JP2017187246A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却器への着霜量が少ない状態での省エネ性の低下を伴わずに、霜が著しく成長し易い環境においても省エネ性と食品保存性が高い冷蔵庫を提供する。【解決手段】貯蔵室と，圧縮機と，該圧縮機で圧縮された冷媒と庫外の空気と熱交換する放熱器と，前記冷媒を減圧する減圧手段と，減圧された前記冷媒と前記貯蔵室内の空気と熱交換する冷却器と，該冷却器を収納する冷却器収納室と，前記冷却器に成長した霜の除霜手段と，該除霜手段とは別に設けられて前記冷却器または前記冷却器収納室の上流側の着霜を抑制する着霜抑制手段とを備える。【選択図】 図３

Description

本発明は，冷蔵庫に関する。

本技術分野の背景技術として，例えば特開平４−８０５８１号公報（特許文献１）がある。

特許文献１に記載の冷蔵庫は，外箱と内箱の間に断熱材が充填される冷蔵庫であって，内箱背面部に，冷気吸込口と冷気吐出口を有する冷却器を設け，前記冷気吸込口が開口されている吸込箇所から冷却器内の冷気流れの上流側部分に連通するバイパス流路と，前記吸込箇所近傍から冷却器内の冷気流れの下流側部分に連通するバイパス追加流路を備えている（特許文献１，第１図等）。特許文献１によれば，これにより，着霜による冷却器吸込側の目詰まりのための早期冷却不良がなくなる，あるいは，除霜間隔の延長が可能となってヒータによる除霜の回数が低減され，結果として消費電力量の低減効果が得られるとされている。

特開平４−８０５８１号公報

しかしながら，特許文献１に記載の冷蔵庫では，例えば，食品等を挟みこんで扉に隙間ができている，扉を長時間開放する，あるいは，頻繁な扉開閉等により霜が著しく成長し易い環境においては，バイパス追加流路を備えていても比較的短時間で冷却器の目詰まりによる冷却力不足の状態に陥ることがあり，ヒータによる除霜の頻度を上げるか，バイパス流路や，バイパス追加流路を拡大する必要があった。

ヒータによる除霜の頻度を上げると，ヒータが消費する消費電力量が増加するので省エネ性が低下する。さらに，除霜の頻度が上がると，貯蔵室の冷却がなされない状態が頻繁に発生するため，食品保存性も低下する。

また，霜が成長し易い環境における冷却器の目詰まりを回避するために，バイパス流路や，バイパス追加流路を大きくすると，冷却器への着霜量が少ない状態において，多くの気流が冷却器をバイパスして流れるため冷却効率が低下し，省エネ性が低くなるという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり，冷却器への着霜量が少ない状態での省エネ性の低下を伴わずに、霜が著しく成長し易い環境においても省エネ性と食品保存性が高い冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために，例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，貯蔵室と，圧縮機と，該圧縮機で圧縮された冷媒と庫外の空気と熱交換する放熱器と，前記冷媒を減圧する減圧手段と，減圧された前記冷媒と前記貯蔵室内の空気と熱交換する冷却器と，該冷却器を収納する冷却器収納室と，前記冷却器に成長した霜の除霜手段と，該除霜手段とは別に設けられて前記冷却器または前記冷却器収納室の上流側の着霜を抑制する着霜抑制手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば，冷却器への着霜量が少ない状態での省エネ性の低下を伴わずに，霜が著しく成長し易い環境において冷却器に着霜が生じてもヒータによる除霜の頻度を過度に上げることなく冷却器の熱交換性能を維持できる省エネ性と食品保存性が高い冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の正面外形図。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の庫内の構成を表す縦断面図。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の冷却器付近の拡大断面図。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の冷凍サイクル構成を表す図。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の制御を表すフローチャート。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の着霜過多の判別条件を表す表。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の除霜開始の判別条件を表す表。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の制御を表すタイムチャート。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の冷却器付近の拡大断面図。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の制御を表すタイムチャート。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の冷却器付近の拡大断面図。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の冷凍サイクル構成を表す図。 本発明の実施形態例に係る冷蔵庫の制御を表すタイムチャート。

以下、本発明に係る実施形態例について適宜図面を参照して説明するが、同一機能部品については、同一符号を付すことで重複説明を省略する。

本発明に係る冷蔵庫の第一実施形態例を，図１〜図８を参照しながら説明する。まず，本実施形態例の冷蔵庫の構成を，図１〜図４を参照しながら説明する。図１は本実施形態例の冷蔵庫の正面外形図，図２は本実施形態例の冷蔵庫の庫内の構成を表す縦断面図，図３は本実施形態例の冷蔵庫の冷却器付近の構成を表す拡大断面図，図４は本実施形態例の冷蔵庫の冷凍サイクル構成を表す図である。

図１に示すように本実施形態例の冷蔵庫は、冷蔵庫本体１に上方から，冷蔵室２，製氷室４及び上段冷凍室５，下段冷凍室６，野菜室８を備えている。製氷室４と上段冷凍室５は，冷蔵室２と下段冷凍室６との間に左右に並べて設けられている。冷蔵室２及び野菜室８は，５℃程度の冷蔵温度帯の貯蔵室である。また，製氷室４，上段冷凍室５及び下段冷凍室６は，−１８〜−２０℃程度の冷凍温度帯の貯蔵室である（以下，製氷室４，上段冷凍室５，下段冷凍室６の総称を冷凍室７とする）。

冷蔵室２には，前方に左右に分割された観音開き型の冷蔵室扉２ａ，２ｂが備えられている。製氷室４，上段冷凍室５，下段冷凍室６，野菜室８には，それぞれ引き出し式の製氷室扉４ａ，上段冷凍室扉５ａ，下段冷凍室扉６ａ，野菜室扉８ａが備えられている。

