(57)【要約】【課題】冷媒流路切換手段による冷媒流動音を抑えつつ、省エネルギー性能が高い冷蔵庫を提供することを目的とする。【解決手段】圧縮機２４と、減圧手段４５と、冷却器７と、複数の貯蔵室と、この複数の貯蔵室を仕切る仕切部２８、２９、３０と、仕切部２８、２９、３０を加熱する結露防止パイプ４３と、を備えた冷蔵庫において、圧縮機２４と結露防止パイプ４３との間の冷媒流路中に放熱手段４２を備え、冷媒を圧縮機２４、放熱手段４２、結露防止パイプ４３、減圧手段４５、冷却器７、圧縮機２４の順に流す第一の冷媒循環流路と、冷媒を圧縮機２４、放熱手段４２、減圧手段４５、冷却器７、圧縮機２４の順に流す第二の冷媒循環流路と、を備え、第一の冷媒循環流路及び第二の冷媒循環流路をそれぞれ流れる冷媒が液相域となる箇所に、第一の冷媒循環流路と第二の冷媒循環流路を切換える冷媒流路切換手段１０１を設ける。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、減圧手段と、冷却器と、複数の貯蔵室と、該複数の貯蔵室を仕切る仕切部と、該仕切部を加熱する結露防止パイプと、を備えた冷蔵庫において、
前記圧縮機と前記結露防止パイプとの間の冷媒流路中に放熱手段を備え、
前記冷媒を前記圧縮機、前記放熱手段、前記結露防止パイプ、前記減圧手段、前記冷却器、前記圧縮機の順に流す第一の冷媒循環流路と、
前記冷媒を前記圧縮機、前記放熱手段、前記減圧手段、前記冷却器、前記圧縮機の順に流す第二の冷媒循環流路と、を備え、
前記第一の冷媒循環流路及び前記第二の冷媒循環流路をそれぞれ流れる前記冷媒が液相域となる箇所に、前記第一の冷媒循環流路と前記第二の冷媒循環流路を切換える冷媒流路切換手段を設けたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
圧縮機と、減圧手段と、冷却器と、複数の貯蔵室と、該複数の貯蔵室を仕切る仕切部と、該仕切部を加熱する結露防止パイプと、を備えた冷蔵庫において、
前記圧縮機と前記結露防止パイプとの間の冷媒流路中に放熱手段を備え、
前記冷媒を前記圧縮機、前記放熱手段、前記結露防止パイプ、前記減圧手段、前記冷却器、前記圧縮機の順に流す第一の冷媒循環流路と、
前記冷媒を前記圧縮機、前記放熱手段、前記減圧手段、前記冷却器、前記圧縮機の順に流す第二の冷媒循環流路と、を備え、
前記第一の冷媒循環流路を用いた際に、前記結露防止パイプと前記減圧手段との間の冷媒流路中に、前記第一の冷媒循環流路と前記第二の冷媒循環流路を切換える冷媒流路切換手段を設けたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
前記冷媒流路切換手段は、前記第一の冷媒循環流路と前記第二の冷媒循環流路を閉塞状態とするモードを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記放熱手段と前記冷媒流路切換手段との間に、前記結露防止パイプ又は該結露防止パイプをバイパスする前記第二の冷媒循環流路に前記冷媒を分岐させる分岐部を備え、
前記結露防止パイプをバイパスする前記第二の冷媒循環流路の前記分岐部から前記冷媒流路切換手段の間に補助放熱手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記冷却器と前記圧縮機との間の冷媒流路を構成する接続配管と、前記減圧手段とで熱交換するように構成したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００４−９２９３９号公報（特許文献１）及び特開２００１−１５３４９３号公報（特許文献２）がある。
【０００３】
特許文献１には、冷凍温度帯の貯蔵空間と、冷蔵温度帯の貯蔵空間と、冷蔵庫の両側壁に埋め込まれて放熱する凝縮パイプと、開口の周囲に配設され結露を防止するための開口縁凝縮パイプと、この開口縁凝縮パイプを介さずに冷媒を流すバイパス流路を形成するバイパスパイプと、この開口縁凝縮パイプとバイパスパイプに流す冷媒を調節する流路制御手段としての三方弁を備える冷凍冷蔵庫が記載されている（特許文献１段落００１８、図２）。
【０００４】
また特許文献２には、圧縮機と、主凝縮器（放熱器）と、副凝縮器（放熱器）と、キャピラリチューブと、蒸発器と、電動式切換弁とを有し、圧縮機の吐出側には冷媒通路によって主凝縮器の上流側（入口側）が接続され、主凝縮器の下流側（出口側）より分岐した冷媒通路に副凝縮器の上流側（入口側）が接続され、主凝縮器の下流側（出口側）は冷媒通路によって電動式切換弁の第１の入口ポートに接続され、副凝縮器の下流側（出口側）は冷媒通路によって電動式切換弁の第２の入口ポートに接続され、電動式切換弁の出口ポートにはキャピラリチューブ、蒸発器が順に接続され、蒸発器の出口側が冷媒通路によって圧縮機の吸入側に接続された冷蔵庫用の冷凍サイクル装置が記載されている（特許文献２段落００１６、００１７、図１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−９２９３９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の冷蔵庫では、必要に応じて開口縁凝縮パイプをバイパスさせることで、必要以上に開口縁凝縮パイプから庫内に熱が流入することを防止している。
【０００７】
しかしながら、圧縮機から放出される冷媒は、凝縮パイプと開口縁凝縮パイプを通過する際に、外部に熱を放出して過熱ガス域（気相域）、気液二相域、液相域へと順番に相変化していく。基本的には開口縁凝縮パイプ途中で冷媒が液相域に達するため、凝縮パイプと結露防止パイプの間に三方弁を設けて開口縁凝縮パイプで放熱を行う場合、三方弁内部の冷媒の状態は気相域あるいは気液二相域の状態であり、三方弁を通過する際に冷媒流動音が大きくなりやすく、ユーザーに不快感を与える恐れがある。特許文献１では、この冷媒の状態は考慮されておらず、切換手段（三方弁）の設置箇所に関する配慮はされていなかった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の冷凍サイクル装置は、凝縮器及び副凝縮器に関する具体的な記載がない。すなわち、副凝縮器を結露防止パイプとする記載はなく、冷凍サイクルにおける放熱量を調整する手段として凝縮器の一部をバイパスさせる手段を備えたものである。このような手段は、恒温培養槽のように槽内の温度変動を例えば１℃以内に抑える必要のある製品や、冷蔵庫の庫内と庫外の温度差が極端に少ない場合、例えば冷蔵庫起動直後等の放熱量調整には有効であるが、冷蔵庫の通常の冷却運転（貯蔵室が目標温度まで冷却されて庫内と庫外の温度差が大きい状態）においては、放熱量を低減させても省エネルギー性能は向上し難い。
【０００９】
