JP7656917B2

JP7656917B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP7656917B2
Application number: JP2021117356A
Authority: JP
Inventors: 達也大木; 芳彦和田; 恭也舘野
Original assignee: Aqua Co Ltd
Current assignee: Aqua Co Ltd
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2025-04-04
Anticipated expiration: 2041-07-15
Also published as: CN117751265A; WO2023284589A1; JP2023013290A

Description

本発明は、冷蔵庫に関し、特にホットガス状の冷媒により蒸発器に付着した霜を除去する冷蔵庫に関する。

冷蔵庫の冷却回路の一部を構成する蒸発器は、周囲の水蒸気が冷やされることで霜が付着し、冷却性能が低下する虞がある。これに対処するため、冷却回路の一部を構成する圧縮機の下流に蒸発器の上流側へとつながるホットガスバイパス管を設け、ホットガスバイパス管を介して一時的に蒸発器に高温のガスを流すことで蒸発器を熱して除霜を行うホットガス除霜処理が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、圧縮機から吐出されたホットガス状の冷媒を、直接、蒸発器の熱交換パイプの入口に供給することにより、蒸発器を加熱して除霜処理を行う。

特開２０１８－５４２８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたようなホットガス除霜処理では、供給するホットガス状の冷媒と熱交換パイプとの間の温度差が大きいので、熱交換パイプ内で冷媒の凝縮が生じる。蒸発器の熱交換パイプは、通常、蒸発器の上側の入口から、左右に蛇行しながら下側に延び、再び上側に戻って出口に達する。よって、凝縮した冷媒が蒸発器の下側に溜まるため、熱交換パイプの出側の温度上昇が鈍化するので、除霜処理の時間が長くなる虞がある。

そこで、本発明は、ホットガス状の冷媒を用いて、短時間に効率的に蒸発器の除霜処理を行うことができる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、
冷蔵室と、
冷媒が圧縮機、凝縮器、蒸発器の順に流れて再び前記圧縮機に戻る冷却サイクルが実施される冷却回路と、
前記圧縮機の出側と前記蒸発器の入側を直接繋ぐホットガスバイパス管と、
庫内の気体を流動させるファンと、
を備え、
前記ファンにより、下から上の向きに前記蒸発器を通過した気体が前記冷蔵室に流入し、前記冷蔵室内を流れた気体が再び前記蒸発器の下側に戻るように気体が循環し、
冷媒が流れる前記蒸発器の熱交換パイプの入口及び出口が前記蒸発器の上側に配置され、
前記圧縮機から吐出された冷媒を前記ホットガスバイパス管を介して前記熱交換パイプの入口へ供給するホットガス除霜処理とともに、前記冷蔵室内を流れた気体を前記蒸発器の下側へ供給する気体除霜処理を行う第１の除霜プロセスを実施することを特徴とする。

ホットガス状の冷媒を用いてホットガス除霜処理を行うとき、蒸発器の熱交換パイプが低温なので、冷媒が凝縮して冷媒が蒸発器の下側に溜まる虞がある。しかし、本発明によれば、冷蔵室内を流れて温度が上昇した気体を蒸発器の下側へ供給することにより、蒸発器の下側の領域を温めて、冷媒の凝縮を抑制し、冷媒が蒸発器の下側に溜まるのを抑制することができる。よって、ホットガス状の冷媒を用いて、短時間に効率的に蒸発器の除霜処理を行うことができる冷蔵庫を提供することができる。

また、本発明に係る冷蔵庫は、
前記第１の除霜プロセスを開始した後、所定の時間が経過したときまたは前記冷蔵室を流れる気体の温度が所定の温度に達したとき、前記気体除霜処理を停止して、前記ホットガス除霜処理のみを行う第２の除霜プロセスを実施することを特徴とする。

冷蔵室を流れる気体を用いた気体除霜処理を継続すると、循環する気体の温度が上昇し、冷蔵室内の温度が上昇する虞がある。本発明によれば、所定の時間が経過したときまたは冷蔵室を流れる気体の温度が所定の温度に達したとき、気体除霜処理を停止して、ホットガス除霜処理のみを行う。これにより、冷蔵室の温度上昇を抑制しながら、蒸発器の除霜処理を効率的に行うことができる。

また、本発明に係る冷蔵庫は、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記ホットガスバイパス管側に流れて前記ホットガス除霜処理が実施される開の状態と、前記圧縮機から吐出された冷媒が前記凝縮器側に流れて通常動作が実施される閉の状態とに切り替える切替弁と、
前記蒸発器が配置された冷却流路から前記冷蔵室に気体が流れる開の状態と、前記冷却流路から前記冷蔵室に気体が流れない閉の状態とに切り替える冷蔵室ダンパと、
前記圧縮機、前記ファン、前記切替弁及び前記冷蔵室ダンパを制御する制御部と、
を更に備え、
前記制御部が、
前記圧縮機がオンの状態で前記切替弁を開にするとともに、前記ファンがオンの状態で前記冷蔵室ダンパを開にして前記第１の除霜プロセスを開始し、所定の時間が経過したときまたは前記冷蔵室を流れる気体の温度が所定の温度に達したとき、少なくとも前記冷蔵室ダンパを閉にすることにより、前記第１の除霜プロセスから前記第２の除霜プロセスに切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、制御部が、圧縮機、ファン、切替弁及び冷蔵室ダンパを制御することにより、確実に第１の除霜プロセス及び第２の除霜プロセスを行うことができる。

