JP2008170084A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】極低温の低温冷凍室を有し、省電力化を図ることのできる冷蔵庫を提供する
【解決手段】冷却器１５で生成した冷気によって−３５℃以下に設定可能な低温冷凍室６を備えた冷蔵庫１において、冷却器１５に接して冷却器１５を除霜するとともに冷却器１５の下面に少なくとも一部を配置されるパイプヒータ１７と、冷却器１５を配して冷気が流通する冷気ダクト１９と、低温冷凍室６を流通した冷気を冷気ダクト１９に戻す冷気戻り口１９ａとを設け、冷却器１５を冷気戻り口１９ａに面して配置するとともに、パイプヒータ１７を冷気戻り口１９ａに面した位置から離れて配置した。
【選択図】図３

Description

本発明は、極低温の低温冷凍室を有する冷蔵庫に関する。

従来の極低温の低温冷凍室を有する冷蔵庫は特許文献１に開示されている。この冷蔵庫は約−１８℃に維持される冷凍室に加えて、冷凍室よりも低温の例えば−３０℃に維持される低温冷凍室を備えている。低温冷凍室によって貯蔵される食品等の品質保持期間を延ばすことができる。また、極低温では固くなって食べることができないアイスクリーム等が冷凍室に貯蔵される。

図１２は低温冷凍室を備えた冷蔵庫の要部を示す正面図である。冷蔵庫の下部には冷媒が流通して冷凍サイクルを運転する圧縮機（不図示）が設けられ、低温冷凍室の背面には冷気ダクト１９が設けられる。冷気ダクト１９内には冷凍サイクルの蒸発側から成る冷却器１５が配され、冷却器１５の上方に送風機１６が配される。冷却器１５は冷媒が流通する冷媒管１５ａに多数のフィン１５ｂが取り付けられている。フィン１５ｂは送風機１６の駆動によって冷気ダクト１９内を流通する空気と熱交換して冷気が生成される。

冷却器１５の下方には冷却器１５の除霜を行う放射型のガラス管ヒータ１８が配される。ガラス管ヒータ１８の下方には除霜水を回収するドレンパン１４が設けられる。ガラス管ヒータ１８の通電によって冷却器１５から滴下する除霜水はドレンパン１４で回収され、冷蔵庫の下部に配される蒸発皿（不図示）に貯溜される。

特開平１１−１４８７６４号公報

しかしながら、上記従来の冷蔵庫によると、ガラス管ヒータ１８は広い範囲に熱を放射する。このため、冷却器１５の除霜時に低温冷凍室に熱が侵入して低温冷凍室を極低温に維持することが困難になる。これにより、圧縮機の稼働率が高くなり、電力消費が大きくなる問題があった。

本発明は、極低温の低温冷凍室を有し、省電力化を図ることのできる冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、第１冷却器で生成した冷気によって−３５℃以下に設定可能な低温冷凍室を備えた冷蔵庫において、第１冷却器に接して第１冷却器を除霜するパイプヒータを設けたことを特徴としている。この構成によると、第１冷却器により生成された冷気が低温冷凍室に流入して低温冷凍室が−３５℃以下に維持される。第１冷却器に付着した霜は第１冷却器に接したパイプヒータに通電して除去される。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、第１冷却器の下面に前記パイプヒータの少なくとも一部を配置したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、第１冷却器を配して冷気が流通する冷気ダクトと、前記低温冷凍室を流通した冷気を前記冷気ダクトに戻す冷気戻り口とを設け、第１冷却器を前記冷気戻り口に面して配置するとともに、前記パイプヒータを前記冷気戻り口に面した位置から離れて配置したことを特徴としている。

