JP2007263389A - 冷蔵庫及び冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒回路の高圧側が超臨界状態で運転される冷蔵庫において、放熱器により開口縁への結露を確実に防止しながら、冷凍能力を維持することができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】放熱器２２の一部を構成する露付き防止配管２２Ｂを断熱箱体４の開口縁４Ａに添設して成る冷蔵庫１において、冷媒回路は、高圧側が超臨界状態で運転されると共に、露付き防止配管２２Ｂより冷媒下流側に位置する放熱器２２の最下流領域を冷熱回収配管２２Ｄとし、露付き防止配管２２Ｂよりも貯蔵室Ｓ内側に配置した。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えた冷蔵庫及び冷却装置に関し、特に、本体の結露防止のために冷媒回路の放熱器の一部を構成する露付き防止配管を断熱箱体の開口縁に添設して成る冷蔵庫に関するものである。

従来より、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えた冷却装置、例えば、当該冷却装置を備えた冷蔵庫は、金属製の外箱と、硬質合成樹脂製の内箱と、両箱間に発泡充填された断熱材とから断熱箱体が構成され、内箱内に食品等を冷凍若しくは冷蔵保存する冷凍室や冷蔵室が構成される。この断熱箱体の前面には、断熱扉が設けられており、冷凍室及び冷蔵室が当該断熱扉にて開閉自在に閉塞されている。そして、断熱箱体の下部には圧縮機などを設置する機械室が構成されている。

そして、圧縮機が運転されると、当該圧縮機に冷媒が吸い込まれて圧縮され、高温高圧のガスとなり、放熱器に流入する。冷媒は当該放熱器を流れる過程で周囲の空気と熱交換して放熱し、凝縮する。放熱器で凝縮した冷媒は減圧装置にて減圧された後、蒸発器に流入して蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮する。蒸発器にて冷媒と熱交換して冷却された空気はファンなどの送風手段により冷蔵庫の前記冷凍室や冷蔵室などの各室内に循環され、各室内に収納された対象物を冷却するものであった。

このような冷蔵庫では、前記断熱箱体と断熱扉との間にパッキン等のシール材を介設して、庫内を密閉していたが、当該パッキンによる密閉では完全でないため、当該断熱箱体と断熱扉との間から熱のリークが生じて、この付近の表面温度が冷蔵庫の設置されている周囲の温度（外気温度）より低下し、更には露点温度以下になると、空気中の水分が付着する所謂結露の発生する不都合が生じていた。そのため、当該冷蔵庫の結露が発生しやすい箇所にヒータを設置して加熱することにより、係る箇所での結露の発生を防止していた。

しかしながら、ヒータの熱により冷却性能が低下したり、消費電力が増大する不都合が生じており、係る問題を解消するため、冷媒回路の放熱器の冷媒下流領域を結露の発生し易い箇所に配設して、加熱することにより結露の発生を防止していた。具体的には、例えば、冷蔵庫の放熱器の冷媒下流領域となる配管を断熱箱体の開口縁に添設して、即ち、放熱器の冷媒下流領域の冷媒配管を露付き防止配管として利用して、圧縮機にて圧縮された高温高圧の冷媒ガスを当該放熱器にて凝縮させる。冷媒は凝縮する過程では温度が一定（温度変化することなく所定の凝縮温度）であるため、放熱器を通過する冷媒の熱にて開口縁を加熱し、係る結露を防止することが可能となった。（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開平７−２３９１７８号公報 特開平１０−１９７１２２号公報

ところで、近年このような冷蔵庫では、地球環境破壊の問題から従来使用されてきたフロン系冷媒が使用できなくなりつつある。そこで、当該フロン系冷媒の代替品として自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ₂）を使用する試みがなされて来ている。

二酸化炭素冷媒は圧縮により冷媒回路の高圧側が超臨界状態となる場合がある。このように冷媒回路の高圧側が超臨界状態となると、冷媒は放熱器にて凝縮せず、超臨界状態を維持したまま放熱するため、放熱により冷媒の温度が低下することとなる。従って、従来の構成では、露付き防止配管の入口の冷媒温度に対して出口の冷媒温度が大きく低下し、結露防止に必要な熱量を得ることができなかった。

このため、放熱器の冷媒下流領域の前記露付き防止配管出口の冷媒温度を、開口縁への露付きを防止するのに充分な値に維持する必要がある。即ち、放熱器の出口における冷媒温度を結露の発生しない温度（例えば、露点温度以上）に維持しなければ成らない。しかしながら、放熱器出口の冷媒温度を結露の発生しない温度とすると、冷凍能力の確保に充分な値まで低下させることができず、蒸発器における冷凍能力が著しく低下する問題が生じていた。このように冷凍能力が低下すると、冷蔵室や冷凍室の冷却に支障を来す不都合が生じるため、係る不都合を解消するためには、冷媒回路内の冷媒循環量を増やして、蒸発器にて蒸発する冷媒量を多くする必要があるが、これにより、圧縮機の圧縮負荷が増大して、消費電力が高騰する不都合が生じていた。

