WO2019073749A1 - 冷蔵庫 - Google Patents

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WO2019073749A1
WO2019073749A1 PCT/JP2018/034323 JP2018034323W WO2019073749A1 WO 2019073749 A1 WO2019073749 A1 WO 2019073749A1 JP 2018034323 W JP2018034323 W JP 2018034323W WO 2019073749 A1 WO2019073749 A1 WO 2019073749A1
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WO
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evaporator
refrigerator
switching valve
bypass
compressor
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PCT/JP2018/034323
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English (en)
French (fr)
Inventor
境　寿和
克則 堀井
堀尾　好正
文宣 高見
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/04—Preventing the formation of frost or condensate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/08—Removing frost by electric heating

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator that reduces the output of an electric heater for defrosting by heating the evaporator by the high pressure refrigerant in the refrigeration cycle flowing into the evaporator due to a pressure difference after the compressor is stopped. is there.
  • a refrigerator that reduces the output of the defrosting electric heater by using energy that heats the evaporator by the high pressure refrigerant in the refrigeration cycle flowing into the evaporator due to the pressure difference.
  • the high pressure refrigerant stored inside the condenser of the refrigeration cycle is maintained near the outside air temperature even after the compressor is stopped, while the evaporator is at a low temperature of -30 ° C to -20 ° C.
  • the output of the electric heater for defrosting is positively reduced by increasing the amount flowing into the evaporator by the pressure difference or increasing the enthalpy of the high pressure refrigerant flowing into it to increase the amount of heat flowing into it. It is intended to save energy.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional refrigerator.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a refrigeration cycle of a conventional refrigerator.
  • FIG. 7 is a view showing control at the time of defrosting of the conventional refrigerator.
  • the refrigerator 111 has a housing 112, a door 113, and a leg 114 for supporting the housing 112, and the lower machine room 115 and the housing 112 provided at the lower part of the housing 112. It has a refrigerator compartment 117 disposed at the top and a freezer compartment 118 disposed at the bottom of the housing 112.
  • the refrigerator 111 is housed in the compressor 119 housed in the lower machine room 115, the evaporator 120 housed on the back side of the freezer room 118, and the lower machine room 115 as components constituting a refrigeration cycle.
  • a main condenser 121 is provided.
  • the refrigerator 111 has a partition 122 for partitioning the lower machine room 115, a fan 123 attached to the partition 122 for cooling the main condenser 121 by air, an evaporation tray 137 installed at the top of the compressor 119, and a bottom plate of the lower machine room 115 It has 125.
  • the refrigerator 111 connects a plurality of intake ports 126 provided in the bottom plate 125, an outlet port 127 provided on the back side of the lower machine room 115, and an outlet port 127 of the lower machine room 115 and the upper part of the housing 112.
  • a communicating air passage 128 is provided.
  • the lower mechanical chamber 115 is divided into two chambers by a partition wall 122, the main condenser 121 is accommodated on the windward side of the fan 123, and the compressor 119 and the evaporation plate 137 are accommodated on the windward side of the fan 123.
  • the refrigerator 111 is a component that constitutes the refrigeration cycle shown in FIG. 6, and is a dew-resistant dew point located downstream of the main condenser 121 and thermally coupled to the outer surface of the casing 112 around the opening of the freezer compartment 118. It has a pipe 140.
  • the dew protection pipe 140 is an auxiliary condenser for the main condenser 121, and prevents condensation of the casing 112 around the opening of the freezer compartment 118.
  • the refrigerator 111 has a dryer 138 located downstream of the dew protection pipe 140 for drying the circulating refrigerant, and a throttle 142 for connecting the dryer 138 and the evaporator 120 and reducing the pressure of the circulating refrigerant.
  • the refrigerator 111 has a two-way valve 141 for closing the outlet of the dew protection pipe 140 when defrosting the evaporator 120, and a defrost heater (not shown) for heating the evaporator 120. .
  • the refrigerator 111 supplies the cold air generated by the evaporator 120 to the evaporator fan 130 supplying the refrigerator compartment 117 and the freezer compartment 118, the freezer compartment damper 131 blocking the cold air supplied to the freezer compartment 118, and the refrigerator compartment 117 And a duct 133 for supplying cold air to the cold storage room 117.
  • the refrigerator 111 has an FCC temperature sensor 134 for detecting the temperature of the freezing chamber 118, a PCC temperature sensor 135 for detecting the temperature of the refrigerating chamber 117, and a DEF temperature sensor 136 for detecting the temperature of the evaporator 120.
  • a state in which the fan 123, the compressor 119, and the evaporator fan 130 are all stopped is referred to as a cooling stop state (hereinafter, this operation is referred to as an "OFF mode").
  • this operation when the temperature detected by the FCC temperature sensor 134 rises to the predetermined value FCC_ON temperature or the temperature detected by the PCC temperature sensor 135 rises to the predetermined value PCC_ON temperature, the following operation is performed. That is, with the freezer compartment damper 131 closed and the refrigerator compartment damper 132 opened, the compressor 119, the fan 123, and the evaporator fan 130 are driven (hereinafter, this operation is referred to as "PC cooling mode").
  • the main condenser 121 side of the lower machine room 115 partitioned by the partition wall 122 becomes negative pressure by the drive of the fan 123, so that external air is sucked from the plurality of intake ports 126, and the compressor 119 and the evaporation pan
  • the pressure on the side 137 is positive, and the air in the lower machine room 115 is discharged to the outside of the refrigerator 111 from the plurality of discharge ports 127.
  • the refrigerant discharged from the compressor 119 is supplied to the anti-dew pipe 140 after condensing while leaving part of the gas in the main condenser 121 while exchanging heat with the outside air.
