冰箱及其運轉方法
2023-08-10 14:34:26
專利名稱：冰箱及其運轉方法
技術領域：
本發明涉及具有用於冷卻儲藏物的冷卻空間的冰箱及其運轉方法。
背景技術：
以往，在一般的冰箱中，廣泛採用蒸氣壓縮式製冷發動機。該蒸氣壓縮式製冷發動機利用氟利昂氣體的冷凝及蒸發而得到低溫。氟利昂氣體由於沒有可燃性及可爆炸性，腐蝕性也低，所以是非常容易用作製冷劑的物質。但是，氟利昂氣體化學穩定性較高，所以存在釋放到大氣中後會到達平流層而破壞臭氧層的問題。因此，近年來，使用特定氟利昂及替代氟利昂，並且世界上氟利昂氣體的生產受到限制。
鑑於此，作為替代將氟利昂氣體用作製冷劑的蒸氣壓縮式製冷發動機的冷卻技術，近年來，斯特林製冷發動機受到矚目。斯特林製冷發動機是通過馬達等的外部動力使活塞和置換器以任意的相位差往復動作的設備。由此，反覆進行工作氣體的壓縮及膨脹。結果，構成冷頭(低溫部)和熱頭(高溫部)。通過該冷頭得到低溫。
另外，在斯特林製冷發動機中，作為工作氣體可使用氦氣、氫氣、或氮氣這些不會對地球環境帶來不良影響的氣體。
專利文獻1特開昭63-163755號公報專利文獻2特開平11-166784號公報專利文獻3特開平11-211325號公報若是搭載了上述斯特林製冷發動機的冰箱，則由冷頭從箱內吸收熱量，並將該熱量作為廢熱而從熱頭向箱外釋放，從而不必使用氟利昂氣體便能進行冰箱內的冷卻。
但是，搭載了斯特林製冷發動機的冰箱存在與以往的一般冰箱同樣的問題。即，上述冰箱存在下述問題在周圍環境溼度較高時，在由於箱內冷氣的原因而變得比周圍環境溫度低的部分(門的襯墊周邊或箱外壁面等)，會產生結露。
另外，以往也提出有通過電熱加熱器對上述產生結露的部位進行加熱而防止結露的冰箱。但是，這樣的方案存在消耗電力大的問題。
此外，本申請的發明人們研發了一種可防止在外壁結露並能進行排水處理的冰箱，作為用於解決前述那樣的問題的冰箱。該冰箱的結構為，將斯特林制冷機的熱頭的冷卻所用的製冷劑的液體部分強制引導到設置於外壁附近的防止結露用管、或設置於冰箱下部的排水處理管。
在前述那樣的防止結露用管中，封入有水等液相流體。因此，用於向外部排出熱的氣相和防止結露用的液相為兩層狀態。使用循環泵進行液相流體的強制循環。
在前述強制循環中，若在循環泵的動作停止既定時間時，周圍溫度上升，則隨之液相流體的溫度上升。由此，有時貯留於防止結露用管中的液相流體的一部分會氣化。由液相流體的氣化產生的氣泡滯留在防止結露用的防止液相結露用管內和/或循環泵內。結果，存在即便使循環泵動作也不能使液相流體適當循環的問題。
發明內容
本發明是鑑於上述問題作成的，其目的在於提供一種冰箱及其運轉方法，其通過將在冰箱的運轉長時間停止的情況下產生於防止液相結露用管內的氣泡消滅，而消除在冰箱運轉時不能通過液相循環泵適當進行液相流體的循環的問題。
本發明所涉及的冰箱如下所述。
冰箱包括冷卻室，收納冷卻對象物；制冷機，具有產生用於冷卻冷卻室的冷氣的低溫部、和釋放因冷氣的產生而產生的熱量的高溫部；液相循環迴路，與高溫部連接，液相流體在其中流動；液相循環泵，設置在液相循環迴路中，使液相流體循環；和加壓機構，能對液相流體施加壓力。
根據該結構，通過加壓機構向液相流體的加壓，而消滅在冰箱的運轉長時間停止了的情況下產生於液相流體內的氣泡。結果，能防止在冰箱開始運轉時液相循環泵空轉而液相流體在液相循環迴路內不循環的問題。
另外，冰箱也可具有循環迴路，所述循環迴路連接高溫部和冷凝器，使從高溫部接受熱而氣化了的氣相流體液化。
此外，在本發明的運轉方法中，在前述那樣的冰箱中，從其運轉開始起直到藉助液相循環泵實現的液相流體循環適當進行的期間，對氣相流體施加比通常運轉時施加的壓力高的壓力，即，施加高壓。
根據上述方法，通過向液相流體加壓，消滅在冰箱運轉長時間停止了的情況下產生於液相流體內的氣泡。結果，能防止在冰箱開始運轉時液相循環泵空轉而液相流體在液相循環迴路內不循環的問題。
前述高壓可通過使制冷機運轉、使高溫部達到比通常運轉時高的溫度而得到。此外，前述高壓也可通過使獨立於高溫部設置的加熱機構運轉、使氣相流體達到比通常高的溫度而得到。
此外，為了執行前述方法，也可設置加壓機構，所述加壓機構設置在循環迴路中，能通過對氣相流體施加壓力，而經由氣液分離部對液相流體施加壓力。該加壓機構可通過使高溫部達到比通常運轉時高的溫度的控制來實現，或者，通過用加熱機構加熱來實現，所述加熱機構具有獨立於高溫部設置的熱源，可對液相流體和/或氣相流體施加熱量。
進而，也可以通過下述方式來實現，即，冰箱具有控制制冷機的控制裝置，該控制裝置，從冰箱的運轉開始起直到藉助液相循環泵實現的液相流體的循環適當進行的期間，執行使制冷機的活塞高速運轉的控制、或增大制冷機的活塞行程的控制，以使制冷機的高溫部達到比通常運轉時高的既定溫度。
本發明的另一冰箱包括冷卻室，收納冷卻對象物；制冷機，具有產生用於冷卻冷卻室的冷氣的低溫部、和釋放因冷氣的產生而產生的熱量的高溫部；液相循環迴路，與高溫部連接，液相流體在其中流動；液相循環泵，設置在液相循環迴路中，使液相流體循環；和控制裝置，控制制冷機及液相循環泵。
