JP2007248005A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒回路の高圧側が超臨界状態で運転される冷蔵庫において、放熱器により開口縁への結露を確実に防止しながら、冷凍能力を改善する。
【解決手段】圧縮機２１、放熱器２２、減圧装置（キャピラリチューブ２３或いは膨張弁２６等）及び蒸発器２４から構成される冷媒回路を備え、放熱器２２の一部を構成する露付き防止パイプ２２Ｂを断熱箱体４の開口縁４Ａに添設して成る冷蔵庫１において、冷媒回路は、高圧側が超臨界状態で運転されると共に、露付き防止パイプ２２Ｂは、放熱器２２の冷媒下流域よりも上流側に位置している。
【選択図】図２

Description

本発明は、本体の結露防止のために冷媒回路の放熱器の一部を構成する露付き防止パイプを断熱箱体の開口縁に添設して成る冷蔵庫に関し、特に、冷媒回路の高圧側が超臨界状態で運転される冷蔵庫に関するものである。

従来より、この種冷蔵庫は、金属製の外箱と、硬質合成樹脂製の内箱と、両箱間に発泡充填された断熱材とから断熱箱体が構成され、内箱内に食品等を冷凍若しくは冷蔵保存する冷凍室や冷蔵室が構成される。この断熱箱体の前面には、断熱扉が設けられており、冷凍室及び冷蔵室が当該断熱扉にて開閉自在に閉塞されている。そして、断熱箱体の下部には圧縮機などを設置する機械室が構成されている。

そして、圧縮機が運転されると、当該圧縮機に冷媒が吸い込まれて圧縮され、高温高圧のガスとなり、放熱器に流入する。冷媒は当該放熱器を流れる過程で周囲の空気と熱交換して放熱し、凝縮する。放熱器で凝縮した冷媒は減圧装置にて減圧された後、蒸発器に流入して蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮する。蒸発器にて冷媒と熱交換して冷却された空気はファンなどの送風手段により冷蔵庫の前記冷凍室や冷蔵室などの各室内に循環され、各室内に収納された対象物を冷却するものであった。

このような冷蔵庫では、前記断熱箱体と断熱扉との間から熱のリークが生じて、この付近の表面温度が冷蔵庫の設置されている周囲の温度（外気温度）より低下し、更には露点温度以下になると、空気中の水分が付着する所謂結露の発生する不都合が生じていた。そのため、当該冷蔵庫の結露が発生しやすい箇所にヒータを設置して加熱することにより、係る箇所での結露の発生を防止していた。

しかしながら、ヒータの熱により冷却性能が低下したり、消費電力が増大する不都合が生じており、係る問題を解消するため、冷媒回路の放熱器の冷媒下流域を結露の発生しやすい箇所に配設して、加熱することにより結露の発生を防止していた。具体的には、例えば、冷蔵庫の放熱器の冷媒下流域となる配管を断熱箱体の開口縁に添設して、即ち、放熱器の冷媒下流域の冷媒配管を露付き防止パイプとして利用して、圧縮機にて圧縮された高温高圧の冷媒ガスを当該放熱器にて凝縮させる。冷媒は凝縮する過程では温度が一定（温度変化することなく所定の凝縮温度）であるため、放熱器（露付き防止パイプも含む）を通過する冷媒の熱にて開口縁を加熱し、係る結露を防止することが可能となった（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開平７−２３９１７８号公報 特開平１０−１９７１２２号公報

ところで、近年このような冷蔵庫では、地球環境破壊の問題から従来使用されてきたフロン系冷媒が使用できなくなりつつある。そこで、当該フロン系冷媒の代替品として自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ₂）を使用する試みがなされて来ている。

二酸化炭素冷媒は圧縮により冷媒回路の高圧側が超臨界状態となる場合がある。このように冷媒回路の高圧側が超臨界状態となると、冷媒は放熱器にて凝縮せず、超臨界状態を維持したまま放熱するため、放熱により冷媒の温度が低下することとなる。このため、放熱器の冷媒下流域の前記露付き防止パイプ出口の冷媒温度を、開口縁への露付きを防止するのに充分な値に維持する必要がある。即ち、放熱器の出口における冷媒温度を結露の発生しない露点温度以上に維持しなければ成らない。従って、放熱器出口の冷媒温度を、冷凍能力の確保に充分な値まで低下させることができず、蒸発器に流れる冷媒の比エンタルピも上昇するため、蒸発器における冷凍能力が著しく低下して、冷凍室や冷蔵室内の冷却に支障を来す問題が生じていた。

