JP5579290B1 - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】精度の高い圧力検知装置及び流量調節装置を設けることなく、かつ、結露防止パイプの取り回し及び配置が複雑になることを防止しつつ、結露防止パイプの熱によって冷蔵庫内の冷却負荷の増加を抑制することが可能な冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷蔵庫１００は、結露防止パイプ２３は、キャビネット部１及びディバイダ部２の前面側の縁の少なくとも一部に内装されており、凝縮パイプ２２、減圧装置２８及び結露防止パイプ２３は、冷媒の流れ方向に沿って、凝縮パイプ２２、減圧装置２８及び結露防止パイプ２３の順に直列に接続されている。冷蔵庫１００の制御装置は、庫内負荷が閾値Ｑａ以下の場合、結露防止パイプ２３を流れる冷媒の温度が外気温度以下で露点温度以上となるように、減圧装置２８の開度を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、結露を防止する結露防止パイプを有する冷蔵庫に関するものである。

一般に、冷蔵庫は、前面部が開口した断熱箱体であるキャビネット部と、このキャビネット部の内部空間を複数の貯蔵室に仕切るディバイダ部と、各貯蔵室の前面開口部を開閉自在に閉塞する断熱扉と、を備えている。このような冷蔵庫では、キャビネット部及びディバイダ部と断熱扉との間から冷気が漏れて、この付近の表面温度が冷蔵庫の外気温度（冷蔵庫が設置される空間の温度）より低下し、さらに露点温度以下になると結露が発生してしまう。このため、冷蔵庫のキャビネット部及びディバイダ部（つまり、貯蔵室の開口部）の前面側の縁に高圧冷媒が流れる結露防止パイプ（キャビネットパイプ、防露パイプ等ともいう）を設け、結露防止パイプを流れる冷媒の凝縮熱によりキャビネット部及びディバイダ部の前面側を加熱することで、結露の発生を抑制していた。ところが、結露防止パイプが必要以上に加熱されると、結露防止パイプから貯蔵室内に凝縮熱の一部が侵入し、冷蔵庫内の冷却負荷を増加させるという問題点が生じる。

このため、結露防止パイプを必要以上に加熱しないために、結露防止パイプへの冷媒流量を調節するようにした冷蔵庫が種々提案されている。そのようなものとして、放熱コンデンサ（２ａ）と結露防止コンデンサ（２ｂ）との間に冷媒流量分配装置（７）を介装し、周囲温度と結露防止コンデンサの温度差に応じて結露防止コンデンサとバイパス管（６）へ冷媒分配を行い、冷蔵庫本体の開口部周縁が必要以上に加熱されないようにした冷蔵庫が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の冷蔵庫には、結露防止パイプの設置位置を温度の低い領域と温度の高い領域とに分け、その間に膨張弁を用いて冷媒圧力を低下させて、温度の高い領域の結露防止パイプ内の温度を調節するようにした冷蔵庫が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−２８５４２６号公報（例えば、図１等参照） 特開昭５４−２１６６０号公報（例えば、第６図等参照）

しかしながら、特許文献１に記載の冷蔵庫の構成では、バイパス管への冷媒流量により結露防止パイプへの冷媒流量が変化する。このため、特許文献１に記載の冷蔵庫は、結露防止パイプへ流入させる冷媒の温度を目標温度にするために、結露防止パイプに流入させる冷媒の流量や圧力を精度良く制御する必要が有り、精度の高い流量調節装置及び圧力検知装置が必要となってしまうという問題点があった。これにより、コストの増加を招いてしまうことにもなっていた。また、余分な圧縮機入力が必要となり、消費電力量を増加することにもなっていた。