この構成によると、第１冷却器で生成された冷気は冷気ダクトを介して低温冷凍室に吐出される。低温冷凍室を冷却した冷気は低温冷凍室から流出し、冷気戻り口を介して冷気ダクトに戻る。冷気戻り口から冷気ダクトに流入する冷気は冷気戻り口に面した第１冷却器と接触して熱交換する。パイプヒータは冷気戻り口に面した位置から離れるため冷気との接触が抑制される。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、貯蔵物を冷蔵保存する冷蔵室と、前記低温冷凍室を開閉する第１断熱扉と、前記冷蔵室を開閉する第２断熱扉とを備え、第１断熱扉を第２断熱扉よりも厚くするとともに第１断熱扉の厚みを第２断熱扉の厚みの３．５倍以下にしたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記低温冷凍室の外面に面した側壁を前記冷蔵室の外面に面した側壁よりも厚くするとともに、前記低温冷凍室の外面に面した側壁の厚みを前記冷蔵室の外面に面した側壁の厚みの３．５倍以下にしたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記低温冷凍室よりも高温に維持されるとともに貯蔵物を冷凍保存する冷凍室と、前記冷凍室を冷却する冷気を生成する第２冷却器とを設けたことを特徴としている。この構成によると、第１冷却器で生成された冷気が低温冷凍室に吐出され、第２冷却器で生成された冷気が冷凍室に吐出される。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、前記低温冷凍室の後方に第１冷却器を配置し、前記低温冷凍室と第１冷却器との間に断熱材を設けたことを特徴としている。この構成によると、低温冷凍室と第１冷却器の距離が短いため第１冷却器で生成された冷気が直ちに低温冷凍室に吐出される。また、パイプヒータの熱が断熱材により遮断され、低温冷凍室への熱の侵入が抑制される。

また本発明は、上記構成の冷蔵庫において、第１冷却器は冷媒が流通して蒸発及び凝縮を繰り返す冷凍サイクルの蒸発側から成り、前記冷媒がプロパンとイソブタンの混合冷媒またはプロパンから成ることを特徴としている。

本発明によると、−３５℃以下の低温冷凍室を冷却する第１冷却器の除霜を第１冷却器に接したパイプヒータで行うので、第１冷却器の除霜時に低温冷凍室への熱の侵入が抑制される。従って、第１冷却器を含む冷却機関の稼働率を下げて省電力化を図ることができる。

また本発明によると、第１冷却器の下面にパイプヒータの少なくとも一部を配置したので、下面に配したパイプヒータの熱が上昇し、第１冷却器全体を少ない電力で除霜することができる。

また本発明によると、冷気を冷気ダクトに戻す冷気戻り口に面して第１冷却器を配置し、パイプヒータを冷気戻り口に面した位置から離れて配置したので、低温冷凍室の冷却時に冷気がパイプヒータによって遮られない。このため、冷却効率の低下を防止することができる。また、除霜時にパイプヒータの温度低下を抑制できるため、消費電力の増加を抑制することができる。

また本発明によると、低温冷凍室の第１断熱扉を冷蔵室の第２断熱扉よりも厚くするとともに、第１断熱扉の厚みを第２断熱扉の厚みの３．５倍以下にしたので、低温冷凍室に侵入する熱量を低減して断熱効果を向上できるとともに、低温冷凍室の容積を広く確保することができる。

また本発明によると、低温冷凍室の側壁を冷蔵室の側壁よりも厚くするとともに、低温冷凍室の側壁の厚みを冷蔵室の側壁の厚みの３．５倍以下にしたので、低温冷凍室に侵入する熱量を低減して断熱効果を向上できるとともに、低温冷凍室の容積を広く確保することができる。

また本発明によると、冷凍室を冷却する冷気を生成する第２冷却器を設けたので、極低温の低温冷凍室を専用の第１冷却器によって効率よく冷却することができる。

また本発明によると、低温冷凍室の後方に第１冷却器を配置したので第１冷却器で生成された冷気が直ちに低温冷凍室に吐出され、冷却効率を向上することができる。また、低温冷凍室と第１冷却器との間に断熱材を設けたので、パイプヒータの熱を断熱材により遮断して低温冷凍室への熱の侵入が抑制される。これにより、冷却効率をより向上することができる。

