WO2022070643A1 - 冷蔵庫 - Google Patents

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WO2022070643A1
WO2022070643A1 PCT/JP2021/030122 JP2021030122W WO2022070643A1 WO 2022070643 A1 WO2022070643 A1 WO 2022070643A1 JP 2021030122 W JP2021030122 W JP 2021030122W WO 2022070643 A1 WO2022070643 A1 WO 2022070643A1
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WO
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evaporator
defrosting
refrigerant
refrigerator
compressor
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/030122
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English (en)
French (fr)
Inventor
好正 堀尾
克則 堀井
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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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
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • 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
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • 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
    • F25D21/06—Removing frost

Definitions

  • This disclosure relates to refrigerators.
  • Patent Document 1 discloses a refrigerator for defrosting. This refrigerator is provided with a path for connecting the outlet of the compressor and the defrosting pipe arranged in the evaporator, and supplies the high-temperature refrigerant discharged from the compressor to the defrosting pipe to perform defrosting.
  • Patent Document 2 discloses a refrigerator that also defrosts. This refrigerator uses a four-way valve to switch the paths of the evaporator and the outside condenser, and supplies the high-temperature refrigerant discharged from the compressor to the evaporator to defrost and evaporate with the outside condenser. After that, it is returned to the compressor.
  • the present disclosure provides a refrigerator capable of suppressing the generation of noise that makes the user uncomfortable and reducing the amount of recooling after defrosting by suppressing the temperature rise in the refrigerator during defrosting.
  • the refrigerator in the present disclosure has a refrigerating cycle including at least a compressor, a first condenser, a second condenser, and an evaporator, and the refrigerating cycle is downstream of the first condenser. , It is branched into a cooling path that supplies the refrigerant to the evaporator to generate cold air and a defrosting path that heats the refrigerant and supplies the heated refrigerant to the evaporator to defrost, and flows through the cooling path.
  • the refrigerant passes through the second condenser and is supplied to the evaporator, and the refrigerant flowing through the defrosting path is heated by exchanging heat with the path where the refrigerant is supplied from the compressor to the first condenser.
  • the refrigerant thermally coupled to the defrosting path is heated and the refrigerant dissipated in the defrosting path is evaporated by the heating side evaporator provided on the downstream side of the evaporator and then returned to the compressor. ..
  • the refrigerator in the present disclosure uses the heat of condensation of the refrigerant for defrosting, suppresses the generation of noise that makes the user uncomfortable, and reduces the amount of recooling after defrosting by suppressing the temperature rise inside the refrigerator during defrosting. can.
  • Refrigerators having a defrosting function for melting frost adhering to an evaporator are known.
  • the defrosting function is generally defrosting in which a defrosting heater is provided below the evaporator and the frost is melted by energizing the defrosting heater.
  • Patent Document 1 provides a path for connecting the outlet of the compressor and the defrosting pipe disposed in the evaporator, and supplies the high-temperature refrigerant discharged from the compressor to the defrosting pipe to remove the defrosting pipe. Refrigerators that do frost are disclosed. In the refrigerator of Patent Document 1, the heat of the compressor can be used for defrosting.
  • Patent Document 2 a four-way valve is used to switch the paths of the evaporator and the outside condenser, and the high-temperature refrigerant discharged from the compressor is supplied to the evaporator to defrost and defrost the outside of the refrigerator.
  • a refrigerator that is evaporated in a condenser and then refluxed to a compressor is disclosed. Similar to the refrigerator of Patent Document 1, the refrigerator of Patent Document 2 can utilize the heat of the compressor for defrosting.
  • the fan in the machine room is normally not operated. This is to suppress a decrease in cooling system efficiency due to overcondensation of the refrigerant and an increase in the viscosity of the compressor oil.
  • the temperature inside the machine room is lowered by the cold air generated in the condenser outside the refrigerator during defrosting, and the cooling efficiency is lowered, so that the electric power amount is increased.
  • the compressor is stopped during defrosting, and defrosting is performed by energizing the defrosting heater provided below the evaporator. Since the cooling operation is stopped during defrosting, the temperature inside the refrigerator rises due to the outside air temperature, and the temperature of the food stored inside the refrigerator also rises. Further, after the defrosting is completed, it is necessary to perform the cooling operation including the temperature rise that has risen during the defrosting.
  • the inventors have discovered that there is a problem as described above, and have come to construct the subject matter of the present disclosure in order to solve the problem.
  • the present disclosure provides a refrigerator that suppresses the generation of noise that makes the user uncomfortable, suppresses the temperature rise inside the refrigerator during defrosting, and reduces the amount of recooling after defrosting.
  • the refrigerator 100 according to the present embodiment is provided on the upper back surface of the refrigerator 100, the freezer room 102 provided at the lower part of the refrigerating room 101, and the refrigerator 100 separated from the refrigerating room 101 by the refrigerating room 101 and the partition 100a. It also has a first machine room 103 and a second machine room 104 provided in the lower part of the back surface of the refrigerator 100.
  • the first machine room 103 accommodates a compressor 105, a capacity adjusting condenser 133, a first machine room fan 116, and a suction pipe 126 as parts constituting the refrigeration cycle 150.
  • the second machine room 104 is divided into two sections by a partition wall 108.
  • the partition wall 108 is provided with a second machine room fan 109 for air-cooling the first condenser 107.
  • the second machine room 104 accommodates the first condenser 107 on the windward side of the second machine room fan 109 and the evaporating dish 110 on the leeward side of the second machine room fan 109. Further, the second machine room 104 accommodates the flow path switching valve 122.
  • a cooling chamber 117 is arranged on the back surface of the freezing chamber 102.
  • the cooling chamber 117 accommodates the evaporator 106, the cooling fan 111 located above the evaporator 106, and the defrost heater 120 located below the evaporator 106.
  • the evaporator 106 produces cold air.
  • the cooling fan 111 supplies the cold air generated by the evaporator 106 to the refrigerating chamber 101 and the freezing chamber 102.
  • the defrost heater 120 is a defrosting means for melting and defrosting the frost adhering to the evaporator 106.
  • the defrost heater 120 is a glass tube heater. There are various defrosting means, for example, a pipe heater and a surface heater are generally used. Further, the cooling chamber 117 accommodates a freezing chamber damper 112 for shutting off the cold air supplied to the freezing chamber 102 and adjusting the air volume.
  • the evaporator 106 is a fin-and-tube type evaporator.
  • the evaporator 106 is provided with a temperature sensor 115 for detecting the temperature of the evaporator 106 in the inlet pipe portion (not shown) of the evaporator 106.
  • the temperature sensor 115 is installed in the inlet pipe portion, but the present invention is not limited to this.
  • the temperature sensor 115 may be installed at a portion where the temperature rise at the time of defrosting is the slowest so that the frost residue at the time of defrosting can be prevented.
  • the refrigerating chamber 101 accommodates a refrigerating chamber duct 113 for supplying cold air to the refrigerating chamber 101, and a refrigerating chamber damper 114 for adjusting the amount of cold air supplied to the refrigerating chamber 101 by adjusting the angle, shutting off, or the like.
  • the opening / closing operation of the refrigerating chamber damper 114 is controlled by the detection temperature of the refrigerating chamber temperature sensor (not shown) that detects the temperature in the refrigerating chamber 101.
  • the refrigerating chamber duct 113 accommodates the heating side evaporator 131 and the heating side evaporator fan 134 above the heating side evaporator 131.
  • the refrigerating cycle 150 of the refrigerator 100 will be described with reference to FIGS. 3, 4A and 4B.
  • the vertical axis is the absolute pressure (kPa) and the horizontal axis is the specific enthalpy (kJ / kg).
  • kPa absolute pressure
  • kJ / kg specific enthalpy
  • the refrigerant discharged from the compressor 105 exchanges heat with the outside air in the capacity adjusting condenser 133 and the first condenser 107, and condenses while leaving a part of the gas. Moisture is removed from the refrigerant that has passed through the first condenser 107 by the dryer 121, and the refrigerant flows into the flow path switching valve 122.
  • the refrigerant flowing into the flow path switching valve 122 is in a two-phase state in which a liquid phase refrigerant and a gas phase refrigerant are mixed.
  • the flow path switching valve 122 branches the flow path of the refrigerant into the cooling path 151 and the defrosting path 152.
  • the cooling path 151 is a path for supplying the refrigerant to the evaporator 106 in order to generate cold air.
  • the defrosting path 152 is a path for defrosting by heating the refrigerant and supplying the heated refrigerant to the evaporator 106.
  • the cooling path 151 will be described.
  • the refrigerant in the cooling path 151 exhibits the behavior represented by the Moriel diagram of FIG. 4A during the cooling operation.
  • the cooling path 151 is a path for flowing the refrigerant discharged from the compressor 105 at the point a in FIG. 4A from the flow path switching valve 122 to the second condenser 123.
  • the door of the refrigerator 100 (either or both of the door 101a of the refrigerating chamber 101 and the door 102a of the freezing chamber 102) is laid inside the main body side of the portion in contact with the refrigerator main body.
  • the refrigerant passing through the second condenser 123 heats the doors 101a and 102a of the refrigerator 100 and the partition 100a in the refrigerator by radiating heat to the outside, and the doors 101a and 102a of the refrigerator 100 and the packing attached to them ( (Not shown) prevents condensation from occurring.
  • the refrigerant that has passed through the second condenser 123 at point b and is liquefied is depressurized by the first throttle 124, and evaporates from point c by the evaporator 106. After that, the refrigerant evaporates in the evaporator 106 to generate cold air. This cold air is used for cooling the refrigerating chamber 101 and the freezing chamber 102.
  • the refrigerant that has passed through the evaporator 106 returns to the compressor 105 at point d via the suction pipe 126.
  • the refrigerant in the defrosting path 152 shows the behavior represented by the Moriel diagram in FIG. 4B during the defrosting operation.
  • the defrosting path 152 is a path for flowing the refrigerant discharged from the compressor 105 at the point e in FIG. 4B from the flow path switching valve 122 to the second throttle 127.
  • the refrigerant is depressurized by the second throttle 127.
  • the refrigerant that has passed through the second throttle 127 at point g is heated and vaporized by exchanging heat with the refrigerant supplied from the compressor 105 to the first condenser 107 in the first heat exchange unit 128 (. h point).
  • the vaporized refrigerant is supplied to the evaporator 106.
  • the vaporized refrigerant condenses and liquefies due to a phase change between points i and j to generate latent heat of condensation, and the latent heat of condensation heats the evaporator 106. Defrosting of the evaporator 106 is realized by this heating.
  • the refrigerant condensed in the evaporator 106 evaporates in the heating side evaporator 131 arranged in the refrigerating chamber 101 between the k point and the l point, and becomes a vapor phase state.
  • the refrigerant returns to the compressor 105 at point l.
  • the refrigerant flowing into the compressor 105 is the gas phase, it is possible to prevent the refrigerant from flowing into the compressor 105 in a dense liquid phase or a gas-liquid two-phase state, so that the parts in the compressor 105 are exposed to the risk of failure. Will never be.
  • the first heat exchange unit 128 vaporizes the refrigerant condensed by the capacity adjusting condenser 133 and the first condenser 107 from the point g to the point h in FIG. 4B.
  • the first heat exchange unit 128 is partially such that the pipe for flowing the refrigerant discharged from the second throttle 127 is the pipe for supplying the refrigerant from the compressor 105 to the first condenser 107. It is formed by soldering, for example, about 1 m to 2 m.
  • the sensible heat of the housing 100b composed of the iron plate is used for heating the refrigerant in the defrosting path 152. can.
  • the first heat exchange portion 128 is attached to the outer wall surface 100c with aluminum tape (not shown).
  • the pipe for supplying the refrigerant from the compressor 105 to the first condenser 107 has a diameter of ⁇ 3.6 mm.
  • the pipe through which the refrigerant discharged from the second throttle 127 flows has a diameter of ⁇ 3.2 mm.
  • the soldering length for heat exchange is 1.2 m.
  • the diameter of the pipe through which the refrigerant discharged from the second throttle 127 is increased is increased, the flow velocity becomes slower and the amount of heat exchange increases.
  • the diameter of the pipe through which the refrigerant discharged from the second throttle 127 flows is the same as or smaller than the diameter of the pipe that supplies the refrigerant to the first condenser 107.
  • the amount of refrigerant circulation is adjusted in combination with the resistance of the second throttle 127, and the temperature difference between the inlet 128a and the outlet 128b of the first heat exchange portion 128 in the defrosting path 152 becomes about 7K or more. I try to turn it on.
  • the refrigerant can change its state to the gas phase beyond the saturated steam line at the outlet of the first heat exchange unit 128.
  • the refrigerant passes through the capacity adjusting condenser 133 and the first condenser 107, a part of the refrigerant is liquefied and the volume of the refrigerant is reduced, and the flow velocity of the refrigerant flowing through the flow path switching valve 122 is slowed down.
  • the state of the refrigerant is close to the liquid phase in the two-phase region near the outlet of the first condenser 107.
  • the refrigerant circulation amount is approximately 0.32 g. It becomes / s.
  • the flow velocity is 4.29 m / s on the gas phase side and 0.10 m / s on the liquid phase side in the two-phase region. The higher the flow velocity, the louder the sound generated from the flow path switching valve 122 and the evaporator 106, which makes the user uncomfortable.
  • the gas phase refrigerant having a high flow velocity discharged from the compressor 105 does not flow as it is through the flow path switching valve 122. Therefore, it is possible to suppress the generation of a sound that the user feels unpleasant at the flow path switching valve 122. Further, even in the evaporator 106, the gas phase refrigerant having a high flow velocity does not enter. Therefore, it is possible to suppress the noise generated when the refrigerant having a high flow velocity enters the evaporator 106 and rapidly condenses.