  • the refrigerant passing through the anti-dew pipe 140 heats and condenses through the housing 112 while warming the opening of the freezing chamber 118.
  • the liquid refrigerant condensed by the dew protection pipe 140 is dewatered by the dryer 138, decompressed by the throttling 142, and heat exchanged with air in the refrigerator compartment 117 while evaporating by the evaporator 120. While cooling the refrigerating chamber 117, the refrigerant is returned to the compressor 119 as a gaseous refrigerant.
  • the freezer compartment damper 131 is opened, the refrigerator compartment damper 132 is closed, and the compressor 119, the fan 123, and the evaporator fan 130 are driven.
  • the freezer compartment 118 is cooled by heat exchange between the air in the freezer compartment 118 and the evaporator 120 by operating the refrigeration cycle in the same manner as PC cooling (hereinafter, this operation is referred to as “FC cooling mode”) .
  • the mode shifts to a defrost mode in which frost formation on the evaporator 120 is heated and melted.
  • the freezer compartment 118 is cooled for a predetermined time as in the FC cooling mode in order to suppress the temperature rise of the freezer compartment 118.
  • the main condenser 121 and the anti-dew pipe are provided via a seal portion such as a valve (not shown) that divides the high pressure side and the low pressure side inside the compressor 119.
  • a seal portion such as a valve (not shown) that divides the high pressure side and the low pressure side inside the compressor 119.
  • the defrost heater (not shown) attached to the evaporator 120 is energized to complete the defrosting. Then, in the section t, the two-way valve 141 is opened to equalize the inside of the refrigeration cycle, and the normal operation is resumed from the section u.
  • the recovered high pressure refrigerant is made to flow backward to the evaporator 120 via the compressor 119, thereby recovering the waste heat of the compressor 119 using the high pressure refrigerant. Can be used to heat the evaporator 120.
  • the backflow due to the leak of the seal portion such as the valve that divides the high pressure side and the low pressure side inside the compressor 119 is used, the amount of refrigerant flowing into the evaporator 120 decreases, and the electric power of the defrost heater It causes the inability to reduce the amount sufficiently.
  • the fluctuation of the flow path resistance is suppressed.
  • the refrigerator in the present invention has a refrigeration cycle including at least a compressor, an evaporator, a main condenser, and a dew proof pipe, and a flow path switching valve connected to the downstream side of the main condenser, and the downstream side of the flow path switching valve And a bypass connected to the downstream side of the flow path switching valve in parallel with the dew protection pipe. Furthermore, the refrigerator according to the present invention recovers the stagnant refrigerant in the evaporator and the dew protection pipe by fully closing the flow path switching valve during operation of the compressor, and then stops the compressor and the flow path switching valve. The stagnant refrigerant collected by opening to the bypass side is supplied to the evaporator for defrosting, and after a predetermined time, the defrost heater is energized.
  • the refrigerant remaining in the anti-dew pipe thermally coupled with the periphery of the opening of the freezing chamber is also recovered simultaneously and recovered in the main condenser and recovered.
  • the high pressure refrigerant is supplied to the evaporator through a bypass circuit when it is used for defrosting of the evaporator.
  • the refrigerator according to the present invention can reduce the power consumption of the defrost heater by recovering the refrigerant in the refrigeration cycle to the main condenser and using it for heating the evaporator, thereby achieving energy saving of the refrigerator. Can.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a refrigerator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cycle configuration diagram of the refrigerator in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing control at the time of defrosting of the refrigerator in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cycle configuration diagram of a refrigerator according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a conventional refrigerator.
  • FIG. 6 is a block diagram of a conventional refrigerator.
  • FIG. 7 is a diagram showing the operation of the flow path switching valve of the conventional refrigerator.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a refrigerator according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cycle configuration diagram of the refrigerator in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing control at the time of defrosting of the refrigerator in the first embodiment of the present invention.
  • the refrigerator 11 has a housing 12, a door 13, and legs 14 for supporting the housing 12, and a lower machine room 15 and a housing 12 provided at the lower part of the housing 12. It has an upper machine room 16 provided at the upper part, a refrigerating room 17 arranged at the upper part of the housing 12 and a freezing room 18 arranged at the lower part of the housing 12.
  • Upper machine room 16 is constituted by base panel 16a, cover panel 16b, and reinforcement member 16c.
  • the refrigerator 11 is housed in the compressor 19 housed in the upper machine room 16, the evaporator 20 housed on the rear side of the freezer room 18, and the lower machine room 15 as parts constituting a refrigeration cycle.
  • the main condenser 21 is provided.
  • the refrigerator 11 has a partition 22 for dividing the lower machine room 15, a fan 23 attached to the partition 22 for air cooling the main condenser 21, an evaporation tray 24 installed on the downwind side of the partition 22, and a bottom plate of the lower machine room 15. It has 25.
  • the compressor 19 is a variable speed compressor, and uses six rotation speeds selected from 20 to 80 rps. This is to adjust the refrigeration capacity by switching the number of rotations of the compressor 19 from low speed to high speed in six stages while avoiding resonance of piping and the like.
  • the compressor 19 operates at a low speed at start-up, and accelerates as the operation time for cooling the refrigerating chamber 17 or the freezing chamber 18 becomes longer. This mainly uses the most efficient low speed as the number of revolutions of the compressor 19, and is relatively high for a load increase of the cold storage room 17 or the freezing room 18 due to a high outside air temperature or opening and closing of a door. This is to use the number of rotations.
  • the rotation speed of the compressor 19 is controlled independently of the cooling operation mode of the refrigerator 11, the rotation speed at the start of the PC cooling mode having a high evaporation temperature and a relatively large refrigeration capacity It may be set low.
  • the refrigeration capacity may be adjusted while decelerating the compressor 19.