また本発明によると、冷凍サイクルを流通する冷媒がプロパンとイソブタンの混合冷媒またはプロパンから成るので、極低温下の圧縮機で吸込蒸気の密度を上げることができる。従って、冷媒循環量が増加して運転効率を向上することができる。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。説明の便宜上、前述の図１２に示す従来例と同一の部分は同一の符号を付している。図１、図２は一実施形態の冷蔵庫を示す正面図及び側面図である。冷蔵庫１は断熱扉２ａで開閉される冷蔵室２が上部に配される。冷蔵室２の下方には断熱扉３ａ、４ａ（図３参照）でそれぞれ開閉される冷凍室３と製氷室４とが左右に並設される。冷凍室３は例えば−１８℃に維持される。製氷室４は氷点以下の例えば冷凍室３と同じ−１８℃に維持される。

製氷室４及び冷凍室３の下方には断熱扉６ａで開閉される低温冷凍室６が設けられる。低温冷凍室６は冷凍室３よりも低温の−１８℃から−４０℃の間に設定可能になっており、冷凍室３の前面に設けた操作部７の操作によって温度設定される。低温冷凍室６の下方には断熱扉５ａで開閉され、冷蔵室２よりも高温に維持して野菜を冷蔵保存する野菜室５が設けられる。

図３は冷蔵庫１の側面断面図を示している。また、図４は低温冷凍室６の後部を示す正面図である。野菜室５の後方には冷媒を凝縮及び蒸発して冷凍サイクルを運転する圧縮機１０が配される。圧縮機１０の上方にはドレン水を貯溜する蒸発皿２２が配される。蒸発皿２２に貯溜されたドレン水は圧縮機１０の熱により蒸発する。

低温冷凍室６の後方には冷気ダクト１９が設けられ、冷凍室３の後方には冷気ダクト２９が設けられる。冷気ダクト１９には低温冷凍室６の上部に開口して冷気を吐出する吐出口６ｂが設けられる。低温冷凍室６の下方には底面ダクト２８が設けられ、冷気ダクト１９の下部には底面ダクト２８と連通する冷気戻り口１９ａが設けられる。低温冷凍室６から流出する冷気は底面ダクト２８を流通し、冷気戻り口１９ａを介して冷気ダクト１９に戻る。

低温冷凍室６の後方に冷却器１５を配置したので、冷却器１５で生成された冷気が直ちに極低温の低温冷凍室６に吐出され、冷却効率を向上することができる。また、冷気戻り口１９ａの周縁には低温冷凍室６から戻る冷気の温度を検知する温度センサ３４が設けられる。

冷気ダクト２９には冷凍室３の上部に開口して冷気を吐出する吐出口３ｂが設けられる。冷凍室３の下方には底面ダクト３８が設けられ、冷気ダクト２９の下部には底面ダクト３８と連通する冷気戻り口２９ａが設けられる。冷凍室３から流出する冷気は底面ダクト３８を流通し、冷気戻り口２９ａを介して冷気ダクト２９に戻る。

冷凍室３の後方に冷却器２５を配置したので、冷却器２５で生成された冷気が直ちに低温の冷凍室３に吐出され、冷却効率を向上することができる。冷気戻り口２９ａの周縁には冷凍室３から戻る冷気の温度を検知する温度センサ４４が設けられる。

また、冷気ダクト２９はダンパ３７を介して冷蔵室２の後方に配された冷気ダクト３９と連通する。冷気ダクト３９には冷蔵室２に臨んで冷気を吐出する吐出口（不図示）が設けられる。冷蔵室２と野菜室５とは連通路（不図示）により連通し、野菜室５から流出する冷気が戻りダクト（不図示）を介して冷気ダクト２９に戻るようになっている。

冷気ダクト１９、２９にはそれぞれ冷凍サイクルの蒸発側に配される冷却器１５、２５（第１、第２冷却器）が設けられる。冷却器１５、２５は同様に構成され、図５に冷却器１５の詳細な側面図を示す。冷却器１５、２５は蛇行して冷媒が流通する冷媒管１５ａ、２５ａを有し、冷媒管１５ａ、２５ａに多数のフィン１５ｂ、２５ｂが取り付けられている。冷気ダクト１９、２９を流通する空気がフィン１５ｂ、２５ｂと熱交換して冷気が生成される。

