JP6934603B2 - 冷蔵庫および冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、除霜用ヒータの出力を削減する冷蔵庫および冷凍サイクルの放熱を有効に活用する冷却システム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、冷凍サイクル内の高圧冷媒が圧力差により蒸発器に流入して蒸発器を加温するエネルギーを利用して、除霜用電気ヒータの出力を削減する冷蔵庫がある。これは、圧縮機が停止した後でも冷凍サイクルの凝縮器内部に貯留する高圧冷媒が外気温度付近に維持される一方、蒸発器が−３０〜−２０℃の低温状態にあるため、高圧冷媒が圧力差により蒸発器に流入する量を増大させたり、流入する高圧冷媒のエンタルピーを増大させて流入する熱量を増大させたりすることで、除霜用電気ヒータの出力を積極的に削減して省エネルギー化を図るものである。

以下、図面を参照しながら従来の冷蔵庫を説明する。

図１１は従来の冷蔵庫の縦断面図、図１２は従来の冷蔵庫の冷凍サイクル構成図、図１３は従来の冷蔵庫の除霜時の制御を示した図である。

図１１および図１２において、冷蔵庫１１１は、筐体１１２、扉１１３、筐体１１２を支える脚１１４、筐体１１２の下部に設けられた下部機械室１１５、筐体１１２の上部に配置された冷蔵室１１７、および筐体１１２の下部に配置された冷凍室１１８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１１５に収められた圧縮機１５６、冷凍室１１８の背面側に収められた蒸発器１２０、および下部機械室１１５内に収められた主凝縮器１２１を有している。また、下部機械室１１５を仕切る隔壁１２２、隔壁１２２に取り付けられ主凝縮器１２１を空冷するファン１２３、圧縮機１５６の上部に設置された蒸発皿１５７、および下部機械室１１５の底板１２５を有している。

また、底板１２５に設けられた複数の吸気口１２６、下部機械室１１５の背面側に設けられた排出口１２７、および下部機械室１１５の排出口１２７と筐体１１２の上部を繋ぐ連通風路１２８を有している。ここで、下部機械室１１５は隔壁１２２によって２室に分けられ、ファン１２３の風上側に主凝縮器１２１を収め、風下側に圧縮機１５６と蒸発皿１５７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１２１の下流側に位置し、冷凍室１１８の開口部周辺の筐体１１２の外表面と熱結合された防露パイプ１６０、防露パイプ１６０の下流側に位置し、循環する冷媒を乾燥するドライヤ１３７、およびドライヤ１３７と蒸発器１２０を結合し、循環する冷媒を減圧する絞り１４４を有している。そして、蒸発器１２０を除霜する際に、防露パイプ１６０の出口を閉塞する二方弁１６１と、蒸発器１２０を加熱する除霜ヒータ１６２を有している。

また、蒸発器１２０で発生する冷気を冷蔵室１１７と冷凍室１１８に供給する蒸発器ファン１５０、冷凍室１１８に供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパー１５１、および冷蔵室１１７に供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパー１５２を有している。また、冷蔵室１１７に冷気を供給するダクト１５３、冷凍室１１８の温度を検知するＦＣＣ温度センサ１５４、冷蔵室１１７の温度を検知するＰＣＣ温度センサ１５５、および蒸発器１２０の温度を検知するＤＥＦ温度センサ１５８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１２３、圧縮機１５６、蒸発器ファン１５０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１５４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１５５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度まで上昇すると、以下の動作が成される。すねわち、冷凍室ダンパー１５１を閉とし、冷蔵室ダンパー１５２を開として、圧縮機１５６とファン１２３、蒸発器ファン１５０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１２３の駆動によって、隔壁１２２で仕切られた下部機械室１１５の主凝縮器１２１側が負圧となり複数の吸気口１２６から外部の空気を吸引し、圧縮機１５６と蒸発皿１５７側が正圧となり下部機械室１１５内の空気を複数の排出口１２７から外部へ排出する。

一方、圧縮機１５６から吐出された冷媒は、主凝縮器１２１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１６０へ供給される。防露パイプ１６０を通過する冷媒は冷凍室１１８の開口部を暖めながら、筐体１１２を介して放熱して凝縮する。防露パイプ１６０で凝縮した液冷媒は、二方弁１６１を通過した後ドライヤ１３７で水分除去され、絞り１４４で減圧されて蒸発器１２０で蒸発しながら冷蔵室１１７の庫内空気と熱交換して冷蔵室１１７を冷却しながら、気体冷媒として圧縮機１５６に還流する。

「ＰＣ冷却モード」中に、ＦＣＣ温度センサ１５４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１５５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１５４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１５５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１５１を開とし、冷蔵室ダンパー１５２を閉として、圧縮機１５６とファン１２３、蒸発器ファン１５０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１１８の庫内空気と蒸発器１２０を熱交換して冷凍室１１８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１５４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１５５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１５４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１５５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、図１３に基づいて従来の冷蔵庫の除霜時の制御について説明する。

圧縮機１５６の積算運転時間が所定時間に達すると、蒸発器１２０の着霜を加温して融解する除霜モードに移行する。除霜モードの区間ｐにおいて、まず、冷凍室１１８の温度上昇を抑制するために、「ＦＣ冷却モード」と同様に冷凍室１１８を所定時間冷却する。次に、区間ｑにおいて、圧縮機１５６を運転しながら二方弁１６１を閉塞することによって、ドライヤ１３７及び蒸発器１２０に滞留する冷媒を主凝縮器１２１と防露パイプ１６０へ回収する。そして、区間ｒにおいて、圧縮機１５６を停止することで圧縮機１５６内部の高圧側と低圧側を仕切るバルブ（図示せず）などのシール部を介して、主凝縮器１２１と防露パイプ１６０に回収された高圧冷媒を蒸発器１２０に逆流させることで、圧縮機１５６の廃熱でさらに加熱された高圧冷媒を利用して蒸発器１２０を加温する。その後、区間ｓにおいて、蒸発器１２０に取り付けられた除霜ヒータ１６２に通電して除霜を完了する。そして、区間ｔにおいて、二方弁１６１を開放して冷凍サイクル内を均圧して、区間ｕから通常運転を再開する。

以上のように説明した動作によって、冷凍サイクルの高圧冷媒及び圧縮機の廃熱を利用して蒸発器を加温することにより、除霜ヒータの電力量を削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