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、冷媒流路切換手段による冷媒流動音を抑えつつ、省エネルギー性能が高い冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、圧縮機と、減圧手段と、冷却器と、複数の貯蔵室と、該複数の貯蔵室を仕切る仕切部と、該仕切部を加熱する結露防止パイプと、を備えた冷蔵庫において、前記圧縮機と前記結露防止パイプとの間の冷媒流路中に放熱手段を備え、前記冷媒を前記圧縮機、前記放熱手段、前記結露防止パイプ、前記減圧手段、前記冷却器、前記圧縮機の順に流す第一の冷媒循環流路と、前記冷媒を前記圧縮機、前記放熱手段、前記減圧手段、前記冷却器、前記圧縮機の順に流す第二の冷媒循環流路と、を備え、前記第一の冷媒循環流路及び前記第二の冷媒循環流路をそれぞれ流れる前記冷媒が液相域となる箇所に、前記第一の冷媒循環流路と前記第二の冷媒循環流路を切換える冷媒流路切換手段を設けた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷媒流路切換手段による冷媒流動音を抑えつつ、省エネルギー性能が高い冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に関わる冷蔵庫の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】冷蔵庫の冷気ダクトや冷気吹き出し口の配置などを示す正面模式図である。
【図４】実施例１に関わる冷蔵庫の機械室内部構成を背面から見た際の模式図である。
【図５】実施例１の冷蔵庫における側面放熱パイプ、結露防止パイプの配設位置を示す模式図である。
【図６ａ】実施例１の冷蔵庫における仕切り壁の前面部近傍の断面模式図である。
【図６ｂ】実施例１の冷蔵庫における仕切り壁の前面部近傍の断面模式図である。
【図６ｃ】実施例１の冷蔵庫における仕切り壁の前面部近傍の断面模式図である。
【図７】実施例１の冷蔵庫における冷凍サイクル（冷媒流路）構成を示す図である。
【図８】実施例１の冷蔵庫における、冷媒流路を切換える時間割合と相対湿度との関係を説明する図である。
【図９ａ】実施例１の冷蔵庫における圧縮機からキャピラリチューブまでの配管内部の冷媒の状態を模式的に示した図である。
【図９ｂ】実施例１の冷蔵庫における圧縮機からキャピラリチューブまでの配管内部の冷媒の状態を模式的に示した図である。
【図１０】実施例１の冷蔵庫における冷却運転の一例を示すタイムチャートである。
【図１１】図７の三方弁に換えて二方弁を用いた冷媒流路の冷凍サイクル構成を示す図である。
【図１２】比較例の冷蔵庫における冷凍サイクル構成を示す図である。
【図１３ａ】比較例の冷蔵庫における圧縮機からキャピラリチューブまでの配管内部の冷媒の状態を模式的に示した図である。
【図１３ｂ】比較例の冷蔵庫における圧縮機からキャピラリチューブまでの配管内部の冷媒の状態を模式的に示した図である。
【図１４】比較例の冷蔵庫における第三の冷媒流路使用時のモリエル（圧力−比エンタルピ）線図である。
【図１５】実施例２の冷蔵庫における側面放熱パイプ、背面放熱パイプ、結露防止パイプの配設位置を示す模式図である。
【図１６】実施例２の冷蔵庫における冷凍サイクル構成を示す図である。
【図１７】実施例３の冷蔵庫における冷凍サイクル構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
（実施例１）
本発明に関わる冷蔵庫の実施例１を、図１から図８を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に関わる冷蔵庫の正面図である。実施例１の冷蔵庫１は、食品貯蔵室として上方から冷蔵室２、下段冷凍室５、野菜室６を備えている。また、冷蔵室２と下段冷凍室５との間に、製氷室３と上段冷凍室４が同じ高さ位置に左右に配置されている。なお、以下では製氷室３と上段冷凍室４と下段冷凍室５の総称として、冷凍温度帯室６０を用いる場合があり、冷蔵室２と野菜室６の総称として冷蔵温度帯室６１を用いる場合がある。
【００１６】
冷蔵室２は前面側に左右に分割された観音開きの冷蔵室扉２ａ、２ｂを備え、製氷室３と、上段冷凍室４と、下段冷凍室５と、野菜室６は、それぞれ引き出し式の製氷室扉３ａ、上段冷凍室扉４ａ、下段冷凍室扉５ａ、野菜室扉６ａを備えている。
【００１７】
冷蔵庫１の庫内は、上仕切り壁２８により、冷蔵室２と冷凍温度帯室６０とに断熱的に隔てられ、下仕切り壁２９により、冷凍温度帯室６０と野菜室６とに断熱的に隔てられている。ここで、製氷室３、上段冷凍室４、及び下段冷凍室５間を断熱的に隔てる仕切りは設けられていないが、扉３ａ、４ａ、５ａのそれぞれの内面に周状に設けたシール部材の着磁面を形成して、扉３ａ、４ａ、５ａのそれぞれの隙間から庫外への冷凍温度帯室６０内空気の漏れを防止する冷凍温度帯室仕切り壁３０が備えられている。
【００１８】
また、冷蔵庫１は、各扉の開閉状態をそれぞれ検知する扉センサ（図示せず）と、所定時間以上、例えば１分間、扉を開放状態であると判定した場合に使用者に報知するアラーム（図示せず）と、冷蔵室２や野菜室６の温度設定や冷凍温度帯室６０の温度設定をする温度設定器（図示せず）等を備えている。扉２ａ、２ｂを回動可能に冷蔵庫１に固定する扉ヒンジが冷蔵庫上部に設けてあり、扉ヒンジは扉ヒンジカバー１１０で覆われている。少なくとも左右いずれかの扉ヒンジカバー１１０の内部には、庫外の温度及び湿度を検知する外気温度センサ１１１、外気湿度センサ１１２を設けている。なお、本実施例で扉ヒンジカバー１１０の内部に外気温度センサ１１１、外気湿度センサ１１２を設けているのは、冷蔵庫１本体からの温度影響を直接受けにくくして、周囲温度及び周囲湿度を検知するためである。なお、外気温度センサ１１１、外気湿度センサ１１２の設置箇所はこれに限るものではなく、冷蔵庫１本体からの温度影響を直接受けずに、冷蔵庫１設置環境の周囲温度及び周囲湿度を適切に検知できる場所であればよい。
【００１９】
図２は、冷蔵庫の庫内の構成を示す図１のＡ−Ａ断面図である。冷蔵庫１の庫内と庫外は、外箱１ａと内箱１ｂの間に例えば発泡ポリウレタンなどの発泡断熱材を充填することにより形成される断熱箱体１０によって、隔てられている。また、冷蔵庫１の断熱箱体１０には真空断熱材２６を実装している。
【００２０】
扉２ａ、２ｂの庫内側には複数の扉ポケット３２が備えられている。また、冷蔵室２は複数の棚３６により縦方向に複数の貯蔵スペースに区画されている。上段冷凍室４、下段冷凍室５及び野菜室６には、それぞれ各室の前部に備えられた扉と一体に引き出される収納容器４ｂ、５ｂ、６ｂを設けており、各扉の取手部（図示せず）に手を掛けて手前側に引き出すことにより収納容器４ｂ、５ｂ、６ｂを引き出せるようになっている。図１に示す製氷室３にも同様に、製氷室扉３ａと一体に引き出される収納容器（図２中の符号３ｂ）を設け、製氷室扉３ａの取手部（図示せず）に手を掛けて手前側に引き出すことにより、収納容器３ｂを引き出せるようになっている。なお、上段冷凍室４は、急速冷凍室として使用できるように構成されている。急速冷凍性能の向上のために、上段冷凍室４の収納容器４ｂにはアルミトレー（図示せず）が備えられており、冷凍速度を向上させるようになっている。
【００２１】