  • the refrigerator 11 also includes a plurality of intake ports 26 provided in the bottom plate 25, a discharge port 27 provided on the back side of the lower machine room 15, and a series connecting the upper machine room 16 with the discharge port 27 of the lower machine room 15.
  • the lower machine room 15 is divided into two rooms by the partition wall 22, the main condenser 21 is accommodated on the windward side of the fan 23, and the evaporation pan 24 is accommodated on the windward side of the fan 23.
  • the refrigerator 11 is a component constituting the refrigeration cycle shown in FIG. 2, and is disposed downstream of the main condenser 21, the main condenser 21 and a dryer 38 for drying the circulating refrigerant, and downstream of the dryer 38. It has a flow path switching valve 40 located to control the flow of the refrigerant. Further, the refrigerator 11 is located downstream of the flow path switching valve 40, and is a dewproof pipe 41 thermally coupled to the outer surface of the casing 12 around the opening of the freezing chamber 18, and the dewproof pipe 41 and the evaporator. A throttle 42 is provided which is a flow path resistance connecting the 20.
  • the dew protection pipe 41 is an auxiliary condenser for the main condenser 21 and prevents condensation of the casing 12 around the opening of the freezer compartment 18 thermally coupled to the dew protection pipe 41.
  • the refrigerator 11 includes a bypass 43 connecting the evaporator 20 and the downstream side of the flow path switching valve 40 in parallel with the dew proof pipe 41, a heat exchange unit 44 thermally coupled to the housing 12 in the path of the bypass 43, A resistor 45 is provided which is upstream of the heat exchange unit 44 and reduces the pressure of the refrigerant passing through the path of the bypass 43.
  • the heat exchange unit 44 is attached to the back surface of the housing 12 with an aluminum foil tape, and peripheral structures (not shown) in which the back surfaces of the housing 12 and the housing 12 are in contact with each other via the back surface of the housing 12 Or the heat storage of the ambient air (not shown) can be recovered.
  • peripheral structures not shown
  • the refrigerant in the main condenser 21 whose temperature is maintained substantially at the outside air temperature passes through the bypass 43
  • the pressure is reduced by the resistor 45 and becomes lower than the outside air temperature.
  • the temperature of the refrigerant that is lower than the outside air temperature is different from that of the casing 12 and the surrounding structure (not shown) with which the back face of the casing 12 is in contact, or the surrounding air (not shown).
  • the heat storage can be recovered by the amount of heat capacity.
  • the flow path switching valve 40 can control the flow of the refrigerant independently of the dew protection pipe 41 and the bypass 43 respectively. Normally, the flow path switching valve 40 maintains the open state of the flow path from the main condenser 21 to the dew proof pipe 41, and maintains the closed state of the flow path from the main condenser 21 to the bypass 43. The opening and closing state of the flow path is changed only at the time of defrosting, which will be described later.
  • the refrigerator 11 supplies the cold air generated by the evaporator 20 to the evaporator fan 30 for supplying the refrigerator compartment 17 and the freezer compartment 18, the freezer compartment damper 31 for blocking the cold air supplied to the freezer compartment 18, and the refrigerator compartment 17 And a duct 33 for supplying cold air to the cold storage room 17.
  • the refrigerator 11 has an FCC temperature sensor 34 for detecting the temperature of the freezing chamber 18, a PCC temperature sensor 35 for detecting the temperature of the refrigerating chamber 17, and a DEF temperature sensor 36 for detecting the temperature of the evaporator 20. .
  • the duct 33 is formed along the wall surface where the cold storage room 17 and the upper machine room 16 are adjacent, and discharges a part of the cold air passing through the duct 33 from near the center of the cold room, and most of the cold air is the upper machine After the chamber 16 passes while cooling adjacent wall surfaces, it is discharged from the upper part of the refrigerating chamber 17.
  • a state in which the fan 23, the compressor 19 and the evaporator fan 30 are all stopped is referred to as a cooling stop state (hereinafter, this operation is referred to as an “OFF mode”).
  • this operation when the temperature detected by the FCC temperature sensor 34 rises to the predetermined value FCC_ON temperature or the temperature detected by the PCC temperature sensor 35 rises to the predetermined value PCC_ON temperature, the following operation is performed. That is, the freezer compartment damper 31 is closed, the refrigerator compartment damper 32 is opened, and the compressor 19, the fan 23, and the evaporator fan 30 are driven (hereinafter, this operation is referred to as "PC cooling mode").
  • the main condenser 21 side of the lower machine room 15 partitioned by the partition wall 22 becomes negative pressure by the drive of the fan 23, and external air is sucked from the plurality of intake ports 26, and the evaporation pan 24 side is positive pressure
  • the air in the lower machine room 15 is discharged to the outside of the refrigerator 11 from the plurality of discharge ports 27.
  • the refrigerant discharged from the compressor 19 is condensed while leaving part of the gas in the main condenser 21 while exchanging heat with the outside air, and then the water is removed by the dryer 38.
  • the dew pipe 41 is supplied.
  • the refrigerant having passed through the anti-dew pipe 41 dissipates heat through the casing 12 while warming the opening of the freezing chamber 18 and condenses, and then the pressure is reduced by the throttle 42 which is a flow path resistance and evaporated in the evaporator 20 While exchanging heat with the air in the cold storage room 17 to cool the cold storage room 17, the refrigerant is returned to the compressor 19 as a gaseous refrigerant.
  • the freezer compartment damper 30 is opened, the refrigerator compartment damper 32 is closed, and the compressor 19, the fan 23, and the evaporator fan 30 are driven.