また、従来の冷蔵庫の除霜時の消費電力量削減の技術としては、水などの液体に圧縮機の廃熱を蓄熱し、除霜時に冷却用の配管とは別系統の配管で、ポンプを用いて庫内を循環させ、蒸発器の除霜を行うものがある（例えば特許文献２参照）。図１４は特許文献２に記載された従来の除霜用ヒータの消費電力量削減を示す図である。

図１４において、冷媒圧縮用の圧縮機１７０を覆うように蓄熱剤が満たされるジャケット１７１が設けられ、ジャケット１７１には蓄熱剤を循環させるための配管１７２が接続されている。配管１７２には循環ポンプ１７３と、蓄熱タンク１７４と、電磁弁１７５とが順次接続されて閉じた系を形成している。循環ポンプ１７３と電磁弁１７５との間に霜取り用の庫内循環配管１７６が接続されており、こちらも閉じた系を形成している。

なお蓄熱タンク１７４には補助ヒータ１７７が設けられている。また電磁弁１７５には三方切換弁が用いられている。

冷蔵庫の冷却運転中は、電磁弁１７５を開き蓄熱タンク１７４とジャケット１７１を連通させ、循環ポンプ１７３により蓄熱剤（水等の液体）を配管１７２中に循環させる。蓄熱剤はジャケット１７１において圧縮機１７０の発熱により加熱され、蓄熱タンク１７４内の蓄熱剤も次第に昇温する。これにより圧縮機１７０の廃熱を蓄熱タンク１７４に蓄熱する。冷蔵庫が除霜運転に切換った際に圧縮機１７０が停止し、電磁弁１７５を庫内循環配管１７６側に開き、循環ポンプ１７３を作動させて、蓄熱剤を庫内循環配管１７６内に循環させ霜取りを行う。必要に応じて補助ヒータに通電し蓄熱剤の温度を保つようにする。

また、従来の冷蔵庫の除霜用ヒータの消費電力量削減の技術として、冷却用冷媒を圧縮機側から逆流させるものもある（例えば特許文献１参照）。図１５は特許文献１に記載された従来の除霜用ヒータの消費電力削減を示す冷凍サイクルの概略構成図を示す図である。矢印は、冷媒流れ方向（冷却サイクル運転時）を示す。

図１５において、圧縮機１８３、凝縮器１８４、キャピラリチューブ１８５と二つの蒸発器（Ｆ蒸発器１８０、Ｒ蒸発器１８２）で構成された冷凍サイクルであり、凝縮器１８４とキャピラリチューブ１８５の間には差圧弁１８６が設けられ、Ｆ蒸発器１８０とＲ蒸発器１８２の間には電磁弁１８１が設けられている。

通常の冷却運転中には、電磁弁１８１は開放され、差圧弁１８６にて冷媒圧力を制御しながら、冷媒を循環させている。

除霜運転時（圧縮機停止）には、電磁弁１８１は閉じられており、かつ差圧弁１８６が閉じられることにより、圧縮機１８３内の残留高圧冷媒ガスが、圧力差により逆流して低圧のＲ蒸発器１８２内へ流入する。この冷媒ガスによる凝縮潜熱を利用し除霜を行う。

また、一般的に冷媒を圧縮する圧縮機は冷媒の吸入温度が高くなると運転効率が下がるため、空冷や水冷により効率の低下を抑制している。

特開平４−１９４５６４号公報 特開２０００−３０４４１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来の冷蔵庫の構成では、主凝縮器１２１と防露パイプ１６０に回収された高圧冷媒を蒸発器１２０の除霜に利用する際に、冷凍室１１８の開口部周辺と熱結合された防露パイプ１６０の温度が低下して、ほぼ外気温度で維持される主凝縮器１２１内の高圧冷媒が防露パイプ１６０内部で凝縮する。この結果、高圧圧力が低下して蒸発器１２０に流入する冷媒量が減少し、除霜ヒータの電力量を十分削減することができない原因となる。

従って、回収された高圧冷媒を蒸発器１２０の除霜に利用する際に、高圧圧力を維持することが課題であった。

また、従来の冷蔵庫の構成では、圧縮機１５６を停止することで圧縮機１５６を介して、回収された高圧冷媒を蒸発器１２０に逆流させる。このことにより、高圧冷媒を用いて圧縮機１５６の廃熱を回収して蒸発器１２０の加温に利用できる反面、圧縮機１５６内部の高圧側と低圧側を仕切るバルブなどのシール部の漏れによる逆流を想定しているため、流量を調整することが困難であり蒸発器１２０に流入する冷媒量が減少し、除霜ヒータの電力量を十分削減することができない原因となる。

従って、回収された高圧冷媒を蒸発器１２０の除霜に利用する際に、高圧冷媒が蒸発器１２０に流入する際の流路抵抗を維持することが課題であった。

本発明は、回収された高圧冷媒を蒸発器の除霜に利用する際に、高圧圧力や流路抵抗の変動を抑制することができる冷蔵庫を提供する。

本発明の冷蔵庫は、少なくとも圧縮機、蒸発器、主凝縮器、防露パイプを有する冷凍サイクルを備え、主凝縮器の下流側に接続した流路切換バルブと、流路切換バルブの下流側に接続した防露パイプと、防露パイプと並列に接続したバイパスを有する。また、蒸発器を除霜する際に、圧縮機を運転中に流路切換バルブを全閉することで、蒸発器及び防露パイプ内の滞留冷媒を回収した後、圧縮機を停止するとともに流路切換バルブをバイパス側に開放して回収した高圧冷媒を蒸発器に供給し、その所定時間後、除霜ヒータに通電するものである。

これによって、回収された高圧冷媒を蒸発器の除霜に利用する際に、高圧圧力や流路抵抗の変動を抑制することで、除霜ヒータの電力量を安定して削減することができる。

また、本発明の冷蔵庫は、回収された高圧冷媒を蒸発器の除霜に利用する際に、バイパス回路を介して蒸発器に供給するとともに、バイパス回路と圧縮機を熱結合してもよい。

これによって、高圧冷媒を蒸発器に供給する際に圧縮機の廃熱を回収して蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの電力量をさらに削減することができる。

また、本発明の冷蔵庫は、バイパス経路の一部と圧縮機を熱結合する熱交換部を有し、流路切換バルブをバイパス側に開放して高圧冷媒を蒸発器に供給しながら蒸発器を除霜する際に、圧縮機の廃熱を利用して高圧冷媒を加温してもよい。

これによって、冷凍サイクル内の冷媒を主凝縮器に回収して蒸発器の加温に利用する際に、圧縮機の廃熱を回収して蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの電力量をさらに削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

