JP2005090811A

JP2005090811A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2005090811A
Application number: JP2003322674A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Nakanishi; 和也中西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】省電力化を図った直冷式の冷蔵庫を提供すること
【解決手段】可燃性冷媒を使用し、圧縮機１２と凝縮器１４と、冷蔵室１を直冷式により冷却するための冷蔵室用蒸発器６と、冷凍室２を直冷式により冷却するための冷凍室用蒸発器８とを環状に接続して冷媒回路を構成し、冷媒回路を切替えて冷蔵室用蒸発器６と冷凍室用蒸発器８を通して冷媒を流したり、冷凍室用蒸発器８のみに冷媒を流す流路切替弁１１を冷媒流路に介設し、各部屋に庫内温度を検出する温度センサー３４とを備え、冷蔵室用蒸発器６と冷凍室用蒸発器８の少なくとも一つ以上の蒸発器の冷媒管内面に管長方向に連続した多数の溝を形成したことにより、蒸発器の冷媒管内表面積が増加し、冷媒管内熱伝達量の増加、冷却量の増加により冷蔵庫の運転率が減少し省電力化となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、直冷式により冷却される冷蔵室と冷凍室を有する冷蔵庫の省電力化に関するものである。

従来の直冷式の冷蔵庫においては、一般に圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、キャピラリー、冷凍室蒸発器、冷蔵室蒸発器を通り、再び圧縮機に戻る冷凍サイクルを構成し、冷蔵室蒸発器に設置された温度センサーから検知された温度値により圧縮機を冷凍室と冷蔵室を温度制御している（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような構成のものは冷凍室と冷蔵室の各室の温度制御を精度良く行うことが難しかった。そこで近年、間冷式冷蔵庫においては、冷蔵室を冷却するための冷蔵室用蒸発器と、冷凍室を冷却するための冷凍室用蒸発器とを設け、流路切替弁により圧縮機からの冷媒を分配する冷蔵庫が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫を示し、図９は冷凍サイクルを示す。図８、図９に示すように、冷蔵庫の外観を形成するキャビネット３５と、冷凍室３６と冷蔵室３７を各々形成するインナーケース３７，３８と、前記キャビネット３５とインナーケース３７，３８との間に充填された断熱材３９と、冷媒を圧縮させる圧縮機４０と、圧縮機４０を通過した冷媒ガスを凝縮させる凝縮器４１と、凝縮器４１を通過した冷媒を減圧させるキャピラリー４２と、冷凍室３６のインナーケース３７と熱交換されて冷凍室３６を冷却する冷凍室蒸発器４３と、冷蔵室３７のインナーケース３８と熱交換されて冷蔵室３７を冷却する冷蔵室蒸発器４４と、前記冷蔵室蒸発器４４の温度を測定する温度センサー４５と、前記断熱材３９から冷蔵室蒸発器４４に熱伝達を促進させる熱伝達促進手段４６と、前記温度センサー４５から感知された温度値によって前記圧縮機４０をＯＮ／ＯＦＦさせる制御部４７とを含めて構成されている。
特開２００３−２８５６５号公報特開平１１−３０４３３２号公報

しかしながら、上記従来の直冷式の冷蔵庫の構成では、冷凍室蒸発器４３と冷蔵室蒸発器４４を直列に配設し、冷蔵室蒸発器４４に温度センサー４５が設置されているため、周囲温度、扉開閉による負荷変動に対応できず、所定の設定温度にコントロールできない。さらに、従来の直冷式は、容量２００Ｌクラスまでの小型、中型冷蔵庫に採用されており、安価で冷却サイクルを構成することができるためコスト重視であり、省電力化に取組まれていないという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、精度良い庫内温度コントロールが可能な直冷式冷蔵庫において、省電力化を図った直冷式の冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の直冷式の冷蔵庫は、可燃性冷媒を使用し、圧縮機と凝縮器と、冷蔵室を直冷式により冷却するための冷蔵室用蒸発器と、冷凍室を直冷式により冷却するための冷凍室用蒸発器とを環状に接続して冷媒回路を構成し、冷媒回路を切替えて前記冷蔵室用蒸発器と前記冷凍室用蒸発器を通して冷媒を流したり、前記冷凍室用蒸発器のみに冷媒を流す切替弁を冷媒流路に介設し、各部屋には庫内温度を検出する温度センサーを設けた直冷式冷蔵庫において、前記冷蔵室用蒸発器と前記冷凍室用蒸発器の少なくとも一つ以上の蒸発器の冷媒管内面に管長方向に連続した多数の溝を形成したものである。

