JP2004085105A - 冷蔵庫 - Google Patents
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Abstract
【課 題】冷凍サイクルの高圧側において超臨界域で状態変化し液化しない状態の冷媒を使用するのに最適な冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷蔵庫は、一段目の流入口（１６ｄ）からの冷媒を圧縮して一段目の吐出口（１６ａ）から吐出する一次圧縮機構および、二段目の流入口（１６ｂ）からの冷媒を圧縮して二段目の吐出口（１６ｃ）から吐出する二次圧縮機構を具備するコンプレッサ（１６）と、一段目の吐出口から、一次空冷熱交換部（１７ａ）を経て、二段目の流入口に戻る一段目の冷凍サイクルと、二段目の吐出口から、二次空冷熱交換部（１７ｂ）、減圧装置（２２，２３）および冷却器（２４）を経て、一段目の流入口に戻る二段目の冷凍サイクルと、断熱箱体（１）の間口の露付を防止する露付防止パイプ（１９）とを備えている。そして、ドレン蒸発パイプ（２６）が、前記一段目の吐出口の下流に設けられている。
【選択図】 図１
【解決手段】冷蔵庫は、一段目の流入口（１６ｄ）からの冷媒を圧縮して一段目の吐出口（１６ａ）から吐出する一次圧縮機構および、二段目の流入口（１６ｂ）からの冷媒を圧縮して二段目の吐出口（１６ｃ）から吐出する二次圧縮機構を具備するコンプレッサ（１６）と、一段目の吐出口から、一次空冷熱交換部（１７ａ）を経て、二段目の流入口に戻る一段目の冷凍サイクルと、二段目の吐出口から、二次空冷熱交換部（１７ｂ）、減圧装置（２２，２３）および冷却器（２４）を経て、一段目の流入口に戻る二段目の冷凍サイクルと、断熱箱体（１）の間口の露付を防止する露付防止パイプ（１９）とを備えている。そして、ドレン蒸発パイプ（２６）が、前記一段目の吐出口の下流に設けられている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、庫内の貯蔵物を冷蔵する冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷蔵庫は、庫内が冷凍サイクルの冷却器で冷却されており、この庫内に貯蔵物を貯蔵している。冷凍サイクルの冷媒は、一般的にはフロン系冷媒が用いられ、凝縮器で液化している。したがって、この凝縮器において、冷媒は略一定の温度（すなわち、凝縮温度）となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、フロン系冷媒の使用を削減する方向であり、冷蔵庫においても、フロン系冷媒以外の冷媒（たとえば、二酸化炭素など）の使用が考慮されている。この様な冷媒を使用すると、冷凍サイクルの高圧側において、冷媒が超臨界域で状態変化し液化しないことがあり、減圧装置における冷媒の膨張を大きくするために、コンプレッサの圧縮比を高くしている。この様に、圧縮比を高くすると、圧縮された冷媒の温度は大きく上昇する。そして、この冷媒の熱は、外部に廃棄されており、殆ど有効利用されていない。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、冷凍サイクルの高圧側において超臨界域で状態変化し液化しない状態の冷媒を使用するのに最適な冷蔵庫を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本出願の請求項１記載の冷蔵庫は、外郭が断熱箱体（１）で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、一段目の流入口（１６ｄ）からの冷媒を圧縮して一段目の吐出口（１６ａ）から吐出する一次圧縮機構および、二段目の流入口（１６ｂ）からの冷媒を圧縮して二段目の吐出口（１６ｃ）から吐出する二次圧縮機構を具備するコンプレッサ（１６）と、このコンプレッサの一段目の吐出口から、コンプレッサの一次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が空冷される一次空冷熱交換部（１７ａ）を経て、コンプレッサの二段目の流入口に戻る一段目の冷凍サイクルと、前記コンプレッサの二段目の吐出口から、二次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら空冷される二次空冷熱交換部（１７ｂ）、減圧装置（２２，２３）および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器（２４）を経て、コンプレッサの一段目の流入口に戻る二段目の冷凍サイクルと、前記冷却器に付着した霜を融解させる除霜手段（２９）と、この除霜手段により融解したドレン水が流入するドレン容器（３２）と、冷凍サイクルの冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させるドレン蒸発パイプ（２６）とを備え、前記ドレン蒸発パイプが、前記一段目の冷凍サイクルのコンプレッサの一段目の吐出口から一次空冷熱交換部への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の冷蔵庫は、請求項１記載の冷蔵庫において、前記断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプ（１９）が、冷凍サイクルの二次空冷熱交換部から減圧装置への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の冷蔵庫は、請求項１または２記載の冷蔵庫において、ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段（３６）、前記ドレン蒸発パイプから一次空冷熱交換部への冷媒回路中に設けられ、冷媒の流れを切り換えて一次空冷熱交換部をバイパスするバイパス切換弁（２７）、および、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換える制御手段（４１）を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の冷蔵庫は、請求項１または２記載の冷蔵庫において、一次空冷熱交換部の冷媒を空冷する一次空冷熱交換部用送風機（５１）、二次空冷熱交換部の冷媒を空冷する二次空冷熱交換部用送風機（５２）、ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段、および、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、一次空冷熱交換部用送風機を停止させる制御手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の冷蔵庫は、外郭が断熱箱体で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、冷媒を圧縮するコンプレッサ、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら送風機で空冷される空冷熱交換器（１７）、減圧装置および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器を順次冷媒配管（２１）で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、前記冷却器に付着した霜を融解させる除霜手段と、この除霜手段により融解したドレン水が流入するドレン容器と、冷凍サイクルの冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させるドレン蒸発パイプとを備え、前記ドレン蒸発パイプは、コンプレッサの下流側の冷媒回路に配置され、コンプレッサからの高温・高圧の冷媒が流れることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の冷蔵庫は、請求項５記載の冷蔵庫において、断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプが、冷凍サイクルの空冷熱交換器から減圧装置への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の冷蔵庫は、請求項５または６記載の冷蔵庫において、ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段、前記ドレン蒸発パイプから空冷熱交換器への冷媒回路中に設けられ、冷媒の流れを切り換えて空冷熱交換器をバイパスするバイパス切換弁（４７）、および、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換える制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載の冷蔵庫は、外郭が断熱箱体で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、一段目の流入口からの冷媒を圧縮して一段目の吐出口から吐出する一次圧縮機構および、二段目の流入口からの冷媒を圧縮して二段目の吐出口から吐出する二次圧縮機構を具備するコンプレッサと、このコンプレッサの一段目の吐出口から、コンプレッサの一次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が空冷される一次空冷熱交換部を経て、コンプレッサの二段目の流入口に戻る一段目の冷凍サイクルと、前記コンプレッサの二段目の吐出口から、二次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら空冷される二次空冷熱交換部、減圧装置および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器を経て、コンプレッサの一段目の流入口に戻る二段目の冷凍サイクルと、前記冷却器に付着した霜を融解させる除霜手段と、この除霜手段により融解したドレン水が流入するドレン容器と、二段目の冷凍サイクルのコンプレッサの二段目の吐出口から二次空冷熱交換部への冷媒回路中に設けられ、冷凍サイクルの冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させるドレン蒸発パイプと、一次空冷熱交換部の冷媒を空冷する一次空冷熱交換部用送風機と、二次空冷熱交換部の冷媒を空冷する二次空冷熱交換部用送風機と、ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段と、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、二次空冷熱交換部用送風機を停止させる制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第１の形態を図１ないし図６を用いて説明する。図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。図３は図２における露付防止パイプの図である。図４は制御装置の入出力図である。図５は切換弁をバイパス側に切り換えた状態における実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。図６は切換弁の作動のフローチャートである。
【００１４】
家庭用冷蔵庫は、その外郭が断熱箱体１（図３参照）で構成されている。この断熱箱体１の内部空間すなわち庫内は、設定温度の異なる複数の部屋（この実施の形態では４室）に仕切られており、上側から冷蔵室６、野菜室７、冷凍室８および冷凍室９となっている。各冷却室６〜９の前面は開口し、この前面開口は断熱扉（図示せず）で開閉自在に閉じられている。また、冷凍室９の奥側は、機械室１１となっている。
【００１５】
機械室１１には、庫内を冷却するための機器、すなわち、二段圧縮式のコンプレッサ１６、空冷熱交換器１７、空冷熱交換器用送風機１８などが設けられている。コンプレッサ１６および空冷熱交換器１７などは、冷媒配管２１で接続されて冷凍サイクルを構成し、冷凍サイクルの冷媒としては、ＣＯ２ （二酸化炭素）が用いられる。この冷凍サイクルは、図１に図示するように、コンプレッサ１６の一段目の吐出口１６ａから、順次、ドレン蒸発パイプ２６、空冷熱交換器１７の一次空冷熱交換部１７ａを通ってコンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに戻る一段目のサイクルと、コンプレッサ１６の二段目の吐出口１６ｃから、順次、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂ、断熱箱体１の間口（前端面）に沿って配管されている露付防止パイプ１９、内部熱交換器２０の高圧側配管２０ａ、キャピラリーチューブ２２、電動膨張弁２３、冷却器２４、および、内部熱交換器２０の低圧側配管２０ｂから再びコンプレッサ１６の一段目の流入口１６ｄに戻る二段目のサイクルとを有している。
【００１６】
キャピラリーチューブ２２および電動膨張弁２３が減圧装置を構成している。また、内部熱交換器２０において、高圧側配管２０ａと低圧側配管２０ｂとは密着しており、高圧側配管２０ａの比較的高温の冷媒と、低圧側配管２０ｂの低温の冷媒とが熱交換をする。そして、コンプレッサ１６は、一段目の圧縮機構が、一段目の流入口１６ｄから流入した冷媒を圧縮して吐出口１６ａから吐出し、また、二段目の圧縮機構が、二段目の流入口１６ｂから流入した冷媒を圧縮して吐出口１６ｃから吐出する。さらに、一段目のサイクルにおけるドレン蒸発パイプ２６と一次空冷熱交換部１７ａとの間の冷媒回路中に、バイパス切換弁として三方切換弁２７が設けられ、この三方切換弁２７により、ドレン蒸発パイプ２６からの冷媒を一次空冷熱交換部１７ａに流す空冷熱交換側（図１に図示した状態）と、ドレン蒸発パイプ２６からの冷媒を一次空冷熱交換部１７ａをバイパスしてコンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに戻すバイパス側（図５に図示した状態）とに切り換えることができる。
【００１７】
そして、冷却器２４は低温となり、周囲の空気の温度を低下させる。この冷却器２４の周囲の冷気は、庫内ファン２８が庫内に送風して循環させ、庫内を冷却する。この様にして、冷却器２４で庫内を冷却することができる。冷却器２４には霜が付着するため、除霜手段としての除霜ヒータ２９により、適宜時間間隔で霜を融解して除霜を行っている。冷却器２４からの除霜水であるドレン水は、露受皿３１で受けられ、この露受皿３１から落下してドレン容器３２に溜められる。このドレン容器３２には、前述のドレン蒸発パイプ２６が配管されており、ドレン容器３２のドレン水は、ドレン蒸発パイプ２６の高温の冷媒により加熱されて蒸発する。
【００１８】
また、コンプレッサ１６の吐出口１６ｃから電動膨張弁２３までが冷凍サイクルの高圧側で、電動膨張弁２３からコンプレッサ１６の流入口１６ｄまでが冷凍サイクルの低圧側となっている。そして、検出手段として、ドレン容器３２の水の有無を検知する水検知手段として水検知センサ３６や、庫内温度（この実施の形態では冷却室である冷凍室８の温度）を検出する冷却室温度検出手段としての庫内温度センサ３７が設けられている。
【００１９】
また、図４に図示するように、冷蔵庫には、制御装置４１が設けられており、この制御装置４１はマイコンなどで構成されている。そして、制御装置４１には、種々の電気部品が接続されているが、特に三方切換弁２７などの制御のための電気部品として、入力側に、水検知センサ３６および庫内温度センサ３７などが接続され、一方、出力側に、空冷熱交換器用送風機１８、電動膨張弁２３、庫内ファン２８、コンプレッサ１６、三方切換弁２７および除霜ヒータ２９などが接続されている。なお、制御装置４１の記憶部（ＲＯＭやＲＡＭなど）には種々の設定値が記憶されるとともに、図示しないタイマを内蔵している。また、制御装置４１は、三方切換弁２７の制御以外に種々の制御（たとえば、庫内の温度制御や除霜ヒータ２９の制御など）を行っている。
【００２０】
この様に構成されている実施の第１の形態の冷蔵庫は、三方切換弁２７が空冷熱交換側に切り換わっている状態で、コンプレッサ１６が稼働すると、ガス状の冷媒（ＣＯ２ ）はコンプレッサ１６の一段目で圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、ドレン蒸発パイプ２６を通り、空冷熱交換器１７の一次空冷熱交換部１７ａにおいて、空冷熱交換器用送風機１８からの空気（冷蔵庫の設置されている部屋の空気）で空冷されて温度が低下し、コンプレッサ１６に戻る。
【００２１】
そして、冷媒はコンプレッサ１６の二段目でさらに圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおいて、空冷熱交換器用送風機１８からの空気で空冷されて、超臨界域で状態変化しながら、冷媒の温度は大気温度（すなわち、冷蔵庫が設置されている部屋の温度である室温）付近まで低下する。この室温付近まで低下した冷媒は、露付防止パイプ１９に流入する。この露付防止パイプ１９は、前述のように、断熱箱体１の間口に沿って配管されているが、露付防止パイプ１９内の冷媒は、漸次温度が低下するため、冷却室６〜９の結露し易い順（すなわち、冷却室６〜９の温度の低い順）に、その周囲を巡って配管されている。この実施の形態では、冷凍室８と冷凍室９とは略同じ温度で一番低く、ついで、冷蔵室６で、一番温度の高い冷却室が野菜室７となっている。したがって、露付防止パイプ１９は、図３に図示するように、冷媒の流入側から順に、冷凍室８の右辺、冷凍室９の右辺、下辺、左辺、上辺、ついで、冷凍室８の下辺、左辺、上辺、そして、折り返して、野菜室７の下辺、左辺、冷蔵室６の左辺、上辺、右辺、下辺、ついで、折り返して、野菜室７の上辺、右辺を通り、内部熱交換器２０に向かって流出している。この様にして、露付防止パイプ１９は極力、冷凍室８，９を最初に、ついで、冷蔵室６を、その後、野菜室７の周囲を巡っており、断熱箱体１の間口の露付を効率よく防止する。
【００２２】
ついで、露付防止パイプ１９を出た冷媒は、内部熱交換器２０で冷却器２４からの戻りの冷媒で冷却され、その後、減圧装置であるキャピラリーチューブ２２および電動膨張弁２３を通って減圧され、温度が低下する。この低温の冷媒は、冷却器２４に流入し、冷却器２４の周囲の空気の温度を低下させる。冷却器２４により温度が低下した空気は、庫内ファン２８により庫内を循環し、冷却室６〜９を冷却する。冷却器２４から流れ出た冷媒は、内部熱交換器２０で高圧側の冷媒と熱交換して、温度が上昇した後に、コンプレッサ１６の流入口１６ｄに戻る。