このように、本発明の冷蔵庫は、冷凍サイクル内の冷媒を主凝縮器に回収して蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの電力量を安定的に削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明の冷蔵庫は、少なくとも圧縮機、蒸発器、主凝縮器、防露パイプを有する冷凍サイクルを備え、主凝縮器の下流側に接続した流路切換バルブと、流路切換バルブの下流側に接続した防露パイプと、防露パイプと並列に接続したバイパスを有する。また、蒸発器を除霜する際に、圧縮機を運転中に流路切換バルブを全閉することで、蒸発器及び防露パイプ内の滞留冷媒を回収した後、圧縮機を停止するとともに流路切換バルブをバイパス側に開放して回収した高圧冷媒を蒸発器に供給し、その所定時間後、除霜ヒータに通電するものである。

これによって、回収された高圧冷媒を蒸発器の除霜に利用する際に、高圧圧力や流路抵抗の変動を抑制することで、除霜ヒータの電力量を安定して削減することができる。

また、本発明の冷蔵庫は、回収された高圧冷媒を蒸発器の除霜に利用する際に、バイパス回路を介して蒸発器に供給するとともに、バイパス回路と圧縮機を熱結合してもよい。

これによって、高圧冷媒を蒸発器に供給する際に圧縮機の廃熱を回収して蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの電力量をさらに削減することができる。

また、本発明の冷蔵庫は、バイパス経路の一部と圧縮機の外郭を形成する密閉容器とを熱伝導部材を介して熱結合する熱交換部を有し、流路切換バルブをバイパス側に開放して高圧冷媒を蒸発器に供給しながら蒸発器を除霜してもよい。

これによって、冷凍サイクル内の冷媒を主凝縮器に回収して蒸発器の加温に利用する際に、圧縮機の廃熱を回収して蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの電力量をさらに削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明の冷蔵庫は、圧縮機の外郭を形成する密閉容器を貫通してバイパス経路の一部を圧縮機内部の冷凍機油と熱結合する熱交換部を有し、流路切換バルブをバイパス側に開放して高圧冷媒を蒸発器に供給しながら蒸発器を除霜してもよい。

これによって、冷凍サイクル内の冷媒を主凝縮器に回収して蒸発器の加温に利用する際に、圧縮機の廃熱を回収して蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの電力量をさらに削減することができるとともに、通常冷却運転時に圧縮機表面からの放熱を阻害することがなく、さらに冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

このように、本発明の冷蔵庫は、冷凍サイクル内の冷媒を主凝縮器に回収して蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの電力量を安定的に削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

なお、従来の特許文献２の構成では、冷蔵庫の冷却運転中（冷凍サイクル運転中）の圧縮機１７０の廃熱を蓄えることで多くの熱量を除霜に利用できる。しかし、冷凍サイクルと別の新たな系統の蓄熱剤の循環サイクルを構成するため、循環ポンプ１７３や配管１７２、庫内循環配管１７６などの設置スペースが必要となり、冷蔵庫の庫内容量が減少することが課題であった。また、従来の特許文献２の構成では、冷凍サイクル内の高圧冷媒を除霜に利用するため新たにスペースは必要ないが、冷凍サイクル運転中の廃熱を除霜に利用できない上、高圧冷媒ガスを圧縮機１８３内の本来逆流を防止するための高低圧を仕切る弁を介して逆流させるため、流量の調整が困難で流入する高圧冷媒ガスの減少が考えられ、除霜ヒータの電力量を十分に削減することができないことが課題であった。

本発明は、省電力な冷却システムおよび冷蔵庫を提供する。

本発明の冷却システムは、圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発器とを備えた冷凍サイクルと、冷凍サイクル運転時の放熱を蓄熱する蓄熱材と、を備え、冷凍サイクル停止時に蓄熱材の熱を冷凍サイクル内の冷媒に加温するものである。

これによって、簡素な構造で冷凍サイクル停止時に冷凍サイクルの放熱を有効に活用でき、例えば除霜ヒータの電力量を削減することができる。

また、本発明の冷却システムは、蓄熱材が冷凍サイクル運転時の圧縮機からの放熱を蓄熱し、冷凍サイクル停止時に蓄熱材の熱を冷凍サイクル内の冷媒に加温して蒸発器に冷媒を供給してもよい。

これによって、簡素な構造で冷凍サイクル停止時に冷凍サイクルの放熱エネルギーを蒸発器の除霜に有効活用でき、除霜ヒータの電力量を削減することができる。

また、本発明の冷却システムは、冷凍サイクルの凝縮器の下流側から蒸発器へ絞りと並列に接続されたバイパスと、凝縮器の下流側に位置し、絞りあるいはバイパスへ流路を切り替える流路切換バルブと、冷凍サイクル運転中の廃熱を蓄える蓄熱材と、バイパスの一部と蓄熱材が熱結合する熱交換部を有する。また、蒸発器を除霜する際に、圧縮機を停止するとともに流路切換バルブをバイパス側に開放して、凝縮器に滞留する高圧冷媒を熱交換部で蓄熱材によって加温して蒸発器に供給してもよい。

これによって、庫内容量を減らすことなく蓄えられた冷凍サイクル運転中の放熱エネルギーを、冷媒を介して蒸発器へ供給することができ、除霜ヒータの電力量を削減することができる。

また、本発明の冷却システムは、蒸発器に高圧冷媒を供給して所定時間後、除霜ヒータに通電してもよい。

これによって、除霜ヒータの電力量を削減することができるとともに、蒸発器の除霜信頼性を高めることができる。

また、本発明の冷却システムは、蓄熱材を圧縮機上部に配置してもよい。

これによって、冷凍サイクル運転中の圧縮機の放熱エネルギーを容易に、かつ高い温度で蓄えることができるため、より多くの熱エネルギーを、冷媒を介して蒸発器へ供給して加温することができ、除霜ヒータの電力量をさらに削減することができる。