冷却器１５、２５の前面側及び背面側には蛇行するパイプヒータ１７、２７が接して設けられる。パイプヒータ１７、２７は発熱線が挿通される金属管を絞って発熱線の充填密度を高くし、発熱線の熱が表面に伝達しやすくなっている。パイプヒータ１７、２７の通電によって冷却器１５、２５の除霜が行われる。冷却器１５、２５の上部近傍には冷却器１５、２５の温度を検知して除霜時期を判別する除霜用温度センサ３５、４５がそれぞれ設けられている。

また、パイプヒータ１７、２７の最下段は冷却器１５、２５の下面に密着して設けられている。このため、冷却器１５、２５の下面に配したパイプヒータ１７、２７の熱が上昇し、冷却器１５、２５全体を少ない電力で除霜することができる。

冷却器１５、２５は冷気戻り口１９ａ、２９ａに面して配置される。パイプヒータ１７、２７は冷気戻り口１９ａ、２９ａに面した位置から離れて配置される。これにより、冷却器１５、２５による冷却時に冷気戻り口１９ａ、２９ａから戻る冷気がパイプヒータ１７、２７によって遮られない。このため、冷却効率の低下を防止することができる。また、除霜時に冷気との接触によるパイプヒータ１７、２７の温度低下を抑制できるため、消費電力の増加を抑制することができる。

冷却器１５の低温冷凍室６側には断熱材２１が設けられる。パイプヒータ１７は冷却器１５の除霜時に発熱して冷却器１５の周囲が約１０℃に昇温される。このため、断熱材２１によってパイプヒータ１７の熱を遮断し、極低温に維持される低温冷凍室６への熱の侵入が抑制される。従って、低温冷凍室６の冷却効率を向上することができる。

冷却器１５、２５の上方には送風機１６、２６がそれぞれ配される。送風機１６の駆動により冷却器１５で生成された冷気が吐出口６ａから吐出される。また、送風機２６の駆動により冷却器２５で生成された冷気が吐出口３ａから吐出されるとともに、冷蔵室２の吐出口（不図示）から吐出される。

冷却器１５、２５の下方には冷却器１５、２５の除霜水を回収するドレンパン１４、２４が配される。ドレンパン１４、２４はドレンホース２３、３３が接続され、ドレンホース２３、３３の下端が蒸発皿２２上に配される。これにより、除霜水はドレンホース２３、３３を流下し、ドレン水として蒸発皿２２に貯溜される。

ドレンパン１４、２４の表面にはアルミ箔ヒータから成るドレンヒータ３１、４１がそれぞれ設けられる。ドレンヒータ３１、４１によってドレンパン１４、２４の排出口の凍結を防止することができる。

パイプヒータ１７、２７に接する伝熱板をドレンヒータ３１、４１に替えてドレンパン１４、２４上に配してもよい。これにより、パイプヒータ１７、２７の発熱は伝熱板に伝熱され、ドレンパン１４、２４の排出口の凍結を防止することができる。従って、コストを削減できるとともに、発熱体を削減して安全性を向上することができる。

図６は冷蔵庫１の冷凍サイクルの回路図を示している。圧縮機１０の冷媒流出側には凝縮器１１が接続され、凝縮器１１には乾燥器１２を介して毛細管１３ａが接続される。毛細管１３ａの冷媒流出側は三方弁９により毛細管１３ｂ、１３ｃに分岐する。毛細管１３ｂ、１３ｃにはそれぞれ冷却器１５、２５が接続され、冷却器１５、２５の冷媒流出側が合流して圧縮機１０に接続される。

