記冷媒を流す第２段階と、前記第２の毛細管のみに前記冷媒を流す第３段階と、のいずれかを選択するものであり、
前記制御手段は、周期的に前記第１段階と前記第２段階または前記第２段階と第３段階を交互に選択するよう前記選択手段を制御する冷蔵庫。
【請求項２】
前記制御手段は、前記圧縮機の回転数に基づく前記冷媒の流量、前記第１のセンサ値および前記第２のセンサ値に基づく目的のＣｖ値を算出し、該算出した目的のＣｖ値に基づいて、前記選択手段を制御する請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数の毛細管におけるＣｖ値の平均が、前記目的のＣｖ値となるように前記選択手段を制御する請求項２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記制御手段は、前記目的のＣｖ値が、前記第１のＣｖ値と前記第２のＣｖ値の和以下であり、かつ前記第１のＣｖ値より大きい場合、周期的に前記第１段階と前記第２段階を交互に選択するよう前記選択手段を制御する請求項２または３に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記制御手段は、前記目的のＣｖ値が、前記第１のＣｖ値以下で、かつ前記第２のＣｖ値より大きい場合、周期的に前記第２段階と前記第３段階を交互に選択するよう前記選択手段を制御する請求項２〜４の何れか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記選択手段は、さらに、前記第１の毛細管および前記第２の毛細管のいずれにも前記冷媒を流さない第４段階を選択可能であり、
前記制御手段は、前記目的のＣｖ値が、前記第２のＣｖ値以下である場合、周期的に前記第３段階と前記第４段階を交互に選択するよう前記選択手段を制御する請求項２〜５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項７】
前記制御手段は、周期的に前記第１段階と前記第２段階、または前記第２段階と前記第３段階を交互に選択する場合において、各段階に固定する時間を、前記目的のＣｖ値に応じて変更する請求項２〜６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項８】
前記制御手段は、周期的に前記第１段階と前記第２段階、または前記第２段階と前記第３段階を交互に選択する場合において、各段階に固定する時間を、一周期におけるＣｖ値の平均が、前記目的のＣｖ値となるよう設定する請求項２〜７のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項９】
前記複数の毛細管は、径または長さのうち少なくともいずれか一方が異なる請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１０】
前記選択手段の周囲に配置される防音材をさらに備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項１１】
貯蔵室と、圧縮機、放熱器、それぞれ異なるＣｖ値を有する複数の毛細管、該複数の毛細管の少なくとも一つを選択する選択手段および冷却器が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒循環回路であって、前記選択された毛細管に前記冷媒が流れる冷媒回路と、制御手段と、を備える冷蔵庫における冷媒流量制御方法であって、
前記冷媒の蒸発温度または前記冷媒の蒸発圧力の検出に基づいて第１のセンサ値を出力する工程と、
前記冷媒の凝縮温度および前記冷媒の凝縮圧力の内、少なくともいずれか一方の検出に基づいて第２のセンサ値を出力する工程と、
前記圧縮機の回転数に基づく前記冷媒の流量、前記第１のセンサ値および前記第２のセンサ値に基づいて、前記選択手段を制御する工程と、を含み、
前記複数の毛細管は、第１のＣｖ値を有する第１の毛細管と、前記第１のＣｖ値より小さい第２のＣｖ値を有する第２の毛細管とを含み、
前記選択手段を制御する工程は、周期的に前記第１の毛細管および前記第２の毛細管の両方に前記冷媒を流す第１段階と、前記第１の毛細管のみに前記冷媒を流す第２段階とを交互に選択する工程、または周期的に前記第２段階と前記第２の毛細管のみに前記冷媒を流す第３段階とを交互に選択する工程を含む冷媒流量制御方法。
【国際調査報告】
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