WO2024009395A1

WO2024009395A1 - 冷蔵庫

Info

Publication number: WO2024009395A1
Application number: PCT/JP2022/026717
Authority: WO
Inventors: 弘文松田; 哲史中津; 雄亮田代
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-11

Abstract

冷蔵庫は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒が流れる流路を切り替える流路切替装置と、冷媒を膨張させる毛細管と、冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器と圧縮機との間に設けられた吸入管とを備え、毛細管は、吸入管の内側に設けられ、螺旋形状を有する第１毛細管と、吸入管の外周面に接して設けられ、螺旋形状を有する第２毛細管とを有し、第１毛細管のＣｖ値と、第２毛細管のＣｖ値は異なり、流路切替装置は、凝縮器から流出した冷媒を、第１毛細管及び第２毛細管うちの少なくともいずれか一方に流す。

Description

冷蔵庫

　本開示は、冷蔵庫に関する。

　圧縮機、凝縮器、毛細管、蒸発器、及び吸入管を備える冷蔵庫では、低温の冷媒のエンタルピーを回収することで、冷凍システムの効率を向上させる構成を有するものがある。例えば、特許文献１に記載の冷凍冷蔵庫は、コイル状に成形されたキャピラリーチューブが、サクションパイプの内周面に形成された螺旋状の溝に沿って配設されている。当該構成により、圧縮機の吸込側に接続されたサクションパイプを流れる冷媒と、キャピラリーチューブを流れる冷媒とを熱交換させている。このため、特許文献１では、キャピラリーチューブで絞り膨張作用にて減圧される冷媒は、サクションパイプを流れる低温の冷媒と熱交換されて温度が低くなって蒸発器に流入するので、冷却率が向上する。

　また、冷蔵庫においては、冷凍システムの効率を向上させるために、毛細管を長くして熱回収量を増大させることで過冷却領域を増やし、冷却能力を向上する構成が知られている。この構成においては、吸入管を流れる冷媒と、毛細管を流れる冷媒とを熱交換させている場合、吸入管も長くなる。しかし、吸入管が長くなると、低圧側の冷媒の圧力損失が大きくなるため、冷凍サイクルの効率は低下する。一方、特許文献１では、コイル状のキャピラリーチューブとサクションパイプ内の冷媒とを直接接触させる熱伝達により効率の良い熱交換が行われる。このため、冷凍システムの効率を向上させるために、キャピラリーチューブの長さにあわせてサクションパイプを長くする必要がない。すなわち、特許文献１では、吸入管の長さを抑えることで低圧側の冷媒の圧力損失を低減しつつ、毛細管と吸入管との熱交換効率を向上させ、冷凍システムの効率を向上させている。

特許第３４３２７０１号公報

　上述したように、特許文献１では、コイル状のキャピラリーチューブとサクションパイプ内の冷媒とを直接接触させる熱伝達により、サクションパイプを長くすることなく、効率の良い熱交換が行われる。しかしながら、特許文献１では、１つの毛細管で冷媒を減圧している。このため、冷蔵庫の負荷状態に応じて、毛細管で冷媒の減圧度合いを調整することができない。

　本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、吸入管と毛細管との熱交換において、吸入管の単位長さ当たりの熱交換量を変更できる冷蔵庫を得ることを目的としている。

　本開示に係る冷蔵庫は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒が流れる流路を切り替える流路切替装置と、冷媒を膨張させる毛細管と、冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器と圧縮機との間に設けられた吸入管とを備え、毛細管は、吸入管の内側に設けられ、螺旋形状を有する第１毛細管と、吸入管の外周面に接して設けられ、螺旋形状を有する第２毛細管とを有し、第１毛細管のＣｖ値と、第２毛細管のＣｖ値は異なり、流路切替装置は、凝縮器から流出した冷媒を、第１毛細管及び第２毛細管うちの少なくともいずれか一方に流す。

　本開示に係る冷蔵庫によれば、吸入管の単位長さ当たりの熱交換量は、冷媒が吸入管の内側に設けられた第１毛細管を流れる場合の方が、冷媒が吸入管の外周面に接して設けられた第２毛細管を流れる場合よりも大きい。また、流路切替装置により、冷媒を、第１毛細管及び第２毛細管のうちの少なくともいずれか一方に流すことができる。このため、流路切替装置により冷媒の流れる流路を切り替えることで、吸入管の単位長さ当たりの熱交換量を変更することができる。