在前述結構中，若控制裝置以從制冷機的運轉開始起經過了既定時間為條件使液相循環泵起動，則在達到既定時間之前的期間，因制冷機的高溫部的溫度上升而對液相流體施加壓力。由此，液相流體對氣泡施加壓力。結果，可將殘留於液相循環迴路內的氣泡消滅。然後，液相循環泵起動。因此，可抑制因循環泵急速起動而產生的液相循環迴路內的氣泡的消滅所引起的噪音。
此外，在上述結構中，若控制裝置以從制冷機的運轉開始起經過了既定時間為條件使液相循環泵的功率增加，則在從制冷機剛起動起到通常運轉為止的期間，可減小在液相循環迴路內循環的液相流體的流速。結果，可減小因循環泵急速起動而產生的液相循環迴路內的氣泡的消滅所引起的噪音。
本發明的又一冰箱，包括冷卻室，收納冷卻對象物；制冷機，具有產生用於冷卻冷卻室的冷氣的低溫部、和釋放因冷氣的產生而產生的熱量的高溫部；液相循環迴路，沿著殼體的內側表面設置，並且與高溫部連接，液相流體在其中流動；液相循環泵，設置在液相循環迴路中，使液相流體循環；控制裝置，控制制冷機及液相循環泵；和溫度傳感器，測定殼體的表面或液相循環迴路的溫度。而且，控制裝置以溫度傳感器的檢測溫度降低為條件，使液相循環泵起動或使液相循環泵的功率增加。
根據上述結構，可在液相流體的溫度降低、液相循環迴路內的氣泡因冷凝而消滅後，使液相循環泵起動。因此，可抑制因循環泵急速起動而產生的氣泡的消滅所引起的噪音。
此外，希望前述冰箱還具有測定既定位置附近的溼度的溼度傳感器。此外，希望控制裝置設計成，若溼度傳感器測定的溼度值達到既定值以上，則使液相循環泵的功率比現階段的功率小，或者使循環泵停止。
根據上述結構，伴隨高溫部的溫度上升，循環管內的液相流體的溫度上升，所以液相循環迴路的周邊氣氛的露點上升，從而可抑制在液相循環迴路附近產生結露。
本發明的又一冰箱，包括冷卻室，收納冷卻對象物；制冷機，具有產生用於冷卻冷卻室的冷氣的低溫部、和釋放因冷氣的產生而產生的熱量的高溫部；液相循環迴路，與高溫部連接，液相流體在其中流動；液相循環泵，設置在液相循環迴路中，使液相流體循環；散熱器，用於使高溫部的溫度降低；散熱風扇，設置在散熱器的附近；和控制裝置，控制制冷機、液相循環泵、及散熱風扇。而且，控制裝置，在使制冷機起動後、使液相循環泵起動前，使散熱風扇停止，或者以比使液相循環泵起動後小的功率驅動散熱風扇。
根據上述結構，在使液相循環泵起動前，與使液相循環泵起動後相比，可通過高溫部的溫度的上升使液相流體的溫度變高。由此，藉助液相流體的壓力來消滅液相循環迴路內的氣泡。然後，循環泵起動。結果，能抑制因液相循環迴路內氣泡的消滅而引起的噪音的產生。
根據本發明，可將在冰箱運轉長時間停止了的情況下產生於液相流體內的氣泡消滅。結果，能防止在冰箱運轉開始時液相循環泵空轉而液相流體在液相循環迴路內不循環的問題。
本發明的上述及其他目的、特徵、方面及優點根據參照附圖理解的本發明的接下來的詳細說明，會變得清楚。
圖1是表示實施方式的冰箱的概略結構的剖視圖。
圖2是表示實施方式的冰箱的配管結構的圖。
圖3是用於說明控制裝置的框圖。
圖4是用於說明在低溫部的周圍設置的氣液分離裝置的圖。
圖5是用於說明在通過實施方式的冰箱運轉方法運轉時的循環泵的動作溫度的圖。
圖6是用於說明實施方式1的冰箱的起動時處理的流程圖。
圖7是用於說明具有與制冷機的高溫部不同的加熱機構的制冷機的圖。
圖8是用於說明實施方式2的起動時處理的流程圖。
圖9是用於說明實施方式3的起動時處理的流程圖。
附圖標記說明1冰箱，10殼體，11、12、13冷卻室，14、15、16隔熱門，17襯墊，18擱板，19機械室，20管道，21冷氣吹出口，22送風風扇，30斯特林製冷發動機，40低溫側循環迴路，41低溫側冷凝器，42低溫側蒸發器，50高溫側自然循環迴路，51高溫側蒸發器，52高溫側冷凝器，60高溫側強制循環迴路，61循環泵，62、63、64防止結露用管，70電熱加熱器，80結露檢測部，81壁面溼度傳感器，82壁面溫度傳感器，90控制裝置，110散熱風扇。
具體實施例方式
下面，基於
本發明的實施方式。
(實施方式1)圖1是表示本實施方式的冰箱的概略結構的剖視圖。圖2是表示本實施方式的冰箱的配管結構的圖。冰箱1用於食品保存，具有隔熱構造的殼體10。在殼體10的內部，設置有上下分隔成三層的冷卻室11、12、13。
冷卻室11、12、13分別在殼體10的正面側(朝向圖1的紙面時的左側)具有開口部。該開口部由開閉自如的隔熱門14、15、16關閉。在隔熱門14、15、16的反面，安裝有分別呈環繞冷卻室11、12、13的開口部的形態的襯墊17。在冷卻室11、12、13的內部，適當設置有適合於所收納的食品種類的擱板18。
在從殼體10的上表面到背面、進而到下表面的範圍內，配置有以斯特林製冷發動機30為中心要素的冷卻系統及散熱系統。另外，在殼體10的背面上部的一角設置有機械室19，斯特林製冷發動機30設置在該機械室19中。斯特林製冷發動機30的一部分在驅動時形成冷頭。此外，在冷卻室的背面側(朝向圖1的紙面時的右側)的壁內，設置有壁面溫度傳感器82及壁面溼度傳感器81。壁面溫度傳感器82能夠測定位於冷卻室的背面附近且位於後述防止結露用管62附近的部分的溫度，壁面溼度傳感器81能測定位於冷卻室的背面附近且位於後述防止結露用管62附近的部分的溼度。由該壁面溫度傳感器82及壁面溼度傳感器81分別測定的信息藉助信號線傳送到後述的控制裝置90。