図２に示すように，本実施形態例の冷蔵庫の庫外と庫内は，外箱１aと内箱１ｂとの間に発泡断熱材（発泡ポリウレタン）を充填することにより形成される断熱箱体５０により隔てられている。また，本実施形態例の冷蔵庫には，背面，両側面に真空断熱材６０が実装されている（両側面は不図示）。

冷蔵室扉２ａ，２ｂの貯蔵室内側には，複数の扉ポケット４７，冷蔵室２内には複数の棚４６が備えられている。また，製氷室４，上段冷凍室５，下段冷凍室６及び野菜室８は，それぞれの貯蔵室の前方に備えられた扉４a，５a，６a，８aと一体に前後方向に移動する収納容器４ｂ，５ｂ，６ｂ，８ｂが備えられている。扉４a，５a，６a，８aは，それぞれ図示しない取手部に手を掛けて手前側に引き出すことにより，収納容器４ｂ，５ｂ，６ｂ，８ｂが引き出せるようになっている。

図２に示すように本実施形態例の冷蔵庫では，冷蔵室２と，上段冷凍室５及び製氷室４（図１参照）とが上側断熱仕切壁５１によって隔てられ，下段冷凍室６と野菜室８とが下側断熱仕切壁５２によって断熱的に隔てられている。なお，冷蔵室２の最下段（上側断熱仕切り壁５１の上部）には，−１〜１℃程度に維持されるチルド室３が備えられている。また、冷凍室７の背部に冷却器収納室９を備え，冷却器収納室９内には冷却手段として冷却器２１を備えている。また，冷却器２１の上方には，送風手段として庫内送風機２２を備えている。冷蔵室２，冷凍室７，野菜室８への送風経路には，それぞれ冷蔵室ダンパ２４，冷凍室ダンパ２６，野菜室ダンパ（不図示）を備えており，各室への送風が制御される。

冷蔵室ダンパ２４が開放状態の場合，庫内送風機２２により昇圧された冷気は，冷蔵室送風ダクト１１を流れ，冷蔵室吐出口３１から冷蔵室２に吹き出す。冷蔵室２を冷却して温度が上昇した冷気は，冷蔵室戻り口（不図示），冷蔵室戻りダクト（不図示）を介して冷却器収納室９に戻り，冷却器２１と熱交換して再び低温冷気となる。

冷凍室ダンパ２６が開放状態の場合，庫内送風機２２により昇圧された低温冷気は，冷凍室送風ダクト１３を流れ，冷凍室吐出口３３から冷凍室７に吹き出す。冷凍室７を冷却して温度が上昇した冷気は，冷凍室戻り口３６を介して冷却器収納室９に戻り，冷却器２１と熱交換して再び低温冷気となる。

野菜室ダンパ（不図示）が開放状態の場合，庫内送風機２２により昇圧された低温冷気は，野菜室送風ダクト（不図示）を流れ，野菜室吐出口（不図示）から野菜室８に吹き出す。野菜室８を冷却して温度が上昇した冷気は，野菜室戻り口３７，野菜室戻りダクト１７を介して冷却器収納室９に戻り，冷却器２１と熱交換して再び低温冷気となる。

冷蔵室２の背部，冷凍室７の背部，野菜室８の背部には，それぞれ冷蔵室温度センサ４１，冷凍室温度センサ４３，野菜室温度センサ４４が備えられており，各室の温度を検知できるようになっている。断熱箱体５０の天井面前方には，庫外の温湿度を検知する庫外温湿度センサ（不図示）が備えられている。また，冷蔵室扉２ａ，２ｂ，製氷室扉４a，上段冷凍室扉５a，下段冷凍室扉６a，野菜室扉８の各扉の開閉状態は，冷蔵室扉センサ（不図示），製氷室扉センサ（不図示），上段冷凍室扉センサ（不図示），下段冷凍室扉センサ（不図示），野菜室扉センサ（不図示）により検知できるようになっている。

なお，上側断熱仕切壁５１により区画された領域の左端には，製氷用の水を貯留する製氷水タンク（不図示）が備えられている。製氷水タンク内の水は，ポンプ（不図示）を駆動することにより，配管（不図示）を介して製氷室４内に備えられた製氷皿（図示せず）に供給される。

図３に示すように，冷却器収納室９に収納されている冷却器２１は流れ方向に７段で，高さ寸法Ｈより，奥行き寸法Ｄが小さいフィンチューブ型熱交換器である（本実施形態例の冷蔵庫ではＨ＝２１０ｍｍ、Ｄ＝７７ｍｍ）。このように高さ寸法Ｈより奥行き寸法Ｄを小さくすることで，冷却器収納室９の前方の貯蔵室（本実施形態例の冷蔵庫では冷凍室７）の有効内容積を大きくできる。

冷却器２１下部の前面側と背面側には，バイパス流路５５a（本実施形態例の冷蔵庫では流路幅Ｌ１＝５ｍｍ），バイパス流路５６ｂ（本実施形態例の冷蔵庫では流路幅Ｌ１＝７ｍｍ）がそれぞれ設けられている。このようにバイパス流路の流路幅を冷却器の奥行き寸法Ｄ（＝７７ｍｍ）の１０％以下の寸法にしているので、冷却器２１への着霜量が少ない状態において，多くの気流が冷却器２１をバイパスして流れることによる冷却効率低下を抑えられる。

また，冷却器収納室９の背面には着霜制御手段（詳細は後述）として，加熱手段であるヒータ８０（プレートヒータ）が備えられており，背面側のバイパス流路５５ｂを流れる冷気や，冷却器２１の背面側下部を加熱できるようになっている。なお，冷却器２１の最上段近傍の入口配管には，冷却器２１の温度を検知する冷却器温度センサ（不図示）が備えられている。

