JP2014059110A - 冷蔵庫および冷却機構 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却機構の構造の複雑化を極力抑えつつ、冷却機構の状態を状況に応じて適切な状態とすることが可能となる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷媒の放熱を利用して結露を抑える結露防止配管、および、並列に設けられた複数のキャピラリチューブが含まれ、四方弁の開閉切替によって冷媒の経路が切替えられる経路可変部、を含む冷媒の循環経路を備え、経路可変部における冷媒の経路は、結露防止配管を含む第１状態と、結露防止配管および第１状態の場合より多くのキャピラリチューブを含む第２状態と、結露防止配管が除外された第３状態と、結露防止配管が除外され、第３状態の場合より多くのキャピラリチューブを含む第４状態と、を含む各状態の間で切替えられる冷蔵庫とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷蔵庫および冷蔵庫に用いられる冷却機構に関する。

従来、冷媒を循環させる冷却機構を備えた冷蔵庫が、広く利用されている。このような冷蔵庫の冷却機構は、一般的に、圧縮機、凝縮器（コンデンサ）、キャピラリチューブ、蒸発器などを含む循環経路を有しており、冷媒を循環させることにより、冷蔵庫の貯蔵室内を継続的に冷却することが可能である。

また冷蔵庫の冷却機構には、冷媒の放熱を利用して冷蔵庫の結露を抑えるための結露防止配管（ＤＰコンデンサ）が設けられることがある。結露防止配管は、結露の生じ易い冷凍室の開口周縁部などに配設され、その中を冷媒が通ることにより結露が抑えられる。

但し結露防止配管に冷媒を通す場合には、冷媒の放熱の影響が貯蔵室に及び易くなるため、貯蔵室内の冷却効率は低下し易い。そのため結露防止配管を有する冷却機構は、結露防止配管に冷媒を通す状態とバイパスさせる状態の間での切替（以下、便宜的に「第１の状態切替」とする）が可能とされることがある。これにより、結露防止がより重視される状況では、冷媒が結露防止配管を通るようにし、貯蔵室内の冷却効率がより重視される状況では、冷媒が結露防止配管を通らないようにすることが出来る。

また冷蔵庫に設けられる圧縮機は、回転数（冷媒の送出流量）が広い範囲で可変となっていることがある。そのため冷蔵庫の冷却機構は、２本のキャピラリチューブが並列に設けられ、どのキャピラリチューブに冷媒を通すかの切替（以下、便宜的に「第２の状態切替」とする）が可能とされることがある。これにより、圧縮機の回転数等に応じて、冷媒の減圧の度合を調節することができる。

特開平８−１８９７５３号公報 特開２０００−６５４６１号公報 特開２００９−２７５９６４号公報 特開２０１１−１５８２５１号公報

上述したように第１或いは第２の状態切替が可能であれば、冷蔵庫の冷却機構の状態を状況に応じて適切な状態とすることが出来る。また冷蔵庫の冷却機構には、第１の状態切替と第２の状態切替の両方の機能を設けることも可能である。

しかしながら、第１の状態切替と第２の状態切替の両方の機能を設けるようにする場合には、冷却機構の構造が複雑となり易い。例えば弁の個数に着目すると、第１の状態切替を行うための弁と第２の状態切替を行うための弁の二つの弁が必要となり、その分、冷却機構の構造が複雑となって、製造コストの増大等を招く虞がある。

本発明は上述した問題に鑑み、冷却機構の構造の複雑化を極力抑えつつ、冷却機構の状態を状況に応じて適切な状態とすることが可能となる冷蔵庫の提供を目的とする。またこのような冷蔵庫に適用可能な冷却機構の提供を目的とする。

本発明に係る冷蔵庫は、貯蔵室を有する冷蔵庫であって、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮した冷媒を放熱させる凝縮部と、前記減圧させた冷媒を気化させて前記貯蔵室を冷却する蒸発器と、開閉切替がなされる第１出口から第３出口の３個の出口を有し、流入した前記冷媒を開いている前記出口から流出させる四方弁と、前記放熱を利用して結露を抑える結露防止配管、および、並列に設けられた複数のキャピラリチューブが含まれ、前記開閉切替によって前記冷媒の経路が切替えられる経路可変部と、を含む前記冷媒の循環経路を備え、前記経路可変部における前記冷媒の経路は、前記結露防止配管および少なくとも一つの前記キャピラリチューブを含む第１状態と、前記結露防止配管および第１状態の場合より多くの前記キャピラリチューブを含む第２状態と、前記結露防止配管が除外され、少なくとも一つの前記キャピラリチューブを含む第３状態と、前記結露防止配管が除外され、第３状態の場合より多くの前記キャピラリチューブを含む第４状態と、を含む各状態の間で切替えられる構成とする。

本構成によれば、冷却機構の構造の複雑化を極力抑えつつ、冷却機構の状態を状況に応じて適切な状態とすることが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、前記経路可変部には、前記弁の第１出口に接続された前記結露防止配管と、前記結露防止配管に接続された第１の前記キャピラリチューブと、前記弁の第２出口に接続された第２の前記キャピラリチューブと、が含まれ、前記弁の第３出口は、前記結露防止配管と第１の前記キャピラリチューブとの間に接続されている構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、前記経路可変部には、前記弁の第１出口に接続された前記結露防止配管と、前記結露防止配管に接続された第１の前記キャピラリチューブと、前記弁の第２出口に接続された第２の前記キャピラリチューブと、前記弁の第３出口に接続された第３の前記キャピラリチューブと、が含まれる構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、周囲の温度を検出する温度センサを備え、前記経路可変部における前記冷媒の経路は、前記周囲の温度に応じて切替えられる構成としてもよい。

周囲の温度は結露が生じ易い状況であるか否かに関係するため、本構成によれば、防露対策を適切に行うことが容易となる。

また上記構成としてより具体的には、周囲の湿度を検出する湿度センサを備え、前記経路可変部における前記冷媒の経路は、前記周囲の湿度に応じて切替えられる構成としてもよい。周囲の湿度は結露が生じ易い状況であるか否かに関係するため、本構成によれば、防露対策を適切に行うことが容易となる。

