JP6539093B2

JP6539093B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP6539093B2
Application number: JP2015085568A
Authority: JP
Inventors: 大平　昭義; 昭義大平; 慎一郎岡留; 利広小松; 康仁福井; 山下　太一郎; 太一郎山下
Original assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-04-20
Also published as: CN106066110B; JP2016205669A; CN106066110A

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、特許文献１が知られている。
特許文献１は、冷媒切換流路として、「４方弁２４→放熱パイプ１７→防露パイプ１８」の順で冷媒を流して省エネルギー性能を優先する第１の切換状態と、「４方弁２４→防露パイプ１８→放熱パイプ１７」の順で冷媒を流して防露を優先する第２の切換状態とを開示している（００１４、図１、２）。放熱パイプ１７は冷蔵庫本体１の背面部に埋設され、防露パイプ１８は貯蔵室２〜６の前面開口部の周縁部に位置する仕切部に装着されている（００１０）。
第１の切換状態では、放熱パイプ１７により温度が低下した冷媒を防露パイプ１８に流すことができるとしている（００１４）。また、第２の切換状態では、放熱パイプ１７よりも先に防露パイプ１８に冷媒を流すことにより、温度の高い冷媒を防露パイプ１８に流すことができるとしている。

特開２０１２−１７９２０号公報

特許文献１では、冷媒が流れる順番について、放熱パイプ１７が防露パイプ１８の先か後かを４方弁２４により切換可能としている。第１の切換状態では放熱パイプ１７で放熱した冷媒が防露パイプ１８に流入し、防露パイプ１８内で徐々に低温になるので、防露パイプ１８の上流側（放熱パイプ１７側）は、気液二相域又は液相域の上流側の冷媒が流れ、比較的高温になる。一方、第２の切換状態では放熱パイプ１７を経る前の冷媒が防露パイプ１８に流入するので、防露パイプ１８の下流側（放熱パイプ１７側）の冷媒も、基本的に気液二相域又は液相域の上流側であるので、比較的高温の冷媒である。このため、第１の切換え状態の場合も第２の切換状態の場合も、防露パイプ１８の放熱パイプ１７側（第１の切換え状態の上流側、第２の切換え状態の下流側）は比較的高温の冷媒が流れるので、庫内への熱流入量が大きくなり、省エネ性に改善の余地がある。

上記課題に鑑みてなされた第一の本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、箱体の機械室、側面、天面及び背面の一箇所以上に設けた放熱器と、前記箱体の開口縁に設けられ、前記圧縮機が圧縮した冷媒が流れる結露抑制器と、流路切換え部と、減圧部と、冷却器と、を有する冷凍サイクルを備える冷蔵庫であって、前記流路切換え部は、前記放熱器、前記結露抑制器の一端側から他端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第一状態と、前記放熱器、前記結露抑制器の他端側から一端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第二状態と、を実行可能で、前記冷却器の除霜運転を実行可能で、前記第一状態から前記第二状態に切替えてから前記除霜運転を開始することを特徴とする。
また、上記事情に鑑みてなされた第二の本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、箱体の機械室、側面、天面及び背面の一箇所以上に設けた放熱器と、前記箱体の開口縁に設けられ、前記圧縮機が圧縮した冷媒が流れる結露抑制器と、流路切換え部と、減圧部と、を有する冷凍サイクルを備える冷蔵庫であって、前記流路切換え部は、前記放熱器、前記結露抑制器の一端側から他端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第一状態と、前記放熱器、前記結露抑制器の他端側から一端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第二状態と、を実行可能で、湿度センサと、前記結露抑制器の一端側及び他端側にそれぞれ配された温度センサと、を有し、前記他端側の温度が露点温度以下になったと検知した後に、前記第一状態から前記第二状態へ切換え、前記一端側の温度が露点温度以下になったと検知した後に、前記第二状態から前記第一状態へ切換えることを特徴とする。
また、上記事情に鑑みてなされた第三の本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、箱体の機械室、側面、天面及び背面の一箇所以上に設けた放熱器と、前記箱体の開口縁に設けられ、前記圧縮機が圧縮した冷媒が流れる結露抑制器と、流路切換え部と、減圧部と、を有する冷凍サイクルを備える冷蔵庫であって、前記流路切換え部は、前記放熱器、前記結露抑制器の一端側から他端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第一状態と、前記放熱器、前記結露抑制器の他端側から一端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第二状態と、を実行可能で、冷却運転中は基本的に前記第一状態とし、前記圧縮機を停止する直前に前記第二状態に切換えることを特徴とする。

実施例１の冷蔵庫の正面図図１のＡ−Ａ断面図実施例１の冷蔵庫に設けた放熱器の配置を示す図実施例１の断熱仕切り壁の断面模式図実施例１の冷蔵庫の冷凍サイクルの構成の概略図実施例１の放熱器配管内部における冷媒の状態を模式的に表した図実施例１の放熱器配管内部における冷媒の状態を模式的に表した図（液相域拡大の場合）実施例１のモリエル線図実施例１の結露抑制器を構成する配管表面の温度分布の概略を説明する図実施例１の冷蔵庫の冷凍サイクルの切換構成を示す図実施例１の結露抑制器を構成する配管表面の温度分布の概略を示す図（第一状態と第二状態とを組合せた場合）実施例２の冷蔵庫の冷凍サイクルの構成図実施例２の仕切りカバーの表面温度の経時変化を示す図実施例２の結露抑制器の加熱制御のイメージ図実施例３の冷凍サイクルの構成図実施例３の冷凍サイクルの構成図（減圧部７３を選択した場合）実施例３の冷凍サイクルの構成図（減圧部６７を選択した場合）

