JP2008196835A - Refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は冷却庫に関する。「冷却庫」とは、本明細書においては、被冷却物である食品その他の物品の温度を下げる装置全般を指す概念であり、「冷蔵庫」「冷凍庫」「冷凍冷蔵庫」「ショーケース」「自動販売機」といった商品としての名称を問わない。 The present invention relates to a refrigerator. In this specification, the term “refrigerator” refers to a general device that lowers the temperature of food or other articles that are to be cooled, and includes “refrigerator” “freezer” “freezer refrigerator” “showcase” “automatic” It does not matter the name of the product such as “vending machine”.
冷却庫の冷凍サイクルには特定フロン(CFC:chlorofluorocarbon)や代替フロン(HCFC:hydrochlorofluorocarbon、HFC:hydrofluorocarbon)が冷媒として使用されている。これらの冷媒のうちCFCとHCFCは大気中に放出されると程度の差こそあれオゾン層の破壊につながるので、その生産及び使用は国際的な規制の対象となっている。また、オゾン層を破壊しないHFCにも地球温暖化への寄与が大きいという問題がある。 Specific chlorofluorocarbons (CFC: chlorofluorocarbon) and alternative chlorofluorocarbons (HCFC: hydrochlorofluorocarbon, HFC: hydrofluorocarbon) are used as refrigerants in the refrigeration cycle of the refrigerator. Among these refrigerants, CFCs and HCFCs are subject to international regulations for their production and use because they are, to some extent, lead to the destruction of the ozone layer. Another problem is that HFCs that do not destroy the ozone layer also have a significant contribution to global warming.
そこで、冷媒としてオゾン破壊物質を使用せず、コンパクトでエネルギー効率の良いスターリング冷凍機が脚光を浴びている。スターリング冷凍機ではヘリウム等の不活性ガスを作動媒体として使用し、外部動力によりピストンとディスプレーサを動作させて作動媒体の圧縮・膨張を繰り返し、高温ヘッドの温度を高めるとともに低温ヘッドの温度を下げる。そして高温ヘッドで周囲環境に放熱を行い、低温ヘッドで庫内から吸熱を行うものである。スターリング冷凍機を搭載した冷却庫の例を特許文献1に見ることができる。またスターリング冷凍機の構造例を特許文献2に見ることができる。
スターリング冷凍機を、その中心軸が垂直になるように配置すると、すなわち縦置きにすると、ピストンとディスプレーサが上下方向に高速振動することになり、上下方向の振動成分が大きくなる。スターリング冷凍機の低温ヘッドに低温側凝縮器を熱接続し、この低温側凝縮器から下方に延び出す冷媒配管に低温側蒸発器を接続する構成では、低温側蒸発器にまともに振動が伝わって庫内の壁面を叩く形になり、騒音レベルが高くなる。 If the Stirling refrigerator is arranged so that its central axis is vertical, that is, placed vertically, the piston and the displacer vibrate at high speed in the vertical direction, and the vibration component in the vertical direction becomes large. In the configuration where the low-temperature side condenser is thermally connected to the low-temperature head of the Stirling refrigerator and the low-temperature side evaporator is connected to the refrigerant pipe extending downward from the low-temperature side condenser, vibrations are transmitted to the low-temperature side evaporator. The noise level becomes high by hitting the wall surface in the cabinet.
また冷却庫の断熱筐体の外側にスターリング冷凍機を配置し、断熱筐体の内側に低温側蒸発器を配置する場合、断熱筐体を冷媒配管が貫通することになるが、その貫通箇所から低温側凝縮器に至るまでの区間において、冷媒配管に対し厳重な断熱対策と結露水対策を施すことが必要になる。 In addition, when a Stirling refrigerator is placed outside the heat insulation housing of the refrigerator and the low temperature side evaporator is placed inside the heat insulation housing, the refrigerant piping will penetrate the heat insulation housing, In the section leading to the low-temperature side condenser, it is necessary to take strict measures against heat insulation and condensation on the refrigerant pipe.