在前述冷頭上，安裝有低溫側冷凝器41。此外，在冷卻室13的裡面(背面側)設置有低溫側蒸發器42。低溫側冷凝器41和低溫側蒸發器42經由製冷劑配管連接，由兩者構成低溫側循環迴路40。在低溫側循環迴路40中，封入有CO2等自然製冷劑，通過低溫側蒸發器42及低溫側冷凝器41進行冷熱的傳遞。
在殼體10的內部，設置有用於將由低溫側蒸發器42得到的冷氣分配到冷卻室11、12、13的管道20。管道20在適當位置具有與冷卻室11、12、13連通的冷氣吹出口21。此外，在管道20內部的適當位置設置有用於強制送出冷氣的送風風扇22。
另外，雖然未圖示，但是在殼體10的內部，設置有從冷卻室11、12、13回收空氣的管道。該管道在低溫側蒸發器42的下方具有連通口，待冷卻的空氣如圖1的虛線箭頭B所示供給到低溫側蒸發器42。
斯特林製冷發動機30的另一部分在驅動時形成熱頭。在該熱頭上安裝有高溫側蒸發器(高溫部)51。在該高溫側蒸發器51上，如圖2所示，安裝有溫度傳感器55。此外，在殼體10的上表面(參照圖1)上，設置有向箱外環境散熱的高溫側冷凝器52和散熱風扇110。高溫側蒸發器(高溫部)51和高溫側冷凝器52經由製冷劑配管連接，由兩者構成高溫側自然循環迴路50。散熱風扇110利用由其旋轉產生的氣流促進高溫側冷凝器52和外部氣體之間的熱交換。
在高溫側自然循環迴路50中，封入有水(包括水溶液)或烴類的自然介質，該自然介質在高溫側自然循環迴路50內自然循環。
另一方面，高溫側蒸發器(高溫部)51還與高溫側強制循環迴路60連接。高溫側強制循環迴路60具有使製冷劑強制循環的循環泵61和防止結露用管62、63、64。防止結露用管62、63、64的製冷劑配管的一部分設置在冷卻室11、12、13的開口部。
用製冷劑具有的熱量加熱容易結露的開口部附近(襯墊17和殼體10的接觸部位周邊，即箱內和箱外的邊界區域)，而防止結露。另外，在由於製造上的原因而不能配置高溫側強制循環迴路60的、推測可能發生結露的部位，安裝有通過通電而發熱的電熱加熱器70。
接著，對上述結構的冰箱1的動作進行說明。在上述結構的冰箱1中，驅動斯特林製冷發動機30時，冷頭的溫度降低。因此，低溫側冷凝器41被冷卻，內部的製冷劑被冷凝。
由低溫側冷凝器41冷凝後的製冷劑通過低溫側循環迴路40流入低溫側蒸發器42。流入低溫側蒸發器42的製冷劑在通過低溫側蒸發器42外側的氣流的熱量作用下蒸發，降低低溫側蒸發器42的表面溫度。
因此，通過低溫側蒸發器42附近的空氣成為冷氣，被從管道20的冷氣吹出口21吹出到冷卻室11、12、13中，降低冷卻室11、12、13的溫度。然後，冷卻室11、12、13中的空氣藉助由送風風扇22的旋轉產生的氣流，通過未圖示的管道而回流到低溫側蒸發器42附近。
另外，由低溫側蒸發器42蒸發的製冷劑通過低溫側循環迴路40返回到低溫側冷凝器41，熱量被吸收而再次冷凝。然後，反覆進行上述熱交換動作。
另一方面，如圖2所示，由於斯特林製冷發動機30的驅動而產生的熱量、和由熱頭從箱內回收的熱量作為廢熱而被從熱頭釋放。因此，高溫側蒸發器(高溫部)51被加熱，內部的製冷劑蒸發。
由高溫側蒸發器(高溫部)51蒸發的氣相狀態的製冷劑通過高溫側自然循環迴路50，流入到上方設置的高溫側冷凝器52。流入到高溫側冷凝器52的製冷劑的熱量由藉助散熱風扇110從箱外導入到高溫側冷凝器52內的氣流吸收而冷凝。另外，在高溫側冷凝器52中冷凝的製冷劑通過高溫側自然循環迴路50返回到高溫側蒸發器(高溫部)51，吸收熱量而再次蒸發。然後，反覆進行上述熱交換動作。
此外，在高溫側蒸發器(高溫部)51的內部飽和了的製冷劑中的、液相狀態的製冷劑，藉助循環泵61而在高溫側強制循環迴路60中強制循環，並被導入到防止結露用管62、63、64。因此，冷卻室11、12、13的開口部附近被導入的製冷劑所具有的熱量加熱。
通過設計成這樣的結構，不會消耗不必要的電力，能將容易產生結露的開口部附近的溫度保持在露點溫度以上，防止結露。另外，對於不能配置高溫側強制循環迴路60的、預測可能產生結露的部位，通過向電熱加熱器70通電，可將其溫度保持在露點溫度以上，防止結露。
在此，本實施方式的冰箱1如圖3所示，具有結露檢測部80，基於周圍氣氛溫度及溼度判斷開口部附近的結露可能性的高低；控制裝置90，基於該結露檢測部80的檢測結果，控制散熱風扇110、循環泵61、及電熱加熱器70。
該控制裝置的特徵在於，根據結露可能性的高低，控制高溫側強制循環迴路60的製冷劑循環量和從高溫側自然循環迴路50散失的熱量。進而，將表示由溫度傳感器55檢測的溫度的信號發送到控制裝置90，所述溫度傳感器55測定高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度，並且，控制裝置90基於該信號控制斯特林製冷發動機30的運轉。
