JPH11132577A - 冷蔵庫の冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサの停止時においても、その入口
と出口の間に圧力差が生じず、大きなトルクを必要とす
ることなしに起動ができる冷蔵庫の冷凍サイクルを提供
する。 【解決手段】 コンプレッサ１０、コンデンサ１２、キ
ャピラリチューブ２４、エバポレータ２６の順番に接続
し、コンデンサ１６とキャピラリチューブ２４との間に
三方弁２２を設け、三方弁２２の一方の出口からコンプ
レッサ１２へ冷媒のバイパスパイプを設けたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫における冷
凍サイクルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、冷蔵庫の冷凍サイクルとしては、種々考えられてい
るが、それぞれに問題点がある。以下、その冷凍サイク
ルの従来例の構成を説明すると共に、問題点を説明す
る。

【０００３】（第１の従来例）第１の従来例の冷蔵庫の
冷凍サイクル３００の冷媒流路を図９に示し、運転中の
冷凍サイクル３００における各部の圧力、の変化を
図１０に示す。

【０００４】図９に示すように、冷凍サイクル３００
は、コンプレッサ３０２にコンデンサ３０４、防露パイ
プ３０６、ドライヤ３０８、キャピラリチューブ３１０
及びエバポレータ３１２を順番に接続したものである。

【０００５】この冷凍サイクル３００の運転中は、で
は高圧となり、冷媒がキャピラリチューブ３１０を通り
低圧となりでは低圧となる。一方、庫内温度が所定温
度まで冷えてコンプレッサ３０２が停止すると、コンデ
ンサ３０４、防露パイプ３０６等の高圧側にあった冷媒
はキャピラリチューブ３１０を通ってエバポレータ３１
２に流れ込み、高圧側と低圧側の圧力は均衡する。
このとき、コンプレッサ３０２を通過して高圧側から低
圧側に冷媒は流れない。

【０００６】しかし、冷凍サイクル３００の停止時に
は、高圧側の冷媒がエバポレータ３１２に流れ込むこと
により、エバポレータ３１２の温度は上昇して庫内温度
も上昇し、そのため、冷蔵庫の冷凍サイクルとしてはロ
スが生じるという問題点があった。

【０００７】（第２の従来例）第１の従来例における冷
凍サイクル３００のロスを防止するために、図１１に示
す冷凍サイクル４００があり、これはドライヤ３０８と
キャピラリーチューブ３１０との間に電磁弁４０２を設
けている。

【０００８】これにより、冷凍サイクル４００の停止時
には、電磁弁４０２によって高圧側から低圧側に冷媒が
流れ込まず、サイクルロスを低減することができる。こ
の各部の圧力変化を示したものが図１２である。

【０００９】しかしながら、この第２の従来例において
は、コンプレッサ３０２の停止時には、コンプレッサ３
０２の入口と出口の圧力差が大きいまま維持されるた
め、次にコンプレッサ３０２が起動する際に大きなトル
クが必要となり、最悪の場合は起動できないという問題
点があった。

【００１０】そこで第１の発明は、コンプレッサの停止
時においても、その入口と出口の間に圧力差が生じず、
大きなトルクを必要とすることなしに起動ができる冷蔵
庫の冷凍サイクルを提供するものである。

【００１１】（第３の従来例）図１３は第３の従来例の
冷凍サイクル６００の構成を示している。

【００１２】図１３に示すように、エバポレータ６０２
で作られた冷気は、ファン６０４で冷凍室６０６、冷蔵
室６０８に送り出される。冷蔵室６０８への冷気はダク
トの途中のダンパ６１０によって流れを制御され、冷蔵
室６０８と冷凍室６０６に冷気を分配してそれぞれ所定
の温度に冷却していた。

【００１３】この冷凍サイクル６００であると、２つの
温度帯を１つのエバポレータ６０２で冷却するため、冷
蔵室６０８を冷却するには低い温度で冷媒を蒸発させて
冷蔵室６０８の庫内温度より１０℃低い温度の冷気を流
して冷却していた。そのため、冷蔵室６０８から見た冷
凍サイクル６００の効率としては低いものとならざるを
得なかった。