圧縮機１０により圧縮された高温高圧のガス冷媒は凝縮器１１で放熱しながら凝縮し、高温の液冷媒になる。高温の液冷媒は毛細管１３ａ、１３ｂ、１３ｃで膨張して低温低圧の気液混合冷媒となり、冷却器１５、２５に送られる。冷却器１５、２５では冷媒が吸熱しながら蒸発して低温のガス冷媒となり、圧縮機１０に戻る。これにより、冷媒が循環して冷凍サイクルが運転され、冷凍サイクルの蒸発側から成る低温の冷却器１５、２５によって冷気が生成される。圧縮機１０の回転数は可変になっており、周囲温度の変化や使用者が低温冷凍室６を−３５℃以下に設定しない場合等の熱負荷の変化に対応できる。

図７は冷凍サイクルを流通する冷媒の温度と飽和蒸気圧との関係を示している。縦軸は飽和蒸気圧（単位：ＭＰａ）であり、横軸は温度（単位：℃）である。冷媒としてプロパン、イソブタン及びＨＦＣ１３４ａの場合を示している。

同図によると、イソブタンよりもＨＦＣ１３４ａの飽和蒸気圧が大きく、ＨＦＣ１３４ａよりもプロパンの飽和蒸気圧が大きい。−３０℃以下の極低温の領域ではイソブタンは飽和蒸気圧が小さいため圧縮機１０の吸込み蒸気の密度が小さく、薄い蒸気を圧縮することになるため冷媒循環量が少なくなる。特に−３５℃以下の領域では蒸気の密度が著しく小さくなり、−４０℃以下の領域では更に小さくなる。また、ＨＦＣ１３４ａは地球温暖化係数が大きいため用いない方が望ましい。

従って、飽和蒸気圧の大きいプロパンを用いると極低温下の圧縮機１０で吸込み蒸気の密度を上げることができ、冷媒循環量が増加して運転効率を向上することができる。尚、プロパンを用いると冷凍サイクルの高圧側の圧力も高くなるため、配管の耐圧強度を上げる必要が生じる場合がある。このため、プロパンとイソブタンの混合冷媒にすると、従来の配管を用いることができる。この時、使用実績のあるＨＦＣ１３４ａと同程度の高圧側圧力となるように混合冷媒の混合比を決めるとよい。

上記構成の冷蔵庫１において、圧縮機１０により運転される冷凍サイクルの蒸発側から成る冷却器１５、２５は低温に維持される。送風機１６、２６の駆動によって冷気ダクト１９、２９を流通する空気は冷却器１５、２５と熱交換して冷気が生成される。

冷気ダクト１９を流通する冷気は吐出口１９ａを介して低温冷凍室６に吐出される。低温冷凍室６を流通した冷気は流出口（不図示）を介して底部ダクト２８を流通し、冷気戻り口１９ａを介して冷却ダクト１９に戻る。これにより、冷気が循環し、低温冷凍室６が−１８℃〜−４０℃の間の操作部７で設定された設定温度に冷却される。

冷気ダクト２９を流通する冷気は吐出口２９ａを介して冷凍室３及び製氷室４に吐出される。冷凍室３及び製氷室４を流通した冷気は流出口（不図示）を介して底部ダクト３８を流通し、冷気戻り口２９ａを介して冷却ダクト２９に戻る。これにより、冷気が循環し、冷凍室３及び製氷室４が−１８℃に冷却される。

製氷室４と冷凍室３とはほぼ同じ温度で冷却するように設定されている。これにより、低温冷凍室６の貯蔵スペースを食品の貯蔵に使うことができ、低温冷凍室６を−１８℃前後にしても−３５℃以下にしても品質上変わりない氷を冷凍室３に貯蔵することができる。

ダンパ３７を開くと、冷気ダクト２９を流通する冷気が冷気ダクト３９を流通し、冷蔵室２に設けた吐出口（不図示）から吐出される。冷蔵室２を流通した冷気は連通路（不図示）を介して野菜室５に流入する。野菜室５を流通した冷気は戻りダクト（不図示）を介して冷却ダクト２９に戻る。これにより、冷気が循環し、冷蔵室２が例えば３℃に冷却され、野菜室５が例えば８℃に冷却される。

