JP2009174767A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力量を可能な限り増加させることなく結露を防止するとともに、不足冷媒現象を起こすことなく、省電力に優れた冷蔵庫を提供することを目的とする。
【解決手段】貯蔵室が形成された断熱箱体２に、冷凍サイクルを構成する圧縮機５及び凝縮器６が設けられ、貯蔵室の開口周縁部に配設された結露防止配管７が冷凍サイクルの配管に接続され、結露防止配管７に冷媒を流通させる加熱モードと、結露防止配管をバイパスさせる通常モードのいずれかに切換可能な切換手段１３が設けられ、圧縮機５の運転及び切換手段１３の動作を制御する制御装置１００が設けられた冷蔵庫であって、結露防止配管７が、圧縮機５と凝縮器６との間に接続され、制御装置１００は、圧縮機５の運転をオンオフ制御するとともに、切換手段１３を制御することにより、圧縮機５の運転オン期間の一部期間において加熱モードを実行し、それ以外の期間においては通常モードを実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、貯蔵室の開口周縁部における結露を防止する結露防止配管を備えた冷蔵庫に関する。

従来の一般的な冷蔵庫の構造として、冷蔵庫本体を構成する断熱箱体には複数の貯蔵室が設けられ、貯蔵室の開口には断熱性を有する開閉扉が取り付けられる。この断熱箱体と断熱扉との接触部では、他の部分と比べ、そこでの熱漏洩量が多い。このため、この接触部近傍の外郭表面温度が冷蔵庫内の冷気により低下してしまい、外気温度との間に温度差が生じ、これによって断熱箱体のフランジ部に結露を生じる。このための対策として、特許文献１及び２に記載されているように、貯蔵室の開口周縁部であるフランジ部及び仕切りフランジ部に結露防止配管が埋設する方法が採用されている。

すなわち、上述した従来技術の冷蔵庫においては、温度の高い冷凍サイクルの高圧側配管の一部を、上記断熱箱体と断熱扉との間の接触部近傍に埋設し、これにより、結露が生じ易い部分の温度を上昇させるものである。しかしながら、前記した従来技術になる結露防止構造やその方法では、冷蔵庫の断熱箱体の構造の中では特に熱漏洩量の多い部分に高温の配管を埋設する構造であることから、結露を防止すると同時に、この高温の配管からの熱が冷蔵庫内へ侵入してしまい、そのため、冷蔵庫の消費電力量がかえって増加してしまうという問題点があった。

かかる問題点の対策としては、特許文献１や特許文献２に示すように、高温配管からの冷蔵庫内への熱侵入を抑えるため、高温の結露防止配管への冷媒の流通を制御する手段を設けている。
特開２０００−６５４６１号公報 特開平８−１６６１８４号公報

上記特許文献１，２に記載された冷蔵庫においては、凝縮器と減圧器の間の冷凍サイクル配管に結露防止配管を接続しているが、凝縮器から送出された冷媒には凝縮した液冷媒が含まれており、結露防止配管への冷媒の流通を停止した際に、結露防止配管内に液冷媒が貯留され、冷凍サイクル全体として不足冷媒現象がおきる課題があった。

また、特許文献１，２では、結露防止配管への冷媒の流通の制御を、フランジ部温度や露点温度や庫外湿度に応じて行っているが、さらなる冷蔵庫の消費電力量の低減が望まれる。

そこで、本発明では、上記した従来技術になる冷蔵庫における問題点に鑑み、消費電力量を可能な限り増加させることなく結露を防止するとともに、不足冷媒現象を起こすことなく、省電力に優れた冷蔵庫を提供することを目的とするものである。

上記問題点を解決するために、本発明では、貯蔵室が形成された断熱箱体に、冷凍サイクルを構成する圧縮機及び凝縮器が設けられ、前記貯蔵室の開口周縁部に配設された結露防止配管が前記冷凍サイクルの配管に接続され、前記結露防止配管に冷媒を流通させる加熱モードと、結露防止配管をバイパスして冷凍サイクルに冷媒を流通させる通常モードのいずれかに切換可能な切換手段が設けられ、前記圧縮機の運転及び切換手段の動作を制御する制御装置が設けられた冷蔵庫であって、
前記結露防止配管が、前記圧縮機と凝縮器との間に接続され、前記制御装置は、前記圧縮機の運転をオンオフ制御するとともに、前記切換手段を制御することにより、圧縮機の運転オン期間の一部期間において加熱モードを実行し、それ以外の期間においては通常モードを実行するようにしたことを特徴とする。