本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、冷媒回路の高圧側が超臨界状態で運転される冷蔵庫において、放熱器により開口縁への結露を確実に防止しながら、冷凍能力を改善することを目的とする。

即ち、本発明の冷蔵庫は、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成され、高圧側が超臨界状態で運転される冷媒回路を備え、放熱器の一部を構成する露付き防止パイプを断熱箱体の開口縁に添設して成るものであって、放熱器は少なくとも第１放熱器及び第２放熱器を備え、露付き防止パイプは、第１放熱器と第２放熱器の間に位置していることを特徴とする。

請求項２の発明では、上記発明において露付き防止パイプと並列に接続されたバイパスパイプと、露付き防止パイプに冷媒を流すか、バイパスパイプに冷媒を流すかを制御する流路制御装置を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、上記各発明において冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成され、高圧側が超臨界状態で運転される冷媒回路を備え、放熱器の一部を構成する露付き防止パイプを断熱箱体の開口縁に添設して成る冷蔵庫において、放熱器は少なくとも第１放熱器及び第２放熱器を備え、露付き防止パイプは、第１放熱器と第２放熱器の間に位置しているので、露付き防止パイプ出口の温度を、開口縁への露付きを防止するのに充分な値としながら、冷媒下流域で冷媒の温度を充分に低下させることができるようになる。

これにより、放熱器出口の冷媒温度を、冷凍能力の確保に充分な値まで低下させることができるようになり、開口縁への結露を防止しながら、冷凍能力を改善できる。

また、上記発明において露付き防止パイプを第１放熱器と第２放熱器の間に設置する関係上、プルダウン時などには露付き防止パイプの温度が必要以上に高くなる場合があるが、請求項２の発明の如く露付き防止パイプと並列に接続されたバイパスパイプと、露付き防止パイプに冷媒を流すか、バイパスパイプに冷媒を流すかを制御する流路制御装置を設けるものとすれば、当該露付き防止パイプの温度が必要以上に高くなる場合には、バイパスパイプに冷媒を流して、露付き防止パイプの過度の温度上昇を防ぐことができる。

これにより、露付き防止パイプの過度の温度上昇によって、使用者に不快感を与えたり、接触して火傷する不都合を未然に回避し、安全性を確保することができる。

特に、上記各発明により、請求項３の如き冷蔵庫の冷媒として二酸化炭素を使用することが可能となり、環境問題にも寄与することができる。

本発明は、冷媒回路の高圧側が超臨界状態で運転され、断熱箱体の開口縁に放熱器の一部を構成する露付き防止パイプを添設して開口縁の結露を防止する冷蔵庫において、露付き防止パイプ内を流れる冷媒温度を開口縁への露付きを防止するのに充分な値に維持した場合に蒸発器に流れる冷媒の被エンタルピが上昇して、冷凍能力が低下する不都合を解消するために成されたものである。冷蔵庫の開口縁の結露を確実に防止しながら、冷凍能力を改善するという目的を、放熱器の一部を構成する露付き防止パイプを放熱器の第１放熱器と第２放熱器の間に位置させることで実現した。以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の冷蔵庫の一実施例の冷媒回路図、図２は冷蔵庫の断熱箱体の開口縁に添設された露付き防止パイプの概略図をそれぞれ示している。実施例の冷蔵庫１は、前方に開口を有する鋼板製の外箱２と、肉薄硬質合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）製の内箱３と、両箱間に発泡充填された発砲ポリウレタンなどの断熱材とから成る断熱箱体４と、当該断熱箱体４の前面開口を開閉自在に閉塞する図示しない断熱扉にて本体が構成されている。

断熱箱体４内は、仕切壁５にて上下に区画され、例えば、仕切壁５の上方を冷蔵温度（例えば、＋５℃程度）に冷却される冷蔵室６、仕切壁５の下方を凍結温度（例えば、−２０℃程度）にて冷凍される冷凍室７としている。

冷蔵室６内には当該冷蔵室６内の温度を検出するための室内温度センサ１０が設けられ、冷凍室７内には当該冷凍室７内の温度を検出するための室内温度センサ１１が設けられており、これら各室内温度センサ１０、１１はそれぞれ後述するコントローラ５０に接続されている。

また、断熱箱体４の前面内側には図示しない断熱扉の開閉を検出するためのドアスイッチが設けられ、このドアスイッチの近傍には冷蔵庫１周囲の外気温度を検出するための外気温度センサ１２が設けられている（図２では図示せず）。当該外気温度センサ１２は前記コントローラ５０に接続されている。

