(57)【要約】【課題】消費エネルギーの小さい冷蔵庫を得ることを目的とする。また、冷却器の適正な冷却を行うことにより無駄な冷却を行わない低消費電力な冷蔵庫を得ることを目的とする。また、熱交換を有効に行い、熱交換性能が良好な冷却器や冷蔵庫を提供することを目的とする。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、１つの入口流路と複数の出口流路を有し、複数の出口流路のうち、冷媒の流れる出口流路数を切替えて冷媒流量を変更する切替手段と、複数の入口流路が切替手段の複数の出口流路にそれぞれ接続され、凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、複数の入口流路と複数の出口流路を有する複数パスで構成され、減圧された冷媒を蒸発させる冷却器と、を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、冷却器の出口流路をまとめて１つの流路として圧縮機に接続するようにした。【選択図】      図３
2004293820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、１つの入口流路と複数の出口流路を有し、前記複数の出口流路のうち、冷媒の流れる出口流路数を切替えて冷媒流量を変更する切替手段と、複数の入口流路が前記切替手段の複数の出口流路にそれぞれ接続され、凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、複数の入口流路と複数の出口流路を有する複数パスで構成され、減圧された冷媒を蒸発させる冷却器と、を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、前記冷却器の出口流路をまとめて１つの流路として前記圧縮機に接続するようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記減圧手段の複数の流路のうちの少なくとも１つを毛細管で構成し、前記複数の流路を前記冷却器の複数の入口流路に接続したことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
少なくとも冷蔵室、冷凍室を備え、前記冷蔵室と前記冷凍室を冷却する場合と、前記冷凍室のみを冷却する場合とで、前記減圧手段の複数の流路を前記切替手段により切替えて冷媒流量を変更する制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記冷却器により生成された冷気を庫内に送風するファンを備え、前記切替手段の複数の出口流路を切替えて冷媒流量を変更する場合には、前記ファンの回転速度、または前記圧縮機の回転速度を変更するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記減圧手段の複数の流路のうちの少なくとも１つと、前記冷却器との間に第２の減圧手段を設置して前記冷却器へ流れる冷媒流量を制御するようにしたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記切替手段を、複数の出口流路のうちの少なくとも１つの出口流路の流路面積を複数段階またはリニアに変更可能なようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項７】
前記冷却器と前記圧縮機との間に冷媒を貯留するヘッダを設け、前記冷却器と前記ヘッダとの間に前記ヘッダから前記冷却器への冷媒の逆流を防止する逆止弁を接続するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ファン装置によって冷気を庫内に強制循環させる強制循環式の冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷蔵庫は、冷蔵室と冷凍室にそれぞれ蒸発器および冷気循環ファンを配置し、各蒸発器がキャピラリを接続されて配置され、各蒸発器への冷媒流路を切替えて冷蔵室と冷凍室を交互に冷却しているものがある。（たとえば、特許文献１参照）
【０００３】
また、冷蔵庫では無く分野が異なるが、空気調和機としては、室内熱交換器および室外熱交換器の流路を、冷房時と暖房時の負荷の大きさを冷房時時と暖房時ごとに圧縮機の回転数により判断して切替え弁を使用して室内熱交換器および室外熱交換器のパスを１パス状態と２パス状態に切替えて効率改善を図ったものがある。（たとえば、特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１９０５８０号公報
【特許文献２】
特開平９−２６４６１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来は上述のように構成されているので、特許文献１に記載された冷蔵庫では、冷却用の熱交換器が２つ必要であり、またそれぞれの熱交換器の冷媒流量は固定されているため、低負荷時では冷却過剰となり、そのため入力が大きくなり消費電力もその分大きくなっていた。
【０００６】
