JP2006090684A - Refrigerator - Google Patents

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Yoshiyuki Noguchi
義之 野口
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Toshiba Corp
Toshiba Consumer Marketing Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Consumer Marketing Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2400/00General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/30Quick freezing

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerator providing quick freezing by a very low temperature while suppressing cooling nonuniformity by effectively using the cold generated by a Stirling refrigerating machine. <P>SOLUTION: In the refrigerator provided with a refrigerating cycle 20, and the Stirling refrigerating machine 23 having a heat exchanger 31 thermally coupled to a heat absorbing part 23a, a freezing chamber 5 and a refrigerating chamber 7 are cooled by the refrigerating cycle, and one part of a refrigerant circulation pipe 43 sealing a coolant to comprise a close loop, and thermally coupled to the heat exchanger 31 thermally coupled to the heat absorbing part 23a of the Stirling refrigerating machine 23 is extended to cool the freezing chamber 5. It is characterized by that the coolant is circulated by providing a vertical interval in a heat exchange passage 39 of the refrigerant circulation pipe 43 thermally connected to the heat exchanger 31, and extending the refrigerant circulation pipe 43 to a cooling plate 47 arranged in a position lower than the heat exchanger 31 in the freezing chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、冷媒圧縮式冷凍サイクルを有する冷蔵庫に関し、特に補助冷凍機としてスターリング冷凍機を備える冷蔵庫に関するものである。   The present invention relates to a refrigerator having a refrigerant compression refrigeration cycle, and particularly to a refrigerator including a Stirling refrigerator as an auxiliary refrigerator.

従来の冷蔵庫はコンプレッサを用いた冷凍サイクルが採用されているのが一般的である。この冷凍サイクルは冷媒であるフロンの凝縮および蒸発を繰り返すことにより所定の冷却能力を得るものであるが、フロンはオゾン層を破壊する危険性があるため、その使用が制限されている。そこで、近年、フロンに代わる冷媒としてイソブタンなどの炭化水素系冷媒が使用されている。   Conventional refrigerators generally employ a refrigeration cycle using a compressor. This refrigeration cycle obtains a predetermined cooling capacity by repeatedly condensing and evaporating chlorofluorocarbon as a refrigerant. However, since chlorofluorocarbon has a risk of destroying the ozone layer, its use is limited. Therefore, in recent years, hydrocarbon refrigerants such as isobutane are used as refrigerants instead of CFCs.

しかしながら、このようなコンプレッサによる冷凍サイクルを使用した冷蔵庫では、例えば食材を急速冷凍する場合、それに必要な冷却能力を得るために大型のコンプレッサが必要となり、消費電力が増加してランニングコストがかかり問題である。また、冷蔵庫内温度を−30℃以下の極低温にする必要がある場合には、前記冷媒圧縮式のコンプレッサによる冷凍サイクルの冷却能力では対応することが困難である。   However, in a refrigerator using a refrigeration cycle using such a compressor, for example, when rapidly freezing food, a large compressor is required to obtain the necessary cooling capacity, which increases power consumption and increases running costs. It is. Moreover, when it is necessary to set the refrigerator temperature to an extremely low temperature of −30 ° C. or less, it is difficult to cope with the cooling capacity of the refrigeration cycle by the refrigerant compression compressor.

そこで、上記した冷凍サイクルに代えて、逆スターリングサイクルを利用したスターリング冷凍機を用いた冷蔵庫が提案されている(例えば、特許文献1)。   Then, it replaced with the above-mentioned refrigerating cycle and the refrigerator using the Stirling refrigerator using a reverse Stirling cycle is proposed (for example, patent documents 1).

スターリング冷凍機は、オゾン層を破壊することのないヘリウムなどの不活性ガスを作動媒体としており、外部動力によりディスプレーサとピストンを作動させることによって作動媒体の圧縮・膨張を繰り返すことで、発熱・吸熱を行うものである。   Stirling refrigerators use an inert gas such as helium that does not destroy the ozone layer as the working medium. By operating the displacer and piston by external power, the working medium is repeatedly compressed and expanded, generating heat and endotherm. Is to do.

このスターリング冷凍機は、コールドヘッドと呼ばれる吸熱部から約−50℃の極低温の冷熱を得ることができるが、該冷凍機の内部に設けられた内部熱交換器の形状と大きさの制限により、吸熱部の表面積が限られているため、これを冷熱源とする冷気の吐出では冷蔵庫内を急冷することが困難である。   This Stirling refrigerator can obtain a very low temperature of about −50 ° C. from an endothermic part called a cold head. However, due to the limitation of the shape and size of the internal heat exchanger provided inside the refrigerator. Since the surface area of the heat absorption part is limited, it is difficult to rapidly cool the inside of the refrigerator by discharging cold air using this as a cold source.

また、コンプレッサを用いた冷凍サイクルとスターリング冷凍機のそれぞれが有する欠点を解決するものとして、冷凍サイクルとスターリング冷凍機とを兼ね備えた冷蔵庫が開示されている(例えば、特許文献2)。   Moreover, the refrigerator which combined the refrigerating cycle and the Stirling refrigerator is disclosed as what solves the fault which each of the refrigerating cycle using a compressor, and a Stirling refrigerator (for example, patent document 2).