また、冷蔵庫１は冷凍温度帯室６０の略背部に、冷却器収納室８を区画形成されている。冷却器７は下段冷凍室５の略背部に配置され、冷却器収納室８内に備えられている。冷却器７と熱交換して冷やされた空気は、冷却器７の上方に設けられた庫内ファン９により、冷蔵室ダクト１１を介して冷蔵室２に送られ、野菜室ダクト（図示せず）を介して野菜室６に送られる。また、同様にこの冷却器７で冷やされた空気は、冷凍室ダクト１３を介して製氷室３と、上段冷凍室４と、下段冷凍室５の各室へ送られる。各室への送風は、後述する各室に設けた温度センサと連動して、冷蔵室ダンパ５０、野菜室ダンパ５１（図３参照）、冷凍室ダンパ５２の開閉により制御している。なお野菜室６が過度に低温となった場合は、野菜室６に設けた野菜室電気ヒータ（図示せず）を通電することにより野菜室６を加熱する。
【００２２】
冷蔵庫１は、正面から見て冷却器７の左上部に冷却器温度センサ３５、冷蔵室２に冷蔵室温度センサ３３、野菜室６に野菜室温度センサ３３ａ、下段冷凍室５に冷凍室温度センサ３４をそれぞれ備えている。これら冷却器温度センサ３５、冷蔵室温度センサ３３、野菜室温度センサ３３ａ、冷凍室温度センサ３４は、それぞれ冷却器７の温度、冷蔵室２の温度、野菜室６の温度、下段冷凍室５の温度を検知できるように構成されている。さらに前述のように、冷蔵庫１は庫外の温度を検知する外気温度センサ１１１と外気湿度センサ１１２も備えている。
【００２３】
冷蔵庫１は、天井壁上面側にＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、インターフェース回路等を搭載した制御基板３１を配置している。制御基板３１は、前述した外気温度センサ１１１、外気湿度センサ１１２、冷却器温度センサ３５、冷蔵室温度センサ３３、野菜室温度センサ３３ａ、冷凍室温度センサ３４、各扉の開閉状態をそれぞれ検知する前述した扉センサ、温度設定器等と接続されている。これらの出力値と前述のＲＯＭに予め記録したプログラムを基に、前述のＣＰＵは、圧縮機２４のＯＮ／ＯＦＦ等の制御、後述する三方弁１０１（図４参照）の制御、冷蔵室ダンパ５０、野菜室ダンパ５１、及び冷凍室ダンパ５２を個別に駆動させるそれぞれのアクチュエータ（図示せず）の制御、庫内ファン９のＯＮ／ＯＦＦ制御や回転速度制御、前述した扉の開放状態を報知するアラームのＯＮ／ＯＦＦ等の制御を行う。
【００２４】
また、冷却器７の下方に、冷却器７に付着した霜を除霜運転時に加熱する除霜ヒータ２２を設置している。除霜によって生じた除霜水は、冷却器収納室８の下部に備えられた樋２３に流入した後に、排水管２７を介して後述する機械室１９に配された蒸発皿２１に達して、庫外放熱器４１（図４参照）と圧縮機２４の熱により蒸発する。
【００２５】
図３は、庫内の冷気ダクトや冷気吹き出し口の配置を示す正面模式図である。冷蔵室ダンパ５０が開状態の時、冷却器７で熱交換された冷気は、庫内ファン９により昇圧され、冷蔵室ダクト１１を経て多段に設けられた吹き出し口２ｃから冷蔵室２に送られる。冷蔵室２を冷却した冷気は、冷蔵室２内の背面下部に形成された冷蔵室冷気戻り口２ｄから、冷蔵室戻りダクト１６を介して冷却器収納室８に戻り、再び冷却器７で冷却される。
【００２６】
野菜室ダンパ５１が開状態の時、冷却器７で熱交換された冷気は、庫内ファン９により昇圧され、野菜室ダクト（図示せず）を介して、野菜室６の背面右側上部に設けられた野菜室吹き出し口６ｃから野菜室６に流入して野菜室６を冷却する。野菜室６を冷却した冷気は、下仕切り壁２９の下部左前方に設けられた野菜室戻り口６ｄから、野菜室戻りダクト１８（図２参照）を介して冷却器収納室８に戻り、再び冷却器７で冷却される。
【００２７】
また、冷凍室ダンパ５２が開状態のときには、冷却器７で熱交換された冷気が庫内ファン９により昇圧され、冷凍室ダクト１３を経て各吹き出し口３ｃ、４ｃ、５ｃからそれぞれ製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５へ送風される。そして、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５を冷却した冷気は、冷凍室戻り口１７から冷却器収納室８に戻り（図２参照）、再び冷却器７で冷却される。なお、冷凍温度帯室６０の吹き出し口３ｃ、４ｃ、５ｃは、ここではそれぞれ製氷室３で１個、上段冷凍室４で１個、下段冷凍室５で５個としているがこれに限定されるものではない。
【００２８】
図４は、実施例１に関わる冷蔵庫の機械室内部構成を背面から見た際の模式図である。冷蔵庫１は、図２に示すように断熱箱体１０の外側で、冷蔵庫１の野菜室６背面下部、冷却器収納室８の下部に機械室１９を備えている。機械室１９には左から順に、後述する三方弁１０１、圧縮機２４、庫外ファン４１ａ、後述する庫外放熱器４１を配設しており、また圧縮機２４の上部で排水管２７の下部に蒸発皿２１を備えている。また機械室１９は両側面に機械室開口部１９ａ、１９ｂを備えており、機械室開口部１９ａ、１９ｂから機械室１９内に外気が出入りできる構造としている。冷却運転時、高温となる圧縮機２４及び庫外放熱器４１は、庫外ファン４１ａを駆動して機械室開口部１９ａから取り入れた庫外空気によって放熱している。この放熱により昇温された空気は機械室開口部１９ｂから外部に排出される。蒸発皿２１は、除霜後に排水管２７から滴下する水を貯め、この水は機械室１９内の熱により気化され、機械室開口部１９ｂから外気に放出される構造となっている。
【００２９】
図５は、実施例１に関わる冷蔵庫における側面放熱パイプ４２と結露防止パイプ４３の配設位置を示す図である。本実施の形態例の冷蔵庫１は、後述する側面放熱パイプ４２を、図５中に点線で示す冷蔵庫１の側面側の外箱１ａと内箱１ｂとの間であって、外箱１ａ面に接するように配設されている。外箱１ａは鋼板製であり、外箱１ａ外表面から庫外空気に良好に放熱することができる。また図５中に一点鎖線で示す結露防止パイプ４３は、上仕切り壁２８、下仕切り壁２９、冷凍温度帯室仕切り壁３０の前方に配設されている。
【００３０】
結露防止パイプ４３近傍の詳細を図６ａ、図６ｂ、図６ｃに示す。図６ａは、実施例１の冷蔵庫における仕切り壁の前面部近傍の断面模式図であり、実施例１結露防止パイプ４３近傍の冷凍温度帯室仕切り壁３０の前面部近傍の断面を模式的に示す図２の拡大図である。冷凍温度帯室仕切り壁３０の内部に、圧縮機２４から吐出する高温冷媒が流れる結露防止パイプ４３が設けられ、この結露防止パイプ４３は冷凍温度帯室仕切り壁３０の前面部に設けた仕切りカバー３０ａの近傍に設けられている。なお本実施の形態例に関わる冷蔵庫１の仕切りカバー３０ａは、熱伝導性を高めるために鋼板製としている。
【００３１】
仕切りカバー３０ａの表面とその周囲空気は、冷凍温度帯室仕切り壁３０が設けられている約−１８℃の冷凍温度帯室６０により冷やされて低温となるため、冷蔵庫周囲が高湿となっていた場合、仕切りカバー３０ａ近傍の空気中の水分によって仕切りカバー３０ａの表面に結露が発生することがある。この結露を回避するために結露防止パイプ４３に高温の冷媒を流し、仕切りカバー３０ａと冷媒とで熱交換させ、図中の９３で示す熱の流れ（結露防止パイプ４３から外部へ伝わる熱の流れ）で仕切りカバー３０ａを加熱している。図６ｂは、実施例１に関わる冷蔵庫の結露防止パイプ４３近傍の上仕切り壁２８の前面部近傍の断面、図６ｃは、実施例１に関わる冷蔵庫の結露防止パイプ４３近傍の下仕切り壁２９の前面部近傍の断面を模式的に示す図２の拡大図である。上仕切り壁２８、下仕切り壁２９も図６ａで示した冷凍温度帯室仕切り壁３０と同様の構成となっており、各仕切り壁２８、２９の内部で、かつ前面部に設けた仕切りカバー２８ａ、２９ａの近傍となる箇所に結露防止パイプ４３を設け、仕切りカバー２８ａ、２９ａの結露を抑制している。