  • the freezer compartment 18 is cooled by heat exchange between the air in the freezer compartment 18 and the evaporator 20 by operating the refrigeration cycle in the same manner as PC cooling (hereinafter, this operation is referred to as “FC cooling mode”) .
  • the state “open / close” of the flow passage switching valve 40 opens the flow passage from the main condenser 21 to the dewproof pipe 41 and closes the flow passage from the main condenser 21 to the bypass 43.
  • the state “closed / opened” of the flow path switching valve 40 means that the flow path from the main condenser 21 to the dew proof pipe 41 is closed and the flow path from the main condenser 21 to the bypass 43 is opened.
  • the state “closed / closed” of the flow path switching valve 40 means that the flow path from the main condenser 21 to the dew proof pipe 41 is closed and the flow path from the main condenser 21 to the bypass 43 is closed.
  • the mode shifts to a defrost mode in which frost formation on the evaporator 20 is heated and melted.
  • the freezing chamber 18 is cooled for a predetermined time as in the FC cooling mode.
  • section c the compressor 19 is stopped, and the flow path switching valve 40 is switched to the state “closed and open” to open the flow path from the main condenser 21 to the bypass 43, thereby the resistor 45 and the bypass
  • the high-pressure refrigerant collected in the main condenser 21 via 43 is supplied to the evaporator 20.
  • the heat exchange section 44 is passed by the heat stored in the peripheral structure (not shown) or the ambient air (not shown) with which the housing 12 and the back surface of the housing 12 are in contact via the back surface of the housing 12
  • the refrigerant is warmed and the dryness of the refrigerant is increased.
  • the defrost heater (not shown) attached to the evaporator 20 is energized to complete the defrosting.
  • the completion of the defrosting is judged by the DEF temperature sensor 36 reaching a predetermined temperature.
  • the flow path switching valve 40 is switched to the state "open / close” to close the flow path from the main condenser 21 to the bypass 43 and open the flow path from the main condenser 21 to the dewproof pipe 41
  • the pressure in the refrigeration cycle is equalized, and the compressor 19 is driven from section f to resume normal operation.
  • the refrigerator recovers the refrigerant remaining in the evaporator 20 and the dew proof pipe 41 in the main condenser 21 at the time of defrosting, and the heat exchange unit 44 thermally coupled to the compressor 19.
  • the high pressure refrigerant is supplied to the evaporator 20 through a bypass 43 having the following to heat the evaporator 20.
  • the electric energy of a defrost heater (not shown) can be reduced, and energy saving of a refrigerator can be aimed at.
  • the main condenser 21 is a forced air cooling type condenser, but a dew protection pipe thermally coupled to the side surface or the back surface of the housing 12 may be used. Unlike a dew-proof pipe thermally coupled to the periphery of the opening of the refrigerator compartment 17 or the freezer compartment 18, the dew-proof pipe thermally coupled to the side or back of the housing 12 is maintained near the outside air temperature even while the compressor 19 is stopped. Therefore, the same effect can be expected even when used as the main condenser 21.
  • heat exchange unit 44 is provided on the back of housing 12 and the heat storage of the peripheral structure (not shown) or the ambient air (not shown) with which the back of housing 12 is in contact.
  • the heat exchange unit 44 is provided on the back surface of the case 12 because heat storage of the case 12 can be used even if the heat exchange unit 44 is provided on the side surface or top surface of the case 12. The same effect can be expected.
  • the heat exchange portion 44 is provided thermally independent of the main condenser 21. However, a part of the main condenser 21 is thermally coupled to the side surface or the back surface of the housing 12 It may be replaced by a dew protection pipe and thermally coupled with the heat exchange unit 44.
  • the temperature of the heat exchange unit 44 which is lower than the outside temperature at the time of defrosting, can be rapidly raised at the start of normal operation. It is possible to suppress the occurrence of dew condensation on the portion 44 and the periphery.
  • high pressure refrigerant is directly supplied to the evaporator 20 via the bypass 43 without passing through the dewproof pipe 41 and the throttle 42 which is the flow path resistance in the case of defrosting.
  • the compressor 19 is stopped, it is avoided that the temperature of the high-pressure refrigerant drops due to the influence of the dew protection pipe 41 which is lower in temperature than the main condenser 21.
  • the high pressure refrigerant may flow back from the evaporator 20 to the dew proof pipe 41 through the restriction 42 which is a flow path resistance. Therefore, a check valve or a two-way valve may be provided to prevent backflow from the outlet of the dew protection pipe 41 into the path of the inlet of the evaporator 20.
  • the difference between the refrigerator in the present embodiment and the refrigerator in the first embodiment is the difference in the installation location of the heat exchange unit 44 of the refrigerator in the first embodiment, and for the refrigerator in the present embodiment, It demonstrates using the cycle block diagram shown in FIG.
  • the refrigerator shown in FIG. It demonstrates using the figure which shows control at the time of the defrost of the refrigerator shown in sectional drawing and FIG.
  • the refrigerator 11 is a component constituting a refrigeration cycle, the main condenser 21, a dryer 38 located downstream of the main condenser 21 and drying the circulating refrigerant, and A flow path switching valve 40 is provided downstream of the dryer 38 to control the flow of the refrigerant. Further, the refrigerator 11 is located downstream of the flow path switching valve 40, and is a dewproof pipe 41 thermally coupled to the outer surface of the casing 12 around the opening of the freezing chamber 18, and the dewproof pipe 41 and the evaporator. A throttle 42 is provided which is a flow path resistance connecting the 20.
  • the refrigerator 11 is thermally coupled to the base panel 16 a in the upper machine room 16 in the path of the bypass 43 connecting the downstream side of the flow path switching valve 40 and the evaporator 20 in parallel with the dew protection pipe 41.