また上記構成としてより具体的には、前記圧縮機は回転数が可変であり、前記経路可変部における前記冷媒の経路は、前記圧縮機の回転数に応じて切替えられる構成としてもよい。また上記構成としてより具体的には、前記回転数が所定の基準回転数を上回るときには、前記経路可変部における前記冷媒の経路を第２状態または第４状態とする構成としてもよい。

また前記圧縮機の運転オン／オフの切替制御を行う上記構成の冷蔵庫については、前記圧縮機の運転オン期間における初期の期間および終期の期間の少なくとも一方を、加熱期間として設定し、前記加熱期間においては、前記経路可変部における前記冷媒の経路が第１状態または第２状態となるようにし、前記加熱期間以外においては、前記経路可変部における前記冷媒の経路が第３状態または第４状態となるようにする構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、周囲の温度を検出する温度センサを備え、前記周囲の温度が所定の基準温度より高い場合には、前記初期の期間および前記終期の期間を前記加熱期間に設定し、前記周囲の温度が前記基準温度より低い場合には、前記初期の期間を前記加熱期間に設定する構成としてもよい。

また本発明に係る冷却機構は、冷蔵庫に設けられる冷却機構であって、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮した冷媒を放熱させる凝縮部と、前記減圧させた冷媒を気化させて前記冷蔵庫の貯蔵室を冷却する蒸発器と、開閉切替がなされる第１出口から第３出口の各出口を有し、流入した冷媒を開いている前記出口から流出させる四方弁と、前記放熱を利用して前記冷蔵庫の結露を抑える結露防止配管、および、並列に設けられた複数のキャピラリチューブが含まれ、前記開閉切替によって前記冷媒の経路が切替えられる経路可変部と、を含む前記冷媒の循環経路を備え、前記経路可変部における前記冷媒の経路は、前記結露防止配管および少なくとも一つの前記キャピラリチューブを含む第１状態と、前記結露防止配管および第１状態の場合より多くの前記キャピラリチューブを含む第２状態と、前記結露防止配管が除外され、少なくとも一つの前記キャピラリチューブを含む第３状態と、前記結露防止配管が除外され、第３状態の場合より多くの前記キャピラリチューブを含む第４状態と、を含む各状態の間で切替えられる構成とする。

本発明に係る冷蔵庫によれば、冷却機構の構造の複雑化を極力抑えつつ、冷却機構の状態を状況に応じて適切な状態とすることが可能となる。また本発明に係る冷却機構によれば、本発明に係る冷蔵庫に適用可能となる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫の構成図である。 第１実施形態に係る冷却機構の構成図である。 第１状態Ｓｔ１である場合の冷却機構の構成に関する説明図である。 第２状態Ｓｔ２である場合の冷却機構の構成に関する説明図である。 第３状態Ｓｔ３である場合の冷却機構の構成に関する説明図である。 第３状態Ｓｔ３である場合の冷却機構の別の構成に関する説明図である。 第４状態Ｓｔ４である場合の冷却機構の構成に関する説明図である。 経路可変部の制御に関するタイムチャートである。 第２実施形態に係る冷却機構の構成図である。 経路可変部の構成に関する説明図である。 経路可変部の構成に関する説明図である。

本発明の実施形態について第１実施形態と第２実施形態を例に挙げ、各図面を参照しながら以下に説明する。

１．第１実施形態
［冷蔵庫および冷却機構の構成］
まず第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る冷蔵庫１の側方視点による断面図（構成図）である。冷蔵庫１の外観部は、主に断熱箱体２と各断熱扉（１７ａ〜１７ｄ）によって構成されている。断熱箱体２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、および野菜室３３を有している。

これらの貯蔵室（３０〜３３）は、各仕切（４０〜４２）が設けられることにより、別々に形成されている。また各断熱扉（１７ａ〜１７ｄ）は、各貯蔵室（３０〜３３）の前側を開閉するように設けられている。なお各断熱扉（１７ａ〜１７ｄ）にはドアパッキンが設けられており、断熱扉（１７ａ〜１７ｄ）が閉じられたときには、貯蔵室（３０〜３３）は略密閉状態となる。

また冷蔵庫１には、各貯蔵室（３０〜３３）を冷却するための冷却機構ＲＳが備えられている。これにより冷蔵庫１は、各貯蔵室（３０〜３３）に入れられた飲食物等を、冷却しながら貯蔵することが可能である。

図２は、第１実施形態における冷却機構ＲＳの構成図である。本図に示すように冷却機構ＲＳは、圧縮機５、コンデンサ６、経路可変部１５、および蒸発器９などを有している。冷却機構ＲＳは、これらの各部を含む冷媒の循環経路（以下、単に「循環経路」とする）を形成している。

圧縮機５（コンプレッサ）は、断熱箱体２の背面下方に形成された機械室１８に設けられており、冷媒を圧縮して高温高圧のガス状とし、コンデンサ６側へ送出する。なお圧縮機５は、機械室１８に設けられている制御装置１００によって、運転オン／オフ（運転と停止）の切替制御がなされる。

圧縮機５は基本的に、貯蔵室（特に冷凍室）の温度が所定の上限温度Ｔ_FHより高くなれば運転オン（運転状態）に制御され、貯蔵室の温度が所定の下限値Ｔ_FLより低くなれば運転オフ（停止状態）に制御される。これにより圧縮機５の状態は、基本的に運転オンと運転オフが交互に切替わることになる。

また圧縮機５は、例えばインバータコンプレッサとして形成されており、運転オン時の回転数が広い範囲で可変となっている。圧縮機５の回転数が高いほど消費電力は大きくなるが、冷媒の送出流量が多くなるため、冷却機構ＲＳの冷却能力は高くなる。圧縮機５の回転数は、例えば貯蔵室（３０〜３３）の温度等が考慮され、冷却をより強くする必要がある状況ではより高くなるように、制御装置１００によって制御される。

