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冷藏库
本案是申请日为2005年5月16日、申请号为200580015882.8(PCT/JP2005/008867)、发明名称为冷藏库的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及已提高冷冻循环内冷冻机油返回到压缩机中性能的冷藏库。
背景技术
近年来，从地球环境保护的观点出发，在进一步要求冷藏库节能的同时，还力求提高其使用性能以及收容性能。
就现有的这种冷藏库而言，其采用的方法是将形成机械室的压缩机等设置于从冷藏库的库内收容性角度出发使用便利性差的冷藏库本体的顶面或者冷藏库本体背面的上部。例如，在日本特开平11-183014号公报中揭示有这样的方法。
图12表示在日本特开平11-183014公报中所揭示的现有技术的冷藏库的结构。
冷藏库本体1具有从上面开始由冷藏室2、蔬菜室3和冷冻室4构成的结构。冷藏室2具有旋转门5，蔬菜室3具有蔬菜室抽屉门6，冷冻室4具有冷冻室抽屉门7。在这样的结构中，由库内风扇8和蒸发器9等构成的冷却单元10，被设置在冷冻室4的背面后部，使得其高度与形成收容部的作为最下面储藏室的冷冻室4的开口部高度的尺寸大致相同。形成机械室11的压缩机12等被设置在从冷藏库的库内收容性角度出发使用便利性差的冷藏室2的顶面或者冷藏库本体1背面的上部。
按照这样的结构，通过将机械室11的体积部分从区分冷藏室2和蔬菜室3的分隔壁的下侧移向上侧，就必然能够在各储藏室的内部容积一定时，使冷藏室2和蔬菜室3的间隔壁的位置下降，使得蔬菜室3内的收容物品容易取出。
但是，在上述现有的结构中，由于压缩机被放置在冷藏库本体的顶面上，蒸发器被放置在冷藏库本体底面附近，使得连接蒸发器出口与压缩机的连接管的立起高度变长。此外，由于通过降低例如构成冷藏库本体的聚氨酯的导热率或者使用真空隔热材料等能够提高冷藏库本体的隔热性能，与此相应能够减小压缩机的能力，使制冷剂的循环量大幅度降低。伴随着这一点，管道内制冷剂的流速降低，冷冻机油返回到压缩机中的量减少而成为问题。
此外，滞留在蒸发器中的冷冻机油，即使在压缩机运转以外的阶段，在蒸发器的除霜时通过制冷剂的热对流(thermo siphon)效应而与制冷剂一起返回到压缩机中。但是，在冷冻机油中制冷剂的溶解度比较小的情况下，就难以与制冷剂一起运转到压缩机中，产生返回到压缩机中的量减少的问题。
发明内容
冷藏库具有冷冻循环，该冷冻循环依次包括压缩机、冷凝器、减压器和蒸发器而形成有一系列制冷剂流路，压缩机被配置在比上述蒸发器更上面的位置，在冷冻循环中封入有作为制冷剂的烃类和作为冷冻机油的矿物油。
附图说明
图1是在本发明实施方式1中的冷藏库的截面图。
图2是在本发明实施方式1中的冷藏库的制冷剂和冷冻机油的溶解度曲线图。
图3是在本发明实施方式2中的冷藏库的从背面观察的正面图。
图4是在本发明实施方式2中的冷藏库的从背面观察的正面图。
图5是在本发明实施方式2中的冷藏库的从背面观察的正面图。
图6是在本发明实施方式3中的冷藏库的从背面观察的正面图。
图7是在本发明实施方式4中的冷藏库的截面图。
图8是在本发明实施方式4中的冷藏库的管道结构图。
图9是在本发明实施方式5中的冷藏库的截面图。
图10是在本发明实施方式5中的冷藏库的时序图。
图11是在本发明实施方式6中的冷藏库的时序图。
图12是现有的冷藏库的截面图。
标号说明：
1、100冷藏库本体；2、104冷藏室；4、106冷冻室；9、124蒸发器；11、117机械室；12、118压缩机；13、115第一顶部；14冷藏库外箱背面；15、116第二顶部；16、120冷凝器；17机械室盖；18冷冻循环；19、122毛细管；20吸入管；21弯曲部；22阱部；23冷藏室冷却用蒸发器；24冷冻室冷却用蒸发器；25连接管；105蔬菜室；119机械室风扇；121冷凝器风扇；123冷却风扇；126机械室盖；132排气容量可变型压缩机(压缩机)；133排气容量控制机构；134冷藏库内温度检测机构；135控制机构；136a第一定时器；136b第二定时器。
具体实施方式
本发明的目的在于解决上述现有的问题而提供一种冷藏库，能够提高冷冻循环内的冷冻机油返回到压缩机的性能，提高将压缩机放置在蒸发器上方的冷冻循环的可靠性。
为了解决上述问题，本发明的冷藏库具有依次包括压缩机、冷凝器、减压器和蒸发器的冷冻循环，其中，压缩机被设置在蒸发器的上方，在冷冻循环中封入有作为制冷剂的烃类和作为冷冻机油的矿物油。
通过使用烃类作为制冷剂，例如与现有的制冷剂是代替氟利昂制冷剂的R134a的情况相比，由于烃类的每单位体积冷冻能力与现有相比大约小1/2，因此，为了确保同样的冷冻能力，需要使压缩机气缸的容积大约增大2倍左右，由此，使制冷剂的体积流量增加，使压缩机运行时在管内的流速增加。
此外，通过使用矿物油作为冷冻机油，与现有的R134a和酯油的组合相比，制冷剂相对于冷冻机油的溶解度增大。
本发明的冷藏库，通过增大在压缩机运行时的管内的流速，而能够确保冷冻机油在立起管道中上升时具有足够的流速，能够增大从蒸发器返回到压缩机的冷冻机油量，从而能够提高冷藏库的可靠性。
