JP2007315662A - 冷蔵庫 - Google Patents

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Akihiro Noguchi
明裕 野口
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Toshiba Corp
株式会社東芝
Toshiba Consumer Marketing Corp
東芝コンシューママーケティング株式会社
Toshiba Kaden Seizo Kk
東芝家電製造株式会社
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Abstract

【課題】冷凍用および冷蔵用冷却器を、貯蔵空間の背部に前後方向に重なり合うように配置することで貯蔵空間のトータル容積を増大するとともに、冷蔵用冷却器の除霜を効果的におこない、且つ冷凍サイクル効率を向上させることができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷凍貯蔵空間および冷蔵貯蔵空間をそれぞれ専用に冷却する冷凍用および冷蔵用冷却器13、14と各冷却空間に冷気を循環するファン15、16とを設けた冷蔵庫1において、貯蔵空間の背部に設けた前記冷凍用および冷蔵用冷却器を、断熱体17を介して少なくともその一部が前後方向に重なり合うように近接させて配置し、前記断熱体の冷蔵用冷却器側に冷凍サイクル21における高温側冷媒パイプ32を配設したことを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、冷凍貯蔵空間および冷蔵貯蔵空間を有し、これらをそれぞれ専用に冷却する冷却器と冷気循環ファンとを設けた冷蔵庫に関する。
近年の冷蔵庫は、図6にその縦断面図を示すように、最も使用頻度が多く容積の大きい冷蔵室(55)を最上部に配置し、その下部に製氷室(56)と図示しない温度切替室とを併置し、さらに、その下部に冷蔵室(55)と同様の冷蔵貯蔵空間であり野菜類を収納する野菜室(58)を設け、最下方に冷凍室(59)を配置するタイプが多くなっており、前記冷蔵室(55)は前面開口を回動式の扉で閉塞するとともに、前記野菜室(58)および製氷室(56)や温度切替室、冷凍室(59)は、引き出し式の扉と容器、そしてレールによって前方に引き出せるようにしている。
そして、冷蔵室(55)の背面には冷蔵貯蔵空間の冷却をおこなう冷蔵用冷却器(63)およびファン(65)を配置しており、下方における野菜室(58)の背部に対応する位置には、製氷室(56)や温度切替室、冷凍室(59)などの冷凍貯蔵空間を冷却する冷凍用冷却器(64)およびファン(66)を配設しており、本体下部の機械室(80)内に設置した圧縮機(82)からの冷媒を切換弁によって前記冷蔵用および冷凍用冷却器(63)(64)に交互に流入させ、それぞれを所定温度に冷却して生成された冷気を各ファン(65)(66)によって各貯蔵空間に循環させていた。
前記冷蔵用および冷凍用冷却器(63)(64)はそれぞれ−13℃や−30℃近傍の低温度に冷却されることから、外気と確実に断熱する必要があり、外形に対する貯蔵室の収納容積効率を上げるために、通常ウレタンフォームなどの発泡断熱材からなる断熱壁(54)中に、特許文献1に示されるような所定厚みの真空断熱パネル(70)を配置して断熱性能を高くしていた。
特開2005−69448公報
しかしながら、前記真空断熱パネル(70)は発泡断熱材(54)に比較して非常に高価であり、前記従来の冷蔵庫のように、冷蔵用冷却器(63)と冷凍用冷却器(64)とが、それぞれ本体上部の冷蔵室(55)と、その下部の野菜室(58)の背部に上下に離間した状態で配置されている場合、双方の冷却器(63)(64)をカバーするためには、真空断熱パネル(70)を少なくとも背面全体に亙るように配設しなければならず、サイズが大きくなって製造コストが高くなる問題があった。また、上下に分離して配置した場合には真空断熱パネルが2部品になってより割高となり、煩雑な製造組み立て工数が増加することからも、前記同様にコスト高になることは避けられなかった。
