JP5507511B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

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Description

本発明は、消費電力が低減される冷蔵庫に関する。
従来、本技術分野の背景技術として、以下の特許文献1がある。
特許文献1に記載の冷蔵庫には、貯蔵室が画設される断熱箱体と、圧縮機と、第一の凝縮器と、流路切替弁と、断熱箱体の外面に設置された第二の凝縮器と、減圧手段と、蒸発器とを接続した第一の冷凍サイクルとを備えるとともに、流路切替弁により、断熱箱体の外面に設置された第二の凝縮器から切り換えられる断熱箱体の外面以外に設置された第三の凝縮器を備えている。
そして、当該冷蔵庫は、第二の凝縮器から切り換えられた断熱箱体の外面以外に設置された第三の凝縮器を、第二の凝縮器に代替して用いることで、第二の冷凍サイクルを構成している。
特許文献1には、第一の冷凍サイクルと第二の冷凍サイクルとを切り替えながら運転することで、断熱箱体の外面に設置された第二の凝縮器からの熱侵入を抑えつつ、断熱箱体の外面の結露を抑制する冷蔵庫が開示されている。
特開2009−275964号公報(第1図〜第3図等)
しかしながら、特許文献1に記載の冷蔵庫では、圧縮機停止時、放熱パイプの第二の凝縮器、第三の凝縮器内にそれぞれ存在する高温冷媒が庫内の冷却を担う蒸発器に流入し、当該蒸発器の熱負荷増大による省エネルギ性能の悪化の起因となっている。
本発明は上記課題に鑑み、蒸発器への高温冷媒流入による省エネルギ性能の悪化を抑制し、省エネルギ性能が高い冷蔵庫の提供を目的とする。
上記目的を達成すべく、第1の本発明に関わる冷蔵庫は、庫内の貯蔵室と庫外とを断熱する断熱箱体と、圧縮機と第一の凝縮器と前記断熱箱体の前方開口縁部に配設された第二の凝縮器と前記断熱箱体の前方開口縁部以外の場所に設置された第三の凝縮器と前記第二の凝縮器への流路と前記第三の凝縮器への流路とを切替えるための流路切替弁と減圧手段と蒸発器とを有して冷媒を循環させる冷凍サイクルとを備える冷蔵庫であって、前記圧縮機の運転を停止させる前に、前記流路切替弁において前記第二の凝縮器側と前記第三の凝縮器側への流路を一定時間閉じた後、前記圧縮機の運転を停止させ、前記第二の凝縮器および前記第三の凝縮器内の冷媒量を減らす冷媒回収の制御を行う第1制御部を備えている。
第2の本発明に関わる冷蔵庫は、庫内の貯蔵室と庫外とを断熱する断熱箱体と、圧縮機と第一の凝縮器と前記断熱箱体の前方開口縁部に配設された第二の凝縮器と前記断熱箱体の前方開口縁部以外の場所に設置された第三の凝縮器と前記第二の凝縮器への流路と前記第三の凝縮器への流路とを切替えるための流路切替弁と減圧手段と蒸発器とを有して冷媒を循環させる冷凍サイクルとを備える冷蔵庫であって、前記第二の凝縮器および前記第三の凝縮器と前記蒸発器との間に設けた遮断手段と、前記圧縮機の運転停止時に、前記遮断手段を閉じるように制御する第2制御部とを備え、前記第2制御部は、前記圧縮機が停止する時、前記流路切替弁を第二の凝縮器側へ切替えている。
本発明によれば、圧縮機停止時に凝縮器から蒸発器へ熱負荷となる高温冷媒の流入を抑えることで、省エネルギ性能が高い冷蔵庫を提供することができる。
本発明に関わる実施形態1の冷蔵庫を示す正面図。 実施形態1の冷蔵庫の庫内の構成を表す図1のX−X線断面図。 実施形態1の冷蔵庫の冷凍サイクルの構成を表す図。 実施形態1の冷蔵庫における放熱パイプの配置位置を示す斜視図。 実施形態1、2の冷蔵庫の冷却運転中の制御を表す制御フローチャート。 実施形態1の冷蔵庫の冷却運転中の制御を表す制御フローチャート。 実施形態1、2の冷蔵庫の冷却運転中の制御を表す制御フローチャート。 (a)〜(e)は実施形態1の冷蔵庫の制御タイムチャート。 実施形態2の冷蔵庫の冷凍サイクルの構成を表す図。 実施形態2の冷蔵庫の冷却運転中の制御を表すフローチャート。 (a)〜(e)は実施形態2の冷蔵庫の制御タイムチャート。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
<<実施形態1>>
図1は、本発明に関わる実施形態1の冷蔵庫を示す正面図であり、図2は、冷蔵庫の庫内の構成を表す図1のX−X線断面図である。
実施形態1の冷蔵庫1は、その本体部を成す冷蔵庫本体1Hに、上方から、冷蔵室2、製氷室3及び上段冷凍室4、下段冷凍室5、および野菜室6を備えている。なお、製氷室3と上段冷凍室4は、冷蔵室2と下段冷凍室5との間に左右に並設している。
冷蔵室2及び野菜室6は、約3〜5℃の冷蔵温度帯の貯蔵室である。一方、製氷室3,上段冷凍室4及び下段冷凍室5は、約−18℃の冷凍温度帯の貯蔵室である。
冷蔵室2は、前方側に左右に分割された観音開き(いわゆるフレンチ型)の冷蔵室扉2a,2bを備えている。
製氷室3,上段冷凍室4,下段冷凍室5,および野菜室6は、それぞれ引き出し式の製氷室扉3a,上段冷凍室扉4a,下段冷凍室扉5a,および野菜室扉6aを備えている。
また、各扉(2a,2b,3a,4a,5a,6a)における貯蔵室(2、3、4、5、6)側の面には、各扉の外縁に沿った態様でシール部材(図示せず)を設けており、各扉の閉鎖時、貯蔵室内への温かい外気の侵入、及び貯蔵室からの冷気漏れを抑制する。
冷蔵庫本体1Hは、各貯蔵室(2、3、4、5、6)に設けた扉(2a,2b,3a,4a,5a,6a)の開閉状態をそれぞれ検知する扉センサ(図示せず)と、各扉が開放していると判定された状態が所定時間、例えば1分間以上継続された場合、ユーザ(使用者)に報知するアラーム(図示せず)とを備えている。
また、冷蔵庫本体1Hは、ユーザが、冷蔵室2の温度設定や、上段冷凍室4、下段冷凍室5の温度設定をするための温度設定器等(図示せず)を備えている。