  • FIG. 5 is a block diagram of the cooling chamber 117 of the refrigerator 100.
  • FIG. 6 is a diagram of the evaporator 106.
  • the cooling chamber 117 there is a refrigerating chamber return duct 119 on the right side of the evaporator 106, in which the cold air cooled and circulated in the refrigerating chamber 101 flows into the evaporator 106.
  • Cold air flows from the lower right of the evaporator 106 to the lower part of the evaporator 106.
  • the cold air that has exchanged heat with the evaporator 106 circulates to the refrigerating chamber 101 and the freezing chamber 102 again.
  • a cooling fan 111 that blows cold air to the refrigerating chamber 101 and the freezing chamber 102 is arranged above the evaporator 106, and a defrost heater 120 is arranged below.
  • the evaporator 106 is a typical fin-and-tube type evaporator.
  • the evaporator 106 is formed by stacking an evaporator cooling pipe 137, which is a refrigerant pipe having fins 139, in the vertical direction.
  • the evaporator 106 includes an evaporator cooling pipe 137 arranged in seven stages in the vertical direction and three rows in the front-rear direction. On the back side, by eliminating the bottom stage and using 6 stages, the piping pattern is such that the evaporator cooling inlet 143 and the evaporator cooling outlet 144 of the evaporator 106 are at the same position on the upper right of the evaporator 106 when viewed from the front. There is.
  • the welding position becomes closer when the evaporator 106 is attached in the manufacturing process, the work becomes easier and the man-hours can be reduced, and the absence of the evaporator cooling pipe 137 at the bottom stage can be expected to improve the frost resistance.
  • frost is likely to adhere to the portion where the refrigerating chamber return cold air flowing in from the refrigerating chamber 101 having high humidity through the refrigerating chamber return duct 119.
  • the evaporator cooling pipe 137 by pulling out the evaporator cooling pipe 137 by one step and shortening it, it is possible to suppress the air passage obstruction due to the adhesion and growth of frost. Therefore, even under overload conditions due to moisture that has entered the refrigerator due to opening and closing of doors 101a and 102a under hot and humid conditions such as summer, it is difficult for the doors to become dull due to air passage obstruction due to frost growth, and the quality of the product is high. It has the effect of improvement. Further, also in the fins 139, the lower part having a large amount of inflowing water with respect to the upper part of the evaporator 106 has a larger fin spacing, which makes it difficult to connect frost and block due to clogging.
  • the fin 139 of the evaporator 106 in the present embodiment the fin 139 divided with respect to the evaporator cooling pipe 137 laminated in the vertical direction is used.
  • An evaporator heating pipe 138 is attached between the laminated evaporator cooling pipe 137 and fins 139 so as to cover the outer periphery of the evaporator 106.
  • the evaporator heating pipe 138 is attached to end plates 140 arranged at both ends of the evaporator 106.
  • the end plate 140 is usually fixed from both sides of the evaporator 106 with a plate thickness thicker than the fins 139 so that the pipe of the evaporator 106 is shaped.
  • a recess (not shown) for fixing the evaporator heating pipe 138 is provided in the portion between the fins 139 of the end plate 140 as shown in FIG. 6, and the evaporator heating pipe 138 is provided in this portion. By fitting it, it comes into close contact with the fin 139 and the evaporator 106. Furthermore, by forming the end of the fin 139 that is in contact with the evaporator heating pipe 138 in a folded shape, the evaporator heating pipe 138 and the fin 139 are in contact with each other on a surface instead of a point or line, so that the adhesion is improved and the heat transfer efficiency is improved. I'm raising it.
  • the evaporator heating pipe 138 of the refrigerator 100 in the present embodiment has a shape of being attached from the upper part to the lower part of the evaporator 106, centering on the upper part where the heat of the defrost heater 120 is difficult to reach, and is a ⁇ 6.35 mm pipe.
  • the evaporator heating pipe 138 has a total of 12 pipes in front of and behind the evaporator 106, and is closely attached like a pipe heater so as to be sandwiched from the outside front and back of the evaporator 106. It may be integrated with 137.
  • the evaporator 106 can be heated from the vicinity of the evaporator cooling pipe 137, which has the lowest temperature, by passing the evaporator heating pipe 138 between the evaporator cooling pipes 137, so that the defrosting effect can be expected to be improved. ..
  • isobutane which is a flammable refrigerant having a small global warming potential
  • This hydrocarbon, isobutane has a specific density about twice that of air at room temperature and atmospheric pressure (at 2.04 and 300K).
  • the amount of refrigerant charged can be reduced as compared with the conventional case, the cost is low, and the amount of leakage in the event that the flammable refrigerant leaks is reduced, so that the safety can be further improved.
  • isobutane is used as the refrigerant
  • the maximum temperature of the glass tube surface which is the outer shell of the defrost heater 120 composed of the glass tube heater at the time of defrosting, is regulated as an explosion-proof measure. Therefore, in order to reduce the temperature of the surface of the glass tube, a double glass tube heater in which the glass tube is doubly formed is adopted.
  • a member having high heat dissipation for example, aluminum fin
  • the external dimensions of the defrost heater 120 can be reduced by making the glass tube a single layer.
  • the refrigerant passes through the first heat exchange section 128, is vaporized over the saturated steam line, flows into the evaporator heating inlet 145, and passes through the evaporator heating outlet 146. This portion is from point i to point j in FIG. 4B.
  • the evaporator heating pipe 138 is heated by the latent heat of condensation of the refrigerant, so that the evaporator 106 The temperature rises and the frost adhering to the evaporator 106 is melted.
  • the refrigerant 106 After vaporizing the refrigerant from a two-phase region close to the liquid phase such as point g, the refrigerant 106 is heated by using the latent heat of condensation because the refrigerant is in the state of the refrigerant at point f. This is because a large amount of heat can be obtained with respect to the utilization of the sensible heat of the refrigerant when the refrigerant is inflowed and heated.
  • the refrigerant temperature is 32 ° C.
  • the refrigerant temperature is 32 ° C.
  • the liquid refrigerant which is a sensible heat change.
  • the amount of exposed heat in that case is 2.48 kJ / kg.
  • Even at the same refrigerant temperature of 32 ° C. there is a latent heat change in the two-phase region between the saturated liquid line and the saturated steam line, and the amount of heat is 321 kJ / kg, so the difference is about 130 times, which is very large.
  • the value obtained by multiplying this difference by the amount of refrigerant circulation is the amount of heat heated by the evaporator 106.
  • the temperature of the evaporator 106 is raised at the time of defrosting only by heating using the latent heat of condensation, and the temperature detected by the temperature sensor 115 is guided to a predetermined temperature, although it depends on the conditions such as when the amount of attached frost is small. be able to. Therefore, it is possible to reduce the power consumption during defrosting and the power peak without using a heater.
  • the evaporation temperature of the refrigerant in the heating side evaporator 131 is adjusted by the depressurizing amount of the third throttle 129 and the rotation speed of the compressor 105, and is usually kept at -25 to -10 ° C.
  • a heating side evaporator fan 134 is arranged above the heating side evaporator 131 and is housed in a refrigerating chamber duct 113.
  • the evaporator 106 when the evaporator 106 is heated by using the defrosting path 152, it is necessary to take the cooling heat amount corresponding to the heating amount of the evaporator 106 from the heating side evaporator 131. On the other hand, since the heating amount of the evaporator 106 is 2 to 3 times that of the waste heat of the compressor 105 or the like, the evaporator 106 can be efficiently defrosted.
  • the heating side evaporator 131 can cool the inside of the refrigerating chamber 101 by using the cooling chamber duct 113 at the time of cooling by the heating side evaporator fan 134 while depriving the refrigerating chamber 101 of the amount of heat.
  • the compressor 105 is stopped and defrosting is performed by the defrosting heater 120.
  • defrosting is possible without stopping the cooling due to the operation stop of the compressor 105.
  • the refrigerant that has passed through the heating side evaporator 131 returns to the compressor 105 at point l via the heating side suction pipe 132 and the suction pipe 126.
  • the third diaphragm 129 is composed of a capillary tube having an inner diameter of ⁇ 0.5 to 1 mm.
  • the multi-stage expansion circuit 130 which is a secondary capillary, is composed of a small diameter tube having a diameter of 1.5 to 3 mm.
  • the capillary tube and the small diameter tube are gradually thickened toward the refrigerant pipe (not shown) having an inner diameter of ⁇ 6 to 9 mm of the heating side evaporator 131.
  • the third throttle 129 is embedded in a heat insulating material (not shown) constituting the housing 100b of the refrigerator 100, and a part of the multi-stage expansion circuit 130 and the connection portion between the heating side evaporator 131 are connected. It is desirable to keep only exposed around the refrigerating chamber duct 113 in the refrigerating chamber 101.
  • FIG. 7 will explain the operation of the refrigerator 100 in the defrosting operation for defrosting the evaporator 106.
  • FIG. 7 shows that the passage of time progresses from left to right.
  • “Cooling” of the flow path switching valve 122 indicates that the flow path from the flow path switching valve 122 to the cooling path 151 is opened and the flow path from the flow path switching valve 122 to the defrosting path 152 is blocked. .. Further, in the "defrosting" of the flow path switching valve 122, the flow path from the flow path switching valve 122 to the defrosting path 152 is opened, and the flow path from the flow path switching valve 122 to the cooling path 151 is blocked. Show that. Further, when the flow path switching valve 122 is "fully closed", both the flow path from the flow path switching valve 122 to the cooling path 151 and the flow path from the flow path switching valve 122 to the defrosting path 152 are blocked. Indicates that you are.
  • "ON" of the defrost heater 120 indicates that the defrost heater 120 is energized and defrosting is performed by the defrost heater 120.
  • the defrost heater 120 is turned off, it means that the energization of the defrost heater 120 is stopped and the defrost heater 120 is not defrosting.
  • Timing T1 is the timing at which the refrigerator 100 shifts from the normal cooling operation to the defrosting operation.
  • the transition timing to the defrosting operation is, for example, when the cumulative operating time of the compressor 105 reaches a predetermined time from the previous defrosting timing, or when a certain time has elapsed. Since it is assumed that the temperature of the freezing chamber 102 rises due to defrosting at the timing T1, the refrigerator 100 opens the freezing chamber damper 112 for a while and heats the freezing chamber 102 before starting defrosting. To reduce.
  • the state of the flow path switching valve 122 switches from "cooling” to "defrosting".
  • the flow path of the refrigerant is switched from the cooling path 151 to the defrosting path 152, so that the refrigerant that has passed through the first heat exchange unit 128 and passed through the saturated steam line and vaporized is supplied to the evaporator 106.
  • the latent heat generated by condensation in the evaporator 106 heats the evaporator 106 and defrosting is started.
  • the state of the freezing chamber damper 112 is switched from “open” to “closed”
  • the state of the refrigerating chamber damper 114 is switched from “closed” to “open”. This is because the refrigerant 106 remaining in the piping of the evaporator 106 is evaporated and returned to the compressor 105 by heating the evaporator 106 from the air side while circulating the air inside the refrigerating chamber 101.
  • the state of the heating side evaporator fan 134 changes from "OFF" to "ON".
  • the air volume increases with respect to the cooling fan 111 alone, so that the evaporator 106 evaporates faster.
  • the refrigerant remaining in the vessel cooling pipe 137 can be evaporated and returned to the compressor 105.
  • the refrigerant starts to evaporate in the heating side evaporator 131, so that cold air is generated by the refrigerant.
  • the state of the cooling fan 111 is switched from “ON” to “OFF”, and the state of the refrigerator compartment damper 114 is switched from “open” to “closed”.
  • the reason why the cooling chamber damper 114 is closed and the cooling fan 111 is stopped is that the refrigerant remaining in the evaporator cooling pipe 137 of the evaporator 106 evaporates, and the temperature of the evaporator 106 approaches the air temperature of the refrigerating chamber 101. This is because heat exchange becomes difficult.
  • the state of the defrost heater 120 switches from “OFF” to "ON".
  • defrosting is also started from the lower side of the evaporator 106.
  • the compressor 105 is "ON” and the defrost heater 120 is also "ON”.
  • the capacity of the defrost heater 120 is small due to the latent heat of condensation of the refrigerant flowing through the evaporator heating pipe 138, and in the present embodiment, the applied voltage is lowered from 100V (180W) to 50V (45W).
  • the capacity of the defrost heater 120 can be changed depending on the outside air temperature, the operating state, and the frost adhering state.
  • the electric power of the compressor 105 is about 45 W and the capacity of the defrost heater 120 is about 45 W due to the heating using the latent heat of condensation of the refrigerant, so that the total is about 90 W.
  • the power used during defrosting This is half of 180W in the case of only the defrost heater 120. Therefore, it is possible to reduce the power consumption during defrosting and the power peak.
  • the state of the freezing chamber damper 112 switches from “closed” to "open".
  • the air in the cooling chamber 117 during defrosting is heated, but the heat is stagnant because there is no convection, and a temperature difference is created above and below the evaporator 106. Therefore, by setting the state of the freezing chamber damper 112 to "open", a slight convection is caused from the inside of the freezing chamber 102 having a low temperature to the cooling chamber 117 having a high temperature during defrosting, thereby improving the defrosting efficiency. It is raising. In the present embodiment, it is set to "open”, but it may be "slightly open” as long as a small amount of convection is generated.
  • the timing T5 is the timing when the temperature detected by the temperature sensor 115 reaches a predetermined temperature, and is the timing when the refrigerator 100 determines that the defrosting of the evaporator 106 is completed.
