特許 6321483 冷蔵庫

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6321483

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】冷蔵庫

(51)【国際特許分類】

   F25D 21/08 20060101AFI20180423BHJP

   F25D 21/06 20060101ALI20180423BHJP

   F25D 17/06 20060101ALI20180423BHJP

   F25D 17/08 20060101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   F25D21/08 E

   F25D21/06 K

   F25D21/06 J

   F25D21/08 D

   F25D17/06 315

   F25D17/08 306

【請求項の数】3

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-153785(P2014-153785)

(22)【出願日】2014年7月29日

(65)【公開番号】特開2016-31188(P2016-31188A)

(43)【公開日】2016年3月7日

【審査請求日】2016年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立アプライアンス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 遵自

(72)【発明者】

【氏名】大平 昭義

(72)【発明者】

【氏名】岡留 慎一郎

【審査官】 小原 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０５２９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６３０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６９８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００７４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８９７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８５３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９３８９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｄ １／００ − ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも冷凍室及び冷蔵室と、前記冷蔵室及び前記冷凍室に供給される冷気を生成する冷凍サイクルを構成する圧縮機及び冷却器と、前記冷却器で冷却された冷気を前記冷凍室と前記冷蔵室に循環させる送風機と、前記冷却器から前記冷凍室への送風を制御する冷凍室ダンパと、前記冷却器から前記冷蔵室への送風を制御する冷蔵室ダンパと、前記冷却器の下部に配設され前記冷却器を間接的に加熱するラジアントヒータ、及び前記冷却器に当接され前記冷却器を直接的に加熱するパイプヒータと、前記圧縮機、前記送風機、前記冷凍室ダンパ、前記冷蔵室ダンパ、前記ラジアントヒータ、及び前記パイプヒータの動作を制御する制御手段を備える冷蔵庫において、
前記制御手段によって実行される除霜運転モードは、前記圧縮機を停止させて少なくとも前記冷凍室ダンパが閉状態、及び前記冷蔵室ダンパが開状態で、除霜運転が開始された後に前記ラジアントヒータに通電して除霜運転を行い、前記ラジアントヒータによる除霜運転の後で、しかも前記冷却器の温度が第１の所定温度に達すると前記パイプヒータに通電して前記ラジアントヒータと前記パイプヒータによる除霜運転を行い、
更に、前記除霜運転モードは、前記冷却器の温度が前記第１の所定温度より高い第２の所定温度に到達した時に前記パイプヒータの通電を終了し、前記冷却器の温度が前記第２の所定温度より高い第３の所定温度に到達した時に前記冷凍室ダンパを開状態、及び前記冷蔵室ダンパを閉状態とし、前記冷却器の温度が前記第３の所定温度より高い第４の所定温度に到達した時に前記ラジアントヒータの通電を終了し、前記冷却器の温度が前記第４の所定温度より高い第５の所定温度に到達した時に除霜運転を終了すると共に、
前記冷却器の下段側の前面側にバイパス前風路と、前記冷却器の下段側の背面側にバイパス後風路とが形成され、前記バイパス前風路と前記バイパス後風路には、前記冷却器の上段側に比べて多くの前記パイプヒータが配置されていることを特徴とする冷蔵庫。

【請求項2】

請求項１に記載の冷蔵庫において、
前記制御手段によって実行される前記除霜運転モードは、前記圧縮機を停止させて少なくとも前記冷凍室ダンパが閉状態、前記冷蔵室ダンパが開状態で前記送風機による除霜運転を行い、前記送風機による除霜運転の開始から所定時間経過後に前記ラジアントヒータによる除霜運転を実施することを特徴とする冷蔵庫。

【請求項3】

請求項１に記載の冷蔵庫において
前記制御手段は、前記ラジアントヒータによる除霜運転と、前記ラジアントヒータと前記パイプヒータによる除霜運転であっても前記送風機を駆動しているか、或いは前記ラジアントヒータによる除霜運転と、前記ラジアントヒータと前記パイプヒータによる除霜運転では前記送風機を停止していることを特徴とする冷蔵庫。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は冷蔵庫に関するものである。

【背景技術】

【0002】

冷却器に成長した霜を融かすため、従来では冷却器の霜を加熱する電熱ヒータよりなる除霜機構を設けている。例えば、除霜機構を備えた冷蔵庫として、特開２０１１-７４３５号公報（特許文献１）や特開２００９-２９３８９７号公報（特許文献２）が知られている。

【0003】

特許文献１では、冷却器に当接又は近傍に配設されたパイプヒータと、冷却器の下方に配設されたラジアントヒータとを設け、パイプヒータに通電して部分除霜が始まってから冷却器温度センサの測定温度が第１の所定温度に達したとき、ラジアントヒータの通電を開始させ、冷却器温度センサの測定温度が第１の所定温度以上である第２の所定温度に達するとパイプヒータの通電を終了して冷却器を除霜する冷蔵庫が開示されている。

【0004】

また、特許文献２では、冷却器に付着した霜を融かすラジアントヒータを冷却器の下部に設け、圧縮機停止時に、冷凍室ダンパを閉状態とすると共に冷蔵室ダンパを開状態とし、ラジアントヒータに通電して送風機を稼動させて冷却器に付着した霜の潜熱で冷却した冷気を冷蔵室に送風しつつ冷却器を除霜し、除霜が完了したタイミングで冷蔵室への冷気の送風を停止する冷蔵庫が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１- ７４３５号公報

【特許文献2】特開２００９-２９３８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した特許文献に開示された冷蔵庫では省エネルギー性能について十分に配慮されていないものであった。その理由について以下に説明する。

【0007】

特許文献１に記載の冷蔵庫では、最初にパイプヒータに通電して除霜するため、パイプヒータによって冷却器及び霜層を加熱する際の伝熱形態は熱伝導が支配的である。そして、除霜初期の霜層は密度が低く、多くの空気を含んだ多孔質体であるため、熱抵抗が大きくパイプヒータから霜層表面まで熱が伝わり難い。即ち、パイプヒータを利用した除霜は、除霜初期の低密度の霜層に対しては加熱効率が悪く、電力を多く消耗するわりには除霜量が少なく、省エネルギー性能が低いものである。

【0008】

また、特許文献２では、ラジアントヒータによる霜の加熱と、冷却器に付着した霜を冷熱源として利用する除霜運転を行っている。除霜開始時には、庫内に設けた庫内送風機（以下、送風機と表記する）をＯＮ、冷蔵室ダンパ開、冷凍室ダンパ閉、除霜ヒータＯＦＦにした送風機による除霜運転を実施している。送風機による単独の除霜運転のため、外部から投入するエネルギーは送風機の動力（１〜２Ｗ程度）だけで、一般的に用いている除霜ヒータ（１００Ｗ〜２００Ｗ程度）よりも大幅に少ない。冷却器（霜）よりも温度が高い冷蔵室の空気を循環させて冷却器（霜）の温度を高め、その際に発生する冷気を利用して冷蔵室を冷やしている。すなわち、冷却器（霜）の温度を高めるために、冷蔵室の熱負荷を熱源とした省エネルギー性能が高い除霜手段を開示している。

【0009】

ここで、送風機による除霜運転を実施する際の省エネルギー性能に影響する、（１）冷蔵室の熱負荷利用による冷却器（霜）の加熱、（２）冷蔵室の熱負荷利用中の冷却器に付着した霜の密度変化について説明する。

【0010】

まず、（１）冷蔵室の熱負荷利用による冷却器（霜）の加熱について説明する。除霜運転では、冷却器（霜）の温度よりも高い冷蔵室の空気を利用して、冷却器（霜）を加熱している。冷蔵室側から見ると、その間、霜によって冷蔵室の空気は冷却されることになる。霜を融解する際に必要な加熱源の一部として、冷蔵室の空気を利用しているので、その分だけ後に実施される除霜ヒータの加熱量（通電量）が減り、ヒータの消費電力量を低減させることができる。従って、冷蔵室の熱負荷を十分利用して省エネルギー性能を更に高めるためには、除霜運転の実施時間を長くする必要がある。

【0011】

次に、（２）冷蔵室の熱負荷利用中の冷却器に付着した霜の密度変化について説明する。冷蔵室の熱負荷を利用した除霜運転では、除霜運転開始時の冷蔵室温度が高い方が冷却器（霜）を加熱する能力が高くなる。例えば、冷蔵室の温度が５℃の場合、冷蔵室の空気を冷却器（霜）に流入させると、例えば、−３０℃の冷却器（霜）との温度差を大きく取ることができるので、加熱能力も高くなる。送風機による除霜運転では除霜ヒータによる加熱に比べて加熱量が少ないので、冷却器の下部に滴下するほど融解水は発生しないが、冷蔵室の空気が流れ易い霜層表面（多孔質状の霜の表面）の一部で融解が進行し、融解水は毛細管現象によって霜層内部に浸透し、再び凍結する。