また、本発明に係る冷蔵庫では、
前記制御部が、
タイマによる計時データまたは前記冷蔵室内に配置された温度センサの測定データに基づいて、前記第１の除霜プロセスから前記第２の除霜プロセスへの切り替えを行うことを特徴とする。

本発明によれば、タイマまたは温度センサのデータに基づいて、的確なタイミングで第１の除霜プロセスから第２の除霜プロセスへ切り替えを行うことができる。

また、本発明に係る冷蔵庫は、
冷凍室と、
前記冷却流路から前記冷凍室に気体が流れる開の状態と、前記冷却流路から前記冷凍室に気体が流れない閉の状態とに切り替える冷凍室ダンパと、
を更に備え、
前記制御部が、
前記第１の除霜プロセス及び前記第２の除霜プロセスを実施する間、前記冷凍室ダンパを閉の状態で維持することを特徴とする。

本発明によれば、冷凍室ダンパを閉の状態で維持する制御により、冷凍室の温度が上昇するのを確実に抑制しながら、第１の除霜プロセスや第２の除霜プロセスを実施することができる。

本発明によれば、ホットガス状の冷媒を用いて、短時間に効率的に蒸発器の除霜処理を行うことができる冷蔵庫を提供することができる。

本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫を模式的示す側面断面図である。本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫の冷却回路の構成を示す線図である。本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫における蒸発器回りの配管を示す図である。本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫の除霜に関連する制御システムを示す線図である。ホットガス除霜処理及び気体除霜処理を行う場合の制御を示すタイムチャートである。ホットガス除霜処理のみを行う場合の制御を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態を説明する。以下に説明する冷蔵庫は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。下記の記載及び線図を除く図面における上下方向は、三次元空間における鉛直方向を示す。

図１は、本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫１を模式的示す側面断面図である。はじめに図１を参照しながら、本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫１の概要を説明する。

冷蔵庫１は筐体２を有し、水平な床面に載置された状態において、筐体２の前方部分に回転可能に取り付けられた上扉３及び下扉４を備える。筐体２の内部（以下、「庫内」と称する）には、冷凍室６及び冷蔵室７が配置されている。筐体２の内面と冷凍室６、冷蔵室７の外面との間には、断熱材が配置されている。

＜冷却流路＞
図１に示すように、冷凍室６及び冷蔵室７の後方には、それぞれ仕切板１１Ａ，１１Ｂで仕切られた下側冷却流路１０Ａ及び上側冷却流路１０Ｂで構成された冷却流路１０が設けられている。冷却流路１０（詳細に述べれば下側冷却流路１０Ａ）には、蒸発器（エバポレータ）２４が配置されている。蒸発器２４は後述するように、冷蔵庫１の冷却回路２０の一部を構成する。冷却流路１０内の蒸発器２４の上方には、ファン１２が配置されている。ファン１２により、庫内の気体を流動させることができ、蒸発器２４を通過して冷却された気体を、冷却流路１０から冷凍室６や冷蔵室７に供給することができる。

下側仕切り板１１Ａの上側の開口には、冷凍室ダンパ１３が配置されている。冷凍室ダンパ１３が開の状態では、蒸発器２４を通過した気体が、冷却流路１０（下側冷却流路１０Ａ）から冷凍室６に流れる。一方、冷凍室ダンパ１３が閉の状態では、蒸発器２４を通過した気体が、冷却流路１０（下側冷却流路１０Ａ）から冷凍室６に流れないようになる。図１では、冷凍室ダンパ１３が閉の状態を示す。

ファン１２が稼働し、冷凍室ダンパ１３が開の場合には、冷却流路１０（下側冷却流路１０Ａ）から冷凍室６に流入した気体は、冷凍室６内を循環して、下側仕切板１１Ａの下側の開口から、冷却流路１０（下側冷却流路１０Ａ）に戻る。これにより、気体は再び蒸発器２４を通過して冷却され、同様な流動サイクルを繰り返す。これにより、冷凍室６の貯蔵物を冷却することができる。

ただし、冷凍室６への気体を流入させるか否かの切り替えは、冷凍室ダンパ１３を用いる場合に限られるものではない。例えば、ファン１２の外側を覆う可動式のファンカバーを用いることもできる。ファンカバーが開の場合には、ファン１２から吐出された気体が冷凍室６に流入し、ファンカバーが閉の場合には、ファン１２から吐出された気体が冷凍室６に流入しないようにすることができる。