また、本発明の冷蔵庫は、上記冷却システムを備えた冷蔵庫としてもよい。

これによって、簡素な構造で冷凍サイクル停止時に冷凍サイクルの放熱エネルギーを有効に活用でき、冷蔵庫の省エネを図ることができる。

このように、本発明の冷却システムは、冷凍サイクル運転時の放熱エネルギーを、簡素な構造で冷凍サイクル停止時に有効に活用でき、冷却システムの省エネを図ることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の縦断面図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の冷凍サイクル構成図である。 図３Ａは、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の熱交換部の正面模式図である。 図３Ｂは、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の熱交換部の断面模式図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の除霜時の制御を示した図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態における冷蔵庫の熱交換部の模式図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態における冷蔵庫の冷凍サイクル構成図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態における冷蔵庫の除霜時の制御を示した図である。 図８は、本発明の第４の実施の形態における冷却システムを備えた冷蔵庫の縦断面図である。 図９は、本発明の第４の実施の形態における冷却システムの冷凍サイクル構成図である。 図１０は、本発明の第４の実施の形態における冷却システムを備えた冷蔵庫の除霜時の制御を示した図である。 図１１は、従来の冷蔵庫の縦断面図である。 図１２は、従来の冷蔵庫の冷凍サイクル構成図である。 図１３は、従来の冷蔵庫の除霜時の制御を示した図である。 図１４は、従来の冷却システムの構成図である。 図１５は、従来の冷却システムの構成図である。

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。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。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の縦断面図、図２は本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の冷凍サイクル構成図である。図３Ａは本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の熱交換部の正面模式図、図３Ｂは本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の熱交換部の断面模式図、図４は本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の除霜時の制御を示した図である。

図１から図３Ａ、図３Ｂに示すように、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、および筐体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、および下部機械室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、および下部機械室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、および下部機械室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と、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を有している。また、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４１、および防露パイプ４１と蒸発器２０を接続する絞り４２を有している。さらに、防露パイプ４１と並列に流路切換バルブ４０の下流側と蒸発器２０を接続するバイパス４３と、バイパス４３の経路内で圧縮機１９と熱結合する熱交換部４４を有している。

図３Ａ、図３Ｂに示すように、熱交換部４４は圧縮機１９の外郭を形成する密閉容器７０の表面に設置され、バイパス４３と密閉容器７０を熱結合する熱伝導性ブチルゴム７１、密閉容器７０に固定するアルミ箔テープ７２からなる。熱伝導性ブチルゴム７１は熱伝導率２．１Ｗ／ｍＫ、厚さ１ｍｍ、幅１０ｍｍであり、密閉容器７０の上下中央付近をほぼ一周するバイパス４３を挟むように設置される。これによって、バイパス４３と密閉容器７０の熱交換量を十分確保することができ、バイパス４３内部を通過する高圧冷媒が熱交換部４４で加温されて、ほぼ気体の状態とすることができる。

なお、熱伝導性ブチルゴム７１に替えて、ハンダやロー材などの熱伝導率の高い金属を用いてバイパス４３と密閉容器７０を熱結合しても同様の効果が期待できるが、密閉容器７０および熱結合部の防錆処理が必要となる。熱伝導性ブチルゴム７１を用いた場合は、密閉容器７０に防錆塗装をした上に使用できる利点があるとともに、圧縮機１９の振動がバイパス４３に伝達することを抑制する効果も期待できる。また、密閉容器７０は圧縮機１９の４０％程度の質量割合があり、圧縮機１９が顕熱蓄熱する廃熱の４０％程度を保持していると推定されるとともに、圧縮機１９内部の冷媒（図示せず）や冷凍機油（図示せず）を介して、圧縮機１９内部の機構部品などが蓄える廃熱と熱結合されているので、熱交換部４４を密閉容器７０の表面に形成すれば圧縮機１９が顕熱蓄熱する廃熱を有効利用することができる。

また、流路切換バルブ４０は、防露パイプ４１とバイパス４３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。通常、流路切換バルブ４０は主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を開、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉の状態を維持しており、後に説明する除霜時のみ流路の開閉を行う。

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、および冷蔵室１７に供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパー３２を有している。また、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、および蒸発器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本実施の形態における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、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、以下の動作が成される。すなわち、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４１へ供給される。防露パイプ４１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を介して放熱して凝縮した後、絞り４２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、本実施の形態の冷蔵庫の除霜時の制御について説明する。

図４において、流路切換バルブ４０の状態「開閉」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を開放して、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉塞することを意味する。また、流路切換バルブ４０の状態「閉開」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を閉塞して、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を開放することを意味する。流路切換バルブ４０の状態「閉閉」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を閉塞して、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉塞することを意味する。

圧縮機１９の積算運転時間が所定時間に達すると、蒸発器２０の着霜を加温して融解する除霜モードに移行する。除霜モードの区間ａにおいて、まず、冷凍室１８の温度上昇を抑制するために、「ＦＣ冷却モード」と同様に冷凍室１８を所定時間冷却する。次に、区間ｂにおいて、圧縮機１９を運転しながら流路切換バルブ４０を全閉することによって、主凝縮器２１から防露パイプ４１とバイパス４３への流路を共に閉塞して防露パイプ４１と蒸発器２０、及びバイパス４３に滞留する冷媒を主凝縮器２１へ回収する。そして、区間ｃにおいて、圧縮機１９を停止するとともに、流路切換バルブ４０を切換えて主凝縮器２１からバイパス４３への流路を開放することで、バイパス４３を介して主凝縮器２１に回収された高圧冷媒を蒸発器２０に供給する。

このとき、バイパス４３に設けられた熱交換部４４で高圧冷媒が停止中の圧縮機１９の廃熱によって加温されて、乾き度が増大する。これは、区間ｂにおいて高圧冷媒が主凝縮器２１に回収される際に外気に放熱して大部分が凝縮するためである。従って、区間ｃにおいて高圧冷媒が熱交換部４４で加温されずに蒸発器２０に供給される場合に比べて、外気温度に維持された高圧冷媒の顕熱に加えて凝縮潜熱による熱量を蒸発器２０に加えることができる。次に、区間ｄにおいて、蒸発器２０に取り付けられた除霜ヒータ（図示せず）に通電して除霜を完了する。除霜の完了はＤＥＦ温度センサ３６が所定温度に達したことで判断する。そして、区間ｅにおいて、流路切換バルブ４０を切換えて主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉塞するとともに、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を開放して冷凍サイクル内を均圧し、区間ｆから通常運転を再開する。

以上のように、本実施の形態における冷蔵庫は、除霜の際に蒸発器２０及び防露パイプ４１に滞留する冷媒を主凝縮器２１に回収し、圧縮機１９と熱結合する熱交換部４４を有するバイパス４３を介して蒸発器２０に高圧冷媒を供給して蒸発器２０を加温することにより、除霜ヒータ（図示せず）の電力量を削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

また、熱交換部４４は熱伝導部材である熱伝導性ブチルゴム７１、アルミ箔テープ７２を介して熱結合しているので、圧縮機１９の顕熱蓄熱する廃熱を有効利用することができ、さらに効率的に除霜ヒータ（図示せず）の電力量を削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