【0012】

従って、霜層内部では融解水の浸透による再凍結部分と、霜の融解がまだ始まっていない部分に大きく分けることができる。霜層は断熱材である空気層を含む多孔質体であるため、熱抵抗や空気抵抗の増加を引き起こすようになる。霜層内に融解水が浸透した部分の霜密度は、融解水によって空気層を少なくすることで高くなり、その割合が大きくなる程、霜層全体の熱抵抗が小さくなることが知られている。また、霜層表面の一部が融解することによって霜密度が高まるので、霜層全体の高さが低くなり、通風抵抗が低減する。

【0013】

すなわち、ラジアントヒータを使用しない冷蔵室の空気を熱源とした送風機による除霜運転では、冷蔵室の空気を熱源にすることによる省エネルギー性能の向上だけでなく、霜の密度を高くすることによる霜層内の熱の伝熱性能の向上を図ることができる。また、霜層全体の高さを低下させることによって得られる、霜層表面を通過する空気の対流促進が、その後の除霜ヒータを用いた霜の融解促進に寄与するものである。したがって、ラジアントヒータによる加熱の前に、送風機による除霜運転を長い時間にわたり行った方が、省エネルギー性能が高い除霜運転を実施できる。

【0014】

以上のように、送風機ＯＮ、冷蔵室ダンパ開、冷凍室ダンパ閉、除霜ヒータＯＦＦにした送風機による除霜運転の実施時間を長くすると、冷蔵室の熱負荷を利用した分だけラジアントヒータによる加熱量が低減し、また、霜層表面の一部を融解させて霜密度を高めることによる通風抵抗の低減や、霜層内の伝熱性能の向上が、その後に実施されるラジアントヒータを用いた場合の加熱効率の向上、すなわち省エネルギー性能の向上に寄与できる。したがって、省エネルギー性能を重視すれば、できるだけ送風機による除霜運転を長く実行したほうが有利である。

【0015】

しかしながら、送風機による除霜運転モードの実施時間を長くすると、冷蔵室の空気を利用しているため除霜終了までの時間が長くなってしまい、冷凍室に冷気が供給されない時間が長くなる。その結果、冷凍室内の温度が上昇して冷凍室内の食品等が融け出す恐れがある。また、送風機による除霜運転の後にラジアントヒータによる加熱を行って除霜時間を短縮することも考えられるが、霜が水に変化するときの潜熱（融解熱）によって多くの熱量を必要とする。しかも、ラジアントヒータは主に空気を暖めて霜を融かす間接加熱であるため加熱効率がそれほど高くなく、除霜終了まで長い時間を必要とする。したがって、除霜終了までの除霜時間の短縮と省エネルギー性能を改善することは難しい。このため、冷凍室に冷気が供給されない時間が長くなり、冷凍室内の温度が上昇するという課題は依然として残っている。

【0016】

本発明の目的は、省エネルギー性能を向上し、しかも冷凍室の温度上昇を抑制することができる除霜運転モードを実行する新規な冷蔵庫を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の特徴は、冷却器の下部に配設した第１のヒータと冷却器に近接して配設した第２のヒータを設け、除霜運転モードを実行するのに際して、圧縮機を停止させて少なくとも冷凍室ダンパが閉状態で、第１のヒータに通電して第１のヒータによる除霜運転を行い、更にその後に第２のヒータに通電して第１のヒータと第２のヒータによる除霜運転を行う、ところにある。

【0018】

尚、この場合、送風機は第１のヒータによる除霜運転及び第１のヒータと第２のヒータによる除霜運転に駆動しても良いし、送風機の駆動を停止しても良いものである。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、省エネルギー性能を向上し、しかも冷凍室の温度上昇を抑制することができる除霜運転モードを実行する新規な冷蔵庫を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明が適用される冷蔵庫の正面図である。

【図2】図１に示した冷蔵庫のＡ−Ａ断面図である。

【図3】図１に示した冷蔵庫の冷却器の周辺部を正面から見た図である。

【図4】図３に示した冷却器のＡ−Ａ断面図である。

【図5】本発明の実施例になる除霜運転モードを説明するタイムチャート図である。

【図6】送風機による除霜運転の冷却器下部の霜の融け方を説明する模式図である。

【図7】冷却器の最下段の霜の融け方を説明する模式図である。

【図8A】除霜ヒータによる除霜運転の冷却器下部の霜の融け方の前半を説明する模式図である。

【図8B】除霜ヒータによる除霜運転の冷却器下部の霜の融け方の後半を説明する模式図である。

【図9】本発明の他の実施例になる冷却器の周辺部を正面から見た図である。

【図10】本発明の他の実施例の冷却器の霜の解け方を説明する模式図である。

【図11】本発明の他の実施例になる除霜運転モードを説明するタイムチャート図である。

【図12】本発明の更に他の実施例になる冷蔵室の内部の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

【実施例1】

【0022】

まず、本発明が適用される冷蔵庫の構成を図１及び図２に基づいて説明する。図１は冷蔵庫の正面外観図であり、図２は図１の縦断面を示す断面図である。尚、図２においては製氷室の断面は示されていない。

【0023】

図１は本発明の実施形態に係る冷蔵庫の正面図である。図１に示すように、本実施形態の冷蔵庫１は、上方から冷蔵室２、左右に併設された製氷室３と上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６の順番で構成されている。以降、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５をまとめて冷凍室７と以下では呼ぶ。冷蔵室２は左右に分割された回転式の冷蔵室ドア２ａ、２ｂを備え、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６は、それぞれ引き出し式の製氷室ドア３ａ、上段冷凍室ドア４ａ、下段冷凍室ドア５ａ、野菜室ドア６ａを備えている。以下では、冷蔵室ドア２ａ、２ｂ、製氷室ドア３ａ、上段冷凍室ドア４ａ、下段冷凍室ドア５ａ、野菜室ドア６ａを、単にドア２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａと以下では呼ぶ。ドア２aには庫内の温度設定の操作を行う操作部２６を設けている。冷蔵庫１とドア２ａ、２ｂを固定するためにドアヒンジが冷蔵室２上部及び下部に設けてあり、上部のドアヒンジはドアヒンジカバー１６で覆われている。また、庫外温度センサ３７、及び庫外湿度センサ３８（図２参照）は、冷蔵庫１の温度の影響を受け難い位置として、例えば、冷蔵庫１のドアヒンジカバー１６の内部に設けている。

【0024】

図２は図１に示した本発明の実施例１に係る冷蔵庫のＡ−Ａ断面図である。冷蔵庫１の庫外と庫内は、外箱１０ａと内箱１０ｂとの間に発泡断熱材を充填して形成される、断熱箱体１０によって隔てられている。断熱箱体１０には発泡断熱材に加えて複数の真空断熱材２５を、外箱１０ａと内箱１０ｂとの間に実装している。各貯蔵室は上断熱仕切壁２８によって、冷蔵室２と上段冷凍室４、及び製氷室３が隔てられ、また、同様に下断熱仕切壁２９によって下段冷凍室５と野菜室６が隔てられている。ドア２ａ、２ｂの庫内側には複数のドアポケット３３ａ、３３ｂ、３３ｃと、冷蔵室２には複数の棚３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ（総称して棚３４）が上下方向に設けてあり、複数の貯蔵スペースに区画されている。

【0025】

上断熱仕切壁２８の上方には、貯蔵室３５を設けている。一般に、貯蔵室３５は冷蔵室２の温度帯よりも低めに設定されたチルドルームを設けていることが多い。貯蔵室３５内の温度調整は、例えば、貯蔵室３５の後方部の冷蔵室冷気ダクト１１の途中に設けた専用の風量調整装置（図示なし）によって行なわれるが、貯蔵室３５が冷え過ぎた場合は、貯蔵室３５の下部に設けた温度調整用の加熱手段（一例としてヒータ１９）によって加熱する場合もある。

【0026】

上段冷凍室４及び製氷室３と下段冷凍室５との間には、断熱仕切壁４０を設けている。ドア開口部に接する上断熱仕切り壁２８、下断熱仕切り壁２９、断熱仕切壁４０には、それぞれ仕切りカバー３６a、３６ｂ、３６ｃを設けてある。上段冷凍室４、下段冷凍室５及び野菜室６には、それぞれの前方に備えたドア４ａ、５ａ、６ａと一体に移動する収納容器４ｂ、５ｂ、６ｂがそれぞれ設けられており、ドア４ａ、５ａ、６ａを手前側に引き出すことにより、収納容器４ｂ、５ｂ、６ｂも引き出せるようになっている。製氷室３にもドア３ａと一体に移動する収納容器が設けられ、ドア３ａを手前側に引き出すことにより、収納容器３ｂも引き出せる。ドア６aの下部にはカバー１５を備えている。