一方、前記設定温度の高い野菜室(58)の背部にはより低温度の冷凍用冷却器(64)が配されているため、両者間の大きな温度差に起因する熱漏洩によって温度影響を受けないように、室内側には断熱厚の厚い前カバー(68)を設けており、室外側の断熱壁(54)とも合わせてその断熱厚さが厚くなることから、その分庫内の貯蔵容積を減ずることになる欠点があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、冷凍用および冷蔵用冷却器を、貯蔵空間の背部に前後方向に重なり合うように配置することで貯蔵空間のトータル容積を増大するとともに、冷蔵用冷却器の除霜を効果的におこない、且つ冷凍サイクル効率を向上させることができる冷蔵庫を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために本発明は、冷凍貯蔵空間および冷蔵貯蔵空間をそれぞれ専用に冷却する冷凍用および冷蔵用冷却器と各冷却空間に冷気を循環するファンとを設けた冷蔵庫において、貯蔵空間の背部に設けた前記冷凍用および冷蔵用冷却器を、断熱体を介して少なくともその一部が前後方向に重なり合うように近接させて配置し、前記断熱体の冷蔵用冷却器側に冷凍サイクルにおける高温側冷媒パイプを配設したことを特徴とするものである。
本発明によれば、貯蔵空間の容積効率を増大でき、前後併置による冷凍用冷却器から冷蔵用冷却器への熱的影響を抑制してその除霜作用を円滑におこなうことができるとともに、冷凍サイクル効率を向上して消費電力量を低減することができる。
以下、図面に基づき本発明の1実施形態について説明する。図1は冷蔵庫の縦断面図、図2はその正面図であり、外箱(2)と内箱(3)、およびこれら内外箱間の空間部に充填された断熱材(4)からなる断熱箱体で形成された冷蔵庫本体(1)の内部を貯蔵空間として最上部に冷蔵室(5)、その下方に断熱仕切壁(10)を介して比較的小容積の自動製氷機を備えた製氷室(6)と温度切替室(7)を併設し、これらの下方には野菜室(8)、さらに最下方には冷凍室(9)をそれぞれ独立して配置している。前記野菜室(8)と冷凍室(9)との間にも断熱仕切壁(10)を設けており、各貯蔵室の前面開口には各々専用の扉を設けて開閉自在に閉塞している。
前記冷蔵室(5)は、最も収納容積が大きく使用頻度も高いため、前面開口部の両側に設けたヒンジで観音開き式の扉を枢支することで開口部を回動自在に閉塞しており、下部に配置した冷蔵室(5)以外の製氷室(6)および温度切替室(7)、野菜室(8)、冷凍室(9)などの貯蔵室は、冷蔵室に比べ収納容積が小さいこと、およびその設置高さ位置による使い勝手面から、扉に固着した支持枠に保持した容器を室内壁面に設けたレール部材で前後に摺動させ、開扉動作とともに室外に引き出して容器の上面開口から食品を収納し取り出する引き出し扉方式としている。
しかして、本体中央部から下方に位置させた野菜室(8)の背部には、冷蔵室(5)や野菜室(8)の冷蔵貯蔵空間(11)を冷却する冷蔵用冷却器(13)と、前記製氷室(6)や温度切替室(7)、冷凍室(9)などの冷凍貯蔵空間(12)を冷却する冷凍用冷却器(14)とを、奥行き方向に対して前後に重なり合わせて設けるとともに左右にわずかにずらして配設している。
前記各貯蔵室は、図3に示す冷凍サイクル(21)、すなわち、本体の下部背面に形成した機械室(20)に設置した圧縮機(22)、この圧縮機(22)からの高温冷媒を受けて熱交換により除霜水を蒸発させる蒸発皿パイプ(23)、凝縮器(24)および凝縮器(24)に連続して外箱(2)の開口周縁に配設して露付きを防止する防露パイプ(25)で冷媒を凝縮させ、次いで冷媒流路の切換装置である三方弁(26)から、キャピラリチューブで形成した第1の絞り装置(27)と高温側である冷蔵用冷却器(13)とを直列に接続し、サクションパイプ(28)を介して前記圧縮機(22)に戻す回路を形成する。