【００２３】
制御装置４１は、庫内温度センサ３７の検出値である庫内温度（冷却室温度）が、制御装置４１に設定された冷却室設定温度になったか否かを判定し、庫内温度が冷却室設定温度以下の場合にはコンプレッサ１６を停止させ、一方、庫内温度が冷却室設定温度を越えた場合にはコンプレッサ１６を稼働させて、冷却器２４により庫内を冷却する。また、制御装置４１は、空冷熱交換器用送風機１８および庫内ファン２８を、コンプレッサ１６と略連動して稼働させており、コンプレッサ１６とともに稼働を開始させ、コンプレッサ１６が停止すると、少し遅延して停止させている。さらに、制御装置４１は、設定された時間間隔で、除霜ヒータ２９を稼働させて、冷却器２４に付着した霜を融解している。
【００２４】
冷却器２４からの除霜水であるドレン水は、ドレン容器３２に溜まる。このドレン水は、ドレン蒸発パイプ２６の高温の冷媒により加熱されて蒸発される。この際に、ドレン蒸発パイプ２６の冷媒は、逆にドレン水により冷却される。そして、この様にして、ドレン容器３２にドレン水が有り、このドレン水でドレン蒸発パイプ２６の高温の冷媒が冷却される場合には、冷媒温度は大気温度よりも低くなることがあるため、一次空冷熱交換部１７ａで逆に温められるおそれがある。そこで、三方切換弁２７をバイパス側に切り換えて、ドレン蒸発パイプ２６を通った冷媒は、一次空冷熱交換部１７ａをバイパスしてコンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに流入している。なお、二段目の流入口１６ｂに流入する冷媒の温度が低い場合に、高い場合よりも、冷凍サイクルの冷却効率は向上する。
【００２５】
一方、ドレン容器３２にドレン水が無い場合には、冷凍サイクルの冷却効率を向上させるために、冷媒を一次空冷熱交換部１７ａで空冷する必要がある。そこで、三方切換弁２７を空冷熱交換側に切り換えて、ドレン蒸発パイプ２６を通った冷媒は、一次空冷熱交換部１７ａを通った後に、コンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに流入している。
【００２６】
この三方切換弁２７の切り換えの作動のフローを、図６のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１において、制御装置４１は、水検知センサ３６からの検知信号に基づいて、ドレン容器３２に水が有るか否かを判断し、有る場合には、ステップ２に行き、制御装置４１は三方切換弁２７をバイパス側に切り換え、ステップ１に戻る。一方、ドレン水が無い場合には、ステップ３に行き、制御装置４１は三方切換弁２７を空冷熱交換側に切り換え、ステップ１に戻る。
【００２７】
前述のように、実施の形態の冷蔵庫では、コンプレッサ１６から吐出された高温の冷媒で、ドレン容器３２のドレン水を加熱して効率よく蒸発させることができる。したがって、ドレン容器３２の容積を小さくすることができる。また、ドレン蒸発パイプ２６で冷媒が水冷されており、空冷の場合よりも効率よく冷媒の温度を低下させることができる。その結果、冷凍サイクルの冷却効率を向上させることができる。特に、ドレン容器３２の水の有無で、三方切換弁２７を切り換えて、冷媒を効率よく冷却できる。
【００２８】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第２の形態を説明する。図７は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の冷媒回路の説明図である。なお、この実施の第２の形態の説明において、前記実施の第１の形態の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
前述の実施の第１の形態では、ドレン蒸発パイプ２６は冷凍サイクルの一段目のサイクルに設けられているが、実施の第２の形態では、ドレン蒸発パイプ４６が冷凍サイクルの二段目のサイクルに設けられている。ドレン蒸発パイプ４６は、コンプレッサ１６の二段目の吐出口１６ｃから空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂへの冷媒回路中に設けられている。また、実施の第１の形態の三方切換弁２７の代わりに、バイパス切換弁としての三方切換弁４７がドレン蒸発パイプ４６の下流側すなわちドレン蒸発パイプ４６から二次空冷熱交換部１７ｂへの冷媒回路中に設けられ、この三方切換弁４７により、ドレン蒸発パイプ４６からの冷媒を二次空冷熱交換部１７ｂに流す空冷熱交換側（図７に図示した状態）と、ドレン蒸発パイプ４６からの冷媒を二次空冷熱交換部１７ｂをバイパスして露付防止パイプ１９に流すバイパス側とに切り換えることができる。
【００３０】
実施の第２の形態のドレン蒸発パイプ４６および三方切換弁４７は、実施の第１の形態のドレン蒸発パイプ２６および三方切換弁２７と、略同じ作用を行う。すなわち、ドレン容器３２に溜まったドレン水は、ドレン蒸発パイプ４６の高温の冷媒により加熱されて蒸発される。そして、ドレン容器３２にドレン水が有り、このドレン水でドレン蒸発パイプ４６の高温の冷媒が冷却される場合には、三方切換弁４７をバイパス側に切り換えて、ドレン蒸発パイプ４６を通った冷媒は、二次空冷熱交換部１７ｂをバイパスしている。
【００３１】
一方、ドレン容器３２にドレン水が無い場合には、三方切換弁４７を空冷熱交換側に切り換えて、ドレン蒸発パイプ４６を通った冷媒は、二次空冷熱交換部１７ｂを通った後に、露付防止パイプ１９に流入している。そして、制御装置４１による切り換えのフローは、三方切換弁２７が三方切換弁４７に代わる以外は、実施の第１の形態と略同じである。
【００３２】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第３の形態を説明する。図８は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第３の形態の冷媒回路の説明図である。図９は一次空冷熱交換部用送風機の作動のフローチャートである。なお、この実施の第３の形態の説明において、前記実施の第１の形態の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
前述の実施の第１の形態では、ドレン容器３２に水がある場合には、一次空冷熱交換部１７ａで冷媒を空冷しないように、三方切換弁２７が設けられているのに対して、実施の第３の形態では、三方切換弁２７を設けずに、一次空冷熱交換部１７ａおよび二次空冷熱交換部１７ｂに対して各々送風機５１，５２を設けている。そして、送風機５１，５２は、前述の空冷熱交換器用送風機１８と同様に、コンプレッサ１６に略連動しているが、ドレン容器３２に水がある場合には、一次空冷熱交換部１７ａ用の送風機５１は停止している。
【００３４】
この一次空冷熱交換部用送風機５１の作動のフローを、図９のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１１において、制御装置４１は、コンプレッサ１６が稼働状態か否かを判断し、稼働状態の場合には、ステップ１２に行く。一方、コンプレッサ１６が停止状態の場合には、ステップ１１に戻る。
【００３５】
そして、ステップ１２において、制御装置４１は、水検知センサ３６からの検知信号に基づいて、ドレン容器３２に水が有るか否かを判断し、有る場合には、ステップ１３に行き、制御装置４１は送風機５１を停止させて、ステップ１１に戻る。一方、ドレン水が無い場合には、ステップ１４に行き、制御装置４１は送風機５１を稼働させて、ステップ１１に戻る。
【００３６】
この様にして、制御装置４１は、コンプレッサ１６の稼働状態で、かつ、ドレン容器３２に水が有る場合には、送風機５１を停止させ、一方、コンプレッサ１６の稼働状態で、かつ、ドレン水が無い場合には、制御装置４１は送風機５１を稼働させる。
【００３７】
前述の様にして、制御装置４１は、（１）水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換える手段、（２）水検知手段がドレン容器内の水を検知しない際には、バイパス切換弁を空冷熱交換側に切り換える手段などを具備している。
この様に、制御装置４１は、上記手段以外にも、実行される各作用に対応して各々作用を実行する手段を具備している。また、全ての手段を具備している必要は必ずしもない。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）冷凍サイクルの冷媒は、適宜選択可能である。ただし、ＣＯ２ が最適である。
【００３９】
（２）冷蔵庫の形式や構造などは適宜選択可能であるが、好ましくは、家庭用である。また、冷蔵庫は冷蔵室だけでなく、冷凍室も備えていることが可能である。
（３）減圧装置は、膨張弁およびキャピラリーチューブで構成されているが、他の構成でも可能である。
（４）この実施の形態では、コンプレッサは、二段圧縮式であるが、一段圧縮式でも可能である。なお、一段圧縮式の場合には、冷凍サイクルは一段目のサイクルがなくなり、二段目のサイクルのみとなる。
【００４０】