【００３２】
一方で、隣接した物体及び物質の間に温度差があると熱交換が生じることを考えると、各仕切り壁に設けた結露防止パイプ４３内の冷媒は、各仕切り壁２８、２９、３０に隣接した冷蔵室２、冷凍温度帯室６０、野菜室６内の空気とも熱交換を行う。すなわち結露防止パイプ４３により、図中の９４で示す熱の流れ（結露防止パイプ４３から貯蔵室内側へ伝わる熱の流れ）で冷蔵室２、冷凍温度帯室６０、野菜室６内の空気と、結露防止パイプ４３内の冷媒とで熱交換し、庫内を加熱する。その結果、この結露防止パイプ４３により庫内に流入した熱を改めて冷却する必要が生じるため、省エネルギー性能の低下を招く。
【００３３】
そこで本実施例の冷蔵庫１では、結露防止パイプ４３による加熱量を調整できるように冷凍サイクルを構成している。図７は、実施例１に関わる冷蔵庫の冷凍サイクル（冷媒流路）の構成を示す図である。本実施例の冷蔵庫１では、圧縮機２４、庫外放熱器４１、側面放熱パイプ４２、結露防止パイプ４３、ドライヤ４４、キャピラリチューブ４５、冷却器７、気液分離器４６を備え、また冷媒分岐部１００と、冷媒流路を制御する三方弁１０１を備えており、これらは符号７２から８２で示す冷凍サイクルを構成する各部材を接続する接続配管で接続されている。以下、接続配管７２から８１をまとめて、接続配管７１と称する場合がある。
【００３４】
なお、本実施の形態例の冷蔵庫１は冷媒にイソブタンを用いている。
【００３５】
冷媒分岐部１００は３つの接続配管７４、７５、７６と接続し、この冷媒分岐部１００に接続された３つの接続配管７４、７５、７６を常に連通状態とする部材である。三方弁１０１は、１０１ｉ_Ａ、１０１ｉ_Ｂで示す２つの流入口と、１０１ｏで示す流出口を備え、２つの流入口１０１ｉ_Ａ、１０１ｉ_Ｂのうち何れかの流入口と、流出口１０１ｏとを連通させる部材である。さらに本実施の形態例の三方弁１０１では、流出口１０１ｏを、流入口１０１ｉ_Ａ、１０１ｉ_Ｂのどちらの流入口とも連通しない状態として冷媒流路を閉塞することもできる部材としている。なお、以下では流入口１０１ｉ_Ａと流出口１０１ｏを連通とした状態をＡ状態、流入口１０１ｉ_Ｂと流出口１０１ｏを連通とした状態をＢ状態とし、流入口１０１ｉ_Ａ、１０１ｉ_Ｂのどちらの流入口とも連通しない状態をＣ状態とする。
【００３６】
次に各構成部材の接続関係について説明する。接続配管７２は圧縮機２４の吐出口と庫外放熱器４１とを、接続配管７３は庫外放熱器４１と側面放熱パイプ４２とを、接続配管７４は側面放熱パイプ４２と冷媒分岐部１００とをそれぞれ接続している。冷媒分岐部１００は、その他に接続配管７５及び接続配管７６と接続している。
【００３７】
接続配管７５は冷媒分岐部１００と結露防止パイプ４３とを接続している。結露防止パイプ４３は、他端に接続配管７７により三方弁１０１の流入口１０１ｉ_Ａと接続している。また冷媒分岐部１００と接続している接続配管７６の他端は、三方弁１０１の流入口１０１ｉ_Ｂと接続している。
【００３８】
また、接続配管７８は三方弁１０１の流出口１０１ｏとドライヤ４４とを、接続配管７９はドライヤ４４とキャピラリチューブ４５とを、接続配管８０はキャピラリチューブ４５と冷却器７とを、接続配管８１は冷却器７と気液分離器４６とを、接続配管８２は気液分離器４６と圧縮機２４とをそれぞれ接続している。
【００３９】
以上が、本実施例の冷蔵庫１の冷凍サイクル構成である。次に三方弁１０１を流入口１０１ｉ_Ａと流出口１０１ｏを連通状態、すなわちＡ状態として形成する第一の冷媒循環流路Ａについて説明する。
【００４０】
圧縮機２４により高温高圧となった冷媒は、接続配管７２、７３を介し、庫外放熱器４１、側面放熱パイプ４２に流入し、これらにより放熱される。その後、冷媒は接続配管７４を介して冷媒分岐部１００に流入する。ここで三方弁１０１は流入口１０１ｉ_Ａと流出口１０１ｏを連通状態としており、接続配管７６は通過できないため、冷媒分岐部１００に流入した冷媒は、接続配管７５を介して結露防止パイプ４３に流入し、この結露防止パイプ４３においても放熱する。この放熱により仕切りカバー２８ａ、２９ａ、３０ａ（図６ａ、図６ｂ、図６ｃ参照）を加熱し、その後、冷媒は接続配管７７を介し、三方弁１０１に流入する。
【００４１】
三方弁１０１では流入口１０１ｉ_Ａと流出口１０１ｏを連通しているため、冷媒は接続配管７８、７９を介し、ドライヤ４４、キャピラリチューブ４５に流入し、このキャピラリチューブ４５にて減圧される。減圧された冷媒は接続配管８０を介して冷却器７に流入し、冷却器７にて蒸発・吸熱する。吸熱した冷媒は接続配管８１、気液分離器４６、接続配管８２を介して圧縮機２４に戻る。
【００４２】
次に三方弁１０１を流入口１０１ｉ_Ｂと流出口１０１ｏを連通状態、すなわちＢ状態として形成する第二の冷媒循環流路Ｂについて説明する。
【００４３】
第一の冷媒循環流路Ａ同様に、圧縮機２４により高温高圧となった冷媒は、各接続配管７１を介し庫外放熱器４１、側面放熱パイプ４２により放熱しながら冷媒分岐部１００に流入する。ここで三方弁１０１は流入口１０１ｉ_Ｂと流出口１０１ｏを連通状態としているため、冷媒分岐部１００に流入した冷媒は、接続配管７６を介して三方弁１０１に流入する。その後は第一の冷媒循環流路Ａと同様に、接続配管７８〜８２を介して、ドライヤ４４、キャピラリチューブ４５、冷却器７、気液分離器４６に流入しながら、圧縮機２４に戻る。
【００４４】
以上のように、本実施の形態例の冷蔵庫１は、結露防止パイプ４３に冷媒を流す流路と流さない流路、すなわち第一の冷媒循環流路Ａを流れる状態と第二の冷媒循環流路Ｂを流れる状態とを設けており、これらを切換えることができる。これにより結露防止パイプ４３の加熱量を調整する。
【００４５】
前述のように、結露防止パイプ４３による放熱は、仕切りカバー２８ａ、２９ａ、３０ａ（図６ａ、図６ｂ、図６ｃ参照）の結露の抑制に有効であるが、庫内を加熱することになるため、省エネルギー性能の低下を招く。そこで、結露が生じ易い周囲環境が高温高湿の場合、第一の冷媒循環流路を流れる状態を用いる時間の割合を長くして結露防止パイプ４３の加熱量を多くする。結露が生じ難い周囲環境が低温低湿の場合には、第二の冷媒循環流路Ｂを流れる状態を用いる時間の割合を長くして結露防止パイプ４３の加熱量を少なくする。つまり第一の冷媒循環流路Ａにより結露が生じない又は成長しないように仕切りカバー３０ａを加熱するが、第二の冷媒循環流路Ｂに冷媒を切換えて、それ以上は加熱しないようにして、結露を防止しつつ、省エネルギー性能を向上させている。
【００４６】
図８は、実施例１に関わる冷蔵庫における三方弁１０１で第一の冷媒循環流路と第二の冷媒循環流路を切換える時間割合と相対湿度との関係を説明する図である。本実施の形態例の冷蔵庫１では、前述した外気温度センサ１１１と外気湿度センサ１１２で得られた冷蔵庫周囲の温度及び湿度によって、第一の冷媒循環流路Ａと第二の冷媒循環流路Ｂを切換える。
