(57)【要約】【課題】蒸発器への着霜を抑制し、冷却能力を確保しつつ、除霜による冷却効率の低下を抑制する冷蔵庫を提供することを目的とする。【解決手段】圧縮機１６と、凝縮器１７と、切替弁１８と、第一の減圧手段１９と、第二の減圧手段２０と、第三の減圧手段２１と、冷却または加温を切り替え可能な集放湿デバイスである第一の熱交換器２４と、蒸発器である第二の熱交換器２５を環状に接続し、切替弁１８により、圧縮機１６、凝縮器１７、第一の減圧手段１９、第一の熱交換器２４、第二の熱交換器２５の順に冷媒を流す第一の運転モードと、切替弁１８により、圧縮機１６、凝縮器１７、第二の減圧手段２０、第一の熱交換器２４、第三の減圧手段２１、第二の熱交換器２５の順に冷媒を流す第二の運転モードに切り替え可能な冷却システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、切替弁と、第一の減圧手段と、第二の減圧手段と、第三の減圧手段と、冷却または加温を切り替え可能な集放湿デバイスである第一の熱交換器と、蒸発器である第二の熱交換器を環状に接続し、前記切替弁により、前記圧縮機、前記凝縮器、前記第一の減圧手段、前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器の順に冷媒を流す第一の運転モードと、前記切替弁により、前記圧縮機、前記凝縮器、前記第二の減圧手段、前記第一の熱交換器、前記第三の減圧手段、前記第二の熱交換器の順に冷媒を流す第二の運転モードに切り替え可能な冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却システムと、冷蔵室と、前記第二の熱交換器を内部に備えた冷凍室と、前記第二の熱交換器で生成した冷気を前記冷凍室及び前記冷蔵室に循環させる冷却ファンと、前記第一の熱交換器を内部に備え前記冷蔵室を冷却した空気を前記冷凍室に戻す戻り風路を備えた冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却システムの冷却器への着霜抑制に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷蔵庫としては、冷却器への着霜を抑制するために、冷蔵室の戻り風路に設けた補助冷却器に湿度を集中的に着霜させることにより、主冷却器への着霜を抑制したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、冷却器を２個備え、片方の冷却器を冷媒流路を切り替えて放熱器として作用させることにより着霜した霜を融かすものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図４は、従来の冷蔵庫を示す冷却システム図であり、図５は、従来の冷蔵庫を示す断面図である。
【０００５】
図４及び図５に示すように、従来の冷蔵庫１は、冷蔵室２と、冷凍室３と、冷凍室３と冷蔵室２を連通する吐出風路４及び戻り風路５を備え、圧縮機６と、凝縮器７と、切替弁８と、主減圧手段９と、戻り風路５内に備えた補助冷却器１０と、補助減圧手段１１と、冷凍室３内に備えた主冷却器１２とを環状に接続した冷却システム１３を内臓し、冷却ファン１４により庫内に空気を循環させている。
【０００６】
以上の構成において、通常冷却時は切替弁８により、冷媒を圧縮機６、凝縮器７、主減圧手段９、補助冷却器１０、主冷却器１２の順に流すことにより、補助冷却器１０が蒸発器として作用する。
【０００７】
この時、主冷却器１２により生成された冷気は、冷却ファン１４により、冷凍室３から吐出風路４を通り、比較的湿度の高い冷蔵室２を冷却して高湿となるが、戻り風路５内で補助冷却器１０に着霜して湿度が低下するため、主冷却器１２への着霜が抑制される。
【０００８】
また、補助冷却器１０に着霜した霜を融かす場合は、切替弁８により、冷媒を圧縮機６、凝縮器７、補助冷却器１０、補助減圧手段１１、主冷却器１２の順に流して、補助冷却器１０内に過冷却液冷媒を流すことで、補助冷却器１０に着いた霜を顕熱により徐々に融かす。
【０００９】
これにより、主冷却器１２への着霜を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６１−１３４５６２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１２５５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来の構成では、補助冷却器１０内の冷媒は、通常運転時は気液二相の冷媒であり、除霜運転時は過冷却液冷媒となる。これにより、補助冷却器１０内に滞留する冷媒量は、通常運転時よりも除霜運転時の方が多くなる、すなわち、除霜時に余剰冷媒が必要となる。一般的に家庭用冷蔵庫に使われている可燃性冷媒であるイソブタンなどにおいては、安全性の観点から、余剰冷媒が不要となることが望ましい。
【００１２】