具體地說，在控制裝置90基於結露檢測部80的檢測結果判斷開口部附近的結露可能性較高的情況下，開始循環泵61的運轉和向電熱加熱器70的通電，在判斷結露的可能性較低的情況下，停止循環泵61的運轉和向電熱加熱器70的通電。
通過設計成這樣的結構，在開口部附近的結露可能性較低的情況下，箱外壁面不會被不必要地加熱。因此，可抑制對箱內作用的熱負荷，減少消耗電力。例如，在周圍環境為高溫及低溼度的情況下，冷卻所需的負荷增大，熱頭的溫度變高。
但是，通過上述控制，高溫側強制循環迴路60的製冷劑循環量降低。結果，不必加熱箱外壁面，便能適當防止結露。另外，若採用上述那樣的結構，則作為比較容易產生故障的機械要素的循環泵61的運轉時間減少，所以可對冰箱的可靠性提高也有所貢獻。
另外，控制部90基於結露檢測部80的檢測結果判斷開口部附近的結露可能性較高的情況下，與上述控制同時地進行控制，減少斯特林製冷發動機30、散熱風扇110的送風量(即，高溫側自然循環迴路50的散熱量)，使得熱頭的表面溫度和周圍溫度之差為既定值以上。另外，上述既定值以上的溫度差是預先通過實驗求得的值，該值使得通過結露防止用管62、63、64的製冷劑溫度為周圍溫度以上。
通過設計成這樣的結構，即使在斯特林製冷發動機30的負荷較小的情況(例如周圍環境為低溫及高溼度的情況)下，也可將高溫側強制循環迴路60的冷卻溫度維持為既定值以上。結果，可使防止結露用管62、63、64始終起作用。
另外，希望上述結露檢測部80如圖2及圖3所示，具有在比較容易產生結露的部位(結露防止用管62、63、64周邊等)測量壁面溼度的壁面溼度傳感器81。此時，例如希望將控制裝置90設計成，若相對溼度為90％以上則判斷結露可能性較高，若相對溼度不到90％，則判斷結露可能性較低。
通過設計成這樣的結構，控制裝置90可根據箱外壁面附近的相對溼度直接判斷結露的可能性。結果，可用簡單的結構迅速檢測結露。
此外，由壁面溫度傳感器82及壁面溼度傳感器81獲取的防止結露用管62附近的溫度信息及溼度信息被送到控制裝置90。基於該溫度信息及溼度信息，控制裝置90可控制散熱風扇110、電熱加熱器70、循環泵61及斯特林製冷發動機30。
接著，使用圖4～圖6，對為了消滅本實施方式的結露防止用管內的液相流體內部產生的氣泡而對氣相流體施加壓力的方法進行說明。
從圖4可知，前述制冷機的高溫側蒸發器51，下側為液相，上側為氣相，起到氣液分離部的作用。因此，通常在液相側產生的氣泡上升而向氣相側釋放。結果，液相側保持為沒有氣體的狀態(或相當於沒有氣體的狀態)。
但是，在長時間停止制冷機的運轉的情況下，有時因周圍溫度上升而使作為液體的流體的一部分氣化，而在防止結露用管62、63、64內產生氣泡。在產生了較多這樣的氣泡的情況下，即使使制冷機工作，即，使循環泵61起動，防止結露用管62、63、64內的液相流體也不會循環。因此，不能防止結露。
鑑於此，在本實施方式的冰箱運轉方法中，在冰箱的運轉開始時，將制冷機設為活塞以比通常高的速度進行往復運動的運轉狀態。即，通過使活塞以比通常高的速度進行往復運動，在熱交換循環中使高溫側蒸發器(高溫部)51成為比通常運轉時溫度高的狀態。例如，若是在通常運轉時高溫側蒸發器(高溫部)51為38℃的冰箱，則如圖5所示，在循環泵61起動之前高速驅動活塞，使高溫側蒸發器(高溫部)51為50℃。然後，在循環泵61起動後的階段，使溫度緩緩降低，在高溫側蒸發器(高溫部)51達到38℃時，開始通常運轉。
這樣，在冰箱的運轉開始時防止結露用管62、63、64內產生有氣泡的情況下，運轉制冷機，使得高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度比通常運轉時高，由此，藉助氣相側的管即高溫側自然循環迴路50內的氣體的壓力，按壓防止結露用管62、63、64內的氣泡。即，高溫側自然循環迴路50的氣體的壓力使液相側流體的壓力增加。由此，液相內的氣體被液化，氣泡消失。然後，循環泵61起動後，循環泵61順暢地旋轉。利用這樣的方法，可防止在運轉起動時產生問題。
圖6是用於說明實施方式1的冰箱起動時處理的流程圖。在本實施方式的起動時處理中，首先，在S1中，判斷斯特林製冷發動機30的起動開關是否接通。若在S1中判斷制冷機的起動開關沒有接通，則不進行起動時處理，直接結束處理。若在S1中判斷制冷機的起動開關接通了，則執行S2的處理。
在S2中，判斷循環泵61的停止時間是否在既定時間以上。循環泵61的停止時間，是從循環泵61的驅動停止的時刻起，計時器對其停止時間進行計時所得的時間。該停止時間的數據被依次存儲到控制裝置90內部的RAM(隨機存取存儲器)中。
若在S2中，判斷循環泵61的停止時間沒有經過既定時間以上，則不進行起動時處理，直接結束處理。即，若沒有經過既定時間以上，則防止結露用管62、63、64等內產生氣泡的概率極低，所以不進行起動時處理。另外，也可不測量循環泵61的停止時間，而在防止結露用管62、63、64中設置測量防止結露用管62、63、64內的液相流體的流量的流量計，使循環泵61驅動，稍後讀入流量計的值，判斷循環泵61是否進行了驅動，由此判斷是否進行起動時處理。