この冷蔵庫は、冷凍室を冷却するスターリング冷凍機と、冷凍室および冷蔵室を冷却するコンプレッサを用いた冷凍サイクルを備えており、冷凍室を通常の冷凍温度(例えば、−18℃)に冷却保持する場合は、冷凍サイクルによって該冷凍温度まで冷却した後、スターリング冷凍機によりその温度の維持を行う。一方、冷凍室を−30℃以下の極低温に冷却保持する場合は、冷凍サイクルによって冷凍室内を通常の冷凍温度まで予備冷却した後、スターリング冷凍機を始動させ、通常の冷凍温度から−30℃以下の温度まで冷却しその温度の維持を行う。   This refrigerator has a refrigeration cycle using a Stirling refrigerator that cools the freezer compartment and a compressor that cools the freezer compartment and the refrigerator compartment, and keeps the freezer compartment cooled to a normal freezing temperature (for example, −18 ° C.). In this case, after cooling to the freezing temperature by a refrigeration cycle, the temperature is maintained by a Stirling refrigerator. On the other hand, in the case where the freezing room is cooled and held at an extremely low temperature of −30 ° C. or lower, the freezing room is pre-cooled to a normal freezing temperature by a refrigeration cycle, and then the Stirling refrigerator is started and the normal freezing temperature is −30 ° C. Cool to the following temperature and maintain that temperature.

しかしながら、食品の美味しさを逃さず保存する手段として、食品を素早く冷凍することが知られているが、このような場合に上記構成の冷蔵庫では、常温から食品が凍結する冷凍温度までの冷却は冷媒圧縮式冷凍サイクルのみによって行われることになり、−30℃以下の冷熱を発生し得るスターリング冷凍機の能力は有効に活用されていなかった。   However, as a means for preserving the deliciousness of food, it is known to quickly freeze the food. In such a case, in the refrigerator configured as described above, cooling from room temperature to the freezing temperature at which the food freezes is performed. It will be performed only by the refrigerant compression refrigeration cycle, and the capacity of the Stirling refrigerator that can generate cold at -30 ° C. or lower has not been effectively utilized.

そこで、本出願人は、冷凍サイクルの蒸発器で生成した冷気をファンで強制循環させることで冷凍室および冷蔵室を冷却するとともに、スターリング冷凍機の吸熱部と熱的に結合された閉ループ状の冷媒循環パイプを冷凍室内に延出して載置棚を形成した冷蔵庫を先に提案している(特願2004−73550号)。   Therefore, the present applicant cools the freezing room and the refrigeration room by forcibly circulating the cold air generated by the evaporator of the refrigeration cycle with a fan, and also forms a closed loop shape thermally coupled to the heat absorption part of the Stirling refrigerator. The refrigerator which extended the refrigerant | coolant circulation pipe into the freezer compartment and formed the mounting shelf was proposed previously (Japanese Patent Application No. 2004-73550).

この冷蔵庫は、冷凍室を冷凍サイクルによって冷却するのに加え、スターリング冷凍機の吸熱部と熱交換して冷却された二次冷媒が、冷凍室内空間に延設した冷媒循環パイプ内を二次冷媒の温度差による比重の変化を利用して自然循環することで、小さな表面積のスターリング冷凍機の吸熱部から発生する冷熱を冷凍室内へ効率的に伝達可能となり、冷凍室内に極低温空間を形成することができるため、冷凍室内の食品を急速に冷凍することができる。
特開平7−180921号公報 特開2000−337747号公報
In this refrigerator, in addition to cooling the freezer compartment by the refrigerating cycle, the secondary refrigerant cooled by exchanging heat with the heat absorption part of the Stirling refrigerator is passed through the refrigerant circulation pipe extending into the freezer compartment space. By naturally circulating using the change in specific gravity due to the temperature difference of the temperature, it is possible to efficiently transfer the cold heat generated from the heat absorption part of the Stirling refrigerator with a small surface area to the freezer compartment, forming a cryogenic space in the freezer compartment Therefore, the food in the freezer can be rapidly frozen.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-180921 JP 2000-337747 A

しかしながら、上記構成の冷蔵庫では、冷凍サイクルの蒸発器で生成した冷気は冷凍室の奥側から手前側に向かって吹き出すため、また、冷凍室扉の開閉によって高温の外気が手前側から冷凍室内に進入するため、冷凍室に収納された食材などは、奥側に置かれたものほど早く冷凍される、いわゆる冷却ムラが生じる問題があった。特に、上記構成の冷蔵庫では、二次冷媒の循環方向が定まっていないため、スターリング冷凍機で冷却された二次冷媒の循環経路が一定せず冷却ムラを抑える制御も困難であった。   However, in the refrigerator having the above-described configuration, the cold air generated by the evaporator of the refrigeration cycle blows out from the back side of the freezer compartment toward the front side, and high temperature outside air enters the freezer compartment from the front side by opening and closing the freezer compartment door. In order to enter, the food stored in the freezer compartment has a problem of causing so-called cooling unevenness that is frozen earlier as it is placed on the back side. In particular, in the refrigerator having the above configuration, since the circulation direction of the secondary refrigerant is not fixed, the circulation path of the secondary refrigerant cooled by the Stirling refrigerator is not constant, and it is difficult to control the cooling unevenness.

