JP4837068B2 - 冷凍冷蔵庫 - Google Patents
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また、従来の除霜手段に、冷凍サイクルにホットガスバイパス回路を設け、ホットガスをドレンパン経由蒸発器に流すようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。
特許文献1の冷凍冷蔵庫では、蒸発器の除霜にホットガス方式を用い、さらにトレイの除霜にヒータ方式を用いて除霜時の省電力化を図っているが、一部にヒータを利用している点で省電力の効果が不十分であり、ホットガス回路と併用している点で構成が複雑となる。また、除霜終了後は、ただちに通常運転に移行するため、除霜時に加熱された蒸発器の熱が庫内へ放熱され、庫内温度が上昇して冷却するための無駄な電力を消費するだけでなく、食品品質を低下させるなどの問題があった。
特許文献2に開示された除霜手段は、トレイおよび蒸発器の除霜にホットガス方式を用いているが、省電力のための運転については考慮されていない。
庫内背面側に冷却室を有し、冷却室内に、蒸発器、蒸発器ファン及びトレイを備え、トレイに沿ってトレイ配管を設け、
冷凍サイクルの除霜運転は、蒸発器除霜区間と、トレイ除霜区間と、蒸発器冷却区間とからなり、蒸発器除霜区間では、蒸発器ファンを停止し、三方弁をバイパス回路に切り替えた後に、圧縮機を所定周波数で運転し、トレイ除霜区間では、圧縮機を蒸発器除霜区間の所定周波数より低い周波数で運転し、蒸発器冷却区間では、三方弁をメイン回路に切り替えた後に、圧縮機をトレイ除霜区間の周波数より高い周波数で運転し、除霜運転の終了時に蒸発器ファンを運転するようにした。
本発明の実施の形態1に係る冷凍冷蔵庫の冷媒回路を示す図1において、冷凍サイクルは、圧縮機1、三方弁2、凝縮器3、毛細管4、蒸発器5、吸入管22の順で構成されており、毛細管4と吸入管22とが熱交換するメイン回路6と、三方弁2によって分岐され、絞り7、トレイ配管8、蒸発器5へとつながるバイパス回路9とによって構成されている。そして、蒸発器5で冷却された空気を庫内へ送風する蒸発器ファン23が設けられている。
トレイ配管8は蛇行させると霜との伝熱面積が増加し、除霜時間を短縮することができる。排水口20の先にはドレンホースが接続されており、ドレンはトレイ19からドレンホースを通って機械室10のドレンパン13に流れるようになっている。排水口20は冷却運転中に凍って塞がってしまう場合があり、除霜開始時に排水口20が塞がっているとドレンがトレイ19から溢れて庫内へ漏れてしまう。そのため、図5に示すように排水口20の円周に沿ってトレイ配管8を通すことで、除霜運転と同時に排水口20が温められて排水口20の氷が溶けるため、ドレンが溢れることを防ぐことができる。
また、図7のように、トレイ19の排水口20上をトレイ配管8が通過するようにしてもよい。こうすると、除霜運転と同時に排水口20が温められて排水口20の氷が溶けるため、トレイ19からドレンが溢れるのを防ぐことができる。また、トレイ19の幅方向にトレイ配管8を配置したので、蛇行させるよりも曲げの回数が減り生産性がよい。トレイ配管8が排水口20上を通り、曲げの半径を15mm以上とし、トレイ配管8の出入り口を同じ側に統一すると、図7に示す配管形状となる。
通常の冷却運転では、圧縮機1の吐出ガスを三方弁2によってメイン回路6へ流し、バイパス回路9は閉鎖する。圧縮機1で高温高圧に圧縮されたガス冷媒は、凝縮器3で外部に放熱して液冷媒に凝縮され、毛細管4で低温低圧になり、蒸発器5で空気から熱を吸入して冷媒が蒸発する。蒸発器5を通過して冷えた空気が庫内を循環して各室を冷やす。このとき、扉開閉や食品からの水分が蒸発器5で霜となるため、冷却運転を1日程度行うと、蒸発器5は霜で覆われ通風抵抗が増加して風量が低下するとともに、冷媒と空気の間の熱抵抗が増加して冷凍能力が低下する。そこで、能力低下を防ぐため、1日に1回程度、蒸発器5を除霜する必要がある。
