(57)【要約】【課題】複数の蒸発器で冷却運転を行う冷凍装置に関し、省エネルギー化を図ること目的とする。【解決手段】複数の蒸発器３０、３１を隣接配置するとともに、隣り合う蒸発器との間に断熱材３２を設け、複数の蒸発器３０、３１を交互に冷却運転、あるいは除霜運転させることにより、複数の蒸発器３０、３１をコンパクトに配置できるとともに、断熱材３２により複数の蒸発器間の熱の移動が抑制されているので、複数の蒸発器の一方を冷却運転、他方を除霜運転とすることが可能となり、貯蔵室内を途絶えることなく連続して冷却することが可能となる。また、蒸発器の除霜時などに貯蔵室内の食品の温度が上昇したり、蒸発器の冷却・除霜運転により貯蔵室内の温度変動が大きくなる事を抑制でき、食品の品質の劣化を防止することが可能となり、より高品位な冷蔵庫を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蒸発器を隣接配置するとともに、隣り合う蒸発器との間に断熱材を設け、前記複数の蒸発器を交互に冷却運転、あるいは除霜運転させることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
貯蔵室内の冷却負荷の大きいときに、複数の蒸発器を同時に冷却運転させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記複数の蒸発器は、冷気の流れに対して並列に配置させることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを環状に接続してなる冷凍サイクルを有し、冷却運転を休止している他方の蒸発器を、前記凝縮器の入口側のホットガス冷媒を導くバイバス配管からの冷媒で除霜することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項５】
冷却運転を休止している他方の蒸発器に、冷却器ファンによる風を流通させることにより、霜を昇華させて除霜を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記圧縮機から吐出される高温のガス冷媒を、前記蒸発器の入口側へと導く開閉弁を備えたバイパス配管と、圧縮機からの高温のガス冷媒を前記凝縮器へと導く開閉弁を有することを特徴とする請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記凝縮器で冷却された冷媒を前記膨張弁を介して前記蒸発器へと導く開閉弁を備えたことを特徴とする請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記蒸発器の出口側に前記蒸発器を除霜したホットガス冷媒を前記凝縮器へ導くための開閉弁を備えたバイパス配管と、前記蒸発器で冷却作用が行われたあと前記圧縮機へ冷媒を還流させる開閉弁を有することを特徴とする請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項９】
断熱箱体および扉を有し、請求項１から８のいずれか一項に記載の冷凍装置を備えた冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蒸発器で冷却運転を行う冷凍装置及び冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷凍装置及びそれを備えた冷蔵庫は、複数の蒸発器を備え、それらの蒸発器を交互に冷却、或いは、除霜運転を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、特許文献１に記載された従来の冷凍装置を示すものである。図１０に示すように、冷媒ガスを高温、高圧に圧縮する圧縮機１、圧縮機１から吐出された冷媒ガスを凝縮，液化する凝縮器２、凝縮器２で液化された液体冷媒を減圧，膨張させて低温冷媒にする減圧装置１８，１９、減圧装置１８，１９で低温となった液体冷媒を蒸発させる蒸発器１４，１５、送風機１６，１７、両蒸発器１４，１５に対応する除霜用の加熱器６，７、蒸発器１４，１５から滴下する除霜水を受けるドレンパン８，９、蒸発器１４，１５等を収納する筐体１２，１３、電磁弁２０，２１、電磁弁２０，２１の信号を受けて送風機１６，１７の回転数を制御する送風機制御装置２３である。
【０００４】