冷却器２１及びその周辺の冷却器収納室９の壁に成長した霜は，除霜ヒータ５６（ガラス管ヒータ）とヒータ８０に通電する除霜運転によって解かされる（詳細後述）。霜が融解することで生じた除霜水は，冷却器収納室９の下部に備えられた樋５７に流れ落ち，排水管５８を介して機械室１０に備えられた蒸発皿５９に達する。蒸発皿５９内の除霜水は，機械室１０内に備えられた圧縮機２３及び放熱器７０（図４参照，図２中には不図示）の放熱と，機械室１０内に備えられた庫外送風機（不図示）による通風作用により蒸発する。なお，除霜ヒータ５６の上部には上部カバー５３が備えられており，融解水や冷却器２１から離脱した霜が除霜ヒータ５６のガラス管に当たることを防いでいる。

図４に示すように，本実施形態例の冷蔵庫の冷凍サイクルは，圧縮機２３，放熱器７０（フィンチューブ型熱交換器），放熱パイプ７１，結露抑制パイプ７２，キャピラリチューブ７４（以下，放熱器７０，放熱パイプ７１，結露防止パイプ７２の総称として放熱手段７３と呼ぶことがある），冷却器２１が冷媒配管７７で接続されることで構成される。冷却器２１出口から圧縮機２３に向かう配管の一部７７aはキャピラリチューブ７４と接触させて熱交換するようにしている。なお，放熱パイプ７１とは，外箱１aと内箱１ｂの間であって外箱１a面に接するように備えられた冷媒管（図２中に不図示）である。また，結露抑制パイプ７２とは，断熱箱体１０の上部断熱仕切壁５１の前面や下部断熱仕切壁５２の前面等に配設された冷媒管（図２参照）であり，管内を流れる高温冷媒による加熱作用で結露を抑制するために配設されるものである。

圧縮機２３により昇圧された高温高圧冷媒は，放熱手段７３を流れて放熱し，減圧手段であるキャピラリチューブで減圧されることで低温低圧冷媒となる。低温低圧冷媒が冷却器２１に流れることで空気と熱交換することで各貯蔵室を冷却する低温冷気が生成される。なお，冷媒はイソブタンである。

本実施形態例の冷蔵庫は，冷蔵室２，チルド室３，冷凍室７や野菜室８の温度設定をする温度設定器等（図示せず）を備えている。

また冷蔵庫本体１の天井壁上面側にはＣＰＵ，ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ，インターフェース回路等を搭載した制御基板４９が配置されている（図２参照）。制御基板４９は，前記した冷蔵室温度センサ４１，冷凍室温度センサ４３，野菜室温度センサ４４，庫外温湿度センサ，冷却器温度センサ，及び，各扉センサ、冷蔵室扉２aに設けられた温度設定器等と接続される。圧縮機２３のＯＮ／ＯＦＦや回転速度制御，冷蔵室ダンパ２４，冷凍室ダンパ２６，及び，野菜室ダンパ２７を個別に駆動するアクチュエータ（不図示）の制御，庫内送風機２２のＯＮ／ＯＦＦ制御や回転速度制御，前記した扉開放状態を報知するアラームのＯＮ／ＯＦＦ等の制御は，前記ＲＯＭに予め搭載されたプログラムにより行われる。

次に，本実施形態例の冷蔵庫の制御について図５〜図８を参照しながら説明する。図５は本実施形態例の冷蔵庫の制御を表すフローチャート，図６は，本実施形態例の冷蔵庫の着霜過多の判別条件を表す図，図７は本実施形態例の冷蔵庫の除霜開始の判別条件を表す図，図８は本実施形態例の冷蔵庫の制御を表すタイムチャートである。

図５に示すように，本実施形態例の冷蔵庫は，電源の投入により（スタート），圧縮機２３が駆動して冷却運転が開始する（ステップＳ１０１）。本実施形態例の冷蔵庫の冷却運転は，冷蔵室温度センサ４１，冷凍室温度センサ４３，野菜室温度センサ４４及び庫外温湿度センサの検知情報に基づいて圧縮機２３，庫内送風機２２，庫外送風機のオン/オフ制御や回転速度制御と，冷蔵室ダンパ２４，冷凍室ダンパ２６，野菜室ダンパの開閉状態の制御によって，各室を設定温度（例えば，冷蔵室は３℃程度，野菜室は５℃程度，冷凍室は−１８℃程度）に維持する運転が行われる。なお本実施形態例の冷蔵庫では，庫内送風機２２は低速運転（１２００min-1），中速運転（１５００min-1），高速運転（２０００min-1）の３段階、圧縮機２３は低速運転（１０００min-1），中速運転（２０００min-1），高速運転（３５００min-1）の３段階に回転速度が切り替えられるようになっており、熱負荷（冷却負荷）が大きいほど、より高い回転速度が選択される。

続いて，着霜過多条件にあるか否かの判別が行われる（ステップＳ１０２）。着霜過多条件にあるか否かの判別は，庫外温湿度センサが検知する庫外温湿度と，冷蔵室扉２ａ，２ｂ，製氷室扉４a，上段冷凍室扉５a，下段冷凍室扉６a，野菜室扉８aの開放時間の積算値（扉開累積時間）と，圧縮機高速運転実施時間の積算値（圧縮機高速運転累積時間）に基づいて判別される（詳細は後述）。なお各累積時間は，電源投入時，または，除霜終了時にリセットされる。

ステップＳ１０２が不成立の場合（ステップＳ１０２がＮｏ），続いて除霜開始条件が成立しているか否かが判別される（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０２が成立した場合（ステップＳ１０２がＹｅｓ），着霜制御運転（詳細は後述）に移行して（ステップＳ１０３），除霜開始条件の判別（ステップＳ１０４）に移る。

除霜開始条件が成立していない場合（ステップＳ１０４がＮｏ）は，着霜過多条件にあるか否かの判別に戻り（ステップＳ１０２），除霜開始条件が成立した場合（ステップＳ１０４がＹｅｓ），除霜運転（詳細は後述）に移行する（ステップＳ１０５）。除霜運転が終了すると，再び冷却運転に戻る（ステップＳ１０１）。