  • the state of the compressor 105 is switched from “ON” to “OFF”, and the state of the first machine room fan 116 is also switched from “ON” to “OFF”. Further, the state of the defrost heater 120 is switched from “ON” to "OFF”.
  • the operation of the defrosting path 152 is stopped, and this state is maintained for a predetermined time from timing T5 to timing T7 until the pressure inside the defrosting path 152 is substantially equalized.
  • the heating side evaporator fan 134 maintains the "ON" state for a predetermined time from the timing T5 to the timing T6.
  • the refrigerating chamber 101 since the refrigerating chamber 101 is in a cooled state, overcooling in the refrigerating chamber 101 can be suppressed by adjusting the time from the timing T5 to the timing T6. In that case, the temperature shifts to the timing T6 at the timing when the predetermined temperature is reached at the temperature detected by the refrigerating room temperature sensor arranged in the refrigerating room 101.
  • the refrigerating room temperature sensor uses the same sensor as the sensor that controls the opening and closing of the refrigerating room damper 114 in the cooling operation.
  • the state of the flow path switching valve 122 is switched from “defrosting” to “cooling”, and the timing is maintained after maintaining the pressure in the defrosting path 152 and the cooling path 151 for a predetermined time.
  • the state of the compressor 105 is switched from “OFF” to “ON”, and the operation of the cooling path 151 is started.
  • the reason why the maintenance is maintained for a predetermined time is to prevent the refrigerant from suddenly flowing and unpleasant noise when the flow path switching valve 122 is switched.
  • the state of the heating side evaporator fan 134 is set to "ON" because it is connected to the evaporator 106 via the suction pipe 126. This is to quickly raise the temperature of the warm side evaporator 131.
  • the compressor 105 starts the operation of the cooling path 151. After waiting for a predetermined time until the timing T9 when the temperature of the evaporator 106 sufficiently drops, the state of the heating side evaporator fan 134 changes from “ON” to “OFF”, and the state of the cooling fan 111 changes from "OFF” to “ON”. Switch.
  • the refrigerator 100 shifts from the defrosting operation to the cooling operation.
  • each step shown in the flowchart of FIG. 8 is realized by the CPU of the refrigerator 100 (not shown) executing a control program stored in a memory (not shown) such as a ROM of the refrigerator 100.
  • a control board composed of the CPU and ROM is housed in the top surface 100d of the refrigerator 100.
  • step 401 the CPU determines whether or not to perform defrosting.
  • the compressor 105 evaporates when the cumulative operating time reaches a predetermined time, after a predetermined time has elapsed since the end of the previous defrosting, or when the outside air temperature or the opening / closing of the doors 101a and 102a.
  • the CPU determines that defrosting is performed, and the process proceeds to step 402. This operation corresponds to the timing T2 in FIG. 7.
  • step 402 the CPU switches the flow path of the refrigerant to the defrosting path 152.
  • the CPU controls the flow path switching valve 122 so as to switch the flow path of the refrigerant from the cooling path 151 to the defrosting path 152.
  • the refrigerant heated by the first heat exchange unit 128 is supplied to the evaporator 106, and the evaporator 106 is defrosted.
  • the defrosting by the defrosting path 152 is performed from the upper side of the evaporator 106. This operation corresponds to the timings T2 to T5 in FIG. 7.
  • step 403 the CPU starts the operation of the defrost heater 120.
  • the evaporator 106 is defrosted.
  • the defrosting by the defrosting heater 120 is performed from the lower side of the evaporator 106. This operation corresponds to the timings T3 to T5 in FIG. 7.
  • step 404 the CPU determines whether or not the defrosting is completed.
  • the CPU determines that the defrosting is completed, the CPU stops the operation of the compressor 105, and the defrosting heater 120. Stop energizing to.
  • the process proceeds to step 405. This operation corresponds to the timing T5 in FIG. 7.
  • step 405 the CPU stops the operation of the compressor 105 and stops the energization of the defrost heater 120. Then, after waiting for a predetermined time, the operation of step 406 is started in order to perform the cooling operation.
  • step 406 the CPU controls the flow path switching valve 122 so as to switch the flow path of the refrigerant from the defrosting path 152 to the cooling path 151 in order to perform the cooling operation after defrosting. Then, after waiting for a predetermined time, the compressor 105 and the heating side evaporator fan 134 are driven in advance.
  • the CPU stops the heating side evaporator fan 134, drives the cooling fan 111 to start blowing air, and starts the cooling operation of the refrigerator 100.
  • This operation corresponds to the timings T7 to T9 in FIG.
  • each step shown in the flowchart of FIG. 8 is realized by one CPU, but a configuration may be realized in which a plurality of CPUs cooperate with each other.
  • the refrigerator 100 has a refrigerating cycle 150 including at least a compressor 105, a first condenser 107, a second condenser 123, and an evaporator 106.
  • a cooling path 151 that supplies a refrigerant to the evaporator 106 to generate cold air
  • a cooling path 151 that heats the refrigerant and supplies the heated refrigerant to the evaporator 106. It is branched into a defrosting path 152 for defrosting.
  • the refrigerant flowing through the cooling path 151 is supplied to the evaporator 106 after passing through the second condenser 123, and the refrigerant flowing through the defrosting path 152 is supplied from the compressor 105 to the first condenser 107.
  • the refrigerant heated by exchanging heat with the defrosting path 152 heats the evaporator 106 that is thermally coupled to the defrosting path 152, and the refrigerant dissipated in the defrosting path 152 is heated provided on the downstream side of the evaporator 106. After evaporating with the side evaporator 131, the process returns to the compressor 105.
  • the refrigerator 100 includes a cooling path 151 and a defrosting path 152 that heats the evaporator 106 with the heat of condensation of the refrigerant to defrost in one refrigerating cycle 150.
  • the refrigerant branches into the cooling path 151 and the defrosting path 152 on the downstream side of the first condenser 107 whose refrigerant state is close to the liquid phase even in the two-phase region.
  • the refrigerator 100 can suppress the flow noise generated from the flow path switching valve 122 and the evaporator 106.
  • the refrigerant in the condensed pipe when the refrigerant in the condensed pipe is close to the saturated liquid line, a part of the high temperature and high pressure refrigerant discharged from the compressor 105 is liquefied and the volume of the refrigerant is reduced. Therefore, even in the two-phase region, the flow velocity of the liquid-phase refrigerant is about 1/40 of that of the gas-phase refrigerant, and the flow velocity of the refrigerant flowing through the flow path switching valve 122 is slow. Since the refrigerant discharged from the compressor 105 does not flow directly through the flow path switching valve 122, it is possible to suppress the generation of noise that the user feels unpleasant.
  • the refrigerant flowing through the defrosting path 152 is heated by the high-temperature refrigerant discharged from the compressor 105 by the first heat exchange unit 128 after the flow path switching valve 122, the state of the refrigerant is changed to the liquid phase. It is vaporized from the close two-phase region. Then, the evaporator 106 is heated by utilizing the latent heat of condensation in that state. In the refrigeration cycle 150, the heat of the compressor 105 and the condenser that dissipate heat can be used for defrosting.
  • the evaporator heating pipe 138 is directly and closely attached around the evaporator 106, the temperature can be raised uniformly, which is compared with the indirect defrosting heater. It is possible to defrost with high efficiency. That is, since the defrosting efficiency is also increased, it is possible to obtain three times the efficiency of the defrosting heater 120.
  • the defrosting heater 120 is 180 W as the input of the refrigerator 100, the same capacity can be obtained at 60 W in the defrosting using the defrosting path 152 of the present embodiment, so that power saving can be achieved. Can be planned. Further, the power peak of the refrigerator 100 is at the time of defrosting using the defrosting heater 120, and the power peak at the time of defrosting can also be suppressed by the present embodiment.
  • the power load can be adjusted according to fluctuations in power demand in the summer and the power used by other equipment in the home, for example, by controlling the defrosting timing, to the environment. Can also contribute.
  • the defrost heater 120 at the time of defrosting not only heats the evaporator 106 but also substantially heats the inside of the cooling chamber 117. This is because of the radiant heat from the defrost heater 120. Also in the present embodiment, the defrosting time of the evaporator 106 can be shortened and the defrosting inside the cooling chamber 117 can be shortened by simultaneously performing a hybrid energization of the low power defrosting heater 120 at the time of defrosting using the defrosting path 152. Frost is also possible.
  • the defrosting time is shortened, the temperature rising time in the refrigerator is also shortened, so that the amount of electric power related to recooling after defrosting can be reduced.
  • the temperature rise of the refrigerating chamber 101 and the freezing chamber 102 is suppressed, the temperature rise of the stored food is also suppressed, and it is effective to suppress the decrease in freshness.
  • the heating side evaporator 131 is arranged in the refrigerating temperature zone.
  • the temperature of the heating side evaporator 131 in the refrigerating chamber duct 113 during defrosting is controlled by the rotation speed of the compressor 105 or the like so as to maintain the temperature at ⁇ 25 to ⁇ 10 ° C. This temperature is the same as the cold air blown from the evaporator 106 during the cooling operation. Therefore, the inside of the refrigerating chamber 101 can be cooled by using the refrigerating chamber duct 113 at the time of cooling by the heating side evaporator fan 134 on the upper side.
  • the compressor 105 is stopped during defrosting, so when the amount of frost is large, cooling may be stopped by defrosting for about 60 minutes.
  • the temperature of the refrigerating chamber 101 is usually about 4 ° C., although it depends on the outside air temperature, but it rises to a temperature exceeding 10 ° C.
  • many fresh foods that are easily affected by temperature fluctuations and foods that require refrigeration (10 ° C. or lower) are stored in the food label.
  • since defrosting is possible while cooling the refrigerating chamber 101 without stopping the compressor 105, it is possible to maintain a constant temperature state without raising the temperature inside the refrigerator even during defrosting.
  • the temperature inside the refrigerating chamber 101 fluctuates due to the refrigerating chamber temperature sensor and the refrigerating chamber damper 114, but the temperature is maintained at a constant temperature of about 4 ° C.
  • the temperature inside the refrigerator room 101 is maintained at about 4 ° C., so that deterioration of food freshness can be suppressed.
  • the heating side evaporator fan 134 is operated and controlled during defrosting. As a result, not only the surroundings of the heating side evaporator 131 are cooled, but also the food freeze due to supercooling can be prevented, and the entire inside of the refrigerator can be cooled, so that the temperature distribution inside the refrigerator is improved and the quality is improved. Can be done.
  • the operation of the heating side evaporator fan 134 is controlled according to the temperature detected by the refrigerating room temperature sensor during defrosting. Specifically, the heating side evaporator fan 134 is stopped, and the rotation speed is increased or decreased.
  • the operation of the heating side evaporator fan 134 is stopped below the threshold temperature between the timing T2 and the timing T6 in FIG. 7.
  • the threshold temperature is 0 ° C. This prevents the temperature inside the refrigerator compartment 101 from becoming too cold.
  • the compressor 105 since the inside of the refrigerating chamber 101 can be cooled during defrosting, the compressor 105 is stopped and heated by the defrosting heater 120 at the time of recooling after defrosting. By comparison, the required cooling capacity will be reduced. Since the temperature of the refrigerating chamber 101 is maintained at a constant temperature during defrosting, recooling after defrosting only needs to be performed in the freezer chamber 102, which saves power by reducing the operating rotation speed of the compressor 105 and shortening the cooling time. Is possible.
  • a two-way valve 125 is provided between the second condenser 123 and the first throttle 124. There is.
  • FIG. 10 shows that the passage of time progresses from left to right.
  • Timing T1 is the timing at which the refrigerator 100 shifts from the normal cooling operation to the defrosting operation.
  • the transition timing to the defrosting operation is, for example, when the cumulative operating time of the compressor 105 reaches a predetermined time from the previous defrosting timing, or when a certain time has elapsed. Since it is assumed that the temperature of the freezing chamber 102 rises due to defrosting at the timing T1, the refrigerator 100 opens the freezing chamber damper 112 for a while before starting defrosting of the freezing chamber 102. Lower the temperature.
  • the state of the flow path switching valve 122 switches from “cooling” to “defrosting”. Further, at the timing T2, the state of the freezing chamber damper 112 is switched from “open” to “closed”, and the state of the refrigerating chamber damper 114 is switched from "closed” to "open”.
  • the state of the heating side evaporator fan 134 changes from "OFF" to "ON".
  • the refrigerant is heated by the latent heat generated by condensing in the evaporator 106, and defrosting is started.
  • the refrigerating chamber 101 while evaporating the refrigerant remaining in the evaporator cooling pipe 137 of the evaporator 106, it is possible to suppress the temperature rise of the refrigerating chamber 101 at the time of defrosting and prevent the liquid from returning to the compressor 105. Is going.
  • the state of the two-way valve 125 switches from “open” to "closed".
  • the inlet 123a and the outlet 123b of the second condenser 123 are closed, and the refrigerant is stored.
  • the amount of refrigerant appropriate for the defrosting operation can be adjusted, and by setting the dryness of the first condenser 107 to 0 to 50%, the refrigerant flow rate of the flow path switching valve 122 is suppressed and the refrigerant flow is suppressed. It is possible to prevent the generation of sound. This is because when the dryness of the first condenser 107 exceeds 50%, the refrigerant flow noise in the flow path switching valve 122 becomes louder as the refrigerant flow rate increases.
  • the dryness of the first condenser 107 is less than 0%, that is, in a supercooled state, the enthalpy of the refrigerant is lost and the vaporization of the refrigerant becomes insufficient in the first heat exchange unit 128, and the evaporator 106 There is a problem that the amount of heat to defrost is reduced.