（５）この実施の形態では、内部熱交換器２０が設けられているが、キャピラリーチューブ２２と、冷凍サイクルの低圧側の冷媒配管２１とを密着させて、内部熱交換器２０の機能を果たさせることも可能である。また、内部熱交換器２０を設けないことも可能である。
（６）水検知センサ３６は、ドレン容器３２に水が有るか否かを検知することができれば、その形式は適宜選択可能である。たとえば、水位計や水温計などでも可能である。水温計の場合には、水が有ると大気温度よりも低くなるので、水温計の検出温度が低いと水が有ると分かる。
【００４１】
（７）ドレン容器３２のドレン水を、ドレン蒸発パイプ２６で加熱することができれば、その加熱構造は適宜変更可能である。この実施の形態では、ドレン蒸発パイプ２６はドレン容器３２内に配置されているが、たとえば、ドレン蒸発パイプ２６をドレン容器３２の外側に接触した状態で配管することも可能である。また、送風機によりドレン蒸発パイプ２６からドレン容器３２へ熱風を送り、ドレン容器３２のドレン水を加熱することも可能である。なお、ドレン蒸発パイプ２６をドレン水で水冷できるように、ドレン蒸発パイプ２６はドレン容器３２内に配置されるか、または、ドレン容器３２の外側に接触した状態で配管されることが好ましい。
（８）冷却器２４に付着した霜を融解させる除霜手段は、除霜ヒータ２９以外の手段でも可能である。たとえば、ホットガスで除霜することも可能である。
（９）実施の第３の形態において、ドレン蒸発パイプ２６を実施の第２の形態と同様にして、コンプレッサ１６の二段目の吐出口１６ｃと二次空冷熱交換部１７ｂとの間に設けることも可能である。そして、制御装置４１は、ドレン容器３２の水が有る場合には、一次空冷熱交換部用送風機５１ではなく二次空冷熱交換部用送風機５２を停止させる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ドレン蒸発パイプには、コンプレッサの一段目の吐出口からの高温の冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させる。したがって、圧縮されて高温となった冷媒の熱を有効利用して、ドレン容器のドレン水を効率よく蒸発させることができる。その結果、ドレン容器の容量を小さくすることができる。
また、ドレン容器のドレン水で、一段目の冷凍サイクルの冷媒を効率よく冷却することができる。その結果、冷凍サイクルの冷却効率を向上させることができる。
【００４３】
請求項２記載の発明によれば、さらに、露付防止パイプが、冷凍サイクルの二次空冷熱交換部から減圧装置への冷媒回路中に設けられており、この露付防止パイプで断熱箱体の間口の露付を効率よく防止することができる。
【００４４】
請求項３記載の発明によれば、さらに、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換えており、ドレン水で冷却された冷媒は一次空冷熱交換部をバイパスして流れている。したがって、ドレン水で冷却された冷媒が一次空冷熱交換部で温められることを防止することができる。
【００４５】
請求項４記載の発明によれば、さらに、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、一次空冷熱交換部用送風機を停止させており、ドレン水で冷却された冷媒が、一次空冷熱交換部で空気と熱交換することが減少する。したがって、ドレン水で冷却された冷媒が一次空冷熱交換部で温められることを極力防止することができる。
【００４６】
請求項５記載の発明によれば、ドレン蒸発パイプには、コンプレッサの吐出口からの高温の冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させる。したがって、圧縮されて高温となった冷媒の熱を有効利用して、ドレン容器のドレン水を効率よく蒸発させることができる。その結果、ドレン容器の容量を小さくすることができる。
【００４７】
請求項６記載の発明によれば、さらに、露付防止パイプが、冷凍サイクルの二次空冷熱交換部から減圧装置への冷媒回路中に設けられており、この露付防止パイプで断熱箱体の間口の露付を効率よく防止することができる。
【００４８】
請求項７記載の発明によれば、さらに、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換えており、ドレン水で冷却された冷媒は一次空冷熱交換部をバイパスして流れている。したがって、ドレン水で冷却された冷媒が一次空冷熱交換部で温められることを防止することができる。
【００４９】
請求項８記載の発明によれば、ドレン蒸発パイプには、コンプレッサの二段目の吐出口からの高温の冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させる。したがって、圧縮されて高温となった冷媒の熱を有効利用して、ドレン容器のドレン水を効率よく蒸発させることができる。その結果、ドレン容器の容量を小さくすることができる。さらに、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、二次空冷熱交換部用送風機を停止させており、ドレン水で冷却された冷媒が、二次空冷熱交換部で空気と熱交換することが減少する。したがって、ドレン水で冷却された冷媒が二次空冷熱交換部で温められることを極力防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。
【図２】図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。
【図３】図３は図２における露付防止パイプの図である。
【図４】図４は制御装置の入出力図である。
【図５】図５は切換弁をバイパス側に切り換えた状態における実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。
【図６】図６は切換弁の作動のフローチャートである。
【図７】図７は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の冷媒回路の説明図である。
【図８】図８は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第３の形態の冷媒回路の説明図である。
【図９】図９は一次空冷熱交換部用送風機の作動のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 断熱箱体
１６ コンプレッサ
１６ａ 一段目の吐出口
１６ｂ 二段目の流入口
１６ｃ 二段目の吐出口
１６ｄ 一段目の流入口
１７ 空冷熱交換器
１７ａ 一次空冷熱交換部
１７ｂ 二次空冷熱交換部
１９ 露付防止パイプ
２１ 冷媒配管
２２ キャピラリーチューブ（減圧装置）
２３ 電動膨張弁（減圧装置）
２４ 冷却器
２６ ドレン蒸発パイプ
２７ 三方切換弁（バイパス切換弁）
２９ 除霜ヒータ（除霜手段）
３２ ドレン容器
３６ 水検知センサ（水検知手段）
４１ 制御装置（制御手段）
４７ 三方切換弁（バイパス切換弁）
５１ 一次空冷熱交換部用送風機
５２ 二次空冷熱交換部用送風機
【発明の属する技術分野】
本発明は、庫内の貯蔵物を冷蔵する冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷蔵庫は、庫内が冷凍サイクルの冷却器で冷却されており、この庫内に貯蔵物を貯蔵している。冷凍サイクルの冷媒は、一般的にはフロン系冷媒が用いられ、凝縮器で液化している。したがって、この凝縮器において、冷媒は略一定の温度（すなわち、凝縮温度）となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、フロン系冷媒の使用を削減する方向であり、冷蔵庫においても、フロン系冷媒以外の冷媒（たとえば、二酸化炭素など）の使用が考慮されている。この様な冷媒を使用すると、冷凍サイクルの高圧側において、冷媒が超臨界域で状態変化し液化しないことがあり、減圧装置における冷媒の膨張を大きくするために、コンプレッサの圧縮比を高くしている。この様に、圧縮比を高くすると、圧縮された冷媒の温度は大きく上昇する。そして、この冷媒の熱は、外部に廃棄されており、殆ど有効利用されていない。