このように構成された冷凍装置において、冷却運転時に両電磁弁２０，２１を開放して、両蒸発器１４，１５によって負荷を冷却する。一方除霜運転時には、両電磁弁２０，２１のうち、例えば電磁弁２０のみを開放して、片方の蒸発器１４によって負荷を冷却する。この時電磁弁２１の閉信号を受け取り、送風機制御装置２３により、蒸発器１４の送風機１６の風量を上げる。この時、加熱器７を通電することにより他方の蒸発器１５に発生した霜を除去する。この動作を両蒸発器で交互に実施する。このようにすれば、片方の蒸発器（風量アップにより冷却能力が増加）で負荷が冷却されるので、片方の蒸発器が除霜中でも、庫内温度が押えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−９０４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、蒸発器の除霜を加熱器で行っているため、外部電力が必要で、省エネルギー効果が殆どない。また、各々の蒸発器に対して個別に送風機を設けているので、コストアップに繋がると共に、複数の送風路を構成する必要があり、その分、断熱材の領域が侵食されるので断熱性能が悪化する。さらに、加熱器で除霜するため、冷却中の蒸発器と除霜中の蒸発器との仕切りを、断熱材で構成する事ができず、耐熱性能の高い金属板で構成しているため、両蒸発器間で熱の授受が行われ、電力を浪費してしまうという課題を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、複数の蒸発器で冷却運転を行う冷凍装置に関し、省エネルギー化を図ることができる冷凍装置および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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、複数の蒸発器を隣接配置するとともに、隣り合う蒸発器との間に断熱材を設け、前記複数の蒸発器を交互に冷却運転、あるいは除霜運転させるものである。
【０００９】
これによって、隣接配置する複数の蒸発器を断熱材で断熱しているので、複数の蒸発器間の熱の授受を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷凍装置は、断熱材により複数の蒸発器間の熱の移動を抑制しているので、複数の蒸発器の一方を冷却運転、他方を除霜運転としたときにおいても、高低の温度の異なる複数の蒸発器を、個別に断熱しながら、冷却運転或いは除霜運転を行うことができ、高低の熱が蒸発器間で短絡・相殺することによる電力消費の浪費をなくし、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における冷凍装置の開閉弁仕様の冷凍サイクル図
【図３】本発明の実施の形態１における冷凍装置の開閉弁仕様の冷凍サイクル図
【図４】本発明の実施の形態１における冷凍装置の開閉弁仕様の冷凍サイクル図
【図５】本発明の実施の形態１における冷凍装置の三方弁仕様の冷凍サイクル図
【図６】本発明の実施の形態１における冷凍装置の三方弁仕様の冷凍サイクル図
【図７】本発明の実施の形態１における冷凍装置の三方弁仕様の冷凍サイクル図
【図８】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の全体構成図
【図９】本発明の実施の形態１における冷凍装置の構成図
【図１０】従来の冷凍装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、複数の蒸発器を隣接配置するとともに、隣り合う蒸発器との間に断熱材を設け、前記複数の蒸発器を交互に冷却運転、あるいは除霜運転させることにより、複数の蒸発器をコンパクトに配置できるとともに、断熱材により複数の蒸発器間の熱の移動が抑制されているので、複数の蒸発器の一方を冷却運転、他方を除霜運転とすることが可能となり、貯蔵室内を途絶えることなく連続して冷却することが可能となる。また、蒸発器の除霜時などに貯蔵室内の食品の温度が上昇したり、蒸発器の冷却・除霜運転により貯蔵室内の温度変動が大きくなる事を抑制でき、食品の品質の劣化を防止することが可能となり、より高品位な冷蔵庫を提供することができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、貯蔵室内の冷却負荷の大きいときに、複数の蒸発器を同時に冷却運転させることにより、高負荷時には、複数の蒸発器を全て冷却運転とすることもできるので、単一の蒸発器のみの冷凍サイクルと比べて、複数の蒸発器の各々の冷却能力を小さく設計する事ができ、この複数の蒸発器の冷却運転の個数を選択することにより、冷凍サイクルの総冷却能力を制御することも可能となる。
【００１４】
第３の発明は、第１または２の発明において、前記複数の蒸発器は、冷気の流れに対して並列に配置させることにより、コンパクトに設置でき、配管や配線、開閉弁などの機能部品を集中的に配置することが可能となる。また、冷蔵庫の外形寸法の増大を最小限に抑制するとともに、製造時の工数を効率化し、コストアップを抑制できる。
【００１５】
第４の発明は、第１から３のいずれかの発明において、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを環状に接続してなる冷凍サイクルを有し、冷却運転を休止している他方の蒸発器を、前記凝縮器の入口側のホットガス冷媒を導くバイバス配管からの冷媒で除霜することにより、蒸発器の除霜を冷凍サイクルのホットガス冷媒を導いて行うので、除霜ヒータなどの部品が不要となり、コストダウンと共に、除霜ヒータを駆動していた電力が削減でき、大幅な省エネルギー化が図れる。
【００１６】