以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、また、同様の説明は繰り返さない。

本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々独立した存在である必要はなく、例えば、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、或る構成要素が他の構成要素の一部であること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、を許容する。

本実施例によれば、冷蔵庫の箱体前面の開口縁に設けた結露抑制器に流れる冷媒の温度を、結露を抑制しつつ比較的低温に維持し、また、結露抑制器を流れる冷媒の温度の時間平均をより近い値にできる。これにより、省エネルギー性能を向上させた冷蔵庫を提供できる。

［冷蔵庫１と開口縁］
図１は実施例１の冷蔵庫１の正面図である。冷蔵庫１の箱体１０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の順番で貯蔵室を有している。冷蔵庫１はそれぞれの貯蔵室の開口を開閉するドアを備えている。これらのドアは、左右に分割された回転式で、冷蔵室２の開口を開閉する冷蔵室ドア２ａ、２ｂと、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６の開口をそれぞれ開閉する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である。以下では、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５は、まとめて冷凍室７と呼ぶ。

ドア２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａの閉状態で、ドア２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａが接する箱体１０の断熱仕切り壁２８、４０、２９の前方端部には、それぞれ仕切りカバー３６ａ、３６ｂ、３６ｃを設けてある。また、冷蔵庫１の底面部に設けた断熱仕切り壁４６の前方にも、仕切りカバー３６ｄを設けている。なお、箱体１０のうち、ドア２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａが閉状態で接する箇所を開口縁と呼び、仕切りカバー（仕切り部）３６はこの開口縁に設けられている。

引き出し式のドア３ａ、４ａ、５ａ、６ａを開くと、庫外の空気が開口に接触するため結露が生じるおそれがある。このため、これらのドア近くの開口には、冷媒が流れる配管（結露抑制器５３）を設けている。結露抑制器５３に温冷媒を供給することで、開口縁の結露を抑制できる。結露抑制器５３は、仕切りカバー３６で覆われている。

図２は図１のＡ−Ａ断面図である。断熱仕切壁２８によって、冷蔵室２、上段冷凍室４及び製氷室３が隔てられ、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。

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の上方に設けたファン９により、冷却器１４と熱交換した冷気が冷蔵室２、上段冷凍室４、下段冷凍室５、製氷室３の各貯蔵室へ送られる。

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を閉にして冷蔵室２に冷気を送る。

冷凍室７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２１を開にして上段冷凍室４、下段冷凍室５、及び製氷室３に冷気を送る。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。

［放熱器５０−５２、結露抑制器５３］
図３は冷蔵庫１に設けた放熱器の配置を示す図である。放熱器としては、例えば箱体１０の表面近傍に配した冷媒が流れる配管を採用できる。第一の放熱器５０は、冷蔵庫１の背面側下部に設けた機械室３９内に設置してある。第二の放熱器５１と第三の放熱器５２は冷蔵庫１の側面断熱壁内に埋設している。結露抑制器５３は、開口縁の一部又は全部に配設されている。第二の放熱器５１、第三の放熱器５２は、冷蔵庫１の側面に代えて天面や背面に沿って配置してもよい。また、第一の放熱器５０、第二の放熱器５１及び第三の放熱器５２を全部備えることが好ましいが、何れか一つ以上を備えていればよい。

結露抑制器５３は、野菜室６付近（領域Ａ）、冷凍室５の中間（領域Ｂ）、冷凍室７の上部付近（領域Ｃ）に設けられており、冷媒からの放熱によって開口縁を加熱している。結露抑制器５３の端部は、冷媒が流れる配管が開口縁から離間する部分と考えてもよい。図３では、冷媒が機械室３９側から野菜室６下方の開口縁に向かって流れ、冷凍室７の開口縁を経た後に、冷凍室７及び野菜室６側方の開口縁を経てから機械室３９側へ向かって流れる場合を例示している。この場合、結露抑制器５３は、後述するパイプ５７から野菜室６下方の開口縁に至った点ｄを一端と、野菜室６側方の開口縁からパイプ５８を経て流路切換え弁４８へ向かい始める点ｆを他端と考えることができる。結露抑制器５３は、冷凍室ドア３ａ、４ａ、５ａに接する開口縁を含んで設けているが、野菜室のドア６ａに接する開口縁や観音式の冷蔵室のドア２ａ、２ｂに接する開口縁を含んで設けても良い。なお、冷蔵庫１の冷蔵室や冷凍室の室数は特に限定されない。また、各貯蔵室のドアタイプは引き出し式と観音式の何れでも良い。