そして、内箱３の外側下方であって、断熱箱体４の下部には図示しない機械室が構成され、当該機械室には本発明の冷蔵庫１の冷却装置の冷媒回路の一部を構成する圧縮機２１等が収納されている。

本発明の冷蔵庫１の冷却装置は、図１に示すように圧縮機２１、放熱器２２、減圧装置としてのキャピラリチューブ２３及び蒸発器２４から冷媒回路が構成される。この場合、圧縮機２１の吐出側配管４０は放熱器２２の冷媒上流域となる第１放熱器を構成する冷媒配管２２Ａに接続され、放熱器２２の冷媒下流域となる第２放熱器を構成する冷媒配管２２Ｃはキャピラリチューブ２３の入口に接続された冷媒配管４２に接続されている。そして、蒸発器２４の冷媒入口側配管４５がこのキャピラリチューブ２３の出口に接続され、蒸発器２４の出口には、圧縮機２１の吸込側配管４１が接続されて冷媒回路が構成されている。

また、蒸発器２４と圧縮機２１の吸込側とを接続する上記吸込側配管４１の一部はキャピラリチューブ２３と交熱的に配設されて、内部熱交換器２５を構成している。当該内部熱交換器２５は、キャピラリチューブ２３と蒸発器２４の出口に接続された吸込側配管４１とを熱交換可能に配設することにより形成され、当該内部熱交換器２５を流れる過程で、放熱器２２から出てキャピラリチューブ２３に流入した冷媒は、交熱的に設けられた吸込側配管４１を流れる冷媒と熱交換して放熱しながら圧力低下することとなる。逆に、蒸発器２４から出た冷媒は、内部熱交換器２５の吸込側配管４１を流れる過程で、キャピラリチューブ２３を流れる冷媒と熱交換して、加熱されることとなる。

ここで、前記放熱器２２について説明する。放熱器２２は、断熱箱体４の金属製外箱２の側面及び天面の断熱材側に添設された冷媒配管２２Ａ（第１放熱器）と、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された露付き防止パイプ２２Ｂと、断熱箱体４の最下部に構成された前記機械室の底面に配置された冷媒配管２２Ｃ（第２放熱器）とを順次接続して成るものであり、冷媒が当該放熱器２２の各冷媒配管２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを流れる過程で周囲と熱交換して、放熱するよう構成されている。そして、断熱箱体４の金属製外箱２の側面及び天面の断熱材側に添設された冷媒配管２２Ａが放熱器２２の冷媒上流域、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された露付き防止パイプ２２Ｂが放熱器２２の冷媒中流域、断熱箱体４の最下部に構成された前記機械室の底面に配置された冷媒配管２２Ｃが放熱器２２の冷媒下流域を構成している。即ち、本実施例の放熱器２２は、冷媒上流域と、冷媒中流域と、冷媒下流域の３つの流域に分けられ、各流域において冷媒が放熱するものである。

また、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された露付き防止パイプ２２Ｂは、冷媒下流域よりも上流側となる位置、即ち、冷媒中流域に位置している。本実施例の露付き防止パイプ２２Ｂは、銅又はアルミニウムなどの材料にて作成され、外箱２と内箱３の間に形成された図示しない溝内に収納されている。そして、当該露付き防止パイプ２２Ｂの一端が断熱箱体４の前面の一端（図２のＡ）下部にて放熱器２２の冷媒上流域の冷媒配管２２Ａと接続され、他端が断熱箱体４の前面の他端（図２のＢ）下部にて放熱器２２の冷媒下流域の冷媒配管２２Ｃと接続される。

具体的に、本実施例の冷蔵庫１の露付き防止パイプ２２Ｂは、図２に示すように断熱箱体４の右下端から上方向に所定の高さ起立した後、左方向に９０°折曲して、水平方向に延出して左端に至り、当該左端にてＵ字状にターンして、前記右端から左端に延出したパイプに沿って右側に延出する。そして、右端にて上方向に所定の高さ起立し、左方向に９０°折曲して、水平方向に延出し、左端にてＵ字状にターンして、前記右端から左端に延出したパイプに沿って右側に延出する。更に、右端にて上方向に起立して、上端まで延在し、そこで左方向に９０°折曲して左方向に延在する。そして、左上端にて鉛直方向に下端まで降下するように開口縁４Ａの図示しない溝内に添設される。

前述したコントローラ５０は、本実施例の冷蔵庫の制御を司る制御手段であり、汎用のマイクロコンピュータにて構成されている。そして、コントローラ５０の入力側には室内温度センサ１０、１１及び外気温度センサ１２等が接続され、出力側には圧縮機２１、蒸発器２４のファン２４Ｆが接続されている。