また、特許文献２に記載の冷蔵庫の構成では、開口縁の温度により領域を分ける必要があり、結露防止パイプの取り回し及び配置が複雑となるという問題点があった。これにより、コストの増加を招いてしまうことにもなっていた。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、精度の高い圧力検知装置及び流量調節装置を設けることなく、かつ、結露防止パイプの取り回し及び配置が複雑になることを防止しつつ、結露防止パイプの熱によって冷蔵庫内の冷却負荷の増加を抑制することが可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明に係る冷蔵庫は、前面部が開口したキャビネット部と、前記キャビネット部の内部空間を複数の貯蔵室に仕切るディバイダ部と、圧縮機、凝縮パイプ、減圧装置、結露防止パイプ、キャピラリーチューブ、及び、冷却器を有する冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの冷却負荷である庫内負荷を検出する庫内負荷検出手段と、前記減圧装置を制御する制御装置と、当該冷蔵庫の周辺の温度である外気温度を検出する外気温度センサーと、を備え、前記結露防止パイプは、前記キャビネット部及び前記ディバイダ部の前面側の縁の少なくとも一部に内装されており、前記凝縮パイプ、前記減圧装置及び前記結露防止パイプは、冷媒の流れ方向に沿って、前記凝縮パイプ、前記減圧装置及び前記結露防止パイプの順に直列に接続されており、前記庫内負荷が閾値以下の状態においては、前記制御装置は、前記結露防止パイプを流れる冷媒の温度が前記外気温度以下となるように、前記減圧装置を制御し、前記庫内負荷が閾値よりも大きい状態においては、前記制御装置は、前記減圧装置の開度を全開にするものである。

本発明は、庫内負荷が閾値以下の状態においては、キャビネット部を流れる冷媒の温度が前記外気温度以下となるように、減圧装置を調整する。つまり、本発明は、冷凍庫内の冷凍負荷が小さく、冷凍サイクルの凝縮能力が小さくてもよい状態では、結露防止パイプを凝縮器として使用しないようにしている。このため、本発明は、精度の高い圧力検知装置及び流量調節装置を設けることなく、かつ、結露防止パイプの取り回し及び配置が複雑になることを防止しつつ、結露防止パイプの熱によって冷蔵庫内の冷却負荷の増加を抑制することが可能な冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る冷蔵庫の構造を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る冷蔵庫の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態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。 実施の形態に係る冷蔵庫の結露防止パイプの設置例を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る冷蔵庫における結露防止パイプ内の冷媒圧力調整量を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る冷蔵庫の冷凍サイクルの構成の別の一例を示す図である。

以下、本発明に係る冷蔵庫の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態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）は側面断面図、図１（ｃ）は扉を除いた状態の正面図である。また、図２は、この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、冷蔵庫本体を構成するキャビネット部１及びディバイダ部（仕切り壁）２を備えている。キャビネット部１は、前面側が開口した箱状のものであり、外郭を形成する外箱１１と、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等の断熱材が設けられている。キャビネット部１の内部には、キャビネット部１の内部空間を複数の貯蔵室に仕切るディバイダ部２が設けられている。本実施の形態では、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。

冷蔵室３は、冷蔵庫１００の最上部に設けられており、前面は断熱構造を有する両開き式の扉３１により開閉自在に覆われる。製氷室４及び切替室５は、冷蔵室３の下側の左右に並んで設けられており、それぞれの前面は断熱構造を有する引出し式の扉４１、扉５１により開閉自在に覆われる。冷凍室６は、製氷室４及び切替室５の下側に設けられており、前面は断熱構造を有する引出し式の扉６１により開閉自在に覆われる。野菜室７は、冷凍室６の下側、冷蔵庫１００の最下部に設けられており、前面は断熱構造を有する引出し式の扉７１により開閉自在に覆われる。各貯蔵室の扉には、その開閉状態を検出する扉開閉センサーが設けられている。詳しくは、冷蔵室３の扉３１には扉開閉センサー３５が設けられ、製氷室４の扉４１には扉開閉センサー４５が設けられ、切替室５の扉５１には扉開閉センサー５５が設けられ、冷凍室６の扉６１には扉開閉センサー６５が設けられ、野菜室７の扉７１には扉開閉センサー７５が設けられている（図２参照）。制御装置１０は、各扉開閉センサーからの出力を受けて各扉の開閉状態を検出し、例えば扉が長時間開放されたままの場合には、後述する操作パネル８や音声出力装置により、その旨を使用者に報知することができる。