また、特許文献２記載の空気調和機では、圧縮機の回転数に応じて負荷の大きさを検出しており、圧縮機の回転数ごとのテーブルなどが必要であり、制御が複雑であり、コストが高くなり、また、信頼性が低下する要因の１つとなっていた。また、熱交換器内の冷気の流れ位置を考慮していないため、熱交換が有効に利用できず効率が悪かった。
【０００７】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、消費エネルギーの小さい冷蔵庫を得ることを目的とする。また、冷却器の適正な冷却を行うことにより無駄な冷却を行わない低消費電力な冷蔵庫を得ることを目的とする。また、熱交換を有効に行い、熱交換性能が良好な冷却器や冷蔵庫を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷蔵庫は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、１つの入口流路と複数の出口流路を有し、複数の出口流路のうち、冷媒の流れる出口流路数を切替えて冷媒流量を変更する切替手段と、複数の入口流路が切替手段の複数の出口流路にそれぞれ接続され、凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、複数の入口流路と複数の出口流路を有する複数パスで構成され、減圧された冷媒を蒸発させる冷却器と、を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、冷却器の出口流路をまとめて１つの流路として圧縮機に接続するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の正面図、図２はこの発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の縦断面図である。
【００１０】
図１、図２において、１は冷凍サイクルに接続され冷媒を圧縮する圧縮機、２は圧縮機１で吐出された冷媒を凝縮する凝縮器、３は凝縮機２にて凝縮された冷媒を減圧する減圧手段であり、毛細管３ａ、３ｂで構成されている。４は毛細管３にて減圧された冷媒を蒸発させる冷却器、５は冷却器４と圧縮機１との間に接続され、余剰冷媒を収納するヘッダ、６は冷却器４に着霜した霜を除去する霜取りヒータ、７は冷却器４にて冷却された冷気を庫内に循環させるファン、８はファングリルである。
【００１１】
９ａは切替室用冷気供給ダクトに設けられ、切替室への冷気の供給量を制御する切替室用ダクトダンパ、９ｂは冷蔵室用冷気供給ダクトに設けられ、冷蔵室への冷気の供給量を制御する冷蔵室用ダクトダンパ、９ｃは製氷室用冷気供給ダクトに設けられ、製氷室への冷気の供給量を制御する製氷室用ダクトダンパである。
【００１２】
１０は冷蔵庫を構成する箱体、１１は凝縮器２と毛細管３との間に接続されたドライヤ、１２ａは冷蔵室、１２ｂはチルド室、１３は切替室、１４は野菜室、１５は冷凍室、１６は製氷室、１７は冷蔵室冷気吹出し口、１８は切替室冷気吹出し口、１９は切替室冷気戻り口、２０は製氷室冷気吹出し口、２１は製氷室冷気戻り口、２２は冷凍室冷気吹出し口、２３は冷凍室冷気戻り口、２４はドレンパイプ、２５は毛細管３ａと毛細管３ｂとに流れる冷媒量を切替える切替手段である三方切替弁、２６は冷凍室用ダクトダンパである。
【００１３】
３０は冷蔵室の戻り風路（一点鎖線で示している）、３１は製氷室の戻り風路（一点鎖線）、３２は切替室の戻り風路（一点鎖線で示している）、３３は各室（たとえば、冷蔵室１２ａ、切替室１３ａや冷凍室１５などの各室）に設置されている庫内温度検出手段である庫内温度検出サーミスタであり、冷蔵室サーミスタ３３ａ、チルド室サーミスタ３３ｂ、製氷室サーミスタ３３ｃ、切替室サーミスタ３３ｄ、野菜室サーミスタ３３ｅ、冷凍室サーミスタ３３ｆら構成される。また、３４は外気温度検出手段である外気温度検出サーミスタ、３５は蒸発皿である。
【００１４】
また、冷蔵室１２ａの冷気戻り風路３０は冷却器４の前面中央部に戻り、製氷室１６の冷気戻り風路３１、および切替室１３の冷気戻り風路はそれぞれ冷却器４の左右に設置されている。冷却器４は冷蔵庫の奥側中央下部の、ファングリル８と内箱によって形成される冷却器室に設置されている。冷却器４で冷却された冷気がファン７により送風され、各部屋（各貯蔵室１２ａ、１２ｂ、１３、１４、１５、１６など）に設置された温度検出手段である温度検出サーミスタ（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆなど）が所定の温度に達するまで各部屋（各貯蔵室）に冷気を送風する各部屋用（各貯蔵室用）ダクトダンパ（９ａ、９ｂ、９ｃ、２６など）を開状態として各部屋の冷却を行う。
【００１５】
冷凍室温度検出サーミスタ（Ｆサーミスタ）３３ｆにより検出される温度に基づいて圧縮機１、各部屋用（各貯蔵室用）ダクトダンパ（９ａ、９ｂ、９ｃ、２６など）、冷却ファン７の運転／停止の制御を行う。このとき冷蔵庫の外面に取り付けられた外気温度検出手段である外気温度検出サーミスタ３４により外気温度を検出して、圧縮機１の起動時の回転数やファン７の回転速度を決定する。圧縮機１が起動した後、各室風路に設置された各貯蔵室用ダクトダンパ（９ａ、９ｂ、９ｃ、２６など）の開閉弁（バッフル）が各貯蔵室用サーミスタの検出する温度の基づいてモータ駆動により開閉制御される。
