JP6340586B2

JP6340586B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP6340586B2
Application number: JP2014086011A
Authority: JP
Inventors: 境　寿和; 寿和境
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2018-06-13
Anticipated expiration: 2034-04-18
Also published as: JP2015206500A

Description

本発明は、防露パイプを切り換える切換バルブを有し、一部の防露パイプを不使用としながら冷凍サイクルを運転することにより、防露パイプに起因する熱負荷量を低減する冷蔵庫に関するものである。

省エネルギーの観点から、家庭用冷蔵庫においては、防露パイプを切り換える切換バルブを有し、一部の防露パイプを不使用としながら冷凍サイクルを運転することにより、防露パイプに起因する熱負荷量を低減する冷蔵庫がある。これは、冷蔵庫周囲の温度及び湿度が比較的低い軽負荷条件において、一部の防露パイプを一時的に不使用とし、筐体の表面が発汗しない程度に防露パイプとその周辺の温度を下げることで筐体内部に伝熱する侵入熱量を低減するものであり、結果として冷蔵庫の熱負荷量を削減して省エネルギー化を図るものである。

さらに、一時的に不使用とする複数の防露パイプをそれぞれキャピラリチューブを介して蒸発器に接続する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、一時的に不使用となった防露パイプ内を低圧に維持することで、使用中に内部に滞留している冷媒を回収するものであり、結果として冷媒循環量の低下を回避することで、冷凍サイクル効率の低下を抑制するものである。

以下、図面を参照しながら従来の冷蔵庫を説明する。

図８は従来の冷蔵庫の縦断面図、図９は従来の冷蔵庫の冷凍サイクル構成図、図１０は従来の冷蔵庫の流路切換バルブの動作を示した図である。

図８および図９において、冷蔵庫１１は、筐体１２、扉１３、筐体１２を支える脚１４、筐体１２の下部に設けられた下部機械室１５、筐体１２の上部に配置された冷蔵室１７、筐体１２の下部に配置された冷凍室１８を有している。また、冷凍サイクルを構成する部品として、下部機械室１５に収められた圧縮機５６、冷凍室１８の背面側に収められた蒸発器２０、下部機械室１５内に収められた主凝縮器２１を有している。また、下部機械室１５を仕切る隔壁２２、隔壁２２に取り付けられ主凝縮器２１を空冷するファン２３、圧縮機５６の上部に設置された蒸発皿５７、下部機械室１５の底板２５を有している。

また、底板２５に設けられた複数の吸気口２６、下部機械室１５の背面側に設けられた排出口２７、下部機械室１５の排出口２７と筐体１２の上部を繋ぐ連通風路２８を有している。ここで、下部機械室１５は隔壁２２によって２室に分けられ、ファン２３の風上側に主凝縮器２１、風下側に圧縮機５６と蒸発皿５７を収めている。

また、冷凍サイクルを構成する部品として、主凝縮器２１の下流側に位置し、冷凍室１８の開口部周辺の筐体１２の外表面と熱結合された防露パイプ６０、防露パイプ６０の下流側に位置し、循環する冷媒を乾燥するドライヤ３７、ドライヤ３７と蒸発器２０を結合し、循環する冷媒を減圧する絞り４４を有している。そして、防露パイプ６０を一時的に不使用とするために、防露パイプ６０の上流側を分岐する流路切換バルブ４０、流路切換バルブ４０と蒸発器２０の間を防露パイプ６０と並列に接続するバイパス回路６１、ドライヤ３９、絞り４５を有する。

また、蒸発器２０で発生する冷気を冷蔵室１７と冷凍室１８に供給する蒸発器ファン５
０、冷凍室１８に供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパー５１、冷蔵室１７に供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパー５２、冷蔵室１７に冷気を供給するダクト５３、冷凍室１８の温度を検知するＦＣＣ温度センサ５４、冷蔵室１７の温度を検知するＰＣＣ温度センサ５５、蒸発器２０の温度を検知するＤＥＦ温度センサ５８を有している。

以上のように構成された従来の冷蔵庫について以下にその動作を説明する。

ファン２３、圧縮機５６、蒸発器ファン５０をともに停止している冷却停止状態（以下、この動作を「ＯＦＦモード」という）において、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＮ温度まで上昇するか、あるいは、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度まで上昇すると、冷凍室ダンパー５１を閉とし、冷蔵室ダンパー５２を開として、圧縮機５６とファン２３、蒸発器ファン５０を駆動する（以下、この動作を「ＰＣ冷却モード」という）。

