JP2005024203A

JP2005024203A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2005024203A
Application number: JP2003191967A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Saito; 哲哉斎藤; Yoshito Kimura; 義人木村; Makoto Oyamada; 真小山田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】冷蔵室が直接冷却方式の冷蔵庫において、庫内を高湿度に保ち庫内の温度ムラを抑え食品を保鮮できる冷蔵庫を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮機８と、凝縮器９と、キャピラリ１０と、断熱材内に配設した直接冷却方式の第一の蒸発器１１と、電子膨張弁１３と、冷凍室６内に配設した第二の蒸発器１２とを直列に接続し、第一の蒸発器１１の蒸発温度を電子膨張弁１３により制御するものであり、第一の蒸発器１１を高蒸発温度化することができるので、冷蔵室４の内箱の表面温度を必要最小限の低温とした状態で冷蔵室４の冷却を行うことが可能となる。その結果、内箱表面にとられる冷蔵室４庫内の水分量を最小限に抑えることが可能となり、冷却時も食品を高湿に保つことが可能となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵室を直接冷却方式で冷却する冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷蔵庫としては、冷蔵庫内箱に冷却器を設け、冷蔵室の冷却を行うものがある（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凍冷蔵庫を説明する。
【０００４】
図１５において、冷蔵庫本体１は冷蔵庫内箱２と冷蔵庫内箱３との間に断熱材が充填されて構成されている。上から冷蔵室４、野菜室５、冷凍室６を有しており、前面は図示しない開閉扉となっている。冷蔵室４と野菜室５の冷蔵庫内箱２には、上下、左右、後の壁面に接して冷却パイプ７（蒸発器）が配置されている。また、冷凍室６内には冷凍室用蒸発器を設け、冷蔵室４、野菜室５と冷凍室６はそれぞれ独立して冷却するものである。そして、冷却パイプ７を通る冷媒の蒸発潜熱により冷蔵庫内箱２の壁面が直接冷却され上下、左右、後壁が冷却壁面となり冷蔵室４を冷却する。冷蔵室内の一部に設けた冷却室内にフィンタイプの蒸発器と冷却用ファンで冷蔵室４を冷却する間接冷却方式と比較して食品に冷風を直接当てることなく冷却するので食品の乾燥を抑えられるものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２８２５７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、冷蔵室４冷却時には冷却パイプ７の作用により冷蔵庫内箱２の表面がかなり低温となるために冷蔵室４庫内の水分が壁面にとられるため、間接冷却方式と比較すると食品の乾燥は抑制されるものの十分ではなかった。また、冷却パイプ７が配設された側の冷蔵室内箱２近傍が低温となるので冷蔵室４庫内の温度むらが大きいという課題があった。
【０００７】
とくに近年、冷凍冷蔵庫は食品の多様化や、より新鮮さを保つために温度帯の異なる貯蔵室を多数有し、貯蔵室毎にきめ細かな温度管理、湿度管理が要求されている。
【０００８】
本発明は従来の課題を解決するもので、冷蔵室が直接冷却方式の冷蔵庫において、庫内を高湿度に保ち庫内の温度ムラを抑え食品を保鮮できる冷蔵庫を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、冷蔵室と冷凍室を備えた冷蔵庫本体において、圧縮機と、凝縮器と、第一の減圧手段と、前記冷蔵室内もしくは冷蔵室内箱と冷蔵庫外箱の間の断熱材内に配設した直接冷却方式の第一の蒸発器と、冷媒流量制御手段と、前記冷凍室内に配設した第二の蒸発器とを直列に接続し、前記第一の蒸発器の蒸発温度を前記冷媒流量制御手段により制御するものであり、第一の蒸発器と第二の蒸発器の間に設けた冷媒流量制御手段により第一の蒸発器を高蒸発温度化することができるので、冷蔵室の内箱の表面温度を必要最小限の低温とした状態で冷蔵室の冷却を行うことが可能となる。その結果、内箱表面にとられる冷蔵室庫内の水分量を最小限に抑えることが可能となり、冷却時も食品を高湿に保つことが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷蔵室内に冷蔵室温度検知手段を設け、前記冷蔵室温度検知手段が所定の温度以上であるときは冷媒流量制御手段により冷媒流量を最大とし、所定の温度以下であるときは冷媒流量を制御するものであり、冷蔵室の負荷が大きい時は第一の蒸発器の温度を低温にし速やかに冷却し、冷蔵室の負荷が小さい時は第一の蒸発器の温度を高温にし高湿冷却をすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、能力可変型圧縮機により前記冷凍室の温調制御を行うものであり、必要に応じた蒸発温度、冷凍能力を得ることができ、冷蔵室と冷凍室の温調の独立制御が可