なお、本実施の形態における冷蔵庫では、主凝縮器２１は強制空冷タイプの凝縮器としたが、筐体１２の側面や背面に熱結合される防露パイプを用いてもよい。冷蔵室１７や冷凍室１８の開口部周辺と熱結合される防露パイプと異なり、筐体１２の側面や背面に熱結合される防露パイプは圧縮機１９が停止中でも外気温度近傍に維持されるので、主凝縮器２１として利用しても同様の効果が期待できる。

なお、本実施の形態における冷蔵庫では、流路切換バルブ４０と蒸発器２０をバイパス４３で接続したが、除霜の際に蒸発器２０へ供給する高圧冷媒の流速が早すぎて流動音が発生する場合、流速を調整するための流路抵抗をバイパス４３と直列に接続してもよい。

なお、本実施の形態における冷蔵庫では、除霜の際に高圧冷媒を防露パイプ４１と絞り４２を経由せずに蒸発器２０へ直接供給することで、圧縮機１９が停止した際に主凝縮器２１よりも低温となる防露パイプ４１の影響で高圧冷媒の温度が低下することを回避した。しかし、除霜の進行により蒸発器２０の温度が防露パイプ４１よりも高くなると、絞り４２を介して高圧冷媒が蒸発器２０から防露パイプ４１へ逆流する可能性があるので、防露パイプ４１の出口から蒸発器２０の入口の経路内に逆流を防止する逆止弁や二方弁を設けてもよい。

（第２の実施の形態）
図５は本発明の第２の実施の形態における冷蔵庫の熱交換部の模式図である。以下、本実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、第１の実施の形態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、圧縮機１９は外郭を形成する密閉容器９０、密閉容器９０の内部に設置され、圧縮機構を形成するピストン９１、シリンダ９２とシャフト９３、シャフト９３を介して圧縮機構を駆動するモータ部９４、および圧縮機構の潤滑に利用される冷凍機油９５からなる。ここで、バイパス４３の一部は密閉容器９０を貫通するとともに、密閉容器９０の下部に滞留する冷凍機油９５内に設置されて、圧縮機１９と熱結合する熱交換部９６を形成する。

これによって、バイパス４３と密閉容器９０の熱交換量を十分確保することができ、バイパス４３内部を通過する高圧冷媒が熱交換部９６で加温されて、ほぼ気体の状態とすることができる。また、密閉容器９０の表面からの放熱を損なうことなく、バイパス４３と密閉容器９０の熱交結合を実現したので、通常冷却運転時に圧縮機１９の放熱が損なわれて温度上昇し、圧縮機１９の効率低下を招くことがない。

以上のように、本実施の形態における冷蔵庫は、除霜の際に蒸発器２０及び防露パイプ４１に滞留する冷媒を主凝縮器２１に回収し、圧縮機１９と熱結合する熱交換部９６を有するバイパス４３を介して蒸発器２０に高圧冷媒を供給して蒸発器２０を加温することにより、除霜ヒータ（図示せず）の電力量を削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる（図２参照）。

特に、バイパス４３の一部は密閉容器９０を貫通するとともに、密閉容器９０の下部に滞留する冷凍機油９５内に設置されて、圧縮機１９と熱結合する熱交換部９６を形成しているので、密閉容器９０の表面からの放熱を損なうことなく、バイパス４３と密閉容器９０の熱交換量を十分確保することができ、さらに冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

（第３の実施の形態）
図６は本発明の第３の実施の形態における冷蔵庫のサイクル構成図、図７は本発明の第３の実施の形態における冷蔵庫の除霜時の制御を示した図である。以下、本実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、第１の実施の形態および第２の実施の形態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。

本実施の形態における冷蔵庫の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と、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４６を有している。また、流路切換バルブ４６の下流側に位置し、冷凍室１８（図１参照）の開口部周辺の筐体１２（図１参照）の外表面と熱結合された防露パイプ４１と、防露パイプ４１と蒸発器２０を接続する絞り４２を有している。また、防露パイプ４１及び絞り４２と並列に流路切換バルブ４６の下流側と蒸発器２０を接続する第二の防露パイプ４７及び第二の絞り４８、防露パイプ４１及び第二の防露パイプ４７と並列に流路切換バルブ４６の下流側と蒸発器２０を接続するバイパス４３、およびバイパス４３の経路内で圧縮機１９と熱結合する熱交換部４４を有している。

また、流路切換バルブ４６は、防露パイプ４１、第二の防露パイプ４７及びバイパス４３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。「ＰＣ冷却モード」や「ＦＣ冷却モード」、「ＯＦＦモード」においては、流路切換バルブ４６は主凝縮器２１から防露パイプ４１あるいは第二の防露パイプ４７への流路を開閉するとともに、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉の状態を維持しており、除霜モードにおいてのみバイパス４３への流路の開閉を行う。

ここで、第二の防露パイプ４７は、筐体１２の背面と熱結合されるものであり、「ＰＣ冷却モード」や「ＦＣ冷却モード」などの通常運転中に、防露パイプ４１及び絞り４２の経路と第二の防露パイプ４７および第二の絞り４８の経路を切換えながら冷媒を流通させるものである。防露パイプ４１は、冷蔵庫１１の外表面で最も低温となる冷凍室１８の開口部周辺の筐体１２の外表面と熱結合しているため、外気が高湿度の場合は防露パイプ４１を常時使用する必要があるが、第二の防露パイプ４７に比べて冷蔵庫１１の庫内に熱侵入する割合が高く、冷蔵庫１１の熱負荷量を増大させる要因となる。そこで、外気が低湿度の場合は防露パイプ４１の使用頻度を下げて、代わりに第二の防露パイプ４７を利用することで熱負荷量を抑制することができる。

以上のように構成された本実施の形態における冷蔵庫について以下にその動作を説明する。

「ＰＣ冷却モード」および「ＦＣ冷却モード」においては、圧縮機１９が起動した時刻から所定時間毎に１つの区間として、その区間の外気の湿度に応じて防露パイプ４１と第二の防露パイプ４７の使用割合を可変する。例えば、外気が相対湿度５０％の場合、その区間の前半の６０％の時間では防露パイプ４１を使用して、後半の４０％の時間では第二の防露パイプ４７を使用するように、流路切換バルブ４６を切換えながら冷凍サイクルを動作させる。

