JP5506760B2 - 冷蔵庫 - Google Patents
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Description
しかしながら、キャビネットパイプは、凝縮器としての機能も有しており、凝縮器における放熱量が少ないと冷却能力不足になる一方で、必要な冷却能力が少ない場合には凝縮器における放熱量も少なくてすむなどの特性もある。このため、冷蔵庫にて必要な冷却能力に応じた凝縮器としての機能をキャビネットパイプに発揮させつつも、キャビネットパイプに高温の冷媒が通ることによる冷却負荷の増加を抑制することのできる冷蔵庫が望まれていた。
図1は、実施の形態1に係る冷蔵庫の構造を説明する図であり、図1(a)は正面図、図1(b)は概略断面図、図1(c)は扉を除いた状態の正面図である。図2は、実施の形態1に係る冷蔵庫の機能ブロック図である。
図1に示すように、冷蔵庫100は、前面側が開口した箱状のキャビネット1を備えている。キャビネット1は、冷蔵庫本体の外郭を形成する外箱11と、本体の内壁を形成する内箱12とを有し、その間に例えばウレタンなどの断熱材が設けられている。キャビネット1の内部には、キャビネット1の内部空間を複数の貯蔵室に仕切るディバイダ(仕切り壁)2が設けられている。本実施の形態1では、貯蔵室として、冷蔵室3、製氷室4、切替室5、冷凍室6、野菜室7が設けられている。また、冷蔵庫100の背面上部には、この冷蔵庫100の運転を制御するマイコン等を備えた制御装置10が設けられている。
このように、冷蔵室3及び野菜室7の設定温度帯は、製氷室4、切替室5及び冷凍室6より高い温度帯となるように設定されている。
なお、各貯蔵室の設定温度はこれに限るものではない。
図3は、実施の形態1に係る冷蔵庫の冷凍サイクルの構成を説明する図である。以下、図1、図2、図3を参照して、冷蔵庫100に搭載された冷凍サイクルの構成を説明する。
凝縮流路切替弁28は、例えば三方弁であり、制御装置10に制御されて、キャビネットパイプ23とバイパスパイプ27のうち少なくともいずれか一方の流路を連通させる。なお、本実施の形態1では、キャビネットパイプ23とバイパスパイプ27の分岐部に例えば三方弁からなる凝縮流路切替弁28を設ける例を示したが、コンデンサ22からの冷媒の流路をキャビネットパイプ23又はバイパスパイプ27に切り替え可能な構成であれば、他の構成を採用することもできる。例えば、キャビネットパイプ23及びバイパスパイプ27の入口側に、それぞれ、制御装置10によって開閉制御される弁を設け、いずれか一方を開放し他方を閉塞することにより、冷媒の流路を切り替えるようにしてもよい。
図4は、実施の形態1に係る冷蔵庫のキャビネットパイプの設置例を説明する図である。図4に示すように、キャビネットパイプ23は、キャビネット1の前面開口の周縁部及びディバイダ2の前面側の縁に、折り曲げて配置されている。このキャビネットパイプ23は、ブチルゴムなどの熱容量の大きい弾性部材を介して、キャビネット1やディバイダ2に設置されている。図4(a)に示すように、キャビネット1とディバイダ2のすべての前面側の縁にキャビネットパイプ23を配設してもよい。また、図4(b)に示すように、製氷室4、切替室5、及び冷凍室6に隣接するキャビネット1及びディバイダ2の前面側の縁(冷凍温度帯の冷気が漏れ出しうる領域)にのみ、キャビネットパイプ23を配設してもよい。キャビネットパイプ23の配置は、図示のものに限定されず、低温冷気が外部に漏れ出すことによる露付きを抑制可能な任意の場所に配置することができる。
次に、実施の形態1に係る冷蔵庫100の冷凍サイクルの基本的な動作と、庫内の空気流れを説明する。
図5は、実施の形態1に係る冷蔵庫の冷凍サイクルをイソブタンのP−H線図上に記載したものであり、図中の符号は、図1〜図3と同じものを示している。図5において、横軸はエンタルピ、縦軸は圧力である。また、外気温を30℃と想定している。
以下、図1〜図3、図5を参照して説明する。
凝縮流路切替弁28によりキャビネットパイプ23が連通状態である場合には、絞り流路切替弁29は、第一キャピラリー24を連通状態にしており、キャビネットパイプ23から流出した冷媒は膨張機構である第一キャピラリー24に流入して減圧される(図5のB参照)。