更に、下側冷却流路１０Ａ及び上側冷却流路１０Ｂの間には、冷蔵室ダンパ１４が配置されている。冷蔵室ダンパ１４が開の状態では、蒸発器２４を通過した気体が、下側冷却流路１０Ａから上側冷却流路１０Ｂに流れる。更に、上側冷却流路１０Ｂに流入した気体は、複数の高さ位置に設けられた各開口を介して、冷却流路１０（上側冷却流路１０Ｂ）から冷蔵室７に流入する。一方、冷蔵室ダンパ１４が閉の状態では、蒸発器２４を通過した気体が、下側冷却流路１０Ａから上側冷却流路１０Ｂに流れないようになる。図１では、冷蔵室ダンパ１４が開の状態を示し、そのときの気体の流れを点線の矢印で模式的に示す。

ファン１２が稼働し、冷蔵室ダンパ１４が開の場合には、冷却流路１０（上側冷却流路１０Ｂ）から冷蔵室７に流入した気体は、冷蔵室７内を循環して、冷蔵室７の下側に開口した戻り流路１５の入口１５Ａへ流入する。蒸発器２４を通過した気体が冷蔵室７内を循環する間に、冷凍室６の貯蔵物を冷却することができる。

（戻り流路）
戻り流路１５は、冷蔵室７を循環した気体が、冷凍室６内を流れることなく、冷却流路１０（下側冷却流路１０Ａ）の下側に流入するようにする流路である。戻り流路１５は、冷却流路１０から仕切られて配置されている。冷却流路１０（上側冷却流路１０Ｂ）から冷蔵室７に流入し、冷蔵室７内を循環した気体は、入口１５Ａから戻り流路１５に流入する。そして、流入した気体は、戻り流路１５内を流れて、下側の出口１５Ｂから、冷却流路１０（下側冷却流路１０Ａ）の下側に流入する。つまり、気体は、冷却流路１０（下側冷却流路１０Ａ）内に配置された蒸発器２４の下側に流入する。これにより、気体は再び蒸発器２４を通過して冷却され、同様な流動サイクルを繰り返す。これにより、冷蔵室７の貯蔵物を冷却することができる

筐体２の後方かつ下部には、機械室４０が配置され、圧縮機２１、凝縮器２２、蒸発皿（図示せず）等が配置されている。

＜冷却回路＞
図２は、本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫１の冷却回路２０の構成を示す線図である。次に、図２を参照しながら、冷却回路２０の概要を説明する。

冷却回路２０は、圧縮機（コンプレッサ）２１と、凝縮器（コンデンサ）２２と、キャピラリチューブ２３と、蒸発器２４とを備える。冷却回路２０の各構成要素間は、後述するように配管によって上記の順で流体的に接続されており、冷却回路２０内で冷媒が循環する第１冷媒流路を形成している。図２に記載されている矢印は、冷媒の流れの向きを示している。

圧縮機２１は、気体状態の冷媒を圧縮し、高温高圧の状態にする。圧縮された冷媒は、配管２５を通じて凝縮器２２へと送られる。配管２５は、後述するように切替弁（三方弁）３１が設けられており、配管２５ａと配管２５ｂとに分割されている。圧縮機２１は、インバータを備えており、回転速度を変更することで圧縮機が単位時間あたりに吐出する冷媒の量を調整し、冷却回路２０の冷却能力を制御することができる。凝縮器２２は、圧縮機２１で圧縮された冷媒の熱を放出させ、冷媒を凝縮する。凝縮した冷媒は、配管２６を通じてキャピラリチューブ２３へと送られる。

キャピラリチューブ２３は、凝縮器２２で凝縮された冷媒の圧力を低下させて膨張させ、それに伴い温度を低下させる。膨張した冷媒は、配管２７を通じて蒸発器２４の熱交換パイプ２４Ａへと送られる。フィンで熱交換が促進される熱交換パイプ２４Ａでは、キャピラリチューブ２３で減圧された冷媒を蒸発させ、吸熱する。蒸発して気体状態となった冷媒は、サクションパイプ２８を通じて圧縮機２１へと送られ、再度圧縮される。このようにして冷却回路２０は動作する。本実施形態において、キャピラリチューブ２３は、配管２６と配管２７を介して凝縮器２２と蒸発器２４に接続されているが、キャピラリチューブ２３に配管２６，２７を含めてもよい。

蒸発器２４から圧縮機２１へと冷媒を流すサクションパイプ２８は、キャピラリチューブ２３との間で熱交換できるように、少なくとも部分的にキャピラリチューブ２３と近接して配置されている。図２において点線で囲われた領域２９が当該熱交換部の概略を表している。

蒸発器２４は、冷蔵庫１内を流れる気体と熱交換するとき、気体に含まれる水蒸気が着霜する可能性がある。そこで、蒸発器２４の除霜を行うために、本実施形態に係る冷蔵庫１では、後述するように、ホットガス除霜処理及び気体除霜処理を行う。ホットガス除霜処理では、圧縮機２１で圧縮されたホットガス状の冷媒を用いる。そのため、冷却回路２０は、圧縮機２１の下流と凝縮器２２の上流とを接続する配管２５に接続されたホットガスバイパス管３０を備える。当該接続部には、切替弁（三方弁）３１が設けられており、切替弁（三方弁）３１は、圧縮機２１から配管２５ａを介して送られる冷媒を、凝縮器２２（つまり配管２５ｂ）またはホットガスバイパス管３０のいずれか一方に流すように変更できる。それにより、冷媒を凝縮器２２へと流し蒸発器２４を冷却させるか、ホットガスバイパス管３０へと流し蒸発器２４に対して除霜を行うか制御できる。ホットガスバイパス管３０は、キャピラリチューブ２３の下流と蒸発器２４の上流とを接続する配管に接続される。

