(57)【要約】【課題】結露を防止するのに必要な熱量を確保しながら、貯蔵室内への熱負荷を抑えた運転を継続的に行うことが可能な冷蔵庫を提供することである。【解決手段】冷蔵庫は、圧縮機５、コンデンサ６、キャピラリチューブ８及び蒸発器９を順に有する冷却機構を備え、コンデンサ６とキャピラリチューブ８との間に配置された気液分離器１３と、気液分離器１３とキャピラリチューブ８との間に配置され、気液分離器１３で分離された気相冷媒が流入する結露防止配管７を有する第１経路Ｃ１と、気液分離器１３とキャピラリチューブ８との間に第１経路Ｃ１と並列に配置され、気液分離器１３で分離された液相冷媒が流入する第２経路Ｃ２と、を備える構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブ及び蒸発器を順に有する冷却機構を備えた冷蔵庫において、
前記凝縮器と前記キャピラリチューブとの間に配置された気液分離器と、
前記気液分離器と前記キャピラリチューブとの間に配置され、前記気液分離器で分離された気相冷媒が流入する結露防止配管を有する第１経路と、
前記気液分離器と前記キャピラリチューブとの間に第１経路と並列に配置され、気液分離器で分離された液相冷媒が流入する第２経路と、を備えることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記冷却機構を制御する制御部と、
前記凝縮器と前記気液分離器との間に配置された切替弁と、
前記切替弁と第１経路との間であって前記気液分離器を経由せずに配置された第３経路と、
前記切替弁と第２経路との間であって前記気液分離器を経由せずに配置された第４経路と、を備え、
前記制御部は前記切替弁を制御し、前記気液分離器へ導通させる第１状態、第３経路へ導通させる第２状態、前記第４経路へ導通させる第３状態、の何れかの状態に切り替えることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
第２経路が熱交換器を有することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項４】
第２経路が熱交換器を有することを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記熱交換器へ送風する送風機を備え、
前記冷却機構を第３状態で運転している場合、第１状態で運転しているときよりも前記送風機の風量を増加させることを特徴とする請求項４記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却機構を備えた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷媒を循環させる冷却機構を備えた冷蔵庫が広く利用されている。このような冷蔵庫は、断熱箱体と、開閉扉と、冷却機構等により構成されている。断熱箱体は、鋼板製の外箱と合成樹脂製の内箱の間に断熱材が充填された構成であり、食品等の冷却対象物を収納する貯蔵室及び冷却機構の一部を格納する機械室を有している。開閉扉は、貯蔵室を開閉するように設けられている。
【０００３】
冷却機構は、一般的に、圧縮機、コンデンサ（凝縮器）、キャピラリチューブ、蒸発器などを含む循環経路を有しており、冷媒を循環させることにより、冷蔵庫の貯蔵室内を継続的に冷却することが可能である。
【０００４】
また冷蔵庫の冷却機構には、冷媒の放熱を利用して冷蔵庫の結露を抑えるための結露防止配管（ＤＰコンデンサ）が設けられることがある。結露防止配管は、結露の生じやすい冷凍室の開口周縁部などに配設され、その中を冷媒が通ることにより結露が抑えられる。
【０００５】
ただし、結露防止配管に冷媒を通す場合には、冷媒の放熱の影響が貯蔵室におよびやすくなるため、貯蔵室内の冷却効率は低下しやすい。そのため結露防止配管を有する冷却機構は、結露防止配管に冷媒を通す状態とバイパスさせる状態との間での切替が可能とされることがある。これにより、結露防止がより重視される状況では、冷媒が結露防止配管を通るようにし、一方貯蔵室内の冷却効率がより重視される状況では、冷媒が結露防止配管を通らないようにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６４６２９号公報