本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、冷凍能力を改善することができる冷蔵庫及び冷却装置を提供することを目的とし、特に、冷媒回路の高圧側が超臨界状態で運転される冷蔵庫において、放熱器により開口縁への結露を確実に防止しながら、冷凍能力を維持することができる冷蔵庫を提供することを目的とする。

即ち、請求項１の発明の冷蔵庫は、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備え、放熱器の一部を構成する露付き防止配管を断熱箱体の開口縁に添設して成るものであって、冷媒回路は、高圧側が超臨界状態で運転されると共に、露付き防止配管より冷媒下流側に位置する放熱器の最下流領域を冷熱回収配管とし、露付き防止配管よりも貯蔵室内側に配置したことを特徴とする。

請求項２の発明の冷蔵庫は、請求項１に記載の発明において貯蔵室内と外部とを区画するシール材より外側に冷熱回収配管を配置したことを特徴とする。

請求項３の発明の冷蔵庫は、請求項１又は請求項２に記載の発明において蒸発器により冷却される複数の温度域の貯蔵室を有し、冷熱回収配管を、最も低い温度域の貯蔵室に対応する開口縁に配置したことを特徴とする。

請求項４の発明の冷蔵庫は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の発明において冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする。

請求項５の発明の冷却装置は、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えたものであって、減圧装置に流入する冷媒を、蒸発器により冷却される被冷却空間から漏洩する冷熱により冷却するよう構成したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備え、放熱器の一部を構成する露付き防止配管を断熱箱体の開口縁に添設して成る冷蔵庫において、冷媒回路は、高圧側が超臨界状態で運転されると共に、露付き防止配管より冷媒下流側に位置する放熱器の最下流領域を冷熱回収配管とし、露付き防止配管よりも貯蔵室内側に配置したので、露付き防止配管による露付き防止作用を維持しながら、減圧装置に入る冷媒の温度を充分に低下させて、冷凍能力を維持することができる。

また、請求項２の如く貯蔵室内と外部とを区画するシール材より外側に冷熱回収配管を配置することで、貯蔵室内への温度影響を最小限に抑えることができる。

更に、請求項３の如く蒸発器により冷却される複数の温度域の貯蔵室を有し、冷熱回収配管を、最も低い温度域の貯蔵室に対応する開口縁に配置すれば、冷熱を有効に回収することができる。

特に、上記各発明により請求項４の如き冷蔵庫の冷媒として二酸化炭素を使用することが可能となり、環境問題にも寄与することができる。

請求項５の発明によれば、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えた冷却装置において、減圧装置に流入する冷媒を、蒸発器により冷却される被冷却空間から漏洩する冷熱により冷却するよう構成したので、減圧装置に入る冷媒を過冷却して、冷凍能力を向上させることができる。

本発明は、冷蔵庫及び冷却装置の冷凍能力を改善するために成されたものであり、特に、冷媒回路の高圧側が超臨界状態で運転され、断熱箱体の開口縁に放熱器の一部を構成する露付き防止配管を添設して開口縁の結露を防止する冷蔵庫において、露付き防止配管内を流れる冷媒温度を開口縁への露付きを防止するのに充分な値とした場合に蒸発器に流れる冷媒の被エンタルピが上昇して、冷凍能力が低下する不都合を解消するために成されたものである。冷蔵庫の開口縁の結露を確実に防止しながら、冷凍能力を維持するという目的を、露付き防止配管より冷媒下流側に位置する放熱器の最下流領域を冷熱回収配管とし、当該冷熱回収配管を露付き防止配管よりも貯蔵室内側に配置することで実現した。以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の冷蔵庫の一実施例の冷媒回路図、図２は冷蔵庫の機械室の配置をしめす概略図、図３は冷蔵庫の断熱箱体の開口縁に添設された露付き防止配管及び冷熱回収配管の配置図をそれぞれ示している。本実施例の冷蔵庫１は、前方に開口を有する鋼板製の外箱２と、肉薄硬質合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）製の内箱３と、両箱間に発泡充填された発砲ポリウレタンなどの断熱材とから成り、内部に貯蔵室Ｓが構成された断熱箱体４と、当該断熱箱体４の前面開口を開閉自在に閉塞する断熱扉１０にて本体が構成されている。当該断熱扉１０には、パッキン９が取り付けられると共に、パッキン９の貯蔵室Ｓ側には、当該貯蔵室Ｓ内と外部とを区画するシール材としての第２のパッキン５が取り付けられ、貯蔵室Ｓ内の冷気が外部に漏れ難い構造としている。

