特開 2022-103988 冷蔵庫

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022103988

(43)【公開日】2022-07-08

(54)【発明の名称】冷蔵庫

(51)【国際特許分類】

   F25D 21/06 20060101AFI20220701BHJP

   F25B 47/02 20060101ALI20220701BHJP

【ＦＩ】

F25D21/06 B

F25B47/02 530P

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020218937

(22)【出願日】2020-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】307036856

【氏名又は名称】アクア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(72)【発明者】

【氏名】大木 達也

(72)【発明者】

【氏名】和田 芳彦

(72)【発明者】

【氏名】舘野 恭也

【テーマコード（参考）】

3L046

【Ｆターム（参考）】

3L046AA03

3L046BA01

3L046CA03

3L046FA04

3L046FB01

3L046GB01

3L046JA03

3L046KA02

3L046KA04

3L046LA15

3L046LA16

3L046LA17

3L046MA01

3L046MA02

3L046MA04

3L046MA05

(57)【要約】

【課題】ホットガスバイパス管に流れる冷媒の流量を減少させ、除霜能力の低下を抑制できる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷蔵庫は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を膨張させるキャピラリチューブと、冷媒を蒸発させる蒸発器と、の順に接続された冷媒を循環させる第１流路を有する冷却回路を備え、冷却回路は、圧縮機から蒸発器へ圧縮機で圧縮された冷媒を流す第２流路を構成するように設けられたホットガスバイパス管と、圧縮機と凝縮器との間の第１流路に設けられた、ホットガスバイパス管と接続されている三方弁と、凝縮器とキャピラリチューブとの間の第１流路に設けられた二方弁と、を備え、三方弁は、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器またはホットガスバイパス管に流入させることができ、二方弁は、閉じることで凝縮器から排出された冷媒の流れを遮断することができるように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸発器から送られた冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から送られた前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から送られた前記冷媒を膨張させるキャピラリチューブと、前記キャピラリチューブから送られた前記冷媒を蒸発させる前記蒸発器と、の順に接続された前記冷媒を循環させる第１流路を有する冷却回路を備え、
前記冷却回路は、
前記圧縮機から前記蒸発器へ前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を流す第２流路を構成するように設けられたホットガスバイパス管と、
前記圧縮機と前記凝縮器との間の前記第１流路に設けられた、前記ホットガスバイパス管と接続されている三方弁と、
前記凝縮器と前記キャピラリチューブとの間の前記第１流路に設けられた二方弁と、を備え、
前記三方弁は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記凝縮器または前記ホットガスバイパス管に流入させることができ、
前記二方弁は、閉じることで前記凝縮器から排出された前記冷媒の流れを遮断することができるように構成されていることを特徴とする、冷蔵庫。

【請求項2】

前記冷蔵庫は、前記冷却回路を、前記蒸発器を冷却する通常動作と、前記蒸発器を除霜する除霜動作とに切り換える制御装置を有し、前記制御装置は、前記三方弁が前記凝縮器と前記ホットガスバイパス管とのいずれに流体を流すかを制御でき、さらに前記二方弁の開閉を制御でき、
前記制御装置は、前記通常動作から前記除霜動作へと切り換える場合、前記三方弁が前記凝縮器へと前記冷媒を流し且つ前記二方弁が閉じることで前記圧縮機により前記凝縮器へと前記冷媒を吐出し、その後、前記三方弁が前記ホットガスバイパス管へと前記冷媒を流すように制御することを特徴とする、請求項１に記載の冷蔵庫。

【請求項3】

前記蒸発器には温度センサが設けられており、前記制御装置は、前記除霜動作中、前記温度センサが測定した温度に応じて、前記三方弁および前記二方弁を制御し、前記冷媒の量を調整することを特徴とする、請求項２に記載の冷蔵庫。

【請求項4】

前記ホットガスバイパス管の内径が、前記圧縮機から前記冷媒が吐出される吐出管の内径以上の大きさを有することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

【請求項5】

前記三方弁の内径が、前記圧縮機の前記吐出管の前記内径以上の大きさを有することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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

