JP6709363B2

JP6709363B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP6709363B2
Application number: JP2015223736A
Authority: JP
Inventors: 博樹坂部; 青木　均史; 均史青木
Original assignee: Qingdao Haier Co Ltd; Aqua Co Ltd
Current assignee: Qingdao Haier Co Ltd; Aqua Co Ltd
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2035-11-16
Also published as: CN106568270A; JP2017090017A; WO2018076583A1

Description

本発明は、貯蔵室内に食品等を冷却保存する冷蔵庫に関し、特に、強制循環式の蒸発器と直冷式の蒸発器とを有する冷蔵庫に関する。

従来、蒸発器によって冷却された空気を貯蔵室に強制循環させる冷蔵庫がある。例えば、特許文献１に、この種の冷蔵庫が開示されている。この種の冷蔵庫では、冷却室の内部に蒸発器が配設され、その蒸発器で冷却された空気は、送風機によって冷却室から送り出されて、供給風路を介して貯蔵室に供給される。貯蔵室は、冷蔵室及び冷凍室等の複数の収納室に区画されることが多く、各収納室への冷気の供給量は、供給風路に設けられるダンパ等を開閉することによって制御される。

また、この種の冷蔵庫において、蒸発器に付着した霜を融かすために除霜運転が行われる。除霜運転では、圧縮機及び送風機が停止され、冷却室の内部に設けられる電気加熱式の除霜ヒータ等によって冷却室の内部が加熱される。その際、除霜ヒータによって暖められた冷却室内の空気が貯蔵室に流入して貯蔵室の温度が上昇することを抑制するため、供給風路に設けられるダンパ等が閉じられる。

また、冷気を強制循環させる送風機を持たず、蒸発器と熱交換した冷気の自然対流によって貯蔵室内を冷却する直冷式の冷蔵庫が知られている。例えば、特許文献２に、この種の冷蔵庫が開示されている。この種の冷蔵庫においては、貯蔵室を冷却する蒸発器は、貯蔵室の壁面を構成する断熱箱体の内部や、貯蔵室の内部に配設される。また、蒸発器に付着した霜を融かすために、オフサイクルデフロスト等が行われ、貯蔵室内における除霜水の再凍結を防止するために、電気ヒータ等による加熱が行われる。

特開２０１３−２０００７４号公報特開２００９−１９８０７９号公報

しかしながら、上記した従来技術の冷蔵庫では、貯蔵室内の温度上昇を抑制して食品の品質を保持する観点から改善の余地があった。

具体的には、特許文献１に記載された従来技術のような強制循環式の冷蔵庫では、蒸発器に付着する霜の量が多く、貯蔵室から多量の水分が奪われる。そして、蒸発器に付着した霜を融かす除霜運転では、貯蔵室内の温度が上昇し易い。

図５を参照して詳述する。図５は、従来技術の強制循環式の冷蔵庫における除霜運転の制御の例を示すタイムチャート及び貯蔵室内の温度変化を示すグラフである。同図に示す従来例の冷蔵庫は、冷蔵室と冷凍室とに区画される貯蔵室を有し、冷却室から冷蔵室につながる供給風路にダンパを備えている。

図５に示すように、従来技術の冷蔵庫では、時間Ｔ１１から時間Ｔ１２までの除霜運転において、圧縮機及び送風機が停止され、ダンパが閉じられ、除霜ヒータによる加熱が行われる。そして、時間Ｔ１２で除霜ヒータによる加熱が終了し、所定の遅延時間の後、時間Ｔ１３で圧縮機及び送風機が稼働され、貯蔵室を冷却する冷却運転が再開される。ここで、図５に鎖線楕円Ｘで示す如く、従来技術の冷蔵庫では、除霜運転からその後の冷却運転再開直後にかけて、貯蔵室、特に、冷凍室の温度が著しく上昇する。

また、特許文献２に記載された従来技術のような直冷式の冷蔵庫においては、蒸発器が貯蔵室の周壁若しくは内部に配設されるので、貯蔵室内の温度は、蒸発器の温度変化の影響を直接的に受け易い。そのため、除霜のために蒸発器の温度を上昇させると、貯蔵室内の温度が上昇し易い。

このように冷凍室内の温度上昇によって冷凍室内の温度変化が大きくなると、冷凍されている食品と周囲の空気との温度差が大きくなり、水蒸気圧差に起因する水分昇華により食品が乾燥し、いわゆる冷凍焼けが生ずる。また、大きな温度変化により、食品の解凍、再凍結が起こると、食品内部の氷結晶が大きくなり、食品の細胞が破壊されてしまうという、いわゆるドリップの問題もある。即ち、冷凍室の内部に保存される食品等の品質が劣化してしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、貯蔵室内の温度上昇を抑制することができ、食品等の高鮮度保存が可能な冷蔵庫を提供することにある。