そして、コントローラ５０は、各室内温度センサ１０、１１にて検出される冷凍室及び冷蔵室内の温度に基づき、圧縮機２１の運転及び蒸発器２４のファン２４Ｆの回転数を制御している。

尚、本実施例の冷蔵庫１の冷媒としては、自然冷媒である二酸化炭素が使用され、冷媒回路２０の高圧側は超臨界状態にて運転される。

以上の構成で、次に本発明の冷蔵庫１の動作を図３のモリエル線図を用いて説明する。基本的にコントローラ５０は室内温度センサ１０、１１の出力に基づいて圧縮機２１を運転する。特に、室内温度センサ１１にて検出される冷凍室７内の温度に基づいて、圧縮機２１をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより、各室内を目標温度の上下に設けられた上限温度と下限温度の範囲内となるように運転している。

そして、冷凍室７内の温度が前記目標温度（例えば、目標温度が−２０℃）の上限温度を超えて上昇すると、コントローラ５０は圧縮機２１を駆動して、圧縮運転を開始する。これにより、圧縮機２１に低温低圧の二酸化炭素冷媒が吸い込まれ（図３のＡの状態）、当該圧縮機２１にて圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなって圧縮機２１から冷媒配管４０に吐出される。このとき、二酸化炭素冷媒は超臨界状態まで圧縮される（図３のＢの状態）。

冷媒配管４０に吐出された超臨界状態の冷媒は、断熱箱体４の金属製外箱２の側面及び天面の断熱材側に添設された放熱器２２の冷媒上流域となる冷媒配管２２Ａ内に流入し、当該冷媒配管２２Ａ内を流れる過程で、放熱する。このとき、当該冷媒配管２２Ａにおいて冷媒は超臨界状態を維持したまま放熱し、これにより、冷媒のエンタルピがΔＨ１低下する。即ち、冷媒配管２２Ａにおいて冷媒は状態変化すること無しに温度のみが低下して、図３のＣの状態になる。

そして、冷媒配管２２Ａにて放熱した冷媒は、次に、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された放熱器２２の冷媒中流域となる露付き防止パイプ２２Ｂ内を通過する。この過程で、冷媒は超臨界状態を維持したまま放熱し、これにより、冷媒のエンタルピがΔＨ２低下する。従って、露付き防止パイプ２２Ｂにおいて冷媒は状態変化すること無しに温度のみが低下して、図３のＤの状態となる。

露付き防止パイプ２２Ｂにて放熱した冷媒は、次に、断熱箱体４の断熱箱体４の最下部に構成された前記機械室の底面に配置された放熱器２２の冷媒下流域となる冷媒配管２２Ｃ内を通過し、放熱する。このとき、冷媒は未だ超臨界を維持した状態であり、当該冷媒配管２２Ｃにおける放熱により更にエンタルピがΔＨ３下がる。従って、冷媒配管２２Ｃにおいて冷媒は状態変化すること無しに、温度が低下して、図３のＥの状態となる。

その後、放熱器２２を出た冷媒はキャピラリチューブ２３に流入し、当該キャピラリチューブ２３と交熱的に設けられた吸込側配管４１を流れる冷媒と熱交換して更に冷却されると共に（冷媒のエンタルピが更にΔＨ４低下する）、キャピラリチューブ２３における圧力低下により膨張して図３のＦの状態となり、蒸発器２４に至る。当該蒸発器２４入口における冷媒の状態は、液冷媒と蒸気冷媒が混在する二相混合状態である。そして、蒸発器２４において液相冷媒が蒸発して蒸気冷媒となる。この冷媒の蒸発に伴う吸熱作用により周囲の空気が冷却され、冷却された空気はファン２４Ｆにより各室６、７内に循環される（図３のＧの状態）。

そして、蒸発器２４から出た低温低圧の冷媒は吸込側配管４１に入り、内部熱交換器２５を通過する。当該内部熱交換器２５にて蒸発器２４から出た低温低圧の冷媒はキャピラリチューブ２３を流れる冷媒と熱交換して加熱された後（図３のＡの状態）、内部熱交換器２５から出て、圧縮機に吸い込まれるサイクルを繰り返す。このような運転を繰り返すことで、各室６、７内は徐々に冷却されて行く。

ところで、上述のように冷媒回路の高圧側が超臨界状態となる場合、放熱器２２において冷媒は凝縮しないため、冷媒は超臨界状態を維持したまま、放熱して冷媒の温度のみが低下することとなる。

