JP2004333091A

JP2004333091A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2004333091A
Application number: JP2003133116A
Authority: JP
Inventors: Osao Kido; 長生木戸; Mitsunori Taniguchi; 光▲のり▼ 谷口; Yoshihiko Takeda; 芳彦武田; Takahito Shibayama; 卓人柴山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】本発明は省エネルギーを図る冷蔵庫に関するものである。
【解決手段】圧縮機１５，凝縮器１６，減圧手段１７と蒸発器１８とからなる蒸気圧縮式冷凍サイクルと，吸熱面と放熱面を有し電流を流すことにより吸熱面で吸熱作用を生じ同時に放熱面で放熱作用を生じる熱電変換デバイス１９と、少なくとも一部が真空断熱材１３から構成される断熱箱体１１とからなる冷蔵庫であり，これにより，冷却負荷に応じて蒸気圧縮式冷凍サイクルと熱電変換デバイスとを使い分け能力可変幅を大きくできる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は省エネルギーを図る冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷蔵庫は、省エネルギーを図るために、負荷状態の変化に応じて能力を変化させる能力可変型の圧縮機を備えたものや、外部からの侵入熱量を抑えるために断熱性の優れた真空断熱材を備えたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫について説明する。
【０００４】
図３は従来の冷蔵庫の縦断面図である。図３において、１は断熱箱体であり、その内部に庫内２を構成する。３は真空断熱材、４は発泡断熱材で、いずれも断熱箱体１を構成する。５は断熱箱体１の外部に設置された能力可変型の圧縮機、６は圧縮機の近傍に設置された凝縮器、７は減圧手段、８は庫内２に設けられた蒸発器であり、圧縮機５、凝縮器６、減圧手段７と蒸発器８は順に連結され、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成している。９と１０は凝縮器６と蒸発器８にそれぞれ空気を送る送風機である。
【０００５】
以上のように構成された従来の冷蔵庫では、圧縮機５によって循環する冷媒の状態変化により、蒸発器８が吸熱作用を、また凝縮器６が放熱作用を生じる。そして蒸発器８は送風機１０によって対流する庫内２の空気を冷却し、凝縮器６は送風機９によって送風される外気へ放熱する。ここで断熱箱体１を通して外部から庫内２へ侵入する熱量が主な冷却負荷であり、蒸発器８ではそれ以上の熱量を空気から吸熱することで庫内２が低温に保たれる。
【０００６】
そして断熱箱体１の一部に真空断熱材３を用いることで外部から庫内２への侵入熱量を抑えて冷却負荷を小さくし、同時に圧縮機５の回転数を抑えることで冷却負荷に応じた能力制御を行い、省エネルギー化を実現している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３７２３５７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、能力可変型の圧縮機５は、図４に示したように、回転数がある値より低くなると成績係数が急激に低下する特性を一般的に持っており、圧縮機５はある回転数以下では運転できない。したがって真空断熱材３の多用によって断熱箱体１の外部からの侵入熱量を抑えて冷却負荷を極端に小さくしても、圧縮機５の回転数は前述の成績係数が急激に低下する条件に入ってしまい、圧縮機５はオンオフ運転をしなければならない。その結果、断熱箱体１の外表面積に対する真空断熱材３の被覆率を上げても省エネルギー効果には限界があるという課題を有していた。
【０００９】
本発明は従来の課題を解決するもので、真空断熱材によって断熱箱体の侵入熱量を極端に低減しても、それに応じて電気入力も極端に低くでき、極端な省エネルギー化を実現できる冷蔵庫を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため請求項１に記載の本発明は、圧縮機、凝縮器、減圧手段と蒸発器とからなる蒸気圧縮式冷凍サイクルと、吸熱面と放熱面を有し電流を流すことにより吸熱面で吸熱作用を生じ同時に放熱面で放熱作用を生じる熱電変換デバイスと、少なくとも一部が真空断熱材から構成される断熱箱体とからなる冷蔵庫であり、これにより、冷却負荷に応じて蒸気圧縮式冷凍サイクルと熱電変換デバイスとを使い分け能力可変幅を大きくできるという作用を有する。