【背景技術】

【0002】

冷蔵庫の冷却回路の一つである蒸発器は、周囲の水蒸気が冷やされることで霜が付着し、冷却性能が低下するおそれがある。これを解決するために、冷却回路の一つである圧縮機の下流に蒸発器の上流側へとつながるホットガスバイパス管を設け、ホットガスバイパス管を介して一時的に蒸発器に高温のガスを流すことで蒸発器を熱して除霜を行うホットガスデフロスト方式が知られている。ホットガスデフロスト方式では、ホットガスバイパス管に流した冷媒の圧縮機への液戻り量が増加すると圧縮機の信頼性が低下するため、例えば特許文献１では、圧縮機への液戻り量を減少させ、冷凍サイクル装置の信頼性を向上させる発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特願２０１７－５５４７６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に開示された発明は、ホットガスバイパス配管に接続された、ホットガスバイパス配管に流れる冷媒の流量を調整する流量調整器と、圧縮機から吐出される冷媒の吐出過熱度及び圧縮機の吸込圧力を検出する冷媒状態検出手段と、通常冷却運転時に流量調整器を閉止させ、デフロスト運転時に冷媒状態検出手段により検出された吐出過熱度及び吸込圧力に応じてホットガスバイパス配管に流れる前記冷媒の流量を前記流量調整器により増減させるデフロスト制御手段とを備える必要があるなど、ホットガスバイパス管に流れる流量を調整するために複雑なシステムを備える必要があった。

【0005】

そこで、本発明は、複雑なシステムを備えることなく、容易にホットガスバイパス管に流れる冷媒の流量を減少させ、除霜能力の低下を抑制することができる冷蔵庫を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る冷蔵庫は、蒸発器から送られた冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から送られた前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から送られた前記冷媒を膨張させるキャピラリチューブと、前記キャピラリチューブから送られた前記冷媒を蒸発させる前記蒸発器と、の順に接続された前記冷媒を循環させる第１流路を有する冷却回路を備え、前記冷却回路は、前記圧縮機から前記蒸発器へ前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を流す第２流路を構成するように設けられたホットガスバイパス管と、前記圧縮機と前記凝縮器との間の前記第１流路に設けられた、前記ホットガスバイパス管と接続されている三方弁と、前記凝縮器と前記キャピラリチューブとの間の前記第１流路に設けられた二方弁と、を備え、前記三方弁は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記凝縮器または前記ホットガスバイパス管に流入させることができ、前記二方弁は、閉じることで前記凝縮器から排出された前記冷媒の流れを遮断することができるように構成されていることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、ホットガスデフロスト方式によって蒸発器の除霜を行う冷蔵庫において、三方弁が圧縮機の下流かつ凝縮器の上流に設けられ、二方弁が凝縮器の下流且つキャピラリチューブの上流に設けられる。当該三方弁を介して圧縮機の下流から蒸発器の上流へとホットガス状態の冷媒をバイパスさせるホットガスデフロスト管が設けられる。このような冷却回路の構成とすることで、冷媒の流路を変更することができる。また、冷媒の流れを遮断することができる。よって、複雑なシステムを備えることなく、容易にホットガスバイパス管に流れる冷媒の流量を減少させ、除霜能力の低下を抑制することが期待できる。

【0008】

また本発明は、前記冷蔵庫が、前記冷却回路を、前記蒸発器を冷却する通常動作と、前記蒸発器を除霜する除霜動作とに切り換える制御装置を有し、前記制御装置が、前記三方弁が前記凝縮器と前記ホットガスバイパス管とのいずれに流体を流すかを制御でき、さらに前記二方弁の開閉を制御でき、前記制御装置が、前記通常動作から前記除霜動作へと切り換える場合、前記三方弁が前記凝縮器へと前記冷媒を流し且つ前記二方弁が閉じることで前記圧縮機により前記凝縮器へと前記冷媒を吐出し、その後、前記三方弁が前記ホットガスバイパス管へと前記冷媒を流すように制御することを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、除霜動作を行う前に、二方弁を閉じることで冷媒を凝縮器へと溜め、その後に三方弁を切り換えてホットガスバイパス管に冷媒を流し、除霜動作を実行することができる。除霜動作中に冷却回路内に流れる冷媒の量を減少させることで、ホットガス状態の冷媒が凝縮する可能性が低くなる。それによって除霜能力の低下を抑制することができる。

【0010】

また本発明は、前記蒸発器には温度センサが設けられており、前記制御装置が、前記除霜動作中、前記温度センサが測定した温度に応じて、前記三方弁および前記二方弁を制御し、前記冷媒の量を調整することを特徴とする。

【0011】

本発明によれば、温度センサによって測定された温度に応じて、制御装置は除霜能力が低下しているか否か把握することができる。それによって、冷却回路を現在循環している冷媒量が過多または過少であると検出した場合、三方弁および二方弁を切り換えることで冷媒の流れる流路を切り換え、冷却回路内を循環する冷媒の量を調整することができる。

【0012】

また本発明は、前記ホットガスバイパス管の内径が、前記圧縮機から前記冷媒が吐出される吐出管の内径以上の大きさを有することを特徴とする。

【0013】

本発明によれば、ホットガスデフロスト方式によって蒸発器の除霜を行う冷蔵庫において、冷媒がホットガスバイパス管を流れる際の圧力損失を低下させ、冷媒の凝縮を抑制することができる。