図2に示すように、冷蔵庫本体1Hの庫内と庫外とは、冷蔵庫1の外郭を形成する外箱1aと貯蔵室(2〜6)を形成する内箱1bとの間に発泡断熱材(発泡ポリウレタン)を充填して形成される断熱箱体10により隔てられている。断熱箱体10は、充填される発泡断熱材の他に、複数の断熱性が高い真空断熱材25を実装している。
冷蔵庫本体1Hは、冷蔵温度帯の冷蔵室2と、冷凍温度帯の上段冷凍室4及び製氷室3(図1参照)とが、上側断熱仕切壁51により断熱的に画設されている。
また、下側断熱仕切壁52により、冷凍温度帯の下段冷凍室5と冷蔵温度帯の野菜室6とが断熱的に画設されている。
図1の破線で示すように、下段冷凍室5の上部には、下段冷凍室5と製氷室3及び上段冷凍室4とを、上下方向に仕切る横仕切部53(図2参照)を設けている。
図1に示すように、横仕切部53の上部には、製氷室3と上段冷凍室4との間を左右方向に仕切る縦仕切部54を設けている。なお、図2では、縦仕切部54は省略して示している。
横仕切部53は、図2に示すように、下側断熱仕切壁52の前面(図2の左側)及び冷蔵庫本体1Hの左・右側壁1H1、1H2(図1参照)の前面とともに、下段冷凍室扉5aの下段冷凍室5側の面に設けたシール部材(図示せず)を受けて、下段冷凍室5と下段冷凍室扉5aとの間での気体の移動(出入り)を抑制する。
また、製氷室扉3a及び上段冷凍室扉4aの貯蔵室(製氷室3及び上段冷凍室4)側の面に設けたシール部材(図示せず)は、横仕切部53,縦仕切部54,上側断熱仕切壁51及び冷蔵庫本体1Hの左右側壁1H1、1H2(図1参照)の前面と接することで、製氷室3及び上段冷凍室4と製氷室扉3a及び上段冷凍室扉4aとの間での気体の移動(出入り)をそれぞれ抑制する。
なお、製氷室3,上段冷凍室4及び下段冷凍室5は、何れも冷凍温度帯なので、図1の横仕切部53及び縦仕切部54は、各扉(製氷室扉3a及び上段冷凍室扉4a)のシール部材を受けるために、少なくとも冷蔵庫本体1Hの前側にあればよい(図2参照)。すなわち、冷凍温度帯の製氷室3及び上段冷凍室4、下段冷凍室5は、同じ冷凍温度帯であるため、各貯蔵室間で気体の移動(出入り)があってもよく、断熱区画しなくてもよい。
一方、上段冷凍室4を温度切り替え室とする場合は、上段冷凍室4が冷凍温度帯と冷蔵温度帯とに切り替わるため、製氷室3及び下段冷凍室5と断熱区画する必要がある。この場合、横仕切部53及び縦仕切部54は、冷蔵庫本体1Hの前側から後壁1H3(図2参照)まで延在させる。
図1に示す冷蔵室扉2a,2bの冷蔵室2の内側には、図2に示すように、複数の扉ポケット32が備えられている。また、冷蔵室2は複数の棚36が設けられており、棚36により、冷蔵室2は縦方向に複数の貯蔵スペースに区画されている。
製氷室3、上段冷凍室4,下段冷凍室5及び野菜室6は、収納容器3b,4b,5b,6bがそれぞれ設けられており、それぞれの貯蔵室の前方に備えられた扉(3a,4a,5a、6a)と一体に前後方向に移動する(出し入れされる)。
すなわち、製氷室扉3a,上段冷凍室扉4a,下段冷凍室扉5a及び野菜室扉6aは、それぞれ前面に設けた不図示の取手部にユーザが手を掛けて手前側に引き出すことにより、製氷室3、上段冷凍室4、下段冷凍室5及び野菜室6の各収納容器3b,4b,5b,6bが、手前側(図2の紙面左側)に引き出す構成である。
図3は、実施形態1の冷蔵庫の冷凍サイクルの構成を表す図である。
冷蔵庫1は、庫内を冷却する冷却手段として、蒸発器7が下段冷凍室5の略背部(図2参照)に備えられた蒸発器収納室8内に設けられている。蒸発器7の一例として、フィンチューブ型熱交換器がある。
蒸発器収納室8内の蒸発器7の上方には、蒸発器7で冷却された空気(以下、蒸発器7で熱交換した低温の空気を「冷気」と称す)を庫内に循環させる送風手段として、庫内送風機9が設けられている。庫内送風機9の一例として、プロペラファンが挙げられる。
図2に示すように、蒸発器7を流れる冷媒と熱交換して冷却された冷気は、庫内送風機9によって、各貯蔵室(2,6,3,4,5)の後方側に配置される冷蔵室送風ダクト11,野菜室送風ダクト(図示せず)、冷凍室送風ダクト12を介して、それぞれ冷蔵室2,野菜室6,製氷室3,上段冷凍室4,下段冷凍室5の各貯蔵室へ送られる。
各貯蔵室(2,6,3,4,5)への送風は、冷蔵室2への送風量を制御する冷蔵室ダンパ80と、野菜室6への送風量を制御する野菜室ダンパ(図示せず)(冷気調整手段)と,冷凍温度帯の製氷室3及び上段冷凍室4、下段冷凍室5への送風量を制御する冷凍室ダンパ81とにより、送風路が開閉制御される。
冷蔵室ダンパ80(図2参照)が開状態で冷蔵室2への送風が行われる場合,冷気は,冷蔵室2の後方の冷蔵室送風ダクト11を経て多段に開口された吹き出し口2c(図2では吹き出し口2cが3つの場合を示す)から冷蔵室2に送られる。冷蔵室2を冷却した冷気は、冷蔵室2の下部に設けられた冷蔵室戻り口(図示せず)から蒸発器収納室8の側方に配設された冷蔵室戻りダクト(図示せず)を経て、蒸発器収納室8の下部に戻る(還る)。
不図示の野菜室ダンパが開状態で、冷蔵庫1の最下部の野菜室6への送風が行われる場合、冷気は、野菜室送風ダクトを通過して野菜室吹き出し口(図示せず)から野菜室6に送風される。野菜室6を冷却した冷気は、下側断熱仕切壁52の下部前方に設けられた野菜室戻りダクト入口18bから野菜室戻りダクト18を通過して、野菜室戻りダクト出口18aから蒸発器収納室8の下部に戻る(還る)。
蒸発器収納室8の前方には、冷凍温度帯室の製氷室3、上段冷凍室4,下段冷凍室5と蒸発器収納室8との間を仕切る仕切部材13が設けられている。仕切部材13には、吹き出し口3c,4c,5cが形成されている。