ホットガスバイパス管３０は、上述の冷却流路における、圧縮機２１－配管２５－凝縮器２２－配管２６－キャピラリチューブ２３－配管２７－蒸発器２４の経路を冷媒が流れる第１冷媒流路とは異なる、圧縮機２１－配管２５－ホットガスバイパス管３０－配管２７－蒸発器２４の経路を冷媒が流れる第２冷媒流路を構成する。本実施形態において、ホットガスバイパス管３０の上流側端部は、配管２５に接続されているが、この構成に限定するものではない。例えば、ホットガスバイパス管３０の上流側端部は、凝縮器２２の下流とキャピラリチューブ２３の上流とを接続する配管２６に接続されてもよい。

切替弁（三方弁）３１は、制御部１００（図４参照）により開閉を制御される。制御部１００は、配管２５ａを介して圧縮機２１から吐出される冷媒を、通常動作時は凝縮器２２（つまり配管２５ｂ）へ、後述するホットガス除霜処理では、ホットガスバイパス管３０へと、冷媒を流すように切替弁（三方弁）３１を制御する。

本明細書において、冷蔵庫１が通常に動作している状態（つまり、冷蔵庫内部を冷却するようにまたは庫内温度を維持するように動作している状態）を適宜「通常動作」という。また、冷蔵庫１が蒸発器２４を除霜するように動作している状態（つまり、冷媒が切替弁（三方弁）３１からホットガスバイパス管３０へと流れるように切替弁（三方弁）３１を開き、蒸発器２４にホットガスが流れるように冷蔵庫が動作している状態）を適宜「ホットガス除霜処理」という。

＜蒸発器回りの配管＞
図３は、本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫１における蒸発器２４回りの配管を示す図である。図３に示すように、配管２７を介して、キャピラリチューブ２３が蒸発器２４の熱交換パイプ２４Ａの入口２４Ａ１に接続されている。蒸発器２４の熱交換パイプ２４Ａの出口２４Ａ２はサクションパイプ２８に接続さている。蒸発器２４の熱交換パイプ２４Ａの入口２４Ａ１も出口２４Ａ２も、蒸発器２４の上側に配置されている。

また、配管２７は、蒸発器２４との接続部より上流側で、ホットガスバイパス管３０と接続されている。図３には、配管２７（またはキャピラリチューブ２３）及びホットガスバイパス管３０の上流には、貫通部３２が図示されている。配管２７（またはキャピラリチューブ２３）及びホットガスバイパス管３０は、貫通部３２を介して、筐体２の下側の領域を貫通するように配置されている。

ホットガスバイパス管３０は、冷蔵庫１が通常動作しているときは使用されない。しかし、当該通常動作時、凝縮器２２から蒸発器２４までの冷却流路において、冷媒の少なくとも一部は液体状態になっており、キャピラリチューブ２３から蒸発器２４へと流れる液冷媒が、ホットガスバイパス管３０へと冷媒が通常流れる方向とは逆向きに流入する可能性がある。

冷却回路２０内の冷媒は、所定の冷却性能を満足するように所定量を注入される。従って冷媒がホットガスバイパス管３０へと逆流すると、冷却回路２０が通常動作時に有効に用いることができる冷媒が減少し、所定の冷却性能を満足しなくなる可能性がある。また、冷却性能が低下することで、圧縮機２１からの冷媒の吐出量を増加させるなど、蒸発器２４を冷却するように冷却回路２０を動作させる割合が増加し、消費電力量が増加する可能性がある。

そこで、本実施形態に係る冷蔵庫１のホットガスバイパス管３０は、図３に示すように、ホットガスバイパス管３０が配管２７（またはキャピラリチューブ２３）（以下、適宜、第１配管という）に対して、垂直方向（上下方向）上側から接続されるように構成されている接続部３０ａを有する。点Ａがホットガスバイパス管３０と第１配管２７との結合点を表す。キャピラリチューブ２３の下流である第１配管２７に流れる冷媒は、基本的に液体状態で流動するため、重力により垂直方向下方へと流れやすい。従って本実施形態に係るホットガスバイパス管３０の接続部３０ａのように、垂直方向上方から配管を結合することで、冷媒がホットガスバイパス管３０へと流れるのを抑制することができる。

また、図３に示すように、ホットガスバイパス管３０に冷媒逆流防止部３０ｂを設けてもよい。当該冷媒逆流防止部３０ｂは、ホットガスバイパス管３０の一部において、下流側に対して上流側が略垂直に立ち上がることで、ホットガスバイパス管３０の上流側が下流側に対して垂直方向で上側に位置し、当該部位のさらに上流側において、垂直方向下側へと下がるように形成されている。

