JP2004085102A - 冷蔵庫 - Google Patents
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Abstract
【課 題】冷凍サイクルの高圧側において超臨界域で状態変化し液化しない状態の冷媒を使用するのに最適な冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷蔵庫は、外郭が断熱箱体（１）で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる。そして、冷蔵庫は、冷媒を圧縮するコンプレッサ（１６）、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら送風機（１８）で空冷される空冷熱交換器（１７）、減圧装置（２２，２３）および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器（２４）を順次冷媒配管（２１）で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプ（１９）とを備えている。また、前記露付防止パイプが、冷凍サイクルの空冷熱交換器から減圧装置への冷媒回路中に設けられている。
【選択図】 図１
【解決手段】冷蔵庫は、外郭が断熱箱体（１）で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる。そして、冷蔵庫は、冷媒を圧縮するコンプレッサ（１６）、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら送風機（１８）で空冷される空冷熱交換器（１７）、減圧装置（２２，２３）および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器（２４）を順次冷媒配管（２１）で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプ（１９）とを備えている。また、前記露付防止パイプが、冷凍サイクルの空冷熱交換器から減圧装置への冷媒回路中に設けられている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、庫内の貯蔵物を冷蔵する冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷蔵庫は、庫内が冷凍サイクルの冷却器で冷却されており、この庫内に貯蔵物を貯蔵している。冷凍サイクルの冷媒は、一般的にはフロン系冷媒が用いられ、凝縮器で液化している。したがって、この凝縮器において、冷媒は略一定の温度（すなわち、凝縮温度）となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、フロン系冷媒の使用を削減する方向であり、冷蔵庫においても、フロン系冷媒以外の冷媒（たとえば、二酸化炭素など）の使用が検討されている。この様な冷媒を使用すると、冷凍サイクルの高圧側において、冷媒が超臨界域で状態変化し液化しないことがある。すなわち、冷凍サイクルの高圧側において、冷媒は空冷熱交換器で空冷されるが、超臨界域で状態変化し、冷媒の温度は漸次低下し、空冷熱交換器の出口付近では、冷蔵庫の設置されている部屋の温度である室温よりも少し高い温度となる。そのため、冷媒の温度は室温に依存して変化する。また、空冷熱交換器から出てからも、冷媒の温度は、外部からの熱の流入や外部への熱の流出により、漸次変化する。それにともなって、従来の冷蔵庫の構造を、超臨界域で状態変化し液化しない冷媒に最適なように改変する必要が生じる。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、冷凍サイクルの高圧側において超臨界域で状態変化し液化しない状態の冷媒を使用するのに最適な冷蔵庫を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷蔵庫は、外郭が断熱箱体（１）で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、冷媒を圧縮するコンプレッサ（１６）、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら送風機（１８）で空冷される空冷熱交換器（１７）、減圧装置（２２，２３）および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器（２４）を順次冷媒配管（２１）で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプ（１９，５９）とを備え、露付防止パイプが、冷凍サイクルの空冷熱交換器から減圧装置への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする。
【０００６】
また、断熱箱体の内部空間である庫内が仕切壁で複数の異なる温度帯の冷却室（６〜９）に仕切られ、かつ、露付防止パイプの冷媒が低い温度帯の冷却室の周囲から順に高い温度帯の冷却室の周囲に流れるべく、露付防止パイプが断熱箱体の間口に配管されていることを特徴とする。
【０００７】
そして、冷蔵庫の設置されている部屋の温度または露点温度を検出する室温・露点検出手段（３１）および、空冷熱交換器の放熱量を制御する制御装置（４１）をさらに備え、前記制御装置は、室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度が高くなると、空冷熱交換器からの放熱量を減少させる手段を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、冷蔵庫の設置されている部屋の温度または露点温度を検出する室温・露点検出手段、露付防止パイプの冷媒出口温度を検出する露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段（３２）および、空冷熱交換器の放熱量を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段の検出した露付防止パイプ冷媒出口温度が前記室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度よりも高くなるように、空冷熱交換器からの放熱量を調整する手段を具備することを特徴とする。
【０００９】
そして、前記減圧装置が膨張弁を具備し、かつ、冷蔵庫が、この膨張弁に流入する冷媒の温度を検出する膨張弁流入冷媒温度検出手段（３３）および、前記空冷熱交換器の放熱量を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、膨張弁流入冷媒設定温度が設定されており、膨張弁流入冷媒温度検出手段の検出した膨張弁流入冷媒温度が、膨張弁流入冷媒設定温度となるように空冷熱交換器からの放熱量を調整する手段を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、冷蔵庫の設置されている部屋の温度または露点温度を検出する室温・露点検出手段ならびに、空冷熱交換器の放熱量および冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度が上昇すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、高圧側の圧力レベルを上昇させる手段を具備することを特徴とする。
【００１１】
そして、冷却室の温度を設定する冷却室温度設定手段（４２）ならびに、空冷熱交換器の放熱量および冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、冷却室温度設定手段の設定温度が低下すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させる手段を具備することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第１の形態を図１ないし図４を用いて説明する。図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。図３は図２における露付防止パイプの図である。図４は制御装置の入出力図である。