【００１６】
冷凍室温度検出サーミスタ３３ｆの温度が所定の第１温度である−１７℃以上であると検出されると、制御基板のマイコンからモータ駆動部に信号が送られバッフルを開けて冷凍室１５に冷気を流すようにする。冷凍室１５が十分に冷却されて冷凍室サーミスタ３３ｆの温度が所定の第２温度であるー２１℃以下であると検出されると、マイコンから信号が送られバッフルを閉じて冷凍室１５への冷気送風を遮断する。他の貯蔵室用ダクトダンパ（９ａ、９ｂ、９ｃなど）もこの冷凍室用ダクトダンパ２６と構造、動作ともに同じであり、バッフルを開閉させるための所定温度が異なるだけであり、各貯蔵室用温度検出手段により検出した温度に基づいて開閉弁であるバッフルを開閉制御している。
【００１７】
図３は本実施の形態を表す冷却器を用いた冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル図である。本実施の形態では、凝縮器２の後流側に三方切替弁２５が接続されており、三方切替弁２５の出口側に減圧手段である複数の毛細管３ａ、３ｂが並列に接続され、１つの冷却器４に接続されており、冷却器４は入口流路が複数（たとえば２つ）、出口流路が複数（たとえば２つ）の複数パス（たとえば２パス）構造となっている。
【００１８】
また、複数の毛細管３ａ、３ｂはそれぞれ冷却器４の別々の入口から流入し、冷却器４の内部あるいは冷却器４を出たところで一つの流路にまとめられてヘッダ５に接続されている。この冷却器４の出口側に取りつけられるヘッダ５は、外気変動や庫内負荷などにより圧縮機１の回転数が変化して冷媒循環量が変化するため、冷媒循環量の調整を行う液溜めとして設置している。基本的には負荷が大きい場合には圧縮機１の回転数が大きくなるためヘッダ５の中には冷媒があまり多く存在しないが、負荷が小さい場合にはその逆にヘッダ５の中には多く冷媒が溜まる。
【００１９】
また、図４、図５は図１、図２に示された冷却器４を説明するための図であり、図４は冷却器の側面図、図５は冷却器の斜視図である。図４、図５において、４ａは冷却器４のフィン、４ｂ、４ｃは冷却器４の冷媒配管であり、冷媒配管４ｂ、４ｃに対してフィン４ａが直交するように構成されたプレートフィンチューブ型の冷却器である。ここで、本実施の形態の冷却器４は、たとえば冷媒配管４ｂ、４ｃの外径が６．３５ｍｍ、冷媒配管４ｂの配管肉厚が０．５ｍｍ、フィン４ａは縦２２０ｍｍ×幅７５ｍｍ、フィン厚さは０．２ｍｍである。本実施の形態では、空気の流れ方向に対して垂直方向に２列、平行に１０段、フィンに直交するように冷媒配管を設置している。
【００２０】
本実施の形態では、冷却器４は一端に複数（たとえば二つ）の入口部が設けられており、冷却器４内をこの入口部から複数の配管（たとえば二つの配管４ｂ、４ｃ）が他端側に向かって配置されている。そして、他端側の冷却器４内あるいは冷却器４を出たあとで、複数の配管（たとえば二つの配管４ｂ、４ｃ）は一つの配管４ｄにまとめられてヘッダ５へと接続される。冷却器４の複数の入口配管（たとえば二つの配管４ｂ、４ｃ）は、切替手段である三方切替弁２５の出口側に接続されている減圧手段である複数の毛細管３ａ、３ｂとにそれぞれ接続されており、この三方切替弁２５により複数の毛細管の流路の切替制御を行う。（たとえば▲１▼毛細管３ａのみ開（冷媒を流す）、▲２▼毛細管３ｂのみ開（冷媒を流す）、▲３▼毛細管３ａ、３ｂの両方開、▲４▼毛細管３ａ、３ｂの両方閉、の４つの開閉パターンの制御を行う。）
【００２１】
また、毛細管３ａ、３ｂの内径および長さは、冷蔵庫の大きさ（容量）や圧縮機の大きさ（ストロークボリューム、回転数）などにより決定される。本実施例では、たとえば、４００Ｌクラスの冷凍冷蔵庫の場合は、毛細管３ａに内径０．６ｍｍ、長さ２０００ｍｍ、毛細管３ｂに内径０．７６ｍｍ、長さ２２００ｍｍの毛細管を接続している。毛細管３ａ、３ｂに同じ内径の毛細管を使用してもよく、その場合には同じ長さにせずどちらか一方の長さを変えてやればよい。また、本実施の形態では、冷却器４の配管４ｂが冷蔵庫の手前側（前面側）に、冷却器４の配管４ｃが冷蔵庫の奥側（後面側）になるように（冷蔵庫の前後方向に２列になるように）配置しており、冷却器４の手前側に接続される毛細管３ａの内径を、奥側に接続される毛細管３ｂの内径よりも小さくしている。手前側に接続されている毛細管３ａの内径を細くすることで冷却器４の温度を低くすることが可能となり、入力も低減できる。
【００２２】
図６は、本実施の形態を表す冷蔵庫の冷却器室内の空気の流れの様子を示す図である。図において、図１〜図５と同等部分は同一の符号を付して説明を省略する。冷却器４には冷媒配管４ｂ、４ｃが２パスで設けられており、出口側で１つの配管４ｄにまとめられている。また、冷媒配管４ｂが冷蔵庫の前面側に、冷媒配管４ｃが冷蔵庫の後面側になるように冷却器４が配置されている。
【００２３】