本発明の冷蔵庫は、少なくとも冷蔵室と冷凍室とに区画される貯蔵室と、前記貯蔵室に供給風路を介してつながる冷却室に配設される第１の蒸発器と、前記第１の蒸発器で冷却された空気を前記冷却室から前記貯蔵室へと流す送風機と、前記冷蔵室につながる前記供給風路に介装される第１の風路開閉器と、前記冷凍室につながる前記供給風路に介装される第２の風路開閉器と、前記冷凍室の内部若しくは周囲に配設されて前記第１の蒸発器に対して並列な冷媒経路に接続される第２の蒸発器と、前記第１の蒸発器及び前記第２の蒸発器に夫々冷媒を流すか否かを切り替える切替手段と、前記第１の蒸発器若しくは前記第２の蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮する圧縮機と、前記第１の蒸発器に付着した霜を融かす除霜ヒータと、を具備し、前記除霜ヒータによって除霜を行う際、前記圧縮機を稼働し、前記送風機を停止し、前記第１の風路開閉器及び前記第２の風路開閉器を閉じ、前記切替手段を切り替えて前記第２の蒸発器につながる冷媒経路のみに冷媒を流し、前記除霜ヒータによる加熱を終了した後、前記切替手段を切り替えて前記第１の蒸発器につながる冷媒経路に冷媒を流し、その後、前記送風機を稼働し、前記第１の風路開閉器を開き、その後、前記第１の風路開閉器を閉じて前記第２の風路開閉器を開くことを特徴とする。

また、本発明の冷蔵庫は、前記第１の蒸発器の上流の冷媒経路に設けられる第１の絞り手段と、前記第１の蒸発器の下流の冷媒経路に設けられる第１のアキュームレータと、前記第１のアキュームレータの下流の冷媒経路に設けられて前記第１の絞り手段を流れる冷媒と熱交換を行う第１の内部熱交換器と、前記第２の蒸発器の上流の冷媒経路に設けられる第２の絞り手段と、前記第２の蒸発器の下流の冷媒経路に設けられる第２のアキュームレータと、前記第２のアキュームレータの下流の冷媒経路に設けられて前記第２の絞り手段を流れる冷媒と熱交換を行う第２の内部熱交換器と、を具備することを特徴とする。

本発明の冷蔵庫によれば、冷却室に配設される強制循環式の第１の蒸発器と、冷凍室の内部若しくは周囲に配設されて第１の蒸発器に対して並列な冷媒経路に接続される直冷式の第２の蒸発器と、冷媒経路を切り替える切替手段と、冷蔵室につながる供給風路に介装される第１の風路開閉器と、冷凍室につながる供給風路に介装される第２の風路開閉器と、を備える。

このような構成により、切替手段を切り替えて、第１の風路開閉器及び第２の風路開閉器を夫々開閉することにより、冷蔵室については、強制循環式の冷却を、冷凍室については、強制循環式の冷却と直冷式の冷却とを切り替えて実行することができる。これにより、冷蔵室及び冷凍室を夫々好適な温度に維持することができる。また、除霜回数を減らして、冷凍室の過度な乾燥を抑制することができる。その結果、食品の鮮度を保持することができる。

具体的には、冷媒を第２の蒸発器に流すように切替手段を切り替え、冷凍室につながる第２の風路開閉器を閉じて圧縮機を稼動することにより、送風機を稼動することなく、第２の蒸発器によって冷凍室内を冷却することができる。

これにより、第１の蒸発器への着霜を減らし、冷凍室の過度の乾燥を抑制して、従来技術の強制循環式の冷蔵庫に比べて、除霜運転の頻度を下げることができる。その結果、冷凍室内の温度上昇やそれに起因する食品の乾燥等を抑制することができる。また、除霜のための消費電力量や送風機の消費電力量も削減することができる。

また、冷媒を第１の蒸発器に流すように切替手段を切り替え、冷凍室につながる第２の風路開閉器を開いて圧縮機及び送風機を稼動することにより、第１の蒸発器によって冷凍室内を冷却することができる。

これにより、第１の蒸発器に霜を付着させて第２の蒸発器への着霜を減らし、従来技術の直冷式の冷蔵庫に比べて、第２の蒸発器の除霜回数を減らすことができる。その結果、除霜による冷凍室内の温度上昇を抑制でき、冷凍室に保存される食品の品質を長期に亘って良好に保持することができる。また、除霜のための消費電力量が削減されるという効果も得られる。

また、送風機を稼動して第１の風路開閉器を開くことにより、第１の蒸発器に付着した霜の融解熱を利用して冷蔵室を冷却することができると共に、霜の水分によって冷蔵室内を加湿することができる。これにより、冷蔵室内の食品の乾燥を抑止して、その品質を保持することができる。

また、本発明によれば、第１の蒸発器が設けられる第１の冷媒経路には、第１の絞り手段、第１の蒸発器、第１のアキュームレータ及び第１の内部熱交換器が順次設けられる。他方、第２の蒸発器が設けられる第２の冷媒経路には、第２の絞り手段、第２の蒸発器、第２のアキュームレータ及び第２の内部熱交換器が順次設けられる。このような構成により、第１の蒸発器を利用する冷却運転及び第２の蒸発器を利用する冷却運転の夫々について、液冷媒が圧縮機に吸入されることを防止しつつ高効率な冷却を行うことができる。これにより、貯蔵室内に収納される食品等を好適に冷却することができる。

