JP2011237076A

JP2011237076A - 冷凍冷蔵庫

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Publication number: JP2011237076A
Application number: JP2010107387A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ito; 正紘伊藤; So Nomoto; 宗野本; Takesuke Tashiro; 雄亮田代
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2030-05-07
Also published as: JP5068340B2

Abstract

【課題】冷却運転時における三方弁からの漏れ冷媒と、メイン回路の冷媒とが合流することによる冷凍能力低下を抑制することが可能な冷凍冷蔵庫を得る。
【解決手段】三方弁６と、圧縮機１と凝縮器２との間を接続する冷媒配管とを接続するバイパス配管７、及び、そのバイパス配管７に設置された毛細管８によってバイパス回路を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホットガス除霜を実施する冷凍冷蔵庫に関するものである。

冷凍冷蔵庫における冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、毛細管、そして、蒸発器の順で構成されており、蒸発器によって貯蔵庫内の空気を冷却している。この蒸発器において冷却された空気は、庫内ファンによって貯蔵庫（冷蔵室、冷凍室又は野菜室等）へ送り出され、貯蔵庫から再び蒸発器に戻ってくる循環風路になっている。貯蔵庫の扉の開閉に伴って貯蔵庫内に入り込む水分、又は、食品が有する水分によって貯蔵庫内の空気に含まれる水分は、低温の蒸発器の表面に付着し霜を形成する。冷却運転を１日程度実施すると蒸発器は霜で覆われ、蒸発器の通風抵抗が増加して風量が低下すると共に、冷媒と空気との間の熱抵抗が増加して冷凍能力が低下する。そこで、冷凍能力の低下を抑制するために１日に１回程度、蒸発器を除霜する必要がある。

従来の冷蔵庫においては、ヒーター式の除霜運転が一般的だが、蒸発器が冷凍室近傍に配置された形態では、除霜運転時においてヒーターの熱が貯蔵庫内へ漏洩する割合が高いため、庫内温度が上昇して食品品質が低下するだけでなく、冷却運転時の消費電力が増加することになる。ここで、圧縮機と凝縮器との間と毛細管と蒸発器との間とをつなぐバイパス配管と、除霜運転時に、このバイパス配管に三方弁によって冷媒流路を切換えるホットガス除霜式の除霜運転を実施する冷凍冷蔵庫がある（例えば、特許文献１参照）。このホットガス除霜式の除霜運転においては、圧縮機で高温高圧に圧縮されたガス冷媒を蒸発器に供給することによって、霜を内部から融解するため、ヒーター式による除霜運転に比べ、庫内温度の上昇を抑制することができる。したがって、食品品質を良好に保ち、消費電力を低減することができる。

特開２００５−２４９２５４号公報（第４頁、図１）

しかしながら、特許文献１に記載されている冷凍冷蔵庫は、冷却運転又は除霜運転の切り換えに三方弁を用いており、冷却運転時においては、この三方弁によって、冷媒流路が圧縮機の吐出口から凝縮器上流へ接続されるため、圧縮機の吐出口からバイパス配管上流への冷媒流路は閉鎖される。しかし、三方弁によって冷媒流路を完全に閉鎖することは困難であり、僅かな隙間から圧縮機によって圧縮された高温高圧のガス冷媒が直接バイパス配管へ漏れることになる。そのため、漏れた高温高圧のガス冷媒は、蒸発器と毛細管との間において、低温の二相冷媒と合流するため、冷凍能力は低下するという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷却運転時における三方弁からの漏れ冷媒と、メイン回路の冷媒とが合流することによる冷凍能力低下を抑制することを目的とする。