これによって、蒸発器の冷媒管内表面積が増加し、冷媒管内熱伝達量の増加、冷却量の増加により冷蔵庫の運転率が減少し省電力化となる。

また、本発明の直冷式冷蔵庫は、凝縮器の冷媒管内面に管長方向に連続した多数の溝を形成したことしたものである。

これによって、凝縮器の冷媒管内表面積が増加し、冷媒管内熱伝達量の増加、放熱量の増加により冷蔵庫の運転率が減少し省電力化となる。

また、本発明の直冷式冷蔵庫は、冷凍室用蒸発器の冷却板と冷媒管に波状冷却板を配設したものである。

これによって、冷凍室用蒸発器の冷媒管と冷却板の接触面積および冷凍室用蒸発器の冷媒管外表面積が増加し、冷凍室用蒸発器の冷媒管外熱伝達量の増加、冷却量の増加により、冷蔵庫の運転率が減少し省電力化となる。

本発明の直冷式の冷蔵庫は、蒸発器冷媒管内熱伝達量の増加、冷却量の増加により冷蔵庫の運転率が減少し省電力化を図ることができる。

また本発明の直冷式の冷蔵庫は、凝縮器冷媒管内熱伝達量の増加、放熱量の増加により冷蔵庫の運転率が減少し省電力化を図ることができる。

また本発明の直冷式の冷蔵庫は、冷凍室用蒸発器冷媒管外熱伝達量の増加、冷却量の増加により、冷蔵庫の運転率が減少し省電力化を図ることができる。

請求項１に記載の発明は、可燃性冷媒を使用し、圧縮機と凝縮器と、冷蔵室を直冷式により冷却するための冷蔵室用蒸発器と、冷凍室を直冷式により冷却するための冷凍室用蒸発器とを環状に接続して冷媒回路を構成し、冷媒回路を切替えて前記冷蔵室用蒸発器と前記冷凍室用蒸発器を通して冷媒を流したり、前記冷凍室用蒸発器のみに冷媒を流す切替弁を冷媒流路に介設し、各部屋には庫内温度を検出する温度センサーが設けられている冷蔵庫において、前記冷蔵室用蒸発器と前記冷凍室用蒸発器の少なくとも一つ以上の蒸発器の冷媒管内面に管長方向に連続した多数の溝を形成することにより、蒸発器の冷媒管内表面積が増加し、冷媒管内熱伝達量の増加、冷却量の増加により冷蔵庫の運転率が減少し省電力化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の冷蔵庫を、凝縮器の冷媒管内面に管長方向に連続した多数の溝を形成することにより、凝縮器の冷媒管内表面積が増加し、冷媒管内熱伝達量の増加、放熱量の増加により冷蔵庫の運転率が減少し省電力化を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の冷蔵庫を、冷凍室用蒸発器の冷却板と冷媒管に波状冷却板を配設することにより、冷凍室用蒸発器の冷媒管と冷却板の接触面積が増加し、冷凍室用蒸発器の冷媒管外熱伝達量の増加、冷却量の増加により、冷蔵庫の運転率が減少し省電力化を図ることができる。

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この発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における直冷式の冷蔵庫の断面図を示すものである。図２は本発明の実施の形態１による直冷式の冷蔵庫の冷凍サイクル図である。図３は本発明の実施の形態１における蒸発器の冷媒管の断面図である。

図１において、冷蔵室１と冷凍室２とが上下に区画形成され、キャビネット３と、冷蔵室１を形成する内箱４と、前記キャビネット３と前記内箱４との間に充填された断熱材５と、冷蔵室１の背面に配設された冷蔵室用蒸発器６と、冷凍室２の各引き出し式容器７の上下に冷凍室用蒸発器８と、前記冷蔵室１内に冷蔵室温度センサー９と、前記冷凍室２内に冷凍室温度センサー１０と、これら温度センサーにより流路切替弁１１を開閉させ、圧縮機１２をＯＮ／ＯＦＦさせる制御手段１３を備えている。

また、図２に示すように、直冷式の冷蔵庫の冷凍サイクルは、圧縮機１２、凝縮器１４、ドライヤー１５、流路切替弁１１、第一のキャピラリー１６、第二のキャピラリー１７、冷蔵室用蒸発器６、冷凍室用蒸発器８及びこれらを接続する配管で形成されている。
そして図３に示すように、蒸発器２２の冷媒管１８は、冷媒管１８内面に管長方向に連続した多数のＶ字状の溝１９を形成し、可燃性冷媒２０と圧縮機用冷凍機油２１が前記冷媒管１８内を流れるよう構成している。

