(57)【要約】【課題】結露防止配管による加熱量、蒸発器への高温冷媒流入量、及び蒸発圧力を制御することで、省エネルギー性能の高い冷蔵庫を提供する。【解決手段】圧縮機２４の吐出口から吐出される冷媒を、放熱手段４１、結露防止配管４３、減圧手段４４、蒸発器７、圧縮機２４の吸込口の順に流す冷媒流路を備えた冷蔵庫において、減圧手段４４の絞り量の変更によって冷蔵庫の開口縁の温度を制御する。【選択図】図８
2017026210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方に開口を形成する開口縁を有する断熱箱体と、前記開口を開閉する扉と、該扉と前記断熱箱体によって形成された貯蔵室と、圧縮機と、該圧縮機の吐出口から吐出される冷媒を、放熱手段、結露防止配管、減圧手段、蒸発器、前記圧縮機の吸込口の順に流す冷媒流路と、備えた冷蔵庫において、
前記減圧手段の絞り量の変更によって前記開口縁の温度を制御することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記扉の開閉状態を検知する扉開閉センサと、ある時間からの経過時間を計測するタイマと、を備え、
前記扉の開放時間に係数を掛けた値と、前記圧縮機の回転数に応じた係数と前記経過時間の積を除霜終了時から積算した値と、の合算値が指定した値に達すると、前記減圧手段による絞り量を減少させることを特徴とする、請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記冷蔵庫周囲の温度を測定する温度センサと、前記開口縁の温度を測定する温度センサと、を備え、前記開口縁の温度が前記冷蔵庫周囲の温度から予測される前記冷蔵庫周囲の露点温度よりも低い場合、前記減圧手段による絞り量を減少させることを特徴とする、請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記開口縁の湿度を計測する湿度センサを備え、前記開口縁の湿度が一定以上になった場合、前記減圧手段による絞り量を減少させることを特徴とする、請求項３に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１（特開２０１５−１４３７３号公報）がある。
特許文献１の要約欄には、「熱箱体１０の開口縁を加熱する結露防止配管４３を備え、圧縮機２４の吐出口から吐出される冷媒を、放熱手段４１，４２、結露防止配管４３、減圧手段４４、蒸発器７、圧縮機２４の吸込口の順に流す第一の冷媒流路Ａと、圧縮機２４の吐出口から吐出される冷媒を、放熱手段４１，４２、減圧手段４４、蒸発器７、圧縮機２４の吸込口の順に流す第二の冷媒流路Ｂと、を備え、放熱手段４１，４２と結露防止配管４３の間と、結露防止配管４３と蒸発器７の間に、冷媒流路制御手段１１０，１００を備え、該冷媒流路制御手段１１０，１００によって、第一の冷媒流路Ａと第二の冷媒流路Ｂの切換え、減圧手段４４の絞りの変更、及び結露防止配管４３と蒸発器７との間の冷媒流路の連通と閉塞の切換えを行う。」と記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、家庭用冷蔵庫の扉開口部は温度が低下しやすいため、結露防止配管を埋設して管内に高温冷媒を流すことで結露を防止する場合がある。蒸発圧力を制御すると冷媒流量も変化するため、蒸発圧力が変化すると結露防止管内を流れる高温冷媒の流量や、開口部へ与える熱量も影響を受ける。そのため、この結露防止配管を用いる場合、蒸発圧力の変化により加熱量が不足し、結露に至らないよう配慮が必要となる。
【０００５】
特許文献１では、運転モードによって減圧量を制御する内容が記載されているが、着霜に関する蒸発圧力変化ついては考慮されていない。
【０００６】
そこで本発明は、高温冷媒の流入量、蒸発圧力、及び蒸発器の着霜量を考慮した制御をすることで、省エネルギー性能の高い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】
【０００７】
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ある。