本発明に係る冷凍冷蔵庫は、少なくとも、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する凝縮器と、該凝縮器によって凝縮された冷媒を減圧して膨張させる毛細管と、冷媒の流路を切り替え、前記毛細管から流出した冷媒が流れ込む三方弁と、該三方弁から流出した冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器とを順次冷媒配管によって接続したメイン回路と、少なくとも、前記圧縮機と前記凝縮器との間の冷媒流路と前記三方弁とを接続するバイパス配管、及び、該バイパス配管に設置された膨張装置によって構成されるバイパス回路と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、冷却運転時において三方弁からの漏れ冷媒とメイン回路の冷媒が合流することによる冷凍能力の低下を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の冷媒回路の構成図である。本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の背面図の一部である。本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の冷却室（貯蔵室）１７を扉正面側から見た図である。本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫における冷却運転時のｐ−ｈ線図である。本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫における除霜運転時のｐ−ｈ線図である。本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫の冷凍回路の構成図である。本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫の背面図の一部である。本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫の冷却室（貯蔵室）１７を扉正面側から見た図である。本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫における冷却運転時のｐ−ｈ線図である。図９で示されるｐ−ｈ線図における点Ｂ及び点Ｃ付近の拡大図である。本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫における除霜運転時のｐ−ｈ線図である。

実施の形態１．
（冷凍回路の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の冷媒回路の構成図である。
図１で示されるように、冷媒を圧縮する圧縮機１、その圧縮機１により圧縮されたガス冷媒を熱交換させ凝縮させる凝縮器２、その凝縮器２を通過した冷媒内の水分による凍結を防止するためのドライヤー３、そのドライヤー３を通過した冷媒を膨張させる毛細管４、その毛細管４から流出し、さらに三方弁６を通過した冷媒を蒸発させる蒸発器５が順次冷媒配管によって接続されメイン回路を構成している。このうち、蒸発器５と圧縮機１とを接続される冷媒配管は、吸入管２０によって構成されている。また、蒸発器５の上部には、この蒸発器５によって冷却された空気を貯蔵庫（冷蔵室、冷凍室又は野菜室等）内へ送風する蒸発器ファン１１が設置されている。

また、三方弁６と、圧縮機１と凝縮器２との間を接続する冷媒配管とを接続するバイパス配管７、及び、そのバイパス配管７に設置された毛細管８によってバイパス回路が構成されている。

毛細管４は、三方弁６を通過することによる圧力低下を考慮した容量係数（Ｃｖ値）のものであり、所定圧力まで減衰可能なものである。

三方弁６は、例えば、ロータリー式の電磁弁であり、冷蔵庫内のような低温状況下においても使用可能なものであり、毛細管４と同程度の流路径を備えている。

毛細管８は、その容量係数（Ｃｖ値）が、後述するホットガス除霜式の除霜運転（以下、単に「ホットガス除霜運転」という）において、圧縮機１の吐出圧力から０℃における冷媒の飽和蒸気圧まで減衰可能なものとし、毛細管４より容量係数（Ｃｖ値）が大きいものである。

なお、毛細管８は、本発明における「膨張装置」に相当する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の背面図の一部であり、図３は、同冷凍冷蔵庫の冷却室（貯蔵室）１７を扉正面側から見た図である。
図２で示されるように、本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の背面の下部には、機械室１２が形成されており、その機械室１２の中には、圧縮機１、凝縮器２、ドライヤー３、圧縮機１に対して送風する機械室ファン１３、及び、ドレンパン１４が収容されている。

また、図３で示されるように、冷却室１７の中央に蒸発器５が設置されており、その上部には冷却された空気を冷却室１７内へ送風する蒸発器ファン１１が設置され、冷却室１７の下部にはトレイ１９が設置されている。

次に、図２及び図３を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の冷媒回路の経路についての詳細を説明する。
まず、冷媒回路におけるメイン回路について説明する。機械室１２内において、圧縮機１から吐出された冷媒は凝縮器２へ流入する。この凝縮器２から流出した冷媒は、機械室１２の外部の自然放熱の凝縮器として機能する冷凍冷蔵庫本体の鋼板１５の内側に配置された配管を流通し、再び機械室１２内へ戻り、ドライヤー３へ流入する。このドライヤー３を流出した冷媒は、再び機械室１２の外部の冷凍冷蔵庫本体の断熱壁１６内部に配置された毛細管４を流通し、この毛細管４は、冷却室１７の入口である穴１８から冷却室１７内へ入る。冷媒は、この冷却室１７内へ入った毛細管４を流通して、冷却室１７内に設置された三方弁６を介し、蒸発器５へ流入する。この蒸発器５から流出した冷媒は、吸入管２０を流通し、この吸入管２０は、冷却室１７の出口となる穴１８から冷却室１７の外部へ出る。冷媒は、この冷却室１７の外部へ出た吸入管２０を流通して、機械室１２内の圧縮機１へ流入する。