【0014】

また本発明は、前記三方弁の内径が、前記圧縮機の前記吐出管の前記内径以上の大きさを有することを特徴とする。

【0015】

本発明によれば、ホットガスデフロスト方式によって蒸発器の除霜を行う冷蔵庫において、冷媒が三方弁を流れる際の圧力損失を低下させ、冷媒の凝縮を抑制することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、複雑なシステムを備えることなく、容易にホットガスバイパス管に流れる冷媒の流量を減少させ、除霜能力の低下を抑制することができる冷蔵庫を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本実施形態に係る冷蔵庫の側面断面図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る冷蔵庫の冷却回路を示す回路図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る冷蔵庫の制御システムを示すブロック図である。

【図4】図４は、従来使用されている冷却回路の一例を示す回路図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る冷蔵庫の制御システムのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１を参照しつつ、本発明に係る実施形態の冷蔵庫１の概要を説明する。図１は、本実施形態に係る冷蔵庫の概略的な側面断面図である。冷蔵庫１は冷蔵庫本体２を有し、水平面に載置された状態において冷蔵庫本体２の前方部分に回転可能に設けられた扉体３、および前後方向に移動可能な引出４を備える。扉体３は、少なくともその左右いずれか一方に設けられたヒンジによって、扉体３の上部と下部を冷蔵庫本体２と結合され、当該ヒンジ軸を中心に回転する。本実施形態に係る冷蔵庫１は上述のように扉体３と引出４の二つの開閉部を備えるが、これに限定するものではなく、例えば、さらなる引出を有してもよいし、全ての開閉部が扉体で構成されていてもよい。

【0019】

また、冷蔵庫１は、冷蔵庫本体２の外部を構成する外箱５と、内部の収容室を構成する上部内箱６と下部内箱７とを有する。本実施形態に係る冷蔵庫１では、上部内箱６は冷蔵室、下部内箱７は冷凍室を構成する。扉体３を開放すると上部内箱６内に、引出４を開放すると下部内箱７内にアクセスできる。引出４には、引出４と一体となって移動する図示しない収容箱が取り付けられている。当該収容箱は上部に開口が設けられており、使用者が下部内箱７へと収容する際は、当該開口を介して収容箱へと配置して収容する。外箱５と各内箱６，７との間には発泡断熱材８が充填されており、各内箱６，７と冷蔵庫本体２外部とを断熱している。また、上部内箱６と下部内箱７との間にも発泡断熱材８が充填されている。

【0020】

図１に示すように下部内箱７内の後方には、冷却室９が構成されており、冷却室９には冷却装置である蒸発器（エバポレータ）２４が配置されている。蒸発器２４は後述するように、冷蔵庫の冷却回路２０の一部を構成する。冷却室９には、ファン１０が設けられており、ファン１０は、蒸発器２４によって生成された冷気をダクト１１を介して各内箱６，７へと送風する。

【0021】

ダクト１１は、各内箱６，７内の後部に設けられ、ダクト１１の前面に設けられた通気口を介して冷却室９で生成された冷気を各内箱６，７内の前方へと誘導する。ダクト１１内には、ダンパ１２が設けられており、ダンパ１２は、後述する制御装置４１によって開閉を制御するように構成されている。制御装置４１は、上部内箱６内に設けられた冷蔵室温度センサ１４（図示せず）によって庫内の温度を検知し、温度の高低に基づいて前述の開閉を制御する。これにより、冷蔵室である上部内箱６へ流れる冷気の流量を調整し、上部内箱６の庫内温度を冷凍室である下部内箱７の庫内温度とは別の温度帯で一定に保つことができる。

【0022】

冷蔵庫本体２の後方かつ下部には、機械室１３が構成されており、圧縮機２１、圧縮機２１および凝縮器２２を冷却するコンデンシングファン１３（図示せず）、および蒸発器２４に対して除霜を行うことで発生するドレン水を溜め、蒸発させる蒸発皿（図示せず）等が配置されている。

【0023】

図２は、本実施形態に係る冷蔵庫１の冷却回路２０である。冷却回路２０は、圧縮機（コンプレッサ）２１と、凝縮器（コンデンサ）２２と、キャピラリチューブ２３と、蒸発器２４とを備える。上記冷却回路２０の各構成要素間は、後述するように配管によって上記の順で流体的に接続されており、冷却回路２０内で冷媒が循環する第１流路を形成している。図２に記載されている矢印は、冷媒の流れの向きを示している。すなわち、冷却回路２０において、例えば後述する圧縮機２１と蒸発器２４との関係では、流路の上流側である蒸発器２４から流路の下流側である圧縮機２１へと、サクションパイプ２８を介して冷媒が流れる。