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記流量制御手段を制御し、前記圧縮機の運転を行いながら前記第一の蒸発器の除霜を行うものであり、第一の蒸発器の除霜を冷凍室の冷却を行いながらすることが可能となり、冷凍室の食品の温度上昇を抑えることが可能となる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記冷蔵庫内箱と前記冷蔵庫外箱間の断熱材内に真空断熱材を配設したものであり、熱伝達率の小さい真空断熱材による断熱性能向上により冷蔵室の冷却負荷量が低減できるので第一の蒸発器の必要冷却能力が小さくなり、更なる第一の蒸発器の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室を高湿化できる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記真空断熱材を前記第一の蒸発器と前記冷蔵庫外箱間に配設したものであり、温度差の大きい低温となる第一の蒸発器と冷蔵庫周囲温度となる冷蔵庫外箱間に真空断熱材を配設することにより、さらに断熱性能が向上するので第一の蒸発器の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室を高湿化できる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の発明において、前記真空断熱材を前記第一の蒸発器に直接貼り付けたものであり、より確実に温度の大きい第一の蒸発器と冷蔵庫外箱間の断熱性能を向上することが可能となり、また、第一の蒸発器と真空断熱材をユニットとして冷蔵庫製造行程に供給することにより作業性が向上する。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項５から７のいずれか一項に記載の発明において、前記真空断熱材を前記第一の蒸発器と前記凝縮器との間に配設したものであり、圧縮機運転中にもっとも温度差が大きくなり熱の移動が大きい部分である高温の凝縮器と低温の第一の蒸発器の間に真空断熱材を配設することにより、圧縮機運転中の冷蔵室への負荷を大幅に低減できるのでさらに第一の蒸発器の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室を高湿化できる。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発明において、冷蔵室冷却用ファンを前記冷蔵室庫内に配設し、前記冷蔵室温度検知手段が所定の温度以上であるときは前記冷蔵室冷却用ファンを運転し、所定の温度以下であるときは前記冷蔵室冷却用ファンの運転を停止するものであり、庫内の負荷が大きく冷蔵室を速やかに冷却する必要がある場合は、冷蔵室冷却用ファンの作用により第一の蒸発器の熱伝達率が大幅に向上するので速やかに冷蔵室を冷却することが可能となり、スピード冷却と高湿冷却の両立が可能となる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記冷蔵室温度検知手段が所定の温度以上であるときは前記冷媒流量制御手段により冷媒流量を最大とするとともに前記冷蔵室冷却用ファンを運転し、所定の温度以下であるときは前記冷媒流量制御手段により冷媒流量を制御するとともに前記冷蔵室冷却用ファンの運転を停止するものであり、冷蔵室を速やかに冷却する必要がある庫内の負荷が大きい場合は、冷媒流量を最大とし第一の蒸発器を低温とした状態で冷蔵室冷却用ファンを運転するのでさらに速やかに冷蔵室を冷却することが可能となる。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、第一の蒸発器と冷媒流量制御手段とからなる流路をバイパスするように、凝縮器の下流から分岐し第二の蒸発器の上流で合流するバイパス配管を設けたものであり、冷凍室のみを冷却する回路を設けることにより冷凍室の負荷が大きい場合に冷凍室を速やかに冷却することが可能となる。また、冷蔵室の冷却が不要な場合であっても冷凍室の冷却を行えるので冷蔵室と冷凍室の独立制御が容易となる。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の発明において、冷媒として可燃性自然冷媒を用いたものであり、従来の直接冷却方式の冷蔵庫では冷媒封入量が増大し、可燃性冷媒を用いる場合の設計難易度が大きかったが、第一の蒸発器を高蒸発温度化し、蒸発器の冷却能力を抑制することにより必要冷媒量を削減でき、可燃性冷媒を用いる場合の設計難易度を低減できる。また、真空断熱材を配設する場合は、冷蔵室の冷却負荷が小さくなるのでさらに高蒸発温度化により第一の蒸発器の冷却能力を抑制することができ、必要冷媒量を削減できる。
【００２１】
【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〜図１４を用いて説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図であり、図２は冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【００２３】
図１において、冷蔵庫本体１は、上部に比較的高温の区画である冷蔵室４を、下部に比較的低温の冷凍室６を配置してあり、例えばウレタンのような断熱材で周囲と断熱して構成している。食品等の収納物の出し入れは図示しない断熱ドアを介して行われる。
