JP2008045847A - 冷蔵庫 - Google Patents

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させたものにおいて、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】圧縮機、凝縮器、絞り装置および冷却器を環状に接続して冷凍サイクルを形成し、前記冷却器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並列に接続された冷凍用および冷蔵用冷却器13、14に区分するとともに各冷却空間に冷気を循環するファン15、16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配置し、前記冷蔵用冷却器に凝縮器からの高温冷媒を導入して除霜するように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、例えば、図１や図２にも示すように、最も使用頻度が多く容積の大きい冷蔵室（５）を最上部に配置し、その下部に製氷室（６）と温度切替室（７）とを併置し、さらに、その下部に冷蔵室（５）と同様の冷蔵貯蔵空間であり野菜類を収納する野菜室（８）を設け、最下方に冷凍室（９）を配置するタイプが多くなっており、前記冷蔵室（５）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（８）および製氷室（６）や温度切替室（７）、冷凍室（９）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、本発明の出願人による出願である特願２００５−２３２６４３号に記載されているように、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配設するとともに、これら冷蔵用および冷凍用冷却器（13）（14）は、それぞれ−１３℃や−３０℃近傍の低温度に冷却されることから、発泡スチロールなどの成型体で形成された断熱板（17）を介在して前後に併置しており、さらに、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）で覆っている。

前記冷蔵用および冷凍用冷却器（13）（14）には、本体下部の機械室（19）内に設置した圧縮機（21）からの冷媒を切替弁によって交互に流入させ、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（15）（16）によって各貯蔵空間に循環させている。

前記冷凍冷蔵の各冷却運転をおこなうことによって、冷蔵用および冷凍用冷却器（13）（14）には霜が付着するためこれを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い、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。

しかしながら、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断熱板（17）を介在しても冷蔵用冷却器（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が不完全な状態で終了する場合が生じる。除霜が未完了のまま冷却運転が継続すると、冷却力が阻害されるのみならず、残氷が成長して冷却性能自体に重大な支障を生じることになる。

これを防止するため、前記断熱板（17）の冷蔵用冷却器（13）側にヒーターを配設し、ヒーターの発熱によって除霜を完了させることが考えられるが、これは除霜のためのヒーター分の電力を消費するのみならず、冷却器設置部におけるヒーターの発熱量を冷却で補償しなければならず、冷蔵庫全体の消費電力量が大きくなる不具合があった。

本発明は上記の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させたものにおいて、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、圧縮機、凝縮器、絞り装置および冷却器を環状に接続して冷凍サイクルを形成し、前記冷却器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並列に接続された冷凍用および冷蔵用冷却器に区分するとともに各冷却空間に冷気を循環するファン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配置し、前記冷蔵用冷却器に凝縮器からの高温冷媒を導入して除霜するように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するとともに、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、冷凍サイクルの放熱効率を改善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。

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。

これら冷蔵用および冷凍用冷却器（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して冷却効率を高く保持し、省電力運転をおこなうものであって、冷蔵用は−１３℃、冷凍用は−３０℃近傍の低温度に冷却されることから、発泡スチロールなどの成形体で形成された断熱板（17）を介在して前後に併置しており、さらに、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）で覆っている。

そして、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。

しかして、前記各貯蔵室は、図３に示す冷凍サイクル（20）によって冷却制御される。すなわち、冷凍サイクル（20）は、本体の下部背面に形成した機械室（19）に設置した圧縮機（21）、この圧縮機（21）からの高温冷媒ガスを凝縮器（22）で受けて除霜水の蒸発や本体の前面開口周縁の露付きを防止するとともにその放熱により冷媒を凝縮させ、次いで冷媒流路の切替装置である四方弁（23）を設けている。

この四方弁（23）の出口のひとつは、キャピラリチューブで形成した第１の絞り装置（25）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（26）を介して前記圧縮機（21）に戻す回路を形成している。

前記四方弁（23）の他の出口には、前記第１の絞り装置（25）と高温側の冷却器（13）とからなる冷蔵側回路（24）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（28）と低温側の冷凍用冷却器（14）、アキュムレータ（29）および逆止弁（30）を順に連結した冷凍側回路（27）を接続し、その下流側で前記サクションパイプ（26）に合流させて圧縮機（21）に戻すように配列されており、また、前記凝縮器（22）の下流側における四方弁（23）のさらに他の出口には、前記冷蔵用冷却器（13）の第１の絞り装置（25）をバイパスして冷蔵用冷却器（13）に接続する除霜バイパス回路（31）が設けられている。

さらに、前記冷蔵用冷却器（13）の下流側には、一方の出口を前記冷凍用冷却器（14）の下流の前記合流点に連結した三方弁（32）が接続されている。この三方弁（32）の他の出口は、第３の絞り装置（34）を介して冷凍用冷却器（14）と前記第２の絞り装置（28）との間に減圧回路（33）として接続されている。