上述のようにキャビネットパイプ23に冷媒を流して加熱することで、キャビネット1及びディバイダ2と扉との隙間における結露を抑制することができるのであるが、一方で、キャビネットパイプ23の熱は、貯蔵室内に進入して庫内の冷却負荷を上昇させることに繋がりうる。貯蔵室に熱が侵入して庫内負荷が上昇すると、圧縮機21の運転時間が長くなって消費電力が大きくなる。このため、キャビネットパイプ23に起因する庫内負荷の上昇を抑制することを目的として、本実施の形態1では、凝縮流路切替弁28により冷媒流路を切り替える。
庫内温度センサー63により検出される冷凍室6の温度が設定温度の上限値を超えると、図7(b)に示すように、圧縮機21が運転を開始する(A1)。このとき、全体負荷が閾値Qaを超えているため、キャビネットパイプ23に冷媒流路が切り替えられるとともに(B1)、第一キャピラリー24に冷媒流路が切り替えられる(C1)。全体負荷が閾値Qaを超えていて必要な冷却能力が大きい場合には、キャビネットパイプ23に冷媒を流して凝縮熱量を確保するとともに、キャビネットパイプ23でその周囲を加熱して結露を抑制する。
次に、全体負荷の検出例を説明する。
前述のように、本実施の形態1の圧縮機21は、冷凍室6の庫内温度センサー63によって検出される温度に基づいて、運転/停止を制御されるとともに、運転中においては、冷凍室6の温度と設定温度との乖離状態において、その回転数が制御される。このため、圧縮機21の運転状態は、冷蔵庫100の冷凍サイクルの全体的な冷却負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、全体負荷として、圧縮機21の回転数f、又は圧縮機21への入力電力Wを用いることができる。圧縮機21の回転数fが大きい場合(入力電力Wが大きい場合)には、全体負荷が高い状態であり、圧縮機21の回転数が小さい場合(入力電力Wが小さい場合)には、全体負荷が低い状態である。制御装置10は、圧縮機21の運転を制御する際に取得する回転数f又は入力電力Wを取得し、その値と予めマイコンに記憶された閾値とを比較することにより、全体負荷が閾値Qa以下であるか否かを判定する。この場合、制御装置10が、本発明の全体負荷検出手段に相当する。
冷却器26へ戻る空気温度が高いということは、庫内負荷が大きい状態であることを示しており、この場合には、冷却器26の出口側と入口側で温度差ΔTeが生じる。このため、冷却器26の出口側と入口側の温度差ΔTeは、冷蔵庫100の冷凍サイクルの全体的な冷却負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、全体負荷として、冷却器26の出口側と入口側の温度差ΔTeを用いることができる。制御装置10は、冷却器26の冷却器入口側温度センサー17と冷却器出口側温度センサー18からの出力を取得し、これらの温度差ΔTeと、予めマイコンに記憶された閾値とを比較することにより、全体負荷が閾値Qa以下であるか否かを判定する。この場合、制御装置10、冷却器入口側温度センサー17、及び冷却器出口側温度センサー18が、本発明の全体負荷検出手段に相当する。
次に、個別負荷の検出例を説明する。
冷蔵室3の扉を開放すると、外気が冷蔵室3に流入するとともに冷気が外部へと流出し、冷蔵室3の温度が上昇して冷却負荷が大きくなる。このため、冷蔵室3の扉開閉回数Rrは、冷蔵室3の冷却負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、冷蔵室3の個別負荷として、単位時間当たりの扉開閉回数Rrを用いることができる。制御装置10は、扉31の扉開閉センサーからの出力を受けて単位時間当たりの扉開閉回数Rrをカウントし、予めマイコンに記憶された所定の閾値と扉開閉回数Rrとを比較することにより、冷蔵室3の個別負荷が閾値Pa以下であるか否かを判断する。この場合、冷蔵室3に設けられた扉開閉センサー35及び制御装置10が、本発明の個別負荷検出手段に相当する。