接著，在S3中，將斯特林製冷發動機30的活塞的驅動速度V設定為初始值。該活塞的驅動速度V為比通常運轉時的驅動速度大的值。接著，在S4中，使活塞以比通常更高的驅動速度V運轉。由此，活塞與通常相比以高速運轉，所以制冷機的高溫側蒸發器(高溫部)51溫度變得比通常高。
接著，在S5中，判斷高溫側蒸發器(高溫部)51是否溫度比通常高且該高溫狀態下的運轉時間經過了既定時間以上。若在S5中判斷為沒有經過既定時間，則在S4中反覆進行使活塞以比通常高的速度運轉的動作。此外，在S5中判斷高溫側蒸發器(高溫部)51以比通常高的溫度運轉了既定時間以上的情況下，執行S6的處理。
在S6中使循環泵61起動。在該階段之前沒有使循環泵61起動(設置有流量計的情況除外)是由於，在斯特林製冷發動機30停止了既定時間的情況下，在防止結露用管62、63、64內產生氣泡的可能性極高，從而有即使使循環泵61起動也只是空轉的可能性。
接著，在S7中，判斷高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度是否降低了。防止結露用管62、63、64內的液相流體開始循環後，則高溫部的熱量被傳遞到防止結露用管62、63、64，所以高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度降低。高溫部的溫度降低了，意味著通過循環泵61的開動而使防止結露用管62、63、64的液相流體開始了循環。在S7中，若判斷高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度沒有降低既定溫度以上，則在S8中執行使循環泵61停止的處理。高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度沒有降低，意味著防止結露用管62、63、64內的液相流體的循環沒有進行。另外，在具有測定液相流體的流量的流量計的情況下，也可根據液相流體的流量判斷是否進行了該S7中的液相流體循環。
接著，在S9中，執行將V的值設為初始值×1.2的處理。由此，在S4的步驟中，使活塞以前次的活塞驅動速度V的1.2倍的驅動速度1.2V進行高速運轉。以後反覆進行S4～S7的步驟。此外，在S7中判斷高溫側蒸發器(高溫部)51降低了既定溫度的情況下，判斷為防止結露用管62、63、64內的液相流體開始循環，在S10中開始斯特林製冷發動機30的通常運轉。然後，結束起動時處理。
另外，在前述實施方式中，為了使高溫側蒸發器(高溫部)51達到比通常運轉時高的溫度，執行使活塞的速度為比通常運轉時大的速度(頻率)的控制，但是也可進行控制，使得在斯特林製冷發送機30剛起動後，活塞的速度(頻率)與通常運轉時一樣，但活塞的行程比通常運轉時大，這樣也能使高溫側蒸發器(高溫部)51達到比通常運轉時高的溫度。因此，在斯特林製冷發動機30剛起動後，執行使活塞的行程比通常運轉時大的控制，如上所述，也可以消滅防止結露用管62、63、64內的氣泡而驅動循環泵61。
另外，在本說明書中，所謂通常運轉時，是指斯特林製冷發動機30進行起動後的運轉、且停止循環泵61或抑制循環泵61的功率的時候。
(實施方式2)接著，對實施方式2的冰箱進行說明。本實施方式的冰箱的結構與前述實施方式1的冰箱結構大致相同。因此，在本實施方式中，只對與實施方式1不同的部分進行說明。
雖然也可如上述實施方式1的冰箱那樣，不另外設置新的加熱裝置，而通過改變冷卻機即制冷機的運轉方法，來對高溫側自然循環迴路50中流動的氣相流體施加壓力，但是在本實施方式中，也可如使用圖7詳細說明的那樣，具有可對在高溫側自然循環迴路50中流動的氣相流體施加熱量的加熱機構(例如加熱器)100。通過使該加熱機構100工作，可對在高溫側自然循環迴路50中流動的氣相流體加熱而加壓。由此，可消滅滯留在高溫側強制循環迴路60內的液相流體的氣泡。
此外，也可代替圖7所示的加熱機構100，而使用可對氣相加壓的泵那樣的加壓機構。根據該方法，也會消滅滯留於高溫側強制循環迴路60內的液相流體內的氣泡。結果，可得到與上述那樣的效果同樣的效果。
另外，本實施方式的冰箱與實施方式1的冰箱大致相同。但是，本實施方式的冰箱與實施方式1的冰箱的不同之處在於，如圖7所示，在流體從高溫側自然循環迴路50的高溫側冷凝器52向高溫側蒸發器51流動的配管中，設置有可對在高溫側自然循環迴路50內流動的氣相流體加熱的加熱機構100。此外，控制機構90構成為，可基於從顯示高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度的溫度傳感器55發送來的信息，使用加熱機構100加熱氣相流體。
下面，詳細說明實施方式2的冰箱的起動時處理。
如圖8所示，在本實施方式的冰箱的起動時處理中，首先，在S11中，判斷制冷機的起動開關是否接通。若在S11中判斷制冷機的起動開關沒有接通，則結束起動時處理。若在S11中判斷制冷機的起動開關接通了，則在S12中判斷循環泵的停止時間是否在既定時間以上。