此外，由于使用的是制冷剂相对于冷冻机油的溶解度增大的冷冻机油，所以，在除霜过程中，利用热对流(thermo siphon)效应使得从蒸发器返回到压缩机中的冷冻机油的量与制冷剂量一起变大，从而，能够提高冷藏库的可靠性。
下面，参照附图说明本发明的实施方式。对于与在背景技术中的现有例和前面已经说明过的实施方式相同的结构，标注相同的符号，并省略其详细说明。其中，本发明并不限于这样的实施方式。
(实施方式1)
图1是本发明实施方式1中的冷藏库的简要图。图2是在该实施方式中的制冷剂在冷冻机油中的溶解度的曲线图。
在冷藏库本体1中，在上方设置有作为相对高温的区间的冷藏室2，而在下方放置有作为相对低温的区间的冷冻室4，该冷藏库具有所谓的下制冷式(bottom freezer)的形态。冷藏室2以及冷冻室4例如使用聚氨酯(urethane)之类的隔热材料而与周围隔热。此外，放入或者取出食品等收纳物的过程是通过图中未显示的隔热门来进行的。
为了进行冷藏保存，将冷藏室2的温度通常设定在1～5℃。但是，为了提高保鲜的性能，冷藏室2的温度有时也被设定在稍低的温度，例如被设定在—3～0℃，根据收纳物品的不同，使用者有时可以在上述范围内自由地切换设定温度。此外，为了保鲜葡萄酒或者根类蔬菜等，有时也可以将冷藏室2的温度例如设定在10℃左右。
为了冷冻保存，冷冻室4的温度通常被设定在—22～—18℃，但是，为了提高保鲜性能，有时也将其温度设定在更低的温度，例如—30～—25℃。
在冷藏库本体1的上面构成有机械室11。机械室11的底面通过第一顶面部13和设置在冷藏库外箱的背面14侧的比第一顶面部13更低位置处的第二顶面部15而构成为阶梯状。冷凝器16被设置在第一顶面部13上方的空间部内，压缩机12被设置在第二顶面部15上方的空间部内。作为覆盖冷凝器16和压缩机12的树脂制的盖体的机械室盖17，其利用螺丝等而被固定在冷藏库本体1上。
在此，由于蒸发器9被设置在冷冻室4的后面，所以压缩机12和蒸发器9在高度方向上的关系如下所述，即，在冷藏库本体1的部分顶面上配置压缩机12，在下部附近的部分位置上配置蒸发器9。因此，在从蒸发器9到压缩机12的冷冻循环内，制冷剂的返回通道在高度的方向上具有相当于立起(直立)距离的关系。
冷冻循环18形成依次包括压缩机12、冷凝器16、作为减压器的毛细管19和蒸发器9的一连串制冷剂流路。
该压缩机12是通过活塞在气缸内进行往复运动对制冷剂进行压缩的往复移动型压缩机。
此外，机械室11的区间是由第一顶面13、第二顶面15和机械室盖17所构成。
其中，在冷藏库本体1中，在使用三通阀或者切换阀的冷冻循环18的情况下，这些功能部件有时也被放置在机械室11内。
此外，在本实施方式中，作为构成冷冻循环18的减压器是毛细管19，但是，有时也可以是能够自由地控制由脉冲电机驱动的制冷剂流量的电子膨胀阀。
下面，说明在如上结构的冷藏库中的动作和作用。
利用压缩机12的动作而排出的高温高压制冷剂，在冷凝器16中，在与冷藏库本体1上方的空气进行热交换以进行放热的同时而被冷凝液化，并到达毛细管19。随后，在毛细管19中，一边与吸入管(suctionline)20进行热交换一边被减压并到达蒸发器9。
通过冷却用风扇(图中未显示)的作用，并利用蒸发器9内的制冷剂的蒸发作用，使温度变成低温的冷气流入到冷藏室2和冷冻室4中，从而分别对各自室内进行冷却。在蒸发器9内，与库内的空气进行完热交换的制冷剂随后通过吸入管20而与冷冻机油一起被吸入到压缩机12中。
这样冷冻循环8构成为将压缩机12配置在蒸发器9的上方，在这种情况下，特别是如本实施方式那样将压缩机12配置在冷藏库本体1的部分顶面上，而蒸发器则被配置在靠近冷藏库本体1的下部附近，从蒸发器9到压缩机12的制冷剂返回通道立起的距离比较大的情况下，对于从压缩机12与制冷剂一起排放到冷冻循环18中并滞留在蒸发器9内、特别是滞留在图中未显示的储罐中的冷冻机油，是否通过吸入管20而返回到压缩机12中就成为关系到压缩机12的可靠性的重要问题。
此外，对于立起管道内的冷冻机油的返回特性，可以考虑冷冻机油粘度的影响，而更为依赖的是管道内制冷剂的流速这一点是广为人知的。
但是，为了确保制冷剂的流速，需要一边扩大压缩机12的气缸容积，同时还要提高压缩机12的转速，在通过增大冷冻能力确保制冷剂的流速时，会导致蒸发器9的蒸发温度的降低，由于压缩机12的压缩比的增大会导致消耗的电力增大，所以，是难以用这些手段来解决问题的。
因此，在本实施方式中，作为冷冻循环18的制冷剂使用的烃类制冷剂的例子，使用的是异丁烷(isobutane)。
表1表示的是异丁烷和作为现有氟利昂替代品的例如R134a在—30℃时的饱和溶液中的物理性能值。
【表1】
 

比重   (kg/m³)蒸发潜热(kJ/kg) 每单位体积的冷冻能力   (比重×蒸发潜热)(kJ/m³)异丁烷1.360382.91520.8R134a4.426219.52971.6CO₂37.908303.4811258.5
如表1所示，与异丁烷每单位体积的冷冻能力是520.8kJ的情况相反，现有的代替氟利昂制冷剂的R134a的每单位体积冷冻能力是971.6kJ，异丁烷与R134a相比，其每单位体积的冷冻能力大约为1/2。因此，为了使压缩机12的冷冻能力与现有的R134a相等，而需要使压缩机12的气缸容积增大至大约两倍左右，压缩机12在每单位时间内的活塞推压量同样也需要增大到大约两倍左右。这就是说，由于单位时间内制冷剂的体积流量增大，因此，当压缩机12运转时，管内的流速会增大到两倍左右。
