(57)【要約】【課題】蒸発器への着霜量を低減することができる冷凍冷蔵庫を得る。【解決手段】圧縮機１、凝縮器３、毛細管４、トレイ配管８、および蒸発器５が順次配管で接続され、冷媒を循環させるメイン回路６と、圧縮機１と凝縮器３とを接続する配管から分岐し、毛細管４とトレイ配管８とを接続する配管に至るバイパス回路９と、メイン回路６またはバイパス回路９に冷媒流路を切り替える三方弁２と、蒸発器５を収納し、庫内の空気を循環させる風路が形成された冷却室１７と、蒸発器５の下方に設けられ、蒸発器５から落下する水および霜を受けるトレイ１９とを備え、トレイ配管８は、風路の蒸発器５より上流であって、トレイ１９の近傍に設置された。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧手段、トレイ配管、および蒸発器が順次配管で接続され、冷媒を循環させるメイン回路と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する配管から分岐し、前記減圧手段と前記トレイ配管とを接続する配管に至るバイパス回路と、
前記メイン回路または前記バイパス回路に冷媒流路を切り替える切替手段と、
前記蒸発器を収納し、庫内の空気を循環させる風路が形成された冷却室と、
前記蒸発器の下方に設けられ、前記蒸発器から落下する水および霜を受けるトレイと
を備え、
前記トレイ配管は、
前記風路の前記蒸発器より上流であって、前記トレイの近傍に設置された
ことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
【請求項２】
前記切替手段は、
三方弁により構成され、前記減圧手段と前記トレイ配管とを接続する配管に設けた
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項３】
前記蒸発器に空気を送る蒸発器ファンと、
前記蒸発器の温度を検知する蒸発器温度センサーと、
前記トレイの温度を検知するトレイ温度センサーと、
前記圧縮機、前記切替手段、および前記蒸発器ファンの動作を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
トレイ・蒸発器除霜工程と、蒸発器冷却工程とを有する除霜運転を実行し、
前記トレイ・蒸発器除霜工程では、前記蒸発器ファンの運転を停止させ、前記切替手段を前記バイパス回路に切り替え、前記トレイの温度が第１の所定温度以上となり、且つ、前記蒸発器の温度が第２の所定温度以上となったとき、前記蒸発器冷却工程に移行し、
前記蒸発器冷却工程では、前記切替手段を前記メイン回路に切り替え、前記蒸発器の温度が第３の所定温度以下となったとき、前記蒸発器ファンの運転を再開する
ことを特徴とする請求項１または２記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項４】
前記制御部は、
前記トレイ・蒸発器除霜工程では、前記切替手段を前記メイン回路と前記バイパス回路とに間欠的に切り替える
ことを特徴とする請求項３記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項５】
前記制御部は、
前記トレイ・蒸発器除霜工程では、前記圧縮機を第１の回転数で運転し、
前記蒸発器冷却工程では、前記圧縮機を前記第１の回転数より低い第２の回転数で運転する
ことを特徴とする請求項３または４記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項６】
前記蒸発器に空気を送る蒸発器ファンと、
前記蒸発器の温度を検知する蒸発器温度センサーと、
前記トレイの温度を検知するトレイ温度センサーと、
前記圧縮機、前記切替手段、および前記蒸発器ファンの動作を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
トレイ・蒸発器除霜工程と、トレイ除霜工程と、蒸発器冷却工程とを有する除霜運転を実行し、
前記トレイ・蒸発器除霜工程では、前記蒸発器ファンの運転を停止させ、前記切替手段を前記バイパス回路に切り替え、前記蒸発器の温度が第２の所定温度以上となったとき、前記トレイ除霜工程に移行し、
前記トレイ除霜工程では、前記トレイの温度が第１の所定温度以上となったとき、前記蒸発器冷却工程に移行し、
前記蒸発器冷却工程では、前記切替手段を前記メイン回路に切り替え、前記蒸発器の温度が第３の所定温度以下となったとき、前記蒸発器ファンの運転を再開する
ことを特徴とする請求項１または２記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項７】
前記制御部は、
前記トレイ・蒸発器除霜工程、および前記トレイ除霜工程では、前記切替手段を前記メイン回路と前記バイパス回路とに間欠的に切り替える
ことを特徴とする請求項６記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項８】
前記制御部は、
前記トレイ・蒸発器除霜工程では、前記圧縮機を第１の回転数で運転し、
前記トレイ除霜工程では、前記圧縮機を前記第１の回転数より低い第３の回転数で運転し、
前記蒸発器冷却工程では、前記圧縮機を前記第１の回転数より低く、前記第３の回転数より高い第２の回転数で運転する
ことを特徴とする請求項６または７記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項９】
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する配管から分岐し、前記トレイ配管と前記蒸発器とを接続する配管に至る第２のバイパス回路と、
前記バイパス回路および前記第２のバイパス回路の冷媒流路をそれぞれ開閉する開閉手段と、
前記蒸発器に空気を送る蒸発器ファンと、
前記蒸発器の温度を検知する蒸発器温度センサーと、
前記トレイの温度を検知するトレイ温度センサーと、
前記圧縮機、前記切替手段、前記蒸発器ファン、および前記開閉手段の動作を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
トレイ・蒸発器除霜工程と、蒸発器除霜工程と、蒸発器冷却工程とを有する除霜運転を実行し、
前記トレイ・蒸発器除霜工程では、前記蒸発器ファンの運転を停止させ、前記切替手段を前記バイパス回路に切り替え、前記第２のバイパス回路の冷媒流路を閉塞し、前記バイパス回路を開放して冷媒を流通させ、前記トレイの温度が第１の所定温度以上となったとき、前記蒸発器除霜工程へ移行し、
前記蒸発器除霜工程では、前記バイパス回路の冷媒流路を閉塞し、前記第２のバイパス回路を開放して冷媒を流通させ、前記蒸発器の温度が第２の所定温度以上となったとき、前記蒸発器冷却工程に移行し、
前記蒸発器冷却工程では、前記切替手段を前記メイン回路に切り替え、前記蒸発器の温度が第３の所定温度以下となったとき、前記蒸発器ファンの運転を再開する
ことを特徴とする請求項１または２記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記トレイ・蒸発器除霜工程では、前記蒸発器ファンの運転を停止させ、前記切替手段を前記バイパス回路に切り替え、前記第２のバイパス回路の冷媒流路を閉塞し、前記バイパス回路を開放して冷媒を流通させ、前記トレイの温度が第１の所定温度以上となり、且つ、除霜運転開始から前記トレイの温度が第１の所定温度となるまでの時間が所定値よりも小さいとき、前記蒸発器除霜工程へ移行し、
除霜運転開始から前記トレイの温度が第１の所定温度となるまでの時間が所定値以上であり、前記蒸発器の温度が第２の所定温度以上となったとき、前記蒸発器冷却工程に移行する
ことを特徴とする請求項９記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記トレイ・蒸発器除霜工程、および前記蒸発器除霜工程では、前記切替手段を前記メイン回路と前記バイパス回路とに間欠的に切り替える
ことを特徴とする請求項９または１０記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１２】
前記制御部は、
前記トレイ・蒸発器除霜工程、および前記蒸発器除霜工程では、前記圧縮機を第１の回転数で運転し、
前記蒸発器冷却工程では、前記圧縮機を前記第１の回転数より低い第２の回転数で運転する
ことを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１３】
