JP6448991B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、貯蔵室内に食品等を冷却保存する冷蔵庫に関し、特に、強制循環式の蒸発器と直冷式の蒸発器とを有する冷蔵庫に関する。

従来、蒸発器によって冷却された空気を貯蔵室に強制循環させる冷蔵庫がある（例えば、特許文献１）。この種の冷蔵庫では、貯蔵室と区画される冷却室の内部に蒸発器を配置し、その蒸発器で冷却された空気を送風機で送り出し、供給風路を介して貯蔵室に供給している。貯蔵室は、冷蔵室及び冷凍室等の複数の収納室に区画されることが多く、各収納室への冷気の供給量は、供給風路に設けられるダンパ等を開閉することによって制御される。また、蒸発器に付着した霜を溶かすために、電気ヒータ等による加熱やオフサイクルデフロスト、ホットガスデフロスト等が行われる。

また、冷気を強制循環させる送風機を持たず、蒸発器と熱交換した冷気の自然対流によって貯蔵室内を冷却する直冷式の冷蔵庫が知られている（例えば、特許文献２）。この種の冷蔵庫においては、貯蔵室を冷却する蒸発器は、貯蔵室の壁面を構成する断熱箱体の内部や、貯蔵室の内部に配設される。

特開２０１１−５８６８９号公報（第６−７頁、第２図） 特開２００９−１９８０７９号公報（第３頁、第１図）

しかしながら、上記した従来技術の冷蔵庫では、消費エネルギを削減して更なる省エネルギを図る観点及び食品の品質を保持する観点から改善の余地があった。

具体的には、特許文献１に記載された従来技術のような強制循環式の冷蔵庫は、蒸発器に付着する霜の量が多く、除霜回数が多くなるという問題点があった。蒸発器に付着した霜を溶かすための除霜運転では、電気ヒータ等の使用によって電力を消費する。更に、除霜による貯蔵室内の温度上昇によって冷却負荷が増大し、貯蔵室を冷却するための消費電力量が増大する。そのため、省エネルギを図るためには、蒸発器への着霜を抑制し、除霜運転の回数を減らすことが望まれる。

また、強制循環式の冷蔵庫では、蒸発器への着霜が多いので、貯蔵室から多量の水分が奪われ、貯蔵室が過度に乾燥するという問題点がある。貯蔵室内の過度の乾燥は、そこに収納保存される食品等の乾燥を招き、いわゆる冷凍焼けの原因となり、食品の品質を劣化させるので好ましくない。

また、特許文献２に記載された従来技術のような直冷式の冷蔵庫は、強制循環式に比べると蒸発器への着霜が少なく、貯蔵室内の乾燥度も低い。しかしながら、蒸発器の除霜が困難であるという問題点がある。

即ち、蒸発器が貯蔵室の周壁若しくは内部に配設される直冷式では、霜を溶かすために蒸発器の温度を上昇させると、貯蔵室内の温度が上昇し易い。そのため、除霜後の冷却負荷が増大して、消費電力量が大きくなる。

また、冷凍室内の温度上昇によって冷凍室内の温度変化が大きくなると、冷凍されている食品と周囲の空気との温度差が大きくなり、水蒸気圧差に起因する水分昇華により食品が乾燥し、いわゆる冷凍焼けが生ずる。また、大きな温度変化により、食品の解凍、再凍結が起こると、食品内部の氷結晶が大きくなり、食品の細胞が破壊されてしまうという、いわゆるドリップの問題もある。

また更に、直冷式の冷蔵庫では、蒸発器を加熱する除霜用の電気ヒータ等の他に、除霜によって生ずる水が貯蔵室内で再凍結することを防止するための電気ヒータ等も必要になる。これら凍結防止用の電気ヒータ等によって電力が消費されると共に、冷却負荷が増大するので、冷却のための消費電力量が増大する。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、貯蔵室の乾燥を抑制して除霜の回数を減らし消費電力量を削減することができる省エネルギ性に優れた冷蔵庫を提供することにある。

本発明の冷蔵庫は、少なくとも冷蔵室と冷凍室とに区画される貯蔵室と、前記冷凍室の奥面に仕切板で仕切られて前記貯蔵室につながる供給風路と、前記供給風路の奥側に形成され前記供給風路につながる冷却室に配設される第１の蒸発器と、前記冷凍室の内部に配設される第２の蒸発器と、前記第２の蒸発器につながる冷媒経路に冷媒を流すか否かを切り替える切替弁と、前記第１の蒸発器で冷却された空気を前記冷却室から前記貯蔵室へと流す送風機と、前記冷蔵室につながる前記供給風路に介装される第１の風路開閉器と、前記仕切板に形成され前記供給風路と前記冷凍室をつなぐ吹出口に配設される第２の風路開閉器と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の冷蔵庫は、前記切替弁、第１の絞り手段、前記第１の蒸発器に順次つながる第１の冷媒経路と、前記切替弁、第２の絞り手段、前記第２の蒸発器、前記第１の蒸発器に順次つながる第２の冷媒経路と、を有し、前記切替弁は、凝縮器の出口の冷媒経路を前記第１の冷媒経路及び前記第２の冷媒経路の何れか一方に接続することを特徴とする。

また、本発明の冷蔵庫は、前記貯蔵室の冷却負荷を検出する負荷検出手段を有し、前記負荷検出手段で検出される冷却負荷が所定の値よりも低い場合に、前記切替弁を切り替えて前記第２の蒸発器に冷媒を流す冷凍室直冷運転を実行することを特徴とする。

また、本発明の冷蔵庫は、前記冷凍室直冷運転において、前記送風機を停止し、前記第２の風路開閉器を閉じることを特徴とする。

また、本発明の冷蔵庫は、前記冷凍室直冷運転において、前記送風機を停止し、前記第２の風路開閉器を閉じてから所定の時間が経過したら、前記送風機を稼動し、前記第２の風路開閉器を開くことを特徴とする。