各貯蔵室は、設定可能な温度帯（設定温度帯）によって区別されており、例えば、冷蔵室３は約０℃〜４℃、野菜室７は約３℃〜１０℃、製氷室４は約−１８℃、冷凍室６は約−１６℃〜−２２℃にそれぞれ設定可能となっている。また、切替室５は、チルド（約０℃）やソフト冷凍（約−７℃）等の温度帯に切り替えることが可能である。
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。

各貯蔵室の背面には、それぞれ、当該貯蔵室に冷気を吹き出すための吹出口が開口している。詳しくは、冷蔵室３には吹出口３２が開口しており、製氷室４には吹出口４２が開口しており、切替室５には吹出口５２が開口しており、冷凍室６には吹出口６２が開口しており、野菜室７には吹出口７２が開口している。これら吹出口３２、４２、５２、６２、７２は、風路１４と連通している。また、各貯蔵室には、それぞれ、当該貯蔵室の温度を検出するための庫内温度センサーが設けられている。詳しくは、冷蔵室３には庫内温度センサー３３が設けられ、製氷室４には庫内温度センサー４３が設けられ、切替室５には庫内温度センサー５３が設けられ、冷凍室６には庫内温度センサー６３が設けられ、野菜室７には庫内温度センサー７３が設けられている。また、各吹出口３２、４２、５２、６２、７２の風路１４側には、ダンパー３４、４４、５４、６４、７４が設けられている（図２参照）。制御装置１０は、各ダンパーの開度を調節することで各吹出口の開度を調節し、各貯蔵室への冷気の流量を調節する。

冷蔵室３の扉３１の表面には、各貯蔵室の温度や設定を調節する操作スイッチと、そのときの各貯蔵室の温度を表示する液晶等から構成される操作パネル８が設けられている。この操作パネル８には、冷蔵庫１００の周辺の温度である外気温度を検出する外気温度センサー９が設けられている。制御装置１０は、各貯蔵室に配置された庫内温度センサーの検出値が、操作パネル８により設定された設定温度となるように、冷凍サイクルの運転やダンパー開閉を含め各部の動作を制御する。なお、外気温度センサー９は、操作パネル８以外の場所（例えば、冷蔵室３の扉３１とキャビネット部１の接続部周辺等）に設けてもよい。

各貯蔵室の背面側には、背面壁１３が設けられている。背面壁１３の裏面（背面）と、キャビネット部１の内箱１２の前面との間には、風路１４と冷却器室１５とが形成されている。風路１４は、例えば、冷蔵室３、製氷室４、切替室５、冷凍室６、及び野菜室７の背面と対向する範囲に設けられている。風路１４は、冷却器室１５で生成された冷気を各貯蔵室に供給するための冷気の供給風路である。冷却器室１５は、例えば冷凍室６の背面と対向する範囲に設けられている。

上記のように構成された冷蔵庫１００は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して冷蔵庫１００の庫内、つまり各貯蔵室内を目標温度まで冷却するものである。また、冷蔵庫１００は、冷蔵庫本体の開口部周縁に埋設されている結露防止パイプの冷媒圧力を低下させることで、結露防止パイプを必要以上に加熱することがなく、圧縮機入力を低減し、冷蔵庫の消費電力量を低減させることを可能にしたものである。
以下、図１、図２、及び後述の図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。

図３は、本発明の実施の形態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。

図３に示すように、冷蔵庫１００の冷凍サイクルは、圧縮機２１と、凝縮パイプ２２と、減圧装置２８と、結露防止パイプ２３と、ドライヤ２４と、キャピラリーチューブ２５と、冷却器２６とが、配管にて接続されて構成されている。また、冷蔵庫１００の冷凍サイクルには、キャピラリーチューブ２５を流れる冷媒と、冷却器２６と圧縮機２１との間における配管（吸入パイプ）を流れる冷媒とで熱交換させる熱交換部分２７が設けられている。

圧縮機２１は、例えば冷蔵庫１００の背面下部に設けられた機械室内に配置されている。圧縮機２１は、冷媒を圧縮して高温・高圧の冷媒とするものであり、インバータで駆動され、状況に応じて運転容量が制御されるようになっている。