実施の形態に係る冷蔵庫の構成の一例を示す冷媒回路図である。実施の形態に係る冷蔵庫の構成の一例を示す正面図である。実施の形態に係る冷蔵庫の構成の一例を示す側断面図である。実施の形態に係る冷蔵庫の毛細管と吸入管の構成を説明するための概略外観図である。図４のＡ－Ａ線における断面模式図である。実施の形態に係る冷蔵庫の概略的なモリエル線図の一部を示す図である。

　以下、本開示に係る冷蔵庫の実施の形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の実施の形態及びその変形例に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、図中同一又は相当部分については、同一符号を付して、その説明は原則として繰り返さない。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。

　実施の形態．
　図１は、実施の形態に係る冷蔵庫１００の構成の一例を示す冷媒回路図である。図２は、実施の形態に係る冷蔵庫１００の構成の一例を示す正面図である。図３は、実施の形態に係る冷蔵庫１００の構成の一例を示す側断面図である。

　［冷蔵庫１００の構成］
　冷蔵庫１００の構成について説明する。冷蔵庫１００は、図１に示すように、圧縮機１、凝縮器２、凝縮パイプ３、キャビネットパイプ４、ドライヤ５、毛細管７、蒸発器９が、冷媒配管１１で接続されて、冷媒回路を構成している。吸入管１０は、冷媒が内部を循環する冷媒配管１１の一部である。毛細管７は冷媒配管１１の一部であり、減圧装置として機能する。また、冷蔵庫１００には、制御部１２が設けられている。制御部１２は、冷蔵庫１００の動作を制御する。

　毛細管７は、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとを有している。第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとは並列に接続されている。第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとは、流路切替装置６から分岐し、合流部８で合流している。流路切替装置６は、ドライヤ５と毛細管７との間に設けられている。ドライヤ５を流出した冷媒は、流路切替装置６を介して、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂのうちの少なくともいずれか一方に流入する。以下の説明で、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとを特に区別する必要がない場合には、単に「毛細管７」と適宜称する。また、「毛細管７」と称した場合には、単数又は複数の両方を含むものとする。

　吸入管１０は、蒸発器９と圧縮機１の吸入口１ｂとの間に、冷媒配管１１の一部として設けられている。

　以下、図１に示す各構成要素について説明する。

　圧縮機１は、冷媒配管１１を流れる冷媒を吸入する。圧縮機１は、吸入口１ｂから吸入した冷媒を圧縮して、圧縮した冷媒を吐出口１ａから冷媒配管１１に吐出する。圧縮機１は、例えば、インバータ圧縮機である。圧縮機１がインバータ圧縮機の場合、インバータ回路などの駆動回路により、運転周波数を任意に変化させ、圧縮機１の単位時間あたりの冷媒を送り出す容量を変化させてもよい。なお、その場合、駆動回路の動作は、制御部１２によって制御される。圧縮機１は、図３に示すように、例えば、冷蔵庫１００の下部に設けられた機械室２０に配置される。圧縮機１から吐出された冷媒は、凝縮器２に流入する。

　凝縮器２は、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う。凝縮器２は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器である。凝縮器２は、熱交換によって、冷媒を凝縮させる。凝縮器２に対しては、空気を凝縮器２に送風する送風ファン（図示せず）が設けられている。凝縮器２は、図示しないが、例えば、機械室２０に配置される。

　凝縮パイプ３は、冷媒配管１１の一部であり、内部を冷媒が流れる。凝縮パイプ３は、第２の凝縮器として機能するものであって、凝縮器２から流出される高温の冷媒と外気との熱交換を行う。凝縮パイプ３により冷媒の熱が空気に熱伝達され、冷媒は凝縮されて低温になる。凝縮パイプ３は、例えば、図３に示す冷蔵庫１００の外箱２１と内箱２２との間に断熱材と共に配置される（図示せず）。凝縮パイプ３は、例えば、冷蔵庫１００の側面又は背面に設けられた断熱材に埋設される。

　冷蔵庫１００は、１以上の貯蔵室を有している。冷蔵庫１００は、例えば、図２に示すように、冷蔵室３１、製氷室３２、切替室３３、冷凍室３４、及び、野菜室３５などの複数の貯蔵室を有する。図３に示すように、複数の貯蔵室は、冷蔵庫１００の内部が仕切り部２３により仕切られることで形成されている。貯蔵室の内部の空気は、冷蔵庫１００の冷凍サイクルによって冷却される。貯蔵室は、開閉可能な扉により密閉される。