図４は開口縁の一例である断熱仕切り壁２９、４０の断面模式図である。ドア３ａ、４ａ、５ａが接する又は近傍に位置する仕切りカバー３６ｂ、３６ｃと略接触するように、結露抑制器５３のパイプを設けている。結露抑制器５３に冷媒を流すと、熱４４により仕切りカバー３６ａ、３６ｂ、３６ｃを加熱して結露を抑制できる。しかし、結露抑制器５３は冷凍室を加熱する熱４５も発生させる。このため、結露を抑制可能な温度範囲で、結露抑制器５３を流れる冷媒の温度を低くすることが好ましい。
断熱仕切り壁２９、４０と同様に、ドア３ａ、４ａ、６ａが接する又は近傍に位置する断熱仕切り壁２８、４６の仕切りカバー３６ａ、３６ｄにも、結露抑制器５３を配設している。

第二の放熱器５１、第三の放熱器５２を配設する冷蔵庫１の側方や背方は、周囲に暖房器具等が設置され得るが、結露抑制器５３は箱体１０の開口側に埋設してあるため、冷蔵庫１の周囲の急な温度変化の影響を受け難い。放熱器５０−５２及び結露抑制器５３の中で最下流に結露抑制器５３を配することで、減圧部６７に流入させる冷媒の温度を効果的に低下させておくことができる。

［冷凍サイクル］
図５は冷凍サイクルの構成の概略図である。冷蔵庫１は、冷凍サイクルによる冷媒の循環を利用して冷気を生成している。冷媒を圧縮する圧縮機２４の吐出側のパイプ５５には第一の放熱器５０を接続している。第一の放熱器５０から順番に、第二の放熱器５１及び第三の放熱器５２、流路切換え弁４８の開口７４に接続されている。第一の放熱器５０を冷却する機械室ファン５４を設けても良い。

流路切換え弁４８の内部には流路９３、９４を設けた弁体７８を備えてある。流路切換え弁４８は４つの開口７４、７５、７６、７７と弁体７８とを有している。後述するように、例えばステッピングモータ（図示なし）などで弁体７８を回転させることで、流路９３、９４と連通させる開口７４−７７を切換できる。

図５に例示した状態は後述する第一状態であり、開口７４、７５は流路９３と連通し、開口７６、７７は流路９４と連通している。この状態における冷凍サイクルを説明する。

まず、パイプ５６を通過して開口７４から流路切換え弁４８の内部に流入した冷媒は、流路９３、開口７５を通過して、結露抑制器５３の一端及び流路切換え弁４８に接続するパイプ５７へ流出する。冷媒はその後、結露抑制器５３の一端ｄから他端ｆに流れ、結露抑制器５３の他端及び流路切換え弁４８に接続するパイプ５８を経て、開口７７から流路切換え弁４８の内部に流入する。流路切換え弁４８の内部に流入した冷媒は、流路９４、開口７６を通過してパイプ５９に流出する。

パイプ５９に流出した冷媒は、ドライヤ６６、減圧部６７、パイプ６８を経て冷却器１４に流れる。冷却器１４の出口側には、減圧部６７の近傍に配されることで減圧部６７を流れる冷媒と熱交換可能な熱交換部６９を有するパイプ７０が接続している。冷却器１４を通過した冷媒は、パイプ７０を経て圧縮機２４の吸込側に流れる。

減圧部６７は冷媒を減圧させるものであり、キャピラリチューブや膨張弁など、種々公知の構成を採用できる。結露抑制器５３は放熱器５０−５２及び結露抑制器５３の中で最下流側に設けてあり、これらの中では減圧部６７に最も近い位置に設けられている。

［冷媒の相状態］
図６は放熱器内部における冷媒の状態を模式的に表したものである。第一の放熱器５０（区間ａｃ）、第二の放熱器５１及び第三の放熱器５２（区間ｃｄ）、結露抑制器５３（区間ｄｆ）内部の冷媒状態を説明する。図６に示した記号ａ〜ｆは、図５中に示した冷凍サイクルでの各位置に対応しており、記号ａは圧縮機２４の吐出側、記号ｂは冷媒が気相域から気液二相域になる点、記号ｃは第一の放熱器５０と第二の放熱器５１の間、記号ｄは結露抑制器５３の一端、記号ｅは冷媒が気液二相域から液相域になる点、記号ｆは結露抑制器５３の他端を表している。記号ｄ、ｆは図３にも示している。ここでは、冷媒が結露抑制器５３の一端ｄ側から他端ｆ側に流れている場合を説明する。

圧縮機２４で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、気相成分７１から成る気相域である。冷媒は第一乃至第三の放熱器５０−５２を通過して庫外に熱を放出し、結露抑制器５３の一端ｄに至るまでに、気相成分７１と液相成分７２の混合である気液二相域又は液相成分７２から成る液相域のうち、エンタルピが大きい状態に変化するように、配管長さや機械室ファン５４の回転数などが調整されている。結露の効果的な抑制の観点からは、結露抑制器５３の一端ｄを流れる冷媒は気液二相域が好ましい。また、結露抑制器５３の他端ｆを流れる冷媒が液相域になるように調整すると好ましい。ここでは、第一の放熱器５０の途中まで（区間ａｂ）が気相域になり、第一の放熱器５０の途中から結露抑制器５３の途中まで（区間ｂｅ）が気液二相域になり、結露抑制器５３の途中から他端まで（区間ｅｆ）が液相域になるように調整している。そのため、図５の冷媒の流れにおいて、結露抑制器５３の流入側である端部５３ｄに対し、流出側の端部５３ｆの方が温度が低くなる。

