JP2006336893A - 冷蔵庫 - Google Patents

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Abstract

【課題】 冷蔵庫の構造や制御の複雑化及びコスト上昇を抑制しながら、冷凍サイクル効率の向上が可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。
【解決手段】 冷蔵庫３０は、圧縮機１と、この圧縮機１の吐出側に接続される放熱器２と、この放熱器２の出口側に接続される第１膨張弁３１と、この第１膨張弁３１で減圧されて気液混合状態となった冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器３３と、この気液分離器３３から出た液冷媒が流通する吸熱器１４と、前記気液分離器３３から出たガス冷媒を前記圧縮機１の中間圧部に導入する冷媒配管６Ｄと、を含む冷凍サイクル装置２０と、外箱４０と、内箱３９と、断熱材４７と、を備え、気液分離器３３を断熱材４７内に配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は冷蔵庫に関し、詳しくは冷蔵庫における冷却能力の向上と高効率化に関するものである。
近年、地球温暖化問題等による環境負荷低減の要求が高まり、冷蔵庫においても、消費電力低減や冷却運転の高効率化を目的とする技術が数多く提案されている。
例えば特許文献１には、冷蔵室と冷凍室とを交互に繰返し冷却することにより、圧縮機の圧縮比を小さくして高効率運転を行うことが記載されている。
また特許文献２には、冷凍室冷却時の冷凍サイクルの効率向上による省エネ冷凍冷蔵庫の提供を目的として、冷蔵室内に凝縮器を備えることにより冷凍サイクルの凝縮温度を低減し、低い圧縮比での冷凍室冷凍サイクル運転を行い、冷凍サイクル効率を向上させることが記載されている。
特開平１１−１４８７６１号公報 特開２００４−３２４９０２号公報
しかしながら、上記従来の構成では、更なる冷凍サイクルの効率向上には限界があり、また、冷蔵庫の構造や制御が複雑化しコスト上昇を生じる可能性がある。
そこで本発明は、冷蔵庫の構造や制御の複雑化及びコスト上昇を抑制しながら、冷凍サイクル効率の向上が可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明によれば、中間圧部を有する圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される第１の減圧手段と、この第１の減圧手段で減圧されて気液混合状態となった冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離手段と、この気液分離手段から出た液冷媒が流通する第２の減圧手段と、この第２の減圧手段から出た冷媒が流通する吸熱器と、前記気液分離手段から出たガス冷媒を前記中間圧部に導入する冷媒配管と、を含む冷凍サイクル装置と、外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間の空隙に充填された断熱材と、を備え、前記気液分離手段を前記断熱材内に配置したことを特徴とする冷蔵庫が提供される。
上記構成によれば、気液分離手段を備えた冷蔵庫において、冷蔵庫本体に用いられる断熱材の他に特別に気液分離手段を断熱する必要がなくなり、低コストで気液分離手段における結露や温度上昇を抑制できる。
請求項２に記載の発明によれば、中間圧部を有する圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される第１の減圧手段と、この第１の減圧手段で減圧されて気液混合状態となった冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離手段と、この気液分離手段から出た液冷媒が流通する第２の減圧手段と、この第２の減圧手段から出た冷媒が流通する吸熱器と、前記気液分離手段から出たガス冷媒を前記中間圧部に導入する冷媒配管と、を含む冷凍サイクル装置と、外箱と、内箱と、断熱材が充填された収納箱と、を備え、前記気液分離手段を前記収納箱に収納したことを特徴とする冷蔵庫が提供される。