【0027】

冷却器１４は下段冷凍室５の略背部に備えた冷却器収納室８内に設けてあり、冷却器１４の上方に設けた送風機９により、冷却器１４と熱交換した冷気が冷蔵室冷気ダクト１１、上段冷凍室冷気ダクト１２、下段冷凍室送風ダクト１３、及び製氷室送風ダクト（図示なし）を介して、冷蔵室２、上段冷凍室４、下段冷凍室５、製氷室３の各貯蔵室へ吐出口１１a、１１ｂ、１１ｃ、及び１２a、１３a、１３ｂからそれぞれ送られる。各貯蔵室への冷気の送風は、冷蔵室ダンパ２０と冷凍室ダンパ２１の開閉により制御される。冷蔵室ダンパ２０、冷凍室ダンパ２１にはそれぞれバッフル２０ａ、２１aを備えており、バッフル２０ａ、２１aはモータ駆動（図示なし）によって開閉角度が調整され、送風量を調整している。

【0028】

冷却器１４の下部には第１のヒータ、例えばラジアントヒータ２２を設けている。除霜時に発生したドレン水（融解水）は樋２３に一旦落下し、ドレン孔２７を介して圧縮機２４の上部に設けた蒸発皿３２に排出される。冷蔵庫１の背面下部に設けた機械室３９内には、圧縮機２４の他に放熱器と放熱用の機械室ファン（図示なし）が配置されている。また、冷却器１４に接触させるように、第２のヒータ、例えばパイプヒータ４３を設けている（詳細は図３参照）。冷蔵庫１の上壁上部後方には演算装置（ＣＰＵ）、メモリー、インターフェース回路を搭載した制御手段である制御基板３１が配置されており、制御基板３１の動作に従って冷凍サイクル、及び送風系の制御が実施される。制御基板３１は基板カバー３０で覆われている。

【0029】

冷蔵室２を冷却する冷蔵室冷却運転の場合には、冷蔵室ダンパ２０を開、冷凍室ダンパ２１を閉にし、冷蔵室冷気ダクト１１に設けた吐出口１１a、１１ｂ、１１ｃから冷蔵室２に冷気が送られる。冷蔵室２を冷却した後の冷気は、冷蔵室２下部に設けた冷気戻り口（図示なし）に流入し、その後、冷却器１４に戻される。

【0030】

野菜室６の冷却手段については種々の方法があるが、例えば、冷蔵室２を冷却した後に野菜室６に冷気を送る方法や、野菜室専用の風量調整装置（図示なし）を用いて、冷却器１４で熱交換して発生した冷気を直接野菜室６に送る方法がある。本実施例においては、野菜室６への冷気の供給方法についてはいずれの場合でも良い。図２の記載例では、野菜室６に流入した冷気は、断熱仕切壁２９の下部前方に設けた野菜室側の冷気戻り部１８ａから野菜室冷気戻りダクト１８を介して、野菜室冷気戻り部１８ｂから冷却器１４下部に流入する。

【0031】

冷凍室７（製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５）を冷却する冷凍室冷却運転の場合には、冷蔵室ダンパ２０を閉、冷凍室ダンパ６０を開にし、上段冷凍室冷気ダクト１２、及び下段冷凍室冷気ダクト１３のそれぞれに設けた複数の吐出口１２ａ、１３ａ、１３ｂから冷気が吐出されて、上段冷凍室４、下段冷凍室５、及び製氷室３を冷却した後、冷却室冷気戻り部１７から冷却器１４に戻される。冷蔵室２、及び冷凍室７の温度は、庫内に設けた冷蔵室温度センサ４１、冷凍室温度センサ４２で検知され、庫内の温度に応じて冷蔵室２と冷凍室７を同時に冷却する運転もあり、その場合には冷蔵室ダンパ２０と冷凍室ダンパ２１をいずれも開にして各貯蔵室に冷気を送風する。

【0032】

図３は本発明の実施例１に係る冷却器１４の周辺部を、冷蔵庫正面から見た図である。冷却器入口パイプ４７と冷却器出口パイプ４８に接続する冷媒パイプ５０は、上下方向に折り返して７段のフィンチューブ式熱交換器（冷却器１４）を構成している。冷却器１４の上部に設けた冷却器入口パイプ４７には、冷却器温度センサ４９が設置されており、冷却器温度センサ４９で検出される温度によって除霜運転に関する判定を行っている。冷却器１４の下部に設けたラジアントヒータ２２は、ヒータ線を内部に挿入したガラス管４４と、その外周部に設けた金属製の放熱フィン４６、及びガラス管４４と金属フィン４６の上部を覆うように設けた金属製の融解水滴下防止部４５から構成されている。可燃性冷媒を使用した冷蔵庫１で採用される除霜ヒータの一例として、ラジアントヒータ２２を示したが、庫内で可燃性冷媒が漏れた場合を想定して、ガラス管４４の表面温度を可燃性冷媒の発火温度（イソブタンの場合４９４℃）よりも１００℃程度低くする工夫がなされている。融解水滴下防止部４５をガラス管４４の上部に設けることによって、除霜時に生じた融解水がガラス管４４の表面に直接滴下して、急激な温度変化によるガラス管４４の破損を防止している。庫内循環空気の通風抵抗を考慮すると、融解水滴下防止部４５は放熱フィン４６の直径と同程度が好ましい。ラジアントヒータ２２は、一般的に１００Ｗ〜２００Ｗ程度の電気ヒータである。ラジアントヒータ２２は主に周囲の空気を暖め、暖められた空気によって霜を融解する機能を備えている。この他に輻射によって周囲を加熱する機能も併せ備えている。

【0033】

冷却器１４の各段のフィン６４の間に接触させるようにして、パイプヒータ４３を設けている。パイプヒータ４３の配置場所の一例として、冷却器１４の最上段（１段目）と２段目の間、３段目と４段目の間、４段目と５段目の間、５段目と６段目の間、６段目と最下段（７段目）の間にパイプヒータ４３を配置しており、冷却器１４の背面側にも前面側と同じ位置にパイプヒータ４３を延長して設けている。パイプヒータ４３は金属製のパイプ内にヒータ線を挿入してあり、ヒータ線に通電することによって発熱させて、冷却器１４のフィン６４を直接加熱して霜の内側から霜を融解する機能を備えている。尚、パイプヒータ４３の設置場所として一例を示したが、必ずしもこれに限るものではなく、冷却器１４に成長する霜の分布に応じて配置するのが良い。本実施例では、冷却器１４の下部に設けたラジアントヒータ２２と冷却器１４に直接接触するように配置したパイプヒータ４３が、除霜時の電気ヒータによる加熱源となる。パイプヒータ４３は、一般的に１００Ｗ程度の電気ヒータである。

【0034】

冷却器１４の側方には冷蔵室冷気戻りダクト５１を設けてあり、冷蔵室２を冷却した後の冷蔵室戻り冷気５２は、冷蔵室冷気戻りダクト５１と樋２３の接続部で冷却器１４側に向きが変わり、樋２３、ラジアントヒータ２２を通過し、冷却器１４の最下段（７段目）から最上段（１段目）に向かって、冷蔵室冷気戻りダクト５１を流れる冷気の向きと反対方向に流れる。

【0035】

図４は図３に示す冷却器１４のＡ−Ａ断面図である。図４の（ａ）は冷却器１４に霜がない場合、図４の（ｂ）は冷却器１４に霜が成長した場合を示している。冷却器１４は、断熱箱体１０の内側壁面と、冷却器カバー６３の間に形成される冷却器収納室８に設置されている。冷却器カバー６３の前面側には冷凍室背面部材６２を設けてあり、冷却器カバー６３と冷凍室背面部材６２との間には、下段冷凍室冷気ダクト１３を形成している。冷却器１４の前面側にはバイパス前風路５３、冷却器７の背面側にはバイパス後風路５４が設けられており、これらは冷却器１４の下段部に多量の霜が成長した場合でも、冷却性能が所定の時間、維持できるように設けたバイパス風路である。

【0036】

図４の（ａ）にバイパス風路の形状の一例を示している。バイパス前風路５３は冷却器１４の上から３段目の高さまで、冷却器カバー６３と冷却器１４の前側に隙間（２〜３ｍｍ程度）を設けており、バイパス後風路５４は上から４段目の高さまで、断熱箱体１０の内側壁面と冷却器１４の後側に隙間（２〜３ｍｍ程度）を設けている。バイパス風路の幅は、いずれも冷却器１４の幅とほぼ同じである。バイパス前風路５３、バイパス後風路５４の形状は、冷却器１４の形状や冷却器１４を通過する際の冷気の流れに応じて決定される。図４の（ｂ）に示すように、冷却器１４の下部のフィン間に霜６８が成長してくると、通風抵抗が大きくなるので、冷却器１４に流入する冷気の一部はバイパス前風路５３とバイパス後風路５４に分配されて流れる。バイパス前風路５３とバイパス後風路５４を通過した冷気は、バイパス前風路５３とバイパス後風路５４を設けていない部分から再び冷却器１４内に流入する。バイパス前風路５３とバイパス後風路５４に、冷蔵室２や冷凍室７の戻り冷気が流入してくるので、バイパス風路側のフィン端部に霜が成長し易くなる。従って、冷却時間の経過と共に冷却器１４の下部と、バイパス前風路５３とバイパス後風路５４側のフィン端部に霜が多く見られるようになる。

