(57)【要約】【課題】弁部材によって冷媒流量の調整を行うことでサイクル効率の最適化を行うことができる冷蔵庫を提供する。【解決手段】冷凍サイクル５０におけるＲキャピラリチューブ１３の内径の断面積が、三方弁１１のＲ出口３２Ｒの最大開度の開口面積と同じ、又は、それ以上である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサと、
コンデンサと、
前記コンデンサから流れる冷媒流量を弁出口の開度に応じて調整できる弁部材と、
前記弁部材の弁出口に接続されたキャピラリチューブと、
前記キャピラリチューブに接続されたエバポレータと、
を含む冷凍サイクルを有し、
前記キャピラリチューブの内径の断面積が、前記弁部材の弁出口の最大開度の開口面積と同じか、又は、それ以上である、
ことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記冷蔵庫の本体の冷蔵区画を冷却する冷蔵用エバポレータが、冷蔵用キャピラリチューブに接続され、
前記本体の冷凍区画を冷却する冷凍用エバポレータが、冷凍用キャピラリチューブに接続され、
前記弁部材が三方弁であって、前記三方弁の第１の弁出口に前記冷蔵用キャピラリチューブが接続され、前記三方弁の第２の弁出口に前記冷凍用キャピラリチューブが接続され、
前記冷蔵用キャピラリチューブの内径の断面積と前記冷凍用キャピラリチューブの内径の断面積が、前記三方弁の各弁出口のそれぞれの最大開度の開口面積と同じか、又は、それ以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記冷蔵用キャピラリチューブの内径が、前記冷凍用キャピラリチューブの内径より大きく形成されている、
ことを特徴とした請求項２記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫に用いられている冷凍サイクルに流れる冷媒流量の調整は、電磁弁とキャピラリチューブの内径で行っている。冷蔵庫に対する熱負荷の変動等によって、このキャピラリチューブの最適な径は理論上は変化するが、キャピラリチューブの内径は可変にできないため、低負荷運転時に最適なサイクル効率になるようにキャピラリチューブの内径は設計されている。そして、このキャピラリチューブに電磁弁を接続して、この電磁弁の弁出口の開度を調整することで、サイクル効率の最適化を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２１４５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、キャピラリチューブの内径の断面積が、電磁弁の弁出口の最大開度の開口面積よりも小さい場合には、高負荷運転時において電磁弁の弁出口を最大開度にしてもキャピラリチューブの内径の断面積がその最大開度の開口面積より小さいため、冷媒流量の絞りに対して完全には最適な冷媒流量の調整を行うことができないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、弁部材によって冷媒流量の調整を行うことでサイクル効率の最適化を行うことができる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】
【０００６】
本発明の実施形態は、コンプレッサと、コンデンサと、前記コンデンサから流れる冷媒流量を弁出口の開度に応じて調整できる弁部材と、前記弁部材の弁出口に接続されたキャピラリチューブと、前記キャピラリチューブに接続されたエバポレータと、を含む冷凍サイクルを有し、前記キャピラリチューブの内径の断面積が、前記弁部材の弁出口の最大開度の開口面積と同じか、又は、それ以上である、ことを特徴とする冷蔵庫である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１の冷蔵庫の縦断面図である。