流路切換え弁４８は、後述する第一状態と第二状態とを切換えることで、パイプ５７、結露抑制器５３、及びパイプ５８を冷媒が流れる順番を変更する。すなわち、第一状態では、冷媒はパイプ５７、結露抑制器５３、パイプ５８の順番に流れ、かつ、結露抑制器５３については一端ｄから他端ｆに向けて流れる。一方、第二状態ではパイプ５８、結露抑制器５３、パイプ５７の順番に流れ、かつ、結露抑制器５３については他端ｆから一端ｄに向けて流れる。

ここで、圧縮機２４の吐出側端部（図５中の記号ａの地点）から減圧部６７上流側までの配管長さに対し、開口７５から開口７７までの配管長さ、すなわち、パイプ５７、結露抑制器５３及びパイプ５８の配管長さの下限値を、例えば１０％、１５％、２０％、２５％にできる。この配管長さを長くすると、冷媒が結露抑制器５３を流れる中で徐々に低温になり、結露抑制器５３の下流側を、比較的温度の低い液相域の冷媒が流れるようになるので庫内への熱侵入量を抑制できる。一方、パイプ５７、結露抑制器５３及びパイプ５８の配管長さの上限値は、例えば、圧縮機２４の吐出側端部から減圧部６７上流側までの配管長さの５０％、４０％、３０％にできる。この配管長さを短くすると、結露抑制器５３の上流側を、例えば気液二相域、または液相域の上流側で、比較的温度の高い冷媒で加熱して、結露を効果的に抑制できる。すなわち、結露抑制器５３の上流側は結露を効果的に抑制できるよう加熱し易くなっており、下流側は熱侵入量を抑制できるよう加熱を抑えている。

また、パイプ５７、結露抑制器５３及びパイプ５８の配管長さに対して、結露抑制器５３の配管長さの下限値を、例えば５０％、６５％、８０％にできる。結露抑制器５３の配管長さを長くすると、結露抑制器５３の上流側を気液二相域または比較的温度の高い液相域の冷媒が流れ、下流側を比較的温度の低い液相域の冷媒が流れ、上記した効果が得やすくなる。また、結露抑制器５３の下流側、すなわち第一状態のパイプ５８、第二状態のパイプ５７は、密度の高い液冷媒が流れるので、パイプ５７、５８を比較的短くすることで、冷凍サイクルに封入する冷媒量を抑えている。このとき、パイプ５７及びパイプ５８それぞれの配管長さは互いに略同じにしても良いし異ならせても良いが、後述する第一状態と第二状態の切換での対称性を高める観点から、略同じだと好ましい。上記のように配管長さを設定することで、後述する第一状態及び第二状態の何れにおいても、結露防止パイプ５３の上流側を、気液二相域または比較的温度の高い液相域の冷媒が流れ、下流側を比較的温度の低い液相域の冷媒が流れるので、結露抑制器５３の一端及び他端の温度差を大きくできる。これにより、結露抑制と開口縁から貯蔵室内への熱侵入量の抑制を両立できる。結露抑制器５３の一部を液相域で冷媒が流れるため、結露抑制器５３の一端と他端に温度差が生じる。結露抑制と熱侵入量の抑制の両立の観点から、温度差が１℃以上生じるようにすると好ましい。

図７は、図６で例示した場合よりも液相域が拡大した場合の冷媒の状態を示す図である。図８は冷媒状態を説明するモリエル線図である。図８（ａ）は図６に対応し、図８（ｂ）は図７に対応する。図８に示す点ａ−ｆは、図５で示す各点ａ−ｆにおける冷媒の圧力と比エンタルピに対応している。
例えば、減圧部６７による減圧量を大きくした場合や、機械室ファン５４を高速運転させて第一の放熱器５０の放熱性能を向上させた場合、気液二相域から液相域に変化する冷凍サイクルでの点ｅが上流側ｅ１に移動する。そのため、図６に示した液相域（区間ｅｆ）が、図７に示した液相域（区間ｅ_１ｆ）に拡大し、第四の結露抑制器５３の配管内を占める液相域が長くなる。従って、結露抑制器５３のより上流側から冷媒の温度低下が始まり、結露抑制器５３の他端ｆの液相冷媒のエンタルピは、モリエル線図に示す図８（ａ）の点ｆから低下して、図８（ｂ）の点ｆになる。このため、図８（ａ）に比べ、図８（ｂ）の方が減圧部６７に流入する冷媒の比エンタルピが低下する。これにより、熱交換部６９で熱交換する冷媒のエンタルピ差を大きくすることができるので、省エネルギー性能が向上する。

図９は結露抑制器５３（区間ｄｆ）の温度分布の概略を説明する図である。図９（ａ）は図６に対応し、図９（ｂ）は図７に対応する。
図９（ａ）、（ｂ）いずれの場合も、結露抑制器５３の上流側（区間ｄｅ、ｄｅ_１）は気液二相域のため冷媒温度は一定に保たれるが、区間ｅｆ、ｅ_１ｆは液相域のため冷媒温度は徐々に低くなり、結露抑制器５３の端部５３ｆ側に位置する開口縁の平均温度はTＣ、TＣ１となる。結露抑制器５３における液相域長さを増加させた図９（ｂ）の場合は、結露抑制器５３の配管内で液相域となっている長さが増加するので、TＣ１はTＣより低い。