本実施例の冷蔵庫１は蒸発器２４により冷却される複数の温度域の貯蔵室Ｓを有する。即ち、断熱箱体４内の貯蔵室Ｓは上下に仕切る水平の仕切壁６Ａ、６Ｂ、６Ｃによって上下４段に区画され、例えば、仕切壁６Ａの上方の最上段に構成された貯蔵室を冷蔵室Ｒとしている。そして、仕切壁６Ａの下方であって仕切壁６Ｂの上方となる２段目は仕切壁７によって左右に区画され、仕切壁７の一側（図１及び図３では左側）に構成された貯蔵室を製氷室Ｉ、他側（図１及び図３では右側）に構成された貯蔵室を補助冷凍室ＳｕｂＦとしている。また、仕切壁６Ｂの下方であって仕切壁６Ｃの上方に構成された貯蔵室を冷凍室Ｆ、仕切壁６Ｃの下方に構成された貯蔵室を野菜室Ｖとしている。

そして、内箱３の外側下方であって、断熱箱体４の下部には機械室Ｍが構成され、当該機械室Ｍには本発明の冷蔵庫１の冷却装置の冷媒回路の一部を構成する圧縮機２１、放熱器２２の第２のガスクーラ２７等が収納されている。

本発明の冷蔵庫１の冷却装置は、図１に示すように圧縮機２１、放熱器２２、減圧装置としての膨張ディバイス２３及び蒸発器２４から冷媒回路が構成される。この場合、圧縮機２１の吐出側配管４０は放熱器２２の冷媒上流領域となる冷媒配管２２Ａに接続され、放熱器２２の最下流領域となる冷熱回収配管２２Ｄは膨張ディバイス２３の入口に接続された冷媒配管４２に接続される。そして、蒸発器２４の冷媒入口側配管４５がこの膨張ディバイス２３の出口に接続され、蒸発器２４の出口には、圧縮機２１の吸込側配管４１が接続されて冷媒回路が構成されている。

ここで、前記放熱器２２について説明する。放熱器２２は、断熱箱体４の底面に配置された冷媒配管２２Ａからなる第１のガスクーラ２６と、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された露付き防止配管２２Ｂと、機械室Ｍに設置された冷媒配管２２Ｃからなる第２のガスクーラ２７と、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された冷熱回収配管２２Ｄとから構成され、第１のガスクーラ２６の冷媒配管２２Ａ、露付き防止配管２２Ｂ、第２のガスクーラ２７の冷媒配管２２Ｃ、冷熱回収配管２２Ｄを順次接続して成るものである。

そして、冷媒が放熱器２２の各冷媒配管（２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ及び２２Ｄ）を流れる過程で周囲と熱交換して、放熱するように構成されている。そして、断熱箱体４の底面に配置された第１のガスクーラ２６が放熱器２２の冷媒上流領域、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された露付き防止配管２２Ｂが放熱器２２の冷媒中流領域、機械室Ｍに設置された第２のガスクーラ２７が放熱器２２の冷媒下流領域、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された冷熱回収配管２２Ｄが放熱器２２の最下流領域を構成している。即ち、本実施例の放熱器２２は、冷媒上流領域と、冷媒中流領域と、冷媒下流領域と、冷媒最下流領域の４つの領域に分けられ、各領域において冷媒が放熱するものである。

また、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された露付き防止配管２２Ｂは、放熱器２２の冷媒下流領域よりも上流側で、冷媒上流領域よりも下流側となる位置、即ち、冷媒中流領域に位置している。本実施例の露付き防止配管２２Ｂは、銅又はアルミニウムなどの材料にて作成され、外箱２と内箱３の間に形成された溝８内に収納されている。そして、当該露付き防止配管２２Ｂの一端が断熱箱体４の前面の一端下部（図３の左端下部）にて放熱器２２の冷媒上流領域となる第１のガスクーラ２６の冷媒配管２２Ａと接続され、他端は断熱箱体４の前面の一端下部から後方に延在し、機械室Ｍに設置された放熱器２２の冷媒下流領域となる第２のガスクーラ２７の冷媒配管２２Ｃと接続される。

具体的には、本実施例の冷蔵庫１の露付き防止配管２２Ｂは、図３に示すように断熱箱体４の左下端から野菜室Ｖの下辺、右辺を通って、冷凍室Ｆの右辺、上辺を通る。そして、冷凍室Ｆの上辺左端部で折り返して製氷室Ｉの下辺、右辺を通って、製氷室Ｉの右辺上端部で折り返して補助冷凍室ＳｕｂＦの左辺、下辺、右辺、冷蔵室Ｒの右辺、上辺、左辺、下辺を通る。更に、冷蔵室Ｒの下辺の右端部で折り返して、補助冷凍室ＳｕｂＦの上辺、製氷室Ｉの上辺、左辺、冷凍室Ｆの左辺、下辺を通る。そして、冷凍室Ｆの下辺右端部で折り返して、野菜室Ｖの上辺、左辺を通るように開口縁４Ａの溝８内に添設される。