上記構成においては、結露防止配管を圧縮機と凝縮器との間に接続したため、加熱モード実行時には、結露防止配管内に気相の冷媒が導入される。したがって、切換手段によって加熱モードから通常モードに切換えるときに、結露防止配管内に閉じ込められる冷媒量が少なくて済み、冷凍サイクルが不足冷媒となるおそれがない。

さらに上記構成においては、圧縮機の運転オン期間の一部期間においてのみ加熱モードを実行し、それ以外の期間においては通常モードを実行するようにしたため、貯蔵室の開口周縁部であるフランジ部を加熱しすぎるおそれがなく、冷蔵庫内への熱侵入を抑制し、冷蔵庫の消費電力量を抑制することが可能となる。

すなわち、従来、フランジ部に設けられた結露防止配管の温度制御方法としては、前述のごとく、フランジ部の温度を検知し、その温度を露点温度よりも高い温度帯で維持するように結露防止配管への冷媒の流通を制御していた。しかし、圧縮機の運転オフ期間の間は高温冷媒を結露防止配管に供給することができないことから、当該期間中も露点温度以上の温度を維持するために、フランジ部の上限温度を高めに設定する必要があった。

これに対して、本願発明者らは、結露が発生するまでの過程が、フランジ部にくもりが発生する段階と、その後の液滴が大きく成長する段階とに大別することができ、たとえ、フランジ部の温度が露点温度以下になって結露が生じる場合であっても、フランジ部にくもりが発生した段階でくもりを消すだけの温度上昇をすれば、速やかにくもりが解消できることを見いだして本願発明を完成するに至った。

すなわち、本発明では、フランジ部の温度が露点温度以下に低下するのを許容することにより、フランジ部の温度を低く抑えるとともに、加熱モードの間隔を広くとることが可能となる。したがって、圧縮機の運転オン期間の一部期間のみ加熱モードを実行するだけでフランジ部の結露を効果的に抑制することが可能となる。これにより、使用者には特に不便を与えることなく、フランジ部の温度を下げることができ、庫内への熱侵入量を減らして冷蔵庫の消費電力量を減らすことができる。

具体的に、結露防止配管による加熱を行う場合、圧縮機の停止中（霜取運転をふくむ）は結露防止配管に高温冷媒が流れていないにもかかわらず、結露は防止される。本願発明者が行った実験では、露点温度を大きく下回らない場合（露点温度−５［Ｋ］程度）では３０分程度はくもりが発生しない。また、くもりが発生したとしても、この段階でフランジ部を加熱すれば、すみやかにくもりを解消することができる。一方、結露がくもりから一旦粒状に成長すると、結露防止配管で加熱しても粒状の結露を取り去ることに長い時間や大きな発熱量が必要となってしまう。

加熱モードは、圧縮機の運転オン期間の一部期間で実行することにより、圧縮機の全運転期間（運転オン期間＋運転オフ期間）において効率よく結露を防止することができる。加熱モードの実行時期については、制御装置が圧縮機の運転開始に応じて加熱モードの実行を開始することができる。これにより、圧縮機の運転オン期間に合せて加熱モードを実行することができる。なお、加熱モードは、圧縮機の運転オンと同じタイミングで開始してもよいし、ずらして開始することも可能である。

また、制御装置が、圧縮機の運転オン期間の終期に加熱モードを実行するようにすることも可能である。この場合、制御装置は、貯蔵室内の温度を検知し、予め設定された上限温度よりも庫内温度が高くなったときに圧縮機の運転オンし、下限温度よりも低くなったときに圧縮機の運転オフにするように圧縮機の運転オンオフを制御しているため、いつ圧縮機が停止するか判断できない。

そこで、上記上限温度と下限温度の中間に加熱モードの実行開始するための適当な温度を設定し、この温度よりも庫内温度が低くなったときに加熱モードを開始し、圧縮機の運転オフに合せて加熱モードの実行を終了するようにすればよい。また、圧縮機の運転オン期間の終期に加熱モードの実行を開始する別の方法としては、制御装置において、実際の圧縮機の運転オン期間の時間を計測して保存しておき、その時間から加熱モードを実行するのに必要な時間を差引いた時間を算出する。そして、圧縮機の運転オンの時点から前述の算出時間が経過した後に加熱モードを実行するようにしてもよい。

このように圧縮機の運転オン期間の終期に加熱モードの実行すれば、貯蔵室内の温度が最も低くなって結露が発生しやすくなる時期に合せてフランジ部を加熱することができ、効果的に結露を防止することが可能となる。