本発明の冷蔵庫によれば、冷却室に配設される強制循環式の第１の蒸発器と、冷凍室の内部に配設される直冷式の第２の蒸発器と、冷媒経路を切り替える切替弁と、冷蔵室につながる供給風路に介装される第１の風路開閉器と、冷凍室につながる供給風路に介装される第２の風路開閉器と、を備える。

これにより、切替弁を切り替え、第１の風路開閉器及び第２の風路開閉器を夫々開閉することにより、冷蔵室については、強制循環式の冷却を、冷凍室については、強制循環式の冷却と直冷式の冷却とを切り替えて実行することができる。その結果、除霜回数を減らして省エネルギ化を図ることができる。

具体的には、冷媒を第２の蒸発器に流すように切替弁を切り替え、冷凍室につながる第２の風路開閉器を閉じて圧縮機を稼動することにより、送風機を稼動することなく、第２の蒸発器によって冷凍室内を冷却することができる。

これにより、第１の蒸発器への着霜を減らし、冷凍室の過度の乾燥を抑制して、従来技術の強制循環式の冷蔵庫に比べて、除霜運転の頻度を下げることができる。その結果、除霜のための消費電力量を削減することができると共に、冷凍室内の食品の乾燥を抑制することができる。また、送風機の消費電力量も削減することができる。

また、冷媒を第１の蒸発器に流すように切替弁を切り替え、冷凍室につながる第２の風路開閉器を開いて圧縮機及び送風機を稼動することにより、第１の蒸発器によって冷凍室内を冷却することができる。

これにより、第１の蒸発器に霜を付着させて第２の蒸発器への着霜を減らし、従来技術の直冷式の冷蔵庫に比べて、第２の蒸発器の除霜回数を減らすことができる。その結果、除霜のための消費電力量を削減することができると共に、冷凍室内の温度上昇を抑制でき、冷凍室に保存される食品の品質を長期に亘って良好に保持することができる。

また、送風機を稼動して第１の風路開閉器を開くことにより、第１の蒸発器に付着した霜の融解熱を利用して冷蔵室を冷却することができると共に、霜の水分によって冷蔵室内を加湿することができる。これにより、省エネルギで高効率な冷却が可能になると共に、冷蔵室内の食品の乾燥を抑止して、その品質を保持することができる。

また、本発明の冷蔵庫によれば、冷凍サイクル回路に、切替弁、第１の絞り手段、第１の蒸発器に順次つながる第１の冷媒経路と、切替弁、第２の絞り手段、第２の蒸発器、第１の蒸発器に順次つながる第２の冷媒経路と、を形成し、切替弁によって、凝縮器の出口の冷媒経路を第１の冷媒経路及び第２の冷媒経路の何れか一方に接続するよう切り替える。

切替弁によって第１の冷媒経路に切り替えることにより、第１の蒸発器のみに冷媒を流して貯蔵室を冷却することができる。即ち、第２の蒸発器への着霜を防止しつつ、冷蔵室及び冷凍室を夫々好適に冷却することができる。

他方、切替弁によって第２の冷媒経路に切り替えることにより、第１の蒸発器と第２の蒸発器とが直列に接続されて、第２の蒸発器で冷凍室の内部を直接冷却しつつ、循環される空気を第１の蒸発器で冷却して除湿することができる。その結果、第２の蒸発器への着霜を抑制しつつ、第１の蒸発器及び第２の蒸発器の双方を利用して冷凍室を効率良く冷却することができる。

また、第２の冷媒経路を使用する際、第２の蒸発器を出た冷媒は第１の蒸発器に流れるので、第１の蒸発器に余剰な液冷媒を貯留することができる。これにより、圧縮機への液冷媒の戻りを防止することができるので、アキュームレータ等の内容積を小さくすることができる。

また、本発明の冷蔵庫によれば、貯蔵室の冷却負荷を検出する負荷検出手段を設け、負荷検出手段で検出される冷却負荷が所定の値よりも低い場合に、切替弁を切り替えて第２の蒸発器に冷媒を流す冷凍室直冷運転を実行する。これにより、冷凍室の乾燥を抑制しつつ、第２の蒸発器で冷凍室を高効率に冷却することができる。また、第２の蒸発器への着霜を少なく抑えることができる。

また、本発明の冷蔵庫によれば、冷凍室直冷運転において、送風機を停止し、第２の風路開閉器を閉じることにより、強制循環を停止して、第２の蒸発器のみによって冷凍室を冷却することができる。これにより、冷凍室の乾燥を抑制しつつ、更に効率の良い冷却が可能となる。

また、本発明の冷蔵庫によれば、冷凍室直冷運転において、送風機を停止し、第２の風路開閉器を閉じてから所定の時間が経過したら、送風機を稼動し、第２の風路開閉器を開く。これにより、冷凍室直冷運転中に、冷凍室と冷却室との間に空気を強制循環させて、第１の蒸発器に霜を付着させることができる。その結果、第２の蒸発器への着霜を抑制できる。また、第１の蒸発器で回収した水分は、冷蔵室への加湿運転に利用することができる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫の概略を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の制御系統を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の運転制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る冷蔵庫を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る冷蔵庫１の概略を示す構成図である。図１では、冷蔵庫１の側面断面を示す略図と冷凍サイクル回路２０を示す略図とを重ねている。図１に示すように、冷蔵庫１は、本体としての断熱箱体２を備え、該断熱箱体２の内部に食品等を貯蔵する貯蔵室を形成している。

貯蔵室の内部は、保存温度の異なる２つの収納室、即ち冷蔵温度域の冷蔵室３と冷凍温度域の冷凍室４とに区分されている。冷蔵室３と、その下段に位置する冷凍室４との間は、断熱仕切壁７によって仕切られている。冷蔵室３及び冷凍室４の内部には、食品等を収納するための棚（図示せず）や収納容器（図示せず）等が配設される。