　キャビネットパイプ４は、冷媒配管１１の一部であり、内部を冷媒が流れる。キャビネットパイプ４は、凝縮パイプ３から流出した冷媒の熱を空気に熱伝達させることで、当該冷媒をさらに凝縮させる。キャビネットパイプ４は、例えば、冷蔵庫１００の前面の扉枠に設置される。キャビネットパイプ４は、ブチルゴムなどの熱容量の大きい弾性部材を介して設置される。キャビネットパイプ４の内部を冷媒が流れる間に、キャビネットパイプ４の表面から冷媒の熱が放熱されて、その熱によって各貯蔵室の扉周辺の結露の発生が防止される。

　ドライヤ５は、冷媒配管１１を流れる冷媒の水分を除去する。ドライヤ５は、例えば、内部に乾燥剤が収納されており、水分を吸着する。

　圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器２、凝縮パイプ３、キャビネットパイプ４、及びドライヤ５での一連の凝縮工程で液化される。なお、凝縮パイプ３、キャビネットパイプ４、及びドライヤ５は、必ずしも設けなくてもよく、必要に応じて設けるようにしてもよい。

　流路切替装置６は、１つの流入口と２つの流出口とを有する三方弁である。以下では、２つの流出口を、第１流出口６ａと第２流出口６ｂと称する。流路切替装置６の流入口６ｃは、ドライヤ５の流出口に接続されている。流路切替装置６の第１流出口６ａは第１毛細管７ａに接続され、流路切替装置６の第２流出口６ｂは第２毛細管７ｂに接続されている。流路切替装置６は、第１流出口６ａ及び第２流出口６ｂのうち、いずれか一方を開にする。これにより、冷媒が流れる毛細管７として、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとが切り替えられる。また、流路切替装置６は、第１流出口６ａ及び第２流出口６ｂのうち、両方を開にしてもよい。この場合には、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとの両方に冷媒が流れる。流路切替装置６は、例えば、冷蔵庫１００の下部に設けられた機械室２０（図３参照）に配置される。流路切替装置６の開閉動作は、制御部１２によって制御される。

　毛細管７は、凝縮工程で液化された冷媒を減圧して膨張させる減圧装置として機能する。毛細管７によって、当該冷媒は、低温低圧の冷媒になる。また、毛細管７は、上述したように、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとから構成されている。第１毛細管７ａのＣｖ値と第２毛細管７ｂのＣｖ値とは異なる。毛細管７の詳細については、図４及び図５を参照しながら後述する。

　蒸発器９は、内部を流れる冷媒と、冷蔵庫１００の内部空気との間で、熱交換を行う。蒸発器９は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器である。蒸発器９は、冷蔵庫１００の内部の戻り空気との熱交換により冷媒を蒸発させて、ガス化させる。また、蒸発器９で冷媒と熱交換して冷やされた空気は、冷蔵庫１００の内部を循環し、これにより、冷蔵庫１００の内部は冷却される。蒸発器９で蒸発した冷媒は、吸入管１０を通って圧縮機１に戻る。蒸発器９は、図３では、冷凍室３４の背部に配置されている。しかし、蒸発器９の配置は、図３に限定されない。蒸発器９は、冷蔵庫１００の内部の背面側で冷凍室３４より高い位置に配置されていてもよい。

　吸入管１０は、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂに熱的に接触している。以下、熱的に接触することを「熱接触」とも呼ぶ。熱接触方法については、図４及び図５を参照しながら後述する。

　蒸発器９の上流側に配置された毛細管７を流れる冷媒と、蒸発器９の下流側に配置された吸入管１０を流れる冷媒とは熱交換する。当該熱交換によって熱交換量を増加させることで、蒸発器９の上流側の冷媒のエンタルピーを減少させ、蒸発器９の冷却能力を増加させている。