このような垂直方向の位置が上昇して下降する下側が開いた略Ｕ字形状を設けることで、ホットガスバイパス管３０へと液冷媒が流入したとしても、冷媒が冷媒逆流防止部３０ｂの下流側である立ち上がっている部位を越えてさらにホットガスバイパス管３０の上流側へと流入するのが困難になる。従って当該冷媒逆流防止部３０ｂより上流側へと冷媒が流入するのを抑制することができ、冷媒がホットガスバイパス管３０に流入する量を一定量以下に抑えることができる。なお、冷媒逆流防止部３０ｂの代わりに、ホットガスバイパス管３０の接続部３０ａと繋がる配管３０ｃに逆止弁を設けることでも、上流側への冷媒流入を抑制することができる。

これにより、冷却回路２０の冷却性能の低下を抑え、消費電力量の増加を抑制することができる。また、冷却回路２０に充填される冷媒の総量及び冷却の制御を、冷媒の減少量を考慮して（つまり、上述の点Ａから冷媒逆流防止部３０ｂまでの容積分は冷媒が減る可能性があることを考慮して）設計することもできる。

当該冷媒逆流防止部３０ｂは、筐体２の下側後方である、発泡断熱材等により外気と断熱されている部位に設けることができる。ただし、蒸発器２４回りの配管は上記に限られるものではなく、少なくとも蒸発器２４の熱交換パイプ２４Ａの入口２４Ａ１及び出口２４Ａ２が蒸発器２４の上側に配置され、ホットガスバイパス管３０が熱交換パイプ２４Ａの入口２４Ａ１に連通していれば、その他の任意の配管の配置も考えられる。

（ホットガス除霜処理）
以上のように、圧縮機２１を出たホットガス状の冷媒を、ホットガスバイパス管３１を介して蒸発器２４の熱交換パイプ２４Ａの入口２４Ａ１へ供給することにより、蒸発器２４のホットガス除霜処理を行うことができる。ホットガス状の冷媒が熱交換パイプ２４Ａ内を流れることにより、熱交換パイプ２４Ａが加熱され、熱伝導でフィンも加熱される。これにより、蒸発器２４に付いた霜を溶解し、溶解した液体が落下する。落下した液体は、蒸発器２４の下側に配置された受け皿で受けられ、ドレン管を介して、機械室４０内の蒸発皿へ流入する。蒸発皿へ流入した液体は、大気中に蒸発する。

図３に示すように、蒸発器２４の熱交換パイプ２４Ａは、蒸発器２４の上側に位置する入口２４Ａ１から、左右に蛇行しながら下側に延び、最下点から再び左右に蛇行しながら上に戻って、蒸発器２４の上側に位置する出口２４Ａ２に達する。図３では、熱交換パイプ２４ＡＡが蛇行しながら上側に戻るのを、省略して示してある。つまり、熱交換パイプ２４Ａの入口２４Ａ１及び出口２４Ａ２は、ともに蒸発器２４の上側に位置している。

ホットガス除霜処理のみを行う場合には、ホットガス状の冷媒と蒸発器２４熱交換パイプ２４Ａとの間の温度差が大きいので、熱交換パイプ２４Ａ内で冷媒が凝縮して、凝縮した冷媒が蒸発器２４の下側に溜まる。このため、熱交換パイプ２４Ａの出側の温度上昇が鈍化するため、除霜処理の時間が長くなる虞がある。そこで、本実施形態に係る冷蔵庫１では、ホットガス除霜処理に加えて、下記のような気体除霜処理を行うようになっている。

（気体除霜処理）
上記のように、ファン１２が稼働し、冷蔵室ダンパ１４が開の場合には、冷却流路１０（下側冷却流路１０Ａ）内に配置された蒸発器２４を通過した気体は、冷却流路１０（上側冷却流路１０Ｂ）から冷蔵室７に流入し、冷蔵室７内を循環した後、戻り流路１５を介して、冷却流路１０（下側冷却流路１０Ａ）内に配置された蒸発器２４の下側に戻る。このとき、冷蔵室７内を循環する気体は、冷蔵室内の貯蔵物等から熱を奪うので、戻り流路１５に流入するときには、気体の温度が上昇している。この温度が上昇した気体が再び蒸発器２４を通過するとき、蒸発器２４を暖めることができる。

特に、温度が上昇した気体が、熱交換パイプ２４Ａの下側の領域を通過するので、下側で気体が凝縮して溜まるのを効果的に抑制することができる。これにより、熱交換パイプ２４Ａの出口２４Ａ２側を含めた蒸発器２４全体において、効果的な霜取りを行うことができる。

（除霜処理のための制御システム）
図４は、本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫１の除霜に関連する制御システム１００を示す線図である。次に、図４を参照しながら、上記のような除霜処理を行うための制御システム１００の説明を行う。制御システム１００は、冷蔵庫１の制御システムの一部を構成している。制御システム１００は、冷蔵室５０に配置された温度センサ５０（図１参照）から測定データ（信号）を受けるようになっている。また、制御システム１００は、タイマ５１から計時データ（信号）を受けるようになっている。更に、制御システム１００は、圧縮機２１、ファン１２、冷凍室ダンパ１３、冷蔵室ダンパ１４及び切替弁（三方弁）３１に制御信号を送信するようになっている。