【図２】冷蔵庫の冷凍サイクルの図である。
【図３】機械室の背面から見た斜視図である。
【図４】三方弁の説明図である。
【図５】冷蔵庫のブロック図である。
【図６】実施例２の冷蔵庫の冷凍サイクルの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態の冷蔵庫について、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
以下、本発明の実施例１の冷蔵庫１について図１〜図５に基づいて説明する。
【００１０】
（１）冷蔵庫１の構造
冷蔵庫１の構造について図１に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示すように、冷蔵庫１のキャビネット１００は、断熱箱体の内部に貯蔵空間を形成され、水平方向の断熱仕切壁により、貯蔵室である冷凍室２０１、製氷室２０２、小型冷凍室から構成される冷凍区画（以下、「Ｆ区画」という）２、冷蔵室３０１、野菜室３０２から構成される冷蔵区画（以下、「Ｒ区画」という）３など複数の貯蔵室に区分されている。なお、小型冷凍室は、製氷室２０２の横に配されている。
【００１２】
冷蔵室３０１の前面には、ヒンジ式の扉３０１ａが配され、野菜室３０２、冷凍室２０１、製氷室２０２、小型冷凍室には、それぞれ引き出し式の扉３０２ａ、２０１ａ、２０２ａが配されている。
【００１３】
また、キャビネット１００の背面には、制御部１０２を内蔵した制御基板が配され、冷蔵室３０１の扉３０１ａの前面には、制御部１０２を操作するための複数のスイッチ、表示部、外気温センサ１０５を有した操作パネル１０４が設けられている。
【００１４】
キャビネット１００の後部には、Ｆ区画２を冷却するための冷凍用蒸発器である冷凍用エバポレータ（以下、「Ｆエバ」という）４と、Ｆ区画２の冷気を循環するための冷凍用送風ファン（以下、「Ｆファン」という）６と、Ｒ区画３を冷却するための冷蔵用蒸発器である冷蔵用エバポレータ（以下、「Ｒエバ」という）５と、Ｒ区画３の冷気を循環するための冷蔵用送風ファン（以下、「Ｒファン」という）７が設けられている。各貯蔵室は、Ｆエバ４、Ｒエバ５、Ｆファン６及びＲファン７によってそれぞれ所定の設定温度に冷却保持されるものであり、Ｆエバ４、Ｒエバ５は、キャビネット１００の背面下部の機械室８に設置したコンプレッサ（圧縮機）９から供給される冷媒によって冷却される。
【００１５】
冷蔵室３０１の背面には、Ｒ区画３の庫内温度を検出するＲセンサ１０６が配され、冷蔵室２０１の背面には、Ｆ区画２の庫内温度を検出するＦセンサ１０８が配されている。
【００１６】
（２）冷凍サイクル５０の構成
次に、冷蔵庫１の冷凍サイクル５０の構成について図２に基づいて説明する。
【００１７】
図２に示すように、冷凍サイクル５０は、高温高圧の冷媒ガスを吐出するコンプレッサ９、このコンプレッサ９から吐出される冷媒ガスを受けて放熱液化するコンデンサ（凝縮器）１０、このコンデンサ１０の出口側に設けられて冷媒流路を切り替える三方弁１１、Ｆエバ４、Ｒエバ５、Ｆエバ４とＲエバ５のための絞り手段としての冷凍用キャピラリーチューブ（冷凍用減圧装置、以下、「Ｆキャピラリーチューブ」という）１２及び冷蔵用キャピラリーチューブ（冷蔵用減圧装置、以下、「Ｒキャピラリーチューブ」という）１３、逆止弁１４とを備えている。
【００１８】