コンデンサ６（凝縮器）は、圧縮された冷媒を放熱させる。なおコンデンサ６としては、冷蔵庫１の背面側に配置されるバックコンデンサ６ａや、冷蔵庫１の左右両側に配置されるサイドコンデンサ６ｂ等が設けられている。冷媒は、コンデンサ６を通る過程で放熱しながら液化し、不図示のドライヤ等を介して、経路可変部１５内の四方弁１３へ送られる。

なお冷却機構ＲＳにおいては、四方弁１３の前段側にストレーナ付きのドライヤが設けられていても良い。これにより、四方弁１３に異物が入ってゴミの噛み込みが生じること等を、より十分に抑えることが出来る。またドライヤは冷媒溜まりになり易いため、これを四方弁１３より後段側に設けると、四方弁１３を動作させた後に制御遅れ（弁を閉じた後も、しばらくキャピラリチューブ内を冷媒が通る状況）が生じ易い。ドライヤを四方弁１３より前段側に設けると、このような不具合が抑えられる。

四方弁１３は、入口１３ａ、第１出口１３ｂ１、第２出口１３ｂ２、および第３出口１３ｂ３を有している弁であり、機械室１８に設けられている。四方弁１３の各出口（１３ｂ１〜１３ｂ３）は、例えば電磁力を利用して、それぞれ独立した開閉切替が可能となっている。コンデンサ６側から入口１３ａに流入した冷媒は、開いている出口から流出し、閉じている出口からは流出しない。複数の出口が開いているときには、開いている各々の出口から冷媒が流出する。

四方弁１３の状態は、各出口のうちの何れか一つが開いた状態、各出口のうちの何れか二つが開いた状態、および全ての出口が開いた状態の間で切替可能である。なお四方弁１３の状態は、閉止状態（冷媒を何れの出口からも流出させない状態）にも切替可能であるようにしておき、例えば圧縮機５が運転オフの状況では、閉止状態に切替られるようにしても良い。このような四方弁１３の状態の切替は、制御装置１００によって制御される。

経路可変部１５は、上述した四方弁１３に加えて、結露防止配管７（ＤＰコンデンサ）、第１キャピラリチューブ８ａ、第２キャピラリチューブ８ｂ、および逆止弁１１を有し、四方弁１３の開閉切替によって冷媒の経路が切替えられるようになっている。経路可変部１５における冷媒の経路が切替えられることにより、循環経路の状態が切替えられることになる。

結露防止配管７は、冷媒の放熱を利用して冷蔵庫１の結露を抑える役割を果たす。結露防止配管７は、結露が発生しやすい第１冷凍室３１および第２冷凍室３２の開口周縁部、すなわち、仕切（４０〜４２）の前面および断熱箱体２の前面の一部に配設されている。また各キャピラリチューブ（８ａ、８ｂ）は、液化した冷媒を減圧させて、気化し易い状態とする。

経路可変部１５において、四方弁１３の第１出口１３ｂ１は、結露防止配管７を介して第１キャピラリチューブ８ａに接続されている。なお結露防止配管７と第１キャピラリチューブ８ａの間には、結露防止配管７への冷媒の逆流を防ぐ逆止弁１１が設けられている。

また四方弁１３の第２出口１３ｂ２は、直接的に（結露防止配管を介さずに）、第２キャピラリチューブ８ｂに接続されている。また四方弁１３の第３出口１３ｂ３は、直接的に（結露防止配管を介さずに）、逆止弁１１と第１キャピラリチューブ８ａの間に接続されている。

また各キャピラリチューブ（８ａ、８ｂ）から先の冷媒の経路は、図２に示すように連結点Ｐにおいて一本化され、蒸発器９へと繋がっている。このように経路可変部１５において、各キャピラリチューブ（８ａ、８ｂ）は並列に設けられている。そのため、冷媒の経路により多くのキャピラリチューブが含まれるほど、循環経路の抵抗（冷媒の流れに対する抵抗）は低減する。

蒸発器９（冷却器）は、断熱箱体２の背面側に設けられており、減圧された冷媒を気化させて貯蔵室（３０〜３３）を冷却する役割を果たす。蒸発器９はサクションパイプを介して圧縮機５に繋がっている。蒸発器９において気化した冷媒は、サクションパイプを通って圧縮機５に戻り、再び圧縮されることになる。

また経路可変部１５における冷媒の経路は、制御装置１００が制御する四方弁１３の開閉切替によって、第１状態Ｓｔ１から第４状態Ｓｔ４の各状態の間で切替えられる。これらの各状態（Ｓｔ１〜Ｓｔ４）の内容は次の通りである。

第１状態Ｓｔ１は、四方弁１３の第１出口１３ｂ１が開かれ、第２出口１３ｂ２と第３出口１３ｂ３が閉じられることにより実現される状態であって、冷媒が結露防止配管７と第１キャピラリチューブ８ａを通る状態である。第１状態Ｓｔ１は、結露防止配管７および少なくとも一つのキャピラリチューブを含む状態であると言える。

図３は、第１状態Ｓｔ１である冷却機構ＲＳの等価構成を示している。第１状態Ｓｔ１では、冷媒が結露防止配管７を通るため、結露防止の点で有利である。そのため第１状態Ｓｔ１は、結露防止が重要視される状況等に対して好適である。

第２状態Ｓｔ２は、四方弁１３の第１出口１３ｂ１と第２出口１３ｂ２が開かれ、第３出口１３ｂ３が閉じられることにより実現される状態であって、冷媒の一部が結露防止配管７と第１キャピラリチューブ８ａを通り、その他が第２キャピラリチューブ８ｂを通る状態である。第２状態Ｓｔ２は、結露防止配管７および第１状態Ｓｔ１の場合より多くのキャピラリチューブを含む状態であると言える。

図４は、第２状態Ｓｔ２である冷却機構ＲＳの等価構成を示している。第２状態Ｓｔ２では、冷媒が結露防止配管７を通るため、結露防止の点で有利である。そのため第２状態Ｓｔ２は、結露防止が重要視される状況等に対して好適である。