若在S12中，判斷循環泵的停止時間沒有在既定時間以上，則結束起動時處理。若在步驟12中判斷循環泵的停止時間在既定時間以上，則執行S13的處理。另外，S11及S12的步驟是與實施方式1的起動時處理的S1及S2的同樣的步驟。
接著，在S13中，將與高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度進行對比的溫度基準值設為T。接著，在S14中，開始藉助加熱機構100進行加熱用的處理。接著，在S15中，判斷高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度是否在預先設定的基準值T以上且處於該基準值T的時間在既定時間(例如5分鐘)以上。
若在S15中判斷高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度為基準值T以上的時間沒有經過既定時間以上，則繼續S14的步驟。若在S15中，判斷高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度為基準值T以上溫度的時間經過了既定時間以上，則執行S16的處理。在S16中，執行起動循環泵61的處理。接著，在S17中，判斷高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度是否比基準值T的溫度低。該S17的處理與實施方式1的S7的處理完全相同。
若在S17中判斷高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度不比基準值T的溫度低，則在S18中執行使循環泵61停止的處理。然後，在S19中，將高溫側蒸發器(高溫部)51的基準值T設定為例如比前面的基準值T高5度的值、即新基準值T+5。由此，接著在S14的步驟中以比前次的判斷處理高5度的溫度為基準值，判斷高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度是否比基準值高。這樣，反覆進行S14～S17的步驟。
此外，在S17中，若在使循環泵61起動時高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度降低了既定溫度以上，則判斷為防止結露用管62、63、64內的氣泡消失、防止結露用管62、63、64內的液相流體開始流動。由此，在S20中，執行停止加熱機構100(加熱器)的加熱的處理。然後，在S21中開始通常運轉。
在上述本實施方式中，採用藉助加熱機構100來消滅在高溫側強制循環迴路60內流動的液相流體內的氣泡的方法，所述加熱機構100用於對在高溫側自然循環迴路50內流動的氣相流體進行加熱。但是，也可採用下述方法，即，設置能對在高溫側自然循環迴路50內流動的氣相流體直接加壓的泵，並通過加壓後的氣相流體消滅在高溫側強制循環流路60內流動的液相流體內的氣泡。在該情況下，希望構成為，冰箱具有檢測在高溫側自然循環迴路50內流動的氣相流體的壓力的壓力測定機構(例如壓力傳感器)，控制裝置90接收表示該壓力測定機構的測定值的信號，並基於該信號控制加壓機構(例如泵)。
(實施方式3)接著，對實施方式3的冰箱進行說明。本實施方式的冰箱的結構與前述實施方式1及2的冰箱結構大致相同。因此，在本實施方式中，只對與實施方式1及2不同的部分進行說明。
使用圖9所示的流程圖對實施方式3的斯特林製冷發動機30的控制裝置90中進行的起動時處理進行說明。
在起動時處理中，首先在S21中，判斷作為制冷機的斯特林製冷發動機30的開關是否接通。若在S21中判斷制冷機的起動開關沒有接通，則執行S33的處理。若在S21中判斷斯特林製冷發動機30的起動開關接通，則執行S22的處理。在S22中，開始斯特林製冷發動機30的運轉。接著，在S23中將循環泵61的功率設定為0或P1。然後，在S24中，將散熱風扇110的旋轉速度設定為0或V1。
接著，在S25中計時器開始工作。然後，在S26中，判斷前述計時器的計時是否經過了既定時間。若在S26中判斷計時器的計時沒有經過既定時間，則仍繼續計時。此外，若在S26中判斷計時器的計時經過了既定時間，則在S27中使計時器復位後執行S28的處理。
在S28中，獲取壁面溫度傳感器82的值T1。接著，在S29中再次獲取壁面溫度傳感器82的值T2。然後，在S30中，算出壁面溫度傳感器的值T2和壁面溫度傳感器的值T1的差。然後，在S30中將差T2-T1和既定值K進行比較。若在S30中，差T2-T1在既定值K以上，則執行S31的處理。
在S31中執行使循環泵61起動、或使循環泵61的功率比P1進一步增加的處理。接著，在S32中，控制裝置90使散熱風扇110的旋轉速度比V1進一步增加。
然後，在S33中，獲取壁面溼度傳感器81的值H。接著，在S34中判斷壁面溼度傳感器81的值H是否在90％以上。若在S34中判斷壁面溼度傳感器81的值H為90％以上，則執行S35的處理，若在S34中判斷壁面溼度傳感器81的值H比95％小，則不執行S35的處理，而執行S36的處理。在S35中，控制裝置90使循環泵61的功率降低，或者使循環泵61停止。然後，在S36中開始使斯特林製冷發動機30通常運轉的控制。
