WO2017002768A1 - 冷蔵庫 - Google Patents

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WO2017002768A1
WO2017002768A1 PCT/JP2016/069046 JP2016069046W WO2017002768A1 WO 2017002768 A1 WO2017002768 A1 WO 2017002768A1 JP 2016069046 W JP2016069046 W JP 2016069046W WO 2017002768 A1 WO2017002768 A1 WO 2017002768A1
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WO
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cooler
refrigerator
air
return port
freezer
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/069046
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
酒井　啓太
石川　博章
中津　哲史
荒木　正雄
安田　直史
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
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Priority to SG11201708763WA priority patent/SG11201708763WA/en
Priority to AU2016286893A priority patent/AU2016286893B2/en
Priority to CN201680034975.3A priority patent/CN107735631B/zh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/04—Preventing the formation of frost or condensate

Definitions

  • This invention relates to a refrigerator provided with a cooler.
  • a refrigerator heat exchanger
  • the cold air generated by the cooler is stored in the freezer compartment, refrigerator compartment, etc. by a fan provided in the air passage
  • Refrigerators to send inside are known.
  • the cool air whose temperature has been increased by the heat load in each cabinet returns to the cooler and circulates in the interior air passage.
  • the surface temperature of the cooler decreases to around -25 ° C. Therefore, frost formation occurs on the surface of the cooler when heat exchange is performed with cold air containing water vapor returning from the interior of each chamber.
  • Refrigerating rooms are generally opened and closed more frequently than freezing rooms. Therefore, compared with the return cold air from the freezer compartment, the return cold air from the refrigerating chamber tends to increase the amount of water due to the intrusion of outside air containing a large amount of water.
  • the return cold air from the refrigerator compartment has a large amount of moisture contained therein and has a large temperature difference from the cooler, and is therefore a major factor in frost formation. When frost formation occurs, the air path resistance of the cooler increases, which may affect performance and increase energy consumption.
  • the cooler described in Patent Document 1 aims to suppress the above-described performance deterioration of the cooler and to improve the proof strength against frosting, and includes a first cooling portion formed of a flat tube having no fins on the back side, and a first thereof.
  • the second cooling unit is formed of a refrigerant pipe having a large number of fins on the front side adjacent to the cooling unit.
  • the cooler described in Patent Document 2 is configured so that the lower fin pitch is narrower than the upper fin pitch in the height direction of the cooler for the purpose of suppressing the above-described decrease in performance of the cooler and improving the resistance to frost formation. is doing. By using this configuration, frost formation is intensively promoted in the lower part of the cooler, and the upper part of the cooler is effectively used.
  • the cooler described in Patent Document 1 uses a flat tube.
  • Flat tubes are generally expensive to manufacture, and there is a risk that the power of the compressor increases (energy consumption increases) with an increase in pressure loss on the refrigerant side. Therefore, there is a problem for practical use.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a refrigerator with improved frosting resistance of the cooler.
  • the refrigerator according to the present invention includes a refrigerator room, a freezer room, a refrigerator room in which a refrigerator for cooling the refrigerator room air sent from the refrigerator room and the refrigerator room air sent from the freezer room is installed, A refrigerator provided with a circulation fan that blows air after cooling cooled by a cooler to a refrigerator compartment and a freezer compartment, the cooler compartment being arranged upstream of the cooler and performing dehumidification A defrost heater for heating the precooler, a freezer return port provided at a position where the freezer room air sent from the freezer room to the cooler room goes directly to the cooler, and the refrigerator room to the cooler room A refrigerating room return port provided at a position where the refrigerating room air sent to the head is directed to the precooler.
  • the air discharged from the freezer return port and the air discharged from the refrigerating chamber return port flow separately, and the air returning from the refrigerating chamber rich in moisture is dehumidified by the precooler. After that, the frosting resistance of the cooler is greatly improved.
  • Embodiment 1 of this invention It is a front view of the refrigerator which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is sectional drawing of the refrigerator which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a refrigerant circuit figure of the refrigerator which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a structure schematic diagram of the cooler chamber in Embodiment 1 of this invention. It is a partial expanded sectional view of the freezer compartment return port in Embodiment 1 of this invention. It is a partial expanded sectional view of a blower outlet and a return mouth in Embodiment 1 of the present invention. It is a front view of the cooler room which expanded the width
  • Embodiment 1 It is a schematic diagram which shows the radiant heater and heater roof in Embodiment 1 of this invention. It is sectional drawing of the dimensionless water vapor
  • Embodiment 4 It is a front view of the cooler room in Embodiment 4 of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram showing a dehumidification capability testing device in a pre-cooler 10.
  • FIG. 6 is a bar graph showing the dehumidifying capacity ratio of the precooler in Embodiments 1 to 4 with respect to Comparative Example 1.
  • FIG. 1 is a front view of a refrigerator 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the refrigerator 100 includes a refrigerator compartment 1 at the top and a vegetable compartment 5 at the bottom.
  • the refrigerator 100 also includes a freezer compartment 4 located above the vegetable compartment 5, a switching room 2 located between the freezer compartment 4 and the refrigerator compartment 1 and located on the front right side, and an ice making room 3 located on the front left side.
  • the door portion 6 of the refrigerator compartment 1 is a double door (two-door type) door, but the door portion 6 of the refrigerator compartment 1 is not particularly limited, and is one-side open. It may be a single door.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of refrigerator 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the internal cross-sectional view which looked at the refrigerator 100 from the side is shown.
  • the inside of the refrigerator is insulated from the outside (outside air) by the door portion 6 and the heat insulating wall 7 of each room.
  • Refrigerator 100 has a room for refrigeration and a room for freezing.
  • the refrigerator 100 includes a cooler 9 that cools air sent from each room, a circulation fan 8 that blows the cooled air cooled by the cooler 9 to each room, and a pre-cooler 10 that is located below the cooler 9.
  • a radiant heater 24 for heating and removing frost formation on the pre-cooler 10 and a compressor 12 positioned at the bottom of the back surface are provided.
  • the cooler 9, the pre-cooler 10, and the radiant heater 24 are accommodated in a cooler chamber 200 installed on the back side of the freezer chamber 4.
  • the cooled air cooled by the cooler 9 is blown into each room by the circulation fan 8 and contributes to the low temperature maintenance of the inside temperature. After that, the cooled air blown into each room is returned to the cooler 9 from each room, cooled, and circulated in the storage.
  • the refrigerator compartment 1 is generally opened and closed more frequently by the user than the freezer compartment 4, and the return cold air from the refrigerator compartment 1 contains a larger amount of moisture than the return cold air from the freezer compartment 4. obtain. Therefore, when the refrigerator 100 is operated for a long time and the return cold air from the refrigerator compartment 1 containing a large amount of moisture exchanges heat with the cooler 9, frost may adhere to the surface of the cooler 9.
  • the pre-cooler 10 is disposed at the lower part of the cooler 9, and the return cold air from the refrigerator compartment 1 is configured to exchange heat with the pre-cooler 10 before the cooler 9. is doing.
  • the precooler 10 is frosted prior to the cooler 9, thereby improving the frosting resistance of the cooler 9.
  • the frost formation in the cooler 9 and the frost formation in the pre-cooler 10 are configured to be periodically defrosted by the radiant heater 24.
  • the position where the cooler room 200 returns from the refrigerating room 1 and the position where the freezer room 4 returns are separated, and the pre-cooler 10 is configured such that only the air returning from the refrigerating room 1 is dehumidified.
  • the compressor 12 installed in the lowermost part of the back surface of the refrigerator 100 is one part constituting the refrigeration cycle of the refrigerator 100 and has an action of compressing the refrigerant.
  • FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram of refrigerator 100 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 3, the refrigerator 100 includes a compressor 12, a pipe group 13, an expander 14, a precooler 10, and a cooler 9 as a refrigerant circuit.
  • the compressor 12 adiabatically compresses a refrigerant such as isobutane to obtain a high-temperature and high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant flows into the pipe group 13 embedded in the heat insulating wall 7 provided in the refrigerator casing, and dissipates heat in the pipe group 13 to become a liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant is expanded by an expander 14 such as a capillary tube to become a gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the expanded low-temperature gas-liquid two-phase refrigerant exchanges heat with the return air 15 from each room in the warehouse via the cooler 9 and the precooler 10.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant absorbs the heat of the return air 15 to become a gas and returns to the compressor 12.
  • the air that has been absorbed by the cooler 9 and the pre-cooler 10 and whose temperature has been lowered is sent to the interior by the circulation fan 8.
  • the refrigerant circuit of the refrigerator 100 performs a cooling operation in which the air in the refrigerator is circulated and cooled.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of cooler chamber 200 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 4A is a front view
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 4B is a view of the AA ′ cross section of FIG. 4A as viewed from the right to the left of the drawing.
  • the cooler chamber 200 means a portion that houses the circulation fan 8, the cooler 9, the precooler 10, and the radiant heater 24.
  • the cooler 9 includes a plurality of fins 16 and a plurality of refrigerant pipes 17.
  • the plurality of fins 16 are stacked such that the distance between the fins 16 is a constant fin pitch.
  • the fin pitch is preferably in the range of 5 mm to 10 mm.
  • frost formation can occur significantly on the upstream side of the cooler 9 compared to the downstream side of the cooler 9. Due to frost generated due to heat exchange with the fins 16, the amount of moisture contained in the return air 15 decreases as it goes downstream. Therefore, the upstream fin pitch may be set wider.
  • the downstream fin pitch may be 5 mm
  • the upstream fin pitch may be 7.5 mm to 10 mm.
  • the fin pitch of the cooler 9 is not particularly limited as long as it does not deviate from the gist of the present invention, and can be appropriately changed such that the fin pitch is uniformly 5 mm regardless of the upstream side and the downstream side. is there.
  • the shape of the fin 16 is not particularly limited, and a plate fin, a corrugated fin, a louver fin, a slit fin, or the like can be used.
  • the precooler 10 includes a plurality of fins 16 and a plurality of refrigerant pipes 17, similar to the cooler 9.
  • the plurality of fins 16 included in the pre-cooler 10 are stacked so that the distance between the fins 16 and the fins 16 is a constant fin pitch, like the cooler 9.
  • the pre-cooler 10 is disposed upstream of the cooler 9 in the wind flow direction. Therefore, the precooler 10 is more noticeably frosted than the cooler 9. Therefore, the fin pitch of the precooler 10 is larger than the fin pitch of the cooler 9 (from 5 mm to 10 mm).
  • the fin pitch of the precooler 10 is preferably in the range of 10 mm to 15 mm, for example.
  • the fin pitch of the precooler 10 is not particularly limited as long as it does not depart from the spirit of the present invention, and can be changed as appropriate. Moreover, it does not specifically limit regarding the shape of the fin 16 which the precooler 10 has, A plate fin, a corrugated fin, a louver fin, a slit fin, etc. are mentioned.