［冷凍サイクルの切換］
図１０は冷凍サイクルの切換構成を示す図である。流路切換え弁４８は、結露抑制器５３に流す冷媒の向きを切換え可能である。

図１０（ａ）は、野菜室６の開口縁を含む領域Ａから冷凍室７上部の開口縁を含む領域Ｃに向かって冷媒を流す第一状態を示す図である。図１０（ｂ）は、領域Ｃから領域Ａに向かって冷媒を流す第二状態を示す図である。

第一状態での冷媒の流れは上述した通りであるので、第二状態での冷媒の流れについて説明する。第二状態では、流路切換え弁４８の内部に設けた弁体７８を第一状態から回転させて、開口７４、７７を流路９４と連通させ、開口７５、７６を流路９３と連通させている。第一乃至第三の放熱器５０−５２を通過した冷媒は開口７４から流路切換え弁４８の内部に流入し、開口７７に接続しているパイプ５８から流出して、結露抑制器５３の他端ｆである領域Ｃの側から一端ｄである領域Ａの側に向かって流れる。その後、冷媒はパイプ５７を通過して開口７５から流路切換え弁４３の内部に再度流入する。流路切換え弁４３の内部に流入した冷媒は流路９３を通過して、開口７６に接続されたパイプ５９に流出する。

図１１は結露抑制器５３の温度分布の概略を示す図である。図１１(ａ）は第二状態における結露抑制器５３を流れる冷媒の温度分布であり、図１１（ｂ）は第一状態と第二状態を組み合わせた場合における、結露抑制器５３を流れる冷媒の温度分布である。なお、第一状態における結露抑制器５３を流れる冷媒の温度分布は、図９（ｂ）に示したものと同様である。また、図１１（ｂ）に示す各温度は時間平均した値である。

第一状態を維持すると、全部又は下流側の一部を液相域の冷媒が流れる結露抑制器５３の下流側、すなわち他端近傍（領域Ｃ）は低温になりやすく、結露が発生し易くなる。これに対し、第二状態に切換えて冷媒の流れる向きを変更することで、気液二相域又は液相域の上流側で、比較的温度が高い冷媒（温度ＴＣ２）を領域Ｃに流入させることができる。このとき、図１１（ａ）に例示するように、領域Ａには液相域の冷媒（温度ＴＡ１＜ＴＣ２）が流れるようになる。第一状態と第二状態とを、例えば交互に略等しい時間実行すると、図１１（ｂ）に例示するように、第一状態及び第二状態に比して結露抑制器５３の温度分布が均一化される。

流路切換え弁４８の切換状態がどちらの場合でも、前記したように、結露抑制器５３の上流側は結露を効果的に抑制できるよう加熱し易くなっており、下流側は熱侵入量を抑制できるよう加熱を抑制している。一方、第一状態と第二状態との切換を繰り返すことで、結露抑制器５３の温度の時間平均の分布が、各点で露点温度を超えるようにできる。また、例えば第一状態で比較的高い温度の冷媒で加熱している上流側（領域Ａ）も、第二状態に切換えることで加熱を抑制でき、同様に第二状態で比較的高い温度の冷媒で加熱している上流側（領域Ｃ）も、第一状態に切換えることで加熱を抑制できる。よって、結露抑制器５３の上流側も下流側も、結露を抑制しながら、熱侵入量を抑制することができる。

第一状態と第二状態を切換えるタイミングは、例えば、圧縮機２４が止まって冷媒による加熱が行えずに結露しやすい、冷却運転中の圧縮機２４の停止や、冷却器１４の除霜運転の直前などのあらかじめ決めた時に実行することができる。具体的には、例えば、冷凍室温度センサ４２が温度TFになった場合に圧縮機２４を停止させる冷蔵庫において、冷凍室温度センサ４２が温度（TF＋０．３℃）から（TF＋２．０℃）までの範囲の所定の温度になった場合，例えば温度TFよりも約０．９℃高温になった場合に第一状態と第二状態を切換える。また、例えば、冷却器１４の除霜運転開始１０分前から６０分前までの所定の時間，例えば除霜運転開始３０分前に第一状態と第二状態を切換える。

また、各状態を１０分から６０分までの範囲の所定の時間続けた場合、すなわち時間により、第一状態と第二状態を切換えることもできる。例えば，第一の状態を２０分行うと第二の状態に切換え，第二の状態を２０分行うと第一の状態に切換える。

また、第一状態と第二状態に優先順位を設けることもできる。例えば、冷却運転中は基本的に第一状態とし、前記した圧縮機２４停止直前や除霜運転直前のみは第二状態にすることができる。また、例えば、圧縮機２４の駆動直後は常に第一状態から開始するようにすることができる。時間により切換える場合も，例えば，第一状態を３０分，第二状態を１０分と，第一状態の方が切換えるまでの時間を長くすることもできる。

また、結露抑制器５３の下流側の仕切カバー３６に温度センサをそれぞれ１つ又は２つ以上設けて（図示なし）、所定の温度以下になった時に切換えても良い。温度センサや湿度センサは、それぞれ、結露抑制器５３の一端ｄ及び他端ｆの一方又は両方に設けると好ましい。また、結露抑制器５３の略中間部分に設けても良い。