冷凍室ダンパ81が開状態の場合、冷気は、製氷室3の後方の不図示の製氷室送風ダクト,上段冷凍室4後方の上段冷凍室送風ダクト16,下段冷凍室5後方の下段冷凍室送風ダクト12を流れて、吹き出し口3c,4c,5cから、それぞれ製氷室3,上段冷凍室4,下段冷凍室5へ送風される。
仕切部材13には、下段冷凍室5の奥下部の位置に冷凍室戻り口17が設けられており、冷凍温度帯室の製氷室3,上段冷凍室4,下段冷凍室5を冷却した冷気は、冷凍室戻り口17を介して蒸発器収納室8に流入する。なお、冷凍室戻り口17は蒸発器7の幅(図2の紙面上下方向)とほぼ等しい幅寸法である。
一般に、周囲温度に対して低温の冷気は、空気の分子の運動エネルギが低いために密度が高く、高温の空気は運動エネルギが大きいために密度が低いことから、重力の作用で上方から下方に向かう下降流を形成する。よって、貯蔵室の製氷室3、上段冷凍室4,下段冷凍室5の上方により多くの冷気を供給することで、下降流の作用で貯蔵室内を効率的かつ良好に冷却できる。
本冷蔵庫1では、上段冷凍室4の後方に冷凍室ダンパ81を、庫内送風機9の上方に配設することで、庫内送風機9からの送風を、スムーズに製氷室3や上段冷凍室4にその上部から送風できるように構成している。そして、製氷室3,上段冷凍室4及び下段冷凍室5を連通した構成とすることで、製氷室3や上段冷凍室4の上部から下段冷凍室5への冷気の下降流による冷却効果を高めることができる。
<冷凍サイクル1S>
次に、実施形態1における冷凍サイクル1Sについて、図3と図4、及び、適宜図2を参照しながら説明する。
図4は、実施形態1の冷蔵庫における放熱パイプの配置位置を示す斜視図である。
冷蔵庫1は、貯蔵室(2、3、4、5、6)(図1参照)を冷却するために、冷媒が流れる図3に示す冷凍サイクル1Sを具備している。
冷凍サイクル1Sは、冷媒を圧縮する圧縮機24と、圧縮機24から送られた冷媒の熱を放熱する放熱手段60(61、62、63、64)と、放熱手段60から送られた冷媒を減圧する減圧手段のキャピラリチューブ43と、キャピラリチューブ43から送られた冷媒で空気を冷却する冷却手段の蒸発器7とが配管68で順次接続されている。この圧縮機24、放熱手段60、キャピラリチューブ43、および蒸発器7が接続された配管68には熱媒体の冷媒が流れる(循環する)。
圧縮機24は、低温、低圧の冷媒を高温、高圧に圧縮する。圧縮機24は、図2に示すように、冷蔵庫本体1Hの下部後方に設けた機械室19に設置されている。
蒸発器7は、キャピラリチューブ43から送られた冷媒が蒸発して、蒸発時の冷媒の潜熱で蒸発器収納室8内に流れる空気を冷却し(空気から気化熱を奪い)、貯蔵室(2、3、4、5、6)への冷気を供給する。
図3に示す放熱手段60は、冷蔵庫1の後方下部に配置された機械室19(図2参照) 内に配設された凝縮器61(図3参照、図2では図示せず)と,放熱パイプ62、63、64とを有する。
凝縮器61の一例としてフィンチューブ型熱交換器がある。機械室19内には庫外送風機26(図3参照、図2では図示せず)が配設されており、庫外送風機26を稼働させることで、凝縮器61の放熱を促進している。
図3に示す放熱パイプ62は、図2に示す外箱1aと内箱1b間の断熱箱体10(図4参照)の外箱1aの面に接するように配置している。すなわち、機械室19内の凝縮器61(図3参照)に接続される放熱パイプ62(図4中に太破線で示す)は、機械室19内から出て、外箱1a面に接する態様で、断熱箱体10の左側面10hを上下に配置され天面10tの前部を亘って右側面10mを上下に配置されるとともに、その背面10s(図4中に細破線で示す)に配置され、再び機械室19に入り、機械室19内の三方弁65に接続されている。
なお、図3においては、断熱箱体10の左側面10h、右側面10mに配置される放熱パイプ62と背面10sに配置される放熱パイプ62とは同じものであるが、太破線と細破線とを用いて区別することで、図を見易くしている。よって、本来は同一径の同一のパイプの放熱パイプ62である。
外箱1aは鋼板製であり、放熱パイプ62は、外箱1aの内面に接して配置されることで、放熱パイプ62の熱が外箱1aを伝導し、外箱1aの外面から庫外の空気に良好に放熱される。
放熱パイプ62に三方弁65を介して接続される放熱パイプ64(図4中、太線で示す)は、断熱箱体10の図4中二点鎖線で示す上側断熱仕切壁51,下側断熱仕切壁52,横仕切部53及び縦仕切部54のそれぞれの内部前方縁部(前方開口縁部)に配置されている。
これらの仕切壁(仕切部)(51、52、53、54)は、貯蔵室(2、3、4、5、6)に接しているため低温であるが、仕切壁(51、52、53、54)の前方部は各貯蔵室(2、3、4、5、6)の開口縁部に配置され、ユーザによる扉(2a、2b、3a,4a,5a、6a)の開閉で外気に接触し易い。そのため、仕切壁(51、52、53、54)の前方開口縁表面温度が外気の露点温度以下になると結露が生じるおそれがある。
そこで、冷蔵庫本体1Hの前方開口縁(特に、上側断熱仕切壁51,下側断熱仕切壁52,横仕切部53及び縦仕切部54の前方部)への結露防止のために、放熱パイプ64を配置することで、高温の冷媒の熱を放熱し、冷蔵庫本体1Hの前方開口縁が露点温度以下になるのを抑制している。
機械室19の内部には、放熱性能制御手段として三方弁65(図3参照)が配設されている。放熱パイプ62の出口部62oは機械室19に入り,三方弁65の入口65aに接続されている。
三方弁65は,1つの入口65aと2つの出口65b,65cで構成されている。
三方弁65は、入口65aから流入する冷媒を、(1)出口65bに流す状態(入口65a開状態、出口65b開状態、出口65c閉状態)、(2)出口65cに流す状態(入口65a開状態、出口65b閉状態、出口65c開状態)、(3)出口65b、65cの両方に流さない状態(入口65a開状態、出口65b閉状態、出口65c閉状態)、(4)出口65b、65cの両方に流す状態(入口65a開状態、出口65b開状態、出口65c開状態)とする4つのモードが可能な電動弁である。