前記第１の所定温度および前記第２の所定温度は、０℃以上の温度であり、
前記第３の所定温度は、０℃以下の温度である
ことを特徴とする請求項３〜１２の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記除霜運転を開始したあと最初に前記切替手段を前記バイパス回路に切り替える際、前記圧縮機の周波数を最低回転数まで低減させる
ことを特徴とする請求項３〜１３の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記蒸発器冷却工程では、前記蒸発器の温度が第３の所定温度以下となったときの判断に代えて、当該蒸発器冷却工程の開始から所定時間経過したとき、前記蒸発器ファンの運転を再開する
ことを特徴とする請求項３〜１４の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１６】
前記制御部は、
前記切替手段を前記メイン回路と前記バイパス回路とに間欠的に切り替える際、前記メイン回路側の切り替え時間より、前記バイパス回路側の切り替え時間が長い
ことを特徴とする請求項４、７、１０の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１７】
前記圧縮機を冷却する機械室ファンを備え、
前記制御部は、
前記除霜運転中は、前記機械室ファンの運転を停止、または前記機械室ファンの回転数を除霜運転以外の運転中の回転数より低下させる
ことを特徴とする請求項３〜１６の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１８】
前記メイン回路、および前記バイパス回路を収納する冷凍冷蔵庫本体を備え、
前記冷却室は、前記冷凍冷蔵庫本体の内部背面側に設けられ、前記蒸発器に接続する配管が当該冷却室へ入るための穴が内壁に形成され、
前記バイパス回路の配管の少なくとも一部は、前記冷凍冷蔵庫本体の断熱壁の内部を通り、前記切替手段に接続され、
前記切替手段は、前記冷凍冷蔵庫本体の断熱壁の内部、または前記冷却室内に配置された
ことを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項１９】
前記トレイは、前記蒸発器から落下した水および霜の融解により発生する水を庫外へ排出する排水口と、前記排水口から下方に延設されるドレンホースとを備え、
前記バイパス回路の配管の少なくとも一部は、前記ドレンホースの内部を通って前記排水口から前記冷却室へ入り、前記切替手段に接続された
ことを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項２０】
前記トレイは、前記蒸発器から落下した水および霜の融解により発生する水を庫外へ排出する排水口を備え、
前記トレイ配管は、前記排水口の近傍または前記排水口の上を通るように配置された
ことを特徴とする請求項１〜１９の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項２１】
前記トレイは、そのほぼ中央に前記排水口を備え、前記トレイの底面はその縁から前記排水口に向かって徐々に低く成るように傾斜を有する
ことを特徴とする請求項１９または２０記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項２２】
前記トレイは、底面が平状に形成され、該底面の端部に前記排水口を備え、前記トレイの底面が前記排水口に向かって傾斜するように配置された
ことを特徴とする請求項１９または２０記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項２３】
前記トレイ配管は、前記トレイの上面または下面に配置された
ことを特徴とする請求項１〜２２の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項２４】
前記トレイ配管は、前記トレイの上面または下面を蛇行するように形成された
ことを特徴とする請求項１〜２３の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項２５】
前記トレイは、アルミニウム鋼板で構成された
ことを特徴とする請求項１〜２４の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、毛細管、蒸発器の順で構成され、蒸発器にて庫内の空気を冷却している。蒸発器で冷やされた空気は庫内ファンで庫内の部屋（冷蔵室・冷凍室・野菜室など）へ送り出され、各部屋から再び蒸発器に戻ってくる循環風路になっている。扉開閉や食品によって部屋の空気に含まれる水分は、低温の蒸発器の表面に付着し霜を形成する。冷却運転を１日程度行うと蒸発器は霜で覆われ、蒸発器の通風抵抗が増加して風量が低下するとともに、冷媒と空気の間の熱抵抗が増加して冷凍能力が低下する。そこで、能力低下を防ぐため１日に１回程度蒸発器を除霜する必要がある。
【０００３】
特許文献１では、除霜手段として、圧縮機と凝縮器との間と、毛細管と蒸発器の間とをつなぐバイパス配管で接続し、除霜運転時にバイパス配管に冷媒流路を切り替えるホットガス方式が開示されている。また、除霜運転時に蒸発器の温度が所定温度となったら、圧縮機を停止する運転方式が開示されている。また、蒸発器の下部に配置されたトレイ部にヒーターを配置し、トレイ部の温度が０℃近傍になったらヒーターを加熱する運転方式が開示されている。
また、特許文献２では、冷凍サイクルにホットガスバイパス回路を設け、ホットガスをドレンパン経由で蒸発器に流すものが示されている。
また、特許文献３では、冷凍サイクルにホットガスバイパス回路を設け、バイパス配管を２分岐し、蒸発器へ直通するバイパスと、ドレンパン加熱管を経由するバイパスとを有するものが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４９２５４号公報（第４頁〜第６頁、図１）
【特許文献２】特開昭６１−１５９０７２号公報（第３頁〜第４頁、第１図、第２図）
【特許文献３】実開昭６２−０９３６５９号公報（第３頁〜第４頁、第８頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在の冷蔵庫はヒーター式の除霜が一般的だが、蒸発器が冷凍室近傍に配置された形態ではヒーターの熱が庫内へ漏洩する割合が高く、消費電力量を増加させる。また、ホットガス式では冷却器を直接加熱できるが、霜が落下してトレイに残る課題や、また圧縮機シェルからの放熱が多く除霜に利用できる熱が少ないという問題点がある。また、冷却能力の低下を抑制し、消費電力量を削減するためには、蒸発器への着霜量を削減することが望まれる。
【０００６】
特許文献１に開示された冷凍冷蔵庫では、上記の通り蒸発器の除霜にホットガス方式を用い、さらにトレイの除霜にヒーター方式を用いることで除霜時の省電力を図っている。しかし、ヒーターを利用している点で省電力の効果が不十分であるという問題点があった。また、ホットガス方式とヒーター方式とを併用している点で構成が複雑となるという問題点があった。また、除霜終了後は、ただちに通常運転（冷却運転）に移行するため、除霜時に加熱された蒸発器の熱が庫内へ放熱されるため、庫内温度が上昇し、冷却するための無駄な電力を消費するという問題点があった。また、庫内温度の上昇により庫内の食品品質を低下させるという問題点があった。
【０００７】
特許文献２および特許文献３に開示されたものは、蒸発器の除霜にホットガス方式を用いているが、省電力となる運転について考慮されていないという問題点があった。また、除霜の全てを蒸発器で処理するため、蒸発器からトレイに落下して堆積した霜によって冷却風路が目詰まりしやすく、冷却能力が低下しやすいという問題点があった。
【０００８】