【００２４】
冷蔵室４は冷蔵保存のために通常１〜５℃で設定されているが、保鮮性向上のため若干低めの温度、例えば−３〜０℃で設定されることもあり、収納物によって、使用者が自由に上記のような温度設定を切り替えることを可能としている場合もある。また、ワインや根野菜等の保鮮のために、例えば１０℃前後の若干高めの温度設定とする場合もある。
【００２５】
冷凍室６は冷凍保存のために通常−２２〜−１８℃で設定されているが、保鮮性向上のためより低温の温度、例えば−３０〜−２５℃で設定されることもある。
【００２６】
冷凍サイクル１４は圧縮機８と凝縮器９と第一の減圧手段である例えばキャピラリ１０と第一の蒸発器１１と冷媒流量制御手段である例えばパルスモータで駆動する電子膨張弁１３と第二の蒸発器１２とを順次接続した構成となっている。
【００２７】
第一の蒸発器１１は冷蔵室４側の冷蔵庫内箱２と冷蔵庫外箱３内のウレタン内に配設された、例えばアルミ配管とアルミプレートで構成された直接冷却方式の蒸発器である。
【００２８】
また、第二の蒸発器１２は冷凍室６内に配設された、例えばアルミ配管とアルミプレートで構成された直接冷却方式の蒸発器である。
【００２９】
さらに圧縮機８は例えばインバーターによる回転数制御で冷媒循環量を制御し冷凍能力を変化させることができる能力可変型としてある。
【００３０】
冷凍サイクル１４内を循環する冷媒として、可燃性自然冷媒を用いている。
【００３１】
また、冷蔵室４と冷凍室６には区画内温度を検知する、例えばサーミスタである温度検知手段Ｔｈ１、Ｔｈ２を設けてあり、また、第一の蒸発器１１には蒸発器温度を検知する、例えばサーミスタである温度検知手段Ｔｈ３を設けてあり、さらに、圧縮機８と電子膨張弁１３を制御する制御手段Ｃ１を備えている。
【００３２】
ここで、冷凍サイクル１４の動作を図２に示すモリエル線図を用いて説明する。なお、符号ｈ１からｈ７はそれぞれ比エンタルピを表している。
【００３３】
圧縮機８の動作により冷媒が圧縮され高温高圧の冷媒となり吐出される（ｈ１→ｈ２）。その後、凝縮器９にて放熱して凝縮液化しキャピラリ１０に至る（ｈ２→ｈ３）。キャピラリ１０に流入した冷媒は図示しないサクションラインと熱交換しながら減圧されて第一の蒸発器１１に至る（ｈ３→ｈ４）。第一の蒸発器１１に流入した冷媒は、冷蔵室４内の空気と冷蔵庫内箱２を通して積極的に熱交換し蒸発気化し冷蔵室４は冷却される（ｈ４→ｈ５）。第一の蒸発器１１内で蒸発気化した冷媒は、電子膨張弁１３の冷媒流量制御作用によりさらに減圧されて第二の蒸発器１２に流入する（ｈ５→ｈ６）。
【００３４】
第ニの蒸発器１２に流入した冷媒は、冷凍室６内の空気と積極的に熱交換し蒸発気化し冷凍室６は冷却される。（ｈ６→ｈ７）また、第一の蒸発器１１の冷凍効果Δｈｅ１（ｈ５―ｈ４）と第二の蒸発器１２の冷凍効果Δｈｅ２（ｈ７−ｈ６）の比は冷蔵室４と冷凍室６が周囲環境温度により受ける熱量の比に相当する値となる。
【００３５】
また、電子膨張弁１３の減圧作用により、第一の蒸発器１１の圧力Ｐｅ１は第二の蒸発器１２の圧力Ｐｅ２より高圧となり、第一の蒸発器１１を第二の蒸発器１２より高蒸発温度化することが可能となる。冷蔵室４を第一の蒸発器１１を高蒸発温度化した状態で冷却することにより、冷却時に冷蔵庫内箱２にとられる冷蔵室４庫内の水分量を最小限に抑えることが可能となり、冷却時も食品を高湿に保つことができる。
【００３６】
また、冷蔵庫内箱２の温度低下抑制により冷蔵室４内の温度むらを小さくすることが可能となる。
【００３７】
なお、電子膨張弁１３をパルスモータ駆動とする駆動時にのみ電子膨張弁１３は通電されるので省エネルギー化が図れる。
【００３８】
また、第一の減圧手段をキャピラリ３としたが電子膨張弁とすると電子膨張弁１３との組み合わせでさらにフレキシブルに冷媒の流量制御が可能となる。
【００３９】
なお、冷媒流量制御手段をパルスモータで駆動する電子膨張弁１３としたがキャピラリとすると低コスト化が図れる。
【００４０】
また、第一の蒸発器１１をウレタン内に配設するとしたが冷蔵室４内に配設すると冷却能力が向上するので更なる高蒸発温度化が可能となり、さらに食品の乾燥を抑制することができる。
【００４１】
なお、第一の蒸発器１１をロールボンド方式にすることにより冷却能力が向上するので更なる高蒸発温度化が可能となり、さらに食品の乾燥を抑制することができる。
【００４２】
また、第一の蒸発器１１を冷媒配管を直接冷蔵庫内箱２に貼り付ける仕様とすると低コスト化が図れる。
【００４３】
なお、第二の蒸発器１２をアルミ配管とアルミプレートで構成された直接冷却方式の蒸発器であるとしたが、冷凍室６を冷却用ファンの作用で冷却する間接冷却方式の蒸発器としてもよい。この場合、冷蔵室４の温調を電子膨張弁１３による冷媒の流量制御で行い、冷凍室６の温調を冷却用ファンによる風量制御で行うことができるので、それぞれの部屋の独立制御が可能となる。
【００４４】
また、従来の直接冷却方式の冷蔵庫では冷媒封入量が増大し、可燃性冷媒を用いる場合の設計難易度が大きかったが、第一の蒸発器１１を高蒸発温度化し、蒸発器の冷却能力を抑制することにより必要冷媒量を削減でき、可燃性冷媒を用いる場合の設計難易度を低減できる。