冷蔵庫１の本体である断熱箱体２は、前面に開口部を有する鋼板製の外箱２ａと、該外箱２ａ内に間隙を持たせて配設される合成樹脂製の内箱２ｂと、前記外箱２ａと内箱２ｂとの間隙に充填発泡される発泡ポリウレタン製の断熱材２ｃと、から構成されている。

断熱箱体２の前面は開口しており、冷蔵室３及び冷凍室４に夫々対応する前記開口には、各々断熱性の扉５、６が開閉自在に設けられている。なお、扉５、６の庫内側に、収納ポケット等を設けても良い。また、冷蔵庫１は、扉５、６の開閉を検知する扉開閉センサ３４を備えている。

なお、貯蔵室を更に細かく区画して、例えば、製氷室や野菜室等、その他の収納室を形成し、各収納室に夫々対応する複数の扉を設けることもできる。そして、各収納室に、各扉と一体となって引き出し可能な、収納容器等を設けても良い。

冷蔵室３の奥面及び天面には、後述する第１の蒸発器２２で冷却された空気を冷蔵室３の内部へと導く供給風路１０が形成されている。供給風路１０は、冷蔵室３の奥面を構成する合成樹脂製の仕切体と断熱箱体２の内箱２ｂとによって挟まれた空間である。前記仕切体には、供給風路１０内を流通してきた冷気を冷蔵室３の内部へと供給するための吹出口が形成されている。

冷凍室４の奥面には、冷凍室４及び供給風路１０につながる供給風路９が形成されている。供給風路９は、合成樹脂製の仕切体によって冷凍室４と仕切られている。そして、前記仕切体には、冷凍室４へと冷気を流す吹出口が形成されており、その吹出口には、第２の風路開閉器としての冷凍ダンパ１２（以下、「Ｆダンパ１２」と言う。）が配設されている。

また、冷蔵室３につながる供給風路１０には、第１風路開閉器としての冷蔵ダンパ１１（以下、「Ｒダンパ１１」と言う。）が設けられる。即ち、供給風路９と供給風路１０とは、Ｒダンパ１１を介して連通している。

Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２は、一辺が回動自在に軸支された開閉蓋としての板状体と駆動モータとからなるモータダンパである。尚、第１風路開閉器若しくは第２の風路開閉器としては、これに限定されるものではなく、例えば、スライド式の開閉板を用いたもの等、他の形式の開閉装置を採用することも可能である。

Ｒダンパ１１を開閉することにより、供給風路９から供給風路１０に空気を流すか否かを調節することができる。また、Ｒダンパ１１の適切な開閉動作を行うことにより、冷蔵室３に供給する冷気の流量を調節することができる。

また、Ｆダンパ１２を開閉することにより、供給風路９から冷凍室４に空気を流すか否かを調節することができる。Ｆダンパ１２の適切な開閉動作を行うことにより、冷凍室４に供給する冷気の流量を調節することができる。

供給風路９の奥側の断熱箱内２の内部には、合成樹脂製の仕切体によって供給風路９と仕切られて、冷却室８が形成されている。冷却室８の内部には、そこを循環する空気を冷却するための第１の蒸発器２２が配設されている。第１の蒸発器２２の詳細については、後述する。

また、冷却室８の内部の第１の蒸発器２２の下方には、第１の蒸発器２２に付着した霜を融かして除去する除霜手段として、図示しない除霜ヒータが設けられている。また、冷却室８の下部には、冷凍室４から冷却室８へと空気を戻すための戻り口が設けられている。

冷却室８の上部には、供給風路９につながる開口である送り口が形成され、その送り口には、冷気を循環させるための送風機１３が取り付けられている。即ち、送風機１３は、第１の蒸発器２２で冷却された空気を冷却室８から貯蔵室へと流すものである。送風機１３は、回転式のプロペラファンと、ファンモータ（図示せず）と、風洞が形成されたケーシング（図示せず）と、を有する軸流送風機である。なお、送風機１３として、例えば、ケーシングを備えない形式のプロペラファンとモータとの組み合わせや、シロッコファン等、その他の形式の送風機を採用しても構わない。

冷蔵室３の内部には、冷蔵室３の内部の温度を検出する冷蔵室温度センサ１８（以下、「Ｒセンサ１８」と言う。）が設けられる。冷凍室４の内部には、冷凍室４の内部の温度を検出する冷凍室温度センサ１９（以下、「Ｆセンサ１９」と言う。）が設けられる。なお、Ｒセンサ１８及びＦセンサ１９を取り付ける位置は、図１に示す位置に限定されない。また、冷蔵庫１は、庫外の温度を検出する庫外温度センサ３３を備えている。

冷蔵庫１は、冷却手段として蒸気圧縮式の冷凍サイクル回路２０を備える。冷凍サイクル回路２０は、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、圧縮された高温高圧の冷媒と庫外の空気との間で熱交換を行って冷媒を凝縮させる凝縮器２４と、を有する。圧縮機２１及び凝縮器２４の一部及び凝縮器２４に送風する放熱ファン（図示せず）等は、冷蔵庫１の下部奥側に設けられる機械室に配設される。なお、冷蔵庫１では、冷凍サイクル回路２０の冷媒としてイソブタン（Ｒ６００ａ）を用いている。

また、冷凍サイクル回路２０は、冷却室８の内部に配設されて強制循環式の冷却を行う第１の蒸発器２２と、冷凍室４の内部に配設されて直冷式の冷却を行う第２の蒸発器２３と、を有する。第１の蒸発器２２は、例えば、伝熱管の内部を冷媒流路とするフィンチューブ式の熱交換器である。第１の蒸発器２２を流れる冷媒は、冷却室８を流れる空気と熱交換して蒸発する。これにより、冷却室８を流れる空気が冷やされ、その冷やされた空気が冷蔵室３及び冷凍室４に供給される。なお、第１の蒸発器２２として、他の形式の熱交換器、例えば、扁平多孔管や異形管を用いた熱交換器等、を採用することも可能である。