本実施形態例の冷蔵庫では，図６に示す条件が満足された場合に着霜過多条件が成立する（ステップS１０２がＹｅｓ）。例えば，（Ａ）庫外温度（Ｔｏｕｔ）がＴｏｕｔ＞３５℃，庫外湿度（相対湿度）（ＲＨｏｕｔ）がＲＨｏｕｔ≦５０％において，扉開閉累積時間(ｔ１)がｔ１≧１５分，または，圧縮機高速運転累積時間(ｔ２)がｔ２≧８時間となった場合に成立する。他の成立条件は，（Ｂ）Ｔｏｕｔ＞３５℃，５０％＜ＲＨｏｕｔ≦８０％において，ｔ１≧１０分またはｔ２≧７時間となった場合，（Ｃ）Ｔｏｕｔ＞３５℃， ＲＨｏｕｔ＞８０％において，ｔ１≧５分またはｔ２≧６時間が成立した場合，（Ｄ）Ｔｏｕｔ＞３５℃，ＲＨｏｕｔ≦５０％において，ｔ１≧２０分，または，ｔ２≧８時間となった場合，（Ｅ）２０℃＜Tout≦３５℃，５０％＜ＲＨｏｕｔ≦８０％において， ｔ１≧１５分，または， ｔ２≧７時間となった場合，（Ｆ）２０℃＜Ｔｏｕｔ≦３５℃，ＲＨｏｕｔ＞８０％において，ｔ１≧１０分，または， ｔ２≧６時間となった場合，（Ｇ）Ｔｏｕｔ≦２０℃，ＲＨｏｕｔ≦５０％において， ｔ１≧４０分，または， ｔ２≧８時間となった場合， （Ｈ）Ｔｏｕｔ≦２０℃，５０％＜ＲＨｏｕｔ≦８０％において， ｔ１≧３０分，または， ｔ２≧７時間となった場合，（Ｉ）Ｔｏｕｔ≦２０℃，ＲＨｏｕｔ＞８０％において， ｔ１≧２０分，または，ｔ２≧６時間となった場合である。

また，本実施形態例の冷蔵庫では，図７に示す条件が満足された場合に除霜開始の条件が成立する（ステップＳ１０４がＹｅｓ）。例えば，（a）庫外温度（Ｔｏｕｔ）がＴｏｕｔ＞３５℃，庫外湿度（相対湿度）(ＲＨｏｕｔ)がＲＨｏｕｔ≦５０％において，冷却運転継続時間（ｔ３）（前回の除霜完了後からの経過時間，または，除霜運転未実施の場合の電源投入後からの経過時間）がｔ３≧１２時間且つ扉開閉累積時間（ｔ１）がｔ１≧２０分の場合，または，圧縮機高速運転累積時間（ｔ２）がｔ２≧１２時間の場合，または，冷却運転継続時間（ｔ３）がｔ３≧４８時間の何れかが満足された場合に除霜開始の条件が成立する。他の成立条件は，（ｂ）Ｔｏｕｔ＞３５℃，５０＜ＲＨｏｕｔ≦８０％において，ｔ３≧１２時間且つｔ１≧１５分，または，ｔ２≧１２時間，または，ｔ３≧４８時間の何れかが満足された場合，（ｃ）Ｔｏｕｔ＞３５℃，ＲＨｏｕｔ＞８０％において，ｔ３≧１２時間且つｔ１≧１０分，または，ｔ２≧１２時間，または，ｔ３≧４８時間の何れかが満足された場合，（ｄ）２０℃＜Ｔｏｕｔ≦３５℃，ＲＨｏｕｔ≦５０％において，ｔ３≧１２時間且つｔ１≧２５分，または，ｔ２≧１２時間，または，ｔ３≧７２時間の何れかが満足された場合，（ｅ）２０℃＜Ｔｏｕｔ≦３５℃，５０＜ＲＨｏｕｔ≦８０％において，ｔ３≧１２時間且つｔ１≧２０分，または，ｔ２≧１２時間，または，ｔ３≧７２時間の何れかが満足された場合，（ｆ）２０℃＜Ｔｏｕｔ≦３５℃，ＲＨｏｕｔ＞８０％において，ｔ３≧１２時間且つｔ１≧１５分，または，ｔ２≧１２時間，または，ｔ３≧７２時間の何れかが満足された場合，（ｇ）Ｔｏｕｔ≦２０℃，ＲＨｏｕｔ≦５０％において，ｔ３≧１２時間且つｔ１≧５０分，または，ｔ２≧１２時間，または，ｔ３≧９６時間の何れかが満足された場合，（ｈ）Ｔｏｕｔ≦２０℃，５０＜ＲＨｏｕｔ≦８０％において，ｔ３≧１２時間且つｔ１≧４０分，または，ｔ２≧１２時間，または，ｔ３≧９６時間の何れかが満足された場合，（ｉ）Ｔｏｕｔ≦２０℃，ＲＨｏｕｔ＞８０％において，ｔ３≧１２時間且つｔ１≧３０分，または，ｔ２≧１２時間，または，ｔ３≧９６時間の何れかが満足された場合である。

図８は，冷却運転から着霜制御運転を経て除霜運転が実施され，再び冷却運転が行われる際のヒータ８０，除霜ヒータ５６，圧縮機２３の制御状態と，冷蔵室温度，冷凍室温度，冷却器２１の上流側温度（図４中の点Ｐの温度），冷却器２１の下流側温度（図４中の点Ｑの温度）の変化を示している。