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、冷凍サイクルの高圧側において超臨界域で状態変化し液化しない状態の冷媒を使用するのに最適な冷蔵庫を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本出願の請求項１記載の冷蔵庫は、外郭が断熱箱体（１）で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、一段目の流入口（１６ｄ）からの冷媒を圧縮して一段目の吐出口（１６ａ）から吐出する一次圧縮機構および、二段目の流入口（１６ｂ）からの冷媒を圧縮して二段目の吐出口（１６ｃ）から吐出する二次圧縮機構を具備するコンプレッサ（１６）と、このコンプレッサの一段目の吐出口から、コンプレッサの一次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が空冷される一次空冷熱交換部（１７ａ）を経て、コンプレッサの二段目の流入口に戻る一段目の冷凍サイクルと、前記コンプレッサの二段目の吐出口から、二次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら空冷される二次空冷熱交換部（１７ｂ）、減圧装置（２２，２３）および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器（２４）を経て、コンプレッサの一段目の流入口に戻る二段目の冷凍サイクルと、前記冷却器に付着した霜を融解させる除霜手段（２９）と、この除霜手段により融解したドレン水が流入するドレン容器（３２）と、冷凍サイクルの冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させるドレン蒸発パイプ（２６）とを備え、前記ドレン蒸発パイプが、前記一段目の冷凍サイクルのコンプレッサの一段目の吐出口から一次空冷熱交換部への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の冷蔵庫は、請求項１記載の冷蔵庫において、前記断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプ（１９）が、冷凍サイクルの二次空冷熱交換部から減圧装置への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の冷蔵庫は、請求項１または２記載の冷蔵庫において、ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段（３６）、前記ドレン蒸発パイプから一次空冷熱交換部への冷媒回路中に設けられ、冷媒の流れを切り換えて一次空冷熱交換部をバイパスするバイパス切換弁（２７）、および、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換える制御手段（４１）を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の冷蔵庫は、請求項１または２記載の冷蔵庫において、一次空冷熱交換部の冷媒を空冷する一次空冷熱交換部用送風機（５１）、二次空冷熱交換部の冷媒を空冷する二次空冷熱交換部用送風機（５２）、ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段、および、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、一次空冷熱交換部用送風機を停止させる制御手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の冷蔵庫は、外郭が断熱箱体で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、冷媒を圧縮するコンプレッサ、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら送風機で空冷される空冷熱交換器（１７）、減圧装置および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器を順次冷媒配管（２１）で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、前記冷却器に付着した霜を融解させる除霜手段と、この除霜手段により融解したドレン水が流入するドレン容器と、冷凍サイクルの冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させるドレン蒸発パイプとを備え、前記ドレン蒸発パイプは、コンプレッサの下流側の冷媒回路に配置され、コンプレッサからの高温・高圧の冷媒が流れることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の冷蔵庫は、請求項５記載の冷蔵庫において、断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプが、冷凍サイクルの空冷熱交換器から減圧装置への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載の冷蔵庫は、請求項５または６記載の冷蔵庫において、ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段、前記ドレン蒸発パイプから空冷熱交換器への冷媒回路中に設けられ、冷媒の流れを切り換えて空冷熱交換器をバイパスするバイパス切換弁（４７）、および、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換える制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載の冷蔵庫は、外郭が断熱箱体で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、一段目の流入口からの冷媒を圧縮して一段目の吐出口から吐出する一次圧縮機構および、二段目の流入口からの冷媒を圧縮して二段目の吐出口から吐出する二次圧縮機構を具備するコンプレッサと、このコンプレッサの一段目の吐出口から、コンプレッサの一次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が空冷される一次空冷熱交換部を経て、コンプレッサの二段目の流入口に戻る一段目の冷凍サイクルと、前記コンプレッサの二段目の吐出口から、二次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら空冷される二次空冷熱交換部、減圧装置および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器を経て、コンプレッサの一段目の流入口に戻る二段目の冷凍サイクルと、前記冷却器に付着した霜を融解させる除霜手段と、この除霜手段により融解したドレン水が流入するドレン容器と、二段目の冷凍サイクルのコンプレッサの二段目の吐出口から二次空冷熱交換部への冷媒回路中に設けられ、冷凍サイクルの冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させるドレン蒸発パイプと、一次空冷熱交換部の冷媒を空冷する一次空冷熱交換部用送風機と、二次空冷熱交換部の冷媒を空冷する二次空冷熱交換部用送風機と、ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段と、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、二次空冷熱交換部用送風機を停止させる制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第１の形態を図１ないし図６を用いて説明する。図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。図３は図２における露付防止パイプの図である。図４は制御装置の入出力図である。図５は切換弁をバイパス側に切り換えた状態における実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。図６は切換弁の作動のフローチャートである。
【００１４】
家庭用冷蔵庫は、その外郭が断熱箱体１（図３参照）で構成されている。この断熱箱体１の内部空間すなわち庫内は、設定温度の異なる複数の部屋（この実施の形態では４室）に仕切られており、上側から冷蔵室６、野菜室７、冷凍室８および冷凍室９となっている。各冷却室６〜９の前面は開口し、この前面開口は断熱扉（図示せず）で開閉自在に閉じられている。また、冷凍室９の奥側は、機械室１１となっている。
【００１５】
機械室１１には、庫内を冷却するための機器、すなわち、二段圧縮式のコンプレッサ１６、空冷熱交換器１７、空冷熱交換器用送風機１８などが設けられている。コンプレッサ１６および空冷熱交換器１７などは、冷媒配管２１で接続されて冷凍サイクルを構成し、冷凍サイクルの冷媒としては、ＣＯ２ （二酸化炭素）が用いられる。この冷凍サイクルは、図１に図示するように、コンプレッサ１６の一段目の吐出口１６ａから、順次、ドレン蒸発パイプ２６、空冷熱交換器１７の一次空冷熱交換部１７ａを通ってコンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに戻る一段目のサイクルと、コンプレッサ１６の二段目の吐出口１６ｃから、順次、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂ、断熱箱体１の間口（前端面）に沿って配管されている露付防止パイプ１９、内部熱交換器２０の高圧側配管２０ａ、キャピラリーチューブ２２、電動膨張弁２３、冷却器２４、および、内部熱交換器２０の低圧側配管２０ｂから再びコンプレッサ１６の一段目の流入口１６ｄに戻る二段目のサイクルとを有している。
【００１６】