【００４５】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２におけるタイムチャートであり、図４は同実施例の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【００４６】
冷蔵室４冷却中に、ドア開閉等で冷蔵室４の負荷が増大し冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ１Ｈ）以上を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り、電子膨張弁１３を全開として冷媒の流量を最大にする。（Ｔ１）
電子膨張弁１３による減圧作用がなくなるので第一の蒸発器１１の圧力Ｐｅ１と第二の蒸発器１２の圧力Ｐｅ２は同等圧力Ｐｅ３となる。
【００４７】
このとき図４に示すように、第一の蒸発器１１の圧力Ｐｅ３は電子膨張弁１３による冷媒流量制御時の圧力Ｐｅ１より低圧となるので、第一の蒸発器１１の温度は冷媒流量制御時と比較して低温となる。その後、冷蔵室４の冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ１Ｌ）以下を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り、電子膨張弁１３の開度を調整し、再び第一の蒸発器１１を高蒸発温度化した冷却を開始する。（Ｔ２）
このときの電子膨張弁１３の開度は、第一の蒸発器１１の温度検知手段Ｔｈ３により検出される値が予め設定された所定の温度になるように制御される。
【００４８】
このように、第一の蒸発器１１の冷却能力すなわち蒸発温度を電子膨張弁１３の作用により冷蔵室４の負荷に対応して可変することにより、冷蔵室４の負荷が大きい時は速やかに庫内を冷却し、冷蔵室４の負荷が小さい時は高湿冷却をすることができる。
【００４９】
なお、電源投入時においても、冷蔵室４の冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ１Ｌ）以下を検知するまで電子膨張弁１３を全開とし、その後開度を調整し冷媒流量制御を開始すると、冷蔵室４の温度が低温で冷凍室６の温度がまだ下がりきっていない場合でも、冷蔵室４の冷却能力を抑えることにより冷凍室６の冷却を継続することが可能となる。
【００５０】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３におけるタイムチャートである。
【００５１】
冷凍室６冷却中に、ドア開閉等で冷凍室６の負荷が増大し冷凍室温度検知手段Ｔｈ２が予め設定された所定の温度（ｔ２Ｈ）以上を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り、インバーター制御により圧縮機８の能力を可変する場合は、圧縮機８の回転数を今までの値ＨＺ１からＨＺ２に引き上げる。（Ｔ３）
その後、冷凍室６の冷凍室温度検知手段Ｔｈ２が予め設定された所定の温度（ｔ２Ｌ）以下を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り、圧縮機８の回転数を今までの値ＨＺ２からＨＺ１に引き下げる。（Ｔ４）
このように、圧縮機８の能力を冷凍室６の負荷に対応して圧縮機８の回転数により可変することにより、冷凍室６の負荷が大きい時は速やかに庫内を冷却することが可能となる。
【００５２】
また、実施の形態２に示すように、冷蔵室４の温度制御は第一の蒸発器１１の蒸発温度を電子膨張弁１３の作用により可変して行うので、冷蔵室４と冷凍室６の温調を独立制御することが可能となる。
【００５３】
なお、圧縮機８の能力可変手段を回転数制御としたが、ピストンのストローク制御としても同様の効果が得られる。
【００５４】
また、圧縮機のＯＮ／ＯＦＦを冷蔵室の温度で制御する従来の直接冷却方式の冷蔵庫においては、周囲温度が低く圧縮機の運転率が低下する場合、冷凍室の庫内温度維持を目的に冷蔵室内に配設されたヒータを圧縮機停止時に通電して強制的に冷蔵室に負荷を与えて運転率を確保するという冷却方式をとっていた。しかしながら、この冷却方式においてはヒータの入力および冷蔵室の庫内負荷の増大により消費電力量の増加を招くという大きな課題があった。
【００５５】
本実施例においては、冷蔵室４の温度が低下して冷蔵室４の冷却が必要となくなった時、第一の蒸発器１１の温度検知手段Ｔｈ３により検出される値が冷蔵室４温度となるように電子膨張弁１３の開度を制御すると、冷蔵室４を冷却しない状態で冷凍室６の冷却を行うことが可能となる。その結果。従来のヒータ入力の低減もしくは廃止が可能となり、消費電力量の低減および低コスト化が図れる。
【００５６】
（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４におけるタイムチャートである。
【００５７】
冷蔵室４冷却中に、圧縮機８が所定時間以上連続運転したことを検知すると第一の蒸発器１１の温度検知手段Ｔｈ３により検出される値の設定温度を冷却時のｔ３Ｌから０℃以上の例えば２℃であるｔ３Ｈに書き換えるように制御手段Ｃ１が信号を送り電子膨張弁１３の開度が絞られる。これにより、冷蔵室４側壁面に付着した霜の除霜が開始される。（Ｔ５）
その後、温度検知手段Ｔｈ３がｔ３Ｈ以上を検知すると除霜が終了したとみなし、温度検知手段Ｔｈ３により検出される値の設定温度をｔ３Ｈから冷却時の設定温度であるｔ３Ｌに書き換えるように制御手段Ｃ１が信号を送り電子膨張弁１３の開度が開けられ、再び冷蔵室４の冷却が開始される。（Ｔ６）
