(57)【要約】【課題】可燃性冷媒が漏洩しても、高電圧を利用した電気部品が着火源となることを、簡素な構成により確実に防止する冷蔵庫を提供する。【解決手段】本体開口部を開閉自在に閉塞する扉を設けた断熱箱体と、この断熱箱体に設けられ、圧縮機、凝縮器、絞り機構、蒸発器を順次接続し、冷媒に可燃性冷媒を封入した冷凍サイクルと、前記断熱箱体の内外または扉に設けられた高電圧を利用する電気部品２５と、前記冷凍サイクルからの漏洩冷媒への着火源とならないよう前記電気部品２５より生じた火花放電の放電エネルギーを抑制する保護手段４１とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体開口部を開閉自在に閉塞する扉を設けた断熱箱体と、この断熱箱体に設けられ、圧縮機、凝縮器、絞り機構、蒸発器を順次接続し、冷媒に可燃性冷媒を封入した冷凍サイクルと、前記断熱箱体の内外または扉に設けられた高電圧を利用する電気部品と、前記冷凍サイクルからの漏洩冷媒への着火源とならないよう前記電気部品より生じた火花放電の放電エネルギーを抑制する保護手段とを備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
保護手段は、放電電流を制限する抵抗であることを特徴とする請求項１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、可燃性冷媒を使用するとともに、高電圧を利用する電気部品を備えた冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒としては、一般的には不燃性のフロンを用いるようにしており、冷凍サイクルから冷媒が漏れるにしても着火することがないようになっている。よって、電極間の高電圧の放電により発生するオゾンを利用して庫内の脱臭を図る脱臭装置を備えた冷蔵庫が供されているが、この高電圧の放電を用いた脱臭装置などを備えている場合、万一、電極に伝導塵などが付着したときに生じる火花放電を想定して、この火花によって周辺の部材を燃やすことのない構造、材質、または絶縁、感電などの安全性を配慮した構成としている。
【０００３】
しかし、近年の環境問題の高まりから、オゾン層破壊の要因と考えられているフロンガスの使用を禁止することが要求されており、その代替ガスとしてイソブタンなどの炭化水素系冷媒の使用が進められているものの、かかる冷媒が冷凍サイクルから漏洩した場合に、上記脱臭装置から火花放電が発生すると、これが着火源となり漏洩冷媒に引火する可能性があるため、このような問題を解消する安全設計が必要となっていた。
【０００４】
そこで、上記問題を解消する対策として、冷媒が漏れたことを検知した際に、電気部品が着火源とならないよう電源を遮断して停止させる構成（例えば、特許文献１参照）や、脱臭装置の空気流通路の開口部に消炎網を設けることにより、発火しても脱臭装置のケース外部への炎の伝播を防止する構成が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５９６７５公報（段落［００７２］、図１）
【０００６】
【特許文献２】
特願２００１−３０３７６７公報（段落［００３６］〜［００３７］、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記冷媒漏れを検知した際に電気部品への通電を停止させる構成では、突発的に大量の冷媒が漏洩した場合や、誤検知により冷媒の漏洩を検知できなかった場合などには対処することができず、引火防止対策としては完全ではなかった。
【０００８】
一方、脱臭装置の開口部に消炎網を設ける構成では、別途消炎網を取付ける構造が必要となるとともに、作業工程も増加するものであった。また、消炎網は主に金網であるため、消炎網と電極との間に放電が生じないよう離間させなければならないため、脱臭装置自体が大きくなり、性能等が悪化したり、設置場所によってはデットスペースが拡大してしまう場合などの不都合が生じることになる。
【０００９】
さらに引火した場合には、脱臭装置の外部への炎の伝播は防止することはできても、脱臭装置のケース内では熱的損傷を受けるため、引火後の部品交換、または脱臭装置そのものを交換しなければならなかった。