キャピラリーチューブ２２および電動膨張弁２３が減圧装置を構成している。また、内部熱交換器２０において、高圧側配管２０ａと低圧側配管２０ｂとは密着しており、高圧側配管２０ａの比較的高温の冷媒と、低圧側配管２０ｂの低温の冷媒とが熱交換をする。そして、コンプレッサ１６は、一段目の圧縮機構が、一段目の流入口１６ｄから流入した冷媒を圧縮して吐出口１６ａから吐出し、また、二段目の圧縮機構が、二段目の流入口１６ｂから流入した冷媒を圧縮して吐出口１６ｃから吐出する。さらに、一段目のサイクルにおけるドレン蒸発パイプ２６と一次空冷熱交換部１７ａとの間の冷媒回路中に、バイパス切換弁として三方切換弁２７が設けられ、この三方切換弁２７により、ドレン蒸発パイプ２６からの冷媒を一次空冷熱交換部１７ａに流す空冷熱交換側（図１に図示した状態）と、ドレン蒸発パイプ２６からの冷媒を一次空冷熱交換部１７ａをバイパスしてコンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに戻すバイパス側（図５に図示した状態）とに切り換えることができる。
【００１７】
そして、冷却器２４は低温となり、周囲の空気の温度を低下させる。この冷却器２４の周囲の冷気は、庫内ファン２８が庫内に送風して循環させ、庫内を冷却する。この様にして、冷却器２４で庫内を冷却することができる。冷却器２４には霜が付着するため、除霜手段としての除霜ヒータ２９により、適宜時間間隔で霜を融解して除霜を行っている。冷却器２４からの除霜水であるドレン水は、露受皿３１で受けられ、この露受皿３１から落下してドレン容器３２に溜められる。このドレン容器３２には、前述のドレン蒸発パイプ２６が配管されており、ドレン容器３２のドレン水は、ドレン蒸発パイプ２６の高温の冷媒により加熱されて蒸発する。
【００１８】
また、コンプレッサ１６の吐出口１６ｃから電動膨張弁２３までが冷凍サイクルの高圧側で、電動膨張弁２３からコンプレッサ１６の流入口１６ｄまでが冷凍サイクルの低圧側となっている。そして、検出手段として、ドレン容器３２の水の有無を検知する水検知手段として水検知センサ３６や、庫内温度（この実施の形態では冷却室である冷凍室８の温度）を検出する冷却室温度検出手段としての庫内温度センサ３７が設けられている。
【００１９】
また、図４に図示するように、冷蔵庫には、制御装置４１が設けられており、この制御装置４１はマイコンなどで構成されている。そして、制御装置４１には、種々の電気部品が接続されているが、特に三方切換弁２７などの制御のための電気部品として、入力側に、水検知センサ３６および庫内温度センサ３７などが接続され、一方、出力側に、空冷熱交換器用送風機１８、電動膨張弁２３、庫内ファン２８、コンプレッサ１６、三方切換弁２７および除霜ヒータ２９などが接続されている。なお、制御装置４１の記憶部（ＲＯＭやＲＡＭなど）には種々の設定値が記憶されるとともに、図示しないタイマを内蔵している。また、制御装置４１は、三方切換弁２７の制御以外に種々の制御（たとえば、庫内の温度制御や除霜ヒータ２９の制御など）を行っている。
【００２０】
この様に構成されている実施の第１の形態の冷蔵庫は、三方切換弁２７が空冷熱交換側に切り換わっている状態で、コンプレッサ１６が稼働すると、ガス状の冷媒（ＣＯ２ ）はコンプレッサ１６の一段目で圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、ドレン蒸発パイプ２６を通り、空冷熱交換器１７の一次空冷熱交換部１７ａにおいて、空冷熱交換器用送風機１８からの空気（冷蔵庫の設置されている部屋の空気）で空冷されて温度が低下し、コンプレッサ１６に戻る。
【００２１】
そして、冷媒はコンプレッサ１６の二段目でさらに圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂにおいて、空冷熱交換器用送風機１８からの空気で空冷されて、超臨界域で状態変化しながら、冷媒の温度は大気温度（すなわち、冷蔵庫が設置されている部屋の温度である室温）付近まで低下する。この室温付近まで低下した冷媒は、露付防止パイプ１９に流入する。この露付防止パイプ１９は、前述のように、断熱箱体１の間口に沿って配管されているが、露付防止パイプ１９内の冷媒は、漸次温度が低下するため、冷却室６〜９の結露し易い順（すなわち、冷却室６〜９の温度の低い順）に、その周囲を巡って配管されている。この実施の形態では、冷凍室８と冷凍室９とは略同じ温度で一番低く、ついで、冷蔵室６で、一番温度の高い冷却室が野菜室７となっている。したがって、露付防止パイプ１９は、図３に図示するように、冷媒の流入側から順に、冷凍室８の右辺、冷凍室９の右辺、下辺、左辺、上辺、ついで、冷凍室８の下辺、左辺、上辺、そして、折り返して、野菜室７の下辺、左辺、冷蔵室６の左辺、上辺、右辺、下辺、ついで、折り返して、野菜室７の上辺、右辺を通り、内部熱交換器２０に向かって流出している。この様にして、露付防止パイプ１９は極力、冷凍室８，９を最初に、ついで、冷蔵室６を、その後、野菜室７の周囲を巡っており、断熱箱体１の間口の露付を効率よく防止する。
【００２２】
ついで、露付防止パイプ１９を出た冷媒は、内部熱交換器２０で冷却器２４からの戻りの冷媒で冷却され、その後、減圧装置であるキャピラリーチューブ２２および電動膨張弁２３を通って減圧され、温度が低下する。この低温の冷媒は、冷却器２４に流入し、冷却器２４の周囲の空気の温度を低下させる。冷却器２４により温度が低下した空気は、庫内ファン２８により庫内を循環し、冷却室６〜９を冷却する。冷却器２４から流れ出た冷媒は、内部熱交換器２０で高圧側の冷媒と熱交換して、温度が上昇した後に、コンプレッサ１６の流入口１６ｄに戻る。
【００２３】
制御装置４１は、庫内温度センサ３７の検出値である庫内温度（冷却室温度）が、制御装置４１に設定された冷却室設定温度になったか否かを判定し、庫内温度が冷却室設定温度以下の場合にはコンプレッサ１６を停止させ、一方、庫内温度が冷却室設定温度を越えた場合にはコンプレッサ１６を稼働させて、冷却器２４により庫内を冷却する。また、制御装置４１は、空冷熱交換器用送風機１８および庫内ファン２８を、コンプレッサ１６と略連動して稼働させており、コンプレッサ１６とともに稼働を開始させ、コンプレッサ１６が停止すると、少し遅延して停止させている。さらに、制御装置４１は、設定された時間間隔で、除霜ヒータ２９を稼働させて、冷却器２４に付着した霜を融解している。
【００２４】
冷却器２４からの除霜水であるドレン水は、ドレン容器３２に溜まる。このドレン水は、ドレン蒸発パイプ２６の高温の冷媒により加熱されて蒸発される。この際に、ドレン蒸発パイプ２６の冷媒は、逆にドレン水により冷却される。そして、この様にして、ドレン容器３２にドレン水が有り、このドレン水でドレン蒸発パイプ２６の高温の冷媒が冷却される場合には、冷媒温度は大気温度よりも低くなることがあるため、一次空冷熱交換部１７ａで逆に温められるおそれがある。そこで、三方切換弁２７をバイパス側に切り換えて、ドレン蒸発パイプ２６を通った冷媒は、一次空冷熱交換部１７ａをバイパスしてコンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに流入している。なお、二段目の流入口１６ｂに流入する冷媒の温度が低い場合に、高い場合よりも、冷凍サイクルの冷却効率は向上する。
【００２５】
一方、ドレン容器３２にドレン水が無い場合には、冷凍サイクルの冷却効率を向上させるために、冷媒を一次空冷熱交換部１７ａで空冷する必要がある。そこで、三方切換弁２７を空冷熱交換側に切り換えて、ドレン蒸発パイプ２６を通った冷媒は、一次空冷熱交換部１７ａを通った後に、コンプレッサ１６の二段目の流入口１６ｂに流入している。
【００２６】
この三方切換弁２７の切り換えの作動のフローを、図６のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１において、制御装置４１は、水検知センサ３６からの検知信号に基づいて、ドレン容器３２に水が有るか否かを判断し、有る場合には、ステップ２に行き、制御装置４１は三方切換弁２７をバイパス側に切り換え、ステップ１に戻る。一方、ドレン水が無い場合には、ステップ３に行き、制御装置４１は三方切換弁２７を空冷熱交換側に切り換え、ステップ１に戻る。
【００２７】
前述のように、実施の形態の冷蔵庫では、コンプレッサ１６から吐出された高温の冷媒で、ドレン容器３２のドレン水を加熱して効率よく蒸発させることができる。したがって、ドレン容器３２の容積を小さくすることができる。また、ドレン蒸発パイプ２６で冷媒が水冷されており、空冷の場合よりも効率よく冷媒の温度を低下させることができる。その結果、冷凍サイクルの冷却効率を向上させることができる。特に、ドレン容器３２の水の有無で、三方切換弁２７を切り換えて、冷媒を効率よく冷却できる。
【００２８】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第２の形態を説明する。図７は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の冷媒回路の説明図である。なお、この実施の第２の形態の説明において、前記実施の第１の形態の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