【００４７】
図８は外気温度センサ１１１で検出されたある周囲温度の場合の、外気湿度センサ１１２で検出する周囲湿度に対する冷媒流路を第一の冷媒循環流路Ａ側にしている時間割合の関係を示している。横軸は相対湿度、縦軸は結露防止パイプ４３の加熱割合、すなわち冷媒流路を第一の冷媒循環流路Ａ側にしている時間の割合である。例えば、相対湿度が高いＲＨ２の場合、各仕切りカバー２８ａ、２９ａ、３０ａの表面で結露する可能性が高くなるので、三方弁１０１をＡ状態にして冷媒を流す時間の割合（ｔＡ２）を長く、Ｂ状態にして冷媒を流す時間の割合（ｔＢ２）を短くする。反対に湿度が低いＲＨ１の場合、各仕切りカバーの表面で結露する可能性が低くなるので、三方弁１０１をＡ状態にして冷媒を流す時間の割合（ｔＡ１）を短く、三方弁１０１をＢ状態にして冷媒を流す時間の割合（ｔＢ１）を長くすると良い。実際の冷却運転では、温度及び湿度に合わせた第一の冷媒循環流路Ａ側、第二の冷媒循環流路Ｂ側の切換時間を予め決めておき、圧縮機２４がＯＮの時に、その時間に従って三方弁１０１をＡ状態とＢ状態とを切換えて運転する。冷媒流路を切換える時間は冷蔵庫によって異なるが、例えば本実施の形態例の冷蔵庫１では、外気３０℃相対湿度５０％でＡ状態を１０分、Ｂ状態を２０分で切換え、外気３０℃相対湿度７０％ではＡ状態を２０分、Ｂ状態を１０分で切換える。
【００４８】
以上のように本実施の形態例の冷蔵庫１は、壁面への結露を抑制しつつ省エネルギー性能を向上させるため、上仕切り壁２８、下仕切り壁２９、冷凍温度帯室仕切り壁３０の前面を加熱して結露を防止する結露防止パイプ４３を備え、この結露防止パイプ４３に冷媒を流す第一の冷媒循環流路Ａを流れる状態と、結露防止パイプ４３をバイパスし、結露防止パイプ４３以外の冷凍サイクル構成部材に冷媒を流す第二の冷媒循環流路Ｂを流れる状態を備え、この２つの冷媒流路を切換えて結露防止パイプ４３の加熱量を調整している。
【００４９】
また、図７で示したように、この第一の冷媒循環流路と第二の冷媒循環流路を切換える冷媒流路切換手段である三方弁１０１を、液相域の冷媒が流れる、結露防止パイプ４３よりも冷媒流路下流側に備えている。これにより、冷媒流路切換手段による冷媒流動音の上昇を抑えつつ、省エネルギー性能が高い冷蔵庫を得られる。以下で冷媒流動音の上昇を抑えられる理由を説明する。
【００５０】
図９ａ、図９ｂは実施例１の圧縮機２４吐出口からキャピラリチューブ４５までの配管内部の冷媒状態を模式的に表した図であり、図９ａは第一の冷媒循環流路Ａ、図９ｂは第二の冷媒循環流路Ｂの状態を表す。図９ａにおいて、符号９１をガス冷媒、符号９２を液冷媒として、ガス冷媒９１のみの気相域は区間ａｂ、ガス冷媒９１と液冷媒９２が混在する気液二相域は区間ｂｃ、液冷媒９２のみの液相域は区間ｃｄと表す。また区間ａｅは庫外放熱器４１を含む圧縮機２４の吐出から庫外放熱器４１流出部まで、区間ｅｆは側面放熱パイプ４２を含む庫外放熱器４１流出部から冷媒分岐部１００まで、区間ｆｇは結露防止パイプ４３を含む冷媒分岐部１００から三方弁１０１まで、区間ｇｄはドライヤ４４を含む三方弁１０１からキャピラリチューブ４５までを表す。また、図９ｂでは、冷媒分岐部１００から結露防止パイプ４３をバイパスして、接続配管７６を流れて三方弁１０１まで流れる。
【００５１】
圧縮機２４で圧縮されて高温高圧になったガス冷媒は、庫外放熱器４１、側面放熱パイプ４２、結露防止パイプ４３の順に庫外に熱を放出し、区間ａｂで示す気相域、区間ｂｃで示す相変化中の気液二相域、区間ｃｄで示す液相域と冷媒の状態は変化していく。結露防止パイプ４３とドライヤ４４の間に第一の冷媒循環流路Ａと第二の冷媒循環流路Ｂを切換える三方弁１０１を設けているため、三方弁１０１は図９ａ、図９ｂ中のｇに位置し、これらの位置では第一の冷媒循環流路Ａ側、第二の冷媒循環流路Ｂ側、共に液冷媒９２のみの液相域の冷媒が流れている。
【００５２】
ここで、冷媒を制御する三方弁１０１の内部は、弁の開閉が行い易いように、一般的に前後の接続配管７７、７８よりも径が小さい流路が存在するので、質量保存則から、密度一定の条件では冷媒流路断面積の縮小によって冷媒の流速が速くなり、その結果、冷媒流動音が大きくなる。この時、液冷媒９２はガス冷媒９１に比べて密度が高く、例えばイソブタンでは液体は気体よりも５０〜１００倍となるため、質量流量が一定の場合、同じ流路ではガス冷媒９１に比べて低速の１／５０〜１／１００倍で流れる。そのためガス冷媒９１に比べて液冷媒９２は、冷媒流路の縮小により流速が速くなったとしても、ガス冷媒９１に比べた場合、十分に低速であり、冷媒流動音も小さい。従って、本実施例の冷蔵庫１における三方弁１０１は、ガス冷媒９１に比べて流速の遅い液冷媒９２を制御する位置にあることにより、冷媒流動音の上昇を抑えることができる。
【００５３】
また、図９ａで示す第一の冷媒循環流路Ａ側と、図９ｂで示す第二の冷媒循環流路Ｂ側とで共に液冷媒９２を制御するため、冷媒流路切換えによる冷媒状態の変化もなく、冷媒流路切換えに伴う冷媒流動音の変化も小さいと考えられる。従って液相域の冷媒を三方弁１０１で制御することで、冷媒流路切換手段による冷媒流動音の上昇を抑制しつつ、結露防止パイプ４３による庫内加熱を抑制した省エネルギー性能の高い冷蔵庫を得られる。
【００５４】
さらに本実施の形態例の冷蔵庫１では、三方弁１０１のＡ状態とＢ状態の切換時間を３秒と比較的長い時間としている。三方弁１０１の切換えに要する時間を短く、例えば０.５秒以内とした場合、三方弁１０１の前後の圧力が急激に変化するため、三方弁１０１への負荷が大きい。また、例えば気液二相域や液相域では液冷媒９２が存在するため、ウォーターハンマーが生じるといったことも考えられる。一方で弁の切換時間を長くした場合、例えば三方弁１０１のＡ状態からＢ状態への切換えでは、流入口１０１ｉ_Ａは冷媒流路が徐々に縮小し、流入口１０１ｉ_Ｂは徐々に拡大し、その間、非常に断面積の小さい冷媒流路が存在することになるため、流速が速まって大きな冷媒流動音が生じる可能性がある。そこで、本実施の形態は三方弁１０１を通過する冷媒を液冷媒９２とすることで、ガス冷媒９１に比べて冷媒流速を低速で制御できるため、断面積が小さくなっても冷媒流動音が大きくなり難く、ガス域又は二相域の冷媒を制御する場合に比べて弁の切換時間を長くすることができる。従って、三方弁１０１の流入口１０１ｉ_Ａ、１０１ｉ_Ｂを瞬時に閉じることなく三方弁１０１の状態を切換えるので、ウォーターハンマーや三方弁１０１への負荷を抑制することができる。
【００５５】
また本実施の形態の冷蔵庫１では、圧縮機停止中においても省エネルギー性能を向上させている。図１０は、実施例１に関わる冷蔵庫の冷却運転の一例を示すタイムチャートである。庫内が所定の温度に到達した後の安定状態における冷却運転は、冷蔵室２を冷却する冷蔵運転、冷凍温度帯室６０を冷却する冷凍運転、圧縮機が停止した状態で冷却器に成長した霜によって冷蔵温度帯室を冷却する霜冷却運転からなる運転パターンを基本とし、周囲温度の変動や食品等の投入が行われない限り、これらの運転を繰り返す。具体的には、圧縮機停止中に冷凍室温度ＴＦ１まで上昇した時に圧縮機２４がＯＮになり、冷蔵運転を実施する。冷蔵室温度が低下して温度ＴＲになると冷蔵運転が終了し、引き続き冷凍室温度がＴＦ２になるまで冷凍運転を実施する。