此外，作为自然制冷剂的CO₂每单位体积的冷冻能力为11258.5kJ，若异丁烷与CO₂相比，则每单位体积的冷冻能力大约为其1/20。因此，为了使压缩机12的冷冻能力与CO₂相等，需要使压缩机12的气缸容积增大至大约20倍左右，压缩机12的每单位时间的活塞按压量也要增大到大约20倍左右。即，由于制冷剂每单位时间内的体积流量增大，所以使得压缩机12在运转时在管内的流速要增大到20倍左右。
由此，在将压缩机12放置在蒸发器9上方的情况下，在蒸发器9内滞留的冷冻机油能够迅速地返回到压缩机12中，由此，降低了由于压缩机12内冷冻机油不足所引起的压缩机12损伤等的危险性。
此外，滞留在蒸发器9内的制冷剂，即便是在利用除霜加热器(图中未显示)的作用对蒸发器9进行除霜时，由于制冷剂的热对流效应，其也能够与制冷剂一起返回到压缩机12中。但是，在压缩机12放置在蒸发器9的上方，特别是在作为立起管的吸入管20的全长过长的情况下，当制冷剂在冷冻机油中的溶解度比较小时，也会有运转的冷冻机油与制冷剂一起返回到压缩机12中的量减少的问题。
在此，作为冷冻循环18的冷冻机油，使用与异丁烷相溶性良好的矿物油。
图2是在本实施方式中的异丁烷和矿物油组合的情况下与在现有的例如R134a和酯油的组合的情况下溶解度曲线的比较的图。横坐标表示的是蒸发器9内的制冷剂温度(蒸发温度(℃))，纵坐标表示在冷冻机油中溶解的制冷剂的溶解度(溶解度(质量％))。在图2中，实线31表示的在异丁烷和矿物油组合情况下的溶解度曲线，而虚线32表示的是在R134a和酯油的组合的情况下的溶解度曲线。按照图2，伴随着蒸发器9内蒸发温度的上升，两种情况下的溶解度都要增大，但是，可以看出，蒸发温度越高，则其差别就越大。通常蒸发器9的除霜是在附着于蒸发器9上的霜融化之后，进行到预期蒸发器9到达比较安全的大约10℃左右。在此，当在蒸发器9的温度为10℃的点进行比较时，在异丁烷和矿物油组合情况下的溶解度31与在R134a和酯油组合的现有情况下溶解度32相比，要高出大约50％左右。
由此，即使是在将压缩机12配置在蒸发器9的上方，并且作为立管的吸入管20的全长比较长的情况下，也能够在除霜时，利用制冷剂的热对流效应，增加与制冷剂一起而从蒸发器9返回到压缩机12中的冷冻机油的量。
其中，在压缩机是内部高压型的情况下，由于在密闭容器的内部空间中以雾状散布的冷冻机油与排出的制冷剂一起排放到压缩机外，而本实施方式的压缩机12是内部低压型，所以，能够限制从压缩机12排放到冷冻循环18中的冷冻机油的量。为此，能够降低与冷冻机油返回特性有关的制冷剂管道中冷冻机油的绝对滞留量，降低因压缩机12内的冷冻机油不足而造成压缩机12损伤的危险性。而且，还能够抑制由于制冷剂管道中滞留的冷冻机油所造成的蒸发器9或者冷凝器16等换热器效率降低。
此外，通过降低构成冷藏库本体1的例如聚氨酯的导热率或者使用真空隔热材料等而能够提高冷藏库本体1的隔热性能，即使在出现使压缩机12的能力降低必要性的情况下，如上所述，通过异丁烷、矿物油和内部低压型压缩机12的组合，而能够很容易确保压缩机12内必需的冷冻机油。
如上所述，在本实施方式中具有依次包括压缩机12、冷凝器16、作为减压器的毛细管19和蒸发器9的一连串制冷剂流路形成的冷冻循环18，即使在压缩机12被放置在蒸发器9上方的情况下，在冷冻循环18中封入有作为制冷剂的烃类和作为冷冻机油的矿物油，使压缩机每单位时间的排气量比R134a等增大，由于每单位时间内制冷剂的流量增大，虽然从压缩机12排出的冷冻机油返回到压缩机12中，还是能够确保在管道中有足够的流速，同时，由于制冷剂在冷冻机油中的溶解度增大，而能够使制冷剂溶解于冷冻机油内以降低冷冻机油的粘度，能够进一步增加从蒸发器返回到压缩机中冷冻机油的量。
此外，通过将压缩机12放置在冷藏库本体1的部分顶面上，即使从蒸发器9返回到压缩机12的制冷剂流路立起的距离增大的情况下，虽然从压缩机12排放出的冷冻机油返回到压缩机12中，也还是能够确保在管道中有足够的流速，同时，由于制冷剂在冷冻机油中的溶解度加大，而能够改善冷冻机油从蒸发器9返回到压缩机12中的性能，确保冷藏库的可靠性。
此外，在本实施方式中，由于压缩机使用的是使活塞在气缸内往复运动对制冷剂进行压缩的往复式压缩机，与旋转式压缩机相比，能够以比较高的精度对活塞和气缸之间的间隙(clearance)进行管理。由此，为了在活塞和气缸之间进行密封，不用大量的冷冻机油，也能够确保足够的密封性，与经由气缸排出的制冷剂一起排出的冷冻机油的量也能够降低到最低。因此，能够降低从压缩机排出的冷冻机油的量，降低因压缩机12内冷冻机油不足造成损伤压缩机12等的危险性。
其中，由于通过异丁烷、矿物油和内部低压型压缩机的组合而带来的上述效果，在将压缩机12配置在蒸发器9上方的情况下，即使压缩机12和蒸发器9的距离比较远，例如，如本实施方式那样，在将压缩机12配置在冷藏库本体的部分顶面上，而将蒸发器配置在冷藏库本体1的下部附近，从蒸发器9到压缩机12的制冷剂返回流路的立管距离比较大的情况下，也能够充分地确保冷藏库的可靠性。