【特許文献２】特開２００９−２７５９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような切替が可能であれば、冷蔵庫の冷却機構の状態をそのときの状況に応じて適切な状態とすることができる。しかしながら、頻繁に切替を行った場合には熱損失が大きくなる。したがって、結露を防止しつつ、貯蔵室内への熱負荷を抑え、かつ、結露防止配管で賄っていた放熱量を確保する運転を継続的に行うことは難しい。
【０００８】
本発明は、結露を防止するのに必要な熱量を確保しながら、貯蔵室内への熱負荷を抑えた運転を継続的に行うことが可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブ及び蒸発器を順に有する冷却機構を備えた冷蔵庫において、前記凝縮器と前記キャピラリチューブとの間に配置された気液分離器と、前記気液分離器と前記キャピラリチューブとの間に配置され、前記気液分離器で分離された気相冷媒が流入する結露防止配管を有する第１経路と、前記気液分離器と前記キャピラリチューブとの間に第１経路と並列に配置され、気液分離器で分離された液相冷媒が流入する第２経路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、結露防止配管では、気相冷媒の凝縮過程における放熱によって結露を防止するのに必要な熱量が得られるとともに、液相冷媒が流入しないことで冷媒流量が少なくなる。結露防止配管の冷媒流量が少なくなることで、貯蔵室内への熱負荷が小さくなる。すなわち、結露を防止するのに必要な熱量を確保しながら、貯蔵室内への熱負荷を抑えた運転を継続的に行うことができる。その結果、省エネルギー性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷蔵庫の縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る冷却機構の構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る冷却機構の構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る冷却機構の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る冷蔵庫１の縦断面図である。冷蔵庫１の外観部は、主に断熱箱体２と各断熱扉（１７ａ〜１７ｄ）によって構成されている。断熱箱体２は内部に貯蔵室として、冷蔵室３０、第１冷凍室３１、第２冷凍室３２、および野菜室３３を有している。
【００１３】
これらの貯蔵室（３０〜３３）は、各仕切（４０〜４２）が設けられることにより、別々に形成されている。また各断熱扉（１７ａ〜１７ｄ）は、各貯蔵室（３０〜３３）の前側を開閉するように設けられている。なお各断熱扉（１７ａ〜１７ｄ）にはドアパッキン２１が設けられており、断熱扉（１７ａ〜１７ｄ）が閉じられたときには、貯蔵室（３０〜３３）は略密閉状態となる。また冷蔵庫１には、各貯蔵室（３０〜３３）を冷却するための冷却機構が備えられている。
【００１４】
図２は、第１実施形態に係る冷却機構の構成図である。本図に示すように冷却機構は、圧縮機５、コンデンサ（凝縮器）６、結露防止配管７、キャピラリチューブ８、蒸発器９、気液分離器１３、制御装置（制御部）１００などを有している。
【００１５】
圧縮機５は、断熱箱体２の背面下方に形成された機械室１８に設けられており、制御装置１００によって制御され、冷媒を圧縮して高温高圧のガス状とし、コンデンサ６側へ送出する。なお圧縮機５は、例えばインバータコンプレッサとして形成されており、回転数が広い範囲で可変となっている。圧縮機５の回転数が高いほど消費電力は大きくなるが、冷媒の送出流量が多くなるため、冷却機構の冷却能力は高くなる。圧縮機５の回転数は、例えば貯蔵室（３０〜３３）の温度、冷蔵庫周辺の温度、扉開閉の頻度等が考慮され、冷却をより強くする必要がある状況では、より高くなるように調節される。
【００１６】
コンデンサ６は、圧縮された冷媒を放熱させる。なおコンデンサ６としては、冷蔵庫１の背面側に配置されるバックコンデンサ６ａや、冷蔵庫１の左右両側に配置されるサイドコンデンサ６ｂ等が設けられている。冷媒は、コンデンサ６を通る過程で放熱しながら一部液化し、気液分離器１３へ送られる。
【００１７】