第５の発明は、第１から３のいずれかの発明において、冷却運転を休止している他方の蒸発器に、冷却器ファンによる風を流通させることにより、霜を昇華させて除霜を行うことにより、霜の付いた蒸発器を加熱させる除霜方式とは異なり、貯蔵室内に除霜時の熱が侵入することがない。また、除霜時に高温の熱が発生しないので、貯蔵室内の食品が熱により劣化する事がなく、除霜後の蒸発器の温度も低温に維持されるため、除霜後に蒸発器をクールダウンさせる必要もない。さらに、短時間で除霜運転から冷却運転へと切替える事が可能となり、梅雨時など湿度が高く、直ぐに蒸発器に着霜が発生する場合においても、冷却運転と除霜運転の切替えを直ぐに行えるので、貯蔵室の温度を適温に維持することが可能となる。
【００１７】
第６の発明は、第４の発明において、前記圧縮機から吐出される高温のガス冷媒を、前記蒸発器の入口側へと導く開閉弁を備えたバイパス配管と、圧縮機からの高温のガス冷媒を前記凝縮器へと導く開閉弁を有することにより、冷凍サイクルのホットガス冷媒を分流して供給するのではなく、全てのホットガス冷媒を一方の蒸発器へと導くので、冷凍サイクルの凝縮器と膨張弁を介して、他方の蒸発器で冷却作用を行う冷媒も冷凍サイクル中の全量となるので、冷却作用を最大限に発揮することができる。また、除霜する蒸発器にも全量のホットガス冷媒が流れるので、除霜作用の最大化を図ることができる。また、冷凍サイクルのホットガス冷媒で除霜を行う方式において、冷凍サイクル中の冷媒を分流することなく、全量を有効に利用して効率的な除霜と冷却運転を行うことができる。
【００１８】
第７の発明は、第４の発明において、前記凝縮器で冷却された冷媒を前記膨張弁を介して前記蒸発器へと導く開閉弁を備えたことにより、キャピラリチューブのように全閉機能がなくても、開閉弁で冷凍サイクルを開閉する事ができ、比較的安価に、かつ、信頼性を向上させることができる。
【００１９】
第８の発明は、第４の発明において、前記蒸発器の出口側に前記蒸発器を除霜したホットガス冷媒を前記凝縮器へ導くための開閉弁を備えたバイパス配管と、前記蒸発器で冷却作用が行われたあと前記圧縮機へ冷媒を還流させる開閉弁を有することにより、蒸発器の出口側から冷媒を圧縮機、或いは、凝縮器へと流れるように開閉弁で制御することができ、バイパス管路をシンプルな構成としつつ、除霜時の冷熱回収も可能となる。また、通常のホットガスバイパスによる除霜だけでなく、同時に蒸発器の冷熱を回収することで、凝縮器の負荷を低減し、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
【００２０】
第９の発明は、断熱箱体および扉を有し、第１から８のいずれかの発明の冷凍装置を備えた冷蔵庫であり、省エネ性を高め、温度変動を抑制した冷蔵庫を提供することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における冷凍装置の構成図、図２〜４は、本発明の第１の実施の形態における冷凍装置の開閉弁仕様の冷凍サイクル図、図５〜７は、本発明の第１の実施の形態における冷凍装置の三方弁仕様の冷凍サイクル図、図８は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の全体構成図、図９は、本発明の第１の実施の形態における冷凍装置の構成図を示すものである。
【００２３】
図１〜図９において、内箱６０と外箱６１の間に発泡ウレタン６３が充填されて冷蔵庫本体６２を構成している。冷蔵室６８、第一冷凍室７７、第二冷凍室７８、野菜室７９は
、仕切壁６９〜７１で仕切られ、冷蔵庫本体６２の前面側には、各室を開閉するドア７３〜７６が設けられている。機械室６４内には圧縮機３５が設置され、機械室カバー６５で覆われている。蒸発器８１で冷却された冷気は、ダクト６７内を通って、冷蔵室６８に冷気を供給している。
【００２４】
除霜水処理部８２は、蒸発器８１の下部に設置されており、冷蔵庫本体６２の背面には、真空断熱材８０が配設されている。前面側蒸発器３０と、背面側蒸発器３１は、断熱材３２を挟んで、重なるように対向配置されている。ダンパ３３は、前面側蒸発器３０、或いは、背面側蒸発器３１のどちらかの風路をファン３４に連通させるものである。そして、圧縮機３５、凝縮器３６、膨張弁３７，３８、蒸発器３０，３１、開閉弁４１〜５０、で冷凍サイクルを構成している。また、三方弁５５〜５８を用いると、開閉弁の数量を減少させることができる。
【００２５】
以上のように構成された冷凍装置及びそれを備えた冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。
【００２６】
まず、冷蔵庫本体６２は、外箱６１と内箱６０の間に発泡ウレタン６３が充填され、仕切壁６９〜７１で仕切られた、冷蔵室６８、第一冷凍室７７、第二冷凍室７８、野菜室７９などの異なる温度帯の貯蔵室が周囲と断熱された状態で維持されているので、保存温度帯の異なる色々な食品を、熱効率良く、適正な温度で保存することができる。
【００２７】
また、各々の貯蔵室にはドア７３〜７６が設けられ、各々の貯蔵室を単独状態で開閉する事が可能となっており、開閉時の冷気流出を抑制している。