また、圧縮機１２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。

また、流路切替弁１１は例えばパルスモータにより作動するものであり開閉の動作中のみ通電されるものである。

以上のように構成された直冷式の冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

まず、圧縮機１２停止中に、冷蔵室１および冷凍室２の温度検知手段である冷蔵室温度センサー９もしくは冷凍室温度センサー１０のうちいずれか一方が、予め設定された所定の温度以上を検知すると制御手段１３はこの信号を受け、例えば冷蔵室１の冷蔵室温度センサー９の温度検知手段が予め設定された所定の温度以上を検知すると圧縮機１２が作動し、流路切替弁１１を第一のキャピラリー１６側に開放し冷蔵室１および冷凍室２の冷却を開始する。圧縮機１２の動作により吐出された高温高圧の可燃性冷媒２０は、凝縮器１３にて放熱して凝縮液化し、流路切替弁１１を経て第一のキャピラリー１６で減圧されて冷蔵室用蒸発器６に至る。冷蔵室１内の空気と熱交換した可燃性冷媒２０は冷蔵室用蒸発器６内で蒸発気化し、冷蔵室１内の空気が冷却される。気化した可燃性冷媒２０と気化しなかった可燃性冷媒２０が、冷凍室用蒸発器８に至り、冷凍室２の空気と熱交換した可燃性冷媒２０が冷凍室用蒸発器８内で蒸発気化し、冷凍室２内の空気が冷却される。気化した可燃性冷媒２０は圧縮機１２に吸入される。

冷蔵室１冷却中に冷蔵室温度センサー９が予め設定された所定の温度以下かつ冷凍室温度検知手段である冷凍室温度センサー１０が予め設定された所定の温度以上を検知すると制御手段１３はこの信号を受け、流路切替弁１１を第二のキャピラリー１７側に開放し冷凍室２の冷却を開始する。圧縮機１２の動作により吐出された高温高圧の可燃性冷媒２０は、凝縮器１４にて放熱して凝縮液化し、流路切替弁１１を経て第二のキャピラリー１７で減圧されて冷凍室用蒸発器８に至る。冷凍室２内の空気と積極的に熱交換した可燃性冷媒２０は冷凍室用蒸発器８内で蒸発気化し、熱交換した空気はより低温の空気となって冷凍室２を冷却し、気化した可燃性冷媒２０は圧縮機１２に吸入される。

以上のように冷蔵室温度センサー９および冷凍室温度センサー１０により流路切替弁１１で冷媒の流れを、冷蔵室１と冷凍室２冷却回路または冷凍室２冷却回路に切り替え、精度良く温度コントロールする。

ここで、冷蔵室用蒸発器６または冷凍室用蒸発器８の冷媒管１８内面に管長方向に連続した多数のＶ字状の溝１９を形成することにより、蒸発器２２の冷媒管内表面積が増加し、冷媒管内熱伝達量の増加、冷却量の増加により、冷蔵室１または冷凍室２の冷却時間が短縮され、冷蔵庫の運転率が減少する。

従来の冷蔵庫では、冷凍サイクルの冷媒としてフロン系の、例えばＲ１３４ａが用いられ、最近は環境保護の観点から、冷凍サイクルの冷媒として、フロン系のものから可燃性がある炭化水素系のものに変換することが考えられている。Ｒ１３４ａを用いた冷凍サイクルでは圧縮機用冷凍機油は相溶性の観点から合成エステル油が用いられ、主として圧縮機の耐磨耗性から２２ｍｍ＾２／s程度の動粘度が必要であるが、冷媒として炭化水素系の可燃性冷媒を使用し、圧縮機用冷凍機油は相溶性のある鉱物油においては、１０ｍｍ＾２／s程度の動粘度で圧縮機の耐磨耗性を確保できることから、低粘度の圧縮機用冷凍機油によりオイルリターン性が向上し溝付きの冷媒管を蒸発器に採用することが可能となる。

以上のように、本実施の形態においては、冷蔵室用蒸発器６または冷凍室用蒸発器８の冷媒管１８内面に管長方向に連続した多数の溝１９を形成することにより、蒸発器２２の冷媒管内表面積が増加し、冷媒管内熱伝達量の増加、冷却量の増加により、冷蔵室１または冷凍室２の冷却時間が短縮され、冷蔵庫の運転率が減少し、省電力化を図ることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫の凝縮器の斜視図である。図５は本発明の実施の形態２における冷蔵庫の凝縮器の冷媒管の断面図である。

図４において、凝縮器１３は直冷式冷蔵庫のキャビネット３の内面、例えばキャビネット３の左右側面２３と、底面２４と、背面２５と、冷蔵室１と冷凍室２の仕切り部２７に配設している。そして図５に示すように、凝縮器１３の冷媒管２８は、冷媒管２８内面に管長方向に連続した多数のＶ字状の溝２９を形成し、可燃性冷媒２０と圧縮機用冷凍機油２１が前記冷媒管２８内を流れるよう構成している。

以上のように構成された直冷式の冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については説明を省略する。