【0024】

圧縮機２１は、気体状態の冷媒を圧縮し、高温高圧の状態にする。圧縮された冷媒は、配管２５を通じて凝縮器２２へと送られる。配管２５は、後述するように三方弁３１が設けられており、配管２５ａと配管２５ｂとに分割されている。圧縮機２１は、インバータを備えており、回転速度を変更することで圧縮機が単位時間あたりに吐出する冷媒の量を調整し、冷却回路２０の冷却能力を制御することができる。圧縮機２１は後述する制御装置４１に電気的に接続されており、制御装置４１から伝達された信号によって回転速度が制御される。凝縮器２２は、圧縮機２１で圧縮された冷媒の熱を放出させ、冷媒を凝縮する。凝縮した冷媒は、配管２６を通じてキャピラリチューブ２３へと送られる。配管２６は、後述するように二方弁３２が設けられており、配管２６ａと配管２６ｂとに分割されている。

【0025】

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

【0026】

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

【0027】

蒸発器２４は、冷蔵庫１内を冷却するように動作しているとき、周囲の水蒸気が着霜する可能性がある。蒸発器２４の除霜を行うために、本実施形態に係る冷蔵庫１は、ホットガス除霜方式を採用しており、圧縮機２１で圧縮された冷媒であるホットガスを使用する。そのため、冷却回路２０は、圧縮機２１の下流と凝縮器２２の上流とを接続する配管２５に接続されたホットガスバイパス管３０を備える。当該接続部には、三方弁３１が設けられており、三方弁３１は、圧縮機２１から配管２５ａを介して送られる冷媒を、凝縮器２２（すなわち配管２５ｂ）またはホットガスバイパス管３０のいずれか一方に流すように変更できる。それにより、冷媒を凝縮器２２へと流し蒸発器２４を冷却させるか、ホットガスバイパス管３０へと流し蒸発器２４に対して除霜を行うか制御できる。ホットガスバイパス管３０は、キャピラリチューブ２３の下流と蒸発器２４の上流とを接続する配管に接続される。

【0028】

ホットガスバイパス管３０は、上述の第１流路における、圧縮機２１－配管２５－凝縮器２３－配管２６－キャピラリチューブ２３－配管２７－蒸発器２４の経路を冷媒が流れる流路とは異なる、圧縮機２１－配管２５－ホットガスバイパス管３０－配管２７－蒸発器２４の経路を冷媒が流れる第２流路を構成する。

【0029】

三方弁３１は、後述する制御装置４１に接続されており、所定の条件に基づき、制御装置４１によって冷媒を流す経路の切換を制御される。制御装置４１は、配管２５ａを介して圧縮機２１から吐出される冷媒を、後述する通常動作時は凝縮器２２（すなわち配管２５ｂ）へ、後述する除霜動作時はホットガスバイパス管３０へと、冷媒を流すように三方弁３１を制御する。

【0030】

本明細書において、冷蔵庫１が通常に動作している状態（すなわち、冷蔵庫内部を冷却するようにまたは庫内温度を維持するように動作している状態）を適宜「通常動作」という。また、冷蔵庫１が蒸発器２４を除霜するように動作している状態（すなわち、冷媒が三方弁３１からホットガスバイパス管３０へと流れるように三方弁３１を開き、蒸発器２４にホットガスが流れるように冷蔵庫が動作している状態）を適宜「除霜動作」という。

【0031】

本実施形態に係る冷蔵庫１の冷却回路２０は、凝縮器２２とキャピラリチューブ２３とを流体的に接続する配管２６に、二方弁３２を備える。二方弁３２は、制御装置４１に接続されている。制御装置４１は、凝縮器２２から放出される冷媒を所定の条件に基づき、二方弁３２の開閉を制御する。二方弁３２を閉鎖することで、配管２６ｂへの冷媒の流れを遮断することができる。

【0032】

図３は、本実施形態に係る冷蔵庫１の制御システム４０の構成を表すブロック図である。本実施形態に係る冷蔵庫１の制御システム４０は、制御装置４１を備え、制御装置４１は種々の装置を制御する。制御装置４１は、複数の制御装置で構成されてもよい。制御装置４１は、例えば、図示しない制御部および記憶部で構成される。

【0033】

制御部は、プログラムを実行することにより所定の機能を実現するＣＰＵまたはＭＰＵのような汎用プロセッサを含む。制御部は、例えば記憶部に格納された演算プログラム等を呼び出して実行することにより、制御装置４１における各種の処理、各構成要素への信号の伝達を実現する。制御部は、ハードウェアとソフトウェアの協働により所定の機能を実現するものに限定されず、所定の機能を実現する専用に設計されたハードウェア回路でもよい。すなわち、制御部は、ＣＰＵ、ＭＰＵ以外にも、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等、種々のプロセッサで実現され得る。このような制御部は、例えば、半導体集積回路である信号処理回路で構成され得る。