【００１３】
家庭用冷蔵庫は、その外郭が断熱箱体１（図３参照）で構成されている。この断熱箱体１の内部空間すなわち庫内は、設定温度の異なる複数の部屋（この実施の形態では４室）に仕切られており、上側から冷蔵室６、野菜室７、冷凍室８および冷凍室９となっている。各冷却室６〜９の前面は開口し、この前面開口は断熱扉（図示せず）で開閉自在に閉じられている。また、冷凍室９の奥側は、機械室１１となっている。
【００１４】
機械室１１には、庫内を冷却するための機器、すなわち、二段圧縮式のコンプレッサ１６、空冷熱交換器１７、空冷熱交換器用送風機１８などが設けられている。コンプレッサ１６および空冷熱交換器１７などは、冷媒配管２１で接続されて冷凍サイクルを構成し、冷凍サイクルの冷媒としては、ＣＯ２ （二酸化炭素）が用いられる。この冷凍サイクルは、図１に図示するように、コンプレッサ１６の一段目の吐出口１６ａから空冷熱交換器１７の一次空冷熱交換部１７ａを通ってコンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに戻る一段目のサイクルと、コンプレッサ１６の二段目の吐出口１６ｃから、順次、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂ、断熱箱体１の間口（前端面）に沿って配管されている露付防止パイプ１９、内部熱交換器２０の高圧側配管２０ａ、キャピラリーチューブ２２、電動膨張弁２３、冷却器２４、および、内部熱交換器２０の低圧側配管２０ｂから再びコンプレッサ１６の一段目の流入口１６ｄに戻る二段目のサイクルとを有している。キャピラリーチューブ２２および電動膨張弁２３が減圧装置を構成している。また、内部熱交換器２０において、高圧側配管２０ａと低圧側配管２０ｂとは密着しており、高圧側配管２０ａの比較的高温の冷媒と、低圧側配管２０ｂの低温の冷媒とが熱交換をする。そして、コンプレッサ１６は、一段目の圧縮機構が、一段目の流入口１６ｄから流入した冷媒を圧縮して吐出口１６ａから吐出し、また、二段目の圧縮機構が、二段目の流入口１６ｂから流入した冷媒を圧縮して吐出口１６ｃから吐出する。
【００１５】
そして、冷却器２４は低温となり、周囲の空気の温度を低下させる。この冷却器２４の周囲の冷気は、庫内ファン２８が庫内に送風して循環させ、庫内を冷却する。この様にして、冷却器２４で庫内を冷却することができる。また、コンプレッサ１６の吐出口１６ｃから電動膨張弁２３までが冷凍サイクルの高圧側で、電動膨張弁２３からコンプレッサ１６の流入口１６ｄまでが冷凍サイクルの低圧側となっている。冷蔵庫の設置された部屋の温度を検出する室温検出手段である室温センサ３１、露付防止パイプ１９の冷媒出口温度を検出する露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段である露付防止パイプ冷媒出口温度センサ３２、電動膨張弁２３への冷媒流入温度を検出する膨張弁流入冷媒温度検出手段である膨張弁流入冷媒温度センサ３３、および、庫内温度（この実施の形態では冷却室である冷凍室８の温度）を検出する冷却室温度検出手段としての庫内温度センサ３４が設けられている。
【００１６】
また、図４に図示するように、冷蔵庫には、制御装置４１が設けられており、この制御装置４１はマイコンなどで構成されている。そして、制御装置４１には、種々の電気部品が接続されているが、特に空冷熱交換器用送風機１８などの制御のための電気部品として、入力側に、室温センサ３１、露付防止パイプ冷媒出口温度センサ３２、膨張弁流入冷媒温度センサ３３、庫内温度センサ３４および、庫内温度を設定する手段である冷却室温度設定ダイヤル４２などが接続され、一方、出力側に、空冷熱交換器用送風機１８、電動膨張弁２３、庫内ファン２８およびコンプレッサ１６などが接続されている。なお、制御装置４１の記憶部（ＲＯＭやＲＡＭなど）には種々の設定値が記憶されるとともに、図示しないタイマを内蔵している。また、制御装置４１は、空冷熱交換器用送風機１８の制御以外に種々の制御（たとえば、庫内の温度制御など）を行っている。
【００１７】
この様に構成されている実施の第１の形態の冷蔵庫は、コンプレッサ１６が稼働すると、ガス状の冷媒（ＣＯ２ ）はコンプレッサ１６の一段目で圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、空冷熱交換器１７の一次空冷熱交換部１７ａにおいて、空冷熱交換器用送風機１８からの空気（冷蔵庫の設置されている部屋の空気）で空冷されて温度が低下し、コンプレッサ１６に戻る。
【００１８】
そして、冷媒はコンプレッサ１６の二段目でさらに圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおいて、空冷熱交換器用送風機１８からの空気で空冷されて、超臨界域で状態変化しながら、冷媒の温度は大気温度（すなわち、冷蔵庫が設置されている部屋の温度である室温）付近まで低下する。この室温付近まで低下した冷媒は、露付防止パイプ１９に流入する。この露付防止パイプ１９は、前述のように、断熱箱体１の間口に沿って配管されているが、露付防止パイプ１９内の冷媒は、漸次温度が低下するため、冷却室６〜９の結露し易い順（すなわち、冷却室６〜９の温度の低い順）に、その周囲を巡って配管されている。この実施の形態では、冷凍室８と冷凍室９とは略同じ温度で一番低く、ついで、冷蔵室６で、一番温度の高い冷却室が野菜室７となっている。したがって、露付防止パイプ１９は、図３に図示するように、冷媒の流入側から順に、冷凍室８の右辺、冷凍室９の右辺、下辺、左辺、上辺、ついで、冷凍室８の下辺、左辺、上辺、そして、折り返して、野菜室７の下辺、左辺、冷蔵室６の左辺、上辺、右辺、下辺、ついで、折り返して、野菜室７の上辺、右辺を通り、内部熱交換器２０に向かって流出している。この様にして、露付防止パイプ１９は極力、冷凍室８，９を最初に、ついで、冷蔵室６を、その後、野菜室７の周囲を巡っている。
【００１９】
ついで、露付防止パイプ１９を出た冷媒は、内部熱交換器２０で冷却器２４からの戻りの冷媒で冷却され、その後、減圧装置であるキャピラリーチューブ２２および電動膨張弁２３を通って減圧され、温度が低下する。この低温の冷媒は、冷却器２４に流入し、冷却器２４の周囲の空気の温度を低下させる。冷却器２４により温度が低下した空気は、庫内ファン２８により庫内を循環し、冷却室６〜９を冷却する。冷却器２４から流れ出た冷媒は、内部熱交換器２０で高圧側の冷媒と熱交換して、温度が上昇した後に、コンプレッサ１６の流入口１６ｄに戻る。
【００２０】
制御装置４１は、庫内温度センサ３４の検出値である庫内温度（冷却室温度）が、冷却室温度設定ダイヤル４２により制御装置４１に設定された冷却室設定温度になったか否かを判定し、庫内温度が冷却室設定温度以下の場合にはコンプレッサ１６を停止させ、一方、庫内温度が冷却室設定温度を越えた場合にはコンプレッサ１６を稼働させて、冷却器２４により庫内を冷却する。空冷熱交換器用送風機１８および庫内ファン２８は、コンプレッサ１６と略連動して稼働しており、コンプレッサ１６とともに稼働を開始し、コンプレッサ１６が停止すると、少し遅延して停止している。
【００２１】
ところで、冷蔵庫が設置されている部屋の室温（または、露点温度）が高くなると、冷蔵庫の断熱箱体１の間口に結露が生じるおそれがある。そこで、断熱箱体１の間口に結露が生じないように、露付防止パイプ１９に流れる冷媒の温度を高くしている。すなわち、制御装置４１の記憶部には、室温と空冷熱交換器用送風機１８の送風量（二次空冷熱交換部１７ｂからの放熱量）との関係が予め設定されており、制御装置４１は、室温センサ３１の検出値（すなわち、室温）に基づいて、空冷熱交換器用送風機１８の送風量を決定し、送風機１８を制御している。より具体的には、制御装置４１は、室温センサ３１の検出値である室温が高くなると、送風機１８の回転数を下げて送風量を低下させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を小さくする。一方、室温が低くなると、送風機１８の回転数を上げて送風量を上昇させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を大きくする。