【００５６】
次に三方弁１０１の動作を圧縮機２４に関連付けて説明する。なお本実施の形態例の冷蔵庫では、野菜室６の冷却方法は三方弁１０１の動作に直接関係していないので、図示していない。
【００５７】
圧縮機２４が運転中の場合、図８を用いて示したように、温度及び湿度に応じてＡ状態とＢ状態の切換時間を予め決めておき、それに従って三方弁１０１を切換える。また図１０に示す冷却運転では、圧縮機２４が停止する前に、三方弁１０１をＡ状態に固定している。これは、圧縮機２４停止中では結露防止パイプ４３の温度が低温になり易いので、圧縮機２４停止前に結露防止パイプ４３によって仕切りカバー２８ａ、２９ａ、３０ａの表面温度を高めて結露を防止するためである。同様に圧縮機２４停止中に低温となった仕切りカバー２８ａ、２９ａ、３０ａの表面温度を高めるため、圧縮機２４始動直後も三方弁１０１をＡ状態としている。
【００５８】
圧縮機２４が停止中の場合、放熱側、すなわち、庫外放熱器４１、側面放熱パイプ４２、結露防止パイプ４３、ドライヤ４４、及び接続配管７１〜７９までの冷媒は、吸熱側、すなわち冷却器７、気液分離器４６、及び接続配管８０〜８２までの冷媒よりも高圧となっているため、冷媒流路を制御しない場合はその圧力差によって放熱側の高温冷媒が冷却器側に流入する。そのため冷却器７の温度が上昇し、次の圧縮機２４駆動時にその温度上昇した冷却器７を冷却する必要が生じ、省エネルギー性能の低下につながる。そこで本実施の形態の冷蔵庫１では、圧縮機停止中は、三方弁１０１をＣ状態（流入口１０１ｉ_Ａ、１０１ｉ_Ｂのいずれの流入口とも連通しない状態）にして冷媒流路を閉塞して、この冷媒の流動を止めて省エネルギー性能向上を図っている。また、本実施の形態の冷蔵庫１では、庫内ファン９をＯＮ、冷蔵室ダンパ５０を開、冷凍室ダンパ５２を閉にして、冷却器７に成長した霜により冷気を発生させて冷蔵室２を冷却する運転（霜冷却運転）を備えている。すなわち、図１０に示す圧縮機停止中はこの霜冷却運転を行っている。ここで、圧縮機２４が停止中に三方弁１０１をＣ状態にすると、前述のように冷却器７及び冷却器７に成長した霜の温度上昇を抑制することができ、霜冷却運転における冷蔵室２の冷却効率が高まり、省エネルギー性能向上に寄与する。
【００５９】
このように本実施の形態の三方弁１０１は、第一の冷媒循環流路Ａ側と第二の冷媒循環流路Ｂ側の切換制御とともに、圧縮機２４停止中には三方弁１０１をＣ状態とし、三方弁１０１よりも冷媒流路の上流側にある高温冷媒の流動を止める制御も行っている。これにより結露防止パイプ４３による庫内加熱の抑制と共に、高温冷媒による冷却器７の加熱の抑制も行うため、より省エネルギー性能が高い冷蔵庫を得られる。
【００６０】
なお、本実施の形態の冷蔵庫１では、第一の冷媒循環流路Ａ側と第二の冷媒循環流路Ｂ側を切換える手段として三方弁１０１を用いたが、特に三方弁に限ったものではない。図１１は、図７の三方弁に換えて二方弁を用いた冷媒流路の冷凍サイクル構成を示す図である。なお、二方弁１０２Ａは結露防止パイプ４３と冷媒分岐部２００の間、三方弁１０２Ｂは結露防止パイプ４３をバイパスして分岐部１００と冷媒分岐部２００の間に設けられており、各流路の開放、閉塞を切換えることができる部材である。図１１のように冷媒流路を構成することで、図７と同等の冷媒流路を構成できる。具体的には、二方弁１０２Ａを開放状態、二方弁１０２Ｂを閉塞状態とすることで三方弁１０１のＡ状態と同等、すなわち第一の冷媒循環流路Ａ側を構成し、二方弁１０２Ａを閉塞状態、二方弁１０２Ｂを開放状態とすることでＢ状態と同等、すなわち第一の冷媒循環流路Ｂ側を構成する。また、二方弁１０２Ａ、１０２Ｂを閉塞状態とすることで三方弁１０１のＣ状態と同等とすることもできる。そして、二方弁１０２Ａは、結露防止パイプ４３の下流側に設けているため液相域の冷媒が流れる。なお二方弁１０２Ｂは、二方弁１０２Ｂを冷媒が通過する第二の冷媒循環流路Ｂ側における、末端の放熱部である側面放熱パイプ４２よりも下流側にあるため、こちらも液相域の冷媒が流れる。これにより、図７に示す実施例１の冷蔵庫１と同様に、二方弁１０２Ａ及び二方弁１０２Ｂは液冷媒９２を制御することができる。すなわち冷媒流動音の上昇を抑制しつつ、省エネルギー性能の高い冷蔵庫を得られる。
【００６１】
（比較例）
次に、比較例の冷蔵庫（特許文献１参照）の構成について説明する。この比較例の冷蔵庫１の冷媒流路構成に関し、図１２、図１３ａ、図１３ｂを参照して説明する。なお、実施例１と同一の部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図１２は比較例の冷蔵庫における冷凍サイクル構成を示す図である。図１２に示す冷媒流路は、図７の冷媒分岐部１００の代わりに三方弁２０１を備え、三方弁１０１の代わりに冷媒分岐部２００を備えている。三方弁２０１は２０１ｉで示す流入口と、２０１ｏ_Ａと２０１ｏ_Ｂで示す２つの流出口を備える部材であり、三方弁２０１の流入口２０１ｉと流出口２０１ｏ_Ａが連通状態でＤ状態となり第三の冷媒循環流路を構成し、流入口２０１ｉと流出口２０１ｏ_Ｂが連通状態でＥ状態となり第四の冷媒循環流路を構成する。また、比較例の三方弁２０１では、流入口２０１ｉをどちらの流出口２０１ｉ_Ａ、２０１ｉ_Ｂとも連通しないＦ状態も備える部材としている。なお、本比較例の冷蔵庫１も、実施例１と同様に冷媒にはイソブタンを用いている。
【００６３】
図１３ａは比較例の冷蔵庫１に関わる、第三の冷媒循環流路の圧縮機２４吐出口からキャピラリチューブ４５までの配管内部の冷媒状態を模式的に表した図である。結露防止パイプ４３の上流側である図中の位置ｆに第三の冷媒循環流路と第四の冷媒循環流路を切換える三方弁２０１を設けた場合、位置ｆの冷媒は気液二相域のため、三方弁２０１はガス冷媒９１と液冷媒９２の混合状態の冷媒を制御することになる。
【００６４】
前述の三方弁１０１と同様に、三方弁２０１内部の配管は一般的に前後の接続配管７４、７５と径が異なり、三方弁２０１を通過する際に、冷媒流路の縮小によって冷媒流動音が大きくなる。ここで、実施例１で述べたように、ガス冷媒９１は液冷媒９２に比べ密度が低いために流速が元々速く、ガス冷媒９１が三方弁を通過すると、冷媒流路の縮小によりさらに流速が増し、大きな冷媒流動音が生じることが考えられる。
【００６５】
また、三方弁２０１のＤ状態とＥ状態を切換える際には、連通状態であった三方弁２０１の流出口２０１ｏ_Ａまたは流出口２０１ｏ_Ｂを閉塞することになる。この時、三方弁２０１の切換えを短時間で行った場合は、圧力が急激に変化して三方弁２０１への負荷が大きく、また気液二相域では液冷媒９２が存在するためにウォーターハンマーの衝撃による音が生じることも考えられる。一方で三方弁２０１の切換時間を長くした場合は、例えばＤ状態からＥ状態への切換えにおいて、ガス冷媒９１を含む気液二相域の冷媒が流れる三方弁２０１内の流出口２０１ｏ_Ａを徐々に閉塞し、流出口２０１ｏ_Ｂを徐々に拡大していくために、狭い冷媒流路を冷媒が通過してガス冷媒９１の流速が非常に速くなるため、大きな冷媒流動音が生じやすい。従って、三方弁２０１の切換時の冷媒流動音や弁への負荷を抑えることは難しい。