【0034】

記憶部は、種々の情報を記録できる記録媒体である。記憶部は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等のメモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤ、その他の記憶デバイスまたはそれらを適宜組み合わせて実現される。記憶部は、例えば、冷蔵室温度センサ１４および蒸発器温度センサ１５によって取得された温度、上述の圧力センサによって取得された圧力値等を格納することができる。また、当該温度、圧力等に基づいて圧縮機２１、三方弁３１、二方弁３２、ファン１０、ダンパ１２等の各構成要素を制御するプログラムを格納することができる。後述する通常動作および除霜動作に関する制御プログラムを格納してもよい。各構成要素は、記憶部を介さずに制御部を通じて各構成要素間で直接、情報を送受信してもよい。

【0035】

上述しているように、制御装置４１には、圧縮機２１、三方弁３１および二方弁３２が電気的に接続されている。また、制御装置４１は、ファン１０、ダンパ１２、コンデンシングファン１３、冷蔵室温度センサ１４および蒸発器温度センサ１５などとも電気的に接続されている。冷凍室を構成する下部内箱７に冷凍室温度センサを取り付ける等、他の温度センサを取り付け、当該温度センサを制御装置４１と電気的に接続してもよい。制御装置４１は、冷蔵室温度センサ１４等の信号に基づいて冷蔵室および冷凍室等の温度を所定の温度に保つように制御する。

【0036】

制御装置４１は、任意の条件で除霜動作を開始させることができる。例えば、冷蔵庫１に図示しない除霜スイッチを設け、使用者が当該スイッチをＯＮにしたことを制御装置４１が検出すると、除霜動作を開始させることができる。除霜スイッチの代わりにまたは除霜スイッチに加えてタイマーを設け、使用者によって当該タイマーで設定された期間が経過すると除霜動作を開始させるように構成されてもよい。また、制御装置４１に経過時間検出機能を設け、前回行われた除霜動作からの経過時間が所定期間を超えると、除霜動作を開始させるように構成されてもよい。扉体３または引出４の少なくとも一方の開閉を検出できるセンサを設け、開閉の回数を検出し、当該回数が所定の閾値を超えると除霜動作を開始させるように構成されてもよい。

【0037】

本実施形態に係る冷蔵庫１の冷却回路２０のように、三方弁３１および二方弁３２を設けることで、ホットガスバイパス管３０へ冷媒を流した際の除霜動作の除霜能力の低下を抑えることができる。以下に、冷却回路２０の動作例を説明する。

【0038】

冷蔵庫１は、通常動作時、三方弁３１は、凝縮器２２へと冷媒を流すように開いている。三方弁３１の当該状態を、以下、適宜「第１状態」という。また、三方弁３１が、ホットガスバイパス管３０へと冷媒を流すように開いている状態を、以下、適宜「第２状態」という。二方弁３２は、圧縮機２１の動作に併せて制御装置４１によって開閉を制御されるように構成されている。したがって、通常動作時に、圧縮機２１が冷媒を圧縮し吐出する際は、二方弁３２は、開状態となる。また、本実施形態においては、圧縮機２１が停止している場合、二方弁３２は、閉状態となる。しかし、これに限定するものではなく、通常動作時かつ圧縮機２１が停止している場合に二方弁が開状態を維持してもよい。

【0039】

制御装置４１は、冷却回路２０の動作を通常動作している状態から除霜動作へ移行する際、まず、三方弁３１を第１状態に維持しつつ、二方弁３２を閉状態へと変更する。これにより、冷媒は配管２６ｂより下流へは流れなくなる。制御装置４１は、この状態にて、圧縮機２１を動作させ、冷媒を凝縮器２２へと吐出する。これにより、冷媒を凝縮器２２および配管２５ｂ，２６ａへと溜めることができる（以下、簡便のため、冷媒を凝縮器２２へと溜めるという）。圧縮機２１の回転速度を変更し、吐出量を増減してもよい。例えば、圧縮機２１からの吐出量を増加させると、より早く凝縮器２２へと冷媒を溜めることができ、また、より多くの冷媒を溜めることできる。