本発明は、除霜運転時の補助冷却器内の冷媒が過冷却状態になることを防止することにより、除霜時に余剰冷媒を必要とせず、通常サイクルの適正冷媒量を維持することができる冷却システム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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の冷却システムは、圧縮機と、凝縮器と、切替弁と、第一の減圧手段と、第二の減圧手段と、第三の減圧手段と、冷却または加温を切り替え可能な集放湿デバイスである第一の熱交換器と、蒸発器である第二の熱交換器を環状に接続してなり、前記切替弁により、前記圧縮機、前記凝縮器、前記第一の減圧手段、前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器の順に冷媒を流す第一の運転モードと、前記切替弁により、前記圧縮機、前記凝縮器、前記第二の減圧手段、前記第一の熱交換器、前記第三の減圧手段、前記第二の熱交換器の順に冷媒を流す第二の運転モードに切り替え可能にしたものである。
【００１４】
これによって、第一の熱交換器に着霜した霜を融かす際に、第一の熱交換器内の冷媒を気液二相とすることができ、余剰冷媒を必要とせずシステム内の冷媒量を少なくすることができる。
【００１５】
また、本発明の冷蔵庫は、本発明の冷却システムと、冷蔵室と、前記第二の熱交換器を内部に備えた冷凍室と、前記第二の熱交換器で生成した冷気を前記冷凍室及び前記冷蔵室に循環させる冷却ファンと、前記第一の熱交換器を内部に備え冷蔵室を冷却した空気を冷凍室に戻す戻り風路を備えた構成したものである。
【００１６】
これによって、第一の熱交換器に着霜した霜を融かす際に、第一の熱交換器の温度を過剰に上げることが無く、庫内温度の上昇を抑制し、冷却システムの効率低下を防ぐことができるとともに、除霜運転の頻度を上げて、第一の熱交換器の目詰まりを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の冷却システム及びそれを備えた冷蔵庫は、上記構成により、第二の熱交換器への着霜を抑制し、冷媒量を増加させることなく第一の熱交換器に着霜した霜を融かすことができ、庫内温度の上昇を抑制し、消費電力量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１の冷却システム図
【図２】本発明の実施の形態１の冷蔵庫の断面図
【図３】本発明の冷蔵庫の再生運転時のＰ−Ｈ線図
【図４】従来の冷蔵庫の冷却システム図
【図５】従来の冷蔵庫の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
請求項１に記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、切替弁と、第一の減圧手段と、第二の減圧手段と、第三の減圧手段と、冷却または加温を切り替え可能な集放湿デバイスである第一の熱交換器と、蒸発器である第二の熱交換器を環状に接続し、前記切替弁により、前記圧縮機、前記凝縮器、前記第一の減圧手段、前記第一の熱交換器、前記第二の熱交換器の順に冷媒を流す第一の運転モードと、前記切替弁により、前記圧縮機、前記凝縮器、前記第二の減圧手段、前記第一の熱交換器、前記第三の減圧手段、前記第二の熱交換器の順に冷媒を流す第二の運転モードに切り替え可能な構成としたので、第一の熱交換器に着霜した霜を融かす際に、第一の熱交換器内の冷媒を気液二相とすることができ、システム内の冷媒量を少なくすることができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷却システムと、冷蔵室と、前記第二の熱交換器を内部に備えた冷凍室と、前記第二の熱交換器で生成した冷気を前記冷凍室及び前記冷蔵室に循環させる冷却ファンと、前記第一の熱交換器を内部に備え前記冷蔵室を冷却した空気を前記冷凍室に戻す戻り風路を備えた構成としたので、第一の熱交換器に着霜した霜を融かす際に、第一の熱交換器の温度を過剰に上げることが無く、庫内温度の上昇を抑制し、冷却システムの効率低下を防ぐことができるとともに、除霜運転の頻度を上げて、第一の熱交換器の目詰まりを防止することができる。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷却システム図である。図２は、同冷蔵庫の断面図である。図３は、同冷蔵庫の再生運転時の各部の冷媒の状態を示したＰ−Ｈ線図である。図１乃至図３において、冷却システム１５は、圧縮機１６、凝縮器１７、冷媒の流路を切り替える切替弁１８、第一の減圧手段である第一キャピラリ１９、第二の減圧手段である第二キャピラリ２０、第三の減圧手段である第三キャピラリ２１、フィンチューブ熱交換器であり、冷媒流路を冷却パイプ２２と加温パイプ２３の２系統備えた第一の熱交換器２４、蒸発器である第二熱交換器２５を環状に接続して構成される。
【００２２】
また、冷蔵庫２６は、前面を開口した断熱箱体２７と、横仕切り２８により構成した冷蔵室２９及び冷凍室３０を備えており、それぞれ前面の開口を冷蔵扉（図示せず）、冷凍扉（図示せず）により閉口している。
【００２３】
冷凍室３０背面には、縦仕切り３３を挟んで第一の熱交換器２４と第二の熱交換器２５が、第二の熱交換器２５の上部には冷却ファン３４が収納されており、前面を冷凍室カバー（図示せず）によって覆われており、第一の熱交換器２４側の冷蔵室戻り風路３６と、第二の熱交換器２５側の冷却室３７を、縦仕切り３３の下方で連通するように構成している。
【００２４】
さらに、横仕切り２８は、冷却室３７と冷蔵室２９間を選択的に連通する冷蔵室ダンパ３８と、冷蔵室２９と冷蔵室戻り風路３６を連通する吸込口３９を備えている。
【００２５】
以上のように構成した冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。
＜集湿運転＞