また、例えばヒンジカバー１６に温度センサ及び湿度センサを設けて外気の温度・湿度を測定し、第一状態の実行中、結露抑制器５３の他端近傍の温度が露点温度以下になったことを検知した後に第二状態に切換えるようにできる。同様に第二状態の実行中、結露抑制器５３の一端近傍の温度が露点温度以下になったことを検知した後に第一状態に切換えるようにできる。これらの場合の切換は、露点温度以下となったことを検知してから、滴下するまでの時間を考慮して、例えば検知直後、２０分、３０分、４０分又は５０分のうち、何れかを下限とし他のいずれかを上限として行っても良い。なお、露点温度以下になってから結露が成長する時間を考慮すると、上限は２０分又は３０分が好ましい。

本実施例によれば、結露抑制器５３の両側（領域Ａ及び領域Ｃ）の温度低下を抑制して結露を抑制できる。また、冷媒の向きを切換えることで、結露抑制器５３の何れかの部分が他の部分に比して大きく高温になることを抑制し、庫内への熱の侵入量を低減できる。

実施例２について説明する。実施例２の構成は、以下の点を除き、実施例１と同様にできる。
図１２は実施例２の冷凍サイクルの構成を示す図である。本実施例の流路切換え弁４３は、第一状態及び第二状態に加え、結露抑制器５３に冷媒を流さずにバイパスさせる第三状態が可能である。従って、開口縁の過熱を抑制できる。

図１２（ａ）は第一状態を示す図である。第三の放熱器５２に接続したパイプ５６の他端は、流路切換え弁４３の入口側の開口６０に接続している。流路切換え弁４３の内部には、弁座６５と弁体６４を備えている。弁座６５にはパイプ５６、５７、５８、５９それぞれと接続している開口６０、６１、６２、６３を設けてある。第一状態では、開口６０から流路切換え弁４３の内部に流入した冷媒は、開口６１を通過して流路切換え弁４３からパイプ５７に流出する。パイプ５７、結露抑制器５３の一端側から他端側、パイプ５８の順に冷媒が流れた後、パイプ５８に接続している開口６２から再び流路切換え弁６４の内部に冷媒が流入する。流路切換え弁４３の内部に流入した冷媒は、溝８０によって開口６２と開口６３が連通されることになり、開口６３に接続されたパイプ５９に流出する。

図１２（ｂ）は第三状態を示す図である。弁体６４を回転させて開口６０と開口６３を連通させると、開口６０から流路切換え弁４３の内部に流入した冷媒は、開口６３に接続しているパイプ５９に流出する。このため、冷媒が結露抑制器５３に流れることを抑制できる。

図１２（ｃ）は第二状態を示す図である。弁体６４を回転させて所定の位置に固定すると、開口６０から流路切換え弁４３の内部に流入した冷媒は、開口６２に接続しているパイプ５８から流出して、結露抑制器５３の他端から一端に向けて流れる。結露抑制器５３に接続したパイプ５７を冷媒が通過した後、開口６１から流路切換え弁４３の内部に流入する。流路切換え弁４３の内部に流入した冷媒は、溝８１によって開口６１と開口６３が連通されることになり、開口６３に接続されたパイプ５９から流出する。

図１３は開口縁温度の経時変化の一例である。結露抑制器５３に冷媒を流して開口縁を加熱する第一状態及び第二状態を加熱運転と呼ぶ。結露抑制器５３をバイパスさせる第三状態を非加熱運転と呼ぶ。本実施例では、予め決められた加熱運転と非加熱運転の時間に応じて状態を繰り返し切換える制御を行う。これにより、開口縁の表面平均温度を実施例１の場合に比べて低くできる。このため、庫内への熱侵入をより抑えられる。

図１４は結露抑制器５３の加熱制御のイメージ図であり、横軸は相対湿度、縦軸は結露抑制器５３による加熱割合である。例えば、相対湿度が高いＲＨ２の場合、開口縁の表面で結露する可能性が高くなるので、結露抑制器５３側に冷媒を流す時間（tＡ２）の割合を長く、結露抑制器５３のバイパス側に冷媒を流す時間（tＢ２）の割合を短くする。反対に湿度が低いＲＨ１の場合、開口縁の表面で結露する可能性が低くなるので、結露抑制器５３側に冷媒を流す時間の割合（tＡ１）を短く、結露抑制器５３のバイパス側に冷媒を流す時間の割合（tＢ１）を長くすると良い。

加熱運転と非加熱運転の制御は、実施例１と同様に冷蔵庫１に設けた庫外温度センサ３７、庫外湿度センサ３８で得られた冷蔵庫周囲の温度と湿度によって制御できる。開口縁に温湿度センサを取り付け、その検出温湿度に応じて開口縁に結露が生じないように、流路切換え弁４３によって切換え制御を行えば良い。設置スペースの問題や、開口縁と接触するドアパッキンとの干渉による熱侵入量の増加が懸念される場合は、庫外温度センサ３７、庫外湿度センサ３８を冷蔵庫１の天井面に設けても良い。

実施例３について説明する。実施例３の構成は、以下の点を除き、実施例２と同様にできる。
図１５は冷凍サイクルの構成図である。本実施例の冷凍サイクルは、第一乃至第三状態に加えて、減圧部６７と減圧部７３を切換え可能である。