また更に第２状態Ｓｔ２では、第１状態Ｓｔ１に比べて循環経路の抵抗が小さく、比較的多量の冷媒を循環させることが容易である。そのため第２状態Ｓｔ２は、第１状態Ｓｔ１に比べて、多量の冷媒を循環させる状況（主に、圧縮機５の回転数が高い場合）等に対して好適である。このことから第２状態Ｓｔ２は、結露防止が重要視されつつ、比較的多量の冷媒を循環させる状況に対して特に好適である。

第３状態Ｓｔ３は、四方弁１３の第１出口１３ｂ１と第２出口１３ｂ２が閉じられ、第３出口１３ｂ３が開かれることにより実現される状態であって、冷媒が結露防止配管７を通らずに第１キャピラリチューブ８ａを通る状態である。第３状態Ｓｔ３は、結露防止配管７が除外され、少なくとも一つのキャピラリチューブを含む状態であると言える。

図５は、第３状態Ｓｔ３である冷却機構ＲＳの等価構成を示している。第３状態Ｓｔ３では、冷媒が結露防止配管７を通らないため、貯蔵室（３０〜３３）の冷却効率の点で有利である。そのため第３状態Ｓｔ３は、結露防止よりも冷却効率や省電力が重要視される状況等に対して好適である。

なお第３状態Ｓｔ３は変形例として、四方弁１３の第１出口１３ｂ１と第３出口１３ｂ３が閉じられ、第２出口１３ｂ２が開かれることにより実現されても良い。図６は、この場合における冷却機構ＲＳの等価構成を示している。この場合、冷媒は結露防止配管７を通らずに第２キャピラリチューブ８ｂを通ることになる。

第４状態Ｓｔ４は、四方弁１３の第１出口１３ｂ１が閉じられ、第２出口１３ｂ２と第３出口１３ｂ３が開かれることにより実現される状態であって、冷媒の一部が第１キャピラリチューブ８ａを通り、その他が第２キャピラリチューブ８ｂを通る状態である。第４状態Ｓｔ４は、結露防止配管７が除外され、第３状態Ｓｔ３の場合より多くのキャピラリチューブを含む状態であると言える。

図７は、第４状態Ｓｔ４である冷却機構ＲＳの等価構成を示している。第４状態Ｓｔ４では、冷媒が結露防止配管７を通らないため、貯蔵室（３０〜３３）の冷却効率の点で有利である。そのため第４状態Ｓｔ４は、結露防止よりも冷却効率や省電力が重要視される状況等に対して好適である。

また更に第４状態Ｓｔ４では、第３状態Ｓｔ３に比べて循環経路の抵抗が小さく、比較的多量の冷媒を循環させることが容易である。そのため第４状態Ｓｔ４は、第３状態Ｓｔ３に比べて、多量の冷媒を循環させる状況（主に、圧縮機５の回転数が高い場合）等に対して好適である。このことから第４状態Ｓｔ４は、結露防止よりも冷却効率や省電力が重要視されつつ、比較的多量の冷媒を循環させる状況に対して特に好適である。

なおキャピラリチューブによる冷媒の減圧の度合（絞り抵抗）は、キャピラリチューブの形状（主に断面積や長さ）等によって変わる。このことを利用して各キャピラリチューブ（８ａ、８ｂ）は、適切な減圧が実現されるように（例えば、圧縮機５での冷媒の送出流量に適合した減圧が実現されるように）、形状等が調節されている。また各キャピラリチューブ（８ａ、８ｂ）同士は、形状が同じとなっていても良く、冷媒の減圧の度合を変えるために形状が異なるようになっていても良い。

［冷媒の経路の切替制御］
経路可変部１５における冷媒の経路を切替える制御の形態は、手動制御と自動制御の何れであっても良く、また、これらが組み合わさった形態であっても良い。手動制御の場合には、例えばユーザに操作されるスイッチが設けられ、制御装置１００は当該スイッチの操作に応じて、経路可変部１５を各状態（Ｓｔ１〜Ｓｔ４）の間で切替える。

この場合ユーザは、各状態（Ｓｔ１〜Ｓｔ４）の利点等を考慮し、経路可変部１５を所望の状態に設定することができる。例えばユーザは、結露防止を重視する場合には、経路可変部１５を第１状態Ｓｔに設定し、結露防止を重視するとともに圧縮機５の回転数が比較的高くなると見込まれる場合には、経路可変部１５を第２状態Ｓｔ２に設定することができる。またユーザは、冷却効率や省電力を重視する場合には、経路可変部１５を第３状態Ｓｔ３に設定し、冷却効率や省電力を重視するとともに圧縮機５の回転数が比較的高くなると見込まれる場合には、経路可変部１５を第４状態Ｓｔ４に設定することができる。

また自動制御の場合には予め所定の制御条件が設定され、制御装置１００は、この制御条件に基づいて、経路可変部１５を各状態（Ｓｔ１〜Ｓｔ４）の間で切替える。このような自動制御が行われる場合の制御形態の具体例として、第１制御例および第２制御例を例に挙げ、これらについて順に説明する。

＜第１制御例＞
第１制御例では、冷蔵庫１の周囲の温度を検出する温度センサ、および、冷蔵庫１の周囲の湿度を検出する湿度センサが設けられる。制御装置１００は、これらのセンサの検出結果（周囲の温度および湿度）に基づいて、結露が生じ易い状況であるか否かを定期的に判別する。周囲の温度や湿度は結露の生じ易さとの相関性があるため、所定の判別条件を用いて、このような判別を行うことは可能である。

なお結露が生じ易い状況であるか否かの判別は、周囲の温度と湿度の両方ではなく、これらの一方だけに基づいて行われるようにしても構わない。また制御装置１００は、圧縮機５の回転数と所定の基準回転数Ｎとの比較をも実行する。

制御装置１００は、経路可変部１５が第１状態Ｓｔ１以外であるときに、『結露が生じ易い状況であり、かつ、圧縮機５の回転数が基準回転数Ｎ以下である』という判断条件が満たされれば、経路可変部１５を第１状態Ｓｔ１に切替える。これにより冷媒が結露防止配管７を通るため、結露防止の点で有利となる。