即ち、前方に開口を形成する開口縁を有する断熱箱体と、前記開口を開閉する扉と、該扉と前記断熱箱体によって形成された貯蔵室と、圧縮機と、該圧縮機の吐出口から吐出される冷媒を、放熱手段、結露防止配管、減圧手段、蒸発器、前記圧縮機の吸込口の順に流す冷媒流路と、備えた冷蔵庫において、前記減圧手段の絞り量の変更によって前記開口縁の温度を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例に関する冷蔵庫の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施例に関する冷凍サイクル（冷媒流路）の構成を説明する図である。
【図４】本発明の実施例に関する機械室の内部を背面から見た場合の模式図である。
【図５】本発明の実施例に関する壁面放熱配管と結露防止配管の配設位置を示す図である。
【図６】本発明の実施例に関する冷凍室間仕切り壁の断面拡大図である。
【図７】本発明の実施例に関する熱交換部の概略を示す断面模式図である。
【図８】本発明の実施例に関する冷凍サイクルの各部における冷媒の状態をモリエル線図上に示した図である。
【図９】本発明の実施例に関する圧縮機からキャピラリチューブまでの配管内部の冷媒の状態を示した図である。
【図１０】本発明の実施例に関する蒸発圧力が低下した場合の冷媒の状態をモリエル線図上に示した図である。
【図１１】本発明の実施例における冷媒流路の切り替え条件を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、前方に開口を形成する開口縁を有する断熱箱体と、前記開口を開閉する扉と、該扉と前記断熱箱体によって形成された貯蔵室と、圧縮機と、該圧縮機の吐出口から吐出される冷媒を、放熱手段、結露防止配管、減圧手段、蒸発器、前記圧縮機の吸込口の順に流す冷媒流路と、備えた冷蔵庫において、前記減圧手段の絞り量の変更によって前記開口縁の温度を制御する。
【００１０】
また、前記扉の開閉状態を検知する扉開閉センサと、ある時間からの経過時間を計測するタイマと、を備え、前記扉の開放時間に係数を掛けた値と、前記圧縮機の回転数に応じた係数と前記経過時間の積を除霜終了時から積算した値と、の合算値が指定した値に達すると、前記減圧手段による絞り量を減少させる。
【００１１】
また、前記冷蔵庫周囲の温度を測定する温度センサと、前記開口縁の温度を測定する温度センサと、を備え、前記開口縁の温度が前記冷蔵庫周囲の温度から予測される前記冷蔵庫周囲の露点温度よりも低い場合、前記減圧手段による絞り量を減少させる。
【００１２】
また、前記開口縁の湿度を計測する湿度センサを備え、前記開口縁の湿度が一定以上になった場合、前記減圧手段による絞り量を減少させる。
【００１３】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に関する冷蔵庫の正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。実施例の冷蔵庫１は、貯蔵室として上方から冷蔵室２、製氷室３と上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６を備えている。製氷室３と上段冷凍室４は左右に配置されている。なお製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５は冷凍温度帯であるため、合わせて冷凍室６０と称する場合がある。冷蔵室２は前面側に左右に分割された観音開きの冷蔵室扉２ａ、２ｂを備え、製氷室３と、上段冷凍室４と、下段冷凍室５と、野菜室６は、それぞれ引き出し式の製氷室扉３ａ、上段冷凍室扉４ａ、下段冷凍室扉５ａ、野菜室扉６ａを備えている。
【００１４】
冷蔵庫１は、開閉状態をそれぞれ検知する扉センサ（図示せず）や、冷蔵室２や野菜室６の温度設定や冷凍室６０の温度設定をする温度設定器（図示せず）等を備えている。冷蔵室扉２ａ、２ｂを回動可能にするために、冷蔵庫１に固定する扉ヒンジ（図示せず）が冷蔵庫１の本体上部に設けてあり、扉ヒンジは扉ヒンジカバー３９で覆われている。扉ヒンジカバー３９の内部には貯蔵室外の温度及び湿度を検知する外気温度センサ３７、外気湿度センサ３８を設けている。
【００１５】
冷蔵庫１の貯蔵室内と貯蔵室外は、外箱１ａと内箱１ｂの間に、一例として発泡ウレタンの発泡断熱材を充填することにより形成された断熱箱体１０によって隔てられている。なお、貯蔵室に連通する蒸発器収納室８も内部が外部に対して断熱箱体１０によって隔てられている。また、冷蔵庫１の断熱箱体１０の内部には真空断熱材２６を実装している。
【００１６】