なお，図８は冷蔵庫を３２℃，相対湿度７０％の室内に設置した際の制御状態と庫内要部の温度変化を表すタイムチャートであり，冷蔵室扉２aと下段冷凍室扉６aに隙間を形成した状態で冷蔵庫を運転している。この隙間を介した外気の流入によって冷却負荷が大きくなるとともに，水分も多量に流入するため冷却器２１に霜が成長し易くなる。

図８に示すように，経過時間ｔａまでは，ヒータ８０非通電状態（ＯＦＦ），除霜ヒータ５６非通電状態（ＯＦＦ），圧縮機５６駆動状態（ＯＮ）で，冷却運転が実施されている。本実施形態例の冷蔵庫では，冷蔵室２，冷凍室７，野菜室８のそれぞれに設定温度，上限温度，下限温度があらかじめ設定されており，各室の温度が上限温度を超えた場合には冷気が供給され，下限温度を下回った場合には冷気の供給が停止されるように，冷蔵室ダンパ２４，野菜室ダンパ，冷凍室ダンパ２６の開閉制御と送風機２２のＯＮ／ＯＦＦ制御がなされ，設定温度近傍の温度帯が維持される。

また，庫外温湿度センサが検知する庫外温湿度と，冷気が供給されている状態における冷蔵室温度センサ４１，冷凍室温度センサ４３，野菜室温度センサ４４が検知する庫内各室の冷却速度（温度降下速度）に基づいて冷却負荷が判別され，冷却負荷が大きい場合には，送風機２２と，圧縮機２３は高回転速度に制御される。ここでは，冷蔵室扉２aと下段冷凍室扉６aに隙間を形成しているので冷蔵室２，冷凍室７の冷却負荷が大きくなり庫内送風機２２、圧縮機２３は高速運転となる（庫内送風機２２の制御状態は図８中に不図示）。

経過時間taで，圧縮機高速運転累積時間（ｔ２）が７時間に達し，着霜過多条件が成立している（図６の（Ｅ）の条件により図５のステップ１０２がＹｅｓ）。これにより，着霜制御運転に移行し，ヒータ８０が通電状態（ＯＮ）になる。ヒータ８０が通電状態になることにより，冷却器２１の上流側（背面寄り下側）が加熱されるので，図８中に示すように冷却器２１上流側温度が上昇して冷凍室温度より高くなっている。一方で，ヒータ８０から離れている冷却器２１下流側温度は十分低温に保たれている。このように制御することで，冷却器２１の上流側には霜が成長し難くなるので冷却器２１の流入部付近の目詰まりが生じにくくなり，冷却器２１の下流側が有効に活用できて空気と熱交換できるので、霜が成長し易い条件においても庫内を良好に冷却することができる。

続いて経過時間tｂで，圧縮機高速運転累積時間（ｔ２）が１２ｈに達し，除霜運転開始条件が成立している（図７の（e）の条件により図５のステップ１０４がＹｅｓ）。これにより，除霜運転に移行し，圧縮機２３が停止（ＯＦＦ），ヒータ８０，除霜ヒータ５６が通電状態（ＯＮ）になり，冷却器２１に成長した霜の除霜が行われる。

経過時間ｔｃで冷却器温度センサが所定温度（本実施形態例の冷蔵庫では８℃）に到達することで，ヒータ８０，除霜ヒータ５６の通電が停止（ＯＦＦ）され除霜運転が終了する。除霜運転終了後は再び冷却運転が開始され，除霜運転中に温度が上昇していた貯蔵室の冷却が速やかに行われる。

以上で，本実施形態例の冷蔵庫の構成と制御を説明したが，以下では，本実施形態例の冷蔵庫の奏する効果について説明する。

本実施形態例の冷蔵庫は，着霜過多条件にあるか否かを判別し（図５のステップＳ１０２），着霜過多条件にあると判定した場合には，着霜制御手段による冷却器の着霜制御運転（冷却器２１に低温冷媒が供給されている状態で，冷却器収納室９の一部を加熱して冷却器２１の一部の霜の成長を抑制する運転（図５のステップＳ１０３））を実施する。これにより，冷却器への着霜量が少ない状態での省エネ性の低下を伴わずに、霜が著しく成長し易い環境においても省エネ性と食品保存性が高い冷蔵庫となる。理由を以下で説明する。

湿り空気が冷却器を通過する際に，冷却器表面温度（あるいは既に成長した霜の表面温度）が湿り空気の露点を下回っていると着霜が生じる。霜の成長速度は，物質伝達率（物質の移動し易さ）が大きいほど，また，絶対湿度差（通過する空気の絶対湿度と着霜が生じる表面の飽和絶対湿度の差）が大きいほど大きくなる。一般に，冷却器の前縁部近傍（空気が流入する部分）は物質伝達率が高く，絶対湿度差も大きくなるので霜が成長し易い。したがって，例えば，食品等を挟みこんで扉に隙間ができている，扉を長時間開放する，あるいは，頻繁な扉開閉等により霜が成長し易い条件（着霜過多条件）においては，冷却器の前縁部から霜が急激に成長し，比較的短時間で流路の目詰まりに至ることがある。流路が閉塞に至る時間を延ばすには，バイパス流路を大きくして，霜が成長した場合にも流路を確保することが有効となるが，バイパス流路を抜ける空気が増加するために着霜が少ない状態での冷却器の熱交換効率が下がり，省エネ性が低下する。

そこで，本実施形態例の冷蔵庫では，着霜過多条件にあるか否かを判別し，着霜過多条件にあると判定した場合には，冷却器への着霜状態を制御する着霜制御運転を実施している。上述のとおり，冷却器の前縁部から霜が成長するので冷却器の上流側は霜が成長し易いが，本実施形態例の冷蔵庫では，着霜制御手段により冷却器の上流側の温度を上げて霜が成長し難くなるように制御している。これにより冷却器の上流側で流路が閉塞することなく，冷却器下流側を有効に活用した冷却運転を行うことができる。すなわち，バイパス流路を大きくしたり，頻繁な除霜運転を行うことなく着霜過多条件における冷却器の目詰まりを回避できるので，冷却器への着霜量が少ない状態での省エネ性の低下を伴わずに、霜が著しく成長し易い環境においても省エネ性と食品保存性が高い冷蔵庫となる。