一方、上記露付き防止配管２２Ｂと同様に断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された冷熱回収配管２２Ｄは、前記露付き防止配管２２Ｂより冷媒下流側であり、且つ、第２のガスクーラ２７より冷媒下流側となる放熱器２２の最下流領域に位置している。本実施例の冷熱回収配管２２Ｄも上記露付き防止配管２２Ｂと同様に、銅又はアルミニウムなどの材料にて作成され、外箱２と内箱３の間に形成された溝８内に収納されている。そして、当該冷熱回収配管２２Ｄの一端が機械室Ｍに設置された放熱器２２の冷媒下流領域となる第２のガスクーラ２７の冷媒配管２２Ｃと接続され、他端が膨張ディバイス２３の入口に至る冷媒配管４２に接続される。

具体的には、本実施例の冷蔵庫１の冷熱回収配管２２Ｄは、図３に示すように断熱箱体４の補助冷凍室ＳｕｂＦの下方右端から補助冷凍室ＳｕｂＦの下辺、左辺を通る。そして、補助冷凍室ＳｕｂＦの左辺の上端部で折り返して製氷室Ｉの右辺、下辺を通る。更に、製氷室Ｉの下辺の左端部で折り返して冷凍室Ｆの上辺、右辺、下辺を通る。そして、冷凍室Ｆの下辺の左端部で折り返して冷凍室Ｆの下辺を通過するように開口縁４Ａの溝８内に添設される。

図４は、断熱箱体４の製氷室Ｉと冷凍室Ｆとを上下に区画する仕切壁６Ｂの開口縁４Ａを図３に示す如く破線ａで切断して矢印方向から見た断面図である。図４に示すように、製氷室Ｉ側の冷熱回収配管２２Ｄは露付き防止配管２２Ｂよりも製氷室Ｉの内側であり、製氷室Ｉのシール材としての第２のパッキン５より外側で、断熱扉１０のパッキン９より貯蔵室Ｓ（製氷室Ｉ）側に配置されている。同様に、冷凍室Ｆ側の冷熱回収配管２２Ｄは露付き防止配管２２Ｂよりも冷凍室Ｆの内側であり、冷凍室Ｆの第２のパッキン５より外側で、断熱扉１０のパッキン９より貯蔵室Ｓ（冷凍室Ｆ）側に配置されている。

また、図５は、冷凍室Ｆの側壁を構成する断熱箱体４の開口縁４Ａを図３に示すように破線ｂで切断し矢印方向（上方向）から見た断面図である。図５に示すように、冷熱回収配管２２Ｄは当該断熱箱体４の開口縁４Ａにおいて、露付き防止配管２２Ｂよりも冷凍室Ｆ内側に配置されている。更に、冷熱回収配管２２Ｄは冷凍室Ｆ内と外部とを区画する第２のパッキン５より外側で、断熱扉１０のパッキン９より冷凍室Ｆ側に配置されている。

このように、冷熱回収配管２２Ｄを断熱箱体４の開口縁４Ａにおいて、露付き防止配管２２Ｂよりも各室の内側に配置することで、外側に配置した露付き防止配管２２Ｂによる露付き防止作用を維持することができる。

更に、各室内と外部とを区画する前記第２のパッキン５より外側に冷熱回収配管２２Ｄを配置し、且つ、断熱扉１０のパッキン９より貯蔵室Ｓ側に配置することで、各室内に冷熱回収配管２２Ｄ内を流れる冷媒の熱が伝達する不都合を極力回避することができる。これにより、冷熱回収配管２２Ｄを設けることにより各室内への温度影響を最小限にしながら、冷熱回収配管２２Ｄ内を流れる冷媒を放熱させて、冷却することができる。

尚、本実施例の冷蔵庫１の冷媒としては、自然冷媒である二酸化炭素が使用され、冷媒回路の高圧側は超臨界状態にて運転される。

以上の構成で、次に本発明の冷蔵庫１の動作を図６のＴ−Ｓ線図（温度−エントロピー線図）を用いて説明する。尚、本実施例では、外気温度を＋３０℃とし、結露防止に必要な最低温度を＋２７℃とする。基本的に冷蔵庫Ｉの運転は当該冷蔵庫Ｉの制御を司る図示しない制御手段により制御され、制御手段は、各室内の温度に基づいて圧縮機２１を運転する。特に、貯蔵室Ｓのうち、最も低い温度に設定された室、例えば、冷凍室Ｆ内の温度に基づいて、圧縮機２１をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより、各室内を目標温度の上下に設けられた上限温度と下限温度の範囲内となるように運転している。