冷蔵庫１の各貯蔵室は、冷蔵室−冷凍室仕切り壁２８により、冷蔵室２と冷凍室６０とが隔てられ、冷凍室−野菜室仕切り壁２９により、冷凍室６０と野菜室６とが隔てられている。製氷室３、上段冷凍室４、及び下段冷凍室５の各貯蔵室間を隔てる仕切りは設けられていないが、扉３ａ、４ａ、５ａの隙間から貯蔵室外への冷凍室６０内空気の漏れを防止する冷凍室間仕切り壁３０が備えられている。これらの仕切り壁２８、２９、３０により形成される冷凍室６０の開口縁と、扉３ａ、４ａ、５ａにより、冷凍室６０と貯蔵室外とを隔てている。
【００１７】
冷蔵室２には、扉２ａ、２ｂの貯蔵室側に設けられた扉ポケット３２と、冷蔵室２内を複数の貯蔵空間に区画する棚４０を、それぞれ複数備えている。また冷蔵室２の下部には、内部を減圧することにより食品の保存性を高めている減圧貯蔵室２０を備えている。
【００１８】
上段冷凍室４、下段冷凍室５及び野菜室６には、それぞれ各貯蔵室の前方に備えられた扉と一体に引き出される収納容器４ｂ、５ｂ、６ｂを設けており、各扉の取手部（図示せず）に手を掛けて手前側に引き出すことにより収納容器４ｂ、５ｂ、６ｂを引き出せるようになっている。製氷室３も同様に、製氷室扉３ａと一体に引き出される収納容器３ｂを設け、製氷室扉３ａの取手部（図示せず）に手を掛けて手前側に引き出せるよう  になっている。
【００１９】
後述する蒸発器７及び各貯蔵室の温度は、蒸発器７の上部に設けた蒸発器温度センサ３６、冷蔵室２に設けた冷蔵室温度センサ３３、野菜室６に設けた野菜室温度センサ３４、下段冷凍室５に設けた冷凍室温度センサ３５により検知している。さらに、前述のように、冷蔵庫１は貯蔵室外の温度と湿度を検知する外気温度センサ３７と外気湿度センサ３８も備えている。
【００２０】
冷蔵庫１の天井壁面にはＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、インターフェース回路等を搭載した制御装置の一例である制御基板３１を配置している。制御基板３１は、外気温度センサ３７、外気湿度センサ３８、蒸発器温度センサ３５、冷蔵室温度センサ３３、野菜室温度センサ３４、冷凍室温度センサ３５、各扉の開閉状態をそれぞれ検知する前述した扉センサ（図示せず）等と接続されている。前述のＣＰＵは、これらの出力値と前述のＲＯＭに予め記録したプログラムを基に、後述する圧縮機２４や貯蔵室内ファン９のＯＮ／ＯＦＦや回転速度（時間当たりの回転数）等の制御、三方弁（冷媒流路制御手段）１１２の制御、冷蔵室ダンパ５０、野菜室ダンパ（図示せず）、及び冷凍室ダンパ５２を個別に開閉させるそれぞれのステッピングモータ（図示せず）の制御等を行っている。
【００２１】
冷蔵庫１内の空気を冷却する蒸発器７は、冷凍室６０と断熱箱体１０の背面壁との間に形成された蒸発器収納室８に備えられている。蒸発器７と熱交換して冷やされた空気は、蒸発器７の上方に設けられた貯蔵室内ファン９により、冷蔵室ダクト１１を介して冷蔵室２に送られ、野菜室ダクト（図示せず）を介して野菜室６に送られる。同様に、蒸発器７で冷やされた空気は、冷凍室ダクト１３を介して製氷室３と、上段冷凍室４と、下段冷凍室５の各貯蔵室へ送られる。各貯蔵室への送風は、各貯蔵室に設けた温度センサ３３、３４、３５と連動して、冷蔵室ダンパ５０、野菜室ダンパ（図示せず）、冷凍室ダンパ５２の開閉により制御されている。冷蔵室２、冷凍室６０、野菜室６を冷却した空気は、それぞれ冷蔵室戻りダクト（図示せず）、冷凍室戻りダクト１７、野菜室戻りダクト１８を介して蒸発器収納室８に戻り、再び蒸発器７で冷却される。
【００２２】
また、除霜運転時に蒸発器７に付着した霜を加熱する除霜ヒータ２２は、蒸発器７の下方に設置されている。除霜によって生じた除霜水は、蒸発器収納室８の下部に備えられた樋２３に流入した後に、排水管２７を介して後述する機械室１９に配された蒸発皿２１に排出される。
【００２３】