上記構成によれば、気液分離手段を備えた冷蔵庫において、冷蔵庫本体に用いられる断熱材の他に特別に気液分離手段を断熱する必要がなくなり、低コストで気液分離手段における結露や温度上昇を抑制できると共に、気液分離手段における溶接部等のメンテナンス性を向上できる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の冷蔵庫において、冷蔵室と、この冷蔵室よりも低い温度で保持される冷凍室と、を備え、前記気液分離手段を前記冷凍室よりも前記冷蔵室の近くに配置したことを特徴とする冷蔵庫が提供される。
上記構成によれば、気液分離手段を備えた冷蔵庫において、当該気液分離手段から冷凍室内への熱リークを抑制し、冷蔵庫の冷却効率を向上することができる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の冷蔵庫において、前記圧縮機の吐出側と前記第１の減圧手段との間の冷媒と、前記吸熱器の出口側と前記圧縮機の吸い込み口との間の冷媒と、を熱交換可能に構成された熱交換器を備えたことを特徴とする冷蔵庫が提供される。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫において、前記気液分離手段で分離され且つ前記第２の減圧手段に流入する前の液冷媒と、前記前記吸熱器の出口側と前記圧縮機の吸い込み口との間の冷媒と、を熱交換可能に構成された第１の熱交換器及び／又は前記圧縮機の吐出側と前記第１の減圧手段との間の冷媒と、前記気液分離手段で分離され且つ前記圧縮機の中間圧部に導入される前のガス冷媒と、を熱交換可能に構成された第２の熱交換器を備えたことを特徴とする冷蔵庫が提供される。
請求項４又は請求項５に記載の構成によれば、吸熱器に入る前の冷媒を過冷却することができるので、冷蔵庫の冷却能力が向上する。
請求項６に記載の発明によれば、圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される減圧手段と、この減圧手段から出た液冷媒が流通する吸熱器と、を含み、二酸化炭素冷媒が封入されてなる冷凍サイクル装置と、外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間の空隙に充填された断熱材と、を備え、前記放熱器から出た高圧の冷媒配管を前記断熱材内に埋設したことを特徴とする冷蔵庫が提供される。
上記構成によれば、冷蔵庫の冷媒として二酸化炭素を用いた場合には、高圧側が超臨界圧力に近い状態で使用されるため、高圧側冷媒配管が断熱材内で冷却されると、フロン系冷媒や炭化水素系冷媒のような従来冷媒を用いた場合よりも冷媒の過冷却度を大きくすることが可能となり、冷蔵庫の冷却能力の向上が可能となる。また、冷凍サイクルの高圧側が冷却されることから、冷凍サイクルの高圧圧力を低下させることができ、圧縮機の圧縮効率が向上する。
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の冷蔵庫において、この冷蔵庫の背面部の前記断熱材内には、この断熱材よりも熱伝導率の低い第２の断熱材が備えられ、前記高圧の冷媒配管は、前記第２の断熱材の側端部よりも外側に配置されていることを特徴とする冷蔵庫が提供される。
上記構成によれば、熱伝導率の低い第２の断熱材、例えば真空断熱材を回り込むようにして、外部にリークする冷熱により、効果的に冷凍サイクルの高圧側冷媒配管を冷却することができる。
本発明によれば、冷蔵庫の構造や制御の複雑化及びコスト上昇を抑制しながら、冷凍サイクル効率の向上が可能な冷蔵庫を提供される。
以下、本発明の冷蔵庫の最適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜実施の形態１＞
本発明の一実施の形態を図面に基づき詳述する。図１は、本実施の形態における冷蔵庫の概略構成図を示しており、同図１（ａ）は本実施の形態における冷蔵庫３０の側断面図であり、同図１（ｂ）は同冷蔵庫３０の背面図であり、同図１（ｃ）は同図１（ｂ）の線Ｚ−Ｚについての断面図である。
図１（ａ）に示すように、冷蔵庫３０は、冷凍サイクル装置２０と、外箱４０と、内箱３９と、扉６２、６３と、中間仕切り壁５０と、を備え、扉６２、６３及び中間仕切り壁５０により内箱３９内が区画されることにより、冷蔵室４１及び冷凍室４２が形成されている。