気液分離器１３は、コンデンサ６とキャピラリチューブ８との間に配置され、例えば機械室１８に設けられる。気液分離器１３は１つの入口と２つの出口を有している。入口にはコンデンサ６側から送られてきた冷媒が流入する。一方の出口は結露防止配管７を含む第１経路Ｃ１に繋がっており、気液分離器１３で分離された気相冷媒が流出する。他方の出口は第２経路（バイパス経路）Ｃ２に繋がっており、気液分離器１３で分離された液相冷媒が流出する。
【００１８】
第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２とは連結点Ｐにおいて溶接により一本化され、キャピラリチューブ８へと繋がっている。このように気液分離器１３と連結点Ｐの間においては、第１経路Ｃ１と第２経路Ｃ２が並列に設けられている。
【００１９】
第２経路Ｃ２を設けることで、第２経路Ｃ２をもたない場合と比べて冷却機構の容量が増加するので、冷媒量を増やす必要がある。その増やす量としては、例えば、１０〜２０％程度が適量である。
【００２０】
結露防止配管（ＤＰコンデンサ）７は、冷媒の放熱を利用して冷蔵庫１の結露を抑える役割を果たす。結露防止配管７は、結露が発生しやすい第１冷凍室３１および第２冷凍室３２の開口周縁部、すなわち、仕切（４０〜４２）の前面および断熱箱体２の前面の一部に配設されている。
【００２１】
キャピラリチューブ８は、冷媒を膨張（減圧）させるものである。減圧の度合は、キャピラリチューブ８の形状（主に断面積や長さ）等によって変わる。このことを利用してキャピラリチューブ８は、適切な減圧が実現されるように、形状等が調節されている。
【００２２】
蒸発器９は、断熱箱体２の背面側に設けられており、減圧された冷媒を気化させて貯蔵室（３０〜３３）を冷却する役割を果たす。蒸発器９はサクションパイプを介して圧縮機５に繋がっている。蒸発器９において気化した冷媒は、サクションパイプを通って圧縮機５に戻り、再び圧縮されることになる。
【００２３】
このような構成によると、気相と液相の混ざった冷媒が気液分離器１３に流入し、気液分離器１３で分離された気相冷媒が第１経路Ｃ１、つまり結露防止配管７へ流入し、一方、気液分離器１３で分離された液相冷媒がバイパス経路である第２経路Ｃ２へ流入する。よって、結露防止配管７では、気相冷媒の凝縮過程における放熱によって結露を防止するのに必要な熱量が得られるとともに、液相冷媒が流入しないことで冷媒流量が少なくなる。結露防止配管７の冷媒流量が少なくなることで、貯蔵室（３０〜３３）内への熱負荷が小さくなる。
【００２４】
すなわち、第１実施形態の冷蔵庫１によれば、結露を防止するのに必要な熱量を確保しながら、貯蔵室内への熱負荷を抑えた運転を継続的に行うことができる。その結果、省エネルギー性能を向上させることができる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係る冷却機構の構成図である。本図に示すように冷却機構は、圧縮機５、コンデンサ（凝縮器）６、結露防止配管７、キャピラリチューブ８、蒸発器９、気液分離器１３、制御装置（制御部）１００、熱交換器１０などを有している。以下では第２実施形態が第１実施形態と異なる構成について説明し、第１実施形態と同様の構成については同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２６】
熱交換器１０は第２経路Ｃ２に設けられる。熱交換器１０としては、例えば、２００〜３００ｍｍ程度のスパイラルフィンコンデンサを用いることができる。第２経路Ｃ２は、設計の制約上、圧縮機５が格納されている機械室１８に設けられ場合が多く、結露防止配管７に比べて周囲との温度差が小さいため、熱交換効率が低下する傾向にある。この対策として、第２経路Ｃ２を単なる冷媒管とせず、第２経路Ｃ２に熱交換器１０を設ける。
【００２７】
これにより、気液分離器１３で分離された液相冷媒が熱交換器１０で放熱し、過冷却領域に到達する。したがって、省エネルギー性能を向上させることができる。
【００２８】
＜第３実施形態＞
図４は、第３実施形態に係る冷却機構の構成図である。本図に示すように冷却機構は、圧縮機５、コンデンサ（凝縮器）６、結露防止配管７、キャピラリチューブ８、蒸発器９、気液分離器１３、制御装置（制御部）１００、熱交換器１０、切替弁１１、第３経路Ｃ３、第４経路Ｃ４などを有している。以下では第３実施形態が第１又は第２実施形態と異なる構成について説明し、第１又は第２実施形態と同様の構成については同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２９】