【0040】

制御装置４１は、冷媒を凝縮器２２へと溜めた後、三方弁３１を第２状態へと変更し、除霜動作を行う。したがって、圧縮機２１からホットガスバイパス管３０へ冷媒（ホットガス）を吐出する。この際、二方弁３２は、閉状態を維持する。制御装置４１は、例えば、所定時間、凝縮器２２へと冷媒を溜めたということを検出することで、三方弁３１の上記切換を行ってもよい。また、圧縮機２１に備えられているモータの回転数と電流値とを測定することで圧縮機２１の負荷を検出し、当該切換を行ってもよい。圧縮機２１から凝縮器２２までの流路内または凝縮器２２内等に圧力センサを設け、当該部位の冷媒の圧力を検出できるように構成し、当該圧力センサによって当該部位の圧力が所定の閾値以上になったことを検出すると当該切換を行ってもよい。

【0041】

このように、三方弁３１および二方弁３２を制御することで、除霜動作時の冷却回路２０内の冷媒量を減少させることができる。通常動作時の冷却回路２０は、第１流路として上述しているように、冷媒が圧縮機２１から吐出された後、凝縮器２２およびキャピラリチューブ２３を通って蒸発器２４へと流入する流路となる。それに対して、除霜動作時の冷却回路２０は、第２流路として上述しているように、冷媒が圧縮機２１から吐出された後、ホットガスバイパス管３０を通って蒸発器２４へと流入する流路となる。このように、第２流路は、第１流路に対して冷媒が通過する構成要素の数が減少する。また、凝縮器２２は、圧縮機２１によって圧縮された冷媒の熱を放出するため、一般的に長い流路が構成されている。したがって、第２流路は、第１流路と比べると全体的な流路の長さが短くなる。そのため、流路の長さに対して、冷媒量が過多となる可能性がある。

【0042】

除霜動作中の冷媒量が多くなりすぎると、ホットガスとなっている冷媒が液体状態に凝縮しやすくなる（すなわち、ホットガスの液戻りが発生しやすくなる）。冷媒が液体となって圧縮機２１に流入すると、性能が低下するなど、圧縮機２１の信頼性が低下するおそれがある。また、サクションパイプ２８の温度が低下し、結露が生じる可能性がある。

【0043】

加えて、冷媒が流れる配管内の冷媒量が増加することで配管内に液体状態の冷媒が発生すると、配管内をホットガス状態の冷媒が通ることができる空間が狭くなる。その結果、冷媒の流速の増加および圧力損失の増加が発生し、さらにホットガス状態の冷媒が液体状態に凝縮しやすくなる。

【0044】

しかし、本実施形態に係る冷蔵庫１の冷却回路２０のように、除霜動作を行う前に、除霜動作中に冷却回路内に流れる冷媒の量を減少させることで、ホットガス状態の冷媒が凝縮する可能性が低くなる。それによって除霜能力の低下を抑制することができる。

【0045】

また、本実施形態に係る冷蔵庫１の冷却回路２０は、蒸発器２４に蒸発器温度センサ１５が設けられている。蒸発器温度センサ１５は、例えば、蒸発器２４から冷媒が排出される部位に取り付けられる。蒸発器温度センサ１５は、蒸発器２４の温度を検出し、制御装置４１へと伝達する。それにより、制御装置４１は、除霜動作にて、所定の除霜能力を発揮できているか検出することができる。

【0046】

除霜動作中に、蒸発器温度センサ１５によって検出された温度が所定値より低い場合、蒸発器２４の除霜が十分に行えていない可能性がある。そのような場合、上述したような、冷媒の過多に起因する冷媒の凝縮により除霜能力が低下していることが要因の一つとして考えられる。そのため、除霜動作中に第２流路を通って流れる冷媒の量を減少させることが好ましい。

【0047】

したがって、制御装置４１は、除霜動作中、ホットガス状態の冷媒を蒸発器２４に流しているにもかかわらず蒸発器温度センサ１５の温度が所定値より低いことを検出した場合、第２流路を通って流れる冷媒の流量を調整するように制御する。具体的には、例えば、上述した三方弁３１を切り換えることで冷媒の流量を調整できる。

【0048】

除霜動作中、上述したように、三方弁３１は第２状態にあり、二方弁３２は閉状態にある。当該三方弁３１を第１状態へと切り換え、圧縮機を動作させることで、圧縮機２１から吐出された冷媒は凝縮器２２へと流れる。二方弁３２は閉状態にあるため、冷媒は配管２６ａより下流へは流れることができず、凝縮器２２へと溜まる。その後、三方弁３１を第２状態へと切り換えることで、第２流路を通って流れる冷媒の流量を減少させることができる。それによって、配管内のホットガス状態の冷媒の凝縮を抑制でき、除霜能力の低下を抑えることができる。