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、縦置きに配置されたスターリング冷凍機に発生する振動が断熱筐体に伝達されるのを低減し、低騒音・低振動の冷却庫を提供することを目的とする。また、スターリング冷凍機から低温側蒸発器までの冷媒配管の防振断熱構造を、断熱性及び水分遮断性に優れたものとし、長期にわたり性能が維持される信頼性の高い冷却庫を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and reduces the transmission of vibrations generated in a Stirling refrigerator arranged vertically to a heat-insulating housing, thereby providing a low-noise and low-vibration refrigerator. The purpose is to do. In addition, the vibration insulation and heat insulation structure of the refrigerant piping from the Stirling refrigerator to the low temperature side evaporator shall have excellent heat insulation and moisture barrier properties, and provide a highly reliable refrigerator that maintains its performance over a long period of time. With the goal.
(1)上記目的を達成するために本発明は、被冷却物を収納する収納室を内部に有する断熱筐体と、低温ヘッドの上方に高温ヘッドが配置されるよう、前記断熱筐体の上部に縦置きに配置されたスターリング冷凍機と、前記高温ヘッドに熱接続された高温側蒸発器及びこれに接続された高温側凝縮器と、前記低温ヘッドに熱接続された低温側凝縮器及びこれに接続された低温側蒸発器を備えた冷却庫において、前記低温側蒸発器は前記収納室の内部に配置され、前記断熱筐体を貫通する冷媒配管を介して前記低温側凝縮器に接続されるものであり、前記冷媒配管及び低温側蒸発器は、いずれも前記スターリング冷凍機の中心軸延長線上から外れた位置に存在することを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a heat insulating housing having a storage chamber for storing an object to be cooled, and an upper portion of the heat insulating housing so that the high temperature head is disposed above the low temperature head. A Stirling refrigerator arranged vertically, a high temperature side evaporator thermally connected to the high temperature head, a high temperature side condenser connected thereto, a low temperature side condenser thermally connected to the low temperature head, and the same In the refrigerator having the low-temperature side evaporator connected to the low-temperature side evaporator, the low-temperature side evaporator is disposed inside the storage chamber and connected to the low-temperature side condenser via a refrigerant pipe penetrating the heat insulating casing. The refrigerant pipe and the low-temperature side evaporator are both located at positions deviating from the central axis extension line of the Stirling refrigerator.
この構成によると、スターリング冷凍機の振動は、その多くの部分が冷媒配管の曲げ応力に変換されることになり、冷媒配管が自身の曲がりで振動を吸収するから、低温側蒸発器の振動を低減できる。一般的に言って、配管に振動吸収性を持たせる場合、配管途中に意図的に湾曲部や冗長部、いわゆる「遊び」を設けて対処することが多いが、スターリング冷凍機の低温側凝縮器と低温側蒸発器を連結する冷媒配管の場合、「遊び」があると冷媒の自然循環を妨げるので、それを設ける設計は採用しにくい。仮に「遊び」を形成したとしても、耐圧の関係で管が硬いため、十分な機能を果たさない。これに対し本発明によれば、格別「遊び」を設けなくても防振性を高めることができる。 According to this configuration, most of the vibration of the Stirling refrigerator is converted into the bending stress of the refrigerant pipe, and the refrigerant pipe absorbs the vibration by its own bending. Can be reduced. Generally speaking, when giving vibration absorption to piping, it is often the case that a curved portion or redundant portion, so-called “play” is intentionally provided in the middle of the piping, but the low-temperature side condenser of a Stirling refrigerator is often used. In the case of the refrigerant piping connecting the low-temperature evaporator and the “free play”, the natural circulation of the refrigerant is hindered. Even if “play” is formed, the tube is hard because of pressure resistance, so that it does not function sufficiently. On the other hand, according to the present invention, the anti-vibration property can be improved without providing special “play”.
(2)また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記冷媒配管の前記断熱筐体を貫通する箇所は弾性のある断熱材とその外側の硬質断熱材で取り巻かれており、前記外側の断熱材の内径はその内側の断熱材の外径より小であることを特徴としている。 (2) Further, in the refrigerator having the above-described configuration, the portion of the refrigerant pipe that penetrates the heat insulating casing is surrounded by an elastic heat insulating material and an outer hard heat insulating material, and the outer heat insulating material is provided. The inside diameter of the material is characterized by being smaller than the outside diameter of the heat insulating material inside.
