JP6543811B2

JP6543811B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP6543811B2
Application number: JP2016015226A
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: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: CN108496052A; EP3410046A1; JP2017133779A; WO2017130856A1; EP3410046A4

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５は従来の冷蔵庫の縦断面図、図６は従来の冷蔵庫の冷凍サイクル構成図、図７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５および図６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７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に比べて著しく短いバイパス回路６１の放熱能力が小さいため、凝縮温度が上昇することにより、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、バイパス回路６１の放熱能力を増大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、バイパス回路を放熱器として使用するとともに、蓄熱材を用いてバイパス回路を不使用中にも放熱することにより放熱能力を増大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、防露パイプ、絞りを有する冷凍サイクルを備え、前記主凝縮器の下流側に接続した流路切換バルブと、前記流路切換バルブの下流側に接続した防露パイプＡと、冷蔵庫の背面側外郭面から放熱するとともに、前記防露パイプＡと並列に接続されたバイパス回路として使用される防露パイプＢと、内壁面と発泡ウレタン断熱材と真空断熱材と前記背面側外郭面からなる断熱壁とを有し、前記真空断熱材と前記背面側外郭面との間に空間を前記背面側外郭面から突出して設けるとともに、前記空間内に蓄熱材と防露パイプＢを収納し、前記蓄熱材は、前記防露パイプＢと冷蔵庫の背面側外郭面の両方に熱結合されたことを特徴とするものである。

これによって、バイパス回路使用時に蓄熱材が吸熱した排熱をバイパス回路不使用時に冷蔵庫の背面側外郭面を介して外部に放熱することで、バイパス回路の放熱量を増大することができ、省エネルギー化を図ることができる。
また、冷蔵庫の内壁面と外郭面の間にウレタンを注入して発泡する製造工程において、発泡中のウレタンに起因する熱や圧力を真空断熱材が抑制することにより蓄熱材に過度な熱や圧力が加わることがなく、蓄熱材の収納容器が破袋する危険を回避することができる。結果として、比較的強度の低い薄い容器に収納することができ、バイパスおよび冷蔵庫の外郭面との熱抵抗を抑制して吸熱および放熱効率を向上することができる。

本発明の冷蔵庫は、バイパス回路を放熱器として使用するとともに、蓄熱材を用いてバイパス回路を不使用中にも放熱することにより、バイパス回路の放熱能力を増大することで、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における冷蔵庫の要部横断面図本発明の実施の形態１における冷蔵庫の流路切換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

第１の発明は、少なくとも圧縮機、蒸発器、主凝縮器、防露パイプ、絞りを有する冷凍サイクルを備え、前記主凝縮器の下流側に接続した流路切換バルブと、前記流路切換バルブの下流側に接続した防露パイプＡと、冷蔵庫の背面側外郭面から放熱するとともに、前記防露パイプＡと並列に接続されたバイパス回路として使用される防露パイプＢと、内壁面と発泡ウレタン断熱材と真空断熱材と前記背面側外郭面からなる断熱壁とを有し、前記真空断熱材と前記背面側外郭面との間に空間を前記背面側外郭面から突出して設けるとともに、前記空間内に蓄熱材と防露パイプＢを収納し、前記蓄熱材は、前記防露パイプＢと冷蔵庫の背面側外郭面の両方に熱結合されたことを特徴とするものである。これによって、バイパス回路使用時に蓄熱材が吸熱した排熱をバイパス回路不使用時に冷蔵庫の背面側外郭面を介して外部に放熱することで、バイパス回路の放熱量を増大することができ、省エネルギー化を図ることができる。
また、冷蔵庫の内壁面と外郭面の間にウレタンを注入して発泡する製造工程において、発泡中のウレタンに起因する熱や圧力を真空断熱材が抑制することにより蓄熱材に過度な熱や圧力が加わることがなく、蓄熱材の収納容器が破袋する危険を回避することができる。結果として、比較的強度の低い薄い容器に収納することができ、バイパスおよび冷蔵庫の外郭面との熱抵抗を抑制して吸熱および放熱効率を向上することができる。

第２の発明は、第１の発明において、熱伝導性のある容器に収納され、蓄熱温度２０〜４０℃、融点が８０℃以上のパラフィン系潜熱蓄熱材からなる蓄熱材を有するものである。これによって、特に放熱量の増大が有効となる２０℃以上の外気温で蓄熱材の形状安定性が確保できるので、比較的熱伝導性に優れたアルミラミネートフィルムなどの薄い容器に収納することができ、蓄熱材の収納容器に基づく熱抵抗を抑制して、バイパス回路や冷蔵庫の外郭面からの吸熱効率、および冷蔵庫の外郭面への放熱効率を向上することができる。