また、本発明によれば、第１の蒸発器に付着した霜を融かす除霜ヒータを有し、除霜ヒータによって除霜を行う際、圧縮機を稼働し、送風機を停止し、第１の風路開閉器及び第２の風路開閉器を閉じ、切換手段を切り替えて第２の蒸発器につながる冷媒経路のみに冷媒を流すことができる。これにより、第１の蒸発器を除霜する際に、第２の蒸発器で冷凍室を冷却することができるので、冷凍室の温度上昇が抑えられる。これにより、冷凍室に収納される食品等の乾燥等が抑制され、食品等を高鮮度に保存することができる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫の概略を示す構成図である。本発明の実施形態に係る冷蔵庫の第２の蒸発器を示す断面図である。本発明の実施形態に係る冷蔵庫の制御系統を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る冷蔵庫の除霜運転の制御を示すタイムチャート及び貯蔵室内の温度変化を示すグラフである。従来技術の冷蔵庫における除霜運転の制御を示すタイムチャート及び貯蔵室内の温度変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る冷蔵庫を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る冷蔵庫１の概略を示す構成図である。図１では、冷蔵庫１の側面断面を示す略図と冷凍サイクル回路２０を示す略図とを重ねている。図１に示すように、冷蔵庫１は本体としての断熱箱体２を備え、該断熱箱体２の内部には食品等を貯蔵する貯蔵室が形成されている。

貯蔵室の内部は、保存温度の異なる２つの収納室、即ち冷蔵温度域の冷蔵室３と冷凍温度域の冷凍室４とに区画されている。冷蔵室３と、その下段に位置する冷凍室４との間は、断熱仕切壁７によって仕切られている。冷蔵室３及び冷凍室４の内部には、食品等を収納するための図示しない棚や図示しない収納容器等が配設される。

冷蔵庫１の本体である断熱箱体２は、前面に開口部を有する鋼板製の外箱２ａと、該外箱２ａ内に間隙を持たせて配設される合成樹脂製の内箱２ｂと、前記外箱２ａと内箱２ｂとの間隙に充填発泡される発泡ポリウレタン製の断熱材２ｃと、から構成されている。

断熱箱体２の前面は開口しており、冷蔵室３及び冷凍室４に夫々対応する前記開口には、各々断熱性の扉５、６が開閉自在に設けられている。なお、扉５、６の庫内側に、収納ポケット等を設けても良い。また、冷蔵庫１は、扉５、６の開閉を検知する扉開閉センサ４４を備えている。

なお、貯蔵室を更に細かく区画して、例えば、製氷室や野菜室等、その他の収納室を形成し、各収納室に夫々対応する複数の扉を設けることもできる。そして、各収納室に、各扉と一体となって引き出し可能な収納容器等を設けても良い。

冷蔵室３の奥面及び天面には、後述する第１の蒸発器２２で冷却された空気を冷蔵室３の内部へと導く供給風路１０が形成されている。供給風路１０は、冷蔵室３の奥面を構成する合成樹脂製の仕切体と断熱箱体２の内箱２ｂとによって挟まれた空間である。前記仕切体には、供給風路１０内を流通してきた冷気を冷蔵室３の内部へと供給するための吹出口が形成されている。

冷凍室４の奥面には、冷凍室４及び供給風路１０につながる供給風路９が形成されている。供給風路９は、合成樹脂製の仕切体によって冷凍室４と仕切られている。そして、前記仕切体には、冷凍室４へと冷気を流す吹出口が形成されており、その吹出口には、第２の風路開閉器としての冷凍ダンパ１２が配設されている。なお、以下の説明では、適宜、冷凍ダンパ１２を、Ｆダンパ１２と言う。

また、冷蔵室３につながる供給風路１０には、第１の風路開閉器としての冷蔵ダンパ１１が設けられる。なお、以下の説明では、適宜、冷蔵ダンパ１１を、Ｒダンパ１１と言う。供給風路９と供給風路１０とは、Ｒダンパ１１を介して連通している。

Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２は、一辺が回動自在に軸支された開閉蓋としての板状体と駆動モータとからなるモータダンパである。なお、第１の風路開閉器若しくは第２の風路開閉器としては、これらの例に限定されるものではなく、例えば、スライド式の開閉板を用いたもの等、他の形式の開閉装置を採用することも可能である。

Ｒダンパ１１を開閉することにより、供給風路９から供給風路１０に空気を流すか否かを調節することができる。また、Ｒダンパ１１の適切な開閉動作を行うことにより、冷蔵室３に供給される冷気の流量を調節することができる。

また、Ｆダンパ１２を開閉することにより、供給風路９から冷凍室４に空気を流すか否かを調節することができる。Ｆダンパ１２の適切な開閉動作を行うことにより、冷凍室４に供給される冷気の流量を調節することができる。

供給風路９の奥側の断熱箱体２の内部には、合成樹脂製の仕切体によって供給風路９と仕切られて、冷却室８が形成されている。冷却室８の内部には、そこを循環する空気を冷却するための第１の蒸発器２２が配設されている。第１の蒸発器２２の詳細については、後述する。

また、冷却室８の内部の第１の蒸発器２２の下方には、第１の蒸発器２２に付着した霜を融かして除去する除霜手段として、除霜ヒータ１４が設けられている。除霜ヒータ１４は、例えば、ガラス管で保護された電気抵抗加熱式のヒータである。また、冷却室８の下部には、冷凍室４から冷却室８へと空気を戻すための戻り口が設けられている。