　吸入管１０と毛細管７とは、吸入管１０を流れる冷媒と毛細管７を流れる冷媒との間で熱交換を行う冷媒間熱交換部１３を構成している。冷媒間熱交換部１３は、蒸発器９の冷却工程前の冷媒のエンタルピーを減少させることで、蒸発器９の冷却能力を増加させるという効果を奏する。本実施の形態では、毛細管７は、絞り装置として作用するとともに、冷媒間熱交換部１３としても作用する。冷媒間熱交換部１３での熱交換により、吸入管１０の温度は上昇する。そのため、吸入管１０における結露の発生を防止することができる。冷媒間熱交換部１３の機能の詳細については後述する。

　制御部１２は、冷蔵庫１００の動作を制御する。制御部１２は、特に、圧縮機１及び流路切替装置６の動作を制御する。

　ここで、制御部１２のハードウェア構成について説明する。制御部１２は処理回路から構成される。処理回路は、専用のハードウェア、又は、プロセッサから構成される。専用のハードウェアは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などである。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラムを実行する。制御部１２は、図示しないメモリを有している。メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、もしくは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスクなどのディスクである。

　なお、機械室２０は、図３に示すように、例えば、野菜室３５の背部に配置されている。吸入管１０は、図示しないが、冷凍室３４、製氷室３２、切替室３３、冷蔵室３１の背部に、複数回折り曲げられて配置されている。毛細管７は、吸入管１０に沿って配置されている。また、流路切替装置６は、図示しないが、機械室２０に配置される。

　［冷蔵庫１００の動作］
　冷蔵庫１００の動作について説明する。圧縮機１で冷媒が圧縮されて、高温高圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、圧縮機１の吐出口１ａから吐出されて、機械室２０に配置された凝縮器２に流入する。凝縮器２では、ファン（図示せず）による強制対流により、空気とガス冷媒との熱交換が行われ、冷媒は凝縮される。その後、当該冷媒は、凝縮パイプ３に流入する。凝縮パイプ３では、冷蔵庫１００の外部の空気と冷媒とが熱交換され、当該冷媒が凝縮される。次に、当該冷媒は、キャビネットパイプ４に流入する。キャビネットパイプ４に冷媒が流れて、冷蔵庫１００の外部の空気と冷媒とが熱交換され、当該冷媒がさらに凝縮される。当該冷媒は、ドライヤ５に流入する。ドライヤ５では冷媒中の水分が除去される。これらの一連の凝縮工程により、液体となった冷媒は、流路切替装置６を介して、毛細管７に流入する。毛細管７によって、当該冷媒は減圧されて、低温低圧の液体となり、蒸発器９に流入する。蒸発器９では、当該冷媒と冷蔵庫１００の内部空気とが熱交換し、冷媒は蒸発してガス冷媒となる。一方、熱交換によって冷やされた空気は、冷蔵庫１００の内部を循環し、冷蔵庫１００の内部は冷却される。蒸発器９で蒸発した冷媒は、吸入管１０を介して、圧縮機１へと戻り、圧縮機１の吸入口１ｂから吸入される。このとき、吸入管１０を流れる冷媒と、毛細管７を流れる冷媒との間で、内部熱交換が行われる。これにより、毛細管７から蒸発器９に流入する冷媒の温度は低くなり、一方、吸入管１０の表面温度は高くなる。その結果、蒸発器９の冷却能力は増加し、且つ、吸入管１０の表面の結露の発生を防止できる。以上のような冷媒の循環により、連続的に冷蔵庫１００の内部空間が冷やされる。

　［毛細管７及び吸入管１０］
　図４及び図５を参照しながら、毛細管７及び吸入管１０について説明する。図４は、実施の形態に係る冷蔵庫１００の毛細管７と吸入管１０の構成を説明するための概略外観図である。図５は、図４のＡ－Ａ線における断面模式図である。

　一般的に、冷蔵庫においては、絞り装置として毛細管が用いられる。毛細管は、冷媒を減圧する。本実施の形態では、毛細管７が、互いに異なるＣｖ値を有する第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとを有する。第１毛細管７ａのＣｖ値は、第２毛細管７ｂのＣｖ値よりも大きい。

　Ｃｖ値とは、毛細管の流入口と流出口との差圧を１ｐｓｉとして、華氏６０度の水を流した時の流量をＵＳガロン／ｍｉｎで表した流量係数である。同じ差圧であれば、Ｃｖ値が大きいほど通過する流量は大きくなり、また、同じＣｖ値であれば差圧が大きいほど通過する流量は大きくなる。Ｃｖ値は以下の式（１）により求めることができる。