  • the cooler 9 and the precooler 10 may be installed with a slight gap. In the cooler chamber 200, since air flows from the bottom to the top, for example, the pre-cooler 10 may be installed at a small distance below the cooler 9.
  • the fin shape of the precooler 10 changes the inclination angle of the fin so as to follow the flow of the refrigerating room air 23, promotes the leading edge effect by making the fin lower end rhombus, and smoothly drops water during defrosting
  • the shape may be changed as appropriate, such as sharpening the lower end of the fins.
  • the refrigerator 100 serves as a defrosting device, in addition to the radiant heater 24 disposed at the lower part of the cooler 9 and used for defrosting, a plurality of heating wire heaters in close contact with the fins 16 of the cooler 9, that is, the code heater 18.
  • the radiant heater 24 heats the precooler 10 with radiant heat.
  • the radiant heater 24 may be installed at a slight interval from the precooler 10 as shown in the figure.
  • the code heater 18 is disposed on the front side and the back side of the cooler 9. Further, the cord heater 18 is inserted between the fins 16 of the cooler 9 and is in close contact with the fins 16 to heat the fins 16 mainly by heat conduction.
  • the pre-cooler 10 is disposed in parallel with the radiant heater 24 that is a defrost heater in the horizontal direction and on the back side of the cooler chamber 200. This is because the refrigerating room air 23 mainly flows on the back side of the cooler room 200, and is an optimal arrangement for removing moisture contained in the refrigerating room air 23.
  • the pre-cooler 10 is disposed on the front side of the cooler chamber, and the radiant heater 24, which is a defrost heater, is placed on the back side.
  • the pre-cooler 10 and the radiant heater 24 are arranged in parallel in the horizontal direction, when the pre-cooler 10 is blocked by frost formation, the refrigerating room air 23 flows into the vacant space on the radiant heater 24 side. Moreover, the air volume fall of the refrigerator compartment air 23 can be suppressed.
  • the refrigerator 100 melts frost adhering to the cooler 9 and the precooler 10 by simultaneously generating heat from the radiant heater 24 and the cord heater 18.
  • the heater roof 25 is arranged on the upper side of the radiant heater 24 to prevent a situation where water dripped from the cooler 9 directly hits the radiant heater 24. Water dripped from the cooler 9 and the precooler 10 is received by the drain pan 26 below the cooler chamber 200 and discharged from the drain groove 27.
  • the lower edge of the inlet (freezer side end) of the freezer return port 20 is configured to be higher than the lower end of the cooler 9.
  • the refrigerating chamber return port 22 is configured to be lower than the lower end of the freezer chamber return port 20, and the air cooled by the cooler 9 and the air cooled by the precooler 10 are
  • the outlet 28 is arranged at a position sandwiching the freezer compartment return port 20 with respect to the refrigerator compartment return port 22.
  • the freezer compartment return port 20 is installed at a position where the air from the freezer compartment 4 goes directly to the lower end of the cooler 9.
  • the refrigerating room return port 22 is installed at a position where the air from the refrigerating room 1 is directed to the precooler 10 and then toward the cooler 9.
  • the refrigerating chamber return port 22 is the one that flows from the front of the cooler chamber 200 in order to send the refrigerating chamber air 23 to the back side. Is good.
  • FIG. 5 is a partial enlarged cross-sectional view of the freezer compartment return port 20 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the inflow portion of the freezer compartment return port 20 has a plurality of purposes for preventing direct contact with hands and fingers, preventing intrusion of stored items in the freezer compartment 4 into the cooler room 200, and the like.
  • the airflow control rib 29 is provided.
  • the plurality of airflow control ribs 29 have a pitch set so that the intervals are constant.
  • the shape, pitch, and angle of the airflow control rib 29 can be appropriately changed as long as they do not deviate from the above purpose. Moreover, in order to prevent the situation where the water which melts
  • the inclination angle is preferably 5 ° to 20 ° in view of an increase in wind path pressure loss.
  • the inlet lower edge of the freezer compartment return port 20 is configured to be above the lower end of the cooler 9. However, if the freezer compartment 4 side is above the lower end of the cooler 9 as shown in the figure.
  • the outlet side of the cooler chamber 200 may be slightly lower than the lower end of the cooler 9.
  • the inclination of the freezer compartment return port 20 is an inclination that descends from the freezer compartment 4 side to the cooler compartment 200 side. This slope is desirable because it is excellent in terms of draining water, but it may be a slope having minute steps.
  • the freezer compartment air 21 discharged from the freezer compartment return port 20 is slightly lowered to the lower end portion of the cooler 9 and then is placed above the cooler 9 by the circulation fan 8. Flowing into. Therefore, an air curtain due to the freezer compartment air 21 is generated at the lower front part of the cooler 9. Due to the generated air curtain, it is possible to prevent the cold room air 23 discharged from the cold room return port 22 from entering the lower end on the front side of the cooler 9, and the cold room air 23 that has lost its place is the cooler. 9 flows to the pre-cooler 10 located on the lower side of the back side.
  • the freezer compartment return port 20 and the refrigerator compartment return port 22 Due to the difference in the arrangement of the freezer compartment return port 20 and the refrigerator compartment return port 22 in the height direction, it is generated by the air curtain effect of the freezer compartment air 21 discharged from the freezer compartment return port 20 and is discharged from the refrigerator compartment return port 22. It is possible to suppress the situation where the refrigerating room air 23 enters the lower end on the front side of the cooler 9. Therefore, the freezer compartment air 21 flows through the freezer compartment air flow path 111 (FIG. 9) on the front side of the cooler 9, and the refrigerating room air 23 is in a position facing the freezer compartment air flow path 111 with respect to the cooler 9.
  • the refrigerating room air flow path 112 (FIG.
  • the refrigerating room air flow path 112 on the back side of the pre-cooler 10 and the cooler 9 flows through the freezing room air 21 and the refrigerating room air 23 in the cooling room 200. Can be separated and flowed.
  • Freezer compartment short cycle suppression mechanism When the distance between the lower edge of the outlet 28 and the upper edge of the freezer return port 20 is reduced, the temperature of the freezer compartment 4 may increase due to a short cycle of the freezer compartment air 21.
  • the short cycle means that the cooled air blown out from the blowout port 28 flows to the freezer compartment return port 20 as it is without circulating in the warehouse.
  • the cooling time compressor operating time
  • cooling efficiency is deteriorated
  • energy consumption is increased, and the like.
  • FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of the blowout port 28 and the freezer compartment return port 20 in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 shows an example of a suppression mechanism that suppresses a short cycle for the freezer compartment 4.
  • an airflow control rib provided near the blowout port 28 below the blowout port 28 and above the freezer compartment return port 20, that is, between the blowout port 28 and the freezer compartment return port 20.
  • 29 and an airflow control rib 29 provided in the vicinity of the freezer compartment return port 20 are arranged.
  • These airflow control ribs 29 play a role of blocking the flow of the cooled air blown from the blowout port 28 directly toward the freezer return port 20 without circulation by a short cycle.
  • the airflow control rib 29 is preferably a structure that blocks at least a part of the air flowing from above to below along the back surface, if possible, since the outlet 28 is above the freezer return port 20. .
  • the length of the airflow control rib 29 may be set within a range in which the airflow control rib 29 does not interfere with the freezer compartment case 30, and is preferably 5 mm to 10 mm, for example.
  • the airflow control rib 29 is not particularly limited with respect to the arrangement angle.
  • the arrangement angle of the airflow control rib 29 is preferably 15 ° to 30 ° downward with respect to the horizontal plane as shown in FIG. 6B unless there is a structural limitation.
  • the airflow control rib 29 is not particularly limited with respect to the arrangement location.
  • an airflow control rib 29 may be provided in a space formed between the freezer compartment case 30 and the internal wall surface.
  • the short cycle suppression mechanism is not limited to the installation of the airflow control rib 29.
  • one of the outlet 28 or the freezer return 20 is placed inside the warehouse. It is good also as a structure extended
  • the short cycle suppression mechanism there is also a method of increasing the air path resistance by narrowing the space between the freezer case 30 and the inner wall surface by raising the inner wall surface toward the freezer compartment 4 side.
  • the raised portion may be configured such that the entire area between the outlet 28 (FIG. 6-f) and the freezer return 20 is raised.
  • the outlet 28 side may be configured to be tapered, or the return port 20 may be configured to be tapered as shown in FIG. 6 (h).
  • the freezer compartment case 30 may be configured to extend toward the lower end of the outlet 28.
  • the short cycle in which the cooled air blown out from the outlet 28 flows to the freezer return port 20 as it is without circulating in the refrigerator is suppressed, and the freezer 4 is cooled. Efficiency can be improved.
  • the refrigerating chamber return port 22 is partially open with respect to the width of the precooler 10. In this case, frost formation starts from the precooler 10 near the opening, and local frost distribution may occur.
  • FIG. 7 is a front view of the cooler chamber 200 in which the width of the refrigerating chamber return port 22 is expanded to the width of the precooler 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A shows a front view of the cooler chamber 200 in which the width of the refrigerating chamber return port 22 is expanded to the width of the pre-cooler 10, and
  • FIG. 7B shows the width of the pre-cooler 10.
  • variety of the refrigerator compartment return port 22 is shown.
  • the width of the refrigerating chamber return port 22 is expanded to be equal to the width of the precooler 10, the refrigerating chamber air 23 flows uniformly throughout the precooler 10, and further dehumidifying capacity in the precooler 10. It is because it can contribute to the improvement of.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the radiant heater 24 and the heater roof 25 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 shows a semicircular heater roof 25, a flow of freezer compartment air 21 indicated by a solid line with an arrow, and a flow of refrigerator compartment air 23 indicated by a broken line with an arrow.
  • the radiant heater 24 and the heater roof 25 are disposed below the pre-cooler 10 at a position shifted from the pre-cooler 10 in the horizontal direction.
  • the heater roof 25 is located closer to the freezer compartment return port 20 than the precooler 10 and is located immediately below the freezer compartment return port 20.
  • the shape of the heater roof 25 has a semicircular arc shape centering on the radiant heater 24 in order to drop the dripping water onto the drain pan 26 when the frost of the cooler 9 melts during defrosting.
  • the freezer compartment air 21 flows to the front end of the lower end of the cooler 9, it flows slightly into the precooler 10 along the heater roof 25. Therefore, as shown in FIG. 8A, the refrigerating room air 23 is pushed into the back side of the cooler 9 and is guided to flow to the lower end of the precooler 10.
  • the heater roof 25 is formed into a flat linear shape, that is, a flat shape, and the cooler 9 to the freezer compartment. You may incline to the return port 20 side.
  • the refrigerating room air 23 flows through the precooler 10 as a whole, which can contribute to further improvement in the dehumidifying capacity of the precooler.
  • the heater roof 25 is preferably configured so as to be inclined in the range of 10 ° to 30 ° and inclined from the precooler 10 toward the freezer compartment return port 20.
  • the dimensionless water vapor concentration (ratio) of the refrigerating room return port 22 is set to 1 [-], and the freezer return The dimensionless water vapor concentration (ratio) in the mouth 20 was set to 0 [ ⁇ ].