ＰＣ冷却モードにおいては、ファン２３の駆動によって、隔壁２２で仕切られた下部機械室１５の主凝縮器２１側が負圧となり複数の吸気口２６から外部の空気を吸引し、圧縮機５６と蒸発皿５７側が正圧となり下部機械室１５内の空気を複数の排出口２７から外部へ排出する。

一方、圧縮機５６から吐出された冷媒は、主凝縮器２１で外気と熱交換しながら一部の気体を残して凝縮した後、防露パイプ６０へ供給される。防露パイプ６０を通過した冷媒は冷凍室１８の開口部を暖めながら、筐体１２を介して外部に放熱して凝縮する。防露パイプ６０を通過した液冷媒は、ドライヤ３７で水分除去され、絞り４４で減圧されて蒸発器２０で蒸発しながら冷蔵室１７の庫内空気と熱交換して冷蔵室１７を冷却しながら、気体冷媒として圧縮機５６に還流する。

ここで、流路切換バルブ４０の動作について説明する。

図１０において、ｐ１、ｐ２、ｐ３は冷凍サイクルの稼動区間を示し、ｑ１、ｑ２は冷凍サイクルの停止区間を示す。区間ｐ１、区間ｐ２、区間ｐ３の各区間において、圧縮機５６を運転するとともに、流路切換バルブ４０を切り換えて防露パイプ６０を断続的に使用する。また、図６において、防露パイプ６０で暖められる冷凍室１８の開口部の代表温度を筐体の表面温度として示している。流路切換バルブ４０の動作「開閉」は防露パイプ６０側の流路を開とし、バイパス６１側の流路を閉とすることで、主凝縮器２１の冷媒を防露パイプ６０に流す。同様に、「閉開」は防露パイプ６０側の流路を閉とし、バイパス６１側の流路を開とすることで、主凝縮器２１の冷媒をバイパス６１に流すとともに、防露パイプ６０内に滞留している冷媒を蒸発器２０へ回収する。また、「閉閉」は防露パイプ６０側の流路を閉とし、バイパス６１側の流路を閉とすることで、圧縮機５６が停止する区間ｑ１、区間ｑ２において主凝縮器２１の冷媒が蒸発器２０に圧力差で流入することを防止するものである。

このように従来の冷蔵庫においては、冷凍サイクルの稼動中に防露パイプ６０とバイパス６１を交互に切り換えることにより、防露パイプ６０によって暖められる筐体の表面温度を低下させて侵入熱量を低減する。このとき、防露パイプ６０を使用する時間ｒと使用しない時間ｓを固定して、１区間に複数回の切換を実施することで、防露パイプ６０の不使用割合を制御し、防露パイプ６０によって暖められる筐体の表面温度の平均値が所定のレベルになるように調整する。例えば、湿度センサ（図示せず）によって検知された冷蔵庫周囲の湿度に基づいて前記した防露パイプ６０を使用する時間ｒと使用しない時間ｓとの割合を調整することにより、湿度が高い場合は防露パイプ６０を使用する時間ｒを増やして筐体の表面温度を上げるとともに、湿度が低い場合は防露パイプ６０を使用する時間
ｒを減らして筐体の表面温度を下げることで、発汗防止と省エネルギーを両立させることができる。

ＰＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降上昇するとともに、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降すると、ＯＦＦモードに遷移する。

また、ＰＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度より高い温度を示すとともに、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降すると、冷凍室ダンパー５１を開とし、冷蔵室ダンパー５２を閉として、圧縮機５６とファン２３、蒸発器ファン５０を駆動する。以下、ＰＣ冷却と同様に冷凍サイクルを稼動させることにより、冷凍室１８の庫内空気と蒸発器２０を熱交換して冷凍室１８を冷却する（以下、この動作を「ＦＣ冷却モード」という）。

ＦＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降するとともに、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度以上を示すと、ＰＣ冷却モードに遷移する。

また、ＦＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ５４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降するとともに、ＰＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度より低い温度を示すと、ＯＦＦモードに遷移する。

以上のように説明した動作によって、冷凍サイクルの稼動中に防露パイプ６０とバイパス６１を交互に切り換えることにより、防露パイプ６０によって暖められる筐体の表面温度を低下させて侵入熱量を低減することにより、発汗防止性能を維持しながら省エネルギー化を図ることができる。