  • the state of the heating side evaporator fan 134 is set to "ON" because it is connected to the evaporator 106 via the suction pipe 126. This is to quickly raise the temperature of the warm side evaporator 131.
  • the refrigerator 100 closes the two-way valve 125 provided between the second condenser 123 and the first throttle 124 when the defrosting operation is performed.
  • Refrigerant is stored in the condenser 123 of No. 2, and the dryness of the first condenser 107 is set to 0 to 50%.
  • the flow path switching valve 122 and the two-way valve 125 are switched at the same time at the timing T2, but the present invention is not limited to this.
  • the two-way valve 125 may be switched from “open” to "closed” after a predetermined time after switching the flow path switching valve 122 from "cooling” to “defrosting”. Then, the amount of refrigerant stored in the second condenser 123 can be reduced.
  • the flow path switching valve 122 may be switched from "cooling" to "defrosting” after a predetermined time after switching the two-way valve 125 from "open” to "closed”. Then, the amount of refrigerant stored in the second condenser 123 can be increased. In this way, the optimum amount of refrigerant can be adjusted according to various conditions such as the outside air temperature.
  • Embodiments 1 and 2 have been described as examples of the techniques disclosed in the present application. However, the technique in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. have been made. It is also possible to combine the components described in the first and second embodiments to form a new embodiment.
  • the heat exchange method of the first heat exchange unit 128 is performed by soldering from the viewpoint of cost and simplicity, but the present invention is not limited to this.
  • a pipe having a figure-eight cross section may be adopted in which the pipes are mechanically in close contact with each other by a laser processing method or the like.
  • a double pipe may be adopted in which a pipe through which the refrigerant discharged from the second throttle 127 flows is arranged inside the pipe in which the refrigerant is supplied from the compressor 105 to the first condenser 107.
  • the method of heat exchange is not limited to soldering, and the purpose is to vaporize the refrigerant in order to utilize the latent heat of condensation of the refrigerant. Therefore, there is also a method of communicating a pipe inside the compressor 105 to vaporize it. The temperature is higher than the condensation temperature and a large amount of heat can be received, and the heating efficiency in the evaporator heating pipe 138 is improved.
  • the compressor 105 is generally a lump of iron and weighs about 6 to 7 kg. By exchanging heat with the compressor 105, the sensible heat corresponding to this weight can be used, so that the same heating efficiency can be obtained with a short heat exchange length, and a compact configuration becomes possible.
  • the capacity adjusting condenser 133 is a fin-and-tube type similar to the evaporator 106, and heat can be exchanged through the fins by using a part of the internal piping as a defrosting path 152.
  • heat exchange can be performed efficiently.
  • the temperature difference becomes large and heat can be exchanged efficiently. Since the inlet of the capacity adjusting condenser 133 is in the gas phase region before receiving the piping pressure loss in the condensation process, the enthalpy at point h in FIG. 4B is high, and the point i of the heating enthalpy is also high, so that heating is performed. The capacity is increased and the efficiency of defrosting is improved.
  • a small diameter tube was used for the second throttle 127 and the third throttle 129.
  • the inner diameter is about ⁇ 0.5 to 1.0 mm, and the length is about 2000 mm.
  • an expansion valve capable of linearly controlling the flow rate or a fixed hole valve capable of controlling the flow rate stepwise may be used. This time, by adopting a configuration using a small diameter tube, the configuration is inexpensive and easy, and the product cost can be suppressed by reducing the manufacturing cost and the process man-hours.
  • the number of connecting portions and the number of parts can be reduced by substituting the small diameter pipe of the second throttle 127, and there is a further cost merit. Occur.
  • the fins 139 constituting the evaporator 106 use split fins. Since the number of fins is large in the divided fins, man-hours for attaching the fins 139 in the manufacturing process of the evaporator 106 are required.
  • fins 139 integrated in the vertical direction may be used.
  • the number of fins 139 attached to the evaporator 106 can be reduced, so that the productivity can be improved by reducing the man-hours and the cost can be reduced.
  • the mounting portion of the evaporator heating pipe 138 has a notch in the fin 139, the adhesion with the evaporator heating pipe 138 is improved and the heat exchange efficiency is improved.
  • the evaporator cooling pipe 137 of the evaporator 106 in the above-described first and second embodiments is a pipe whose inside is called a bare pipe and which has not been processed. Therefore, in order to improve the heat transfer coefficient in the pipe, for example, a grooved pipe may be used. Some grooved pipes are composed of straight grooves or spiral grooves. By using the grooved pipes, the performance of the evaporator 106 can be improved and further energy saving can be achieved.
  • the evaporator cooling pipe 137 of the evaporator 106 in the above-described first and second embodiments is made of an aluminum material.
  • Aluminum is often used from the viewpoint of cost reduction due to soaring material costs in recent years, but copper may also be used. In this case, since the thermal conductivity is improved, the heat exchange efficiency inside and outside the pipe is improved, and further energy saving is achieved.
  • the heating side evaporator 131 is of the same fin and tube type as the evaporator 106, but the heating side evaporator 131 may be combined with a cold storage material.
  • a cold storage material For example, it may be an insert-molded structure made of resin, an external unit, or an evaporator of a microchannel.
  • the cold heat generated by the heating side evaporator 131 can be stored in the cold storage material.
  • the refrigerating chamber 101 can be cooled with the cold storage material, which further saves energy. Further, when the outside air temperature of the refrigerating chamber 101 is low and the influence of heat from the outside is small, the temperature of the refrigerating chamber 101 will be cooled quickly during the defrosting described in the above embodiment.