まず、圧縮機１２の動作により吐出された高温高圧の可燃性冷媒２０は、凝縮器１３にて放熱して凝縮液化する際に、凝縮器１３の冷媒管２８は、冷媒管２８の内面に管長方向に連続した多数のＶ字状の溝２９を形成することにより、凝縮器１３の冷媒管内表面積が増加し、冷媒管内熱伝達量の増加、放熱量の増加により、冷蔵庫の運転率が減少する。

以上のように、本実施の形態においては、凝縮器１３の冷媒管２８の内面に管長方向に連続した多数のＶ字状の溝２９を形成することにより、凝縮器１３の冷媒管内表面積が増加し、冷媒管内熱伝達量の増加、放熱量の増加により、冷蔵庫の運転率が減少し、省電力化を図ることができる。また、単位長さ当たりの放熱量増加により、凝縮器１３の全長を短くすることができ、例えばキャビネット３の左右側面２３に配設した冷媒管を短く、または簡素化でき、キャビネット３に断熱材５を充填発泡する際の冷媒管２８によるキャビネット３の変形を抑制することができる。

また、凝縮器１３は、放熱板と冷媒管で構成されたプレートコンデンサーまたは螺旋状に形成されたアウターコンデンサーを、冷蔵庫の底面または冷蔵庫背面に配設するとさらに効率よく放熱能力を向上させることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における冷蔵庫の冷凍室用蒸発器８の斜視図である。図７は本発明の実施の形態３における冷蔵庫の冷凍室用蒸発器８の断面図である。

図６において、冷凍室用蒸発器８は、冷凍室２の最下段を除く各引き出し式容器７の上下と、最下段の引き出し式容器７の背面に配設したものであり、冷媒管３０と冷却板３１で構成され、冷却板３１からは冷却管３０を保持するためのフィン３２が形成され、フィン３２を冷却管３０の円形に沿って折り曲げ、冷却管３０を保持している。図７において、冷凍室用蒸発器８の冷媒管３０と冷却板３１に、波状冷却板３３を配設した構成としている。

冷凍室用蒸発器８に至った可燃性冷媒２０は、冷媒管３０と、冷媒管３０を保持したフィン３２により冷却板３１と、波状冷却板３３を介して冷凍室２内の空気と熱交換し、冷凍室用蒸発器８内で蒸発気化し、熱交換した空気はより低温の空気となって冷凍室２を冷却する。

以上のように、本実施の形態においては、フィン３２による冷媒管３０の保持では、フィン３２の保持力、自重で接触面積を十分確保できないため、冷凍室蒸発器８の冷媒管３０と冷却板３１に、波状冷却板３３を配設することにより、冷凍室用蒸発器８の冷媒管３０と冷却板３１の接触面積および冷凍室用蒸発器８の冷媒管外表面積が増加し、冷凍室用蒸発器の冷媒管外熱伝達量の増加、冷却量の増加により、冷蔵庫の運転率が減少し省電力化を図ることができる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、蒸発器および凝縮器の管内外表面積を増加させることにより熱交換効率が向上し省電力化が可能となるので、直冷式の蒸発器を備えた冷蔵庫等の冷却機器の技術分野に有用である。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷凍サイクル図本発明の実施の形態１における冷蔵庫の蒸発器の冷媒管断面図本発明の実施の形態２における冷蔵庫の凝縮器の斜視図本発明の実施の形態２における冷蔵庫の凝縮器の冷媒管断面図本発明の実施の形態３における冷蔵庫の冷凍室用蒸発器の斜視図本発明の実施の形態３における冷蔵庫の冷凍室用蒸発器の断面図従来の冷蔵庫の断面図従来の冷蔵庫の冷凍サイクル図

符号の説明

１冷蔵室
２冷凍室
６冷蔵室用蒸発器
８冷凍室用蒸発器
１１流路切替弁
１２圧縮機
１４凝縮器
１８、２８、３０冷媒管
１９、２９溝
２０可燃性冷媒
３１冷却板
３３波状冷却板
３４温度センサー

Claims

可燃性冷媒を使用し、圧縮機と凝縮器と、冷蔵室を直冷式により冷却するための冷蔵室用蒸発器と、冷凍室を直冷式により冷却するための冷凍室用蒸発器とを環状に接続して冷媒回路を構成し、冷媒回路を切替えて前記冷蔵室用蒸発器と前記冷凍室用蒸発器を通して冷媒を流したり、前記冷凍室用蒸発器のみに冷媒を流す流路切替弁を冷媒流路に介設し、各部屋には庫内温度を検出する温度センサーが設けられている冷蔵庫において、前記冷蔵室用蒸発器と前記冷凍室用蒸発器の少なくとも一つ以上の蒸発器の冷媒管内面に管長方向に連続した多数の溝を形成したことを特徴とする冷蔵庫。
凝縮器の冷媒管内面に管長方向に連続した多数の溝を形成したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
冷凍室用蒸発器の冷却板と冷媒管に波状冷却板を配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。