同様にして、冷凍室6の扉開閉回数Rfも、冷凍室6の冷却負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、冷蔵室3における扉開閉回数Rrと同様にして、冷凍室6の個別負荷として、単位時間当たりの扉開閉回数Rfを用いることができる。この場合、冷凍室6に設けられた扉開閉センサー65及び制御装置10が、本発明の個別負荷検出手段に相当する。
前述のように、冷蔵室3の扉を開放すると、冷蔵室3の温度が上昇して冷却負荷が大きくなる。このため、冷蔵室3の扉開放時間τr(単位時間当たりに扉が開放されていた時間の累積時間)は、冷蔵室3の冷却負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、冷蔵室3の個別負荷として、冷蔵室3の扉開放時間τrを用いることができる。制御装置10は、扉31の扉開閉センサーからの出力を受けて、扉31が開放されている時間をカウントし、累積する。そして、単位時間当たりの扉開放時間τrと、予めマイコンに記憶された所定の閾値とを比較することにより、冷蔵室3の個別負荷が閾値Pa以下であるか否かを判断する。この場合、冷蔵室3に設けられた扉開閉センサー35及び制御装置10が、本発明の個別負荷検出手段に相当する。
同様にして、冷凍室6の扉開放時間τfも、冷凍室6の冷却負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、冷蔵室3における扉開放時間τrと同様にして、冷凍室6の個別負荷として、単位時間当たりの扉開放時間τfを用いることができる。この場合、冷凍室6に設けられた扉開閉センサー65及び制御装置10が、本発明の個別負荷検出手段に相当する。
冷蔵室3に設けられた庫内温度センサー33の検出温度が高温であるほど、冷蔵室3の庫内負荷が大きい状態であるといえる。そこで、冷蔵室3の個別負荷として、冷蔵室温度Trを用いることができる。制御装置10は、冷蔵室3の庫内温度センサー33からの出力を受けて、冷蔵室温度Trと、予めマイコンに記憶された所定の閾値とを比較することにより、冷蔵室3の個別負荷が閾値Pa以下であるか否かを判断する。この場合、冷蔵室3に設けられた庫内温度センサー33及び制御装置10が、本発明の個別負荷検出手段に相当する。
冷凍室6に、比較的温度が高くて大きな食材が投入されている場合には、冷凍室6の温度低下の速度は遅くなる傾向にある。このような場合には、冷凍室6における冷却負荷が大きい状態であるといえる。そこで、冷凍室6の個別負荷として、単位時間当たりの冷凍室6の温度低下量を用いることができる。制御装置10は、冷凍室6の庫内温度センサー63からの出力を受けて単位時間当たりの温度低下量を算出し、その温度低下量と、予めマイコンに記憶された所定の閾値とを比較することにより、冷凍室6の個別負荷が閾値Pa以下であるか否かを判断する。この場合、冷凍室6に設けられた庫内温度センサー63及び制御装置10が、本発明の個別負荷検出手段に相当する。
例えば、上述の(1−1)、(1−2)のようにして検出された全体負荷が閾値Qa以下である場合であっても、ある貯蔵室の個別負荷が閾値Paよりも大きい場合には、当該貯蔵室の温度が設定温度に低下するまでの間、圧縮機21が運転し続けることとなる。このようなときに、キャビネットパイプ23からバイパスパイプ27へ冷媒流路を切り替えると、凝縮熱量が減少してしまうために圧縮機21の運転時間が長引いて消費電力も増大しうる。本実施の形態1では、全体負荷が閾値Qa以下であっても、個別負荷が閾値Paよりも大きい場合には、キャビネットパイプ23に冷媒を流すようにしているので、凝縮熱量を減少させることがなく、圧縮機21の運転時間が長引くのを抑制することができる。
Claims (12)
- 内部が複数の貯蔵室に区画されたキャビネットと、
圧縮機、第一凝縮器、前記キャビネットの前面開口縁に内装されたキャビネットパイプからなる第二凝縮器、絞り装置、及び冷却器を有する冷凍サイクルと、
前記第一凝縮器と前記絞り装置との間に、前記キャビネットパイプと並列に接続されたバイパスパイプと、
前記第一凝縮器からの冷媒の流路を前記キャビネットパイプ又は前記バイパスパイプに切り替える凝縮流路切替手段と、
前記冷凍サイクル全体の冷却負荷である全体負荷を検出する全体負荷検出手段と、
前記貯蔵室における冷却負荷である個別負荷を検出する個別負荷検出手段とを備え、
前記凝縮流路切替手段は、