この構成によると、弾性のある内側の断熱材は外側の硬質断熱材で押しつぶされる形になり、内側の断熱材の外面は外側の断熱材の内面に密着して、気密・液密の状態が得られる。これにより、断熱筐体の断熱性能が向上し、また断熱筐体の内部に結露水等が浸入するのを防ぐことができる。 According to this configuration, the elastic inner heat insulating material is crushed by the outer hard heat insulating material, and the outer surface of the inner heat insulating material is in close contact with the inner surface of the outer heat insulating material, so that an airtight / liquid-tight state is obtained. can get. Thereby, the heat insulation performance of a heat insulation housing | casing improves and it can prevent that condensed water etc. permeate into the inside of a heat insulation housing | casing.
(3)また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記低温ヘッドと冷媒配管とは個別に断熱材で取り巻かれ、各断熱材はそれぞれ最外層が硬質断熱材からなることを特徴としている。 (3) Further, according to the present invention, in the refrigerator having the above-described configuration, the low-temperature head and the refrigerant pipe are individually surrounded by a heat insulating material, and each heat insulating material has an outermost layer made of a hard heat insulating material.
この構成によると、断熱材の最外層が硬質層なので、その内部で樹脂を発泡させて断熱層を形成したとしても、発泡圧力に十分耐えることができる。また低温ヘッドを取り巻く断熱材と冷媒配管を取り巻く断熱材とは分離されているので、断熱材を経由する断熱筐体への振動伝達が少なくなり、冷却庫の低振動、低騒音化を図ることができる。 According to this configuration, since the outermost layer of the heat insulating material is a hard layer, even if the heat insulating layer is formed by foaming the resin therein, it can sufficiently withstand the foaming pressure. Also, since the heat insulating material surrounding the low-temperature head and the heat insulating material surrounding the refrigerant pipe are separated, vibration transmission to the heat insulating housing via the heat insulating material is reduced, and the vibration and noise of the refrigerator are reduced. Can do.
(4)また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記低温ヘッドを取り巻く断熱材と前記冷媒配管を取り巻く断熱材の間の隙間に弾性断熱材を充填したことを特徴としている。 (4) Further, the present invention is characterized in that in the cooler configured as described above, an elastic heat insulating material is filled in a gap between the heat insulating material surrounding the low temperature head and the heat insulating material surrounding the refrigerant pipe.
この構成によると、低温ヘッドを取り巻く断熱材と冷媒配管を取り巻く断熱材とを分離状態に保ちつつ、その間の隙間の部分から外部の熱が侵入して冷却性能を損なうのを防止できる。 According to this configuration, while keeping the heat insulating material surrounding the low-temperature head and the heat insulating material surrounding the refrigerant pipe in a separated state, it is possible to prevent external heat from entering through the gap between them and impairing the cooling performance.
(5)また本発明は、上記構成の冷却庫において、前記低温ヘッドを取り巻く断熱材と前記冷媒配管を取り巻く断熱材の間の隙間の箇所を防水帯でシールすることを特徴としている。 (5) Moreover, the present invention is characterized in that, in the cooler configured as described above, a gap between the heat insulating material surrounding the low-temperature head and the heat insulating material surrounding the refrigerant pipe is sealed with a waterproof band.
上記隙間の箇所には断熱厚さの不足した部分が露出することがあり、ここに外気が入り込むと連続的に結露が生じる。結露水は長期的にはカビの発生といった問題をもたらす。この隙間の箇所を防水帯でシールすることにより、外気が隙間に侵入することを防ぎ、結露水の問題を解決できる。 A portion with insufficient heat insulation thickness may be exposed at the gap, and condensation occurs continuously when outside air enters. Condensed water causes problems such as generation of mold in the long term. Sealing this gap with a waterproof band prevents outside air from entering the gap and solves the problem of condensed water.