除霜運転が開始されると、蒸発器ファン23を停止し、三方弁2を切換えて圧縮機1の吐出ガスをバイパス回路9に流し、圧縮機周波数を除霜時周波数αに変更する(STEP1)。一般的に、通常運転時は圧縮機周波数が低めで運転しているため、除霜時周波数αは通常運転時の周波数よりも高くなる。電流値制限や圧縮機1への液バック信頼性などを考慮した上で、できるだけ大きい値にすると除霜時間の短縮が図れる。三方弁2をバイパス回路9に切換えると、高低圧が均圧状態に近づくため、冷媒が急激にバイパス回路9へ流れて冷媒音が発生するため、三方弁2をバイパス回路9に切換える前に、圧縮機周波数を低減しまたは圧縮機1を停止するのがよい。このとき、圧縮機1を停止すると、信頼性のため、再起動までの時間を確保しなければならず、除霜に時間がかかってしまうため、圧縮機周波数を最低回転数まで低減するのがより好ましい。
実施の形態1では、バイパス回路9を冷却室17の背面から庫内へ導入した場合を示したが、実施の形態2では、バイパス回路9をトレイ19の排水口20から冷却室17に導入する場合を示す。図10は実施の形態2に係る冷凍冷蔵庫の背面図で、背面の下側には機械室10があり、機械室10内には圧縮機1、三方弁2、機械室ファン11、凝縮器3、ドレンパン13、ドライヤー14が配設されている。冷凍サイクルのメイン回路6の配管は、圧縮機1から三方弁2、強制空冷凝縮器3と連結されており、強制空冷凝縮器3を出た後は冷蔵庫の鋼板15内側に設置した配管に接続される。一方、バイパス回路9は、三方弁2を出た後にドレンパイプ内を通り、トレイ19の排水口20から冷却室17内に導入される。
また、図13のように「の」字状の一部を蛇行させると、伝熱面積が増加して除霜時間を短縮することができる。
さらに、トレイ19の中央に排水口20が開口している場合、トレイ19の底面は下に尖った形状で中央にドレンが集まるようになっているため、図14のように、トレイ配管8をトレイ19の角に沿って蝶々形状、あるいは8の字状にすると、トレイ19に配管が設置しやすくなる。また、水滴が排水口20まで流れやすい。
実施の形態1、2では、バイパス回路9がトレイ配管8を経由して蒸発器5に入る場合を示したが、実施の形態3では、蒸発器5に直接ホットガスを流す回路を併せ持つものである。
図15は実施の形態3に係る冷媒回路で、三方弁2からのバイパス回路9は二手に分岐し、第1の絞り手段7aから直接蒸発器5へ入る第1のバイパス回路9aと、第2の絞り手段7bからトレイ配管8を通過して蒸発器5へと続く第2のバイパス回路9b(実施の形態1、2のバイパス回路9に相当)とを併せ持つ。
図17は図16の冷凍冷蔵庫の冷却室17を扉正面側から見た図で、冷却室17の中央には蒸発器5が配設されており、蒸発器5の下にはトレイ19が設けられ、冷却室入口の穴18から入ったバイパス回路9の一方(第1のバイパス回路9a)は蒸発器5の入口に直接接続され、もう一方(第2のバイパス回路9b)はトレイ19に沿わせて蒸発器5の入口に接続される。
その他の構成は実施の形態1で示した場合と同様なので、説明を省略する。
図15のように冷媒回路にはバイパス回路9が2経路あって、ホットガスは、トレイ配管8を経由して蒸発器5に入る経路(第2のバイパス回路9b)と、直接蒸発器5へホットガスを流す経路(第1のバイパス回路9a)とを併せ持ち、これらの経路によって霜を溶かす。
除霜運転が開始されると、蒸発器ファン23を停止し、圧縮機1の吐出ガスをメイン回路6からバイパス回路9に流すように三方弁2を切換え、蒸発器5側の第2の絞り手段7bを閉じた後に、圧縮機周波数を除霜時周波数αに変更する(STEP1)。一般的に、通常運転時は圧縮機周波数が低めで運転しているため、除霜時周波数αは通常運転時の周波数よりも大きくなる。電流値制限や圧縮機1への液バック信頼性などを考慮した上で、できるだけ大きい値にすると除霜時間の短縮が図れる。三方弁2をバイパス回路9に切換えると、高低圧が均圧状態に近づくため、冷媒が急激にバイパス回路9へ流れて冷媒音が発生するため、三方弁2をバイパス回路9に切換える前に、圧縮機周波数を低減し、または圧縮機1を停止するのがよい。このとき、圧縮機1を停止すると、信頼性のため、再起動までの時間を確保しなければならず、除霜に時間がかかってしまうため、圧縮機周波数を最低回転数まで低減するのがより好ましい。