  • the dimensionless water vapor concentration is set only in the refrigerator room air 23.
  • the first point is that the refrigerating room air 23 has more opportunities for high-temperature and high-humidity inflow due to opening / closing of the door 6 than the freezing room air 21.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the dimensionless water vapor concentration distribution in the cooler chamber 200 by analysis.
  • region where the color of a contour is black represents the freezer compartment air 21
  • region where the color of a contour is white represents the refrigerator compartment air 23
  • the flow of both is visualized.
  • FIG. 9A when the freezer compartment air 21 and the refrigerator compartment air 23 merge at the inflow portion of the cooler 9, the refrigerator compartment air 23 hardly flows into the precooler 10, and the front surface of the cooler 9. There was a tendency to flow preferentially to the side.
  • FIG. 9 (b) there was a tendency for the refrigeration room air 23 to flow preferentially to the back side of the pre-cooler 10 and the cooler 9. That is, in the air channel structure in the first embodiment, the freezer compartment air 21 flows through the freezer compartment air flow path 111 on the front side of the cooler 9, and the refrigerating compartment air 23 is on the back side of the precooler 10 and the cooler 9. It was confirmed that the freezer compartment air 21 and the refrigerator compartment air 23 flowed separately through the refrigerator compartment air flow path 112 in FIG.
  • the air volume of the freezer compartment air 21 is about four times larger than the air volume of the refrigerator compartment air 23. Therefore, the freezer compartment air 21 plays a role of an air curtain, and the situation where the refrigerator compartment air 23 enters the front side of the cooler 9 is suppressed, and the freezer compartment air 21 discharged from the freezer compartment return port 20 and The refrigerator compartment air 23 discharged from the refrigerator compartment return port 22 flows separately.
  • the refrigerator 100 according to the first embodiment improves the dehumidifying capacity of the pre-cooler 10 and cools the refrigerator 100 according to the first embodiment.
  • the frosting resistance of the vessel 9 can be improved.
  • the frost proof strength of the cooler 9 is improved, so that a decrease in cooling performance of the cooler 9 due to frosting is suppressed, and the refrigerator 100 according to Embodiment 1 can maintain high cooling performance even during frosting. .
  • FIG. 10 is a schematic structural diagram of the cooler chamber 200 in which the vertical dimension of the freezer return port 20 according to Embodiment 1 of the present invention is enlarged.
  • FIG. 10A shows a front view of the cooler chamber 200
  • FIG. 10B is a cross-sectional view of the cooler chamber 200 cut along AA ′ in FIG. 10A.
  • the vertical dimension of the freezer return port 20 is preferably enlarged as shown in FIG. 10 to increase the opening area of the freezer return port 20. For specific vertical dimensions, it is necessary to consider the freezer compartment short cycle.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of a short cycle evaluation result based on the vertical dimension of the freezer return port.
  • FIG. 11 (a) shows a test method for short cycle evaluation.
  • the temperature at the outlet 28 and the freezer return 20 when the vertical dimension B of the freezer return 20 is enlarged is measured with the thermocouple at the position shown in FIG.
  • the influence of the short cycle based on the temperature difference with the freezer compartment return port 20 was evaluated.
  • the short cycle means that, as described above, the blown-out cooled air flows as it is to the return port without being circulated in the warehouse. Therefore, when a short cycle occurs, the temperature difference between the air outlet 28 and the freezer compartment return port 20 tends to be reduced.
  • the airflow control rib 29 is arrange
  • FIG. 11B shows the relationship between the vertical dimension of the freezer return port 20, the temperature difference between the outlet 28 and the freezer return port 20, and the power consumption [kWh / d] per day during steady operation. It is shown.
  • the power consumption reached the minimum value when the vertical dimension was 84 mm.
  • the vertical dimension was larger than 100 mm, the power consumption tended to deteriorate.
  • the temperature difference between the outlet 28 and the freezer return 20 was reduced when the vertical dimension was larger than 100 mm, indicating a short cycle. It is considered that when the vertical dimension is larger than 100 mm, a short cycle occurs and the power consumption is deteriorated.
  • the vertical dimension of the freezer return port 20 is desirably 100 mm or less with the lower end of the cooler 9 as a reference.
  • the vertical dimension of the freezer return port 20 is not particularly limited to 100 mm or less, and departs from the spirit of the present invention in consideration of quality such as heat penetration in the cabinet during defrosting and fan noise due to changes in rigidity. You may change suitably in the range which does not.
  • the flow rate of the freezer compartment air 21 decreases.
  • the wind speed [m / of the freezer compartment air 21 discharged from the freezer compartment return port 20 s] is calculated, in the refrigerator 100 in which the vertical dimension of the freezer compartment return port 20 is 28 mm, the wind speed of the freezer compartment air 21 is 1.3 m / s, and the refrigerator 100 in which the vertical dimension of the freezer compartment return port 20 is 84 mm. Then, when the wind speed of the freezer compartment air 21 became 0.7 m / s and the vertical dimension increased 3 times, it confirmed that the wind speed of the freezer compartment air 21 fell to about half.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the dimensionless water vapor concentration distribution of the cooler chamber 200 in which the vertical dimension of the freezer return port 20 is expanded by analysis.
  • 12A shows a dimensionless water vapor concentration distribution in the cooler chamber 200 of the refrigerator 100 in which the vertical dimension of the freezer return port 20 is 28 mm
  • FIG. 12B shows the freezer return port 20.
  • concentration distribution of the cooler room 200 of the refrigerator 100 whose vertical direction dimension is 84 mm is shown.
  • the dimensionless water vapor concentration around the precooler 10 is increased when the vertical dimension of the freezer return port 20 is 84 mm as compared to 28 mm.
  • the vertical dimension of the freezer compartment return port 20 is 84 mm
  • the wind speed of the freezer compartment air 21 is reduced as compared with the case of 28 mm. It is considered that the dimensionless water vapor concentration around the precooler 10 increased because the freezer room air 21 was less likely to flow toward the precooler 10 due to the decrease in the wind speed of the freezer room air 21.
  • the analysis result shows, when the inflow of the freezer compartment air 21 to the precooler 10 side is suppressed, the dimensionless water vapor concentration around the precooler 10 increases. Therefore, the further improvement of the dehumidification capability using the precooler 10 can be expected.
  • the refrigerator compartment return port 22 is located below the freezer compartment return port 20 and is disposed in a state in which the position in the height direction is shifted. Moreover, the freezer compartment air flow path through which the freezer compartment air 21 discharged from the freezer compartment return port 20 flows is mainly the front side, and the refrigerating room air passage through which the refrigerator compartment air dehumidified by the pre-cooler 10 flows is mainly the rear side. And the air flows separately. Therefore, it is possible to suppress the entry of the refrigerated room air 23 that has been discharged from the refrigerated room return port 22 and has not been dehumidified into the cooler 9. Due to this intrusion suppression effect, the dehumidifying ability of the precooler 10 can be effectively utilized, and the frosting resistance of the cooler 9 can be dramatically improved.
  • FIG. FIG. 13 is a schematic structural diagram of cooler chamber 200 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 13A shows a front view of the cooler chamber 200
  • FIG. 13B shows a cross-sectional view of the cooler chamber 200
  • FIG. 13C shows the cooler chamber 200.
  • the enlarged view in the precooler 10 periphery is shown.
  • the refrigerator compartment return port 22 is arranged on the side surface side with respect to the cooler 9. Therefore, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the refrigerator air 23 flows from the side surface side of the precooler 10.
  • the freezer compartment return port 20 is disposed on the front side of the cooler chamber 200
  • the refrigerator compartment return port 22 is disposed on the side surface side of the cooler chamber 200.
  • the refrigerator 100 includes a refrigerating room return air passage 31 extending in the vertical direction along the side surface of the cooler room 200.
  • the refrigerating room air 23 flows from the refrigerating room return air passage 31 into the pre-cooler 10 through the refrigerating room return port 22 provided on the side surface of the cooler room 200 from the side surface side.
  • the refrigerating chamber air 23 that has flowed into the cooler chamber 200 from the side surface flows along the drain pan 26 so as to face the fin surface of the precooler 10.
  • the refrigerator compartment air 23 flows along the longitudinal direction (horizontal direction) of the pre-cooler 10 through the gap between the lower portion of the pre-cooler 10 and the drain pan 26.
  • the upper end of the refrigerating chamber return port 22 be disposed lower than the upper end of the pre-cooler 10. Further, when the refrigerating room air 23 flows into the cooler chamber 200 from the side surface, the side plates 32 (support plates) arranged at both ends supporting the refrigerant pipe 17 of the cooler 9 become flow resistance, so A configuration for cutting is desirable.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of cooler chamber 200 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 14A shows a cross-sectional view of the schematic structure of the cooler chamber 200
  • FIG. 14B shows a schematic enlarged view in which the vicinity of the refrigerating chamber return port 22 and the pre-cooler 10 is enlarged.
  • FIG. 14C shows a schematic enlarged view in which the vicinity of the refrigerating chamber return port 22 and the pre-cooler 10 of the cooler chamber 200 having a modification of the refrigerating chamber return port 22 is enlarged. .
  • the width in the depth direction of the drain pan 26 is reduced as compared with the first embodiment.
  • the refrigerating chamber return port 22 includes an extending portion 22a that extends linearly, and the refrigerating chamber air 23 is discharged to the vicinity of the precooler 10 through the extending portion 22a. This is different from the first embodiment.
  • the pre-cooler 10 and the radiant heater 24 are in a position shifted in the horizontal direction below the cooler 9. That is, the pre-cooler 10 is in a position biased horizontally in the cooler chamber 200.
  • the refrigerating room return port 22 is connected to the inside of the cooler room 200 from the lower side of the radiant heater 24.
  • the refrigerator compartment return port 22 is connected from the side opposite to the side where the precooler 10 is ubiquitous.
  • a refrigerating room return port 22 is configured below the radiant heater 24 so as to form an air passage for bringing the refrigerating room air 23 closer to the precooler 10.
  • the refrigerating room air 23 discharged from the refrigerating room return port 22 via the extending part 22a is approaching the precooler 10, and the refrigerating room air 23 is obtained.
  • the distance to reach the precooler 10 is reduced. Therefore, the flow of the refrigerating room air 23 that bypasses the area other than the pre-cooler 10 can be suppressed, and the refrigerating room air 23 can be caused to flow into the pre-cooler 10 in a concentrated manner. It can contribute to improvement.
  • an extending portion 22a is provided along the drain pan 26.
  • the refrigerating room air 23 may flow from the lower part of the precooler 10 along the airflow control rib 29 disposed at the lower part of the precooler 10.
  • FIG. FIG. 15 is a front view of cooler chamber 200 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the airflow control rib 29 is arranged in the side bypass air passage 41 of the cooler 9.
  • a side bypass air passage 41 is formed between the side plates 32 arranged at both ends supporting the pipe of the cooler 9 and the wall surface of the cooler chamber 200.