由此，在冷藏库本体1中设置有温度带不同的多个贮藏室的情况下，可以在最上面的贮藏室以外的贮藏室中设置蒸发器9，通过使蒸发器9离开在压缩机12运转时温度升高的压缩机12以及冷凝器16等，而能够减少由于从高温部排热影响所造成的蒸发器9的冷却损失，由于能够以最大的限度利用蒸发器9的冷冻能力，所以能够降低电力的消耗。
其中，如上所述的压缩机12，具有例如密闭容器、包括在密闭容器中的电动要素(包括由定子、转子等构成的电动机等)以及压缩要素(包括气缸、活塞等)，密闭容器的内部空间为冷冻循环中的低压侧，与密闭容器的内部空间为在冷冻循环中的高压侧的情况相比，能够限制从压缩机排出到冷冻循环中的冷冻机油的量，降低与冷冻机油返回性能有关的冷冻机油在制冷剂管道中的绝对滞留量，从而能够降低由于压缩机内冷冻机油不足所引起压缩机损伤的危险性。
(实施方式2)
图3、图4、图5表示在本发明实施方式2中的冷藏库大致情况的图。其中，对与实施方式1同样的结构标注同样的符号，并省略其详细说明。
其中，与上述实施方式相同，作为制冷剂使用烃类的制冷剂，例如异丁烷，而对于冷冻机油则封入有与异丁烷具有相溶性的矿物油。
在图3中，在连接压缩机12和蒸发器9的吸入管20中设置有弯曲部21。当弯曲部21的弯曲角度相对于垂直方向成角度θ°时，与吸入管20中从蒸发器9返回到压缩机12的制冷剂的流向相反的冷冻机油的重力分量的影响变小，需要乘以一个cosθ。如此，由于作为连接蒸发器9和压缩机12的吸入管具有如上所述的弯曲部21，所以使得与从蒸发器9向压缩机12流动的制冷剂流向相反的冷冻机油的重力分量的影响能够得到缓和。为此，冷冻机油就能够更快地从蒸发器9返回到压缩机12中。
此外，在冷冻循环18中的目的是增大蒸发器9内制冷剂的焓(enthalpy)，吸入管20和毛细管19例如构成为由焊锡等使之在规定距离内接触，以进行热交换。由于通过设置弯曲部21能够使吸入管20的距离延长，所以使得与毛细管19进行热交换的距离也容易延长，这样就能够降低增大蒸发器9冷冻能力所消耗的电力。
其中，如图4所示，当在吸入管20上设置有多个弯曲部21，使吸入管20构成向着压缩机12方向的蛇行(蜿蜒曲折)管时，由于能够进一步使弯曲角θ变小，而能够使冷冻机油更快地从蒸发器9返回到压缩机12中。
此外，由于能够使吸入管20的距离更长，也能够使得与毛细管19进行热交换的距离更长，所以，能够降低增大蒸发器9的冷冻能力所消耗的电力。
其中，如图5所示，当在吸入管20中设置有使垂直向下的一部分管道弯曲为U字或者S字状的阱部(trap)22时，由于在吸入管20内流动的冷冻机油，在弯曲部21中沿着垂直方向落下，由重力加速度的影响使冷冻机油的流速加大。然后，经过阱部22，由于在流速增大的状态下再在吸入管20内上升直到压缩机12，而能够使冷冻机油更可靠地从蒸发器9返回到压缩机12中。
因此，通过在作为蒸发器9和压缩机12的连接管道的吸入管20内设置阱部22，使得在吸入管20内立起的冷冻机油在阱部22正前沿垂直方向下落，从而，通过加速度的影响增大冷冻机油的流速，在流速增大的状态下至压缩机12为止再次在吸入管20内立起，能够更可靠地使冷冻机油从蒸发器9返回到压缩机12。
(实施方式3)
图6表示的是在本发明实施方式3中的冷藏库的简要图。其中，对与实施方式1相同的结构，标注相同的符号，并省略其详细说明。
其中，与如上所述的实施方式相同，作为制冷剂使用烃类制冷剂，例如异丁烷，对于冷冻机油则封入有与异丁烷具有一定相溶性的矿物油。
在冷藏库本体1中，将作为温度较高区间的冷藏室2配置在上部，将作为温度较低区间的冷冻室4配置在下部。在冷藏室2内的例如背面侧，配置有冷藏室冷却用蒸发器23，以对冷藏室2进行冷却，在冷冻室4内的例如背面侧，配置有冷冻室冷却用蒸发器24，以对冷冻室4进行冷却。此外，在冷冻循环18内，冷藏室冷却用蒸发器23被配置在冷冻室冷却用蒸发器24的上游侧，在冷藏室冷却用蒸发器23的出口部和冷冻室冷却用蒸发器24的入口部之间连接有连接管25。
通过用专用的蒸发器分别对贮藏室进行冷却，而可以防止在贮藏室之间发生味道转移，由于伴随着冷藏室冷却用蒸发器23的高蒸发温度化的压缩机12的效率提高而降低了电力消耗，也使冷藏室2内的湿度提高。但是，由于蒸发器管道的容积增大，使得滞留在蒸发器内的冷冻机油也增加，特别是在将压缩机12配置在各蒸发器上方的情况下，会有压缩机12内的冷冻机油不足的危险。
通过在冷藏库本体1内、将位于冷冻循环18内上游侧的冷藏室冷却用蒸发器23配置在位于冷冻循环18内下游侧的冷冻室冷却用蒸发器24的上方，而能够使冷冻机油不需要逆着重力方向而从冷藏室冷却用蒸发器23送到冷冻室冷却用蒸发器24中。因此，能够使冷冻机油更快地返回到压缩机12中。
此外，除了上述结构以外，在连接管25中没有设置阱部，通过将与直管弯曲的角度θ2设定在90°以上且180°以下，使得从压缩机12内排放到冷冻循环18内并滞留在作为上游蒸发器的冷藏室冷却用蒸发器23特别在出口部分的冷冻机油，得以被迅速地送到作为下游蒸发器的冷冻室冷却用蒸发器24中，从而降低了由于压缩机内的冷冻机油不足造成的压缩机损伤等的危险性。
由此，能够将滞留在冷藏室冷却用蒸发器23内的冷冻机油的量限制在其最小的限度，能够降低由于压缩机12内的冷冻机油不足而造成的压缩机12损伤等危险性。