また、冷蔵室４冷却時に第一の蒸発器１１の温度検知手段Ｔｈ３により検出される値の設定温度ｔ３Ｌが０℃以上の場合は、冷却しながら霜がつかない状態であるので圧縮機８が所定時間異常連続運転しても設定温度ｔ３Ｌの変更は行わない。
【００５８】
これにより冷蔵室４側壁面に付着した霜の除霜を冷凍室６の冷却を行いながらすることが可能となり、冷凍室６の食品の温度上昇を抑えることが可能となる。なお、冷蔵室４内に第一の蒸発器１１が配設された場合は第一の蒸発器１１の除霜を行うことが可能となる。
【００５９】
（実施の形態５）
図７および図８は本発明の実施の形態５における冷蔵庫の断面図である。
【００６０】
例えばシート状無機繊維集合体からなる芯材と芯材を覆うガスバリア性フィルムで構成される真空断熱材１５を、冷蔵庫内箱２と冷蔵庫外箱３の間に配設している。
【００６１】
冷蔵庫本体１の製造にあたっては、真空断熱材１５をあらかじめ例えば冷蔵庫外箱３に直接的に接着固定したあと、硬質ウレタンフォームの原料を注入して一体発泡を行う。接着手段としては、真空断熱材１５表面に両面テープを貼り付けて冷蔵庫外箱３と接着させる手段や、ホットメルト接着剤を真空断熱材１５表面に散布して貼り付ける手段がある。熱伝達率の小さい真空断熱材１５による断熱性能向上により冷蔵室４の冷却負荷量が低減でき第一の蒸発器１１の必要冷却能力が小さくなる。その結果、更なる第一の蒸発器１１の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室４をさらに高湿化することが可能である。
【００６２】
また、圧縮機８運転中に第一の蒸発器１１を高蒸発温度化して冷蔵室４を冷却するものの第一の蒸発器１１は第一の蒸発器１１が配設されていない冷蔵庫内箱２と比較して低温となる。その結果、冷蔵庫外箱３から第一の蒸発器１１へ向かって侵入する熱量は第一の蒸発器１１が配設されていない冷蔵庫内箱２へ向かって侵入する熱量と比較して大きくなる。そこで、真空断熱材１５を第一の蒸発器１１と冷蔵庫外箱３の間に配設すると、冷蔵室４へ侵入する熱量を効率よく低減することが可能となり、さらに第一の蒸発器１１の必要冷却能力が小さくなる。これにより、更なる第一の蒸発器１１の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室４をさらに高湿化することが可能となる。
【００６３】
また、第一の蒸発器１１により冷蔵庫外箱３表面が冷却され発生する結露を防止することも可能となる。
【００６４】
なお、真空断熱材１５を第一の蒸発器１１に直接貼り付けると、より確実に温度の大きい第一の蒸発器１１と冷蔵庫外箱３の断熱性能を向上することが可能となる。また、第一の蒸発器１１と真空断熱材１５をユニットとして冷蔵庫本体１の製造行程に供給することができ作業性が向上する。
【００６５】
また、図８に示すように凝縮器９の一部、もしくはすべてが冷蔵庫本体１内の例えば冷蔵庫外箱３表面にアルミテープ等で固定されて配設されている冷凍サイクル１４の場合は、圧縮機８運転中に高温となる凝縮器９と比較的低温となる第一の蒸発器１１の間に真空断熱材１５を配設すると、冷蔵室４へ侵入する熱量を最も効率よく低減することが可能となり、さらに第一の蒸発器１１の必要冷却能力が小さくなる。
【００６６】
これにより、更なる第一の蒸発器１１の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室４をさらに高湿化することが可能である。
【００６７】
また、第一の蒸発器１１の冷却能力を抑制することにより必要冷媒量を削減できるので可燃性冷媒を用いる場合の設計難易度を低減できる。
【００６８】
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６における冷蔵庫の断面図であり、図１０は同実施の形態のタイムチャートである。
【００６９】
冷蔵室４の例えば奥面近傍には、冷蔵室内箱２と例えばポリプロピレンで構成された仕切り１７により冷蔵室ダクト１８が設けてある。また、冷蔵室ダクト１８内には、冷蔵室４の区画内空気を循環させて庫内の冷却を行う冷蔵室冷却用ファン１６が設けてある。
【００７０】
冷蔵室４冷却中に、ドア開閉等で冷蔵室４の負荷が増大し冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ４Ｈ）以上を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り、冷蔵室冷却用ファン１６の運転を開始する。（Ｔ７）
この時、第一の蒸発器１１の作用により低温になった、例えば冷蔵室４の背面の冷蔵庫内箱２により冷蔵室ダクト１８内が冷却される。冷蔵室ダクト１８内の冷気は、冷蔵室冷却用ファン１６により冷蔵室吐出口１９を介して冷蔵室４へ吐出され、庫内と熱交換した後、冷蔵室吸込口２０から冷蔵室ダクト１８内へ流入する。
【００７１】
冷蔵室４は、仕切り１７を通して輻射冷却されると同時に冷蔵室冷却用ファン１６の作用のよる冷気循環とによりスピード冷却される。その後、冷蔵室４の冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ４Ｌ）以下を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り、冷蔵室冷却用ファン１６を停止し、高湿冷却を開始する。（Ｔ８）