  • a heat exchange portion 44 a and a resistor 45 which is located upstream of the heat exchange portion 44 a and which passes through the path of the bypass 43 are reduced.
  • the heat exchange part 44a is fitted in the base panel 16a in the upper machine room 16, for example, if the base panel 16a is made of resin, in the molded groove, and the heat exchange part 44a is used during operation of the compressor 19.
  • the heat storage of the base panel 16a which stored the waste heat of can be recovered.
  • section c of FIG. 3 the compressor 19 is stopped, and the flow path switching valve 40 is switched to open the flow path from the main condenser 21 to the bypass 43, so that the resistor 45 and the bypass 43 are interposed.
  • the operation when supplying the high-pressure refrigerant collected in the main condenser 21 to the evaporator 20 is different from that of the refrigerator in the first embodiment. That is, when the high pressure refrigerant recovered to the main condenser 21 through the resistor 45 and the bypass 43 is supplied to the evaporator 20, the base panel 16a in the upper machine room 16 which stores waste heat when the compressor 19 is operated. Due to the heat storage of the refrigerant, the refrigerant passing through the heat exchange unit 44a is heated, and the dryness of the refrigerant is increased.
  • the heat storage of the base panel 16a in the upper mechanical chamber 16 is used to heat the refrigerant, but the heat exchange portion 44a may be provided on the reinforcing member 16c in the upper mechanical chamber 16 Similar advantages can be expected in utilizing the heat storage in the machine room 16.
  • the compressor 19 is stopped by directly supplying the high pressure refrigerant to the evaporator 20 without passing through the dewproof pipe 41 and the throttle 42 which is the flow path resistance at the time of defrosting. It was avoided that the temperature of the high pressure refrigerant decreased due to the influence of the dew protection pipe 41 which becomes lower temperature than the main condenser 21 at the time of However, when the temperature of the evaporator 20 becomes higher than the dew proof pipe 41 due to the progress of the defrosting, the high pressure refrigerant may flow back from the evaporator 20 to the dew proof pipe 41 through the restriction 42 which is a flow path resistance. Therefore, a check valve or a two-way valve may be provided to prevent backflow from the outlet of the dew protection pipe 41 into the path of the inlet of the evaporator 20.
  • the refrigerator in the first disclosure has a refrigeration cycle including at least a compressor, an evaporator, a main condenser, and a dew proof pipe, and a flow path switching valve connected to the downstream side of the main condenser and A dew protection pipe connected to the downstream side of the flow path switching valve; and a bypass connected to the downstream side of the flow path switching valve in parallel with the dew protection pipe.
  • the refrigerator in the first disclosure completely stops the flow path switching valve during operation of the compressor to recover the stagnant refrigerant in the evaporator and the dew proof pipe, and then stops the compressor and switches the flow path.
  • the stagnant refrigerant collected by opening the valve to the bypass side is supplied with the evaporator and defrosted, and after a predetermined time, the defrost heater is energized.
  • the refrigerator in the second disclosure in the first disclosure, has a flow path resistance connected between the outlet of the bypass and the outlet of the dew proof pipe, and opens the flow switching valve to the bypass side to open the high pressure refrigerant.
  • the pressure in the bypass may be maintained at a higher pressure than in the dew protection pipe.
  • the amount of used electric power of the defrost heater can be reduced by suppressing the fluctuation of the flow path resistance and the high pressure. It can be stably reduced, and energy saving of the refrigerator can be achieved.
  • the refrigerator according to the third disclosure is, in the first disclosure or any one of the second disclosure, provided between a heat exchange portion for thermally coupling a part of the bypass and the housing, and a heat exchange portion and the flow path switching valve.
  • a heat exchange portion for thermally coupling a part of the bypass and the housing
  • a heat exchange portion and the flow path switching valve When defrosting the evaporator while supplying the high pressure refrigerant to the evaporator by opening the flow path switching valve to the bypass side, the heat storage of the casing is used to heat the high pressure refrigerant. May be
  • the housing is brought close to the ambient temperature after passing through the resistor to lower the temperature of the refrigerant from the main condenser.
  • the heat exchange unit may be provided on the back of the housing in the third disclosure.
  • a heat exchange portion thermally coupling a part of the bypass and a machine room provided with a compressor, a heat exchange portion, and a flow path switching It may have a resistor provided between the valves. Furthermore, when defrosting the evaporator while opening the flow path switching valve to the bypass side and supplying the high-pressure refrigerant to the evaporator, the refrigerator in the fifth disclosure utilizes the heat storage in the machine room to utilize the high-pressure refrigerant. You may heat it.
  • the heat exchange unit may be provided immediately below the compressor.
  • the refrigerator according to the present invention recovers the refrigerant remaining in the evaporator and the dew protection pipe in the main condenser, and the high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle flows into the evaporator due to the pressure difference to add the evaporator. Since the output of the electric heater for defrosting can be reduced using the energy to warm, it is applicable also to other refrigeration application goods, such as a commercial refrigerator.