【００１１】
また請求項２に記載の本発明は、低負荷時には熱電変換デバイスにより庫内空気を冷却する請求項１に記載の冷蔵庫であり、これにより、圧縮機の成績係数が極端に低下する低負荷時には低負荷ほど成績係数が高くなる熱電変換デバイスを駆動することができるので、真空断熱材の侵入熱量低減効果を大きく発揮して省エネルギー化を図ることができるという作用を有する。
【００１２】
また請求項３に記載の本発明は、断熱箱体の外表面積の４５％以上の面に真空断熱材を使用した請求項２に記載の冷蔵庫であり、これにより、断熱箱体の侵入熱量を極端に低くして、熱電変換デバイスを非常に成績係数の高い条件で使用することができ、飛躍的に省エネルギー化を図ることができるという作用を有する。
【００１３】
また請求項４に記載の本発明は、熱電変換デバイスがペルチェ効果を利用した素子である請求項１から請求項３に記載の冷蔵庫であり、これにより、低負荷時には静音化を図ることができるという作用を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態の冷蔵庫の縦断面図である。図１において、
１１は断熱箱体であり、その内部に庫内１２を構成する。１３は真空断熱材、１４は発泡断熱材で、いずれも断熱箱体１１を構成し、真空断熱材１３は断熱箱体１１の外表面積の４５％以上を覆っている。１５は断熱箱体１１の外部に設置された能力可変型の圧縮機、１６は圧縮機の近傍に設置された凝縮器、１７は減圧手段、１８は庫内１２に設けられた蒸発器であり、圧縮機１５、凝縮器１６、減圧手段１７と蒸発器１８は順に連結され、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成している。
【００１６】
１９はペルチェ効果を利用した熱電変換デバイスで、放熱面２０と吸熱面２１とを有する。２２はマニフォールドで、熱電変換デバイス１９の放熱面２０に直接接続されている。２３は断熱箱体１１の外部に設けられたポンプである。２４は断熱箱体１１の外部に設けられた放熱器であり、マニフォールド２２、ポンプ２３と放熱器２４は順に連結され液循環回路を構成している。
【００１７】
２５は庫内１２に設けられた冷却器であり、熱電変換デバイス１９の吸熱面２１と熱的に接続されている。２６は凝縮器１６と放熱器２４に、また２７は蒸発器１８と冷却器２５にそれぞれ空気を送る送風機である。
【００１８】
以上のように構成された冷蔵庫は、圧縮機１５によって循環する冷媒の状態変化により、蒸発器１８が吸熱作用を、また凝縮器１６が放熱作用を生じる。またペルチェ効果によって生じる熱電変換デバイス１９の放熱面２０と吸熱面２１によって、吸熱面２１と接する冷却器２５が吸熱採用を、ポンプ２３の液循環回路で放熱面２０と連結された放熱器２４が放熱作用を生じる。
【００１９】
そして蒸発器１８と冷却器２５は送風機２７によって対流する庫内１２の空気を冷却し、凝縮器１６と放熱器２４は送風機２６によって送風される外気へ放熱する。
【００２０】
ここで従来と同様に、断熱箱体１１を通して外部から庫内１２へ侵入する熱量が主な冷却負荷であり、蒸発器１８や冷却器２５でそれ以上の熱量を空気から吸熱することで庫内１２が低温に保たれる。また断熱箱体１１の外表面の４５％以上に真空断熱材１３を用いることで外部から庫内１２への侵入熱量を極端に抑えて冷却負荷を非常に小さくしている。
【００２１】
そして、図２に示すように、例えば外気温度が低く庫内１２が十分に冷却されている場合などの低冷却負荷の条件では、低冷却負荷では極端に成績係数が低下する圧縮機１５の運転を停止し、低冷却負荷ほど成績係数が急激に向上する熱電変換デバイス１９のみを運転することにより、真空断熱材１３の侵入熱量低減効果を大きく発揮して極端な省エネルギー化を図ることができる。
【００２２】
また外気温度が高い場合やドア開閉などで庫内１２の温度が高い場合などの高冷却負荷の条件では、高冷却負荷でも十分な成績係数が得られる圧縮機１５を運転し、熱電変換デバイス１９を停止することにより、この条件でも高い成績係数を得ることができる。
【００２３】