そして、冷凍室Ｆ内の温度が前記目標温度（例えば、目標温度が−２０℃）の上限温度を超えて上昇すると、制御手段は圧縮機２１を駆動して、圧縮運転を開始する。これにより、圧縮機２１に低温低圧の二酸化炭素冷媒が吸い込まれ（図６のＡの状態）、当該圧縮機２１にて圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなって圧縮機２１から冷媒配管４０に吐出される。このとき、二酸化炭素冷媒は超臨界状態となる（図６のＢの状態）。また、圧縮機２１から吐出される冷媒温度は約＋６０℃である。

冷媒配管４０に吐出された超臨界状態の冷媒は、断熱箱体４の機械室Ｍの底面に配置された放熱器２２の冷媒上流領域となる第１のガスクーラ２６の冷媒配管２２内に流入する。そして、当該第１のガスクーラ２６の冷媒配管２２を流れる過程で、放熱する。このとき、当該冷媒配管２２において冷媒は状態変化すること無しに、超臨界状態を維持したまま放熱し、これにより、冷媒の温度とエントロピーが共に低下して図６のＣの状態となる。当該第１のガスクーラ２６における放熱で、冷媒温度は約＋４０℃に低下する。

そして、冷媒配管２２Ａにて放熱した冷媒は、次に、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された放熱器２２の冷媒中流領域となる露付き防止配管２２Ｂ内を通過する。この過程で、冷媒は状態変化すること無しに、超臨界状態を維持したまま放熱し、これにより、冷媒の温度とエントロピーが共に低下して、図６のＤの状態となる。尚、露付き防止配管２２Ｂの出口において、図６に示すように冷媒の温度は結露防止に必要な最低温度レベル（本実施例では＋２７℃）より高温の＋３５℃である。従って、開口縁４Ａの結露を未然に防ぐことができる。

露付き防止配管２２Ｂにて放熱した冷媒は、次に、機械室Ｍに設置された放熱器２２の冷媒下流領域となる第２のガスクーラ２７の冷媒配管２２Ｃ内を通過し、放熱する。このとき、冷媒は未だ超臨界を維持した状態であり、当該第２のガスクーラ２７における放熱により更に冷媒温度及びエントロピーが低下して、図６のＥの状態となる。このとき、当該第２のガスクーラ２７の出口において、冷媒の温度は＋３０℃程に低下する。

そして、第２のガスクーラ２７の冷媒配管２２Ｃにて放熱した冷媒は、次に、断熱箱体４の開口縁４Ａに添設された放熱器２２の冷媒最下流領域となる冷熱回収配管２２Ｄを通過する。この過程でも、冷媒は状態変化すること無しに、超臨界状態を維持したまま放熱する。これにより、冷媒の温度とエントロピーが共に低下して、図６のＦの状態となる。当該冷熱回収配管２２Ｄにおける放熱で冷媒温度は結露防止に必要な最低温度レベルより低温（本実施例では、＋２６℃程）となる。

その後、放熱器２２を出た冷媒は膨張ディバイス２３に至る。この膨張ディバイス２３の入口では冷媒は超臨界状態であるが、当該膨張ディバイス２３を通過する過程で液冷媒と蒸気冷媒が混在する二相混合状態となる（図６のＧの状態）。膨張ディバイス２３における膨張にて二相混合状態となった冷媒はこの状態で蒸発器２４に流入する。そして、蒸発器２４において液相冷媒が蒸発して蒸気冷媒となる。この冷媒の蒸発に伴う吸熱作用により周囲の空気が冷却され、冷却された空気は冷蔵庫１内の各室（冷蔵庫Ｒ、製氷室Ｉ、補助冷凍室ＳｕｂＦ、冷凍室Ｆ、野菜室Ｖ）内に循環される。

そして、蒸発器２４から出た低温低圧の冷媒は（図６のＡの状態）、吸込側配管４５から圧縮機２１に吸い込まれるサイクルを繰り返す。このような運転を繰り返すことで、上記各室内は徐々に冷却されて行く。

ここで、従来の冷蔵庫について図１１を用いて説明する。尚、図１１において図１及び図１０と同一の符号が付されているものは、同一、若しくは、同様の作用、又は、効果を奏するものであるため、詳細な説明を省略する。従来の冷蔵庫は、放熱器１２２が冷媒上流領域と冷媒下流領域の２つの領域に分けられており、露付き防止配管１２２Ｂは、プルダウンや高負荷時における高圧側の冷媒温度上昇を考慮して、放熱器１２２の冷媒下流領域に配置されていた。即ち、当該放熱器１２２の冷媒上流領域が断熱箱体４の底面、或いは、機械室内に配置された凝縮器１２２Ａ、若しくは、断熱箱体４の底面と機械室内にそれぞれ配置された凝縮器１２２Ａから構成され、放熱器１２２の最も下流側となる冷媒下流領域が断熱箱体４の露付き防止配管１２２Ｂにより構成されていた。