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Abstract

少なくとも圧縮機（１９）、蒸発器（２０）、主凝縮器（２１）、防露パイプ（４１）を有する冷凍サイクルを有する。主凝縮器（２１）の下流側に接続した流路切換バルブ（４０）と、流路切換バルブ（４０）の下流側に接続した防露パイプ（４１）と、防露パイプ（４１）と並列に流路切換バルブ（４０）の下流側に接続したバイパス（４３）を有する。圧縮機（１９）を運転中に流路切換バルブ（４０）を全閉することで蒸発器（２０）及び防露パイプ（４１）内の滞留冷媒を回収した後、圧縮機（１９）を停止するとともに流路切換バルブ（４０）をバイパス側に開放することで回収した滞留冷媒を蒸発器（２０）に供給することで除霜し、その所定時間後、除霜ヒータに通電する。

Description

冷蔵庫
　本発明は、圧縮機が停止した後に、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ことにより、除霜用電気ヒータの出力を削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、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５は従来の冷蔵庫の縦断面図である。図６は従来の冷蔵庫の冷凍サイクル構成図である。図７は従来の冷蔵庫の除霜時の制御を示した図である。
　図５および図６に示すように、冷蔵庫１１１は、筐体１１２、扉１１３、筐体１１２を支える脚１１４を有するとともに、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、冷蔵庫１１１は、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１１９、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、冷蔵庫１１１は、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１１９の上部に設置された蒸発皿１３７、および下部機械室１１５の底板１２５を有している。
　また、冷蔵庫１１１は、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の風上側には主凝縮器１２１を収め、ファン１２３の風下側には圧縮機１１９と蒸発皿１３７を収めている。
　また、冷蔵庫１１１は、図６に示す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１４０を有している。防露パイプ１４０は、主凝縮器１２１に対する補助凝縮器であり、冷凍室１１８の開口部周辺の筐体１１２の結露を防止する。また、冷蔵庫１１１は、防露パイプ１４０の下流側に位置し、循環する冷媒を乾燥するドライヤ１３８、およびドライヤ１３８と蒸発器１２０を結合し、循環する冷媒を減圧する絞り１４２を有している。さらに、冷蔵庫１１１は、蒸発器１２０を除霜する際に、防露パイプ１４０の出口を閉塞する二方弁１４１、および蒸発器１２０を加熱する除霜ヒータ（図示せず）を有している。
　また、冷蔵庫１１１は、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１３０、冷凍室１１８に供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパー１３１、冷蔵室１１７に供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパー１３２、および冷蔵室１１７に冷気を供給するダクト１３３を有している。さらに、冷蔵庫１１１は、冷凍室１１８の温度を検知するＦＣＣ温度センサ１３４、冷蔵室１１７の温度を検知するＰＣＣ温度センサ１３５、および蒸発器１２０の温度を検知するＤＥＦ温度センサ１３６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１１９、および蒸発器ファン１３０をともに停止している状態を冷却停止状態（以下、この動作を「ＯＦＦモード」という）とする。このＯＦＦモードにおいて、ＦＣＣ温度センサ１３４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１３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＮ温度まで上昇すると、以下の動作を行う。すなわち、冷凍室ダンパー１３１を閉とし、冷蔵室ダンパー１３２を開として、圧縮機１１９とファン１２３、および蒸発器ファン１３０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１１９と蒸発皿１３７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から冷蔵庫１１１の外部へ排出する。
　一方、圧縮機１１９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１４０へ供給される。防露パイプ１４０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１４０で凝縮した液冷媒は、二方弁１４１を通過した後ドライヤ１３８で水分除去され、絞り１４２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１１９に還流する。
　ＰＣ冷却モード中に、ＦＣＣ温度センサ１３４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１３５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１３４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１３５の検知する温度が所定値のＰＣＣ＿ＯＦＦ温度まで下降すると、以下の動作を行う。すなわち、冷凍室ダンパー１３１を開とし、冷蔵室ダンパー１３２を閉として、圧縮機１１９とファン１２３、および蒸発器ファン１３０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１３４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１３５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１３４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１３５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７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１１９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。除霜モードにおける最初の区間ｐにおいては、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１１９を運転しながら二方弁１４１を閉塞することによって、ドライヤ１３８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１４０に回収する。
　そして、次の区間ｒにおいて、圧縮機１１９を停止することで圧縮機１１９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１４０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１１９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（図示せず）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１４１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。
特開平４－１９４５６４号公報
　従来の冷蔵庫の構成では、圧縮機１１９を停止することで圧縮機１１９を介して、回収された高圧冷媒を蒸発器１２０に逆流させることにより、高圧冷媒を用いて圧縮機１１９の廃熱を回収して蒸発器１２０の加温に利用できる。しかしながら、その反面、圧縮機１１９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利用しているため、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１２０の除霜に利用する際に、流路抵抗の変動を抑制する。
　本発明における冷蔵庫は、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有するとともに、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流路切換バルブの下流側に接続したバイパスを有する。さらに、本発明における冷蔵庫は、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することで回収した滞留冷媒を蒸発器に供給することで除霜し、その所定時間後、除霜ヒータに通電する。
　このように、本発明における冷蔵庫は、蒸発器に加えて、冷凍室の開口部周辺と熱結合された防露パイプに滞留する冷媒も同時に回収して主凝縮器に回収するとともに、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ことを特徴とする。
　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、流路抵抗の変動を抑制することで、除霜ヒータの使用電力量を削減することができる。
　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、除霜ヒータの使用電力量を削減することができ、冷蔵庫の省エネルギー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サイクル構成図である。 図３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４は、本発明の第２の実施の形態における冷蔵庫のサイクル構成図である。 図５は、従来の冷蔵庫の縦断面図である。 図６は、従来の冷蔵庫のサイクル構成図である。 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。