低温冷凍室６は冷凍室３よりも低温の−３０℃以下に維持できるため、低温冷凍室６に貯蔵される食品等の品質保持期間を延ばすことができる。特に、低温冷凍室６を−３５℃以下に維持することができるため品質保持期間を更に延ばすことができ、より望ましい。また、極低温では固くなって食べることができないアイスクリーム等は冷凍室３に貯蔵される。

低温冷凍室６は極低温に維持されるため、断熱扉６ａ及び外面に面した側壁を冷蔵室２よりも厚く形成して外部からの熱の侵入が防止されている。断熱扉６ａの単位面積当たりの熱侵入量をｑ、熱伝導率をλ、厚みをｄとすると、以下の式（１）の関係を有する。

ｑ＝λ×｛（冷蔵庫周囲の温度）−（貯蔵室の温度）｝／ｄ ・・・（１）

日本国内の平均温度に近い周囲温度２０℃の場合に低温冷凍室６の温度を−４０℃とすると、低温冷凍室６の熱侵入量はｑ＝６０×λ／ｄである。これに対して、冷蔵室２（３℃）の熱侵入量はｑ＝１７×λ／ｄである。従って、低温冷凍室６の単位面積あたりの熱侵入量は、冷蔵室３の約３．５倍（６０／１７）となる。即ち、断熱扉６ａの厚みを断熱扉２ａの厚みの３．５倍にすると、冷蔵室２と低温冷凍室６の単位面積当たりの熱侵入量が同等になる。

また、過酷条件として周囲温度４５℃の場合を考えると、低温冷凍室６の熱侵入量はｑ＝８５×λ／ｄである。これに対して、冷蔵室２の熱侵入量はｑ＝４３×λ／ｄである。従って、低温冷凍室６の単位面積あたりの熱侵入量は、冷蔵室３の約２．０倍（８５／４３）となる。

また、周囲温度が２０℃よりも低い場合は冷蔵庫全体の熱侵入量が小さくなるため、低温冷凍室６の断熱扉６ａを断熱扉２ａの３．５倍以上に厚くする必要はない。従って、断熱扉６ａの厚みが断熱扉２ａの厚みの３．５倍を超えると、低温冷凍室６の容積が必要以上に狭くなる。

このため、低温冷凍室６の断熱扉６ａを冷蔵室２の断熱扉２ａよりも厚くするとともに、断熱扉６ａの厚みを断熱扉２ａの厚みの３．５倍以下にするとよい。これにより、低温冷凍室６に侵入する熱量を低減して断熱効果を向上できるとともに、低温冷凍室６の容積を広く確保することができる。

同様に、低温冷凍室６の外面に面した側壁を冷蔵室２の外面に面した側壁よりも厚くするとともに、低温冷凍室６の該側壁の厚みを冷蔵室２の該側壁の厚みの３．５倍以下にするとよい。これにより、低温冷凍室６に侵入する熱量を低減して断熱効果を向上できるとともに、低温冷凍室６の容積を広く確保することができる。尚、低温冷凍室６の側壁に充填される断熱材として真空断熱材を用いると、低温冷凍室６の熱負荷をより低減することができる。

図８、図９はパイプヒータ１５による除霜を行った際の低温冷凍室６及び冷蔵室２の温度変化を示している。縦軸は温度（単位：℃）、横軸は時間（単位：分）であり、横軸が０の時に除霜を開始している。図８は低温冷凍室６の室内温度が−２０℃の場合を示し、図９は−４０℃の場合を示している。それぞれ、低温冷凍室６の吐出し冷気の温度、低温冷凍室６の室内温度、冷蔵室２の室内温度の３箇所の温度を測定している。

測定試料として用いた「測定用メタル」は「ＪＩＳ Ｃ９８０１ 家庭用電気冷蔵庫及び電気冷凍庫の特性及び試験方法」に示される質量２５ｇの黄銅製円柱である。低温冷凍室６の測定用メタルは低温冷凍室６の１／３の高さに配置している。冷蔵室２の測定用メタルは冷蔵室２の１／３の高さに配置している。