　　Ｃｖ＝Ｑ×（Ｇ／Δｐ）^１／２　　　　　　　（１）

　ここで、Ｑは冷媒の流量［ｇａｌ／ｍｉｎ］、Ｇは冷媒の比重、Δｐは毛細管の流入口と流出口との差圧［ｐｓｉ］とする。

　本実施の形態においては、第１毛細管７ａのＣｖ値が、第２毛細管７ｂのＣｖ値よりも大きければよい。第１毛細管７ａのＣｖ値を第２毛細管７ｂのＣｖ値よりも大きくする方法については限定されない。例えば、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂは、それぞれの内径及び／又は長さを異なる値とすることで、異なるＣｖ値にしてもよい。

　図４では、第１毛細管７ａは破線で示され、第２毛細管７ｂは実線で示されている。上述したように、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂは、それぞれ、吸入管１０と熱的に接触している。第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂは、それぞれ、螺旋形状を有する。図５に示すように、第１毛細管７ａは吸入管１０の内側に設けられ、第２毛細管７ｂは吸入管１０の外周面に接して設けられている。より詳しくは、第１毛細管７ａは、図５に示すように、吸入管１０の内周面に接して設けられている。第１毛細管７ａは、吸入管１０の内周面に半田で接着されていてもよい。第２毛細管７ｂは、図４に示すように、吸入管１０の外周面に巻き付けられている。第２毛細管７ｂは、吸入管１０の外周面に半田で接着されていてもよい。

　第１毛細管７ａは、吸入管１０の内部に設けられている。このため、第１毛細管７ａの内部を流れる冷媒と吸入管１０の内部を流れる冷媒とは、第１毛細管７ａを介して熱交換する。一方、第２毛細管７ｂは、吸入管１０の外部に設けられている。このため、第２毛細管７ｂを流れる冷媒と吸入管１０の内部を流れる冷媒とは、第２毛細管７ｂ及び吸入管１０を介して熱交換する。すなわち、第１毛細管７ａを流れる冷媒は、吸入管１０を介さずに吸入管１０を流れる冷媒と熱交換するので、吸入管１０の単位長さ当たりの熱交換量が、第２毛細管７ｂを流れる冷媒よりも大きい。

　なお、図４及び図５では、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとは、吸入管１０を間に挟んで、吸入管１０の内周面と外周面に重ねて設けられている。第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとは、吸入管１０の径方向において、吸入管１０の内周面と外周面に重ねて設けられているので、図５では、第１毛細管７ａの断面と第２毛細管７ｂの断面とが紙面の左右方向に、吸入管１０を挟んだ状態で並んで示されている。しかし、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとが、吸入管１０の径方向において、吸入管１０の内周面と外周面で吸入管１０を挟んで重なる位置に設けられなくてもよい。第１毛細管７ａを吸入管１０の内側に設ける際に、第２毛細管７ｂの位置を考慮しなくてもよく、又、第２毛細管７ｂを吸入管１０の外周面に設ける際に、第１毛細管７ａの位置を考慮しなくてもよい。

　［冷媒間熱交換部１３の機能］
　冷媒間熱交換部１３における内部熱交換機能について説明する。冷媒間熱交換部１３では、毛細管７を流れる冷媒と吸入管１０を流れる冷媒とが熱交換を行う。すなわち、蒸発器９の上流側に配置された毛細管７と、蒸発器９の下流側に配置された吸入管１０とを、熱的に接触させて熱交換させる。このように、冷媒間熱交換部１３を設けることで、蒸発器９の上流側での熱交換量を増加させることにより、蒸発器９の上流側の冷媒のエンタルピーを減少させ、蒸発器９の冷却能力を増加させている。

　また、冷媒間熱交換部１３によって熱回収量を増加させることで、吸入管１０の温度が上昇する。仮に、吸入管１０の温度が低下すると、外気含有水分によって、吸入管１０の表面に結露が生じる。その場合、吸入管１０から機械室２０の床面に向かって結露水が垂れるため、結露水の露だれによって機械室２０の床面の腐食を招くことになる。そのため、本実施の形態では、冷媒間熱交換部１３による熱交換で、吸入管１０の温度を上昇させることで、吸入管１０における結露の発生を防止している。その結果、機械室２０の床面への露だれを防止でき、機械室２０の腐食を防止することができる。