　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サイクル構成図である。図３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および図２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を有するとともに、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。なお、上部機械室１６は、ベースパネル１６ａ、カバーパネル１６ｂおよび補強部材１６ｃで構成されている。また、冷蔵庫１１は、冷凍サイクルを構成する部品として、上部機械室１６内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、冷蔵庫１１は、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、圧縮機１９の回転数として最も高効率な低速を主として使用するとともに、高い外気温や扉の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、冷蔵庫１１は、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の風上側には主凝縮器２１を収め、ファン２３の風下側には蒸発皿２４を収めている。
　また、冷蔵庫１１は、図２に示す冷凍サイクルを構成する部品として、主凝縮器２１、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、およびドライヤ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、冷蔵庫１１は、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を接続する流路抵抗である絞り４２を有している。防露パイプ４１は、主凝縮器２１に対する補助凝縮器であり、防露パイプ４１と熱結合された冷凍室１８の開口部周辺の筐体１２の結露を防止する。また、冷蔵庫１１は、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の経路内で筐体１２と熱結合する熱交換部４４、および熱交換部４４の上流にありバイパス４３の経路内を通過する冷媒の圧力を低下させる抵抗器４５を有している。ここで、熱交換部４４は筐体１２の背面にアルミ箔テープで貼り付けられており、筐体１２の背面を介して筐体１２および筐体１２の背面が接する周辺構造物（図示せず）あるいは周囲空気（図示せず）が有する蓄熱を回収することができる。これは、略外気温に温度が維持された、主凝縮器２１内の冷媒がバイパス４３を通過する際に、抵抗器４５にて減圧されて外気温より低温となるためである。外気温より低温となった冷媒は、略外気温にある筐体１２および筐体１２の背面が接する周辺構造物（図示せず）あるいは周囲空気（図示せず）との温度差が生じて、その熱容量分だけ蓄熱を回収することができる。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への流路については開の状態を維持し、主凝縮器２１からバイパス４３への流路については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の状態を変更する。
　また、冷蔵庫１１は、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、および冷蔵室１７に冷気を供給するダクト３３を有している。また、冷蔵庫１１は、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。
　ファン２３、圧縮機１９、および蒸発器ファン３０をともに停止している状態を冷却停止状態（以下、この動作を「ＯＦＦモード」という）とする。このＯＦＦモードにおいて、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、以下の動作を行う。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、および蒸発器ファン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から冷蔵庫１１の外部へ排出する。
　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、流路抵抗である絞り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、以下の動作を行う。すなわち、冷凍室ダンパー３０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、および蒸発器ファン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、本実施の形態における冷蔵庫の除霜時の制御について説明する。
　図３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への流路を開放するとともに、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への流路を閉塞するとともに、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。さらに、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への流路を閉塞するとともに、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。除霜モードにおける最初の区間ａにおいては、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の状態を「閉閉」とすることによって、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、およびバイパス４３に滞留する冷媒を主凝縮器２１に回収する。この流路切換バルブ４０を「閉閉」の状態とすることを、流路切換バルブ４０を「全閉する」とも記す。
　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を状態「閉開」に切換えて主凝縮器２１からバイパス４３への流路を開放することで、抵抗器４５及びバイパス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、筐体１２の背面を介して筐体１２及び筐体１２の背面が接する周辺構造物（図示せず）あるいは周囲空気（図示せず）が有する蓄熱によって、熱交換部４４を通過する冷媒が加温されて、冷媒の乾き度が増大する。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を状態「開閉」に切換えて主凝縮器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から圧縮機１９を駆動して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および防露パイプ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。このことにより、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、熱交換部４４を筐体１２の背面に設けて、筐体１２の背面が接する周辺構造物（図示せず）あるいは周囲空気（図示せず）が有する蓄熱を利用したが、熱交換部４４を筐体１２の側面や天面などに設けても筐体１２の蓄熱を利用することができるので、熱交換部４４を筐体１２の背面に設けたときと同様の効果が期待できる。また、本実施の形態における冷蔵庫では、主凝縮器２１と熱的に独立して熱交換部４４を設けたが、主凝縮器２１の一部を筐体１２の側面や背面に熱結合される防露パイプで代替するとともに、熱交換部４４と熱結合してもよい。主凝縮器２１の一部と熱交換部４４を熱結合することで、除霜時に外気温より低温となる熱交換部４４を通常運転開始時に速やかに昇温することができるので、熱交換部４４及び周辺部に結露が発生することを抑制することができる。
　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と流路抵抗である絞り４２を経由せずに、バイパス４３を介して蒸発器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。しかしながら、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、流路抵抗である絞り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）
　次に本発明の第２の実施の形態における冷蔵庫について説明する。
　本実施の形態における冷蔵庫と第１の実施の形態における冷蔵庫との違いは、第１の実施の形態における冷蔵庫の熱交換部４４の設置場所の違いであり、本実施の形態における冷蔵庫については、図４に示すサイクル構成図を用いて説明する。なお、本実施の形態における冷蔵庫の熱交換部以外の構成は、第１の実施の形態における冷蔵庫と同様であるので、本実施の形態における冷蔵庫については、図４とともに、図１に示す冷蔵庫の断面図および図３に示す冷蔵庫の除霜時の制御を示す図を用いて説明する。