前記全体負荷が第一閾値以下であり、かつ、前記個別負荷が第二閾値以下である場合には、前記バイパスパイプに冷媒が流れるように冷媒の流路を切り替え、
その他の場合には、前記キャビネットパイプに冷媒が流れるように冷媒の流路を切り替える
ことを特徴とする冷蔵庫。 - 前記絞り装置の絞り量を切り替える絞り量切替手段を備え、
前記絞り量切替手段は、
前記凝縮流路切替手段により冷媒の流路が前記キャビネットパイプから前記バイパスパイプに切り替えられた場合には、前記絞り量を低減する方向に切り替える
ことを特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。 - 内部が複数の貯蔵室に区画されたキャビネットと、
圧縮機、第一凝縮器、前記キャビネットの前面開口縁に内装されたキャビネットパイプからなる第二凝縮器、絞り装置、及び冷却器を有する冷凍サイクルと、
前記第一凝縮器と前記絞り装置との間に、前記キャビネットパイプと並列に接続されたバイパスパイプと、
前記第一凝縮器からの冷媒の流路を前記キャビネットパイプ又は前記バイパスパイプに切り替える凝縮流路切替手段と、
前記冷凍サイクル全体の冷却負荷である全体負荷を検出する全体負荷検出手段と、
前記貯蔵室における冷却負荷である個別負荷を検出する個別負荷検出手段と、
前記絞り装置の絞り量を切り替える絞り量切替手段とを備え、
前記凝縮流路切替手段は、
前記全体負荷が第一閾値以下であり、かつ、前記個別負荷が第二閾値以下である場合には、前記バイパスパイプに冷媒が流れるように冷媒の流路を切り替え、
その他の場合には、前記キャビネットパイプに冷媒が流れるように冷媒の流路を切り替える
ことを特徴とする冷蔵庫。 - 前記絞り装置として、第一キャピラリーチューブと、前記第一キャピラリーチューブと並列に配置され前記第一キャピラリーチューブよりも流路抵抗の小さい第二キャピラリーチューブとを備え、
前記絞り量切替手段は、前記凝縮流路切替手段により冷媒の流路が前記キャビネットパイプから前記バイパスパイプに切り替えられた場合には、前記第一キャピラリーチューブから前記第二キャピラリーチューブに冷媒の流路を切り替える
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の冷蔵庫。 - 前記絞り量切替手段は、前記絞り装置の流路断面積を多段階あるいは無段階に調節可能な弁を備えた
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の冷蔵庫。 - 前記全体負荷は、前記圧縮機の回転数又は前記圧縮機の入力電力に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の冷蔵庫。 - 前記全体負荷は、前記冷却器の出口側の空気と入口側の空気との温度差に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の冷蔵庫。 - 前記個別負荷は、前記貯蔵室の扉の単位時間当たりの開閉回数に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の冷蔵庫。 - 前記個別負荷は、前記貯蔵室の扉の単位時間当たりの累積開放時間に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の冷蔵庫。 - 前記貯蔵室の一つは冷凍室であり、
前記個別負荷は、前記冷凍室の単位時間当たりの温度低下量に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の冷蔵庫。 - 前記貯蔵室の一つは冷蔵室であり、
前記個別負荷は、前記冷蔵室の温度に基づいて算出される
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の冷蔵庫。 - 前記圧縮機は、前記複数の貯蔵室のうちいずれか一つの貯蔵室内温度に基づいて、運転と停止とが制御される
ことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
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