上記のように、三方弁６として冷蔵庫庫内のような低温状況下においても使用可能なものを用い、三方弁６を冷却室１７内に設置することによって、三方弁６の切り替え時に発生する音を冷却室１７内に閉じ込めることができ、冷凍冷蔵庫の静穏化を実現することができる。

次に、冷媒回路におけるバイパス回路について説明する。機械室１２内において、圧縮機１から吐出された冷媒はバイパス配管７を流通し、そして、機械室１２の外部の冷凍冷蔵庫本体の断熱壁１６の内部に配置されたバイパス配管７における毛細管８を流通する。この毛細管８は、冷却室１７の入口である穴１８から冷却室１７内へ入る。冷媒は、このバイパス配管７としての毛細管８を流通して、冷却室１７内に設置された三方弁６に達する。ここで、バイパス配管７に設置された毛細管８は、冷凍冷蔵庫背面の断熱壁１６の厚さ方向の中央から外側半分の範囲に通されており、これによって無駄な放熱を抑制することができる。

（冷凍冷蔵庫の冷却運転）
図４は、本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫における冷却運転時のｐ−ｈ線図である。この図４における点Ａ〜点Ｆにおける冷媒の状態は、図１における点Ａ〜点Ｆの冷媒の状態に対応している。この図４及び図１を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の冷却運転について説明する。

冷却運転におけるメイン回路の冷凍サイクルの冷媒の状態は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの順で遷移する。冷却運転においては、三方弁６によって、バイパス回路からの流路は予め閉鎖されている。圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒（点Ａ）は、凝縮器２へ流入する。この凝縮器２へ流入したガス冷媒は、機械室１２内の空気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、凝縮器２から流出する。このとき、凝縮器２は、ガス冷媒の凝縮によって放熱する。凝縮器２から流出した液冷媒（点Ｂ）は、ドライヤー３を通過して、毛細管４に流れ込み、この毛細管４によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒（点Ｃ）となる。この気液二相冷媒は、三方弁６を通過して（点Ｄ）、蒸発器５へ流入し、蒸発器ファン１１の回転駆動によって送られてくる冷却室１７内の空気と熱交換（熱を吸収）が実施されて気化し、低温低圧のガス冷媒となって蒸発器５から流出する。この蒸発器５から流出したガス冷媒（点Ｅ）は、吸入管２０を流通し、圧縮機１へ流入し、再び圧縮される。

また、前述のように、バイパス回路からの流路は閉鎖されているものの、三方弁６の僅かな隙間からバイパス回路からの冷媒がメイン回路へ漏れる。この漏れ冷媒についての冷媒の状態は、Ａ→Ｆ→Ｄ→Ｅの順で遷移する。圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒（点Ａ）は、バイパス配管７を流通し、そのバイパス配管７に設置された毛細管８に流れ込み、この毛細管８によって膨張及び減圧され（点Ｆ）、さらに、三方弁６において膨張及び減圧され、この三方弁６においてメイン回路における毛細管４から流れ込んでくる冷媒と合流して（点Ｄ）、蒸発器５へ流入する。この蒸発器５に流入した冷媒は、上記のように、低温低圧のガス冷媒となって蒸発器５から流出する。この蒸発器５から流出したガス冷媒（点Ｅ）は、吸入管２０を流通し、圧縮機１へ流入し、再び圧縮される。

ここで、メイン回路における点Ｃの状態の冷媒は、バイパス回路からの漏れ冷媒との合流によって、エンタルピーが点Ｃの状態から点Ｄの状態に増加するため、冷媒の漏れがない場合と比較して、冷凍能力が低下することになる。このエンタルピーの増加量は漏れ流量に比例し、漏れ流量は下記の式（１）によって算出される。