【００２８】
圧縮機３５は、冷蔵庫本体６２の背面上部に設けられた機械室６４に設置され、機械室カバー６５で覆うことにより、塵誇が侵入するのを抑制している。
【００２９】
ダクト６７は、蒸発器８１で生成された冷気を、図示しないファンによって各々の貯蔵室６８，７７，７８へ供給するための風路であり、蒸発器の設置高さに自由度を持たせることができ、設計プランの幅を拡げることが可能となっている。
【００３０】
蒸発器８１の下部に除霜水処理部８２を設けることで、除霜水を床に漏水させることなく、冷蔵庫本体６２自体で処理することが可能となっている。真空断熱材８０を冷蔵庫本体６２の背面に配設することにより、省エネルギー化を図っている。
【００３１】
次に、冷蔵庫を設置して運転を開始するときには、２つの蒸発器３０，３１をいずれも冷却運転させるように、開閉弁４１〜５０の開閉制御を行った後、圧縮機３５を運転開始する。この制御を行うことにより、設置時、フルパワーの冷却能力で、冷蔵庫内を迅速に設定温度に到達させることができる。冷蔵庫内が設定温度に到達した後、大きな冷却負荷が存在していない場合は、２つの蒸発器３０，３１の内、冷蔵庫の前面側の蒸発器３０を冷却運転、冷蔵庫の背面側の蒸発器３１を停止状態となるように開閉弁４１〜５０の開閉制御を行う。
【００３２】
ここで、冷蔵庫の前面側の蒸発器３１を冷却運転側として選択する理由は、冷蔵庫の背面からの外部侵入熱の影響を極力小さくするためである。
【００３３】
そして、開閉弁４１〜５０を切替えて、停止状態の背面側蒸発器３１に、圧縮機３５から吐出される高温のガス冷媒を導いて、背面側蒸発器３１のホットガスデフロストを行う。このホットガスデフロストの終了時点において、前面側蒸発器３０の着霜が所定値以上と判断された場合に、開閉弁４１〜５０を切替えて、前面側蒸発器３０の運転を停止させ
るとともに、停止状態の前面側蒸発器３０に、圧縮機３５から吐出される高温のガス冷媒を導いて、前面側蒸発器３０のホットガスデフロストを開始する。
【００３４】
このとき、冷蔵庫内の冷却作用は、除霜が完了した背面側蒸発器３１の冷却運転によって行われる。そして、背面側蒸発器３１の着霜が所定値以上と判断した場合に、開閉弁４１〜５０を切替えて、背面側蒸発器３１の運転を停止させるとともに、停止状態の背面側蒸発器３１をホットガスデフロストする。
【００３５】
このとき、冷蔵庫内の冷却作用は、除霜が完了した前面側蒸発器３０の冷却運転によって行われることとなる。このように、前面側蒸発器３０、背面側蒸発器３１の２つの蒸発器３０，３１を交互に冷却運転、除霜運転に切り替えることにより、冷蔵庫の貯蔵室を途絶えることなく連続して冷却運転することが可能となる。
【００３６】
また、一方の蒸発器のホットガスデフロストが終了した時点において、冷蔵庫内が食品で満杯になっている時や、外気温の高い夏季などの冷却負荷が大きい時には、２つの蒸発器３０，３１を同時に冷却運転して、貯蔵室内の温度を設定値に維持させるように制御する。ここで、各蒸発器３０，３１の除霜のタイミングであるが、通常時と同じく、各々個別の蒸発器の着霜が所定値以上となった時点で除霜となるが、そのとき、２つの蒸発器３０，３１が同時に除霜タイミングとなった場合は、前面側蒸発器３０の冷却運転を継続し、先ず、背面側蒸発器３１からホットガスデフロストを行うように制御する。
【００３７】
また、食品の急速冷凍時など、大きな冷却能力が必要となる場合にも、開閉弁４１〜５０を切り替えて、２つの蒸発器３０，３１で冷却運転を行う。このとき、片方の蒸発器がホットガスデフロスト中である場合、除霜が終了するまで、もう一方の蒸発器の単独の冷却運転で我慢するか、開閉弁４１〜５０を切り替えて、除霜を強制終了し、２つの蒸発器３０，３１で冷却運転するかの、どちらかに予め決めておくか、使用者に選択させるようにしてもよい。この急速冷凍が終了すると、除霜を強制終了させた一方の蒸発器のホットガスデフロストの再開と、他方の蒸発器での冷却運転の継続へと移行する。
【００３８】
このように、特殊な制御対応が要求される場合もあるが、それは、全期間を通してみれば、極短時間な事象であり、殆どの場合は、２つの蒸発器３０，３１の内、一方の蒸発器で冷却運転している間に、他方の蒸発器を除霜するもので、貯蔵室内を連続して冷却することが可能となり、貯蔵室内の温度変動を抑制し、食品の温度上昇による劣化現象を防止するものである。
【００３９】
また、２つの蒸発器３０，３１の間には、断熱材３２が配置されているので、一方の蒸発器を冷却運転、他方の蒸発器を除霜運転する場合でも、２つの蒸発器３０，３１間の熱移動が抑制されるので、冷熱と温熱が短絡するのを未然に防止することができる。そして、２つの蒸発器３０，３１は、断熱材３２を介して隣接して配置されているので、コンパクトに設置することが可能で、例えば、重ねて配置する場合においては、単一の冷却器カバー内に２つの蒸発器３０，３１を一緒に収納して設置することが可能となり、従来構成のファンや基本風路をそのまま、或いは、少しの変更を加えることで済み、新たに複数の風路構成などを形成しなくても良く、非常に簡素な構成となる。