冷凍サイクル装置２０は、圧縮機１と、この圧縮機１の吐出側に接続される放熱器２と、この放熱器２の出口側の冷媒配管６Ａに備えられる減圧手段としての第１膨張弁３１と、この第１膨張弁３１の出口側に接続される気液分離手段としての気液分離器３３と、この気液分離器３３の出口側であって、当該気液分離器３３で分離された液冷媒が流出する冷媒配管６Ｃに備えられる減圧手段としての第２膨張弁３２と、この第２膨張弁３２の出口側に接続される各室４１、４２の冷却用熱交換器である吸熱器１４と、放熱器２から出た冷媒と吸熱器１４から出た冷媒とを熱交換可能に構成された第１熱交換器６５と、を備える。そして、吸熱器１４の出口側の冷媒配管６Ｂが圧縮機１の吸い込み口に接続されると共に、気液分離器３３の上部と圧縮機１の中間圧部とが冷媒配管６Ｄにより接続されることにより冷凍サイクルが構成されている。
尚、上記冷媒配管６Ｄにより、気液分離器３３で分離されたガス冷媒は圧縮機１の中間圧部に戻されることになる。
また、第１膨張弁３１及び第２膨張弁３２は、絞りの程度を可変に構成されている。第１膨張弁３１の絞りの程度を変えることで、冷媒が気液分離器３３に至るまでに当該冷媒の圧力を所定圧力に低下させてガス冷媒を生じさせて、気液混合状態（ガス／液体の２相混合体）で冷媒が気液分離器３３に流入されることにより、当該気液分離器４での分離効率を変えることが可能となる。一方、第２膨張弁３２の絞りの程度を変えることで、冷媒が吸熱器１４に至るまでに当該冷媒の圧力を所定圧力に低下させて当該吸熱器１４における冷媒の蒸発温度を制御することが可能となる。
圧縮機１は２段圧縮機であり、密閉容器内に１段圧縮部１Ａと２段圧縮部１Ｂとを含み、１段圧縮部１Ａと２段圧縮部１Ｂとを接続する前記密閉容器外の冷媒配管上に中間冷却器１Ｃが備えられる。また上記冷媒配管６Ｄは、圧縮機１の中間圧部、即ち中間冷却器１Ｃと２段圧縮部１Ｂとの間にガス冷媒を導入可能に接続されている。尚、気液分離器３３から出たガス冷媒は冷媒配管６Ｄ内の差圧により圧縮機１の中間圧部に導入される。また、圧縮機１は２段圧縮機に限定するものではなく、例えば、１段圧縮機であれば冷媒配管６Ｄは同１段圧縮機の中間圧部に戻せばよい。また、複数台の圧縮機を接続した構成でも低段側圧縮機と後段側圧縮機との間の中間圧部に冷媒配管６Ｄを接続するように構成すればよい。
そして、図１（ａ）中、２段圧縮部１Ｂの吐出側から放熱器２を経て、第１膨張弁３１入口までが冷凍サイクルの高圧部として運転され、また１段圧縮部１Ａの吐出側から中間冷却器１Ｃを経て２段圧縮部１Ｂの吸い込み口まで、及び第１膨張弁３１出口から気液分離器３３を経て第２膨張弁３２の入口まで、更には冷媒配管６Ｄが、冷凍サイクルの中間圧部として運転される。また、第２膨張弁３２出口から吸熱器１４を経て１段圧縮部１Ａの吸い込み口までは冷凍サイクルの低圧部として運転される。
外箱４０と内箱３９との間及び扉６２、６３における内側材と外側材との間などに形成される空隙には、断熱材４７が充填されている。この断熱材４７としては、ポリウレタンフォームが用いられており、同ポリウレタンフォームの発泡原液を上記空隙に注入して発泡させることで、同空隙内に断熱材４７を充填した状態に成形可能である。
更に、本実施の形態の冷蔵庫３０では、背側部分における断熱材４７と外箱４０との間には、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、同冷蔵庫３０の背面での外箱４０の上下左右端部から所定の距離、例えば５０〜１５０ｍｍ程度を空けて真空断熱材６１が備えられている。この真空断熱材６１は、グラスファイバー、シリカやパーライト等の微粉末、シリカエアロゲル又は連続気泡のウレタンフォームなどのコア材を、非通気性の外装体内に収容し、内部を真空引きしてなるものであり、真空断熱材単体としては、熱伝導率が０．００２〜０．００５Ｗ／ｍ・Ｋ程度の優れた断熱性能を有する。尚、断熱材４７として用いられるポリウレタンフォームの場合には、０．０２２Ｗ／ｍ・Ｋ程度となる。