また、制御装置が、圧縮機の運転オン期間中、間隔をおいて複数回加熱モードを実行することも可能である。これにより、加熱モード１回当たりの加熱時間を短くすることができ、フランジ部が過度に加熱されるのを抑制し、冷蔵庫の消費電力量を抑制することが可能となる。この場合、少なくとも前記圧縮機の運転オン期間の初期と終期とに加熱モードを実行すれば、圧縮機の運転オフ期間にフランジ部温度が過度に低下するのを防止することができる。

結露防止配管の接続位置については、冷媒が気相で存在し得る圧縮機と凝縮器の間であればよく、凝縮器に対して冷媒の流れ方向上流側に設けることができるほか、凝縮器の一部に結露防止配管を設けることもできる。この場合、結露防止配管は、凝縮器の途中に形成され、結露防止配管に導入される冷媒が気液２相域ではなく気相となるように、凝縮器全体の放熱量を設定する。

本発明に係る冷蔵庫は、庫外の温度を検知する温度センサを備え、制御装置が、温度センサで検知された温度に応じて加熱モードの実行時間を変化させるようにすることができる。具体的に、庫外温度が低いときには庫外の空気中に含まれる湿分が少なく結露しにくいと判断して加熱モードの実行時間を短くし、庫外温度が高いときは庫外の空気中に含まれる湿分が多く結露しやすいと判断して加熱モードの実行時間を長くする。

また、冷蔵庫に庫外の湿度を検知する湿度センサを設け、湿度センサで直接検知した庫外の湿度に応じて、制御装置が加熱モードの実行時間を変化させるようにすることも可能である。

また、本発明においては、貯蔵室に取り付けられた開閉扉に結露防止配管の熱を均一化する熱伝導促進部材が取り付けることも可能である。すなわち、開閉扉の上面部及び下面部はパッキンを通じて冷されやすいにもかかわらず、結露防止配管から遠くなり結露を生じやすい。したがって、開閉扉の上面部及び下面部の全面に金属等の熱伝導性に優れた材料からなる熱伝導促進部材を配することで結露防止配管の熱が上面部及び下面部に伝わりやすくすることで当該箇所における結露の発生を抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、結露防止配管にほぼ気相状態の高温冷媒を必要最小限の時間だけ、すなわち、圧縮機の運転オン期間の一部期間のみ流通させるようにしたため、結露を防止しながら庫内への熱侵入を最小限に抑えることにより省電力に優れ、不足冷媒現象を起こすことなく冷凍サイクルを安定して運転することが可能な冷蔵庫を提供することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の第１の実施の形態について、添付の図１〜図３及び図６を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態になる冷蔵庫の冷凍サイクルの構造を示す構成図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態になる冷蔵庫の要部構造を示すための縦断面図であり、図３は第1の実施の形態における冷蔵庫の配管の透視図、そして、図６は本発明の冷蔵庫において実行される結露防止運転制御方法の詳細を示すタイムチャート図である。

冷蔵庫本体１は、内部に貯蔵室として冷蔵室３０、第１冷凍室３１、第２冷凍室３２、野菜室３３を仕切４０、４１、４２により独立に形成した断熱箱体２と、断熱扉１７ａ〜１７ｄにより構成されている。また、上記断熱箱体２の背面下方に形成された機械室１８内に、圧縮機５と共に電磁四方弁１３等が設置されている。

冷蔵庫の冷凍サイクルを構成する圧縮機５、凝縮器６、減圧器８、蒸発器９は、図１に実線で示す配管により環状に接続されている。本実施形態においては、凝縮器６の一部に結露防止配管７が形成される。具体的には、凝縮器６は、第１凝縮器６ａ、結露防止配管７及び第２凝縮器６ｂから構成される。結露防止配管７は、第１凝縮機６ａと第２凝縮器６ｂの間に、切換手段である電磁四方弁１３を介して冷凍サイクルの配管に接続される。結露防止配管７は、結露が最も発生しやすい第１冷凍室３１及び第２冷凍室３２の開口周縁部、すなわち、仕切部前面４ａ及び断熱箱体開口部前面２ａの一部に配設される。

電磁四方弁１３の動作は、制御装置１００により制御される。制御装置１００は、マイコン等から構成され、温度・湿度センサ１１０により検出した庫外温度および湿度、および圧縮機５の運転状態、庫内に設けられて冷気の通路の開閉を行うためのダンパ装置（図示せず）の動作状態等を基に電磁四方弁１３の動作を制御する。

具体的に、制御装置１００は、結露防止配管７の加熱を行わない通常モードを実行する場合には、図１（ａ）に示すように、冷媒が結露防止配管７をバイパスするように電磁四方弁１３を動作させる。