【００１４】（第４の従来例）第４の従来例は、第３の
従来例の冷凍サイクル６００の効率を改善したものであ
り、図１４にその冷凍サイクル７００の構成を示す。

【００１５】図に示すように、冷凍サイクル７００はコ
ンプレッサ７０２にコンデンサ７０４、防露パイプ７０
６、ドライヤ７０８を接続していた。ドライヤ７０８か
らの流路を２つに分岐し、一方の流路には冷蔵室用キャ
ピラリチューブ７１０と冷蔵室用エバポレータ７１２を
接続していた。また、他方の流路には電磁弁７１４と冷
凍室用キャピラリチューブ７１６を接続していた。冷蔵
室用エバポレータ７１２からの流路と冷凍室用キャピラ
リチューブ７１６からの流路を１つにして、冷凍室用エ
バポレータ７１８を接続していた。

【００１６】この冷凍サイクル７００では、冷媒の絞り
であるキャピラリチューブ７１０，７１６の圧力損失に
差を設けることにより１つの電磁弁７１４で冷媒の流れ
を制御していた。すなわち、冷蔵室用のキャピラリチュ
ーブ７１０の絞りをきつくすることにより、電磁弁７１
４が開いた場合に、冷凍室用のキャピラリチューブ７１
６に冷媒が流れ、反対に閉じた場合には冷蔵室用のキャ
ピラリチューブ７１０に冷媒が流れる仕組みとなってい
た。

【００１７】しかしながら、この冷凍サイクル７００で
あると、２つのキャピラリチューブ７１０，７１６の絞
りに差を設ける必要があるため、キャピラリチューブの
絞りの自由度が小さく、最適なサイクルの設計ができな
いという問題点があった。またこの解決策として、それ
ぞれのキャピラリチューブの入口に電磁弁を設置する構
成も考えられるが、電磁弁が２つも必要なためコストが
上がるという問題があった。

【００１８】そこで、第２の発明は、２つのエバポレー
タを使用した場合に、キャピラリチューブの絞りによっ
て冷媒の量を調整する必要のない冷蔵庫における冷凍サ
イクルを提供する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の冷蔵
庫の冷凍サイクルは、コンプレッサ、コンデンサ、キャ
ピラリチューブ、エバポレータの順番に接続された冷蔵
庫の冷凍サイクルにおいて、前記コンデンサ、キャピラ
リチューブの間の冷媒の流路に三方弁を設け、前記三方
弁から前記コンプレッサへ冷媒のバイパスパイプを設け
た。

【００２０】請求項２の冷蔵庫の冷凍サイクルは、請求
項１のものにおいて、前記コンプレッサへの冷媒のバイ
パスパイプの前記エバポレータ側に逆止弁を設けたもの
である。

【００２１】請求項３の冷蔵庫の冷凍サイクルは、請求
項１のものにおいて、前記冷凍サイクルの動作中は前記
三方弁によって冷媒が前記キャピラリチューブへ流れる
ようになし、前記冷凍サイクルの停止中は前記三方弁に
よって冷媒が前記バイパスパイプへ流れるようになした
ものである。

【００２２】請求項４の冷蔵庫の冷凍サイクルは、請求
項１のものにおいて、前記コンプレッサが、レシプロ型
コンプレッサであるものである。

【００２３】請求項５の冷蔵庫の冷凍サイクルは、コン
プレッサ、コンデンサの順番に接続し、前記コンデンサ
からの冷媒の流路を三方弁によって二つに分け、前記二
つに分けた一方の流路に冷蔵室用のキャピラリチューブ
及びエバポレータを順番に接続し、前記二つに分けた他
方の流路に冷凍室用のキャピラリチューブ及びエバポレ
ータを順番に接続したものである。

【００２４】請求項６の冷蔵庫の冷凍サイクルは、請求
項１または請求項５記載のものにおいて、前記三方弁
は、前記三方弁本体内部に冷媒の流路を設け、前記流路
の一方に冷媒の第１流出口を設け、前記流路の他方に冷
媒の第２流出口を設け、前記流路の途中に冷媒の流入口
を設け、前記流路における前記第１流出口と前記流入口
との間に第１弁座を設け、前記流路における前記第２流
出口と前記流入口との間に第２弁座を設け、前記三方弁
本体にモータを設け、前記モータの回転軸に設けること
によって前記流路の方向に沿って回転移動する雄ネジを
前記三方弁本体内部に設け、前記第１弁座または前記第
２弁座を閉塞するように前記流路内を移動する弁体を前
記雄ネジに設けたものである。