これにより、冷蔵室４を速やかに冷却する必要がある庫内の負荷が大きい場合は冷蔵室４をスピード冷却し、庫内の負荷が小さい場合は高湿冷却を行うことが可能となり食品を最適保存することができる。
【００７２】
また、仕切り１７をポリプロピレンで構成されるとしたがポリプロピレンより熱伝導性のよいアルミニウムやステンレスとすると、第一の蒸発器１１から冷蔵室４へ伝わる熱量を増大することが可能となる。
【００７３】
その結果、冷蔵室冷却用ファン１６を運転しない高湿冷却時には更なる第一の蒸発器１１の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室４内が高湿化できる。また、冷蔵室冷却用ファン１６を運転するスピード冷却時にはさらに速やかに冷蔵室４を冷却することが可能となり、食品の鮮度劣化を抑制することが可能となる。
【００７４】
（実施の形態７）
図１１は本実施の形態におけるタイムチャートである。
【００７５】
冷蔵室４冷却中に、ドア開閉等で冷蔵室４の負荷が増大し冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ５Ｈ）以上を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り、電子膨張弁１３を全開として冷媒の流量を最大にすると同時に冷蔵室冷却用ファン１６の運転を開始する。（Ｔ９）
その後、冷蔵室４の冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ５Ｌ）以下を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り、電子膨張弁１３の開度を調整し、再び第一の蒸発器１１を高蒸発温度化した冷却を開始するとともに冷蔵室冷却用ファン１６を停止する。（Ｔ１０）
このように、冷蔵室４の負荷が大きい場合は第一の蒸発器１１の蒸発温度を低温とした状態で冷蔵室冷却用ファン１６を運転させることにより、さらに速やかに冷蔵室４を冷却することが可能となり食品の鮮度劣化を抑制できる。
【００７６】
なお、電源投入時においても、冷蔵室４の冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ５Ｌ）以下を検知するまで電子膨張弁１３を全開とした状態で冷蔵室冷却用ファン１６の運転を行い、その後、開度を調整し冷媒流量制御を開始するとともに冷蔵室冷却用ファン１６を停止すると、速やかに冷蔵室４を冷却することが可能となる。
【００７７】
（実施の形態８）
図１２および図１３は本実施の形態における冷蔵庫の冷凍サイクル図であり、図１４は同実施の形態のタイムチャートである。
【００７８】
図１２において、バイパス配管２１はキャピラリ１０出口から分岐し第二の蒸発器１２入口部に接続するもので、第一の蒸発器１１と電子膨張弁１３と並列に配設されている。
【００７９】
上記構成において、冷蔵室４冷却中に、冷蔵室４が十分に冷却されて冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ６Ｌ）以下を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り電子膨張弁１３を全閉とする。（Ｔ１１）
この時、第一の蒸発器１１に流れる冷媒は遮断され、バイパス配管２１を通り第二の蒸発器１２のみに冷媒が供給されるので冷凍室６のみの冷却が開始される。その後、ドア開閉等により冷蔵室４の負荷が増大し冷蔵室温度検知手段Ｔｈ１が予め設定された所定の温度（ｔ６Ｈ）以上を検知すると制御手段Ｃ１はこの信号を受け取り、電子膨張弁１３の開度を調整し、再び第一の蒸発器１１を高蒸発温度化し冷蔵室４の冷却を開始する。（Ｔ１２）これにより、冷蔵室４と冷凍室５の独立制御が容易となる。
【００８０】
また、冷凍室６の急速冷凍が必要な場合は冷凍室温度検知手段Ｔｈ２が所定の温度以下になるまで電子膨張弁１３全閉として冷凍室６のみの冷却を行うと、冷却スピードを大幅に上げることが可能となる。
【００８１】
また、冷凍室６のみの冷却中に第一の蒸発器１１もしくは第一の蒸発器１１が配設されている冷蔵庫内箱２の除霜が可能となる。
【００８２】
なお、バイパス配管２１を細径管で構成し抵抗を第一の蒸発器１１より大きく設定すると、電子膨張弁１３を全開として冷蔵室４を速やかに冷却する必要がある場合に、抵抗差により冷凍サイクル１４内の冷媒を最大限に第一の蒸発器１１側に供給することが可能となる。
【００８３】
また、図１３に示すように凝縮器９出口に例えばパルスモータで駆動する三方弁２２を配設し、三方弁２２を介してキャピラリ１０と第一の蒸発器１１と電子膨張弁１３と並列に第二のキャピラリ２３を配設した配管構成とし、冷凍室６のみの冷却が必要な場合は三方弁２２を第二のキャピラリ２３側に開放して冷凍室６の冷却を行うと、第一の蒸発器１１の上流側で第一の蒸発器１１に流入する冷媒を遮断できるので、冷媒を全て第二の蒸発器１２に供給ことが可能となり効率よく冷凍室６のみを冷却することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明は、冷蔵室と冷凍室を備えた冷蔵庫本体において、圧縮機と、凝縮器と、第一の減圧手段と、前記冷蔵室内もしくは冷蔵室内箱と冷蔵庫外箱の間の断熱材内に配設した直接冷却方式の第一の蒸発器と、冷媒流量制御手段と、前記冷凍室内に配設した第二の蒸発器とを直列に接続し、前記第一の蒸発器の蒸発温度を前記冷媒流量制御手段により制御するものであり、第一の蒸発器と第二の蒸発器の間に設けた冷媒流量制御手段により第一の蒸発器を高蒸発温度化することができるので、冷蔵室の内箱の表面温度を必要最小限の低温とした状態で冷蔵室の冷却を行うことが可能となる。その結果、内箱表面にとられる冷蔵室庫内の水分量を最小限に抑えることが可能となり、冷却時も食品を高湿に保つことが可能となる。