第２の蒸発器２３としては、例えば、伝熱管の内部を冷媒流路として伝熱管の外面に伝熱促進用のワイヤやフィン等を備えた各種熱交換器を採用し得る。また、第２の蒸発器２３は、一対の鋼板を重ね合わせて接合し、該鋼板の間に冷媒流路を形成した、いわゆるロールボンド式の熱交換器であっても良い。第２の蒸発器２３を流れる冷媒は、冷凍室４内の空気と熱交換して蒸発する。これにより、冷凍室４が冷却される。

第１の蒸発器２２及び第２の蒸発器２３には、高圧の液冷媒を絞り膨張させる第１の絞り手段２６及び第２の絞り手段２７が夫々接続される。第１の絞り手段２６及び第２の絞り手段２７の上流側には、第２の蒸発器２３につながる冷媒経路（第２の冷媒経路Ｂ）に冷媒を流すか否かを切り替える切替弁としての三方弁２５が設けられる。

即ち、冷凍サイクル回路２０は、三方弁２５、第１の絞り手段２６、第１の蒸発器２２に順次つながる第１の冷媒経路Ａと、三方弁２５、第２の絞り手段２７、第２の蒸発器２３、第１の蒸発器２２に順次つながる第２の冷媒経路Ｂと、を有する。そして、三方弁２５を切り替えることにより、凝縮器２４の出口側の冷媒経路は、第１の冷媒経路Ａ及び第２の冷媒経路Ｂの何れか一方に接続される。なお、三方弁２５は、第１の冷媒経路Ａ及び第２の冷媒経路Ｂの双方を閉じることも可能である。

ここで、第１の絞り手段２６及び第２の絞り手段２７としては、例えば、キャピラリーチューブや電子式膨張弁等を採用し得る。第１の絞り手段２６及び第２の絞り手段２７に夫々全閉可能な電子式膨張弁を採用する場合には、第１の絞り手段２６及び第２の絞り手段２７を択一的に開状態にすることにより、三方弁２５を省略することも可能である。即ち、第１の絞り手段２６及び第２の絞り手段２７としての電子式膨張弁を、冷媒経路を切り替える切替弁として利用することができる。また、三方弁２５に代わる切替弁として、第１の冷媒経路Ａ及び第２の冷媒経路Ｂに夫々電磁開閉弁等を設けても良い。

図２は、冷蔵庫１の制御系統を示すブロック図である。図２に示すように、冷蔵庫１は、各構成機器を制御する制御装置３０を備えている。制御装置３０は、所定の演算を実行するマイクロプロセッサを備えた制御手段であり、時間演算を実行するタイマ３１を有する。

制御装置３０の入力には、冷凍室４（図1参照）の温度を検出するＦセンサ１９、冷蔵室３（図１参照）の温度を検出するＲセンサ１８、利用者が各種設定値を入力する操作パネル３２、庫外温度センサ３３及び扉開閉センサ３４が接続される。

Ｆセンサ１９、Ｒセンサ１８、庫外温度センサ３３及び扉開閉センサ３４は、制御装置３０が冷却負荷の演算に必要な情報を検出するための負荷検出手段である。また、制御装置３０は、その他の負荷検出手段として、圧縮機２１の負荷（電流、電圧）を検出する機能を備える。

制御装置３０の出力には、Ｆダンパ１２、Ｒダンパ１１、圧縮機２１、送風機１３及び三方弁２５が接続される。なお、制御装置３０には、その他の図示しないセンサ類や制御対象機器が接続される。

制御装置３０は、Ｆセンサ１９、Ｒセンサ１８、操作パネル３２、庫外温度センサ３３及び扉開閉センサ３４等の入力に基づき所定の演算を実行し、Ｆダンパ１２、Ｒダンパ１１、圧縮機２１、送風機１３及び三方弁２５等を制御する。

次に、図３ないし図７を参照して、図１及び図２に示す冷蔵庫１の制御動作について詳細に説明する。図３は、冷蔵庫１の運転制御を示すフローチャートであり、運転モードの選択に関する制御フローを示している。

図３に示すように、制御装置３０（図２参照）は、通常・高負荷モードＭ１、省エネモードＭ２及びハイブリッド冷却モードＭ３の何れか１つのモードを選択する。具体的には、先ず、制御装置３０は、通常・高負荷モードＭ１の要件を満たすか否かを判別し（Ｓ１）、要件を満たせば（Ｓ１のＹＥＳ）、通常・高負荷モードＭ１を実行する。通常・高負荷モードＭ１の要件を満たさなければ（Ｓ１のＮＯ）、制御装置３０は、省エネモードＭ２を実行するか否かの判断を行い（Ｓ２）、省エネモードＭ２の要件を満たせば（Ｓ２のＹＥＳ）、省エネモードＭ２を実行する。他方、省エネモードＭ２の要件を満たさなければ（Ｓ２のＮＯ）、制御装置３０は、ハイブリッド冷却モードＭ３の判別行う（Ｓ３）。要件を満たせば（Ｓ３のＹＥＳ）、制御装置３０は、ハイブリッド冷却モードＭ３を選択し、要件を満たさなければ（Ｓ３のＮＯ）、ステップＳ１に戻り、運転モードの選択を継続する。

ここで、運転モードを選択する基準として、例えば、冷蔵庫１の冷却負荷を用いる。即ち、制御装置３０は、冷却負荷が所定の基準値（第１の基準値）以上であれば（Ｓ１のＹＥＳ）、通常・高負荷モードＭ１を実行する。また、冷却負荷が第１の基準値よりも小さく、第１の基準値よりも小さい所定の基準値（第２の基準値）以上である場合には（Ｓ２のＹＥＳ）、制御装置３０は、省エネモードＭ２を選択する。他方、冷却負荷が第２の基準値よりも小さければ（Ｓ３のＹＥＳ）、制御装置３０は、ハイブリッド冷却モードＭ３を選択する。