【００２５】請求項１の冷蔵庫の冷凍サイクルである
と、コンデンサとキャピラリチューブの間の冷媒の流路
に三方弁を設け、この三方弁からコンプレッサへ冷媒の
バイパスパイプを設けている。

【００２６】そのため、このバイパスパイプを使用する
ことにより、コンプレッサの入口と出口の圧力のバラン
スをとることができる。

【００２７】請求項２の冷蔵庫の冷凍サイクルである
と、バイパスパイプに高圧の冷媒が流れても、逆止弁に
よってエバポレータに高圧の冷媒が流れることがない。

【００２８】請求項３の冷蔵庫の冷凍サイクルである
と、冷凍サイクルの動作中は三方弁によって冷媒がキャ
ピラリチューブへ流れるようになして、エバポレータで
冷却を行うことができる。また、冷凍サイクルの停止中
は三方弁によって冷媒がバイパスパイプへ流れるように
なし、コンプレッサの入口と出口の圧力のバランスをと
ることができる。

【００２９】請求項４の冷蔵庫の冷凍サイクルである
と、コンプレッサがレシプロ型コンプレッサであって
も、バイパスパイプによってその入口と出口の圧力のバ
ランスをとることができるため、起動に無理がかかるこ
とがない。

【００３０】請求項５の冷蔵庫における冷凍サイクルで
あると、三方弁によって、冷蔵室用のキャピラリチュー
ブと冷凍室用のキャピラリチューブにそれぞれ冷媒を送
ることができるため、キャピラリチューブの絞りを調整
することなく冷媒の流路を制御することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施例）以下、本発明の第１の実施例の冷蔵庫
における冷凍サイクル１０について図１〜図４に基づい
て説明する。

【００３２】図１は、冷凍サイクル１０の冷媒流路を示
した図であり、冷凍サイクル１０は、図１に示すよう
に、レシプロ型コンプレッサ１２の冷媒の出口にマフラ
１４、コンデンサ１６、防露パイプ１８、ドライヤ２０
が接続されている。このドライヤ２０の出口には三方弁
２２の入口Ａが接続され、三方弁２２の一方の出口Ｂに
は、キャピラリチューブ２４とエバポレータ２６と逆止
弁２８が接続されている。そして、この逆止弁２８の出
口とコンプレッサ１２の入口とが接続されている。ま
た、三方弁２２の他方の出口Ｃにはバイパスパイプ３０
が設けられ、コンプレッサ１２の入口と接続されてい
る。

【００３３】冷蔵庫のキャビネット３２における各装置
の配置を示したものが図２である。図２に示すように、
キャビネット３２の機械室３４にコンプレッサ１２が配
置され、キャビネット３２の底部にはコンデンサ１６が
配置され、背面にはエバポレータ２６が配置されてい
る。また、防露パイプ１８は、キャビネット３２前面に
折曲して設けられている。

【００３４】上記構成の冷凍サイクル１０について説明
する。

【００３５】図３は、冷凍サイクル１０を動作または停
止させたときの各装置の圧力状態〜の変化を示した
ものである。はコンプレッサ１２の出口から三方弁２
２までの圧力状態を示し、は三方弁２２からキャピラ
リチューブ２４までの圧力状態を示し、はキャピラリ
チューブ２４の出口からエバポレータ２６、逆止弁２８
までの圧力状態を示し、は逆止弁２８からコンプレッ
サ１２の入口までの圧力状態を示している。

【００３６】冷凍サイクル１０の運転中は、三方弁２２
は入口Ａから出口Ｂに流れる方向に開いている。図４に
おける、は凝縮圧力となり高圧となっている。キャ
ピラリチューブ２４を通った冷媒は低圧となり、は
蒸発圧力となる。庫内が所定温度まで冷却され、冷凍サ
イクル１０が停止する。