三方弁65の出口65bは、放熱パイプ64の入口部64i,三方弁65の出口65cは放熱パイプ63の入口部63iにそれぞれ接続される。
放熱パイプ64の出口部64oの配管68には、逆止弁67が配設されており、後記のドライヤ41と放熱パイプ63の出口部63oから放熱パイプ64への逆流が阻止される。
機械室19内において、逆止弁67の下流にて配管68が放熱パイプ63の出口部63oと合流し、ドライヤ41に接続される。ドライヤ41は、冷媒中の水分を乾燥吸湿するためのものであり、配管68の内部が凍結して詰まり、冷媒が循環しなくなることを防ぐ。
なお、蒸発器7から圧縮機24に向かう配管68の一部である配管68a部は、キャピラリチューブ43と近接又は接触させており、蒸発器7に向かうキャピラリチューブ43内の冷媒の熱が、配管68a内の冷媒に移動するようにしている。
図2に示す蒸発器収納室8の下方には、除霜ヒータ22が備えられている。除霜ヒータ22に通電して加熱することにより、蒸発器7及びその周辺の蒸発器収納室8の壁に成長した霜が溶解(融解)される。
霜が融解することで生じた除霜水は、図2に示す蒸発器収納室8の下部に設けられた樋部23に流入した後に、排水管27を流下して機械室19に設けられた蒸発皿21に達して貯留される。蒸発皿21に貯留した除霜水は、機械室19の内部に配設される圧縮機24及び凝縮器61(図3参照)の発熱により蒸発させられる。
図2に示すように、蒸発器7の上部には、蒸発器7に取着された蒸発器温度センサ35、冷蔵室2には冷蔵室温度センサ33が、下段冷凍室5には冷凍室温度センサ34がそれぞれ備えられており、それぞれ蒸発器7の温度、冷蔵室2の温度、下段冷凍室5の温度を検知する。野菜室6にも野菜室温度センサ33aが配置されている。
冷蔵室温度センサ33,野菜室温度センサ33a,冷凍室温度センサ34は、各貯蔵室(2、6、3、4)への吹き出し冷気が直接当たらない場所に設置することで、検知精度を高めている。
さらに、冷蔵庫本体1Hは、冷蔵庫1が設置された周囲の温湿度環境(外気温度,外気湿度)を検知する不図示の外気温度センサと外気湿度センサを備えている。
<制御部>
図2に示す冷蔵庫本体1Hの天井壁1H0の上面側にはCPU(Central Processing Unit),ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等のメモリ,インターフェース回路等を搭載した制御基板31が配設されている。制御基板31のインターフェース回路は、前記した外気温度センサ,外気湿度センサ,蒸発器温度センサ35,冷凍室温度センサ34、冷蔵室温度センサ33,野菜室温度センサ33a,各貯蔵室扉(3a,4a,5a、6a)(図1参照)の開閉状態をそれぞれ検知する扉センサ、冷蔵室扉2aに設けられた各貯蔵室(2、4、5)の温度設定器等と接続されている。
ROMに予め格納された制御プログラムの実行により、圧縮機24のON/OFFや、三方弁65,二方弁66(後記の実施形態2の図9参照),冷蔵室ダンパ80,野菜室ダンパ及び冷凍室ダンパ81を個別に稼動する不図示の各アクチュエータの制御、蒸発器収納室8内の庫内送風機9(図2参照)及び機械室19内の庫外送風機26(図3参照)のON/OFF制御や回転速度制御、前記した扉(2a、2b、3a,4a,5a、6)(図1参照)開放状態を報知するアラームのON/OFF等の制御を行う。
<冷蔵庫1の冷却運転中の制御>
次に、実施形態1の冷蔵庫1における冷却運転中の制御について、図5〜図7に従って説明する。
図5〜図7、実施形態1の冷蔵庫の冷却運転中の制御を表す制御フローチャートである。図8(a)〜(e)は実施形態1の冷蔵庫の制御タイムチャートである。
冷蔵庫1の制御は、前記したように、制御基板31(図2参照)に実装されたCPUがROMに格納された制御プログラムを実行することによって行われる。
図5に示すように、冷蔵庫1は、電源投入により運転が開始され(スタート)、外気温度センサ、外気湿度センサ、庫内の各貯蔵室の温度センサ(33,34,33a)(図2参照)の測定値をもとに、三方弁65の出口65bと出口65cにそれぞれ冷媒を流す基本切替時間tb、tc(時間幅)を算出する(図5のステップS101)。
次に、圧縮機(24)停止条件が成立するか否かを判定する(ステップS102)。圧縮機停止条件が成立とは,冷凍室温度センサ34が検知する温度がToff℃以下(図8(a)参照)の場合である。よって、圧縮機停止条件が不成立とは,冷凍室温度センサ34が検知する温度がToff℃より高い場合である。
圧縮機停止条件が成立しない場合(ステップS102でNo)、すなわち冷凍室温度センサ34が検知する温度がToff℃より高い場合,三方弁(65)切替条件が成立するかを判定する(ステップS103)。三方弁65の切替えが不可能な条件としては、外気湿度が高いこと、圧縮機24の回転速度(回転数)が一定値以上など複数あり、何れかの条件を満たした時点で三方弁切替条件不成立と判定する。逆に、外気湿度が所定値未満、圧縮機24の回転速度(回転数)が一定値未満など複数の条件を全て満たしている場合、三方弁切替条件成立と判定する。
三方弁切替条件が成立した場合(ステップS103でYes)、まず、図3の三方弁65を入口65a開状態、出口65b開状態、出口65c閉状態にし(a→b)、扉近くを温めて結露を防ぐため、放熱パイプ64に冷媒を流す((図8(10)(c)の時刻t0〜t11)(ステップS104)。
圧縮機24がONの状態で、圧縮機停止条件が成立するか否かを判定する(ステップS105)。