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、食材などの冷却ムラを抑えた急速冷凍が可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a refrigerator capable of quick freezing while suppressing uneven cooling of foods and the like.

本発明の冷蔵庫は、冷媒圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を環状に接続した冷凍サイクルと吸熱部に熱的に結合された熱交換器を有するスターリング冷凍機とを備え、
前記冷凍サイクルにより冷凍室および冷蔵室を冷却するとともに、冷却媒体を封入して閉ループ状をなし、前記スターリング冷凍機の吸熱部と熱的に結合された熱交換器と熱的に結合された冷媒循環パイプの一部を延出して冷凍室を冷却する冷蔵庫において、前記熱交換器と熱的に接続された冷媒循環パイプの熱交換流路に高低差を設け、冷媒循環パイプを冷凍室内における前記熱交換器より低い位置に配置した冷却板に延設して冷却媒体を循環させたことを特徴とする。
The refrigerator of the present invention includes a refrigerant compressor, a condenser, a decompression device, a refrigeration cycle in which an evaporator is connected in an annular shape, and a Stirling refrigerator having a heat exchanger thermally coupled to the heat absorption part,
The refrigerant that cools the freezer compartment and the refrigerator compartment by the refrigeration cycle, encloses a cooling medium, forms a closed loop, and is thermally coupled to a heat exchanger that is thermally coupled to the heat absorption part of the Stirling refrigerator. In the refrigerator that extends a part of the circulation pipe and cools the freezer compartment, a difference in height is provided in the heat exchange flow path of the refrigerant circulation pipe that is thermally connected to the heat exchanger, and the refrigerant circulation pipe is disposed in the freezer compartment. The cooling medium is circulated by extending to a cooling plate disposed at a lower position than the heat exchanger.

本発明の冷蔵庫では、冷媒循環パイプの熱交換流路に高低差を設けて熱交換器と接続するとともに、下方に配された熱交換流路から冷凍室へ延出する冷媒循環パイプ部分を前記熱交換器より下方となる冷却板部に設けて該パイプに高低差を設けることで、内部に封入された冷却媒体の循環方向を一定にして安定的な自然循環をさせることができる。これにより、スターリング冷凍機の吸熱部から発生する約−50℃の冷熱をスムーズに冷凍室内へ伝達可能となり、上記したような冷却ムラを抑えた急速冷凍が可能となる。   In the refrigerator of the present invention, the refrigerant circulation pipe is provided with a height difference in the heat exchange passage and connected to the heat exchanger, and the refrigerant circulation pipe portion extending from the heat exchange passage disposed below to the freezer compartment is By providing the cooling plate portion below the heat exchanger and providing the pipe with a height difference, the circulation direction of the cooling medium sealed inside can be made constant and stable natural circulation can be achieved. As a result, it is possible to smoothly transmit the cold heat of about −50 ° C. generated from the heat absorption part of the Stirling refrigerator into the freezer compartment, and quick freezing with reduced cooling unevenness as described above becomes possible.

本発明の冷蔵庫において、冷却板の裏面は冷凍室の手前側から奥側にかけて高くなるように傾斜し、熱交換器と低い位置で接続された冷却媒体の循環経路が冷凍室の手前側から奥側へ横方向に蛇行しながら循環するように配設されていることが好ましい。   In the refrigerator of the present invention, the back surface of the cooling plate is inclined so as to increase from the front side to the back side of the freezer compartment, and the circulation path of the cooling medium connected to the heat exchanger at a low position is from the front side of the freezer compartment to the back side. It is preferable that it is arranged so as to circulate while meandering laterally to the side.

このように、熱交換器と低い位置で接続された冷却媒体の循環経路が、冷凍室の手前側から奥側にかけて漸次高い位置になるように冷凍室内に配されているため、熱交換器で冷却された冷却媒体は、冷蔵庫の手前側から奥側へ流れて冷熱が奪われる。そのため、手前側が奥側より早く冷却されることとなり、上記したような冷却ムラをうち消すことができる。しかも、冷熱を奪われ比重が小さくなった冷却媒体は高い位置に配された奥側の冷媒循環パイプへスムーズに流れる。   In this way, the circulation path of the cooling medium connected to the heat exchanger at a low position is arranged in the freezer compartment so that it gradually becomes higher from the near side to the far side of the freezer compartment. The cooled cooling medium flows from the front side of the refrigerator to the back side, and the heat is taken away. Therefore, the near side is cooled earlier than the back side, and the above-described cooling unevenness can be eliminated. Moreover, the cooling medium that has been deprived of cold and has a low specific gravity flows smoothly to the refrigerant circulation pipe on the back side disposed at a high position.