弁部材の一つである三方弁１１は、コンデンサ１０の出口側に設けられてＦエバ４及びＲエバ５への冷媒流路の切り替えと共に流量を絞り制御できる膨張弁としても機能する。コンプレッサ９とコンデンサ１０と三方弁１１とは、直列に接続され、三方弁１１の冷凍側出口（以下、「Ｆ出口」という）にＦキャピラリーチューブ１２とＦエバ４と逆止弁１４とが直列に接続され、三方弁１１の冷蔵側出口（以下、「Ｒ出口」という）にＲキャピラリーチューブ１３とＲエバ５とが直列に接続されている。逆止弁１４の出口側に接続された配管とＲエバ５の出口側に接続された配管とが合流し、サクションパイプ（吸い込み管）１５としてコンプレッサ９へ接続されている。したがって、三方弁１１のＦ出口からＦキャピラリーチューブ１２を介して接続された低温側のＦエバ４と、三方弁１１のＲ出口からＲキャピラリーチューブ１３を介して接続された高温側のＲエバ５とは、並列に接続されている。Ｆキャピラリーチューブ１２とＲキャピラリーチューブ１３とは、サクションパイプ１５と対向流熱交換器を構成するように半田付けした状態でキャビネット１００を構成する断熱材（ウレタン）の中に埋設されている。
【００１９】
Ｆエバ４には、その温度を検出するＦエバセンサ１１０が設けられ、Ｒエバ５には、その温度を検出するＲエバセンサ１１２が設けられている。
【００２０】
（３）機械室８の構造
次に、機械室８の構造について図３に基づいて説明する。
【００２１】
図３に示すように、機械室８に設置されたコンプレッサ９は、キャビネット１００の幅方向にわたって設けたコンプ台１６の右側に弾性部材を介して取り付けられている。コンプ台１６の左側には、放熱用の送風ファン（以下、「Ｃファン」という）１８、コンデンサ１０及び除霜水を蒸発させる蒸発皿１９などが設置されている。Ｃファン１８は、ファンケーシング２０に取り付けられ、軸流が機械室８の前後方向となるように配置されている。ファンケーシング２０の下端前方のコンプ台１６には、図４に示すように、ファンケーシング２０の幅に沿って外気の吸気口２１が開口している。Ｃファン１８の後方には、下端部をＣファン１８に対向させてコンデンサ１０が配置されている。このコンデンサ１０は、キャビネット１００の背面に形成され機械室８より上方へ延出する凹部２２に沿うように立設されている。
【００２２】
（４）三方弁１１の構造
次に、冷凍サイクル５０の三方弁１１について図５に基づいて説明する。
【００２３】
図４に示すように、三方弁１１は、弁ケース３１の底部に設けられた弁座３２と、この弁座３２の上部に配置される弁体３３とを有している。
【００２４】
弁座３２には、Ｒエバ５側へ冷媒が流れ出るＲ出口３２Ｒと、Ｆエバ４側へ冷媒が流れ出るＦ出口３２Ｆと、コンデンサ１０から冷媒が流れ込む流入口３４とが形成されている。
【００２５】
弁体３３は、弁座３２に形成されたＲ出口３２Ｒ及びＦ出口３２Ｆを覆うように弁座３２の上部に配置され、パルス制御されるステッピングモータ（不図示）によって角度制御可能に回動される。また、弁体３３には、Ｒ溝３３Ｒ及びＦ溝３３Ｆが、互いに回転軸３３ａからの距離を相違させ、かつ、周方向の位置をずらして肉厚段部３３ｂの下面に形成されている。
【００２６】
ステッピングモータによって弁体３３が、所定方向（本実施例では図５における矢符Ｋで示す時計回りの方向）へ所定角度回動することで、Ｒ溝３３Ｒ及びＲ出口３２Ｒ、又は、Ｆ溝３３Ｆ及びＦ出口３２Ｆが上下に重なり連通したり、いずれのＦ溝３３Ｒ，Ｒ溝３３ＦもＦ出口３２Ｒ，Ｒ出口３２Ｆに重なり合わずＦ出口３２Ｒ，Ｆ出口３２Ｆが弁体３３によって閉鎖されたりする。
【００２７】
Ｒ溝３３ＲとＲ出口３２Ｒとが連通すると、流入口３４から弁ケース３１内に流入した冷媒が、肉厚段部３３ｂの開放端縁からＲ溝３３Ｒの内に浸入し、Ｒ出口３２Ｒから流出してＲキャピラリーチューブ１３及びＲエバ５に導入される。
【００２８】
Ｆ溝３３ＦとＦ出口３２Ｆとが連通すると、流入口３４から弁ケース３１内に流入した冷媒が、肉厚段部３３ｂの開放端縁からＦ溝３３Ｆの内に浸入し、Ｆ出口３２Ｆから流出してＦキャピラリーチューブ１２及びＦエバ４に導入される。
【００２９】
Ｆ出口３２Ｆ，Ｒ出口３２Ｒが弁体３３の肉厚段部３３ｂによって閉鎖されるとＦエバ４、Ｒエバ５への冷媒供給を遮断される。
【００３０】