運転モードを選択するために用いる冷却負荷の値は、図１若しくは図２に示す、Ｒセンサ１８によって検出される冷蔵室３の温度、Ｆセンサ１９によって検出される冷凍室４の温度、庫外温度センサ３３によって検出される庫外の温度、扉開閉センサ３４によって検出される扉５、６の開閉状況、圧縮機２１の負荷、操作パネル３２から入力される各種設定値等に基づき所定の演算を実行することにより算出される。また、制御装置３０のタイマ３１及び学習機能等を利用して、冷却負荷の変化状況を記憶し、冷却負荷を予測する演算を実行しても良い。

次に、通常・高負荷モードＭ１における制御動作について詳細に説明する。図４は、冷蔵庫１の運転制御を示すフローチャートであり、通常・高負荷モードＭ１に関する制御フローを示している。

通常・高負荷モードＭ１では、図１に示す第１の蒸発器２２によって冷却される空気を強制循環させて、冷蔵室３及び冷凍室４を冷却する。冷却を行う際、Ｆダンパ１２は、常に開かれ、Ｒダンパ１１は、冷蔵室３の温度に基づき開閉制御される。

具体的には、図４に示すように、先ず、制御装置３０（図２参照）は、Ｆセンサ１９で検出される冷凍室４内の温度と所定の設定温度ＴＦとを比較して冷却運転の要否を判断する（Ｓ１０）。

ここで、設定温度ＴＦは、冷凍室４の冷却を開始または終了する基準となる温度である。詳しくは、設定温度ＴＦとしては、冷凍室４の冷却を開始する基準となる所定の設定値Ｆｏｎまたは冷凍室４の冷却を終了する基準となる所定の設定値Ｆｏｆｆが入力される。設定値Ｆｏｎ及び設定値Ｆｏｆｆは、冷却負荷の状況や操作パネル３２（図２参照）から入力される各種設定値等に基づき決定される基準温度であり、設定値Ｆｏｎは、設定値Ｆｏｆｆよりも高い値である。設定温度ＴＦとして、設定値Ｆｏｎ及び設定値Ｆｏｆｆを用いることにより、冷却の開始、停止の頻繁な切り替えが抑制され、安定した制御が可能となる。

ステップＳ１０において、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦよりも高ければ（Ｓ１０のＹＥＳ）、制御装置３０は、設定温度ＴＦに設定値Ｆｏｆｆを入力し、圧縮機２１及び送風機１３を稼動し、三方弁２５を第１の冷媒経路Ａに切り替え、Ｆダンパ１２を開く（Ｓ１１）。

これにより、圧縮機２１によって圧縮されて高温高圧となった冷媒は、凝縮器２４（図１参照）において放熱して凝縮し、第１の絞り手段２６（図１参照）によって減圧されて絞り膨張し、第１の蒸発器２２に流れる。第１の蒸発器２２において、低温の液冷媒は蒸発し、その冷媒との熱交換によって冷却室８内の空気が冷却される。そして、その冷却された空気が送風機１３によって送り出されて冷凍室４へと供給される。なお、ステップＳ１１において設定温度ＴＦに設定値Ｆｏｆｆを入力することにより、圧縮機２１及び送風機１３が起動して直ぐに冷却運転が終了することを抑制している。

次に、制御装置３０は、Ｒセンサ１８で検出される冷蔵室３内の温度と所定の設定温度ＴＲとを比較して冷蔵室３の冷却の要否を判断する（Ｓ１２）。

ここで、設定温度ＴＲは、冷蔵室３の冷却を開始または終了する基準となる温度である。詳しくは、設定温度ＴＲとしては、冷蔵室３の冷却を開始する基準となる所定の設定値Ｒｏｎまたは冷蔵室３の冷却を終了する基準となる所定の設定値Ｒｏｆｆが入力される。設定値Ｒｏｎ及び設定値Ｒｏｆｆは、冷却負荷の状況や操作パネル３２から入力される各種設定値等に基づき決定される基準温度であり、設定値Ｒｏｎは、設定値Ｒｏｆｆよりも高い値である。設定温度ＴＲとして設定値Ｒｏｎ及び設定値Ｒｏｆｆを用いるのは、冷却の開始と終了の基準値に差を設けて、開始及び停止の頻繁な繰り返しを抑制するためである。

ステップＳ１２において、冷蔵室３の温度が設定温度ＴＲよりも高ければ（Ｓ１２のＹＥＳ）、制御装置３０は、Ｒダンパ１１を開き、設定温度ＴＲに設定値Ｒｏｆｆを入力する（Ｓ１３）。Ｒダンパ１１を開くことにより、第１の蒸発器２２で冷却された空気が冷蔵室３へと流れ、冷蔵室３の冷却が行われる。なお、設定温度ＴＲに設定値Ｒｏｆｆを入力することにより、Ｒダンパ１１を開いてから直ぐに冷蔵室３の冷却が終了することを抑制でき、これにより、Ｒダンパ１１の開閉動作が頻繁に繰り返されることが抑制される。

他方、ステップＳ１２において、冷蔵室３の温度が設定温度ＴＲ以下であれば（Ｓ１２のＮＯ）、制御装置３０は、Ｒダンパ１１を閉じ、設定温度ＴＲに設定値Ｒｏｎを入力する（Ｓ１５）。これにより、冷蔵室３への冷気の供給が遮断される。また、設定温度ＴＲは、冷蔵室３の冷却を開始する基準温度である設定値Ｒｏｎに設定される。

また、ステップＳ１０において、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦ以下であれば（Ｓ１０のＮＯ）、制御装置３０は、設定温度ＴＦに設定値Ｆｏｎを入力し、圧縮機２１及び送風機１３を停止し、三方弁２５を閉じ、Ｆダンパ１２を閉じる（Ｓ１４）。これにより、冷却運転が停止される。

次に、省エネモードＭ２における制御動作について詳細に説明する。図５は、冷蔵庫１の運転制御を示すフローチャートであり、省エネモードＭ２に関する制御フローを示している。

省エネモードＭ２では、図１に示す第１の蒸発器２２によって冷却される空気を強制循環させて、冷蔵室３及び冷凍室４を冷却し、Ｒダンパ１１及びＦダンパ１２は、夫々冷蔵室３及び冷凍室４の温度に基づき開閉制御される。