冷却室８の上部には、供給風路９につながる開口である送り口が形成され、その送り口には、冷気を循環させるための送風機１３が取り付けられている。即ち、送風機１３は、第１の蒸発器２２で冷却された空気を冷却室８から貯蔵室へと流すものである。送風機１３は、回転式のプロペラファンと、図示しないファンモータと、風洞が形成された図示しないケーシングと、を有する軸流送風機である。なお、送風機１３として、例えば、ケーシングを備えない形式のプロペラファンとモータとの組み合わせや、シロッコファン等、その他の形式の送風機を採用しても構わない。

冷蔵室３の内部には、冷蔵室３の内部の温度を検出する冷蔵室温度センサ１８が設けられる。以下の説明では、適宜、冷蔵室温度センサ１８を、Ｒセンサ１８と言う。冷凍室４の内部には、冷凍室４の内部の温度を検出する冷凍室温度センサ１９が設けられる。以下、適宜、冷凍室温度センサ１９を、Ｆセンサ１９と言う。なお、Ｒセンサ１８及びＦセンサ１９を取り付ける位置は、図１に示す位置に限定されない。また、冷蔵庫１は、庫外の温度を検出する庫外温度センサ４３、及び第１の蒸発器２２の温度を検出する冷却器温度センサ４５を備えている。

冷蔵庫１は、冷却手段として蒸気圧縮式の冷凍サイクル回路２０を備える。冷凍サイクル回路２０は、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、圧縮された高温高圧の冷媒と庫外の空気との間で熱交換を行って冷媒を凝縮させる凝縮器２４と、を有する。圧縮機２１、凝縮器２４の一部、及び凝縮器２４に送風する図示しない放熱ファン等は、冷蔵庫１の下部奥側に形成される機械室に配設される。なお、冷蔵庫１では、冷凍サイクル回路２０の冷媒としてＲ６００ａ、即ちイソブタンを用いている。

また、冷凍サイクル回路２０は、冷却室８の内部に配設されて強制循環式の冷却を行う第１の蒸発器２２と、冷凍室４の内部若しくは周囲に配設されて直冷式の冷却を行う第２の蒸発器２３と、を有する。

第１の蒸発器２２は、例えば、伝熱管の内部を冷媒流路とするフィンチューブ式の熱交換器である。第１の蒸発器２２を流れる冷媒は、冷却室８を流れる空気と熱交換して蒸発する。これにより、冷却室８を流れる空気が冷やされ、その冷やされた空気が冷蔵室３及び冷凍室４に供給される。なお、第１の蒸発器２２として、他の形式の熱交換器、例えば、扁平多孔管や異形管を用いた熱交換器等を採用することも可能である。

第２の蒸発器２３としては、例えば、伝熱管の内部を冷媒流路として、その伝熱管の外面に伝熱促進用のワイヤ、フィン、伝熱シート等を備えた各種熱交換器を採用し得る。また、第２の蒸発器２３は、一対の鋼板を重ね合わせて接合し、該鋼板の間に冷媒流路を形成した、いわゆるロールボンド式の熱交換器であっても良い。なお、第２の蒸発器２３の詳細については、図２を参照して後述する。第２の蒸発器２３を流れる冷媒は、冷凍室４内の空気と熱交換して蒸発する。これにより、冷凍室４が冷却される。

第２の蒸発器２３は、第１の蒸発器２２が設けられる冷媒経路である第１の冷媒経路Ａに対して並列に形成される第２の冷媒経路Ｂに設けられる。即ち、冷凍サイクル回路２０は、三方弁２５、第１の絞り手段２６、第１の蒸発器２２、第１のアキュームレータ２８、第１の内部熱交換器３０及び圧縮機２１に順次つながる第１の冷媒経路Ａを有する。また、冷凍サイクル回路２０は、三方弁２５、第２の絞り手段２７、第２の蒸発器２３、第２のアキュームレータ２９、第２の内部熱交換器３１及び圧縮機２１に順次つながる第２の冷媒経路Ｂを有する。

具体的には、第１の蒸発器２２及び第２の蒸発器２３には、高圧の液冷媒を絞り膨張させる第１の絞り手段２６及び第２の絞り手段２７が夫々接続される。第１の絞り手段２６及び第２の絞り手段２７は、例えば、キャピラリーチューブ等である。第１の絞り手段２６及び第２の絞り手段２７の上流側には、切替手段としての三方弁２５が設けられる。

そして、三方弁２５を切り替えることにより、凝縮器２４の出口側の冷媒経路は、第１の冷媒経路Ａ及び第２の冷媒経路Ｂに夫々接続される。なお、三方弁２５は、第１の冷媒経路Ａ及び第２の冷媒経路Ｂの双方を閉じること若しくは双方を開くことが可能な切替手段であっても良い。

また、三方弁２５は、第１の冷媒経路Ａ及び第２の冷媒経路Ｂに流れる冷媒の量を夫々調整可能な流量調整弁等であっても良い。また、三方弁２５に代わる切替手段として、第１の冷媒経路Ａ及び第２の冷媒経路Ｂに夫々電磁開閉弁等を設けても良い。また例えば、三方弁２５に代わる切替手段として、第１の冷媒経路Ａ及び第２の冷媒経路Ｂに夫々接続される全閉可能な電子式膨張弁等を採用しても良い。