【００６６】
また、比較例の冷蔵庫１では、第三の冷媒循環流路Ｄ側と第四の冷媒循環流路Ｅ側で、三方弁２０１を通過する冷媒の状態が異なる。図１３ｂは図１２の第四の冷媒循環流路Ｅ側の凝縮器内部における冷媒の状態を模式的に表した図である。第四の冷媒循環流路は庫外放熱器４１、側面放熱パイプ４２のみで放熱するため、最も下流の放熱手段は側面放熱パイプ４２となり、基本的にはここまでで冷媒は液相域に達している。そのため位置ｆに備えた三方弁２０１は、液相域の冷媒が流れることになる。つまり図１３の位置ｆに三方弁２０１を設けていた場合、第三の冷媒循環流路では気液二相域の冷媒が流れ、また第四の冷媒循環流路では液相域の冷媒が流れ、流路の切換えによって三方弁２０１を通過する冷媒の状態が変化する。そのため、流路の切換えによって冷媒流動音も変化すると考えられる。人は定常な音よりも音量の大小や音色が急激に変化した時にその音に気づき易く、この冷媒切換時の冷媒流動音の変化を不快に感じる場合がある。またさらに、第四の冷媒循環流路から第三の冷媒循環流路へ切換える際には、三方弁２０１を流れる冷媒の一部が液冷媒９２からガス冷媒９１に変化するため、沸騰音が発生することも考えられる。
【００６７】
なお、比較例の冷蔵庫１において三方弁２０１による冷媒流動音の上昇を抑制する方法として、冷媒流路に封入する冷媒量を増やすことが考えられる。冷媒封入量を増やすと、一般的に密度の高い液冷媒９２が増え、液相域の領域が増加する。すなわち、図１３ａの線ｃの位置が右にずれる。従って三方弁２０１を通過する時の液冷媒９２の割合が増加し、三方弁２０１による冷媒流動音の上昇を抑制できる。
【００６８】
一方で液冷媒９２が増えると冷媒の過冷却度が大きくなり、結露防止パイプ４３を流れる冷媒温度が低下する。図１４は比較例に関わる冷蔵庫の第三の冷媒循環流路Ａ使用時のモリエル（圧力−比エンタルピ）線図である。図１３ａで示したように、第三の冷媒循環流路を用いている場合、圧縮機２４で圧縮された冷媒（区間ｉａ）は、庫外放熱器４１、側面放熱パイプ４２、結露防止パイプ４３の順に冷媒が流れ、その間、パイプ内の冷媒は外気に放熱するために、気相域（区間ａｂ）、気液二相域（区間ｂｃ）、液相域（区間ｃｄ）の順にその状態は変化する。結露防止パイプ４３から流出する冷媒は、キャピラリチューブ４５で減圧されて（区間ｄｈ）冷却器７に流入する。そして冷却器７を通過して低温低圧となった冷媒が庫内空気からの熱を吸熱し、庫内の空気は冷却され（区間ｈｉ）冷媒が圧縮機２４に戻る。ここで、区間ｃｄで示した液相域の割合が大きくなると、図１４中のｄの位置が左にずれることになる。同圧力下において比エンタルピが下がると、液相域の冷媒は温度が下がるため、図１４中のｄの位置が左にずれるとキャピラリチューブ４５で減圧される前の冷媒の温度が下がる。すなわち、結露防止パイプ４３の下流における冷媒の温度が低下する。
【００６９】
比較例の冷蔵庫１では、結露防止パイプ４３の放熱により仕切りカバー２８ａ、２９ａ、３０ａを加熱しているが、結露防止パイプ４３を流れる冷媒が低温となると、各仕切りカバー２８ａ、２９ａ、３０ａと、結露防止パイプ４３との温度差が低下し、結露防止パイプ４３による時間当たりの加熱量が減少する。そのため、第三の冷媒循環流路Ｄ側のみを使用しても過度な高湿時に結露が生じることや、結露は防げるとしても、時間当たりの加熱量の減少を補うために結露防止パイプ４３による加熱の時間を増やす必要が生じ、第四の冷媒循環流路Ｅ側を使用する割合が減少することが考えられる。加えて、比較例のように可燃性冷媒であるイソブタンを冷媒として用いた冷蔵庫では、ＩＥＣ（国際電気標準会議）規格やＪＥＭＡ（日本電機工業会）自主基準により冷媒量の上限が設けられている。従って過度に冷媒封入量を増やすことはできず、比較の形態例の冷蔵庫１では、冷媒流動音を抑制することは困難である。
【００７０】
また比較の形態例の冷蔵庫１における三方弁２０１では、実施例１の冷蔵庫１における三方弁１０１に比べて、圧縮機２４停止時にＦ状態にして得られる省エネルギー性能向上効果が少ない。実施例１の三方弁１０１では、圧縮機２４停止時に三方弁１０１をＣ状態として、三方弁１０１の上流側、すなわち図９のａｇ間の高温冷媒の、冷却器７への侵入を抑えることで省エネルギー性能を向上させている。一方で、比較の形態例の冷蔵庫１の三方弁２０１では、図１３ａ、図１３ｂのａｆ間の冷媒の流入しか抑えることができない。すなわち、比較例の冷蔵庫１では、図１３ａのｆｇ間にあたる結露防止パイプ４３内の冷媒の流入を抑制することができない。図１３ａからわかるように、結露防止パイプ４３内は液冷媒９２の割合が大きく、前述のようにこの液冷媒９２はガス冷媒９１に比べて密度が非常に高いため、結露防止パイプ４３内には多くの冷媒が存在する。従って圧縮機２４停止時に三方弁２０１をＦ状態としても、冷却器７に多くの高温冷媒が流入してしまうため、圧縮機２４停止時に得られる省エネルギー性能の向上効果は少ない。
【００７１】
（実施例２）
次に、実施例２の冷蔵庫１の冷媒流路構成に関し、図１５及び図１６を参照して説明する。なお、実施例１と同一の部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００７２】
図１５は、実施例２に関わる冷蔵庫における側面放熱パイプ４２と結露防止パイプ４３と背面放熱パイプ４７の配設位置を示す図である。図１６は、実施例２に関わる冷蔵庫の冷凍サイクル（冷媒流路）の構成を示す図である。本実施の形態の冷蔵庫１では、図１５に示すように、側面放熱パイプ４２、結露防止パイプ４３とともに、背面より放熱する図１５中に二点鎖線で示す背面放熱パイプ４７を、冷蔵庫１の背面側の外箱１ａと内箱１ｂとの間であって、外箱１ａ面に接するように配設している。そして図１６に示すように、図７の接続配管７６の代わりに、前述の背面放熱パイプ４７と、接続配管７６ａ、７６ｂにより冷媒分岐部１００と三方弁１０１の流入口１０１ｉ_Ｂを接続している。結露防止パイプ４３は仕切りカバー２８ａ、２９ａ、３０ａ及び冷凍温度帯室６０等と熱交換するため、第一の冷媒循環流路Ａ側では、冷媒は結露防止パイプ４３においても放熱している。一方で、結露防止パイプ４３をバイパスする第二の冷媒循環流路Ｂ側では、結露防止パイプ４３による放熱が行えないため、冷媒の放熱量が減少して十分に放熱することができず、冷凍サイクルの効率が低下することがある。そこで、実施例２の冷蔵庫１では、補助放熱手段として結露防止パイプ４３のバイパス流路に背面放熱パイプ４７を設け、背面放熱パイプ４７により放熱を行うことで結露防止パイプ４３をバイパスすることによる放熱量の減少を抑えている。従って、本実施の形態の冷蔵庫とすることで、結露防止パイプ４３による庫内加熱を抑制し、さらに背面放熱パイプ４７によって放熱量を補うことで、結露防止パイプ４３をバイパスすることによる放熱量の減少も抑制できるため、より省エネルギー性能の高い冷蔵庫を得られる。
【００７３】