特開平８−１８９７５３号公報

しかしながら、従来の冷蔵庫の構成では、防露パイプ６０とバイパス６１を交互に切り換える際、特に、防露パイプ６０を使用した後にバイパス６１に切り換えて、防露パイプ６０の内部に滞留する冷媒を回収する時に、防露パイプ６０の内部で気化した冷媒が蒸発器２０に流入することにより、冷凍サイクルの効率が低下して冷蔵庫の消費電力量が増大する原因となる。

従って、防露パイプ６０とバイパス６１の切換回数を削減するとともに、使用中に防露パイプ６０の内部に滞留する冷媒量を抑制することが課題であった。

本発明は、従来の課題を解決するもので、運転中の切換回数を抑制しながら発汗防止性能を維持するとともに、防露パイプ構成を改善することにより滞留する冷媒量を抑制することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、少なくとも圧縮機、蒸発器、主凝縮器、第１の防露パイプ、第２の防露パイプ、前記第１の防露パイプと前記第２の防露パイプそれぞれの下流側に接続された絞りを有する冷凍サイクルを備える冷蔵庫であって、気液分離器を前記主凝縮器の下流側に設け、前記気液分離器の出口に前記第１の防露パイプと前記第２の防露パイプを並列に接続し、前記冷凍サイクルが通常条件で運転する場合は前記第１の防露パイプと前記第２の防露パイプに交互に冷媒を流すとともに、前記冷凍サイクルが軽負荷条件で運転する場合は前記防露第１の防露パイプと前記第２の防露パイプに同時に冷媒を流し、前記第１の防露パイプは前記第２の防露パイプよりも侵入熱量が大きく、前記第１の防露パイプに流入する冷媒の乾き度を前記第２の防露パイプよりも大きくするのである。

本発明の冷蔵庫は、防露パイプの切換回数を削減するとともに、使用中に防露パイプの内部に滞留する冷媒量を抑制することにより、発汗防止性能を維持しながらさらなる省エネルギー化を図ることができる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図本発明の実施の形態１における冷蔵庫のサイクル構成図本発明の実施の形態１における冷蔵庫の通常条件の流路切換バルブの動作を示した図本発明の実施の形態１における冷蔵庫の軽負荷条件の流路切換バルブの動作を示した図本発明の実施の形態２における冷蔵庫のサイクル構成図本発明の実施の形態２における冷蔵庫の通常条件の流路制御バルブの動作を示した図本発明の実施の形態２における冷蔵庫の軽負荷条件の流路制御バルブの動作を示した図従来の冷蔵庫の縦断面図従来の冷蔵庫のサイクル構成図従来の冷蔵庫の流路切換バルブの動作を示した図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図、図２は本発明の実施の形態１における冷蔵庫のサイクル構成図、図３は実施の形態１における冷蔵庫の通常条件の流路切換バルブの動作を示した図、図４は実施の形態１における冷蔵庫の軽負荷条件の流路切換バルブの動作を示した図である。

図１および図２において、冷蔵庫１１は、筐体１２、扉１３、筐体１２を支える脚１４、筐体１２の下部に設けられた下部機械室１５、筐体１２の上部に設けられた上部機械室１６、筐体１２の上部に配置された冷蔵室１７、筐体１２の下部に配置された冷凍室１８を有する。また、冷凍サイクルを構成する部品として、上部機械室１６に収められた圧縮機１９、冷凍室１８の背面側に収められた蒸発器２０、下部機械室１５内に収められた主凝縮器２１を有している。また、下部機械室１５を仕切る隔壁２２、隔壁２２に取り付けられ主凝縮器２１を空冷するファン２３、隔壁２２の風下側に設置された蒸発皿２４、下部機械室１５の底板２５を有している。

ここで、圧縮機１９は可変速圧縮機であり、２０〜８０ｒｐｓから選択された６段階の回転数を使用する。これは、配管などの共振を避けながら、圧縮機１９の回転数を低速〜高速の６段階に切り換えて冷凍能力を調整するためである。圧縮機１９は、起動時は低速で運転し、冷蔵室１７あるいは冷凍室１８を冷却するための運転時間が長くなるに従って増速する。これは、最も高効率な低速を主として使用するとともに、高外気温や扉開閉などによる冷蔵室１７あるいは冷凍室１８の負荷の増大に対して、適切な比較的高い回転数を使用するためである。このとき、冷蔵庫１１の冷却運転モードとは独立に、圧縮機１９の回転数を制御するが、蒸発温度が高く比較的冷凍能力が大きいＰＣ冷却モードの起動時の回転数をＦＣ冷却モードよりも低く設定してもよい。また、冷蔵室１７あるいは冷凍室１８の温度低下に伴って、圧縮機１９を減速しながら冷凍能力を調整してもよい。