凝縮パイプ２２は、圧縮機２１の吐出側に接続されている。この凝縮パイプ２２は、例えば、ドレン蒸発のためのホットパイプ、圧縮機２１の設置空間に置かれた空冷凝縮器、冷蔵庫１００の側面や背面に断熱材を解して埋設されている凝縮パイプ等である。

減圧装置２８は、凝縮パイプ２２と結露防止パイプ２３との間に冷媒流れが分岐されることなく直列に接続されている。この減圧装置２８は、冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁等で構成するとよい。

結露防止パイプ２３は、減圧装置２８とドライヤ２４との間に接続されている。この結露防止パイプ２３は、冷蔵庫本体の前面部分における露付き防止用に設けられている。

ドライヤ２４は、結露防止パイプ２３とキャピラリーチューブ２５との間に接続されている。このドライヤ２４は、冷蔵庫１００の冷凍サイクル内のゴミや金属粉等を圧縮機２１へ流入させないためのフィルターや、冷凍サイクル内の水分を吸着する吸着部材等で構成されている。

キャピラリーチューブ２５は、ドライヤ２４と冷却器２６との間に接続されている。このキャピラリーチューブ２５は、ドライヤ２４を流れてきた冷媒を減圧する減圧装置として作用する。

冷却器２６は、キャピラリーチューブ２５と熱交換部分２７の吸入パイプ側との間に接続されている。この冷却器２６は、冷却器室１５内に設けられ、冷却器室１５内を冷却するものである。なお、冷却器２６の上方には循環ファン１６が設けられており、この循環ファン１６により冷却器２６に空気が供給されるとともに、冷却器２６周辺で冷却された冷気が各貯蔵室へと送風される。また、冷却器２６の入口側には、冷却器２６へ流入する冷媒の温度を検出する冷却器入口側温度センサー１７が設けられ、出口側には、冷却器２６から流出する冷媒の温度を検出する冷却器出口側温度センサー１８が設けられている（図２参照）。

熱交換部分２７は、キャピラリーチューブ２５を流れる冷媒と、圧縮機２１へ吸入する冷媒と、の間で熱交換を行わせる部分である。

図４は、実施の形態に係る冷蔵庫の結露防止パイプの設置例を説明する図である。
上述のように、冷蔵庫１００の内部は、温度帯の異なる複数の貯蔵室に区画されているため、庫内と庫外とが近接するキャビネット部１やディバイダ部２では、その表面温度が外気露点温度以下になると結露が発生する可能性がある。そのため、冷蔵庫１００では、図４に示すように結露防止パイプ２３により、キャビネット部１、ディバイダ部２の表面温度を冷媒凝縮熱により外気露点温度以上に維持している。

詳しくは、結露防止パイプ２３は、キャビネット部１の前面側の縁（前面開口の周縁部）及びディバイダ部２の前面側の縁に、折り曲げて内装されている。この結露防止パイプ２３は、ブチルゴム等の熱容量の大きい弾性部材を介して、キャビネット部１やディバイダ部２に設置されている。図４に示すように、キャビネット部１とディバイダ部２のすべての前面側の縁に結露防止パイプ２３を配設してもよい。また、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部１及びディバイダ部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、結露防止パイプ２３を配設してもよい。なお、結露防止パイプ２３の配置は、図４に図示したものに限定されず、露付きを抑制したい任意の場所に配置することができる。

ここで、冷蔵庫の運転状態（庫内負荷）と必要凝縮熱量について説明する。

通常、結露防止パイプ２３は凝縮器としての機能を有しており、内部の冷媒圧力（温度）により凝縮器としての放熱量が変化する。冷蔵庫１００（つまり冷凍サイクル）の凝縮器における放熱量が不足する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（庫内負荷が小さい場合）には凝縮器における放熱量も少なくてすむ等の特性もある。このため、冷蔵庫１００は、庫内負荷に応じて凝縮器としての機能を結露防止パイプ２３に発揮させつつも、結露防止パイプ２３に高温の冷媒が通ることによる庫内負荷の増加を抑制することのできることが望ましい。なお、結露防止パイプ２３からの庫内負荷の増加とは、結露防止パイプ２３の熱が貯蔵室内に進入して庫内負荷を増加させることである。貯蔵室に熱が侵入して庫内負荷が増加すると、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、本実施の形態に係る冷蔵庫１００は、以下の図５に示すように、結露防止パイプ２３に起因する庫内負荷の増加を抑制することを目的として、庫内負荷が一定値以下の際に減圧装置２８により結露防止パイプ２３内の冷媒圧力を調節する。