また、先行文献１や先行文献３では、ホットガス方式は圧縮機の吐出側と凝縮器との間の分岐部分に切替弁を設置する構成となっている。このため、切替弁には高圧がかかり、弁口径が小さいと圧力損失となり性能が低下するという問題点があった。また、圧力損失の影響を低減するためには弁口径を大きくする必要があり、機器が大型化するという問題点があった。一方、膨張弁と冷却器入口との間の低圧となる分岐部に切替弁を設置すると、除霜運転時に、凝縮器側の回路内に冷媒が液化して貯留し（以下「寝込み」ともいう。）、除霜に必要な冷媒が不足するため、除霜時間が長くなるという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、蒸発器への着霜量を低減することができる冷凍冷蔵庫を得るものである。また、除霜運転時の消費電力量を低減することができる冷凍冷蔵庫を得るものである。また、除霜運転による庫内温度の上昇を抑制して庫内の食品等の保存品質の低下を抑制することができる冷凍冷蔵庫を得るものである。また、機器を小型化し、十分な除霜能力を発揮させることができる冷凍冷蔵庫を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る冷凍冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器、減圧手段、トレイ配管、および蒸発器が順次配管で接続され、冷媒を循環させるメイン回路と、前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する配管から分岐し、前記減圧手段と前記トレイ配管とを接続する配管に至るバイパス回路と、前記メイン回路または前記バイパス回路に冷媒流路を切り替える切替手段と、前記蒸発器を収納し、庫内の空気を循環させる風路が形成された冷却室と、前記蒸発器の下方に設けられ、前記蒸発器から落下する水および霜を受けるトレイとを備え、前記トレイ配管は、前記風路の前記蒸発器より上流であって、前記トレイの近傍に設置されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、トレイ配管を冷却室の風路の蒸発器より上流であって、トレイの近傍に設置したので、蒸発器への着霜量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１における冷凍サイクルの回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の背面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
【図４】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫のトレイ１９を示す正面図と側面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫のトレイ配管８の上面図である。
【図６】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫のトレイ配管８の上面図である。
【図７】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫のトレイ配管８の上面図である。
【図８】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫のトレイ配管８の上面図である。
【図９】この発明の実施の形態１における冷却室１７の側面断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の蒸発器５のパス構成である。
【図１１】この発明の実施の形態１における制御系の構成を示すブロックである。
【図１２】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の制御フローチャートである。
【図１３】図１２の制御フローに対応する制御タイムチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の別の制御フローチャートである。
【図１５】図１４の制御フローに対応する制御タイムチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の背面図である。
【図１７】この発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
【図１８】この発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫のトレイ配管８の上面図である。
【図１９】この発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫のトレイ配管８の上面図である。
【図２０】この発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫のトレイ配管８の上面図である。
【図２１】この発明の実施の形態３における冷凍サイクルの回路図である。
【図２２】この発明の実施の形態３における冷凍冷蔵庫の背面図である。
【図２３】この発明の実施の形態３における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
【図２４】この発明の実施の形態３における別の冷凍冷蔵庫の背面図である。
【図２５】図２４の冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
【図２６】この発明の実施の形態３における制御系の構成を示すブロック図である。
【図２７】この発明の実施の形態３における冷凍冷蔵庫の制御フローチャートである。
【図２８】この発明の実施の形態４における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
【図２９】この発明の実施の形態５における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における冷凍サイクルの回路図である。
図１において、本実施の形態における冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル回路は、圧縮機１、凝縮器３、毛細管（キャピラリーチューブ）４、トレイ配管８、および蒸発器５が順次配管で接続され、冷媒を循環させるメイン回路６と、圧縮機１と凝縮器３とを接続する配管から分岐し、毛細管４とトレイ配管８とを接続する配管に至るバイパス回路９と、メイン回路６またはバイパス回路９に冷媒流路を切り替える三方弁２と、蒸発器５の下方に設けられ、蒸発器５から落下する水および霜を受けるトレイ１９とを備えている。なお、凝縮器３と毛細管４との間にドライヤー１４を設けるようにしても良い。なお、バイパス回路９に絞り機構７を設けるようにしても良い。
【００１４】
また、蒸発器５で冷却された空気を庫内へ送風する蒸発器ファン２３と、蒸発器５の温度を検知する蒸発器温度センサー３２と、トレイ１９の温度を検知するトレイ温度センサー３３と、圧縮機１、三方弁２、および蒸発器ファン２３の動作を制御する制御部３１とを備えている。
【００１５】
毛細管４は、蒸発器５と圧縮機１の吸入側とを接続する吸入管２２と熱交換する。蒸発器５は、後述する冷却室１７に収納され、庫内の空気を循環させる風路に配置される。蒸発器５は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されるフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。トレイ配管８は、前記風路の蒸発器５より上流であって、トレイ１９の近傍に設置されている。詳細は後述する。トレイ１９は、蒸発器５から落下した水および霜の融解により発生する水を庫外へ排出する排水口２０と、排水口２０から下方に延設されるドレンホース２１とを備えている。また、ドレンホース２１を通って排出されたドレンを受けるドレンパン１３が設けられている。
【００１６】
三方弁２は、毛細管４とトレイ配管８とを接続する配管に設けられている。つまり、三方のうちの一つが毛細管４に、三方のうちの一つがトレイ配管８に、三方のうちの一つがバイパス回路９に、それぞれ接続されている。
【００１７】
なお、「毛細管４」は、本発明における「減圧手段」に相当する。
なお、「三方弁２」は、本発明における「切替手段」に相当する。
なお、ここでは減圧手段として毛細管（キャピラリーチューブ）を用いる場合を説明するが、本発明はこれに限るものではなく、絞り量を任意に調整できる電動膨張弁や、可変式膨張弁等を用いても良い。
なお、ここでは切替手段として三方弁等の三方流路を切り替えられるものを用いる場合を説明するが、本発明はこれに限るものではなく、開閉弁等の二方流路の開閉を行うものを２つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであれば良い。
【００１８】
図２はこの発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の背面図である。