第１の冷媒経路Ａの第１の蒸発器２２の下流には、液冷媒を一時的に貯留して圧縮機２１への液戻りを抑制する第１のアキュームレータ２８が設けられる。第１の冷媒経路Ａの第１のアキュームレータ２８の下流には、第１の絞り手段２６を流れる冷媒と、第１のアキュームレータ２８から圧縮機２１に戻る冷媒と、の間で熱交換を行う第１の内部熱交換器３０が形成される。

同様に、第２の冷媒経路Ｂの第２の蒸発器２３の下流には、第２のアキュームレータ２９が設けられる。第２のアキュームレータ２９の下流には、第２の絞り手段２７を流れる冷媒と、第２のアキュームレータ２９から圧縮機２１に戻る冷媒と、の間で熱交換を行う第２の内部熱交換器３１が形成される。

このような構成により、第１の蒸発器２２を利用する冷却運転及び第２の蒸発器２３を利用する冷却運転の夫々について、液冷媒が圧縮機２１に吸入されることを防止しつつ高効率な冷却を行うことができる。これにより、貯蔵室内に収納される食品等を好適に冷却することができる。

図２は、冷蔵庫１の第２の蒸発器２３を示す断面図であり、第２の蒸発器２３が冷蔵室３と冷凍室４とを区画する断熱仕切壁７の内部に設けられる例を示すものである。なお、前述のとおり、第２の蒸発器２３としては、各種形式の熱交換器を採用可能であり、第２の蒸発器２３は、冷凍室４の内部に設けられても良い。

図２に示すように、第２の蒸発器２３は、冷凍室４の周囲、詳しくは天面を区画する合成樹脂製の仕切体７ａの冷凍室４に対して反対側となる面に取り付けられる伝熱管３５を有する。伝熱管３５の管内は、冷媒が流れる流路となる。また、第２の蒸発器２３は、伝熱管３５の外面を覆い仕切体７ａに貼付される伝熱シート３６を有する。伝熱シート３６は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属等からなるシート材である。なお、断熱仕切壁７の内部には、例えば、発泡ポリウレタンやポリスチレン等から形成される断熱材７ｂが設けられる。

このような構成の第２の蒸発器２３により、冷凍室４の収納空間を広く確保することができる。また、第２の蒸発器２３は、冷凍室４の内部に露出しないので、食品等を収納する際や、冷凍室４を清浄する際等に邪魔にならない。また、伝熱シート３６が設けられることにより、冷凍室４周囲の仕切体７ａを略均一に冷却して、冷凍室４の内部を効率的に冷却することができる。よって、冷凍室４に保存される食品等の品質を好適に保持することができる。

なお、断熱箱体２（図１参照）の内箱２ｂ（図１参照）は、冷蔵室３を区画する上段部分と、冷凍室４を区画する下段部分と、の２つに分割されても良く、冷蔵室３と冷凍室４は、内箱２ｂ及び断熱材２ｃ（図１参照）によって区画されても良い。そのような構成の場合、伝熱管３５は、冷凍室４の天面を構成する内箱２ｂの冷凍室４に対して反対側となる面に取り付けられることになる。

図３は、冷蔵庫１の制御系統を示すブロック図である。図３に示すように、冷蔵庫１は、各構成機器を制御する制御装置４０を備えている。制御装置４０は、所定の演算を実行するマイクロプロセッサを備えた制御手段であり、時間演算を実行するタイマ４１を有する。

制御装置４０の入力には、冷蔵室３（図１参照）の温度を検出するＲセンサ１８、冷凍室４（図1参照）の温度を検出するＦセンサ１９、利用者が各種設定値を入力する操作パネル４２、庫外温度センサ４３、扉開閉センサ４４及び冷却器温度センサ４５が接続される。

Ｒセンサ１８、Ｆセンサ１９、庫外温度センサ４３、扉開閉センサ４４及び冷却器温度センサ４５は、制御装置４０が冷却負荷の演算に必要な情報を検出するための負荷検出手段である。また、制御装置４０は、その他の負荷検出手段として、圧縮機２１の電流や電圧等を検出する機能を備える。

制御装置４０の出力には、Ｒダンパ１１、Ｆダンパ１２、圧縮機２１、送風機１３、除霜ヒータ１４及び三方弁２５が接続される。なお、制御装置４０には、その他の図示しないセンサ類や制御対象機器が接続される。

制御装置４０は、Ｒセンサ１８、Ｆセンサ１９、操作パネル４２、庫外温度センサ４３、扉開閉センサ４４及び冷却器温度センサ４５等の入力に基づき所定の演算を実行し、Ｒダンパ１１、Ｆダンパ１２、圧縮機２１、送風機１３、除霜ヒータ１４及び三方弁２５等を制御する。

次に、図１及び図３を参照して、冷蔵庫１の冷却動作について詳細に説明する。冷蔵庫１では、三方弁２５を切り替えて、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２を夫々開閉することにより、冷蔵室３については、強制循環式の冷却を、冷凍室４については、強制循環式の冷却と直冷式の冷却とを切り替えて実行することができる。強制循環式の冷却は、第１の蒸発器２２を利用して行われ、直冷式の冷却は、第２の蒸発器２３を利用して行われる。