図３は実施例に関する冷凍サイクル（冷媒流露）の構成を説明する図である。本実施例の冷蔵庫１では、圧縮機２４、冷媒の放熱を行う放熱手段である貯蔵室外放熱機４１と壁面放熱配管４２、仕切り壁２８、２９、３０の前面部、すなわち開口縁への結露を抑制する結露防止配管４３、冷媒を減圧させる減圧手段である第一のキャピラリチューブ４４ｄと第二のキャピラリチューブ４４ｅ、冷媒と貯蔵室内の空気を熱交換させて、貯蔵室内の熱を吸熱する蒸発器７とを備え、これらにより貯蔵室内を冷却している。また、冷凍サイクル中の水分を除去するドライヤ４５と、液冷媒が圧縮機２４に流入するのを防止する気液分離器４６を備え、さらに冷媒合流部２００と、三方弁１１２も備えており、これらを接続配管７２、７３、７４、８６、８７、８８、８９、８０、８１、８２、８３、８４によりそれぞれ接続することで、冷凍サイクルを構成している。なお、本実施例の冷蔵庫１は、冷媒にイソブタンを用いている。また、本実施例の圧縮機２４はインバータを備えて回転速度を変えることができるが、過度に低速で圧縮機２４を駆動させると、圧縮機２４内の潤滑油が流れ難くなるので、回転速度には下限を設けている。
【００２４】
本実施例の冷蔵庫１では、減圧手段として、断面積の小さい冷媒流路を通過させることで、冷媒と管内壁との間に生じる摩擦によって冷媒を減圧させる、第一のキャピラリチューブ４４ｄと第二のキャピラリチューブ４４ｅの二つのキャピラリチューブを備えている。なお、これら第一のキャピラリチューブ４４ｄと第二のキャピラリチューブ４４ｅを合わせて、キャピラリチューブ４４と称する。第一のキャピラリチューブは熱負荷が小さい状態で適切な絞りの強さとなるように調節されている。ここで、絞りの強さとは、減圧のし易さを示すもので、キャピラリチューブ４４では、管の内径が細いほど絞りが強く、また、長さが長いほど絞りが強くなる。第二のキャピラリチューブ４４ｅは熱負荷が大きい状態で適切な絞りの強さとなるように調節されたもので、第一のキャピラリチューブ４４ｄに比べて絞りの強さを弱くしている。
【００２５】
冷媒合流部２００は、３つの接続配管を接続し、この冷媒合流部に接続された３つの接続配管を常に連通状態とする部材である。冷媒合流部２００は接続配管８０、８１、８２を連通状態としている。
【００２６】
三方弁１１２は、流入口１１２ｉと流出口１１２ｏ＿Ｄとを連通させるＤモードと、流入口１１２ｉと流出口１１２ｏ＿Ｅとを連通させるＥモードを切り替える。さらに、三方弁１１２の流出口１１２ｏ＿Ｄと流出口１１２ｏ＿Ｅのどちらも閉塞させるＸモードの３つのモードを備える。
【００２７】
圧縮機２４により高温高圧となった冷媒は、接続配管７２、７３を介して、貯蔵室外放熱器４１、壁面放熱配管４２に流入し、これらにより放熱する。その後、冷媒は接続配管７４を介して結露防止管４３においても放熱する。この結露防止配管４３からの放熱によって、仕切り壁２８、２９、３０の前面部である貯蔵質の開口縁（図２参照）が加熱される。
【００２８】
結露防止配管４３から流出した冷媒は配管８６を介してドライヤ４５へ流入し、その後、接続配管８７を介して三方弁１１２へ流入する三方弁２０１がＤモードのときは接続配管８８、８０と第一のキャピラリチューブ４４ｄを介して冷媒合流部２００へ流入し、三方弁２０１がＥモードのときは接続配管８９、８１と第二のキャピラリチューブ４４ｅを介して冷媒合流部２００へ流入する。また、三方弁２０１がＸモードのときは接続配管８８、８９への冷媒の流入は行われない。
【００２９】
冷媒は、このキャピラリチューブ４４により減圧されて低圧となり、また低圧となることで、一部の冷媒が蒸発して気化熱が奪われるため低温となる。低温低圧となった冷媒は、冷媒合流部２００、接続配管８２を介して流入した蒸発器７にて、貯蔵室内の空気から吸熱する。この冷媒の吸熱により、貯蔵室内の空気は冷却され、冷媒はさらに蒸発する。蒸発器７から流出した冷媒は、接続配管８３、気液分離器４６、接続配管８４を介して圧縮機２４に戻る。
【００３０】
次に、図３で示す冷凍サイクルを構成する各部材の設置箇所について説明する。
図４は、機械室の内部を背面から見た場合の模式図である。冷蔵庫１は、図２に示すように断熱箱体１０の外側で、冷蔵庫１の野菜室６背面下部、蒸発器収納室８の下部に機械室１９を備えている。機械室１９の両側面を構成する冷蔵庫１の壁面に機械室開口部１９ａ、１９ｂを形成しており、機械室１９内に設けた貯蔵室外ファン４１により、機械室開口部１９ａから外気が機械室１９内に流入し、機械室開口部１９ｂから流出できる構造になっている。機械室１９内には、図中の右から順に、機械室開口部１９ａ、貯蔵室外放熱器４１、貯蔵室外ファン４１ａ、圧縮機２４、三方弁１１２、機械室開口部１９ｂが配設されている。また、ドライヤ４５は三方弁１１２の上部位置に配設され、蒸発皿２１は圧縮機２４の上部で排水管２７の下部に配設されている。
【００３１】