【００４０】
また、ホットガスデフロストについては、圧縮機３５の吐出ガスをバイバスさせて、一方の蒸発器を除霜したあと、凝縮器３６の入口側へと導き、他方の蒸発器で冷却作用に寄与させており、冷凍サイクル内の全冷媒を冷却作用に利用可能としている。
【００４１】
ここで、ホットガスデフロストの方法については、様々な構成があり、例えば、圧縮機の吐出ガスをバイパスさせて、一方の蒸発器を除霜したあと、圧縮機の入口側に還流させ
る方式がある。この場合には、冷凍サイクルの構成としては、簡素化できるが、蒸発器を除霜した冷媒が、直に、圧縮機へと還流されるため、このバイバス管路を通過していく冷媒量については、冷却作用に寄与しないため、冷却作用に大きく影響する冷媒循環量が一時的に減少して、他の蒸発器での冷却能力が低下する。
【００４２】
そして、片肺運転のため、冷却能力は大きく低下してしまう。さらに、蒸発器を除霜した後の比較的高温のガス冷媒を、圧縮機に戻すので、圧縮機の吸入温度が上昇し、圧縮機の許容温度範囲以上となって、機構部品が熱変形して破損する恐れがある。一般的には、ホットガスデフロストの時間が短く、回数も少ないので、圧縮機への影響が小さく、許容範囲内と判断されている場合もある。
【００４３】
また、２つの蒸発器３０，３１を交互に冷却、或いは、除霜運転することにより、蒸発器の能力を可変することが可能となり、圧縮機回転数のインバータ制御と組み合わせることで、更なる省エネルギー化も可能となる。例えば、冷蔵庫の貯蔵室内の食品の負荷が標準的なものであるとき、２つの蒸発器３０，３１の内、１つのみを交互に冷却運転することにより、貯蔵室内を設定温度に維持したまま、消費電力を削減することが可能となる。
【００４４】
そして、この状態から貯蔵室の負荷が微妙に変化した場合に、圧縮機回転数制御により、冷媒循環量を調節して増減する負荷に対応可能となる。もちろん、貯蔵室内の負荷が大きく増大した場合には、２つある蒸発器３０，３１を同時に冷却運転にして、圧縮機回転数も増加させる。すなわち、貯蔵室内を冷却する蒸発器を２つにすることにより、冷却能力の制御を単純に、２倍細かく制御することができ、その分、極め細やかで、省エネルギーな運転が可能となる。さらに、２つの蒸発器３０，３１のうち、どちらか一方は貯蔵室内の冷却運転を行っているので、除霜時に運転を停止する場合に比べて、貯蔵室内の食品の温度上昇が抑えられ、食品の温度変動幅の小さい冷蔵庫を提供することが可能となる。
【００４５】
また、上述のホットガスデフロスト方式とは異なる除霜方式として、着霜した一方の蒸発器の冷媒流通を止めて、ファンからの風を通風し、蒸発器に付いた霜を昇華作用によって除霜する方式を取り入れても良い。
【００４６】
この場合、ホットガスデフロスト方式に比べて、除霜に時間がかかるので、あまり沢山の霜が付いてから除霜するのでは、時間がかかり過ぎてしまう。そこで、霜付き状態が少ないうちに、早めに除霜動作に入るように制御すると、霜付き状態が少ないので通風が行き渡り、蒸発器のチューブに冷媒が流れていないので、実用レベルの除霜時間内で、除霜を完了することが可能となる。
【００４７】
また、この昇華作用を利用した除霜と、ホットガスデフロストを融合させて、除霜を行っても良く、除霜時間の短縮が図れる。また、昇華作用のみの除霜にして、２つの蒸発器３０，３１の冷却、除霜サイクルを短くして、少量の霜付き段階で、早めに昇華による除霜を行って運転することにより、ホットガスバイパス回路などの除霜回路を省略することが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００４８】
また、除霜方式としてホットガスデフロスト方式を適用しているので、除霜ヒータなどの加熱器のように、発熱温度が３００℃程度になって、蒸発器周辺の温度が非常に高い温度になることがないので、２つの蒸発器３０，３１の間に金属板ではなく、断熱材３２を配設することが可能となる。
【００４９】
そして、一方の蒸発器で冷却運転しながら、他方の蒸発器を除霜しているときなどの場合、即ち、２つの蒸発器３０，３１の片方のみを冷却運転とする場合に、冷却能力の向上を目的として、ファンの回転数をアップさせることが考えられるが、熱の移動面となる蒸
発器の表面積は一定で変わらないので、冷却能力の顕著な向上は、期待できないと考えられる。これを鑑みて、２つの蒸発器３０，３１の各々にファンを設けることなく、断熱材３２を介し隣接配置した２つの蒸発器３０，３１に対し、共通のファン３４を１つ設けている。
【００５０】
さらに、ファン３４を１つにすることにより、２つの蒸発器３０，３１の風路を兼用することが可能となり、省スペースな構成とすることができる。そして、各々の蒸発器３０，３１が冷却運転、除霜運転となった場合の貯蔵室への風の流れの切り替えは、複数の蒸発器とファン３４の間にダンパ３３を設けて、ダンパ３３の開閉制御でもって行うことにより、机上の検討上では単純化できる。即ち、複数の蒸発器３０，３１の内、冷却運転されている方のダンパを開制御し、その開口より冷却された空気をファンによって、貯蔵室内へと供給する。
【００５１】