本発明によると、スターリング冷凍機の振動を曲げ応力に変換し、冷媒配管が自身の曲げ弾性で振動を吸収するようにしたことにより、低温側蒸発器の振動を低減できる。また低温ヘッドと冷媒配管を取り巻く断熱材の断熱性能と冷却庫の断熱筐体の断熱性能を向上させることができる。 According to the present invention, the vibration of the low temperature side evaporator can be reduced by converting the vibration of the Stirling refrigerator into a bending stress and the refrigerant pipe absorbs the vibration by its bending elasticity. Moreover, the heat insulation performance of the heat insulating material surrounding the low-temperature head and the refrigerant pipe and the heat insulation performance of the heat insulation housing of the refrigerator can be improved.
以下本発明の実施形態を図1−13に基づき説明する。図1は冷却庫の正面図、図2は断熱扉を取り除いた状態の冷却庫の正面図、図3は冷却庫の垂直断面図、図4は異なる部位における冷却庫の垂直断面図、図5は冷気通路の構成説明図、図6は図4のA−A線に沿って切断した冷却庫の水平断面図、図7は垂直方向仕切り部の拡大水平断面図、図8は冷却庫に搭載される冷却装置の概略構成図、図9は冷却庫のスターリング冷凍機搭載箇所の部分垂直断面図、図10は支持部材に支持されたスターリング冷凍機の上面図、図11は支持部材の上面図、図12は冷却装置の概略斜視図、図13は冷気の流れを示すブロック構成図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a front view of the refrigerator, FIG. 2 is a front view of the refrigerator with the heat insulating door removed, FIG. 3 is a vertical sectional view of the refrigerator, FIG. 4 is a vertical sectional view of the refrigerator at different locations, FIG. Is an explanatory diagram of the structure of the cold air passage, FIG. 6 is a horizontal sectional view of the refrigerator cut along the line AA in FIG. 4, FIG. 7 is an enlarged horizontal sectional view of the vertical partition, and FIG. FIG. 9 is a partial vertical cross-sectional view of the Stirling refrigerator mounting portion of the refrigerator, FIG. 10 is a top view of the Stirling refrigerator supported by the support member, and FIG. 11 is a top view of the support member. FIG. 12 is a schematic perspective view of the cooling device, and FIG. 13 is a block diagram showing the flow of cold air.
冷却庫1は断熱筐体10を備える。断熱筐体10は、板金製アウターハウジングの内部に合成樹脂製インナーハウジングを挿入し、アウターハウジングとインナーハウジングの間の隙間に断熱材を挿入、あるいはその隙間で合成樹脂を発泡させて断熱層を形成したものである。このような断熱筐体の製作手法は周知であり、本発明の要点ではないことから、立ち入った説明はしない。
The