図19は本発明の実施の形態4に係る冷凍冷蔵庫の背面図、図20は図19の冷凍冷蔵庫の冷却室17を扉正面から見た図である。
図19において、バイパス回路9は2分岐され、一方(第2のバイパス回路9b)はドレンホース21内を通り排水口20から冷却室17内へ入り、もう一方(第1のバイパス回路9a)は冷蔵庫背面の断熱壁16の内部を通って冷却室入口の穴18から冷却室17へ入る。
また、図20において、冷却室17の中央には蒸発器5が配設されており、蒸発器5の下にはトレイ19が設けられ、排水口20から入ったバイパス回路9の一方(第2のバイパス回路9b)はトレイ19に沿ったあと蒸発器5の入口に連結され、冷却室入口の穴18から入ったバイパス回路9の一方(第1のバイパス回路9a)は蒸発器5の入口に直接接続される。
その他の構成、作用については、実施の形態3に示した場合と同様なので説明を省略する。
実施の形態1〜4では、トレイ19の中央に排水口20があり、トレイ19は中央に向かって下に凸状であるが、実施の形態5では、トレイ19を平面状にした。
図21は、実施の形態5に係る冷凍冷蔵庫の冷却室17を扉正面側から見た図で、トレイ19の床面は左背面がもっとも低くなるよう斜めに傾けてある。トレイ配管8を図5〜図7、図12〜図14のように曲げたとき、トレイ19の床面が平であると配置が容易である。図21はバイパス回路9(第1、第2のバイパス回路9a、9b)を冷却室入口の穴18から庫内に導入しているが、実施の形態2のように排水口20から庫内へ入れてもよく、バイパス回路9の構成も図1、図15のいずれにも適用することができる。トレイ19の傾きも左背面に限らず、左右前後の隅1箇所が最も低くなるように傾けることができる。
その他の構成、作用については、実施の形態3に示した場合と同様なので説明を省略する。
実施の形態1〜5は、トレイ19の上にトレイ配管8を沿わせたが、実施の形態6では、トレイ19の下面に沿ってトレイ配管8を設けた。
図22は、実施の形態5に係る冷凍冷蔵庫の冷却室17を扉正面側から見た図で、トレイ19の下面に沿ってトレイ配管8を設け、トレイ配管8をトレイ19に接触させてトレイ19を均一に温め、残霜を溶かすようにしたもので、トレイ19をアルミニウムで製造した場合は熱伝導率が高く除霜効率が上がる。トレイ配管8を排水口20の中ではなく外に設置して、ドレンホース21に沿わせるようにしてもよい。ドレンホース21はドレンパン13との位置関係から曲がった形状の場合や、空気の流通を妨げるために上下に蛇行して水溜めを作る構造の場合があり、ドレンホース21内に配管を通して機械室10から冷却室17に設置するのが困難な場合がある。このため、トレイ配管8をドレンホース21の外側に沿わせて配置することでドレンホース21の形状が自由になり、生産効率が良い。
その他の構成、作用については、実施の形態3に示した場合と同様なので説明を省略する。
Claims (13)
- 冷凍サイクルは、圧縮機、三方弁、凝縮器、毛細管、蒸発器、吸入管の順番で構成され、毛細管及び吸入管が熱交換するメイン回路と、前記三方弁において分岐し、絞り、トレイ配管、蒸発器入口へとつながるバイパス回路とを備え、
庫内背面側に冷却室を有し、前記冷却室内に、前記蒸発器、蒸発器ファン及びトレイを備え、前記トレイに沿ってトレイ配管を設け、
前記冷凍サイクルの除霜運転は、蒸発器除霜区間と、トレイ除霜区間と、蒸発器冷却区間とからなり、
前記蒸発器除霜区間では、前記蒸発器ファンを停止し、前記三方弁を前記バイパス回路に切り替えた後に、圧縮機を所定周波数で運転し、
前記トレイ除霜区間では、圧縮機を前記蒸発器除霜区間の所定周波数より低い周波数で運転し、
前記蒸発器冷却区間では、前記三方弁を前記メイン回路に切り替えた後に、圧縮機を前記トレイ除霜区間の周波数より高い周波数で運転し、除霜運転の終了時に前記蒸発器ファンを運転する、