また、除霜手段としてペルチェを用いることも考えられ、この場合、ペルチェは、隣り合う２つの蒸発器３０，３１の間に設けられた断熱材３２に組み込んで構成するのが望ましい。ペルチェの放熱側を除霜運転を行う側の蒸発器に、ペルチェの冷却側を冷却運転を行っている側の蒸発器に対面するように設置する。蒸発器は冷却運転と除霜運転を交互に繰り返すので、ペルチェを回転させる、或いは、２個設ける、などの対応が必要となってくる。
【００５２】
また、複数の蒸発器３０，３１とファン３４の間にダンパ３３を設けているが、前述の霜の付いた蒸発器に風を通風させて除霜する昇華作用、或いは、他の除霜方式によって、ダンパ３３が不要になる可能性もある。そして、ホットガスデフロスト中の蒸発器にもファンによる風を流通させて、冷却運転中の蒸発器を流通してきた冷気と、混合させて一緒に貯蔵室へと供給する方法も考えられが、これは一緒になった冷気の温度が低温になることが前提条件となっており、仮に−２０℃の冷気と５０℃の空気が同じ量で混合されると、１５℃の空気となり貯蔵室を冷却することはできない。
【００５３】
次に、冷凍サイクル図を参考にして、その動作を説明する。まず、図２に示すように、２つの蒸発器３０，３１を一緒に冷却運転する場合は、圧縮機３５により吐出されたガス冷媒は、開閉弁４１と開閉弁４３を通過して凝縮器３６に導かれる。このとき、開閉弁４２と開閉弁４４は閉止されており、蒸発器３０及び蒸発器３１の方へは流れないようになっている。凝縮器３６で冷却された冷媒は、開閉弁４５及び開閉弁４８を通過して、キャピラリチューブなどの膨張弁３７及び膨張弁３８で減圧されて、前面側蒸発器３０と背面側蒸発器３１へと供給され、ここで冷却作用を行ったのち、開閉弁４７及び開閉弁５０を通過して圧縮機３５に還流する。
【００５４】
また、図３に示すように、前面側蒸発器３０を冷却運転、背面側蒸発器３１を除霜運転する場合は、圧縮機３５により吐出されたガス冷媒は、開閉弁４１及び開閉弁４４を通過して背面側蒸発器３１に導かれる。ここで、除霜作用を行ったのち開閉弁４９を通過して開閉弁４３と凝縮器３６の間に流出させる。そして凝縮器３６へと導かれ、放熱作用を行って気液混合状態となった冷媒は、開閉弁４５を通過して膨張弁３７により減圧された後、蒸発器３０へと導かれ、ここで冷却作用を行い、開閉弁４７を通過して圧縮機３５に還流される。このとき、開閉弁４２、開閉弁４３、開閉弁４６、開閉弁４８、開閉弁５０は閉止状態となっている。
【００５５】
また、図４に示すように、前面側蒸発器３０を除霜運転、背面側蒸発器３１を冷却運転する場合は、圧縮機３５により吐出されたガス冷媒は、開閉弁４２を通過して前面側蒸発器３０に導かれる。ここで、放熱作用を行ったのち開閉弁４６を通過して開閉弁４１と開閉弁４３の間に流出させる。そして、開閉弁４３を通過して凝縮器３６へと導かれる。こ
こで、放熱作用を行って気液混合状態となった冷媒は、開閉弁４８を通過して膨張弁３８により減圧された後、蒸発器３１へと導かれ、ここで冷却作用を行い、開閉弁５０を通過して圧縮機３５に還流される。このとき、開閉弁４１、開閉弁４４、開閉弁４５、開閉弁４７、開閉弁４９は閉止状態となっている。
【００５６】
また、上述の基本となる冷凍サイクルの開閉弁を三方弁に置き換えて、弁の数量を削減することもできる。具体的には、図５から図７に示すように、開閉弁１と開閉弁２を三方弁５５に、開閉弁３と開閉弁４を三方弁５６に、開閉弁６と開閉弁７を三方弁５７に、開閉弁９と開閉弁１０を三方弁５８に置き換えることが可能である。ここで、三方弁５５〜５８とは、３方向の配管継ぎ手を備える流路切り替え弁のことであり、三方弁へ流入してくる冷媒を、異なる２つの方向のどちらかに切り替えて流通させる機能部品のことである。
【００５７】
具体的には、３方向ある流路の中央の流路を共通の流路、即ち、三方弁の入口として、この中央の流路と右側の流路が半円弧上に形成された連通路で連通し、左側の流路に切り替える場合には、前述の半円弧状の連通路が左側に移動して、中央の流路と左側の流路を連通させる。簡単に表現すれば、中央の流路を含む２つの流路を連通させることができ、電気信号によってアクチュエータを駆動させて、中央と右を連通、中央と左を連通、を切り替え可能にする機能部品のことである。
【００５８】
そして、膨張弁３７，３８は抵抗が固定されているキャピラリチューブであるが、抵抗を可変できる電動膨張弁を使用して全閉が可能なタイプであれば、開閉弁４５及び開閉弁４８も不要となる。この電動膨張弁には種々のタイプがあるが、仮に、開口に弁座を設け、この弁座に三角錐状のニードルを抜き差しして、弁座の開口面積、即ち、流路抵抗を可変可能とするものがある。このタイプでは、三角錐状のニードルを弁座に密着するまで、押し下げることで、流路を閉止することが可能となる。
【００５９】
そして、三角錐状のニードルにモータの回転を上下動に変換するための溝を切っておくことで、電気的に流路抵抗を調整できるものである。また、開閉弁とは、配管内の流路の開閉を行うものであり、例えば、円柱状のメタルに直線状のトンネルのような流路、即ち、開口を設け、開時にはその開口を通過して冷媒が導通し、閉時には円柱状のメタルを９０度回転させて、円柱状のメタルの側壁によって、流路、即ち、開口を閉止するものである。