【００３７】冷凍サイクル１０の停止と同時に三方弁２
２は流路が切り替わり、入口Ａから出口Ｃの方向に開
く。コンデンサ１６等の高圧側の冷媒は、バイパスパイ
プ３０を通りコンプレッサ１２の入口に流れ込む。その
結果、との圧力は同じとなる。また、三方弁２２の
入口Ａと出口Ｂ及び逆止弁２８は閉じられているため、
とは低圧のままとなる。

【００３８】次に、庫内温度が高くなり、コンプレッサ
１２を起動する際には、レシプロ型コンプレッサ１２の
入口と出口の圧力のバランスがとれているため、コンプ
レッサ１２の必要起動トルクは小さくてすむ。コンプレ
ッサ１２が起動してから三方弁２２の流路の切り替えを
行うことにより、起動直後の圧力上昇が少ないため加速
トルクも少なくてすむ。さらに、コンプレッサ１２の動
作が安定してから三方弁２２を切り替えることにより圧
力差が生じても既にコンプレッサ１２は動作による慣性
があるため停止せずに動作を続けることが可能となる。

【００３９】上記の冷凍サイクル１０であると、冷凍サ
イクル１０の停止から動作状態に移る場合に、コンプレ
ッサ１２の入口と出口の圧力のバランスがとれているた
め、起動トルクが小さくてすむという効果がある。

【００４０】なお、上記実施例ではレシプロ型のコンプ
レッサ１２を用いたが、これに代えてロータリ型のコン
プレッサでも良い。

【００４１】次に、上記実施例で使用した三方弁２２の
構造について、図４に基づいて説明する。図４は三方弁
２２の重断面図である。

【００４２】三方弁２２は、ほぼ円筒形の本体３６の内
部に、軸方向に流路３８が設けられている。この流路３
８の下端に出口Ｂが設けられ、上端に出口Ｃが設けられ
ている。また、流路３８の途中に入口Ａが設けられてい
る。出口Ｃは、軸方向の流路３８とほぼ直交するように
設けられている。

【００４３】出口Ｂの上部には第１弁座４０が設けられ
ており、また、出口Ｃの下部には第２弁座４２が設けら
れている。

【００４４】本体３６の上部にはモータ４４を構成する
回転子４６が内蔵されている。また、本体３６の上部外
側には、モータ４４を構成する固定子４８が設けられて
いる。

【００４５】回転子４６の回転が安定するように、回転
子４６はバネ５０によって常に下方に付勢されている。
回転子４６の回転軸であるシャフト５２の先端には雄ネ
ジ部５４が設けられ、本体３６に設けられている雌ネジ
部５６に対し上下方向に移動可能なように螺合してい
る。コイル式のバネ６０を介して雄ネジ部５４の下方に
はバネ受部５８が設けられている。バネ受部５８の下端
からは棒状の移動部６２が設けられ、その先端には球状
の弁体６４が設けられている。この弁体６４は、流路３
８内部に配され、第１弁座４０及び第２弁座４２のどち
らかを閉塞することができる。

【００４６】上記構成の三方弁２２の動作状態について
説明する。

【００４７】弁体６４が最下部に位置する場合には、第
１弁座４０を閉塞し、第２弁座４２を開口し、入口Ａか
ら流入した冷媒は第２弁座４２を通って出口Ｃに流れ
る。

【００４８】この状態でモータ４４に電流を流すと、回
転子４６が回転して、雄ネジ部５４が上方に移動する。
すると、それとつながっているバネ受部５８、移動部６
２及び弁体６４が上方に移動し、第１弁座４０を開口
し、逆に第２弁座４２を閉塞する。これによって、入口
Ａから流入した冷媒は出口Ｂに流れる。

【００４９】そして、モータ４４を逆方向に回転させる
と、回転子４６は逆に回転し、弁体６４を下方に移動さ
せる。これによって、第１弁座４０が閉塞し、第２弁座
４２が開口する。

【００５０】このようなモータ４４を内蔵した三方弁２
２を設けることにより、三方弁２２が動作しても音が静
かであり、低消費電力を実現でき、さらに長期信頼性を
高めることができる。