図２に示すように、冷凍冷蔵庫本体の背面の下側には機械室１０が設けられている。この機械室１０の中には、圧縮機１、圧縮機１のシェルを強制空冷する機械室ファン１１、凝縮器３を構成する熱交換器等の強制空冷凝縮器３ａ、ドレンパン１３、およびドライヤー１４が入っている。メイン回路６の配管は、圧縮機１から強制空冷凝縮器３ａと連結しており、強制空冷凝縮器３ａを出た後は、凝縮器３を構成する自然放熱凝縮器である冷蔵庫の鋼板１５内側に設置した配管に接続する。メイン回路６は自然放熱凝縮器からドライヤー１４を介して断熱壁１６内部に配置された毛細管４を通り、冷却室入口の穴１８から冷蔵庫内へ入る。
【００１９】
一方、バイパス回路９は、圧縮機１と凝縮器３との間から分岐した後に冷蔵庫背面の断熱壁１６の内部を通り、冷却室入口の穴１８から冷蔵庫内へ入る。三方弁２は断熱壁１６内部もしくは冷却室１７内に設置される。バイパス回路９は、圧縮機１と凝縮器３との間から分岐してから冷却室入口の穴１８までの配管を、冷蔵庫背面の断熱壁１６の内部で、厚さ方向に中央から外側半分の範囲に通すと断熱が良好であり、無駄な放熱を防ぐことができ、ホットガスの熱を効率よく除霜に利用できる。ただし、背面の鋼板１５に配管が触れるとフィン効果によって庫外へ放熱しやすくなるため、鋼板１５には触れないように設置する。
【００２０】
図３はこの発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
図４はこの発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫のトレイ１９を示す正面図と側面図である。
図３に示すように、冷却室１７の中央には蒸発器５が配置されている。また、蒸発器５の上部には、蒸発器５で冷却された空気を庫内へ送風する蒸発器ファン２３が配置されている。蒸発器５の下方には、トレイ１９が配置されている。冷却室１７の冷却室入口の穴１８から入ったメイン回路６は、三方弁２からトレイ１９上に配置されたトレイ配管８を通り、蒸発器５へ接続する。また、冷却室入口の穴１８から入ったバイパス回路９は、三方弁２に接続する。図４に示すように、トレイ１９は、そのほぼ中央に排水口２０を備え、トレイ１９の底面はその縁から排水口２０に向かって徐々に低くなるように傾斜を有する。
【００２１】
図５〜図８はこの発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫のトレイ配管８の上面図である。
トレイ１９の大きさは例えば、幅４００ｍｍ、奥行き７０ｍｍ程度で、トレイ１９には中央に排水口２０が開いている。トレイ配管８は、排水口２０の近傍または排水口２０の上を通るように配置されている。例えば、図５のようにトレイ配管８を排水口２０周囲に配置する。また例えば、図６のようにトレイ配管８を蛇行状に６往復折り曲げ、排水口２０に沿うように、あるいは排水口２０上を通過するように配置する。また例えば、図７のように排水口２０の円周上にトレイ配管８を巻いた形状にしても良い。
【００２２】
トレイ配管８の形状は蛇行させると霜との伝熱面積が増加し除霜時間が短縮できる。排水口２０の先にはドレンホース２１が接続されており、ドレンはトレイ１９からドレンホース２１を通って機械室１０のドレンパン１３に流される。排水口２０は冷却運転中に凍って塞がってしまう場合があり、除霜開始時に排水口２０が塞がっているとドレンがトレイ１９から溢れて庫内へ漏れてしまう。排水口２０の円周、あるいは排水口２０上にトレイ配管８を通すことで除霜運転と同時に排水口２０が温められて排水口２０の氷が溶けるためドレンが溢れることを防ぐことができる。トレイ配管８を排水口２０の円周上に巻いた形状とすることで更に排水口２０が加熱しやすくなる。
【００２３】
トレイ１９全般にトレイ配管８を沿わせた方が除霜時間は早いが、トレイ１９の大きさは幅４００ｍｍ、奥行き７０ｍｍ程度で、トレイ配管８が銅で直径４ｍｍ、肉厚０．３ｍｍの場合、曲げの最小半径は１５ｍｍ程度であり、蛇行させても多くて６往復か７往復となる。蒸発器５入口と出口の配管は取り回しが簡易になるよう、冷却室入口の穴１８に近い側に統一する。トレイ配管８の出入りも冷却室入口の穴１８や蒸発器５入口と同じ側に統一しており無駄なく配管を接続できる。
【００２４】
図８ではトレイ１９の幅方向にトレイ配管８を配置した形態で、蛇行させるよりも曲げの回数が減り生産性が良い。配管が排水口２０上を通り、曲げの半径を１５ｍｍ以上とし、トレイ配管８の出入り口を同じ側に統一するには図８のような配管形状となる。
【００２５】
次に動作について説明する。
［冷却運転］
通常の冷却運転では、毛細管４とトレイ配管８とを接続し、バイパス回路９を閉止するように三方弁２を切り替える。圧縮機１で高温高圧に圧縮されたガス冷媒は凝縮器３で外部へ放熱し液冷媒に凝縮され、毛細管４で低温低圧になり、トレイ配管８および蒸発器５で空気から熱を吸入して冷媒が蒸発する。トレイ配管８および蒸発器５を通過して冷えた空気が庫内を循環して部屋を冷やす。扉開閉に伴って庫内に流入する外気中の水分や食品からの水分が蒸発器５で霜となるため、冷却運転を１日程度行うと蒸発器５は霜で覆われ通風抵抗が増加して風量が低下するとともに、冷媒と空気の間の熱抵抗が増加し冷凍能力が低下する。そこで能力低下を防ぐため１日に１回程度、蒸発器５を除霜する必要がある。
【００２６】
ここで、冷却室１７を側面側からみた断面図を図９に示す。冷蔵庫内から流入する空気を太線矢印で表す。
図９に示すように、冷却室１７には庫内の空気を循環させる風路が形成されている。この風路は庫内と連通する吸込み口からトレイ上面を経て蒸発器５に至り、再び庫内へと連通するように形成されている。通常運転（冷却運転）時においては、蒸発器５の上方に配置された蒸発器ファン２３により庫内空気が吸込み口から吸い込まれ、この吸込み口を通って蒸発器５の下方へ流入した空気は、トレイ１９に沿うように流れ、その後、背面側から蒸発器５へ流入する。上述したように、冷却運転時ではトレイ配管８内には低温低圧の冷媒が流通しているため、庫内空気から熱を吸収して冷却する。このとき、空気に含まれる水分はトレイ配管８によって冷却されることにより、トレイ配管８に着霜する。
【００２７】
このように本実施の形態１では、トレイ配管８をトレイ１９上に配置する。すなわち、庫内空気が流通する風路の蒸発器５より上流にトレイ配管８を配置することで、蒸発器５の霜の一部をトレイ配管８に着霜することができる。これにより、蒸発器５での着霜量を低減することができる。また、トレイ１９上では空気の風速が速いため、着霜量も多くとることができる。また、トレイ配管８では、蒸発器５と比較して空気の流れる空間が空いているため、目詰まりしにくく、蒸発器５での冷却能力低下が抑制でき、冷却運転時間が長くとれる。
【００２８】
［除霜運転］
除霜運転では、バイパス回路９とトレイ配管８とを接続し、メイン回路６を閉止するように三方弁２を切り替える。圧縮機１を吐出した高温のガス冷媒がバイパス回路９からトレイ配管８を通って蒸発器５へと流れ、トレイ配管８および蒸発器５が加熱され、トレイ配管８および蒸発器５に着霜した霜を溶かす。このとき、トレイ配管８の霜は配管上に堆積しているため徐々に溶けてゆくが、蒸発器５の霜は配管およびフィン表面から溶けるため、蒸発器５の上部から霜が下部へ滑り落ち、霜が蒸発器５下のトレイ１９へ落下する。蒸発器５から落下した霜は、トレイ配管８により溶かすことができる。これにより、トレイ１９に霜が残ったまま冷却運転を再開すると霜が大きく成長し、最終的には風路を塞ぎ冷気が部屋へ行き届かなくなり冷えなくなることを防止できる。なお、蒸発器５の霜は蒸発器の上部から下部へ滑り落ちるため、霜が蒸発器５の下部に残りやすい。このため、図１０に示すように、蒸発器５の下部から上方へ向けて高温冷媒を流すようなパス構成にすると、蒸発器５の下部の霜を溶かしやすくなり、より好ましい。
【００２９】
除霜運転では、メイン回路６が閉止しているため、凝縮器３の圧力は高圧となる。凝縮器３の一部は冷蔵庫の鋼板１５内側に設置した配管（自然放熱凝縮器）であり、通常運転時に冷却された冷蔵庫内の低温空気によって冷却される。このため、凝縮器３を構成する配管（自然放熱凝縮器）内で冷媒が凝縮する。メイン回路６が閉止された状態が継続すると、徐々に冷媒が凝縮器３内で液化して貯留され（寝込み）、除霜運転に必要な冷媒が不足する。そこで、三方弁２を、メイン回路６とバイパス回路９とに間欠的に切り替えることで、凝縮器３に寝込んだ冷媒を排出させることができ、霜を溶かすのに十分な能力が得られる除霜運転が可能となる。
【００３０】
また、三方弁２をメイン回路６に切り替えて毛細管４とトレイ配管８が接続されている状態では除霜できないため、三方弁２の間欠的な切り替えは、メイン回路６側の切り替え時間より、バイパス回路９側の切り替え時間が長くなるようにする。