本発明によれば、スターリング冷凍機の熱交換器で冷却された極低温の冷却媒体を該熱交換器より下方に配された冷却板部へ流下させてその流れを付勢して一定方向にスムーズに循環させることができ、また、冷却媒体を冷凍室の手前側から奥側へ循環させることができるため、冷凍室に収納された食材などの冷却ムラを抑えて急速冷凍ができる。   According to the present invention, the cryogenic cooling medium cooled by the heat exchanger of the Stirling refrigerator is caused to flow down to the cooling plate portion disposed below the heat exchanger, and the flow is urged in a certain direction. Since the cooling medium can be smoothly circulated and the cooling medium can be circulated from the front side to the back side of the freezer compartment, quick freezing can be performed while suppressing uneven cooling of foods stored in the freezer compartment.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る冷蔵庫(1)の縦断面図、図2はスターリング冷凍機(23)を冷凍機室(21)に取り付けた状態を示す断面図、図3は熱交換器(31)の分解斜視図、図4は熱交換器(31)を吸熱部(23a)に取り付け状態を示す断面図、図5は冷媒循環パイプ(43)に封入された冷却媒体の循環を示すの冷凍室(5)の斜視図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a refrigerator (1) according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a state in which a Stirling refrigerator (23) is attached to a refrigerator room (21), and FIG. 4 is an exploded perspective view of the heat exchanger (31), FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the heat exchanger (31) is attached to the heat absorbing portion (23a), and FIG. 5 is a view of circulation of the cooling medium enclosed in the refrigerant circulation pipe (43). It is a perspective view of a freezer compartment (5) shown.

本実施形態の冷蔵庫(1)は、前面が開口した断熱箱体内部の貯蔵空間に断熱仕切板(4)を配することで、上下に冷凍室(5)と冷蔵室(7)をそれぞれ配設し、各貯蔵室の前面開口部に各専用の開閉扉(5a)(7a)を設けて閉塞している。   The refrigerator (1) of this embodiment arranges a freezer compartment (5) and a refrigerator compartment (7) up and down by arranging a heat insulation partition plate (4) in a storage space inside a heat insulation box whose front is open. And a dedicated open / close door (5a) (7a) is provided at the front opening of each storage chamber to close it.

冷凍空間の背面に蒸発器(11)と、その上部近傍に送風ファン(13)がそれぞれ配設され、蒸発器(11)から発生する冷気を送風ファン(13)によって冷凍空間および冷蔵空間のそれぞれの背面上部と下部へ開口する吹出口(9a)(9c)と吸込口(9b)(9d)とを設けたダクト(9)を介して冷凍空間および冷蔵空間を循環させることで冷却する。   An evaporator (11) and a blower fan (13) are respectively disposed in the vicinity of the upper portion of the refrigeration space, and cool air generated from the evaporator (11) is cooled by the blower fan (13). Cooling is performed by circulating the refrigeration space and the refrigeration space through a duct (9) provided with outlets (9a) and (9c) and suction ports (9b) and (9d) that open to the upper and lower portions of the rear surface.

冷蔵室(7)の背面下部には、機械室(17)空間が形成されており、不図示の凝縮器とキャピラリーチューブを介して蒸発器(11)へ冷媒を供給する冷媒圧縮機(19)を設置し、冷凍サイクル(20)を構成している。また、冷凍室(5)の背面における上方隅部には冷凍機室(21)が設けられ、その内部に吸熱部(23a)が上方を向くようにスターリング冷凍機(23)が配置され、弾性支持部材(25)により防振状態で支持されている。   A machine room (17) space is formed at the lower back of the refrigerator compartment (7), and a refrigerant compressor (19) for supplying refrigerant to the evaporator (11) through a condenser and a capillary tube (not shown). And the refrigeration cycle (20) is configured. In addition, a refrigerator room (21) is provided at the upper corner of the back of the freezer room (5), and a Stirling refrigerator (23) is arranged in the interior so that the heat absorption part (23a) faces upward, and is elastic. It is supported in a vibration-proof state by the support member (25).

図2に示すスターリング冷凍機(23)は、例えば、ピストンとディスプレーサをシリンダ内部に収納し、該ピストンの駆動にリニアモータを用いるフリーピストン型スターリング冷凍機であって、リニアモータの駆動により、スターリング冷凍機(23)の吸熱部(23a)の温度が低くなり、排熱部(23b)の温度が高くなる。   The Stirling refrigerator (23) shown in FIG. 2 is a free-piston type Stirling refrigerator in which, for example, a piston and a displacer are housed in a cylinder and a linear motor is used to drive the piston. The temperature of the heat absorption part (23a) of a refrigerator (23) becomes low, and the temperature of an exhaust heat part (23b) becomes high.

排熱部(23b)は、放熱フィン(27)と接続され、庫外ファン(29)より送風される庫外空気と熱交換を行い排熱部(23b)を冷却するようになっている。吸熱部(23a)は、熱交換器(31)を介して熱的に結合された冷却媒体へ冷熱を伝達するようになっている。   The exhaust heat part (23b) is connected to the radiation fins (27) and performs heat exchange with the outside air blown from the outside fan (29) to cool the exhaust heat part (23b). The heat absorption part (23a) is adapted to transmit cold energy to a cooling medium thermally coupled via the heat exchanger (31).

この熱交換器(31)は、図3に示すように、上側部材(33)と下側部材(35)を備え、U字管型の熱交換流路(39)を挟持するようになっている。詳細には、下側部材(35)の上面は、傾斜面であって同一高さ方向に延びる嵌合溝(35a)が異なる高さで2本設けらており、熱交換流路(39)を保持するようになっている。また、上側部材(33)の下面、すなわち下側部材(35)との合わせ面にも、下側部材(35)に設けられた嵌合溝(35a)と対応した位置に嵌合溝(33a)が設けられており、これにより、上側部材(33)と下側部材(35)は高低差を設けて面接触状態で熱交換流路(39)を挟持し、熱的に結合される。   As shown in FIG. 3, the heat exchanger (31) includes an upper member (33) and a lower member (35), and sandwiches a U-shaped heat exchange channel (39). Yes. Specifically, the upper surface of the lower member (35) is provided with two fitting grooves (35a) that are inclined surfaces and extend in the same height direction at different heights, and the heat exchange channel (39). Is supposed to hold. In addition, the lower surface of the upper member (33), that is, the mating surface with the lower member (35), also has a fitting groove (33a) at a position corresponding to the fitting groove (35a) provided in the lower member (35). Thus, the upper member (33) and the lower member (35) are provided with a height difference so as to sandwich the heat exchange channel (39) in a surface contact state and are thermally coupled.