【００８５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、冷蔵室内に冷蔵室温度検知手段を設け、前記冷蔵室温度検知手段が所定の温度以上であるときは冷媒流量制御手段により冷媒流量を最大とし、所定の温度以下であるときは冷媒流量を制御するものであり、冷蔵室の負荷が大きい時は第一の蒸発器の温度を低温にし速やかに冷却し、冷蔵室の負荷が小さい時は第一の蒸発器の温度を高温にし高湿冷却をすることができる。
【００８６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、能力可変型圧縮機により前記冷凍室の温調制御を行うものであり、必要に応じた蒸発温度、冷凍能力を得ることができ、冷蔵室と冷凍室の温調の独立制御が可能となる。
【００８７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記流量制御手段を制御し、前記圧縮機の運転を行いながら前記第一の蒸発器の除霜を行うものであり、第一の蒸発器の除霜を冷凍室の冷却を行いながらすることが可能となり、冷凍室の食品の温度上昇を抑えることが可能となる。
【００８８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記冷蔵庫内箱と前記冷蔵庫外箱間の断熱材内に真空断熱材を配設したものであり、熱伝達率の小さい真空断熱材による断熱性能向上により冷蔵室の冷却負荷量が低減できるので第一の蒸発器の必要冷却能力が小さくなり、更なる第一の蒸発器の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室を高湿化できる。
【００８９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記真空断熱材を前記第一の蒸発器と前記冷蔵庫外箱間に配設したものであり、温度差の大きい低温となる第一の蒸発器と冷蔵庫周囲温度となる冷蔵庫外箱間に真空断熱材を配設することにより、さらに断熱性能が向上するので第一の蒸発器の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室を高湿化できる。
【００９０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の発明において、前記真空断熱材を前記第一の蒸発器に直接貼り付けたものであり、より確実に温度の大きい第一の蒸発器と冷蔵庫外箱間の断熱性能を向上することが可能となり、また、第一の蒸発器と真空断熱材をユニットとして冷蔵庫製造行程に供給することにより作業性が向上する。
【００９１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項５から７のいずれか一項に記載の発明において、前記真空断熱材を前記第一の蒸発器と前記凝縮器との間に配設したものであり、圧縮機運転中にもっとも温度差が大きくなり熱の移動が大きい部分である高温の凝縮器と低温の第一の蒸発器の間に真空断熱材を配設することにより、圧縮機運転中の冷蔵室への負荷を大幅に低減できるのでさらに第一の蒸発器の高蒸発温度化が可能となり、冷蔵室を高湿化できる。
【００９２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発明において、冷蔵室冷却用ファンを前記冷蔵室庫内に配設し、前記冷蔵室温度検知手段が所定の温度以上であるときは前記冷蔵室冷却用ファンを運転し、所定の温度以下であるときは前記冷蔵室冷却用ファンの運転を停止するものであり、庫内の負荷が大きく冷蔵室を速やかに冷却する必要がある場合は、冷蔵室冷却用ファンの作用により第一の蒸発器の熱伝達率が大幅に向上するので速やかに冷蔵室を冷却することが可能となり、スピード冷却と高湿冷却の両立が可能となる。
【００９３】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記冷蔵室温度検知手段が所定の温度以上であるときは前記冷媒流量制御手段により冷媒流量を最大とするとともに前記冷蔵室冷却用ファンを運転し、所定の温度以下であるときは前記冷媒流量制御手段により冷媒流量を制御するとともに前記冷蔵室冷却用ファンの運転を停止するものであり、冷蔵室を速やかに冷却する必要がある庫内の負荷が大きい場合は、冷媒流量を最大とし第一の蒸発器を低温とした状態で冷蔵室冷却用ファンを運転するのでさらに速やかに冷蔵室を冷却することが可能となる。