この式（１）において、Ｑは漏れ流量［ｍ³／ｈ］、Ｐ１’は毛細管８を通過した後の冷媒圧力［ＭＰａ］、Ｐ２’は毛細管４と三方弁６との間の冷媒圧力［ＭＰａ］、Ｇは毛細管８を通過した後の冷媒の比重、そして、Ｃｖは三方弁６のバイパス回路からの流路の閉鎖時における容量係数である。ここで、冷媒圧力Ｐ１’は高圧のバイパス回路下流の冷媒圧力であり、冷媒圧力Ｐ２’は低圧の毛細管４の下流の圧力であるため、冷媒圧力Ｐ１’と冷媒圧力Ｐ２’との関係が、Ｐ２’／Ｐ１’＜０．５の関係を満たし、漏れ冷媒の流れはチョーク流れとなり、この場合の漏れ流量Ｑは、式（１）で示されるように、冷媒圧力Ｐ２’に依存しない値となる。バイパス回路における冷媒は、毛細管８を通過することによって、圧力及び温度が減少するので、このときの冷媒の冷媒圧力Ｐ１’及び比重Ｇは、圧縮機１から吐出された冷媒の圧力及び比重よりも小さくなり、また、冷媒圧力の減少率は、比重の減少率よりも大きくなるため、この場合の三方弁６を介したバイパス回路からメイン回路への漏れ流量Ｑは、毛細管８が設置されていないとした場合の漏れ流量よりも小さくなる。これによって、バイパス回路からの漏れ冷媒が、メイン回路を流通する冷媒に合流することによるエンタルピーの増加量も低減されることになり、冷凍サイクルの冷凍能力の低下が抑制される。

（冷凍冷蔵庫の除霜運転）
図５は、本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫における除霜運転時のｐ−ｈ線図である。この図５における点Ａ、点Ｅ及び点Ｆにおける冷媒の状態は、図１における点Ａ、点Ｅ及び点Ｆの冷媒状態に対応している。この図５及び図１を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫のホットガス除霜運転について説明する。

ホットガス除霜運転における冷凍サイクルの冷媒の状態は、Ａ→Ｆ→Ｅの順で遷移する。ホットガス除霜運転においては、三方弁６によって、毛細管４からの流路は予め閉鎖されている。圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒（点Ａ）は、バイパス配管７を流通し、そのバイパス配管７に設置された毛細管８に流れ込み、この毛細管８によって膨張及び減圧される（点Ｆ）。そして、毛細管８から流れ出た冷媒は、三方弁６を通過して、蒸発器５へ流入する。ここで、蒸発器５へ流入した冷媒は高い温度を維持しており、この高温度の冷媒によって蒸発器５に発生している霜を溶解させ除去する。その後、蒸発器５を流出した冷媒（点Ｅ）は、圧縮機１へ流入し、再び圧縮される。以上のホットガス除霜運転によって、冷却室１７内の温度の上昇を抑制することができ、冷却室１７内に保存されている食品の品質を良好に維持することができるうえ、従来のヒーター式の除霜運転よりも消費電力を低減することができる。

（実施の形態１の効果）
以上の構成及び動作のように、バイパス回路に毛細管８を備えることによって、冷却運転時におけるバイパス回路からメイン回路への冷媒の漏れ流量を減少させることができるので、その漏れ冷媒のメイン回路への合流による冷凍能力の低下を抑制することができる上、ホットガス除霜運転時においては、冷却室内に保存されている食品の品質を良好に維持し、消費電力を低減することができる。

また、三方弁６として冷蔵庫庫内のような低温状況下においても使用可能なものを用い、三方弁６を冷却室１７内に設置することによって、三方弁６の切り替え時に発生する音を冷却室１７内に閉じ込めることができ、冷凍冷蔵庫の静穏化を実現することができる。

また、三方弁６を毛細管４と同程度の流路径を備えるものとし、毛細管４を三方弁６を通過することによる圧力低下を考慮した容量係数（Ｃｖ値）のものとすると、三方弁６の小型化によって冷蔵庫の容量増大を図ることができる。