  • the rotation speed of the heating side evaporator fan 134 is reduced or stopped, or the rotation speed of the compressor 105 is reduced to suck the compressor 105.
  • This cold heat can be stored by the cold storage material, which prevents the liquid from backing up. Then, after defrosting, it can be used for cooling the refrigerating chamber 101.
  • heat exchange can be performed between the small diameter tube of the third throttle 129 and the heating side suction tube 132 which is the suction path to the compressor 105.
  • This not only evaporates the liquid refrigerant that could not be completely evaporated by the heating side evaporator 131 and prevents the liquid refrigerant from invading the suction pipe 126, but also, in FIG. 4B, the change from the j point to the k point is equal enthalpy. It will change diagonally to the left from-.
  • This disclosure can be applied to household refrigerators and freezers, commercial refrigerators and freezers because it can suppress the generation of unpleasant sounds and reduce the amount of recooling after defrosting.

Abstract

本開示における冷蔵庫の冷凍サイクルは、第１の凝縮器の下流側で冷気を生成するために冷媒を蒸発器に供給する冷却経路と、冷媒を加熱し、加熱された冷媒を蒸発器に供給して除霜を行う除霜経路とに分岐され、冷却経路を流れる冷媒は、第２の凝縮器を通過したうえで蒸発器に供給され、除霜経路を流れる冷媒は、圧縮機から第１の凝縮器に冷媒が供給される経路と熱交換することで加熱され、除霜経路と熱結合した蒸発器を加温すると共に除霜経路内で放熱した冷媒は、蒸発器の下流側に設けた加温側蒸発器で蒸発した後圧縮機に戻るようにした。

Description

冷蔵庫
　本開示は、冷蔵庫に関する。
　特許文献１は、除霜を行う冷蔵庫を開示する。この冷蔵庫は、圧縮機の出口と、蒸発器に配設される除霜パイプとを接続する経路を設け、圧縮機から吐出される高温の冷媒を除霜パイプに供給して除霜を行う。
　特許文献２は、同じく除霜を行う冷蔵庫を開示する。この冷蔵庫は、四方弁を用いて蒸発器と庫外凝縮器の経路を入換え、圧縮機から吐出される高温の冷媒を蒸発器に供給して除霜を行うとともに、庫外凝縮器で蒸発させてから圧縮機に還流する。
特開昭５８－０２４７７４号公報 特開２０１８－００４１７０号公報
　本開示は、ユーザが不快に感じる音の発生を抑制すると共に、除霜中の庫内昇温抑制により除霜後の再冷却量を低減できる冷蔵庫を提供する。
　本開示における冷蔵庫は、圧縮機と、第１の凝縮器と、第２の凝縮器と、蒸発器とを少なくとも備えた冷凍サイクルを有し、冷凍サイクルは、第１の凝縮器の下流側で、冷気を生成するために冷媒を蒸発器に供給する冷却経路と、冷媒を加熱し、加熱された冷媒を蒸発器に供給して除霜を行う除霜経路とに分岐され、冷却経路を流れる冷媒は、第２の凝縮器を通過したうえで蒸発器に供給され、除霜経路を流れる冷媒は、圧縮機から第１の凝縮器に冷媒が供給される経路と熱交換することで加熱され、除霜経路と熱結合した蒸発器を加温すると共に除霜経路内で放熱した冷媒は、蒸発器の下流側に設けられた加温側蒸発器で蒸発した後圧縮機に戻るようにした。
　本開示における冷蔵庫は、冷媒の凝縮熱を除霜に利用しつつ、ユーザが不快に感じる音の発生を抑制すると共に、除霜中の庫内昇温抑制により除霜後の再冷却量を低減できる。
実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図 実施の形態１における冷蔵庫の第１および第２の機械室の構成図 実施の形態１における冷蔵庫の冷凍サイクル構成図 実施の形態１における冷蔵庫の冷却運転時のモリエル線図 実施の形態１における冷蔵庫の除霜運転時のモリエル線図 実施の形態１における冷蔵庫の冷却室内構成図 実施の形態１における冷蔵庫の蒸発器の斜視図 実施の形態１における冷蔵庫の除霜時の制御を示した図 実施の形態１における冷蔵庫の除霜時のフローチャート 実施の形態２における冷蔵庫の冷凍サイクル構成図 実施の形態２における冷蔵庫の除霜時の制御を示した図
　（本開示の基礎となった知見等）
　蒸発器に付着した霜を融解する除霜機能を備える冷蔵庫が知られている。除霜機能は、蒸発器の下方に除霜ヒータを設け、この除霜ヒータに通電することで霜を融解する除霜が一般的である。一方、特許文献１には、圧縮機の出口と、蒸発器に配設される除霜パイプとを接続する経路を設け、圧縮機から吐出される高温の冷媒を除霜パイプに供給して除霜を行う冷蔵庫が開示されている。特許文献１の冷蔵庫は、圧縮機の熱を除霜に利用できる。
　また、特許文献２には、四方弁を用いて蒸発器と庫外凝縮器の経路を入換え、圧縮機から吐出される高温の冷媒を蒸発器に供給して除霜を行うとともに、庫外凝縮器で蒸発させてから圧縮機に還流する冷蔵庫が開示されている。特許文献１の冷蔵庫と同様に、特許文献２の冷蔵庫は圧縮機の熱を除霜に利用できる。
　上記特許文献１に開示された従来の冷蔵庫は、除霜時に三方弁を用いて冷媒の流路を除霜パイプに切り換える。三方弁を流れる冷媒の流速が速いため、三方弁や蒸発器において音が発生する。冷蔵庫の近くのユーザは、この音を不快に感じる。
　特許文献２に開示された従来の冷蔵庫は、除霜時に庫外凝縮器で発生する冷気によって冷蔵庫の周辺で結露が発生する可能性がある。また、この冷蔵庫は、庫内で冷媒が回収した凝縮熱を蒸発熱として外部放出するため、除霜中は冷蔵庫として機能していないこととなる。
　さらに摂氏１６℃以下等の低外気においては、通常、機械室のファンを運転しない。これは冷媒の過凝縮や圧縮機オイル粘度の増加による冷却システム効率低下を抑えるためである。特許文献２に開示された冷蔵庫の構成では、除霜時に庫外凝縮器で発生する冷気によって機械室内の温度が低下し冷却効率が低下することで電力量が増加してしまう。
　また一般に、除霜中は圧縮機の運転を停止し、蒸発器の下方に設けられた除霜ヒータに通電することで除霜を行う。除霜中は冷却運転を停止しているため庫内の温度が外気温によって上昇していき、冷蔵庫内部に保存されている食品温度も上昇していくこととなる。さらに、除霜終了後は除霜中に昇温した温度上昇分も含めて冷却運転する必要がある。
　発明者らは、以上のような課題があることを発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
　そこで、本開示は、ユーザが不快に感じる音の発生を抑制すると共に、除霜中の冷蔵庫の庫内温度上昇を抑制して、除霜後の再冷却量も低減した冷蔵庫を提供する。
　以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
　（実施の形態１）
　以下、図１～図８を用いて、実施の形態１を説明する。
　［１－１．構成］
　図１、２において、本実施の形態における冷蔵庫１００は、冷蔵室１０１、仕切り１００ａで冷蔵室１０１と仕切られると共に冷蔵室１０１の下部に設けられた冷凍室１０２、冷蔵庫１００の上部背面に設けられた第１の機械室１０３、冷蔵庫１００の背面下部に設けられた第２の機械室１０４を有する。
　第１の機械室１０３は、冷凍サイクル１５０を構成する部品として、圧縮機１０５、能力調整用凝縮器１３３、第１の機械室ファン１１６、吸入管１２６を収容する。
　第２の機械室１０４は、隔壁１０８によって２つの区画に分割されている。隔壁１０８には、第１の凝縮器１０７を空冷する第２の機械室ファン１０９が設けられている。第２の機械室１０４は、第２の機械室ファン１０９の風上側に第１の凝縮器１０７を収容し、第２の機械室ファン１０９の風下側に蒸発皿１１０を収容する。また、第２の機械室１０４は流路切り換えバルブ１２２を収容する。
　冷凍室１０２の背面には、冷却室１１７が配置されている。冷却室１１７は、蒸発器１０６と、蒸発器１０６の上方に位置する冷却ファン１１１と、蒸発器１０６の下方に位置する除霜ヒータ１２０とを収容する。蒸発器１０６は、冷気を生成する。冷却ファン１１１は、蒸発器１０６で生成された冷気を冷蔵室１０１と冷凍室１０２に供給する。除霜ヒータ１２０は、蒸発器１０６に付着した霜を溶かして除霜するための除霜手段である。
　本実施の形態では、除霜ヒータ１２０はガラス管ヒータとしている。除霜手段としては、様々なものがあり、例えばパイプヒータや面ヒータなども一般的に使用される。さらに冷却室１１７は、冷凍室１０２に供給される冷気の遮断や、風量を調整するための冷凍室ダンパー１１２を収容する。
　蒸発器１０６は、フィンアンドチューブ式の蒸発器である。蒸発器１０６は、蒸発器１０６の入口パイプ部分（図示せず）に蒸発器１０６の温度を検出するための温度センサ１１５を備える。本実施の形態では、温度センサ１１５を入口パイプ部分に設置しているが、これに限られない。温度センサ１１５は、除霜時の霜残りが防止できるように除霜時の温度昇温が最も遅い部分に設置されてもよい。
　また、冷蔵室１０１は、冷蔵室１０１に冷気を供給する冷蔵室ダクト１１３と、冷蔵室１０１に供給される冷気量を角度調節や遮断等で調整するための冷蔵室ダンパー１１４を収容する。冷蔵室ダンパー１１４の開閉動作は、冷蔵室１０１内の温度を検知する冷蔵室温度センサ（図示せず）の検知温度によって制御される。冷蔵室ダクト１１３は、加温側蒸発器１３１と、加温側蒸発器１３１の上方に加温側蒸発器ファン１３４を収容する。
　次に図３、図４Ａ、図４Ｂを用いて、冷蔵庫１００の冷凍サイクル１５０を説明する。図４Ａ、４Ｂのいずれも、縦軸が絶対圧力（ｋＰａ）で横軸が比エンタルピー（ｋＪ／ｋｇ）で表されたモリエル線図である。各々、任意の瞬間における状態を概略的に示しており、配管内の圧力損失影響等の細かい部分は無視している。
　圧縮機１０５から吐出された冷媒は、能力調整用凝縮器１３３及び第１の凝縮器１０７で外気と熱交換を行い、一部の気体を残して凝縮する。第１の凝縮器１０７を通過した冷媒は、ドライヤ１２１によって水分が除去され、流路切り換えバルブ１２２に流入する。
　流路切り換えバルブ１２２に流入する冷媒は、液相冷媒と気相冷媒が混在する２相状態である。流路切り換えバルブ１２２によって、冷媒の流路は、冷却経路１５１と除霜経路１５２とに分岐する。冷却経路１５１は、冷気を生成するために冷媒を蒸発器１０６に供給する経路である。一方、除霜経路１５２は、冷媒を加熱し、加熱した冷媒を蒸発器１０６に供給することで除霜を行う経路である。
　まず、冷却経路１５１について説明する。冷却経路１５１内の冷媒は、冷却運転時に、図４Ａのモリエル線図で表される挙動を示す。冷却経路１５１は、図４Ａのａ点において圧縮機１０５から吐出された冷媒を、流路切り換えバルブ１２２から第２の凝縮器１２３に流す経路である。第２の凝縮器１２３は、冷蔵庫１００の扉（冷蔵室１０１の扉１０１ａと冷凍室１０２の扉１０２ａのいずれか、又は、両方）が冷蔵庫本体に接する部分の本体側内側に這わされている。
　第２の凝縮器１２３を通過する冷媒は、外部に放熱することで冷蔵庫１００の扉１０１ａ、１０２ａや庫内の仕切り１００ａを温め、冷蔵庫１００の扉１０１ａ、１０２ａやそれらに装着しているパッキン（図示せず）で結露が発生することを防止する。
　ｂ点で第２の凝縮器１２３を通過して液化した冷媒は、第１の絞り１２４によって減圧され、ｃ点から蒸発器１０６で蒸発する。その後、冷媒が蒸発器１０６で蒸発することで冷気が生成される。この冷気が冷蔵室１０１と冷凍室１０２の冷却に利用される。蒸発器１０６を通過した冷媒は、吸入管１２６を介してｄ点で圧縮機１０５に戻る。
　次に、除霜経路１５２について説明する。
　除霜経路１５２内の冷媒は、除霜運転時に、図４Ｂのモリエル線図で表される挙動を示す。除霜経路１５２は、図４Ｂのｅ点において圧縮機１０５から吐出された冷媒を、流路切り換えバルブ１２２から第２の絞り１２７に流す経路である。ｆ点で冷媒は第２の絞り１２７によって減圧される。ｇ点で第２の絞り１２７を通過した冷媒は、第１の熱交換部１２８において、圧縮機１０５から第１の凝縮器１０７に供給される冷媒と熱交換することで加熱され、気化する（ｈ点）。
　そして、気化している冷媒が蒸発器１０６に供給される。気化している冷媒は、ｉ点からｊ点までの間に相変化によって凝縮して液化することで凝縮潜熱を発生し、この凝縮潜熱により蒸発器１０６を加熱する。この加熱により蒸発器１０６の除霜が実現される。その後、蒸発器１０６で凝縮された冷媒は、ｋ点からｌ点までの間に冷蔵室１０１に配置された加温側蒸発器１３１で蒸発し、気相状態になる。冷媒は、ｌ点で圧縮機１０５へ戻る。これによって、圧縮機１０５に流入する冷媒が気相であるため、密度の高い液相や気液２相の状態で流入することを防止できるため、圧縮機１０５内の部品が故障の危険にさらされることは無い。
　次に、第１の熱交換部１２８について説明する。
　第１の熱交換部１２８は、図４Ｂのｇ点からｈ点において、能力調整用凝縮器１３３および第１の凝縮器１０７で凝縮された冷媒を気化させている。
　本実施の形態では、第１の熱交換部１２８は、第２の絞り１２７から吐出された冷媒を流す配管が、圧縮機１０５から第１の凝縮器１０７に冷媒を供給する配管と、部分的に、例えば１ｍ～２ｍ程度、半田付けされることで、形成されている。
　また、第１の熱交換部１２８を冷蔵庫１００の筐体１００ｂの外壁面１００ｃに形成することで、鉄板で構成される筐体１００ｂの顕熱を、除霜経路１５２内の冷媒の加熱に利用できる。本実施の形態では、第１の熱交換部１２８を外壁面１００ｃにアルミテープ（図示せず）で貼り付けている。