ここで、従来の冷蔵庫について図７及び図８を用いて説明する。尚、図７及び図８において図１及び図２と同一の符号が付されているものは、同一、若しくは、同様の作用、又は、効果を奏するものであるため、詳細な説明を省略する。従来の冷蔵庫１００は、放熱器１２２が冷媒上流域と冷媒下流域の２つの流域に分けられており、露付き防止パイプ１２２Ｂは、プルダウンや高負荷時における高圧側の冷媒温度上昇を考慮して、放熱器１２２の冷媒下流域に配置されていた。即ち、当該放熱器１２２の冷媒上流域が金属製外箱１０２の側面、天面の断熱材側及び最下部に構成された機械室の底面に配置された冷媒配管１２２Ａにより構成され、冷媒下流域が断熱箱体４の露付き防止パイプ１２２Ｂにより構成されていた。

上述の如く構成された冷媒回路を備えた冷蔵庫１００において、従来の冷媒、即ち、高圧側が超臨界状態とならない冷媒（例えば、フロン系冷媒等）を用いて、圧縮機２１を運転して圧縮動作を行った場合、図９のモリエル線図に示すように冷媒は放熱器１２２にて凝縮し、殆どが気体と液体の二相域（二相混合状態）での放熱となるため、当該放熱器１２２において冷媒温度の変化は殆ど生じない。従って、露付き防止パイプ１２２Ｂ出口における冷媒温度は、所定の凝縮温度であり、露点温度以上となるので、開口縁４Ａの結露を確実に解消することができた。

しかしながら、本実施例の如く二酸化炭素冷媒などを使用した場合には、高圧側が超臨界状態となることがあり、この場合には、冷媒は放熱器１２２において凝縮しないので、温度低下が生じるととなり、従来の構成の冷蔵庫１００では、露付き防止パイプ１２２Ｂ出口における冷媒温度が露点温度以下に低下する恐れがあった。このように、露付き防止パイプ１２２Ｂ出口における冷媒温度が露点温度より低下すると、当該露付き防止パイプ１２２Ｂ付近に冷蔵庫１の周囲の空気中の水分が付着して、開口縁４Ａに結露が発生する。

このような結露の発生を防ぐためには、露付き防止パイプ１２２Ｂ出口における冷媒温度を開口縁４Ａへの露付きを防止するのに充分な値、即ち、露点温度以上であり、具体的には、冷蔵庫１００の周囲の温度より少なくとも＋４℃程度高い温度（例えば、周囲温度が＋３０℃である場合には、露付き防止パイプ１２２Ｂ出口における冷媒温度を＋３４℃以上）に維持する必要がある。しかしながら、従来の構成の冷蔵庫１００では、露付き防止パイプ１２２Ｂ出口における冷媒温度を上述した温度以上（例えば、＋３４℃以上）とすると、図１０のモリエル線図に示すように放熱器１２２の出口の冷媒温度が高くなり、蒸発器２４の冷凍能力の確保に充分な値まで低下させることができなくなる。その結果、蒸発器２４に流れる冷媒の比エンタルピが上昇して、蒸発器２４におけるエンタルピ差（図１０のｑ）を充分に確保できないので、蒸発器２４における冷凍能力が著しく低下して、冷蔵室６や冷凍室７内の冷却に支障を来す問題が生じていた。

このような問題を解消するには、露付き防止パイプ１２２Ｂ出口における冷媒温度が露点温度以下にならない位置に露付き防止パイプ１２２Ｂを配置することが望ましいが、例えば、当該露付き防止パイプ１２２Ｂを放熱器１２２の冷媒上流域に配置すれば、露付き防止パイプ１２２Ｂ内には圧縮機２１で圧縮された高温高圧の冷媒がそのまま流入することとなるため、開口縁４Ａが高温となり、冷蔵庫１の開閉等を行う際に、使用者が不快に感じたり、或いは、開口縁４Ａに手が触れた際に火傷するなどの問題が生じる恐れがあった。更に、開口縁４Ａが高温となり過ぎるため、冷蔵庫１００の冷却能力を低下させるという不都合も生じることとなる。