「ＯＦＦモード」においては、常に防露パイプ４１の流路を開放するように流路切換バルブ４６の状態を固定する。

ここで、本実施の形態における冷蔵庫の除霜時の制御について説明する。

図７において、流路切換バルブ４６の状態「開閉閉」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を開放して、主凝縮器２１から第二の防露パイプ４７への流路、および主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉塞することを意味する。また、流路切換バルブ４６の状態「閉開閉」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を閉塞して、主凝縮器２１から第二の防露パイプ４７への流路を開放して、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉塞することを意味する。

流路切換バルブ４６の状態「閉閉開」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路、および主凝縮器２１から第二の防露パイプ４７への流路を閉塞して、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を開放することを意味する。流路切換バルブ４６の状態「閉閉閉」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路、主凝縮器２１から第二の防露パイプ４７への流路、および主凝縮器２１からバイパス４３への流路の全てを閉塞することを意味する。

圧縮機１９の積算運転時間が所定時間に達すると、蒸発器２０の着霜を加温して融解する除霜モードに移行する。除霜モードの区間ａ２において、まず、冷凍室１８の温度上昇を抑制するために、「ＦＣ冷却モード」と同様に冷凍室１８を所定時間冷却する。次に、区間ｂ２において、圧縮機１９を運転しながら流路切換バルブ４６を全閉することによって、主凝縮器２１から防露パイプ４１、第二の防露パイプ４７及びバイパス４３への流路を共に閉塞して防露パイプ４１、第二の防露パイプ４７、バイパス４３及び蒸発器２０に滞留する冷媒を主凝縮器２１へ回収する。そして、区間ｃ２において、圧縮機１９を停止するとともに、流路切換バルブ４６を切換えて主凝縮器２１からバイパス４３への流路を開放することで、バイパス４３を介して主凝縮器２１に回収された高圧冷媒を蒸発器２０に供給する。

このとき、バイパス４３に設けられた熱交換部４４で高圧冷媒が停止中の圧縮機１９の廃熱によって加温されて、乾き度が増大する。これは、区間ｂ２において高圧冷媒が主凝縮器２１に回収される際に外気に放熱して大部分が凝縮するためである。従って、区間ｃ２において高圧冷媒が熱交換部４４で加温されずに蒸発器２０に供給される場合に比べて、外気温度に維持された高圧冷媒の顕熱に加えて凝縮潜熱による熱量を蒸発器２０に加えることができる。

次に、区間ｄ２において、蒸発器２０に取り付けられた除霜ヒータ（図示せず）に通電して除霜を完了する。除霜の完了はＤＥＦ温度センサ３６（図１参照）が所定温度に達したことで判断する。そして、区間ｅ２において、流路切換バルブ４６を切換えて主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉塞するとともに、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を開放して冷凍サイクル内を均圧し、区間ｆ２から通常運転を再開する。

以上のように、本実施の形態における冷蔵庫は、通常運転中に防露パイプ４１と第二の防露パイプ４７を切換えながら使用することで、熱負荷量を抑制することができる。さらに、除霜の際に防露パイプ４１、第二の防露パイプ４７及び蒸発器２０に滞留する冷媒を主凝縮器２１に回収し、圧縮機１９と熱結合する熱交換部４４を有するバイパス４３を介して蒸発器２０に高圧冷媒を供給して蒸発器２０を加温することにより、除霜ヒータ（図示せず）の電力量を削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

なお、第１の実施の形態における冷蔵庫では、主凝縮器２１は強制空冷タイプの凝縮器としたが、筐体１２の側面や背面に熱結合される防露パイプを用いてもよい。冷蔵室１７や冷凍室１８の開口部周辺と熱結合される防露パイプと異なり、筐体１２の側面や背面に熱結合される防露パイプは圧縮機１９が停止中でも外気温度近傍に維持されるので、主凝縮器２１として利用しても同様の効果が期待できる。

なお、本実施の形態における冷蔵庫では、流路切換バルブ４６と蒸発器２０をバイパス４３で接続したが、除霜の際に蒸発器２０へ供給する高圧冷媒の流速が早すぎて流動音が発生する場合、流速を調整するための流路抵抗をバイパス４３と直列に接続してもよい。

なお、本実施の形態における冷蔵庫では、除霜の際に高圧冷媒を防露パイプ４１と絞り４２を経由せずに蒸発器２０へ直接供給することで、圧縮機１９が停止した際に主凝縮器２１よりも低温となる防露パイプ４１の影響で高圧冷媒の温度が低下することを回避した。しかし、除霜の進行により蒸発器２０の温度が防露パイプ４１よりも高くなると、絞り４２を介して高圧冷媒が蒸発器２０から防露パイプ４１へ逆流する可能性があるので、防露パイプ４１の出口から蒸発器２０の入口の経路内に逆流を防止する逆止弁や二方弁を設けてもよい。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４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。

図８は本発明の第４の実施の形態における冷却システムを備えた冷蔵庫の縦断面図、図９は本発明の第４の実施の形態における冷却システムの冷凍サイクル構成図、図１０は第４の実施の形態における冷却システムを備えた冷蔵庫の除霜時の制御を示した図である。

図８および図９に示すように、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、および筐体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３９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、および下部機械室１５内に収められた主凝縮器２１を有している。また、上部機械室１６内の圧縮機１９の上方に、例えば冷凍サイクル３９運転中の凝縮温度よりも高い融点を有し相変化する潜熱型の蓄熱材２９が設けられている。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、および下部機械室１５の底板２５を有している。また、蒸発器２０の下方には蒸発器２０の着霜を融解する除霜ヒータ４５が備えられている。

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３９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を有している。また、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４１、防露パイプ４１と蒸発器２０を接続する絞り４２を有している。さらに、防露パイプ４１と並列に流路切換バルブ４０の下流側と蒸発器２０を接続するバイパス４３、バイパス４３の経路内で蓄熱材２９と熱結合する熱交換部４４を有している。ここで、流路切換バルブ４０は、防露パイプ４１とバイパス４３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。通常、流路切換バルブ４０は主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を開、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉の状態を維持しており、後に説明する除霜時のみ流路の開閉を行う。なお、バイパス４３は冷蔵庫１１の本体筐体の断熱壁内の設置されている。

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第４の実施の形態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、以下の動作が成される。すなわち、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４１へ供給される。防露パイプ４１を通過した冷媒は冷凍室１８の開口部を温めながら、筐体１２を介して放熱して凝縮した後、絞り４２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冷却と同様に冷凍サイクル３９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。