【００６０】
また、通常運転時、貯蔵室内の負荷が標準で安定状態のときなどは、大きな容量の蒸発器は必要とせず、小さな容量の蒸発器を使用する方が効率的となる。そして、小さな容量の蒸発器を短い周期で冷却運転と除霜運転を切替えることで、常時、霜付きが非常に少ない状態で冷却運転を行うことができる。ここで、２つの小さな蒸発器の容量は、一つの大きな容量の蒸発器のおよそ半分以下に設定する。また、この他２つ以上の小さな蒸発器を使用する場合において、小さな蒸発器の容量は、様々に設定可能であるが、複数の小さな蒸発器の総容量は一つの大きな蒸発器の容量とほぼ同じにする。この場合、冷凍サイクルの能力は、複数の小さな蒸発器の数量に応じて、可変制御することが可能となる。
【００６１】
また、複数の蒸発器３０，３１を隣接配置するとともに、隣り合う蒸発器との間に断熱材３２を設け、複数の蒸発器３０，３１を交互に冷却運転、或いは、交互に除霜運転させることにより、隣接配置する複数の蒸発器３０，３１を断熱材３２で断熱するので、複数の蒸発器３０，３１をコンパクトに配置できるとともに、断熱材３２により複数の蒸発器３０，３１間の熱の移動が抑制されているので、複数の蒸発器３０，３１の一方を冷却運転、他方を除霜運転とすることが可能となり、貯蔵室内を途絶えることなく連続して冷却することが可能となる。
【００６２】
もちろん、貯蔵室内の食品の負荷状況などによって、蒸発器の冷却運転を一時停止することも可能である。また、蒸発器の除霜時などに貯蔵室内の食品の温度が上昇したり、蒸発器の冷却・除霜運転により貯蔵室内の温度変動が大きくなる事を抑制でき、食品の品質の劣化を防止することが可能となり、より高品位な冷蔵庫を提供することができる。
【００６３】
また、貯蔵室内の食品が満杯状態の時など貯蔵室内の冷却負荷の大きいときに、複数の蒸発器３０，３１を同時に冷却運転させることにより、高負荷時には、複数の蒸発器３０，３１を全て冷却運転とすることもできるので、単一の蒸発器のみの冷凍サイクルと比べて、複数の蒸発器３０，３１の各々の冷却能力を小さく設計する事ができ、この複数の蒸発器３０，３１の冷却運転の個数を選択することにより、冷凍サイクルの総冷却能力を制御することも可能となる。
【００６４】
また、二つ以上の蒸発器の、第一の蒸発器と第二の蒸発器とを前後方向に配置、或いは、第一の蒸発器と第二の蒸発器とを上下方向に配置、或いは、第一の蒸発器と第二の蒸発器とを左右方向に配置させることにより、複数の蒸発器を３次元方向のいずれかに隣接配置することにより、コンパクトに設置でき、配管や配線、開閉弁などの機能部品を集中的に配置することが可能となる。また、冷蔵庫の外形寸法の増大を最小限に抑制するとともに、製造時の工数を効率化し、コストアップを抑制できる。
【００６５】
また、圧縮機３５と、凝縮器３６と、膨張弁３７，３８と、蒸発器とを環状に接続してなる冷凍サイクルを有し、蒸発器は複数の蒸発器が並列に配置されており、前記複数の蒸発器の入口側に設けられた開閉弁４５，４８により選択的に一方の蒸発器を冷却運転するとともに、冷却運転を休止している他方の蒸発器を、凝縮器３６の入口側のホットガス冷媒を導くバイバス配管からの冷媒で除霜することにより、蒸発器の除霜を冷凍サイクルのホットガス冷媒を導いて行うので、除霜ヒータなどの部品が不要となり、コストダウンと共に、除霜ヒータを駆動していた電力が削減でき、大幅な省エネルギー化が図れる。
【００６６】
ここで、冷凍サイクルの凝縮器３６の入口側のホットガス冷媒を使用して除霜する方法は、冷凍空調分野に属するエアコンなどでは一般的であるが、それを冷蔵庫にそのまま適用すると、貯蔵室内に暖気が漏洩して食品を傷めてしまう。また、除霜中は貯蔵室内の温度が上昇しても、冷却する事ができない。除霜モードから冷却モードへ移行する際に、蒸発器本体の温度をクールダウンさせなくてはならないなどの課題があり、実現されていなかった。
【００６７】
そこで、冷蔵庫に複数の蒸発器３０，３１を設けることで、他の蒸発器が除霜中にあっても、一方の蒸発器を冷却運転することができ、貯蔵室内の負荷増大に伴う対応も可能となり、食品を傷めてしまう事も防止できる。さらに、複数の蒸発器の各々について、冷却運転と除霜運転が混在する状況においては、除霜中の蒸発器から得られる冷熱の影響で、冷凍サイクル中の凝縮器３６の放熱負荷が低減するので、冷蔵庫の冷凍サイクルを高効率で運転する事が可能となり、結果として、消費電力量を削減できる。
【００６８】
また、冷却運転を休止している他方の蒸発器に、ファン３４による風を流通させて、霜を昇華させて除霜を行うことにより、霜の付いた蒸発器を加熱させる除霜方式とは異なり、貯蔵室内に除霜時の熱が侵入することがない。また、除霜時に高温の熱が発生しないので、貯蔵室内の食品が熱により劣化する事がなく、除霜後の蒸発器の温度も低温に維持されるため、除霜後に蒸発器をクールダウンさせる必要もない。さらに、短時間で除霜運転から冷却運転へと切替える事が可能となり、梅雨時など湿度が高く、直ぐに蒸発器に着霜が発生する場合においても、冷却運転と除霜運転の切替えを直ぐに行えるので、貯蔵室の温度を適温に維持することが可能となる。