第一の運転モードである集湿運転について説明する。集湿運転中、切替弁１８により、圧縮機１６、凝縮器１７、切替弁１８、第一キャピラリ１９、冷却パイプ２２、第二の熱交換器２５の順に冷媒が流れる。
【００２６】
圧縮機１６で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１７で冷却、液化されて第一キャピラリ１９で減圧され低温低圧の気液二相冷媒となる。この冷媒は、第一の熱交換器２４の冷却パイプ２２から第二の熱交換器２５に流入し、冷蔵室戻り風路３６及び、冷却室３７内で周囲の空気と熱交換して液相が蒸発し、低温低圧のガス冷媒として再び圧縮機１６へと吸い込まれる。
【００２７】
冷蔵室戻り風路３６及び冷却室３７で第一の熱交換器２４及び第二の熱交換器２５と熱交換した冷気は、冷却ファン３４により、開状態となっている冷蔵室ダンパ３８を通り、冷蔵室２９内を冷却して吸込口３９から再び冷蔵室戻り風路３６へと吸い込まれる。
【００２８】
この時、冷却ファン３４により吐出される冷気は、冷蔵室２９内の空気と熱交換することにより、温度と湿度が上昇する。戻り風路に第一の熱交換器２４がない冷蔵庫では、湿度の高い空気を直接第二の熱交換器２５が吸い込むことにより、第二の熱交換器２５が着霜し、冷却性能が低下する恐れがある。
【００２９】
しかしながら、本発明の冷蔵庫２６では、第一の熱交換器２４に着霜させることにより第二の熱交換器２５に吸い込む空気の湿度を下げることができ、第二の熱交換器２５への着霜を抑制することができる。
＜再生運転＞
次に、第二の運転モードである再生運転について説明する。再生運転中、切替弁１８により、圧縮機１６、凝縮器１７、切替弁１８、第二キャピラリ２０、第一の熱交換器２４、第三キャピラリ２１、第二の熱交換器２５の順に冷媒が流れる。
【００３０】
圧縮機１６で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１７で冷却、液化されて第二キャピラリ１９で減圧され中温中圧の気液二相冷媒となる。さらに、第一の熱交換器２４の加温パイプ２３で放熱し、第三キャピラリ２１で減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となる。この冷媒は、第二の熱交換器２５に流入し、冷却室３７内で周囲の空気と熱交換して液相が蒸発し、低温低圧のガス冷媒として再び圧縮機１６へと吸い込まれる。
【００３１】
この時、加温パイプ２３内の冷媒の凝縮潜熱により第一の熱交換器２４に着霜した霜をヒータを使わずに融かすことができる。
【００３２】
通常の冷蔵庫の除霜時には、圧縮機１６は停止させないと除霜できないが、本実施の形態においては、冷却ファン３４を運転し、冷蔵室ダンパ３８を閉状態とすることにより、冷凍室３０を冷却しながら第一の熱交換器２４の除霜運転を行うことができる。
【００３３】
さらに本発明によれば、加温パイプ２３の手前で第二キャピラリ２０によって冷媒が減圧されるため、霜を融かす熱により冷媒が過冷却液となることはなく、再生運転時に第一の熱交換器２４内に液冷媒が滞留し、再生運転時の適正冷媒量が集湿運転時の適正冷媒量に比べて極端に増加することはない。
【００３４】
従って、本発明によれば、集湿運転により第二の熱交換器２５への着霜を抑制すると共に、再生運転により、ヒータを使うことなく冷凍室３０を冷却しながら第一の熱交換器２４に着霜した霜を融かすことができるため、着霜、除霜による冷却能力低下が無く、消費電力量の低い冷蔵庫とすることができる。
【００３５】
さらに、再生運転時には、第一の熱交換器２４の加温パイプ２３内を流れる冷媒は、中温中圧の気液二相冷媒となるため、再生運転時の適正冷媒量が増加することがないと同時に、加温パイプ２３の温度が過剰に上がることがないため、安全性を損なわず、冷却効率の高い冷蔵庫とすることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態１において、減圧手段はキャピラリとして説明したが、電子膨張弁を用いて最適な絞り量とすることにより、さらに効率を向上することができる。
【００３７】
また、本実施の形態１において、切替弁１８は凝縮器１７の下流側として説明したが、凝縮器１７を複数に分けて、その途中に切替弁１８を設けて、再生運転時に下流側の凝縮器１７をバイパスさせることにより、冷却能力の制御、冷媒量の適正化が図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、冷却器への着霜を抑制しつつ、除霜する際のロスを低減することができるので、家庭用および業務用など様々な種類および大きさの間冷式の冷蔵庫に適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１５  冷却システム
１６  圧縮機
１７  凝縮器
１８  切替弁
１９  第一キャピラリ
２０  第二キャピラリ
２１  第三キャピラリ
２２  冷却パイプ
２３  加温パイプ
２４  第一の熱交換器
２５  第二の熱交換器
２６  冷蔵庫
２７  断熱箱体
２８  横仕切り
２９  冷蔵室
３０  冷凍室
３３  縦仕切り
３４  冷却ファン
３６  冷蔵室戻り風路
３７  冷却室
３８  冷蔵室ダンパ
３９  吸込口
【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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