(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内に、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器の構成要素を配管で接続し、可燃性冷媒を含む混合冷媒あるいは単一成分からなる可燃性冷媒を封入してなる冷凍サイクルの蒸発器が設置され、前記蒸発器に付着した霜を融解する除霜ヒータを備えた冷蔵庫において、
断熱材内部に設置した配管と前記蒸発器の伝熱管との接続部は、有機材からなる管で覆われるとともに前記断熱材内部に設けられ、前記有機材からなる管の端面が冷蔵庫外部と連通し、
前記接続部から冷媒が漏れた場合に冷蔵庫外部に流出するようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
【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、オゾン層保護から、冷凍サイクルに使用されていた冷媒ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）−１２あるいはＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）−２２といった塩素原子を含んだ冷媒が規制され、オゾン層破壊能力のない冷媒に切り替える必要がある。オゾン層破壊能力の無い冷媒としてはＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）が考えられ、例えばオゾン層保護対策産業協議会発行のオゾン層破壊物質使用削減マニュアル（１９９１年７月発行）の５４頁から５６頁に記載されているようにＣＦＣ−１２が使用されていた冷蔵庫用代替冷媒としては沸点の近いＨＦＣ−１３４ａが挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来技術では、オゾン層保護の目的は達成できるが、地球温暖化防止の観点からは冷媒としての冷凍サイクル効率が高く、温暖化係数の小さい冷媒が望まれる。オゾン層破壊能力が無く温暖化係数の極めて小さい冷媒としては、ＨＣ（ハイドロカーボン）系の冷媒が考えられる。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。しかし、ＨＣ系冷媒は可燃性を有し、特に冷蔵庫用の冷媒として使用する場合には、容積が小さい冷蔵庫内部へ冷媒が漏れた場合、少量の漏れでも爆発限界になる。このため、冷蔵庫内部への冷媒漏れを防止し、安全性を確保する必要がある。
【０００４】
本発明の目的は、可燃性冷媒を用いた冷蔵庫で、爆発の危険性を回避できる冷蔵庫を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、外箱と内箱の間に断熱材を挿入してなる断熱箱体内に、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器の構成要素を配管で接続し、可燃性冷媒を含む混合冷媒あるいは単一成分からなる可燃性冷媒を封入してなる冷凍サイクルの蒸発器が設置され、前記蒸発器に付着した霜を融解する除霜ヒータを備えた冷蔵庫において、断熱材内部に設置した配管と前記蒸発器の伝熱管との接続部は、有機材からなる管で覆われるとともに前記断熱材内部に設けられ、前記有機材からなる管の端面が冷蔵庫外部と連通し、前記接続部から冷媒が漏れた場合に冷蔵庫外部に流出するようにしたことにより達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る冷蔵庫の構成図、図２は本発明の実施の形態に係る蒸発器の詳細図、図３は本発明の実施の形態に係る有機材配管の端部の要部断面図、図４は本発明の実施の形態に係る蒸発器の伝熱管と配管との接続部の要部断面図、図５は本発明の実施の形態に係る冷蔵庫外部連通部の第１の要部断面図、図６は本発明の実施の形態に係る冷蔵庫外部連通部の第２の要部断面図である。