下側部材(35)の下面には、スターリング冷凍機(23)の吸熱部(23a)と適度な隙間を有して嵌合する筒部(37)が一体に設けられており、その下端から上方に延びる複数条の切欠溝(37a)が設けられている。また筒部(37)の外周面は、下方に行くほど径が細くなるテーパ状に設けられ、該テーパ部分にネジ溝(37b)が螺刻されている。   On the lower surface of the lower member (35), a cylindrical part (37) that fits with an endothermic part (23a) of the Stirling refrigerator (23) with an appropriate gap is provided integrally. A plurality of notch grooves (37a) extending upward are provided. Moreover, the outer peripheral surface of the cylinder part (37) is provided in the taper shape whose diameter becomes thin as it goes below, and the thread groove (37b) is screwed by this taper part.

このような熱交換器(31)は、図4に示すように、筒部(37)にスターリング冷凍機(23)の吸熱部(23a)を嵌合させ、筒部(37)下端側の外径と同一寸法のネジ孔を有しネジ溝(37b)と螺合するナット(41)の締め付けによりスターリング冷凍機(23)と密着して熱的に結合される。   As shown in FIG. 4, such a heat exchanger (31) has a cylindrical part (37) fitted with a heat absorbing part (23a) of a Stirling refrigerator (23), and an outer side of the cylindrical part (37) on the lower end side. A nut (41) having a screw hole of the same size as the diameter and screwed into the screw groove (37b) is tightly coupled to and thermally coupled to the Stirling refrigerator (23).

その際、筒部(37)には、テーパと合わせて切欠溝(37a)を設けているため、
ナット(41)の回転によって筒部(37a)の締め付け圧力を周方向に均等に加えることができるため、締め付け圧力が局所的に加わり吸熱部(23a)を変形させてスターリング冷凍機(23)を破損することがない。さらに、ナット(41)の回転量を調整することで筒部(37)の締め付け圧力を容易に調整することができるため、ナット(41)の回転量によって筒部(37)の締め付け圧力を管理することが可能となり、締め付けが強すぎて吸熱部(23a)を変形させてスターリング冷凍機(23)を破損したり、あるいは締め付けが不十分で吸熱部(23a)と熱交換器(31)との熱抵抗が大きくなるなどの問題を容易に解消することができる。また、上記のようなナット(41)の締め付けにより熱交換器(31)をスターリング冷凍機(23)に固着するため、固着後であっても容易に締め付け圧力を調整することができる。
At that time, the cylindrical portion (37) is provided with a notch groove (37a) together with the taper.
Since the tightening pressure of the cylindrical portion (37a) can be evenly applied in the circumferential direction by the rotation of the nut (41), the tightening pressure is locally applied to deform the heat absorbing portion (23a), and the Stirling refrigerator (23) is There is no damage. Furthermore, since the tightening pressure of the cylinder part (37) can be easily adjusted by adjusting the rotation amount of the nut (41), the tightening pressure of the cylinder part (37) is managed by the rotation amount of the nut (41). And the heat absorption part (23a) is deformed to damage the Stirling refrigerator (23), or the heat absorption part (23a) and the heat exchanger (31) are insufficiently tightened. Problems such as an increase in thermal resistance can be easily solved. Further, since the heat exchanger (31) is fixed to the Stirling refrigerator (23) by tightening the nut (41) as described above, the tightening pressure can be easily adjusted even after the fixing.

熱交換流路(39)の両端部(39a)(39b)、すなわち、熱交換流路(39)の入出口(39a)(39b)は、冷媒循環パイプ(43)と接続され、その内部に冷却媒体として二酸化炭素や炭化水素などの二次冷媒を封入することで、冷媒循環パイプ(43)は、閉ループ状をなし、熱交換器(31)と熱的に結合されている。   Both ends (39a) and (39b) of the heat exchange channel (39), that is, the inlet / outlet (39a) and (39b) of the heat exchange channel (39) are connected to the refrigerant circulation pipe (43), By enclosing a secondary refrigerant such as carbon dioxide or hydrocarbon as a cooling medium, the refrigerant circulation pipe (43) has a closed loop shape and is thermally coupled to the heat exchanger (31).

その際、熱交換流路(39)の入出口(39a)(39b)は冷蔵庫側面側から導出入する。このように、熱交換流路(39)の入出口(39a)(39b)を配することで、
冷凍機室(21)内に配される冷媒循環パイプ(43)を短距離に設けることができ、熱交換流路(39)で冷却された冷却冷媒から冷熱が冷凍室空間以外へ熱リークすることを低減することができる。
In that case, the entrance / exit (39a) (39b) of the heat exchange flow path (39) leads out from the refrigerator side surface side. Thus, by arranging the inlet / outlet (39a) (39b) of the heat exchange channel (39),
The refrigerant circulation pipe (43) arranged in the refrigerator room (21) can be provided at a short distance, and the cold heat leaks from the cooling refrigerant cooled in the heat exchange flow path (39) to other than the freezer room space. This can be reduced.

