(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
庫内を断熱仕切壁により冷蔵室と冷凍室に仕切り、冷蔵室と冷凍室にそれぞれ蒸発器および冷気循環ファンを配置し、各蒸発器がキャピラリと接続して配置され、各蒸発器への冷媒流路を切り替えて冷蔵室と冷凍室とを交互に冷却すると共に、圧縮機の能力を可変して各蒸発器の蒸発温度を制御する冷蔵庫において、
冷媒流路を冷蔵室側に切り替えて冷蔵室冷却を継続したまま、冷凍室蒸発器の除霜を行う除霜制御手段を具備する一方、前記冷蔵室蒸発器の除霜は、冷凍用キャピラリとの熱交換で行う構成とすることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記冷蔵室蒸発器の除霜は、圧縮機を高能力の運転で行なうことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記除霜制御手段は、冷蔵室蒸発器の除霜後、冷凍室蒸発器の除霜を行うことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記除霜制御手段は、冷蔵室蒸発器の除霜と冷凍室蒸発器の除霜とを連続して交互に行うことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、庫内を複数の冷却室に分け、各冷却室にそれぞれ蒸発器と冷気循環ファンとを設けた冷蔵庫において、各蒸発器の除霜を改良した冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷蔵庫は圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器，キャピラリ，蒸発器を通り、再び圧縮機に戻る冷凍サイクルを構成し、冷蔵室と冷凍室の異なる２温度空間を蒸発器と冷気循環ファンからなる一つの冷却システムのみで冷却するようになっている。このタイプの冷蔵庫では、蒸発器への着霜要因が主に冷蔵室側にあるにもかかわらず、霜を溶かす除霜の際には冷凍室の温度上昇まで招いていた。
【０００３】
そこで、近年、冷蔵と冷凍の温度帯ごとに蒸発器と冷却循環ファンを配置し、各温度滞空間を独立させると共に圧縮機の回転数を制御して各温度滞空間に適した冷気を供給して冷却する冷蔵庫が提案されている。これによって、冷凍室蒸発器の着霜量が減少し、除霜による消費電力量を削減している。
【０００４】
しかし、冷蔵室蒸発器では冷蔵室の庫内と蒸発器との温度差が大きいため、運転中の蒸発器に着く霜の密度が小さく（体積が大きい）、霜による蒸発器の閉塞が生じる。これを軽減する技術として、平成８年度日本冷凍協会学術講演会講演論文集のＢ１３（三星電子（株））にて示されたように、圧縮機停止時に冷蔵室循環ファンを運転して冷蔵室の空気を蒸発器に循環することにより、庫内温度の上昇を抑制すると共に蒸発器表面の霜を若干融解させて霜密度を上げ、蒸発器が閉塞することを防止して除霜回数を少なくしている。
【０００５】
また、特開平４−１９４５６４号公報にて開示された発明では、同様に圧縮機停止時に、圧縮機内の高温冷媒ガスを冷蔵室蒸発器内へ逆流し、除霜を行うことによって除霜ごとの霜溶け水量を少なくし、霜溶け水の蒸発に要する熱エネルギーを少なくしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの従来例も、冷蔵室蒸発器の除霜を行う場合に圧縮機を停止するため、除霜の必要がない冷凍室の庫内温度も上昇するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するため、第１に、除霜の際に、庫内の温度上昇を抑制できるようにすることと、第２に、冷蔵室蒸発器に除霜ヒータを設けることなく短時間で除霜を行うことができ、かつ消費電力量を低減することができるようにすることと、第３に、冷蔵室内を食品の鮮度保存に適した高湿度に保つ冷蔵庫を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の冷蔵庫は、庫内を断熱仕切壁により冷蔵室と冷凍室に仕切り、冷蔵室と冷凍室にそれぞれ蒸発器および冷気循環ファンを配置し、各蒸発器がキャピラリと接続して配置され、各蒸発器への冷媒流路を切り替えて冷蔵室と冷凍室とを交互に冷却すると共に、圧縮機の能力を可変して各蒸発器の蒸発温度を制御する冷蔵庫において、冷媒流路を冷蔵室側に切り替えて冷蔵室冷却を継続したまま、冷凍室蒸発器の除霜を行う除霜制御手段を具備する一方、前記冷蔵室蒸発器の除霜は、冷凍用キャピラリとの熱交換で行う構成とすることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によって、冷凍室蒸発器の除霜中でも冷蔵室冷却を継続するようにしたので、冷蔵室の恒温性に優れた冷蔵庫を提供できる。また、冷凍室の冷却時に行なわれる冷蔵室蒸発器の除霜時に出る水分を、再度庫内へ送り込むことが可能となり冷蔵室の庫内を高湿度に保つことができる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の冷蔵庫は、請求項１に記載の冷蔵庫を構成する手段において、冷蔵室蒸発器の除霜は、圧縮機を高能力の運転で行なわれることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によって、冷蔵室蒸発器の除霜熱源である冷凍用キャピラリが高温となるので、除霜率を向上させ、かつ、除霜時間を短縮できる。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の冷蔵庫は、請求項１に記載の冷蔵庫を構成する手段において、前記除霜制御手段は、冷蔵室蒸発器の除霜後、冷凍室蒸発器の除霜を行うことを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によって、冷蔵室蒸発器の除霜後、つまり冷凍室を十分冷却した後、冷凍室蒸発器の除霜を行うので、除霜に先立って、プリクール運転ができる。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の冷蔵庫は、請求項１に記載の冷蔵庫を構成する手段において、前記除霜制御手段は、冷蔵室蒸発器の除霜と冷凍室蒸発器の除霜とを連続して交互に行うことを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によって、冷蔵室の高湿化と冷凍室の温度上昇を抑制できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
本発明の冷蔵庫は、冷蔵温度滞空間と冷凍温度滞空間に区画し、各温度空間ごとを独立させて各部屋を冷却する構造で、冷蔵温度滞空間と冷凍温度滞空間に、それぞれ冷蔵室蒸発器と冷蔵室ファンおよび冷凍室蒸発器と冷凍室ファンが設置されているものである。
【００２６】
図１は、本発明に係る冷蔵庫の冷凍サイクル図である。冷蔵室蒸発器９と冷凍室蒸発器１１にそれぞれ冷蔵室ファン１３と冷凍室ファン１４が配置され、冷蔵室蒸発器９には冷蔵用キャピラリ１０、冷凍室蒸発器１１には冷凍用キャピラリ１２がそれぞれ接続されている。各蒸発器への冷媒流路は、三方弁８を切り替えて、冷蔵室側流路Ａ、冷凍室側流路Ｂを交互に切り替えることで、冷蔵室と冷凍室とを交互に冷却する冷媒流路が構成されている。マイクロコンピュータなどによって構成される制御部（図示せず）は、三方弁８による冷媒流路の切り替えと、冷蔵室蒸発器９および冷凍室蒸発器１１の除霜を制御する除霜制御手段を備えて構成されている。
【００２７】