【００３１】
［制御動作］
次に、制御動作について図１、図１１、図１２、および図１３を用いて説明する。
図１１はこの発明の実施の形態１における制御系の構成を示すブロックである。
図１１に示すように、制御系は制御部３１と、この制御部３１に接続される蒸発器温度センサー３２と、トレイ温度センサー３３と、蒸発器ファン２３およびファンモーター２３１と、圧縮機１および圧縮機モーター１０１と、三方弁２および三方弁駆動手段２０１と、絞り機構７および絞り機構駆動手段７０１とを備えている。
【００３２】
図１２はこの発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の制御フローチャートである。
図１３は図１２の制御フローに対応する制御タイムチャートである。
以下、図１２の各ステップに基づき、図１３を参照して説明する。
図１２の制御フローに基づく除霜運転は、トレイ・蒸発器除霜工程（ＳＴＥＰ１）と、蒸発器冷却工程（ＳＴＥＰ２）とを有する。また、除霜運転を終了したあと通常運転に移行する（ＳＴＥＰ３）。
【００３３】
［トレイ・蒸発器除霜工程］
除霜運転が開始されると、制御部３１はファンモーター２３１を制御して蒸発器ファン２３の運転を停止させる（ステップＳ１１）。制御部３１は三方弁駆動手段２０１を制御して圧縮機１の吐出ガスをバイパス回路９に流すように三方弁２を切り替える（ステップＳ１２）。制御部３１は圧縮機モーター１０１を制御して圧縮機１の周波数を除霜時の周波数αに変更させる（ステップＳ１３）。一般的に通常運転時は圧縮機１の周波数が低めで運転しているため、除霜時の周波数αは通常運転時の周波数よりも大きくなる。電流値制限や圧縮機１への液バック信頼性などを考慮した上で、できるだけ大きい値にすると除霜時間の短縮が図れる。
なお、「周波数α」は、本発明における「第１の回転数」に相当する。
【００３４】
なお、三方弁２をバイパス回路９に切り替えると、高低圧が均圧状態に近づき、冷媒が急激にバイパス回路９へ流れて冷媒音が発生する。そこで、この問題を解決するために、ステップＳ１２で、三方弁２をバイパス回路９へ切り替える前に、圧縮機１の周波数を低減もしくは圧縮機１を停止させるのが良い。このとき、圧縮機１を停止させると、信頼性上、再起動までの時間を確保しなければならず、除霜に時間がかかってしまうため、圧縮機１の周波数を最低回転数まで低減させるのがより好ましい。つまり、除霜運転を開始したあと最初に三方弁２をバイパス回路９に切り替える際、圧縮機１の周波数を最低回転数まで低減させる。
【００３５】
上記ステップＳ１１〜Ｓ１３により蒸発器５およびトレイ配管８に圧縮機１からの吐出ガスが流通して蒸発器５およびトレイ配管８の温度が上昇する（図１３参照）。
【００３６】
次に、制御部３１は、蒸発器温度センサー３２によって検知された蒸発器５の温度と、トレイ温度センサー３３によって検知されたトレイ１９の温度とを調べる。そして、蒸発器５の温度がＴｅ℃以上、且つ、トレイ１９の温度がＴｔ℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。ここで、ＴｅおよびＴｔは０℃以上の値であり、トレイ１９や蒸発器５の霜が確実に融解したことを蒸発器温度センサー３２およびトレイ温度センサー３３がそれぞれ検知するために設定された温度である。
なお、「Ｔｔ」は、本発明における「第１の所定温度」に相当する。
なお、「Ｔｅ」は、本発明における「第２の所定温度」に相当する。
【００３７】
蒸発器５の温度がＴｅ℃未満、あるいはトレイ１９の温度がＴｔ℃未満の場合は（ステップＳ１４でＮｏ）、三方弁２をバイパス回路９とメイン回路６とに間欠的に切り替える（ステップＳ１５）。一方、蒸発器５の温度がＴｅ℃以上、且つ、トレイ１９の温度がＴｔ℃以上となった場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、蒸発器冷却工程（ＳＴＥＰ２）に移行する。
なお、制御部３１は三方弁２をメイン回路６とバイパス回路９とに間欠的に切り替える際、メイン回路６側の切り替え時間より、バイパス回路９側の切り替え時間が長くなるように動作させる（図１３参照）。
【００３８】
［蒸発器冷却工程］
制御部３１は三方弁駆動手段２０１を制御して三方弁２をバイパス回路９からメイン回路６に切り替える（ステップＳ２１）。制御部３１は圧縮機１の周波数をβに変更する（ステップＳ２２）。ここで、圧縮機１の周波数βは、上記周波数αより低い周波数であり、通常運転に移行する前に、除霜運転で温められた蒸発器５が冷却するために設定される値であり、できるだけ早く蒸発器５を冷却させるが、蒸発器ファン２３が停止しているため、低圧が下がりすぎない程度に圧縮機１の周波数βを大きめに設定すると良い。
なお、「周波数β」は、本発明における「第２の回転数」に相当する。
【００３９】
上記ステップＳ２１、Ｓ２２により、蒸発器５およびトレイ配管８には、毛細管４で低温低圧となった冷媒が流通して蒸発器５およびトレイ配管８の温度が下降する（図１３参照）。
【００４０】
次に、制御部３１は、蒸発器温度センサー３２によって検知された蒸発器５の温度がＴｅ２℃以下であるか否かを判断する。ここで、Ｔｅ２は、０℃以下の値であり、蒸発器５が十分に冷却されたことを蒸発器温度センサー３２で検知するために設定された温度である。
なお、「Ｔｅ」は、本発明における「第２の所定温度」に相当する。
【００４１】
蒸発器５の温度がＴｅ２℃以下となった場合（ステップＳ２３でＹｅｓ）、制御部３１は除霜運転を終了する（ステップＳ２４）。除霜運転の終了後、制御部３１はファンモーター２３１を制御して蒸発器ファン２３を運転させ、圧縮機モーター１０１を制御して圧縮機１の周波数を通常運転状態にして通常運転（冷却運転）へ移行する（ＳＴＥＰ３）。
【００４２】
また、前述の制御例では、トレイ１９および蒸発器５を同時に除霜運転していたが、蒸発器５の霜がトレイ１９に落下すると、トレイ１９の温度上昇が遅くなる。これを考慮して、さらに好適な制御動作について、図１４および図１５を用いて説明する。
【００４３】
図１４はこの発明の実施の形態１における冷凍冷蔵庫の別の制御フローチャートである。
図１５は図１４の制御フローに対応する制御タイムチャートである。
以下、図１４の各ステップに基づき、図１５を参照して説明する。
図１４の制御フローに基づく除霜運転は、トレイ・蒸発器除霜工程（ＳＴＥＰ１）と、トレイ除霜工程（ＳＴＥＰ１２）と、蒸発器冷却工程（ＳＴＥＰ２）とを有する。また、除霜運転を終了したあと通常運転に移行する（ＳＴＥＰ３）。
【００４４】
［トレイ・蒸発器除霜工程］
ステップＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ１５の動作は上述した図１２に示す制御と同様である。
上記ステップＳ１４の動作に代えて、制御部３１は、蒸発器５の温度がＴｅ℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。ここで、Ｔｅ℃は０℃以上の値であり、蒸発器５の除霜が確実に完了したことを蒸発器温度センサー３２が検知するために設定された温度である。前述のとおり、蒸発器５の霜はトレイ１９に落下する可能性があるため、蒸発器５の霜がなくなると温度が上昇する。蒸発器５の温度が０℃以上となった後は、トレイ１９に落下した霜を溶かすための運転が必要となる。
【００４５】
蒸発器５の温度がＴｅ℃以上となった場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）、トレイ除霜工程（ＳＴＥＰ１２）に移行する。
【００４６】
［トレイ除霜工程］
制御部３１は圧縮機１の周波数をγに変更する（ステップＳ１２１）。ここで、圧縮機１の周波数γは、トレイ１９に落下した蒸発器５の霜を融解するために必要な値をとるが、トレイ配管８は蒸発器５よりも面積が小さく、周波数の値が大きいとトレイ配管８よりも蒸発器５を加熱し過ぎてしまうため、周波数αより小さな値が望ましい。
なお、「周波数γ」は、本発明における「第３の回転数」に相当する。
【００４７】
さらに、制御部３１は、トレイ１９の温度がＴｔ℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２２）。ここで、Ｔｔ℃は０℃以上の値であり、トレイ１９の霜が確実に融解したことをトレイ温度センサー３３が検知するために設定された温度である。
【００４８】