また、８ａはファングリル８側のバイパス風路、１０ａは内箱側のバイパス風路である。冷凍室１５の冷気戻り口２３から流入した冷気の多くは霜取りヒータ６とファングリル８との間を通り、冷却器４によって冷却される。このときファン７の回転速度により冷却器室内の冷気の流れの軌跡が変化し、冷蔵室１２ａを冷却している場合（冷蔵室１２ａの冷気戻り風路３０から冷却器室に冷気が流入している場合には冷気量が多いので冷気は冷却器４の側面から見て中心線よりやや奥側を通って（図６中のＢで表される矢印）各貯蔵室に送風される。冷蔵室１２ａの冷却が終了して冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが閉じている場合（冷蔵室１２ａの冷気戻り風路３０から冷却器室に冷気が流入しない場合）には冷却器４の側面から見て中心線よりやや手前側を通って（図６中のＡで表される矢印）各貯蔵室に送風される。
【００２４】
また、図６にて、冷却器４の前後にバイパス風路８ａ、１０ａを備えているが、これは冷蔵庫の扉開閉などによる湿度の高い外気の侵入、および、食品などの庫内負荷により冷却器４の下部に霜が付着し、着霜量が多くても、バイパス風路８ａ、１０ａを冷気が通過して冷却器４の上部の霜の着霜していない部分に冷気を送り、庫内の各貯蔵室の冷却に支障がないようにしている。
【００２５】
また、バイパス風路８ａ、１０ａの大きさは冷蔵庫の大きさや冷蔵庫の置かれる場所、使い方などによる負荷変動、冷却器４の大きさ、霜取りの制御方法などを考慮して決定される。霜取りにて発生した水はドレンパイプ２４を通じて蒸発皿３５に排出される。この蒸発皿３５は凝縮器２の上側に設置され、冷媒が凝縮する際に発生する熱によって、次回の霜取り制御が入るまでに蒸発皿３５内の水を蒸発させる。また、蒸発皿３５は圧縮機１の設置される機械室に設置されることもあり、この場合は圧縮機１から発生する熱（冷媒を圧縮する際に発生する熱、モータ回転による発熱等）によって蒸発皿３５内の水を蒸発させる。
【００２６】
また、ある一定時間、扉開閉がなく、外気温度もそれほど高くない（およそ２５℃未満）場合のような低負荷時には、ファン７や圧縮機１を低速で回転させるようにして、適度な冷却能力を得るようにしており、過剰な冷却能力による入力が大きくなるなるのを抑制して消費電力を抑え、省エネ運転を行うことによって省エネルギーな冷蔵庫が得られる。
【００２７】
また、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが開いているときは、図中Ｂで示される矢印のように冷却器４の奥側（冷蔵庫後面側）を冷気が流れていくが、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが閉じているときは冷蔵室冷気戻り風路３０より冷気が戻ってこないため冷凍室から戻ってきた冷気のみとなり冷気量が少ないため、冷気は図中Ｂの矢印で示されているように冷却器４の手前側（冷蔵庫前面側）を流れる。
【００２８】
本実施の形態では、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが閉じているときには、三方切替弁２５にて冷媒流路を切り替え、毛細管３ａのみ冷媒を流し冷却器４の手前側（冷蔵庫前面側）のみ冷却することで、冷気（空気）が流れる部分だけに冷媒を流すようにしている。したがって、三方切替弁２５にて冷媒流路を切替えるだけの簡単な構成でありながら、過剰な冷却を行うことがなくなり、圧縮機運転中の入力が低下し消費電力を抑えることができる。また、冷却器４の奥側（冷蔵庫後面側）の冷媒配管４ｃには冷媒は流れないが、手前側の冷媒配管４ｂからの熱伝導である程度は冷却されるため、冷却器室の冷気（空気）の温度が上昇することはなく、食品などが損傷するこもない。
【００２９】
図７は本実施の形態を表す冷蔵庫の別の冷却器の構造を説明するための図である。図において、図１〜図６と同等部分は同一の符号を付して説明は省略する。
図７のように、４５０Ｌ以上の冷凍冷蔵庫などの冷蔵室容積が大きいタイプの場合などには、冷却器４の奥側のパスを２列、手前側のパスを１列にするなどパス数を変更する等して対応すれば、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが開いていて負荷が大きい場合でも十分な冷却能力を得ることができる。
【００３０】
次に、動作について説明する。図８、図９は本実施の形態を表す冷蔵庫の制御動作を説明するための図である。図８は、縦軸が入力（消費電力）変化、圧縮機オン／オフ、ファンオン／オフ、切替弁開／閉、冷凍室用ダンパ開／閉、冷蔵室用ダンパ開／閉、切替室用ダンパ開／閉、製氷室用ダンパ開／閉を表し、横軸は時間推移を表している。また、図９は、横軸は図８と同じ時間間隔での時間数位を表し、縦軸は入力変化、冷却器温度変化、庫内各部屋の温度（冷凍室温度、冷蔵室温度、切替室温度、製氷室温度）の変化を表している。
【００３１】