【0037】

冷却器１４の各段の間に設けたパイプヒータ４３を、霜が多く成長するバイパス前風路５３とバイパス後風路５４に重点的に設けている。ラジアントヒータ２２によって、冷却器１４の下部やその周囲部の加熱を行うので、冷却器１４の最下段フィンの下側にはパイプヒータ４３を配置していない。また、バイパス前風路５３とバイパス後風路５４を設けていない冷却器１４の下流側では、着霜量が少ないので冷却器１４の最上段フィンの上部と、２段目と３段目の間にはパイプヒータ４３を配置していない。除霜運転時の冷却器１４の霜の解け方については、図６、７、８Ａ、８Ｂを用いて説明する。

【0038】

尚、冷却器カバー６３と冷凍室背面部材６２との間の下方が開口した、空気断熱部８３を設けてある。冷却器１４を加熱した際に、冷却器カバー６３と冷凍室背面部材６２を介して移動する熱が、冷凍室５に流入し難くしたものである。

【0039】

図５は本発明の実施例１に係る除霜運転モード時の各除霜運転を説明するタイムチャートである。冷蔵室温度センサ４１と冷却器温度センサ４９の時間的な温度変化を表すグラフに対応して、送風機９、ラジアントヒータ２２、パイプヒータ４３、冷蔵室ダンパ２０、冷凍室ダンパ２１、圧縮機２４の制御の状況をそれぞれ示している。

【0040】

１つの冷却器１４で冷蔵庫１の全ての貯蔵室を冷却する冷蔵庫では、除霜中の冷凍室７の温度上昇をできるだけ抑えるために、除霜運転直前に冷凍室冷却運転を実施する場合が多い。従って、除霜開始時（ｔ＝ｔ０）の冷却器温度センサ４９で検出される温度は−３０℃程度で、非常に低い温度からのスタートとなる。この場合、冷凍室７に冷気を送るため送風機９は事前にＯＮにされている。

【0041】

まず、除霜運転開始から実施する送風機による除霜運転について説明する。送風機による除霜運転とは、除霜開始時に送風機９だけをＯＮにして、冷蔵室ダンパ２０を「開状態」、冷凍室ダンパ２１を「閉状態」、圧縮機２４をＯＦＦにして冷蔵室２の空気を循環させ、冷却器１４及び冷却器１４に成長した霜を循環する空気によって加熱して温度上昇させる除霜運転である。すなわち、ラジアントヒータ２２、パイプヒータ４３を使用せず、送風機９を単独で使用して空気の熱による除霜運転を意味するものである。

【0042】

図５に示した例では、ｔ＝ｔ２まで送風機による除霜運転を実施し、ｔ＝ｔ２以降からは送風機９の運転に加えて、ラジアントヒータ２２をＯＮにしている。尚、場合によっては、ｔ＝ｔ２以降からは送風機９の運転を停止しても良いものである。従って、少なくとも送風機による除霜運転では送風機９の駆動は必要であるが、ｔ＝ｔ２以降からは必要によって駆動しても良いし、停止しても良いものである。本実施例では冷却器１４に空気を流すことによって霜の冷熱を取り去り、霜の冷熱によって冷蔵室２の冷却を行うためにも送風機９を駆動しているが、これ以外に、霜の表面の冷熱を取り去ることで加熱効率を上げて除霜時間を短縮する作用も果たしている。

【0043】

また、送風機９を運転してラジアントヒータ２２及びパイプヒータ４３を停止するｔ０からｔ１までを省略して、ｔ＝ｔ２以降から除霜運転を開始する構成であってもよい。

【0044】

本実施例ではｔ＝ｔ０〜ｔ２まで送風機９による除霜運転を実施しているが、ラジアントヒータ２２をＯＮにするタイミングは次のように決める。冷蔵室２の空気による加熱量が同じであれば、霜が多い時は冷却器１４の温度上昇が緩やかになるため、所定の温度Ｔ＝Ｔ１に到達するまでの時間は長くなる。送風機９による除霜運転実施中のｔ＝ｔ１において、冷却器温度センサ４９で検出される温度がＴ＝Ｔ１に到達しない場合は霜が多いと見做し、ｔ＝ｔ１の時点でラジアントヒータ２２をＯＮにして除霜時間を短縮する。一方、冷却器温度センサ４９で検出される温度がＴ＝Ｔ１に到達している場合は、そのまま送風機９による除霜運転をｔ＝ｔ２まで続ける。送風機９による除霜運転の時間は、実験によって望ましい時間が決められている。このように、送風機９による除霜運転中に冷却器１４の温度上昇の割合を冷却器温度センサ４９で検出される冷却器温度と、制御基板３１に備えたタイマーを用いることによってラジアントヒータ２２をＯＮにするタイミングを決めることができる。

【0045】

送風機９による除霜区間（ｔ＝ｔ０〜ｔ２）では、冷蔵室２の空気を熱源にして冷却器１４と霜を加熱しているが、ラジアントヒータ２２やパイプヒータ４３のような除霜ヒータに比べると加熱量は少なく、冷却器１４から融解水が滴下するほど発生しない。しかしながら、約５℃の冷蔵室２の空気が霜層表面を通過する際にその一部を解かし、その際に発生した融解水は、霜層内に浸透して再凍結する現象が見られる。送風機９による除霜運転区間では、大部分の霜の融解は始まっていないので、冷却器温度センサ４９で検出される温度は、温度上昇を伴う顕熱変化として現れる。

【0046】

例えば、除霜開始時ｔ＝ｔ０では約−３０℃であるが、冷蔵室２の空気を熱源にして冷却器１４を加熱するので、ｔ＝ｔ２（例えば１０分）では約−１０℃まで上昇する。ここでは冷却器温度センサ４９の検出温度を示しているが、除霜ヒータを用いていないので、冷却器１４の最上段と最下段の温度差は小さく、ほぼ均一に加熱される。送風機９による除霜運転区間となるｔ＝ｔ０〜ｔ２では、冷蔵室２の空気温度と冷却器１４の温度の差に基づく加熱によって冷却器１４と冷却器１４に付着している霜の温度が上昇するが、一方、冷蔵室２は霜によって冷却されるので、冷蔵室２の温度は除々に低下してくる。尚、ラジアントヒータによる除霜運転までの間は、冷蔵室ダンパ２０を「開状態」、冷凍室ダンパ２１を「閉状態」に維持している。

【0047】

次にｔ＝ｔ２で、ラジアントヒータ２２をＯＮにし、引き続き送風機９をＯＮにして霜の融解を促進させる。ここで、上述したように、送風機９を停止させる制御も可能であるが、本実施例では送風機９を駆動したままとしている。この理由は後述する。このラジアントヒータ２２による除霜運転は後述するパイプヒータ４３の加熱効率を上げる作用を奏するものである。この理由についても後述する。そして、冷却器温度センサ４９の検出温度が例えばＴ３＝−５℃（ｔ＝ｔ３）に到達した時点で、パイプヒータ４３をＯＮにする。

【0048】

次に、ｔ＝ｔ３以降は、ラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３を組み合わせた加熱形態によって、霜の融解を急速に促進させている。すなわち、熱伝導が支配的となるパイプヒータ４３による冷却器１４の直接加熱と、ラジアントヒータ２２による空気を介した間接加熱を、送風機９をＯＮにした強制対流下で実施している。パイプヒータ４３によって局所的に冷却器１４を加熱しているが、送風機９をＯＮにした状態で加熱しているので、冷却器１４に温度分布が付き難く速く熱が伝わる効果がある。

【0049】

仮に、パイプヒータ４３を使用せずにラジアントヒータ２２の発熱量を大きくすると、ガラス管４４の表面温度を可燃性冷媒の発火温度（イソブタンの場合４９４℃）より高くなってしまい、容易に発熱量を増やすことはできない。また、ラジアントヒータ２２による加熱は、空気を介した間接加熱となるので、発熱量を増やすと特に冷却器１４の下部、及び冷却器収納室８の加熱し過ぎが問題となる。除霜時の電気ヒータ入力の増加は、消費電力量の増加に直接影響するが、除霜時に電気ヒータによって加えられた熱量は、除霜終了後の再冷却運転時の熱負荷にもなるので、加熱し過ぎは省エネルギー性能の悪化を引き起こす恐れが大きい。