この冷媒循環パイプ(43)の一部は、図5に示すように、冷凍室(5)内空間に延設して冷却板部(43a)を構成しており、前記熱交換器(31)より下方であって冷凍室(5)底面から離間して配設され冷凍空間の中棚を形成する冷却板(47)の裏面と接合されている。より詳細には、冷却板(47)は、その裏面が冷凍室(5)の手前側(冷凍室扉(5a)側)から奥側にかけて高くなるように約5°程度の勾配で傾斜しており、熱交換流路(39)の下側端部(39b)と接続された冷媒循環パイプ(43)は、冷蔵庫の手前側から奥側へ横方向に蛇行しながら冷却板(47)の裏面に接合された後、熱交換流路(39)の上側端部(39a)と接続されることで、冷媒循環パイプ(43)は閉ループ状をなしている。   As shown in FIG. 5, a part of the refrigerant circulation pipe (43) extends into the free space of the freezer compartment (5) to form a cooling plate part (43a), and the heat exchanger (31) The cooling plate (47) which is disposed further downward and spaced from the bottom surface of the freezer compartment (5) is joined to the back surface of the cooling plate (47) which forms the inner shelf of the freezing space. More specifically, the cooling plate (47) is inclined with a gradient of about 5 ° so that the back surface thereof becomes higher from the front side (freezer compartment door (5a) side) to the back side of the freezer compartment (5). The refrigerant circulation pipe (43) connected to the lower end (39b) of the heat exchange channel (39) is meandering from the near side to the far side of the refrigerator in the lateral direction, and the back surface of the cooling plate (47). Then, the refrigerant circulation pipe (43) has a closed loop shape by being connected to the upper end (39a) of the heat exchange channel (39).

言い換えれば、冷却板部(43a)の冷凍室(5)手前側と下側端部(39b)とが接続され、奥側と上側端部(39a)とが接続されることで、熱交換器(31)と低い位置で接続された冷却冷媒の循環経路は冷凍室(5)の手前側から奥側へ横方向に蛇行しながら循環するように配設されている。   In other words, the freezer compartment (5) near side and the lower end (39b) of the cooling plate portion (43a) are connected, and the rear side and the upper end (39a) are connected, so that the heat exchanger The circulation path of the cooling refrigerant connected at a low position with (31) is arranged to circulate while meandering in the lateral direction from the near side to the far side of the freezer compartment (5).

なお、冷却板(47)の表面は、図5に示すような水平面であっても、また冷却板(47)の裏面と平行な面であってもよい。冷却板(47)の表面が裏面と平行な面である場合、その勾配は5°程度であるため、載置された食品などが転げ落ちることはない。   The surface of the cooling plate (47) may be a horizontal surface as shown in FIG. 5 or a surface parallel to the back surface of the cooling plate (47). When the surface of the cooling plate (47) is a surface parallel to the back surface, the gradient is about 5 °, so that the placed food does not fall down.

また、冷却板(47)を冷凍室(5)底面から離間した位置に配設することで、冷熱が冷凍室底面の断熱仕切板を(4)を介して外部へ熱リークすることも抑えることができる。   Further, by disposing the cooling plate (47) at a position separated from the bottom surface of the freezer compartment (5), it is possible to prevent cold heat from leaking outside through the heat insulating partition plate on the bottom surface of the freezer compartment via (4). Can do.

本実施形態の冷蔵庫(1)において、食品の急速冷凍を行わずに、冷蔵室(7)を冷蔵温度、例えば、+1℃に冷却し、冷凍室(5)を冷凍温度、例えば、−18℃に冷却保持する通常冷却運転を行う場合には、スターリング冷凍機(23)を動作させずに、冷凍サイクル(20)のみを運転する。   In the refrigerator (1) of the present embodiment, the refrigerator compartment (7) is cooled to a refrigeration temperature, for example, + 1 ° C., and the freezer compartment (5) is frozen at a freezing temperature, for example, −18 ° C. When the normal cooling operation for cooling and holding is performed, only the refrigeration cycle (20) is operated without operating the Stirling refrigerator (23).

そして、冷却運転と同時に送風ファン(13)を回転させることで、蒸発器(11)で冷却された冷気は、吹出口(9c)より冷凍室(5)内に吹き出して室内を冷却し、吸込口(9d)から蒸発器(11)に戻るように循環する。また、冷蔵室(7)については、冷蔵室用吹出口(9a)に設けられたダンパー(10)を開閉制御することにより、蒸発器(11)を通過した冷気の一部を冷蔵室(7)へ導入することで所定温度に冷却する。   Then, by rotating the blower fan (13) simultaneously with the cooling operation, the cool air cooled by the evaporator (11) is blown out into the freezer compartment (5) from the outlet (9c) to cool the interior, Circulate back to the evaporator (11) from the mouth (9d). Moreover, about a refrigerator compartment (7), by controlling opening / closing of the damper (10) provided in the blower outlet (9a) for refrigerator compartment, a part of cold air which passed the evaporator (11) is made into a refrigerator compartment (7). ) To cool to a predetermined temperature.