圧縮機停止条件が成立しない場合(ステップS105でNo)、すなわち冷凍室温度センサ34が検知する温度がToff℃以下の場合、ステップS104を実行した後、時間tb(放熱パイプ64に冷媒を流す時間)が経過したか否かを判定する(ステップS106)。
時間tbが経過してない場合(ステップS106でNo)、三方弁切替条件が成立しているか否かを判定する(ステップS107)。前記したように、三方弁65の切替えが不可能な条件として、外気湿度が高いこと、圧縮機24の回転速度(数)が一定値以上など複数の条件があり、何れかの条件を満たした時点で三方弁切替条件不成立と判定する。逆に、外気湿度が所定値未満、圧縮機24の回転速度(回転数)が一定値未満など複数の条件を全て満たしている場合、三方弁切替条件成立と判定する。
三方弁切替条件が成立する場合(ステップS107でYes)は、ステップS105に移行する。
ステップS106で、時間tb(放熱パイプ64に冷媒を流す時間)が経過した場合(ステップS106でYes)は、三方弁65を入口65a開状態、出口65b閉状態、出口65c開状態にし、放熱パイプ63に冷媒を流す(図8(c)の時刻t14)(ステップS108)。
次に、圧縮機停止条件が成立するか否かを判定する(図5のステップS109)。
圧縮機停止条件が成立しない場合(ステップS109でNo)は、ステップS108を実行してから時間tc(放熱パイプ63に冷媒を流す時間)が経過したかを判定する(ステップS110)。
時間tc(放熱パイプ63に冷媒を流す時間)が経過してない場合(ステップS110でNo)は、三方弁切替条件が成立しているかを判定する(ステップS111)。
三方弁切替条件が成立する場合(ステップS111でYes)は、ステップS109に移行する。
ステップS110で、時間tc(放熱パイプ63に冷媒を流す時間)が経過した場合、再びステップS104に移行し、図3の三方弁65を入口65a開状態、出口65b開状態、出口65c閉状態にし、放熱パイプ64に冷媒を流す(図8(c)の時刻t15)。
図5のステップS102、S105、S109で圧縮機停止条件が成立した場合(ステップS102、S105、S109でYes)、三方弁65の出口65bと出口65cにそれぞれ流す基本切替時間tb、tcを再度算出する(図6のステップS112)。
ステップS112の後、圧縮機24をONにしたまま、三方弁65を入口65a開状態、出口65b閉状態、出口65c閉状態にする(図8(c)の時刻t11)(図6のステップS113)。
そして、圧縮機24の停止前に各貯蔵室(2、3、4、5、6)の温度センサ(33,34、33a)の値を参照し、全ての貯蔵室(2、4、5、6)ごとに設けた閾値以下かを判定し(図6のステップS114)、十分冷えていない貯蔵室(2、3、4、5、6)が存在するか否かを調べる。
全ての貯蔵室が閾値以下に冷えているならば(ステップS114でYes)、全てのダンパ(80、81その他野菜室ダンパ)を閉にする(図8(e)の時刻t12)(ステップS115a)。
全ての貯蔵室(2、3、4、5、6)のうち閾値以上の温度の貯蔵室が存在する場合(図6のステップS114でNo)、庫内用送風機9をON状態のまま閾値以上の温度の貯蔵室に対応したダンパを開にする(ステップS115b)。
その後、時間ts経過後(ステップS116でYes)、圧縮機24をOFFにする(図8(b)の時刻t12)(ステップS117)。時間tsの技術的意味は後記する。
ステップS113からステップS117までの処理は、図3に示す放熱パイプ63、放熱パイプ64、キャピラリチューブ43内の冷媒量を減らし、蒸発器7より下流側に流すために行う。この制御を行うことで、ステップS117で圧縮機24を停止しても、放熱パイプ63、64、キャピラリチューブ43の内部に残留する冷媒量が少ないため、放熱パイプ63、64、キャピラリチューブ43の内部の温かい冷媒が蒸発器7に流入する量が減少するため、蒸発器7の熱負荷も少なくなり、省エネルギ性能を向上させることが可能となる。
ステップS113の開始からステップS117の処理が終了するまでの動作で放熱パイプ63、64、キャピラリチューブ43から冷媒を排出するため、冷媒回収と定義する。
ここで、冷媒回収中に図6のステップS115aの制御を行う場合、全てのダンパを閉にして貯蔵室(2、3、4、5、6)の冷却を行わず、蒸発器7のみが冷却される(請求項3)が、次に圧縮機24がONするときの蒸発器7の温度が低いことで、素早く庫内へ冷気を送ることが可能となり、効率の良い運転が可能となる。
なお、ステップS115aで、全てのダンパを閉にするのに代替して、庫内用送風機9をOFFとするように構成してもよい(請求項3)。この場合も、蒸発器7廻りの冷気が保持されるので、次に圧縮機24がONするときの蒸発器7の温度が低いことで、素早く庫内へ冷気を送ることが可能となり、効率の良い運転が可能となる効果を奏する。
一方、冷媒回収中に図6のステップS115bの制御を行う(請求項2)場合、放熱パイプ63及び放熱パイプ64内に残った冷媒を減圧させて蒸発器7に流入させている間は冷却能力があり、庫内の冷却を行うことが可能なため、冷媒回収中の庫内の温度上昇を抑制することが可能となる。
ステップS116における時間ts(図8(c)の時刻t11〜t12)は、冷媒回収を行う時間を表す。具体的には、本冷蔵庫1では、冷媒回収時間tsを4分としている。
冷媒回収時間tsは、短すぎると放熱パイプ63、放熱パイプ64及びキャピラリチューブ43に残った冷媒を回収しきれずに圧縮機24をOFFするため、残った冷媒が蒸発器7に流入して省エネルギ性能を悪化させる。
逆に、冷媒回収時間tsが長すぎると、圧縮機24の空運転に電力を費やして省エネルギ性能を悪化させるだけでなく、庫内の温度が上昇してしまう。故に、放熱パイプ63、64などパイプ内の体積や圧縮機24の回転速度(回転数)等に応じて適切な冷媒回収時間tsが、変化するため、冷媒回収時間tsは個別の条件に合わせて適切な値にする必要がある。