【0050】

また、ｔ＝ｔ３以降の冷却器１４の温度は、霜が融解する約０℃の区間を経て、その後上昇していく。パイプヒータ４３による冷却器１４の加熱は、パイプヒータ４３を冷却器１４のフィンに直接接触させて配置しているので、冷却器１４の温度上昇は素早く、加熱し過ぎの恐れがある。従って、冷却器１４に付着した霜がほぼ解けたと見なせる、例えばＴ５＝１℃（ｔ＝ｔ５）に到達した時点で、パイプヒータ４３は先にＯＦＦにする。

【0051】

次にｔ＝ｔ６（例えば、Ｔ６＝３℃）では霜の融解が終了して、冷却器１４の温度が高くなり始めるので、送風機９をＯＦＦにして冷蔵室２への送風を停止する。この時、冷蔵室ダンパ２０は「閉状態」に変更され、冷凍室ダンパ２１は「開状態」に変更される。このような制御を行うのは、冷蔵室２よりも冷却器１４の温度が高くなると、送風機９をＯＮにしても冷蔵室２を冷やすことはできないからである。

【0052】

ｔ＝ｔ６〜ｔ７では、Ｔ７＝約７℃までラジアントヒータ２２による加熱が実施される。このラジアントヒータによる除霜運転区間では、樋２３に落下した霜の融解や、冷却器１４以外、例えば送風機９の周囲の霜の融解が主な目的である。この区間の加熱は、ラジアントヒータ２２を利用して行う。冷却器１４の霜が解けた後は霜による障害物がなくなるので、自然対流や輻射によって冷却器１４の上部やその周辺部の加熱が行い易くなる。ラジアントヒータ２２による加熱は、冷却器１４の下部が加熱し過ぎになり易いので、除霜終了（ｔ＝ｔ８）よりも前のｔ＝ｔ７でラジアントヒータ２２をＯＦＦにしている。その後は、冷却器１４に加えられた熱の拡散を利用し、除霜終了であるＴ８＝約１０℃になるまで（ｔ＝ｔ８）放置する。ｔ＝ｔ８になると再冷却に備えて冷蔵室ダンパ２０は「開状態」に変更され、冷凍室ダンパ２１は「閉状態」に変更される。

【0053】

これにより、冷却器１４の下部の加熱し過ぎを抑えることができ、除霜終了時の冷却器１４の上下方向の温度分布が小さくなり、省エネルギー性能が高まる。また、霜の融解水が十分にドレン孔２７から排水され、除霜終了後の冷却において残った融解水が再氷結することによる熱負荷が低減し、エネルギーの無駄が抑えられる。

【0054】

本実施例では、ラジアントヒータ２２、パイプヒータ４３を用いて冷却器１４や冷却器１４に付着した霜の加熱を行う前に、ラジアントヒータ２２、パイプヒータ４３を用いない送風機９による除霜運転区間を設けている。ラジアントヒータ２２、パイプヒータ４３を使用する前の送風機９による除霜運転で得られる、霜の密度変化による通風抵抗の低減や、霜層内の伝熱性能向上は（図６参照）、送風機９による除霜運転の後に引き続き行われるラジアントヒータ２２やパイプヒータ４３を併用する加熱区間に好ましい影響を与え、冷却器１４の加熱し過ぎを抑えながら霜の融解を促進させることができる。

【0055】

従って、送風機９による除霜運転に加えて、ラジアントヒータ２２による除霜運転及びラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３を併用した除霜運転を順次行うことによって、冷却器１４の霜の融解が促進されて除霜運転時間の延長を抑えることができ、その結果、冷凍室７の温度上昇を抑制することが可能となる。もちろん、冷凍室７の温度上昇を抑制することを前提に、送風機９による除霜運転と、ラジアントヒータ２２による除霜運転、及びラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３を併用した除霜運転を適切に組み合わせることで省エネルギー性能を向上することができる。

【0056】

次に、各除霜運転での霜の解け方についての作用効果について図６乃至図８Ａ、８Ｂを用いて説明する。

【0057】

図６は送風機９による除霜運転区間における冷却器１４下部の霜を拡大した模式図であり、図６の（ａ）は送風機９による除霜運転開始時（ｔ＝ｔ０）を示し、図６の（ｂ）は送風機９による除霜運転終了時（ｔ＝ｔ２）を示している。同様に図７は冷却器１４の正面図で冷却器最下段の霜を拡大した模式図であり、図７の（ａ）は送風機９による除霜運転開始時（ｔ＝ｔ０）を示し、図７の（ｂ）はｔ＝ｔ０〜ｔ２の状態を示し、図７の（ｃ）は送風機９による除霜運転終了時（ｔ＝ｔ２）を示している。

【0058】

図６において、冷却器１４の前側（冷凍室７側）にはバイパス前風路５３、後側にはバイパス後風路５４を設けている。冷却器１４の最下段のフィン、すなわち冷蔵室２や冷凍室７から流入する戻り冷気と最初に熱交換する部分が最も熱伝達が良くなる。従って、冷却器１４の最下段のフィン間に霜が多く成長するため通風抵抗が大きくなり、冷却器１４の下部から流入する冷蔵室２や冷凍室７の冷気の一部が、バイパス前風路５３、あるいはバイパス後風路５４に流入し、その後、再び冷却器１４内に流入する経路が形成される（図４（ｂ）参照）。

【0059】

冷却運転中のこのような流れによって、除霜開始時の冷却器１４の下部のフィンに成長した霜６８の様子は図６の（ａ）に示す通りである。バイパス前風路５３とバイパス後風路５４には、フィン端部から霜６８が成長するので、バイパス前風路５３とバイパス後風路５４の風路の一部を霜６８が占めるようになる。冷却運転時に成長する霜６８は低密度の霜なので、霜層内部に空気層を多く含んだ多孔質体となる。空気層を含んだ霜層によって、フィン間及びバイパス前風路５３、バイパス後風路５４の一部が閉塞されるので通風抵抗が増加し、また空気層を多く含んだ霜層が熱抵抗になるので、冷却器１４を通過する際の空気の冷却効率が悪くなる。

【0060】

このような状況になると、まず初めにｔ＝ｔ０〜ｔ２の間、送風機９による除霜運転を実施する。送風機９による除霜運転とは、送風機９をＯＮにして冷蔵室２の空気を循環させて冷却器１４、及び冷却器１４に付着した霜６８の温度を高める運転である。冷却器１４の下部に流入してきた冷蔵室２の冷気は、フィン間やバイパス前風路５３、及びバイパス風路５４のいずれかに分配されて流れる。冷蔵室２の空気は霜層表面を通過する際にその一部を解かしているが、加熱量が少ないので融解水６６が冷却器１４から落下するほど発生しない。図６の（ｂ）に示すように、霜層表面の融解によって生じた融解水６６は、霜層内部に浸透して再凍結する。再凍結した領域をＬ１、融解水６６の影響を受けていない霜の領域をＬ２とすると、Ｌ１の霜密度の方が高くなる。また、Ｌ１部の霜の密度が高くなるので、除霜運転開始時（ｔ＝ｔ０）の霜層全体の高さＬ０よりも、霜層表面の一部の融解が生じた後の（Ｌ１＋Ｌ２）の方が低くなる。

【0061】

これによって、送風機９による除霜運転区間中に、冷却器１４に付着した霜層表面の一部が融解することによって、霜密度が高いＬ１の領域を得ることができる。このため、霜層全体の高さ（Ｌ１＋Ｌ２）が低くなり、その結果、バイパス前風路５３、バイパス後風路５４に空気が流れ易くなる。また、空気を含む霜層の一部の領域の霜密度を高くすることができるので、霜層内の伝熱性能を高くすることができる。すなわち、後述するように、パイプヒータ４３をＯＮにしてパイプヒータ４３の周囲の霜を加熱する際に、霜層内の伝熱促進効果によって霜を効率よく融かすことができる。

【0062】

同様の現象を図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。図７は冷却器１４の最下段を冷蔵庫の正面から見た場合である。冷却運転時に冷蔵室２、冷凍室７から流入する空気の影響によって、冷却器１４の最下段フィン端部に霜が多く成長する。図７の（ａ）の送風機９による除霜運転開始時（ｔ＝ｔ０）では、霜層高さＬ０となってフィン表面に霜が成長しているのでフィン間に形成される風路の幅はＤ０となる。

【0063】

図７の（ｂ）の送風機９による除霜運転中（ｔ＝ｔ０〜ｔ２）では、冷蔵室２の空気を利用した冷却器１４、及び霜６８の加熱によって、図６で説明したように、融解水６６の影響を受ける領域Ｌ１の密度が大きくなるので、霜層全体の高さ（Ｌ１＋Ｌ２）は当初の霜層高さＬ０よりも低くなる。その結果、フィン間に形成される風路の幅はＤ１となってＤ０より広くなる。