また、バイパス配管７に設置された毛細管８を、冷凍冷蔵庫背面の断熱壁１６の厚さ方向の中央から外側半分の範囲に通すことによって、無駄な放熱を抑制することができる。

そして、三方弁６を、低圧側である毛細管４と蒸発器５との間に設けることによって、三方弁６の耐圧を低くすることが可能であり、これによって、小型化及び低コスト化を図ることができる。

実施の形態２．
（冷凍回路の構成）
図６は、本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫の冷凍回路の構成図である。
図６で示されるように、冷媒を圧縮する圧縮機１、その圧縮機１により圧縮されたガス冷媒を熱交換させ凝縮させる凝縮器２、その凝縮器２を通過し、さらに三方弁６を通過した冷媒内の水分による凍結を防止するためのドライヤー３、そのドライヤー３を通過し、さらに三方弁９を通過した冷媒を膨張させる毛細管４、その毛細管４から流出した冷媒を蒸発させる蒸発器５が順次冷媒配管によって接続されメイン回路を構成している。このうち、蒸発器５と圧縮機１とを接続される冷媒配管は、吸入管２０によって構成されている。また、蒸発器５の上部には、この蒸発器５によって冷却された空気を貯蔵庫（冷蔵室、冷凍室又は野菜室等）内へ送風する蒸発器ファン１１が設置されている。

また、三方弁２２と、圧縮機１と凝縮器２との間を接続する冷媒配管とを接続するバイパス配管２３によってバイパス回路３１が構成されている。そして、三方弁９と、毛細管４と蒸発器５との間を接続する冷媒配管とを接続するバイパス配管１０、及び、そのバイパス配管１０に設置された毛細管２１によってバイパス回路３２が構成されている。

三方弁２２及び三方弁９は、実施の形態１における三方弁６の閉鎖時における容量係数（Ｃｖ値）と同じものである。

毛細管２１は、その容量係数（Ｃｖ値）が、後述するホットガス除霜運転において、圧縮機１の吐出圧力から０℃における冷媒の飽和蒸気圧まで減衰可能なものとし、毛細管４より容量係数（Ｃｖ値）が大きいものである。

なお、毛細管２１、三方弁２２及び三方弁９は、それぞれ本発明における「膨張装置」、「第１の三方弁」及び「第２の三方弁」に相当する。また、バイパス配管２３及びバイパス回路３１は、それぞれ本発明における「第１のバイパス配管」及び「第１のバイパス回路」に相当する。そして、バイパス配管１０及びバイパス回路３２は、それぞれ本発明における「第２のバイパス配管」及び「第２のバイパス回路」に相当する。

図７は、本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫の背面図の一部であり、図８は、同冷凍冷蔵庫の冷却室（貯蔵室）１７を扉正面側から見た図である。
図７で示されるように、本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の背面の下部には、機械室１２が形成されており、その機械室１２の中には、圧縮機１、凝縮器２、ドライヤー３、三方弁９、圧縮機１に対して送風する機械室ファン１３、ドレンパン１４、及び、バイパス配管２３が収容されている。また、三方弁９は、圧縮機１に対して機械室ファン１３と逆側に配置され、かつ、その機械室ファン１３の送風の風下となる位置に配置されている。これによって、圧縮機１で加熱された空気が毛細管２１に吹き付けられることになり、放熱を抑制することができる。

また、図８で示されるように、冷却室１７の中央に蒸発器５が設置されており、その上部には冷却された空気を冷却室１７内へ送風する蒸発器ファン１１が設置され、冷却室１７の下部にはトレイ１９が設置されている。