圧縮機24を停止(ステップS117)させた後は、圧縮機起動条件が成立する(ステップS118でYes)まで、圧縮機24は停止したままとなる(図8(b)の時刻t12〜t13)(図6のステップS117)。すなわち、冷凍室温度センサ34が検知する温度がToff℃より高くなるまで(圧縮機起動条件が成立)、圧縮機24は停止したままとなる。
圧縮機起動条件が成立した場合(ステップS118でYes)、三方弁65を入口65a開状態、出口65b開状態、出口65c閉状態にして(a→b)冷媒を放熱パイプ64(図3参照)に流すとともに圧縮機24を起動し(図8(b)、(c)の時刻t13)(ステップS119)、図5のステップS105に移行する。
一方、圧縮機起動条件が成立しない場合(ステップS118でNo)、ステップS118の圧縮機起動条件が成立したか否かの判定を継続する。
図5のステップS103、S107、S111などで三方弁切替条件が成立しなかった場合、図7のステップS120に移行し、三方弁65を入口65a開状態、出口65b開状態、出口65c閉状態にして冷媒を放熱パイプ64に流す。
その後、圧縮機停止条件が成立するか否かを判定する(図7のステップS121)。
圧縮機停止条件が成立しない場合(ステップS121でNo)、三方弁切替条件が成立するか否かを判定する(図7のステップS122)。
三方弁切替条件が成立しない場合(ステップS122でNo)、ステップS121に移行する(戻る)。
一方、三方弁切替条件が成立する場合(ステップS122でYes)、図5のステップS104を実行する。
ステップS121で、圧縮機停止条件が成立した場合、図6のステップS112に移行する。
<三方弁65の基本切替時間tb、tc>
次に、図8(c)に示す三方弁65の基本切替時間tb(三方弁65を入口65a開状態、出口65b開状態、出口65c閉状態にする時間)、基本切替時間tc(三方弁65を入口65a開状態、出口65b閉状態、出口65c開状態にする時間)について説明する。
本実施形態1では、基本的に三方弁65を切替えるタイミングを時間で制御する。
図8(c)の基本切替時間tbは、図3の放熱パイプ64に冷媒を流す時間(時間幅)であり、圧縮機24下流の凝縮器61や放熱パイプ62を通過した高温冷媒を、冷蔵庫本体1H(断熱箱体10)の前方開口縁部に配置した放熱パイプ64に流すことで、高温冷媒の熱伝達により当該前方開口縁の温度を上げる。
図8(c)の基本切替時間tcは放熱パイプ63(図3参照)に冷媒を流す時間(時間幅)であり、その間、冷蔵庫本体1Hの前方開口縁(部)は庫内からの冷気によって冷やされるため、外気温度と外気湿度によっては露点温度を下回り、露付きが発生する怖れがある。
したがって、外気温度と外気湿度に応じて、露付きを防ぐように前方開口縁(部)の温度を上げる必要がある。
しかるに、放熱パイプ64から庫内(貯蔵室(2、3、4、5、6))への熱侵入があるため、庫内の温度が冷えにくくなるなどの問題もある。そのため、放熱パイプ64に高温冷媒を長時間流すことは省エネルギ性能を悪化させるため、望ましくない。そこで、放熱パイプ64(図3、図4参照)に高温冷媒を流す基本切替時間tbは、冷媒を流し始めてから前方開口縁の温度が十分上昇しきるまでの時間を目安とするのが望ましい。
一方、放熱パイプ63(図3参照)に高温冷媒を流す基本切替時間tcは、外気温度と外気湿度から算出できる露点温度を元に、冷蔵庫本体1Hの前方開口縁に露が付かない時間を見極めて決定することが望ましい。本冷蔵庫1では、具体的には基本切替時間tb、tcを外気温度30℃、外気湿度70%のときtb=15分、tc=20分としている。なお、これらの数値は一例であり、任意に設定可能であることは勿論である。
ここで、圧縮機24がOFFしている間は、圧縮機24が高温高圧の冷媒を作らないので放熱パイプ64を流れる冷媒による冷蔵庫本体1(H断熱箱体10)の前方開口縁の温度上昇もなくなる。そのため、圧縮機24のOFF時間tcoff(図8(b)参照)の間、庫内の冷温により前方開口縁の温度は下がり続ける。
図5のステップS108の実行後、時間tcが経過する直前にステップS109が成立した場合、前方開口縁を加熱しない時間が約tc+tcoff(図8(b)、(c)参照)となり、前方開口縁の温度が下がり過ぎて結露する怖れがある。
そこで、本冷蔵庫1では、冷凍室温度センサ34の検出温度がToff℃以下になったとき、圧縮機停止条件が成立するため、冷凍室温度センサがTfix(≧Toff)℃以下の温度のとき、三方弁切替可能条件を不成立(図5のステップS107)としている(請求項6)。
これにより、圧縮機停止条件が成立する直前は必ず冷蔵庫本体1H(断熱箱体10)の前方開口縁の温度が上がるため、結露する可能性が減少する。
その後、圧縮機24がOFFした場合や、冷凍室温度センサがTfix℃より高くなれば再び三方弁切替可能条件の不成立が解除される(図5のS107、図7のS122等参照)(請求項7)。これにより、断熱箱体10(冷蔵庫本体1H)の前方開口縁の露付き防止の構成に復帰することができる。
ここで、基本切替時間tb、tcは、短くすることで、冷蔵庫本体1H(断熱箱体10)の前方開口縁の温度を調整し易くなるが、三方弁65の動作回数が増加し、三方弁65の寿命を短くする要因になる。
そこで、三方弁65の寿命を無視できなくなることを考慮し、三方弁65が動作した回数をROM(流路切替回数合計記憶手段)に記録し、その回数が一定値以上になった場合、省エネルギ性能等を損なわない程度に基本切替時間tb、tcを長くすることで、三方弁65の寿命を延ばしている。