【０００８】
図において、１は冷蔵庫本体で、外箱２と内箱３の内部に断熱材４を挿入し断熱箱体を形成するとともに冷凍室５と冷蔵室６に区画されている。また、冷凍室５、冷蔵室６には開閉できる冷凍室扉７、冷蔵室扉８が設置されている。冷蔵庫１内部を冷却するための冷凍サイクルは圧縮機９、凝縮器１０、開閉弁１１、減圧装置としてのキャピラリチューブ１２、蒸発器１３、レシーバタンク１４、逆止弁１５から構成され、吐出配管１６、液配管１７、ガス配管１８、吸い込み配管１９により接続される。さらに、各接続部はろう付けにより接続され、接続部７５は断熱材内部に、その他の接続部は冷蔵庫外部に配置され、配管内を可燃性の冷媒（例えばプロパンとイソブタンの混合冷媒）が流れる構成となっている。また、減圧装置であるキャピラリチューブ１２とガス配管１８は熱交換可能に配置されている。液配管１７、キャピラリチューブ１２と蒸発器１３の間の配管７２、および蒸発器１３とレシーバタンク１４の間の配管７３、ガス配管１８の各配管の断熱材内部にある部分は、有機材からなる管８０で覆われている。有機材として本実施の形態ではプラスチックを用いている。プラスチック管８０の端面は図３に示すように冷蔵庫外に連通する構造となっている。ただし、蒸発器１３前後でのプラスチック管８０の端面は、配管と接着により密封し、断熱材４内に設ける。７０および７１は、外箱２の外部に設けた空間で、冷蔵庫外部と換気孔８４により連通しており、半密閉式の断熱材７６が内部にある配管、レシーバタンク１４、接続部、減圧装置１２を覆っている。半密閉式の断熱材７６として、粒状の断熱材７７を空間７０、７１に満たして用いる。前記空間７０を該粒状断熱材７７で満たした断面図を図５に示す。粒状断熱材７７により配管の断熱ができるとともに、粒状断熱材７７同士の間には、隙間があり、空間７０内に漏れた冷媒は換気孔８４を経て冷蔵庫外部に流出できる。蒸発器１３の冷媒配管４１は、アルミ製配管７８をアルミ製配管７９が覆う２重構造となっている。蒸発器伝熱管４１と減圧装置１２を経て導かれた配管７２との接続部７５は、断熱材４の内部にあり、図４に示すように、２重になっている伝熱管４１の外側の管７９の外側に配管７２が外被した状態で、ろう付けされ、さらに外側をプラスチック管８０が覆って、管７９に接着により密封されている。２０は冷蔵庫１上部に設けた電気品箱であり、内部に除霜ヒータ５０近傍におかれた庫内冷媒漏れ検出器２１、冷蔵庫下部におかれた外部冷媒漏れ検出器２２、蒸発器温度検出器２３、冷凍室温度検出器２４、冷蔵室温度検出器２５、除霜ヒータ温度検出器５１、冷凍室扉開閉検出器６０及び冷蔵室扉開閉検出器６１からの検出値を取り込む制御器２６と制御器２６からの信号により圧縮機９を駆動する圧縮機駆動装置２７、除霜ヒータ５０に通電するための除霜ヒータ制御装置２８が密閉されている。冷凍室扉開閉検出器６０及び冷蔵室扉開閉検出器６１は冷蔵庫１本体に設置され防爆構造として周囲を弾性体で密閉したスイッチとなっており、冷凍室扉７、冷蔵室扉８が閉になると弾性体を介してスイッチが接触し開閉を検出する構造となっている。２９は冷媒漏れ検出器２１、２２により冷媒漏れが検出されたときに冷蔵庫１前面に冷媒漏れを表示する冷媒漏れ表示器、３０は断熱箱体外部におかれ制御器２６からの信号によりファン３１を駆動するファン駆動装置、３２は空気通路で、冷凍室吸込み口３３、冷蔵室吸込み口３４、冷凍室吹き出し口３５、冷蔵室吹き出し口３６から構成される。蒸発器１３は伝熱面積拡大の独立フィン４２を設けた２重構造の継ぎ目部分のない配管４１を折り曲げて構成されている。
【０００９】
以上のように構成した冷蔵庫の動作を説明する。
【００１０】