【００２２】
前述のように、空冷熱交換器１７の放熱量を変動（低下または増大）させると、冷凍サイクルの冷却能力が変動（低下または増大）する。ところで、冷凍サイクルの冷却能力は、冷却効率が極力最大となるように、最適な値に設定されている。したがって、空冷熱交換器１７の放熱量の変動により、冷凍サイクルの冷却能力が変動すると、冷却効率が低下する。そこで、空冷熱交換器１７の放熱量が変動（低下または増大）すると、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを変動（上昇または低下）させて、冷凍サイクルの冷却能力を変動（増大または低下）させ、空冷熱交換器１７の放熱量の変動による冷却能力の変動を埋め合わせて、冷凍サイクルの冷却効率を極力維持している。すなわち、制御装置４１の記憶部には、室温とコンプレッサ１６の吐出圧（回転数）との関係が予め設定されており、制御装置４１は、室温センサ３１の検出値に基づいて、コンプレッサ１６の回転数を制御している。より具体的には、制御装置４１は、室温センサ３１の検出値である室温が高くなると、コンプレッサ１６の回転数を上げて冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させる。一方、室温が低くなると、コンプレッサ１６の回転数を下げて冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを低下させる。なお、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルは、室温と関係付けているが、空冷熱交換器１７の放熱量と関係付ける（放熱量が増大すると、高圧側の圧力レベルを低下させる）ことも可能である。また、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルは、電動膨張弁２３の絞り量を制御することにより、達成することも可能であり、高圧側の圧力レベルを上昇させる際には、制御装置４１は電動膨張弁２３の絞りを大きくして冷媒の流量を大きく絞り、一方、高圧側の圧力レベルを下降させる際には、制御装置４１は電動膨張弁２３の絞りを小さくして冷媒の流量を小さく絞る。
【００２３】
また、別の制御方法としては、制御装置４１は、露付防止パイプ冷媒出口温度センサ３２の検出値である露付防止パイプ冷媒出口温度が、室温センサ３１の検出値である室温（または、露点温度）よりも少し高い温度となるように、送風機１８の送風量を制御する。たとえば、制御装置４１は、室温に差温（この差温は予め制御装置４１の記憶部に設定する）を加算した値を冷媒出口設定温度とし、この冷媒出口設定温度よりも露付防止パイプ冷媒出口温度が高くなると、送風機１８の回転数を上げて送風量を上昇させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を大きくする。一方、露付防止パイプ冷媒出口温度が低くなると、送風機１８の回転数を下げて送風量を低下させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を小さくする。
【００２４】
さらに、別の制御方法としては、電動膨張弁２３に流入する冷媒の温度が所定の値の時に、冷凍サイクルの冷却効率が最適となるので、制御装置４１の記憶部には、膨張弁流入冷媒設定温度が設定され、制御装置４１は、膨張弁流入冷媒温度センサ３３の検出値である膨張弁流入冷媒温度が、膨張弁流入冷媒設定温度となるように、送風機１８の送風量を制御する。すなわち、制御装置４１は、膨張弁流入冷媒温度が、膨張弁流入冷媒設定温度よりも高くなると、送風機１８の回転数を上げて送風量を上昇させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を大きくする。一方、膨張弁流入冷媒温度が低くなると、送風機１８の回転数を下げて送風量を低下させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を小さくする。
【００２５】
また、冷却室温度設定ダイヤル４２が操作され、冷却室設定温度が低下し、庫内温度が低下すると、冷蔵庫の断熱箱体１の間口に結露が生じるおそれがある。そこで、断熱箱体１の間口に結露が生じないように、露付防止パイプ１９に流れる冷媒の温度を高くしている。すなわち、制御装置４１の記憶部には、冷却室設定温度と空冷熱交換器用送風機１８の送風量との関係が予め設定されている。なお、送風機１８の送風量は、前述のように、室温センサ３１の検出値である室温などにも依存しており、送風機１８の送風量は、冷却室設定温度や室温などの複数の因子をパラメータとして設定され、マップ状に制御装置４１の記憶部に記憶される。そして、制御装置４１は、冷却室設定温度に基づいて、空冷熱交換器用送風機１８の送風量を決定し、送風機１８を制御している。より具体的には、制御装置４１は、冷却室設定温度が高くなると、送風機１８の回転数を上げて送風量を上昇させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を大きくする。一方、冷却室設定温度が低くなると、送風機１８の回転数を下げて送風量を低下させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を小さくする。また、空冷熱交換器１７の放熱量に連動して、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを変動させることも可能である。
【００２６】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第２の形態を説明する。図５は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の露付防止パイプの図である。なお、この実施の第２の形態の説明において、前記実施の第１の形態の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
実施の第２の形態では、実施の第１の形態で設けられていた露付防止パイプ１９に代えて、露付防止パイプ１９とは配管経路が異なる露付防止パイプ５９が設けられている。
この露付防止パイプ５９は、冷媒の流入側から順に、冷凍室９の右辺、下辺、左辺、上辺（冷凍室８の下辺）ついで、冷凍室８の右辺、上辺、左辺そして、断熱箱体１の奥側を経由して、冷蔵室６の左辺、上辺、右辺、下辺（野菜室７の上辺）、ついで、野菜室７の左辺、下辺、右辺を通り、内部熱交換器２０に向かって流出している。この様にして、露付防止パイプ５９は極力、冷凍室８，９を最初に、ついで、冷蔵室６を、その後、野菜室７の周囲を巡っている。
【００２８】
前述の様にして、制御装置４１は、（１）室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度が高くなると、空冷熱交換器からの放熱量を減少させる手段、（２）冷却室温度設定手段の設定温度が低下すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させる手段などを具備している。
この様に、制御装置４１は、上記手段以外にも、実行される各作用に対応して各々作用を実行する手段を具備している。また、全ての手段を具備している必要は必ずしもない。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）冷凍サイクルの冷媒は、適宜選択可能である。ただし、ＣＯ２ が最適である。
【００３０】