このとき、電磁四方弁１３内の流路がバイパス路１１として機能する。冷媒は、圧縮機５、第１凝縮器６ａ、電磁四方弁１３、第２凝縮器６ｂ、減圧器８、蒸発器９の順序で流れ、第１凝縮器６ａの出口配管と第２凝縮器６ｂの入口配管とが短絡されて結露防止配管７が冷凍サイクルから遮断される。したがって、結露防止配管７には冷媒が流れない。

これに対して、結露防止配管７の加熱を行う加熱モードを実行する場合は、制御装置１００は、図１（ｂ）に示すように、冷媒が結露防止配管７を流通するように電磁四方弁１３を動作させる。高温（室温より高い）の冷媒は、圧縮機５、第１凝縮器６ａ、電磁四方弁１３、結露防止配管７、電磁四方弁１３、第２凝縮器６ｂ、減圧器８、蒸発器９の順序で流れる。これにより、結露防止配管７の温度が上昇し、ドアパッキン２１の温度が上がり、断熱箱体開口部前面２ａ及び仕切部前面４ａの温度が上昇して結露の発生を防止することができる。

通常モードにおいては、結露防止配管７が冷凍サイクルから遮断され、結露防止配管７の中に冷媒が閉じ込められてしまう。たとえば、凝縮器６出口の温度を４０℃（周囲温度が３０℃程度のときに相当する）のとき、イソブタン冷媒の場合、凝縮器内部の圧力は０．５３１ＭＰａに相当する。０．５３１ＭＰａの飽和液の密度は５３１.２ｋｇ／ｍ^３、飽和蒸気の密度は１３．７ｋｇ／ｍ^３となる。

結露防止配管７の内径をφ３．１ｍｍ、長さを３ｍとした場合、結露防止配管７の内容積は、π×（０．００３１ｍ／２）^２×３ｍ＝２．３×１０^−５ｍ^３となる。結露防止配管７内部が１００％気体の場合、内部に含まれる冷媒は最大で、
１３．７ｋｇ／ｍ^３×２．３×１０^−５ｍ^３＝０．０００３ｋｇ＝０．３ｇ
となる。

一方、全て液体の場合は、
５３１．２ｋｇ／ｍ^３×２．３×１０^−５ｍ^３＝０．０１２ｋｇ＝１２ｇ
となる。

従って、凝縮器６に対して冷媒流れ方向Ａの下流側に結露防止配管を配置した場合、加熱モードから通常モードに電磁四方弁１３を切り替えると、例えば、冷媒の乾き度が５０％のときは、結露防止配管７の内部に閉じ込められる冷媒量は約６ｇとなる。

家庭用冷蔵庫での封入冷媒量は４０ｇ〜６０ｇ程度であることから、上記の場合、冷媒流路の切替により冷凍サイクル内の冷媒が１０％以上変動することとなり、不足冷媒現象に陥る可能性が十分に考えられる。

よって、冷凍サイクル内の冷媒不足を防止するためには結露防止配管に閉じ込められる冷媒量を少なくする必要があり、圧縮機から出た過熱蒸気状態の冷媒が気液相になる前に結露防止配管を配置する必要がある。

上記内容に鑑み、本発明の冷蔵庫では、圧縮機の冷媒吐出部と凝縮器の間に結露防止配管を設ける構成とした。

本発明における切換手段は、結露防止配管７に冷媒を流通させるか、結露防止配管７をバイパスさせるかを切換え可能であればよい。したがって、切換手段として四方弁を使用する場合には、本実施形態のように、電磁力により弁を動作させる電磁四方弁を使用することができるほか、ステッピングモータ方式の四方弁を使用することも可能である。

電磁四方弁を使用した場合には、冷媒は、上述のごとく、結露防止配管７かバイパス路１１のいずれか一方にのみ流れることになる。

これに対して、ステッピングモータ方式の四方弁は、配管が接続されたケーシングの内部に、ステッピングモータによって駆動する回動弁が収容されており、回動弁を回動させて流路を切換える構造となっている。この方式の四方弁においては、冷媒を結露防止配管７か四方弁内のバイパス路のいずれか一方にのみ流すことができるのはもちろん、回動弁の角度を調整することによって結露防止配管７とバイパス路の両方に冷媒を流すことが可能となる。