其中，在本实施方式中，是将最上面的贮藏室作为冷藏室2，但是，在以冷冻室4作为最上面的上制冷式(top freezer)冷藏库中，也可以在冷冻循环18内将冷冻室冷却用蒸发器24配置在冷藏室冷却用蒸发器23的上游，通过采用在连接冷冻室冷却用蒸发器24和冷藏室冷却用蒸发器23的连接管中不设置阱部的结构也能够得到同样的效果。
此外，若管道构成为能够将冷藏室冷却用蒸发器23和冷冻室冷却用蒸发器24，在从入口部到出口部的通道中不使用立管而使制冷剂从上向下流动，则由于不存在与蒸发器内制冷剂的流向相反的冷冻机油的重力影响，而能够提高冷冻机油的流速，还能够使在各蒸发器中滞留的冷冻机油迅速地返回到压缩机12中。
(实施方式4)
图7是表示在本发明实施方式4中的冷藏库的概要图。图8是在该实施方式中的管道结构的概要图。其中，对于与在背景技术中所述的相同的结构标注相同的符号，并对其详细的说明予以省略。
在图7和图8中的冷藏库本体100，包括在由利用ABS等树脂通过真空成形制成的内箱101和使用预涂敷钢板等金属材料的外箱102所构成的空间中，注入发泡填充的隔热体103构成的隔热壁。隔热体103例如使用聚氨酯(polyurethane)硬泡沫或者酚泡沫(phenol foam)或者聚苯乙烯泡沫(styrene foam)。当使用烃类的环戊烷(cyclopentane)作为发泡剂时，从防止温室效应的观点出发是特别优选的。
该冷藏库的结构如下所述，即，冷藏库本体100被分割成多个隔热区，上部是旋转门式，下部是抽屉式。从上面开始由冷藏室104、抽屉式的蔬菜室105和抽屉式的冷冻室106构成。在各个隔热区域内分别通过垫圈109而设置有隔热门。从上面开始是冷藏室旋转门110、蔬菜室抽屉门111和冷冻室抽屉门112。在冷藏室旋转门110上设置有门套(door pocket)111，作为收容物品的空间，在库内设有多个收容架113。此外，在冷藏室104的最下面设置有贮藏箱114。
此外，冷藏库本体100设置有第一顶面115和在深处部分降低凹陷的第二顶面116，构成机械室117。
冷冻循环由在第二顶面116上以弹性支持着的压缩机118、设置在压缩机118附近的机械室风扇119、设置在冷藏库本体100下部的冷凝器120、设置在冷凝器120旁边的冷凝器风扇121、作为减压器的毛细管122、用来除去水分的干燥器(图中未显示)、设置在蔬菜室105和冷冻室106的背面，在冷却风扇123旁边的蒸发器124、以及吸入管125连接成环状而构成。
此外，制冷剂使用的是烃类制冷剂，例如异丁烷，在压缩机118内封入有与异丁烷具有相溶性的矿物油。
机械室117在比第一顶面116更高的位置处设置有用螺丝等固定的机械室盖126，在机械室内收纳有压缩机118和机械室风扇119。利用盖部和顶面高度之差，在机械室盖126上设置有与第一顶面116的上部相连通的开口部(图中未显示)而构成散热风道。
管道的结构是从压缩机118排出之后，能够利用铝带(aluminumtape)等进行热交换而安装在侧面板上，与底部的冷凝器120连接。而且，经由干燥器(图中未显示)连接着毛细管122，使得排出冷凝器120之后能够经由冷藏库本体100前面开口的周围返回到设置在后侧面的机械室117。
毛细管122和吸入管125均为同样长度的铜管，以留有端部并且中心部位能够进行热交换的方式而被焊接。毛细管122使用内部流动阻力比较大的细口径的铜管以用来减压，其内径为0.6～1.0mm，设计不同长度组合以调节减压量。为了减少压力损失，吸入管125使用大口径的铜管，为降低成本而设计成其外径为标准管道尺寸的6.35～7.94mm。
此外，为了确保热交换部的长度，而使热交换部蛇行且紧凑地盘绕，使得在冷藏室104的背面形成蛇行部，并埋入在隔热体103中，使得内箱101和外箱102的中间不接触。毛细管122和吸入管125，其一端从内箱101的蔬菜室105后边突出而连接到蒸发器124上，此外，另一端在机械室117中突出而连接到压缩机118等上。
此外，库内是由包括挡板127的风道128对被蒸发器124冷却的冷气进行分配，从而进行温度调节。
而且，在蒸发器124的下面设置有除霜加热器129，在其下面设置有排水器(drain)130，接收除霜的水并将其排出。在冷藏库本体100的外部，在排水器130的下面设置有蒸发皿131，用来收集除霜时所排出的水。
蒸发皿131被配置在冷凝器120的后面。通过冷凝器风扇121将经过冷凝器120的高温空气吹过蒸发皿131的表面，而可以将除霜的水干燥。
各室的温度设定如下所述那样进行，即，通常将冷藏室104为了进行冷藏保存而不被冻结的温度下限设定为1～5℃，贮存箱114为了提高鱼肉等的保鲜性能，其温度被设定在较低温度，例如—3～0℃。由于贮藏箱设置在冷藏室104的下面，所以，在用冷却风道的开口面积调节冷却量时很容易得到比冷藏室104更低的温度，因此可以不用专门的挡板(damper)。
蔬菜室105设定在与冷藏室104相同或者稍高的温度，经常被设定为2～7℃。在不冻结的情况下，温度越低则越能够长时间保持蔬菜的新鲜度。此外，蔬菜室105能够利用冷却风道的开口面积来调节冷却量，因此也无须设置专用的挡板。
冷冻室106被设定在用于冷冻保存的温度，通常是—22～—18℃，但是，为了提高冷冻保存的状态，有时也设定在—30℃或者—25℃的低温。
在如上结构的冷藏库中，说明其动作和作用。