次に、図７及び図８を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の冷媒回路の経路についての詳細を説明する。
まず、冷媒回路におけるメイン回路について説明する。機械室１２内において、圧縮機１から吐出された冷媒は凝縮器２へ流入する。この凝縮器２から流出した冷媒は、機械室１２の外部の自然放熱の凝縮器として機能する冷凍冷蔵庫本体の鋼板１５の内側に配置された配管を流通し、再び機械室１２内へ戻り、三方弁２２を介して、ドライヤー３へ流入する。このドライヤー３を流出した冷媒は、三方弁９を通過して、再び機械室１２の外部の冷凍冷蔵庫本体の断熱壁１６内部に配置された毛細管４を流通し、この毛細管４は、冷却室１７の入口である穴１８から冷却室１７内へ入る。冷媒は、この冷却室１７内へ入った毛細管４を流通して、蒸発器５へ流入する。この蒸発器５から流出した冷媒は、吸入管２０を流通し、この吸入管２０は、冷却室１７の出口となる穴１８から冷却室１７の外部へ出る。冷媒は、この冷却室１７の外部へ出た吸入管２０を流通して、機械室１２内の圧縮機１へ流入する。

次に、冷媒回路におけるバイパス回路３１、３２について説明する。バイパス回路３１において、機械室１２の圧縮機１から吐出された冷媒はバイパス配管２３を流通し、そして、三方弁２２に達する。また、バイパス回路３２において、機械室１２の三方弁９から流出した冷媒は、機械室１２の外部の冷凍冷蔵庫本体の断熱壁１６内部に配置されたバイパス配管１０における毛細管２１を流通する。そして、この毛細管２１は、冷却室１７の入口である穴１８から冷却室１７へ入る。冷媒は、このバイパス配管１０としての毛細管２１を流通して、冷却室１７内に設置された蒸発器５に達する。ここで、バイパス配管１０に設置された毛細管２１は、冷凍冷蔵庫背面の断熱壁１６の厚さ方向の中央から外側半分の範囲に通されており、これによって無駄な放熱を抑制することができる。

（冷凍冷蔵庫の冷却運転）
図９は、本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫における冷却運転時のｐ−ｈ線図であり、図１０は、図９で示されるｐ−ｈ線図における点Ｂ及び点Ｃ付近の拡大図である。この図９における点Ａ〜点Ｅにおける冷媒の状態は、図６における点Ａ〜点Ｅの冷媒の状態に対応している。この図９、図１０及び図６を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の冷却運転について説明する。

冷却運転におけるメイン回路の冷凍サイクルの冷媒の状態は、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの順で遷移する。冷却運転においては、三方弁２２によって、バイパス回路３１からの流路は予め閉鎖され、三方弁９によって、バイパス回路３２への流路は予め閉鎖されている。圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒（点Ａ）は、凝縮器２へ流入する。この凝縮器２へ流入したガス冷媒は、機械室１２内の空気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、凝縮器２から流出する。このとき、凝縮器２は、ガス冷媒の凝縮によって放熱する。凝縮器２から流出した液冷媒（点Ｂ）は、三方弁２２を通過し（点Ｃ）、ドライヤー３を通過し、さらに、三方弁９を通過して、毛細管４に流れ込む。冷媒は、この毛細管４によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒（点Ｄ）となる。この気液二相冷媒は、蒸発器５へ流入し、蒸発器ファン１１の回転駆動によって送られてくる冷却室１７内の空気と熱交換（熱を吸収）が実施されて気化し、低温低圧のガス冷媒となって蒸発器５から流出する。この蒸発器５から流出したガス冷媒（点Ｅ）は、吸入管２０を流通し、圧縮機１へ流入し、再び圧縮される。

また、前述のように、バイパス回路３１からの流路は閉鎖されているものの、三方弁２２の僅かな隙間からバイパス回路３１からの冷媒がメイン回路へ漏れる。この漏れ冷媒についての冷媒の状態は、Ａ→Ｃ→Ｄ→Ｅの順で遷移する。圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒（点Ａ）は、バイパス配管２３を流通し、三方弁２２においてメイン回路における凝縮器２から流れ込んでくる冷媒と合流して（点Ｃ）、ドライヤー３へ流入する。そして、ドライヤー３を通過した冷媒は、三方弁９を介して、毛細管４に流れ込み、この毛細管４によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒（点Ｄ）となって、蒸発器５へ流入する。この蒸発器５に流入した冷媒は、上記のように、低温低圧のガス冷媒となって蒸発器５から流出する。この蒸発器５から流出したガス冷媒（点Ｅ）は、吸入管２０を流通し、圧縮機１へ流入し、再び圧縮される。