冷却運転時、高温となる圧縮機２４及び貯蔵室外放熱器４１は、貯蔵室外ファン４１ａを駆動して機械室開口部１９ａから取り入れた外気と熱交換して放熱する。そのため、圧縮機２４や貯蔵室外放熱器４１の放熱量は、貯蔵室外ファン４１ａの回転速度や貯蔵室外ファン４１ａのＯＮ／ＯＦＦを変更することで調整可能である。圧縮機２４や貯蔵室外放熱器４１からの放熱により昇温された空気は、貯蔵室外ファン４１ａにより昇圧されているため、機械室開口部１９ｂから、比較的低圧な機械室１９の外部に排出される。また、除霜時に生じるドレン水は、排水管２７から蒸発皿２１に放出され、圧縮機２４や貯蔵室外放熱器４１からの熱によって蒸発される。
【００３２】
図５は、壁面放熱配管４２と結露防止配管４３の配設位置を示す図である。図３で示したように、壁面放熱配管４２及び結露防止配管４３は、高温高圧の冷媒が流れる部材である。
【００３３】
壁面放熱配管４２は、冷蔵庫１の外箱１ａと内箱１ｂとの間（図２参照）で、外箱１ａの外表面に接するように配設されている。外箱１ａは鋼板製であり、壁面放熱配管４２内の高温冷媒は、外箱１ａの外表面を介して貯蔵室外の空気に放熱する。また、結露防止配管４３は、冷蔵室−冷凍室仕切り壁２８、冷凍室−野菜室仕切り壁２９、冷凍室間仕切り壁３０の前方に配設されている（図５中の一点鎖線の部分）。各仕切り壁２８、２９、３０の前面部は、図１、２で示したように、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５の開口縁を形成している。
【００３４】
次に冷凍室間仕切り壁３０を代表に、結露防止配管４３近傍の詳細を説明する。
図６は、冷凍室間仕切り壁３０の断面拡大図である。冷凍室間仕切り壁３０の内部には、圧縮機２４で高温高圧となった冷媒が流れる結露防止配管４３が設けられている。この結露防止配管４３は、冷凍室間仕切り壁３０の前面部に設けた仕切りカバー３０ａの近傍に設けられている。なお、本実施例に関わる冷蔵庫１の仕切りカバー３０ａは鋼板製であるが、これに限定されず、熱伝導性の高い金属等の材料で構成すればよい。冷凍室間仕切り壁３０は、室内を冷凍温度帯（例えば約−１８℃）に維持している冷凍室６０に隣接しているので、加熱手段を備えていない場合、冷凍室間仕切り壁３０は冷凍室６０の低温空気により冷やされて、冷蔵庫１周囲の外気よりも低温となる。そのため、冷蔵庫１の周囲の外気が高湿であると、仕切りカバー３０ａの表面温度が露点温度を下回り易く、仕切りカバー３０ａ近傍の空気中の水分によって仕切りカバー３０ａの表面に結露が発生することがある。それに対して、図３で示したように、キャピラリチューブ４４で減圧される前の高温の冷媒が流れる結露防止配管４３を、仕切りカバー３０ａの近傍に設けることで、図中の熱の流れ９１で仕切りカバー３０ａを冷媒によって加熱して、仕切りカバー３０ａに発生する結露を抑制している。
【００３５】
なお、冷蔵室―冷凍室仕切り壁２８、冷凍室―野菜室仕切り壁２９の前面部も、冷凍室間仕切り壁３０と同様に冷凍室６０の開口縁を形成する部材であるので、図６で示した冷凍室間仕切り壁３０同様の構成で、各仕切り壁２８、２９の前面部に設けた仕切りカバー（図示せず）の近傍に結露防止配管４３を設けて、この結露防止配管４３により仕切りカバーを加熱している。
【００３６】
図７は、冷蔵庫の熱交換部４７の概略を示す断面模式図である。本実施例の冷蔵庫１には、冷媒配管８４の近傍に、第一のキャピラリチューブ４４ｄと第二のキャピラリチューブ４４ｅを配設した、熱交換部４７を設けている。第一のキャピラリチューブ４４ｄと第二のキャピラリチューブ４４ｅは、冷媒配管８４を挟んでそれぞれ反対側に設けられている。なお、熱交換部４７は断熱箱体１０内部に形成されている。蒸発器７の出口側に接続された冷媒配管８４には低温冷媒が流入し、一方、キャピラリチューブ４４には放熱側からの高温冷媒が流入する。従って、第一のキャピラリチューブ４４ｄを冷媒が流れる場合、第一のキャピラリチューブ４４ｄから冷媒配管８４に向かって熱の流れ９３ａが発生して熱交換が行なわれる。同様に、第二のキャピラリチューブ４４ｅを冷媒が流れる場合、第二のキャピラリチューブ４４ｅから、冷媒配管８４に向かって熱の流れ９３ｂが発生する。
【００３７】
次に、この熱交換部４７の作用と、圧縮機２４からキャピラリチューブ４４に至るまでの、放熱側の冷媒の状態変化について図８、図９を用いて説明する。
【００３８】