図５は、本発明の実施の形態に係る冷蔵庫における結露防止パイプ内の冷媒圧力調整量を説明するフローチャートである。
なお、以下では、初期状態として、減圧装置２８が冷媒圧力を調節しない全開状態、つまり減圧装置２８での冷媒圧力損失量が極力小さくなるような状態であるものとして説明する。

図５に示すように、圧縮機２１の運転を開始すると（Ｓ１）、制御装置１０は、庫内負荷を検出する（Ｓ２）。庫内負荷の具体的な検出方法については後述する。

冷蔵庫１００の庫内負荷が後述する閾値Ｑａ以下であれば（Ｓ２；ＹＥＳ）、制御装置１０は、結露防止パイプ２３を流れる冷媒の温度が外気温度以下となるように、減圧装置２８を所定の開度に制御して、結露防止パイプ２３内の冷媒圧力を制御する（Ｓ３）。換言すると、制御装置１０は、結露防止パイプ２３を流れる冷媒の目標温度を外気温度以下となる温度に設定して、減圧装置２８の開度を制御する。例えば、本実施の形態では、結露防止パイプ２３を流れる冷媒の目標温度を外気温度と略同じ温度に設定している。

すなわち、冷蔵庫１００に必要な冷却能力は、予め定められている冷蔵庫１００の内容積や断熱仕様に依存する固定分のほか、貯蔵室の扉の開閉状態や外気温度に依存する変動分がある。そして、必要な冷却能力に応じて、凝縮器（凝縮パイプ２２及び結露防止パイプ２３）にて冷媒が放熱する必要がある。必要な冷却能力に対して凝縮器の放熱量が少ないと、冷却能力不足となり、冷蔵庫１００内を目標温度まで低下させることができないか、あるいは長時間を要してしまうためである。本実施の形態の場合、庫内負荷が閾値Ｑａ以下であり、その際は結露防止パイプ２３を凝縮器として動作させることで凝縮器の放熱量が過大となるため、減圧装置２８にて結露防止パイプ２３を流れる冷媒を凝縮パイプ２２内の冷媒に対して減圧し、凝縮パイプ２２のみを凝縮器として使用する。このため、結露防止パイプ２３の温度が低下することで、結露防止パイプ２３からの貯蔵室内への熱の進入を抑制して冷蔵庫の消費電力量を低減させる。

なお、Ｓ３において結露防止パイプ２３内の冷媒圧力を制御する際、結露防止パイプ２３を流れる冷媒の目標温度を外気温度以下で露点温度以上となる温度に設定するのが好ましい。例えば、結露防止パイプ２３を流れる冷媒の目標温度を、外気温度から所定値だけ低い温度（例えば外気温度よりも３〜５℃低い温度）としてもよい。また、湿度センサーを備えている場合には、実際の露点温度を算出し、結露防止パイプ２３を流れる冷媒の目標温度を外気温度以下で露点温度以上となる温度に設定してもよい。このように結露防止パイプ２３内の冷媒圧力を制御することにより、キャビネット部１の前面側の縁及びディバイダ部２の前面側の縁に結露が発生することをより確実に防止できる。

Ｓ３の後、制御装置１０は、圧縮機２１の運転を継続するか否かを検討する（Ｓ５）。そして、制御装置１０は、圧縮機２１の運転を継続する場合、再びＳ２に戻る。つまり、圧縮機２１の運転を継続する場合、制御装置１０は、所定のタイミングで庫内負荷を検出する。