（２）冷蔵庫の形式や構造などは適宜選択可能であるが、好ましくは、家庭用であり、その庫内は少なくとも３温度帯（すなわち、冷蔵室、冷凍室および野菜室）に仕切られている。また、冷蔵庫は冷蔵室だけでなく、冷凍室も備えていることが可能である。
（３）減圧装置は、膨張弁およびキャピラリーチューブで構成されているが、他の構成でも可能である。
（４）この実施の形態では、コンプレッサは、二段圧縮式であるが、一段圧縮式でも可能である。なお、一段圧縮式の場合には、冷凍サイクルは一段目のサイクルがなくなり、二段目のサイクルのみとなる。
【００３１】
（５）この実施の形態では、内部熱交換器２０が設けられているが、キャピラリーチューブ２２と、冷凍サイクルの低圧側の冷媒配管２１とを密着させて、内部熱交換器２０の機能を果たさせることも可能である。また、内部熱交換器２０を設けないことも可能である。
（６）この実施の形態では、室温検出手段は、室温センサ３１で構成されているが、冷蔵庫の設置されている部屋の温度を直接または間接的に検出することができるならば、その構造や形式は適宜変更可能である。また、室温を検出する代わりに、露点温度を検出することも可能である。
（７）この実施の形態では、空冷熱交換器からの放熱量の調整は、送風機１８の送風量により行われているが、他の方法で行うことも可能である。
（８）この実施の形態では、冷却室温度設定ダイヤル４２により冷却室の温度を設定しているが、他の手段で、冷却室の温度を設定することも可能である。
（９）制御装置４１の記憶部には、種々の値が設定されているが、その設定方法は適宜選択可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、コンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が空冷熱交換器において超臨界域で状態変化しながら送風機で空冷され、この空冷熱交換器の下流に露付防止パイプが設けられている。そのため、露付防止パイプには、送風機で送風される空気よりも少し高い温度の冷媒が流れる。その結果、露付防止パイプで断熱箱体の間口の露付を効率よく防止することができる。
【００３３】
また、露付防止パイプは、冷媒が低い温度帯の冷却室の周囲から順に高い温度帯の冷却室の周囲に流れるべく配管されている。この露付防止パイプ内の冷媒は、漸次温度が低下するが、露付が発生しやすい低い温度帯の冷却室の周囲から順に、露付の発生が比較的少ない高い温度帯の冷却室の周囲に流れているので、比較的高い温度の冷媒で、低い温度帯の冷却室の周囲の露付を効率よく防止することができる。その後、冷媒の温度は低下し、露付の防止能力は低下するが、露付の発生が比較的少ない高い温度帯の冷却室の周囲に流れているため、露付の防止能力が低くても、支障になることが少ない。
【００３４】
そして、室温または露点温度が高くなると、空冷熱交換器からの放熱量を減少させており、露付防止パイプの冷媒温度が高くなる。したがって、露付は室温が高くなると発生しやすいが、露付防止パイプの冷媒温度を高くすることにより、露付を効率よく防止することができる。
【００３５】
また、露付防止パイプ冷媒出口温度が室温または露点温度よりも高くなるように、空冷熱交換器からの放熱量を調整している。したがって、露付防止パイプの冷媒は漸次温度が低下するが、露付防止パイプの出口付近の冷媒でも、室温または露点温度よりも高くなっており、確実に露付を防止することができる。
【００３６】
さらに、膨張弁流入冷媒温度が、膨張弁流入冷媒設定温度となるように空冷熱交換器からの放熱量を調整している。冷凍サイクルの冷却効率は、膨張弁流入冷媒温度に大きく依存するので、この膨張弁流入冷媒温度を所定の値とすることにより、最適な冷却効率とすることができる。
【００３７】
そして、冷蔵庫の設置されている部屋の室温または露点温度が上昇すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、高圧側の圧力レベルを上昇させる。したがって、露付は室温が高くなると発生しやすいが、露付防止パイプの冷媒温度を高くすることにより、露付を効率よく防止することができる。ところで、空冷熱交換器の放熱量を減少させると、冷却能力が低下し、この冷却能力の変動により、冷凍サイクルの冷却効率が低下する。しかしながら、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させて、冷却能力を上昇させることにより、空冷熱交換器の放熱量の減少による冷却能力の低下を埋め合わせて、最適な冷却効率を極力維持することができる。
【００３８】
また、冷却室温度設定手段の設定温度が低下すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させる。したがって、露付は冷却室の設定温度が低下すると発生しやすいが、露付防止パイプの冷媒温度を高くすることにより、露付を効率よく防止することができる。そして、空冷熱交換器の放熱量の減少による冷却能力の低下を、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させることにより、埋め合わせて、最適な冷却効率を極力維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。
【図２】図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。
【図３】図３は図２における露付防止パイプの図である。
【図４】図４は制御装置の入出力図である。
【図５】図５は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の露付防止パイプの図である。
【符号の説明】
１ 断熱箱体
６ 冷蔵室（冷却室）
７ 野菜室（冷却室）
８ 冷凍室（冷却室）
９ 冷凍室（冷却室）
１６ コンプレッサ
１７ 空冷熱交換器
１８ 空冷熱交換器用送風機
１９ 露付防止パイプ
２１ 冷媒配管
２２ キャピラリーチューブ（減圧装置）
２３ 電動膨張弁（減圧装置）
２４ 冷却器
３１ 室温センサ（室温・露点検出手段）
３２ 露付防止パイプ冷媒出口温度センサ（露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段）
３３ 膨張弁流入冷媒温度センサ（膨張弁流入冷媒温度検出手段）
４１ 制御装置
４２ 冷却室温度設定ダイヤル（冷却室温度設定手段）
５９ 露付防止パイプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、庫内の貯蔵物を冷蔵する冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷蔵庫は、庫内が冷凍サイクルの冷却器で冷却されており、この庫内に貯蔵物を貯蔵している。冷凍サイクルの冷媒は、一般的にはフロン系冷媒が用いられ、凝縮器で液化している。したがって、この凝縮器において、冷媒は略一定の温度（すなわち、凝縮温度）となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、フロン系冷媒の使用を削減する方向であり、冷蔵庫においても、フロン系冷媒以外の冷媒（たとえば、二酸化炭素など）の使用が検討されている。この様な冷媒を使用すると、冷凍サイクルの高圧側において、冷媒が超臨界域で状態変化し液化しないことがある。すなわち、冷凍サイクルの高圧側において、冷媒は空冷熱交換器で空冷されるが、超臨界域で状態変化し、冷媒の温度は漸次低下し、空冷熱交換器の出口付近では、冷蔵庫の設置されている部屋の温度である室温よりも少し高い温度となる。そのため、冷媒の温度は室温に依存して変化する。また、空冷熱交換器から出てからも、冷媒の温度は、外部からの熱の流入や外部への熱の流出により、漸次変化する。それにともなって、従来の冷蔵庫の構造を、超臨界域で状態変化し液化しない冷媒に最適なように改変する必要が生じる。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、冷凍サイクルの高圧側において超臨界域で状態変化し液化しない状態の冷媒を使用するのに最適な冷蔵庫を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷蔵庫は、外郭が断熱箱体（１）で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、冷媒を圧縮するコンプレッサ（１６）、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら送風機（１８）で空冷される空冷熱交換器（１７）、減圧装置（２２，２３）および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器（２４）を順次冷媒配管（２１）で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプ（１９，５９）とを備え、露付防止パイプが、冷凍サイクルの空冷熱交換器から減圧装置への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする。