前述の実施の第１の形態では、ドレン蒸発パイプ２６は冷凍サイクルの一段目のサイクルに設けられているが、実施の第２の形態では、ドレン蒸発パイプ４６が冷凍サイクルの二段目のサイクルに設けられている。ドレン蒸発パイプ４６は、コンプレッサ１６の二段目の吐出口１６ｃから空冷熱交換器１７の二次空冷熱交換部１７ｂへの冷媒回路中に設けられている。また、実施の第１の形態の三方切換弁２７の代わりに、バイパス切換弁としての三方切換弁４７がドレン蒸発パイプ４６の下流側すなわちドレン蒸発パイプ４６から二次空冷熱交換部１７ｂへの冷媒回路中に設けられ、この三方切換弁４７により、ドレン蒸発パイプ４６からの冷媒を二次空冷熱交換部１７ｂに流す空冷熱交換側（図７に図示した状態）と、ドレン蒸発パイプ４６からの冷媒を二次空冷熱交換部１７ｂをバイパスして露付防止パイプ１９に流すバイパス側とに切り換えることができる。
【００３０】
実施の第２の形態のドレン蒸発パイプ４６および三方切換弁４７は、実施の第１の形態のドレン蒸発パイプ２６および三方切換弁２７と、略同じ作用を行う。すなわち、ドレン容器３２に溜まったドレン水は、ドレン蒸発パイプ４６の高温の冷媒により加熱されて蒸発される。そして、ドレン容器３２にドレン水が有り、このドレン水でドレン蒸発パイプ４６の高温の冷媒が冷却される場合には、三方切換弁４７をバイパス側に切り換えて、ドレン蒸発パイプ４６を通った冷媒は、二次空冷熱交換部１７ｂをバイパスしている。
【００３１】
一方、ドレン容器３２にドレン水が無い場合には、三方切換弁４７を空冷熱交換側に切り換えて、ドレン蒸発パイプ４６を通った冷媒は、二次空冷熱交換部１７ｂを通った後に、露付防止パイプ１９に流入している。そして、制御装置４１による切り換えのフローは、三方切換弁２７が三方切換弁４７に代わる以外は、実施の第１の形態と略同じである。
【００３２】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第３の形態を説明する。図８は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第３の形態の冷媒回路の説明図である。図９は一次空冷熱交換部用送風機の作動のフローチャートである。なお、この実施の第３の形態の説明において、前記実施の第１の形態の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
前述の実施の第１の形態では、ドレン容器３２に水がある場合には、一次空冷熱交換部１７ａで冷媒を空冷しないように、三方切換弁２７が設けられているのに対して、実施の第３の形態では、三方切換弁２７を設けずに、一次空冷熱交換部１７ａおよび二次空冷熱交換部１７ｂに対して各々送風機５１，５２を設けている。そして、送風機５１，５２は、前述の空冷熱交換器用送風機１８と同様に、コンプレッサ１６に略連動しているが、ドレン容器３２に水がある場合には、一次空冷熱交換部１７ａ用の送風機５１は停止している。
【００３４】
この一次空冷熱交換部用送風機５１の作動のフローを、図９のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１１において、制御装置４１は、コンプレッサ１６が稼働状態か否かを判断し、稼働状態の場合には、ステップ１２に行く。一方、コンプレッサ１６が停止状態の場合には、ステップ１１に戻る。
【００３５】
そして、ステップ１２において、制御装置４１は、水検知センサ３６からの検知信号に基づいて、ドレン容器３２に水が有るか否かを判断し、有る場合には、ステップ１３に行き、制御装置４１は送風機５１を停止させて、ステップ１１に戻る。一方、ドレン水が無い場合には、ステップ１４に行き、制御装置４１は送風機５１を稼働させて、ステップ１１に戻る。
【００３６】
この様にして、制御装置４１は、コンプレッサ１６の稼働状態で、かつ、ドレン容器３２に水が有る場合には、送風機５１を停止させ、一方、コンプレッサ１６の稼働状態で、かつ、ドレン水が無い場合には、制御装置４１は送風機５１を稼働させる。
【００３７】
前述の様にして、制御装置４１は、（１）水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換える手段、（２）水検知手段がドレン容器内の水を検知しない際には、バイパス切換弁を空冷熱交換側に切り換える手段などを具備している。
この様に、制御装置４１は、上記手段以外にも、実行される各作用に対応して各々作用を実行する手段を具備している。また、全ての手段を具備している必要は必ずしもない。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）冷凍サイクルの冷媒は、適宜選択可能である。ただし、ＣＯ２ が最適である。
【００３９】
（２）冷蔵庫の形式や構造などは適宜選択可能であるが、好ましくは、家庭用である。また、冷蔵庫は冷蔵室だけでなく、冷凍室も備えていることが可能である。
（３）減圧装置は、膨張弁およびキャピラリーチューブで構成されているが、他の構成でも可能である。
（４）この実施の形態では、コンプレッサは、二段圧縮式であるが、一段圧縮式でも可能である。なお、一段圧縮式の場合には、冷凍サイクルは一段目のサイクルがなくなり、二段目のサイクルのみとなる。
【００４０】
（５）この実施の形態では、内部熱交換器２０が設けられているが、キャピラリーチューブ２２と、冷凍サイクルの低圧側の冷媒配管２１とを密着させて、内部熱交換器２０の機能を果たさせることも可能である。また、内部熱交換器２０を設けないことも可能である。
（６）水検知センサ３６は、ドレン容器３２に水が有るか否かを検知することができれば、その形式は適宜選択可能である。たとえば、水位計や水温計などでも可能である。水温計の場合には、水が有ると大気温度よりも低くなるので、水温計の検出温度が低いと水が有ると分かる。
【００４１】
（７）ドレン容器３２のドレン水を、ドレン蒸発パイプ２６で加熱することができれば、その加熱構造は適宜変更可能である。この実施の形態では、ドレン蒸発パイプ２６はドレン容器３２内に配置されているが、たとえば、ドレン蒸発パイプ２６をドレン容器３２の外側に接触した状態で配管することも可能である。また、送風機によりドレン蒸発パイプ２６からドレン容器３２へ熱風を送り、ドレン容器３２のドレン水を加熱することも可能である。なお、ドレン蒸発パイプ２６をドレン水で水冷できるように、ドレン蒸発パイプ２６はドレン容器３２内に配置されるか、または、ドレン容器３２の外側に接触した状態で配管されることが好ましい。
（８）冷却器２４に付着した霜を融解させる除霜手段は、除霜ヒータ２９以外の手段でも可能である。たとえば、ホットガスで除霜することも可能である。
（９）実施の第３の形態において、ドレン蒸発パイプ２６を実施の第２の形態と同様にして、コンプレッサ１６の二段目の吐出口１６ｃと二次空冷熱交換部１７ｂとの間に設けることも可能である。そして、制御装置４１は、ドレン容器３２の水が有る場合には、一次空冷熱交換部用送風機５１ではなく二次空冷熱交換部用送風機５２を停止させる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ドレン蒸発パイプには、コンプレッサの一段目の吐出口からの高温の冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させる。したがって、圧縮されて高温となった冷媒の熱を有効利用して、ドレン容器のドレン水を効率よく蒸発させることができる。その結果、ドレン容器の容量を小さくすることができる。
また、ドレン容器のドレン水で、一段目の冷凍サイクルの冷媒を効率よく冷却することができる。その結果、冷凍サイクルの冷却効率を向上させることができる。
【００４３】
請求項２記載の発明によれば、さらに、露付防止パイプが、冷凍サイクルの二次空冷熱交換部から減圧装置への冷媒回路中に設けられており、この露付防止パイプで断熱箱体の間口の露付を効率よく防止することができる。
【００４４】
請求項３記載の発明によれば、さらに、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換えており、ドレン水で冷却された冷媒は一次空冷熱交換部をバイパスして流れている。したがって、ドレン水で冷却された冷媒が一次空冷熱交換部で温められることを防止することができる。
【００４５】
請求項４記載の発明によれば、さらに、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、一次空冷熱交換部用送風機を停止させており、ドレン水で冷却された冷媒が、一次空冷熱交換部で空気と熱交換することが減少する。したがって、ドレン水で冷却された冷媒が一次空冷熱交換部で温められることを極力防止することができる。
【００４６】
請求項５記載の発明によれば、ドレン蒸発パイプには、コンプレッサの吐出口からの高温の冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させる。したがって、圧縮されて高温となった冷媒の熱を有効利用して、ドレン容器のドレン水を効率よく蒸発させることができる。その結果、ドレン容器の容量を小さくすることができる。
【００４７】
請求項６記載の発明によれば、さらに、露付防止パイプが、冷凍サイクルの二次空冷熱交換部から減圧装置への冷媒回路中に設けられており、この露付防止パイプで断熱箱体の間口の露付を効率よく防止することができる。
【００４８】
請求項７記載の発明によれば、さらに、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換えており、ドレン水で冷却された冷媒は一次空冷熱交換部をバイパスして流れている。したがって、ドレン水で冷却された冷媒が一次空冷熱交換部で温められることを防止することができる。