ここで、冷凍サイクルの高圧部のうち、放熱器２から出た冷媒配管６Ａは、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、真空断熱材６１の側端部よりも外側に配置される。これは、本実施の形態では断熱材４７内に、より一層熱伝導率が低く断熱性能の高い真空断熱材６１を備えるため、図１（ｃ）中に破線矢印で示すような各室４１、４２内からの冷熱の移動が生じるために、このような真空断熱材６１を避けて外部に漏れようとする冷熱により冷媒配管６Ａを効果的に冷却するためである。
また冷蔵庫３０は、上段に冷蔵室４１を、下段に冷凍室４２を備えているが、この冷凍室４２の奥部には、庫内仕切り壁４３が設けられ、この庫内仕切り壁４３で仕切られた風路４４内には、上述した吸熱器１４が設置されている。
風路４４の入口Ａには、第１切換ダンパ４５が配置され、この第１切換ダンパ４５は、風路４４の入口Ａを閉じる位置（破線位置）と、開く位置（実線位置）との間で切り換え可能に構成されている。更に、風路４４の出口Ｂには、ファン４８と第２切換ダンパ４９が配置され、この第２切換ダンパ４９は、風路４４の出口Ｂを閉じる位置（破線位置）と、開く位置（実線位置）との間で切り換え可能に構成されており、実線位置においては、第２切換ダンパ４９により中間仕切り壁５０の開口部５１が塞がれることになる。
そして、冷蔵庫３０の背側部分の断熱材４７内には背側風路４６が形成されている。これにより、第１切換ダンパ４５及び第２切換ダンパ４９が共に破線位置に切り換えられた場合には、背側風路４６を介して、風路４４と冷蔵室４１とが連通する。他方、第１切換ダンパ４５及び第２切換ダンパ４９が共に実線位置に切り換えられた場合には、背側風路４６での空気の流通が遮断され、風路４４と冷凍室４２とが連通する。
ここで、本実施の形態における冷蔵庫３０の冷凍サイクル装置２０には冷媒として環境負荷が小さく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である二酸化炭素冷媒（ＣＯ2）を使用しており、圧縮機１の潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）、ＰＯＥ（ポリオールエステル）等が使用される。
このように冷蔵庫３０では冷媒として二酸化炭素を用いているため、例えば外気温が二酸化炭素の臨界温度（約＋３１℃）以上となった場合に、上記冷凍サイクルの高圧部は超臨界状態となり、これにより同冷蔵庫３０の冷凍サイクルは遷臨界サイクルとして運転される。
以上のように構成された冷蔵庫３０の動作について、図１及び図２を参照して説明する。図２は、本実施の形態の冷蔵庫３０における冷凍運転時の冷凍サイクルのエンタルピ・圧力（ｐｈ）線図であり、図３は、同冷蔵庫３０における冷蔵運転時の冷凍サイクルのエンタルピ・圧力（ｐｈ）線図である。図２及び図３中、実線で示すサイクル線図が本実施の形態の冷蔵庫３０のサイクル線図である。
尚、同図２中、破線で示すサイクル線図は、本実施の形態の冷蔵庫３０の場合とは異なり、放熱器２の出口側冷媒配管６Ａを断熱材４７中に埋没配置させないように構成した場合におけるサイクル線図の比較例であるが、詳細は後述する。
冷蔵庫３０は、図示しない制御装置により、冷凍室４２を冷却する冷凍運転（例えば、−２６℃付近）と、冷蔵室４１を冷却する冷蔵運転（例えば、−５℃付近）とが選択的に運転される。各運転においては、図示しない制御装置により、第１膨張弁３１及び第２膨張弁３２が所定の開度に制御される。
また、冷凍運転時には、第１切換ダンパ４５を風路４４の入口Ａを開く位置（実線位置）にし、第２切換ダンパ４９を風路４４の出口Ｂを開く位置（実線位置）にすることにより、冷凍室４２内の空気を循環して吸熱器１４により冷却する。他方、冷蔵運転時には、第１切換ダンパ４５を風路４４の入口Ａを閉じる位置（破線位置）にし、第２切換ダンパ４９を風路４４の出口Ｂを閉じる位置（破線位置）にすることにより、冷蔵室４１内の空気を背側風路４６を介して循環し、吸熱器１４により冷却する。
まず冷凍運転につき、図２にて実線で示されるサイクル線図を用いて説明する。本実施の形態において圧縮機１が運転されると、圧縮機１から吐出された冷媒は、放熱器２で放熱して冷却される。即ち、まず冷媒は（１）１段圧縮部１Ａの吸い込み、（２）１段圧縮部１Ａの吐出、（３）２段圧縮部１Ｂの吸い込み、（４）２段圧縮部１Ｂの吐出、の順に流通される。その後冷媒は、（５）放熱器２の出口であり、第１熱交換器６５の入口、（９）第１熱交換器６５の出口、の順に流通され、（１０）第１膨張弁３１の入口、（６）第１膨張弁３１の出口、に至り、この状態ではガス／液体の２相混合体になる。