【0064】

その後、ｔ＝ｔ２まで送風機９による除霜運転を実施するので、融解水６６の影響を受けて霜密度が高くなる領域Ｌ１が増える。その結果、図７の（ｃ）の送風機９による除霜運転終了時（ｔ＝ｔ２）ではフィン間に形成される風路の幅Ｄ２は広がり、この間を通る空気の量を更に増やすことができる。

【0065】

以上のように、送風機９による除霜運転区間（ｔ＝ｔ０〜ｔ２）では、霜層内の霜密度を高めることによって、（１）霜層高さ低下に伴う通風抵抗の低減と、（２）霜層内の熱抵抗低減に伴う霜の伝熱性能向上が期待できる。このような効果が得られるので、後に行われるラジアントヒータ２２を用いた除霜、及びラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３を用いた除霜を効率よく行うことができ、省エネルギー性能を高めることが可能となる。

【0066】

送風機９による除霜運転区間を長くすると、冷蔵室２の空気を利用した加熱量が増えるので、その分だけラジアントヒータ２２及びパイプヒータ４３による加熱量が減り、省エネ性能が向上する。加えて、送風機９による除霜運転時に霜層内の霜密度を高めることにより、ｔ＝ｔ２以降に実施されるラジアントヒータ２２及びパイプヒータ４３を使用した場合の除霜効率向上にも好影響を及ぼすことができる。

【0067】

送風機９による除霜運転区間を長くすると、除霜運転モードの省エネルギー性能が高まることを説明したが、本実施例では、特にパイプヒータ４３を用いた際に霜の融解を促進させて効率良く霜を融かさないと、除霜運転開始から除霜運転終了までの除霜運転時間が長くなってしまい、冷凍室７の温度上昇が問題になる。このため、パイプヒータ４３を用いるまでに霜の伝熱性能を更に高めておく必要がある。

【0068】

また、送風機９による除霜運転の実施時間が長くなると、送風機９による除霜運転開始時に比べて経過時間が長くなるほど冷蔵室２の温度は低くなり、冷却器１４に流入してくる冷蔵室２の空気の温度も低くなる。一方で冷却器１４の温度は上昇するため、空気と冷却器１４の間の温度差が小さくなって、冷蔵室２の空気による冷却器１４の加熱効率は低下していくことになる。

【0069】

そこで、上述した背景から、冷却器１４の下部に設けたラジアントヒータ２２を通電することによって、冷却器１４に流入してくる冷蔵室２の空気を加熱し、温度の高い空気を冷却器１４に流すことで冷却器１４の加熱効率を高くしている。これによって、結果的に霜を多く融かすことで霜の伝熱性能を更に向上し、パイプヒータ４３による霜の融解を促進することができる。したがって、除霜運転開始から除霜運転終了までの全体の除霜運転時間を短縮することが可能となる。

【0070】

図８Ａ、図８Ｂはラジアントヒータ２２及びパイプヒータ４３を用いた場合の冷却器１４下部の霜の融け方を説明する模式図で、図８Ａは前半部を示し、図８Ｂは後半部を示している。図８Ａの（ａ）はｔ＝ｔ２で送風機９による除霜運転を終了し、送風機９をＯＮ、ラジアントヒータ２２をＯＮにした直後の状態を示し、図８Ａの（ｂ）はｔ＝ｔ３で送風機９をＯＮ、ラジアントヒータ２２をＯＮ、パイプヒータ４３をＯＮにした直後の状態を示している。更に、図８Ｂの（ｃ）は霜の融解が進行しているｔ＝ｔ４の状態を示し、図８Ｂの（ｄ）はラジアントヒータ２２を単独で使用して加熱しているｔ＝ｔ６〜ｔ７の状態を示している。

【0071】

ラジアントヒータ２２及びパイプヒータ４３を用いて効率良く急速に冷却器１４に付着した霜の加熱を行うために、本実施例ではまずラジアントヒータ２２の通電を開始し、送風機９を運転しながら冷却器１４、及び冷却器１４に付着した霜６８、６９の加熱を行って霜を融かして霜の伝熱性能を向上するようにしている。

【0072】

図８Ａの（ａ）に示したように、送風機９による除霜運転後の冷却器１４、及び冷却器１４に付着した霜層内には大きな温度分布は見られず、霜層内には霜密度が高くなった領域Ｌ１が形成されており、ラジアントヒータ２２によって加熱された空気が通過し易いように、バイパス前風路５３やバイパス後風路５４には、送風機９による除霜運転区間（ｔ＝ｔ０〜ｔ２）の時よりも広い流路が形成されている（図７（ｃ）参照）。

【0073】

ここで、冷却器１４の下部に霜が多い場合、送風機９をＯＦＦ、ラジアントヒータ２２をＯＮにすると、加熱されて温度が高くなった空気は、冷凍室冷気戻り部１７から冷凍室７に流入してしまうことが考えられる。冷却器１４の最下段のフィン間の霜と、バイパス前風路５３、バイパス後風路５４の通風抵抗が大きいためである。従って、送風機９がＯＦＦの場合は、通風抵抗低減のためパイプヒータ４３を用いた霜の局所的な融解を先に実施する必要があり、省エネルギー性の観点からすると好ましくない。

【0074】

本実施例のように送風機９をＯＮにした状態で、ラジアントヒータ２２をＯＮにするとこのような心配はない。更に、送風機９による除霜運転区間（ｔ＝ｔ０からｔ２）を充分確保しているので、送風機９による除霜運転終了時(ｔ＝ｔ２)には、上記霜層内の霜密度を高めることによって、霜層高さ低下に伴う通風抵抗の低減の効果が得られており、ラジアントヒータ２２によって加熱された温度の高い空気が冷却器１４のフィン間を流れやすく、ラジアントヒータ２２の熱エネルギーを冷却器１４や冷却器１４に付着した霜に効率よく伝えることができる。これによって、霜の密度を更に高くすることができるので霜の伝熱性能も高くすることができる。

【0075】

図８Ａの（ｂ）に示すように、パイプヒータ４３の通電を開始するｔ＝ｔ３時には、ラジアントヒータ２２の熱エネルギーによって、霜層内における霜密度が高くなった領域Ｌ１の割合が更に増加して霜層内の熱抵抗が低減されており、パイプヒータ４３の熱が霜内部から霜層表面付近まで伝わり易くなっている。

【0076】

一方、霜層表面の外側では、ラジアントヒータ２２によって加熱された冷蔵室２の空気が通過するので霜が融け易くなっている。従って、霜層内に霜密度が高い領域Ｌ１が得られるので霜層内の伝熱性能が良くなり、更に送風機９を運転することによって加熱された空気を霜層の表面付近を通過させることができるので、霜は内側と外側から効率良く急速に加熱されることになる。

【0077】

一連の除霜運転の中で、ｔ＝ｔ３以降での高密度の霜６９の融解は、最も大きな熱量を必要とする。低密度の霜６８と比べ、高密度の霜６９の有する水分量は大きく、その融解に要する融解熱が大きくなるためである。冷却器１４のフィン６４に直接接触させて配置したパイプヒータ４３からの熱は、フィン６４や霜６８、６９に対して主に熱伝導によって伝えることができるので、特に伝熱性能の高い高密度の霜６９の融解に際してパイプヒータ４３に通電することで、高い加熱効率で除霜を行うことができ、省エネルギー性能を向上できる。

【0078】

本実施例では、送風機９による除霜運転の後にラジアントヒータ２２による除霜運転を行うことによって、より多くの霜を融かして霜の伝熱性能を向上することで、パイプヒータ４３による除霜運転の実施環境を整えている。即ち、本実施例ではパイプヒータ４３に通電する除霜運転区間を、パイプヒータ４３による除霜効率が十分に高い除霜区間に限定することで、省エネルギー性能の高い除霜運転を実現している。また、一連の除霜運転の中で効率的に各除霜運転を行うことで除霜時間を短くすることができ、冷凍室の温度上昇を可及的に抑制することが可能となるものである。

【0079】

次に、図８の（c）に示すように、霜の融解が進行しているｔ＝ｔ４では、融解水６６が多くなるので、融解水を霜層内に保持することができなくなり、冷却器１４から落下している。ラジアントヒータ２２の加熱作用により、冷却器１４の最下段から霜は解けてなくなり、最下段フィンの表面に霜の融解が完了した領域６７が現れる。送風機９をＯＮにしているので、フィン表面の領域６７は冷却器１４の下流側へと拡大していく。バイパス前風路５３、バイパス後風路５４を設置している冷却器１４の上流側の着霜量は、バイパス風路を設けていない冷却器１４の上流側に比べて多くなるが、送風機９による除霜運転区間で霜密度を高めた領域Ｌ１を形成することができるので、バイパス前風路５３やバイパス後風路５４に成長した霜を効率良く解かすことができる。更に、送風機９をＯＮにしているので、局所的に冷却器１４の温度が高くなり難い加熱手段となる。