一方、食品の急速冷凍を行う場合は、上記通常運転時の動作と同時に、スターリング冷凍機(23)を動作させる。スターリング冷凍機(23)から発生する冷熱は、吸熱部(23a)に装着された熱交換器(31)を介して冷媒循環パイプ(43)に封入された冷却媒体へ伝達され、サーモサイフォン原理によって冷凍空間へ搬送する。   On the other hand, when performing quick freezing of food, the Stirling refrigerator (23) is operated simultaneously with the operation during the normal operation. The cold heat generated from the Stirling refrigerator (23) is transmitted to the cooling medium enclosed in the refrigerant circulation pipe (43) through the heat exchanger (31) attached to the heat absorption part (23a), and is applied by the thermosyphon principle. Transport to freezing space.

すなわち、スターリング冷凍機(23)の吸熱部(23a)に取り付けられた熱交換器(31)を介して冷却された熱交換流路(39)内の冷却媒体は、液化されその比重が大きくなることで熱交換流路(39)の下側端部(出口)(39b)より流れ出て、冷凍室(5)の手前側から冷却板部(43a)へ流入する。その際、冷却板部(43a)が熱交換器(31)より下方に配されているため、冷却媒体は自重によってスムーズに冷却板部(43a)へ流入する。   That is, the cooling medium in the heat exchange flow path (39) cooled through the heat exchanger (31) attached to the heat absorption part (23a) of the Stirling refrigerator (23) is liquefied and its specific gravity increases. Thus, it flows out from the lower end (exit) (39b) of the heat exchange channel (39) and flows into the cooling plate (43a) from the near side of the freezer compartment (5). At that time, since the cooling plate portion (43a) is arranged below the heat exchanger (31), the cooling medium smoothly flows into the cooling plate portion (43a) by its own weight.

そして、冷凍室(5)の手前側から冷却板部(43a)に流入した冷却媒体は、冷却板部(43a)と接合する冷却板(47)と熱交換し蒸発することで、これを手前側から奥側へ漸次低温に冷却する。そして、冷却板(47)へ冷熱を放出した冷却媒体は、気化することによってその比重が小さくなるため、冷媒循環パイプ(43)内を上昇する流れを発生して熱交換流路(39)の上側端部(入口)(39a)より熱交換流路(39)へ流入して、再び吸熱部(23a)から発生する冷熱を受けて冷却される循環を繰り返す。   And the cooling medium which flowed into the cooling plate part (43a) from the near side of the freezer compartment (5) exchanges heat with the cooling plate (47) joined to the cooling plate part (43a) to evaporate it. Cool gradually from side to back. Then, since the specific gravity of the cooling medium that has released the cold heat to the cooling plate (47) is reduced by vaporization, a flow that rises in the refrigerant circulation pipe (43) is generated, and the heat exchange flow path (39) From the upper end (inlet) (39a), the heat exchange channel (39) flows into the heat exchange channel (39a), and the cooling is repeated again by receiving the cold generated from the heat absorbing part (23a).

このように、スターリング冷凍機(23)で冷却された冷媒循環パイプ(43)内の冷却媒体が、冷凍室(5)内部を手前から奥側へ常に一定の方向へ流通して冷熱を放出するようになっているので、冷凍室扉(5a)の開閉などによって生じる冷凍室(5)手前側の温度が高くなるという温度ムラをうち消すことができる。また、冷却板(47)の上に置かれた食品等も、手前側がより低温となって順次奥側へ熱交換が行われ、逆に蒸発器(11)で生成した冷気が奥側から吹き出すことによって冷却ムラをなくすことができる。   In this way, the cooling medium in the refrigerant circulation pipe (43) cooled by the Stirling refrigerator (23) always circulates in the freezing chamber (5) from the front side to the back side in a fixed direction to release cold heat. Therefore, it is possible to eliminate the temperature unevenness that the temperature on the front side of the freezer compartment (5) increases due to the opening and closing of the freezer compartment door (5a). In addition, the food placed on the cooling plate (47) also has a lower temperature on the front side and heat exchange is sequentially performed on the back side, and conversely, the cold air generated by the evaporator (11) blows out from the back side. Therefore, uneven cooling can be eliminated.

なお、本実施形態において、冷媒循環パイプ(43)の一部である冷却板部(43a)を冷却板(47)の裏面と接合しているが、本発明はこれに限定するものはなく、例えば、冷却板(47)の裏面側に冷却媒体を流通させる流路を一体に設けたものであってもよい。   In the present embodiment, the cooling plate portion (43a) that is a part of the refrigerant circulation pipe (43) is joined to the back surface of the cooling plate (47), but the present invention is not limited to this, For example, the flow path for circulating the cooling medium may be integrally provided on the back side of the cooling plate (47).

本発明は、冷却ムラを抑えた急速冷凍する構成を備えた冷蔵庫として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a refrigerator equipped with a quick freezing configuration that suppresses uneven cooling.