（ホットガス除霜処理及び気体除霜処理を行う場合の制御）
図５Ａは、ホットガス除霜処理及び気体除霜処理を行う場合の制御を示すタイムチャートである。本実施形態に係る冷蔵庫１では、制御システム１００により、ホットガス除霜処理及び気体除霜処理を行う第１の除霜プロセスと、気体除霜処理を停止して、ホットガス除霜処理のみを継続する第２の除霜プロセスを行う。

通常動作においては、庫内の温度状況に応じて、圧縮機２１及びファン１２のオンオフ、冷凍室ダンパ１３、冷蔵室ダンパ１４の開閉制御が適宜行われる。冷凍室６を冷却する場合には、圧縮機２１及びファン１２がオンの状態で、冷凍室ダンパ１３を開にすることにより、蒸発器２４を通過した気体を冷凍室６内に供給して冷却することができる。冷蔵室７を冷却する場合には、圧縮機２１及びファン１２がオンの状態で、冷蔵室ダンパ１４を開にすることにより、蒸発器２４を通過した気体を冷蔵室７内に供給して冷却することができる。圧縮機２１及びファン１２がオンの状態で、冷凍室ダンパ１３及び冷蔵室ダンパ１４を開にすることにより、蒸発器２４を通過した気体を冷凍室６及び冷蔵室７内に供給して両室を冷却することができる。何れの場合でも、通常動作では、切替弁（三方弁）３１を閉の状態で保持する。

霜取りを行う場合には、はじめにホットガス除霜処理及び気体除霜処理の両方を行う第１の除霜プロセスを行う。具体的には、圧縮機２１がオンの状態で切替弁（三方弁）３１を開にする、または切替弁（三方弁）３１を開にしてから圧縮機２１をオンにすることにより、ホットガスバイパス管３１を介してホットガス状の冷媒を蒸発器２４に供給するホットガス除霜処理を行う。

これと同時に、ファン１２がオンの状態で冷蔵室ダンパ１４を開にして、冷却流路１０から冷蔵室７に気体を供給し、冷蔵室７内を循環して温度が上昇した気体を、蒸発器２４の下側に供給する気体除霜処理を行う。これにより、ホットガス除霜処理及び気体除霜処理の両方を行う第１の除霜プロセスが開始される。このとき、冷凍室ダンパ１３は常に閉にして、温度が上昇した気体が冷凍室６に流入するのを防ぐようになっている。

気体除霜処理を継続すると冷蔵室７内を循環する気体の温度が上昇していくので、冷蔵室７内の温度が上がりすぎる可能性がある。このため、第１の除霜プロセスを開始した後、ある期間が経過したところで気体除霜処理を停止して、ホットガス除霜処理のみを継続する第２の除霜プロセスを行う。この場合にも、冷凍室ダンパ１３は常に閉にして、温度が上昇した気体が冷凍室６に流入するのを防ぐようになっている。

仮に、ファン１２の外側を覆う可動式のファンカバーを用いる場合には、第１の除霜プロセス及び第２の除霜プロセスにおいて、常に、ファンカバーを閉の状態にして、温度が上昇した気体が冷凍室６に流入するのを防ぐようになっている。

第１の除霜プロセスから第２の除霜プロセスへ切り替えるタイミングは、例えば、タイマ５１による計時データを用いて、所定の時間が経過したタイミングで、ファン１２をオフにし、冷蔵室ダンパ１４を閉にする気体除霜処理を停止する制御処理を行うことができる。また、冷蔵室７内に配置された温度センサ５０により計測された温度が所定の温度に達したときに、ファン１２をオフにし、冷蔵室ダンパ１４を閉にする気体除霜処理を停止する制御処理を行うこともできる。

更に、タイマ５１及び温度センサ５０の両方の情報を用いて、第１の除霜プロセスから第２の除霜プロセスへ切り替えるタイミングを定めることができる。仮に、第２の除霜プロセスにおいて、冷凍室６，冷蔵室７以外に気体を流入させてもよい貯蔵室を備える場合には、冷蔵室ダンパ１４は閉にするが、ファン１２は稼働を継続する場合もあり得る。

ホットガス除霜処理のみを行う第２の除霜プロセスを開始後、タイマ５１による計時情報に基づいて、所定の時間が経過した時点で、第２の除霜プロセスを終了することができる。具体的には、開の状態になっていた切替弁（三方弁）３１を閉にして、ホットガス除霜処理を停止して、冷却回路２０を通常動作のモードに戻す。以上の第１及び第２の除霜プロセスにより、冷蔵室７内の温度が過度に上昇するのを防ぎながら、蒸発器２４を効果的に除霜することができる。