上述の如く構成された冷媒回路を備えた冷蔵庫において、従来の冷媒、即ち、高圧側が超臨界圧力とならない冷媒（例えば、フロン系冷媒等）を用いて、圧縮機２１を運転して圧縮動作を行った場合、図１２のＴ−Ｓ線図に示すように冷媒は放熱器１２２にて凝縮し、殆どが気体と液体の二相域（二相混合状態）での放熱となるため、当該放熱器１２２において冷媒温度の変化は放熱器１２２の冷媒上流領域の入口付近で冷媒が凝縮するまでの温度低下のみであり、その後、殆ど温度変化は生じない。従って、露付き防止配管１２２Ｂ出口における冷媒温度は、所定の凝縮温度であり、結露防止に必要な最低温度レベル以上を維持するので、開口縁４Ａの結露を確実に解消することができた。

しかしながら、本実施例の如く二酸化炭素冷媒などを使用した場合には、高圧側が超臨界圧力となることがあり、この場合には、冷媒は放熱器１２２において凝縮しないので、温度低下が生じるととなり、従来の構成の冷蔵庫では、露付き防止配管１２２Ｂの入口の冷媒温度に対して出口の冷媒温度が大きく低下し、結露防止に必要な熱量を得ることができなかった。これにより、当該露付き防止配管１２２Ｂ付近に冷蔵庫の周囲の空気中の水分が付着して、開口縁４Ａに結露が発生していた。

このような結露の発生を防ぐためには、露付き防止配管１２２Ｂ出口における冷媒温度を開口縁４Ａへの露付きを防止するのに充分な値、即ち、結露防止に必要な最低温度レベル以上（露点温度以上）に維持する必要がある。しかしながら、従来の構成の冷蔵庫では、放熱器出口の冷媒温度を、冷凍能力の確保に充分な値まで低下させることができず、蒸発器における冷凍能力が著しく低下する問題が生じていた。また、係る冷凍能力の低下による貯蔵室内の冷却に支障を来す不都合を解消するためには、冷媒回路内の冷媒循環量を増やして、蒸発器２４にて蒸発する冷媒量を多くする必要があるが、これにより、圧縮機２１の圧縮負荷が増大し、消費電力が著しく高騰する不都合が生じることとなる。

このような問題を解消するには、露付き防止配管１２２Ｂ出口における冷媒温度が露点温度以下にならない位置に露付き防止配管１２２Ｂを配置することが望ましいが、例えば、当該露付き防止配管１２２Ｂを放熱器１２２の冷媒上流領域に配置すれば、露付き防止配管１２２Ｂ内には圧縮機２１で圧縮された高温高圧の冷媒がそのまま流入することとなるため、開口縁４Ａが高温となり、冷蔵庫１の開閉等を行う際に、使用者が不快に感じたり、或いは、開口縁４Ａに手が触れた際に火傷するなどの問題が生じる恐れがあった。更に、開口縁４Ａが高温となり過ぎるため、冷蔵庫の冷却能力を低下させるという不都合も生じることとなる。

そこで、本発明では、露付き防止配管２２Ｂより冷媒下流側に位置する放熱器２２の最下流領域を冷熱回収配管２２Ｄとし、当該冷熱回収配管２２Ｄを露付き防止配管２２Ｂよりも貯蔵室Ｓ内側に配置した。具体的には、本実施例の冷蔵庫１では、放熱器２２の冷媒中流領域に露付き防止配管２２Ｂを配置し、当該露付き防止配管２２Ｂより冷媒下流領域に第２のガスクーラを配置して、更に放熱器２２の最下流領域に冷熱回収配管２２Ｄを配置すると共に、冷熱回収配管２２Ｄを露付き防止配管２２Ｂよりも貯蔵室Ｓ内側に配置した。このように、露付き防止配管２２Ｂを当該露付き防止配管２２Ｂの出口温度が結露防止に必要な最低温度レベル以上となる冷媒中流領域に配置し、且つ、露付き防止配管２２Ｂを冷熱回収配管２２Ｄより貯蔵室Ｓの外側に配置することで、露付き防止配管２２Ｂ出口の温度を、開口縁４Ａへの露付きを防止するのに充分な値として、確実に結露の発生を防止することができる。更に、露付き防止配管２２Ｂに入口における冷媒温度が高温となり過ぎる上述のような不都合も回避することができる。