したがって、加熱モードにおいて、回動弁の角度調整により、どちらの流路にどれぐらいの割合で冷媒を流通させるかを調整することが可能となる。すなわち、結露防止配管７に供給する単位時間当たりの熱量を調整することが可能となるため、急激な加熱により仕切部前面４ａ及び断熱箱体開口部前面２ａの一部の温度が過度に上昇するのを回避し、省電力で適切な加熱を行なうことが可能となる。

上記回動弁を回動させるステッピングモータの駆動は、制御装置１００によって制御される。制御装置１００には、予め加熱モードにおける回動弁の角度が設定されており、その角度までステッピングモータが駆動する。また、制御装置１００において、温度・湿度センサ１１０により検出した庫外温度及び湿度に応じて回動弁の角度を調整するようにすれば、環境に応じて最適な加熱が可能となる。

なお、切換手段として電磁四方弁１３を備える場合、圧縮機５の直後に電磁四方弁１３を配置すると圧縮機５の振動を直接四方弁１３が受けてしまう。そこで、冷蔵庫の断熱壁の背面に設けた第１凝縮器に対して冷媒流れ方向Ａの下流側に電磁四方弁１３を介して結露防止配管７を配置することで、圧縮機５の振動が直接電磁四方弁１３に直接伝わらず、品位の高い冷蔵庫となるようにした。

ただし、第１凝縮器６ａで冷媒は放熱し、さらに結露防止配管７では断熱箱体開口部前面２ａ及びその仕切部前面４ａにおいて冷蔵庫内の冷気と接触するため、それぞれを通過する冷媒の温度は低下する。したがって、結露防止配管７に冷媒を導入するとき（加熱モード時）でも結露防止配管７中の冷媒が気液２相域ではなく気相となるように、補助放熱器１０と仕切部結露防止配管７と凝縮器６の放熱量を設定している。

結露防止配管７に冷媒を流通させない通常モード時には、結露防止配管７の内部に冷媒が閉じ込められるが、気相となるようにしているので閉じ込められた冷媒の質量は少なくてすみ、冷凍サイクルが不足冷媒となる恐れがない。

次に、本実施形態に係る冷蔵庫において、制御装置１００により実行される、冷蔵庫のための結露防止運転制御方法の詳細について、図６のタイムチャートと図７のフローチャートを参照して説明する。

冷凍庫の扉まわりの形状により、結露しやすい部分は異なり、必要な加熱量も異なる。冷蔵庫の設計・試作段階において、結露しやすい部分が露点温度より高い温度になるのに必要な結露防止配管７の加熱割合を求めておく。

発明者らが行なった実験では、圧縮機５の運転オン時間の約５０％の時間、結露防止配管７に高温冷媒を流せば、周囲温度３０℃、相対湿度８５％において結露が防止できた。また、圧縮機５の運転オン時間の約３０％の時間、結露防止配管７に高温冷媒を流せば、周囲温度３０℃、相対湿度７０％において結露が防止できた。

以上の考え方を図６のタイムチャートで表す。圧縮機５は、冷凍室温度センサをはじめとする庫内の温度センサの温度に基づいて制御装置１００によって運転と停止が制御される（図６では冷凍室温度センサが検出する温度が予め設定された冷凍室の上限温度（ＴＦＨ）より高くなれば制御装置１００は圧縮機５を運転オンし、下限温度（ＴＦＬ）より低くなれば制御装置１００は圧縮機５を運転オフする）。

そのため、制御装置１００はいつ圧縮機５が停止するか判断できない。そこで本実施形態では、図６、図７に示すように、上記ＴＦＨとＴＦＬの間に中間温度（ＴＦＭ）を設定している。そして、圧縮機５の運転オンとともに加熱モードを一定時間（例えば１０分）実行して通常モードに戻す。その後、冷凍室温度センサの検知温度がＴＦＭを下回ったときに再び加熱モードを実行し、一定時間が経過するか、圧縮機５が運転オフになったときに加熱モードを終了して通常モードに戻す。

また、これだけでは使用者が熱い食品を貯蔵室に入れた場合など、圧縮機５の運転時間が長くなったときに結露が生じてしまうので、加熱モードが終了してから所定時間（例えば３０分）経過した時点でＴＦＭに至っていない場合には、ふたたび１０分間、加熱モードを実行して結露を防止する。

なお、加熱モードの実行時間については、直前の圧縮機５の運転オン時間を制御装置１００で計測しておき、圧縮機の運転オン時間の５０％に相当する時間を加熱モードの実行時間としている。なお、説明の簡略化のため冷凍室の温度のみで説明したが、ダンパ装置により他の貯蔵室の温度を制御している。