一方、Ｓ１又はＳ５の後のＳ２において、冷蔵庫１００の庫内負荷が閾値Ｑａより大きい場合には（Ｓ２；Ｎｏ）、制御装置１０は、減圧装置２８の開度を全開とし、減圧装置２８での圧力損失量を極力小さくし、結露防止パイプ２３を凝縮器として動作させる（Ｓ４）。この際、結露防止パイプ２３には凝縮パイプ２２と同等の高圧冷媒が流れる。このようにすることで、結露防止パイプ２３は凝縮器として動作することで冷凍サイクルにおける必要凝縮熱量を確保し続けることができる。

すなわち、上述のように、冷蔵庫１００に必要な冷却能力は、予め定められている冷蔵庫１００の内容積や断熱仕様に依存する固定分のほか、貯蔵室の扉の開閉状態や外気温度に依存する変動分がある。そして、必要な冷却能力に応じて、凝縮器（凝縮パイプ２２及び結露防止パイプ２３）にて冷媒が放熱する必要がある。必要な冷却能力に対して凝縮器の放熱量が少ないと、冷却能力不足となり、冷蔵庫１００内を目標温度まで低下させることができないか、あるいは長時間を要してしまうためである。本実施の形態の場合、減圧装置２８を全開として結露防止パイプ２３を凝縮器として使用することで、凝縮パイプ２２に加えて結露防止パイプ２３において冷媒を凝縮させることができるので、必要な凝縮熱量を確保し続けることが可能となる。

Ｓ４の後、制御装置１０は、圧縮機２１の運転を継続するか否かを検討する（Ｓ５）。そして、制御装置１０は、圧縮機２１の運転を継続する場合、再びＳ２に戻る。つまり、圧縮機２１の運転を継続する場合、制御装置１０は、所定のタイミングで庫内負荷を検出する。

次に、庫内負荷の検出例を説明する。

（１−１）圧縮機の運転状態に基づく庫内負荷の検出
本実施の形態の圧縮機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、つまり庫内負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、庫内負荷として、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が所定の閾値より大きい場合（入力電力Ｗが大きい場合）には、庫内負荷が高い状態であり、圧縮機２１の回転数が所定の閾値より小さい場合（入力電力Ｗが小さい場合）には、庫内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、庫内負荷が閾値Ｑａ以下であるか否かを判定する。この場合、制御装置１０が、本発明の庫内負荷検出手段に相当する。

（１−２）冷却器の出入り口温度差に基づく庫内負荷の検出
本実施の形態に係る冷却器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の出口側の冷媒と入口側の冷媒との間で温度差ΔＴｅが生じる。このため、冷却器２６の出口側の冷媒と入口側の冷媒との温度差ΔＴｅは、冷蔵庫１００の冷凍サイクルの全体的な冷却負荷、つまり庫内負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、庫内負荷として、冷却器２６の出口側の冷媒と入口側の冷媒との温度差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、庫内負荷が閾値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、本発明の庫内負荷検出手段に相当する。

（１−３）冷蔵室の扉開閉回数Ｒｒに基づく庫内負荷の検出
冷蔵室３の扉３１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。冷蔵室３は冷蔵庫１００内で最も容積が大きい領域であり、冷蔵室３を所定の温度に冷却するために必要な冷風量も多くなる。このため、冷蔵室３の扉開閉回数Ｒｒは、冷蔵庫１００の冷凍サイクルの全体的な冷却負荷、つまり庫内負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、庫内負荷として、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、冷蔵室３の扉３１の扉開閉センサー３５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、庫内負荷が閾値Ｑａ以下であるか否かを判断する。この場合、冷蔵室３の扉３１に設けられた扉開閉センサー３５及び制御装置１０が、本発明の庫内負荷検出手段に相当する。

（１−４）冷凍室の扉開閉回数Ｒｆに基づく庫内負荷の検出
同様にして、冷凍室６の扉開閉回数Ｒｆも、冷蔵庫１００の冷凍サイクルの全体的な冷却負荷、つまり庫内負荷を示す指標の一つであるといえる。つまり、先にも述べたように、本実施の形態の圧縮機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、運転及び停止が制御される。そこで、冷蔵室３における扉開閉回数Ｒｒと同様にして、庫内負荷として、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、本発明の庫内負荷検出手段に相当する。