図８の場合の周囲温度は３０℃で圧縮機１０をオンオフさせている。図９の場合の周囲温度は５℃で圧縮機１０を連続運転している。また、いずれもパイプヒータ１５を１２０Ｗ、ドレンヒータ３１を２６Ｗで駆動している。

図１０、図１１は比較のため、ガラス管ヒータ１８（図１２参照）による除霜を行った際の低温冷凍室６及び冷蔵室２の温度変化を示している。縦軸は温度（単位：℃）、横軸は時間（単位：分）であり、横軸が０の時に除霜を開始している。図１０は低温冷凍室６の室内温度が−２０℃の場合を示し、図１１は−４０℃の場合を示している。それぞれ、低温冷凍室６の吐出し冷気の温度、低温冷凍室６の室内温度、冷蔵室２の室内温度の３箇所の温度を測定している。ガラス管ヒータ１８は１４０Ｗで駆動し、その他の条件は図８、図９の場合と同様である。

これらの図に示すように、−４０℃で食品を保存する場合はガラス管ヒータ１８よりもパイプヒータ１５の方が除霜時の低温冷凍室６の温度上昇が小さく、除霜時間も短い。また、−２０℃付近で食品を保存する場合はパイプヒータ１５とガラス管ヒータ１８では低温冷凍室６の温度上昇に大きな違いは見られない。尚、質量２５ｇの測定用メタルで温度測定しているために温度上昇が大きいが、一般の冷凍食品は熱容量が測定用メタルより大きいため温度上昇はこれらの図よりも小さくなる。

即ち、低温冷凍室６を−４０℃にした際に冷却器１５をパイプヒータ１５で除霜することによって消費電力を小さくすることができる。また、貯蔵物の保存期間を延ばすことのできる−３５℃以下においても同様に、パイプヒータ１５で除霜することによって消費電力を小さくすることができる。

尚、図９、図１１では低温冷凍室６を−４０℃にするために周囲温度を５℃で実験しているが、周囲温度が５℃よりも高い場合でも同様である。周囲温度が高い場合には冷蔵庫壁面からの熱進入が大きくなる。このため、パイプヒータ１５の場合もガラス管ヒータ１８の場合も低温冷凍室６の温度上昇はそれぞれ図９、図１１に示すよりも大きくなる。但し、パイプヒータ１５を用いた場合の方が冷却器１５の除霜時間が短いため、圧縮機１０の停止時間が短く、低温冷凍室６の温度上昇が小さくなる。

本実施形態によると、−３５℃以下の低温冷凍室６を冷却する冷却器１５の除霜を冷却器１５に接したパイプヒータ１７で行うので、冷却器１５の除霜時に低温冷凍室６への熱の侵入が抑制される。従って、冷却器１５を含む冷却機関の稼働率を下げて省電力化を図ることができる。

また、冷凍室３を冷却する冷気を生成する冷却器２５を設けたので、極低温の低温冷凍室６を専用の冷却器１５によって効率よく冷却することができる。

尚、本実施形態において、冷却器１５は圧縮機１０によって冷媒の蒸発及び凝縮を繰り返す冷凍サイクルの蒸発側から成るが、スターリング冷凍機の低温側から成る冷却器を用いてもよい。また、２つの冷却器１５、２５を使用しているが、３つの冷却器を使用してもよい。この場合、低温冷凍室６用の冷却器、冷凍室３用の冷却器、冷蔵室２・野菜室５用の冷却器をそれぞれ設けるとよい。

また、製氷室４を低温冷凍室６内に設けてもよい。これにより製氷時間を短縮することができる。低温冷凍室６や冷凍室３に手動で製氷を行う製氷容器を設けてもよい。また手動の製氷容器と貯氷容器を取り外しできるようにすると、使用者が貯蔵食品や氷の必要量に応じて貯蔵スペースを調整することができる。