その他、基本切替時間tb、tcは、貯蔵室の温度を検出する庫内温度検出手段(冷凍室温度センサ34、冷蔵室温度センサ33,野菜室温度センサ33a)が検出する温度に応じて、または、ユーザが温度設定器(貯蔵室温度調節手段)によって調節した貯蔵室(2、4、5)の平均温度設定値に応じて、長くする(請求項9)。これにより、三方弁65の寿命を延ばすことができる。
または、これらの条件を組み合わせて、基本切替時間tb、tcを長くし、三方弁65の寿命を延ばすことも可能である。
なお、図8(d)に示すように、冷蔵庫1は、放熱パイプ(第三の凝縮器)63側に冷媒を流しているとき(a→c)に比べ、放熱パイプ(第二の凝縮器)64側に冷媒を流しているとき(a→b)の機械室用送風機26の回転速度(数)が低くなるように制御している(請求項8)。これにより、放熱パイプ(第三の凝縮器)63側に冷媒を流している場合(a→c)に機械室用送風機26の回転速度(数)が高くなり、放熱パイプ63での放熱を補うことができる。
実施形態1の冷蔵庫1によれば、圧縮機24の運転を停止させる前に、流路切替弁65において放熱パイプ(第二の凝縮器)64側と放熱パイプ(第三の凝縮器)63側への流路を一定時間閉じた後、圧縮機24の運転を停止させ、放熱パイプ64および放熱パイプ(第三の凝縮器)63内の冷媒量を減らす冷媒回収の制御を行っている(請求項1)。これにより、高温冷媒が冷却器7に流入することが抑制でき、冷蔵庫1の省エネ化を図ることが可能である。
また、冷蔵庫1は、蒸発器7の冷気を庫内へ送風する庫内用送風機9と、貯蔵室(2、3、4、5、6)へ供給する冷気量を調整するダンパ(冷気調整手段)80、81とを備え、圧縮機24の運転を停止させる前に流路切替弁65において放熱パイプ64側と放熱パイプ63側への流路を一定時間閉じる冷媒回収中は、貯蔵室(2、3、4、5、6)に冷気を供給する状態にダンパ(冷気調整手段)80、81を制御し、庫内用送風機9によって冷気を送風するように制御する(請求項2)。そのため、蒸発器収納室8内の冷気で貯蔵室(2、3、4、5、6)を冷却でき、低温状態を維持することができる。
また、冷蔵庫1は、圧縮機24の運転を停止させる前に流路切替弁65において放熱パイプ64側と放熱パイプ63側への流路を一定時間閉じる冷媒回収中は、貯蔵室(2、3、4、5、6)へ供給する冷気量を調整するダンパ(冷気調整手段)80、81を閉じる、あるいは庫内用送風機9をオフ(OFF)にし、貯蔵室(2、3、4、5、6)に冷気を送風しないように制御する(請求項3)。そのため、蒸発器収納室8内の冷気を保持し、冷却器7の低温状態を維持し、次回の冷却器7の冷却開始時にスムーズ(円滑)に冷却運転に移行することが可能である。
<<実施形態2>>
実施形態2の冷蔵庫1は、圧縮機24を停止する前に、実施形態1の三方弁65の出口65b,65cを閉じる制御に代替し、放熱パイプ63、64の下流の流路の蒸発器側に遮断手段の二方弁6を設け、圧縮機24を停止する前に二方弁6を閉弁する構成としたものである。
なお、以下では実施形態1の冷蔵庫1と構成、または、制御が異なる部分のみを説明し、実施形態1と同一構成要素、または、同一制御ステップについては、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図9は、実施形態2の冷蔵庫の冷凍サイクルの構成を表す図である。
実施形態2の冷凍サイクル2Sは、放熱パイプ63、64の下流の流路の結合部の下流のドライヤ41の下流側に冷媒流量調整手段として、二方弁66を設けている。
次に、制御方法における差異部分について説明する。
実施形態2の制御フローチャートを、図5、図7、図10に示す。図5、図7は、実施形態1と共通の同一の制御であり、図10の制御が実施形態2に特有なものである。なお、図6の制御は、実施形態1に特有なものである。
図11(a)〜(e)は、実施形態2の冷蔵庫の制御タイムチャートである。
実施形態1との差異部分は、圧縮機停止条件が成立した後の制御となる。
実施形態2の冷蔵庫1の制御について、図5、図7、図10に従って説明する。
図5のステップS102などで圧縮機停止条件が成立した場合(ステップS102でYes)、図10のステップS123に移行し、三方弁65の基本切替時間tb、tcの算出を行った後、二方弁66を閉弁し(図11(e)の時刻t21)、圧縮機24をOFFする(図11(b)の時刻t21)(ステップS124)。
これにより、図9の放熱パイプ63、放熱パイプ64内の高温冷媒は二方弁66が閉じられているため蒸発器7内に流入しない。
なお、本実施形態2では、さらにステップS124にて三方弁65を入口65a開状態、出口65b開状態、出口65c閉状態に切り替え、放熱パイプ62内の高温冷媒を放熱パイプ64に流す(請求項5)。これにより、凝縮器61及び放熱パイプ62内の高温冷媒が、放熱パイプ64内に流入することで、冷蔵庫本体1H(断熱箱体10)の前方開口縁の温度が圧縮機停止中でも下がりにくくなり、前方開口縁の結露を発生しにくくすることができる。
次に、圧縮機24がOFFしている間(図11(b)の時刻t21〜t22)は、三方弁65の切替えは行わず、圧縮機起動条件の判定を行う(継続する)(ステップS125)。
一方、圧縮機起動条件が成立した場合(ステップS125でYes)、二方弁66を開け(図11(e)の時刻t22)、圧縮機24をONに起動する(図11(b)の時刻t22)(ステップS126)。
実施形態2の冷蔵庫1によれば、放熱パイプ(第二の凝縮器)64の下流の流路および放熱パイプ(第三の凝縮器)63の下流の流路と蒸発器7との間に設けた二方弁を、圧縮機24の運転停止時に、二方弁66を閉じるように制御するので、高温の冷媒が冷却器7に流入することが抑制できる(請求項4)。そのため、冷却器7による庫内の冷却が円滑に行え、冷蔵庫1の省エネ化を図ることが可能である。