　具体的に本実施の形態では、第１の熱交換部１２８において、圧縮機１０５から第１の凝縮器１０７に冷媒を供給する配管は、Φ３．６ｍｍの径を有する。第２の絞り１２７から吐出された冷媒を流す配管は、Φ３．２ｍｍの径を有する。熱交換のための半田付けの長さは１．２ｍである。
　ここで、第２の絞り１２７から吐出された冷媒を流す配管の径を大きくする方が流速も遅くなり、熱交換量が増加する。第２の絞り１２７から吐出された冷媒が流れる配管の径を第１の凝縮器１０７に冷媒を供給する配管の径と同じかそれより小さくしている。このことで、第２の絞り１２７の抵抗と合わせて冷媒循環量を調整し、除霜経路１５２における第１の熱交換部１２８の入口部１２８ａと出口部１２８ｂでの温度差が７Ｋ程度以上につくようにしている。これにより第１の熱交換部１２８の出口で冷媒は飽和蒸気線を越えて気相へと状態変化できる。
　また、冷媒が能力調整用凝縮器１３３及び第１の凝縮器１０７を通過することで、冷媒の一部が液化して冷媒の体積が減少し、流路切り換えバルブ１２２を流れる冷媒の流速が遅くなる。冷凍サイクル１５０の中で凝縮配管内では、第１の凝縮器１０７の出口付近で冷媒の状態は２相域の中でも液相に近い状態となっている。
　例えば、凝縮圧力：４６４ｋＰａ（３５℃）、蒸発圧力：７２ｋＰａ（－２０℃）の場合では、圧縮機１０５の気筒容積が９．１ｃｃで回転数が２５ｒｐｓとすると、冷媒循環量は概ね０．３２ｇ／ｓとなる。この冷媒が一般的な凝縮器内を通過するときに、２相域の中でも気相側では４．２９ｍ／ｓの流速に対し、液相側では０．１０ｍ／ｓである。流速が大きいほど、流路切り換えバルブ１２２や蒸発器１０６から発生する音は大きくなり、ユーザは不快に感じるのである。
　本実施の形態では、圧縮機１０５から吐出された流速が速い気相冷媒がそのまま流路切り換えバルブ１２２を流れる訳ではない。そのため、ユーザが不快に感じる音が流路切り換えバルブ１２２で発生することを抑制できる。また蒸発器１０６においても流速が速い気相冷媒が入るわけではない。そのため、流速の早い冷媒が蒸発器１０６に入り、急激に凝縮する場合に発生する騒音を抑制できる。
　次に、除霜経路１５２について図５、図６を用いて引き続き説明する。
　図５は、冷蔵庫１００の冷却室１１７の構成図である。図６は、蒸発器１０６の図である。冷却室１１７には、蒸発器１０６の右方に冷蔵室１０１を冷却循環した冷気が蒸発器１０６へ流入する冷蔵室戻りダクト１１９がある。蒸発器１０６の右下方から蒸発器１０６の下部へと冷気が流入する。蒸発器１０６と熱交換した冷気は、再び冷蔵室１０１及び冷凍室１０２へと循環していく。蒸発器１０６の上方には、冷蔵室１０１、冷凍室１０２へと冷気を送風する冷却ファン１１１、下方には除霜ヒータ１２０が配置されている。
　蒸発器１０６は代表的なフィンアンドチューブ式の蒸発器である。蒸発器１０６は、フィン１３９を有する冷媒管である蒸発器冷却パイプ１３７を上下方向に積層して形成されている。
　蒸発器１０６は、概ね上下方向に７段と前後方向に３列に配置された蒸発器冷却パイプ１３７を備える。背面側は、最下段を無くし６段とすることで、蒸発器１０６の蒸発器冷却入口１４３と蒸発器冷却出口１４４が正面から見て蒸発器１０６の右上の同等位置となるように配管パターンとしている。
　これによって、製造工程で蒸発器１０６の取り付け時に溶接位置が近くなり、作業し易くなり工数が低減できると共に、最下段の蒸発器冷却パイプ１３７が無いことで耐着霜性の向上が期待できる。
　通常、蒸発器１０６に付着する霜は、蒸発器１０６に流入する庫内からの戻り冷気の流入口に多く付着する。特に、湿度の高い冷蔵室１０１から冷蔵室戻りダクト１１９を通して流入する冷蔵室戻り冷気の流入する部分に霜が付着しやすい。
　本実施の形態では、蒸発器冷却パイプ１３７を１段抜いて短くしたことで、霜の付着と成長による風路阻害を抑制できる。よって、夏場等の高温多湿の条件における扉１０１ａ、１０２ａの開閉等で庫内に侵入した水分による過負荷な条件においても、霜の成長による風路阻害での鈍冷になりにくく、製品の品質向上という効果を有する。更に、フィン１３９においても、蒸発器１０６の上部に対し流入水分が多い下部の方がフィン間隔を大きくとることで霜の連結、目詰まりによる閉塞をし難くしている。
　また、本実施の形態での蒸発器１０６のフィン１３９は、上下方向で積層された蒸発器冷却パイプ１３７に対して分割したフィン１３９を用いている。この積層された蒸発器冷却パイプ１３７とフィン１３９の間に蒸発器加温パイプ１３８を蒸発器１０６の外周を覆うように取り付けている。蒸発器加温パイプ１３８は、蒸発器１０６の両端部に配置されたエンドプレート１４０に取り付けられている。エンドプレート１４０は通常、蒸発器１０６のパイプが形を整えるように蒸発器１０６の両側からフィン１３９よりも厚い板厚で固定するものである。
　今回、このエンドプレート１４０のフィン１３９間部分に蒸発器加温パイプ１３８の固定用の凹部（図示せず）を図６に示されている様に設け、この部分に蒸発器加温パイプ１３８を嵌めることでフィン１３９及び蒸発器１０６と密着するようにしている。さらに、蒸発器加温パイプ１３８と接するフィン１３９の端部を折り返した形状とすることで点や線ではなく面で蒸発器加温パイプ１３８とフィン１３９が接するため密着性を向上させ伝熱効率を上げている。
　なお、本実施の形態における冷蔵庫１００の蒸発器加温パイプ１３８は、除霜ヒータ１２０の熱が届きにくい上部を中心に、蒸発器１０６の上部から下部へと取り付ける形状であり、Φ６．３５ｍｍパイプを用いた。蒸発器加温パイプ１３８は、蒸発器１０６の前後で合計１２本とし、蒸発器１０６の外側前後から挟み込むようにパイプヒータのように密着させた方式としたが、蒸発器１０６の蒸発器冷却パイプ１３７と一体化した構成でもよい。その場合は、蒸発器冷却パイプ１３７のパイプ間に蒸発器加温パイプ１３８を通すことで最も温度の低い蒸発器冷却パイプ１３７近傍から蒸発器１０６を加温できるため除霜効果の向上が期待できる。
　今回、蒸発器１０６の外周から内側へ加温させることで、蒸発器１０６全体を均温化しながら昇温させることができる。さらに、蒸発器加温パイプ１３８の蒸発器加温入口１４５を蒸発器１０６の上部とし、冷媒が滞留し昇温の遅い蒸発器アキュームレータ１４１に近い場所から加熱しだすため、昇温が促進される。
　ここで、近年の冷凍サイクル１５０の冷媒としては、地球環境保全の観点から地球温暖化係数が小さい可燃性冷媒であるイソブタンが使用されている。この炭化水素であるイソブタンは空気と比較して常温、大気圧下で約２倍の比重である（２．０４、３００Ｋにおいて）。これにより従来に比して冷媒充填量を低減でき、低コストであると共に、可燃性冷媒が万が一に漏洩した場合の漏洩量が少なくなり安全性をより向上できる。
　本実施の形態では、冷媒にイソブタンを用いており、防爆対応として除霜時のガラス管ヒータからなる除霜ヒータ１２０の外郭であるガラス管表面の最大温度を規制している。そのため、ガラス管表面の温度を低減させるため、ガラス管を２重に形成された２重ガラス管ヒータを採用している。このほか、ガラス管表面の温度を低減させる手段としては、ガラス管表面に放熱性の高い部材（例えばアルミフィン）を巻きつけることも出来る。このとき、ガラス管を１重とすることで、除霜ヒータ１２０の外形寸法を小さく出来る。
　冷媒は、第１の熱交換部１２８を通過し飽和蒸気線を越えて気化され、蒸発器加温入口１４５へと流入し、蒸発器加温出口１４６へと通過していく。この部分は、図４Ｂのｉ点からｊ点であり、ｈ点で気化した冷媒を再び凝縮させることで、冷媒の凝縮潜熱により蒸発器加温パイプ１３８が加温されるため、蒸発器１０６の温度が上昇し蒸発器１０６に付着している霜が融解されるのである。
　冷媒をｇ点のような液相に近い２相域から気化させたのち、凝縮潜熱を利用することで蒸発器１０６を加温しているのは、ｆ点の冷媒状態から蒸発器１０６に冷媒を流入し加温する場合の冷媒の顕熱利用に対し、大きな熱量を得ることが出来るためである。
　例えば、冷媒温度が３２℃の場合を例として説明する。図４Ａの飽和液線の左側では液冷媒であり顕熱変化となる。その場合の顕熱量は、２．４８ｋＪ／ｋｇである。これが同じ冷媒温度３２℃でも飽和液線と飽和蒸気線の間の２相域では潜熱変化となり、その熱量は３２１ｋＪ／ｋｇであるため、その差は約１３０倍であり非常に大きい。
　この差に冷媒循環量を乗じた値が、蒸発器１０６で加温される熱量となる。凝縮過程の液相に近い後半部分や凝縮後の顕熱量を蒸発器除霜に利用する場合に対して、本実施の形態のように、一度気化させたのち潜熱変化の熱量を利用する方が、格段に大きな熱量を得ることができる。
　これによって、付着した霜が少ない場合等の条件にもよるが、凝縮潜熱を利用した加温のみで除霜時に蒸発器１０６の温度を上昇させ、温度センサ１１５が検出する温度を所定温度まで導くことができる。このため、ヒータを使わずに除霜時の消費電力量の低減や電力ピークの低減を図ることができるのである。
　その後、蒸発器１０６を加熱しながら凝縮した冷媒は、蒸発器加温出口１４６から出て、第３の絞り１２９によって再度減圧され、多段膨張回路１３０を介して、ｋ点で加温側蒸発器１３１に供給される。
　加温側蒸発器１３１における冷媒の蒸発温度は、第３の絞り１２９の減圧量や圧縮機１０５の回転数によって調整され、通常－２５～－１０℃に保たれる。加温側蒸発器１３１の上部には、加温側蒸発器ファン１３４が配置され、冷蔵室ダクト１１３内に収納されている。
　一般に、除霜経路１５２を用いて蒸発器１０６を加熱する場合、蒸発器１０６の加熱量に相当する冷却熱量を加温側蒸発器１３１から奪う必要がある。一方、蒸発器１０６の加熱量は圧縮機１０５などの廃熱の２～３倍となるので、効率よく蒸発器１０６の除霜が行える。
　今回、加温側蒸発器１３１では熱量を冷蔵室１０１内から奪いつつ、加温側蒸発器ファン１３４により冷却時の冷蔵室ダクト１１３を用いて冷蔵室１０１内を冷却することができる。通常、圧縮機１０５を停止して除霜ヒータ１２０により除霜を行う。しかし、本実施の形態では、圧縮機１０５の運転停止による冷却停止することなく除霜を可能としている。
　そして、加温側蒸発器１３１を通過した冷媒は、加温側吸入管１３２及び吸入管１２６を介して、ｌ点で圧縮機１０５に戻る。
　また、第３の絞り１２９は内径φ０．５～１ｍｍのキャピラリーチューブからなる。２次キャピラリである多段膨張回路１３０はφ１．５～３ｍｍの細径管からなる。キャピラリーチューブおよび細径管は加温側蒸発器１３１の内径φ６～９ｍｍの冷媒配管（図示せず）に向けて段階的に太くなる。これにより、急激な冷媒の膨張や速度変化による異音の発生を抑制するとともに、管外表面積を抑えることで管表面への着霜量を減らして結露水の流出などの問題を軽減するものである。
　従って、第３の絞り１２９の大部分を冷蔵庫１００の筐体１００ｂを構成する断熱材（図示せず）に埋設して、多段膨張回路１３０の一部と加温側蒸発器１３１との接続部のみを冷蔵室１０１内の冷蔵室ダクト１１３周辺に露出するに留めることが望ましい。
　［１－２．動作］
　以上のように構成された実施の形態１の冷蔵庫１００について、以下その動作、作用を説明する。
　図７を用いて、蒸発器１０６の除霜を行う除霜運転における、冷蔵庫１００の動作を説明する。図７は、左から右に進むにつれて時間の経過が進むことを示す。
　圧縮機１０５の「ＯＮ」は、圧縮機１０５が動作していることを示す。また、圧縮機１０５の「ＯＦＦ」は、圧縮機１０５が停止していることを示す。
　第１の機械室ファン１１６の「ＯＮ」は、第１の機械室ファン１１６が動作していることを示す。また、第１の機械室ファン１１６の「ＯＦＦ」は、第１の機械室ファン１１６が停止していることを示す。
　流路切り換えバルブ１２２の「冷却」は、流路切り換えバルブ１２２から冷却経路１５１への流路が開放され、流路切り換えバルブ１２２から除霜経路１５２への流路が閉塞されていることを示す。また、流路切り換えバルブ１２２の「除霜」は、流路切り換えバルブ１２２から除霜経路１５２への流路が開放され、流路切り換えバルブ１２２から冷却経路１５１への流路が閉塞されていることを示す。また、流路切り換えバルブ１２２の「全閉」は、流路切り換えバルブ１２２から冷却経路１５１への流路、及び、流路切り換えバルブ１２２から除霜経路１５２への流路の両方が閉塞されていることを示す。
　冷却ファン１１１の「ＯＮ」は、冷却ファン１１１が動作していることを示す。また、冷却ファン１１１の「ＯＦＦ」は、冷却ファン１１１が停止していることを示す。
　冷凍室ダンパー１１２の「開放」は、冷凍室ダンパー１１２が開放されていることを示す。また、冷凍室ダンパー１１２の「閉塞」は、冷凍室ダンパー１１２が閉塞されていることを示す。
　冷蔵室ダンパー１１４の「開放」は、冷蔵室ダンパー１１４が開放されていることを示す。また、冷蔵室ダンパー１１４の「閉塞」は、冷蔵室ダンパー１１４が閉塞されていることを示す。
　加温側蒸発器ファン１３４の「ＯＮ」は、加温側蒸発器ファン１３４が動作していることを示す。また、加温側蒸発器ファン１３４の「ＯＦＦ」は、加温側蒸発器ファン１３４が停止していることを示す。
　除霜ヒータ１２０の「ＯＮ」は、除霜ヒータ１２０が通電され、除霜ヒータ１２０による除霜が行われていることを示す。一方、除霜ヒータ１２０のＯＦＦは、除霜ヒータ１２０への通電が停止し、除霜ヒータ１２０による除霜が行われていないことを示す。
　タイミングＴ１は、冷蔵庫１００が、通常の冷却運転から除霜運転に移行するタイミングである。除霜運転への移行タイミングは、例えば、前回の除霜タイミングから圧縮機１０５の運転時間の累積が所定時間に達した場合や、一定時間が経過した場合等である。タイミングＴ１において、除霜によって冷凍室１０２の温度が上昇することが想定されるため、冷蔵庫１００は、冷凍室ダンパー１１２をしばらくの間開放して、除霜を開始する前に冷凍室１０２の温度を低下させる。
　次にタイミングＴ２において、流路切り換えバルブ１２２の状態が「冷却」から「除霜」に切り換わる。タイミングＴ２において冷媒の流路が冷却経路１５１から除霜経路１５２に切り換わることで、第１の熱交換部１２８を通過し飽和蒸気線を越えて気化された冷媒が蒸発器１０６に供給されるようになり、蒸発器１０６で凝縮して発生する潜熱により蒸発器１０６が加温され除霜が開始される。
　また、タイミングＴ２において、冷凍室ダンパー１１２の状態が「開放」から「閉塞」に切り換わり、冷蔵室ダンパー１１４の状態が「閉塞」から「開放」に切り換わる。これは、冷蔵室１０１の内部の空気を循環させながら蒸発器１０６を空気側からも加熱することで、蒸発器１０６の配管に残留する冷媒を蒸発させて圧縮機１０５に戻すためである。
　また、タイミングＴ２において、加温側蒸発器ファン１３４の状態が、「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に変わる。これによって、蒸発器１０６の内部冷媒が蒸発することにより生成された冷気を冷蔵室１０１内に循環するだけでなく、冷却ファン１１１単独に対して風量が増加するため、より早く蒸発器１０６の蒸発器冷却パイプ１３７に残留する冷媒を蒸発させて圧縮機１０５に戻すことができる。更に、タイミングＴ２から、加温側蒸発器１３１で冷媒が蒸発を始めるため冷媒によって冷気が生成される。この冷気を冷蔵室１０１内に循環させることで除霜時の冷蔵室１０１の温度の昇温抑制を行っている。