切替弁１１は、コンデンサ６と気液分離器１３との間に配置され、制御装置１００によって制御される。切替弁１１は１つの入口と３つの出口を有している。切替弁１１の状態は、例えばステッピングモータを利用して、入口の開閉、各出口の開閉が個別に制御される。したがって、入口と１つ又は複数の出口とが繋がる状態、全ての出入口が閉止される状態の間で切替えられる。
【００３０】
入口にはコンデンサ６側から送られてきた冷媒が流入する。第１の出口は気液分離器に繋がっている。第２の出口は切替弁１１と第１経路Ｃ１との間であって気液分離器１３を経由せずに配置された第３経路Ｃ３に繋がっている。第３の出口は切替弁１１と第２経路Ｃ２との間であって気液分離器１３を経由せずに配置された第４経路Ｃ４に繋がっている。
【００３１】
制御装置１００は切替弁１１を制御し、気液分離器１３へ導通させる第１状態、第３経路Ｃ３へ導通させる第２状態、第４経路Ｃ４へ導通させる第３状態、第３及び第４経路Ｃ３、Ｃ４へ導通させる第４状態などに切り替える。
【００３２】
そして、例えば冷蔵庫の周囲の温度や湿度を検出するセンサを設け、制御装置１００が当該センサの検出結果に応じて、自動で循環経路の状態を第１〜第４状態の間で切替えるようにすればよい。
【００３３】
このとき、外気の湿度によっては、第２状態又は第３状態で運転する状態が稀に発生する。例えば、外気湿度が非常に高い場合、結露防止配管７に気相冷媒を流すだけでは結露防止に必要な熱量が得られないからである。また例えば、外気湿度が非常に低い場合、結露防止配管７をほとんど加熱する必要がないからである。その際、第１状態から第３状態へ切り替えた場合は、結露防止配管７に気相冷媒が滞留することがあるが、冷媒の質量流量が小さいため運転に支障が出るような冷媒不足は起こらない。
【００３４】
しかし、第１状態から第２状態へ切り替えた場合は、第２経路Ｃ２に液相冷媒が滞留することがあり、冷媒の質量流量が大きいため冷媒不足が生じ、運転に支障が出る可能性がある。その対策として、第１状態から第４状態を経由して第２状態へ切り替えるとよい。これにより、第１状態において結露防止配管７に気相と液相の冷媒が流入するので、第２状態にしたときに結露防止配管７に気相と液相の冷媒が滞留することになるが、冷媒の質量流量が小さいため運転に支障が出るような冷媒不足は起こらない。
【００３５】
なお、第３実施形態において、第２経路Ｃ２には必ずしも熱交換器１０を設ける必要はない。
【００３６】
＜第４実施形態＞
第４実施形態は第３実施形態において、熱交換器１０へ送風する送風機を設けたものである。そして、冷却機構を第３状態で運転している場合、第１状態で運転しているときよりも送風機の風量を増加させることとする。例えば、送風機を第３状態のときに運転させ、第１及び第２状態のときは停止させるようにしてもよいし、第３状態のときに強運転させ、第１状態のときに弱運転させ、第２状態のときに停止させるようにしてもよい。
【００３７】
熱交換器１０は結露防止配管７に比べて放熱能力が低いため、冷媒が熱交換器１０のみに流入する第３状態においては送風機の風量を増加させることで熱交換器１０の放熱量を増やし、結露防止配管７に冷媒が流れていないことで悪化する放熱能力を補うことができる。
【符号の説明】
【００３８】
１              冷蔵庫
２              断熱箱体
５              圧縮機
６              コンデンサ（凝縮器）
７              結露防止配管
８              キャピラリチューブ
９              蒸発器
１１            切替弁
１３            気液分離器
１７ａ〜１７ｄ  断熱扉
１８            機械室
３１〜３３      貯蔵室
４０〜４２      仕切
１００          制御装置（制御部）
Ｃ１            第１経路
Ｃ２            第２経路
Ｃ３            第３経路
Ｃ４            第４経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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