　本実施の形態における冷蔵庫１１は、図４に示すように、冷凍サイクルを構成する部品として、主凝縮器２１、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、およびドライヤ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、冷蔵庫１１は、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を接続する流路抵抗である絞り４２を有している。また、冷蔵庫１１は、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の経路内で上部機械室１６内のベースパネル１６ａと熱結合する熱交換部４４ａ、および熱交換部４４ａの上流にありバイパス４３の経路内を通過する冷媒の圧力を低下させる抵抗器４５を有している。ここで、熱交換部４４ａは上部機械室１６内のベースパネル１６ａに、例えばベースパネル１６ａが樹脂製であれば成形した溝に嵌め込まれており、熱交換部４４ａは、圧縮機１９の運転時の廃熱を蓄えたベースパネル１６ａの蓄熱を回収することができる。これは、略外気温に維持された主凝縮器２１内の冷媒がバイパス４３を通過する際に、抵抗器４５にて減圧されて上部機械室１６内より低温となることで、上部機械室内のベースパネル１６ａとの温度差が生じて、その熱容量分だけ蓄熱を回収することができる。
　このように、本実施の形態における冷蔵庫は、熱交換部４４ａの設置場所が第１の実施の形態における冷蔵庫の熱交換部４４の設置場所と異なるが、蒸発器２０の除霜時の制御は、図３に示す第１の実施の形態における冷蔵庫の除霜時の制御と同様である。
　但し、図３の区間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、抵抗器４５及びバイパス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に供給するときの動作が第１の実施の形態における冷蔵庫と異なる。すなわち、抵抗器４５及びバイパス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に供給するとき、圧縮機１９運転時の廃熱を蓄えた上部機械室１６内のベースパネル１６ａが有する蓄熱によって、熱交換部４４ａを通過する冷媒が加温されて、冷媒の乾き度が増大する。
　なお、本実施の形態における冷蔵庫では、冷媒の加熱に上部機械室１６内のベースパネル１６ａが有する蓄熱を利用したが、熱交換部４４ａを上部機械室１６内の補強部材１６ｃに設けても上部機械室１６内の蓄熱を利用する点では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、除霜の際に高圧冷媒を防露パイプ４１と流路抵抗である絞り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。しかしながら、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、流路抵抗である絞り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。
　以上説明したように、第１の開示における冷蔵庫は、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有するとともに、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流路切換バルブの下流側に接続したバイパスを有する。さらに、第１の開示における冷蔵庫は、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することで回収した滞留冷媒を蒸発器に供給することで除霜し、その所定時間後、除霜ヒータに通電する。
　この構成により、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、除霜ヒータの使用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。
　第２の開示における冷蔵庫は、第１の開示において、バイパスの出口と防露パイプの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。
　この構成により、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、除霜ヒータの使用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を図ることができる。
　第３の開示における冷蔵庫は、第１または第２のいずれか一つの開示において、バイパスの一部と筐体を熱結合する熱交換部と、熱交換部と流路切換バルブの間に設けた抵抗器とを有し、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、筐体の蓄熱を利用して高圧冷媒を加温してもよい。
　この構成により、主凝縮器に回収した冷凍サイクル内の冷媒を蒸発器の加温に利用する際に、抵抗器を通過させて冷媒の温度を主凝縮器より下げた後に、周囲温度に近い筐体の蓄熱を回収して冷媒のエンタルピーを増大させてから蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの使用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を図ることができる。
　第４の開示における冷蔵庫は、第３の開示において、熱交換部を筐体の背面に設けてもよい。
　この構成において、主凝縮器に回収した冷凍サイクル内の冷媒を蒸発器の加温に利用する際に、抵抗器を通過させて冷媒の温度を主凝縮器より下げた後に、筐体及び背面と接する壁や周囲の大気と熱交換する。そして、周囲温度に近い筐体を含む周囲の蓄熱を回収して冷媒のエンタルピーを増大させてから蒸発器の加温に利用することで、除霜ヒータの使用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を図ることができる。
　第５の開示における冷蔵庫は、第１または第２のいずれか一つの開示において、バイパスの一部と、圧縮機を備える機械室内とを熱結合する熱交換部と、熱交換部と流路切換バルブの間に設けた抵抗器とを有してもよい。さらに、第５の開示における冷蔵庫は、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、機械室内の蓄熱を利用して高圧冷媒を加温してもよい。
　この構成により、主凝縮器に回収した冷凍サイクル内の冷媒を蒸発器の加温に利用する際に、抵抗器を通過させて冷媒の温度を機械室内より下げた後に、圧縮機運転時の廃熱により高温となっている機械室の構成部品の蓄熱を回収して冷媒のエンタルピーを増大させてから蒸発器の加温に利用する。このことにより、除霜ヒータの使用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を図ることができる。
　第６の開示は、第５の開示において、熱交換部を圧縮機の直下に設けてもよい。
　この構成により、主凝縮器に回収した冷凍サイクル内の冷媒を蒸発器の加温に利用する際に、抵抗器を通過させて冷媒の温度を機械室内より下げた後に、圧縮機運転時の廃熱により高温となっている機械室内の蓄熱を回収、さらに高温の圧縮機本体からのふく射により冷媒のエンタルピーを増大させてから蒸発器の加温に利用する。このことにより、除霜ヒータの使用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。
　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。
　１１　冷蔵庫
　１２　筐体
　１５　下部機械室
　１６　上部機械室
　１６ａ　ベースパネル
　１６ｂ　カバーパネル
　１６ｃ　補強部材
　１９　圧縮機
　２０　蒸発器
　２１　主凝縮器
　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
　３４　ＦＣＣ温度センサ
　３５　ＰＣＣ温度センサ
　４０　流路切換バルブ
　４１　防露パイプ（補助凝縮器）
　４２　絞り（流路抵抗）
　４３　バイパス
　４４　熱交換部
　４５　抵抗器

Claims (6)

  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前記防露パイプと、前記防露パイプと並列に前記流路切換バルブの下流側と前記蒸発器を接続するバイパスを有し、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前記主凝縮器に回収した後、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の側に開放することで回収した前記滞留冷媒を前記蒸発器に供給することで除霜し、その所定時間後、前記蒸発器の霜を除く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の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、前記バイパスの内部の圧力を前記防露パイプの内部の圧力よりも高く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筐体を熱結合する熱交換部と、前記熱交換部と前記流路切換バルブの間に設けた抵抗器とを有し、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、前記筐体の蓄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。
  4. 前記熱交換部を前記筐体の背面に設けたことを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
  5. 前記バイパスの一部と、前記圧縮機を備える機械室内とを熱結合する熱交換部と、前記熱交換部と前記流路切換バルブの間に設けた抵抗器とを有し、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、前記機械室内の蓄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。
  6. 前記熱交換部を前記圧縮機の直下に設けたことを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。
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