【０００６】
また、断熱箱体の内部空間である庫内が仕切壁で複数の異なる温度帯の冷却室（６〜９）に仕切られ、かつ、露付防止パイプの冷媒が低い温度帯の冷却室の周囲から順に高い温度帯の冷却室の周囲に流れるべく、露付防止パイプが断熱箱体の間口に配管されていることを特徴とする。
【０００７】
そして、冷蔵庫の設置されている部屋の温度または露点温度を検出する室温・露点検出手段（３１）および、空冷熱交換器の放熱量を制御する制御装置（４１）をさらに備え、前記制御装置は、室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度が高くなると、空冷熱交換器からの放熱量を減少させる手段を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、冷蔵庫の設置されている部屋の温度または露点温度を検出する室温・露点検出手段、露付防止パイプの冷媒出口温度を検出する露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段（３２）および、空冷熱交換器の放熱量を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段の検出した露付防止パイプ冷媒出口温度が前記室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度よりも高くなるように、空冷熱交換器からの放熱量を調整する手段を具備することを特徴とする。
【０００９】
そして、前記減圧装置が膨張弁を具備し、かつ、冷蔵庫が、この膨張弁に流入する冷媒の温度を検出する膨張弁流入冷媒温度検出手段（３３）および、前記空冷熱交換器の放熱量を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、膨張弁流入冷媒設定温度が設定されており、膨張弁流入冷媒温度検出手段の検出した膨張弁流入冷媒温度が、膨張弁流入冷媒設定温度となるように空冷熱交換器からの放熱量を調整する手段を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、冷蔵庫の設置されている部屋の温度または露点温度を検出する室温・露点検出手段ならびに、空冷熱交換器の放熱量および冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度が上昇すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、高圧側の圧力レベルを上昇させる手段を具備することを特徴とする。
【００１１】
そして、冷却室の温度を設定する冷却室温度設定手段（４２）ならびに、空冷熱交換器の放熱量および冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、冷却室温度設定手段の設定温度が低下すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させる手段を具備することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第１の形態を図１ないし図４を用いて説明する。図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。図３は図２における露付防止パイプの図である。図４は制御装置の入出力図である。
【００１３】
家庭用冷蔵庫は、その外郭が断熱箱体１（図３参照）で構成されている。この断熱箱体１の内部空間すなわち庫内は、設定温度の異なる複数の部屋（この実施の形態では４室）に仕切られており、上側から冷蔵室６、野菜室７、冷凍室８および冷凍室９となっている。各冷却室６〜９の前面は開口し、この前面開口は断熱扉（図示せず）で開閉自在に閉じられている。また、冷凍室９の奥側は、機械室１１となっている。
【００１４】
機械室１１には、庫内を冷却するための機器、すなわち、二段圧縮式のコンプレッサ１６、空冷熱交換器１７、空冷熱交換器用送風機１８などが設けられている。コンプレッサ１６および空冷熱交換器１７などは、冷媒配管２１で接続されて冷凍サイクルを構成し、冷凍サイクルの冷媒としては、ＣＯ２ （二酸化炭素）が用いられる。この冷凍サイクルは、図１に図示するように、コンプレッサ１６の一段目の吐出口１６ａから空冷熱交換器１７の一次空冷熱交換部１７ａを通ってコンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに戻る一段目のサイクルと、コンプレッサ１６の二段目の吐出口１６ｃから、順次、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂ、断熱箱体１の間口（前端面）に沿って配管されている露付防止パイプ１９、内部熱交換器２０の高圧側配管２０ａ、キャピラリーチューブ２２、電動膨張弁２３、冷却器２４、および、内部熱交換器２０の低圧側配管２０ｂから再びコンプレッサ１６の一段目の流入口１６ｄに戻る二段目のサイクルとを有している。キャピラリーチューブ２２および電動膨張弁２３が減圧装置を構成している。また、内部熱交換器２０において、高圧側配管２０ａと低圧側配管２０ｂとは密着しており、高圧側配管２０ａの比較的高温の冷媒と、低圧側配管２０ｂの低温の冷媒とが熱交換をする。そして、コンプレッサ１６は、一段目の圧縮機構が、一段目の流入口１６ｄから流入した冷媒を圧縮して吐出口１６ａから吐出し、また、二段目の圧縮機構が、二段目の流入口１６ｂから流入した冷媒を圧縮して吐出口１６ｃから吐出する。
【００１５】
そして、冷却器２４は低温となり、周囲の空気の温度を低下させる。この冷却器２４の周囲の冷気は、庫内ファン２８が庫内に送風して循環させ、庫内を冷却する。この様にして、冷却器２４で庫内を冷却することができる。また、コンプレッサ１６の吐出口１６ｃから電動膨張弁２３までが冷凍サイクルの高圧側で、電動膨張弁２３からコンプレッサ１６の流入口１６ｄまでが冷凍サイクルの低圧側となっている。冷蔵庫の設置された部屋の温度を検出する室温検出手段である室温センサ３１、露付防止パイプ１９の冷媒出口温度を検出する露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段である露付防止パイプ冷媒出口温度センサ３２、電動膨張弁２３への冷媒流入温度を検出する膨張弁流入冷媒温度検出手段である膨張弁流入冷媒温度センサ３３、および、庫内温度（この実施の形態では冷却室である冷凍室８の温度）を検出する冷却室温度検出手段としての庫内温度センサ３４が設けられている。
【００１６】