根据使库内温度设定在规定的温度来运行冷却的进程。首先，通过压缩机118的动作排放出的高温高压制冷剂，通过利用冷凝器风扇121由冷藏库本体100下面温度比较低的空气冷却的冷凝器120和设置在冷藏库本体100周围的管道而放热并同时被冷凝液化，并到达毛细管122。然后，制冷剂在毛细管122中和吸入管125进行热交换，同时减压成为低温低压的制冷剂而到达蒸发器124中。
通过冷却用风扇123的动作，使得与低温的蒸发器124进行热交换的低温冷气，利用与库内隔热的冷却管道128和挡板127而从排出口(图中未显示)分配到各室来进行温度调节。排放到库内的冷气，在返回风道(图中未显示)中再次被导入蒸发器124中而构成循环。
在蒸发器124中，与库内的空气已进行热交换的制冷剂，随后通过吸入管125而被吸入到压缩机118中。此时，为了确保压缩机滑动部件润滑性而被封入到压缩机118中的冷冻机油，具有与制冷剂的相溶性，从而一起在管道中循环。因此，在压缩机118被设置在冷藏库本体上方的情况下，确保冷冻机油的循环性就成为涉及可靠性的重要因素，但是，通过使用异丁烷作为制冷剂，就能够在运转时增加管内气体流速，从而提高冷冻机油的循环性。特别是通过使用具有相溶性的矿物油，即使由于相变产生液体制冷剂或者两相制冷剂的情况下，也能够提高冷冻机油的循环性。
而且，通过在离开压缩机118的场所设置冷凝器120，使得由于不受到成为高温的压缩机118的热影响，而能够使管道的长度缩短以实现小型化。由此，由于能够缩短冷凝器管道的长度，并能够减少冷冻机油在高压管道中的滞留量，所以，能够减少在高压管道中与液体制冷剂混合的冷冻机油的量，从而提高冷冻机油的循环性能。
此外，通过在离开压缩机118并且在作为冷藏库本体100下部的底面上设置冷凝器120，从一般室内温度的分布来看，能够与相对地比室内上部温度低的室内下部的低温空气进行热交换，从而能够进一步实现小型化。由此，因为能够进一步减少在高压管道中液体制冷剂的滞留量，所以能够降低在高压管道中与液体制冷剂混合的冷冻机油量，从而，能够提高冷冻机油的循环性。
这是由于在冷藏库的设置空间中，通常也有温度偏差，越靠近天井处则温度越高。此外，近年来在气密性很高的住宅中，该温差就会变得更加显著。在通常设置冷藏库的厨房环境中，由于处理机器的影响，会产生更加显著的温差。
此外，如本实施方式，在冷冻室106配置在冷藏库本体100下部的所谓的下冷冻型冷藏库中，由于冷冻室106和冷凝器120相邻，所以，即使因热传导而使底面温度降低，冷凝器120的小型化也是可能。
由于通过冷凝器120的管道长度小型化，能够降低液体制冷剂在高压管道中的滞留量，所以能够减少与高压管道中液体制冷剂混合的冷冻机油的量，从而能够提高冷冻机油的循环性。
其中，上述内容是在通过冷凝器120的小型化使滞留的冷冻机油绝对量降低而提高冷冻机油循环性的观点叙述的。也可以考虑到如下的情况，即，由于特别是主冷凝器120设置在冷藏库本体100的底面上，且比蒸发器124更低的位置上，其它的冷凝管道(例如防止冷藏库本体外壳结露的管道等)所经过的路径比较长，而且在多用直立管道的情况下，在外部气温比较低的冬季或者夜间的条件下，液体制冷剂的量会增大，混合的冷冻机油的粘度也会相应增大，使循环性降低。但是，在这样的条件重叠的情况下，由于通过使用烃类的异丁烷等作为制冷剂，能够极大地增强运转时管道内的流速，所以与此流速增强的同时，能够确保冷冻机油的循环性。
其中，这次叙述的是3门型的布局，对于4门或5门等多门型的布局也得到同样的效果。
此外，冷凝器120也可以是细的盘管、螺旋型细盘管或平板型盘管等任何一种。
(实施方式5)
图9是本发明实施方式5的冷藏库的简要图。图10是同一个实施方式的时序图。其中，对与背景技术相同的结构标注同样的符号，对其详细的说明予以省略。
在压缩机132中，使用了其内部保持低压的可变排气容量方式的往复式变频压缩机。
与上述实施方式同样，使用了烃类制冷剂，例如异丁烷作为制冷剂，在冷冻机油中封入了与异丁烷有一定相溶性的矿物油。
可变排气容量的方式，除了使用变频器控制转速的往复式以外，也使用转子、涡轮等压缩方式或进行行程控制的线性压缩方式，通过排气容量控制机构133进行控制而使排气容量(冷却能力)发生变化，但在本实施方式中，特别使用了低压容器型的变频往复方式，由于压缩机132内部的压力比较低，封入的冷冻机油中不容易溶解制冷剂，致使制冷剂的量削减，由于滑动部的油封(oil seal)与转速无关，在低转速时效率也很好，具有静音和节能的优点。此外，由于在低转速时，在减少制冷剂循环量的同时，还能够减少冷冻机油的排出量，所以，能够防止压缩机132内冷冻机油的减少。
在各室中设置有温度计等温度检测机构134，由控制机构135进行温度调节。
下面，图10表示的是由冷藏库内温度检测机构134检测的温度141、压缩机132的转速142、第一定时器136a的计数值143和第二定时器136b的计数值144。横向的箭头表示时间的推移。
在图10的时序图中，在冷却运行稳定时，热敏电阻(thermistor)或者红外传感器等库内温度检测机构134以规定间隔检测库内温度，并将信息传递给控制机构135。
控制机构135相对于库内温度，具有开始冷却运行的库内上限温度设定(high)和停止冷却运行的库内下限温度设定(1ow)，在温度上升并超过库内上限温度设定时而动作。此外，温度降低超过库内下限温度设定的情况下，控制机构135进行控制以使压缩机132停止。