【００１０】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、その目的は、可燃性冷媒が漏洩しても、高電圧を利用した電気部品が着火源となることを、簡素な構成により確実に防止する冷蔵庫を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、本体開口部を開閉自在に閉塞する扉を設けた断熱箱体と、この断熱箱体に設けられ、圧縮機、凝縮器、絞り機構、蒸発器を順次接続し、冷媒に可燃性冷媒を封入した冷凍サイクルと、前記断熱箱体の内外または扉に設けられた高電圧を利用する電気部品と、前記冷凍サイクルからの漏洩冷媒への着火源とならないよう前記電気部品より生じた火花放電の放電エネルギーを抑制する保護手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の構成によれば、電極間に火花放電が発生しても、その放電エネルギーを着火源となり得る着火エネルギー以下に抑制させるため、可燃性冷媒が漏洩しても、電気部品に起因する着火を防止することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、保護手段は、放電電流を制限する抵抗であることを特徴とするものであり、簡素な構成で放電エネルギーを抑制することができるとともに、確実に引火防止をすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について説明する。図２は、冷蔵庫本体１の構成を示す縦断側面図である。この図２において、冷蔵庫本体１は、前面が開口した断熱箱体２内に、上から順に、冷蔵室３、野菜室４、切替室５、冷凍室６を設けており、各室３，４，５，６には、ヒンジ開閉式の冷蔵室扉７、引出し式の野菜室扉８、切替室扉９、冷凍室扉１０を、各室の開口部を閉塞するよう開閉自在に取付けている。なお、図２には図示していないが、切替室５に並んで製氷室を設けており、製氷室扉により閉塞されている。
【００１５】
冷蔵室３および野菜室４の間は仕切板１１により上下に区画されており、この仕切板１１の上面には、後述する高電圧を利用した電気部品の一例である脱臭装置１７を配設している。
【００１６】
野菜室３および冷凍室６の背面には、それぞれ冷蔵用ファン５４および冷蔵用蒸発器５３と、冷凍用ファン６０および冷凍用５９を配設している。
【００１７】
図５は冷凍サイクルの構成を概略的に示している。この冷凍サイクル５１は、圧縮機６４、凝縮器６５、切替弁６７、この切替弁の第１出口６７ａに接続される第１キャピラリチューブ６８、冷蔵用蒸発器５３、冷凍用蒸発器５９を順に接続するとともに、切替弁の第２出口６７ｂに接続される第２キャピラリチューブ６９を冷蔵用蒸発器５３と冷凍用蒸発器５９との間に接続して構成している。
【００１８】
この冷凍サイクルに封入される冷媒は、イソブタン（Ｒ６００ａ）などの炭化水素系の冷媒を使用している。
【００１９】
上記構成により各室は、庫内温度および外気温などに基づき、各ファンが動作され、切替弁６７を交互に切替えて、冷蔵温度帯の冷蔵室３および野菜室４と、冷凍温度帯の切替室５および冷凍室６を順に冷却するように制御されている。
【００２０】
図３は前記仕切り板１１から取外した脱臭装置１７を分解して示す斜視図である。この図３において、仕切板１１には、脱臭装置１７を装着するための取付凹部１８を形成し、その取付凹部１８の両側には、庫内の循環冷気を脱臭装置１７を介さずに冷蔵室３から野菜室４に直接冷気を流入させるための複数の流通口１９を形成している。取付凹部１８の底部には、長円状の複数の水抜き口２０を形成しており、使用者が誤って冷蔵室３内に水などをこぼしたときに、その水などが脱臭装置１７に侵入することを防止するようになっている。
【００２１】
上記脱臭装置１７は、容器状のケース本体２１および当該ケース本体２１の上面開口部を覆うカバー２２からなるユニットケース２３と、ケース本体２１内に配置される昇圧トランス２４、オゾン発生電極２５と、ケース本体２１と取付凹部１８との間に設けられたオゾン分解触媒２６とから構成している。
【００２２】
ケース本体２１内には、仕切壁によってトランス室２７、および冷気流通路２８を形成しており、それぞれ昇圧トランス２４、およびオゾン発生電極２５を配置している。ケース本体２１の冷気流入路２８の最下流側であるオゾン分解触媒２６と対向する底部には、多数の通気孔２９を形成しており、脱臭装置１７が取付凹部１８に装着された状態では、通気孔２９が、オゾン分解触媒２６を介して仕切板１１の底部に形成された開口部３０に連通するようになっている。
【００２３】
上記カバー２２は、その前面にスリット状の流通口３４を多数個形成しており、カバー２２をケース本体２１に取付けた状態で、ユニットケース２３内に異物が侵入することを防止している。
【００２４】
次に、上記脱臭装置１７を構成する昇圧トランス２４、オゾン発生電極２５、オゾン分解触媒２６について詳述する。
【００２５】
図３において、オゾン発生電極２５には、昇圧トランス２４と接続されており、この昇圧トランス２４から所定の高電圧がオゾン発生電極２５に給電されるようになっている。この昇圧トランス２４は、図１に示すように１次コイル２５ａ、２次コイル２５ｂ、磁心２５ｃ等を合成樹脂によりモールド形成することにより構成されており、給電線３７からの給電電圧を所定電圧に昇圧して２次側端子３８から出力するようになっている。