図８、図９において、図１〜図７と同等部分は同一の符号を付して説明を省略する。冷凍室サーミスタ３３ｆが所定の第１温度である−１７℃以上となり圧縮機１、ファン７が運転を開始し、各室ダクトダンパが開く時間のポイントをｔｏｎ、製氷室１６が十分に冷却され製氷室用ダクトダンパ９ｃが閉じる時間のポイントをｔＩ、同様に切替室用ダクトダンパ９ａが閉じる時間のポイントをｔｓ、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが閉じる時間のポイントをｔｒ、とし、冷凍室サーミスタ３３ｆが所定の第２温度である−２１℃以下となって圧縮機１、ファン７が停止し、冷凍室用ダクトダンパ２６が閉じる時間のポイントをｔｏｆｆとしている。
【００３２】
圧縮機１が停止して冷凍室サーミスタ３３ｆの温度が上昇して所定の第１温度である−１７℃以上になると次のサイクル（ｔｏｎ〜ｔｏｆｆ）を繰り返す。また、本実施の形態では、三方切替弁２５を凝縮器２の後流側に設置して、２本の毛細管３ａ、３ｂを切り替えて冷媒流路を変更するために使用している。この三方切替弁２５による２本の毛細管３ａ、３ｂの切替えは、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂと連動させており、圧縮機１が運転中で冷蔵室ダクトダンパ９ｂが開いているときは、毛細管３ａ、３ｂの両方に冷媒を流すように流路を切り替え、また、圧縮機１が運転中で冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが閉じているときには、負荷が小さくなるため毛細管３ａにのみ冷媒が流れるように流路を切り替える。圧縮機１が停止中では、毛細管３ａ、３ｂの両方ともに冷媒が流れないように流路を切り替えている。
【００３３】
本実施の形態では、冷蔵室１２ａと冷凍室１５を同時に冷却する場合（図中のｔｏｎ〜ｔｒの状態）、すなわち、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが開状態の場合は毛細管３ａ、３ｂの両方に冷媒が流れるように切替手段である三方切替弁２５の切替え制御し、冷凍室１５のみを冷却する場合（図中のｔｒ〜ｔｏｆｆの状態）、すなわち、冷凍室用ダクトダンパ２６以外の全てのダクトダンパが閉状態の場合（図中のｔｒ〜ｔｏｆｆの状態）には毛細管３ａのみに冷媒が流れるように三方切替弁２５の切替え制御を行っている。毛細管３ａ、３ｂの両方に冷媒が流れる場合は、冷却器４の手前側、奥側ともに冷却されるため全室を冷却するのに必要な冷却能力が確保できる。その後、冷凍室ダクトダンパ２６以外が全て閉状態の場合は、三方切替弁２５にて毛細管３ａのみに冷媒が流れるように三方切替弁２５が切替え制御され、適正な冷却能力が得られ、過剰能力で冷却されることによる入力増加を抑制でき、適正な冷却ができ、しかも低コストな冷蔵庫が得られる。
【００３４】
すなわち、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが閉じて冷凍室１５のみを冷却している場合では、冷却器４の手前側の配管４ｂにのみ冷媒が流れるので、必要な冷却能力を得ながら冷媒流量が小さくでき、入力を低く抑えることができる。このとき、冷凍室１５から戻ってくる冷気も冷却器４の手前側を通るため、冷却器４の余分な部分（この場合では、冷気の流れない冷却器奥側）を冷却する必要がなくなり適性な冷却能力を出すことができる。そのため、従来の冷蔵庫のように冷気が冷却器の手前側しか流れない場合（たとえば冷凍室のみ冷却する場合）に冷却器の手前側の配管４ｂと奥側の配管４ｃの両方に冷媒を流した場合よりも、ｔｒ〜ｔｏｆｆの時間範囲で本実施の形態では入力が低減できる。
【００３５】
従来の冷蔵庫の消費電力量と本実施の形態の冷蔵庫の消費電力量を４００Ｌクラスの冷蔵庫で実際に比較すると、２％〜５％程度だけ本実施の形態の冷蔵庫の方が入力が低くなっている。これにより本発明の省エネ効果は２％〜５％程度あることがわかった。
【００３６】
また、図１０、図１１のように、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが開状態の場合に冷凍室用ダクトダンパ２６を閉状態とし、毛細管３ｂのみ、または毛細管３ａ、３ｂの両方ともに開状態にすることも可能である。図１０、図１１は本実施の形態を表す冷蔵庫の別の制御動作を説明するための図である。図１０、図１１は、縦軸が入力（消費電力）変化、圧縮機オン／オフ、ファンオン／オフ、切替弁開／閉、冷凍室用ダンパ開／閉、冷蔵室用ダンパ開／閉、切替室用ダンパ開／閉、製氷室用ダンパ開／閉を表し、横軸は時間経過を表している。
【００３７】
図１０、図１１において、図１〜図９と同等部分は同一の符号を付して説明を省略する。図１０、図１１においても、冷凍室サーミスタ３３ｆが所定の第１温度である−１７℃以上となり圧縮機１、ファン７が運転を開始し、各室ダクトダンパが開く時間のポイントをｔｏｎ、製氷室１６が十分に冷却され製氷室用ダクトダンパ９ｃが閉じる時間のポイントをｔＩ、同様に切替室用ダクトダンパ９ａが閉じる時間のポイントをｔｓ、冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが閉じる時間のポイントをｔｒ、とし、冷凍室サーミスタ３３ｆが所定の第２温度である−２１℃以下となって圧縮機１、ファン７が停止し、冷凍室用ダクトダンパ２６が閉じる時間のポイントをｔｏｆｆとしている。
【００３８】