ここで、制御装置４０は、冷蔵庫１の冷却負荷に応じて、冷蔵庫１の運転、即ち圧縮機２１及び送風機１３の稼働及び停止、三方弁２５の切り替え、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２の開閉等を制御する。

冷蔵庫１の冷却負荷の値は、Ｒセンサ１８によって検出される冷蔵室３の温度、Ｆセンサ１９によって検出される冷凍室４の温度、庫外温度センサ４３によって検出される庫外の温度、扉開閉センサ４４によって検出される扉５、６の開閉状況、圧縮機２１の負荷、操作パネル４２から入力される各種設定値等に基づいて算出される。また、制御装置４０のタイマ４１及び学習機能等を利用して、冷却負荷の変化状況を記憶し、冷却負荷を予測する演算が行われても良い。

先ず、強制循環式の冷却運転について説明する。冷蔵庫１の冷却負荷が大きく、貯蔵室の冷却が必要であると判断した場合、制御装置４０は、強制循環式の冷却運転を実行する。強制循環式の冷却運転では、制御装置４０は、圧縮機２１を稼動し、三方弁２５を第１の冷媒経路Ａに冷媒が流れるように切り替える。

これにより、圧縮機２１によって圧縮されて高温高圧となった冷媒は、凝縮器２４において放熱して凝縮し、第１の絞り手段２６によって減圧されて絞り膨張し、第１の蒸発器２２に流れる。第１の蒸発器２２において、低温の液冷媒は蒸発し、その冷媒との熱交換によって冷却室８内の空気が冷却される。

そして、制御装置４０は、送風機１３を稼働し、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２を適宜開閉する。例えば、制御装置４０は、Ｒセンサ１８で検出される冷蔵室３の温度に基づきＲダンパ１１を開閉し、Ｆセンサ１９で検出される冷凍室４の温度に基づきＦダンパ１２を開閉しても良い。

Ｒダンパ１１が開かれることにより、第１の蒸発器２２で冷却された空気は、送風機１３によって送り出されて、供給風路９及び供給風路１０を順次経由して、冷蔵室３に供給される。これにより、冷蔵室３が冷却される。

他方、Ｆダンパ１２が開かれることにより、第１の蒸発器２２で冷却された空気は、送風機１３によって送り出されて供給風路９を経由して冷凍室４に供給される。これにより、冷凍室４が冷却される。

貯蔵室の冷却が不要になった場合、例えば、冷蔵室３の温度及び冷凍室４の温度が共に所定の基準温度以下に低下した場合、制御装置４０は、圧縮機２１及び送風機１３を停止し、三方弁２５を閉じ、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２を閉じる。これにより、強制循環式の冷却運転が停止される。

なお、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２は、同時に開かれても良い。これにより、冷蔵室３及び冷凍室４を同時に冷却することができる。また、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２は、択一的に、即ち交互に開かれても良い。これにより、第１の蒸発器２２における冷媒の蒸発温度を、冷蔵室３及び冷凍室４の冷却に夫々適した温度にすることができ、高効率な冷却を行うことができる。

また、強制循環式の冷却運転において、制御装置４０は、Ｒダンパ１１が開かれている状態の積算時間を計測し、その積算時間が所定の上限値を超えたら、Ｒダンパ１１を閉じる制御を行っても良い。また、同様に、制御装置４０は、Ｆダンパ１２が開かれている状態の積算時間を計測し、その積算時間が所定の上限値を超えたら、Ｆダンパ１２を閉じる制御を行っても良い。

次に、第２の蒸発器２３を利用した直冷式の冷却運転について説明する。直冷式の冷却運転では、制御装置４０は、圧縮機２１を稼動し、三方弁２５を第２の冷媒経路Ｂに切り替える。これにより、凝縮器２４を出た冷媒は、第２の絞り手段２７で減圧されて、第２の蒸発器２３へと流れる。そして、第２の蒸発器２３を流れる冷媒の蒸発により冷凍室４の冷却が行われる。

このように第２の蒸発器２３による直冷式の冷却運転によって冷凍室４が冷やされることにより、第１の蒸発器２２への過度の着霜及び冷凍室４の乾燥が抑制されると共に、効率の良い冷却が可能となる。

ここで、制御装置４０は、冷蔵庫１の冷却負荷に応じて、前述した第１の蒸発器２２による強制循環式の冷却運転と、第２の蒸発器２３による直冷式の冷却運転と、を適宜切り替えて実行する。また、各冷却運転が実行される経過時間等に基づいて冷却運転が切り替えられても良い。例えば、第１の蒸発器２２による冷蔵室３の強制循環式の冷却と、第２の蒸発器２３による冷凍室４の直冷式の冷却とは、所定の時間で切り替えられて、交互に実行されても良い。

また、冷凍室４の冷却において、第１の蒸発器２２を利用した強制循環式の冷却運転と、第２の蒸発器２３を利用した直冷式の冷却運転と、が組み合わされて実行されても良い。冷凍室４の冷却において、第１の蒸発器２２を利用した強制循環式の冷却が行われることよって、冷凍室４の空気を冷却室８に循環させて、第１の蒸発器２２に霜を付着させることができる。