庫内の熱負荷が小さい場合、例えばドア２−６の開閉が少ない場合は、圧縮機２４を低速運転とし、それに応じて減圧量が大きい減圧部７３を選択すると省エネルギー性が向上する。一方、庫内の熱負荷が大きい場合、例えば冷蔵庫１に保存する食品を一度にたくさん入れた場合は、圧縮機２４を高速運転とし、減圧量が小さい減圧部６７を選択して、高い冷却性能を発揮させるとよい。

第三の放熱器５２に接続したパイプ５６の他端は、流路切換え弁４７の入口側の開口８２に接続している。流路切換え弁４７の内部には、弁座９０と弁体８９を備えている。弁座９０にはパイプ５６、５７、５８、９１、９２と対応して接続している開口８２、８３、８５、８４、８６をそれぞれ設けてある。流路切換え弁４７は、パイプ５６、５７、５８、９１、９２を接続する５つの開口８２−８６を有する五方弁である。

図１６，図１７は冷凍サイクルの各切換状態を示す構成図である。図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、減圧部７３を選択した上で、その他は実施例１の第二状態と同様に冷媒を流す強第二状態、第三状態と同様に冷媒を流す強第三状態、第一状態と同様に冷媒を流す強第一状態である。これらをまとめて強状態と呼ぶ。

図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、減圧部６７を選択した上で、その他は実施例１の第二状態と同様に冷媒を流す弱第二状態、第三状態と同様に冷媒を流す弱第三状態、第一状態と同様に冷媒を流す弱第一状態である。これらをまとめて弱状態と呼ぶ。

強第二状態では、パイプ５６を通過した冷媒は開口８２から流路切換え弁４７の内部に流入し、開口８５を通過して流路切換え弁４７からパイプ５８に流出する。パイプ５８に接続した結露抑制器５３を領域Ｃ側から冷媒が流れた後、結露抑制器５３の他端に接続したパイプ５７を通過し、パイプ５７の他端に接続している開口８３から再び流路切換え弁４７の内部に冷媒が流入する。流路切換え弁４７の内部に流入した冷媒は、溝８８よって開口８３と開口８６が連通されることになり、開口８６に接続されたパイプ９２から流出する。パイプ９２の他端にはドライヤ６６が接続されており、前記ドライヤ６６の他端には、減圧部７３、パイプ６８、冷却器１４を順に接続してある。

強第三状態では、パイプ５６を通過した冷媒は開口８２から流路切換え弁４７の内部に流入し、開口８６を通過して流路切換え弁４７からパイプ９２に流出するので、結露抑制器５３をバイパスさせることができる。

強第一状態では、パイプ５６を通過した冷媒は開口８２から流路切換え弁４７の内部に流入し、開口８３を通過して流路切換え弁４７からパイプ５７に流出する。パイプ５７に接続した結露抑制器５３の領域Ａ側から冷媒が流れた後、結露抑制器５３の他端に接続したパイプ５８を通過し、パイプ５８の他端に接続している開口８５から再び流路切換え弁４７の内部に冷媒が流入する。流路切換え弁４７の内部に流入した冷媒は、溝８７よって開口８５と開口８６が連通されることになり、開口８６に接続されたパイプ９２から流出する。

弱第二状態では、パイプ５６を通過した冷媒は開口８２から流路切換え弁４７の内部に流入し、開口８５を通過して流路切換え弁４７からパイプ５８に流出する。パイプ５８に接続した結露抑制器５３の領域Ｃ側から冷媒が流れた後、結露抑制器５３の他端に接続したパイプ５７を通過し、パイプ５７の他端に接続している開口８３から再び流路切換え弁４７の内部に冷媒が流入する。流路切換え弁４７の内部に流入した冷媒は、溝８８よって開口８３と開口８４が連通されることになり、開口８４に接続されたパイプ９１から流出する。パイプ９１の他端にはドライヤ６６を接続し、前記ドライヤ６６の他端には、減圧部６７、パイプ６８、冷却器１４が順に接続されている。

弱第三状態では、パイプ５６を通過した冷媒は開口８２から流路切換え弁４７の内部に流入し、開口８４を通過して流路切換え弁４７からパイプ９１に流出するので、結露抑制器５３をバイパスさせることができる。

弱第一状態では、パイプ５６を通過した冷媒は開口８２から流路切換え弁４７の内部に流入し、開口８３を通過して流路切換え弁４７からパイプ５７に流出する。パイプ５７に接続した結露抑制器５３の領域Ａ側から冷媒が流れた後、結露抑制器５３の他端に接続したパイプ５８を通過し、パイプ５８の他端に接続している開口８５から再び流路切換え弁４７の内部に冷媒が流入する。流路切換え弁４７の内部に流入した冷媒は、溝８７よって開口８５と開口８４が連通されることになり、開口８４に接続されたパイプ９１から流出する。

強第一状態を実行すると、上述したように、より上流側で液相域に至る。また、機械室ファン５４の回転数を上げて第一の放熱器５０の放熱性能を向上させる場合も、同様に液相域が拡大する。

上述したように、庫内の熱負荷が小さい場合に強状態を実行すると省エネルギー性能を向上できる。また、庫内の熱負荷が大きい場合に弱状態を実行すると同様の効果が得られる。強運転、弱運転共に、第一状態と第二状態を切換えるタイミングは、実施例１と同様にできる。