さらに、冷蔵庫1は、圧縮機24が停止する時、流路切替弁65を放熱パイプ(第二の凝縮器)64側へ切替える(請求項5)。そのため、残留する高温冷媒を放熱パイプ64に流し、断熱箱体10(冷蔵庫本体1H)の前方開口縁の温度が上昇し、露付きを抑制できる。
実施形態1、2の冷蔵庫1によれば、圧縮機停止時に凝縮器から蒸発器へ熱負荷となる高温冷媒の流入することを抑制するので、高温冷媒の流入による熱負荷増大を抑え、省エネルギ性能が高い冷蔵庫を提供することができる。
<<その他の実施形態>>
なお、前記実施形態1、2においては、放熱パイプ(第二の凝縮器)64および放熱パイプ(第三の凝縮器)63と蒸発器7との間に、遮断手段として二方弁66を設けた場合を例示したが、遮断手段の遮断の機能を果たせれば二方弁66以外の三方弁等の任意のものを遮断手段として用いてもよい。
なお、前記実施形態1、2においては、冷凍室と冷蔵室とを備える冷蔵庫を例示して説明したが、冷蔵室のみを備える冷蔵庫にも本発明は適用可能である。また、冷凍室のみを備える冷凍庫にも本発明は有効に適用可能である。
1 冷蔵庫
2 冷蔵室(貯蔵室)
3 製氷室(貯蔵室)
4 上段冷凍室(貯蔵室)
5 下段冷凍室(貯蔵室)
6 野菜室(貯蔵室)
7 蒸発器
9 庫内送風機(庫内用送風機)
10 断熱箱体
19 機械室
24 圧縮機
26 庫外送風機(機械室用送風機)
31 制御基板(第1制御部、第2制御部、第3制御部、第4制御部、第5制御部、第6制御部)
33 冷蔵室温度センサ(庫内温度検出手段)
33a 野菜室温度センサ(庫内温度検出手段)
34 冷凍室温度センサ(庫内温度検出手段)
43 キャピラリチューブ(減圧手段)
51 上側断熱仕切壁(前方開口縁部)
52 下側断熱仕切壁(前方開口縁部)
53 横仕切部(前方開口縁部)
54 縦仕切部(前方開口縁部)
61 凝縮器(第一の凝縮器)
62 放熱パイプ(第一の凝縮器)
63 放熱パイプ(第三の凝縮器)
64 放熱パイプ(第二の凝縮器)
65 三方弁(流路切替弁)
66 二方弁(遮断手段)
68 配管(流路)
80 冷蔵室ダンパ(冷気調整手段)
81 冷凍室ダンパ(冷気調整手段)
1S、2S 冷凍サイクル

Claims (7)

  1. 庫内の貯蔵室と庫外とを断熱する断熱箱体と、
    圧縮機と第一の凝縮器と前記断熱箱体の前方開口縁部に配設された第二の凝縮器と前記断熱箱体の前方開口縁部以外の場所に設置された第三の凝縮器と前記第二の凝縮器への流路と前記第三の凝縮器への流路とを切替えるための流路切替弁と減圧手段と蒸発器とを有して冷媒を循環させる冷凍サイクルとを
    備える冷蔵庫であって、
    前記圧縮機の運転を停止させる前に、前記流路切替弁において前記第二の凝縮器側と前記第三の凝縮器側への流路を一定時間閉じた後、前記圧縮機の運転を停止させ、前記第二の凝縮器および前記第三の凝縮器内の冷媒量を減らす冷媒回収の制御を行う第1制御部を備える
    ことを特徴とする冷蔵庫。
  2. 前記蒸発器の冷気を庫内へ送風する庫内用送風機と、
    前記貯蔵室へ供給する冷気量を調整する冷気調整手段とを備え、
    前記第1制御部は、
    前記冷媒回収中、前記貯蔵室に冷気を供給する状態に冷気調整手段を制御し、前記庫内用送風機によって冷気を庫内へ送風するように制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。
  3. 前記蒸発器の冷気を庫内へ送風する庫内用送風機と、
    前記貯蔵室へ供給する冷気量を調整する冷気調整手段とを備え、
    前記第1制御部は、
    前記冷媒回収中、前記貯蔵室へ供給を停止する状態に冷気調整手段を制御し、または、前記庫内用送風機を停止し、前記貯蔵室に冷気を送風しないように制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。
  4. 庫内の貯蔵室と庫外とを断熱する断熱箱体と、
    圧縮機と第一の凝縮器と前記断熱箱体の前方開口縁部に配設された第二の凝縮器と前記断熱箱体の前方開口縁部以外の場所に設置された第三の凝縮器と前記第二の凝縮器への流路と前記第三の凝縮器への流路とを切替えるための流路切替弁と減圧手段と蒸発器とを有して冷媒を循環させる冷凍サイクルとを
    備える冷蔵庫であって、
    前記第二の凝縮器および前記第三の凝縮器と前記蒸発器との間に設けた遮断手段と、
    前記圧縮機の運転停止時に、前記遮断手段を閉じるように制御する第2制御部とを備え
    前記第2制御部は、
    前記圧縮機が停止する時、前記流路切替弁を第二の凝縮器側へ切替える
    ことを特徴とする冷蔵庫。
  5. 前記貯蔵室の温度を検出する庫内温度検出手段と、
    前記貯蔵室の検出した温度が所定値より低く、前記第三の凝縮器に冷媒を流している場合、前記流路切替弁の冷媒流路を前記第二の凝縮器側へ切替えるように制御する第3制御部とを
    備えることを特徴とする請求項1または請求項4に記載の冷蔵庫。
  6. 前記貯蔵室の温度を検出する庫内温度検出手段と、
    前記流路切替弁を前記第二の凝縮器側へ切替えた後、前記庫内温度検出手段によって検出した温度が所定値より高い温度になるまで、または、前記圧縮機が停止するまで、前記流路切替弁の冷媒流路を前記第三の凝縮器側に切替えないように制御する第4制御部とを
    備えることを特徴とする請求項1または請求項4に記載の冷蔵庫。
  7. 前記圧縮機を収納する機械室の放熱をするための機械室用送風機と、
    前記第三の凝縮器側に冷媒を流しているときに比べ、前記第二の凝縮器側に冷媒を流しているときの前記機械室用送風機の回転速度が低くなるように制御する第5制御部とを
    備えることを特徴とする請求項1または請求項4に記載の冷蔵庫。
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