一方で制御装置１００は、経路可変部１５が第２状態Ｓｔ２以外であるときに、『結露が生じ易い状況であり、かつ、圧縮機５の回転数が基準回転数Ｎを上回る』という判断条件が満たされれば、経路可変部１５を第２状態Ｓｔ２に切替える。これにより、第１状態Ｓｔ１と同様に結露防止の点で有利になるとともに、圧縮機５の回転数が高いことに対応して、比較的多量の冷媒を循環させることが容易となる。

また一方で制御装置１００は、経路可変部１５が第３状態Ｓｔ３以外であるときに、『結露が生じ易い状況ではなく、かつ、圧縮機５の回転数が基準回転数Ｎ以下である』という判断条件が満たされれば、経路可変部１５を第３状態Ｓｔ３に切替える。これにより冷媒が結露防止配管７を通らないため、冷却効率や省電力の点で有利となる。なおこのようにしても、結露が生じやすい状況ではないことから、結露が問題となる可能性は低い。

また一方で制御装置１００は、経路可変部１５が第４状態Ｓｔ４以外であるときに、『結露が生じ易い状況ではなく、かつ、圧縮機５の回転数が基準回転数Ｎを上回る』という判断条件が満たされれば、経路可変部１５を第４状態Ｓｔ４に切替える。これにより、第３状態Ｓｔ３と同様に冷却効率や省電力の点で有利になるとともに、圧縮機５の回転数が高いことに対応して、比較的多量の冷媒を循環させることが容易となる。なおこの場合にも、結露が生じやすい状況ではないことから、結露が問題となる可能性は低い。

また圧縮機５が運転オフの状況において、結露が生じ易い状況であると判別された場合には、経路可変部１５が第１状態Ｓｔ１或いは第２状態Ｓｔ２となるようにしても良い。これにより結露防止配管７の過冷却度を低減させ、結露を抑えることが可能となる。

このように制御装置１００は、周囲の温度、周囲の湿度、および圧縮機５の回転数に応じて、経路可変部１５における冷媒の経路を切替えるようになっている。なお制御装置１００は、圧縮機５の回転数が基準回転数Ｎを上回る場合には、周囲の温度や湿度に関わらず、経路可変部１５を第２状態Ｓｔ２または第４状態Ｓｔ４に固定するようにしても良い。

また防露指向の強弱を定める結露防止設定情報がユーザによって任意に設定され、制御装置１００はこの結露防止設定情報に基づいて、経路可変部１５における冷媒の経路を切替えるようにしても良い。これにより、ユーザの意図に沿った制御が実現される。

例えば、結露防止設定情報が「強」（防露指向が強い）に設定されているときには、結露を抑えるために経路可変部１５が第１状態Ｓｔ１または第２状態Ｓｔ２になり易くし、「弱」（防露指向が弱い）に設定されているときには、第３状態Ｓｔ３または第４状態Ｓｔ４になり易くしても良い。また結露防止設定情報が「強」に設定されているときには、経路可変部１５は常に第１状態Ｓｔ１または第２状態Ｓｔ２となるようにしても良い。

＜第２制御例＞
圧縮機５は、先述した通り、制御装置１００によって運転オン／オフが制御される。より具体的には、貯蔵室の温度が上限温度Ｔ_FHより高くなれば、制御装置１００は圧縮機５を運転オンさせ、下限温度Ｔ_FLより低くなれば、制御装置１００は圧縮機５を運転オフさせる。

第２制御例では、制御装置１００は、圧縮機５の運転オン期間における初期の期間Ｐ_Sおよび終期の期間Ｐ_Eを、加熱期間Ｐ_Hとして設定する。そして制御装置１００は、加熱期間Ｐ_Hにおいては、経路可変部１５が第１状態Ｓｔ１となるように（つまり、冷媒が結露防止配管７を通るように）して、加熱期間Ｐ_H以外においては、経路可変部１５が第３状態Ｓｔ３となるように（つまり、冷媒が結露防止配管７を通らないように）する。

なお初期の期間Ｐ_Sとは、圧縮機５が運転オンとなった時点から、その運転オン期間中のある時点までの期間である。初期の期間Ｐ_Sの長さは、予め決められた一定時間（例えば１０分）、或いは、前回の運転オン期間の１／４の長さであっても良い。

また終期の期間Ｐ_Eとは、圧縮機５の運転オン期間中のある時点（少なくとも初期の期間Ｐ_Sが過ぎた後）から、その運転オン期間が終わる時点までの期間である。第２制御例では一例として、上限温度Ｔ_FHと下限温度Ｔ_FLの間に中間温度Ｔ_FMが設定されており、貯蔵室の温度が中間温度Ｔ_FMまで下がった時点が、終期の期間Ｐ_Eの始点であるとする。

また圧縮機５の運転オン期間の長さが予め判明している場合には、例えば、その長さの１／４ずつを、初期の期間Ｐ_Sと終期の期間Ｐ_Eに割当てるようにしても良い。初期の期間Ｐ_Sと終期の期間Ｐ_Eは、上述した手法を含め、様々な手法によって決定され得る。

図８は、第２制御例における圧縮機の運転状況、経路可変部の状態、および貯蔵室の温度に関するタイムチャートである。本図に示すように、初期の期間Ｐ_Sおよび終期の期間Ｐ_Eにおいて冷媒が結露防止配管７を通るようにする（第１状態Ｓｔ１とする）ことにより、冷蔵庫１の温度が急変し易いときに結露防止配管７へ冷媒を流し、多くの場合に結露を効率良く防止することが可能となる。

但しこれだけでは、圧縮機５の運転オン期間が長くなるとき（例えば使用者が熱い食品を貯蔵室に入れたとき）に、結露が生じ易くなる。そのため第２制御例では、運転オン期間中に経路可変部１５が第３状態Ｓｔ３に切替えられた後、ある決まった時間（例えば３０分）が経過した時点で中間温度Ｔ_FMに至っていない場合には、図８に示すように、その時点からの所定時間Ｐ_M（例えば１０分間）も加熱期間Ｐ_Hに設定される。