　制御部１２が、冷蔵庫１００の運転状態に合わせて、流路切替装置６に冷媒の流路を切り替えさせ、異なるＣｖ値の第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂの冷媒と、吸入管１０の冷媒とを熱交換させている。

　図６を参照しながら、冷媒間熱交換部１３における冷媒の状態について説明する。図６は、実施の形態に係る冷蔵庫１００の概略的なモリエル線図の一部を示す図である。図６は、冷媒間熱交換部１３の説明のために、冷蔵庫１００の任意の状態を概略的に示したものである。図６の、横軸は比エンタルピー（ｋＪ／ｋｇ）を示し、縦軸は圧力（ＭＰａ）を示す。一点鎖線Ｘは飽和液線を示し、一点鎖線Ｙは飽和蒸気線を示す。図６では、臨界点の図示は省略されている。冷媒は、第１ポイントＰ１で圧縮機１に吸入され、第２ポイントＰ２で凝縮器２に流入し、第３ポイントＰ３で毛細管７に流入し、第４ポイントＰ４で蒸発器９に流入する。

　冷媒が圧縮機１に吸入される第１ポイントＰ１は、第１ポイントＰ１ａと、第１ポイントＰ１ｂと、第１ポイントＰ１ｃとを有する。第１ポイントＰ１ａは、過熱度ゼロの状態の冷媒が圧縮機１に吸入されるポイントを示す。第１ポイントＰ１ｂは、冷媒間熱交換部１３で第１毛細管７ａを流れる冷媒と吸入管１０を流れる冷媒とが熱交換した場合に、冷媒が圧縮機１に吸入されるポイントを示す。第１ポイントＰ１ｃは、冷媒間熱交換部１３で第２毛細管７ｂを流れる冷媒と吸入管１０を流れる冷媒とが熱交換した場合に、冷媒が圧縮機１に吸入されるポイントを示す。

　図６に示す、第１ポイントＰ１ａと第１ポイントＰ１ｂとの間、及び第１ポイントＰ１ａと第１ポイントＰ１ｃとの間では、冷媒は過熱状態である。冷媒間熱交換部１３で、冷媒が第１毛細管７ａを流れた場合と、冷媒が第２毛細管７ｂを流れた場合とを比較すると、第１毛細管７ａは、第２毛細管７ｂよりもＣｖ値が大きいので、第１毛細管７ａを流れた場合の方が、毛細管７の下流側における冷媒量が多くなり過熱度が低下する。しかし、上述したように、第１毛細管７ａと吸入管１０の単位長さ当たりの熱交換量は、第２毛細管７ｂと吸入管１０の単位長さ当たりの熱交換量よりも大きい。このため、冷媒間熱交換部１３では、第２毛細管７ｂを冷媒が流れる場合よりも、第１毛細管７ａを冷媒が流れる場合の方が、吸入管１０の温度及び吸入管１０を流れる冷媒の温度の上昇度合いが大きい。このため、Ｃｖ値が大きい第１毛細管７ａを冷媒が流れることで毛細管７の下流側で冷媒が過多気味になった場合でも、冷媒間熱交換部１３の内部熱交換機能により、吸入管１０に霜が付くことを抑制できる。

　冷媒が凝縮器２に流入する第２ポイントＰ２は、第２ポイントＰ２ａと、第２ポイントＰ２ｂと、第２ポイントＰ２ｃとを有する。第２ポイントＰ２ａは、過熱度ゼロの状態の冷媒が圧縮機１に吸入された場合に、冷媒が凝縮器２に流入するポイントを示す。第２ポイントＰ２ｂは、冷媒間熱交換部１３で第１毛細管７ａを流れる冷媒と吸入管１０を流れる冷媒とが熱交換した場合に、冷媒が凝縮器２に流入するポイントを示す。第２ポイントＰ２ｃは、冷媒間熱交換部１３で第２毛細管７ｂを流れる冷媒と吸入管１０を流れる冷媒とが熱交換した場合に、冷媒が凝縮器２に流入するポイントを示す。