図８は、冷凍サイクルの各部における冷媒の状態をモリエル線図上に示した図である。図９は、圧縮機２４からキャピラリチューブ４４までの配管内部の冷媒の状態を示した図である。なお、図８、図９では、第一の冷媒流路Ａ側を冷媒が循環している場合である。
【００３９】
図８の縦軸は冷媒の圧力、横軸は冷媒の比エンタルピーである。図８と図９に示す冷媒の状態ＢからＥ及びＨ、Ｉは、図８と図９で同一の状態を表す。
【００４０】
圧縮機２４に流入した状態Ａの冷媒は、圧縮機２４により圧縮されるので、冷媒の比エンタルピーはｈ１からｈ２、圧力はＰ１からＰ２に増加する（状態ＡからＢ）。圧縮されて高温高圧となった冷媒（状態Ｂ）は、貯蔵室外放熱器４１（状態ＢからＣ）、壁面放熱器４２（状態ＣからＤ）、結露防止配管４３（状態ＤからＥ）の順に放熱して、冷媒の比エンタルピーはｈ２からｈ３に減少する。状態Ｅに至った冷媒は、第一のキャピラリチューブ４４ｄを通過する際に減圧されながら、熱交換部４７において接続配管８４内の冷媒と熱交換するので、比エンタルピーはｈ３からｈ４に減少し、冷媒の圧力はＰ２からＰ１に減少する（状態ＥからＦ）。その後、蒸発器７の入口部の冷媒（状態Ｆ）は、貯蔵室内の空気と熱交換することによって吸熱し、冷媒の比エンタルピーはｈ４からｈ５に増加する（状態ＦからＧ）。蒸発器７の出口部の冷媒（状態Ｇ）は、熱交換部４７において第一のキャピラリチューブ４４ｄから移動する熱によって冷媒の比エンタルピーがｈ５からｈ１に増加した後、再び圧縮機２４に戻る（状態ＧからＡ）。モリエル線図上に示す、状態Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇの循環の間に、冷媒は大きく分けて気相域、気液二相域、液相域の３つの状態に変化する。
【００４１】
ここで、図９を用いて、冷凍サイクルの放熱側となる圧縮機２４の流出口（Ｂ）から、第一のキャピラリチューブ４４ｄの入口（Ｅ）までの冷媒の状態を考える。気相域から気液二相域に変化する点をＨ、気液二相域から液相域に変化する点をＩとし、ガス冷媒を符号９４、液冷媒を符号９５として、ガス冷媒９４のみの気相域は区間ＢＨ、ガス冷媒９４と液冷媒９５が混在する気液二相域は区間ＨＩ、液冷媒９５のみの液相域は区間ＩＥで表す。
【００４２】
図９において、冷媒は記号ＢからＥに向かって流れ、圧縮機２４で圧縮されて高温高圧になったガス冷媒９４は、貯蔵室外放熱器４１、壁面放熱配管４２、結露防止配管４３の順に貯蔵室外に放熱し、気相域（区間ＢＨ）、気液二相域（区間ＨＩ）、液相域（区間ＩＥ）の順に冷媒の状態が変化する。本実施例の冷蔵庫１では、貯蔵室外放熱器４１の途中で気相域から気液二相域に至り、結露防止配管４３の途中で液相域に至る。そのため、貯蔵室外放熱器４１ではガス冷媒９４の割合が多く、結露防止配管４３では液冷媒９５の割合が多い。液冷媒９５はガス冷媒９４に比べて密度が高く、例えばイソブタンでは、凝縮温度３０℃においてガス冷媒９４と液冷媒９５の密度の比は約１：５０である。そのため、結露防止配管４３では液冷媒９５の割合が大きいので、配管内容積に対して、結露防止配管４３内に含まれる冷媒量は多い。
【００４３】
次に、図３、図７で示した熱交換部４７の作用について図８を用いて説明する。蒸発器７の入口部の冷媒（状態Ｆ）は、熱交換部４７によって比エンタルピーがｈ３からｈ４に減少し、蒸発器７での吸熱量（ｈ５−ｈ４）が増加することになる。蒸発器７での吸熱量の増加により、冷却効率（＝吸熱量（ｈ５−ｈ４）／消費エネルギー（ｈ２−ｈ１））が向上するので、本実施例の冷蔵庫１では、熱交換部４７を設けて省エネルギー性能を向上させている。
【００４４】
次に、蒸発圧力と省エネルギー性能の関係について説明する。
図１０に、図８で示した冷凍サイクル（点線）よりも、蒸発圧力が低下した場合の状態をモリエル線図上に実線で示した。蒸発圧力Ｐ１がＰ１´に低下すると、凝縮圧力Ｐ２と蒸発圧力Ｐ１’の差は、蒸発圧力が低下する前のＰ２とＰ１の差に比べて大きくなる。そのため、圧縮機２４で消費するエネルギーは（ｈ２−ｈ１）から（ｈ２´−ｈ１）に増加する。そこで、熱負荷が大きい場合（図１１ｂ参照）、冷凍サイクルの絞りを弱くすることでＰ２とＰ１の差を小さくして、省エネルギー性能の高い運転を行う。
【００４５】