【００４９】
請求項８記載の発明によれば、ドレン蒸発パイプには、コンプレッサの二段目の吐出口からの高温の冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させる。したがって、圧縮されて高温となった冷媒の熱を有効利用して、ドレン容器のドレン水を効率よく蒸発させることができる。その結果、ドレン容器の容量を小さくすることができる。さらに、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、二次空冷熱交換部用送風機を停止させており、ドレン水で冷却された冷媒が、二次空冷熱交換部で空気と熱交換することが減少する。したがって、ドレン水で冷却された冷媒が二次空冷熱交換部で温められることを極力防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。
【図２】図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。
【図３】図３は図２における露付防止パイプの図である。
【図４】図４は制御装置の入出力図である。
【図５】図５は切換弁をバイパス側に切り換えた状態における実施の第１の形態の冷媒回路の説明図である。
【図６】図６は切換弁の作動のフローチャートである。
【図７】図７は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の冷媒回路の説明図である。
【図８】図８は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第３の形態の冷媒回路の説明図である。
【図９】図９は一次空冷熱交換部用送風機の作動のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 断熱箱体
１６ コンプレッサ
１６ａ 一段目の吐出口
１６ｂ 二段目の流入口
１６ｃ 二段目の吐出口
１６ｄ 一段目の流入口
１７ 空冷熱交換器
１７ａ 一次空冷熱交換部
１７ｂ 二次空冷熱交換部
１９ 露付防止パイプ
２１ 冷媒配管
２２ キャピラリーチューブ（減圧装置）
２３ 電動膨張弁（減圧装置）
２４ 冷却器
２６ ドレン蒸発パイプ
２７ 三方切換弁（バイパス切換弁）
２９ 除霜ヒータ（除霜手段）
３２ ドレン容器
３６ 水検知センサ（水検知手段）
４１ 制御装置（制御手段）
４７ 三方切換弁（バイパス切換弁）
５１ 一次空冷熱交換部用送風機
５２ 二次空冷熱交換部用送風機
Claims (8)
- 外郭が断熱箱体で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、
一段目の流入口からの冷媒を圧縮して一段目の吐出口から吐出する一次圧縮機構および、二段目の流入口からの冷媒を圧縮して二段目の吐出口から吐出する二次圧縮機構を具備するコンプレッサと、
このコンプレッサの一段目の吐出口から、コンプレッサの一次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が空冷される一次空冷熱交換部を経て、コンプレッサの二段目の流入口に戻る一段目の冷凍サイクルと、
前記コンプレッサの二段目の吐出口から、二次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら空冷される二次空冷熱交換部、減圧装置および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器を経て、コンプレッサの一段目の流入口に戻る二段目の冷凍サイクルと、
前記冷却器に付着した霜を融解させる除霜手段と、
この除霜手段により融解したドレン水が流入するドレン容器と、
冷凍サイクルの冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させるドレン蒸発パイプとを備え、
前記ドレン蒸発パイプが、前記一段目の冷凍サイクルのコンプレッサの一段目の吐出口から一次空冷熱交換部への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする冷蔵庫。 - 前記断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプが、冷凍サイクルの二次空冷熱交換部から減圧装置への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
- ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段、
前記ドレン蒸発パイプから一次空冷熱交換部への冷媒回路中に設けられ、冷媒の流れを切り換えて一次空冷熱交換部をバイパスするバイパス切換弁、
および、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換える制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。 - 一次空冷熱交換部の冷媒を空冷する一次空冷熱交換部用送風機、
二次空冷熱交換部の冷媒を空冷する二次空冷熱交換部用送風機、
ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段、
および、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、一次空冷熱交換部用送風機を停止させる制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。 - 外郭が断熱箱体で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、
冷媒を圧縮するコンプレッサ、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら送風機で空冷される空冷熱交換器、減圧装置および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器を順次冷媒配管で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、
前記冷却器に付着した霜を融解させる除霜手段と、
この除霜手段により融解したドレン水が流入するドレン容器と、
冷凍サイクルの冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させるドレン蒸発パイプとを備え、
前記ドレン蒸発パイプは、コンプレッサの下流側の冷媒回路に配置され、コンプレッサからの高温・高圧の冷媒が流れることを特徴とする冷蔵庫。 - 前記断熱箱体の間口の露付を防止する露付防止パイプが、冷凍サイクルの空冷熱交換器から減圧装置への冷媒回路中に設けられていることを特徴とする請求項５記載の冷蔵庫。
- ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段、
前記ドレン蒸発パイプから空冷熱交換器への冷媒回路中に設けられ、冷媒の流れを切り換えて空冷熱交換器をバイパスするバイパス切換弁、
および、水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、バイパス切換弁をバイパス側に切り換える制御手段を備えていることを特徴とする請求項５または６記載の冷蔵庫。 - 外郭が断熱箱体で構成されるとともに、その前面開口が断熱扉で開閉可能に閉じられる冷蔵庫において、
一段目の流入口からの冷媒を圧縮して一段目の吐出口から吐出する一次圧縮機構および、二段目の流入口からの冷媒を圧縮して二段目の吐出口から吐出する二次圧縮機構を具備するコンプレッサと、
このコンプレッサの一段目の吐出口から、コンプレッサの一次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が空冷される一次空冷熱交換部を経て、コンプレッサの二段目の流入口に戻る一段目の冷凍サイクルと、
前記コンプレッサの二段目の吐出口から、二次圧縮機構で圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら空冷される二次空冷熱交換部、減圧装置および、この減圧装置により減圧されて低温となった冷媒で庫内を冷却する冷却器を経て、コンプレッサの一段目の流入口に戻る二段目の冷凍サイクルと、
前記冷却器に付着した霜を融解させる除霜手段と、
この除霜手段により融解したドレン水が流入するドレン容器と、
二段目の冷凍サイクルのコンプレッサの二段目の吐出口から二次空冷熱交換部への冷媒回路中に設けられ、冷凍サイクルの冷媒が流れてドレン容器のドレン水を蒸発させるドレン蒸発パイプと、
一次空冷熱交換部の冷媒を空冷する一次空冷熱交換部用送風機と、
二次空冷熱交換部の冷媒を空冷する二次空冷熱交換部用送風機と、
ドレン容器内の水の有無を検知する水検知手段と、
水検知手段がドレン容器内の水を検知した際には、二次空冷熱交換部用送風機を停止させる制御手段とを備えていることを特徴とする冷蔵庫。
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