なお第２制御例では、周囲の温度に関わらず、初期の期間Ｐ_Sおよび終期の期間Ｐ_Eが加熱期間Ｐ_Hに設定される。但しこの代わりに、周囲の温度を検出する温度センサが備えられ、周囲の温度が所定の基準温度より高い場合には、初期の期間Ｐ_Sおよび終期の期間Ｐ_Eが加熱期間Ｐ_Hに設定されるが、周囲の温度がこの基準温度より低い場合には、初期の期間Ｐ_Sのみが加熱期間Ｐ_Hに設定されるようにしても良い。このように、周囲の温度から結露が生じ易いと考えられるときに加熱期間Ｐ_Hが増えるようすれば、結露をより効率良く抑えることが期待される。

また第２制御例においても、圧縮機５の回転数が考慮されるようにしても良い。この場合には例えば、圧縮機５の回転数が所定の基準回転数Ｎ以下であるときには、上述した通り、加熱期間Ｐ_Hにおいて経路可変部１５が第１状態Ｓｔ１となるようにし、加熱期間Ｐ_H以外において経路可変部１５が第３状態Ｓｔ３となるようにする。一方、圧縮機５の回転数が基準回転数Ｎを上回るときには、加熱期間Ｐ_Hにおいて経路可変部１５が第２状態Ｓｔ２となるようにし、加熱期間Ｐ_H以外において経路可変部１５が第４状態Ｓｔ４となるようにする。

経路可変部１５における冷媒の経路を切替える制御の形態については、以上の通り幾つかの具体例を挙げて説明したが、これらの具体例に限られるものではなく、様々な形態とすることが可能である。また経路可変部１５における冷媒の経路を切替える制御に関しては、ある目的を達するため、ある特定の状況に限って所定の制御が行われるようにしても良い。

例えば、圧縮機５の運転オン期間の終期において冷媒が結露防止配管７を流れている場合（第１状態Ｓｔ１或いは第２状態Ｓｔ２の場合）等では、最後に四方弁１３を閉止状態としてから圧縮機５を所定期間運転させた後に、圧縮機５を運転オフとするようにしても良い。

圧縮機５の運転停止に先立ち、コンデンサ６と蒸発器９の間の四方弁１３を閉じると、高温・高圧の冷媒が蒸発器９に流入するということがなく、これによる貯蔵室の温度上昇が防がれる。また四方弁１３を閉じた状態で圧縮機５の運転が継続されることにより、蒸発器９内部の冷媒圧力が一層低下する。このように冷媒圧力を一段と下げてから圧縮機５の運転を停止させると、蒸発器９内部に気相の冷媒と液相の冷媒（液冷媒）が混在する場合、気圧が上昇し平衡状態に達するまでの時間がそれだけ長くなり、蒸発器９はより長い時間液冷媒の潜熱で庫内空気から熱を奪い続ける。このため、冷却能力が向上し、消費電力量も削減される。

２．第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。なお第２実施形態は、経路可変部１５の構成に関する部分を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分については説明を省略することがある。

図９は、第２実施形態における冷却機構ＲＳの構成図である。本図に示すように冷却機構ＲＳは、圧縮機５、コンデンサ６、経路可変部１５、および蒸発器９などを有している。冷却機構ＲＳは、これらの各部を含む冷媒の循環経路を形成している。

経路可変部１５は、四方弁１３、結露防止配管７、第１キャピラリチューブ８ａ、第２キャピラリチューブ８ｂ、および第３キャピラリチューブ８ｃを有し、四方弁１３の開閉切替によって冷媒の経路が切替えられるようになっている。なお第１実施形態では２個のキャピラリチューブ（８ａ、８ｂ）が設けられていたのに対し、第２実施形態では３個のキャピラリチューブ（８ａ〜８ｃ）が設けられている。

経路可変部１５において、四方弁１３の第１出口１３ｂ１は、結露防止配管７を介して第１キャピラリチューブ８ａに接続されている。また四方弁１３の第２出口１３ｂ２は、直接的に（結露防止配管を介さずに）、第２キャピラリチューブ８ｂに接続されている。また四方弁１３の第３出口１３ｂ３は、直接的に（結露防止配管を介さずに）、第３キャピラリチューブ８ｃに接続されている。

また各キャピラリチューブ（８ａ〜８ｃ）から先の冷媒の経路は、図９に示すように連結点Ｐにおいて一本化され、蒸発器９へと繋がっている。このように経路可変部１５において、各キャピラリチューブ（８ａ〜８ｃ）は並列に設けられている。

冷媒が結露防止配管７を通る場合について、経路可変部１５における冷媒の経路の状態としては、幾つかの状態が挙げられる。具体的には、四方弁１３の第１出口１３ｂ１が開き、第２出口１３ｂ２と第３出口１３ｂ３が閉じたときの状態（状態Ａ）、四方弁１３の第１出口１３ｂ１と第２出口１３ｂ２が開き、第３出口１３ｂ３が閉じたときの状態（状態Ｂ）、四方弁１３の第１出口１３ｂ１と第３出口１３ｂ３が開き、第２出口１３ｂ２が閉じたときの状態（状態Ｃ）、および、四方弁１３の全ての出口（１３ｂ１〜１３ｂ３）が開いたときの状態（状態Ｄ）が挙げられる。

図１０は、状態Ａから状態Ｄの各々の場合における、経路可変部１５の等価構成を示している。本図に示すように、状態Ａは、冷媒の全部が結露防止配管７と第１キャピラリチューブ８ａを通る状態である。また状態Ｂは、冷媒の一部が結露防止配管７と第１キャピラリチューブ８ａを通り、その他が第２キャピラリチューブ８ｂを通る状態である。また状態Ｃは、冷媒の一部が結露防止配管７と第１キャピラリチューブ８ａを通り、その他が第３キャピラリチューブ８ｃを通る状態である。また状態Ｄは、冷媒の一部が結露防止配管７と第１キャピラリチューブ８ａを通り、他の一部が第２キャピラリチューブ８ｂを通り、その他が第３キャピラリチューブ８ｃを通る状態である。