さらに、Ｒ溝３３Ｒは、回転方向の前端から後端に向かうにしたがって断面積が漸次拡大するように形成されており、ステッピングモータによって弁体３３の回動角度を制御することで、Ｒ溝３３ＲとＲ出口３２Ｒとが重なり合う面積を変更できる。これにより、Ｒ出口３２Ｒの開度を調整してＲエバ５に供給する冷媒流量を、全閉から全開まで絞り調整できる。
【００３１】
また、Ｆ溝３３Ｆについても、Ｒ溝３３Ｒと同様、回転方向の前端から後端に向かうにしたがって断面積が漸次拡大するように形成されており、ステッピングモータによって弁体３３の回動角度を制御することで、Ｆ出口３２Ｆの開度を調整してＦエバ４に供給する冷媒流量を、全閉から全開まで絞り調整できる。
【００３２】
また、三方弁１１のＲ出口３２Ｆの最大開度の開口面積と、Ｒキャピラリチューブ１３の内径の断面積とを比較した場合に、Ｒキャピラリチューブ１３の内径の断面積が、Ｒ出口３２Ｒの最大開度の開口面積よりも大きいか、又は、同じに形成されている。Ｆ出口３２Ｆの最大開度の開口面積と、Ｆキャピラリチューブ１２の内径の断面積とを比較した場合には、Ｆキャピラリチューブ１２の内径の断面積が、Ｆ出口３２Ｆの最大開度の開口面積よりも大きか、又は、同じに形成されている。また、Ｒキャピラリチューブ１３の内径とＦキャピラリチューブ１２の内径とを比較した場合に、Ｒキャピラリチューブ１３の内径が、Ｆキャピラリチューブ１２の内径よりも大きく形成されている。
【００３３】
なお、三方弁１１は、上記のようなステッピングモータによって動作する弁部材に限らず、電磁式に２つの弁出口の開度を制御する電磁弁でもよい。
【００３４】
（５）冷蔵庫１の電気的構成
次に、冷蔵庫１の電気的構成について、図５のブロック図に基づいて説明する。
【００３５】
図５に示すように、制御基板に設けられた制御部１０２は、マイクロコンピュータより構成され、コンプレッサ９のモータ、Ｒファン７、Ｆファン６、Ｃファン１８が接続されている。また、冷蔵室３０１の扉３０１ａに設けられた操作パネル１０４、操作パネル１０４に設けられた外気温センサ１０５、三方弁１１のステッピングモータ、Ｒセンサ１０６、Ｆセンサ１０８、Ｒエバセンサ１１２、Ｆエバセンサ１１０も接続されている。
【００３６】
（６）冷却モード
上記構成の冷蔵庫１では、制御部１０２が、Ｆ区画２やＲ区画３に設けられたＲセンサ１０６、Ｆセンサ１０８の検知した庫内温度に基づいて、三方弁１１のステッピングモータを回転させて、Ｆ出口３２Ｒ，Ｒ出口３２Ｆの開度を制御することにより、Ｒエバ５のみに冷媒を流すことでＲ区画３を冷却する冷蔵冷却モード（以下、「Ｒモード」いう）と、Ｆエバ４のみに冷媒を流すことでＦ区画２を冷却する冷凍冷却モード（以下、「Ｆモード」いう）を実行する。
【００３７】
制御部１０２が、Ｆモードを実行する場合は、例えば、冷凍室２０１内部に食品を入れて、Ｆセンサ１０８が検知した庫内温度が、所定温度以上になった場合に、Ｆモードを実行する。また、冷蔵室３０１に食品を入れて、Ｒセンサ１０６の検知した庫内温度が所定温度以上になったときにＲモードを実行する。制御部１０２は、Ｒエバセンサ１１２、Ｆエバセンサ１１０の検知温度によっても、Ｒモード、又は、Ｆモードの実行を行う。
【００３８】
制御部１０２がＲモードにおいてＲ出口３２Ｒを最大開度にして冷媒を流した場合、Ｒキャピラリチューブ１３の内径の断面積が、Ｒ出口３２Ｒの最大開度の開口面積と同じ、又は、それ以上であるため、Ｒキャピラリチューブ１３によって冷媒流量が制限されることなく、Ｒ出口３２Ｒの開度のみに冷媒流量を依存させることができ、冷凍サイクル５０のサイクル効率の最適化を三方弁１１の調整のみで行うことができる。
【００３９】
また、制御部１０２がＦモードにおいてＦ出口３２Ｆを最大開度にして冷媒を流した場合、Ｆキャピラリチューブ１２の内径の断面積が、Ｆ出口３２Ｆの最大開度の開口面積と同じ、又は、それ以上であるため、Ｆキャピラリチューブ１２によって冷媒流量が制限されることなく、Ｆ出口３２Ｆの開度のみによって冷媒流量を調整できる。