トレイ１９の温度がＴｔ℃未満の場合は（ステップＳ１２２でＮｏ）、上記ステップＳ１５と同様に、三方弁２をバイパス回路９とメイン回路６とに間欠的に切り替える（ステップＳ１２３）。一方、トレイ１９の温度がＴｔ℃以上となった場合（ステップＳ１２２でＹｅｓ）、蒸発器冷却工程（ＳＴＥＰ２）に移行する。
【００４９】
［蒸発器冷却工程］
ステップＳ２１〜Ｓ２４の動作は上述した図１２に示す制御と同様である。
なお、ステップＳ２２において設定する圧縮機１の周波数βは、上記周波数αより低い周波数であり、通常運転に移行する前に、除霜運転で温められた蒸発器５を冷却するために設定される値であり、できるだけ早く蒸発器５を冷却させるために、圧縮機１の周波数γよりも大きい値とする。このとき、蒸発器ファン２３が停止しているため、低圧が下がりすぎない程度に圧縮機１の周波数βを大きめに設定すると良い。
【００５０】
なお、上述した図１２および図１４の制御フローにおける蒸発器冷却工程（ＳＴＥＰ２）は、蒸発器５を冷却するために設けられたものである。このため、制御部３１は、上述した蒸発器冷却工程において、蒸発器５の温度がＴｅ２以下となったときの判断（Ｓ２３）に代えて、当該蒸発器冷却工程の開始から所定時間経過したとき、蒸発器ファン２３の運転を再開し、除霜運転を終了するようにしても良い。このような動作によっても蒸発器５を冷却することができる。
【００５１】
以上のように本実施の形態においては、トレイ配管８は、冷却室１７の風路の蒸発器５より上流であって、トレイ１９の近傍に設置されている。このため、冷凍冷蔵庫の冷却運転時に、蒸発器５に流入する空気の水分の一部をトレイ配管８に着霜させることができ、蒸発器５への着霜量を低減することができる。よって、除霜運転の時間を短縮することができ、冷却運転時間を長くすることができる。したがって、除霜運転時の消費電力量を低減することができ、また、除霜運転による庫内温度の上昇を抑制することができる。
また、除霜運転において、トレイ１９および蒸発器５に着霜した霜を、圧縮機１からの吐出ガス（ホットガス）にて効率よく処理するため、除霜時間を短縮し省エネになるとともに庫内温度の上昇を抑制し食品の品質を良好に保つことができる。
【００５２】
また、切替手段である三方弁２は、毛細管４とトレイ配管８とを接続する配管に設けている。つまり、三方弁２を低圧側に配置している。このため、弁口径が小さい場合であっても、高圧側に配置した場合と比較して圧力損失を低減することができる。よって、弁口径が小さい切替手段を用いることができ、機器の小型化を図ることができる。
また、除霜運転中に、三方弁２をメイン回路６とバイパス回路９とに間欠的に切り替える。このため、メイン回路６が閉止された状態が継続することが無く、凝縮器３内の冷媒の液化（寝込み）を軽減することができる。よって、除霜運転に必要な冷媒量をバイパス回路９に流すことができ、霜を溶かすのに十分な能力が得られる除霜運転が可能となる。
【００５３】
また、除霜運転はトレイ・蒸発器除霜工程と、蒸発器冷却工程とを有する。このため、トレイ・蒸発器除霜工程でトレイ１９および蒸発器５の霜を融解することができ、蒸発器冷却工程で蒸発器５を冷却することができる。よって、除霜運転時に加熱された蒸発器５の熱が庫内へ放熱されることを防止することができる。したがって、庫内温度の上昇を抑制し食品の品質を良好に保つことができる。
また、除霜運転はトレイ・蒸発器除霜工程と、トレイ除霜工程と、蒸発器冷却工程とを有する。このため、上記効果に加え、蒸発器５の霜がトレイ１９に落下してトレイ１９の温度上昇が遅くなる場合であっても、トレイ１９に落下した霜を融解することができる。
【００５４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、バイパス回路９を冷却室１７の背面から庫内へ入れる形態について説明した。本実施の形態２では、バイパス回路９を排水口２０から冷却室１７へ挿入する形態について説明する。
なお、上記実施の形態１と同一部分には同一の符号を付する。
なお、除霜運転の動作は上記実施の形態１と同様である。
【００５５】
図１６はこの発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の背面図である。
図１７はこの発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
図１６および図１７に示すように、冷凍冷蔵庫本体の背面の下側には機械室１０が設けられている。この機械室１０の中には、圧縮機１、圧縮機１のシェルを強制空冷する機械室ファン１１、凝縮器３を構成する熱交換器等の強制空冷凝縮器３ａ、ドレンパン１３、およびドライヤー１４が入っている。メイン回路６の配管は、圧縮機１から強制空冷凝縮器３ａと連結しており、強制空冷凝縮器３ａを出た後は、凝縮器３を構成する自然放熱凝縮器である冷蔵庫の鋼板１５内側に設置した配管に接続する。三方弁２は冷却室１７内に設置される。冷却室１７の中央には蒸発器５が配置されている。また、蒸発器５の上部には、蒸発器５で冷却された空気を庫内へ送風する蒸発器ファン２３が配置されている。蒸発器５の下方には、トレイ１９が配置されている。冷却室１７の冷却室入口の穴１８から入ったメイン回路６は、三方弁２からトレイ１９上に配置されたトレイ配管８を通り、蒸発器５へ接続する。
【００５６】
一方、バイパス回路９は、圧縮機１と強制空冷凝縮器３ａの間から分岐した後に、ドレンホース２１内を通りトレイ１９の排水口２０から冷却室１７内へ入る。トレイ１９の排水口２０から入ったバイパス回路９は、トレイ１９上を通り三方弁２に接続される。トレイ配管８はトレイ１９に沿うように折り曲げられる。
【００５７】
図１８〜図２０はこの発明の実施の形態２における冷凍冷蔵庫のトレイ配管８の上面図である。
図１８に示すように、トレイ１９には中央に排水口２０が開いており、バイパス回路９は排水口２０から庫内に入り、メイン回路６と接続したのちに、「の」の字を描くようにトレイ１９に沿った形状とする。配管が銅で外径４ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ程度の場合、管の最小曲げの局率半径は１５ｍｍ程度でトレイ１９の奥行きは６０〜８０ｍｍと狭いため複雑な形状は困難だが、「の」の字の場合、管が重なり合うことなくトレイ１９全般に配管を配置することが可能で、トレイ配管８の終点がトレイ１９の隅になり蒸発器５入口への接続が容易になる。また、図１９のように「の」の字の一部を蛇行させると伝熱面積が増加し除霜時間が短縮できる。
【００５８】
トレイ１９の中央に排水口２０が開いている場合、図４に示したように、トレイ１９の底面は下に尖った形状で中央にドレンが集まるようになっている。このため、図２０のようにトレイ配管８がトレイ１９の角に沿って蝶々形状、あるいは８の字状にするとトレイ１９へ配管が設置しやすくなる。また水滴が排水口２０まで流れやすい。
【００５９】
以上のように本実施の形態においては、バイパス回路９の配管の少なくとも一部は、ドレンホース２１の内部を通って排水口２０から冷却室１７へ入り、三方弁２に接続されている。このため、バイパス回路９の配管経路を短くすることができる。また、バイパス回路９の配管によって排水口２０およびその近傍を加熱することができ、排水口２０が霜により塞がれることを低減できる。よって、ドレンがトレイ１９から溢れて庫内へ漏れることを防止できる。
【００６０】
実施の形態３．
上記実施の形態１および２では、バイパス回路９がトレイ配管８を経由して蒸発器５に入る形態について説明した。本実施の形態３では、蒸発器５へ直接ホットガスを流す第２のバイパス回路を併せ持つ形態について説明する。
なお、上記実施の形態１と同一部分には同一の符号を付する。
【００６１】
図２１はこの発明の実施の形態３における冷凍サイクルの回路図である。
図２１に示すように、上記実施の形態１（図１）の構成に加え、圧縮機１と凝縮器３とを接続する配管から分岐し、トレイ配管８と蒸発器５とを接続する配管に至る第２のバイパス回路９ｂと、バイパス回路９の冷媒流路を開閉する絞り機構７Ａと、第２のバイパス回路９ｂの冷媒流路を開閉する絞り機構７Ｂとを備えている。
なお、「絞り機構７Ａ」および「絞り機構７Ｂ」は、本発明における「開閉手段」に相当する。
【００６２】
図２２はこの発明の実施の形態３における冷凍冷蔵庫の背面図である。