更に、露付き防止配管２２Ｂの出口に放熱器２２の冷媒下流領域となる冷媒配管２２Ｃを配置することで、露付き防止配管２２Ｂにおいて温度低下させることが出来なかった結露防止に必要な最低温度レベル以下まで温度低下させることができる。

更にまた、放熱器２２の第２のガスクーラ２７の冷媒配管２２Ｃの出口に放熱器２２の冷媒最下流領域となる冷熱回収配管２２Ｄを配置することで、冷熱回収配管２２Ｄを流れる冷媒を断熱箱体４内の貯蔵室Ｓ内の冷熱を受けて更に放熱させることができる。従って、第２のガスクーラ２７における外気への放熱では、不可能であった低温まで充分に冷媒温度を低下させることができる。これにより、膨張ディバイス２３に入る冷媒の温度を充分に低下させて、蒸発器２４における冷凍能力を維持、或いは、向上させることができるようになる。

更に、この場合、前述したように冷熱回収配管２２Ｄを貯蔵室Ｓ内と外部とを区画する第２のパッキン５より外側に配置することで、貯蔵室Ｓ内への温度影響も最小限に抑えることができる。

以上詳述したように、本発明の冷蔵庫１により開口縁４Ａへの結露を確実に防止しながら、蒸発器２４における冷凍能力を改善することができるようになる。これにより、消費電力の高騰を解消、或いは、消費電力の低減を図ることができるようになる。

尚、上記実施例では露付き防止配管２２Ｂ及び冷熱回収配管２２Ｄは図３の如く配置するものとしたが、本発明の冷蔵庫において、露付き防止配管２２Ｂ及び冷熱回収配管２２Ｄの配置は図３に示すものに限定されるものではない。図７及び図８は、露付き防止配管２２Ｂ及び冷熱回収配管２２Ｄの他の配置の一例である。図７及び図８において、露付き防止配管２２Ｂは実施例１と同様に配置しているが、冷熱回収配管２２Ｄの配置はそれぞれ前記実施例１と相違している。

即ち、図７に示す冷熱回収配管２２Ｄは、断熱箱体４の左下端から野菜室Ｖの左辺、冷凍室Ｆの下辺、右辺、上辺を通って、上辺右端部で折り返して製氷室Ｉの下辺、右辺を通る。そして、製氷室Ｉの右辺上端部で折り返して補助冷凍室ＳｕｂＦの左辺、下辺、冷凍室Ｆの右辺、野菜室Ｖの右辺を通過するように開口縁４Ａの溝８内に添設される。

一方、図８に示す冷熱回収配管２２Ｄは、冷凍室Ｆの下方左端から冷凍室Ｆの下辺、右辺、上辺を通り、上辺の左端部で折り返して製氷室Ｉの下辺、右辺を通る。そして、製氷室Ｉの右辺上端部で折り返して補助冷凍室ＳｕｂＦの左辺、下辺、右辺、上辺、製氷室Ｉの上辺を通過するように開口縁４Ａの溝８内に添設される。

図９は、断熱箱体４の冷凍室Ｆと野菜室Ｖとを上下に区画する仕切壁６Ｃの開口縁４Ａを図７及び図８に示す如く破線ｃで切断し、矢印方向から見た断面図である。図９に示しように、冷凍室Ｆ側の冷熱回収配管２２Ｄは露付き防止配管２２Ｂよりも冷凍室Ｆの内側であり、冷凍室Ｆの第２のパッキン５より外側で、断熱扉１０のパッキン９より貯蔵室Ｓ（冷凍室Ｆ）側に配置されている。同様に、野菜室Ｖ側の冷熱回収配管２２Ｄは、露付き防止配管２２Ｂよりも野菜室Ｖの内側であり、野菜室Ｖの第２のパッキン５より外側で、断熱扉１０のパッキン９より貯蔵室Ｓ（野菜室Ｖ）側に配置されている。尚、図７及び図８において破線ａで切断した断面図は前記図４に相当し、破線ｂで切断した断面図は前記図５に相当するので、ここでは説明を省略する。

このように、冷熱回収配管２２Ｄを断熱箱体４の開口縁４Ａにおいて、露付き防止配管２２Ｂよりも各室の内側に配置することで、外側に配置した露付き防止配管２２Ｂによる露付き防止作用を維持することができる。

更に、各室内と外部とを区画する第２のパッキン５より外側に冷熱回収配管２２Ｄを配置することで、各室内に冷熱回収配管２２Ｄ内を流れる冷媒の熱が伝達する不都合を極力回避することができる。これにより、上記実施例１と同様に冷媒回収配管２２Ｄを設けることにより各室内への温度影響を最小限にしながら、冷熱回収配管２２Ｄ内を流れる冷媒を放熱させて、冷却することができる。