【００５１】（第２の実施例）本発明の第２の実施例の
冷凍サイクル１００について図５及び図６に基づいて説
明する。

【００５２】図５は冷凍サイクル１００の冷媒流路であ
る。この図が示すように、コンプレッサ１０２の出口に
は、コンデンサ１０４、防露パイプ１０６、ドライヤ１
０８及び三方弁１１０が接続されている。三方弁１１０
の一方の出口Ｂには冷蔵室用のキャピラリチューブ１１
２と冷蔵室用のエバポレータ１１４が接続されている。
また、三方弁１１０の他方の出口Ｃには冷凍室用のキャ
ピラリチューブ１１６と冷凍室用のエバポレータ１１８
が接続されている。そして、冷蔵室用エバポレータ１１
４の出口及び冷凍室用のエバポレータ１１８の出口と
は、サクションパイプ１２０によってコンプレッサ１０
２の入口に接続されている。

【００５３】図６は、この冷凍サイクル１００の冷蔵庫
における各装置の配置状態を示したものである。

【００５４】この図が示すように、冷蔵庫のキャビネッ
ト１２２の機械室１２４にはコンプレッサ１０２が配さ
れ、キャビネット１２２の底部にはコンデンサ１０４が
配されている。

【００５５】キャビネット１２２の背面上段には冷蔵室
用のエバポレータ１１４が配され、その下段には冷凍室
用のエバポレータ１１８が配されている。さらに、防露
パイプ１０６はキャビネット１２２の前面に設けられて
いる。

【００５６】この冷凍サイクル１００であると、冷凍室
の温度が高く、冷凍室を冷却する必要がある場合には、
冷凍室につながるキャピラリチューブ１１６に冷媒が流
れるように三方弁１１０を動かし、冷凍室用エバポレー
タ１１８で冷媒を蒸発させることにより冷凍室を冷却す
る。

【００５７】逆に、冷蔵室の温度が高く、冷蔵室を冷却
する必要がある場合は、三方弁１１０を冷蔵室用エバポ
レータ１１４に冷媒が流れるように切り替える。

【００５８】このように、各部屋を別のモードで冷却す
るため、適切な冷媒蒸発温度で冷凍サイクル１００を運
転することができる、冷蔵室冷却時に冷媒の蒸発温度が
高い状態で運転することができサイクル効率を高めるこ
とができる。

【００５９】なお、三方弁１１０は、上記で説明した三
方弁２２と同一の構造である。

【００６０】（第３の実施例）第３の実施例の冷凍サイ
クル２００について図７及び図８に基づいて説明する。

【００６１】本実施例の冷凍サイクル２００と第２の実
施例の冷凍サイクル１００の異なる点は、冷凍室用エバ
ポレータ１１８の位置にある。すなわち、冷凍サイクル
２００では、冷蔵室用エバポレータ１１４の出口と、冷
凍室用キャピラリチューブ１１６の出口とを１つにつな
ぎ、それを冷凍室用エバポレータ１１８の入口に接続し
ている。

【００６２】この冷凍サイクル２００であると、冷凍室
の温度が高く、冷凍室を冷却する必要がある場合には、
冷凍室につながるキャピラリチューブ１１６に冷媒が流
れるように三方弁１１０を動かし、冷凍室用エバポレー
タ１１８で冷媒を蒸発させることにより冷凍室を冷却す
る。

【００６３】逆に、冷蔵室の温度が高く、冷蔵室を冷却
する必要がある場合には、三方弁１１０を冷蔵室用エバ
ポレータ１１４に冷媒が流れるように切り替える。但
し、このように切り替えても冷凍室用エバポレータ１１
８には冷媒が流れるため、冷凍室に冷気を送る不図示の
ファンを止めることにより冷蔵室のみを冷却する。

【００６４】この冷凍サイクル２００であっても、冷凍
室と冷蔵室をそれぞれ別のモードで冷却するため、冷凍
サイクルの効率を高めることができる。

【００６５】

【発明の効果】以上により請求項１〜４の冷蔵庫におけ
る冷凍サイクルであると、バイパスパイプを設けること
により、コンプレッサの入口と出口の圧力差をなくすこ
とができるため、コンプレッサを停止状態から動作状態
へ移る際に起動トルクを少なくすることができる。