【００４０】
そのため、制御部１０２が三方弁１１の２つの弁出口３２Ｒ、３２Ｆの開度を、Ｒセンサ１０６、Ｆセンサ１０８、Ｒエバセンサ１１２及びＦエバセンサ１１０によって検知した庫内温度によってリアルタイムに制御することにより、サイクル効率をリアルタイムに調整でき、最適化を行うことができる。
【００４１】
（７）効果
上記構成の冷蔵庫１であると、Ｒキャピラリチューブ１３の内径の断面積がＲ出口３２Ｒの最大開度の開口面積と同じ、又は、それ以上であるため、また、Ｆ出口３２Ｆの最大開度の開口面積がＦキャピラリチューブ１２の内径の断面積と同じ、又は、それ以上であるため、Ｒ出口３２ＲとＦ出口３２Ｆの開度を調整することによって、冷凍サイクル５０のサイクル効率の最適化を行うことができる。
【００４２】
また、Ｒセンサ１０６、Ｆセンサ１０８、Ｒエバセンサ１１２、Ｆエバセンサ１１０によって検知した庫内温度によって冷蔵庫１の温度変動に対してリアルタイムに調整することで、サイクル効率の最適化もリアルタイムで行うことができる。
【００４３】
また、Ｒキャピラリチューブ１３の内径がＦキャピラリチューブ１２の内径よりも大きいため、Ｒエバ５に対し、Ｆエバよりも多くの冷媒流量を流すことができる。
【実施例２】
【００４４】
本発明の実施例２の冷蔵庫１について図６に基づいて説明する。
【００４５】
実施例１では、Ｆエバ４とＲエバ５の２台のエバポレータを設けた冷凍サイクル５０で説明したが、本実施例においては、１台のエバポレータ（以下、単に「エバ」という）５２を有する場合である。
【００４６】
図６に示すように、本実施例の冷凍サイクル５０は、コンプレッサ９、コンデンサ１０、冷媒流量調整装置である弁部材の一つである電磁弁５４、キャピラリチューブ５６、エバ５２が接続され、コンプレッサ９に冷媒が循環する。
【００４７】
この場合に、キャピラリチューブ５６の内径の断面積が、電磁弁５４の弁出口の最大開度の開口面積と同じ、又は、それ以上で設計されている。
【００４８】
そのため、エバ５２を冷却する場合に、電磁弁５４の弁出口を最大開度にして冷媒を流しても、キャピラリチューブ５６によって制限されることなく、電磁弁５４のみによってサイクル効率の最適化を図ることができる。
【変更例】
【００４９】
請求項１に係る実施形態の冷蔵庫であると、キャピラリチューブの内径の断面積が、弁部材の弁出口の最大開度の開口面積と同じ、又は、それ以上であるため、弁部材の弁出口の開度のみによって冷媒流量を調整でき、冷凍サイクルのサイクル効率の最適化を図ることができる。
【００５０】
請求項２に係る実施形態の冷蔵庫であると、２つのキャピラリチューブの内径の断面積が、三方弁における各弁出口の最大開度の開口面積よりも同じ、又は、それ以上であるため、三方弁の制御によってのみ冷媒流量を調整でき、冷凍サイクルのサイクル効率を図ることができる。
【００５１】
請求項３に係る実施形態の冷蔵庫であると、冷蔵用キャピラリチューブの内径が冷凍用キャピラリチューブの内径以上であるため、冷蔵用エバポレータへ冷凍用エバポレータよりも多くの冷媒流量を流すことができる。
【００５２】
上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・冷蔵庫、２・・・Ｆ区画、３・・・Ｒ区画、４・・・Ｆエバ、５・・・Ｒエバ、６・・・Ｆファン、７・・・Ｒファン、８・・・機械室、９・・・コンプレッサ、１１・・・三方弁、１２・・・Ｆキャピラリチューブ、１３・・・Ｒキャピラリチューブ、３２Ｒ・・・Ｒ出口、３２Ｆ・・・Ｆ出口、５０・・・冷凍サイクル
【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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