次に、本実施形態の制御装置１００における制御方法について、図７を基に説明する。先ず、冷蔵庫の電源を投入すると（Ｓ１０）、ステップＳ２０において、制御装置１００は庫外温度と庫外湿度、各貯蔵室の温度を測定する。

ステップＳ３０にて、冷凍室の温度センサの温度＞ＴＦＨを判定し、ＹＥＳの場合はステップＳ４０に、ＮＯの場合はステップＳ３０に進む。ステップＳ４０では、電磁四方弁１３をオン側にし、加熱モードを実行することによって結露防止配管７に冷媒が流れるようにし、続いてステップＳ５０において、圧縮機５を起動（運転オン）する。

さらに、ステップＳ６０において、圧縮機５を起動してからの時間が、前回圧縮機の運転オン時間の１／４が経過したかを判定する。ＹＥＳの場合、ステップＳ７０に進む。ＮＯの場合、ステップＳ３００に進む。

ステップＳ７０では、電磁四方弁１３をオフ側にして加熱モードから通常モードに切換えて結露防止配管７に冷媒が流れないようにする。その後、ステップＳ８０で、ステップＳ７０から３０分が経過したかを判定する。経過していればステップＳ２００に、していなければステップＳ９０に進む。

ステップＳ９０では、冷凍室温度センサがＴＦＭより低いか判定する。低い場合は、ステップＳ１００に進む。高い場合は、ステップＳ８０に戻る。ステップＳ１００では、電磁四方弁１３をオン側にし、加熱モードを実行する。そして、ステップＳ１１０に進んで冷凍室温度センサがＴＦＬより低いか判定する。低い場合はＳ１２０に進む。高い場合はＳ１１０を繰り返す。ステップＳ１２０では、冷凍室が充分に冷却され、圧縮機５が停止（運転オフ）する。

ステップＳ２００〜ステップＳ２２０にいたるフローチャートは、圧縮機５の運転オン時間が前回の運転オン時間から大幅に延びた場合になる。ステップＳ２００では、電磁四方弁１３をオン側にして加熱モードを実行する。

ステップＳ２１０では、ステップＳ２００から１０分が経過したかを判定する。経過している場合にはステップＳ７０に進む。経過していない場合はステップＳ２２０に進む。ステップＳ２２０では、冷凍室温度センサがＴＦＭより低いか判定する。低い場合はステップＳ１００に進み、高い場合はステップＳ２１０に戻る。

ステップＳ６０からステップＳ３００に進んだ場合は、冷凍室温度センサがＴＦＭより低いか判定し、低い場合はステップＳ１００に進み、高い場合はステップＳ６０に戻る。

ステップＳ９０とステップＳ２２０とステップＳ３００は同じ判定基準であり、ＹＥＳの場合はいずれもステップＳ１００に進む。ＮＯの場合はそれぞれ別の分岐に戻る。

なお、冷蔵庫の周囲は台所であることが多く、湿度センサに油分が付着するなどの懸念を考慮すると、湿度センサを廃止してユーザー使用環境下で想定し得る最高の相対湿度を設定し（たとえば相対湿度８５％）、その想定しうる最高の相対湿度における露点温度を計算して、結露しやすい部分が露点温度を超えるように結露防止配管７に高温の冷媒を導入すればよい。この場合は熱侵入量低減効果が目減りするものの、湿度センサの長期信頼性の問題がなく、確実に結露を防止することができる。

また、図７のフローチャートにおいて、圧縮機５停止時に電磁四方弁を切り替えていないが、この間は冷媒が流れないので切り替えなくてもよい。圧縮機５停止時に電磁四方弁１３を切り替えない場合、電磁四方弁の動作回数が減るため寿命的に有利である（図６のタイムチャートでは圧縮機５停止時に電磁四方弁をオンからオフに切り替えていた図となっている。）。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図４、図５を参照しながら説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る冷蔵庫の冷凍サイクルの構造を示す構成図であり、図５は、第２実施形態に係る冷蔵庫の配管の透視図である。本実施形態では、切換手段として、電磁四方弁の代わりに、結露防止配管７をバイパスするバイパス路２５と、結露防止配管７への冷媒の流通を制御する電磁弁２３および逆流防止弁２４が設けられた点が特徴とされ、その他の構成は第１実施形態と同じとされている。

具体的に、本実施形態における冷蔵庫は、冷凍サイクルを構成する凝縮器６が、第１凝縮器６ａ、結露防止配管７及び第２凝縮器６ｂから構成される点は第１実施形態と同じとされるが、第１凝縮器６ａと結露防止配管７の間の配管と、結露防止配管７と第２凝縮器６ｂとの間の配管とを結ぶバイパス路２５が形成される。