ここでのガスと液体の比率は、線分Ｌ１（ガス）の長さと、線分Ｌ２（液体）の長さとの比に相当する。この冷媒は２相混合体の状態で気液分離器３３に入る。そして、ここで分離されたガス冷媒は、冷媒配管６Ｄにより圧縮機１の中間圧部、即ち中間冷却器１Ｃと２段圧縮部１Ｂとの間に導入される。（１３）は気液分離器３３の出口（ガス冷媒）であり、ここを経た冷媒は、（３）の２段圧縮部１Ｂの吸い込み口に至り、２段圧縮部１Ｂで圧縮されることとなる。
他方、気液分離器３３で分離された液冷媒は、冷媒配管６Ｃ内を流通し、第２膨張弁３２に至る。（７）は第２膨張弁３２の入口、（８）は第２膨張弁３２の出口、（１２）は吸熱器１４の出口、である。吸熱器１４に流入した液冷媒は、蒸発して風路４４内の空気から吸熱した後、第１熱交換器６５で放熱器２から出た冷媒と熱交換した後、１段圧縮部１Ａの吸い込み口に戻ることになる。（１３）は第１熱交換器６５の出口である。
冷凍運転時には、以上のように冷凍サイクルが運転されると共に、第１切換ダンパ４５が風路４４の入口Ａを開く位置（実線位置）にされ、第２切換ダンパ４９が風路４４の出口Ｂを開く位置（実線位置）にされているため、ファン４８により冷凍室４２内の空気が風路４４を経由して循環し、これにより、当該循環空気が吸熱器１４にて冷却されることにより冷凍室４２が冷却されることになる。
これに対して、冷蔵運転時には、図３にて実線で示すサイクルが形成される。本冷蔵運転においても圧縮機１が運転されると、圧縮機１から吐出された冷媒は、放熱器２で放熱して冷却される。即ち、まず冷媒は（４１）１段圧縮部１Ａの吸い込み、（４２）１段圧縮部１Ａの吐出、（４３）２段圧縮部１Ｂの吸い込み、（４４）２段圧縮部１Ｂの吐出、の順に流通される。その後冷媒は、（４５）放熱器２の出口であり、第１熱交換器６５の入口、（４９）第１熱交換器６５の出口、の順に流通され、（６０）第１膨張弁３１の入口、（４６）第１膨張弁３１の出口、に至り、この状態ではガス／液体の２相混合体になる。
ここでのガスと液体の比率は、線分Ｌ１（ガス）の長さと、線分Ｌ２（液体）の長さとの比に相当する。この冷媒は２相混合体の状態で気液分離器３３に入る。そして、ここで分離されたガス冷媒は、冷媒配管６Ｄにより圧縮機１の中間圧部、即ち中間冷却器１Ｃと２段圧縮部１Ｂとの間に導入される。（５３）は気液分離器３３の出口（ガス冷媒）であり、ここを経た冷媒は、（４３）の２段圧縮部１Ｂの吸い込み口に至り、２段圧縮部１Ｂで圧縮されることとなる。
他方、気液分離器３３で分離された液冷媒は、冷媒配管６Ｃ内を流通し、第２膨張弁３２に至る。（４７）は第２膨張弁３２の入口、（４８）は第２膨張弁３２の出口、（６２）は吸熱器１４の出口、である。吸熱器１４に流入した液冷媒は、蒸発して風路４４内の空気から吸熱した後、第１熱交換器６５で放熱器２から出た冷媒と熱交換した後、１段圧縮部１Ａの吸い込み口に戻ることになる。（６３）は第１熱交換器６５の出口である。
冷蔵運転時には以上のように、蒸発温度及び中間圧力等が上昇する以外は上記冷凍運転時とほぼ同様な冷凍サイクルで運転される。ここで、冷蔵運転時には、第１切換ダンパ４５が風路４４の入口Ａを閉じる位置（破線位置）にされ、第２切換ダンパ４９が風路４４の出口Ｂを閉じる位置（破線位置）にされているため、背側風路４６内を庫内空気が流れるように構成されており、ファン４８により冷蔵室４１内の空気が風路４４及び背側風路４６を経由して循環し、これにより、当該循環空気が吸熱器１４にて冷却されることにより冷蔵室４１が冷却されることになる。
冷凍運転時、冷蔵運転時共に以上の如く冷媒が循環して状態が変化し、冷凍サイクルが形成され、各室４１、４２が夫々冷却されて所定の温度に保持される。
ところで、本実施の形態では冷凍サイクル装置２０の冷媒として二酸化炭素冷媒が用いられているため、放熱器２周辺での雰囲気温度（外気温）、即ち図２中の（５）放熱器２出口における温度が、例えば図示の如く＋２６℃程度であっても、従来のフロン系冷媒やＨＣ系冷媒を用いた場合に比べ、第２膨張弁３２に流入する冷媒の乾き度が高すぎるため、冷媒中のガス冷媒の割合が高く、吸熱器１４において十分な冷却性能を得ることが困難である。