尚、上記各実施例では図３、図７及び図８に示しように冷熱回収配管２２Ｄは、冷蔵庫１の比較的温度が低い室内（即ち、冷凍室Ｆ、製氷室Ｉ、補助冷凍室ＳｕｂＦ）の開口縁４Ａに添設するものとしたが、これに限らず、冷熱回収配管２２Ｄを、冷蔵庫Ｉの最も温度の低い温度域の貯蔵室Ｓに対する開口縁４Ａに配置しても構わない。例えば、図１０はその一例である。この場合、本実施例の冷熱回収配管２２Ｄを冷蔵庫Ｉの最も温度の低い温度域の貯蔵室である冷凍室Ｆに対する開口縁４Ａに配置している。即ち、冷熱回収配管２２Ｄは冷凍室Ｆの下方左端から冷凍室Ｆの下辺を通り、当該冷凍室Ｆの下辺右端部で折り返すように開口縁４Ａの溝８内に添設される。

このように冷蔵庫１内の最も温度が低い温度域の貯蔵室（本実施例では、冷凍室Ｆ）に冷熱回収配管２２Ｄを配置することで、冷熱を有効に回収することができる。

尚、上述した各発明は、本発明を二酸化炭素冷媒などの冷媒回路の高圧側が超臨界状態となる冷却装置を備えた冷蔵庫に適用した場合について詳述したが、請求項５に記載の発明では、高圧側が超臨界状態となるものに限定されない。即ち、請求項５に記載の発明では、圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えた冷却装置において、減圧装置に流入する冷媒を蒸発器により冷却される被冷却空間から漏洩する冷熱により冷却するように構成したものである。これにより、減圧装置に入る冷媒を過冷却して冷却装置の冷凍能力を向上することができる。

本発明の冷蔵庫の一実施例の冷媒回路図である。 本実施例の冷蔵庫の機械室の配置を示す概略図である。 本実施例の冷蔵庫の露付き防止配管と冷熱回収配管の配置を示す図である。 図３の冷蔵庫の断熱箱体の開口縁を破線ａで切断した断面を示す図である。 図３の冷蔵庫の断熱箱体の開口縁を破線ｂで切断した断面を示す図である。 本実施例の冷蔵庫のＴ−Ｓ線図である。 本発明の他の実施例の露付き防止配管及び冷熱回収配管の配置を示す図である。 本発明のもう一つの他の実施例の露付き防止配管及び冷熱回収配管の配置を示す図である。 図７の冷蔵庫の断熱箱体の開口縁を破線ｃで切断した断面を示す図である。 本発明の更にもう一つの他の実施例の露付き防止配管及び冷熱回収配管の配置を示す図である。 従来の冷蔵庫の冷媒回路図である。 従来の冷蔵庫のＴ−Ｓ線図である。

符号の説明

Ｓ 貯蔵室
Ｍ 機械室
Ｆ 冷凍室
Ｉ 製氷室
Ｒ 冷蔵室
Ｖ 野菜室
ＳｕｂＦ 補助冷凍室
１ 冷蔵庫
２ 外箱
３ 内箱
４ 断熱箱体
５ 第２のパッキン（シール材）
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、７ 仕切壁
８ 溝
９ パッキン
１０ 断熱扉
２１ 圧縮機
２２ 放熱器
２２Ａ、２２Ｃ、４２ 冷媒配管
２２Ｂ 露付き防止配管
２２Ｄ 冷熱回収配管
２３ 膨張ディバイス
２４ 蒸発器
２６ 第１のガスクーラ
２７ 第２のガスクーラ
４０ 吐出側配管
４１ 吸込側配管
４５ 冷媒入口側配管

Claims (5)

1. 圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備え、前記放熱器の一部を構成する露付き防止配管を断熱箱体の開口縁に添設して成る冷蔵庫において、
   前記冷媒回路は、高圧側が超臨界状態で運転されると共に、前記露付き防止配管より冷媒下流側に位置する前記放熱器の最下流領域を冷熱回収配管とし、前記露付き防止配管よりも貯蔵室内側に配置したことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記貯蔵室内と外部とを区画するシール材より外側に前記冷熱回収配管を配置したことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記蒸発器により冷却される複数の温度域の貯蔵室を有し、前記冷熱回収配管を、最も低い温度域の貯蔵室に対応する開口縁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. 前記冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の冷蔵庫。
5. 圧縮機、放熱器、減圧装置及び蒸発器から構成される冷媒回路を備えた冷却装置において、
   前記減圧装置に流入する冷媒を、前記蒸発器により冷却される被冷却空間から漏洩する冷熱により冷却するよう構成したことを特徴とする冷却装置。

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