本発明の一実施形態に係る冷蔵庫の縦断面構造図である。It is a longitudinal section structure figure of a refrigerator concerning one embodiment of the present invention. スターリング冷凍機の取り付け状態を示す断面構造図である。It is sectional structure drawing which shows the attachment state of a Stirling refrigerator. 熱交換器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a heat exchanger. 熱交換器の取り付け状態を示す断面図であって(a)は取り付け前、(b)は取り付け後を示す図である。It is sectional drawing which shows the attachment state of a heat exchanger, (a) is before attachment, (b) is a figure which shows after attachment. 冷却媒体の循環を示すの冷凍室の斜視図である。It is a perspective view of the freezer compartment showing circulation of a cooling medium.

符号の説明Explanation of symbols

1 冷蔵庫 5 冷凍室
7 冷蔵室 9 ダクト
9a、9c 吹出口 9b,9d 吸込口
11 蒸発器 19 冷媒圧縮機
20 冷凍サイクル 23 スターリング冷凍機
23a 吸熱部 31 熱交換器
37 筒部 37a 切欠
37b ネジ溝 39 熱交換流路
39a 上側端部(入口) 39b 下側端部(出口)
41 ナット 43 冷媒循環パイプ
43a 冷却板部 47 冷却板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigerator 5 Freezing room 7 Refrigeration room 9 Duct 9a, 9c Outlet 9b, 9d Inlet 11 Evaporator 19 Refrigerant compressor 20 Refrigerating cycle 23 Stirling refrigerator 23a Endothermic part 31 Heat exchanger 37 Cylindrical part 37a Notch 37b Screw groove 39 Heat exchange flow path 39a Upper end (inlet) 39b Lower end (outlet)
41 Nut 43 Refrigerant circulation pipe 43a Cooling plate portion 47 Cooling plate

Claims (4)

冷媒圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を環状に接続した冷凍サイクルと吸熱部に熱的に結合された熱交換器を有するスターリング冷凍機とを備え、
前記冷凍サイクルにより冷凍室および冷蔵室を冷却するとともに、冷却媒体を封入して閉ループ状をなし、前記スターリング冷凍機の吸熱部と熱的に結合された熱交換器と熱的に結合された冷媒循環パイプの一部を延出して冷凍室を冷却する冷蔵庫において、
前記熱交換器と熱的に接続された冷媒循環パイプの熱交換流路に高低差を設け、冷媒循環パイプを冷凍室内における前記熱交換器より低い位置に配置した冷却板に延設して冷却媒体を循環させたことを特徴とする冷蔵庫。
A refrigeration cycle in which a refrigerant compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are annularly connected, and a Stirling refrigerator having a heat exchanger that is thermally coupled to the heat absorption unit,
The refrigerant that cools the freezer compartment and the refrigerator compartment by the refrigeration cycle, encloses a cooling medium, forms a closed loop, and is thermally coupled to a heat exchanger that is thermally coupled to the heat absorption part of the Stirling refrigerator. In the refrigerator that extends a part of the circulation pipe and cools the freezer compartment,
The refrigerant circulation pipe thermally connected to the heat exchanger is provided with a height difference, and the refrigerant circulation pipe is extended to a cooling plate disposed at a position lower than the heat exchanger in the freezer compartment for cooling. A refrigerator characterized by circulating a medium.
冷却板の裏面は冷凍室の手前側から奥側にかけて高くなるように傾斜し、熱交換器と低い位置で接続された冷却媒体の循環経路が冷凍室の手前側から奥側へ横方向に蛇行しながら循環するように配設されていることを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。   The back of the cooling plate is inclined so that it rises from the front side to the back side of the freezer, and the circulation path of the cooling medium connected to the heat exchanger at a low position meanders laterally from the front side to the back side of the freezer The refrigerator according to claim 1, wherein the refrigerator is arranged to circulate while being circulated. 熱交換器は底面から下方へ延出してスターリング冷凍機の吸熱部と嵌合する筒部を有し、その外周面には、下方に行くほど細くなるテーパーと外周面に複数条に設けた下端から上方に延びる切欠溝とネジ溝とが設けられており、該ネジ溝と螺合するナットの締め付けにより前記熱交換器がスターリング冷凍機の吸熱部に固着されていることを特徴とする請求項1または2記載の冷蔵庫。   The heat exchanger has a cylindrical portion that extends downward from the bottom surface and fits with the heat absorbing portion of the Stirling refrigerator, and on its outer peripheral surface, a taper that becomes narrower as it goes downward and a lower end that is provided in a plurality of strips on the outer peripheral surface. A notch groove and a screw groove extending upward from the screw groove are provided, and the heat exchanger is fixed to the heat absorption part of the Stirling refrigerator by tightening a nut screwed into the screw groove. The refrigerator according to 1 or 2. スターリング冷凍機を冷凍室背面における上方隅部に吸熱部が上方を向くように配設し、熱交換流路の入出口を冷蔵庫側面側から導出入することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の冷蔵庫。
The Stirling refrigerator is disposed at the upper corner of the back of the freezer compartment so that the heat absorption part faces upward, and the inlet / outlet of the heat exchange channel is led out from the side of the refrigerator. The refrigerator in any one.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008026472A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-06 Sharp Kabushiki Kaisha Cooling box and cooling device mounted thereon
JP2018100821A (en) * 2016-12-20 2018-06-28 パナソニック株式会社 Dew condensation removal structure and cold equipment including the same
JP7416991B1 (en) 2023-02-15 2024-01-17 照男 竹中 refrigerator

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