　冷媒が蒸発器９に流入する第４ポイントＰ４は、第４ポイントＰ４ａと、第４ポイントＰ４ｂとを有する。第４ポイントＰ４ａは、冷媒間熱交換部１３で毛細管７を流れる冷媒と吸入管１０を流れる冷媒とが熱交換しない場合に、冷媒が蒸発器９に流入するポイントを示す。第４ポイントＰ４ｂは、冷媒間熱交換部１３で毛細管７を流れる冷媒と吸入管１０を流れる冷媒とが熱交換した場合に、冷媒が蒸発器９に流入するポイントを示す。図６では、説明を簡略化するために、第３ポイントＰ３から第４ポイントＰ４の間の冷媒の膨張行程を、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとは区別せずに毛細管７として示している。

　図６に示すように、冷媒間熱交換部１３で毛細管７を流れる冷媒と吸入管１０が熱交換した場合は、第４ポイントＰ４ｂで蒸発器９に冷媒が流入する。冷媒間熱交換部１３で毛細管７と吸入管１０が熱交換しない場合には、第４ポイントＰ４ａで蒸発器９に冷媒が流入するので、冷媒間熱交換部１３によって、蒸発器９の上流側の冷媒の比エンタルピーが、第４ポイントＰ４ａから第４ポイントＰ４ｂに減少している。

　本実施の形態に係る冷媒間熱交換部１３においては、螺旋形状を有する２つの第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂのそれぞれが吸入管１０と熱接触する。螺旋形状を有する２つの毛細管と吸入管とが熱接触するための他の構成としては、例えば、螺旋形状を有する２つの毛細管の両方を、吸入管の軸方向に沿って交互に配置することで、吸入管の内部又は外部のいずれか一方に熱接触させて設ける構成が考えられる。しかし、当該構成は、吸入管を長くしなければならない。吸入管が長くなると、冷媒の圧力損失が増加する。一方、吸入管が長くならないように、２つの毛細管を吸入管の径方向に重ねて、吸入管の内部又は外部のいずれか一方に設ける構成では、１つの毛細管は吸入管と熱接触しないことになる。２つの毛細管が吸入管の外部に設けられている場合、吸入管と熱接触しない毛細管を流れる冷媒と吸入管を流れる冷媒との熱交換量が小さくなる。しかし、熱交換量を大きくするために、２つの毛細管を吸入管の径方向に重ねて吸入管の内部に設ける場合、吸入管の内部に２つの毛細管が設けられるため、吸入管の実質内径が減少して、冷媒の圧力損失が増加する。

　一方、本実施の形態における冷媒間熱交換部１３の構成では、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂとは、吸入管１０の内部と外部にそれぞれ設けられているため、お互いに物理的に干渉しない状態で、吸入管１０と熱接触している。このため、螺旋形状を有する２つの毛細管と吸入管とを熱接触させるために、吸入管を長くしたり径を大きくしたりする必要がない。すなわち、吸入管を変更することなく、圧力損失への影響を抑制しつつ、２つの毛細管を吸入管に熱接触させることができる。

　以上説明したように、本実施の形態に係る冷蔵庫１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷媒を凝縮する凝縮器２と、冷媒が流れる流路を切り替える流路切替装置６と、冷媒を膨張させる毛細管７と、冷媒を蒸発させる蒸発器９と、蒸発器９と圧縮機１との間に設けられた吸入管１０とを備え、毛細管７は、吸入管１０の内側に設けられ、螺旋形状を有する第１毛細管７ａと、吸入管１０の外周面に接して設けられ、螺旋形状を有する第２毛細管７ｂとを有し、第１毛細管７ａのＣｖ値と、第２毛細管７ｂのＣｖ値は異なり、流路切替装置６は、凝縮器２から流出した冷媒を、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂうちの少なくともいずれか一方に流す。

　この構成によれば、吸入管１０の単位長さ当たりの熱交換量は、冷媒が第１毛細管７ａを流れる場合の方が、冷媒が第２毛細管７ｂを流れる場合よりも大きい。冷媒は、流路切替装置６により、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂのうちの少なくともいずれか一方に流すことができるので、吸入管１０の単位長さ当たりの熱交換量を変更することができる。すなわち、吸入管１０と毛細管７との熱交換において、吸入管１０の単位長さ当たりの熱交換量を変更できる冷蔵庫１００を得ることができる。