【0049】

図４に示す冷却回路２０ａは、ホットガスデフロスト方式を採用した従来の冷蔵庫の簡易な冷却回路の一例を示す。冷却回路２０と同一の構成要素には同一の符号を付している。図２と図４とを比較すると明らかなように、従来の冷蔵庫の冷却回路２０ａは、冷却回路２０に対して、二方弁３２を備えていない点が異なる。このように本実施形態に係る冷蔵庫１の冷却回路２０は、従来の冷蔵庫の冷却回路２０ａに対して、二方弁３２を加え、当該二方弁３２の制御を追加するだけで、第２流路を通って流れる冷媒の流量を減少させることができる。したがって、容易に除霜運転時の配管内のホットガス状態の冷媒の凝縮を抑制でき、除霜能力の低下を抑えることができる。

【0050】

また、除霜能力の低下は、冷媒量の過多以外の要因もあり得る。例えば、圧縮機２１から冷媒を吐出する吐出管の内径２１ａに対して、ホットガスバイパス管３０の内径３０ａが小さい場合が想定される。このような場合、当該配管内を流れる冷媒の流速が増加し、圧力損失が増加し、ホットガス状態の冷媒が凝縮しやすくなる。したがって、ホットガスバイパス管３０の内径３０ａを圧縮機２１の吐出管の内径２１ａ以上の大きさとすることで、冷媒が流れる際の圧力損失を低下させ、冷媒の凝縮を抑制することができる。また、ホットガスバイパス管３０の内径３０ａを大きくすることで、第２流路を含む、除霜動作時に使用される冷却回路２０の回路容積を増大させることができる。

【0051】

また、三方弁３１の内部の冷媒が流れる空間において一番小さな部位の内径である開口径３１ａ（以下、適宜、三方弁３１の内径３１ａという）の大きさも同様に除霜能力の低下に影響すると考えられる。圧縮機２１から冷媒を吐出する吐出管の内径２１ａに対して、三方弁３１の内径３１ａが小さい場合、三方弁３１を流れる冷媒の流速が増加し、圧力損失が増加し、ホットガス状態の冷媒が凝縮しやすくなる。したがって、三方弁３１の内径３１ａを圧縮機２１の吐出管の内径２１ａ以上の大きさとすることで、冷媒が流れる際の圧力損失を低下させ、冷媒の凝縮を抑制することができる。

【0052】

表１は、圧縮機２１の吐出管の内径２１ａに対して、ホットガスバイパス管３０の内径３０ａと三方弁３１の内径３１ａとを変更した際の、除霜動作による蒸発器２４の温度Ｔの変化の一例を示す。当該温度Ｔは、蒸発器２４において温度が上昇しづらい部位である蒸発器２４の下段部分に測定用に取り付けられた図示しない温度センサによって計測された温度を表している。

【0053】

【表1】

【0054】

上記例では、圧縮機２１の吐出管は、内径２１ａがφ４．７６（すなわち４．７６ｍｍ）のものを使用し、雰囲気温度は１６℃で実験している。この例では、ホットガスバイパス管３０は、内径３０ａがφ４およびφ６のものを使用している。また、三方弁３１は、内径３１ａがφ２、φ４およびφ６のものを使用している。

【0055】

表１に示すように、ホットガスバイパス管３０の内径３０ａがφ４であるとき、三方弁３１の内径３１ａをφ２、φ４、φ６に変更すると、蒸発器２４に取り付けられた温度センサによって計測された除霜終了時の温度Ｔは、それぞれ－０．４℃、５．４℃、５．８℃となった。このように表１から、三方弁３１の内径３１ａを圧縮機２１の吐出管の内径２１ａより大きくすることで、冷媒が流れる際の圧力損失を低下させ、除霜能力の低下を抑制することができることが分かる。

【0056】

また、三方弁３１の内径３１ａがφ６であるとき、ホットガスバイパス管３０の内径３０ａをφ４、φ６に変更すると、蒸発器２４に取り付けられた温度センサによって計測された除霜終了時の温度は、それぞれ５．８℃、７．２℃となった。このように表１から、ホットガスバイパス管３０の内径３０ａを圧縮機２１の吐出管の内径２１ａより大きくすることで、冷媒が流れる際の圧力損失を低下させ、除霜能力の低下を抑制することができることが分かる。

【0057】

図５は、本実施形態に係る冷却回路２０およびその他の冷却装置の動作のタイミングチャートである。図５において、（ａ）は圧縮機２１、（ｂ）は二方弁３２、（ｃ）は三方弁３１、（ｄ）はファン１０、（ｅ）はダンパ１２、（ｆ）はコンデンシングファンの動作タイミングをそれぞれ図示している。制御装置４１が下記に記載するような制御信号を各装置に伝達することで制御してもよい。

【0058】

図５（ａ）は、圧縮機２１の回転速度を表す。「ＯＦＦ」は、圧縮機２１が停止していることを意味する。「ＬＯＷ」は、圧縮機２１のモータの回転数が低いことを意味する。「ＨＩＧＨ」は、圧縮機２１のモータの回転数が高いことを意味する。