【００２６】
図４（ａ）において、オゾン発生用電極２５の構造を模式的に示す縦断側面図であり（セラミック基板の厚さ寸法は実際よりも誇張されている）、図４（ｂ）は、オゾン発生用電極２５の平面図である。オゾン発生用電極２５は沿面放電形であり、セラミック基板４２の内部に配置されている対電極４０と、セラミック基板４２の表面（放電面）近傍に配置されている放電電極４４とで構成されている。なお、電極間を充分に離間させていればセラミック基板４２などの絶縁物は要しない。
【００２７】
オゾン分解触媒２６は、例えば酸化マンガンベースのセラミック製ハニカム、あるいは金属ハニカムを矩形板状に形成したものに触媒成分を固定して構成されている。
【００２８】
次に、上記脱臭装置１７を構成する電気回路について、図１に基づき詳述する。
【００２９】
交流電源４６は１次回路４５に接続されており、この１次回路４５には、図示しないダイオードブリッジからなる整流回路及びスイッチング電源などを具備しており、交流電源４６（例えば、ＡＣ１００Ｖ）を直流電源（例えば、ＤＣ１２Ｖ）に変換するようになっている。
【００３０】
１次回路４５の出力側には、給電線３７を介して昇圧トランス２４を接続している。この昇圧トランス２４は、上述したように１次コイル２５ａ、磁心２５ｃ、２次コイル２５ｂなどからなり、１次回路４５の出力電圧、例えばＤＣ１２Ｖを、高電圧、例えばＤＣ２〜３ｋＶに昇圧するようになっている。
【００３１】
この昇圧トランス２４の出力側には、高圧側に対電極４０を、低圧側に放電電極４４をそれぞれ接続しており、２次コイル２５ｂと放電電極４４の間に、保護手段４１を直列に接続している。この保護手段４１は、１０ＭΩ程度の抵抗値を有する抵抗４１ａであり、後述するが、対電極４０と放電電極４４間に放電が生じた場合に、電流を制限するようになっている。
【００３２】
次に、本実施例の作用について説明する。
【００３３】
冷蔵用蒸発器５３で生成された冷気は、冷蔵用ファン５４の回転により、冷蔵室３に吹出され、流通口１９を通して野菜室４に直接流入する。流通口１９を通過しなかった冷気は、脱臭装置１７の流通口３４からケース本体２１内に進入し、オゾン発生電極２５を介して通気孔２９より、オゾン分解触媒２６を通過した後、開口部３０より野菜室４を通じて冷蔵用蒸発器５３に戻る。
【００３４】
オゾン発生電極２５では、放電電極４４と対電極４０との間に、昇圧トランス２４からインパルス状の高電圧が周期的に印加され、放電電極４４及び対電極４０でコロナ放電が発生する。このとき、空気中に含まれるアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが電離してプラズマ状態となるため、電離した電子が酸素分子（Ｏ２）に衝突して、活性酸素（Ｏ）が発生し、この活性酸素が酸素分子と結びつくとオゾン（Ｏ３）が生成される。
【００３５】
このオゾンは、庫内に冷気が循環することで流通口３４より流入する臭気を含んだ空気と混合される。そして、オゾン分解触媒２６の表面においてオゾンと臭気成分とが吸着されると、オゾンが分解されて活性酸素が発生する。活性酸素は極めて強い酸化力を有しているため、臭気成分を酸化して分解し、脱臭性能が維持される。
【００３６】
脱臭装置１７の電気回路においては、昇圧トランス２４の出力側では、２〜３ｋＶの高電圧が印加されているが、コロナ放電においては微小電流、例えば１μＡ程度を保持していればよいため、１０ＭΩ程度の抵抗４１ａを電気回路内に接続しても、その電圧降下による影響を無視することでき、脱臭装置１７の機能は保持されている。なお、抵抗４１ａの上限値は、脱臭装置１７の性能などにより適宜変更されることになるが、その電気部品の機能に支障を生じさせない程度であればよい。
【００３７】
さて、炭化水素系の冷媒ガスの着火エネルギーは、空気との混合比にも左右されるが０．２５ｍＪ程度である。本実施例のコロナ放電では、高電圧であっても上述したように微小電流であるため、その放電エネルギーは着火エネルギーに及ぶことはない。従って、冷凍サイクルから可燃性冷媒が漏洩した場合においても、着火エネルギーに達することがないため、引火する恐れはない。
【００３８】
但し、火花放電が生じた場合には、一時的に大電流が流れることになるため、このときの火花放電のエネルギーは、着火エネルギーを上回ることになる。通常の設計においては、火花放電が生じないよう両電極間に絶縁体を設けたり、一定以上離間させておくなどの対策を採るが、放電電極４４または対電極４０などに導電性の塵やゴミなどが付着した場合などには、付着物に電荷が集中して、火花放電が生じ易くなる。
【００３９】