【0080】

図８の（ｄ）は送風機９をＯＦＦにした後に、ラジアントヒータ２２を引き続きＯＮにした場合（ｔ＝ｔ６〜ｔ７）である。パイプヒータ４３による冷却器１４の直接加熱は、Ｔ５＝１℃に到達した（ｔ＝ｔ５）時点でＯＦＦにしている。ｔ＝ｔ６〜ｔ７では、冷却器温度センサ４９で検出される温度は５℃程度と高いので、冷却器１４のフィン表面の霜は、ほぼ解けているが、フィン表面に一部解け残った霜、樋２３に落下した霜、及び送風機９周辺部の霜の融解を目的に、ラジアントヒータ２２のみの加熱を行う。ラジアントヒータ２２によって加熱された加熱空気７０は、霜がほとんどない状態ではバイパス前風路、５３、バイパス後風路５４、及び冷却器１４の各段のフィン間を通過し易くなっているので、冷却器入口パイプ４７に設けた冷却器温度センサ４９周辺部を加熱し易い。送風機９をＯＦＦにした加熱であるので、冷却器１４の最下段付近の温度が、冷却器１４の最上段付近の温度よりも高くなり易い。冷却器１４の最下段の加熱し過ぎを避けるために、ｔ＝ｔ７でラジアントヒータ２２をＯＦＦにしている。除霜終了はＴ＝Ｔ８（約１０℃）に到達した時点で終了となるが、ｔ＝ｔ７〜ｔ８はラジアントヒータ２２をＯＦＦにして、冷却器１４の最下段付近の熱が最上段に向かって拡散し、Ｔ＝Ｔ８に到達するｔ＝ｔ８まで放置させておく。ｔ＝ｔ６以降はラジアントヒータ２２による加熱空気７０の自然対流による加熱となるため、この対流を促進させるために冷凍室ダンパ２１は開にした方が良い。

【0081】

以上述べた通り、本実施例によれば、冷却器の下部に配設したラジアントヒータと冷却器に近接して配設したパイプヒータを設け、除霜運転に際して、圧縮機を停止させて冷凍室ダンパが「閉状態」、冷蔵室ダンパが「開状態」で、送風機を駆動して送風機による除霜運転を行い、その後にラジアントヒータに通電してラジアントヒータによる除霜運転を行い、更にその後にパイプヒータに通電してラジアントヒータとパイプヒータによる除霜運転を行うようにしている。

【0082】

これによって、送風機による除霜運転では、冷却器に付着した霜層表面の一部が融解することによって、霜密度が高い領域を得ることができる。このため、霜層全体の高さが低くなり、その結果、バイパス前風路、バイパス後風路に空気が流れ易くなり熱交換の環境が改善される。また、空気を含む霜層の一部の領域の霜密度を高くすることができるので、霜層内の伝熱性能を高くすることができる。

【0083】

また、冷却器の下部に設けたラジアントヒータを通電することによって、冷却器に流入してくる冷蔵室の空気を加熱し、温度の高い空気を冷却器に流すことで、冷却器や霜との熱交換の効率を高くして霜をより融解して霜層の密度を更に高くすることができる。これによって霜の伝熱性能を向上することができる。

【0084】

更に、ラジアントヒータの加熱によって伝熱性能の高い高密度の霜とされた霜層を融解するのに際して、パイプヒータに通電することでパイプヒータからの熱はフィンや霜に対して主に熱伝導によって伝えることができる。このため、伝熱性能が向上した霜の内側からパイプヒータの熱がフィンを介して霜に伝わり、高い加熱効率で霜を加熱して除霜を行うことができる。この場合、ラジアントヒータによって霜の外側からも熱が加えられているため、霜の外側からも霜を加熱することができる。これらの組み合わせによって効率よく素早く除霜することができるようになる。

【0085】

したがって、全体の除霜運転時間を短縮して冷凍室の温度上昇を抑制し、かつ省エネルギー性能を向上することができる。

【0086】

尚、本実施例ではラジアントヒータとパイプヒータの加熱のための電力は固定の値であるが、ラジアントヒータとパイプヒータの電力は調整可能としても良いものである。例えば、霜の融解が進行するにしたがって直接加熱であるパイプヒータの電力を多くし、この分ラジアントヒータの電力を少なくして、効率よく熱を霜に与えることも可能である。

【実施例2】

【0087】

次に本発明の他の実施例である実施例２を説明する。図９は冷却器１４の周辺部を示し、図９の（ａ）は冷却器１４を冷蔵庫の正面から見た図であり、図９の（ｂ）は図９の（ａ）に示した冷却器１４のＢ−Ｂ断面を示した図である。実施例２では、第１の冷却器温度センサ８１と第２の冷却器温度センサ８２を冷却器に設け、これらの温度センサによって実施例１を改良した除霜運転を行うものである。

【0088】

冷却器１４に直接温度センサを取り付ける場合には、フィンの一部を除去して冷媒パイプ５０に取り付ける必要があり、フィン枚数の減少や冷却器１４の通風抵抗の増加を引き起こす恐れがある。従って、第１の冷却器温度センサ８１と第２の冷却器温度センサ８２は、冷却器カバー６３側に設けた方が良く、第１の冷却器温度センサ８１は冷却器１４の上段側、第２の冷却器温度センサ８２は冷却器１４の下段側に設けられている。そして、本実施例では冷却器１４の上段側と下段側の温度検出を行い、これらの検出された温度を用いて除霜運転時の制御を行うものである。尚、除霜運転時の具体的な制御方法については図１１で説明する。

【0089】

図１０は実施例２による冷却器１４の霜の解け方を説明する模式図である。除霜運転時の霜の解け方と関連付けて、第１の冷却器温度センサ８１と第２の冷却器温度センサ８２の設置場所について説明する。冷蔵室冷気戻りダクト５１を冷却器１４の側方に設けている場合、冷蔵室冷気戻りダクト５１と樋２３の接続部で冷却器１４側に冷蔵室戻り冷気５２の向きが変わり、樋２３、ラジアントヒータ２２を通過し、冷却器１４の最下段（７段目）から最上段（１段目）に向かって冷気が流れる。

【0090】

このような冷気の流れは、冷蔵室２を冷却している場合と、除霜運転時に送風機９をＯＮにしている場合に発生する。従って、冷却運転時に霜が成長し易い場所と、除霜運転時に冷気を流して霜の融解を促進している場所はほぼ一致している。しかしながら、冷蔵室冷気戻りダクト５１から冷却器１４に流入する冷気の流れは反転されるので、冷却器１４に冷気が流入する際に速度分布が形成され、冷蔵室冷気戻りダクト５２側の方に冷気が流れ難くなる。

【0091】

従って、冷却器１４に付着している霜は、領域Ａから領域Ｂに向かって霜が解ける傾向があるので、冷却器１４の上段の冷蔵室冷気戻りダクト５２側に設けた第１の冷却器温度センサ８１と、冷却器１４の下段の冷蔵室冷気戻りダクト５２側に設けた第２の冷却器温度センサ８２を用いて、冷却器１４の温度を直接測定して除霜運転時の制御を実施するものである。冷却器温度センサ４９を冷却器入口パイプ４７に設けた場合に比べて、冷却器１４の上下方向の温度分布を更に抑えることができるので、省エネルギー性能が高まるものである。

【0092】

図１１は実施例２の除霜運転時のタイムチャートである。図５に示した実施例１の除霜運転と基本的な制御動作は同様であるが、第１の冷却器温度センサ８１と第２の冷却器温度センサ８２を用いて、送風機９、ラジアントヒータ２２、パイプヒータ４３の制御を実施し、除霜終了時の冷却器１４の加熱し過ぎを抑えて省エネルギー性能をより高めている。ここではラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３をＯＦＦにするタイミングについて説明する。

【0093】

パイプヒータ４３による冷却器１４の加熱は、冷却器１４の上段に設けた第１の冷却器温度センサ８１が、例えばＴ５＝１℃（ｔ＝ｔ５）に到達した時点でＯＦＦにする。次に第１の冷却器温度センサ８１が、例えばＴ６＝３℃（ｔ＝ｔ６）では、霜の融解が終了して、冷却器１４の温度が高くなり始めるので、送風機９をＯＦＦにして冷蔵室２への送風を停止する。ｔ＝ｔ６〜ｔ７では、第２の冷却器温度センサ８２を用いて冷却器１４の下部が加熱し過ぎないように、Ｔ７（ｔ＝ｔ７）に到達した時点でラジアントヒータ２２をＯＦＦにする。除霜運転終了（ｔ＝ｔ８）よりも前のｔ＝ｔ７でラジアントヒータ２２をＯＦＦにしているので、その後は、冷却器１４に加えられた熱の拡散を利用し、Ｔ８＝約１０℃になるまで（ｔ＝ｔ８）放置する。