一方、蒸発温度を低くした（蒸発圧力を低くした）冷却運転が必要な場合がある。例えば、食品投入が少ないため熱負荷が小さく、貯蔵室内が十分に低温となっている場合には、貯蔵室内温度の低下に応じて蒸発温度を下げる必要がある。蒸発温度（蒸発圧力）を下げる手段としては、絞りを強くして冷媒の減圧量を大きくすることと、圧縮機２４の回転速度を高速にすることが考えられるが、絞りを強くして蒸発圧力を低くすると、圧縮機２４を低速で駆動でき、圧縮機２４の消費エネルギーを低減できるので、省エネルギー性能の高い運転が行える。
【００４６】
以上から、熱負荷に応じて冷凍サイクルの絞りの強さを変えることで、蒸発圧力を制御することが、省エネルギー性能の向上につながることがわかる。
【００４７】
本実施例の冷蔵庫１では、キャピラリチューブ４４ｄの絞りの強さを熱負荷の小さい条件に適する仕様のものを用い、キャピラリチューブ４４ｅは熱負荷の大きい場合に適する仕様の絞りとしている。これにより、熱負荷の小さい時には、キャピラリチューブ４４ｄに、熱負荷が大きい時にはキャピラリチューブ４４ｅに冷媒を流すことで適切な絞りの強さとすることができ、省エネルギー性能の高い冷却運転を行うことができる。
【００４８】
以上で、本実施例の冷蔵庫１の主要な構成について説明した。次に、蒸発器７への着霜による冷凍サイクルへの作用について図８を用いて説明する。霜は蒸発器と蒸発器周囲の空気との熱交換を阻害するため、蒸発器圧力Ｐ１を低下させる働きをする。また、蒸発器４７と圧縮機２４は配管８４によって接続されているため、蒸発圧力が減少すると圧縮機２４の吸い込み蒸気圧力も同様に減少する。これによって冷媒循環量の低下が起きるため、蒸発器４７に着霜が増えると冷凍能力や省エネルギー性能の低下につながる。
【００４９】
また、前述のとおり各仕切り壁２８、２９、３０では結露防止管４３に高温冷媒を流すことで結露を防止している。よって、蒸発器４７への着霜により冷媒循環量が減少すると結露防止管４３内を流れる高温冷媒の流量も同様に減少し、仕切り壁を過熱する能力が減少することとなる。
【００５０】
このように蒸発器への着霜は冷却性能の低下に加え、省エネルギー性能の低下や結露防止機能の低下を引き起こす場合があるため、冷蔵庫１では除霜の間隔に最大時間を設けて定期的に除霜することで蒸発器４７への過度の着霜を防いでいる。また、複数の条件を組み合わせて蒸発器への着霜量を予測し、一定以上の着霜があると判定した場合は前述の最大時間が経過する前であっても除霜を行なう制御としている。
【００５１】
一方で、家庭用冷蔵庫における除霜運転は通常の冷却運転と比べて消費電力量が大きい場合が多い。そのため、除霜区間は長いほど省エネルギー化が図りやすい。そこで、冷蔵庫１では次の制御を行うことで、蒸発圧力の低下による性能低下の防止と省エネルギー化を両立している。
【００５２】
次に、制御について図１１を用いて説明する。本実施例の制御では、扉センサ（図示せず）や冷蔵庫１のＣＰＵが持つタイマを用いて蒸発器への着霜量を予測し、予測した着霜量に応じて三方弁１１２を切り替えることで蒸発圧力の制御を行なっている。以下に詳細を説明する。
【００５３】
着霜量判定値は冷蔵庫１のＣＰＵが持つタイマの積算値と、冷蔵室扉、冷凍室扉、野菜室扉にそれぞれ取り付けられている開閉状態センサにおいて検知された扉開放時間より求める。
【００５４】
冷蔵庫へ水分が進入する経路の１つとして、各貯蔵室の扉２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａを開放した際の外気の流入が考えられる。この際、交換される空気の最大量は、扉を開放した室の内容積に依存する。貯蔵室内容積は固定値であるため、流入する水分量の予測が可能となる。また、ＣＰＵ内のタイマで扉開放時間の測定を行い空気の交換量の予測や、外気温度センサ３７、や外気湿度センサ３８により外気の状態の推定などをおこなうと、より精度の高い予測が可能となる。また、貯蔵室内の食料品からの蒸発による水分の流入も考えられるが、冷蔵庫１では食品の投入量は貯蔵室の開放時間に依存するとして予測を行っている。
【００５５】
もう１つの水分の進入経路として、断熱箱体１０と各貯蔵室の扉２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ間の隙間や排水管２７からの外気の流入が考えられる。これは、冷蔵庫の運転が安定している状態では一定量の空気が交換されていると考えられるため、タイマによって除霜後からの経過時間を測定することで着霜量の予測が行える。
【００５６】