（１−５）冷蔵室の扉開放時間τｒに基づく庫内負荷の検出
前述のように、冷蔵室３の扉３１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、冷蔵庫１００の冷凍サイクルの全体的な冷却負荷、つまり庫内負荷を示す指標の一つであるといえる。そこで、庫内負荷として、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３５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、庫内負荷が閾値Ｑａ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、本発明の庫内負荷検出手段に相当する。

（１−６）冷凍室の扉開放時間τｆに基づく庫内負荷の検出
同様にして、冷凍室６の扉開放時間τｆも、冷蔵庫１００の冷凍サイクルの全体的な冷却負荷、つまり庫内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、庫内負荷として、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、本発明の庫内負荷検出手段に相当する。

（１−７）冷蔵室温度Ｔｒに基づく庫内負荷の検出
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、庫内負荷として、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、庫内負荷が閾値Ｑａ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、本発明の庫内負荷検出手段に相当する。

（１−８）冷凍室の温度低下量に基づく庫内負荷の検出
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、庫内負荷として、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、庫内負荷が閾値Ｑａ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、本発明の庫内負荷検出手段に相当する。

以上説明した庫内負荷検出手段の検出例は、いずれも、追加部品を設けることなく実現可能なものであり、冷蔵庫１００の部品点数を増加させることもない。

なお、ここで例示した庫内負荷の判断方法を複数組み合わせて用いてもよく、判断対象としている庫内負荷のうち、すべてが閾値Ｑａ以下である場合に減圧装置２８の開度を上記Ｓ３のような所定の開度に制御してもよい。また、上記説明では、冷蔵室３と冷凍室６の負荷から庫内負荷を検出する例を説明したが、同様にして他の貯蔵室（製氷室４、切替室５、野菜室７）の負荷から庫内負荷を検出してもよい。

また、上記の各庫内負荷検出手段に対する所定の閾値は、例えば外気温度や冷蔵庫の断熱仕様、冷蔵庫の冷却仕様によって変化するため、一定値ではなく切り替えることが望ましい。

なお、結露防止パイプ２３の冷媒圧力を低下させるためには、結露防止パイプ２３の冷媒流れの下流側に凝縮パイプ２２が存在する冷媒回路構成は望ましくない。

また、本実施の形態では、冷蔵庫１００の運転状態や外気温度に対応するために、減圧装置２８として任意の減圧量に調整できる電子式膨張弁（流路断面積を多段階あるいは無段階に調節可能な弁）を用いた。しかしながら、減圧装置２８の構成はこれに限らず、キャピラリーチューブのような固定減圧弁を用いることもできる。

図６は、本発明の実施の形態に係る冷蔵庫の冷凍サイクルの構成の別の一例を示す図である。
図６に示す減圧装置２８は、キャピラリーチューブ２８ａと、当該キャピラリーチューブ２８ａに並列接続された開閉弁等の流量調整弁２８ｂとにより構成されている。このように減圧装置２８を構成しても、庫内負荷が閾値Ｑａ以下である場合には、流量調整弁２８ｂを閉じることにより、結露防止パイプ２３を流れる冷媒を凝縮パイプ２２内の冷媒に対して減圧し、凝縮パイプ２２のみを凝縮器として使用することができる。また、庫内負荷が閾値Ｑａより大きい場合には、流量調整弁２８ｂを開くことにより、結露防止パイプ２３を凝縮器として使用することができる。
なお、図６では、流量調整弁２８ｂの一例として、開閉の２段階に開度調整可能な開閉弁を示したが、流路断面積を無段階あるいは３段階以上に調節可能な流量調整弁を用いてもよい。キャピラリーチューブ２８ａに流入する冷媒量、換言すると結露防止パイプ２３を流れる冷媒の圧力の調整が容易になるからである。