前述のように冷凍サイクル３９が運転中、すなわち「ＰＣ冷却モード」中および「ＦＣ冷却モード」中に、運転によって冷媒の凝縮温度より高温となる圧縮機１９の廃熱を圧縮機１９の上方に設置した蓄熱材２９に蓄える。

ここで、本実施の形態における冷蔵庫の除霜時の制御について説明する。

図１０において、流路切換バルブ４０の状態「開閉」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を開放して、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉塞することを意味する。また、流路切換バルブ４０の状態「閉開」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を閉塞して、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を開放することを意味する。流路切換バルブ４０の状態「閉閉」は、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を閉塞して、主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉塞することを意味する。

圧縮機１９の積算運転時間が所定時間に達すると、蒸発器２０の着霜を加温して融解する除霜モードに移行する。除霜モードの区間ａにおいて、まず、冷凍室１８の温度上昇を抑制するために、「ＦＣ冷却モード」と同様に冷凍室１８を所定時間冷却する。次に、区間ｂにおいて、圧縮機１９を運転しながら流路切換バルブ４０を全閉することによって、主凝縮器２１から防露パイプ４１とバイパス４３への流路を共に閉塞して防露パイプ４１と蒸発器２０、及びバイパス４３に滞留する冷媒を主凝縮器２１へ回収する。そして、区間ｃにおいて、圧縮機１９を停止するとともに、流路切換バルブ４０を切換えて主凝縮器２１からバイパス４３への流路を開放することで、バイパス４３を介して主凝縮器２１に回収された高圧冷媒を蒸発器２０に供給する。このとき、バイパス４３に設けられた熱交換部４４で高圧冷媒が冷凍サイクル３９運転中に凝縮温度より高温となる圧縮機１９の廃熱を蓄えた蓄熱材２９との大きな温度差によって加温されて、乾き度が増大する。これは、区間ｂにおいて高圧冷媒が主凝縮器２１に回収される際に外気に放熱して大部分が凝縮するためである。従って、区間ｃにおいて高圧冷媒が熱交換部４４で加温されずに蒸発器２０に供給される場合に比べて、外気温度に維持された高圧冷媒の顕熱に加えて凝縮潜熱による熱量を蒸発器２０に加えることができる。次に、区間ｄにおいて、蒸発器２０に取り付けられた除霜ヒータ４５に通電して除霜を完了する。除霜の完了はＤＥＦ温度センサ３６が所定温度に達したことで判断する。そして、区間ｅにおいて、流路切換バルブ４０を切換えて主凝縮器２１からバイパス４３への流路を閉塞するとともに、主凝縮器２１から防露パイプ４１への流路を開放して冷凍サイクル３９内を均圧し、区間ｆから通常運転を再開する。

以上のように、本実施の形態における冷却システムは、圧縮機１９と凝縮器と絞り４２と蒸発器２０とを備えた冷凍サイクル３９と、冷凍サイクル運転時の放熱を蓄熱する蓄熱材２９と、を備え、冷凍サイクル停止時に蓄熱材２９の熱を冷凍サイクル内の冷媒に加温するものであり、簡素な構造で冷凍サイクル停止時に冷凍サイクルの放熱エネルギーを有効に活用でき、冷却システムの省エネを図ることができる。

また、蓄熱材２９は冷凍サイクル運転時の圧縮機１９からの放熱を蓄熱し、冷凍サイクル停止時に蓄熱材２９の熱を冷凍サイクル内の冷媒に加温して蒸発器２０に加温した冷媒を供給するものであり、簡素な構造で冷凍サイクル停止時に冷凍サイクルの放熱エネルギーを蒸発器２０の除霜に有効活用でき、除霜ヒータ４５の電力量を削減することができる。

また、本実施の形態における冷却システムを備えた冷蔵庫１１は、除霜の際に蒸発器２０及び防露パイプ４１に滞留する冷媒を主凝縮器２１に回収し、圧縮機１９の廃熱を蓄えた蓄熱材２９と熱結合する熱交換部４４を有するバイパス４３を介して蒸発器２０に高圧冷媒を供給して蒸発器２０を加温することにより、除霜ヒータ４５の電力量を削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

また、蒸発器２０に高圧冷媒を供給して所定時間後、除霜ヒータ４５に通電するものであり、除霜ヒータ４５の電力量を削減することができるとともに、蒸発器２０の除霜信頼性を高めることができる。

また、蓄熱材２９は圧縮機１９の上部に配置されたものであり、冷凍サイクル運転中の圧縮機１９の放熱エネルギーを容易に、かつ高い温度で蓄えることができるため、より多くの熱エネルギーを、冷媒を介して蒸発器２０へ供給して加温することができ、除霜ヒータ４５の電力量をさらに削減することができる。

なお、本実施の形態では、蓄熱材２９を例えば相変化する潜熱型としたが、相変化しない顕熱型を用いてもよい。例えば、水のような液体を用いることで、バイパス４３との熱交換性の向上が期待できる。

以上、説明したように、本発明の冷蔵庫は、少なくとも圧縮機、蒸発器、主凝縮器、防露パイプを有する冷凍サイクルを備え、主凝縮器の下流側に接続した流路切換バルブと、流路切換バルブの下流側に接続した防露パイプと、防露パイプと並列に接続したバイパスを有している。また、蒸発器を除霜する際に、圧縮機を運転中に流路切換バルブを全閉することで、蒸発器及び防露パイプ内の滞留冷媒を回収した後、圧縮機を停止するとともに流路切換バルブをバイパス側に開放して回収した高圧冷媒を蒸発器に供給し、その所定時間後、除霜ヒータに通電する。

これによって、冷凍サイクル内の冷媒を主凝縮器に回収して蒸発器の加温に利用する際に、流路抵抗の変動を抑制することで、除霜ヒータの電力量を安定的に削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明の冷蔵庫は、バイパス出口と防露パイプ出口の間に接続された流路抵抗を有し、流路切換バルブをバイパス側に開放して高圧冷媒を蒸発器に供給しながら蒸発器を除霜する際に、バイパス内の圧力を防露パイプ内よりも高い圧力に維持してもよい。

これによって、冷凍サイクル内の冷媒を主凝縮器に回収して蒸発器の加温に利用する際に、流路抵抗と高圧圧力の変動を抑制することで、除霜ヒータの電力量を安定的に削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明の冷蔵庫は、バイパス経路の一部と圧縮機を熱結合する熱交換部を有し、流路切換バルブをバイパス側に開放して高圧冷媒を蒸発器に供給しながら蒸発器を除霜する際に、圧縮機の廃熱を利用して前記高圧冷媒を加温してもよい。