しかしながら、本発明では電気回路中に抵抗４１ａを接続しているため、放電により各電極間が導通しても、抵抗４１ａにおいて大きな電圧降下が生じる。よって、回路中の電流が制限されることになり、もって、火花放電による放電エネルギーを着火エネルギー以下に抑えることが可能となる。
【００４０】
上記構成により着火エネルギー以下となることを実測することができれば、明確に抵抗値などを設定することができるが、放電エネルギーは微小であるため、その計測のためには大掛かりな装置が必要となるため、出願人は以下のような実験を試みた。
【００４１】
縦２５０ｍｍ×横３５０ｍｍ×奥行２５０ｍｍのステンレス製の直方体に、開口部を穿設し、直方体内の状態を見えるようにアクリルで開口部を密閉状態になるように覆った実験箱を用意した。この実験箱の中には、濃度が３．０〜３．２％になるようにイソブタンを封入し、ギャップを２ｍｍにセットした平板電極を実験箱の底部に載置した。
【００４２】
電気回路は本発明と同一のものを使用し、電圧ピークを８．６ｋＶとして、着火するか否かについて目測した。終了する毎に抵抗値を変えて、同じ方法で実験を繰り返した。その結果は表１に示す通りである。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
上記結果から、抵抗が３３０ｋΩ以下では、着火に至ったが、５１０ｋΩ以上では着火することなく、放電エネルギーを着火エネルギー以下に抑えることができた。よって、本実施例での抵抗４１ａの下限値は、誤差などを考慮すると１ＭΩ以上であることが好ましい。
【００４５】
上記構成によれば、高電圧を利用する脱臭装置などの電気部品を庫内に用いた冷蔵庫において、冷凍サイクルから前記可燃性の冷媒が漏洩しても、保護手段４１を設けているため、前記電気部品より生じた火花放電の放電エネルギーを着火エネルギー以下に抑えることができる。もって、消炎網など高価なものを使用せずとも冷媒漏洩時の安全性を確保することができ、コストの低減を図ることができる。
【００４６】
また、保護手段として抵抗を用いているため、簡素な構成とすることができ、また、所定の抵抗値を用いれば、高電圧の電気部品の機能を保持しつつ、安全性を十分に確保することができる。
【００４７】
なお、本実施例の説明では、高電圧の電気部品の一例として脱臭装置について説明したが、これに限るものではなく、マイナスイオン発生装置など種々の形態があることことは言うまでもない。また、保護手段として、抵抗を用いた構成について説明をしたが、過電圧が印加された場合に回路が切断されるヒューズや、マイコンなどに半導体の高速回路を備え、過電圧が生じた場合に電流制御するような構成など、適宜変更可能である。
【００４８】
【発明の効果】
電極間に放電が発生しても、その放電エネルギーを着火源となる着火エネルギー以下に抑制させるため、可燃性冷媒が漏洩しても、着火することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気部品の電気回路を示す概略図である。
【図２】本発明の冷蔵庫を示す縦断面図である。
【図３】本発明の脱臭装置を示す分解図である。
【図４】図３のオゾン発生電極を示す拡大説明図である。
【図５】本発明の冷凍サイクルを示す概略図である。
【符号の説明】
１…冷蔵庫本体              ２…断熱箱体              ３…冷蔵室
４…野菜室                ５…切替室                        ６…冷凍室
７，８，９，１０…扉        １１…仕切板            １７…脱臭装置
１８…取付凹部            １９，３４…流通口        ２０…水抜き口
２１…ケース本体              ２２…カバー              ２３…ユニットケース
２４…昇圧トランス        ２５…オゾン発生電極    ２５ａ…１次コイル
２５ｂ…２次コイル        ２５ｃ…磁心              ２６…オゾン分解触媒
２７…トランス室          ２８…冷気流通路        ２９…通気孔
３０…開口部              ２１ｃ…押圧部材        ３０…全波整流回路
３７…給電線              ３８…２次側端子        ４０…対電極
４１…保護手段            ４１ａ…抵抗              ４２…セラミック基板
４４…放電電極            ４５…１次回路          ４６…交流電源
【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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