在压缩机132停止期间，库内温度上升，在时间(T1)，库内温度检测机构134检测出超过库内上限温度设定。通过此信号控制机构135使压缩机132动作。排气容量控制机构133由变频器以可变频率控制排气量，即进行冷冻能力的可变控制，为了节能而可以只在低转速下运行压缩机132。
排气容量控制机构133首先在低转速下开始运行压缩机132，在规定时间变化转速。转速的变化定时是具有规定温度范围，例如库内上限温度设定和下限温度设定的范围，根据各自温度范围以动作转速进行运转，根据温度变化量来设定运转转速等的方法。只要负荷加大，就说明冷冻能力过量或者不足，应该进行增加或减少使其与冷冻能力相匹配。
在时间(T1)，设置在控制机构135中的第一定时器136a开始计数。第一定时器136a在压缩机132的动作中进行计数，当压缩机132停止时则中断计数。在时间(T2)，第一定时器136a将累积计算经过规定时间的结果以计数完了(count up)的信号传递给控制机构135。控制机构135基于此信号强制排气容量控制机构133增加转速。此外，第二定时器136b开始计数，经过另外途径累积计算经过规定时间时，在时间(T3)向控制机构135发出计数完了的信号。在时间(T3)，排气容量控制机构133使强制增加的压缩机132的转速恢复到原来状态，并返回到通常的控制。伴随着压缩机132的运转，库内温度降低，当在时间(T4)库内温度检测机构134检测到库内温度已经低于库内下限温度设定时，控制机构135使压缩机132停止。
伴随着压缩机132停止，库内温度缓慢上升，库内温度检测机构134在时间(T5)再次检测到超过库内上限温度设定。
通过重复以上的动作，使库内温度被调节在规定的温度范围内。此外，各室的温度调节有时是根据温度检测机构并利用挡板127的动作调节冷却量来进行的。
如上所述，使用可变排气量型的压缩机132，能够使压缩机132实现低转速、实现通过降档(rank down)而节能和确保冷冻机油的循环量。这就是说，在控制低排气量时，伴随着从压缩机排出制冷剂而降低冷冻机油的携带量，而且对在冷冻循环中夹带的一部分冷冻机油，通过使用烃类制冷剂使制冷剂流速增强和使用具有相溶性的矿物油，都能够提高返回压缩机的性能。
此外，如果同时使用第一定时器136a和第二定时器136b则能够做到合理化。
其中，上述的观点是通过控制降低压缩机132的排气量来降低制冷剂的排出量，从而实现降低从压缩机132中夹带的冷冻机油的量。但是，在冷冻循环的制冷剂管道比较长的情况下或在多使用立管的情况下，在冬季等外界气温降低而具有使液体制冷剂增加或者冷冻机油粘度增大的影响的情况下，当通过控制降低压缩机132的排气量进行运转时，和不考虑制冷剂流速时，可认为伴随着制冷剂循环量的降低，从压缩机132夹带的一部分冷冻机油的返回性能有所降低。
与此相反，在本实施方式中，如上所述使用烃类制冷剂异丁烷作为制冷剂，即使是在低排气量的条件下，与现有相比，也能够充分确保从压缩机132排出的冷冻机油为返回到压缩机132中而在管道中的流速。与此同时，增大了制冷剂在冷冻机油中的溶解度，将制冷剂溶解于冷冻机油内能够降低冷冻机油的粘度，能够进一步增加从蒸发器124返回到压缩机132中的冷冻机油的量。
这就是说，与根据不同的条件而通过控制低排气量来改善在冷冻循环中与制冷剂一起排出的冷冻机油的返回性能的情况相反，通过使用烃类制冷剂增强了制冷剂流速和使用具有相溶性的矿物油就发挥了效力。
如上所述，在控制压缩机132低排气量的情况下，降低伴随着制冷剂排出而夹带冷冻机油的效果和在一部分条件下对夹带后的冷冻机油返回性能有降低的影响，这是共存的互相矛盾的问题。但是，作为同时解决这两个问题的手段，除了组合使用烃类制冷剂和具有相溶性的矿物油以外，使用密闭容器内低压型压缩机132也是有效的手段。
这就是说，本发明首先在使压缩机132的密闭容器成为低压型之外，进行低排气量的控制，降低从压缩机132中排出制冷剂所伴随的冷冻机油夹带量，而且对于在冷冻循环中夹带的一部分冷冻机油通过使用烃类制冷剂增强制冷剂流速和使用具有相溶性的矿物油，就提高了返回压缩机132的性能。由此能够降低从压缩机132排出的冷冻机油的量，特别降低了由于压缩机132内冷冻机油不足造成损伤压缩机132的危险性。
(实施方式6)
图11表示在本发明的实施方式6中的时序图。其中，对于与背景技术相同的结构，标注相同的符号，并省略其详细说明。
其中，与上述实施方式同样，使用烃类制冷剂，例如异丁烷作为制冷剂，在冷冻机油中封入有与异丁烷具有相溶性的矿物油。
图11表示用库内温度检测机构134检测的温度145、压缩机132的转速146和第一定时器136a的计数值147。此外，横向的箭头表示时间的推移。
在库内温度检测机构134检测出库内温度上限设定的时间(T1)，设置在控制机构135中的第一定时器136a开始计数(Count)。排气容量控制机构133将变频压缩机132的动作转速作为最大转速开始运转。第一定时器136a在计数到预先设定的规定时间(T2)时，第一定时器136a向控制机构135发出计数完了的信号。控制机构135，基于此信号对排气容量控制机构133进行通常的运转控制降低其转速。在库内温度检测机构检测出预先设定温度的时间T3或时间T4，就对压缩机132的转速进行控制，同时实现节能和冷却能力两者。当库内温度检测机构134检测出库内温度下限设定的时间T5时，由控制机构135使压缩机132停止。在时间T6库内温度检测机构134检测出库内温度再次超过库内上限温度设定。