在上述本實施方式的斯特林制冷機的起動時處理中，通過S25～S27的處理，判斷在S21中斯特林製冷發動機30的起動開關接通後是否經過了既定時間，若斯特林製冷發動機30起動後經過了既定時間，則在S31中執行使循環泵61起動、或使循環泵61的功率增加的處理。因此，若循環泵61沒有運轉，則高溫側蒸發器(高溫部)51的溫度上升，所以在斯特林製冷發動機30的運轉剛開始後，防止結露用管62、63、64內的液相流體(製冷劑水)的溫度變高。由此，防止結露用管62內的液相製冷劑(製冷劑水)的溫度上升，該液相流體的壓力增加。結果，殘留於液相流體內部的氣泡被壓縮而消滅。另外，關於前述的既定時間及循環泵61的功率，在控制裝置90內存儲有預先在既定條件下通過實驗求出的值。
此外，在S28～S30中將壁面溫度傳感器82的檢測溫度初始值和經過既定時間後的壁面溫度傳感器82的檢測溫度值進行比較，確認壁面溫度傳感器82的檢測溫度值從初始溫度降低了既定溫度，然後在S31中進行使循環泵61起動、或使循環泵61的功率增加的處理。因此，在由壁面溫度傳感器82測定的防止結露用管62內的液相流體(製冷劑水)的溫度比斯特林製冷發動機30的運轉開始時降低既定溫度後，使循環泵61的運轉開始，或使循環泵61的功率增加。即，例如，冷卻空間被冷卻，壁面的溫度降低，隨之防止結露用管62內的液相流體(製冷劑水)的溫度降低，殘留於防止結露用管62內的氣泡由於冷凝而消失，然後執行使循環泵61起動、或使循環泵61的功率增加的處理。結果，因循環泵61急速開始旋轉而使防止結露用管62、63、64內的氣泡被急劇壓縮而消滅時產生的噪音受到抑制。另外，關於前述的既定溫度K及循環泵61的功率，在控制裝置90內存儲有預先在既定條件下通過實驗求出的值。
另外，表示了執行前述S25～S27的處理和前述S28～S30的處理這兩種處理的例子，但是即使是只進行S25～S27的處理和S28～S30的處理中的某一種的冰箱，也可抑制由於殘留於防止結露用管62內的氣泡因循環泵61急速驅動而消滅所產生的噪音。
此外，S25～S30的處理結束後，在S32中使散熱風扇110的旋轉速度增加。即，在推斷殘留於防止結露用管62、63、64內的氣泡消失了的狀態下，開始增加散熱風扇110的旋轉速度V1的功率。換言之，在斯特林製冷發動機30剛起動後，散熱風扇110的旋轉速度與驅動循環泵61後相比為較小的旋轉速度。此時，高溫側冷凝器52的熱交換能力較低。因此，在斯特林製冷發動機30剛起動後，殘留於防止結露用管62內的液相流體(製冷劑水)的溫度比使循環泵61起動後高。結果，循環泵61內的液相流體上作用壓力從而氣泡消失。這樣，通過使散熱風扇110的旋轉速度在斯特林製冷發動機30剛起動後比循環泵61剛起動後小，也能抑制因殘留於防止結露用管62內的氣泡的消失而產生的噪音。另外，關於前述散熱風扇110的旋轉速度V1，在控制裝置90內存儲有預先在既定條件下通過實驗求出的值。
此外，在S33～S35中，根據壁面溼度傳感器81的值是否為既定值，來判斷是否使循環泵61的功率降低、或是否使循環泵61停止。即，防止由於循環泵61的功率較大而使防止結露用管62、63、64內的液相流體的溫度比周邊氣氛的溫度低。結果，能預防結露用管62、63、64及其周圍的壁面附近的氣氛溫度過低從而使氣氛的溼度達到100％以上的問題，即，能預防在冰箱的壁面產生結露的問題。
雖然詳細說明表示了本發明，但是這只是例示，並不起到限定作用，可以清楚地理解為發明的精神和範圍僅由附加的權利要求限定。
權利要求
1.一種冰箱，包括冷卻室(11、12、13)，收納冷卻對象物；制冷機(30)，具有產生用於冷卻前述冷卻室(11、12、13)的冷氣的低溫部(41)、和釋放因前述冷氣的產生而產生的熱量的高溫部(51)；液相循環迴路(60)，與前述高溫部(51)連接，液相流體在其中流動；液相循環泵(61)，設置在前述液相循環迴路(60)中，使前述液相流體循環；和加壓機構(51、100)，能對前述液相流體施加壓力。
2.一種冰箱，包括冷卻室(11、12、13)，收納冷卻對象物；制冷機(30)，具有產生用於冷卻前述冷卻室(11、12、13)的冷氣的低溫部(41)、和釋放因前述冷氣的產生而產生的熱量的高溫部(51)；液相循環迴路(60)，與前述高溫部連接，液相流體在其中流動；液相循環泵(61)，設置在前述液相循環迴路(60)中，使前述液相流體循環；循環迴路(50)，連接前述高溫部(51)和冷凝器(52)，使從前述高溫部(51)受熱而氣化的氣相流體液化；和加壓機構(51、100)，能對前述液相流體施加壓力。
3.如權利要求1或2所述的冰箱，其特徵在於，前述加壓機構(51)是通過由前述高溫部(51)對前述液相流體和/或前述氣相流體施加熱量而進行加壓的機構。
4.如權利要求1或2所述的冰箱，其特徵在於，前述加壓機構(100)是具有獨立於前述高溫部(51)設置的熱源(100)、能對前述氣相流體施加前述熱源(100)的熱量的加熱機構。