また、底板２５に設けられた複数の吸気口２６、下部機械室１５の背面側に設けられた排出口２７、下部機械室１５の排出口２７と上部機械室１６を繋ぐ連通風路２８を有している。ここで、下部機械室１５は隔壁２２によって２室に分けられ、ファン２３の風上側に主凝縮器２１、風下側に蒸発皿２４を収めている。

また、冷凍サイクルを構成する部品として、主凝縮器２１の下流側に位置し、循環する冷媒を乾燥するドライヤ３８、ドライヤ３８の下流側に位置し、冷媒の流れを制御する流路切換バルブ４０、冷蔵庫１１の開口部の結露を防止する防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２を有している。流路切換バルブ４０は、防露パイプＡ４１と防露パイプＢ４２それぞれ単独の冷媒の流れを開閉制御することができる。また、防露パイプＡ４１と防露パイプＢ４２は、それぞれ絞りＡ４４と絞りＢ４５を介して蒸発器２０に接続している。

ここで、流路切換バルブ４０は下部機械室１５に収められ、上部機械室１６にある圧縮機１９の振動に起因する配管の共振を抑制している。また、防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２は一対で冷蔵室１７及び冷凍室１８の開口部周辺の結露を防止するために必要な放熱量に設計されている。ここで、防露パイプＡ４１は、防露パイプＢ４２に比べて冷蔵室１７及び冷凍室１８の開口部周辺に配設された沿面距離が長く、筐体１２への侵入熱量及び外部への放熱量が大きい。

また、蒸発器２０で発生する冷気を冷蔵室１７と冷凍室１８に供給する蒸発器ファン３０、冷凍室１８に供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパー３１、冷蔵室１７に供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパー３２、冷蔵室１７に冷気を供給するダクト３３、冷凍室１８の温度を検知するＦＣＣ温度センサ３４、冷蔵室１７の温度を検知するＰＣＣ温度セ
ンサ３５、蒸発器２０の温度を検知するＤＥＦ温度センサ３６を有している。ここで、ダクト３３は冷蔵室１７と上部機械室１６が隣接する壁面に沿って形成され、ダクト３３を通過する冷気の一部を冷蔵室の中央付近から排出するとともに、冷気の多くは上部機械室１６が隣接する壁面を冷却しながら通過した後に冷蔵室１７の上部から排出する。

以上のように構成された実施の形態１の冷蔵庫について以下にその動作を説明するが、従来例と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

ファン２３、圧縮機１９、蒸発器ファン３０をともに停止している冷却停止状態（以下、この動作を「ＯＦＦモード」という）において、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＮ温度まで上昇するか、あるいは、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度まで上昇すると、冷凍室ダンパー３１を閉とし、冷蔵室ダンパー３２を開として、圧縮機１９とファン２３、蒸発器ファン３０を駆動する（以下、この動作を「ＰＣ冷却モード」という）。

ＰＣ冷却モードにおいては、ファン２３の駆動によって、隔壁２２で仕切られた下部機械室１５の主凝縮器２１側が負圧となり複数の吸気口２６から外部の空気を吸引し、蒸発皿２４側が正圧となり下部機械室１５内の空気を複数の排出口２７から外部へ排出する。

一方、圧縮機１９から吐出された冷媒は、主凝縮器２１で外気と熱交換しながら一部の気体を残して凝縮した後、ドライヤ３８で水分除去され、流路切換バルブ４０を介して防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２へ供給される。防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２を通過した冷媒は冷凍室１８の開口部を暖めながら、筐体１２を介して外部に放熱して凝縮した後、絞り４４あるいは絞り４５でそれぞれ減圧されて蒸発器２０で蒸発しながら冷蔵室１７の庫内空気と熱交換して冷蔵室１７を冷却しながら、気体冷媒として圧縮機１９に還流する。