また、前記三方弁(26)の下流側には、前記第1の絞り装置(27)と高温側の冷却器(13)とからなる冷蔵側回路と並列に、前記同様キャピラリチューブからなる第2の絞り装置(29)と低温側の冷凍用冷却器(14)、アキュムレータ(30)および逆止弁(31)を順に連結した冷凍側回路を接続し、その下流側で前記サクションパイプ(28)に合流させて圧縮機(22)に戻す冷凍サイクル(21)により冷却されるものである。
そして、夏季など庫内外の温度差の大きい状態での外箱外面への露付きを防止するために大きな熱量を使用する前記防露パイプ(25)の下流側には、前記三方弁(26)との間に、凝縮器(23)などと同様に高温冷媒の凝縮作用をおこなう除霜用パイプ(32)を接続しており、この除霜用パイプ(32)には、これをバイパスするように流路抵抗を小さくしたバイパスパイプ(33)を並列接続している。
このバイパスパイプ(33)には流路を開閉する開閉弁(34)を設けており、この部分を通過した冷媒は、冷蔵室(5)や冷凍室(8)などに設けられた図示しない温度センサーの検知温度により、前記三方弁(26)によって第1の絞り装置(27)と冷蔵用冷却器(13)からなる冷蔵側回路、あるいは、第2の絞り装置(29)と冷凍用冷却器(14)、アキュムレータ(30)、および逆止弁(31)からなる冷凍側回路とに、同時に、あるいは流路を切り換えて交互に冷媒を供給し冷却運転する。
また、同時に、前記冷蔵用冷却器(13)および冷凍用冷却器(14)の近傍にそれぞれ配置されたファン(15)(16)の回転によって、高温側である冷蔵室(5)や野菜室(8)の冷蔵貯蔵空間(11)、および低温側である冷凍室(9)や製氷室(6)など冷凍貯蔵空間(12)の各々を独立して所定温度に冷却制御している。
前記各冷却器(13)(14)は、それぞれ冷凍あるいは冷蔵貯蔵空間(11)(12)冷却用として専用に配設されたものであり、各対応貯蔵空間温度との温度差を可能な限り小さくするように、冷蔵用は−13℃、冷凍用は−30℃程度の蒸発温度にすることによって、冷凍サイクル(21)の効率を高く保持し、省電力運転をおこなうものである。
具体的には、上部の冷蔵室(5)と下方の冷凍室(9)との間に断熱仕切壁(10)(10)で区画され、最終的には内部を断熱仕切壁で製氷室(6)と温度切替室(7)および野菜室(8)に区分される貯蔵空間において、冷却器配設部分の概略縦断面図である図4に示すように、高温側である冷蔵用冷却器(13)は前方の野菜室(8)側とし、低温側の冷凍用冷却器(14)は後部側に配設するものであり、これら冷蔵用および冷凍用冷却器(13)(14)は、発泡スチロールなどの成型断熱材で形成された絶縁カバー(17)を介在して前後に併置されている。
さらに、前部の冷蔵用冷却器(13)は正面からみて右側に、後方の冷凍用冷却器(14)は左側にずらして配設しており、前方の冷蔵用冷却器(13)の前面は比較的断熱厚みの少ない前カバー(18)で覆い、冷却器ユニットとして一体化している。なお、冷蔵用冷却器(13)と貯蔵室、例えば、野菜室(8)との温度差がきわめて小さい場合には、前記前カバー(18)はいわゆる断熱体からなるカバー体ではなく、合成樹脂パネル板程度のシート板で形成してもよい。
冷凍冷蔵の各冷却運転をおこなうことによって、前記冷蔵用および冷凍用冷却器(13)(14)には霜が付着するため除霜する必要があり、冷凍用冷却器(14)については、冷凍運転時間を積算することにより、所定の累積時間毎に除霜ヒータ(35)への通電による除霜をおこなっている。