これによって、冷凍サイクル内の冷媒を主凝縮器に回収して蒸発器の加温に利用する際に、圧縮機の廃熱を回収して蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの電力量をさらに削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー化を図ることができる。

（課題を解決するための手段に関する付記その１）
〔付記１〕少なくとも圧縮機、蒸発器、主凝縮器、防露パイプ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と、前記防露パイプと並列に接続したバイパスを有し、前記蒸発器を除霜する際に、前記圧縮機を運転中に前記流路切換バルブを全閉することで、前記蒸発器及び前記防露パイプ内の滞留冷媒を回収した後、前記圧縮機を停止するとともに前記流路切換バルブを前記バイパス側に開放して回収した高圧冷媒を前記蒸発器に供給し、その所定時間後、除霜ヒータに通電することを特徴とする冷蔵庫。

〔付記２〕前記バイパスの出口と前記防露パイプの出口の間に接続された流路抵抗を有し、前記流路切換バルブを前記バイパス側に開放して高圧冷媒を前記蒸発器に供給しながら前記蒸発器を除霜する際に、前記バイパス内の圧力を前記防露パイプ内よりも高い圧力に維持することを特徴とする付記１に記載の冷蔵庫。

〔付記３〕前記バイパスの一部と前記圧縮機の外郭を形成する密閉容器とを熱伝導部材を介して熱結合する熱交換部を有し、前記流路切換バルブを前記バイパス側に開放して高圧冷媒を前記蒸発器に供給しながら前記蒸発器を除霜することを特徴とする付記１または付記２のいずれかに記載の冷蔵庫。

〔付記４〕前記圧縮機の外郭を形成する密閉容器を貫通して前記バイパスの一部を前記圧縮機の内部の冷凍機油と熱結合する熱交換部を有し、前記流路切換バルブを前記バイパス側に開放して高圧冷媒を前記蒸発器に供給しながら前記蒸発器を除霜することを特徴とする付記１または付記２のいずれかに記載の冷蔵庫。

（課題を解決するための手段に関する付記その２）
〔付記１〕圧縮機と凝縮器と絞りと蒸発器とを備えた冷凍サイクルと、前記冷凍サイクル運転時の放熱を蓄熱する蓄熱材と、を備え、前記冷凍サイクル停止時に前記蓄熱材の熱を前記冷凍サイクル内の冷媒に加温する冷却システム。

〔付記２〕前記蓄熱材は前記冷凍サイクル運転時の圧縮機からの放熱を蓄熱し、前記冷凍サイクル停止時に前記蓄熱材の熱を前記冷凍サイクル内の冷媒に加温して前記蒸発器に前記冷媒を供給する付記１に記載の冷却システム。

〔付記３〕前記冷凍サイクルの前記凝縮器の下流側から前記蒸発器へ前記絞りと並列に接続されたバイパスと、前記凝縮器の下流側に位置し、前記絞りあるいは前記バイパスへ流路を切り替える流路切換バルブと、前記冷凍サイクル運転中の廃熱を蓄える蓄熱材と、前記バイパスの一部と前記蓄熱材が熱結合する熱交換部を有し、前記蒸発器を除霜する際に、前記圧縮機を停止するとともに前記流路切換バルブをバイパス側に開放して、前記凝縮器に滞留する高圧冷媒を前記熱交換部で前記蓄熱材によって加温して前記蒸発器に供給する付記２に記載の冷却システム。

〔付記４〕前記蒸発器に高圧冷媒を供給して所定時間後、除霜ヒータに通電する付記３に記載の冷却システム。

〔付記５〕前記蓄熱材は前記圧縮機上部に配置された付記１から付記４のいずれかに記載の冷却システム。

〔付記６〕付記１から付記５のいずれかに記載の冷却システムを備えた冷蔵庫。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、蒸発器及び防露パイプに滞留する冷媒を主凝縮器に回収し、冷凍サイクル内の高圧冷媒が圧力差により蒸発器に流入して蒸発器を加温するエネルギーを利用して、除霜用電気ヒータの出力を削減す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。

また、本発明にかかる冷蔵庫は、冷凍サイクル内の高圧冷媒が圧力差により蒸発器に流入する際に、蓄えた圧縮機の廃熱を回収して流入することで蒸発器を加温し、除霜用電気ヒータの出力を削減す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。

１１，１１１ 冷蔵庫
１２，１１２ 筐体
１５，１１５ 下部機械室
１６ 上部機械室
１９，１５６，１７０，１８３ 圧縮機
２０，１２０，１８０，１８２ 蒸発器
２１，１２１ 主凝縮器
２９ 蓄熱材
３０，１５０ 蒸発器ファン
３１，１５１ 冷凍室ダンパー
３２，１５２ 冷蔵室ダンパー
３３，１５３ ダクト
３４，１５４ ＦＣＣ温度センサ
３５，１５５ ＰＣＣ温度センサ
３９ 冷凍サイクル
４０ 流路切換バルブ
４１，１６０ 防露パイプ
４２，１４４ 絞り
４３ バイパス
４４ 熱交換部
４５，１６２ 除霜ヒータ
４６ 流路切換バルブ
４７ 第二の防露パイプ
４８ 第二の絞り
７０ 密閉容器
７１ 熱伝導性ブチルゴム
７２ アルミ箔テープ
９０ 密閉容器
９６ 熱交換部

Claims (3)

1. 少なくとも圧縮機、蒸発器、主凝縮器、防露パイプ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と、前記防露パイプと並列に接続したバイパスを有し、前記蒸発器を除霜する際に、前記圧縮機を運転中に前記流路切換バルブを全閉することで、前記蒸発器及び前記防露パイプ内の滞留冷媒を回収した後、前記圧縮機を停止するとともに前記流路切換バルブを前記バイパス側に開放して回収した高圧冷媒を蒸発器に供給し、その所定時間後、除霜ヒータに通電することを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記バイパスの出口と前記防露パイプの出口の間に接続された流路抵抗を有し、前記流路切換バルブを前記バイパス側に開放して高圧冷媒を前記蒸発器に供給しながら前記蒸発器を除霜する際に、前記バイパス内の圧力を前記防露パイプ内よりも高い圧力に維持することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記バイパスの一部と前記圧縮機を熱結合する熱交換部を有し、前記流路切換バルブを前記バイパス側に開放して高圧冷媒を前記蒸発器に供給しながら前記蒸発器を除霜する際に、前記圧縮機の廃熱を利用して前記高圧冷媒を加温することを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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