本実施形態例の冷蔵庫は，着霜制御手段として，冷却器収納室９の一部を加熱する加熱手段を採用している。比較的簡単な構成で着霜制御運転を実現できるので，低コストで信頼性と省エネ性が高い冷蔵庫を提供できる。

本実施形態例の冷蔵庫は，着霜制御手段としてのヒータ８０を，除霜運転時にも通電状態（ＯＮ）にしている。これにより除霜運転時の冷却器２１の加熱効率が高くなり短時間で除霜運転を完了することができるようになる。

本実施形態例の冷蔵庫は，着霜制御運転中は，冷却器２１の温度の一部が冷凍室７の温度より高い状態になるように着霜制御手段により制御している。これにより温度を上げた部分の霜の成長を十分緩和でき，除霜運転の頻度を下げることができるので省エネ性と信頼性が高い冷蔵庫になる。

本実施形態例の冷蔵庫は，着霜制御運転中は，着霜制御手段により加熱がなされる冷却器２１の一部の温度は，０℃より低い温度（氷の融点未満の温度）となるように制御している。霜を融解させるには融解潜熱分の加熱が必要となりより多くの加熱エネルギーが必要となるが，本実施形態例の冷蔵庫における着霜制御運転では，霜を融解させない範囲で温度を上げて霜の成長を抑えるので，加熱エネルギーを抑えて着霜制御を行うことができ、省エネ性が高い冷蔵庫となる。

本発明に係る冷蔵庫の第二実施形態例を，図９及び図１０を参照しながら説明する。なお，第一実施形態例の冷蔵庫と同一の機能部品については，同一符号を付して説明を省略する。また，第二実施形態例の基本制御フローは第一実施形態例と同一であるため説明を省略する。

図９は第二実施形態例の冷蔵庫の冷却器付近の構成を表す拡大断面図である。図９に示すように，第二実施形態例の冷蔵庫では，冷却器２１の前面側と背面側の下部４段（上流側４段）にはヒータ８０a（着霜制御手段）が，上部３段（下流側３段）にはヒータ８０ｂが冷却器２１のフィンに接触するように設けられている。

図１０は第二実施形態例の冷蔵庫を３２℃，相対湿度７０％の室内に設置した際の制御状態と庫内要部の温度変化を表すタイムチャートである。図１０には，冷却運転から着霜制御運転を経て除霜運転が実施され，再び冷却運転が行われる際の冷蔵室温度，冷凍室温度，冷却器２１の上流側温度（図９中の点Ｐの温度），冷却器２１の下流側温度（図９中の点Ｑの温度）の変化と，ヒータ８０，除霜ヒータ５６，圧縮機２３の制御状態が示されている。

ここでは，着霜過多条件になるように，冷蔵室扉２aと下段冷凍室扉６aに隙間を形成した状態で冷蔵庫を運転している。これにより冷蔵室２，冷凍室７の冷却負荷が大きくなり庫内送風機２２、圧縮機２３は高速運転となる（庫内送風機２２の制御状態は図１０中に不図示）。

図１０では，経過時間taで，圧縮機高速運転累積時間（ｔ２）が７時間に達し，着霜過多条件が成立している（図６の（Ｅ）の条件により図５のステップ１０２がＹｅｓ）。これにより，着霜制御運転に移行し，ヒータ８０aが通電状態（ＯＮ）になる。ヒータ８０aが通電状態になることにより，冷却器２１の上流側が加熱され，冷却器２１上流側温度は，冷凍室温度より高くなっている。一方で，ヒータ８０ｂは非通電状態（ＯＦＦ）のため，冷却器２１下流側温度は十分低温に保たれている。

このように制御することで，冷却器２１の上流側には霜が成長し難くなるので冷却器２１の流入部付近の目詰まりが生じにくくなり，冷却器２１の下流側が有効に活用できるようになるので霜が成長し易い条件において庫内を良好に冷却することができる。

続いて経過時間tｂで，圧縮機高速運転累積時間（ｔ２）が１２ｈに達し，除霜運転開始条件が成立している（図７の（e）の条件により図５のステップ１０４がＹｅｓ）。これにより，除霜運転に移行し，圧縮機２３が停止（ＯＦＦ），ヒータ８０a，ヒータ８０ｂ，除霜ヒータ５６が通電状態（ＯＮ）になり，冷却器２１に成長した霜の除霜が行われる。このように，除霜ヒータ５６とともに，フィンに接触するように設けられたヒータ８０a，ヒータ８０ｂも通電状態とするので，空気層を介して霜を加熱するより効率よく霜に熱を伝えることができる。

経過時間ｔｃで冷却器温度センサが所定温度（本実施形態例の冷蔵庫では８℃）に到達することで，ヒータ８０，除霜ヒータ５６の通電が停止され除霜運転が終了する。除霜運転終了後は再び冷却運転が開始され，除霜運転中に温度が上昇していた冷蔵室２と冷凍室７の冷却が速やかに行われる。

以上のように本実施形態例の冷蔵庫では，冷却器２１に接触するように設けられたヒータ８０aを備え，着霜制御運転として，圧縮機２３駆動状態で冷却器２１に低温冷媒を供給しつつ，冷却器２１の一部を加熱することで温度を上昇させて着霜を制御している。これにより冷却器２１の一部を効率よく加熱できるので，より少ない消費電力で着霜制御運転を実施できる。

本発明に係る冷蔵庫の第三実施形態例を，図１１〜図１３を参照しながら説明する。なお，第一実施形態例の冷蔵庫と同一の機能部品については，同一符号を付して説明を省略する。また，第二実施形態例の基本制御フローは第一実施形態例と同一であるため説明を省略する。