ことを特徴とする冷凍冷蔵庫。 - 冷凍サイクルは、圧縮機、三方弁、凝縮器、毛細管、蒸発器、吸入管の順番で構成され、毛細管及び吸入管が熱交換するメイン回路と、前記三方弁において分岐し、絞り、トレイ配管、蒸発器入口へとつながるバイパス回路とを備え、前記バイパス回路は2分岐されて直接に蒸発器へ入る第1のバイパス回路と、前記トレイ配管を経由して前記蒸発器に入る第2のバイパス回路とによって形成され、
庫内背面側に冷却室を有し、前記冷却室内に、前記蒸発器、蒸発器ファン及びトレイを備え、前記トレイに沿ってトレイ配管を設け、
前記冷凍サイクルの除霜運転は、蒸発器除霜区間と、トレイ除霜区間と、蒸発器冷却区間とからなり、
前記蒸発器除霜区間では、前記蒸発器ファンを停止し、前記第1のバイパス回路を流通した後に、圧縮機を所定周波数で運転し、
前記トレイ除霜区間では、前記第2のバイパス回路を流通した後に、圧縮機を前記蒸発器除霜区間の所定周波数より低い周波数で運転して、蒸発器温度が0℃以上となったときに、前記第1のバイパス回路を閉塞し、
前記蒸発器冷却区間では、前記第2のバイパス回路を閉塞して前記メイン回路に切り替えた後に、圧縮機を前記トレイ除霜区間の周波数より高い周波数で運転し、除霜運転の終了時に前記蒸発器ファンを運転する、
ことを特徴とする冷凍冷蔵庫。 - 庫内に機械室を設け、該機械室に前記圧縮機と圧縮機冷却用のファンとを備え、除霜中は前記ファンの回転数を低下させるかまたは停止させることを特徴とする請求項1または2記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記冷却室の内壁に前記蒸発器の配管が前記冷却室に入る穴を備え、前記三方弁は庫内の背面下側に設けた機械室内に配設され、前記バイパス回路は前記三方弁を出た後に前記庫内背面の断熱壁の内部を通り、前記冷却室入口の穴から庫内へ入ることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記トレイの床面は中央部近傍が最も低くなるようにして該中央部近傍に排水口を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記トレイの床面を平坦にして該床面の端部が最も低くなるように傾斜させ、該端部近傍に排水口を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記トレイの床面は左右のいずれか一方に傾斜するとともに、正面側より背面側に傾斜して、最も低い端部近傍に前記排水口を設けたことを特徴とする請求項6記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記トレイ配管は前記トレイの上面に沿って設けられたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記トレイ配管は前記トレイ上面で前記排水口の円周に沿って設けられ、または円周に沿って巻回して設けられたことを特徴とする請求項8記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記トレイ配管は前記トレイの上面で前記排水口上を通過することを特徴とする請求項8記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記トレイ配管は前記排水口の内部を通って前記冷却室に導入されることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記トレイ配管は前記排水口の外周と前記トレイの下面を通って前記冷却室に導入されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
- 前記トレイがアルミニウム板または鋼板によって形成されたことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
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