第３の発明は、第１または第２のいずれかの発明において、異なる蓄熱温度を持つ複数の蓄熱材を有するものである。これによって、幅広い外気温度に対して、蓄熱材の効果を発揮することができる。

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は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の要部横断面図、図４は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の流路切換バルブの動作を示した図である。

図１から図３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、流路切換バルブ４０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Ａ４１、防露パイプＡ４１と並列に流路切換バルブ４０の下流側に位置し、防露パイプＡ４１を迂回するバイパス回路として使用するとともに、筐体１２の背面に接して放熱する防露パイプＢ４２を有している。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。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、真空断熱材４３と防露パイプＢ４２の間には、スペーサ４８と蓄熱材Ａ４６及び蓄熱材Ｂ４７を設置している。蓄熱材Ａ４６は、アルミニウム箔を含むラミネートフィルムの容器に収納されたＣ１９パラフィンを主成分とする潜熱蓄熱材であり、防露パイプＢ４２と冷蔵庫の背面側外郭面５１と熱結合している。蓄熱材Ｂ４７は、アルミニウム箔を含むラミネートフィルムの容器に収納されたＣ１８パラフィンを主成分とする潜熱蓄熱材であり、防露パイプＢ４２と冷蔵庫の背面側外郭面５１と熱結合している。

ここで、蓄熱材Ａ４６及び蓄熱材Ｂ４７は、オレフィン系ブロック共重合体からなる骨格に、それぞれ融点約３２℃のＣ１９パラフィン及び融点２９℃のＣ１８パラフィンを含
浸させた潜熱蓄熱材であり、主成分であるパラフィンの融解潜熱により、蓄熱を行うものである。また、骨格となるオレフィン系ブロック共重合体の融点は８０℃以上であり、この融点未満では固体で形状安定に優れることから、比較的強度の弱いラミネートフィルムの容器に収納することができる。

さらに、真空断熱材４３と背面側外郭面５１との間に形成された空間に蓄熱材Ａ４６及び蓄熱材Ｂ４７を収納することにより、筐体１２を構成する断熱壁を製造時に発生する発泡ウレタン（図示せず）の１００〜１２０℃に達する温度や１．３〜１．４気圧に達する圧力を、真空断熱材４３が抑制することにより蓄熱材Ａ４６及び蓄熱材Ｂ４７の収納容器が破袋する危険を回避することができる。

また、スペーサ４８は、真空断熱材４３と冷蔵庫の背面側外郭面５１の間に形成された空間の容積を埋めるものであり、冷蔵庫の背面側外郭面５１に対する防露パイプＢ４２や蓄熱材Ａ４６、蓄熱材Ｂ４７の密着性を補助するものである。

また、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、流路切換バルブ４０を筐体１２の下部に配置し、圧縮機１９を筐体１２の上部に配置するとともに、防露パイプＡ４１及び防露パイプＢ４２内の流路をトラップ構造がほとんどない略上昇流とすることで、使用中に内部に滞留する冷媒量を削減することができる。また、防露パイプＡ４１は、防露パイプＢ４２に比べて侵入熱量が大きく、筐体１２の熱負荷を増大しているが、冷蔵庫１１の周囲が高湿度環境となる場合に合わせて冷凍室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。

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１９に還流する。一方、防露パイプＢ４２を通過した冷媒は筐体１２の背面を介して外部に放熱して凝縮した後、絞り４５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１９に還流する。

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冷却と同様に流路切換バルブ４０を切換ながら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。

ここで、流路切換バルブ４０の切換動作について説明する。

図４において、ｇ１、ｇ２、ｇ３は冷凍サイクルの稼動区間を示し、ｈ１、ｈ２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。

また、図４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。

そして、時間Ｌにおいては防露パイプＢ４２を通過する冷媒の凝縮熱が冷蔵庫の外郭面５１を介して外部に放熱されるとともに、蓄熱材Ａ４６あるいは蓄熱材Ｂ４７に蓄熱される。そして、その後に続く区間ｈ１あるいは時間Ｋなどの防露パイプＢ４２の不使用時に、蓄熱材Ａ４６及び蓄熱材Ｂ４７に蓄熱された冷媒の凝縮熱が冷蔵庫の外郭面５１を介して外部に放熱される。この結果、防露パイプＢ４２から冷蔵庫の外郭面５１を介して外部に直接放熱される熱量に比べて、放熱量を増大することができる。