冷凍サイクル（20）は以上のように構成されており、通常の冷却運転時には、前記除霜バイパス回路（31）と前記減圧回路（33）への冷媒流は遮断され、第１の絞り装置（25）と冷蔵用冷却器（13）からなる冷蔵側回路（24）、あるいは、第２の絞り装置（28）と冷凍用冷却器（14）、アキュムレータ（29）、および逆止弁（30）からなる冷凍側回路（27）とに、交互あるいは同時に冷媒を流すように四方弁（23）と三方弁（32）とを制御している。

このとき、前述のように、冷蔵用冷却器（13）と冷凍用冷却器（14）とは、前後方向に重なり合うように近接させて配置させており、双方の間隙には断熱板（17）を介在させているが、前記断熱板（17）の厚み寸法を充分な断熱作用を得るまで厚くすることは奥行き寸法上の規制から困難であることから、冷凍側の冷却運転時には、より低温の冷凍用冷却器（14）からの熱伝導によって、冷蔵用冷却器（13）が冷却影響を受け易くなる。

一方、冷凍あるいは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）は、付着した霜を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おり、冷蔵用冷却器（13）は、以下に説明する方法で除霜をおこなっている。

冷蔵用冷却器（13）の除霜作用について説明する。冷蔵側の冷却運転によって、冷蔵室（５）内が所定温度まで低下し、冷却運転が終了した場合には、前記四方弁（23）の出口を除霜バイパス回路（31）側に開口させ、同時に、三方弁（32）は減圧回路（33）側に連結するように冷媒流路を切り替えて圧縮機（21）の運転を継続する。

これにより、圧縮機（21）からの高温冷媒ガスは、四方弁（23）を経由して除霜バイパス回路（31）に流入し、第１の絞り装置（25）を介さずに冷蔵用冷却器（13）に流入するため、冷媒管内を流れる高温ガスの熱伝達によって冷蔵用冷却器（13）は内部から加熱され、表面に付着している霜を融解する。

この除霜運転中における冷媒は、上記のように、冷蔵用冷却器（13）を加熱して除霜をおこなうが、同時に冷蔵用冷却器（13）を第２の凝縮器として凝縮作用を促進するものであり、さらに、三方弁（32）から第３の絞り装置（34）を設けた減圧回路（33）で減圧され、次いで、冷凍用冷却器（14）に流入して蒸発するように作用する。

したがって、冷蔵用冷却器（13）の除霜運転をおこないながら同時に、冷凍用冷却器（14）の冷却運転をおこない、冷凍空間の冷却に寄与するものである。

上記除霜運転中においては、前記凝縮器（22）を冷却する凝縮ファン（36）の駆動を停止するようにする。これは、前述のように、圧縮機（21）からの吐出ガス温度を高温のまま冷蔵用冷却器（13）内に導入して加熱力を有効に作用させるためと、除霜時には冷蔵用冷却器（13）を第２の凝縮器として利用することから、冷媒の過凝縮を抑制するためであり、効果的な除霜作用と凝縮作用による冷凍サイクル（20）の放熱効率を改善するものである。

なお、除霜運転中における前記凝縮ファン（36）は、冷蔵用冷却器（13）の温度が、必要以上に高くなって冷却器室や冷蔵空間温度に悪影響を及ぼさないように、冷蔵用冷却器（13）の温度に応じて回転駆動あるいは停止をおこない、また、その回転数を制御するようにしてもよいものであり、この除霜作用によれば、電気部品である除霜ヒーターを使用しないので電力の消費を低減でき、また、電気ヒーターが破断して、可燃性である冷媒が、万一漏洩した場合でも火災などに至る問題をなくすことができる。

一方、冷蔵側の冷却運転終了後は、冷蔵用ファン（15）の駆動も継続するように制御している。この冷蔵用ファン（15）の駆動により、プラス温度の冷蔵室（５）内空気を冷却器部に循環させて、冷蔵用冷却器（13）の表面側から付着した霜の融解をおこなうとともに、融解した霜と熱交換して低温となり、且つ、加湿された冷気を冷蔵室（５）に再び供給することで、冷蔵室内の温度上昇を抑制し、同時に室内を高湿度の雰囲気に保持するものである。

そして、前記冷蔵用冷却器（13）の除霜運転の開始と同時に、冷媒流路の切り替えにより冷凍用冷却器（14）も冷却され、冷蔵用冷却器（13）がその冷却の影響を受けることになるが、前述したように、圧縮機（21）の駆動による高温冷媒が前記除霜バイパス回路（31）に流入するので、冷蔵用冷却器（13）は、高温ガスによる管内部からの加熱と、冷蔵用ファン（15）の回転駆動による外表面側からの冷蔵室内空気との熱交換により、付着している霜の融解を効果的におこなうことができ、断熱板（17）の存在とも相俟って、冷凍用冷却器（14）の冷却作用による熱影響があっても、冷蔵用冷却器（13）の除霜を確実におこなうことができるものである。