そこで、本発明では放熱器２２の冷媒下流域よりも上流側となる位置に露付き防止パイプ２２Ｂを配置するものとする。具体的には、前述の如く放熱器２２を冷媒上流域、冷媒中流域、冷媒下流域の３つの流域に分けて、露付き防止パイプ２２Ｂを放熱器２２の冷媒中流域に配置するものとする。このように、露付き防止パイプ２２Ｂを放熱器２２の冷媒下流域よりも上流側となる位置とすることで、露付き防止パイプ２２Ｂ出口の温度を、開口縁４Ａへの露付きを防止するのに充分な値とすることができる。更に、露付き防止パイプ２２Ｂを放熱器２２の冷媒上流域よりも下流側となる位置とすることで、露付き防止パイプ２２Ｂに入口における冷媒温度が高温となり過ぎる上述のような不都合も回避することができる。更にまた、露付き防止パイプ２２Ｂの出口に放熱器２２の冷媒下流域となる冷媒配管２２Ｃを配置することで、露付き防止パイプ２２Ｂにおいて充分に温度低下させることが出来なかった冷媒を更に放熱させて、充分に温度低下させ、放熱器２２出口の冷媒温度を、蒸発器２４の冷凍能力の確保に充分な値まで低下させることができる。

即ち、図３に示すように従来の冷蔵庫１００を用いた場合より、蒸発器２４におけるエンタルピ差を大きくすることができる。即ち、図１０に示す従来の冷蔵庫１００より蒸発器２４におけるエンタルピ差がｑ’大きくなり、蒸発器２４における冷凍能力を改善することができるようになる。

以上詳述したように、本発明の冷蔵庫１により開口縁４Ａへの結露を確実に防止しながら、蒸発器２４における冷凍能力を改善することができる。

尚、実施例１では減圧装置としてキャピラリチューブ２３を用いるものとしたが、図４に示すように減圧装置として膨張弁２６を使用し、当該膨張弁２６の開度をコントローラ５０にて制御するものとしても構わない。この実施例の場合には、膨張弁２６前（膨張弁２６の上流側）の冷媒配管４２と前記蒸発器２４を出た吸込側配管４１とを交熱的に配設して、内部熱交換器２７を構成している。図４に示す本実施例の冷蔵庫の冷媒回路は、多くの点において前述の実施例１と共通するので、実施例１の冷蔵庫１と、同一、若しくは、同様の作用、又は、効果を奏する構成については詳細な説明を省略する。

次に、本実施例の冷蔵庫１の動作を図５のモリエル線図を用いて説明する。基本的なコントローラ５０による制御動作は実施例１と共通するので詳細な説明を省略する。

そして、冷凍室７内の温度が前記目標温度（例えば、目標温度が−２０℃）の上限温度を超えて上昇すると、コントローラ５０は圧縮機２１を駆動して、圧縮運転を開始する。これにより、圧縮機２１に低温低圧の二酸化炭素冷媒が吸い込まれ（図５のＡの状態）、当該圧縮機２１にて圧縮されて、高温高圧の冷媒ガスとなって圧縮機２１から冷媒配管４０に吐出される。このとき、二酸化炭素冷媒は超臨界状態まで圧縮される（図５のＢの状態）。

冷媒配管４０に吐出された超臨界状態の冷媒は、断熱箱体４の金属製外箱２の側面及び天面の断熱材側に添設された放熱器２２の冷媒上流域となる冷媒配管２２Ａ内に流入し、当該冷媒配管２２Ａ内を流れる過程で、放熱する。このとき、当該冷媒配管２２Ａにおいて冷媒は超臨界状態を維持したまま放熱し、これにより、冷媒のエンタルピがΔＨ１低下する。従って、冷媒配管２２Ａにおいて冷媒は状態変化すること無しに温度のみが低下して、図５のＣの状態になる。

そして、冷媒配管２２Ａにて放熱した冷媒は、次に、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された放熱器２２の冷媒中流域となる露付き防止パイプ２２Ｂ内を通過する。この過程で、冷媒は超臨界状態を維持したまま放熱し、これにより、冷媒のエンタルピがΔＨ２低下する。従って、露付き防止パイプ２２Ｂにおいて冷媒は状態変化すること無しに温度のみが低下して、図５のＤの状態となる。

露付き防止パイプ２２Ｂにて放熱した冷媒は、次に、断熱箱体４の断熱箱体４の最下部に構成された前記機械室の底面に配置された放熱器２２の冷媒下流域となる冷媒配管２２Ｃ内を通過し、更に放熱する。このとき、冷媒は未だ超臨界を維持した状態であり、当該冷媒配管２２Ｃにおける放熱により、更に冷媒のエンタルピがΔＨ３下がる。従って、冷媒配管２２Ｃにおいて冷媒は状態変化すること無しにこの過程で、冷媒は更に放熱して温度が低下して、図５のＥＩの状態となる。