ここで、冷媒の凝縮熱を蓄熱材Ａ４６あるいは蓄熱材Ｂ４７に蓄熱した後に外部に効率よく放熱するためには、蓄熱材Ａ４６あるいは蓄熱材Ｂ４７の蓄熱温度を冷媒の凝縮温度と外気の温度の中間に設定することが望ましい。しかしながら、冷媒の凝縮温度と外気の温度は一定でないため、異なる蓄熱温度を持つ蓄熱材Ａ４６と蓄熱材Ｂ４７のように複数の蓄熱材を組合せることで、より広範囲の外気温度で有効に利用することができる。また、外気の温度が２０℃より低い場合は放熱能力向上の効果が小さく、外気の温度が４０℃より高い場合は冷蔵庫の開口部の結露防止の観点から、主として防露パイプＡ４１を使用するので、蓄熱材Ａ４６と蓄熱材Ｂ４７の蓄熱温度は２０〜４０℃に設定することが望ましい。

なお、本発明の実施の形態１においては、防露パイプＢ４２は防露パイプＡ４１と同様の円管であり、アウミニウム箔テープ（図示せず）を用いて冷蔵庫の外郭面５１に熱結合しながら固定したが、冷蔵庫の外郭面５１との接触面積を拡大するために防露パイプＢ４２として多パスの扁平管からなる冷媒配管を用いてもよい。また、冷蔵庫の外郭面５１との間にシリコンシーラなどの熱伝導性部材を形成することで、微細な空間を埋めて実接触面積を拡大してもよい。これによって、防露パイプＢ４２から冷蔵庫の外郭面５１への熱抵抗を抑制して、蓄熱効率を向上することができる。これは、防露パイプＢ４２から冷蔵庫の外郭面５１へ伝熱する際に、外郭面５１から外気への放熱と、防露パイプＢ４２及び外郭面５１から蓄熱材Ａ４６あるいは蓄熱材Ｂ４７への伝熱を同時に行うため、蓄熱材を配置しない従来の冷蔵庫に比べて、防露パイプＢ４２から冷蔵庫の外郭面５１への伝熱量を２〜３倍に向上させる必要があるためである。

以上のように、本発明の冷蔵庫は、防露パイプＢ４２の近傍に蓄熱材Ａ４６及び蓄熱材Ｂ４７を配置するとともに、蓄熱材Ａ４６及び蓄熱材Ｂ４７を冷蔵庫の外郭面５１と防露パイプＢ４２の両方に熱的に接触させることにより、防露パイプＢ４２使用時に蓄熱材Ａ４６あるいは蓄熱材Ｂ４７が吸熱した排熱を防露パイプＢ４２不使用時に放熱することで、防露パイプＢ４２の放熱量を増大することができ、さらなる省エネルギー化を図ることができる。

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バルブ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
１５下部機械室
１６上部機械室
１９圧縮機
２０蒸発器
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
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蓄熱材Ａ
４７蓄熱材Ｂ

Claims

少なくとも圧縮機、蒸発器、主凝縮器、防露パイプ、絞りを有する冷凍サイクルを備え、前記主凝縮器の下流側に接続した流路切換バルブと、前記流路切換バルブの下流側に接続した防露パイプＡと、冷蔵庫の背面側外郭面から放熱するとともに、前記防露パイプＡと並列に接続されたバイパス回路として使用される防露パイプＢと、内壁面と発泡ウレタン断熱材と真空断熱材と前記背面側外郭面からなる断熱壁とを有し、前記真空断熱材と前記背面側外郭面との間に空間を前記背面側外郭面から突出して設けるとともに、前記空間内に蓄熱材と防露パイプＢを収納し、前記蓄熱材は、前記防露パイプＢと冷蔵庫の背面側外郭面の両方に熱結合されたことを特徴とする冷蔵庫。
熱伝導性のある容器に収納され、蓄熱温度２０〜４０℃、融点が８０℃以上のパラフィン系潜熱蓄熱材からなる蓄熱材を有することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
異なる蓄熱温度を持つ複数の蓄熱材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。