　次にタイミングＴ３において、冷却ファン１１１の状態が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り換わり、冷蔵室ダンパー１１４の状態が「開放」から「閉塞」に切り換わる。冷蔵室ダンパー１１４を閉塞し、かつ、冷却ファン１１１を停止するのは、蒸発器１０６の蒸発器冷却パイプ１３７に残留する冷媒が蒸発し、蒸発器１０６の温度が冷蔵室１０１の空気温度に近づいて熱交換が困難になるからである。
　そして、除霜ヒータ１２０の状態が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換わる。除霜ヒータ１２０への通電が開始されることで、蒸発器１０６の下側からも除霜が開始される。この時、圧縮機１０５は「ＯＮ」であり、かつ除霜ヒータ１２０も「ＯＮ」である。
　蒸発器加温パイプ１３８に流れる冷媒の凝縮潜熱により、除霜ヒータ１２０の容量は少なくて済み、本実施の形態では、印加電圧を１００Ｖ（１８０Ｗ）から５０Ｖ（４５Ｗ）に降下させている。除霜ヒータ１２０の容量は、外気温や運転状態、霜の付着状態によって変えられるようにしている。
　本実施の形態では、例えば外気温３２℃の時で、冷媒の凝縮潜熱利用の加温により圧縮機１０５の電力が４５Ｗ程度、除霜ヒータ１２０の容量が４５Ｗ程度であるため、合わせて９０Ｗ程度が除霜時の使用電力となる。これは、除霜ヒータ１２０のみの場合の１８０Ｗに比べて、半分である。よって除霜時の消費電力量の低減や電力ピークの低減を図ることできる。
　次にタイミングＴ４において、冷凍室ダンパー１１２の状態が「閉塞」から「開放」に切り換わる。除霜中の冷却室１１７内の空気は加温されているが対流がないため熱がよどんでしまっており、蒸発器１０６の上下で温度差が出来てしまう。そのため、冷凍室ダンパー１１２の状態を「開放」とすることで、温度の低い冷凍室１０２内から除霜中で温度の高い冷却室１１７内へ若干ながらの対流をさせることで、除霜効率を上げているのである。本実施の形態では「開放」としたが、少しの対流を発生させればよく「微開」でもよい。
　タイミングＴ５は、温度センサ１１５が検知する温度が所定の温度に達したタイミングであり、蒸発器１０６の除霜が完了したと冷蔵庫１００が判断するタイミングである。タイミングＴ５において、圧縮機１０５の状態が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り換わり、第１の機械室ファン１１６の状態も「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わる。また、除霜ヒータ１２０の状態が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り換わる。
　これによって、除霜経路１５２の運転を停止するとともに、除霜経路１５２内が略均圧化するまでこの状態をタイミングＴ５からタイミングＴ７まで所定時間維持する。一方、加温側蒸発器ファン１３４はタイミングＴ５からタイミングＴ６まで所定時間「ＯＮ」の状態を維持する。
　このとき、冷蔵室１０１は冷却状態となっているため、この、タイミングＴ５からタイミングＴ６の時間を調整することで、冷蔵室１０１内の過冷を抑制できる。その際は、冷蔵室１０１内に配置してある冷蔵室温度センサが検知する温度にて、所定温度に達したタイミングで、タイミングＴ６に移行する。冷蔵室温度センサは冷却運転で冷蔵室ダンパー１１４の開閉をコントロールするセンサと同一センサを使用している。
　次にタイミングＴ６において、加温側蒸発器ファン１３４の状態が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わる。
　次にタイミングＴ７において、流路切り換えバルブ１２２の状態が「除霜」から「冷却」に切り替わり、除霜経路１５２内と冷却経路１５１内が略均圧化するまで、所定時間維持したのち、タイミングＴ８で圧縮機１０５の状態を「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換えて、冷却経路１５１の運転を開始する。ここで、所定時間維持するのは、流路切り換えバルブ１２２を切り換えた際に急激に冷媒が流れて不快な騒音が発生することを防ぐためである。
　また、タイミングＴ５からタイミングＴ６までと、タイミングＴ８からタイミングＴ９まで、加温側蒸発器ファン１３４の状態を「ＯＮ」とするのは、吸入管１２６を介して蒸発器１０６と接続されている加温側蒸発器１３１の温度を速やかに上昇させるためである。
　タイミングＴ８で、圧縮機１０５は、冷却経路１５１の運転を開始する。蒸発器１０６の温度が十分低下するタイミングＴ９まで所定時間待った後、加温側蒸発器ファン１３４の状態が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に、冷却ファン１１１の状態が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換わる。
　タイミングＴ９において、冷蔵庫１００は、除霜運転から冷却運転に移行する。
　次に、冷蔵庫１００が実行する処理を、図８のフローチャートに示す。図８のフローチャートに示す各ステップは、冷蔵庫１００のＣＰＵ（図示せず）が冷蔵庫１００のＲＯＭ等のメモリ（図示せず）に格納された制御プログラムを実行することによって実現される。なお、ＣＰＵやＲＯＭは図１には図示されていないが、ＣＰＵやＲＯＭで構成される制御基板が冷蔵庫１００の天面１００ｄに収容されている。
　ステップ４０１において、ＣＰＵは、除霜を行うか否かを判定する。本実施の形態では、圧縮機１０５の運転時間の累積が所定時間に達した場合や、前回の除霜終了後から所定時間の経過後、若しくは、外気温度や扉１０１ａ、１０２ａの開閉等で蒸発器１０６の霜付着量が多いと考えられた場合で、除霜を行うとＣＰＵが判定し、処理はステップ４０２に進む。この動作は図７のタイミングＴ２に相当する。
　次にステップ４０２において、ＣＰＵは、冷媒の流路を除霜経路１５２に切り換える。ＣＰＵは、冷媒の流路を冷却経路１５１から除霜経路１５２に切り換えるように流路切り換えバルブ１２２を制御する。冷媒の流路が除霜経路１５２に切り換わることで、第１の熱交換部１２８で加熱された冷媒が蒸発器１０６に供給されるようになり、蒸発器１０６の除霜が行われる。なお、除霜経路１５２による除霜は、蒸発器１０６の上側から行われる。この動作は図７のタイミングＴ２からＴ５に相当する。
　次にステップ４０３において、ＣＰＵは、除霜ヒータ１２０の動作を開始する。ＣＰＵが除霜ヒータ１２０への通電を開始することで、蒸発器１０６の除霜が行われる。なお、除霜ヒータ１２０による除霜は、蒸発器１０６の下側から行われる。この動作は図７のタイミングＴ３からＴ５に相当する。
　次にステップ４０４において、ＣＰＵは、除霜が完了したか否かを判定する。本実施の形態では、温度センサ１１５が検知する温度が所定の温度に達した場合に、除霜が完了したとＣＰＵが判定し、ＣＰＵは、圧縮機１０５の運転を停止し、除霜ヒータ１２０への通電を停止する。処理はステップ４０５に進む。この動作は図７のタイミングＴ５に相当する。
　次にステップ４０５において、ＣＰＵは、圧縮機１０５の運転を停止し、除霜ヒータ１２０への通電を停止する。そして、所定時間待機した後、冷却運転するために、ステップ４０６の動作に入る。
　次にステップ４０６において、ＣＰＵは、除霜後の冷却運転を行うため、冷媒の流路を除霜経路１５２から冷却経路１５１に切り換えるように流路切り換えバルブ１２２を制御する。そして、所定時間待機した後、圧縮機１０５と加温側蒸発器ファン１３４とを先行して駆動する。
　その後、ＣＰＵは、加温側蒸発器ファン１３４を停止し、冷却ファン１１１を駆動して送風を開始することで冷蔵庫１００の冷却運転を開始する。この動作は図７のタイミングＴ７からＴ９に相当する。
　本実施の形態では、１つのＣＰＵで図８のフローチャートに示す各ステップが実現されると説明したが、複数のＣＰＵが協働することで実現される構成にしても良い。
　［１－３．効果等］
　以上のように、本実施の形態において、冷蔵庫１００は、圧縮機１０５と、第１の凝縮器１０７と、第２の凝縮器１２３と、蒸発器１０６とを少なくとも備えた冷凍サイクル１５０を有する。冷凍サイクル１５０は、第１の凝縮器１０７の下流側で、冷気を生成するために冷媒を蒸発器１０６に供給する冷却経路１５１と、冷媒を加熱し、加熱された冷媒を蒸発器１０６に供給して除霜を行う除霜経路１５２とに分岐されている。
　冷却経路１５１を流れる冷媒は、第２の凝縮器１２３を通過したうえで蒸発器１０６に供給され、除霜経路１５２を流れる冷媒は、圧縮機１０５から第１の凝縮器１０７に冷媒が供給される経路と熱交換することで加熱され、除霜経路１５２と熱結合した蒸発器１０６を加温すると共に除霜経路１５２内で放熱した冷媒は、蒸発器１０６の下流側に設けられた加温側蒸発器１３１で蒸発した後、圧縮機１０５に戻る。
　以上のように、冷蔵庫１００は、一つの冷凍サイクル１５０中に、冷却経路１５１と、蒸発器１０６を冷媒の凝縮熱で加温して除霜を行う除霜経路１５２とを備える。冷媒は、冷媒状態が２相域の中でも液相に近い第１の凝縮器１０７の下流側で冷却経路１５１と除霜経路１５２に分岐する。冷蔵庫１００は、除霜時に除霜経路１５２側に切替えることにより、流路切り換えバルブ１２２や蒸発器１０６から発生する流音を抑制することができる。
　冷凍サイクル１５０の中で凝縮配管内の冷媒が飽和液線に近い状態では、圧縮機１０５から吐出された高温高圧の冷媒の一部が液化して冷媒の体積が減少している。そのため、２相域の中でも気相冷媒に対し液相冷媒では約１／４０程度の流速であり、流路切り換えバルブ１２２を流れる冷媒の流速が遅い。圧縮機１０５から吐出された冷媒がそのまま流路切り換えバルブ１２２を流れる訳ではないため、ユーザが不快に感じる音の発生を抑制することができる。
　また、除霜経路１５２を流れる冷媒が、流路切り換えバルブ１２２の後に、第１の熱交換部１２８で圧縮機１０５から吐出された高温の冷媒によって加熱されるため、冷媒の状態は液相に近い２相域から気化される。そして、その状態で凝縮潜熱を利用することで蒸発器１０６を加温している。冷凍サイクル１５０の中で、放熱している圧縮機１０５や凝縮器の熱を除霜に利用できる。
　これにより、冷媒の顕熱だけでなく顕熱よりも熱量の大きい２相域の潜熱も利用することが出来るため、凝縮過程の液相に近い後半部分や凝縮後の顕熱量を蒸発器１０６の除霜に利用する場合に対して、大きな熱量を加温に用いることが出来る。圧縮機１０５の廃熱の約３倍の効率を得ることが出来る。
　本実施の形態では、蒸発器１０６の周囲に蒸発器加温パイプ１３８を直接的に密着して取り付けているため、均一して温度上昇をさせることができ、間接的な除霜ヒータと比べても高効率に除霜が可能である。即ち除霜効率も高まるため、除霜ヒータ１２０の効率に対して３倍の効率を得ることが出来る。
　よって、冷蔵庫１００の入力としては、除霜ヒータ１２０が１８０Ｗとすれば、本実施の形態の除霜経路１５２を用いた除霜では、６０Ｗで同様の能力を得ることが出来るため省電力化を図ることができる。また、冷蔵庫１００の電力ピークは除霜ヒータ１２０を用いた除霜時であり、この除霜時の電力ピークも本実施の形態により抑制することが可能である。
　即ち使用する電力変動を抑制することが出来るため、夏場の電力需要の変動や、家庭内の他機器の使用電力に応じて、例えば除霜タイミングをコントロールするなどで電力負荷を調整でき、環境への貢献もできる。
　なお、現状の冷蔵庫において、除霜時の除霜ヒータ１２０は蒸発器１０６の加温のみならず、冷却室１１７内の加温も実質的に行っている。これは除霜ヒータ１２０からの輻射熱によるためである。本実施の形態においても、除霜経路１５２を用いた除霜の際に低電力の除霜ヒータ１２０を同時にハイブリッド通電することで蒸発器１０６の除霜時間を短縮できると共に冷却室１１７内の除霜も可能となる。
　これによって、除霜ヒータ１２０の電力追加を差し引いても時間短縮の効果が大きいため、更なる省エネ効果を得られる。さらに、除霜時間が短縮されることは、庫内の昇温時間も短縮されるため、除霜後の再冷却に関わる電力量も低減できる。また冷蔵室１０１、冷凍室１０２の昇温も抑制されるため、保存している食品の昇温も抑制されて鮮度低下も抑制も効果がある。
　また、加温側蒸発器１３１を、冷蔵温度帯に配置したものである。除霜中に冷蔵室ダクト１１３内にある加温側蒸発器１３１の温度は、－２５～－１０℃を維持するように圧縮機１０５の回転数等で冷媒循環量をコントロールしている。この温度は、冷却運転中に蒸発器１０６より送風される冷気と同等温度である。そのため、上方にある加温側蒸発器ファン１３４によって冷却時の冷蔵室ダクト１１３を用いて冷蔵室１０１内を冷却することができる。
　その結果、一般的な冷蔵庫の除霜であれば、除霜時は圧縮機１０５を停止して行うため、霜量の多い時では６０分程度も除霜により冷却停止することがある。その場合には、冷蔵室１０１の温度は、外気温にもよるが通常４℃程度であるが、１０℃を超えた温度まで上昇してしまう。冷蔵室１０１には温度変動の影響を受けやすい生鮮食品や、食品表記にも要冷蔵（１０℃以下）の食品が多く保存される。本実施の形態では、圧縮機１０５を停止することなく冷蔵室１０１を冷却しながらの除霜が可能であるため、除霜中も庫内温度が昇温せずに定温の状態を維持できる。
　即ち、冷却運転中には、冷蔵室温度センサと冷蔵室ダンパー１１４によって冷蔵室１０１の庫内温度は変動するも、概ね４℃程度の定温状態に保っている。同様に除霜時も冷却できることで定温に保つことができ冷蔵室１０１の庫内温度である概ね４℃を維持するため食品鮮度劣化を抑制することが出来る。
　また、除霜中に加温側蒸発器ファン１３４を運転制御している。これにより、加温側蒸発器１３１の周囲のみを冷却するだけでないため、過冷による食品凍結を防止するだけでなく、庫内全体も冷却できるため庫内温度分布もよくなり品質の向上も図ることが出来る。
　また、除霜中に冷蔵室温度センサが検知する温度に応じて加温側蒸発器ファン１３４の運転を制御している。具体的には、加温側蒸発器ファン１３４の停止、回転数の増減である。
　本実施の形態では、図７のタイミングＴ２からタイミングＴ６の間で閾値温度以下では加温側蒸発器ファン１３４の運転を停止している。閾値温度は０℃としている。これにより、冷蔵室１０１の庫内温度が冷え過ぎるのを回避している。
　その際、圧縮機１０５への液バックが懸念されるが、加温側蒸発器１３１の後に蒸発器アキュームレータ（図示せず）を用いることで回避できる。
　また、本実施の形態では、除霜中に冷蔵室１０１内を冷却することができるため、除霜後の再冷却の際に圧縮機１０５を停止して除霜ヒータ１２０で加熱する除霜と比較しても、必要な冷却能力を低減することとなる。除霜中に冷蔵室１０１の温度は定温で保たれるため、除霜後の再冷却は冷凍室１０２だけでよく、圧縮機１０５の運転回転数の低下や冷却時間の短縮等で省電力化を可能とする。
　また、本実施の形態では、冷蔵庫の機械部から低温の空気が吐出されないため冷蔵庫周辺での結露発生の懸念もない。且つ、除霜中にも圧縮機を止めることがなく冷蔵室内の冷却運転を行えるため、庫内温度変動を抑制し生鮮食品等の品質劣化を抑制できる。