【００６６】請求項５の冷蔵庫の冷凍サイクルである
と、三方弁によって冷媒の流路を切り替えることができ
るため、冷蔵室と冷凍室をそれぞれ効率よく冷却するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の冷凍サイクルの冷媒流路であ
る。

【図２】同じく冷凍サイクルの冷蔵庫における配置図で
ある。

【図３】各サイクルの各部の圧力を示すグラフである。

【図４】三方弁の縦断面図である。

【図５】第２の実施例の冷凍サイクルの冷媒流路であ
る。

【図６】同じく冷凍サイクルの冷蔵庫における配置図で
ある。

【図７】第３の実施例の冷凍サイクルの冷媒流路であ
る。

【図８】同じく冷凍サイクルの冷蔵庫における配置図で
ある。

【図９】第１の従来例の冷媒流路である。

【図１０】同じく冷凍サイクルの各サイクルの各部の圧
力を示すグラフである。

【図１１】第２の従来例の冷媒流路である。

【図１２】同じく冷凍サイクルにおける各サイクルの各
部の圧力を示すグラフである。

【図１３】第３の従来例の冷凍サイクルの配置図であ
る。

【図１４】第４の従来例の冷凍サイクルの冷媒流路であ
る。

【符号の説明】

１０ 冷凍サイクル １２ コンプレッサ １６ コンデンサ ２２ 三方弁 ２４ キャピラリチューブ ２６ エバポレータ ２８ 逆止弁 ３０ バイパスパイプ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンプレッサ、コンデンサ、キャピラリチ
   ューブ、エバポレータの順番に接続された冷蔵庫の冷凍
   サイクルにおいて、 前記コンデンサ、キャピラリチューブの間の冷媒の流路
   に三方弁を設け、 前記三方弁から前記コンプレッサへ冷媒のバイパスパイ
   プを設けたことを特徴とする冷蔵庫の冷凍サイクル。
2. 【請求項２】前記コンプレッサへの冷媒のバイパスパイ
   プの前記エバポレータ側に逆止弁を設けたことを特徴と
   する請求項１記載の冷蔵庫の冷凍サイクル。
3. 【請求項３】前記冷凍サイクルの動作中は前記三方弁に
   よって冷媒が前記キャピラリチューブへ流れるようにな
   し、前記冷凍サイクルの停止中は前記三方弁によって冷
   媒が前記バイパスパイプへ流れるようになしたことを特
   徴とする請求項１記載の冷蔵庫の冷凍サイクル。
4. 【請求項４】前記コンプレッサが、レシプロ型コンプレ
   ッサであることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫の冷
   凍サイクル。
5. 【請求項５】コンプレッサ、コンデンサの順番に接続
   し、 前記コンデンサからの冷媒の流路を三方弁によって二つ
   に分け、 前記二つに分けた一方の流路に冷蔵室用のキャピラリチ
   ューブ及びエバポレータを順番に接続し、 前記二つに分けた他方の流路に冷凍室用のキャピラリチ
   ューブ及びエバポレータを順番に接続したことを特徴と
   する冷蔵庫の冷凍サイクル。
6. 【請求項６】前記三方弁は、 前記三方弁本体内部に冷媒の流路を設け、 前記流路の一方に冷媒の第１流出口を設け、 前記流路の他方に冷媒の第２流出口を設け、 前記流路の途中に冷媒の流入口を設け、 前記流路における前記第１流出口と前記流入口との間に
   第１弁座を設け、 前記流路における前記第２流出口と前記流入口との間に
   第２弁座を設け、 前記三方弁本体にモータを設け、 前記モータの回転軸に設けることによって前記流路の方
   向に沿って回転移動する雄ネジを前記三方弁本体内部に
   設け、 前記第１弁座または前記第２弁座を閉塞するように前記
   流路内を移動する弁体を前記雄ネジに設けたことを特徴
   とする請求項１または請求項５記載の冷蔵庫の冷凍サイ
   クル。