【００６９】
また、圧縮機３５から吐出される高温のガス冷媒を、蒸発器の入口側へと導く開閉弁４２，４４を備えたバイパス配管と、圧縮機からの高温のガス冷媒を凝縮器３６へと導く開閉弁４１，４３を有することにより、冷凍サイクルのホットガス冷媒を分流して供給するのではなく、全てのホットガス冷媒を一方の蒸発器へと導くので、冷凍サイクルの凝縮器３６と膨張弁３７，３８を介して、他方の蒸発器で冷却作用を行う冷媒も冷凍サイクル中の全量となるので、冷却作用を最大限に発揮することができる。
【００７０】
また、除霜する蒸発器にも全量のホットガス冷媒が流れるので、除霜作用の最大化を図ることができる。また、冷凍サイクルのホットガス冷媒で除霜を行う方式において、冷凍サイクル中の冷媒を分流することなく、全量を有効に利用して効率的な除霜と冷却運転を行うことができる。
【００７１】
また、凝縮器３６で冷却された冷媒を膨張弁３７，３８を介して蒸発器へと導く開閉弁４５，４８を備えたことにより、キャピラリチューブのように膨張弁３７，３８に全閉機能がなくても、開閉弁４５，４８で冷凍サイクルを開閉する事ができる。また、全閉機能付きの電動膨張弁を使用する方法も有用であるが、開口を調節するという構成上、全閉性能に限界があり、弁の動作時間も長くなると考えられ、機能上の信頼性に不安が残るとともに、高価であるので、キャピリーチューブと開閉弁を組み合わせる構成として比較的安価に、かつ、信頼性を向上させたものである。
【００７２】
また、蒸発器の出口側に前記蒸発器を除霜したホットガス冷媒を凝縮器３６へ導くための開閉弁４６，４９を備えたバイパス配管と、前記蒸発器で冷却作用が行われたあと前記圧縮機３５へ冷媒を還流させる開閉弁４７，５０を有することにより、蒸発器の出口側から冷媒を圧縮機３５、或いは、凝縮器３６へと流れるように開閉弁で制御する事により、バイパス管路をシンプルな構成としつつ、除霜時の冷熱回収も成立させている。また、通常のホットガスバイパスによる除霜だけでなく、同時に蒸発器の冷熱を回収することで、凝縮器３６の負荷を低減し、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
【００７３】
以上のように、本実施の形態においては、複数の蒸発器３０，３１を隣接配置するとともに、隣り合う蒸発器との間に断熱材３２を設け、複数の蒸発器３０，３１を交互に冷却運転、或いは、交互に除霜運転させる過程において、隣接配置する複数の蒸発器３０，３１が断熱材３２で断熱されているので、複数の蒸発器３０，３１間の熱の移動が抑制され、複数の蒸発器３０，３１の一方を冷却運転、他方を除霜運転とする場合において、冷熱と温熱が短絡して、無駄な消費電力が発生するのを抑制しつつ、貯蔵室内を途絶えることなく連続して冷却することが可能となる。もちろん、貯蔵室内の食品の負荷状況などによって、蒸発器の冷却運転を一時停止することも可能である。また、蒸発器の除霜時などに貯蔵室内の食品の温度が上昇したり、蒸発器の冷却・除霜運転により貯蔵室内の温度変動が大きくなる事を抑制でき、食品の品質の劣化を防止することが可能となり、より高品位な冷蔵庫を提供することができる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、複数の蒸発器を構成する右側蒸発器９０と左側蒸発器９１を、左右に配置することにより、冷蔵庫の奥行き寸法を短くすることができ、冷蔵庫の内容積の減少を効果的に抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明にかかる冷凍装置及びそれを備えた冷蔵庫は、複数の蒸発器の一方を冷却運転、他方を除霜運転とする場合において、冷熱と温熱が短絡して、無駄な消費電力が発生するのを抑制しつつ、貯蔵室内を途絶えることなく連続して冷却することが可能となるので、貯蔵室内の食品の温度変動を小さく抑えることができ、貯蔵室内の食品の劣
化を未然に防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
３０  前面側蒸発器（蒸発器）
３１  背面側蒸発器（蒸発器）
３２  断熱材
３３  ダンパ
３４  ファン
３５  圧縮機
３６  凝縮器
３７、３８  膨張弁
４１〜５０  開閉弁
５５〜５８  三方弁
６０  内箱
６１  外箱
６２  冷蔵庫本体
６３  発泡ウレタン
６９〜７１  仕切壁
６８  冷蔵室（貯蔵室）
７３〜７６  ドア
７７  第一冷凍室（貯蔵室）
７８  第二冷凍室（貯蔵室）
７９  野菜室（貯蔵室）
８０  真空断熱材
８１  蒸発器
８２  除霜水処理部
９０  右側蒸発器（蒸発器）
９１  左側蒸発器（蒸発器）
【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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