そして、放熱器２２を出た冷媒は冷媒配管４２に入り、内部熱交換器２７を通過する。当該内部熱交換器２７を通過する過程で放熱器２２を出た冷媒は、吸込側配管４１を流れる冷媒と熱交換して更に冷却され（冷媒のエンタルピが更にΔＨ４低下する）、図５のＥＩＩの状態となる。

その後、内部熱交換器２７を出た冷媒は、膨張弁２６における圧力低下により膨張して図５のＦの状態となり、蒸発器２４に至る。ここでの冷媒の状態は、液冷媒と蒸気冷媒が混在する二相混合状態である。蒸発器２４では液相冷媒が蒸発して蒸気冷媒となる。この冷媒の蒸発に伴う吸熱作用により周囲の空気が冷却され、ファンにより各室６、７内に循環される（図５のＧの状態）。

そして、蒸発器２４から出た低温低圧の冷媒は吸込側配管４１に入り、内部熱交換器２５を通過する。当該内部熱交換器２５にて蒸発器２４から出た低温低圧の冷媒は冷媒配管４２を流れる冷媒と熱交換して加熱された後、内部熱交換器２７から出て、圧縮機２１に吸い込まれるサイクルを繰り返す。このような運転を繰り返すことで、各室６、７内は徐々に冷却されて行く。

以上詳述した本実施例の冷蔵庫においても、前記実施例と同様に放熱器２２の冷媒下流域よりも上流側となる冷媒中流域に露付き防止パイプ２２Ｂを配置することで、露付き防止パイプ２２Ｂ出口の温度を、開口縁４Ａへの露付きを防止するのに充分な値とすることができ、更に、露付き防止パイプ２２Ｂに入口における冷媒温度が高温となり過ぎる不都合も回避することができる。更にまた、露付き防止パイプ２２Ｂの出口に放熱器２２の冷媒下流域となる冷媒配管２２Ｃを配置することで、露付き防止パイプ２２Ｂにおいて充分に温度低下させることが出来なかった冷媒を更に放熱させて、充分に温度低下させ、放熱器２２出口の冷媒温度を、蒸発器２４の冷凍能力の確保に充分な値まで低下させることができる。

即ち、図５に示すように従来の冷蔵庫１００を用いた場合より、蒸発器２４におけるエンタルピ差を大きくすることができる。即ち、図１０に示す従来の冷蔵庫１００より蒸発器のエンタルピ差がｑ’大きくなり、蒸発器２４における冷凍能力を改善することができるようになる。これにより、開口縁４Ａへの結露を確実に防止しながら、蒸発器２４における冷凍能力を改善することができる。

ところで、上記各実施例の如く露付き防止パイプ２２Ｂを従来の放熱器の冷媒下流域から上流側に移動することで、通常運転時には特に支障はないものの、プルダウン時や高負荷時において露付き防止パイプ２２Ｂを流れる冷媒温度が必要以上に高くなる恐れがある。即ち、プルダウン時や高負荷時等において冷媒回路の高圧側の冷媒温度が異常上昇すると、放熱器２２の冷媒上流域の冷媒配管２２Ａにおける放熱では、冷媒を充分に放熱して、低温とすることができないため、露付き防止パイプ２２Ｂ内に高温の冷媒が流れる場合がある。当該露付き防止パイプ２２Ｂは断熱箱体４の開口縁４Ａに位置するため、冷蔵庫１を開閉する際に使用者が触れる恐れがあり、係る高温の冷媒が露付き防止パイプ２２Ｂ内を流れると、使用者に不快感を与えるばかりでなく、当該開口縁４Ａに接触して火傷する恐れがあった。

そこで、露付き防止パイプ２２Ｂと並列に当該露付き防止パイプ２２Ｂを迂回するバイパスパイプ２８を接続すると共に（図３で示すＡの位置にバイパスパイプ２８の一端を、Ｂの位置にバイパスパイプ２８の他端を接続して、露付き防止パイプ２２Ｂを迂回する）、露付き防止パイプ２２Ｂに冷媒を流すか、バイパスパイプ２８に冷媒を流すかを制御する流路制御装置を設けて、露付き防止パイプ２２Ｂの温度が必要以上に高くなる場合には、流路制御装置によりバイパスパイプ２８に冷媒が流れるように制御して、露付き防止パイプ２２Ｂの過度の温度上昇を防ぐものとする。本実施例では、流路制御装置として、バイパスパイプ２８の入口側、即ち、図３に示すＡの位置に三方弁２９を設置すると共に、露付き防止パイプ２２Ｂの入口、若しくは、露付き防止パイプ２２Ｂの冷媒上流域となる放熱器２２の冷媒配管２２Ａの出口に露付き防止パイプ２２Ｂに流れる冷媒温度を検出するための冷媒温度センサ１３を設置して、前記コントローラ５０により当該冷媒温度センサ１３にて検出される冷媒温度に基づき、三方弁２９を操作することで、放熱器２２の冷媒上流域となる冷媒配管２２Ａからの冷媒を露付き防止パイプ２２Ｂに冷媒を流すか、バイパスパイプ２８に冷媒を流すかを制御するものとする。