冷蔵用冷却器(13)の除霜は、冷蔵側冷却運転が終了して冷蔵用冷却器(13)への冷媒供給を停止させた際に、冷蔵用のファン(15)を回転して氷点以上の冷蔵室内空気を循環させることにより、冷蔵用冷却器(13)に付着している霜を融解するようにしているが、本発明のごとく、冷凍用および冷蔵用冷却器(13)(14)を前後方向に重なり合うように近接させて配置させた構成では、前記のように冷蔵側の冷却運転終了時にファン(15)により冷蔵室内空気を循環しても、このときには冷凍側の冷却運転が開始されていることから冷蔵用冷却器(13)がより低温の冷凍用冷却器(14)によって冷却されてしまい除霜されない場合が生じる。本発明ではこれを防ぐため、前記冷凍サイクル(21)における凝縮器(24)の下流側の冷媒パイプの一部を断熱壁(4)を貫通して室内側に延出し、除霜パイプ(32)として前記絶縁カバー(17)の冷蔵用冷却器(13)側に配設している。
そして上記制御によって、冷蔵側冷却運転、あるいは冷凍・冷蔵側の双方とも流す同時冷却運転をおこなうとき、すなわち、冷媒を冷蔵側回路に流す際には、前記開閉弁(34)を開き、流路抵抗の差で除霜用パイプ(32)側にはほとんど冷媒を流さずにバイパスパイプ(33)から三方弁(26)に至らせるようにして冷蔵用冷却器(13)に除霜パイプ(32)の熱影響を与えないようにしている。また、冷凍側冷却運転のみをおこなう際には、前記バイパスの開閉弁(34)を閉塞して除霜パイプ(32)側に冷媒を流すようにしている。
これにより、冷凍側冷却運転の場合には、絶縁カバー(17)の冷蔵用冷却器(13)側に近接して配置されている除霜パイプ(32)に比較的高温の冷媒が流れることから、冷却作用をおこなっていない冷蔵用冷却器(13)が熱伝導で加熱され、ファン(15)による冷蔵空間温度の空気循環作用とも相俟って付着した霜を確実に除霜できるとともに、霜の融解による加湿冷気の供給により冷蔵空間を高湿度の雰囲気に保持することができる。
したがって、前記冷蔵用冷却器(13)に電気ヒータを配設している従来の除霜構成に比し、電力を消費することがないとともに、冷蔵用冷却器(13)との熱交換で冷却される除霜パイプ(32)への冷媒流通によって高温冷媒の過冷却を助長し凝縮作用を促進させるため、冷凍サイクル(21)の効率を向上させて消費電力をさらに低減することができる。
なお、前記実施例の冷凍サイクル(21)の除霜パイプ(32)部におけるバイパスパイプ(33)は、必要に応じて設ければよいものである。すなわち、冷蔵側冷却運転時には、冷蔵用冷却器(13)に冷媒が供給され、前記絶縁カバー(17)に取り付けられた除霜パイプ(32)にも冷媒が流れることから、近接している冷蔵用冷却器(13)に熱影響を与えるが、除霜パイプ(32)は熱交換によって冷却されるものでもあることから、冷凍サイクル(21)としての凝縮度合が大きくなって冷却力が増大するため、冷蔵側冷却運転における所定の冷却力は保持することができる。
さらに、前記実施例においては、冷蔵用冷却器(13)の除霜用パイプ(32)を凝縮器(24)の下流側と三方弁(26)との間のパイプを絶縁カバー(17)部分に延出することで形成したが、図3と同一部分に同一符号を附した図5に示すように、前記三方弁(26)の下流側における第2の絞り装置(29)と冷凍用冷却器(14)、アキュムレータ(30)、および逆止弁(31)からなる冷凍側回路の前段に冷蔵用冷却器(13)と熱交換する除霜用パイプ(32′)として配置するようにしてもよい。
これは、通常、冷凍側冷却器(14)は冷蔵用冷却器(13)より大きな冷凍能力を必要とし、これにともなって凝縮力も多く必要とするため、凝縮器(24)による通常の凝縮力に対して、冷凍側回路の運転時のみ冷蔵用冷却器(13)により冷却される除霜用パイプ(32′)分の凝縮度合を増加して冷媒を過冷却させることで冷凍用冷却器(14)の冷凍力を増大することができ、同時に、絶縁カバー(17)に配設した除霜パイプ(32′)の熱量により、冷蔵用冷却器(13)の除霜をおこなうことができるものであり、上記構成によれば、冷蔵側冷却運転時には除霜パイプ(32′)には冷媒は流れず、冷却中の冷蔵用冷却器(13)を加熱することがないので、前記実施例におけるバイパスパイプ(33)なども不要とすることができる。