　（実施の形態２）
　以下、図９、図１０を用いて、実施の形態２を説明する。
　［２－１．構成］
　図９において、本実施の形態における冷蔵庫１００は、実施の形態１における冷蔵庫１００の構成に加え、第２の凝縮器１２３と第１の絞り１２４との間に、二方弁１２５が設けられている。
　［２－２．動作］
　以上のように構成された本実施の形態における冷蔵庫１００の蒸発器１０６の除霜を行う除霜運転について、図１０を用いて、以下その動作、作用を説明する。
　図１０は、左から右に進むにつれて時間の経過が進むことを示す。
　二方弁１２５の「開放」は、二方弁１２５が開放されていることを示す。また、二方弁１２５の「閉塞」は、二方弁１２５が閉塞されていることを示す。
　タイミングＴ１は、冷蔵庫１００は、通常の冷却運転から除霜運転に移行するタイミングである。除霜運転への移行タイミングは、例えば、前回の除霜タイミングから圧縮機１０５の運転時間の累積が所定時間に達した場合や、一定時間が経過した場合等である。タイミングＴ１において、除霜によって冷凍室１０２の温度が上昇することが想定されるため、冷蔵庫１００は、冷凍室ダンパー１１２をしばらくの間開放することで、除霜を開始する前に冷凍室１０２の温度を低下させる。
　タイミングＴ２において、流路切り換えバルブ１２２の状態が「冷却」から「除霜」に切り換わる。また、タイミングＴ２において、冷凍室ダンパー１１２の状態が「開放」から「閉塞」に切り換わり、冷蔵室ダンパー１１４の状態が「閉塞」から「開放」に切り換わる。
　更に、タイミングＴ２において、加温側蒸発器ファン１３４の状態が、「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に変わる。これによって、冷媒が蒸発器１０６で凝縮して発生する潜熱により加温され除霜が開始される。加えて、蒸発器１０６の蒸発器冷却パイプ１３７に残留する冷媒を蒸発させつつ冷蔵室１０１を冷却することで、除霜時の冷蔵室１０１の昇温抑制と圧縮機１０５への液バック防止を行っている。
　このタイミングＴ２の時に、二方弁１２５の状態が「開放」から「閉塞」に切り換わる。タイミングＴ２において二方弁１２５を閉塞することで、第２の凝縮器１２３の入口１２３ａ及び出口１２３ｂが閉塞した状態となり、冷媒を貯留することとなる。
　これによって、除霜運転に適正な冷媒量に調整することができ、第１の凝縮器１０７の乾き度を０～５０％とすることで、流路切り換えバルブ１２２の冷媒流速を抑えて冷媒流音の発生を防ぐことができる。これは、第１の凝縮器１０７の乾き度５０％を越えると冷媒流速の増加に伴い、流路切り換えバルブ１２２における冷媒流音が大きくなるためである。
　また、第１の凝縮器１０７の乾き度０％を下回る、すなわち過冷却の状態になると、冷媒のエンタルピーが失われて第１の熱交換部１２８において冷媒の気化が不十分となり、蒸発器１０６を除霜する熱量が低下する問題が発生する。
　そして、タイミングＴ５からタイミングＴ６において、圧縮機１０５の状態が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り換わり、第１の機械室ファン１１６の状態も「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わる。また、加温側蒸発器ファン１３４の状態が「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わり、除霜ヒータ１２０の状態も「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り換わる。これによって、除霜経路１５２の運転を停止する。
　その後、タイミングＴ７において、流路切り換えバルブ１２２の状態が「除霜」から「冷却」に、二方弁１２５が「閉塞」から「開放」に、それぞれ切り換わる。なお、除霜経路１５２内が略均圧化するまでタイミングＴ５からタイミングＴ７まで所定時間維持するのは、流路切り換えバルブ１２２や二方弁１２５を切り換えた際に急激に冷媒が流れて不快な騒音が発生することを防ぐためである。
　また、タイミングＴ５からタイミングＴ６までと、タイミングＴ８からタイミングＴ９まで、加温側蒸発器ファン１３４の状態を「ＯＮ」とするのは、吸入管１２６を介して蒸発器１０６と接続されている加温側蒸発器１３１の温度を速やかに上昇させるためである。
　［２－３．効果等］
　以上のように本実施の形態において、冷蔵庫１００は、除霜運転を行う際に、第２の凝縮器１２３と第１の絞り１２４との間に設けた二方弁１２５を閉塞することで第２の凝縮器１２３内に冷媒を貯留し、第１の凝縮器１０７の乾き度を０～５０％としたものである。
　これによって、冷媒の流速をコントロールして、流路切り換えバルブ１２２や蒸発器１０６から発生する流音を更に抑制することができる。加えて、第２の凝縮器１２３内に冷媒を貯留させるため、圧縮機１０５への液バックの懸念もない。
　なお、本実施の形態では、タイミングＴ２において流路切り換えバルブ１２２と二方弁１２５を同時に切り換えたが、これに限られない。例えば、流路切り換えバルブ１２２を「冷却」から「除霜」に切り換えた所定時間後に二方弁１２５を「開放」から「閉塞」に切り換えてもよい。そうすると、第２の凝縮器１２３の冷媒貯留量を低下させることができる。逆に、二方弁１２５を「開放」から「閉塞」に切り換えた所定時間後に流路切り換えバルブ１２２を「冷却」から「除霜」に切り換えてもよい。そうすると、第２の凝縮器１２３の冷媒貯留量を増加させることができる。このように、外気温度などの諸条件に合わせて最適な冷媒量に調整することができる。
　（他の実施の形態）
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１および２を説明した。しかしながら、本開示における技術はこれに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態についても適用できる。また、上記実施の形態１及び２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
　そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
　実施の形態１及び２では、第１の熱交換部１２８の熱交換の方法をコスト、簡易性の点から半田付けで行ったが、これに限られない。例えばレーザー加工方法などで配管同士が機械的に密着した断面が８の字形状の配管を採用してもよい。圧縮機１０５から第１の凝縮器１０７に冷媒が供給される配管の内部に第２の絞り１２７から吐出された冷媒が流れる配管を配置する２重配管を採用してもよい。
　熱交換の方法は半田付けに限定されず、冷媒の凝縮潜熱を利用するために冷媒を気化させることが目的であるため、圧縮機１０５の内部に配管を連通させ気化させる方法もある。凝縮温度よりも高温であり多くの熱量を受け取ることができ、蒸発器加温パイプ１３８での加熱効率が向上する。
　更に、圧縮機１０５は概ね鉄の塊であり、重量は６～７ｋｇ程度もある。圧縮機１０５と熱交換することで、この重量分の顕熱も利用できるため短い熱交換長さで同等の加温効率を得ることができ、コンパクトな構成が可能となる。
　また、凝縮器と熱交換することでも効果が大きい。能力調整用凝縮器１３３を蒸発器１０６と同様な、フィンアンドチューブ式として内部の配管の一部を除霜経路１５２とすることでフィンを通じて熱交換できる。一つの凝縮器に冷却経路１５１の配管と除霜経路１５２の配管を配設することで効率的に熱交換できる。
　各々の配管における冷媒の流れを対向とすることで温度差が大きくなり効率よく熱交換できる。能力調整用凝縮器１３３の入口は凝縮過程での配管圧力損失を受ける前の気相域であるため、図４Ｂのｈ点のエンタルピーが高くなり、加温エンタルピーのｉ点も高くなるため加温能力が高くなり除霜の効率が向上する。
　なお、実施の形態１及び２では、第２の絞り１２７と第３の絞り１２９に細径管を用いた。内径Φ０．５～１．０ｍｍ程度で、長さを２０００ｍｍ程度としている。もちろん流量を線形に制御できる膨張弁や段階的に流量制御できる固定孔弁を用いてもよい。今回、細径管を用いた構成とすることで安価で構成が容易となり製造コストや工程工数の低減により商品コストを抑えることが出来る。
　さらに、第１の熱交換部１２８の入口部分の配管を縮管形状とすることで、第２の絞り１２７の細径管の代用とすれば接続部分や部品点数も低減でき、さらなるコストメリットが発生する。
　また、実施の形態１及び２では、蒸発器１０６を構成しているフィン１３９は、分割フィンを用いている。分割したフィンでは、フィン枚数が多くなるため、蒸発器１０６の製造工程でのフィン１３９の取り付けの工数が必要である。
　そのため、上下方向で一体となったフィン１３９を用いても良い。これにより、蒸発器１０６に付属されるフィン１３９の枚数が低減できるため、工数低減による生産性向上でコストダウンを図ることが出来る。
　この場合、蒸発器加温パイプ１３８の取り付け部分はフィン１３９に切り込みを入れておくと蒸発器加温パイプ１３８との密着性が向上し熱交換効率が向上する。
　なお、上記実施の形態１及び２での蒸発器１０６の蒸発器冷却パイプ１３７は、管内がベア管と呼ばれる管内の加工のされていないパイプ管である。そのため、管内の熱伝達率を向上させるため、例えば溝付き管を用いても良い。溝付管には、ストレート溝や螺旋溝で構成されたものがあり、溝付き管を用いることで蒸発器１０６の性能向上が図れ、更なる省エネとなる。
　なお、上記実施の形態１及び２での蒸発器１０６の蒸発器冷却パイプ１３７は、アルミ材質を用いている。近年の材料費高騰によるコストダウンの観点からアルミが使われることが多いが、銅を用いても良い。この場合、熱伝導率が向上するため、パイプ管の内外での熱交換効率が向上し更なる省エネとなる。
　また、実施の形態１及び２では、加温側蒸発器１３１は蒸発器１０６と同様のフィンアンドチューブ式としているが、この加温側蒸発器１３１に蓄冷材を組み合わせた構成としてもよい。例えば、樹脂でインサート成型した構成や外付けユニット、マイクロチャネルの蒸発器としてもよい。
　加温側蒸発器１３１と接する部分やマイクロチャネル内部に蓄冷材を充填することで、加温側蒸発器１３１で生成された冷熱を蓄冷材に蓄冷できる。これによって、除霜完了後に、蓄冷材で冷蔵室１０１を冷却することができるため、更なる省エネとなる。また、冷蔵室１０１の外気温が低く、外部からの熱影響が小さい場合には上記実施の形態で述べた除霜中には冷蔵室１０１の温度が早く冷えることとなる。
　例えば、冷蔵室１０１の温度が閾値以下に低下した場合は加温側蒸発器ファン１３４の回転数を低減もしくは停止したり、圧縮機１０５の回転数を低下するなどして圧縮機１０５の吸入への液バックを防止するが、蓄冷材によって、この冷熱を貯留することができる。そして、除霜後に冷蔵室１０１の冷却に利用できる。
　また、上記実施の形態１及び２において、第３の絞り１２９の細径管と圧縮機１０５への吸入経路である加温側吸入管１３２との間で、熱交換をすることもできる。これによって、加温側蒸発器１３１で蒸発しきれなかった液冷媒を蒸発させ吸入管１２６に液冷媒が侵入することを防止できるだけでなく、図４Ｂにおいて、ｊ点からｋ点の変化が等エンタルピ－から斜め左に変化することとなる。この変化量は、加温側蒸発器１３１の出口からＬ点のエンタルピー差に相当するため、ｋ点からｌ点までのエンタルピー差は大きくなり、除霜経路１５２における冷凍効果が大きくなる。よって、冷蔵室１０１への冷却能力が向上する。
　本開示は、ユーザが不快に感じる音の発生を抑制すると共に、除霜後の再冷却量を低減できるので、家庭用の冷蔵庫や冷凍庫、業務用の冷蔵庫や冷凍庫に適用できる。
　１００　冷蔵庫
　１００ａ　仕切り
　１００ｂ　筐体
　１００ｃ　外壁面
　１００ｄ　天面
　１０１　冷蔵室
　１０１ａ、１０２ａ　扉
　１０２　冷凍室
　１０３　第１の機械室
　１０４　第２の機械室
　１０５　圧縮機
　１０６　蒸発器
　１０７　第１の凝縮器
　１０８　隔壁
　１０９　第２の機械室ファン
　１１０　蒸発皿
　１１１　冷却ファン
　１１２　冷凍室ダンパー
　１１３　冷蔵室ダクト
　１１４　冷蔵室ダンパー
　１１５　温度センサ
　１１６　第１の機械室ファン
　１１７　冷却室
　１１９　冷蔵室戻りダクト
　１２０　除霜ヒータ
　１２１　ドライヤ
　１２２　流路切り換えバルブ
　１２３　第２の凝縮器
　１２３ａ　入口
　１２３ｂ　出口
　１２４　第１の絞り
　１２５　二方弁
　１２６　吸入管
　１２７　第２の絞り
　１２８　第１の熱交換部
　１２８ａ　入口部
　１２８ｂ　出口部
　１２９　第３の絞り
　１３０　多段膨張回路
　１３１　加温側蒸発器
　１３２　加温側吸入管
　１３３　能力調整用凝縮器
　１３４　加温側蒸発器ファン
　１３７　蒸発器冷却パイプ
　１３８　蒸発器加温パイプ
　１３９　フィン
　１４０　エンドプレート
　１４１　蒸発器アキュームレータ
　１４３　蒸発器冷却入口
　１４４　蒸発器冷却出口
　１４５　蒸発器加温入口
　１４６　蒸発器加温出口
　１５０　冷凍サイクル
　１５１　冷却経路
　１５２　除霜経路

Claims (5)

  1. 　圧縮機と、第１の凝縮器と、第２の凝縮器と、蒸発器とを少なくとも備えた冷凍サイクルを有する冷蔵庫において、
    前記冷凍サイクルは、前記第１の凝縮器の下流側で、
    　冷気を生成するために冷媒を前記蒸発器に供給する冷却経路と、
    　冷媒を加熱し、加熱された冷媒を前記蒸発器に供給して除霜を行う除霜経路と、に分岐され、
    前記冷却経路を流れる冷媒は、前記第２の凝縮器を通過したうえで前記蒸発器に供給され、
    前記除霜経路を流れる冷媒は、前記圧縮機から前記第１の凝縮器に冷媒が供給される経路と熱交換することで加熱され、前記除霜経路と熱結合した前記蒸発器を加温すると共に、
    前記除霜経路内で放熱した冷媒は、前記蒸発器の下流側に設けられた加温側蒸発器で蒸発した後前記圧縮機に戻る、
    ことを特徴とする冷蔵庫。
  2. 　前記加温側蒸発器は、冷蔵温度帯に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
  3. 　前記加温側蒸発器の上方に加温側蒸発器ファンを配し、除霜中に前記加温側蒸発器ファンを運転することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
  4. 　冷蔵室の温度を検出する冷蔵室温度センサを設け、除霜中の冷蔵温度帯の前記冷蔵室温度センサが閾値温度以下では、前記加温側蒸発器ファンの運転を停止することを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
  5. 　前記加温側蒸発器に蓄冷材を組み合わせたことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
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