これにより、第２の蒸発器２３への着霜を減らすことができ、従来技術の直冷式の冷蔵庫に比べて、第２の蒸発器２３の除霜回数を減らすことができる。よって、冷凍室４の温度変化を小さく抑えることができると共に、冷凍室４の乾燥を抑制することができ、冷凍室４に保存される食品等の品質劣化を抑制することができる。

また、前述のとおり、第２の蒸発器２３による直冷式の冷却運転が行われることにより、第１の蒸発器２２への着霜も少なくなり、従来技術の強制循環式の冷蔵庫に比べて、第１の蒸発器２２の除霜回数も減らすことができる。よって、冷蔵室３についても温度変化を小さく抑えことができ、食品等の品質を保持することができる。また、除霜の回数が少なくなることにより、除霜のための除霜ヒータ１４の消費電力量や除霜後の再冷却のための消費電力量を削減することができる。

なお、上記の例では、圧縮機２１を稼動して冷蔵室３を冷却する例を示したが、圧縮機２１を停止した状態で、送風機１３を稼動してＲダンパ１１を開くことにより、第１の蒸発器２２で霜として回収した水分によって冷蔵室３内を加湿することができる。これにより、冷蔵室３内の食品の乾燥を抑え、その品質を保持することができる。また、第１の蒸発器２２に付着した霜の融解熱を利用して冷蔵室３を冷却することも可能である。これにより、冷却のための消費電力量及び除霜のための消費電力量を削減することができ、更なる省エネルギを図ることができる。

次に、図１、図３及び図４を参照して、冷蔵庫１の除霜運転について詳細に説明する。図４は、冷蔵庫１の除霜運転の制御を示すタイムチャート及び貯蔵室内の温度変化を示すグラフである。

冷却運転を継続すると、第１の蒸発器２２の表面に霜が付着し、伝熱が阻害され、空気流路が塞がれる。制御装置４０は、冷却器温度センサ４５によって検出される蒸発温度の低下等から第１の蒸発器２２への着霜を判断し、若しくはタイマ４１によって判断し、除霜運転を実行する。

具体的には、図４に示すように、制御装置４０は、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの除霜運転において、送風機１３を停止し、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２を閉じ、除霜ヒータ１４に通電する。そして、制御装置４０は、圧縮機２１を稼働し、三方弁２５を切り替えて第２の冷媒経路Ｂのみに冷媒を流す。つまり、除霜運転において、第１の蒸発器２２には冷媒が流れず、第２の蒸発器２３のみに冷媒が流れる。

第１の蒸発器２２に冷媒が流れず、除霜ヒータ１４によって冷却室８の内部が加熱されることによって、第１の蒸発器２２に付着した霜が融かされる。その際、送風機１３は停止した状態で、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２が閉じられているので、除霜ヒータ１４によって暖められた冷却室８内の空気が冷蔵室３や冷凍室４に流れ込むことが抑えられる。これにより、貯蔵室の温度上昇が抑制される。

また、第１の蒸発器２２を除霜する際に、圧縮機２１が稼働され、第２の蒸発器２３につながる第２の冷媒経路Ｂにのみ冷媒が流されるので、第２の蒸発器２３で冷凍室４を冷却することができる。これにより、冷凍室４の温度上昇が抑えられて、冷凍室４に収納される食品等の乾燥等が抑制され、食品等の品質劣化を抑制することができる。

時間Ｔ２は、除霜ヒータ１４による加熱の終了時間である。制御装置４０は、冷却器温度センサ４５によって検出される第１の蒸発器２２の温度が所定の値まで上昇することを検知して、除霜の完了を判断し、除霜ヒータ１４による加熱を終了する。なお、制御装置４０は、タイマ４１によって時間の経過を判断し、所定の時間が経過したら、除霜ヒータ１４の通電を遮断しても良い。

時間Ｔ２で除霜ヒータ１４による加熱が停止された後、時間Ｔ３までの所定の時間、第２の蒸発器２３を利用した冷凍室４の冷却が継続して行われる。これにより、冷凍室４を冷却しつつ、第１の蒸発器２２への霜残りを減らすと共に、霜が融けることによって生じる水が冷却室８の外部に排出されるための時間を確保することができる。

その後、時間Ｔ３で、制御装置４０は、第１の冷媒経路Ａに冷媒を流すように、三方弁２５を切り替える。これにより、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間、第１の蒸発器２２によって冷却室８の内部が冷却される。これにより、冷却運転を再開した直後の貯蔵室の温度上昇が抑えられる。

なお、時間Ｔ２から時間Ｔ４までの間、制御装置４０は、送風機１３を停止した状態、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２を閉じた状態に維持する。これにより、除霜ヒータ１４によって暖められた冷却室８内の空気が、その温度が高い状態で貯蔵室に流れ込むことが抑制される。

そして、時間Ｔ４で、冷蔵室３の冷却が再開される。具体的には、制御装置４０は、図示しない温度センサ等によって冷却室８内の温度が所定の温度まで低下したことを検知して、若しくはタイマ４１によって所定の時間が経過したことを判断して、送風機１３を稼働し、Ｒダンパ１１を開く。これにより、第１の蒸発器２２を利用した冷蔵室３の冷却運転が再開される。