なお、第二の冷媒循環流路の放熱量を増加させる方法としては、冷媒分岐部１００よりも冷媒流路の上流側に背面放熱パイプ４７を設け、第二の冷媒循環流路で同等の放熱性能を得られるように構成することも考えられる。この場合、第一の冷媒循環流路では図１６記載の形態よりも高い放熱性能を得られる。一方で第一の冷媒循環流路によって構成される冷媒流路では、庫外放熱器４１、側面放熱パイプ４２、背面放熱パイプ４７、結露防止パイプ４３が構成されており、圧縮機２４から減圧手段４５までの冷媒流路が長くなっているため、冷媒が不足して却って冷凍サイクル効率が低下することが考えられる。従って両流路の放熱量と冷媒流路長さを適切にするためには、最初に第一の冷媒循環流路の適切な流路長さを検討し、第二の冷媒循環流路使用時の放熱量が不足していると判断した場合、第二の冷媒循環流路に放熱手段を追加して放熱量を補う方がよい。
【００７４】
また、本実施の形態では結露防止パイプ４３の放熱量を補う補助放熱手段として背面放熱パイプ４７を設けたが、背面放熱パイプ４７に限られるものではなく、例えば冷蔵庫１の天面より放熱する天面冷媒パイプを設けて、これを背面放熱パイプ４７の代わりに配設してもよい。
【００７５】
（実施例３）
次に、実施例３の冷蔵庫１の冷媒流路構成に関し、図１７を参照して説明する。なお、実施例１と同一の部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
図１７は、実施例３に関わる冷蔵庫の冷凍サイクル（冷媒流路）の構成を示す図である。本実施の形態に関わる冷蔵庫１では、熱交換部４８として、キャピラリチューブ４５内の冷媒、つまり冷却器７で吸熱する前の冷媒と、接続配管８２内の冷媒、つまり冷却器７で吸熱した後の冷媒とで熱交換する箇所を備えている。
【００７７】
一般的に、イソブタン等の冷媒を用いた冷蔵庫では、冷却器７の前後、すなわち、キャピラリチューブ４５内の冷媒と接続配管８２内の冷媒とで熱交換する、熱交換部４８を備えることで冷却効率が向上することが知られている。また、熱交換部４８を備えていない場合、機械室１９内に配された接続配管８２（図４参照）は冷却器７で気化した冷媒により低温となり、接続配管８２への結露や着霜の配慮も必要となる。一方で、熱交換部４８を備えることで放熱側の高温冷媒により接続配管８２が加熱でき、機械室１９での結露や着霜を抑制することができる。なお、図１７で示している本実施の形態の冷蔵庫１では、キャピラリチューブ４５の全部と接続配管８２の一部で熱交換するように熱交換部４８を設けているが、それぞれ冷却器７で吸熱する前の冷媒と吸熱した後の冷媒が熱交換する箇所を少なくとも一部設けていればよく、例えばキャピラリチューブ４５の一部と接続配管８１の一部とで熱交換するように設けてもよい。
【００７８】
ここで、図１２に示した比較例の冷蔵庫のように、第三の冷媒循環流路Ｄ側と第四の冷媒循環流路Ｅ側を切換える三方弁２０１を気液二相域の冷媒が流れる箇所に備えた冷蔵庫で、三方弁２０１による冷媒流動音の上昇を抑制する手段としては、前述の冷媒封入量を増やすという手段が考えられる。冷媒封入量を増やすと、比較例を用いて前述したように、液冷媒が増えて冷媒流路のより上流側まで液相域となり、三方弁２０１を通過する冷媒のガス冷媒９１の割合が減少し、冷媒流動音が減少すると考えられる。一方で、図１４を用いて前述したように液相域の領域が増えて過冷却度が大きくなり、過度な高湿時の結露を防ぎ難い等の問題が生じる。さらに熱交換部４８を備えた冷蔵庫では、過冷却度が高くなると、キャピラリチューブ４５に流入する時の冷媒温度が低下して、キャピラリチューブ４５と接続配管８２での温度差が減少し、熱交換部４８での冷媒間の熱交換量が減少する。そのため接続配管８２の温度が上昇し難く、機械室１９内での接続配管８２に結露又は着霜が発生しやすくなり、また熱交換部４８による冷却効率向上の効果も減少する。従って熱交換部４８を備えた冷蔵庫では、熱交換部４８を備えていない冷蔵庫よりもさらに、過度に冷媒封入量を多くすることは望ましくない。
【００７９】
そこで、実施例３の冷蔵庫１は、第一の冷媒循環流路Ａ側と第二の冷媒循環流路Ｂ側を切換える三方弁１０１を結露防止パイプ４３よりも下流側に設けることで、冷媒封入量を増やすことなく、冷媒流動音を抑制している。そのため、熱交換部４８による接続配管８２の結露抑制と冷却効率向上の効果を減少させることなく、三方弁１０１による冷媒流動音を抑制している。すなわち、冷媒流動音と接続配管８２の結露を抑制しつつ、結露防止パイプ４３による庫内加熱の抑制と熱交換部４８による冷却効率向上効果を十分に得られた省エネルギー性能の高い冷蔵庫を得られる。
【００８０】
なお、本発明は前述した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した各実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００８１】
また、本実施の形態では、基本的に常に液相域の冷媒が流れる箇所として結露防止パイプ４３の冷媒流路の下流側に三方弁１０１を設けたが、第一の冷媒循環流路と第二の冷媒循環流路Ｂ側の両方で液相域となる冷媒流路であればよい。例えば、三方弁１０１の下流側に放熱量の少ない第二の結露防止パイプを備え、第二の結露防止パイプの上流側においても第一の冷媒循環流路Ａ側で液冷媒となるとすれば、第二の結露防止パイプの上流側に冷媒流路切換手段を備えてもよい。また、第一の冷媒循環流路Ａ側と第二の冷媒循環流路Ｂ側の両方で放熱を行う、冷媒分岐部１００よりも上流側の放熱手段として、庫外放熱器４１と側面放熱パイプ４２を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、冷媒が不足しないようであれば第２実施の形態例の背面放熱パイプ４７を冷媒分岐部１００よりも上流側に備えて、両冷媒流路において放熱を行う放熱手段として用いてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  冷蔵庫
２  冷蔵室（貯蔵室）
３  製氷室（貯蔵室）
４  上段冷凍室（貯蔵室）
５  下段冷凍室（貯蔵室）
６  野菜室（貯蔵室）
７  冷却器
８  冷却器収納室
９  庫内ファン
１０  断熱箱体
１１  冷蔵室ダクト
１３  冷凍室ダクト
１６  冷蔵室戻りダクト
１７  冷凍室戻り口
１８  野菜室戻りダクト
１９  機械室
２４  圧縮機
２８  上仕切り壁（仕切部）
２９  下仕切り壁（仕切部）
３０  冷凍温度帯室仕切り壁（仕切部）
４１  庫外放熱器（放熱手段）
４１ａ  庫外ファン
４２  側面放熱パイプ（放熱手段）
４３  結露防止パイプ
４４  ドライヤ
４５  キャピラリチューブ（減圧手段）
４６  気液分離器
４７  背面放熱パイプ（補助放熱手段）
４８  熱交換部
５０  冷蔵室ダンパ
５１  野菜室ダンパ
５２  冷凍室ダンパ
６０  冷凍温度帯室
６１  冷蔵温度帯室
７２〜８２  接続配管
１００  冷媒分岐部（分岐部）
１０１  三方弁（冷媒流路切換手段）
１０２  二方弁
１１０  扉ヒンジカバー
１１１  外気温度センサ
１１２  外気湿度センサ
２００  冷媒分岐部
２０１  三方弁
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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