ここで、メイン回路における点Ｂの状態の冷媒は、バイパス回路３１からの漏れ冷媒との合流によって、エンタルピーが点Ｂの状態から点Ｃの状態に増加するため、冷媒の漏れがない場合と比較して、冷凍能力が低下することになる。このエンタルピーの増加量は漏れ流量に比例し、漏れ流量は下記の式（２）によって算出される。

この式（２）において、Ｑは漏れ流量［ｍ³／ｈ］、Ｐ１’は圧縮機１からの吐出圧力（バイパス配管２３における冷媒圧力）［ＭＰａ］、Ｐ２’は凝縮器２と三方弁２２との間の冷媒圧力［ＭＰａ］、Ｇはバイパス配管２３における冷媒の比重、Ｃｖは三方弁２２のバイパス回路３１からの流路の閉鎖時における容量係数、そして、ΔＰ’は冷媒圧力Ｐ１’と冷媒圧力Ｐ２’との圧力差（Ｐ１’−Ｐ２’）である。メイン回路において、冷媒が凝縮器２を通過することによって圧力損失が生じるため、冷媒圧力Ｐ２’は、冷媒圧力Ｐ１’よりも低下するが、その低下量は極僅かであり、冷媒圧力Ｐ１’と冷媒圧力Ｐ２’との圧力比は０．５よりも大きくなる。ここで、特許文献１における図１で示される冷媒回路において、冷媒圧力Ｐ１’を圧縮機から吐出される冷媒の圧力、冷媒圧力Ｐ２’をバイパス配管における冷媒の圧力、そして、比重Ｇを圧縮機から吐出される冷媒の比重とすると、漏れ流量は実施の形態１における式（１）によって算出される。このとき、比重Ｇ、三方弁２２（特許文献１においては三方弁２）の容量係数Ｃｖ、及び、冷媒圧力Ｐ１’が同等である場合、本実施の形態の式（２）における√｛ΔＰ’（Ｐ１’＋Ｐ２’）｝（＝√（Ｐ１’²−Ｐ２’²）は、特許文献１における場合の式（１）における０．８７・Ｐ１’²より小さい値となるため、本実施の形態における漏れ流量Ｑは、特許文献１における漏れ流量よりも少なくなる。これによって、バイパス回路３１からの漏れ冷媒が、メイン回路を流通する冷媒に合流することによるエンタルピーの増加量も低減されることになり、冷凍サイクルの冷凍能力の低下が抑制される。

（冷凍冷蔵庫の除霜運転）
図１１は、本発明の実施の形態２に係る冷凍冷蔵庫における除霜運転時のｐ−ｈ線図である。この図１１における点Ａ、点Ｄ及び点Ｅにおける冷媒の状態は、図６における点Ａ、点Ｄ及び点Ｅの冷媒状態に対応している。この図１１及び図６を参照しながら、本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫のホットガス除霜運転について説明する。

ホットガス除霜運転における冷凍サイクルの冷媒の状態は、Ａ→Ｄ→Ｅの順で遷移する。ホットガス除霜運転においては、三方弁２２によって、凝縮器２からの流路は予め閉鎖され、三方弁９によって、毛細管４への流路は予め閉鎖されている。圧縮機１によって圧縮され吐出された高温高圧のガス冷媒（点Ａ）は、バイパス配管２３を流通し、さらに、三方弁２２、ドライヤー３及び三方弁９を通過して、毛細管２１に流れ込み、この毛細管２１によって膨張及び減圧される（点Ｄ）。そして、毛細管２１から流れ出た冷媒は、蒸発器５へ流入する。ここで、蒸発器５へ流入した冷媒は高い温度を維持しており、この高温度の冷媒によって蒸発器５に発生している霜を溶解させ除去する。その後、蒸発器５を流出した冷媒（点Ｅ）は、圧縮機１へ流入し、再び圧縮される。以上のホットガス除霜運転によって、冷却室１７内の温度の上昇を抑制することができ、冷却室１７内に保存されている食品の品質を良好に維持することができるうえ、従来のヒーター式の除霜運転よりも消費電力を低減することができる。