また、図４に図示するように、冷蔵庫には、制御装置４１が設けられており、この制御装置４１はマイコンなどで構成されている。そして、制御装置４１には、種々の電気部品が接続されているが、特に空冷熱交換器用送風機１８などの制御のための電気部品として、入力側に、室温センサ３１、露付防止パイプ冷媒出口温度センサ３２、膨張弁流入冷媒温度センサ３３、庫内温度センサ３４および、庫内温度を設定する手段である冷却室温度設定ダイヤル４２などが接続され、一方、出力側に、空冷熱交換器用送風機１８、電動膨張弁２３、庫内ファン２８およびコンプレッサ１６などが接続されている。なお、制御装置４１の記憶部（ＲＯＭやＲＡＭなど）には種々の設定値が記憶されるとともに、図示しないタイマを内蔵している。また、制御装置４１は、空冷熱交換器用送風機１８の制御以外に種々の制御（たとえば、庫内の温度制御など）を行っている。
【００１７】
この様に構成されている実施の第１の形態の冷蔵庫は、コンプレッサ１６が稼働すると、ガス状の冷媒（ＣＯ２ ）はコンプレッサ１６の一段目で圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、空冷熱交換器１７の一次空冷熱交換部１７ａにおいて、空冷熱交換器用送風機１８からの空気（冷蔵庫の設置されている部屋の空気）で空冷されて温度が低下し、コンプレッサ１６に戻る。
【００１８】
そして、冷媒はコンプレッサ１６の二段目でさらに圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおいて、空冷熱交換器用送風機１８からの空気で空冷されて、超臨界域で状態変化しながら、冷媒の温度は大気温度（すなわち、冷蔵庫が設置されている部屋の温度である室温）付近まで低下する。この室温付近まで低下した冷媒は、露付防止パイプ１９に流入する。この露付防止パイプ１９は、前述のように、断熱箱体１の間口に沿って配管されているが、露付防止パイプ１９内の冷媒は、漸次温度が低下するため、冷却室６〜９の結露し易い順（すなわち、冷却室６〜９の温度の低い順）に、その周囲を巡って配管されている。この実施の形態では、冷凍室８と冷凍室９とは略同じ温度で一番低く、ついで、冷蔵室６で、一番温度の高い冷却室が野菜室７となっている。したがって、露付防止パイプ１９は、図３に図示するように、冷媒の流入側から順に、冷凍室８の右辺、冷凍室９の右辺、下辺、左辺、上辺、ついで、冷凍室８の下辺、左辺、上辺、そして、折り返して、野菜室７の下辺、左辺、冷蔵室６の左辺、上辺、右辺、下辺、ついで、折り返して、野菜室７の上辺、右辺を通り、内部熱交換器２０に向かって流出している。この様にして、露付防止パイプ１９は極力、冷凍室８，９を最初に、ついで、冷蔵室６を、その後、野菜室７の周囲を巡っている。
【００１９】
ついで、露付防止パイプ１９を出た冷媒は、内部熱交換器２０で冷却器２４からの戻りの冷媒で冷却され、その後、減圧装置であるキャピラリーチューブ２２および電動膨張弁２３を通って減圧され、温度が低下する。この低温の冷媒は、冷却器２４に流入し、冷却器２４の周囲の空気の温度を低下させる。冷却器２４により温度が低下した空気は、庫内ファン２８により庫内を循環し、冷却室６〜９を冷却する。冷却器２４から流れ出た冷媒は、内部熱交換器２０で高圧側の冷媒と熱交換して、温度が上昇した後に、コンプレッサ１６の流入口１６ｄに戻る。
【００２０】
制御装置４１は、庫内温度センサ３４の検出値である庫内温度（冷却室温度）が、冷却室温度設定ダイヤル４２により制御装置４１に設定された冷却室設定温度になったか否かを判定し、庫内温度が冷却室設定温度以下の場合にはコンプレッサ１６を停止させ、一方、庫内温度が冷却室設定温度を越えた場合にはコンプレッサ１６を稼働させて、冷却器２４により庫内を冷却する。空冷熱交換器用送風機１８および庫内ファン２８は、コンプレッサ１６と略連動して稼働しており、コンプレッサ１６とともに稼働を開始し、コンプレッサ１６が停止すると、少し遅延して停止している。
【００２１】
ところで、冷蔵庫が設置されている部屋の室温（または、露点温度）が高くなると、冷蔵庫の断熱箱体１の間口に結露が生じるおそれがある。そこで、断熱箱体１の間口に結露が生じないように、露付防止パイプ１９に流れる冷媒の温度を高くしている。すなわち、制御装置４１の記憶部には、室温と空冷熱交換器用送風機１８の送風量（二次空冷熱交換部１７ｂからの放熱量）との関係が予め設定されており、制御装置４１は、室温センサ３１の検出値（すなわち、室温）に基づいて、空冷熱交換器用送風機１８の送風量を決定し、送風機１８を制御している。より具体的には、制御装置４１は、室温センサ３１の検出値である室温が高くなると、送風機１８の回転数を下げて送風量を低下させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を小さくする。一方、室温が低くなると、送風機１８の回転数を上げて送風量を上昇させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を大きくする。
【００２２】
前述のように、空冷熱交換器１７の放熱量を変動（低下または増大）させると、冷凍サイクルの冷却能力が変動（低下または増大）する。ところで、冷凍サイクルの冷却能力は、冷却効率が極力最大となるように、最適な値に設定されている。したがって、空冷熱交換器１７の放熱量の変動により、冷凍サイクルの冷却能力が変動すると、冷却効率が低下する。そこで、空冷熱交換器１７の放熱量が変動（低下または増大）すると、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを変動（上昇または低下）させて、冷凍サイクルの冷却能力を変動（増大または低下）させ、空冷熱交換器１７の放熱量の変動による冷却能力の変動を埋め合わせて、冷凍サイクルの冷却効率を極力維持している。すなわち、制御装置４１の記憶部には、室温とコンプレッサ１６の吐出圧（回転数）との関係が予め設定されており、制御装置４１は、室温センサ３１の検出値に基づいて、コンプレッサ１６の回転数を制御している。より具体的には、制御装置４１は、室温センサ３１の検出値である室温が高くなると、コンプレッサ１６の回転数を上げて冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させる。一方、室温が低くなると、コンプレッサ１６の回転数を下げて冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを低下させる。なお、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルは、室温と関係付けているが、空冷熱交換器１７の放熱量と関係付ける（放熱量が増大すると、高圧側の圧力レベルを低下させる）ことも可能である。また、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルは、電動膨張弁２３の絞り量を制御することにより、達成することも可能であり、高圧側の圧力レベルを上昇させる際には、制御装置４１は電動膨張弁２３の絞りを大きくして冷媒の流量を大きく絞り、一方、高圧側の圧力レベルを下降させる際には、制御装置４１は電動膨張弁２３の絞りを小さくして冷媒の流量を小さく絞る。
【００２３】
また、別の制御方法としては、制御装置４１は、露付防止パイプ冷媒出口温度センサ３２の検出値である露付防止パイプ冷媒出口温度が、室温センサ３１の検出値である室温（または、露点温度）よりも少し高い温度となるように、送風機１８の送風量を制御する。たとえば、制御装置４１は、室温に差温（この差温は予め制御装置４１の記憶部に設定する）を加算した値を冷媒出口設定温度とし、この冷媒出口設定温度よりも露付防止パイプ冷媒出口温度が高くなると、送風機１８の回転数を上げて送風量を上昇させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を大きくする。一方、露付防止パイプ冷媒出口温度が低くなると、送風機１８の回転数を下げて送風量を低下させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を小さくする。
【００２４】