図２２に示すように、冷凍冷蔵庫本体の背面の下側には機械室１０が設けられている。この機械室１０の中には、圧縮機１、圧縮機１のシェルを強制空冷する機械室ファン１１、凝縮器３を構成する熱交換器等の強制空冷凝縮器３ａ、ドレンパン１３、およびドライヤー１４が入っている。メイン回路６の配管は、圧縮機１から強制空冷凝縮器３ａと連結しており、強制空冷凝縮器３ａを出た後は、凝縮器３を構成する自然放熱凝縮器である冷蔵庫の鋼板１５内側に設置した配管に接続する。一方、バイパス回路９および第２のバイパス回路９ｂは、圧縮機１と強制空冷凝縮器３ａの間から分岐した後に、それぞれ冷蔵庫背面の断熱壁１６の内部を通り、冷却室入口の穴１８から冷蔵庫内へ入る。
【００６３】
図２３はこの発明の実施の形態３における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
図２３に示すように、冷却室１７の中央には蒸発器５が配置されている。また、蒸発器５の上部には、蒸発器５で冷却された空気を庫内へ送風する蒸発器ファン２３が配置されている。蒸発器５の下方には、トレイ１９が配置されている。冷却室１７の冷却室入口の穴１８から入ったメイン回路６は、三方弁２からトレイ１９上に配置されたトレイ配管８を通り、蒸発器５へ接続する。一方、冷却室入口の穴１８から入ったバイパス回路９は、三方弁２に接続する。また、冷却室入口の穴１８から入った第２のバイパス回路９ｂは蒸発器５入口に直接接続する。
【００６４】
なお、バイパス回路９および第２のバイパス回路９ｂのいずれか一方または両方を、上述した実施の形態２のように、排水口２０から冷却室１７へ挿入するようにしても良い。一例を図２４および図２５に示す。
【００６５】
図２４はこの発明の実施の形態３における別の冷凍冷蔵庫の背面図である。
図２５は図２４の冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
図２４に示す例では、バイパス回路９は絞り機構７Ａを介してドレンホース２１内を通り排水口２０から冷却室１７内へ入り三方弁２に接続する。第２のバイパス回路９ｂは絞り機構７Ｂを介して冷蔵庫背面の断熱壁１６の内部を通って冷却室入口の穴１８から冷却室１７へ入る。そして冷却室入口の穴１８から入った第２のバイパス回路９ｂは蒸発器５入口に直接接続する。
【００６６】
次に、本実施の形態における除霜運転の制御動作について説明する。なお、通常の冷却運転の動作は上記実施の形態１と同様である。
【００６７】
［制御動作］
図２６はこの発明の実施の形態３における制御系の構成を示すブロック図である。
図２６に示すように、本実施の形態における制御系は、上記実施の形態１（図１１）の絞り機構７および絞り機構駆動手段７０１に代えて、絞り機構７Ａおよび絞り機構駆動手段７Ａ１と、絞り機構７Ｂおよび絞り機構駆動手段７Ｂ１とが設けられている。
なお、その他の構成は図１１と同様であり同一部分には同一の符号を付する。
【００６８】
除霜運転において、蒸発器５の着霜量が多い場合には、蒸発器５から霜がトレイ１９へ落下するため、絞り機構７Ａを開、絞り機構７Ｂを閉として、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様の制御を行う。一方、蒸発器５の着霜量が少ない場合、つまり、蒸発器５で霜が溶けきる場合には、トレイ１９の温度上昇が大きくなり、無駄なエネルギーがトレイ配管８側で費やされるため、蒸発器５のみにホットガスを流す方が効率が良い。以下、この蒸発器５のみにホットガスを流す場合の制御部３１の動作を示す。
【００６９】
なお、上記蒸発器５の着霜量の多少の判断についてであるが、これは、例えば除霜運転において、トレイ温度センサー３３によって検出されたトレイ１９の温度が０℃以上の所定値（上限値）に到達したら、制御部３１が蒸発器５の着霜量が少ないため、溶けて霜の落下が殆どなくなり、トレイ１９の温度がトレイ配管内を流れるホットガスによって上記上限値となってしまったと判断するように構成すれば良い。あるいは、除霜運転開始からトレイ温度センサー３３によって検出されたトレイ１９の温度が０℃以上の所定値に到達するまでの時間が所定値よりも小さければ、制御部３１が蒸発器５の着霜量が少ないため、落下が殆どなくなり、トレイの温度がトレイ配管内を流れるホットガスによって非常に早く上記所定温度以上となってしまったと判断するように構成しても良い。
【００７０】
図２７はこの発明の実施の形態３における冷凍冷蔵庫の制御フローチャートである。
以下、図２７の各ステップに基づき説明する。
図２７の制御フローに基づく除霜運転は、トレイ・蒸発器除霜工程（ＳＴＥＰ１）と、蒸発器除霜工程（ＳＴＥＰ２１）と、蒸発器冷却工程（ＳＴＥＰ２）とを有する。また、除霜運転を終了したあと通常運転に移行する（ＳＴＥＰ３）。
【００７１】
［トレイ・蒸発器除霜工程］
除霜運転が開始されると、制御部３１はファンモーター２３１を制御して蒸発器ファン２３の運転を停止させる（ステップＳ１１）。制御部３１は三方弁駆動手段２０１を制御して圧縮機１の吐出ガスをバイパス回路９に流すように三方弁２を切り替える（ステップＳ１２）。制御部３１は、絞り機構駆動手段７Ａ１を制御して絞り機構７Ａを開き、絞り機構駆動手段７Ｂ１を制御して絞り機構７Ｂを閉じて、第２のバイパス回路９ｂの冷媒流路を閉塞し、バイパス回路９を開放して冷媒を流通させる（ステップＳ２６１）。次に、制御部３１は圧縮機モーター１０１を制御して圧縮機１の周波数を除霜時の周波数αに変更させる（ステップＳ１３）。一般的に通常運転時は圧縮機１の周波数が低めで運転しているため、除霜時の周波数αは通常運転時の周波数よりも大きくなる。電流値制限や圧縮機１への液バック信頼性などを考慮した上で、できるだけ大きい値にすると除霜時間の短縮が図れる。
なお、「周波数α」は、本発明における「第１の回転数」に相当する。
【００７２】
なお、三方弁２をバイパス回路９に切り替えると、高低圧が均圧状態に近づき、冷媒が急激にバイパス回路９へ流れて冷媒音が発生する。そこで、この問題を解決するために、ステップＳ１２で、三方弁２をバイパス回路９へ切り替える前に、圧縮機１の周波数を低減もしくは圧縮機１を停止させるのが良い。このとき、圧縮機１を停止させると、信頼性上、再起動までの時間を確保しなければならず、除霜に時間がかかってしまうため、圧縮機１の周波数を最低回転数まで低減させるのがより好ましい。つまり、除霜運転を開始したあと最初に三方弁２をバイパス回路９に切り替える際、圧縮機１の周波数を最低回転数まで低減させる。
【００７３】
上記ステップＳ１１〜Ｓ１３により蒸発器５およびトレイ配管８に圧縮機１からの吐出ガスが流通して蒸発器５およびトレイ配管８の温度が上昇する。
【００７４】
次に、制御部３１は、蒸発器温度センサー３２によって検知された蒸発器５の温度と、トレイ温度センサー３３によって検知されたトレイ１９の温度とを調べる。そして、蒸発器５の温度がＴｅ℃以下、且つ、トレイ１９の温度がＴｔ℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ２６２）。ここで、ＴｅおよびＴｔは０℃以上の値であり、トレイ１９や蒸発器５の霜が確実に融解したことを蒸発器温度センサー３２およびトレイ温度センサー３３がそれぞれ検知するために設定された温度である。なお、ステップＳ２６２では、トレイ１９の温度がＴｔ℃以上であるか否かのみを判断しても良い。
なお、「Ｔｔ」は、本発明における「第１の所定温度」に相当する。
なお、「Ｔｅ」は、本発明における「第２の所定温度」に相当する。
【００７５】
蒸発器５の温度がＴｅ℃より高い場合、あるいはトレイ１９の温度がＴｔ℃未満の場合は（ステップＳ２６２でＮｏ）、三方弁２をバイパス回路９とメイン回路６とに間欠的に切り替える（ステップＳ１５）。一方、蒸発器５の温度がＴｅ℃以下、且つ、トレイ１９の温度がＴｔ℃以上となった場合（ステップＳ２６２でＹｅｓ）、蒸発器５の着霜量が少ないためトレイ１９上への霜の落下が殆どなくなり、トレイ１９の温度がトレイ配管８内を流れるホットガスによって高くなったと判断し、蒸発器除霜工程（ＳＴＥＰ２１）に移行する。
なお、制御部３１は三方弁２をメイン回路６とバイパス回路９とに間欠的に切り替える際、メイン回路６側の切り替え時間より、バイパス回路９側の切り替え時間が長くなるように動作させる。
【００７６】
なお、上記ステップＳ２６２は、蒸発器５の着霜量が少ないことを判断するものである。このため、制御部３１は、トレイ・蒸発器除霜工程では、ステップＳ１３のあと、トレイ１９の温度がＴｔ以上となり、且つ、除霜運転開始からトレイ１９の温度がＴｔとなるまでの時間が所定値よりも小さいとき、蒸発器除霜工程（ＳＴＥＰ２１）へ移行し、除霜運転開始からトレイ１９の温度がＴｔとなるまでの時間が所定値以上であり、蒸発器５の温度がＴｅ以上となったとき、蒸発器冷却工程（ＳＴＥＰ２）に移行するようにしても良い。