  • the cooler 9 fins are stacked, a side plate 32 is provided on the outer side in the stacking direction, and there is a space for connecting the refrigerant pipes 17 outside the side plate 32. Since air also flows in this space, the side bypass air passage 41 is formed.
  • the freezer compartment air 21 and the refrigerator compartment air 23 slightly flow to the side bypass air passage 41.
  • heat is exchanged only with the exposed refrigerant pipe 17.
  • the refrigerant pipe 17 has an extremely small heat exchange area and poor cooling efficiency as compared with the laminated fin at the center of the cooler 9.
  • the airflow control ribs 29 are arranged on the upper portions of the side plates 32 at both ends of the cooler 9 to increase the airflow resistance of the side bypass airflow path 41, thereby bypassing the freezer compartment air 21 and the refrigerator compartment air 23.
  • the air flow 41 is prevented from flowing. By suppressing the situation where cold air flows into the side bypass air passage 41, the heat exchange loss in the side bypass air passage 41 can be reduced.
  • the air volume of the refrigerator compartment air 23 which flows in into the cooler 9 and the precooler 10 is increased, it can contribute to the further heat exchange performance improvement of the cooler 9, and the dehumidification capability improvement of the precooler 10.
  • the material of the airflow control rib 29 of the side bypass air passage 41 is not particularly limited, and examples thereof include aluminum that is the same material as the fins. Further, the method for suppressing the inflow of cold air to the side bypass air passage 41 is not particularly limited as long as it does not depart from the gist of the present invention, such as completely sealing the side bypass air passage 41 with foamed polystyrene or the like.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing a dehumidification capability testing device in the pre-cooler 10.
  • a dehumidifying capacity testing device and a method for measuring the amount of frost formation are shown.
  • water is evaporated by heating the heater 51 installed in the refrigerator compartment 1, the cooler 9 is forcedly frosted, and the amount of frost [g] in the precooler 10 is measured and compared. did.
  • the acrylic plate 52 is sandwiched between the cooler 9 and the pre-cooler 10, the hot air 54 of the dryer 53 is applied only to the pre-cooler 10, and the pre-cooler Measurement was performed by melting only 10 frosts.
  • Comparative Example 1 a refrigerator as shown in FIG. 9A is used, and the freezer compartment air 21 and the refrigerator compartment air 23 are combined and flowed in at the lower part of the cooler compartment 200.
  • the refrigerator 100 as shown in FIG. 9B is used with the vertical dimension of the freezer compartment return port 20 being 28 mm, and the lower edge of the freezer compartment return port 20 is higher than the lower end of the cooler 9.
  • the refrigerator compartment return port 22 is arranged below the lower end of the freezer compartment return port 20. Therefore, the freezer compartment air 21 and the refrigerator compartment air 23 in the cooler compartment 200 are configured to flow separately.
  • the width of the refrigerator compartment return port 22 according to Embodiment 1 is increased, and the width of the refrigerator compartment return port 22 is configured to be equal to the width of the pre-cooler 10.
  • the vertical dimension of the freezer compartment return port 20 in Embodiment 1 is configured to be 84 mm.
  • the shape of the heater roof 25 according to Embodiment 1 is made to be a flat straight line, and is inclined from the cooler 9 to the freezer compartment return port 20 side.
  • the refrigerating room return port 22 in the first embodiment is arranged on the side surface side with respect to the cooler 9.
  • the extension part 22a is provided in the refrigerating room return port 22 according to the first embodiment to extend linearly, and the refrigerating room air 23 moves the extension part 22a closer to the precooler 10 side. It is constituted so that it may be discharged through.
  • the airflow control rib 29 is installed in the side bypass air passage 41 of the cooler 9 according to the first embodiment.
  • the above-described dehumidifying ability comparison test was performed using a common setting so that the mass of water evaporated by the heater was 300 cc.
  • FIG. 17 is a bar graph showing the dehumidifying capacity ratio of precooler 10 in Embodiments 1 to 4 with respect to Comparative Example 1. The ratio of the dehumidification capability of this invention with respect to the comparative example 1 calculated
  • the dehumidifying capacity ratio in the pre-cooler 10 is 125% in the first embodiment, 158% in the first embodiment, 167% in the first embodiment, 133% in the first embodiment, and 13%.
  • Form 2 was 175%
  • Embodiment 3 was 133%
  • Embodiment 4 was 142%, indicating a high dehumidifying ability compared to Comparative Example 1 (100%). Therefore, the refrigerator 100 according to Embodiments 1 to 4 of the present invention can actively flow the refrigerating room air into the pre-cooler 10, and the dehumidifying ability of the pre-cooler 10 and the cooling of the cooler 9 can be achieved.
  • Ability can be improved dramatically.