図３は通常条件における流路切換バルブ４０の動作を示したものである。

図３において、ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４は冷凍サイクルの稼動区間を示し、ｈ１、ｈ２、ｈ３は冷凍サイクルの停止区間を示す。区間ｇ１、区間ｇ２、区間ｇ３、区間ｇ４の各区間において、圧縮機１９を運転するとともに、流路切換バルブ４０を切り換えて防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２を交互に使用する。流路切換バルブ４０の動作「開閉」は防露パイプＡ４１側の流路を開とし、防露パイプＢ４２側の流路を閉とすることで、主凝縮器２１の冷媒を防露パイプＡ４１に流すとともに、防露パイプＢ４２内に滞留している冷媒を蒸発器２０へ回収する。同様に、「閉開」は防露パイプＡ４１側の流路を閉とし、防露パイプＢ４２側の流路を開とすることで、主凝縮器２１の冷媒を防露パイプＢ４２に流すとともに、防露パイプＡ４１内に滞留している冷媒を蒸発器２０へ回収する。「閉閉」は防露パイプＡ４１側の流路を閉とし、防露パイプＢ４２側の流路を閉とすることで、圧縮機１９が停止する区間ｈ１、区間ｈ２、区間ｈ３において主凝縮器２１の冷媒が蒸発器２０に圧力差で流入することを防止するものである。

また、図３において、防露パイプＡ４１で暖められる冷凍室１８の開口部の代表温度を筐体の表面温度として示している。冷凍サイクルの稼動区間の最初に使用する防露パイプを稼動区間毎に切り換えるとともに、防露パイプＡ４１を使用する時間Ｋと、防露パイプＢ４２を使用する時間Ｌとを制御し、防露パイプＡ４１によって暖められる筐体の表面温度の平均値が所定のレベルになるように調整する。例えば、湿度センサ（図示せず）によって検知された冷蔵庫周囲の湿度に基づいて前記した時間Ｋと時間Ｌとの割合を調整することにより、湿度が高い場合は防露パイプＡ４１を使用する時間Ｋを増やして筐体の表面温度を上げるとともに、湿度が低い場合は防露パイプＢ４２を使用する時間Ｌを増やして
筐体の表面温度を下げることで、発汗防止と省エネルギーを両立させることができる。

このように、冷凍サイクルの稼動区間の最初に使用する防露パイプを稼動区間毎に切り換えることにより、時間Ｋ及び時間Ｌを冷凍サイクルの稼動区間と同等程度に設定することができ、冷凍サイクルの稼動区間中の切換回数を１回程度まで削減することができる。なお、冷凍サイクルの稼動区間中の切換回数を削減するため、時間Ｋと時間Ｌの和が冷凍サイクルの稼動区間と同程度か、あるいは稼動区間よりも大きくなるように調整することが望ましい。また、圧縮機１９の起動時に、直近の冷凍サイクルの稼動区間と停止区間を基に時間Ｋと時間Ｌを決定することにより、冷凍サイクルの稼働率の変動に合わせて、発汗防止性能を維持しながら最低限の切換回数を実現することができる。

図４は軽負荷条件における流路切換バルブ４０の動作を示したものである。

図４において、ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４は冷凍サイクルの稼動区間を示し、ｈ１、ｈ２、ｈ３は冷凍サイクルの停止区間を示す。区間ｇ１、区間ｇ２、区間ｇ３の各区間において、圧縮機１９を運転するとともに、流路切換バルブ４０を切り換えて防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２を並列に使用する。流路切換バルブ４０の動作「開開」は防露パイプＡ４１側の流路及び防露パイプＢ４２側の流路をともに開とすることで、主凝縮器２１の冷媒を防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２の両方に流すものである。また、図３と同様に、防露パイプＡ４１で暖められる筐体の表面温度は、防露パイプＡ４１側の流路を開にした際に上昇するが、防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２の両方を使用する時間Ｍにおける温度上昇は、図３の時間Ｋにおける温度上昇よりも抑制される。これは、防露パイプＡ４１を単独使用する時間Ｋに比べて冷媒流速が遅く熱伝達が抑制されるためである。この結果、軽負荷条件における筐体の表面温度を下げることで、発汗防止と省エネルギーを両立させることができる。

ここで、軽負荷条件において防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２の両方を並列使用する理由は、運転率の低下により冷凍サイクルの停止区間ｈ１、ｈ２、ｈ３が長くなると、図３における防露パイプＡ４１の不使用時間が長くなりすぎて、発汗の恐れが生じるためである。従って、周囲温度が約２０℃未満、あるいは運転率が約６０％未満を軽負荷条件として、流路切換バルブ４０の動作パターンを切換えることが望ましい。また、通常条件と軽負荷条件の判別は時間Ｋと時間Ｌの決定と同様に圧縮機１９の起動時に行うことが望ましい。これによって、より広い範囲で周囲環境や冷凍サイクルの稼働率の変動に合わせて、発汗防止性能を維持しながら最低限の切換回数を実現することができる。

ＰＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降上昇するとともに、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降すると、ＯＦＦモードに遷移する。

また、ＰＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度より高い温度を示すとともに、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降すると、冷凍室ダンパー３１を開とし、冷蔵室ダンパー３２を閉として、圧縮機１９とファン２３、蒸発器ファン３０を駆動する。以下、ＰＣ冷却と同様に冷凍サイクルを稼動させることにより、冷凍室１８の庫内空気と蒸発器２０を熱交換して冷凍室１８を冷却する（以下、この動作を「ＦＣ冷却モード」という）。

ＦＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降するとともに、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度以上を示すと、ＰＣ冷却モードに遷移する。

また、ＦＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ３４の検知する温度が所定値のＦＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降するとともに、ＰＣＣ温度センサ３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度より低い温度を示すと、ＯＦＦモードに遷移する。

以上のように、本発明の形態１の冷蔵庫は、主凝縮器２１の下流側に流路切換バルブ４０を介して防露パイプＡ４１と防露パイプＢ４２を並列接続するとともに、通常条件においては、圧縮機１９を起動する毎に、最も侵入熱量の大きい防露パイプＡ４１を圧縮機１９の起動時に使用するか否かを切り換えることで、防露パイプＡ４１の切換回数を削減するとともに、冷蔵庫周囲の温湿度環境に基づいて防露パイプＡ４１を使用する時間Ｋと使用しない時間Ｌとの割合を調整することにより、例えば、湿度が高い場合は筐体１２の表面温度を上げるとともに、湿度が低い場合は筐体１２の表面温度を下げることで、発汗防止と省エネルギーを両立させることができるとともに、軽負荷条件においては、防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２の両方を並列使用することにより、より広い範囲で冷凍サイクルの稼働率の変動に合わせて、発汗防止性能を維持しながら最低限の切換回数を実現することができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における冷蔵庫のサイクル構成図、図６は実施の形態２における冷蔵庫の通常条件の流路切換バルブの動作を示した図、図７は実施の形態２における冷蔵庫の軽負荷条件の流路切換バルブの動作を示した図である。なお、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図５において、冷凍サイクルを構成する部品として、主凝縮器２１の下流側に位置し、循環する冷媒を乾燥するドライヤ３８、ドライヤ３８の下流側に位置し、出口配管の乾き度を変える気液分離器４６、冷媒流量を調整する流量制御バルブ４７、冷蔵庫１１の開口部の結露を防止する防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２を有している。気液分離器４６は、２個の出口を有し、一方を防露パイプＡ４１に接続し、もう一方を流量制御バルブ４７を介して防露パイプＢ４２に接続するとともに、防露パイプＡ４１には比較的乾き度の大きい冷媒を、防露パイプＢ４２には比較的乾き度の小さい冷媒を供給する。流量制御バルブ４７は、気液分離器４６から防露パイプＢ４２へ流通する冷媒量を全閉から全開まで無段階に制御することができるとともに、気液分離器４６と一体で防露パイプＡ４１と防露パイプＢ４２へ分流する冷媒供給量を調整する流路切換機構を構成している。また、防露パイプＡ４１と防露パイプＢ４２は、それぞれ絞りＡ４４と絞りＢ４５を介して蒸発器２０に接続している。

ここで、気液分離器４６と流量制御バルブ４７は下部機械室１５に収められ、上部機械室１６にある圧縮機１９の振動に起因する配管の共振を抑制している。また、防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２は一対で冷蔵室１７及び冷凍室１８の開口部周辺の結露を防止するために必要な放熱量に設計されている。ここで、防露パイプＡ４１は、防露パイプＢ４２に比べて冷蔵室１７及び冷凍室１８の開口部周辺に配設された沿面距離が長く、筐体１２への侵入熱量及び外部への放熱量が大きい。

以上のように構成された実施の形態２の冷蔵庫について以下にその動作を説明するが、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

一方、圧縮機１９から吐出された冷媒は、主凝縮器２１で外気と熱交換しながら一部の
気体を残して凝縮した後、ドライヤ３８で水分除去され、気液分離器４６と流量制御バルブ４７からなる流路切換機構を介して防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２へ供給される。防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２を通過した冷媒は冷凍室１８の開口部を暖めながら、筐体１２を介して外部に放熱して凝縮した後、絞り４４あるいは絞り４５でそれぞれ減圧されて蒸発器２０で蒸発しながら冷蔵室１７の庫内空気と熱交換して冷蔵室１７を冷却しながら、気体冷媒として圧縮機１９に還流する。