【００７７】
［蒸発器除霜工程］
制御部３１は、絞り機構駆動手段７Ａ１を制御して絞り機構７Ａを閉じ、絞り機構駆動手段７Ｂ１を制御して絞り機構７Ｂを開いて、バイパス回路９の冷媒流路を閉塞し、第２のバイパス回路９ｂを開放して冷媒を流通させる（ステップＳ２６３）。これにより、ホットガスは、トレイ配管８へ流入をやめ、蒸発器５のみに流入する。
【００７８】
次に、制御部３１は、蒸発器温度センサー３２によって検知された蒸発器５の温度と、トレイ温度センサー３３によって検知されたトレイ１９の温度とを調べる。そして、蒸発器５の温度がＴｅ℃以上、且つ、トレイ１９の温度がＴｔ℃以上であるか否かを判断する（ステップＳ２６４）。なお、ステップＳ２６４では、蒸発器５の温度がＴｅ℃以上であるか否かのみを判断しても良い。
【００７９】
蒸発器５の温度がＴｅ℃未満、あるいはトレイ１９の温度がＴｔ℃未満の場合は（ステップＳ２６４でＮｏ）、三方弁２をバイパス回路９とメイン回路６とに間欠的に切り替える（ステップＳ２６５）。一方、蒸発器５の温度がＴｅ℃以上、且つ、トレイ１９の温度がＴｔ℃以上となった場合（ステップＳ２６４でＹｅｓ）、蒸発器５の霜が融解したと判断し、蒸発器冷却工程（ＳＴＥＰ２）に移行する。なお、制御部３１は三方弁２をメイン回路６とバイパス回路９とに間欠的に切り替える際、メイン回路６側の切り替え時間より、バイパス回路９側の切り替え時間が長くなるように動作させる。
【００８０】
［蒸発器冷却工程］
制御部３１は三方弁駆動手段２０１を制御して三方弁２をバイパス回路９からメイン回路６に切り替える（ステップＳ２１）。さらに制御部３１は絞り機構駆動手段７Ｂ１を制御して絞り機構７Ａを開かせる。次に、制御部３１は圧縮機１の周波数をβに変更する（ステップＳ２２）。ここで、圧縮機１の周波数βは、上記周波数αより低い周波数であり、通常運転に移行する前に、除霜運転で温められた蒸発器５が冷却するために設定される値であり、できるだけ早く蒸発器５を冷却させるが、蒸発器ファン２３が停止しているため、低圧が下がりすぎない程度に圧縮機１の周波数βを大きめに設定すると良い。
なお、「周波数β」は、本発明における「第２の回転数」に相当する。
【００８１】
上記ステップＳ２１、Ｓ２２により、蒸発器５およびトレイ配管８には、毛細管４で低温低圧となった冷媒が流通して蒸発器５およびトレイ配管８の温度が下降する。
【００８２】
次に、制御部３１は、蒸発器温度センサー３２によって検知された蒸発器５の温度がＴｅ２℃以下であるか否かを判断する。ここで、Ｔｅ２は、０℃以下の値であり、蒸発器５が十分に冷却されたことを蒸発器温度センサー３２で検知するために設定された温度である。
なお、「Ｔｅ」は、本発明における「第２の所定温度」に相当する。
【００８３】
蒸発器５の温度がＴｅ２℃以下となった場合（ステップＳ２３でＹｅｓ）、制御部３１は除霜運転を終了する（ステップＳ２４）。除霜運転の終了後、制御部３１はファンモーター２３１を制御して蒸発器ファン２３を運転させ、圧縮機モーター１０１を制御して圧縮機１の周波数を通常運転状態にして通常運転（冷却運転）へ移行する（ＳＴＥＰ３）。
【００８４】
なお、上述した図２７の制御フローにおける蒸発器冷却工程（ＳＴＥＰ２）は、蒸発器５を冷却するために設けられたものである。このため、制御部３１は、上述した蒸発器冷却工程において、蒸発器５の温度がＴｅ２以下となったときの判断（Ｓ２３）に代えて、当該蒸発器冷却工程の開始から所定時間経過したとき、蒸発器ファン２３の運転を再開し、除霜運転を終了するようにしても良い。このような動作によっても蒸発器５を冷却することができる。
【００８５】
以上のように本実施の形態においては、蒸発器５へ直接ホットガスを流す第２のバイパス回路９ｂを備えるので、蒸発器５の着霜量が少なくトレイ１９上に霜が落下しない場合には、蒸発器５のみにホットガスを流すことができる。これにより、トレイ１９の温度上昇が大きくなり、無駄なエネルギーがトレイ配管８側で費やされることを低減することができる。よって、ホットガスの熱を効率よく除霜に利用できる。
【００８６】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、図４に示すように、トレイ１９の中央に排水口２０があり、トレイ１９は中央に向かって下に凹んでいる形状について説明した。本実施の形態４では、トレイ１９が平面（平状）の形態について説明する。
【００８７】
図２８はこの発明の実施の形態４における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
本実施の形態４におけるトレイ１９は、底面が平状に形成され、該底面の端部に排水口２０を備え、トレイ１９の底面が排水口２０に向かって傾斜するように配置されている。例えば図２８のように、トレイ１９の床面は左背面がもっとも低くなるよう斜めに傾ける。
【００８８】
このような構成により、トレイ配管８を例えば上記図５〜８、図１８〜２０のように曲げたとき、トレイ１９の床面が平であると配置が容易である。
なお図２８の例では、バイパス回路９を冷却室入口の穴１８から庫内へ入れているが、実施の形態２のように排水口２０から庫内へ入れても良く、バイパス回路９の構成も図１、図２１のどちらにも適用できる。トレイ１９の傾きも左背面に限らず、左右前後の隅１箇所が最も低くなるように傾けても良い。
【００８９】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、トレイ１９の上面にトレイ配管８を沿わせた場合を説明した。本実施の形態５では、トレイ１９の下面にトレイ配管８を設けた形態を説明する。
【００９０】
図２９はこの発明の実施の形態５における冷凍冷蔵庫の冷却室１７の正面図である。
例えば図２９のように、本実施の形態５におけるトレイ配管８は、トレイ１９の下面に配置される。
このような構成によっても、上記実施の形態１〜４と同様の効果を奏することができる。さらに、トレイ１９の下面とトレイ配管８とを接触させることで、トレイ１９を均一に温めて残霜を溶かすことができる。
【００９１】
なお、トレイ１９をアルミニウム鋼板で構成することにより、トレイ配管８からの熱伝導率が高く、除霜効率をより向上させることができる。
【００９２】
なお、トレイ配管８を排水口２０の中ではなく外に設置し、ドレンホース２１に沿わせても良い。ドレンホース２１はドレンパン１３との位置関係から曲がった形状の場合や、空気の流通を妨げるために上下に蛇行して水溜めを作る構造の場合があり、ドレンホース２１内に配管を通して機械室１０から冷却室１７へ設置するのが困難な場合がある。このような場合であっても、ドレンホース２１の外側に沿わせて配置することでドレンホース２１の形状が自由になり生産効率を良くすることができる。
【００９３】
実施の形態６．
圧縮機１の吐出管はシェル内で取り回されている。また、シェルは外側から機械室ファン１１で強制空冷されている。このため圧縮機１から吐出したホットガスの熱がシェルから放熱する。このため、除霜に利用できる熱が機械室１０に排熱されてることになる。
このため、本実施の形態６では、除霜運転中は、機械室ファン１１の運転を停止、または機械室ファン１１の回転数を冷却運転（除霜運転以外の運転）中の回転数より低下させる。これにより、圧縮機１のシェルから放熱される熱を削減することができ、除霜に利用する熱を増加させることができる。よって、ホットガスの熱を効率よく除霜に利用できる。
【符号の説明】
【００９４】
１  圧縮機、２  三方弁、３  凝縮器、３ａ  強制空冷凝縮器、４  毛細管、５  蒸発器、６  メイン回路、７  絞り機構、７Ａ  絞り機構、７Ｂ  絞り機構、７０１  絞り機構駆動手段、７Ａ１  絞り機構駆動手段、７Ｂ１  絞り機構駆動手段、８  トレイ配管、９  バイパス回路、９ｂ  第２のバイパス回路、１０  機械室、１１  機械室ファン、１３  ドレンパン、１４  ドライヤー、１５  鋼板、１６  断熱壁、１７  冷却室、１８  冷却室入口の穴、１９  トレイ、２０  排水口、２１  ドレンホース、２２  吸入管、２３  蒸発器ファン、３１  制御部、３２  蒸発器温度センサー、３３  トレイ温度センサー、１０１  圧縮機モーター、２０１  三方弁駆動手段、２３１  ファンモーター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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