また冷媒が結露防止配管７を通らない場合について、経路可変部１５における冷媒の経路の状態としては、幾つかの状態が挙げられる。具体的には、四方弁１３の第２出口１３ｂ２が開き、第１出口１３ｂ１と第３出口１３ｂ３が閉じたときの状態（状態Ｅ）、四方弁１３の第３出口１３ｂ３が開き、第１出口１３ｂ１と第２出口１３ｂ２が閉じたときの状態（状態Ｆ）、および、四方弁１３の第２出口１３ｂ２と第３出口１３ｂ３が開き、第１出口１３ｂ１が閉じたときの状態（状態Ｇ）が挙げられる。

図１１は、状態Ｅから状態Ｇの各々の場合における、経路可変部１５の等価構成を示している。本図に示すように、状態Ｅは、冷媒の全部が第２キャピラリチューブ８ｂを通る状態である。また状態Ｆは、冷媒の全部が第３キャピラリチューブ８ｃを通る状態である。また状態Ｇは、冷媒の一部が第２キャピラリチューブ８ｂを通り、その他が第３キャピラリチューブ８ｃを通る状態である。

経路可変部１５における冷媒の経路は、第１実施形態の場合と同様に、第１状態Ｓｔ１から第４状態Ｓｔ４の各状態の間で切替えられる。但し第２実施形態では、上述した状態Ａが第１状態Ｓｔ１に相当し、状態Ｂが第２状態Ｓｔ２に相当し、状態Ｅが第３状態Ｓｔ３に相当し、状態Ｇが第４状態Ｓｔ４に相当する。

第１状態Ｓｔ１（状態Ａ）は、結露防止配管７および少なくとも一つのキャピラリチューブを含む状態である。第１状態Ｓｔ１では、冷媒が結露防止配管７を通るため、結露防止の点で有利である。そのため第１状態Ｓｔ１は、結露防止が重要視される状況等に対して好適である。

第２状態Ｓｔ２（状態Ｂ）は、結露防止配管７および第１状態Ｓｔ１の場合より多くのキャピラリチューブを含む状態である。第２状態Ｓｔ２では、冷媒が結露防止配管７を通るとともに、第１状態Ｓｔ１に比べて循環経路の抵抗が小さく、比較的多量の冷媒を循環させることが容易である。このことから第２状態Ｓｔ２は、結露防止が重要視されつつ、比較的多量の冷媒を循環させる状況に対して好適である。

第３状態Ｓｔ３（状態Ｅ）は、結露防止配管７が除外され、少なくとも一つのキャピラリチューブを含む状態である。第３状態Ｓｔ３では、冷媒が結露防止配管７を通らないため、貯蔵室（３０〜３３）の冷却効率の点で有利である。そのため第３状態Ｓｔ３は、結露防止よりも冷却効率や省電力が重要視される状況等に対して好適である。

第４状態Ｓｔ４（状態Ｇ）は、結露防止配管７が除外され、第３状態Ｓｔ３の場合より多くのキャピラリチューブを含む状態である。第４状態Ｓｔ４では、冷媒が結露防止配管７を通らず、また第３状態Ｓｔ３に比べて循環経路の抵抗が小さく、比較的多量の冷媒を循環させることが容易である。このことから第４状態Ｓｔ４は、結露防止よりも冷却効率や省電力が重要視されつつ、比較的多量の冷媒を循環させる状況に対して好適である。

なお第１状態Ｓｔ１から第４状態Ｓｔ４の各状態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において他の態様となっていても構わない。例えば、状態Ｃまたは状態Ｄが第２状態Ｓｔ２に相当していても良く、状態Ｆが第３状態Ｓｔ３に相当していても良い。

３．その他
これまでに説明した通り、各実施形態の冷蔵庫１には冷却機構ＲＳが設けられている。冷却機構ＲＳは、冷媒を圧縮する圧縮機５と、圧縮した冷媒を放熱させる機能部（凝縮部）と、減圧させた冷媒を気化させて冷蔵庫１の貯蔵室を冷却する蒸発器９と、開閉切替がなされる各出口（１３ｂ１〜１３ｂ３）を有し、流入した冷媒を開いている出口から流出させる四方弁１３と、経路可変部１５と、を含む冷媒の循環経路を備えている。

なお経路可変部１５は、冷媒の放熱を利用して冷蔵庫１の結露を抑える結露防止配管７、および、並列に設けられた複数のキャピラリチューブが含まれ、四方弁１３における各出口の開閉切替によって、冷媒の経路が切替えられるようになっている。

また経路可変部１５における冷媒の経路は、結露防止配管７および少なくとも一つのキャピラリチューブを含む第１状態Ｓｔ１と、結露防止配管７および第１状態Ｓｔ１の場合より多くのキャピラリチューブを含む第２状態Ｓｔ２と、結露防止配管７が除外され、少なくとも一つのキャピラリチューブを含む第３状態Ｓｔ３と、結露防止配管７が除外され、第３状態Ｓｔ３の場合より多くのキャピラリチューブを含む第４状態Ｓｔ４と、を含む各状態の間で切替えられる。

そのため本実施形態の冷蔵庫１によれば、冷却機構ＲＳの構造の複雑化を極力抑えつつ、冷却機構ＲＳの状態を状況に応じて適切な状態とすることが可能となっている。例えば循環経路の状態の切替に関わる弁の個数に着目すると、冷蔵庫１によれば一つの弁（四方弁１３）を有するだけで良く、二つ以上の弁が必要となる場合に比べて冷却機構の構造が簡素化が可能であり、製造コスト等の観点から有利である。