冷却回路２０が通常動作のモードに戻り、蒸発器２４が再び冷却された時点で、ファン１２をオンにして、冷凍室ダンパ１３や冷蔵室ダンパ１４を開にすることにより、冷凍室６や冷蔵室７の冷却を行うことができる。

図１では、温度センサ５０が冷蔵室７の上側に配置されているように示されているが、これに限られるものではなく、温度センサ５０を冷蔵室７内の任意の位置に配置することができる。また、冷却流路１０内に温度センサを配置して、その温度センサによる温度データに基づいて、第１の除霜プロセスから第２の除霜プロセスへ切り替えるタイミングを定めることもできる。

図５Ｂは、ホットガス除霜処理のみを行う場合の制御を示すタイムチャートである。参考までに、従来行われていたホットガス除霜処理のみを行う場合の制御は、以下のようになる。圧縮機２１がオンの状態で切替弁（三方弁）３１を開にする、または切替弁（三方弁）３１を開にしてから圧縮機２１をオンにすることにより、ホットガス除霜処理を開始する。ある期間が経過したところで、切替弁（三方弁）３１を閉にして、ホットガス除霜処理を終了する。

上記の実施形態では、冷蔵室７が蒸発器２４の上側にあり、冷蔵室７内を流れた気体を、戻り流路１５を介して蒸発器２４の下側に戻しているが、これに限られるものではない。例えば、冷蔵室７が図１の冷凍室６が配置された位置にある場合には、冷蔵室７内を流れた気体がそのまま蒸発器２４の下側に流入することになる。

上記の実施形態では、切替弁３１として三方弁を用いた場合を示しているが、これに限られるものではない。例えば、分岐箇所にＴ字管を取り付けて、分岐側（ホットガスバイパス管３０側）に開閉弁を設けることでも、三方弁と同様な機能が得られる。この場合には、開閉弁が切替弁３１として機能する。

以上のように、本発明に係る冷蔵庫は、冷蔵室７と、冷媒が圧縮機２１、凝縮器２２、蒸発器２４の順に流れて再び圧縮機２１に戻る冷却サイクルが実施される冷却回路２０と、圧縮機２１の出側と蒸発器２４の入側を直接繋ぐホットガスバイパス管３０と、庫内の気体を流動させるファン１２と、を備え、ファン１２により、下から上の向きに蒸発器２４を通過した気体が冷蔵室７に流入し、冷蔵室７内を流れた気体が再び蒸発器２４の下側に戻るように気体が循環し、冷媒が流れる蒸発器２４の熱交換パイプ２４Ａの入口２４Ａ１及び出口２４Ａ２が蒸発器２４の上側に配置され、圧縮機２１から吐出された冷媒をホットガスバイパス管３０を介して熱交換パイプ２４Ａの入口２４Ａ１へ供給するホットガス除霜処理とともに、冷蔵室７内を流れた気体を蒸発器２４の下側へ供給する気体除霜処理を行う第１の除霜プロセスを実施する。

ホットガス除霜処理のみを行う場合には、冷媒が凝縮して蒸発器の下側に溜まる虞があるが、気体除霜処理で、冷蔵室７内を流れて温度が上昇した気体を蒸発器２４の下側へ供給することにより、蒸発器２４の下側の領域を温めて、冷媒の凝縮を抑制し、冷媒が蒸発器２４の下側に溜まるのを抑制することができる。よって、ホットガス状の冷媒を用いて、短時間に効率的に蒸発器の除霜処理を行うことができる冷蔵庫を提供することができる。

更に、本実施形態に係る冷蔵庫１は、第１の除霜プロセスを開始した後、所定の時間が経過したときまたは冷蔵室７を流れる気体の温度が所定の温度に達したとき、気体除霜処理を停止して、ホットガス除霜処理のみを行う第２の除霜プロセスを実施する。

冷蔵室７を流れる気体を用いた気体除霜処理を継続すると、循環する気体の温度が上昇し、冷蔵室７内の温度が上昇する虞がある。しかし、所定の時間が経過したときまたは冷蔵室７を流れる気体の温度が所定の温度に達したとき、気体除霜処理を停止して、ホットガス除霜処理のみを行うことにより、冷蔵室７の温度上昇を抑制しながら、蒸発器２４の除霜処理を効率的に行うことができる。

本実施形態に係る冷蔵庫１は、圧縮機２１から吐出された冷媒がホットガスバイパス管３０側に流れてホットガス除霜処理が実施される開の状態と、圧縮機２１から吐出された冷媒が凝縮器２２側に流れて通常動作が実施される閉の状態とに切り替える切替弁３１と、蒸発器２４が配置された冷却流路１０から冷蔵室７に気体が流れる開の状態と、冷却流路１０から冷蔵室７に気体が流れない閉の状態とに切り替える冷蔵室ダンパ１４と、圧縮機２１、ファン１２、切替弁３１及び冷蔵室ダンパ１４を制御する制御部１００と、を更に備え、制御部１００が、圧縮機２１がオンの状態で切替弁３１を開にするとともに、ファン１２がオンの状態で冷蔵室ダンパ14を開にして第１の除霜プロセスを開始し、所定の時間が経過したとき、または冷蔵室7を流れる気体の温度が所定の温度に達したとき、少なくとも冷蔵室ダンパ１４を閉にすることにより、第１の除霜プロセスから第２の除霜プロセスに切り替える。