具体的には、通常、コントローラ５０は放熱器２２の冷媒上流域となる冷媒配管２２Ａからの冷媒が露付き防止パイプ２２Ｂに流れるように三方弁２９を制御すると共に、冷媒温度センサ１３にて検出される冷媒温度が予め設定された所定の上限値に上昇すると、放熱器２２の冷媒上流域となる冷媒配管２２Ａからの冷媒がバイパスパイプ２８に流れるように三方弁２９を切り換える。そして、所定時間経過したら、放熱器２２の冷媒上流域となる冷媒配管２２Ａからの冷媒が露付き防止パイプ２２Ｂに流れるように三方弁２９を切り換える。

このように、冷媒温度センサ１３にて検出される冷媒温度が所定の上限値に上昇した場合、露付き防止パイプ２２Ｂに冷媒を流さず、バイパスパイプ２８に冷媒を流すことで、露付き防止パイプ２２Ｂの過度の温度上昇を防ぐことができる。これにより、露付き防止パイプ２２Ｂの過度の温度上昇によって、使用者に不快感を与えたり、接触して火傷する不都合を未然に回避することができる。これにより、冷蔵庫１の安全性を確保することができる。

尚、本実施例では、露付き防止パイプ２２Ｂの入口、若しくは、露付き防止パイプ２２Ｂの冷媒上流域となる放熱器２２の冷媒配管２２Ａの出口に露付き防止パイプ２２Ｂに流れる冷媒温度を検出するための冷媒温度センサ１３を設置して、当該冷媒温度センサ１３にて検出される冷媒温度に基づいて、露付き防止パイプ２２Ｂに冷媒を流すか、バイパスパイプ２８に冷媒を流すか冷媒流路を制御するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、圧縮機２１の回転数に基づいて、上記冷媒流路を制御するものとしても良いし、圧縮機２１のプルダウン時や所定時間バイパスパイプ２８に冷媒を流すものとしても構わない。

本発明の一実施例の冷蔵庫の冷媒回路図である。 図１の冷蔵庫の冷媒回路を模式的に示した概略図である。 本実施例の冷蔵庫のモリエル線図である。 本発明の他の実施例の冷蔵庫の冷媒回路図である。 図５の冷蔵庫のモリエル線図である。 本発明のもう一つの他の実施例の冷蔵庫の冷媒回路図である。 従来の冷蔵庫の冷媒回路図である。 図７の冷蔵庫の冷媒回路を模式的に示した概略図である。 従来の冷媒を用いた場合（冷媒回路の高圧側が超臨界圧と成らない場合）の図７の冷蔵庫のモリエル線図である。 冷媒回路の高圧側が超臨界状態にて運転される場合の図７の冷蔵庫のモリエル線図である。

符号の説明

１ 冷蔵庫
２ 外箱
３ 内箱
４ 断熱箱体
４Ａ 開口縁
５ 仕切壁
６ 冷蔵室
７ 冷凍室
２１ 圧縮機
１０、１１ 室内温度センサ
１２ 外気温度センサ
１３ 冷媒温度センサ
２２ 放熱器
２２Ａ 冷媒上流域となる冷媒配管
２２Ｂ 露付き防止パイプ
２２Ｃ 冷媒下流域となる冷媒配管
２３ キャピラリチューブ
２４ 蒸発器
２４Ｆ ファン
４０ 吐出側配管
４１ 吸込側配管
４２ 冷媒配管
４５ 冷媒入口側配管
５０ コントローラ

Claims (3)

1. 圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成され、高圧側が超臨界状態で運転される冷媒回路を備え、前記放熱器の一部を構成する露付き防止パイプを断熱箱体の開口縁に添設して成る冷蔵庫において、
   前記放熱器は少なくとも第１放熱器及び第２放熱器を備え、前記露付き防止パイプは、前記第１放熱器と前記第２放熱器の間に位置していることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記露付き防止パイプと並列に接続されたバイパスパイプと、前記露付き防止パイプに冷媒を流すか、前記バイパスパイプに冷媒を流すかを制御する流路制御装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷蔵庫。

Images