通过重复以上的动作，进行库内温度的调节。由此，由于在压缩机132启动时是在高转速下启动的，在停止时溶解于制冷剂中的冷冻机油使排出的油量最多，而且可靠地确保了在给油条件最差的开始滑动时管内制冷剂的流速，就能够确保冷冻机油的循环性。而且，由于在停止时在溶解于制冷剂中状态下的冷冻机油滞留在蒸发器124中，在启动时确保了管内制冷剂的流速，就能够使更多的冷冻机油返回到压缩机132中。
其中，使用最大排气容量能够进行可靠的冷冻机油循环，而如果转速在作为电源频率的50rps以上，也能够得到同样的效果。
此外，由排气容量控制机构133使在压缩机启动时，在规定时间强制地以比通常控制时更大的排气量进行运转，由此，使压缩机在启动时是以高转速启动的，在停止时由于溶解于制冷剂中的冷冻机油使排出的油量最多，而且确保了在给油条件最差的开始滑动时管内有可靠的制冷剂流速，就能够确保冷冻机油的循环性。
按照上面的说明可以看出，与R134a等相比，本发明增大了压缩机在每单位时间的排气量，增大了制冷剂在每单位时间的体积流量，所以能够确保使从压缩机排出的冷冻机油返回到压缩机中所必需的管道内流速。与此同时，加大了制冷剂在冷冻机油中的溶解度，制冷剂溶解在冷冻机油中可使冷冻机油的粘度降低，能够进一步增加从蒸发器返回到压缩机中冷冻机油的量。
此外，本发明即使在制冷剂从蒸发器返回到压缩机的通道中直立距离比较大的情况下，也能够确保从压缩机排出的冷冻机油返回到压缩机中所必需的管道内流速。与此同时，制冷剂在冷冻机油中的溶解度加大，改善了冷冻机油从蒸发器返回到压缩机中的性能，能够确保冷藏库的可靠性。
此外，本发明与密闭容器的内部空间在冷冻循环的高压侧的情况相比，能够压制从压缩机向冷冻循环内排出的冷冻机油的量，能够降低有关冷冻机油返回性能的冷冻机油在制冷剂管道中的绝对滞留量，从而，能够降低由于压缩机内冷冻机油不足所造成的损伤压缩机的危险性。
此外，本发明在吸入管中设置有上述弯曲部，由于减小了与冷冻机油和制冷剂的流动方向相反作用的重力成分，而能够使冷冻机油更快地从蒸发器返回到压缩机中。此外，与吸入管是直管的情况相比，由于可以延长吸入管的长度，所以能够增大与毛细管的热交换距离，并提高了热交换能力，从而能够增大冷冻能力降低消耗的电力。
此外，本发明在作为连接蒸发器和压缩机的连接管的吸入管中设置有阱部，由于在吸入管内竖立的冷冻机油在阱部前面按垂直方向落下，由于重力加速度的影响使冷冻机油的流速增大，在增大了流速的状态下在吸入管内向上再到压缩机中，所以能够使冷冻机油更可靠地从蒸发器返回到压缩机中。
此外，本发明通过使在压缩机运转时呈现高温的压缩机和冷凝器离开蒸发器，而能够降低由高温部分散热影响造成的蒸发器的冷却损失，能够最大限度地利用蒸发器的冷冻能力，减少消耗的电力。
此外，本发明在冷冻循环内设置有串联连接的多个蒸发器，在冷冻循环内从上游的蒸发器开始，依次从冷藏库本体的上方向下方排列，由于能够使冷冻机油不逆着重力方向而从上游的蒸发器送到下游的蒸发器中，从而能够使冷冻机油更快地返回到压缩机中。
此外，本发明通过使连接多个蒸发器的连接管大致呈直管或者具有90°以上且180°以下的弯曲部，使得滞留在上游蒸发器出口部的冷冻机油被迅速地送到下游蒸发器中，所以能够降低由于压缩机内冷冻机油不足造成的压缩机损伤的危险性。
此外，本发明通过在离开压缩机的区域设置冷凝器，使得不受呈高温的压缩机散热的影响，所以能够使管道的长度变短而实现小型化。由此能够缩短冷凝器管道的长度，减少在高压管道中滞留的液体制冷剂的滞留量，所以能够减少在高压管道中与液体制冷剂混合的冷冻机油的量，提高了冷冻机油的循环性能。
此外，本发明通过在冷藏库本体的下部设置冷凝器，从一般室内的温度分布来看，能够与相对地比室内上部温度更低的室内下部的低温空气进行热交换，能够进一步实现小型化。由此，因为能够减少在高压管道中液体制冷剂的滞留量，所以能够减少与高压管道中液体制冷剂混合的冷冻机油量，提高冷冻机油的循环性能。
此外，本发明的使压缩机的排气容量发生变化的控制机构具有排气容量控制机构，由此排气容量控制机构使压缩机的排气量成为可变，在控制低排气量时，能够减少伴随着从压缩机排出制冷剂夹带的冷冻机油量。而且对于在冷冻循环中夹带的一部分冷冻机油，由于使用烃类制冷剂增强了制冷剂流速，使用了具有相溶性的矿物油，而能够提高向压缩机的返回性能。
此外，本发明通过由库内温度检测机构检测的信息，在规定的时间对上述压缩机的排气容量进行控制，以增大冷冻循环的制冷剂循环流速，而能够在必要时同时确保冷冻机油的循环性能。
此外，本发明通过排气容量控制机构，在压缩机启动时，在规定的时间强制地以比通常的控制更大的排气容量进行运转，使压缩机在启动时以高转速启动，所以在停止时由于制冷剂溶解于冷冻机油使得排出的油量最多。而且即使在给油条件最差的开始滑动时，也确保在管道内可靠的制冷剂流速，就能够确保冷冻机油的循环性能。
产业上利用的可能性
本发明的冷藏库，在具有压缩机配置在蒸发器上方的冷冻循环的情况下，由于提高了冷冻机油返回到压缩机内的性能，而能够降低压缩机内冷冻机油不足的危险性，不仅可用于家用冷藏库，而且作为构成包括商用冷藏库、自动售货机、其它冷却机器的贮藏库的冷冻循环的结构是有用的。