図１１は第三実施形態例の冷蔵庫の冷却器付近の構成を表す拡大断面図，図１２は，第三実施形態例の冷蔵庫の冷凍サイクル構成を表す図である。図１３は，第三実施形態例の冷蔵庫を３２℃，相対湿度７０％の室内に設置した際の制御状態と庫内要部の温度変化を表すタイムチャートである。

図１１に示すように，第三実施形態例の冷蔵庫では，冷却器２１はフィンチューブ型熱交換器であり，上流側２１aと下流側２１ｂの冷媒流れをそれぞれ独立に制御できるようになっている（着霜制御手段）。具体的には，冷却器２１の上流側２１aには，入口冷媒配管７７ｂから低温冷媒が供給され，冷却器２１の上流側２１aで空気と熱交換して，出口冷媒配管７７ｃから流出する。また，冷却器２１の下流側２１ｂには，入口冷媒配管７７ｄから低温冷媒が供給され，冷却器２１の下流側２１ｂで空気と熱交換して，出口冷媒配管７７eから流出する。

図１２に示すように，冷却器２１とキャピラリチューブ７４の間には，三方弁７９が備えられており，冷却器２１の上流側２１a，下流側２１ｂへの冷媒供給を制御できるようになっている。三方弁７９は，入口７９a，出口７９ｂ，７９ｃを備えており，出口７９ｂ，７９ｃの開閉状態により，「出口７９ｂ開放状態，出口７９ｃ開放状態」，「出口７９ｂ開放状態，出口７９ｃ閉鎖状態」，「出口７９ｂ閉鎖状態，出口７９ｃ開放状態」，「出口７９ｂ閉鎖状態，出口７９ｃ閉鎖状態」の４つの状態を取ることができる。

「出口７９ｂ開放状態，出口７９ｃ開放状態」では，低温冷媒は，冷却器２１の上流側２１aの入口冷媒配管７７ｂと，冷却器２１の下流側２１ｂの入口冷媒配管７７ｄの双方に供給される。「出口７９ｂ開放状態，出口７９ｃ閉鎖状態」では，低温冷媒は，冷却器２１の上流側２１aの入口冷媒配管７７ｂにのみ供給される。「出口７９ｂ閉鎖状態，出口７９ｃ開放状態」では，低温冷媒は，冷却器２１の下流側２１aの入口冷媒配管７７ｂにのみ供給される。また，「出口７９ｂ閉鎖状態，出口７９ｃ閉鎖状態」では，キャピラリチューブ７４から，冷却器２１への冷媒の流れは遮断される。

図１３には，冷却運転から着霜制御運転を経て除霜運転が実施され，再び冷却運転が行われる際の冷蔵室温度，冷凍室温度，冷却器２１の上流側２１aの温度（図１１中の点Ｐの温度），冷却器２１の下流側２１ｂの温度（図１１中の点Ｑの温度）の変化と，三方弁７９，除霜ヒータ５６，圧縮機２３の制御状態が示されている。

なお，図１３では，三方弁の状態が「出口７９ｂ開放状態，出口７９ｃ開放状態」にある場合を「状態１」，「出口７９ｂ開放状態，出口７９ｃ閉鎖状態」にある場合を「状態２」，「出口７９ｂ閉鎖状態，出口７９ｃ開放状態」にある場合を「状態３」，「出口７９ｂ閉鎖状態，出口７９ｃ閉鎖状態」にある場合を「状態４」とする。

ここでは，着霜過多条件になるように，冷蔵室扉２aと下段冷凍室扉６aに隙間を形成した状態で冷蔵庫を運転している。これにより冷蔵室２，冷凍室７の冷却負荷が大きくなり庫内送風機２２、圧縮機２３は高速運転となる（庫内送風機２２の制御状態は図８中に不図示）。

図１３に示すように，経過時間ｔaまでは，三方弁７９は状態１に制御され，除霜ヒータ５６非通電状態（ＯＦＦ），圧縮機２３駆動状態（ＯＮ）で，冷却器２１の上流側２１aと下流側２１ｂの双方に低温冷媒を供給しながら冷却運転が実施されている。
経過時間taで，圧縮機高速運転累積時間（ｔ２）が７時間に達し，着霜過多条件が成立している（図６の（Ｅ）の条件により図５のステップ１０２がＹｅｓ）。これにより，着霜制御運転に移行し，三方弁が状態３に制御され，冷却器２１の上流側には低温冷媒が供給されなくなるので，冷却器２１の上流側２１aの温度は上昇している。一方，冷却器２１の下流側２１ｂには低温冷媒が供給され続けるので，冷却器２１の下流側２１ｂの温度は十分低温に保たれている。

このように制御することで，冷却器２１の上流側２１aには霜が成長し難くなるため，冷却器２１の上流側２１aにおける目詰まりが生じにくくなり，冷却器２１の下流側が有効に活用できる。したがって，霜が成長し易い条件においても冷却器２１の目詰まりを回避しながら庫内を良好に冷却することができる。

続いて経過時間tｂで，圧縮機高速運転累積時間（ｔ２）が１２ｈに達し，除霜運転開始条件が成立している（図７の（e）の条件により図５のステップ１０４がＹｅｓ）。これにより，除霜運転に移行し，三方弁が状態４，圧縮機２３が停止（ＯＦＦ），除霜ヒータ５６が通電状態（ＯＮ）になり，冷却器２１に成長した霜の除霜が行われる。

除霜運転時には，霜とともに冷却器内の冷媒も加熱負荷となるが，ここでは，三方弁を状態４とすることで，高圧側の冷媒（放熱器７０，放熱パイプ７１，結露抑制パイプ７２内の冷媒）が冷却器２１に流入することを阻止することで，霜が融解するまでの加熱負荷を削減している。