その後、時間Ｔ５で、制御装置４０は、Ｒダンパ１１を閉じ、Ｆダンパ１２を開き、冷凍室４の冷却を再開させる。これにより、第１の蒸発器２２を利用した強制循環式の冷却によって冷凍室４が冷やされる。このように、除霜運転の後に、先ず、Ｒダンパ１１を開き冷蔵室３を冷却した後、Ｆダンパ１２を開き冷凍室４の冷却を行うことにより、保冷温度の低い冷凍室４に対する除霜運転の影響を小さくして、冷凍室４の温度上昇を抑えることができる。

以上説明の如く、本実施形態では、除霜運転時及びその直後の冷却運転再開時における貯蔵室の温度上昇を抑えることができる。特に、除霜運転中に第２の蒸発器２３で冷凍室４を冷却することができるので、図４に鎖線楕円Ｙで示す如く、冷凍室４の温度上昇は、図５に鎖線楕円Ｘで示す従来技術の冷蔵庫における温度上昇に比べて、低く抑えられる。これにより、冷凍室４に収納される食品等の乾燥等が抑制され、食品等を高鮮度に保存することができる。

次に、第２の蒸発器２３の除霜について説明する。第２の蒸発器２３による直冷式の冷却を継続して第２の蒸発器２３に霜が付着したら、第２の蒸発器２３の除霜が行われる。具体的には、第２の蒸発器２３の除霜を行うため、制御装置４０は、圧縮機２１及び送風機１３を稼動し、三方弁２５を第１の冷媒経路Ａに冷媒が流れるように切り替え、Ｆダンパ１２を開く。

これにより、第２の蒸発器２３の温度が上昇し、第２の蒸発器２３に付着した霜の水分は、送風機１３によって循環される空気に運ばれて、温度の低い第１の蒸発器２２に霜として付着する。このように、冷凍室４の温度上昇を抑制しつつ、第２の蒸発器２３の除霜が行われる。

また、制御装置４０は、前述した第１の蒸発器２２の除霜回数をカウントし、所定の除霜回数を超えた場合には、次回の第１の蒸発器２２の除霜運転まで、第１の蒸発器２２による強制循環式の冷却運転で冷却室４を冷却することとしても良い。これにより、冷凍室４の温度上昇を抑えつつ、第２の蒸発器２３に付着した霜を第１の蒸発器２２に回収することができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

１冷蔵庫
２断熱箱体
３冷蔵室
４冷凍室
８冷却室
９供給風路
１０供給風路
１１Ｒダンパ
１２Ｆダンパ
１３送風機
１４除霜ヒータ
２０冷凍サイクル回路
２１圧縮機
２２第１の蒸発器
２３第２の蒸発器
２４凝縮器
２５三方弁
２６第１の絞り手段
２７第２の絞り手段
２８第１のアキュームレータ
２９第２のアキュームレータ
３０第１の内部熱交換器
３１第２の内部熱交換器
４０制御装置
Ａ第１の冷媒経路
Ｂ第２の冷媒経路

Claims

少なくとも冷蔵室と冷凍室とに区画される貯蔵室と、
前記貯蔵室に供給風路を介してつながる冷却室に配設される第１の蒸発器と、
前記第１の蒸発器で冷却された空気を前記冷却室から前記貯蔵室へと流す送風機と、
前記冷蔵室につながる前記供給風路に介装される第１の風路開閉器と、
前記冷凍室につながる前記供給風路に介装される第２の風路開閉器と、
前記冷凍室の内部若しくは周囲に配設されて前記第１の蒸発器に対して並列な冷媒経路に接続される第２の蒸発器と、
前記第１の蒸発器及び前記第２の蒸発器に夫々冷媒を流すか否かを切り替える切替手段と、
前記第１の蒸発器若しくは前記第２の蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記第１の蒸発器に付着した霜を融かす除霜ヒータと、を具備し、
前記除霜ヒータによって除霜を行う際、前記圧縮機を稼働し、前記送風機を停止し、前記第１の風路開閉器及び前記第２の風路開閉器を閉じ、前記切替手段を切り替えて前記第２の蒸発器につながる冷媒経路のみに冷媒を流し、
前記除霜ヒータによる加熱を終了した後、前記切替手段を切り替えて前記第１の蒸発器につながる冷媒経路に冷媒を流し、その後、前記送風機を稼働し、前記第１の風路開閉器を開き、その後、前記第１の風路開閉器を閉じて前記第２の風路開閉器を開くことを特徴とする冷蔵庫。
前記第１の蒸発器の上流の冷媒経路に設けられる第１の絞り手段と、
前記第１の蒸発器の下流の冷媒経路に設けられる第１のアキュームレータと、
前記第１のアキュームレータの下流の冷媒経路に設けられて前記第１の絞り手段を流れる冷媒と熱交換を行う第１の内部熱交換器と、
前記第２の蒸発器の上流の冷媒経路に設けられる第２の絞り手段と、
前記第２の蒸発器の下流の冷媒経路に設けられる第２のアキュームレータと、
前記第２のアキュームレータの下流の冷媒経路に設けられて前記第２の絞り手段を流れる冷媒と熱交換を行う第２の内部熱交換器と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。