【００９４】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、第一の蒸発器と冷媒流量制御手段とからなる流路をバイパスするように、凝縮器の下流から分岐し第二の蒸発器の上流で合流するバイパス配管を設けたものであり、冷凍室のみを冷却する回路を設けることにより冷凍室の負荷が大きい場合に冷凍室を速やかに冷却することが可能となる。また、冷蔵室の冷却が不要な場合であっても冷凍室の冷却を行えるので冷蔵室と冷凍室の独立制御が容易となる。
【００９５】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の発明において、冷媒として可燃性自然冷媒を用いたものであり、従来の直接冷却方式の冷蔵庫では冷媒封入量が増大し、可燃性冷媒を用いる場合の設計難易度が大きかったが、第一の蒸発器を高蒸発温度化し、蒸発器の冷却能力を抑制することにより必要冷媒量を削減でき、可燃性冷媒を用いる場合の設計難易度を低減できる。また、真空断熱材を配設する場合は、冷蔵室の冷却負荷が小さくなるのでさらに高蒸発温度化により第一の蒸発器の冷却能力を抑制することができ、必要冷媒量を削減できる。
【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の冷蔵庫の断面図
【図２】同実施の形態の冷蔵庫のモリエル線図
【図３】本発明による冷蔵庫の実施の形態２の冷蔵庫のタイムチャート
【図４】同実施の形態の冷蔵庫のモリエル線図
【図５】本発明による冷蔵庫の実施の形態３の冷蔵庫のタイムチャート
【図６】本発明による冷蔵庫の実施の形態４の冷蔵庫のタイムチャート
【図７】本発明による冷蔵庫の実施の形態５の冷蔵庫の断面図
【図８】同実施の形態の冷蔵庫の断面図
【図９】本発明による冷蔵庫の実施の形態６の冷蔵庫の断面図
【図１０】同実施の形態の冷蔵庫のタイムチャート
【図１１】本発明による冷蔵庫の実施の形態７の冷蔵庫のタイムチャート
【図１２】本発明による冷蔵庫の実施の形態８の冷蔵庫の冷凍サイクル図
【図１３】同実施の形態の冷蔵庫の冷凍サイクル図
【図１４】同実施の形態の冷蔵庫のタイムチャート
【図１５】従来の冷蔵庫の断面図
【符号の説明】
１冷蔵庫本体
２冷蔵庫内箱
３冷蔵庫外箱
４冷蔵室
６冷凍室
８圧縮機
９凝縮器
１０キャピラリ
１１第一の蒸発器
１２第二の蒸発器
１３電子膨張弁
１４冷凍サイクル
１５真空断熱材
１６冷蔵室冷却用ファン
２１バイパス配管
Ｃ１制御手段
Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３温度検知手段

Claims

冷蔵室と冷凍室を備えた冷蔵庫本体において、圧縮機と、凝縮器と、第一の減圧手段と、前記冷蔵室内もしくは冷蔵室内箱と冷蔵庫外箱の間の断熱材内に配設した直接冷却方式の第一の蒸発器と、冷媒流量制御手段と、前記冷凍室内に配設した第二の蒸発器とを直列に接続し、前記第一の蒸発器の蒸発温度を前記冷媒流量制御手段により制御することを特徴とする冷蔵庫。
冷蔵室内に冷蔵室温度検知手段を設け、前記冷蔵室温度検知手段が所定の温度以上であるときは冷媒流量制御手段により冷媒流量を最大とし、所定の温度以下であるときは冷媒流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
能力可変型圧縮機により前記冷凍室の温調制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
前記流量制御手段を制御し、前記圧縮機の運転を行いながら前記第一の蒸発器の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蔵庫。
前記冷蔵庫内箱と前記冷蔵庫外箱間の断熱材内に真空断熱材を配設したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
前記真空断熱材を前記第一の蒸発器と前記冷蔵庫外箱間に配設したことを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。
前記真空断熱材を前記第一の蒸発器に直接貼り付けたことを特徴とする請求項５または６に記載の冷蔵庫。
前記真空断熱材を前記第一の蒸発器と前記凝縮器との間に配設したことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
冷蔵室冷却用ファンを前記冷蔵室庫内に配設し、前記冷蔵室温度検知手段が所定の温度以上であるときは前記冷蔵室冷却用ファンを運転し、所定の温度以下であるときは前記冷蔵室冷却用ファンの運転を停止することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
前記冷蔵室温度検知手段が所定の温度以上であるときは前記冷媒流量制御手段により冷媒流量を最大とするとともに前記冷蔵室冷却用ファンを運転し、所定の温度以下であるときは前記冷媒流量制御手段により冷媒流量を制御するとともに前記冷蔵室冷却用ファンの運転を停止することを特徴とする請求項９に記載の冷蔵庫。
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の冷蔵庫において、第一の蒸発器と冷媒流量制御手段とからなる流路をバイパスするように、凝縮器の下流から分岐し第二の蒸発器の上流で合流するバイパス配管を設けたことを特徴とする冷蔵庫。
冷媒として可燃性自然冷媒を用いたことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の冷蔵庫。