そして、結露防止配管７の入口側には、電磁弁２３が、出口側には逆流防止弁２４がそれぞれ設けられる。本冷凍サイクルにおいて、通常モードでは、電磁弁２３が閉じられ、冷媒は、圧縮機５、第１凝縮器６ａ、バイパス路２５、第２凝縮器６ｂ、減圧器８、蒸発器９の順序で流れる。

加熱モードでは、電磁弁２３が開放され、上記の冷媒の流れに加えて、一部の冷媒が、圧縮機５、第１凝縮器６ａ、電磁弁２３、結露防止配管７、逆流防止弁２４、第２凝縮器６ｂ、減圧器８、蒸発器９の順にも流れる。これにより、仕切部結露防止配管７の温度が上昇し、ドアパッキン２１の温度が上がり、仕切部前面４ａの温度が上昇して結露の発生を防止することができる。なお、上記電磁弁２３の動作は、実施の形態１と同様、制御装置（図示せず）により制御される。

以上に説明したように、本実施形態では、バイパス路２５のみに冷媒を流す流路と、結露防止配管７とバイパス路２５の両方に冷媒を流す流路を切り換えることができる。すなわち、電磁弁２３の制御により結露防止配管７にも冷媒を流す（加熱モード時）ことにより、結露防止配管７には第１凝縮器６ａからの高温（室温より高い）の冷媒が流れ、冷蔵庫を形成する断熱箱体開口部前面２ａ及び仕切部前面４ａへの結露を防止することができる。

これに対し、電磁弁２３が結露防止配管７に冷媒を流さない（通常モード時）ことにより、第１凝縮器６ａからの高温の冷媒は、結露防止配管７を経由せずにこれをバイパスして、第２凝縮器６ｂに導かれる。これにより、結露防止配管７には高温の冷媒が流れなくなるため、断熱箱体開口部前面２ａ及び仕切部前面４ａからの熱の浸入を低減することができる。

また、電磁弁２３に不具合が生じ、結露防止配管７に冷媒が流れないような状況になった場合でも、バイパス路２５は常に開放されているため、冷凍サイクル内の冷媒循環は維持され、冷蔵庫の冷却性能そのものに影響しない。

電磁弁２３が開いたときには、バイパス路２５と結露防止配管７の両方に冷媒が流れるが、配管形状により大半の冷媒が結露防止配管７に流れるように設置されている。この配管形状により結露防止配管７への冷媒流量が確保され、結露防止配管７の途中で気液２相域に入ることを防いでいる。制御方法については、第１実施形態と同様であり省略する。

以上説明したように、本実施形態においては、冷媒の流通を制御する電磁弁２３は結露防止配管７の途中に設けられているが、これに限らず、第１凝縮器６ａから結露防止配管７とバイパス路２５とに分岐する分岐点に三方弁を設け、いずれかの流路に選択的に冷媒を流すことも可能である。

なお、第１実施形態、第２実施形態とも、第１凝縮器６ａと結露防止配管７を通る冷媒は、過熱蒸気となるように第１凝縮器６ａ、結露防止配管７、第２凝縮器６ｂの放熱特性が設定されている。これは結露防止配管７の内部に液冷媒が閉じ込められることによる、冷媒不足現象を防止するためである。

具体的には、第１凝縮器６ａの配管長さを短くして放熱性能を落とす、あるいは第２凝縮器６ｂの長さや列数を増加させて第２凝縮器６ｂの放熱性能を上げることで、所望の放熱特性が得られる。

また、結露防止配管７（過熱域）の温度は、第２凝縮器６ｂ（気液２相域）の温度よりも高いため、結露しやすい部分の温度を短時間で露点温度より上げることができる。また鏡面では、露点温度より表面温度が下がるとくもりが目視確認できるようになるが、実際の冷蔵庫のドアキャップや仕切りフランジ４ａや断熱箱体フランジ部２ａやパッキンは鏡面でないため、露点温度を下回っても結露は目立ちにくいので、必ずしも結露しやすい部分の表面温度が露点温度を定期的に上回らなければならないわけではない。

このような形態の冷蔵庫では、最も結露しやすい部分は、パッキンや仕切りフランジ部４ａよりも、仕切りフランジ部４ａの前方にある開閉扉の上面または扉下面となる（仕切りフランジ部が縦方向に存在する場合は、扉右面、あるいは扉左面の場合もある）。