［まとめ］
以上、本発明の例示である各実施形態において、流路切換え弁の切換操作を通じて、結露抑制器の一端側から他端側に流れる第一状態と、他端側から一端側に流れる第二状態とを実現できる。この際、第一状態及び第二状態の何れにおいても、放熱器、結露抑制器、減圧部の順に冷媒を流すことができる。これにより、結露抑制器を流れる冷媒温度が高くなり過ぎることを抑制し、省エネ性を改善できる。

また、結露抑制器をバイパスさせる第三状態を実行可能な場合は、さらに省エネ性を改善できる。
なお、第一状態及び第二状態は、放熱器、結露抑制器、減圧部それぞれの間に他の構成要素が存在することを必ずしも除外するものではなく、放熱器、結露抑制器、減圧部という３つの構成要素について、冷媒が流れる順番が、上記の通りであればよい。第三状態もまた、放熱器及び減圧部の間に他の構成要素が存在することを必ずしも除外するものではない。

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ファン
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、２９断熱仕切り壁
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棚
３５貯蔵室
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ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（冷蔵室温度）
４２冷凍室温度センサ（冷凍室温度）
４３流路切換え弁（四方弁）
４４熱の流れ（庫外側）
４５熱の流れ（庫内側）
４６断熱仕切り壁
４７流路切換え弁（五方弁）
４８流路切換え弁（冷媒逆転弁）
５０第一の放熱器
５１第二の放熱器
５２第三の放熱器
５３結露抑制器
５４機械室ファン
５５、５６、５７、５８、５９パイプ
６０、６１、６２、６３開口
６４弁体
６５弁座
６６ドライヤ
６７減圧部（第一の減圧部）
６８パイプ
６９熱交換部
７０パイプ
７１気相成分
７２液相成分
７３減圧部（第二の減圧部）
７４、７５、７６、７７開口
７８弁体
８０、８１溝
８２、８３、８４、８５、８６開口
８７、８８溝
８９弁体
９０弁座
９１、９２パイプ
９３、９４、９５、９６内部流路

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、
箱体の機械室、側面、天面及び背面の一箇所以上に設けた放熱器と、
前記箱体の開口縁に設けられ、前記圧縮機が圧縮した冷媒が流れる結露抑制器と、
流路切換え部と、
減圧部と、
冷却器と、を有する冷凍サイクルを備える冷蔵庫であって、
前記流路切換え部は、
前記放熱器、前記結露抑制器の一端側から他端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第一状態と、
前記放熱器、前記結露抑制器の他端側から一端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第二状態と、を実行可能で、
前記冷却器の除霜運転を実行可能で、
前記第一状態から前記第二状態に切替えてから前記除霜運転を開始することを特徴とする冷蔵庫。
湿度センサと、
前記結露抑制器の一端側及び他端側にそれぞれ配された温度センサと、を有し、
前記他端側の温度が露点温度以下になったと検知した後に、前記第一状態から前記第二状態へ切換え、
前記一端側の温度が露点温度以下になったと検知した後に、前記第二状態から前記第一状態へ切換えることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
前記流路切換え部及び前記結露抑制器の一端を繋ぐパイプと、前記結露抑制器と、前記流路切換え部及び前記結露抑制器の他端を繋ぐパイプと、の長さの和は、前記圧縮機の吐出側から前記減圧部の上流側までの長さの１０％以上であり、
前記結露抑制器の長さは、前記流路切換え部及び前記結露抑制器の一端を繋ぐパイプと、前記結露抑制器と、前記流路切換え部及び前記結露抑制器の他端を繋ぐパイプと、の長さの和の５０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
冷媒を圧縮する圧縮機と、
箱体の機械室、側面、天面及び背面の一箇所以上に設けた放熱器と、
前記箱体の開口縁に設けられ、前記圧縮機が圧縮した冷媒が流れる結露抑制器と、
流路切換え部と、
減圧部と、を有する冷凍サイクルを備える冷蔵庫であって、
前記流路切換え部は、
前記放熱器、前記結露抑制器の一端側から他端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第一状態と、
前記放熱器、前記結露抑制器の他端側から一端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第二状態と、を実行可能で、
湿度センサと、
前記結露抑制器の一端側及び他端側にそれぞれ配された温度センサと、を有し、
前記他端側の温度が露点温度以下になったと検知した後に、前記第一状態から前記第二状態へ切換え、
前記一端側の温度が露点温度以下になったと検知した後に、前記第二状態から前記第一状態へ切換えることを特徴とする冷蔵庫。
冷媒を圧縮する圧縮機と、
箱体の機械室、側面、天面及び背面の一箇所以上に設けた放熱器と、
前記箱体の開口縁に設けられ、前記圧縮機が圧縮した冷媒が流れる結露抑制器と、
流路切換え部と、
減圧部と、を有する冷凍サイクルを備える冷蔵庫であって、
前記流路切換え部は、
前記放熱器、前記結露抑制器の一端側から他端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第一状態と、
前記放熱器、前記結露抑制器の他端側から一端側、前記減圧部の順に前記冷媒を流す第二状態と、を実行可能で、
冷却運転中は基本的に前記第一状態とし、前記圧縮機を停止する直前に前記第二状態に切換えることを特徴とする冷蔵庫。