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Abstract

冷蔵庫において、冷却器室には、冷蔵室から送られてくる冷蔵室空気及び冷凍室から送られてくる冷凍室空気を冷却する冷却器が設置されている。また、冷却器室は、冷却器の上流側に配置してあり除湿を行うプレ冷却器と、プレ冷却器を加熱する除霜ヒーターと、冷凍室から冷却器室に送られた冷凍室空気が直接に冷却器へと向かう位置に設けた冷凍室戻り口と、冷蔵室から冷却器室に送られた冷蔵室空気がプレ冷却器へと向かう位置に設けた冷蔵室戻り口とを備えている。

Description

冷蔵庫
　この発明は、冷却器を備えた冷蔵庫に関するものである。
　冷凍室の壁及び冷蔵室の壁で仕切られた裏側に冷却器（熱交換器）を設置し、冷却器によって生じた冷気を風路に設けられたファンによって冷凍室及び冷蔵室等の各庫内に送る冷蔵庫が知られている。そのような冷蔵庫では、各庫内の熱負荷によって温度上昇した冷気が再び冷却器に戻って庫内風路を循環する構成となっている。
　上述したような従来の冷蔵庫では、冷却器の表面温度が－２５℃付近まで低下する。そのため、各庫内から戻ってくる水蒸気を含んだ冷気と熱交換する際に、冷却器表面で着霜が発生する。
　冷凍室と比較して冷蔵室は、一般的に高頻度で開け閉めがなされる。そのため、冷凍室からの戻り冷気と比較して冷蔵室からの戻り冷気には、水分量を多く含む外気の侵入によって水分量が多くなる傾向がある。冷蔵室からの戻り冷気は、含有する水分量が多く、冷却器との温度差も大きいため、着霜発生の主要因となっている。着霜が発生した場合、冷却器の風路抵抗が増加し、性能低下等の影響を及ぼし、エネルギー消費量の増大を引き起こす可能性がある。
　特許文献１記載の冷却器は、上述した冷却器の性能低下抑制及び着霜に対する耐力向上を目的とし、背面側にフィンを有さない扁平管で形成される第１冷却部と、その第１冷却部に隣接して前面側に多数のフィンを有する冷媒配管で形成される第２冷却部とで構成されている。水分を多く含む冷蔵室戻りの冷気をフィンが設けられていない第１冷却部に通気して熱交換を行うことによって、着霜に起因した目詰まりの発生を抑制しようとしている。
　特許文献２記載の冷却器は、上述した冷却器の性能低下抑制及び着霜に対する耐力向上を目的とし、冷却器の高さ方向における上方のフィンピッチよりも下方のフィンピッチが狭くなるように構成している。この構成を用い、冷却器の下方部分で集中的に着霜を促進させ、冷却器の上方部分を有効に使用しようとしている。
特開２０１４－２０７３６号公報 特開２００８－２０２８２３号公報
　特許文献１記載の冷却器は、扁平管を使用している。扁平管は一般的に製造コストが高く、冷媒側の圧力損失増大に伴って圧縮機の動力が増大する（エネルギー消費量が増大する）虞がある。そのため、実用化に向けて課題がある。
　特許文献２記載の冷却器は、冷却器の下方部分に偏って着霜した場合、着霜によって閉塞が発生し、冷却器の下方から戻る空気における風路抵抗が増加し得る。そのため、冷蔵庫全体の風量低下を招き、冷却器の性能低下及びエネルギー消費量の増大を招く虞がある。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、冷却器の着霜耐力が向上した冷蔵庫の提供を目的とする。
　この発明に係る冷蔵庫は、冷蔵室と、冷凍室と、冷蔵室から送られてくる冷蔵室空気及び冷凍室から送られてくる冷凍室空気を冷却する冷却器が設置された冷却器室と、冷却器で冷却された冷却後空気を冷蔵室及び冷凍室に送風する循環ファンとを備えた冷蔵庫であって、冷却器室は、冷却器の上流側に配置してあり除湿を行うプレ冷却器と、プレ冷却器を加熱する除霜ヒーターと、冷凍室から冷却器室に送られた冷凍室空気が直接に冷却器へと向かう位置に設けた冷凍室戻り口と、冷蔵室から冷却器室に送られた冷蔵室空気がプレ冷却器へと向かう位置に設けた冷蔵室戻り口とを備える。
　この発明の冷蔵庫によれば、冷凍室戻り口から排出された空気と冷蔵室戻り口から排出された空気とは分離して流れ、水分を多く含む冷蔵室から戻る空気はプレ冷却器で除湿された後に冷却器で冷却されるため、冷却器の着霜耐力が大幅に向上する。
本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の正面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１における冷却器室の構造概要図である。 本発明の実施の形態１における冷凍室戻り口の部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態１における吹き出し口及び戻り口の部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態１におけるプレ冷却器の幅まで冷蔵室戻り口の幅を拡大させた冷却器室の正面図である。 本発明の実施の形態１におけるラジアントヒーター及びヒータールーフを示す模式図である。 解析による冷却器室の無次元水蒸気濃度分布の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷凍室戻り口の上下方向寸法を拡大させた冷却器室の構造概要図である。 冷凍室戻り口の上下方向寸法によるショートサイクル評価結果の説明図である。 解析による冷凍室戻り口の上下方向寸法を拡大させた冷却器室の無次元水蒸気濃度分布の断面図である。 本発明の実施の形態２における冷却器室の構造概要図である。 本発明の実施の形態３における冷却器室の断面図である。 本発明の実施の形態４における冷却器室の正面図である。 プレ冷却器１０における除湿能力試験装置を示す概要図である。 比較例１に対し実施の形態１～４におけるプレ冷却器の除湿能力比を表わす棒グラフである。
　以下、添付図面を参照して、本発明の冷蔵庫の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　実施の形態１．
　＜冷蔵庫の全体構成＞
　図１は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１００の正面図である。冷蔵庫１００は、図１に示すように、最上部に冷蔵室１及び最下部に野菜室５を備える。また冷蔵庫１００は、野菜室５の上に位置する冷凍室４、冷凍室４と冷蔵室１の間にあって正面右側に位置する切替室２、正面左側に位置する製氷室３を備える。
　図１に示す一例では、冷蔵室１の扉部６が両開き式（観音式）の２枚扉となっているが、冷蔵室１の扉部６については特に限定されるものでなく、片開き式の１枚扉でもよい。
　＜庫内冷却概要＞
　図２は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１００の断面図である。冷蔵庫１００を側面から見た庫内断面図を示している。冷蔵庫内は、各室の扉部６及び断熱壁７によって、庫外（外気）から断熱されている。
　冷蔵庫１００は、冷蔵する部屋及び冷凍する部屋を個別に備えている。また冷蔵庫１００は、各部屋から送られる空気を冷却する冷却器９、冷却器９で冷却された冷却後空気を各部屋に送風する循環ファン８、冷却器９の下部に位置するプレ冷却器１０、プレ冷却器１０への着霜を加熱して除去するためのラジアントヒーター２４、及び背面の最下部に位置する圧縮機１２を備える。冷却器９、プレ冷却器１０、ラジアントヒーター２４は冷凍室４の背面側などに設置された冷却器室２００に収められている。
　冷却器９で冷却された冷却後空気は、循環ファン８によって各部屋に送風され、庫内温度の低温維持に貢献している。その後、各部屋に送風された冷却後空気は、各部屋から再び冷却器９に戻して冷却され、庫内を循環するように構成されている。また、冷却器室２００では冷却器９を下から上に空気が流れるようにされている。冷却器室２００で冷却された空気はダクトを通って各室に吹き出し口から供給される。
　扉部６を開閉した場合、水分量を多く含む外気が扉部６の内側に侵入し得る。冷凍室４と比較して冷蔵室１は、一般的にユーザによって高頻度に開け閉めされ、冷凍室４からの戻り冷気と比較して冷蔵室１からの戻り冷気には水分量が多く含まれ得る。そのため、長時間に渡って冷蔵庫１００を動作させ、水分量を多く含んだ冷蔵室１からの戻り冷気が冷却器９と熱交換した場合、冷却器９表面に霜が付着する虞がある。
　実施の形態１に係る冷蔵庫１００では、冷却器９の下部にプレ冷却器１０を配置し、冷蔵室１からの戻り冷気が冷却器９よりも先にプレ冷却器１０と熱交換するように構成している。この構成を用いて冷却器９よりも先にプレ冷却器１０へ着霜させることによって、冷却器９の着霜耐力向上を図っている。また、冷却器９における着霜及びプレ冷却器１０における着霜は、ラジアントヒーター２４によって定期的に除霜するように構成している。この構成によって、着霜に伴う冷蔵庫１００の性能低下を抑制している。また、冷却器室２００に冷蔵室１から戻る位置と冷凍室４からの戻る位置とを分離して、プレ冷却器１０では、ほぼ冷蔵室１から戻る空気のみが除湿される構成とした。
　冷蔵庫１００の背面の最下部に設置してある圧縮機１２は、冷蔵庫１００が有する冷凍サイクルを構成する一部品であり、冷媒を圧縮する作用を有する。
　＜冷媒回路＞
　図３は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１００の冷媒回路図である。冷蔵庫１００は、図３に示すように、冷媒回路として圧縮機１２、配管群１３、膨張機１４、プレ冷却器１０、及び冷却器９を備える。
　圧縮機１２は、イソブタン等の冷媒を断熱圧縮して高温高圧の気体冷媒とする。高温高圧の気体冷媒は、冷蔵庫筐体に設けた断熱壁７に埋設されている配管群１３へと流され、この配管群１３内で放熱して液冷媒となる。その後、液冷媒は、キャピラリーチューブなどの膨張機１４によって膨張され、気液二相の冷媒となる。膨張した低温の気液二相冷媒は、冷却器９、プレ冷却器１０を経由し、庫内の各部屋からの戻り空気１５と熱交換する。熱交換の際、気液二相冷媒は戻り空気１５の熱を吸収して気体となり、圧縮機１２へと戻る。冷却器９及びプレ冷却器１０によって吸熱されて温度が低下した空気は、循環ファン８によって庫内へと送気される。このように、冷蔵庫１００の冷媒回路は、庫内の空気を循環させて冷却する冷却運転を行っている。
　＜冷却器室の構造概要＞
　図４は、本発明の実施の形態１における冷却器室２００の構造概要図である。図４の（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’で切断した断面図である。なお、図４の（ｂ）は、（ａ）のＡ－Ａ’断面を紙面の右から左へ向けて見た図である。冷却器室２００は、循環ファン８、冷却器９、プレ冷却器１０、及びラジアントヒーター２４を収容する部分を意味する。
　＜冷却器＞
　冷却器９は、図４に示すように、複数のフィン１６と複数の冷媒配管１７とで構成されている。伝熱面積を拡大して冷却性能を向上させるため、複数のフィン１６は、フィン１６とフィン１６との間隔が一定のフィンピッチとなるように、積載されている。着霜によるフィン間の目詰まり（風路抵抗増加）などに対する品質を考慮し、フィンピッチとしては５ｍｍ以上～１０ｍｍ以下の範囲が望ましい。例えば、風の流れる風流れ方向においては、冷却器９の下流側と比較して冷却器９の上流側で着霜が顕著に生じ得る。フィン１６との熱交換に起因して生じる着霜によって、下流側に進むにつれて戻り空気１５に含まれる水分量が減少する。そのため、上流側のフィンピッチを広めに設定してもよい。例えば、下流側のフィンピッチを５ｍｍ、上流側のフィンピッチを７．５ｍｍ以上～１０ｍｍ以下としもよい。
　冷却器９のフィンピッチは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、特に限定されるものではなく、上流側及び下流側を問わず、フィンピッチを一律５ｍｍにするなど適宜変更が可能である。フィン１６の形状に関しても、特に限定されるものではなく、プレートフィン、コルゲートフィン、ルーバーフィン、スリットフィン等を用いることができる。
　＜プレ冷却器＞