冷凍室扉開閉検出器６０及び冷蔵室扉開閉検出器６１が冷凍室扉７及び冷蔵室扉８が閉になっていることを検出し、さらに冷凍室温度検出器２４により検出された温度が第１の設定温度以上、あるいは冷蔵室温度検出器２５により検出された温度が第２の設定温度以上になると、制御器２６により開閉弁１１が開になり、圧縮機駆動装置２７、ファン駆動装置３０を介して圧縮機９、ファン３１が駆動される。圧縮機９で高温高圧になった冷媒は接続部が冷蔵庫外部に配置された吐出配管１６、逆止弁１５を通り凝縮器１０に送られる。凝縮器１０に入った冷媒は周囲の空気に放熱し、液冷媒となって、接続部が冷蔵庫外部に配置された開閉弁１１から、断熱材４内部に配置されプラスチック管に覆われた液配管１７を通り、冷蔵庫外部の半密閉式断熱体に覆われたキャピラリチューブ１２でガス配管１８内の冷媒と熱交換しながら減圧され、断熱体４内に配置され、プラスチック管で覆われた配管７２および接続部７５を通り、蒸発器１３に送られる。蒸発器１３の２重構造の伝熱管４１内を流れた冷媒はファン３１により送られた空気からフィン４２を介して吸熱し、蒸発する。その後、冷蔵庫外部の半密閉式断熱体に覆われた接続部およびレシーバータンクを通り、レシーバタンク１４で未蒸発の液冷媒を分離し、ガス冷媒のみがガス配管１８を通り、吸い込み配管１９を通り圧縮機９に戻り冷凍サイクルを構成する。
【００１１】
蒸発器１３で冷却された空気はファン３１により、冷凍室温度検出器２４あるいは冷蔵室温度検出器２５で検出された温度がそれぞれの設置値より高い室、例えば、冷凍室温度検出器２４の検出温度が第１の設定温度以上であると、冷凍室吹き出し口３５から冷凍室５に吹出される。冷蔵室温度検出器２５の検出温度が第２の設定温度以上であると、ダンパ（図示せず）の切り替えにより冷蔵室吹き出し口３６より冷却された空気が冷蔵室６に吹出され内部を冷却する。ここで、冷凍室温度検出器２４あるいは冷蔵室温度検出器２５の検出温度がそれぞれ第３の設定温度あるいは第４の設定温度以下になると、制御器２６により、ファン３１が停止され、開閉弁１１が閉になる。圧縮機９は第１の設定時間さらに運転が継続された後停止される。第１の設定時間内に、開閉弁１１が閉になっているために蒸発器１３内の圧力は低下し、滞留していた液冷媒が蒸発し、圧縮機９から凝縮器１０に送られた後、凝縮して液冷媒として凝縮器１０内に滞留する。その後圧縮機が停止しても開閉弁１１と逆止弁１５により、凝縮器１０内に滞留した冷媒が蒸発器１３に流れることはない。
【００１２】
圧縮機９の積算運転時間が第３の設定時間を超えると除霜運転を行う。庫内冷媒漏れセンサ２１が冷媒漏れがないことを検出すると、制御器２６により除霜ヒータ５０に通電され除霜ヒータ５０により蒸発器１３が加熱され、フィン４１に付着した霜が融解する。蒸発器温度センサ２３の検出温度が第５の設定温度以上になると除霜終了が検出され通常の運転に戻る。この時、除霜ヒータ５０が何等かの異常により高温になり、除霜ヒータ温度検出器５１で検出された温度が、プロパンの発火温度４３２℃以下に設定された第６の設定温度に達すると蒸発器温度センサ２３の検出温度によらず除霜ヒータへの通電が遮断される。
【００１３】
また、庫内冷媒漏れ検出器２１、庫外冷媒漏れ検出器２２が冷媒漏れを検出すると、圧縮機９が運転中あるいは停止中にかかわらず、制御器２６により開閉弁１１が閉の後、圧縮機９が第１の設定時間運転するとともに、冷媒漏れ表示器２９に冷媒漏れが発生したことを表示する。圧縮機９を第１の設定時間運転し、凝縮器１０内に冷媒を回収した後は、冷凍室温度検出器２４、冷蔵室温度検出器２５の検出温度にかかわらず、全ての電気品への通電は停止状態となる。
【００１４】
以上のように本実施の形態では、冷蔵庫内部の冷凍サイクルは２重構造の継ぎ目のない伝熱管で構成された蒸発器のみであり、庫内への冷媒漏れの危険性が極めて小さい。また、１ヶ所を除いて、配管接続部は冷蔵庫外部にあり、１ヶ所の接続部も密閉された断熱材内部で、しかもプラスチック管で覆われているために、何等かの事故で接続部から冷媒漏れが生じても、プラスチック管および断熱材を経て、冷蔵庫内部に漏れる量は極めて少ない。また断熱材内部の配管は、全てプラスチック管で覆われているため、外傷に強くなるとともに配管が損傷してもプラスチック管が外部への漏れを無くすことができる。配管とプラスチック管の隙間を通って漏れてきた冷媒は冷蔵庫外部にあるプラスチック管端部から排出される。