冷蔵室用ダクトダンパ９ｂが開状態の場合には冷蔵室１２ａを冷却するため冷却器４に戻る冷気の温度が高くなり必要な冷却能力が大きく、入力も大きくなるが、この間は冷凍室１５を冷却しない（冷気を送らない）ように三方切替弁２５にて毛細管３ａ、３ｂの切替え制御を行うので、冷蔵室１２ａに冷気を多く供給できるようになり、冷蔵室ダクトダンパ９ｂの開状態の時間が短縮され、エネルギー消費が少なくなる。すなわち、本実施の形態では、冷蔵室ダクトダンパ９ｂが開状態の間は冷凍室ダクトダンパ２６を閉状態として冷凍室１５を冷却しないので、冷蔵室１２ａを冷却する時間は短くなるが、冷凍室ダクトダンパ２６を開状態として冷凍室１５を冷却する時間は長くなる。本実施の形態では、圧縮機１の運転開始から停止までの１サイクルの間において、入力の大きい時間（冷蔵室ダクトダンパ９ｂが開状態）と入力の小さい時間（冷凍室ダクトダンパ２６が開状態）の比率を調整することによって、消費エネルギーが小さく、トータルでの入力低減となるように効率的な運転を行う。
【００３９】
さらに図１１のように、毛細管３ｂのみ開状態から毛細管３ａのみ開状態に三方切替弁２５の流路を切替えるときに、冷蔵室１２ａのみを冷却するのに適したファン７の回転速度、圧縮機１の回転速度から冷凍室１５のみを冷却するのに適したファン７の回転速度、圧縮機１の回転速度に変更（回転速度を低下させる）すれば、さらなる効率的な運転が行え、低入力で高効率の冷蔵庫が得られる。
【００４０】
また、図１２のように冷却器４のパスを冷蔵庫の左右方向（横方向）に分けても良い。図１２は本実施の形態を表す冷蔵庫の別の冷却器を説明するための図である。図１２において、図１〜図１１と同等部分は同一の符号を付して説明を省略する。図において、冷却器４の横方向（冷蔵庫の横方向）に入口側から冷媒配管が並列に２パス構造（４ｂ、４ｃ）で配置されており、冷蔵室戻り風路３０が冷却器４の側面側（冷蔵庫に対して横方向）に配置されている。また、冷却器４の出口側では、冷却器４内の冷媒配管４ｂ、４ｃは図１〜図１１でも説明したように一つにまとめられてヘッダ５に接続されている。冷蔵室戻り風路３０を通って冷却室に戻ってくる冷蔵室の戻り冷気は、冷蔵室１２ａを冷却しているため、冷凍室の戻り冷気に比べて温度、湿度が高くなっている。本実施の形態では、冷蔵室の戻り冷気と冷凍室の戻り冷気が冷却器４内を冷蔵庫の側面方向（図中の左右方向）に分かれて通過するようにしている。
【００４１】
すなわち、冷凍室１５の戻り冷気は、冷蔵庫の一側面側（図では冷蔵庫の左方向側）に配置されている冷却器４内の冷媒配管４ｂ側を通過し、冷蔵室１２ａの戻り冷気は、冷蔵庫の他側面側（図では冷蔵庫の右方向側）に配置されている冷却器４内の冷媒配管４ｃ側を通過するように冷蔵室戻り風路３０、および冷凍室戻り風路を配置している。よって、本実施の形態では、冷凍室１５の戻り冷気と冷蔵室１２ａの戻り冷気の通過する冷却器４内の領域を分けることで効率よく冷却することができ、省エネルギーな冷蔵庫を得ることができる。本実施の形態では冷凍室１５の戻り風路と冷蔵室１２ａの戻り風路の配置について説明したが、製氷室１６や切替室１３、チルド室１２ｂ、野菜室１４など、どのような貯蔵室に適応させても同様の効果（省エネルギー）が得られる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器２と、１つの入口流路と複数の出口流路を有し、複数の出口流路のうち、冷媒の流れる出口流路数を切替えて冷媒流量を変更する切替手段２５と、複数の入口流路が切替手段２５の複数の出口流路にそれぞれ接続され、凝縮された冷媒を減圧する減圧手段３（３ａ、３ｂ）と、複数の入口流路と複数の出口流路を有する複数パス４ｂ、４ｃで構成され、減圧された冷媒を蒸発させる冷却器４と、を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、冷却器４の出口流路をまとめて１つの流路４ｄとして圧縮機１に接続するようにしているので、冷却器４への冷気の流れ方に応じて冷却器４への冷媒流路を切替えることができ、（冷却器４の冷気の流れる部分のみ冷媒を流すことができ、）無駄な冷却を行う必要がなくなり、省エネルギーな冷蔵庫が得られる。
【００４３】
また、冷却用の熱交換器が１つであるため、２つ設けている場合よりも低コストで軽重量の冷蔵庫が得られる。また、圧縮機の回転数に応じて負荷の大きさを検出していないので、圧縮機の回転数ごとのテーブルなどが不要であり、制御アルゴリズムが簡単で、低コストな冷蔵庫が得られる。また、制御アルゴリズムが簡単なため、制御アルゴリズムに付随する不良が減少し、信頼性が向上する。また、熱交換器内の冷気の流れ位置を考慮しているため、熱交換が有効に利用でき高効率な冷蔵庫が得られる。
【００４４】
また、減圧手段３の複数の流路３ａ、３ｂのうちの少なくとも１つを毛細管で構成し、複数の流路３ａ、３ｂを冷却器４の複数の入口流路４ｂ、４ｃに接続するようにしているので、減圧手段３が毛細管であるため、低コストな冷蔵庫が得られる。
【００４５】