なお第１実施形態に係る経路可変部１５には、四方弁１３の第１出口１３ｂ１に接続された結露防止配管７と、結露防止配管７に接続された第１キャピラリチューブ８ａと、第２出口１３ｂ２に接続された第２キャピラリチューブ８ｂと、が含まれ、第３出口１３ｂ３は、結露防止配管７と第１キャピラリチューブ８ａとの間に接続されている。

また第２実施形態に係る経路可変部１５には、四方弁１３の第１出口１３ｂ１に接続された結露防止配管７と、結露防止配管７に接続された第１キャピラリチューブ８ａと、第２出口１３ｂ２に接続された第２キャピラリチューブ８ｂと、第３出口１３ｂ３に接続された第３キャピラリチューブ８ｃと、が含まれている。

また本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、各種の冷蔵庫に利用することができる。

１ 冷蔵庫
２ 断熱箱体
５ 圧縮機
６ コンデンサ
７ 結露防止配管
８ａ 第１キャピラリチューブ
８ｂ 第２キャピラリチューブ
８ｃ 第３キャピラリチューブ
９ 蒸発器
１３ 四方弁
１３ａ 入口
１３ｂ１ 第１出口
１３ｂ２ 第２出口
１３ｂ３ 第３出口
１５ 経路可変部
１７ａ〜１７ｄ 断熱扉
１８ 機械室
３１〜３３ 貯蔵室
４０〜４２ 仕切
１００ 制御装置
ＲＳ 冷却機構
Ｓｔ１ 第１状態
Ｓｔ２ 第２状態
Ｓｔ３ 第３状態
Ｓｔ４ 第４状態

Claims (10)

1. 貯蔵室を有する冷蔵庫であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮した冷媒を放熱させる凝縮部と、
   前記減圧させた冷媒を気化させて前記貯蔵室を冷却する蒸発器と、
   開閉切替がなされる第１出口から第３出口の３個の出口を有し、流入した前記冷媒を開いている前記出口から流出させる四方弁と、
   前記放熱を利用して結露を抑える結露防止配管、および、並列に設けられた複数のキャピラリチューブが含まれ、前記開閉切替によって前記冷媒の経路が切替えられる経路可変部と、
   を含む前記冷媒の循環経路を備え、
   前記経路可変部における前記冷媒の経路は、
   前記結露防止配管および少なくとも一つの前記キャピラリチューブを含む第１状態と、
   前記結露防止配管および第１状態の場合より多くの前記キャピラリチューブを含む第２状態と、
   前記結露防止配管が除外され、少なくとも一つの前記キャピラリチューブを含む第３状態と、
   前記結露防止配管が除外され、第３状態の場合より多くの前記キャピラリチューブを含む第４状態と、
   を含む各状態の間で切替えられることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記経路可変部には、
   前記弁の第１出口に接続された前記結露防止配管と、
   前記結露防止配管に接続された第１の前記キャピラリチューブと、
   前記弁の第２出口に接続された第２の前記キャピラリチューブと、が含まれ、
   前記弁の第３出口は、前記結露防止配管と第１の前記キャピラリチューブとの間に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記経路可変部には、
   前記弁の第１出口に接続された前記結露防止配管と、
   前記結露防止配管に接続された第１の前記キャピラリチューブと、
   前記弁の第２出口に接続された第２の前記キャピラリチューブと、
   前記弁の第３出口に接続された第３の前記キャピラリチューブと、が含まれることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
4. 周囲の温度を検出する温度センサを備え、
   前記経路可変部における前記冷媒の経路は、
   前記周囲の温度に応じて切替えられることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の冷蔵庫。
5. 周囲の湿度を検出する湿度センサを備え、
   前記経路可変部における前記冷媒の経路は、
   前記周囲の湿度に応じて切替えられることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の冷蔵庫。
6. 前記圧縮機は回転数が可変であり、
   前記経路可変部における前記冷媒の経路は、
   前記圧縮機の回転数に応じて切替えられることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の冷蔵庫。
7. 前記回転数が所定の基準回転数を上回るときには、前記経路可変部における前記冷媒の経路を、第２状態または第４状態とすることを特徴とする請求項６に記載の冷蔵庫。
8. 前記圧縮機の運転オン／オフの切替制御を行う請求項１から請求項３の何れかに記載の冷蔵庫であって、
   前記圧縮機の運転オン期間における初期の期間および終期の期間の少なくとも一方を、加熱期間として設定し、
   前記加熱期間においては、前記経路可変部における前記冷媒の経路が第１状態または第２状態となるようにし、
   前記加熱期間以外においては、前記経路可変部における前記冷媒の経路が第３状態または第４状態となるようにすることを特徴とする冷蔵庫。
9. 周囲の温度を検出する温度センサを備え、
   前記周囲の温度が所定の基準温度より高い場合には、前記初期の期間および前記終期の期間を前記加熱期間に設定し、
   前記周囲の温度が前記基準温度より低い場合には、前記初期の期間を前記加熱期間に設定することを特徴とする請求項８に記載の冷蔵庫。
10. 冷蔵庫に設けられる冷却機構であって、
    冷媒を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮した冷媒を放熱させる凝縮部と、
    前記減圧させた冷媒を気化させて前記冷蔵庫の貯蔵室を冷却する蒸発器と、
    開閉切替がなされる第１出口から第３出口の各出口を有し、流入した冷媒を開いている前記出口から流出させる四方弁と、
    前記放熱を利用して前記冷蔵庫の結露を抑える結露防止配管、および、並列に設けられた複数のキャピラリチューブが含まれ、前記開閉切替によって前記冷媒の経路が切替えられる経路可変部と、
    を含む前記冷媒の循環経路を備え、
    前記経路可変部における前記冷媒の経路は、
    前記結露防止配管および少なくとも一つの前記キャピラリチューブを含む第１状態と、
    前記結露防止配管および第１状態の場合より多くの前記キャピラリチューブを含む第２状態と、
    前記結露防止配管が除外され、少なくとも一つの前記キャピラリチューブを含む第３状態と、
    前記結露防止配管が除外され、第３状態の場合より多くの前記キャピラリチューブを含む第４状態と、
    を含む各状態の間で切替えられることを特徴とする冷却機構。

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