以上から、冷蔵庫１では扉の開放時間に係数を掛けた値と、除霜後の運転時間に別の係数を掛けた値の合算値を着霜量判定値としている。また、扉開放時の係数は扉２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａそれぞれに別の値が割り当てられており、対応する貯蔵室の内容積の大きい室の扉ほど大きな値が割り当てられている。着霜量判定値は時間経過により積算してゆくが、除霜が終了した時点で０から積算を再開する。
次に、着霜量判定値を用いた弁１１２の切り替え条件について説明する。切り替えには、着霜量判定値のほかに、あらかじめ設けた固定値である禁止判定値ＳｊＡ、ＳｊＢを用いる。禁止判定値ＳｊＡ、ＳｊＢは冷蔵庫１が持つキャピラリチューブ４４ｄ、４４eそれぞれに対して定めている。着霜量判定値が禁止判定値を超えた場合、割り当てられているキャピラリチューブへの切り替えを禁止する。ただし、禁止判定値はキャピラリチューブ内径が細いものほど小さな値を与え、かつ、少なくともひとつのキャピラリチューブは着霜量判定値によらず常に使用可能とした。
【００５７】
着霜量判定値が禁止判定値（ＳｊＡ、ＳｊＢ）に達したとき、三方弁１１２がキャピラリチューブ４４へ冷媒を流出する禁止判定値に対応したモードへの切り替えを禁止する。禁止判定値は冷蔵庫１が持つキャピラリチューブ４４それぞれに対して定める。ただし、禁止判定値はキャピラリチューブ内径が細いものほど小さな値を与え、かつ、少なくともひとつのキャピラリチューブは着霜量判定値によらず常に使用可能とする。冷蔵庫１では除霜期間の決定に同じ着霜量判定値を用いている。また、キャピラリチューブ４４ｄの禁止判定値を除霜期間の９０％の値とし、キャピラリチューブ４４ｄよりも太いキャピラリチューブ４４ｅは禁止判定を設けず、着霜量判定値によらず常に使用可能とした。
【００５８】
冷蔵庫１では２本のキャピラリチューブ４４ｄ、４４ｅを使用して構成された冷蔵庫について議論しているが、より多くのキャピラリチューブが使用されている場合も同様に、細いキャピラリチューブから使用禁止となるように禁止判定値を設定する。また、少なくともひとつのキャピラリチューブはこの着霜量判定値によらず常に使用できるようにする必要がある。
【００５９】
また、実施例では複数のキャピラリチューブ４４の切り替えにより減圧量の調節を行っているが、膨張弁などほかの減圧手段を用いる場合も同様に、絞り量の大きな領域を着霜量判定値増加に伴って禁止することで同様の効果が得られる。
【００６０】
冷蔵庫１では着霜量判定値として、除霜後からの経過時間と冷蔵庫扉が開放されている時間の合算値を用いたが、除霜量を推定できる手法であれば、どのような計算を行ってもよい。たとえば、冷蔵庫周囲の外気温と湿度を検知する手段があれば、扉開放時間と共に外気温、外気湿度、貯蔵室内容量などを計算に用いることで、外部から貯蔵室に流入する水蒸気量（着霜量の近似値となる）を得る計算を行うことも可能である。また、着霜した霜の量を取得する霜量センサなどの開発も行なわれている。着霜量をより正確に検知できるようになれば、省エネルギー性を高めることが出来る。
【符号の説明】
【００６１】
１ 冷蔵庫  
２ 冷蔵室（貯蔵室）  
３ 製氷室（貯蔵室）  
４ 上段冷凍室（貯蔵室）  
５ 下段冷凍室（貯蔵室）  
６ 野菜室（貯蔵室）  
７ 蒸発器  
９ 貯蔵室内ファン  
１０ 断熱箱体  
２４ 圧縮機  
２８ 冷蔵室−冷凍室仕切り壁（仕切部）  
２９ 冷凍室−野菜室仕切り壁（仕切部）  
３０ 冷凍室間仕切り壁（仕切部）  
３３ 冷蔵室温度センサ  
３４ 野菜室温度センサ  
３５ 冷凍室温度センサ  
３６ 蒸発器温度センサ  
３７ 外気温度センサ  
３８ 外気湿度センサ  
４１ 貯蔵室外放熱器（放熱手段）  
４１ａ 貯蔵室外ファン  
４２ 壁面放熱配管（放熱手段）  
４３ 結露防止配管  
４４ キャピラリチューブ（減圧手段）  
４４ｄ 第一のキャピラリチューブ  
４４ｅ 第二のキャピラリチューブ  
４５ ドライヤ  
４６ 気液分離器  
４７ 熱交換部  
５０ 冷蔵室ダンパ  
５２ 冷凍室ダンパ  
６０ 冷凍室  
１１２ 三方弁（冷媒流路制御手段）  
２００、２０１ 冷媒合流部  
【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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