また、少なくとも冷蔵室１２ａ、冷凍室１５を備え、冷蔵室１２ａと冷凍室１５を冷却する場合と、冷凍室１５のみを冷却する場合とで、減圧手段３の複数の流路３ａ、３ｂを切替手段２５により切替えて冷媒流量を変更する制御を行うようにしたので、冷凍室のみを冷却するような冷気量が少なく冷却器の全面に冷媒を流す必要がない場合に冷却器の冷気の流れる部分のみに冷媒を流すことができ、省エネルギーな冷蔵庫が得られる。また、圧縮機の回転数に応じて負荷の大きさを検出していないので、圧縮機の回転数ごとのテーブルなどが不要であり、制御アルゴリズムが簡単で、低コストである。また、制御アルゴリズムが簡単なため、信頼性が向上する。また、熱交換器内の冷気の流れ位置を考慮しているため、熱交換が有効に利用でき高効率な冷蔵庫が得られる。
【００４６】
また、冷却器４により生成された冷気を庫内に送風するファン７を備え、複数の出口流路を切替えて冷媒流量を変更する場合には、ファン７の回転速度、または圧縮機１の回転速度を変更するようにしているので、冷媒流量に応じたファン７の回転速度、または圧縮機１の回転速度で運転させることができ、省エネルギーな冷蔵庫を得ることができる。
【００４７】
実施の形態２．
図１３、図１４、図１５は本発明の実施の形態２を表す冷蔵庫の別の冷凍サイクルを示した図である。図１３、図１４、図１５において、図１〜図１２と同等部分は同一の符号を付して説明を省略する。図１３において、２７は第２の減圧手段である電磁膨張弁である。冷却器４の構成、および各貯蔵室の戻り風路などの構成は実施の形態１と同等である。冷却器４内の冷媒配管は、入口が２ヶ所、出口はまとめられてて１ヶ所であり、２パスでも２列構造でもよい。本実施の形態では、実施の形態１で説明した冷凍サイクル説明図（図３）において、毛細管３ａと冷却器４との間に冷媒流量路可変の電磁膨張弁２７が接続されている。この電磁膨張弁２７の流量制御を行うようにすることで、実施の形態１よりも細かい流量制御が可能となり、さらなる省エネルギーな冷蔵庫が得られる。
【００４８】
本実施の形態では、三方切替弁２５を凝縮器２の後流側に接続し、２つの出口をそれぞれ毛細管３ａ、３ｂに接続している。そして、この毛細管３ａの後流側に冷媒流量路可変の電磁膨張弁２７が接続されている。そして、電磁膨張弁２７と毛細管３ｂは冷却器４内の配管４ｂ、４ｃにそれぞれ接続され、冷却器４の内部、あるいは冷却器４を出てから１つの配管４ｄにまとめられて、ヘッダ５に接続されている。また、ヘッダ５は圧縮機１に接続され、圧縮機１は凝縮器２に接続されて、冷凍サイクルを構成している。本実施の形態では、電磁膨張弁２７と毛細管３ａを接続しているが、電磁膨張弁２７のみで冷媒流量の制御が可能であれば、毛細管３ａを廃止して電磁膨張弁２７のみを接続してもよい。そうすると、毛細管３ａの分だけ低コストな冷蔵庫が得られる。
【００４９】
以上のように、減圧手段３の複数の流路のうちの少なくとも１つと、冷却器４との間に第２の減圧手段２７を接続して冷却器４へ流れる冷媒流量を制御するようにしたので、減圧手段３のみで冷媒流量制御を行うよりは木目細かな温度制御が可能となり、省エネルギーで高効率な冷蔵庫が得られる。
【００５０】
また、図１４において、２８は入口が１つで、出口が複数のリニア膨張切替弁である。図１４においては、実施の形態１で説明した三方切替弁２５の代わりにリニア膨張切替弁２８を使用している。このリニア膨張切替弁２８は、複数の出口流路のうち、１つあるいは２つ以上の出口の開度（絞り）を複数段階もしくはリニアに調節可能な流量切替可能のリニア膨張切替弁である。本実施の形態では、リニア膨張切替弁２８を凝縮器２の後流側に接続し、開度を複数段階に調節できるリニア制御可能な方の出口を冷却器４の配管３ｃに接続し、他方の側の出口を毛細管３ｂに接続している。そして、この配管３ｃと毛細管３ａは冷却器４内の配管４ｂ、４ｃにそれぞれ接続され、冷却器４の内部、あるいは冷却器４を出てから１つの配管４ｄにまとめられて、ヘッダ５に接続されている。また、ヘッダ５は圧縮機１に接続され、圧縮機１は凝縮器２に接続されて、冷凍サイクルを構成している。
【００５１】
このリニア膨張切替弁２８を使用することで毛細管３ａが不要となり低コストな冷蔵庫が得られる。また、リニアに冷媒流量を変更できるので、木目の細かい温度制御が行え、少エネルギーな冷蔵庫が得られる。ここで、リニア膨張切替弁２８の複数の出口流路の開度（絞り）を全てリニアに制御可能なものであれば、毛細管３ａに加えて毛細管３ｂも不要となり、安価で、木目細かな制御が行え、さらなる省エネルギーな冷蔵庫が得られる。
【００５２】
以上のように、切替手段２５を、複数の出口流路のうちの少なくとも１つの出口流路の流路面積を複数段階またはリニアに変更可能な切替手段２８に変更すれば、リニアに冷媒流量を変更でき、木目の細かい温度制御が行え、少エネルギーな冷蔵庫が得られる。また、切替手段であるリニア膨張切替弁２８の複数の出口流路の全ての流路面積をリニアに制御可能（開度をリニアに制御可能）なものであれば、毛細管３ａや毛細管３ｂが不要となり、安価で、木目細かな制御が行え、さらなる省エネルギーな冷蔵庫が得られる。
【００５３】
また、図１５に示すように逆止弁２９を冷却器４内の配管４ｃの出口側に接続してもよい。図１５において、冷凍サイクルの構成自体は実施の形態１と同じであるが、毛細管３ｂが接続される冷却器４の出口部に逆止弁２９を設置している。
【００５４】