冷蔵室蒸発器９は冷凍用キャピラリ１２を組み込んだ二重管構造となっており、冷凍室冷却時に高温となる冷凍用キャピラリ１２を除霜熱源として冷蔵室蒸発器９が加熱される構成となっている。この時の冷凍用キャピラリ１２の温度、すなわち冷蔵室蒸発器９を加熱する温度は圧縮機６の回転数に対応して変化し、回転数が高いと温度も高くなり、回転数が低いと温度も低くなる。
【００２８】
図２は、本発明に係る冷蔵庫の内部構造断面図である。冷蔵庫本体１は、上方に冷蔵室２、下方に冷凍室３を有しており、それぞれを上下に仕切る断熱仕切壁４によって区画されている。冷蔵室２と冷凍室３の冷気は完全に独立し、各冷気が混合しない構造となっている。冷凍室３に配置された冷凍室蒸発器１１の下方には、除霜ヒータ１５が設けられ、一定時間ごとに除霜が行われる。また、冷蔵庫本体１の背壁下部の機械室５には圧縮機６および凝縮器、三方弁などがそれぞれ配置されている。
【００２９】
本実施の形態では、圧縮機６がインバータ電源（図示せず）によって回転数（能力）可変に構成され、冷媒の流量を制御して、冷蔵室２と冷凍室３の各蒸発器の蒸発温度を制御する。そして冷蔵室２と冷凍室３とにそれぞれ温度センサ（図示せず）を備え、制御部は、冷凍室温度センサおよび冷蔵室温度センサの検出温度とあらかじめ設定された設定温度とから、それぞれ冷蔵室温度と冷凍室温度に適した蒸発温度となるように、インバータ電源を制御して圧縮機６の能力を可変する。すなわち、冷蔵室２および冷凍室３の検出温度と設定温度とから圧縮機６の能力および冷却循環ファン１３，１４の回転数を可変制御して、冷蔵室２、冷凍室３それぞれに適した蒸発温度となるように冷蔵室蒸発器９、冷凍室蒸発器１１の蒸発温度を制御している。通常、冷蔵室は５℃、冷凍室は−１８℃に設定される。
【００３０】
次に、図１を用いて、本実施の形態の冷凍サイクルについて説明する。冷蔵室２の冷却時には、冷媒流路Ａ側の構成となり、圧縮機６から出た冷媒が、凝縮器７→三方弁８→冷蔵用キャピラリ１０→冷蔵室蒸発器９を通り、冷蔵室２内の空気と熱交換を行う。そしてアキュムレータ１８を通って、再び圧縮機６に戻る。また、冷凍室３の冷却時には、冷媒流路Ｂ側の構成となり、圧縮機６から出た冷媒が、凝縮器７→三方弁８→冷凍用キャピラリ１２→冷凍室蒸発器１１を通り、冷凍室３内の空気と熱交換を行う。そして逆止弁１６、冷媒タンク１７を通って、再び圧縮機６に戻る。
【００３１】
通常運転では冷蔵室２と冷凍室３の設定温度到達ごと、あるいは設定時間ごとに冷媒流路を三方弁８で切り替えることによって、冷蔵室２の冷却と冷凍室３の冷却を交互に行い、冷蔵室２、冷凍室３がそれぞれ冷却される。
【００３２】
冷凍室３の冷却後は、三方弁８によって冷媒流路Ａ側に切り替え、冷凍室蒸発器１１の除霜を行うと共に、冷蔵室２の冷却を同時に行う。この場合、除霜ヒータ１５による除霜を開始する前に、三方弁８の切り替えを行う。
【００３３】
本実施の形態では、冷蔵室蒸発器９は、冷凍用キャピラリ１２を組み込んだ二重管構造とすることによって、冷蔵室蒸発器９の除霜熱源も兼用しているため、通常運転時の冷蔵室蒸発器９の除霜は冷凍室３の冷却ごとに行われる。したがって、１サイクルごとに除霜が行われるので、この時に出る水分を冷蔵室ファンで回転させて庫内に放出することで、冷蔵室２は食品保存に好条件となる高湿に保たれる。一方、冷凍室蒸発器１１では、着霜の主要因である冷蔵室２の冷気との混合がないため、従来の構成の冷蔵庫に比べて除霜周期を長く、すなわち冷凍室３の冷却を長くできる。
【００３４】
ただし、通常運転における冷蔵室蒸発器９の除霜では、除霜温度が庫内温度と設定温度との差で決定される圧縮機６の回転数に対応するため、除霜状態の確認ができない。つまり、もし圧縮機６が低回転数であった場合は十分な除霜ができず、この状態で冷蔵室２の冷却に移行すると氷結を招くことになる。このような過程を繰り返すと、冷蔵室蒸発器９が閉塞し熱交換が行われなくなる。そこで、冷蔵室２冷却と冷凍室３冷却を任意回数繰り返した後、冷凍室３冷却の際の圧縮機６の回転を高速にし、すなわち高能力運転を行い、冷凍用キャピラリ１２の温度を上げて、冷蔵室蒸発器９の除霜を完全に行うようにする。その結果、除霜率を向上させ、かつ除霜時間を短縮できる。