　プレ冷却器１０は、図４に示すように、冷却器９と同様に複数のフィン１６と複数の冷媒配管１７とで構成されている。プレ冷却器１０が有する複数のフィン１６は、冷却器９と同様にフィン１６とフィン１６との間隔が一定のフィンピッチとなるよう積載されている。プレ冷却器１０は、冷却器９よりも風流れ方向で上流側に配置される。そのためプレ冷却器１０は、冷却器９と比べて、着霜がより顕著に生じる。したがって、プレ冷却器１０のフィンピッチは、冷却器９のフィンピッチ（５ｍｍ以上～１０ｍｍ以下）よりも大きくしてある。プレ冷却器１０のフィンピッチは、例えば、１０ｍｍ以上～１５ｍｍ以下の範囲が望ましい。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、プレ冷却器１０のフィンピッチは特に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、プレ冷却器１０が有するフィン１６の形状に関しても、特に限定されるものではなく、プレートフィン、コルゲートフィン、ルーバーフィン、スリットフィンなどが挙げられる。冷却器９とプレ冷却器１０とは少し間隔をあけて設置すると良い。冷却器室２００では下から上に空気が流れる構成であるため、たとえば、プレ冷却器１０は冷却器９の下側に少し距離をあけて設置すると良い。
　また、プレ冷却器１０のフィン形状は冷蔵室空気２３の流れに沿うようにフィンの傾き角度を変えたり、フィン下端を菱形にして前縁効果を促進させたり、除霜時にスムーズに水を落下させるようにフィン下端を鋭利にしたりなど、適宜形状を変えてもよい。
　＜除霜装置＞
　冷蔵庫１００は、除霜装置として、冷却器９の下部に配置されて除霜に使用されるラジアントヒーター２４以外に、冷却器９のフィン１６に密着させた複数の電熱線ヒーター、即ちコードヒーター１８を備える。ラジアントヒーター２４は輻射熱でプレ冷却器１０を加熱するもので、たとえば図のようにプレ冷却器１０と少し間隔をあけて設置するとよい。コードヒーター１８は、冷却器９の前面側と背面側とに配置してある。また、コードヒーター１８は、冷却器９のフィン１６間などに挿入され、フィン１６に密着して主に熱伝導でフィン１６を加熱する。
　＜プレ冷却器と除霜装置の配置＞
　プレ冷却器１０は、除霜ヒーターであるラジアントヒーター２４と水平方向で並列に、かつ冷却器室２００の背面側に配置されている。これは、冷蔵室空気２３が冷却器室２００の背面側を主体的に流れるためであり、冷蔵室空気２３に含まれる水分を除去する最適な配置となっている。例えば、冷蔵室空気２３が冷却器室２００の手前側を主体的に流れる場合は、プレ冷却器１０を冷却器室の手前側に配置し、除霜ヒーターであるラジアントヒーター２４を背面側にするなど、冷蔵室空気２３の流れの経路に合わせて、プレ冷却器１０を配置するのが望ましい。
　また、水平方向でプレ冷却器１０とラジアントヒーター２４を並列に配置することで、プレ冷却器１０が着霜により閉塞した際、ラジアントヒーター２４側の空いたスペースに冷蔵室空気２３が流れることで、冷蔵室空気２３の風量低下を抑制することができる。
　冷蔵庫１００は、ラジアントヒーター２４とコードヒーター１８とを同時に発熱させることによって、冷却器９及びプレ冷却器１０に付着した霜を融解する。
　除霜時には、冷却器９から滴下する水がラジアントヒーター２４に当たる虞がある。そのため、ラジアントヒーター２４上部にヒータールーフ２５が配置してあり、冷却器９から滴下する水が直接的にラジアントヒーター２４に当たる事態を防止している。冷却器９及びプレ冷却器１０より滴下した水は冷却器室２００下部のドレンパン２６で受容され、排水溝２７から排出される。
　＜冷凍室戻り口及び冷蔵室戻り口の配置＞
　本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１００では、図４に示すように、冷凍室戻り口２０の入口（冷凍室側端部）下縁が冷却器９の下端よりも上方となるように構成してあり、冷蔵室戻り口２２が冷凍室戻り口２０の入口下端よりも下方となるように構成してあり、冷却器９によって冷却された空気とプレ冷却器１０によって冷却された空気とを各庫へ吹き出し口２８が冷蔵室戻り口２２に対して冷凍室戻り口２０を挟む位置に配置してある。冷凍室戻り口２０は冷凍室４からの空気が冷却器９の下端に直接向かう位置に設置されている。また、冷蔵室戻り口２２は冷蔵室１からの空気が、まずプレ冷却器１０に向かった後に冷却器９に向かう位置に設置される。例えば、冷蔵室戻り口２２は、プレ冷却器１０が冷却器室２００の背面側に配置される場合、背面側へ冷蔵室空気２３を送り出す為に、冷却器室２００の手前から流入させた方が良い。
　図５は、本発明の実施の形態１における冷凍室戻り口２０の部分拡大断面図である。冷凍室戻り口２０の流入部には、図５に示すように、手や指の直接的な接触防止、冷凍室４内の貯蔵物の冷却器室２００への侵入防止などを目的とし、複数の気流制御リブ２９を設けてある。複数の気流制御リブ２９は、間隔が一定となるようにピッチを設定してある。
　気流制御リブ２９の形状、ピッチ、角度は、上記の目的を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能である。また冷凍室戻り口２０は、除霜時に溶融して冷却器９から滴下する水が庫内に侵入する事態を防止するため、冷凍室４側から冷却器室２００にかけて傾斜角をつける方が望ましい。傾斜角については、風路圧損増大との兼ね合いもあり、５°～２０°が望ましい。なお、上記では冷凍室戻り口２０の入口下縁が冷却器９の下端よりも上方となるように構成するとしたが、図のように冷凍室４側が冷却器９の下端よりも上方であれば、冷却器室２００の出口側が冷却器９の下端よりも少し下となってもよい。また、冷凍室戻り口２０の傾斜は、冷凍室４側から冷却器室２００側に下るようにした傾斜である。この傾斜は滑らかな傾斜であると水を排出する点に優れるので望ましいが、微小な階段を有する傾斜としてもよい。
　冷凍室戻り口２０に上述した傾斜角をつけた場合、冷凍室戻り口２０から排出される冷凍室空気２１は、冷却器９の下端部に少し下がった後に循環ファン８によって冷却器９の上方に流れる。そのため、冷凍室空気２１によるエアーカーテンが冷却器９の下端前部に発生する。発生したエアーカーテンによって、冷蔵室戻り口２２から排出される冷蔵室空気２３が冷却器９の前面側下端部へ侵入する事態を抑制することができ、行き場を失った冷蔵室空気２３は冷却器９の背面側下方に位置するプレ冷却器１０へ流れることになる。
　冷凍室戻り口２０及び冷蔵室戻り口２２の高さ方向における配置の違いによって、冷凍室戻り口２０から排出される冷凍室空気２１のエアーカーテン効果で発生し、冷蔵室戻り口２２から排出される冷蔵室空気２３が冷却器９の前面側下端への侵入する事態を抑制することが可能となる。したがって、冷凍室空気２１は冷却器９前面側にある冷凍室空気流路１１１（図９）を流れ、冷蔵室空気２３は冷却器９に対して冷凍室空気流路１１１と対向する位置にある冷蔵室空気流路１１２（図９）、つまりプレ冷却器１０及び冷却器９の背面側にある冷蔵室空気流路１１２を流れ、冷却器室２００内の冷凍室空気２１と冷蔵室空気２３とを分離して流すことが可能となる。なお、このようなエアーカーテンの効果を得るためには、ある程度大きな風量を有することが望ましい。たとえば、冷凍室戻り口２０から排出される冷凍室空気２１の風量が冷蔵室戻り口２２から排出される冷蔵室空気２３の風量よりも多いとエアーカーテンの効果が高まり好ましい。
　＜冷凍室ショートサイクル抑制機構＞
　吹き出し口２８下縁と冷凍室戻り口２０上縁との距離を縮小した場合、冷凍室空気２１のショートサイクルによって冷凍室４の温度上昇が起こる恐れがある。ここでショートサイクルとは、吹き出し口２８から吹き出された冷却後空気が庫内を循環せずにそのまま冷凍室戻り口２０に流れることを意味する。ショートサイクルが発生した場合、冷却時間（圧縮機運転時間）の延長、冷却効率の悪化、消費エネルギーの増加等を招く虞がある。
　図６は、本発明の実施の形態１における吹き出し口２８及び冷凍室戻り口２０の部分拡大断面図である。図６には、冷凍室４に対するショートサイクルを抑制する抑制機構の例が示されている。
　吹き出し口２８の下方及び冷凍室戻り口２０の上方には、つまり吹き出し口２８と冷凍室戻り口２０との間には、図６に示すように、吹き出し口２８の近傍に設けた気流制御リブ２９と冷凍室戻り口２０の近傍に設けた気流制御リブ２９とが配置してある。これらの気流制御リブ２９は、吹き出し口２８から吹き出された冷却後空気がショートサイクルによって循環無しで直接的に冷凍室戻り口２０へ向かう流れを遮断する役割を担う。気流制御リブ２９は吹き出し口２８が冷凍室戻り口２０よりも上方にあるため、背面に沿って上方から下方に流れる空気の少なくとも一部、可能であれば全部を遮る構造体であることが望ましい。気流制御リブ２９の長さは、冷凍室ケース３０との干渉が起こらない範囲で設定すればよく、例えば５ｍｍ～１０ｍｍが望ましい。
　気流制御リブ２９は、配置角度について特に限定されるものではない。気流制御リブ２９の配置角度については、構造上の制約が無い限り、図６（ｂ）に示すように、水平面に対して下向き１５°～３０°が望ましい。
　気流制御リブ２９は、配置箇所について特に限定されるものでな。例えば図６（ｃ）に示すように、冷凍室ケース３０と庫内壁面との間に形成される空間に気流制御リブ２９を設けてもよい。
　ショートサイクル抑制機構については、気流制御リブ２９の設置に限定されるものではなく、例えば図６（ｄ）又は（ｅ）に示すように、吹き出し口２８又は冷凍室戻り口２０の片方を庫内側に伸長させる構成としてもよい。
　ショートサイクル抑制機構については、庫内壁面を冷凍室４側へ隆起させることによって冷凍室ケース３０と庫内壁面との間の空間を狭め、風路抵抗を増加させる方法もある。隆起させる部分は、図６（ｆ）に示すように、吹き出し口２８（図６－ｆ）と冷凍室戻り口２０との間が全面隆起するように構成してもよいし、図６（ｇ）に示すように、吹き出し口２８側がテーパー状に隆起するように構成してもよいし、図６（ｈ）に示すように、戻り口２０側がテーパー状に隆起するように構成してもよいし、図６（ｉ）に示すように、冷凍室ケース３０が吹き出し口２８の下端へ向けて伸長するように構成してもよい。
　上述したようなショートサイクル抑制機構を設けることによって、吹き出し口２８から吹き出された冷却後空気が庫内を循環せずにそのまま冷凍室戻り口２０に流れるショートサイクルを抑制し、冷凍室４の冷却効率を向上させることが可能となる。
　＜冷蔵室戻り口の幅＞
　図４に示す一例では、プレ冷却器１０の幅に対し、冷蔵室戻り口２２が部分的に開口している。この場合、その開口部付近のプレ冷却器１０から着霜が始まり、局所的な着霜分布が生じる虞がある。
　図７は、本発明の実施の形態１におけるプレ冷却器１０の幅まで冷蔵室戻り口２２の幅を拡大させた冷却器室２００の正面図である。図７（ａ）は、プレ冷却器１０の幅まで冷蔵室戻り口２２の幅を拡大させた冷却器室２００の正面図を示しており、図７（ｂ）は、プレ冷却器１０の幅まで冷蔵室戻り口２２の幅を拡大させた冷却器室２００の部分拡大図を示している。図７に示すように、冷蔵室戻り口２２の幅は、プレ冷却器１０と同じ幅まで拡大する方が望ましい。冷蔵室戻り口２２の幅がプレ冷却器１０の幅と同等まで拡大しているため、冷蔵室空気２３がプレ冷却器１０全体に均一に流れるようになり、プレ冷却器１０における更なる除湿能力の向上に寄与できるからである。
　＜ヒータールーフ形状＞
　図８は、本発明の実施の形態１におけるラジアントヒーター２４及びヒータールーフ２５を示す模式図である。図８には、半円弧状のヒータールーフ２５と、矢印付実線で示す冷凍室空気２１の流れと、矢印破線で示す冷蔵室空気２３の流れとが示されている。図のように、プレ冷却器１０の下方にラジアントヒーター２４およびヒータールーフ２５はプレ冷却器１０と水平方向ずれた位置に配置されている。ヒータールーフ２５はプレ冷却器１０よりも冷凍室戻り口２０に近い位置にあり、冷凍室戻り口２０のすぐ下方となる位置にある。
　除霜時に冷却器９の着霜が溶融することによって滴下する水をドレンパン２６に落とすために、ヒータールーフ２５の形状はラジアントヒーター２４を中心に半円弧の形をしている。冷凍室空気２１は、冷却器９の下端前部に流れる際、僅かではあるが、ヒータールーフ２５上に沿ってプレ冷却器１０に流れ込む。そのため、図８（ａ）に示すように、冷蔵室空気２３は冷却器９の背面側に押し込まれることになり、プレ冷却器１０の下端部に流れるように導かれる。