断熱筐体10の内部は収納室となる。本明細書において「収納室」とは、冷蔵温度帯(0℃〜10℃)の区画、それよりもやや低い(マイナス3℃程度まで)温度帯である、「氷温」「チルド」「パーシャル」などの呼称が用いられる温度帯の区画、冷凍温度帯(マイナス十数度以下)の区画、高温帯(例えば50℃〜80℃)の区画、冷蔵温度帯を除く、高温帯と冷凍温度帯の中間の温度帯の区画など、被冷却物である食品(調味料を含む)、薬品、化粧品などの貯蔵用(収納用)に用いられる空間の総称である。
The inside of the
収納室は前面に食品(被冷却物)出し入れ用の開口部を有し、この開口部を断熱扉で閉ざす。図2に示すように、収納室は水平方向仕切り部(第1仕切り部)11により上下に二分割される。水平方向仕切り部11の上下の空間は垂直方向仕切り部(第2仕切り部)12と垂直方向仕切り部(第3仕切り部)13により左右に区画される。なお本明細書では断熱筐体10の前面に正対した観察者の左側を断熱筐体10の左側、観察者の右側を断熱筐体10の右側と定義する。水平方向仕切り部(第1仕切り部)11より下で、垂直方向仕切り部13の左側の空間は、水平方向仕切り部(第4仕切り部)14によりさらに上下に二分割されている。
The storage chamber has an opening for taking in and out food (an object to be cooled) on the front surface, and the opening is closed with a heat insulating door. As shown in FIG. 2, the storage chamber is vertically divided into two by a horizontal partition (first partition) 11. The space above and below the
水平方向仕切り部11の上、垂直方向仕切り部12の左の空間は第1区画部15となる。水平方向仕切り部11の上、垂直方向仕切り部12の右の空間は第2区画部16となる。水平方向仕切り部14の下、垂直方向仕切り部13の左の空間は第3区画部17となる。水平方向仕切り部11の下、垂直方向仕切り部13の右の空間は第4区画部18となる。第1区画部15と第2区画部16は冷蔵室として用いられる。第3区画部17と第4区画部18は冷凍室として用いられる。水平方向仕切り部11、14の間で、垂直方向仕切り部13の左の空間部は、冷蔵室としても冷凍室としても使用可能な温度切替区画部19となる。
A space on the
第1区画部15の前面開口部には第1断熱扉20(図1参照)が設けられ、第2区画部16の前面開口部には第2断熱扉21が設けられ、第3区画部17の前面開口部には第3断熱扉22が設けられ、第4区画部18の前面開口部には第4断熱扉23が設けられ、温度切替区画部19の前面開口部には第5断熱扉24が設けられる。第1断熱扉20、第3断熱扉22、第5断熱扉24は向かって左側に設けられたヒンジ部を中心として回動し、第2断熱扉21、第4断熱扉23は向かって右側に設けられたヒンジ部を中心として回動する。第1断熱扉20の下部には収納室内の各部の温度を設定する操作部25が設けられている。
A first heat insulating door 20 (see FIG. 1) is provided at the front opening of the
第1区画部15は3段の棚30により上下方向に仕切られる。最下段の棚30の下には引き出し式のケース31が配置される。
The
第2区画部16も3段の棚32により上下方向に仕切られる。最下段の棚32aはその上の2段よりも奥行き寸法が大きく、その下には上下二段に重なる引き出し式のケース33、34が配置される。下方のケース34の上面開口部に対しては仕切カバー35(図3参照)が設けられている。最下段の棚32aと仕切カバー35の間の空間は隔離区画部16aを構成し、仕切カバー35の下の空間は隔離区画部16bを構成する。第2断熱扉21の内面にはボトル類や飲料の紙パックなどを収納するラック36が取り付けられている。
The
第1区画部15及び第2区画部16に対してはそれぞれ照明が設けられる。第1区画部15用の照明はその天井部に配置されたダウンライト37(図4参照)であり、第2区画部16用の照明は奥の壁の上部に配置された照明パネル38(図3参照)である。ダウンライト37と照明パネル38はいずれもLEDを光源とする。
Illumination is provided for each of the
第3区画部17には計2個のケース40a、40bが、第4区画部18には計3個のケース41a、41b、41cが、それぞれ上下に重なる形で挿入されている。ケース40a、40bは両側縁部によって第3区画部17の内面に、ケース41a、41b、41cは両側縁部によって第4区画部18の内面に、それぞれ支持されており、いずれも前方にスライドさせて引き出すことができる。温度切替区画部19にはケース42が挿入されている。