具体的には、図５に示すように、先ず、制御装置３０（図２参照）は、圧縮機２１及び送風機１３を稼動し、三方弁２５を第１の冷媒経路Ａに切り替える（Ｓ２０）。これにより、第１の蒸発器２２による強制循環式の冷却が行われる。

そして、制御装置３０は、Ｆセンサ１９で検出される冷凍室４内の温度と設定温度ＴＦとを比較して冷凍室４の冷却の要否を判断する（Ｓ２１）。冷凍室４の温度が設定温度ＴＦよりも高ければ（Ｓ２１のＹＥＳ）、制御装置３０は、Ｆダンパ１２を開き、設定温度ＴＦに設定値Ｆｏｆｆを入力する。これにより、第１の蒸発器２２で冷却された空気が冷凍室４へと供給される。

他方、ステップＳ２１において、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦ以下であれば（Ｓ２１のＮＯ）、制御装置３０は、Ｆダンパ１２を閉じ、設定温度ＴＦに設定値Ｆｏｎを入力する（Ｓ２５）。Ｆダンパ１２を閉じることにより、冷凍室４の冷却が停止される。

また、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦよりも高く（Ｓ２１のＹＥＳ）、冷凍室４の冷却を行う場合（Ｓ２２）において、制御装置３０は、Ｆダンパ１２が開かれている状態の積算時間を計測する（Ｓ２３）。そして、制御装置３０は、Ｆダンパ１２が開かれている状態の積算時間がＦダンパ１２の開状態を維持する所定の上限値であるＦ冷却最大時間（以下、「時間Ｆｍａｘ」と言う。）を超えているか否かを判断する（Ｓ２４）。

Ｆダンパ１２が開かれている状態の積算時間が時間Ｆｍａｘを超えている場合には（Ｓ２４のＹＥＳ）、制御装置３０は、Ｆダンパ１２を閉じ、設定温度ＴＦに設定値Ｆｏｎを入力する（Ｓ２５）。Ｆダンパ１２を閉じることにより、冷凍室４への冷気の供給が停止される。即ち、Ｆダンパ１２が開かれている積算時間が時間Ｆｍａｘに達したら、冷凍室４の温度に関わらず冷凍室４の冷却が停止されて次ぎの冷却動作に切り替えられる。

他方、Ｆダンパ１２が開かれている状態の積算時間が時間Ｆｍａｘ以内である場合には（Ｓ２４のＮＯ）、制御装置３０は、ステップＳ１（図３参照）に戻り上述の制御動作を繰り返す。即ち、冷却負荷が同等であり（図３、Ｓ２のＹＥＳ）、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦより高ければ（Ｓ２１のＹＥＳ）、強制循環による冷凍室４の冷却が継続される。

次に、冷凍室４の冷却を停止した後（Ｓ２５）、制御装置３０は、Ｒセンサ１８で検出される冷蔵室３内の温度と設定温度ＴＲとを比較して冷蔵室３の冷却の要否を判断する（Ｓ２６）。冷蔵室３の温度が設定温度ＴＲよりも高ければ（Ｓ２６のＹＥＳ）、制御装置３０は、Ｒダンパ１１を開き、設定温度ＴＲに設定値Ｒｏｆｆを入力する（Ｓ２７）。Ｒダンパ１１を開くことにより、第１の蒸発器２２で冷却された空気が冷蔵室３へと流れ、冷蔵室３の冷却が行われる。

そして、制御装置３０は、Ｒダンパ１１が開かれている状態の積算時間を計測し（Ｓ２８）、その積算時間がＲダンパ１１の開状態を維持する所定の上限値であるＲ冷却最大時間（以下、「時間Ｒｍａｘ」と言う。）を超えているか否かを判断する（Ｓ２９）。

Ｒダンパ１１が開かれている状態の積算時間が時間Ｒｍａｘを超えている場合には（Ｓ２９のＹＥＳ）、制御装置３０は、Ｒダンパ１１を閉じ（Ｓ３０）、Ｒダンパ１１が開かれている状態の積算時間及びＦダンパ１２が開かれている状態の積算時間をリセットした後（Ｓ３１）、ステップＳ２２へと戻り、Ｆダンパ１２を開く。

即ち、Ｒダンパ１１が開かれている積算時間が時間Ｒｍａｘに達したら、制御装置３０は、冷蔵室３の温度に関わらず冷蔵室３の冷却を停止して、冷凍室４の冷却に切り替える。これにより、第１の蒸発器２２で冷却された空気は、所定の時間（時間Ｆｍａｘ、時間Ｒｍａｘ）で切り替えられて、冷蔵室３及び冷凍室４に交互に供給される。

他方、ステップＳ２９において、Ｒダンパ１１が開かれている状態の積算時間が時間Ｒｍａｘ以内である場合には（Ｓ２９のＮＯ）、制御装置３０は、ステップＳ１に戻り上述の制御動作を繰り返し、強制循環による冷蔵室３の冷却が継続される。

また、ステップＳ２６において、冷蔵室３の温度が設定温度ＴＲ以下であれば（Ｓ２６のＮＯ）、制御装置３０は、Ｒダンパ１１を閉じ、設定温度ＴＲに設定値Ｒｏｎを入力する（Ｓ３２）。これにより、冷蔵室３への冷気の供給が遮断される。

そして、制御装置３０は、Ｆセンサ１９で検出される冷凍室４内の温度と設定温度ＴＦとを比較して（Ｓ３３）、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦよりも高ければ（Ｓ３３のＹＥＳ）、ステップＳ１へ戻り、上述の制御動作を繰り返す。

他方、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦ以下であれば（Ｓ３３のＮＯ）、制御装置３０は、圧縮機２１及び送風機１３を停止し、三方弁２５を閉じる。これにより、冷却運転が停止される。そして、制御装置３０は、ステップＳ１の動作に戻る。