ここで、流量制御バルブ４７の動作について説明する。

図６は通常条件における流量制御バルブ４７の動作を示したものである。

図６において、ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４は冷凍サイクルの稼動区間を示し、ｈ１、ｈ２、ｈ３は冷凍サイクルの停止区間を示す。区間ｇ１、区間ｇ２、区間ｇ３、区間ｇ４の各区間において、圧縮機１９を運転するとともに、流量制御バルブ４７を制御して防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２を交互に使用する。流量制御バルブ４７の動作「閉」は気液分離器４６から防露パイプＢ４２への流路を全閉とすることで、気液分離器４６からすべての冷媒を防露パイプＡ４１に流すとともに、防露パイプＢ４２内に滞留している冷媒を蒸発器２０へ回収する。一方、流量制御バルブ４７の動作「開」は気液分離器４６から防露パイプＢ４２への流路を全開とすることで、気液分離器４６からほぼすべての冷媒を防露パイプＢ４２に流すとともに、気液分離器４６から一部の乾いた冷媒を供給することで防露パイプＡ４１内に滞留している冷媒を蒸発器２０へ回収する。

このように、気液分離器４６と流量制御バルブ４７からなる流路切換機構を介して防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２へ冷媒を供給する構成を用いて、流量制御バルブ４７を開閉制御することで、防露パイプＡ４１の使用（時間Ｋ）と不使用（時間Ｌ）を擬似的に切換えることができる。なお、本実施の形態２では流量制御バルブ４７の動作「開」は全閉としたが、微小流量であれば同様に防露パイプＡ４１の使用（時間Ｋ）と不使用（時間Ｌ）を擬似的に切換えることができる。

ここで、冷凍サイクルの稼動区間の最初に使用する防露パイプを稼動区間毎に切り換えるとともに、防露パイプＡ４１を使用する時間Ｋと、防露パイプＢ４２を使用する時間Ｌとを制御し、防露パイプＡ４１によって暖められる筐体の表面温度の平均値が所定のレベルになるように調整する。例えば、湿度センサ（図示せず）によって検知された冷蔵庫周囲の湿度に基づいて前記した時間Ｋと時間Ｌとの割合を調整することにより、湿度が高い場合は防露パイプＡ４１を使用する時間Ｋを増やして筐体の表面温度を上げるとともに、湿度が低い場合は防露パイプＢ４２を使用する時間Ｌを増やして筐体の表面温度を下げることで、発汗防止と省エネルギーを両立させることができる。

図７は軽負荷条件における流量制御バルブ４７の動作を示したものである。

図７において、ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４は冷凍サイクルの稼動区間を示し、ｈ１、ｈ２
、ｈ３は冷凍サイクルの停止区間を示す。区間ｇ１、区間ｇ２、区間ｇ３の各区間において、圧縮機１９を運転するとともに、流量制御バルブ４７を制御して防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２を並列に使用する。このとき、流量制御バルブ４７の動作は全閉と全開の中間状態にあり、気液分離器４６から防露パイプＢ４２への流路を制限しながら開けることで、気液分離器４６の冷媒を防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２の両方に流すものである。また、図６と同様に、防露パイプＡ４１で暖められる筐体の表面温度は、防露パイプＡ４１を使用した際に上昇するが、防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２の両方を使用する時間Ｍにおける温度上昇は、図６の時間Ｋにおける温度上昇よりも抑制される。これは、防露パイプＡ４１を単独使用する時間Ｋに比べて冷媒流速が遅く熱伝達が抑制されるためである。さらに、比較的乾き度の大きい冷媒を防露パイプＡ４１に供給することで、防露パイプＡ４１に滞留する冷媒量を削減することができる。この結果、軽負荷において防露パイプＡ４１の内部に滞留する冷媒量を抑制しながら、防露パイプの切換回数を削減することができる。

このように、気液分離器４６と流量制御バルブ４７からなる流路切換機構を用いて、通常条件では防露パイプＡ４１あるいは防露パイプＢ４２を単独使用し、軽負荷条件では防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２を並列使用することにより、防露パイプの切換回数を削減するとともに、使用中に防露パイプの内部に滞留する冷媒量を抑制することにより、発汗防止性能を維持しながらさらなる省エネルギー化を図ることができる。