経過時間tｃで，冷却器温度センサが検知する温度が所定温度（本実施形態例の冷蔵庫では１℃）まで上昇したことを受けて，三方弁が開放状態（状態１）になり，遮断されていた高圧側の冷媒が流入し，高圧側と低圧側の差圧が解消される。

経過時間ｔｄで冷却器温度センサが検知する温度が所定温度（本実施形態例の冷蔵庫では８℃）に到達することで，除霜ヒータ５６の通電が停止され除霜運転が終了する。除霜運転終了後は再び冷却運転が開始され，除霜運転中に温度が上昇していた冷蔵室２と冷凍室７の冷却が速やかに行われる。なお，本実施形態例の冷蔵庫では，経過時間ｔｃで，高圧側と低圧側の差圧が解消されているので，圧縮機起動負荷を十分低くでき圧縮機の起動に失敗することがない信頼性の高い冷蔵庫となる。

以上のように本実施形態例の冷蔵庫では，冷却器２１を流れる冷媒流を制御することで，冷却器２１の温度分布を可変させ，着霜を制御している。すなわちヒータに拠らない手段で冷却器の温度分布を制御しているので，より少ない消費電力で着霜制御運転を実施でき，省エネ性の高い冷蔵庫となる。

なお，本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく，様々な変形例が含まれる。例えば，第一実施形態例の冷蔵庫では，着霜制御に用いるヒータを冷却器収納室の背面に備えているが，前面や，側面に備える構成としても良い。また，着霜過多条件にあるか否かの判別ができれば，第一実施形態例の冷蔵庫で示す判別手段以外によって判別しても良い。例えば，扉開閉回数や冷却器温度センサ検知温度を判別条件に加えたり，冷却器収納室に赤外線センサを搭載して，霜高さを検知することで判別しても良い。さらには，冷却器に複数の温度センサを設けて、温度センサの検知情報に基づいて着霜制御手段の制御状態を可変させ、所望の温度状態を得やすくしても良い。すなわち，上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり，必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１ 冷蔵庫本体
２ 冷蔵室
３ チルド室
４ 製氷室
５ 上段冷凍室
６ 下段冷凍室
７ 冷凍室
８ 野菜室
９ 冷却器収納室
１０ 機械室
１１ 冷蔵室送風ダクト
１３ 冷凍室送風ダクト
１７ 野菜室戻りダクト
２１ 冷却器
２２ 庫内送風機
２３ 圧縮機
２４ 冷蔵室ダンパ
２６ 冷凍室ダンパ
３１ 冷蔵室吹き出し口
３３ 冷凍室吹き出し口
３６ 冷凍室戻り口
３７ 野菜室戻り口
４１ 冷蔵室温度センサ
４３ 冷凍室温度センサ
４４ 野菜室温度センサ
４６ 棚
４７ 扉ポケット
４９ 制御基板
５０ 断熱箱体
５１ 上側断熱仕切壁（仕切部）
５２ 下側断熱仕切壁（仕切部）
５５a，５５ｂ バイパス流路
５６ 除霜ヒータ
５７ 樋
５８ 排水管
５９ 蒸発皿
６０ 真空断熱材
７０ 放熱手段
７１ 放熱器
７２ 放熱パイプ
７３ 結露抑制パイプ
７４ キャピラリチューブ
７７ 冷媒配管

Claims (6)

1. 貯蔵室と，圧縮機と，該圧縮機で圧縮された冷媒と庫外の空気と熱交換する放熱器と，前記冷媒を減圧する減圧手段と，減圧された前記冷媒と前記貯蔵室内の空気と熱交換する冷却器と，該冷却器を収納する冷却器収納室と，前記冷却器に成長した霜の除霜手段と，該除霜手段とは別に設けられて前記冷却器または前記冷却器収納室の上流側の着霜を抑制する着霜抑制手段とを備えることを特徴とする冷蔵庫。
2. 貯蔵室と，圧縮機と，該圧縮機で圧縮された冷媒と庫外の空気と熱交換する放熱器と，前記冷媒を減圧する減圧手段と，減圧された前記冷媒と前記貯蔵室内の空気と熱交換する冷却器と，該冷却器を収納する冷却器収納室と，前記冷却器に成長した霜の除霜手段と，前記冷却器または前記冷却器収納室の着霜状態を判別する着霜状態判別手段と，前記冷却器または前記冷却器収納室の少なくとも一部の着霜状態を制御する着霜状態制御手段とを備えることを特徴とする冷蔵庫。
3. 前記着霜状態制御手段として，前記冷却器または前記冷却器収納室の少なくとも一部を加熱する加熱手段を備え，前記冷却器に冷媒が供給されている状態で，前記加熱手段による加熱を行うことを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記着霜状態制御手段として，前記冷却器は，複数の並列冷媒流路と，該並列冷媒流路への冷媒供給状態可変手段とを備え，前記着霜状態制御手段は，前記冷媒供給状態可変手段により，前記冷却器の一部の冷媒流れを停止または減少させることを特徴とする請求項２乃至３に記載の冷蔵庫。
5. 貯蔵室と，圧縮機と，該圧縮機で圧縮された冷媒と庫外の空気と熱交換する放熱器と，前記冷媒を減圧する減圧手段と，減圧された前記冷媒と前記貯蔵室内の空気と熱交換する冷却器と，該冷却器を収納する冷却器収納室と，前記冷却器または前記冷却器収納室の少なくとも一部を加熱する加熱手段とを備え，前記圧縮機が駆動された状態で前記加熱手段による加熱を行い，前記冷却器と熱交換した空気により前記貯蔵室を冷却することを特徴とする冷蔵庫。
6. 前記加熱手段とは別に，前記冷却器に成長した霜の除霜手段を備え，前記圧縮機が駆動された状態では前記除霜手段が除霜を行わず，前記圧縮機が停止した状態では前記除霜手段が除霜を行うことを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。

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