A total of two
第4区画部18の天井部には製氷ユニット43が配置される(図3、5参照)。製氷ユニット43で製造した氷はケース41aの中の氷容器44(図2参照)に受けられる。製氷ユニット43に水を供給する給水タンク45は隔離区画部16bの中、ケース34の右側に設置される。
An
第3区画部17及び第4区画部18は必要に応じて分割し、製氷に特化した独立区分を設置したり、急速冷凍から解凍まで、求められる様々な温度設定に適合した独立区分を設置したりすることが可能である。
The
収納室は図8の冷却装置100によって冷却される。冷却装置100の中心的存在がスターリング冷凍機110である。スターリング冷凍機110は逆スターリングサイクルにより温熱と冷熱を発生するものであり、温熱は廃熱として主として高温ヘッド111から取り出され、冷熱は冷却部の一環を構成する低温ヘッド112から取り出される。
The storage chamber is cooled by the
スターリング冷凍機110の構造は特許文献2に記載のものと基本的に同じであって、内部にはディスプレーサ、ピストン、ピストンを駆動するリニアモータなどの構成要素が配置され、外部形状は軸線を備えた回転体形状となっている。スターリング冷凍機110は、高温ヘッド111が上、低温ヘッド112が下となるように、軸線を垂直に立てた状態で配置される。前記リニアモータを内蔵する動力部113は高温ヘッド111のさらに上に位置する。
The structure of the
高温ヘッド111から温熱を取り出して放熱するのは高温側第1循環回路120である。高温側第1循環回路120には二次冷媒として水(水溶液を含む)あるいは炭化水素系のブライン(熱輸送媒体に用いる液体)が封入されている。「二次冷媒」とは、スターリング冷凍機110の内部の作動媒体を「一次冷媒」、スターリング冷凍機110の外部で熱輸送に用いられる作動媒体を「二次冷媒」と定義することによる。ちなみに後述の「三次冷媒」は、二次冷媒との間で熱交換を行う冷媒の意である。
The high temperature side
高温側第1循環回路120は二次冷媒を自然循環させるサーモサイフォン循環回路であり、高温ヘッド111に対し互いの間で熱を授受する状態、すなわち熱接続された状態で装着された高温側蒸発器121と、スターリング冷凍機110の上に配置された高温側凝縮器122と、高温側蒸発器121と高温側凝縮器122とを接続する二次冷媒配管123を含む。高温側凝縮器122は放熱用の熱交換器として機能する。
The high temperature side
高温側蒸発器121は銅や銅合金、アルミニウムなど熱伝導の良い金属を中空のリング状に成形したものであり、高温ヘッド111の外周面に嵌合し、高温ヘッド111に熱接続される。高温側蒸発器121の側面からは二次冷媒配管123が導出される。二次冷媒配管123は、高温側蒸発器121の側面から導出された後、上に向かって延びる。そしてスターリング冷凍機110の上方で高温側凝縮器122に接続される。二次冷媒配管123は、蒸発して気体となった二次冷媒を高温側凝縮器122に送る気相配管123Gと、高温側凝縮器122で凝縮して液体となった二次冷媒を高温側蒸発器121に戻す液相配管123Lとに分かれている。
The high-
高温側凝縮器122は、銅や銅合金といった熱伝導の良い金属材料からなるパイプ122aを折り曲げ、これに、同じく熱伝導の良い金属材料からなる多数の放熱フィン122bを取り付けた構造である。高温側凝縮器122には強制空冷用の放熱ファン124が組み合わせられる。
The high
低温ヘッド112には冷却部の一環を構成する低温側循環回路130が熱接続される。低温側循環回路130には二次冷媒として二酸化炭素(CO2)などの自然冷媒を封入する。低温側循環回路130は、低温ヘッド112に対し熱接続された状態で装着された低温側凝縮器131と、冷却庫1の断熱筐体10内に設置された低温側蒸発器132と、低温側凝縮器131と低温側蒸発器132とを接続する二次冷媒配管133を含む。低温側蒸発器132は冷却部の中で収納室内の空気を直接冷却する部分として機能する。
The low-
低温側凝縮器131は銅や銅合金、アルミニウムなど熱伝導の良い金属を中空のリング状に成形したものであり、低温ヘッド112の外周面に嵌合し、低温ヘッド112に熱接続される。低温側凝縮器131の側面からは二次冷媒配管133が導出される。二次冷媒配管133は、低温側凝縮器131の側面から導出された後、下に向かって延びる。そして断熱筐体10の内部に入り、低温側蒸発器132に接続される。二次冷媒配管133は、低温側凝縮器131で凝縮して液体となった二次冷媒を低温側蒸発器132に流下させる液相配管133Lと、低温側蒸発器132で蒸発して気体となった二次冷媒を低温側凝縮器131に戻す気相配管133Gとに分かれている。