そこで、本実施の形態の冷蔵庫３０においては、放熱器２から出た冷媒を第１熱交換器６５にて冷却すると共に、冷媒配管６Ａの全部又は一部、好適には同冷媒配管６Ａの長さの６０％以上を断熱材４７内に埋設することにより、上記放熱器２から出た冷媒をより一層冷却するように構成されている。これにより、冷蔵庫３０では、放熱器２から出て、吸熱器１４に入る前の冷媒の過冷却度を大きくすることができ、大幅な冷却能力の向上が期待できる。尚、断熱材４７内部は、周囲温度と冷蔵庫室内温度との中間的な温度になっているため、放熱器２から出た冷媒を断熱材４７により冷却可能である。
以上説明したように、図２にて実線で示すサイクル線図における（５）から（９）が第１熱交換器６５による冷却であり、同サイクル線図（９）から（１０）が断熱材４７による冷却である。これにより、本実施の形態における冷蔵庫３０では、二酸化炭素を冷媒として用いた場合にも十分な冷却能力を得ることができる。
ここで、冷媒配管６Ａを断熱材４７内に埋設しない場合について比較例として説明する。この場合には、冷凍運転時においては、図２にて破線で示すサイクル線図が形成される。この破線で示すサイクル線図における（１）、（２）等、上記実線で示すサイクル線図と同じ記号のものは、冷凍サイクルにおいて同じ状態を示すものとする。
図２において、本実施の形態のサイクル線図（実線）と、本比較例におけるサイクル線図（破線）とを比べると、実線のサイクル線図においては、（９）から（１０）において断熱材４７による冷却効果が示されているのに対して、破線のサイクル線図においては、断熱材４７による冷却効果が示されていないため、（９）が第１熱交換器６５の出口且つ第１膨張弁３１の入口、となる点が相違する。
これにより、本実施の形態におけるサイクル線図（実線）の方が、吸熱器１４での冷却能力が大きくなると共に、冷凍サイクルの高圧圧力が低下して、圧縮機１における圧縮仕事が小さくなる。
尚、本実施の形態の冷蔵庫３０のように冷媒として二酸化炭素を用いた場合には、上述したような断熱材４７における冷却効果が、上記従来の冷媒に比べて顕著となる。これは、二酸化炭素を冷媒として用いる場合には、通常、超臨界圧力付近で冷凍サイクルが運転されることが多いため、冷凍サイクルの高圧圧力を低下させる効果が、上記従来冷媒よりも大きくなるためである。
また、以上のような断熱材４７による冷却効果は、上述したような冷凍運転時だけでなく冷蔵運転時にも得られるものであるが、冷蔵運転時における同冷却効果は冷凍運転時とほぼ同様であるため詳細な説明は省略する。
更に本実施の形態では、上述したように冷媒配管６Ａが、当該真空断熱材６１の側端部よりも外側に配置されているため、図１（ｃ）中に破線矢印で示すような各室４１、４２内から外部に向かう冷熱のリークを効果的に利用して、冷媒配管６Ａを冷却することができる。
また、本実施の形態では、気液分離器３３を設け、この気液分離器３３で分離されたガス冷媒を圧縮機１の中間圧部、即ち中間冷却器１Ｃと２段圧縮部１Ｂとの間に導入するように構成しているため、冷凍サイクル効率を向上させることができる。特に、冷蔵庫３０は、冷媒として二酸化炭素を用いているため、気液分離器４で分離されるガス及び液体の比率において、従来の如きフロン系冷媒に比べ、ガス分（線分Ｌ１）が多くなり、その多くのガス分を、圧縮機１の中間圧部に導入することで、より高い効率向上を図ることができるようになる。
尚、本実施の形態では、上記のように気液分離器３３を設けているが、この気液分離器３３は冷蔵室４２と略同温度となるため、通常は断熱処理を行い、結露や温度上昇を防止する必要がある。しかしながら、本実施の形態では、気液分離器３３を断熱材４７内に埋設する構成としたため、特別に断熱処理を行う必要が無くなるものである。
また、気液分離器３３は冷媒配管等に比べて放熱量が大きいため、断熱材４７内においても設置場所によっては低温で運転されている冷凍室４２内への熱リークを生じ、冷凍室４２内温度が上昇する場合がある。しかしながら、本実施の形態では、気液分離器３３を、冷凍室４２よりも高温で運転される冷蔵室４１背部の断熱材４７内に配置するように構成しているため、このような熱リークを抑制することができる。
＜実施の形態２＞