さらに、別の制御方法としては、電動膨張弁２３に流入する冷媒の温度が所定の値の時に、冷凍サイクルの冷却効率が最適となるので、制御装置４１の記憶部には、膨張弁流入冷媒設定温度が設定され、制御装置４１は、膨張弁流入冷媒温度センサ３３の検出値である膨張弁流入冷媒温度が、膨張弁流入冷媒設定温度となるように、送風機１８の送風量を制御する。すなわち、制御装置４１は、膨張弁流入冷媒温度が、膨張弁流入冷媒設定温度よりも高くなると、送風機１８の回転数を上げて送風量を上昇させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を大きくする。一方、膨張弁流入冷媒温度が低くなると、送風機１８の回転数を下げて送風量を低下させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を小さくする。
【００２５】
また、冷却室温度設定ダイヤル４２が操作され、冷却室設定温度が低下し、庫内温度が低下すると、冷蔵庫の断熱箱体１の間口に結露が生じるおそれがある。そこで、断熱箱体１の間口に結露が生じないように、露付防止パイプ１９に流れる冷媒の温度を高くしている。すなわち、制御装置４１の記憶部には、冷却室設定温度と空冷熱交換器用送風機１８の送風量との関係が予め設定されている。なお、送風機１８の送風量は、前述のように、室温センサ３１の検出値である室温などにも依存しており、送風機１８の送風量は、冷却室設定温度や室温などの複数の因子をパラメータとして設定され、マップ状に制御装置４１の記憶部に記憶される。そして、制御装置４１は、冷却室設定温度に基づいて、空冷熱交換器用送風機１８の送風量を決定し、送風機１８を制御している。より具体的には、制御装置４１は、冷却室設定温度が高くなると、送風機１８の回転数を上げて送風量を上昇させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を大きくする。一方、冷却室設定温度が低くなると、送風機１８の回転数を下げて送風量を低下させ、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおける放熱量を小さくする。また、空冷熱交換器１７の放熱量に連動して、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを変動させることも可能である。
【００２６】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第２の形態を説明する。図５は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の露付防止パイプの図である。なお、この実施の第２の形態の説明において、前記実施の第１の形態の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
実施の第２の形態では、実施の第１の形態で設けられていた露付防止パイプ１９に代えて、露付防止パイプ１９とは配管経路が異なる露付防止パイプ５９が設けられている。
この露付防止パイプ５９は、冷媒の流入側から順に、冷凍室９の右辺、下辺、左辺、上辺（冷凍室８の下辺）ついで、冷凍室８の右辺、上辺、左辺そして、断熱箱体１の奥側を経由して、冷蔵室６の左辺、上辺、右辺、下辺（野菜室７の上辺）、ついで、野菜室７の左辺、下辺、右辺を通り、内部熱交換器２０に向かって流出している。この様にして、露付防止パイプ５９は極力、冷凍室８，９を最初に、ついで、冷蔵室６を、その後、野菜室７の周囲を巡っている。
【００２８】
前述の様にして、制御装置４１は、（１）室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度が高くなると、空冷熱交換器からの放熱量を減少させる手段、（２）冷却室温度設定手段の設定温度が低下すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させる手段などを具備している。
この様に、制御装置４１は、上記手段以外にも、実行される各作用に対応して各々作用を実行する手段を具備している。また、全ての手段を具備している必要は必ずしもない。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）冷凍サイクルの冷媒は、適宜選択可能である。ただし、ＣＯ２ が最適である。
【００３０】
（２）冷蔵庫の形式や構造などは適宜選択可能であるが、好ましくは、家庭用であり、その庫内は少なくとも３温度帯（すなわち、冷蔵室、冷凍室および野菜室）に仕切られている。また、冷蔵庫は冷蔵室だけでなく、冷凍室も備えていることが可能である。
（３）減圧装置は、膨張弁およびキャピラリーチューブで構成されているが、他の構成でも可能である。
（４）この実施の形態では、コンプレッサは、二段圧縮式であるが、一段圧縮式でも可能である。なお、一段圧縮式の場合には、冷凍サイクルは一段目のサイクルがなくなり、二段目のサイクルのみとなる。
【００３１】
（５）この実施の形態では、内部熱交換器２０が設けられているが、キャピラリーチューブ２２と、冷凍サイクルの低圧側の冷媒配管２１とを密着させて、内部熱交換器２０の機能を果たさせることも可能である。また、内部熱交換器２０を設けないことも可能である。
（６）この実施の形態では、室温検出手段は、室温センサ３１で構成されているが、冷蔵庫の設置されている部屋の温度を直接または間接的に検出することができるならば、その構造や形式は適宜変更可能である。また、室温を検出する代わりに、露点温度を検出することも可能である。
（７）この実施の形態では、空冷熱交換器からの放熱量の調整は、送風機１８の送風量により行われているが、他の方法で行うことも可能である。
（８）この実施の形態では、冷却室温度設定ダイヤル４２により冷却室の温度を設定しているが、他の手段で、冷却室の温度を設定することも可能である。
（９）制御装置４１の記憶部には、種々の値が設定されているが、その設定方法は適宜選択可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、コンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が空冷熱交換器において超臨界域で状態変化しながら送風機で空冷され、この空冷熱交換器の下流に露付防止パイプが設けられている。そのため、露付防止パイプには、送風機で送風される空気よりも少し高い温度の冷媒が流れる。その結果、露付防止パイプで断熱箱体の間口の露付を効率よく防止することができる。
【００３３】
また、露付防止パイプは、冷媒が低い温度帯の冷却室の周囲から順に高い温度帯の冷却室の周囲に流れるべく配管されている。この露付防止パイプ内の冷媒は、漸次温度が低下するが、露付が発生しやすい低い温度帯の冷却室の周囲から順に、露付の発生が比較的少ない高い温度帯の冷却室の周囲に流れているので、比較的高い温度の冷媒で、低い温度帯の冷却室の周囲の露付を効率よく防止することができる。その後、冷媒の温度は低下し、露付の防止能力は低下するが、露付の発生が比較的少ない高い温度帯の冷却室の周囲に流れているため、露付の防止能力が低くても、支障になることが少ない。
【００３４】
そして、室温または露点温度が高くなると、空冷熱交換器からの放熱量を減少させており、露付防止パイプの冷媒温度が高くなる。したがって、露付は室温が高くなると発生しやすいが、露付防止パイプの冷媒温度を高くすることにより、露付を効率よく防止することができる。
【００３５】
また、露付防止パイプ冷媒出口温度が室温または露点温度よりも高くなるように、空冷熱交換器からの放熱量を調整している。したがって、露付防止パイプの冷媒は漸次温度が低下するが、露付防止パイプの出口付近の冷媒でも、室温または露点温度よりも高くなっており、確実に露付を防止することができる。
【００３６】
さらに、膨張弁流入冷媒温度が、膨張弁流入冷媒設定温度となるように空冷熱交換器からの放熱量を調整している。冷凍サイクルの冷却効率は、膨張弁流入冷媒温度に大きく依存するので、この膨張弁流入冷媒温度を所定の値とすることにより、最適な冷却効率とすることができる。
【００３７】