なお、本実施の形態２においては、軽負荷条件における流量制御バルブ４７の運転中の開度位置を固定としたが、例えば、湿度センサ（図示せず）によって検知された冷蔵庫周囲の湿度に基づいて、高湿度環境では流量制御バルブ４７の開度をより全閉に近づけたり、低湿度環境では流量制御バルブ４７の開度をより全開に近づけたりして、筐体の表面温度を調整してもよい。これによって、筐体の表面が結露しない限界まで表面温度を低減して、侵入熱量を抑制することができる。

なお、本実施の形態２においては、流量制御バルブ４７の停止直前の開度位置を規定していないが、停止直前に流量制御バルブ４７の開度位置を「開」として防露パイプＡ４１内の滞留冷媒量を抑制してから、停止時に流量制御バルブ４７の開度位置を「閉」に切換えてもよい。これによって、停止中に防露パイプＡ４１から蒸発器２０へ圧力差で還流する冷媒量を削減することができる。

以上のように、本発明の形態２の冷蔵庫は、主凝縮器２１の下流側に気液分離器４６と流量制御バルブ４７からなる流路切換機構を設置し、防露パイプＡ４１と防露パイプＢ４２を並列接続するとともに、通常条件においては、圧縮機１９を起動する毎に、最も侵入熱量の大きい防露パイプＡ４１を圧縮機１９の起動時に使用するか否かを切り換えることで、防露パイプＡ４１の切換回数を削減するとともに、冷蔵庫周囲の温湿度環境に基づいて防露パイプＡ４１を使用する時間Ｋと使用しない時間Ｌとの割合を調整することにより、例えば、湿度が高い場合は筐体１２の表面温度を上げるとともに、湿度が低い場合は筐体１２の表面温度を下げることで、発汗防止と省エネルギーを両立させることができるとともに、軽負荷条件においては、防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２の両方を並列使用することにより、より広い範囲で冷凍サイクルの稼働率の変動に合わせて、発汗防止性能を維持しながら最低限の切換回数を実現することができる。また、比較的乾き度の大きい冷媒を防露パイプＡ４１に供給することで、防露パイプＡ４１に滞留する冷媒量を削減することができ、さらに冷凍サイクルの効率低下を抑制することができる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、主凝縮器の下流側に流路切換機構を介して複数の防露パイプを並列接続することで、冷蔵庫の設置環境や運転状態によって防露パイプ
発汗防止性能を維持しながら省エネルギー化を図ることができるので、業務用冷蔵庫など他の冷凍冷蔵応用商品にも適用できる。

１１冷蔵庫
１２筐体
１３扉
１４脚
１５下部機械室
１６上部機械室
１７冷蔵室
１８冷凍室
１９圧縮機
２０蒸発器
２１主凝縮器
２２隔壁
２３ファン
２４蒸発皿
２５底板
２６吸気口
２７排出口
２８連通風路
３０蒸発器ファン
３１冷凍室ダンパー
３２冷蔵室ダンパー
３３ダクト
３４ＦＣＣ温度センサ
３５ＰＣＣ温度センサ
３６ＤＥＦ温度センサ
３８ドライヤ
４０流路切換バルブ
４１防露パイプＡ
４２防露パイプＢ
４４絞りＡ
４５絞りＢ
４６気液分離器
４７流量制御バルブ

Claims

少なくとも圧縮機、蒸発器、主凝縮器、第１の防露パイプ、第２の防露パイプ、前記第１の防露パイプと前記第２の防露パイプそれぞれの下流側に接続された絞りを有する冷凍サイクルを備える冷蔵庫であって、気液分離器を前記主凝縮器の下流側に設け、前記気液分離器の出口に前記第１の防露パイプと前記第２の防露パイプを並列に接続し、前記冷凍サイクルが通常条件で運転する場合は前記第１の防露パイプと前記第２の防露パイプに交互に冷媒を流すとともに、前記冷凍サイクルが軽負荷条件で運転する場合は前記防露第１の防露パイプと前記第２の防露パイプに同時に冷媒を流し、前記第１の防露パイプは前記第２の防露パイプよりも侵入熱量が大きく、前記第１の防露パイプに流入する冷媒の乾き度を前記第２の防露パイプよりも大きくすることを特徴とする冷蔵庫。
前記第１の防露パイプと前記第２の防露パイプを冷蔵庫の開口部に配置することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。