次に図４を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。図４はこの場合の冷蔵庫７０の側断面図を示している。尚、図４において上記第１の実施の形態の冷蔵庫３０と同符号が付されているものは、同一又は同様の機能、効果を奏するものとする。冷蔵庫７０は、上記第１の実施の形態の冷蔵庫３０と比較した場合、第１熱交換器６５の換わりに第２熱交換器６６を備えた冷凍サイクル装置２１を有する点が相違する。
第２熱交換器６６は、気液分離器３３で分離された液冷媒と、吸熱器１４から出た冷媒とを熱交換可能に構成されている。即ち、第２熱交換器６６は、冷媒配管６Ｃと冷媒配管６Ｂとの間に形成される。この第２熱交換器６６により、第２膨張弁３２及び吸熱器１４に入る前の液冷媒を効果的に過冷却することができるようになり、吸熱器１４における冷却能力の向上と、冷凍サイクル効率の向上が可能となる。
＜実施の形態３＞
次に図５を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。図５はこの場合の冷蔵庫９０の側断面図を示している。尚、図５において上記各実施の形態と同符号が付されているものは、同一又は同様の機能、効果を奏するものとする。冷蔵庫９０は、上記第２の実施の形態の冷蔵庫７０と比較した場合、第２熱交換器６６に加えて第３熱交換器６７を更に備えた冷凍サイクル装置２２を有する点が相違する。
第３熱交換器６７は、放熱器２から出た冷媒と、気液分離器３３で分離されたガス冷媒とを熱交換可能に構成されている。即ち、第３熱交換器６７は、冷媒配管６Ａと冷媒配管６Ｄとの間に形成される。この第３熱交換器６７により、上記実施の形態２における第２熱交換器６６による過冷却の効果に加えて、気液分離器３３で分離されたガス冷媒によって、放熱器２から出て気液分離器３３に入る前の冷媒を冷却することができるため、より一層冷蔵庫９０における冷却能力を向上と、冷凍サイクル効率の向上が可能となる。
＜実施の形態４＞
次に図６を参照して、本発明の第４の実施の形態を説明する。図６はこの場合の冷蔵庫１１０の側断面図を示している。尚、図６において上記各実施の形態と同符号が付されているものは、同一又は同様の機能、効果を奏するものとする。冷蔵庫１１０は、上記第１の実施の形態の冷蔵庫３０と比較した場合、収納箱３８を有する点が相違する。
収納箱３８は、冷蔵室４１内奥部に設けられ、内箱３９と着脱自在に備えられる箱状の収納部であり、図６に示すように気液分離器３３及び第１膨張便３１が当該収納箱３８内部に収納されている。尚、この収納箱３８内には断熱材４７が充填されている。
以上のように、冷蔵庫１１０は、多数の溶接部を有する気液分離器３３を、内箱３９から着脱可能な収納箱３８内に収納する構成としたため、気液分離器３３の溶接部などから冷媒漏れ等が発生した場合にも、上記各実施の形態における冷蔵庫とは異なり、外箱４０及び内箱３９を分解してメンテナンスする必要が無く、収納箱３８を分解するだけで済むようになり、冷蔵庫１１０のメンテナンス性の向上が可能となる。
以上、各実施の形態により本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。
上記各実施の形態では、減圧手段として第１膨張弁３１及び第２膨張弁３２を用いることとしたが、これに限らず、キャピラリチューブ等を用いることも可能である。また、気液分離手段としては、気液分離器３３に限らず、気体と液体とを分離可能であれば良く、例えばＴ字型の冷媒配管を９０度寝かせた構成としても採用可能である。
また本発明の冷蔵庫は、上記各熱交換器、即ち、第１の熱交換器６５、第２の熱交換器６６、第３の熱交換器６７の全て又は１個又は２個を備える構成としても良い。
断熱材４７及び真空断熱材は６１は本発明を構成可能であれば、夫々上記実施の形態で説明した材料に限定されるものではない。
本発明の冷蔵庫の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の冷蔵庫の一実施形態における冷凍運転時の冷凍サイクルのエンタルピ・圧力線図である。 本発明の冷蔵庫の一実施形態における冷蔵運転時の冷凍サイクルのエンタルピ・圧力線図である。 本発明の冷蔵庫の第２の実施形態を示す概略構成図である。 本発明の冷蔵庫の第３の実施形態を示す概略構成図である。 本発明の冷蔵庫の第４の実施形態を示す概略構成図である。