これは仕切りフランジ部４ａの内部に加熱源となる結露防止配管７が存在しており、仕切りフランジ部４ａやパッキン部は加熱源に近いため、結露防止配管７に冷媒が導入されると温度が上昇しやすい。一方、開閉扉の上面部と下面部はパッキンを通じて冷やされやすいにもかかわらず、加熱源から遠くなり結露を生じやすい。

開閉扉の上面部と下面部の結露を防止するためには、扉の上面部と下面部の熱伝導率を大きくして結露防止配管７からの加熱を扉の上面部と下面部の全体に伝えることが望ましい。対策としては、図８（ａ）では、扉の上面部と下面部にドアキャップを備えた扉においてドアキャップ５０の内側からアルミテープ５３を貼り付けている。また、図８（ｂ）に示すように、ドアプレート５１を金属で作り、左右の両側を樹脂製のドアキャップ５０で組み付けることや、図８（ｃ）に示すように、ドアプレート５１を深絞り加工で作成して、扉の上面部と下面部を金属性とすることが望ましい。

また、庫外温度を測定する周囲温度センサと、庫外湿度を測定する湿度センサと、結露しやすい部分（例えばドアキャップ）の温度を測定するドアキャップ温度センサを備えておいてもよい。ドアキャップ温度センサは、最も結露が起こりやすいドアキャップの近傍（例えば冷凍室と製氷室の間）に配置する。

庫外温度センサと湿度センサから露点温度を計算し、結露しやすい部分が定期的に露点温度を超えるように、結露防止配管７に冷媒を導入することで、結露を防止しながら熱侵入量を抑えることができる。

本発明の第１実施形態における冷蔵庫の冷凍サイクルの構成図であり、（ａ）は通常モード時の構成を、（ｂ）は加熱モード時の構成を、それぞれ示す。 本発明の第１実施形態における冷蔵庫の要部構造を示す縦断面図 本発明の第１実施形態における冷蔵庫の配管の透視図 本発明の第２実施形態における冷蔵庫の冷凍サイクルの構成図 本発明の第２実施形態における冷蔵庫の配管の透視図 本発明の第１実施形態におけるタイムチャート図 本発明の第１実施形態におけるフローチャート図 本発明に係る冷蔵庫の断熱扉の構成を示す図

符号の説明

１ 冷蔵庫本体
２ 断熱箱体
２ａ 断熱箱体フランジ部
５ 圧縮機
６ 凝縮器
７ 結露防止配管
８ 減圧器
９ 蒸発器
１３ 電磁四方弁
１７ 断熱扉
２１ ドアパッキン
２２ ドライヤ
２３ 電磁弁
２４ 逆流防止弁
２５ バイパス路
３０ 冷蔵室
３１ 第１冷凍室
３２ 第２冷凍室
３３ 野菜室
５０ ドアキャップ
５１ ドアプレート
５２ 取っ手
５３ アルミテープ
１００ 制御装置
１１０ 庫外温度・湿度センサ

Claims (9)

1. 貯蔵室が形成された断熱箱体に、冷凍サイクルを構成する圧縮機及び凝縮器が設けられ、前記貯蔵室の開口周縁部に配設された結露防止配管が前記冷凍サイクルの配管に接続され、前記結露防止配管に冷媒を流通させる加熱モードと、結露防止配管をバイパスさせる通常モードのいずれかに切換可能な切換手段が設けられ、前記圧縮機の運転及び切換手段の動作を制御する制御装置が設けられた冷蔵庫であって、
   前記結露防止配管が、前記圧縮機と凝縮器との間に接続され、前記制御装置は、前記圧縮機の運転をオンオフ制御するとともに、前記切換手段を制御することにより、圧縮機の運転オン期間の一部期間において加熱モードを実行し、それ以外の期間においては通常モードを実行するようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記制御装置は、前記圧縮機の運転開始に応じて加熱モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記制御装置は、前記圧縮機の運転オン期間の終期に加熱モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
4. 前記制御装置は、前記圧縮機の運転オン期間中、間隔をおいて複数回加熱モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
5. 前記制御装置は、少なくとも前記圧縮機の運転オン期間の初期と終期とに加熱モードを実行することを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
6. 前記結露防止配管は、前記凝縮器の一部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
7. 庫外の温度を検知する温度センサを備え、前記制御装置は、温度センサで検知された温度に応じて加熱モードの実行時間を変化させることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
8. 庫外の湿度を検知する湿度センサを備え、前記制御装置は、湿度センサで検知された湿度に応じた加熱モードの実行時間を変化させることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
9. 前記貯蔵室に開閉扉が取り付けられ、該開閉扉に前記結露防止配管の熱を均一化する熱伝導促進部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫

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