　また、一般的に、冷蔵庫では運転中の熱負荷に応じて、冷媒の減圧度合いを調節する必要がある。例えば、冷蔵庫に毛細管が２つ設けられている場合、冷蔵庫が低負荷状態では径の小さい毛細管を用いて冷媒を減圧し、冷蔵庫が高負荷状態では径の大きい毛細管を用いて冷媒を減圧することが想定される。本実施の形態に係る冷蔵庫１００では、運転中の熱負荷に応じて、冷媒を、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂのうちの少なくともいずれか一方に流すことで、運転中の熱負荷に応じて、冷媒の減圧度合いを調節することができる。

　また、本実施の形態における構成では、第１毛細管７ａのＣｖ値と、第２毛細管７ｂのＣｖ値とは異なる。このため、流路切替装置６により、凝縮器２から流出した冷媒を、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂのうちの少なくともいずれか一方に流すことで、冷媒の流量を変更することができる。このため、冷蔵庫１００の運転中の熱負荷に応じて、冷媒の流量を調整することができる。

　さらに、本実施の形態における構成では、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂは、それぞれ、吸入管１０の内部と外部に設けられている。このため、第１毛細管７ａと第２毛細管７ｂは、お互いに物理的に干渉しない状態で、吸入管１０と熱接触することができる。したがって、第１毛細管７ａ及び第２毛細管７ｂそれぞれを吸入管１０に熱接触させるために吸入管１０を長くする必要がなく、冷蔵庫１００における冷媒の圧力損失を抑制できる。

　また、本実施の形態に係る冷蔵庫１００において、第１毛細管７ａのＣｖ値は、第２毛細管７ｂのＣｖ値よりも大きい。当該構成により、Ｃｖ値が大きい第１毛細管７ａを冷媒が流れる方が、Ｃｖ値が小さい第２毛細管７ｂを冷媒が流れるよりも、毛細管７の下流側で冷媒が過多気味になる。しかし、第１毛細管７ａは吸入管１０の内部に設けられているので、吸入管１０を流れる冷媒と直接熱交換する。このため、第１毛細管７ａと吸入管１０の単位長さ当たりの熱交換量は、第２毛細管７ｂと吸入管１０の単位長さ当たりの熱交換量よりも大きく、吸入管１０の温度及び吸入管１０を流れる冷媒の温度の上昇度合いが大きい。したがって、Ｃｖ値が大きい第１毛細管７ａを冷媒が流れることで毛細管７の下流側で冷媒が過多気味になった場合でも、吸入管１０に霜が付くことを抑制できる。

　１　圧縮機、１ａ　吐出口、１ｂ　吸入口、２　凝縮器、３　凝縮パイプ、４　キャビネットパイプ、５　ドライヤ、６　流路切替装置、７　毛細管、７ａ　第１毛細管、７ｂ　第２毛細管、８　合流部、９　蒸発器、１０　吸入管、１１　冷媒配管、１２　制御部、１３　冷媒間熱交換部、２０　機械室、２１　外箱、２２　内箱、２３　仕切り部、３１　冷蔵室、３２　製氷室、３３　切替室、３４　冷凍室、３５　野菜室、１００　冷蔵庫、Ｐ１　第１ポイント、Ｐ１ａ　第１ポイント、Ｐ１ｂ　第１ポイント、Ｐ１ｃ　第１ポイント、Ｐ２　第２ポイント、Ｐ２ａ　第２ポイント、Ｐ２ｂ　第２ポイント、Ｐ２ｃ　第２ポイント、Ｐ３　第３ポイント、Ｐ４　第４ポイント、Ｐ４ａ　第４ポイント、Ｐ４ｂ　第４ポイント。

Claims

　冷媒を圧縮する圧縮機と、
　前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
　前記冷媒が流れる流路を切り替える流路切替装置と、
　前記冷媒を膨張させる毛細管と、
　前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
　前記蒸発器と前記圧縮機との間に設けられた吸入管と
　を備え、
　前記毛細管は、
　前記吸入管の内側に設けられ、螺旋形状を有する第１毛細管と、
　前記吸入管の外周面に接して設けられ、螺旋形状を有する第２毛細管と
　を有し、
　前記第１毛細管のＣｖ値と、前記第２毛細管のＣｖ値は異なり、
　前記流路切替装置は、前記凝縮器から流出した前記冷媒を、前記第１毛細管及び前記第２毛細管うちの少なくともいずれか一方に流す
　冷蔵庫。
　前記第１毛細管の前記Ｃｖ値は、前記第２毛細管の前記Ｃｖ値よりも大きい
　請求項１に記載の冷蔵庫。