符号の説明
１ 圧縮機
２ 放熱器
３ キャピラリチューブ
１４ 吸熱器
２０、２１、２２ 冷凍サイクル装置
３０、７０、９０、１１０ 冷蔵庫
３１ 第１膨張弁
３２ 第２膨張弁
３３ 気液分離器
３８ 収納箱
３９ 内箱
４０ 外箱
４１ 冷蔵室
４２ 冷凍室
４３ 庫内仕切り壁
４４ 風路
４５、４９ 切換ダンパ
４６ 背側風路
４７ 断熱材
４８ ファン
５０ 中間仕切り壁
５１ 開口部
６１ 真空断熱材
６２、６３ 扉
６５ 第１熱交換器
６６ 第２熱交換器
６７ 第３熱交換器



Claims (7)

  1. 中間圧部を有する圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される第１の減圧手段と、この第１の減圧手段で減圧されて気液混合状態となった冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離手段と、この気液分離手段から出た液冷媒が流通する第２の減圧手段と、この第２の減圧手段から出た冷媒が流通する吸熱器と、前記気液分離手段から出たガス冷媒を前記中間圧部に導入する冷媒配管と、を含む冷凍サイクル装置と、
    外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間の空隙に充填された断熱材と、を備え、
    前記気液分離手段を前記断熱材内に配置したことを特徴とする冷蔵庫。
  2. 中間圧部を有する圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される第１の減圧手段と、この第１の減圧手段で減圧されて気液混合状態となった冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離手段と、この気液分離手段から出た液冷媒が流通する第２の減圧手段と、この第２の減圧手段から出た冷媒が流通する吸熱器と、前記気液分離手段から出たガス冷媒を前記中間圧部に導入する冷媒配管と、を含む冷凍サイクル装置と、
    外箱と、内箱と、断熱材が充填された収納箱と、を備え、
    前記気液分離手段を前記収納箱に収納したことを特徴とする冷蔵庫。
  3. 冷蔵室と、この冷蔵室よりも低い温度で保持される冷凍室と、を備え、
    前記気液分離手段を前記冷凍室よりも前記冷蔵室の近くに配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷蔵庫。
  4. 前記圧縮機の吐出側と前記第１の減圧手段との間の冷媒と、前記吸熱器の出口側と前記圧縮機の吸い込み口との間の冷媒と、を熱交換可能に構成された熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
  5. 前記気液分離手段で分離され且つ前記第２の減圧手段に流入する前の液冷媒と、前記前記吸熱器の出口側と前記圧縮機の吸い込み口との間の冷媒と、を熱交換可能に構成された第１の熱交換器及び／又は前記圧縮機の吐出側と前記第１の減圧手段との間の冷媒と、前記気液分離手段で分離され且つ前記圧縮機の中間圧部に導入される前のガス冷媒と、を熱交換可能に構成された第２の熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
  6. 圧縮機と、この圧縮機の吐出側に接続される放熱器と、この放熱器の出口側に接続される減圧手段と、この減圧手段から出た液冷媒が流通する吸熱器と、を含み、二酸化炭素冷媒が封入されてなる冷凍サイクル装置と、
    外箱と、内箱と、前記外箱と前記内箱との間の空隙に充填された断熱材と、を備え、
    前記放熱器から出た高圧の冷媒配管を前記断熱材内に埋設したことを特徴とする冷蔵庫。
  7. 請求項６に記載の冷蔵庫において、この冷蔵庫の背面部の前記断熱材内には、この断熱材よりも熱伝導率の低い第２の断熱材が備えられ、
    前記高圧の冷媒配管は、前記第２の断熱材の側端部よりも外側に配置されていることを特徴とする冷蔵庫。



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