次に、ハイブリッド冷却モードＭ３における制御動作について詳細に説明する。図６及び図７は、冷蔵庫１の運転制御を示すフローチャートであり、ハイブリッド冷却モードＭ３に関する制御フローを示している。

ハイブリッド冷却モードＭ３では、図１に示す第１の蒸発器２２による強制循環式の冷却と、第２の蒸発器２３による直冷式の冷却（冷凍室直冷運転）が行われる。即ち、第１の蒸発器２２によって冷蔵室３及び冷凍室４が冷却され、第２の蒸発器２３によって冷凍室４が冷却される。

具体的には、図６に示すように、制御装置３０（図２参照）は、先ず、圧縮機２１を稼動し（Ｓ４０）、Ｆセンサ１９で検出される冷凍室４内の温度と設定温度ＴＦとを比較して冷凍室４の冷却の要否を判断する（Ｓ４１）。

冷凍室４の温度が設定温度ＴＦよりも高ければ（Ｓ４１のＹＥＳ）、制御装置３０は、
三方弁２５を第２の冷媒経路Ｂに切り替え、設定温度ＴＦに設定値Ｆｏｆｆを入力する（Ｓ４２）。三方弁２５を第２の冷媒経路Ｂに切り替えることにより、凝縮器２４（図１参照）を出た冷媒は、第２の絞り手段２７（図１参照）で減圧されて、第２の蒸発器２３へと流れる。これにより、第２の蒸発器２３による冷凍室４の冷却が行われる。

なお、第２の冷媒経路Ｂを使用する際、第２の蒸発器２３を出た冷媒は第１の蒸発器２２に流れるので、第１の蒸発器２２に余剰な液冷媒を貯留することができる。これにより、圧縮機２１への液冷媒の戻りを防止することができる。

次いで、制御装置３０は、Ｆダンパ１２を切り替えてからの経過時間を計測し（Ｓ４３）、Ｆダンパ１２を切り替えてからの経過時間が、所定の基準値であるＦダンパ切替インターバル（以下。「時間ｔ」と言う。）を超えているか否かを判断する（Ｓ４４）。

Ｆダンパ１２を切り替えてからの経過時間が基準となる時間ｔを経過していれば（Ｓ４４のＹＥＳ）、制御装置３０は、Ｆダンパ１２の開閉状態を判断し（Ｓ４５）、Ｆダンパ１２が閉じていれば（Ｓ４５のＹＥＳ）、Ｆダンパ１２を切り替えてからの経過時間をリセットし、送風機１３を低回転数で稼動し、Ｆダンパ１２を開く（Ｓ４６）。

これにより、冷凍室４の空気を冷却室８（図１参照）に循環させて、第１の蒸発器２２によって冷却することができる。その結果、第１の蒸発器２２に霜を付着させて、第２の蒸発器２３への着霜を減らすことができる。また、第１の蒸発器２２で回収した水分は、冷蔵室３への加湿運転に利用することができる。

他方、ステップＳ４５において、Ｆダンパ１２が開いている場合には（Ｓ４５のＮＯ）、制御装置３０は、Ｆダンパ１２を切り替えてからの経過時間をリセットし、送風機１３を停止し、Ｆダンパ１２を閉じる（Ｓ４９）。これにより、第１の蒸発器２２による冷凍室４の冷却が停止され、冷凍室４は、第２の蒸発器２３による直冷式の冷却のみによって冷やされる。これにより、第１の蒸発器２２への過度の着霜及び冷凍室４の乾燥が抑制されると共に、効率の良い冷却が可能となる。

また、ステップＳ４４において、Ｆダンパ１２を切り替えてからの経過時間が基準となる時間ｔを経過していなければ（Ｓ４４のＮＯ）、制御装置３０は、Ｆダンパ１２の開閉状態及び送風機１３の稼動状態を維持する。

このように、第２の蒸発器２３を利用する冷凍室直冷運転において、所定の時間ｔで、Ｆダンパ１２の開閉及び送風機１３の起動停止を繰り返すことにより、冷凍室４の乾燥を抑制しつつ第１の蒸発器２２及び第２の蒸発器２３への着霜を減らし、省エネルギを図ることができる。

次に、制御装置３０は、ステップＳ４７に進み、Ｆダンパ１２が開かれている状態の積算時間を計測し、その積算時間が時間Ｆｍａｘを超えているか判断する（Ｓ４８）。Ｆダンパ１２が開かれている状態の積算時間が時間Ｆｍａｘ以内である場合には（Ｓ４８のＮＯ）、制御装置３０は、ステップＳ１（図３参照）に戻り、上述の制御動作を繰り返す。即ち、冷却負荷が同等であり（図３、Ｓ３のＹＥＳ）、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦより高ければ（Ｓ４１のＹＥＳ）、第２の蒸発器２３による冷凍室直冷却運転が継続される。

他方、ステップＳ４８において、Ｆダンパ１２が開かれている積算時間が時間Ｆｍａｘを超えている場合（Ｓ４８のＹＥＳ）、若しくはステップＳ４１において、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦ以下であれば（Ｓ４１のＮＯ）、制御装置３０は、図７に示すように、Ｆダンパ１２を閉じ、三方弁２５を第１の冷媒経路Ａに切り替える。これにより、冷凍室４への冷気の供給が停止されると共に、第２の蒸発器２３による冷凍室直冷却運転が停止される。

次いで、制御装置３０は、設定温度ＴＦに設定値Ｆｏｎを入力し（Ｓ５１）、Ｒセンサ１８で検出される冷蔵室３内の温度と設定温度ＴＲとを比較して冷蔵室３の冷却の要否を判断する（Ｓ５２）。

冷蔵室３の温度が設定温度ＴＲよりも高ければ（Ｓ５２のＹＥＳ）、制御装置３０は、Ｒダンパ１１を開き、送風機１３を起動し、設定温度ＴＲに設定値Ｒｏｆｆを入力する（Ｓ５３）。これにより、第１の蒸発器２２で冷却された空気が冷蔵室３へと流れ、冷蔵室３の冷却が行われる。