また、除霜パイプ(32)(32′)としては、上記各実施例では、防露パイプ(25)の下流側パイプをそれぞれ使用したが、これに限らず、絞り装置(27)(29)であるキャピラリチューブやこのキャピラリチューブと熱交換関係にある前記サクションパイプ(28)を使用するようにしても同様の除霜効果は得られるものである。
上記構成により、冷蔵用冷却器(13)の除霜を効果的におこなうことができ、冷凍サイクル効率を向上することができるとともに、蒸発温度を高くした前部の冷蔵用冷却器(13)と室内側である野菜室(8)の室内温度との間には、わずかな温度差しか存在しないため、露付きや氷結を防ぐための断熱仕切壁である前カバー(18)の断熱厚み寸法は、従来に対しても格段に薄くすることができる。
この場合、本発明構成では、冷蔵用と冷凍用冷却器(13)(14)を前後に重ね合わせて設けている関係で、2つの冷却器間には新たな絶縁カバー(17)を必要とするが、反面、冷蔵室(5)の背面と従来冷蔵用冷却器(63)との間に設けていた断熱体を必要とせず、また、冷蔵室(5)の背面部における外気との断熱厚も冷蔵用冷却器(13)がその場所に存在しないことから断熱厚みを低減させることができ、トータル的には従来構成に比し大きく断熱厚を削減できるものであり、外形サイズを保持した状態では同一条件とした従来に比し庫内容積を増大することができるものである。
なお、上記実施形態においては、各貯蔵室のレイアウトを最上部に冷蔵室(5)、次いで製氷室(6)と温度切替室(7)とを併置し、その下部に野菜室(8)、最下部に冷凍室(9)のように配置したが、本発明はこれに限るものではない。
本発明の1実施形態を示す冷蔵庫の縦断面図である。 図1の冷蔵庫の正面図である。 図1における冷蔵庫の冷凍サイクルを示す概略図である。 図1における冷却器配設部分の概略縦断面図である。 本発明の他の実施例を示す冷凍サイクルの概略図である。 従来の冷蔵庫構成を示す縦断面図である。
符号の説明
1 冷蔵庫本体 2 外箱 4 断熱壁
5 冷蔵室 8 野菜室 10 断熱仕切壁
11 冷蔵貯蔵空間 12 冷凍貯蔵空間 13 冷蔵用冷却器
14 冷凍用冷却器 15、16 ファン 17 絶縁カバー
18 前カバー 21 冷凍サイクル 22 圧縮機
24 凝縮器 25 防露パイプ 26 三方弁
27、29 絞り装置 28 サクションパイプ 32、32′ 除霜パイプ
33 バイパスパイプ 34 開閉弁 35 除霜ヒータ

Claims (4)

  1. 冷凍貯蔵空間および冷蔵貯蔵空間をそれぞれ専用に冷却する冷凍用および冷蔵用冷却器と各冷却空間に冷気を循環するファンとを設けた冷蔵庫において、貯蔵空間の背部に設けた前記冷凍用および冷蔵用冷却器を、断熱体を介して少なくともその一部が前後方向に重なり合うように近接させて配置し、前記断熱体の冷蔵用冷却器側に冷凍サイクルにおける高温側冷媒パイプを配設したことを特徴とする冷蔵庫。
  2. 断熱体に配設する高温側冷媒パイプは、凝縮パイプに連続する防露パイプの下流側に接続されたパイプであることを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。
  3. 断熱体に配設する高温側冷媒パイプには冷蔵用冷却器に熱影響を与えないバイパスパイプを併設し、冷蔵用冷却器に冷媒を供給する場合には前記バイパスパイプを介して冷媒循環させるようにしたことを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。
  4. 冷凍用および冷蔵用冷却器を冷蔵貯蔵空間の背部に設けるとともに、冷蔵用冷却器を前方の貯蔵空間側に、冷凍用冷却器を後方に配置したことを特徴とする請求項1記載の冷蔵庫。
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