このように、制御部１００が、圧縮機２１、ファン１２、切替弁３１及び冷蔵室ダンパ１４を制御することにより、確実に第１の除霜プロセス及び第２の除霜プロセスを行うことができる。

また、本実施形態に係る冷蔵庫１では、制御部１００が、タイマ５１による計時データまたは冷蔵室７内に配置された温度センサ５０の測定データに基づいて、第１の除霜プロセスから第２の除霜プロセスへの切り替えを行うので、的確なタイミングで第１の除霜プロセスから第２の除霜プロセスへ切り替えを行うことができる。

また、本実施形態に係る冷蔵庫１は、冷凍室６と、冷却流路１０から冷凍室６に気体が流れる開の状態と、冷却流路１０から冷凍室６に気体が流れない閉の状態とに切り替える冷凍室ダンパ１３と、を更に備え、制御部１００が、第１の除霜プロセス及び第２の除霜プロセスを実施する間、冷凍室ダンパ１３を閉の状態で維持する。

これにより、冷凍室６の温度が上昇するのを確実に抑制しながら、第１の除霜プロセス及び第２の除霜プロセスを実施することができる。

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。

１冷蔵庫
２筐体
３上扉
４下扉
６冷凍室
７冷蔵室
１０冷却流路
１０Ａ下側冷却流路
１０Ｂ上側冷却流路
１１Ａ下側仕切板
１１Ｂ上側仕切板
１２ファン
１３冷凍室ダンパ
１４冷蔵室ダンパ
１５戻り流路
１５Ａ入口
１５Ｂ出口
２０冷却回路
２１圧縮機
２２凝縮器
２３キャピラリチューブ
２４蒸発器
２４Ａ熱交換パイプ
２４Ａ１入口
２４Ａ２出口
２５、２６、２７配管
２８サクションパイプ
３０ホットガスバイパス管
３１切替弁（三方弁）
４０機械室
５０温度センサ
５１タイマ
１００制御部

Claims

冷蔵室と、
冷媒が圧縮機、凝縮器、蒸発器の順に流れて再び前記圧縮機に戻る冷却サイクルが実施される冷却回路と、
前記圧縮機の出側と前記蒸発器の入側を直接繋ぐホットガスバイパス管と、
庫内の気体を流動させるファンと、を備え、
前記ファンにより、下から上の向きに前記蒸発器を通過した気体が前記冷蔵室に流入し、前記冷蔵室内を流れた気体が再び前記蒸発器の下側に戻るように気体が循環し、
冷媒が流れる前記蒸発器の熱交換パイプの入口及び出口が前記蒸発器の上側に配置され、
前記圧縮機から吐出された冷媒を前記ホットガスバイパス管を介して前記熱交換パイプの入口へ供給するホットガス除霜処理とともに、前記冷蔵室内を流れた気体を前記蒸発器の下側へ供給する気体除霜処理を行う第１の除霜プロセスを実施し、
前記第１の除霜プロセスを開始した後、所定の時間が経過したときまたは前記冷蔵室を流れる気体の温度が所定の温度に達したとき、前記気体除霜処理を停止して、前記ホットガス除霜処理のみを行う第２の除霜プロセスを実施することを特徴とする冷蔵庫。
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記ホットガスバイパス管側に流れて前記ホットガス除霜処理が実施される開の状態と、前記圧縮機から吐出された冷媒が前記凝縮器側に流れて通常動作が実施される閉の状態とに切り替える切替弁と、
前記蒸発器が配置された冷却流路から前記冷蔵室に気体が流れる開の状態と、前記冷却流路から前記冷蔵室に気体が流れない閉の状態とに切り替える冷蔵室ダンパと、
前記圧縮機、前記ファン、前記切替弁及び前記冷蔵室ダンパを制御する制御部と、
を更に備え、
前記制御部が、
前記圧縮機がオンの状態で前記切替弁を開にするとともに、前記ファンがオンの状態で前記冷蔵室ダンパを開にして前記第１の除霜プロセスを開始し、所定の時間が経過したときまたは前記冷蔵室を流れる気体の温度が所定の温度に達したとき、少なくとも前記冷蔵室ダンパを閉にすることにより、前記第１の除霜プロセスから前記第２の除霜プロセスに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
前記制御部が、
タイマによる計時データまたは前記冷蔵室内に配置された温度センサの測定データに基づいて、前記第１の除霜プロセスから前記第２の除霜プロセスへの切り替えを行うことを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。
冷凍室と、
前記冷却流路から前記冷凍室に気体が流れる開の状態と、前記冷却流路から前記冷凍室に気体が流れない閉の状態とに切り替え可能な冷凍室ダンパと、
を更に備え、
前記制御部が、
前記第１の除霜プロセス及び前記第２の除霜プロセスを実施する間、前記冷凍室ダンパを閉の状態で維持することを特徴とする請求項２または３に記載の冷蔵庫。