上記除霜運転により、冷却器表面の霜が除かれることによって冷蔵用冷却器（13）の表面温度が、例えば、霜が融解したと見做される所定のプラス温度まで上昇した場合は、除霜が完了したと判断し、前記四方弁（23）を、第２の絞り装置（28）と低温側の冷凍用冷却器（14）への冷凍側回路（27）に切り替え、同時に三方弁（32）の減圧回路（33）側への接続を遮断してサクションパイプ（26）側への出口に切り替えることで、冷凍側の冷却運転を開始する。

これにより、圧縮機（21）からの吐出冷媒は、凝縮器（22）、四方弁（23）から第２の絞り装置（28）、冷凍側冷却器（14）、アキュムレータ（29）および逆止弁（30）からなる冷凍側回路（27）を循環し、冷凍室（９）、製氷室（６）および温度切替室（７）をそれぞれ所定温度に冷却する。

なお、冷凍空間側の冷却運転が終了した場合には、再び冷蔵用冷却器（13）への冷媒導入により、冷蔵空間側の冷却運転をおこなうように制御されるものであるが、前述の構成と同様に、冷凍用冷却器（14）についても凝縮器（22）からの高温冷媒を導入してこれを除霜するようにしてもよい。

本発明の１実施例の構成は上記のとおりであるが、冷凍サイクルについては、種々の実施形態が考えられ、例えば、図３と同一部分に同一符号を附した図４に示すように、図３における四方弁（23）の代わりに三方弁（37）を設け、さらに冷蔵側回路（24）の第１の絞り装置（25）と並列に設けた除霜バイパス回路（31′）に開閉弁（38）を設けるようにしてもよい。

そして、三方弁（37）から第１の絞り装置（25）と冷蔵用冷却器（13）へ冷媒を循環して冷却する冷蔵側の冷却運転が終了した場合は、前記開閉弁（38）を開放することで除霜バイパス回路（31′）を導通させ、第１の絞り装置（25）との抵抗差によって除霜バイパス回路（31′）からの高温ガス冷媒を冷蔵用冷却器（13）に流入させるとともに、冷蔵用冷却器（13）の下流の三方弁（32）を減圧回路（33）側に切り替えて第３の絞り装置（34）を経て冷凍用冷却器（14）への回路を形成し、同時に、冷蔵用ファン（15）の回転による冷蔵室（５）内空気の循環作用で、前記実施例と同様に冷蔵用冷却器（13）の除霜をおこなうことでも同様の作用効果を得ることができる。

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）の室内温度との間の温度差は小さいため、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）の断熱厚み寸法は薄くすることができる。この場合、冷蔵用冷却器（13）と冷凍用冷却器（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、他の箇所に冷蔵用冷却器を設けた場合における断熱体を必要としないほか、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。

また、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。 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。

符号の説明

１ 冷蔵庫本体 ５ 冷蔵室 ８ 野菜室
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 断熱板
18 前カバー 20 冷凍サイクル 21 圧縮機
22 凝縮器 23 四方弁 24 冷蔵側回路
25、28、34 絞り装置 27 冷凍側回路 31、31′除霜バイパス回路
32、37 三方弁 33 減圧回路 36 凝縮ファン
38 開閉弁

Claims (5)

1. 圧縮機、凝縮器、絞り装置および冷却器を環状に接続して冷凍サイクルを形成し、前記冷却器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並列に接続された冷凍用および冷蔵用冷却器に区分するとともに各冷却空間に冷気を循環するファン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配置し、前記冷蔵用冷却器に凝縮器からの高温冷媒を導入して除霜するようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 凝縮器と冷蔵用冷却器間の絞り装置をバイパスするように冷媒流路切替装置を有する除霜回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 凝縮器の下流側に四方切替弁を設け、四方切替弁の出口を冷凍用および冷蔵用冷却器への各絞り装置側に接続するとともに、他の出口を前記冷蔵用冷却器の絞り装置をバイパスする除霜回路に接続したことを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫。
4. 冷蔵用冷却器の下流側に三方弁を設け、三方弁の一方の出口を圧縮機側に接続するとともに、他方の出口を絞り装置を介して冷凍用冷却器の入口側に接続したことを特徴とする請求項２あるいは３記載の冷蔵庫。
5. 冷蔵用冷却器の除霜時には凝縮器を冷却するファンを停止するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷蔵庫。
   

Images