以上のように本実施の形態の冷蔵庫は、圧縮機１５、凝縮器１６、減圧手段１７と蒸発器１８とからなる蒸気圧縮式冷凍サイクルと、吸熱面２１と放熱面２０を有し電流を流すことにより吸熱面２１で吸熱作用を生じ同時に放熱面２０で放熱作用を生じる熱電変換デバイス１９と、少なくとも一部が真空断熱材１３から構成される断熱箱体１１とからなる冷蔵庫であり、これにより、冷却負荷に応じて蒸気圧縮式冷凍サイクルと熱電変換デバイスとを使い分け能力可変幅を大きくできる。
【００２４】
また低冷却負荷時には熱電変換デバイス１９により庫内空気を冷却することにより、圧縮機１５の成績係数が極端に低下する低冷却負荷時には低負荷ほど成績係数が高くなる熱電変換デバイス１９を駆動することができるので、真空断熱材１３の侵入熱量低減効果を大きく発揮して省エネルギー化を図ることができる。
【００２５】
また断熱箱体１１の外表面積の４５％以上の面に真空断熱材１３を使用することにより、断熱箱体１１の侵入熱量を極端に低くして、熱電変換デバイス１９を非常に成績係数の高い条件で使用することができ、飛躍的に省エネルギー化を図ることができる。
【００２６】
さらに熱電変換デバイス１９がペルチェ効果を利用した素子であり、これにより、低負荷時には静音化を図ることができる。
【００２７】
なお本発明の第１の実施の形態では、熱電変換デバイス１９からの放熱をマニフォールド２２とポンプ２３を用いた液循環によって庫外の放熱器２４から放熱したが、熱電変換デバイス１９からの放熱を放熱面２０と接した放熱器から放熱しても良い。
【００２８】
また本発明の第１の実施の形態では、凝縮器１６と放熱器２４とを独立して設けたが、凝縮器１６と放熱器２４とは一体化しても良い。
【００２９】
さらに本発明の第１の実施の形態では、熱電変換デバイス１９をペルチェ効果を利用したデバイスとしたが、熱電変換デバイス１９を、熱電子や電子のトンネル効果を利用したデバイスでも良い。
【００３０】
また本発明の第１の実施の形態では、圧縮機１５を能力可変型としたが、圧縮機１５は回転数が一定の能力固定型でも良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧手段と蒸発器とからなる蒸気圧縮式冷凍サイクルと、吸熱面と放熱面を有し電流を流すことにより吸熱面で吸熱作用を生じ同時に放熱面で放熱作用を生じる熱電変換デバイスと、少なくとも一部が真空断熱材から構成される断熱箱体とからなる冷蔵庫であり、これにより、冷却負荷に応じて蒸気圧縮式冷凍サイクルと熱電変換デバイスとを使い分け能力可変幅を大きくできる。
【００３２】
また請求項２に記載の本発明は、低負荷時には熱電変換デバイスにより庫内空気を冷却する請求項１に記載の冷蔵庫であり、これにより、圧縮機の成績係数が極端に低下する低負荷時には低負荷ほど成績係数が高くなる熱電変換デバイスを駆動することができるので、真空断熱材の侵入熱量低減効果を大きく発揮して省エネルギー化を図ることができる。
【００３３】
また請求項３に記載の本発明は、断熱箱体の外表面積の４５％以上の面に真空断熱材を使用した請求項２に記載の冷蔵庫であり、これにより、断熱箱体の侵入熱量を極端に低くして、熱電変換デバイスを非常に成績係数の高い条件で使用することができ、飛躍的に省エネルギー化を図ることができる。
【００３４】
また請求項４に記載の本発明は、熱電変換デバイスがペルチェ効果を利用した素子である請求項１から請求項３に記載の冷蔵庫であり、これにより、低負荷時には静音化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷蔵庫の実施の形態１の縦断面図
【図２】図１の冷蔵庫の冷却能力と成績係数の関係を示す特性図
【図３】従来の冷蔵庫の縦断面図
【図４】図３の冷蔵庫の冷却能力と成績係数の関係を示す特性図
【符号の説明】
１５圧縮機
１６凝縮器
１７減圧手段
１８蒸発器
１９熱電変換デバイス
２０放熱面
２１吸熱面

Claims

圧縮機、凝縮器、減圧手段と蒸発器とからなる蒸気圧縮式冷凍サイクルと、吸熱面と放熱面を有し電流を流すことにより前記吸熱面で吸熱作用を生じ同時に前記放熱面で放熱作用を生じる熱電変換デバイスと、少なくとも一部が真空断熱材から構成される断熱箱体とからなる冷蔵庫。
低負荷時には熱電変換デバイスにより庫内空気を冷却する請求項１に記載の冷蔵庫。
断熱箱体の外表面積の４５％以上の面に真空断熱材を使用した請求項２に記載の冷蔵庫。
熱電変換デバイスがペルチェ効果を利用した素子である請求項１から請求項３に記載の冷蔵庫。