（実施の形態２の効果）
以上の構成及び動作のように、三方弁２２と、圧縮機１と凝縮器２との間を接続する冷媒配管とを接続するバイパス配管２３によって構成されるバイパス回路３１を備えることによって、冷却運転時におけるバイパス回路３１からメイン回路への冷媒の漏れ流量を減少させることができるので、その漏れ冷媒のメイン回路への合流による冷凍能力の低下を抑制することができる上、ホットガス除霜運転時においては、冷却室内に保存されている食品の品質を良好に維持し、消費電力を低減することができる。

また、バイパス配管１０に設置された毛細管２１を、冷凍冷蔵庫背面の断熱壁１６の厚さ方向の中央から外側半分の範囲に通すことによって、無駄な放熱を抑制することができる。

そして、三方弁９を圧縮機１に対して機械室ファン１３と逆側に配置することで、圧縮機１で加熱された空気が毛細管２１に吹き付けられることによって、放熱を抑制することができる。

１圧縮機、２凝縮器、３ドライヤー、４毛細管、５蒸発器、６三方弁、７バイパス配管、８毛細管、９三方弁、１０バイパス配管、１１蒸発器ファン、１２機械室、１３機械室ファン、１４ドレンパン、１５鋼板、１６断熱壁、１７冷却室、１８穴、１９トレイ、２０吸入管、２１毛細管、２２三方弁、２３バイパス配管、３１、３２バイパス回路。

Claims

少なくとも、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する凝縮器と、該凝縮器によって凝縮された冷媒を減圧して膨張させる毛細管と、冷媒の流路を切り替え、前記毛細管から流出した冷媒が流れ込む三方弁と、該三方弁から流出した冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器とを順次冷媒配管によって接続したメイン回路と、
少なくとも、前記圧縮機と前記凝縮器との間の冷媒流路と前記三方弁とを接続するバイパス配管、及び、該バイパス配管に設置された膨張装置によって構成されるバイパス回路と、
を備えた
ことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
前記三方弁は、前記毛細管の流路径と略同一の流路径を有した
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵庫。
前記毛細管は、冷凍冷蔵庫の本体壁の厚さ方向の中央から外側半分の範囲に設置された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷凍冷蔵庫。
食品を冷蔵又は冷凍保存する貯蔵室を備え、
前記三方弁は、前記貯蔵室内に設置された
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
前記三方弁が、前記バイパス回路に冷媒が流通するように切り替えられた状態で除霜運転が実施される
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
少なくとも、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させて放熱する凝縮器と、冷媒の流路を切り替え、前記凝縮器から流出した冷媒が流れ込む第１の三方弁と、冷媒の流路を切り替え、該第１の三方弁から流出した冷媒が流れ込む第２の三方弁と、該第２の三方弁から流出した冷媒を減圧して膨張させる毛細管と、該毛細管から流出した冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器とを順次冷媒配管によって接続したメイン回路と、
少なくとも、前記圧縮機と前記凝縮器との間の冷媒流路と前記第１の三方弁とを接続する第１のバイパス配管によって構成される第１のバイパス回路と、
少なくとも、前記毛細管と前記蒸発器との間の冷媒流路と前記第２の三方弁とを接続する第２のバイパス配管、及び、該第２のバイパス配管に設置された膨張装置によって構成される第２のバイパス回路と、
を備えたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
前記圧縮機に対して送風するファンを備え、
前記第２の三方弁は、前記ファンの送風の風下に配置された
ことを特徴とする請求項６記載の冷凍冷蔵庫。
前記第１の三方弁が、前記第１のバイパス回路に冷媒が流通するように切り替えられ、前記第２の三方弁が、前記第２のバイパス回路に冷媒が流通するように切り替えられた状態で除霜運転が実施される
ことを特徴とする請求項６又は請求項７記載の冷凍冷蔵庫。
前記膨張装置は、前記毛細管よりも容量係数が大きい
ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。