【0094】

実施例１では冷却器温度センサ４９を、冷却器１４から上方に離れた場所の冷却器入口パイプ４７に設けている。したがって、冷却器温度センサ４９で検出する判定温度に到達した時には、既に冷却器１４の最上段では判定温度を超えているので、冷却器１４を直接温度測定できる第１の冷却器温度センサ８１と、第２の冷却器温度センサ８２を用いてラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３の制御を行う。

【0095】

これによって、除霜終了時の冷却器１４の上下方向の温度分布が小さくなり、より省エネルギー性能が高くなる。ｔ＝ｔ０〜ｔ２で実施される送風機９による除霜運転区間をラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３による加熱の前に行い、その後のラジアントヒータ２２による除霜運転と、ラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３を併用した除霜運転の霜の融解促進効果は実施例１と同様である。

【実施例3】

【0096】

次に本発明の更に他の実施例である実施例３を説明する。図１２は実施例３になる冷蔵室２の内部の正面図である（ドア２a、２bは省略している）。実施例３は冷蔵室２内に冷気を供給する冷気ダクトを２つに分割し、送風機による除霜運転時に冷蔵室２の空気の熱源を使い易くしたことを特徴としている。

【0097】

第１の冷気ダクト７１と第２の冷気ダクト７２は、冷蔵室ツインダンパ７５に設けた２つの開口部からなるバッフル７５a、７５bにそれぞれ接続されている。第１の冷気ダクト７１で冷却する場合はバッフル７５aを「開状態」、バッフル７５bは「閉状態」、第２の冷気ダクト７２で冷却する場合はバッフル７５aを「閉状態」、バッフル７５bは「開状態」とする。また、両方のダクトで冷却する場合はバッフル７５a、７５bをそれぞれ「開状態」にする。

【0098】

第１の冷気ダクト７１の途中には、上から順番に吐出口７４a、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄを設けてあり、それぞれの吐出口から送風される冷気で、主に最上段の棚３４aから棚３４eに置かれた食品を主に冷却する。第２の冷気ダクト７２の先端部には吐出口７８a、７８ｂ、７８ｃ、７８ｄを設けてあり、それぞれの吐出口から送風される冷気で、最上段の棚３４やドアポケット３３a、３３ｂ、３３cに置かれた食品を冷却している。図２に示した冷蔵室２に設けた冷蔵室温度センサ４１（第１の冷蔵室温度センサ）に追加して、冷蔵室２の天井部８０に第２の冷蔵室温度センサ７６を設けている。また、第２の冷気ダクト７２の端部には第２の送風機７３を設けている。

【0099】

第２の冷気ダクト７２から吐出される冷気は、冷蔵室２の天井部８０に沿ってドアポケットが配置されているドア２a、２ｂの付近まで、主に冷蔵室２の内側壁面近くの冷却を実施している。冷却運転時には、第２の冷気ダクト７２を用いた冷却では、冷蔵室２の天井面に沿った冷気の流れが主流となるので、冷蔵室２の内側壁面が冷やされて庫外からの熱侵入量が増えてしまい、常時、第２の冷気ダクト７２を用いた冷却は冷却運転時の省エネルギー性能を考慮すると望ましくない。従って、冷蔵室温度センサ４１（第１の冷蔵室温度センサ）と第２の冷蔵室温度センサ７６で検出される温度に応じて、第１の冷気ダクト７１と第２の冷気ダクト７２から送風量を調整し、冷蔵室２内の冷え過ぎを防止している。

【0100】

一方、除霜運転時には、冷蔵室２の空気を熱源とした送風機９による除霜運転を実施し、その後、ラジアントヒータ２２による除霜運転を実施し、更にその後にラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３を併用した除霜運転を実施している。そして、断熱箱体１０の壁面を介して庫外から庫内に移動する熱が冷蔵室２の空気が持つ熱源となる。除霜運転中に送風機９をＯＮして送風機９による除霜運転、及び、その後のラジアントヒータ２２とパイプヒータ４３を利用した除霜運転を実施する際に、第２の冷気ダクト７２を利用した冷蔵室２内の冷気送風を行うと、庫外からの熱侵入量を増やすことができるので、冷蔵室２の空気を熱源とした加熱量を増やすことができる。従って、除霜時の省エネルギー性能がより高くなる。

【0101】

図５に示したように、送風機による除霜運転区間では冷蔵室２の温度が徐々に低下し、冷却器１４、及び霜を加熱する能力が低下してくるが、例えば、冷蔵室温度センサ４１の温度が所定の温度にまで低下した時に、第２の冷気ダクト７２による単独冷気送風ができるようにツインダンパ７５を切り替えることができる。このようにして冷蔵室２の空気を熱源にした送風機による除霜運転区間を、ラジアントヒータとパイプヒータによる加熱の前に実施することによって、省エネルギー性能が高い除霜運転を実施することが可能となる。

【0102】

以上述べた通り、本発明によれば、冷却器の下部に配設した第１のヒータと冷却器に近接して配設した第２のヒータを設け、除霜運転に際して、圧縮機を停止させて少なくとも冷凍室ダンパが閉状態で、第１のヒータに通電して第１のヒータによる除霜運転を行い、更にその後に第２のヒータに通電して第１のヒータと第２のヒータによる除霜運転を行う構成とした、
これによれば、第１のヒータによる除霜運転で空気を加熱して霜層の加熱効率を高めてより多くの霜層を融解して霜の伝熱性能を向上し、第１のヒータと第２のヒータによる除霜運転によって伝熱性能が向上した霜の外部と内部から加熱を行うことで素早く除霜することができ、その結果、全体の除霜運転時間を短縮して冷凍室の温度上昇を抑制し、かつ省エネルギー性能を向上することができるものである。

【符号の説明】

【0103】

１…冷蔵庫、２…冷蔵室（冷蔵温度帯の貯蔵室）、２ａ、２ｂ…冷蔵室ドア、３…製氷室、３ａ…製氷室ドア、３ｂ…収納容器、４…上段冷凍室、４ａ…上段冷凍室ドア、４ｂ…収納容器、５…下段冷凍室、５ａ…下段冷凍室ドア、５ｂ…収納容器、６…野菜室、６ａ…野菜室ドア、６ｂ…収納容器、７…冷凍室（冷凍温度帯の貯蔵室）、８…冷却器収納室、９…第１の送風機、１０…断熱箱体、１０ａ…外箱、１０ｂ…内箱、１１…冷蔵室冷気ダクト、１１a、１１b、１１c…冷蔵室冷気吐出口、１２…上段冷凍室冷気ダクト、１２a…吐出口、１３…下段冷凍室冷気ダクト、１３a、１３b…吐出口、１４…冷却器、１５…カバー、１６…ヒンジカバー、１７…冷凍室冷気戻り部、１８…野菜室冷気戻りダクト、１８ａ…野菜室側の冷気戻り部、１８ｂ…野菜室冷気戻り部、１９…ヒータ、２０…冷蔵室ダンパ、２０ａ…バッフル、２１…冷凍室ダンパ、２１a…バッフル、２２…ラジアントヒータ、２３…樋、２４…圧縮機、２５…真空断熱材、２６…操作部、２７…ドレン孔、２８…上断熱仕切壁、２９…下断熱仕切壁、３０…基板カバー、３１…制御基板、３２…蒸発皿、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…ドアポケット、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ…３４e…棚、３５…貯蔵室、３６a、３６b、３６c…仕切りカバー、３７…庫外温度センサ、３８…庫外湿度センサ、３９…機械室、４０…断熱仕切壁、４１…冷蔵室温度センサ（第１の冷蔵室温度センサ）、４２…冷凍室温度センサ（冷凍室温度）、４３…パイプヒータ、４４…ガラス管、４５…融解水滴下防止部、４６…放熱フィン、４７…冷却器入口パイプ、４８…冷却器出口パイプ、４９…冷却器温度センサ、５０…冷媒パイプ、５１…冷蔵室冷気戻りダクト、５２…冷蔵室戻り冷気、５３…バイパス前風路、５４…バイパス後風路、６０…製氷用水タンク、６１…機械室、６２…冷凍室背面部材、６３…冷却器カバー、６４…フィン、６５…冷蔵室空気、６６…融解水、６７…フィン表面（霜の融解が完了した領域）、６８…霜（着霜時）、６９…霜（融解水浸透後の高密度領域）、７０…加熱空気、７１…第１の冷蔵室冷気ダクト、７２…第２の冷蔵室冷気ダクト、７３…第２の送風機、７４a、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ…冷蔵室冷気吐出口、７５…冷蔵室ツインダンパ、７５a、７５ｂ：バッフル、７６…第２の冷蔵室温度センサ、７７…駆動部、７８a、７８b、７８c、７８d…冷蔵室冷気吐出口、８０…天井部、８１…第１の冷却器温度センサ、８２…第２の冷却器温度センサ、８３…空気断熱部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】