5.一種冰箱的運轉方法，所述冰箱包括冷卻室(11、12、13)，收納冷卻對象物；制冷機(30)，具有產生用於冷卻前述冷卻室(11、12、13)的冷氣的低溫部(41)、和釋放因前述冷氣的產生而產生的熱量的高溫部(51)；液相循環迴路(60)，與前述高溫部(51)連接，液相流體在其中流動；液相循環泵(61)，設置在前述液相循環迴路(60)中，使前述液相流體循環；循環迴路(50)，連接前述高溫部(51)和冷凝器(52)，使從前述高溫部(51)受熱而氣化的氣相流體液化；該方法的特徵在於，從前述冰箱(1)的運轉開始起直到藉助前述液相循環泵(61)實現的前述液相流體的循環適當進行的期間，對前述氣相流體施加比通常運轉時施加的壓力高的壓力，從而對前述液相流體施加壓力。
6.一種冰箱，包括冷卻室(11、12、13)，收納冷卻對象物；制冷機(30)，具有產生用於冷卻前述冷卻室(11、12、13)的冷氣的低溫部(41)、和釋放因前述冷氣的產生而產生的熱量的高溫部(51)；液相循環迴路(60)，與前述高溫部(51)連接，液相流體在其中流動；液相循環泵(61)，設置在前述液相循環迴路(60)中，使前述液相流體循環；循環迴路(50)，連接前述高溫部(51)和冷凝器(52)，使從前述高溫部(51)受熱而氣化的氣相流體液化；和控制裝置(90)，控制前述制冷機(30)；該控制裝置(90)，從前述冰箱(1)的運轉開始起直到藉助前述液相循環泵(61)實現的前述液相流體的循環適當進行的期間，執行使前述制冷機(30)的活塞高速運轉的控制、或增大前述制冷機(30)的活塞行程的控制，以使前述制冷機(30)的前述高溫部(51)達到比通常運轉時高的既定溫度。
7.一種冰箱，包括冷卻室(11、12、13)，收納冷卻對象物；制冷機(30)，具有產生用於冷卻前述冷卻室(11、12、13)的冷氣的低溫部(41)、和釋放因前述冷氣的產生而產生的熱量的高溫部(51)；液相循環迴路(60)，與前述高溫部(51)連接，液相流體在其中流動；液相循環泵(61)，設置在前述液相循環迴路(60)中，使前述液相流體循環；和控制裝置(90)，控制前述制冷機(30)及前述液相循環泵(61)；前述控制裝置(90)，以從前述制冷機(30)的運轉開始起經過了既定時間為條件，使前述液相循環泵(61)起動，或使前述液相循環泵(61)的功率增加。
8.一種冰箱，包括冷卻室(11、12、13)，收納冷卻對象物；制冷機(30)，具有產生用於冷卻前述冷卻室(11、12、13)的冷氣的低溫部(41)、和釋放因前述冷氣的產生而產生的熱量的高溫部(51)；防止結露用管(61、62、63)，沿著殼體(10)的內側表面設置，並且與前述高溫部(51)連接，液相流體在其中流動；液相循環泵(60)，設置在包括前述防止結露用管(61、62、63)的液相循環迴路(60)中，使前述液相流體循環；控制裝置(90)，控制前述制冷機(30)及前述液相循環泵(61)；和溫度傳感器(82)，測定前述殼體(10)的表面或前述液相循環管(61、62、63)的溫度；前述控制裝置(90)以前述溫度傳感器(82)的檢測溫度降低為條件，使前述液相循環泵(61)起動或使前述液相循環泵(61)的功率增加。
9.一種冰箱，包括冷卻室(11、12、13)，收納冷卻對象物；制冷機(30)，具有產生用於冷卻前述冷卻室(11、12、13)的冷氣的低溫部(41)、和釋放因前述冷氣的產生而產生的熱量的高溫部(51)；液相循環迴路(60)，與前述高溫部(51)連接，液相流體在其中流動；液相循環泵(61)，設置在前述液相循環迴路(60)中，使前述液相流體循環；散熱器(52)，用於使前述高溫部(51)的溫度降低；散熱風扇(110)，設置在前述散熱器(52)的附近；和控制裝置(90)，控制前述制冷機(30)、前述液相循環泵(61)、及前述散熱風扇(110)；前述控制裝置(90)，在使前述制冷機(30)起動後、使前述液相循環泵(61)起動前，使前述散熱風扇(110)停止，或者以比使前述液相循環泵(61)起動後小的功率驅動前述散熱風扇(110)。
全文摘要
在用於冷卻冰箱的斯特林製冷發動機(30)的運轉開始時，以下述方式運轉，即，使得在高溫側自然循環迴路(50)內流動的氣相流體達到比通常運轉時高的溫度。即，進行斯特林製冷發動機(30)的活塞驅動速度比通常高的運轉，或者進行將設置在高溫側冷凝器(52)上的風扇馬達停止的運轉。因此，高溫側蒸發器(51)內氣液共存的製冷劑的壓力比通常高。由此，存在於高溫測強制循環迴路(60)內的液相流體的壓力也變得比通常高，可消滅在液相流體內產生的氣泡，使循環泵(61)起動。因此，消除了因液相流體內產生的氣泡引起的循環泵(61)不能起動的問題。即，能提供一種通過使防止結露用管內的氣泡消失而使冰箱運轉開始時的液相流體循環適當進行的冰箱及其運轉方法。
文檔編號F25D19/00GK1985136SQ20058002367
公開日2007年6月20日 申請日期2005年6月29日 優先權日2004年7月12日
發明者張恆良, 陳煒 申請人:夏普株式會社