以上のように、本実施の形態によれば、庫内負荷が閾値Ｑａ以下である場合には、結露防止パイプ２３を流れる冷媒の温度が上記の目標温度となるように、減圧装置２８を制御するので、結露防止パイプ２３からの貯蔵室内への熱の進入を抑制して冷蔵庫の消費電力量を低減させることができる。また、庫内負荷が閾値Ｑａより大きい場合には、結露防止パイプ２３を凝縮器として使用することで、凝縮パイプ２２に加えて結露防止パイプ２３において冷媒を凝縮させることができるので、必要な凝縮熱量を確保し続けることもできる。

１ キャビネット部、２ ディバイダ部、３ 冷蔵室、４ 製氷室、５ 切替室、６ 冷凍室、７ 野菜室、８ 操作パネル、９ 外気温度センサー、１０ 制御装置、１１ 外箱、１２ 内箱、１３ 背面壁、１４ 風路、１５ 冷却器室、１６ 循環ファン、１７ 冷却器入口側温度センサー、１８ 冷却器出口側温度センサー、２１ 圧縮機、２２ 凝縮パイプ、２３ 結露防止パイプ、２４ ドライヤ、２５ キャピラリーチューブ、２６ 冷却器、２７ 熱交換部分、２８ 減圧装置、２８ａ キャピラリーチューブ、２８ｂ 流量調整弁、３１ 扉、３２ 吹出口、３３ 庫内温度センサー、３４ ダンパー、３５ 扉開閉センサー、４１ 扉、４２ 吹出口、４３ 庫内温度センサー、４４ ダンパー、４５ 扉開閉センサー、５１ 扉、５２ 吹出口、５３ 庫内温度センサー、５４ ダンパー、５５ 扉開閉センサー、６１ 扉、６２ 吹出口、６３ 庫内温度センサー、６４ ダンパー、６５ 扉開閉センサー、７１ 扉、７２ 吹出口、７３ 庫内温度センサー、７４ ダンパー、７５ 扉開閉センサー、１００ 冷蔵庫。

Claims (10)

1. 前面部が開口したキャビネット部と、
   前記キャビネット部の内部空間を複数の貯蔵室に仕切るディバイダ部と、
   圧縮機、凝縮パイプ、減圧装置、結露防止パイプ、キャピラリーチューブ、及び、冷却器を有する冷凍サイクルと、
   前記冷凍サイクルの冷却負荷である庫内負荷を検出する庫内負荷検出手段と、
   前記減圧装置を制御する制御装置と、
   当該冷蔵庫の周辺の温度である外気温度を検出する外気温度センサーと、
   を備え、
   前記結露防止パイプは、前記キャビネット部及び前記ディバイダ部の前面側の縁の少なくとも一部に内装されており、
   前記凝縮パイプ、前記減圧装置及び前記結露防止パイプは、冷媒の流れ方向に沿って、前記凝縮パイプ、前記減圧装置及び前記結露防止パイプの順に直列に接続されており、
   前記庫内負荷が閾値以下の状態においては、
   前記制御装置は、前記結露防止パイプを流れる冷媒の温度が前記外気温度以下となるように、前記減圧装置を制御し、
   前記庫内負荷が閾値よりも大きい状態においては、
   前記制御装置は、前記減圧装置の開度を全開にすることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記庫内負荷は、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に記載の冷蔵庫。
3. 前記庫内負荷は、前記冷却器の出口側の冷媒と入口側の冷媒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に記載の冷蔵庫。
4. 前記庫内負荷は、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に記載の冷蔵庫。
5. 前記庫内負荷は、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に記載の冷蔵庫。
6. 前記貯蔵室の一つは冷蔵室であり、
   前記庫内負荷は、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に記載の冷蔵庫。
7. 前記貯蔵室の一つは冷凍室であり、
   前記庫内負荷は、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に記載の冷蔵庫。
8. 前記庫内負荷が閾値以下の状態においては、
   前記制御装置は、前記結露防止パイプを流れる冷媒の温度が露点温度以上となるように、前記減圧装置を制御す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。
9. 前記減圧装置は、減圧量を可変に制御できる電子式膨張弁であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
10. 前記減圧装置は、
    キャピラリーチューブと、該キャピラリーチューブに並列に接続された流量調整弁とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

Images