そして、冷蔵庫の設置されている部屋の室温または露点温度が上昇すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、高圧側の圧力レベルを上昇させる。したがって、露付は室温が高くなると発生しやすいが、露付防止パイプの冷媒温度を高くすることにより、露付を効率よく防止することができる。ところで、空冷熱交換器の放熱量を減少させると、冷却能力が低下し、この冷却能力の変動により、冷凍サイクルの冷却効率が低下する。しかしながら、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させて、冷却能力を上昇させることにより、空冷熱交換器の放熱量の減少による冷却能力の低下を埋め合わせて、最適な冷却効率を極力維持することができる。
【００３８】
また、冷却室温度設定手段の設定温度が低下すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させる。したがって、露付は冷却室の設定温度が低下すると発生しやすいが、露付防止パイプの冷媒温度を高くすることにより、露付を効率よく防止することができる。そして、空冷熱交換器の放熱量の減少による冷却能力の低下を、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させることにより、埋め合わせて、最適な冷却効率を極力維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。
【図２】図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。
【図３】図３は図２における露付防止パイプの図である。
【図４】図４は制御装置の入出力図である。
【図５】図５は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の露付防止パイプの図である。
【符号の説明】
１ 断熱箱体
６ 冷蔵室（冷却室）
７ 野菜室（冷却室）
８ 冷凍室（冷却室）
９ 冷凍室（冷却室）
１６ コンプレッサ
１７ 空冷熱交換器
１８ 空冷熱交換器用送風機
１９ 露付防止パイプ
２１ 冷媒配管
２２ キャピラリーチューブ（減圧装置）
２３ 電動膨張弁（減圧装置）
２４ 冷却器
３１ 室温センサ（室温・露点検出手段）
３２ 露付防止パイプ冷媒出口温度センサ（露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段）
３３ 膨張弁流入冷媒温度センサ（膨張弁流入冷媒温度検出手段）
４１ 制御装置
４２ 冷却室温度設定ダイヤル（冷却室温度設定手段）
５９ 露付防止パイプ
Claims (7)
- 外郭が断熱箱体で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、
冷媒を圧縮するコンプレッサ、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら送風機で空冷される空冷熱交換器、減圧装置および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器を順次冷媒配管で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、
前記断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプとを備え、
前記露付防止パイプが、冷凍サイクルの空冷熱交換器から減圧装置への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする冷蔵庫。 - 前記断熱箱体の内部空間である庫内が仕切壁で複数の異なる温度帯の冷却室に仕切られ、
かつ、前記露付防止パイプの冷媒が低い温度帯の冷却室の周囲から順に高い温度帯の冷却室の周囲に流れるべく、露付防止パイプが断熱箱体の間口に配管されていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。 - 冷蔵庫の設置されている部屋の温度または露点温度を検出する室温・露点検出手段および、前記空冷熱交換器の放熱量を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度が高くなると、空冷熱交換器からの放熱量を減少させる手段を具備することを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。 - 冷蔵庫の設置されている部屋の温度または露点温度を検出する室温・露点検出手段、前記露付防止パイプの冷媒出口温度を検出する露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段および、前記空冷熱交換器の放熱量を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、露付防止パイプ冷媒出口温度検出手段の検出した露付防止パイプ冷媒出口温度が、前記室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度よりも高くなるように、空冷熱交換器からの放熱量を調整する手段を具備することを特徴とする請求項１，２または３記載の冷蔵庫。 - 前記減圧装置が膨張弁を具備し、かつ、冷蔵庫が、この膨張弁に流入する冷媒の温度を検出する膨張弁流入冷媒温度検出手段および、前記空冷熱交換器の放熱量を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、膨張弁流入冷媒設定温度が設定されており、前記膨張弁流入冷媒温度検出手段の検出した膨張弁流入冷媒温度が、前記膨張弁流入冷媒設定温度となるように空冷熱交換器からの放熱量を調整する手段を具備することを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。 - 冷蔵庫の設置されている部屋の温度または露点温度を検出する室温・露点検出手段ならびに、前記空冷熱交換器の放熱量および冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、室温・露点検出手段の検出した室温または露点温度が上昇すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、高圧側の圧力レベルを上昇させる手段を具備することを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。 - 前記冷却室の温度を設定する冷却室温度設定手段ならびに、前記空冷熱交換器の放熱量および冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、冷却室温度設定手段の設定温度が低下すると、空冷熱交換器の放熱量を減少させるとともに、冷凍サイクルの高圧側の圧力レベルを上昇させる手段を具備することを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項記載の冷蔵庫。
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|---|---|---|---|---|
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| WO2020054252A1 (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | Ｐｈｃホールディングス株式会社 | 冷却装置 |
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-
2002
- 2002-08-27 JP JP2002247857A patent/JP2004085102A/ja active Pending
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