圧縮機１が停止すると冷凍サイクル内で圧力がバランスするときに低圧圧力である冷却器４に冷媒が逆流することがある。この場合、三方切替弁２５を全閉にして両方の毛細管３ａ、３ｂの入口を閉じても毛細管３ａ、３ｂのうち内径の大きい方に逆流する恐れがある。このように冷却器４に冷媒が逆流すると圧縮機１が停止中のため冷却器４の温度が上昇してしまい、圧縮機１を起動させて冷却する必要が生じるため、圧縮機１の停止時間が短くなって運転率が大きくなるため、結果として消費電力が大きくなってしまう。このような状態を防止するために、本実施の形態では、毛細管３ｂの出口側に接続されている冷却器４内の配管４ｃの出口側に逆止弁２９を設けている。すなわち、内径の大きい毛細管３ｂが接続されている側の冷却器４の流路出口に逆止弁２９を設けている。
【００５５】
以上のように、本実施の形態では、冷却器４と圧縮機１との間に冷媒を貯留するヘッダ５を設け、冷却器４とヘッダ５との間にヘッダ５から冷却器４への冷媒の逆流を防止する逆止弁２９を接続するようにしたので、冷却器４に冷媒が逆流せず、圧縮機１が停止中であっても冷却器４の温度上昇が抑制され、圧縮機１の停止時間を長くでき運転率を小さくできる。したがって、結果として消費電力を小さくでき、省エネルギーな冷蔵庫が得られる。
【００５６】
図１３〜図１５にて説明した第２の減圧手段である電磁膨張弁２７、切替手段であるリニア膨張切替弁２８、逆止弁２９を状況に応じて２つ、あるいは３つを組合せて使用すれば、さらなる低コストで省エネルギーな冷蔵庫が得られる。また、本実施の形態の冷凍サイクルの構成や電磁膨張弁２７、リニア膨張切替弁２８、逆止弁２９を実施の形態１と組合せて使用しても、低コストで省エネルギーな冷蔵庫が得られる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の冷蔵庫は、冷却器４への冷気の流れ方に応じて冷却器４への冷媒流路を切替えることができ、（冷却器４の冷気の流れる部分のみ冷媒を流すことができ、）無駄な冷却を行う必要がなくなり、省エネルギーな冷蔵庫が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１を表す冷却器を用いた冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル図である。
【図４】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の冷却器の側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の冷却器の斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の冷却器室内の空気の流れの様子を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の別の冷却器の構造を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の制御動作を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の制御動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の別の制御動作を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の別の制御動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の別の冷却器を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態２を表す冷蔵庫の別の冷凍サイクルを示した図である。
【図１４】本発明の実施の形態２を表す冷蔵庫の別の冷凍サイクルを示した図である。
【図１５】本発明の実施の形態２を表す冷蔵庫の別の冷凍サイクルを示した図である。
【符号の説明】
１  圧縮機、２  凝縮器、３  減圧手段、３ａ、３ｂ  毛細管、４  冷却器、５  ヘッダ、６  霜取りヒータ、７  ファン、８  ファングリル、９ａ  切替室用ダクトダンパ、９ｂ  冷蔵室用ダクトダンパ、９ｃ  製氷室用ダクトダンパ、１０  箱体、１１  ドライヤ、１２ａ  冷蔵室、１２ｂ  チルド室、１３  切替室、１４  野菜室、１５  冷凍室、１６  製氷室、１７  冷蔵室冷気吹出し口、１８  切替室冷気吹出し口、１９  切替室冷気戻り口、２０  製氷室冷気吹出し口、２１  製氷室冷気戻り口、２２  冷凍室冷気吹出し口、２３  冷凍室冷気戻り口、２４  ドレンパイプ、２５  切替手段、２６  冷凍室用ダクトダンパ、２７  第２の減圧手段、２８  切替手段、２９  逆止弁、３０  冷蔵室冷気戻り風路、３１  製氷室冷気戻り風路、３２  切替室冷気戻り風路、３３  各室温度検出手段、３４  外気温度検出手段、３５  蒸発皿。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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