【0059】

図５（ｂ）において「、ＯＮ」は、二方弁３２を開放していることを意味する。また、「ＯＦＦ」は閉鎖していることを意味する。

【0060】

図５（ｃ）において「ＯＮ」は、三方弁３１が第２状態にあることを意味する。また、「ＯＦＦ」は、第１状態にあることを意味する。

【0061】

図５（ｄ）、（ｆ）において「ＯＮ」はそれぞれ、各ファンが動作していることを意味する。また、「ＯＦＦ」は、各ファンが停止していることを意味する。

【0062】

図５（ｅ）において「ＯＮ」は、冷却室９からの冷気をダクト１１の上方へと送風できるようにダンパ１２を開放していることを意味する。また、「ＯＦＦ」は、ダンパ１２を閉鎖していることを意味する。

【0063】

図５の期間Ａは、通常動作を行っている期間を示す。通常動作時、圧縮機２１と二方弁３２は連動して動作している。圧縮機２１が動作しているとき、二方弁３２は開状態にある。また、圧縮機２１が停止しているとき、二方弁３２は閉状態にある。それに対して、三方弁３１はいずれの場合も第１状態にある。

【0064】

期間Ｂは、除霜動作を行う前の準備段階であり、凝縮器３２へと冷媒を溜める（すなわち、いわゆるポンプダウンを一時的に行う）期間である。期間Ｂの間、圧縮機２１は動作し続けているが、二方弁３２は閉状態に切り換えられる。また、三方弁３１は、通常動作時と同じく、第１状態にある。図５に示したタイミングチャートでは、圧縮機２１は、通常動作時と同等の回転数で動作しているが、上述しているように回転数を増減させるように構成してもよい。

【0065】

期間Ｃは、除霜動作を行っている期間を示す。圧縮機２１は、期間Ａ，Ｂと同様に動作している。また、二方弁３２は閉状態にある。三方弁３１は、第２状態へと切り換えられ、ホットガスバイパス管３０へと冷媒を流すように構成されている。図５に示したタイミングチャートでは、圧縮機２１の回転数が通常動作時より増加しているが、通常動作時と同等の回転数であってもよいし、通常運転時より減少してもよい。

【0066】

期間Ｄは、除霜動作が終了後の一定期間を示す。除霜動作の終了後、圧縮機２１の運転を停止し、三方弁３１を第１状態に切り換える。一定期間の経過後、再度通常動作を行うために圧縮機２１を動作させ、また、二方弁３２を開状態へと切り換える。この際、除霜動作にて蒸発器２４に高温の冷媒を流しているため、蒸発器２４は、通常よりも温度が上昇している。したがって、蒸発器２４の温度を低下させるために、一定期間経過後、ファン１０等を動作させ、通常動作を開始する。

【0067】

ファン１０は、基本的に、通常動作時の圧縮機２１の動作に連動して制御される。通常動作時に圧縮機２１が動作している場合、ファン１０も動作する。除霜動作時、および除霜動作に移行するポンプダウン時は、ファン１０は動作を停止する。また、除霜動作から通常動作へと移行する際、圧縮機２１の動作開始後、除霜動作で熱せられた蒸発器２４を冷却する必要があるため、ファン１０は、圧縮機２１から一定期間遅れて動作を開始する。

【0068】

ダンパ１２は、基本的に、ファン１０の動作に連動して、開閉を制御される。また、図示しないが、冷蔵室である上部内箱６内に取り付けられた冷蔵室温度センサが検出した温度に応じて、上部内箱６内の温度を一定に保つために、ファン１０が動作中であっても、ダンパ１２を閉じてもよい。

【0069】

コンデンシングファンは、圧縮機２１に連動して動作する。

【0070】

このように制御装置４１が圧縮機２１、二方弁３２、三方弁３１を制御することで、本実施形態に係る冷蔵庫１の冷却回路により、除霜能力の低下を抑制することができる。

【0071】

本発明は、例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0072】

以上のように、本発明によれば、複雑なシステムを備えることなく、容易にホットガスバイパス管３０に流れる冷媒の流量を減少させ、除霜能力の低下を抑制することができる冷蔵庫１を提供することができるため、この種の冷蔵庫の産業分野において好適に利用できる。

【符号の説明】

【0073】

１ 冷蔵庫
２０ 冷却回路
２１ 圧縮機
２２ 凝縮器
２３ キャピラリチューブ
２４ 蒸発器
２５，２６，２７ 配管
２８ サクションパイプ
３０ ホットガスバイパス管
３０ａ ホットガスバイパス管の内径
３１ 三方弁
３１ａ 三方弁の内径
３２ 二方弁
４１ 制御回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】