　冷凍室空気２１がプレ冷却器１０へ流入することを遮断するため、図８（ｂ）に示すように、ヒータールーフ２５を平らな直線状の形状、即ち平坦形状とし、冷却器９から冷凍室戻り口２０側へ傾斜させてもよい。プレ冷却器１０全体に冷蔵室空気２３が流れるようになり、プレ冷却器における除湿能力の更なる向上に寄与できる。なおヒータールーフ２５は、１０°～３０°の範囲の傾斜角度を与え、プレ冷却器１０から冷凍室戻り口２０側の方向に傾斜させる構成が望ましい。
　＜着霜耐力向上効果＞
　上記で説明した実施の形態１に係る冷蔵庫１００の風路構造における冷凍室空気２１及び冷蔵室空気２３の流れの把握を行うため、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法を２８ｍｍとして数値解析を行った。数値解析を行うに際し、冷凍室戻り口２０及び冷蔵室戻り口２２を風量規定（実測結果）とし、循環ファン８の出口を外部開口の静圧０Ｐａとした。また、着霜に寄与する冷蔵室空気２３の水蒸気の模擬的に表現して流れをトレースするために、冷蔵室戻り口２２の無次元水蒸気濃度（割合）を１［－］とし、冷凍室戻り口２０の無次元水蒸気濃度（割合）を０［－］とした。
　冷蔵室空気２３のみに無次元水蒸気濃度を設定した理由は２点ある。１点目は、冷蔵室空気２３の方が冷凍室空気２１よりも、扉部６開閉に伴う高温多湿の外気流入の機会が多いことである。２点目は、冷却器９の温度（Ｔｅｖａ＝―２３℃）と冷蔵室空気２３の温度（Ｔ冷蔵室戻り＝０℃）との温度差が、冷凍室空気２１の温度との温度差と比較し、２３℃と大きく、冷却器９表面へ着霜が誘発されやすいことである。以上、２点が相まって、冷蔵室空気２３が着霜の主要因であると一般的に考えられている。
　図９は、解析による冷却器室２００の無次元水蒸気濃度分布の断面図である。コンターの色が黒い領域は冷凍室空気２１を表わし、コンターの色が白い領域は冷蔵室空気２３を表わし、両者の流れを可視化している。
　図９（ａ）に示すように冷却器９の流入部で冷凍室空気２１と冷蔵室空気２３とが合流する場合、冷蔵室空気２３についてプレ冷却器１０には流れにくく、冷却器９の前面側へ優先的に流れる傾向が見られた。一方実施の形態１に係る冷蔵庫１００では、図９（ｂ）に示すように、冷蔵室空気２３についてプレ冷却器１０及び冷却器９の背面側に優先的に流れている傾向が見られた。つまり実施の形態１における風路構造においては、冷凍室空気２１が冷却器９の前面側にある冷凍室空気流路１１１を流れ、冷蔵室空気２３がプレ冷却器１０及び冷却器９の背面側にある冷蔵室空気流路１１２を流れ、冷凍室空気２１と冷蔵室空気２３とが分離して流れることを確認した。
　実施の形態１に係る冷蔵庫１００では、冷凍室空気２１の風量が冷蔵室空気２３の風量よりも約４倍大きくなっている。そのため、冷凍室空気２１がエアーカーテンの役割を担い、冷蔵室空気２３が冷却器９の前面側へ侵入する事態を抑制することになり、冷凍室戻り口２０から排出された冷凍室空気２１と冷蔵室戻り口２２から排出された冷蔵室空気２３とが分離して流れることになる。
　水分量の多い冷蔵室空気２３がプレ冷却器１０へと優先的に流れることによって、従来の冷蔵庫と比較し、実施の形態１に係る冷蔵庫１００ではプレ冷却器１０による除湿能力が向上し、冷却器９の着霜耐力を向上することができる。また、冷却器９の着霜耐力が向上することによって、着霜に伴う冷却器９の冷却性能低下が抑制され、実施の形態１に係る冷蔵庫１００では着霜時においても高い冷却性能を維持できる。
　＜冷凍室戻り口の上下方向寸法＞
　図１０は、本発明の実施の形態１に係る冷凍室戻り口２０の上下方向寸法を拡大させた冷却器室２００の構造概要図である。図１０（ａ）は、冷却器室２００の正面図を示しており、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ－Ａ’で切断した冷却器室２００の断面図である。図４で示した冷却器室２００と比較し、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法は、図１０で示されたように拡大して冷凍室戻り口２０の開口面積を大きくした方が望ましい。具体的な上下方向寸法に関しては、冷凍室ショートサイクルを考慮する必要がある。
　＜冷凍室戻り口の上下方向寸法のパラメータ評価＞
　図１１は、冷凍室戻り口の上下方向寸法によるショートサイクル評価結果の説明図である。図１１（ａ）には、ショートサイクル評価の試験方法が示されている。冷凍室戻り口２０の上下方向寸法Ｂを拡大した際の吹き出し口２８と冷凍室戻り口２０との温度を、図１１（ａ）で示した位置にある熱電対で計測し、吹き出し口２８と冷凍室戻り口２０との温度差に基づくショートサイクルの影響を評価した。ここでショートサイクルとは、上述したように、吹き出された冷却後空気が庫内を循環せずにそのまま戻り口に流れることを意味する。そのため、ショートサイクルが起こった場合、吹き出し口２８と冷凍室戻り口２０との温度差が縮まる傾向になる。なお、冷凍室４の吹き出し口２８下部に気流制御リブ２９を配置し、冷凍室戻り口２０上部にも気流制御リブ２９を配置し、ショートサイクル抑制を図っている。
　＜冷凍室戻り口の上下方向寸法のパラメータ評価の条件＞
　冷蔵庫として、６００Ｌのフレンチ型冷蔵庫を使用した。外気条件とし、温度３０℃及び相対湿度７０％の外気を使用した。定常運転時の消費電力は、温度の計測と同時に計測した。冷凍室戻り口２０の上下方向寸法として、２８ｍｍ、５６ｍｍ、８４ｍｍ、１００ｍｍ、１１５ｍｍ、及び１３０ｍｍの冷蔵庫を用意した。
　＜冷凍室戻り口の上下方向寸法のパラメータ評価の結果＞
　図１１（ｂ）には、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法、吹き出し口２８と冷凍室戻り口２０との温度差、及び定常運転時の１日あたりの消費電力［ｋＷｈ／ｄ］の関係が示されている。図１１（ｂ）に示すように、消費電力は上下方向寸法が８４ｍｍで最小値になった。上下方向寸法が１００ｍｍよりも大きくなった場合、消費電力は悪化傾向を示した。吹き出し口２８と冷凍室戻り口２０との温度差は、上下方向寸法が１００ｍｍよりも大きいと温度差が縮小し、ショートサイクルの兆候を示した。上下方向寸法が１００ｍｍよりも大きい場合にショートサイクルが発生して消費電力悪化につながった、と考えられる。そのため、消費電力に対する悪影響を考慮し、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法は、冷却器９の下端を基準として１００ｍｍ以下が望ましい。しかしながら、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法は１００ｍｍ以下に特に限定されるものはなく、除霜時における庫内熱侵入、剛性変化によるファン騒音などの品質を考慮し、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい。
　冷凍室戻り口２０の開口面積を拡大した場合、冷凍室空気２１の流速が減少する。冷凍室４の風量［ｍ３／ｓ］（実機計測値）と冷凍室戻り口２０の開口面積［ｍ2］とを用い、冷凍室戻り口２０から排出された冷凍室空気２１の風速［ｍ／ｓ］を算出した場合、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法が２８ｍｍの冷蔵庫１００では冷凍室空気２１の風速が１．３ｍ／ｓとなり、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法が８４ｍｍの冷蔵庫１００では冷凍室空気２１の風速が０．７ｍ／ｓなり、上下方向寸法が３倍に増加した場合に冷凍室空気２１の風速が約半分まで低下することを確認した。
　図１２は、解析による冷凍室戻り口２０の上下方向寸法を拡大させた冷却器室２００の無次元水蒸気濃度分布の断面図である。図１２（ａ）は、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法が２８ｍｍである冷蔵庫１００の冷却器室２００の無次元水蒸気濃度分布を示しており、図１２（ｂ）は、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法が８４ｍｍである冷蔵庫１００の冷却器室２００の無次元水蒸気濃度分布を示している。図１２に示すように、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法が８４ｍｍである場合、２８ｍｍである場合と比較し、プレ冷却器１０周辺の無次元水蒸気濃度が増加している。冷凍室戻り口２０の上下方向寸法が８４ｍｍである場合には、２８ｍｍである場合と比較し、冷凍室空気２１の風速が減少する。冷凍室空気２１の風速減少によって冷凍室空気２１がプレ冷却器１０側へ流れにくくなるためプレ冷却器１０周辺の無次元水蒸気濃度が増加した、と考えられる。解析結果が示すように、冷凍室空気２１のプレ冷却器１０側への流入を抑制した場合、プレ冷却器１０周辺の無次元水蒸気濃度が増加する。そのため、プレ冷却器１０を用いた更なる除湿能力の向上が期待できる。
　以上のとおり、実施の形態１の冷蔵庫１００では冷蔵室戻り口２２が冷凍室戻り口２０よりも下方になり、高さ方向における位置がずれた状態で配置されることになる。また、冷凍室戻り口２０から排出された冷凍室空気２１が流れる冷凍室空気流路は主に前面側、プレ冷却器１０が除湿した冷蔵室空気が流れる冷蔵室空気流路は主に背面側となり、分離して空気が流れるようになる。そのため、冷蔵室戻り口２２から排出され除湿されていない冷蔵室空気２３が冷却器９に侵入することを抑制し得る。この侵入抑制効果によって、プレ冷却器１０における除湿能力を有効活用できるようになり、冷却器９の着霜耐力を飛躍的に向上することができる。
　実施の形態２．
　図１３は、本発明の実施の形態２における冷却器室２００の構造概要図である。図１３（ａ）は、冷却器室２００の正面図を示しており、図１３（ｂ）は、冷却器室２００の断面図を示しており、図１３（ｃ）は、冷却器室２００のプレ冷却器１０周辺における拡大図を示している。実施の形態２では実施の形態１と異なり、図１３に示すように、冷蔵室戻り口２２を冷却器９に対し側面側に配置してある。そのため実施の形態２では、実施の形態１と異なり、冷蔵室空気２３がプレ冷却器１０の側面側から流入する。このように、実施の形態２では冷凍室戻り口２０は冷却器室２００の正面側に配置され、冷蔵室戻り口２２は冷却器室２００の側面側に配置される。
　実施の形態２に係る冷蔵庫１００は、冷却器室２００の側面に沿って鉛直方向に延びる冷蔵室戻り風路３１を備える。冷蔵室空気２３は、冷蔵室戻り風路３１から冷却器室２００の側面に設けた冷蔵室戻り口２２を経由し、側面側からプレ冷却器１０に流入する。実施の形態２においては、側面から冷却器室２００内に流入した冷蔵室空気２３がドレンパン２６に沿ってプレ冷却器１０のフィン表面に対向して流れる。冷蔵室空気２３はプレ冷却器１０の下部とドレンパン２６との間の隙間をプレ冷却器１０の長手方向（水平方向）に沿って流れる。そして循環ファン８の吸引力に加えてフィン表面に衝突することにより冷蔵室空気２３の流れは上方に偏向され、フィン間の隙間を通って冷却器９がある上方に向かって流れる。そのため、伝熱が促進され、プレ冷却器１０における更なる除湿能力の向上実現できる。
　プレ冷却器１０の更なる除湿能力向上を図る場合、冷蔵室戻り口２２の上端はプレ冷却器１０上端よりも低く配置される構成が望ましい。また、側面から冷却器室２００内に冷蔵室空気２３が流入する際、冷却器９の冷媒配管１７を支持する両端に配置された側板３２（支持板）が流動抵抗となるため、側板下部を切断する構成が望ましい。
　実施の形態３．
　図１４は、本発明の実施の形態３における冷却器室２００の断面図である。図１４（ａ）には、冷却器室２００の構造概要図の断面図が示してあり、図１４（ｂ）には、冷蔵室戻り口２２及びプレ冷却器１０の近傍を拡大した模式拡大図が示してあり、図１４（ｃ）には、冷蔵室戻り口２２の変形例を備える冷却器室２００の冷蔵室戻り口２２及びプレ冷却器１０の近傍を拡大した模式拡大図が示してある。