さらに、冷凍サイクル内の冷媒は停止時、あるいは運転中に冷媒漏れが検出されると、冷媒は逆止弁から開閉弁までの間に回収されるために、冷蔵庫内部で配管破損等の原因で冷媒漏れが生じても、冷媒漏れはほとんど生じない。また、何等かの理由で冷媒が庫内に漏れた場合でも、冷媒漏れ検出器により冷媒漏れが検出され、凝縮器側に回収されるために、冷蔵庫内に漏れる量はわずかである。また、冷凍室扉開閉検出器、冷蔵室扉開閉検出器、ファン駆動装置が庫外に設置、除霜ヒータが冷媒漏れを検出しない場合にのみ通電さらに冷媒の着火温度以上になると通電されない２重の安全装置となっているために、冷媒漏れが生じても点火源がなく爆発の危険性が回避できるとともに、冷媒漏れを検出すると、冷蔵庫表面に冷媒漏れを表示することにより使用者に注意を喚起できる。
【００１５】
なお、本実施の形態では， 外箱２の外部に設けた空間７０および７１内で、配管を覆っている半密閉式の断熱材７６として、図５に示す粒状断熱材７７を空間７０、７１に満たして用いているが、通気孔８６を複数個設けた断熱チューブ８５で空間７０、７１内の配管、レシーバタンク１４、減圧装置１２を覆っても同様の効果が得られる。図６に空間７０内の配管７３、レシーバタンク１４を断熱チューブで覆った断面図を示す。通気孔８６は断熱チューブ８５ないで連通した構造となっている。断熱チューブ８５により配管の断熱ができるとともに、断熱チューブ８５内で冷媒が漏れた場合、通気孔８６および換気孔８４を経て、冷蔵庫外部に流出できる。
【００１６】
また，本実施の形態では，除霜ヒータの異常検出に除霜ヒータ温度検出器を用いて設定温度以上になると通電を停止したが、除霜ヒータの特性に、一定温度以上になると急激に抵抗が増加し、電流が流れなくなるＰＴＣヒータを用いても同様の効果を有する。また、冷凍室扉及び冷蔵室扉の開閉検出器は防爆型の検出器であればよい。
【００１７】
さらに、本実施の形態では可燃性冷媒としてプロパンとイソブタンの混合冷媒を例に取り説明したが、プロパン単一冷媒あるいはＨＦＣ−１５２ａのような可燃性冷媒であれば同様の効果を得る。
本実施形態によれば、蒸発器の伝熱管を複数の金属で構成された多層構造とするとともに、蒸発器と配管の接続部を断熱材内部もしくは冷蔵庫外部に設けることにより、冷蔵庫内部への冷媒漏れを防止できる。さらに、断熱材内部に設置した配管を有機材からなる管で覆い、管の端面と冷蔵庫外部が連通するように設けることにより、断熱材内部への冷媒漏れを防止でき、その結果、冷蔵庫内部への冷媒漏れを防止できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、可燃性冷媒を用いた冷蔵庫で、爆発の危険性を回避できる冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る冷蔵庫の構成図。
【図２】  本発明の実施の形態に係る蒸発器の詳細図。
【図３】  本発明の実施の形態に係る有機材配管の端部の要部断面図。
【図４】  本発明の実施の形態に係る蒸発器の伝熱管と配管との接続部の要部断面図。
【図５】  本発明の実施の形態に係る粒状断熱体による半密閉断熱機構図。
【図６】  本発明の実施の形態に係る断熱チューブによる半密閉断熱機構図。
【符号の説明】
１…冷蔵庫、４…断熱材、５…冷凍室、６…冷蔵室、９…圧縮機、１０…凝縮器、１１…開閉弁、１２…キャピラリチューブ、１３…蒸発器、１５…逆止弁、２１…庫内冷媒漏れ検出器、２６…制御器、３０…ファン駆動装置、３１…ファン、４２…ダンパ、５０…除霜ヒータ、５１…除霜ヒータ温度検出器、６０…冷凍室扉開閉検出器、６１…冷蔵室扉開閉検出器、７５…配管接続部、７７…粒状断熱材、８０…プラスチック管、８２…配管、８４…換気孔、８５…断熱チューブ、８６…通気孔。
【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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