【００３５】
また、冷蔵室蒸発器９の除霜後、つまり冷凍室３を十分冷却した後、冷凍室蒸発器１１の除霜を行う。このプリクール運転によって、除霜による冷凍室３の温度上昇を防ぐことができる。
【００３６】
また、冷蔵室蒸発器９と冷凍室蒸発器１１の除霜は、連続して交互に行う。その結果、冷蔵室２の除霜は冷凍室３を冷却するごとに行われるので、冷蔵室２は食品保存に好条件となる高湿に保たれ、一方、冷凍室蒸発器１１は着霜の主要因である冷蔵室２の冷気との混合が無いため、除霜周期を長く、すなわち、冷凍室３の冷却を長くでき、冷凍室の温度上昇を抑制できる。
【００３７】
ここで、冷凍室蒸発器１１の除霜中は、設定下限温度を、冷蔵室２の食品が凍結しない０℃程度に設定して、冷蔵室２が設定下限温度以下とならないように冷却を継続する。このため、圧縮機６を低周波数（低能力）で運転継続でき、それによって、サイクルでのエネルギーロスを低減できる。
【００３８】
冷蔵室２が設定下限温度以下になったときは、食品の凍結防止のために圧縮機６を停止する。
【００３９】
次に、他の実施の形態を説明する。
冷蔵室蒸発器９に除霜ヒータ（図示せず）を設け、冷蔵室２と冷凍室３とを交互に数回繰り返して、冷蔵室２を充分に冷却した後、除霜ヒータに通電し、冷蔵室蒸発器９の除霜を行うことを特徴とする。制御部は、この除霜を行う除霜制御手段を備えており、冷蔵室２のヒータ除霜を行う前に、三方弁１２によって冷媒流路を冷凍室３側に切り替え、冷蔵室蒸発器９の除霜中は冷凍室３冷却を継続する。このため、冷蔵室蒸発器の除霜中は冷凍室の冷却を継続するので、冷凍室３の温度上昇を抑制できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の請求項１に記載の冷蔵庫によれば、冷凍室蒸発器の除霜中でも冷蔵室冷却を継続するようにしたので、冷蔵室の恒温性に優れた冷蔵庫を提供できる。また、冷凍室の冷却時に冷凍用キャピラリとの間で行なわれる除霜時の水分を、冷蔵室ファンで回転させて再度庫内へ送り込むことによって、冷蔵室の庫内を食品の鮮度保存に適した高湿度に保つことができる。
【００４２】
請求項２に記載の冷蔵庫は、冷蔵室蒸発器の除霜は、圧縮機を高能力の運転で行なわれるので、冷蔵室蒸発器の除霜熱源である冷凍用キャピラリが高温となり、除霜率を向上させ、かつ除霜時間を短縮できる。
【００４３】
請求項３に記載の冷蔵庫は、冷蔵室蒸発器の除霜後、つまり冷凍室を十分冷却した後、冷凍室蒸発器の除霜を行うので、除霜による冷凍室温度の上昇を防ぐことができる。すなわち除霜に先立って、フ゜リクール運転ができる。
【００４４】
請求項４に記載の冷蔵庫は、冷蔵室蒸発器と冷凍室蒸発器の除霜を連続して交互に行うので、冷凍室の温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷蔵庫の冷凍サイクルの構成を示す図である。
【図２】本発明に係る冷蔵庫の内部構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…冷蔵庫本体，２…冷蔵室，３…冷凍室，４…断熱仕切壁，５…機械室，６…圧縮機，７…凝縮器，８…三方弁，９…冷蔵室蒸発器，１０…冷蔵用キャピラリ，１１…冷凍室蒸発器，１２…冷凍用キャピラリ，１３…冷蔵室ファン，１４…冷凍室ファン，１５…除霜ヒータ，１６…逆止弁，１７…冷媒タンク，１８…アキュムレータ。
【図１】
0003609598.tif 000002
【図２】
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