WO2019073749A1 - 冷蔵庫 - Google Patents

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    • F25D21/06Removing frost
    • F25D21/08Removing frost by electric heating

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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