また、冷蔵庫１に解凍が可能な解凍機能を設けてもよい。低温冷凍室６で貯蔵された−３５℃以下の食品は解凍時間がかかるため、解凍機能を冷蔵庫１に設けることで解凍時間を短縮することができる。解凍機能はジュール熱を用いたり、マイクロ波を用いて実現することができる。

本発明によると、極低温の低温冷凍室を有する冷蔵庫に利用することができる。

本発明の実施形態の冷蔵庫を示す正面図 本発明の実施形態の冷蔵庫を示す側面図 本発明の実施形態の冷蔵庫を示す側面断面図 本発明の実施形態の冷蔵庫の低温冷凍室の後部を示す正面図 本発明の実施形態の冷蔵庫の冷却器を示す側面図 本発明の実施形態の冷蔵庫の冷気回路図 本発明の実施形態の冷蔵庫の冷媒の飽和蒸気圧と温度の関係を示す図 本発明の実施形態の冷蔵庫の低温冷凍室が−２０℃の時のパイプヒータによる除霜時の温度変化を示す図 本発明の実施形態の冷蔵庫の低温冷凍室が−４０℃の時のパイプヒータによる除霜時の温度変化を示す図 低温冷凍室が−２０℃の時のガラス管ヒータによる除霜時の温度変化を示す図 低温冷凍室が−４０℃の時のガラス管ヒータによる除霜時の温度変化を示す図 従来の冷蔵庫の低温冷凍室の後部を示す正面図

符号の説明

１ 冷蔵庫
２ 冷蔵室
３ 冷凍室
４ 製氷室
５ 野菜室
６ 低温冷凍室
１０ 圧縮機
１５、２５ 冷却器（第１、第２冷却器）
１６、２６ 送風機
１７、２７ パイプヒータ
１９、２９、３９ 冷気ダクト
１９ａ、２９ａ 冷気戻り口
２１ 断熱材
２２ 蒸発皿
２４、３４ ドレンパン
３１、４１ ドレンヒータ

Claims (8)

1. 第１冷却器で生成した冷気によって−３５℃以下に設定可能な低温冷凍室を備えた冷蔵庫において、第１冷却器に接して第１冷却器を除霜するパイプヒータを設けたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 第１冷却器の下面に前記パイプヒータの少なくとも一部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. 第１冷却器を配して冷気が流通する冷気ダクトと、前記低温冷凍室を流通した冷気を前記冷気ダクトに戻す冷気戻り口とを設け、第１冷却器を前記冷気戻り口に面して配置するとともに、前記パイプヒータを前記冷気戻り口に面した位置から離れて配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 貯蔵物を冷蔵保存する冷蔵室と、前記低温冷凍室を開閉する第１断熱扉と、前記冷蔵室を開閉する第２断熱扉とを備え、第１断熱扉を第２断熱扉よりも厚くするとともに第１断熱扉の厚みを第２断熱扉の厚みの３．５倍以下にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の冷蔵庫。
5. 貯蔵物を冷蔵保存する冷蔵室を備え、前記低温冷凍室の外面に面した側壁を前記冷蔵室の外面に面した側壁よりも厚くするとともに、前記低温冷凍室の外面に面した側壁の厚みを前記冷蔵室の外面に面した側壁の厚みの３．５倍以下にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の冷蔵庫。
6. 前記低温冷凍室よりも高温に維持されるとともに貯蔵物を冷凍保存する冷凍室と、前記冷凍室を冷却する冷気を生成する第２冷却器とを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の冷蔵庫。
7. 前記低温冷凍室の後方に第１冷却器を配置し、前記低温冷凍室と第１冷却器との間に断熱材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の冷蔵庫。
8. 第１冷却器は冷媒が流通して蒸発及び凝縮を繰り返す冷凍サイクルの蒸発側から成り、前記冷媒がプロパンとイソブタンの混合冷媒またはプロパンから成ることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の冷蔵庫。

Images