　実施の形態３では、図１４に示すように、ドレンパン２６の奥行き方向の幅が実施の形態１と比較して縮小してある。実施の形態３に係る冷蔵庫１００では、冷蔵室戻り口２２は直線的に伸長する伸長部２２ａを備え、冷蔵室空気２３が伸長部２２ａを介してプレ冷却器１０近傍に排出されるという点で、実施の形態１と異なる。冷却器室２００内では冷却器９の下方にプレ冷却器１０とラジアントヒーター２４とが水平方向にずれた位置にある。つまり、プレ冷却器１０は冷却器室２００内で水平方向に偏った位置にある。また、冷蔵室戻り口２２はラジアントヒーター２４の下方側から冷却器室２００内に接続される。従って冷蔵室戻り口２２はプレ冷却器１０が遍在する側と反対側から接続されている。ラジアントヒーター２４の下方には冷蔵室空気２３をプレ冷却器１０に近づける風路が形成されるように冷蔵室戻り口２２が構成されている。
　実施の形態３では、図１４（ａ）に示すように、伸長部２２ａを介して冷蔵室戻り口２２から排出される冷蔵室空気２３がプレ冷却器１０に接近しており、冷蔵室空気２３がプレ冷却器１０に到達するまでの距離が縮小する。そのため、プレ冷却器１０以外の領域へバイパスする冷蔵室空気２３の流れを抑制し、プレ冷却器１０に集中的に冷蔵室空気２３を流入させることができ、プレ冷却器１０における更なる除湿能力の向上に寄与できる。なお、冷蔵室戻り口２２のプレ冷却器１０側への接近方法としては、特に限定されるものはなく、例えば図１４（ｂ）に示すように、ドレンパン２６に沿う形で伸長部２２ａを設け、プレ冷却器１０下部に配置される気流制御リブ２９に沿って冷蔵室空気２３がプレ冷却器１０下部から流入するように構成してもよい。なお、除霜時に滴下する水を排水溝２７に流入させるために、排水溝２７の鉛直上には重ならないように伸長部２２ａを設ける必要がある。
　実施の形態４．
　図１５は、本発明の実施の形態４における冷却器室２００の正面図である。実施の形態４では、実施の形態１と異なり、冷却器９の側面バイパス風路４１に気流制御リブ２９が配置してある。
　実施の形態１では、説明を省略していたが、冷却器９の配管を支持する両端に配置された側板３２と冷却器室２００壁面との間に、側面バイパス風路４１が形成されている。冷却器９はフィンが積層され、その積層方向の外側に側板３２が設けられ、側板３２よりも外側には冷媒配管１７どうしを接続する空間がある。この空間も空気が流れるので、側面バイパス風路４１となっている。冷凍室空気２１及び冷蔵室空気２３は、側面バイパス風路４１へ若干流れている。この側面バイパス風路４１においては、露出した冷媒配管１７のみと熱交換する。冷媒配管１７は、冷却器９中央部の積層フィンに比べ、熱交換面積が極めて小さく、冷却効率も悪い。
　実施の形態４では、冷却器９両端の側板３２の上部に気流制御リブ２９を配置し、側面バイパス風路４１の風路抵抗を増加させて、冷凍室空気２１及び冷蔵室空気２３を側面バイパス風路４１に流れないようにしている。側面バイパス風路４１へ冷気が流入する事態を抑制することによって、側面バイパス風路４１における熱交換ロスを低減できる。また、冷却器９及びプレ冷却器１０に流入する冷蔵室空気２３の風量を増加させるため、更なる冷却器９の熱交換性能向上とプレ冷却器１０の除湿能力向上とに寄与できる。なお、側面バイパス風路４１の気流制御リブ２９の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、フィンと同じ材質のアルミなどが挙げられる。また、側面バイパス風路４１への冷気流入抑制方法として、側面バイパス風路４１を発泡スチロールなどで完全密閉するなど、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に限定されるものではない。
　＜プレ冷却器における除湿能力向上効果＞
　本発明による実施の形態１～４におけるプレ冷却器の除湿能力向上を検討する。冷却器室２００の下部で冷凍室空気２１と冷蔵室空気２３とが合流して流入する比較例１、及び冷凍室空気２１と冷蔵室空気２３とが分離して流入する本発明に係る実施の形態１～４を用い、プレ冷却器１０における除湿能力（着霜量［ｇ］）を試験で測定した。測定結果に基づき、比較例１に対する本発明の除湿能力比の比率を比較した。
　＜試験装置・着霜量測定方法＞
　図１６は、プレ冷却器１０における除湿能力試験装置を示す概要図である。除湿能力試験装置及び着霜量測定方法が示されている。図１６に示すように、冷蔵室１内に設置したヒーター５１の加熱で水を蒸発させて、冷却器９に強制着霜させ、プレ冷却器１０における着霜量［ｇ］を測定し、比較した。
　プレ冷却器１０における着霜量測定方法としては、冷却器９とプレ冷却器１０との間にアクリル板５２を挟み、ドライヤ５３の温風５４をプレ冷却器１０のみに当てて、プレ冷却器１０の着霜のみを溶融させて測定を行った。
　比較例１では、図９（ａ）で示すような冷蔵庫を使用し、冷却器室２００の下部で冷凍室空気２１と冷蔵室空気２３とが合流して流入するように構成してある。
　実施の形態１では、冷凍室戻り口２０の上下方向寸法を２８ｍｍとして図９（ｂ）で示すような冷蔵庫１００を使用し、冷凍室戻り口２０の下縁が冷却器９の下端よりも上方に配置してあり、冷蔵室戻り口２２が冷凍室戻り口２０の下端よりも下方に配置してある。そのため、冷却器室２００内の冷凍室空気２１と冷蔵室空気２３とが分離して流入するように構成してある。実施の形態１ａでは、実施の形態１に係る冷蔵室戻り口２２の幅を拡大させ、冷蔵室戻り口２２の幅がプレ冷却器１０の幅と等しくなるように構成してある。実施の形態１ｂでは、実施の形態１における冷凍室戻り口２０の上下方向寸法が８４ｍｍとなるように構成してある。実施の形態１ｃでは、実施の形態１に係るヒータールーフ２５の形状を平らな直線状にし、冷却器９から冷凍室戻り口２０側へ傾斜を有する構成としてある。実施の形態２では、実施の形態１における冷蔵室戻り口２２を冷却器９に対し側面側に配置してある。実施の形態３では、実施の形態１に係る冷蔵室戻り口２２に伸長部２２ａを設けて直線的に伸長し、プレ冷却器１０側へと接近した位置に冷蔵室空気２３が伸長部２２ａを介して排出されるように構成してある。実施の形態４では、実施の形態１に係る冷却器９の側面バイパス風路４１に気流制御リブ２９が設置してある。
　比較例１及び実施の形態１～４に対し、ヒーターで蒸発させる水の質量が３００ｃｃとなるように共通の設定を用い、上述した除湿能力の比較試験を行った。
　＜効果（プレ冷却器の除湿量）＞
　図１７は、比較例１に対し実施の形態１～４におけるプレ冷却器１０の除湿能力比を表わす棒グラフである。プレ冷却器１０における除湿能力測定結果より求めた比較例１に対する本発明の除湿能力の比を示している。
　図１７に示すように、プレ冷却器１０における除湿能力比は、実施の形態１が１２５％、実施の形態１ａが１５８％、実施の形態１ｂが１６７％、実施の形態１ｃが１３３％、実施の形態２が１７５％、実施の形態３が１３３％、実施の形態４が１４２％となり、比較例１（１００％）に対して高い除湿能力を示した。したがって、本発明の実施の形態１～４に係る冷蔵庫１００は、冷蔵室空気をプレ冷却器１０に積極的に流入させることが可能となり、プレ冷却器１０における除湿能力、及び冷却器９における冷却能力を飛躍的に向上させることができる。
　１　冷蔵室、２　切替室、３　製氷室、４　冷凍室、５　野菜室、６　扉部、７　断熱壁、８　循環ファン、９　冷却器、１０　プレ冷却器、１２　圧縮機、１３　配管群、１４　膨張機、１５　戻り空気、１６フィン、１７　冷媒配管、１８　コードヒーター、１００　冷蔵庫、２０　冷凍室戻り口、２１　冷凍室空気、２２　冷蔵室戻り口、２３　冷蔵室空気、２４　ラジアントヒーター（除霜ヒーター）、２５　ヒータールーフ、２６　ドレンパン、２７　排水溝、２８　冷凍室吹き出し口、２９　気流制御リブ、２００　冷却器室、３０　冷凍室ケース、３１　冷蔵室戻り風路、３２　冷却器の側板、４１　側面バイパス風路、５１　ヒーター、５２　アクリル板、５３　ドライヤ、５４　温風。

Claims (13)

  1. 　冷蔵室と、冷凍室と、前記冷蔵室から送られてくる冷蔵室空気及び前記冷凍室から送られてくる冷凍室空気を冷却する冷却器が設置された冷却器室と、前記冷却器で冷却された冷却後空気を前記冷蔵室及び前記冷凍室に送風する循環ファンとを備えた冷蔵庫であって、
    　前記冷却器室は、
    　　前記冷却器の上流側に配置してあり、除湿を行うプレ冷却器と、
    　　前記プレ冷却器を加熱する除霜ヒーターと、
    　　前記冷凍室から前記冷却器室に送られた前記冷凍室空気が直接に前記冷却器へと向かう位置に設けた冷凍室戻り口と、
    　　前記冷蔵室から前記冷却器室に送られた前記冷蔵室空気が前記プレ冷却器へと向かう位置に設けた冷蔵室戻り口と、
    　を備えている冷蔵庫。
  2. 　前記プレ冷却器は、前記除霜ヒーターと水平方向で同じ高さに配置されており、かつ前記除霜ヒーターよりも前記冷却器室の背面側に配置されている請求項１記載の冷蔵庫。
  3. 　前記冷却器室内では、前記冷凍室からの前記冷凍室空気及び前記冷蔵室からの前記冷蔵室空気が下から上に流れ、
    　前記冷凍室戻り口下端は、前記冷却器の下端よりも上方に配置され、
    　前記冷蔵室戻り口は、前記冷凍室戻り口下端よりも下方に配置されている請求項１又は請求項２に記載の冷蔵庫。
  4. 　前記冷凍室空気と前記冷蔵室空気は、前記冷却器に対し同一方向から流入する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
  5. 　前記冷凍室戻り口から前記冷却器室へ送られる前記冷凍室空気の風量は前記冷蔵室戻り口から前記冷却器室へ送られる前記冷蔵室空気の風量よりも大きい請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
  6. 　前記冷却器室は、前記冷却後空気が吹出される吹き出し口を前記冷凍室戻り口の上方に備え、
    　前記冷凍室戻り口の前記冷凍室側の上部から前記吹き出し口の下部までの間に、前記吹き出し口から吹き出された前記冷却後空気の流れの少なくとも一部を遮る気流制御リブが配置されている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
  7. 　前記冷凍室戻り口は、前記冷却器の側が下に傾斜している請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
  8. 　前記冷蔵室戻り口の幅と前記プレ冷却器の幅とは同等である請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
  9. 　前記冷凍室戻り口は、前記冷却器室の正面側に配置してあり、
    　前記冷蔵室戻り口は、前記冷却器室の側面側に配置してある請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
  10. 　前記除霜ヒーターは、ヒータールーフを備えるラジアントヒーターであり、
    　前記ヒータールーフは、前記冷凍室戻り口の下方に設置された平坦形状を有し、前記冷凍室戻り口の側が低くなるように傾斜している請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
  11. 　前記冷凍室戻り口の上下方向寸法は１００ｍｍ以下である請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
  12. 　前記プレ冷却器は、前記冷却器室内で前記除霜ヒーターに対し水平方向にずれた位置に配置してあり、
    　前記冷蔵室戻り口は、前記除霜ヒーターの下方に設置され前記プレ冷却器に接近する風路を備える請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
  13. 　前記冷却器は、積層フィンと前記積層フィンの積層方向の外側に側板とを備え、
    　前記側板と前記冷却器室の壁面の間に形成された側面バイパス風路を流れる空気を遮る側部の気流制御リブが設置してある請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の冷蔵庫。
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