そして、制御装置３０は、Ｒダンパ１１が開かれている状態の積算時間を計測し（Ｓ５４）、その積算時間が時間Ｒｍａｘを超えているか否かを判断する（Ｓ５５）。Ｒダンパ１１の開状態の積算時間が時間Ｒｍａｘを超えている場合には（Ｓ５５のＹＥＳ）、制御装置３０は、Ｒダンパ１１を閉じ（Ｓ５６）、Ｒダンパ１１が開かれている状態の積算時間、Ｆダンパ１２が開かれている状態の積算時間及びＦダンパ１２を切り替えてからの経過時間をリセットした後（Ｓ５７）、図６に示すステップ４２へと戻り、三方弁２５を第２の冷媒経路Ｂに切り替える。

このように、第１の蒸発器２２による冷蔵室３の強制循環式の冷却と、第２の蒸発器２３による冷凍室４の直冷式の冷却とは、所定の時間（時間Ｆｍａｘ、時間Ｒｍａｘ）で切り替えられて、交互に実行される。

他方、図７に示すステップＳ５５において、Ｒダンパ１１が開かれている状態の積算時間が時間Ｒｍａｘ以内である場合には（Ｓ５５のＮＯ）、制御装置３０は、ステップＳ１（図３参照）に戻り上述の制御動作を繰り返し、強制循環による冷蔵室３の冷却が継続される。

また、ステップＳ５２において、冷蔵室３の温度が設定温度ＴＲ以下であれば（Ｓ５２のＮＯ）、制御装置３０は、Ｒダンパ１１を閉じ、送風機１３を停止し、設定温度ＴＲに設定値Ｒｏｎを入力する（Ｓ５８）。これにより、冷蔵室３への冷気の供給が遮断される。

そして、制御装置３０は、Ｆセンサ１９で検出される冷凍室４内の温度と設定温度ＴＦとを比較して（Ｓ５９）、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦよりも高ければ（Ｓ５９のＹＥＳ）、ステップＳ１へ戻り、上述の制御動作を繰り返す。

他方、冷凍室４の温度が設定温度ＴＦ以下であれば（Ｓ５９のＮＯ）、制御装置３０は、圧縮機２１を停止して、三方弁２５を閉じる。これにより、冷却運転が停止される。そして、制御装置３０は、ステップＳ１の動作に戻る。

以上説明の如く、冷蔵庫１によれば、第１の蒸発器２２による強制循環式の冷却と、第２の蒸発器２３による直冷式の冷却とを組み合わせることにより、除霜の回数を減らし消費電力量を削減することができる。また、冷蔵室３及び冷凍室４の乾燥を抑制すると共に、温度変化を小さく抑えることができ、貯蔵室に保存される食品等の品質劣化を抑制することができる。

なお、上記の例では、圧縮機２１を稼動して冷蔵室３を冷却する例を示したが、圧縮機２１を停止した状態で、送風機１３を稼動してＲバンパ１１を開くことにより、第１の蒸発器２２に付着した霜の融解熱を利用して冷蔵室３を冷却することも可能である。これにより、冷却のための消費電力量及び除霜のための消費電力量を削減することができ、更なる省エネルギを図ることができる。また、霜の水分によって冷蔵室３内を加湿することができるので、冷蔵室３内の食品の乾燥を抑え、その品質を保持することができる。

本発明は、上記の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で、種々の変更が可能である。

１ 冷蔵庫
２ 断熱箱体
３ 冷蔵室
４ 冷凍室
８ 冷却室
９ 供給風路
１０ 供給風路
１１ Ｒダンパ
１２ Ｆダンパ
１３ 送風機
１８ Ｒセンサ
１９ Ｆセンサ
２０ 冷凍サイクル回路
２１ 圧縮機
２２ 第１の蒸発器
２３ 第２の蒸発器
２４ 凝縮器
２５ 三方弁
２６ 第１の絞り手段
２７ 第２の絞り手段
３３ 庫外温度センサ
３４ 扉開閉センサ
Ａ 第１の冷媒経路
Ｂ 第２の冷媒経路

Claims (5)

1. 少なくとも冷蔵室と冷凍室とに区画される貯蔵室と、
   前記冷凍室の奥面に仕切板で仕切られて前記貯蔵室につながる供給風路と、
   前記供給風路の奥側に形成され前記供給風路につながる冷却室に配設される第１の蒸発器と、
   前記冷凍室の内部に配設される第２の蒸発器と、
   前記第２の蒸発器につながる冷媒経路に冷媒を流すか否かを切り替える切替弁と、
   前記第１の蒸発器で冷却された空気を前記冷却室から前記貯蔵室へと流す送風機と、
   前記冷蔵室につながる前記供給風路に介装される第１の風路開閉器と、
   前記仕切板に形成され前記供給風路と前記冷凍室をつなぐ吹出口に配設される第２の風路開閉器と、を具備することを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記切替弁、第１の絞り手段、前記第１の蒸発器に順次つながる第１の冷媒経路と、
   前記切替弁、第２の絞り手段、前記第２の蒸発器、前記第１の蒸発器に順次つながる第２の冷媒経路と、を有し、
   前記切替弁は、凝縮器の出口の冷媒経路を前記第１の冷媒経路及び前記第２の冷媒経路の何れか一方に接続することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記貯蔵室の冷却負荷を検出する負荷検出手段を有し、
   前記負荷検出手段で検出される冷却負荷が所定の値よりも低い場合に、前記切替弁を切り替えて前記第２の蒸発器に冷媒を流す冷凍室直冷運転を実行することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記冷凍室直冷運転において、前記送風機を停止し、前記第２の風路開閉器を閉じることを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
5. 前記冷凍室直冷運転において、前記送風機を停止し、前記第２の風路開閉器を閉じてから所定の時間が経過したら、前記送風機を稼動し、前記第２の風路開閉器を開くことを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。

Images