The low-
低温側蒸発器132も高温側凝縮器122と同様、銅や銅合金といった熱伝導の良い金属材料からなるパイプ132aを折り曲げたうえで熱伝導の良い金属材料からなる多数の吸熱フィン132bを取り付けた構造である。
Similarly to the high-
スターリング冷凍機110を運転すると、動力部113と高温ヘッド111、それに高温側第1循環回路120の温度が上昇する。すなわちこれらが冷却装置100の発熱部となる。他方で低温ヘッド112と低温側循環回路130の温度は下降する。
When the
冷却装置100は、次のようにして冷却庫1に搭載される。
The
断熱筐体10の背面上方の左寄りまたは右寄りの角部に凹部を形成する。凹部は、垂直方向仕切り部12の左側、すなわち第1区画部15の奥の上部の角部か、垂直方向仕切壁12の右側、すなわち第2区画部16の奥の上部の角部に設けられる。この凹部が機械室46となる(図4、6、9、12参照)。本実施形態では、機械室46は断熱筐体10を正面から見た場合左に偏った位置、すなわち第1区画部15の奥の左寄りの位置に設けられている。機械室46は、冷却装置100の一部、すなわちスターリング冷凍機110、高温側蒸発器121、高温側凝縮器122、二次冷媒配管123、放熱ファン124、低温側凝縮器131と、二次冷媒配管133の一部を収容する。収容すべき要素を全て収容した後、機械室46の上面開口と背面開口は適宜の通風グリルで閉ざされる。
A recess is formed at the left or right corner above the rear surface of the
このように冷却装置100の発熱部は、冷凍室として使用される第3区画部17や第4区画部18に比べて温度の高い、冷蔵室として使用される第1区画部15に隣り合う形で配置されるから、第3区画部17や第4区画部18の隣に配置した場合に比べ、間の断熱層を薄くできる。また第1区画部15は後で説明するように第2区画部16より温度が高くなる区画部なので、冷却装置100の発熱部からの影響を第2区画部16以上に受けにくく、間の断熱層を一層薄くできる。
Thus, the heat generating part of the
さらに、断熱筐体10の背面上方の左寄りまたは右寄りの角部に形成した凹部を機械室46とし、その中に冷却装置100の発熱部を配置しているから、収納室の天井部後方の隅部全体が収納室に突き出すことにはならず、収納室への機械室46の突き出しは比較的小さなものとなり、収納室の有効内容積を大きくとることができる。
Furthermore, since the recess formed in the left or right corner above the back surface of the
機械室46の正面から見て左側の断熱壁を取り除き、断熱壁の厚さの分だけ機械室46を左側へ移動させることもできる。このようにすると、収納室への機械室46の突き出しはさらに小さくなり、収納室の有効内容積が増加し、容積効率が一段と向上する。
It is also possible to remove the heat insulation wall on the left side when viewed from the front of the
スターリング冷凍機110を機械室46の内部に支持するにあたっては支持部材140(図11参照)を用いる。支持部材140は断熱筐体10とは別の部品として形成される額縁状の枠であって、機械室46の中ほどの高さに適宜の固定手段により水平に固定される。支持部材140の内部には、スターリング冷凍機110及び高温側第1循環回路120の二次冷媒配管123を通す開口部141が形成されている。開口部141の中には、後述する振動吸収体を下から支える張出部142が4箇所に形成されている。
In supporting the
スターリング冷凍機110の動力部113の外面には、板金をプレス加工してなるフランジ状の取付脚114(図10参照)を溶接等適宜手段で固定する。取付脚114には、先端が支持部材140の張出部142に重なる脚部114aが4箇所に放射状に形成されている。なお、取付脚114はプレス成形品に限定されるものではない。ダイカスト成形品であってもよく、MCナイロン等高強度の合成樹脂材料を射出成形したものであってもよい。
A flange-like mounting leg 114 (see FIG. 10) formed by pressing a sheet metal is fixed to the outer surface of the
スターリング冷凍機110は、低温ヘッド112が一番下に来て、その上に高温ヘッド111が来るよう、軸線を垂直にした姿勢、すなわち縦置きの姿勢で支持部材140の開口部141に上方から挿入される。スターリング冷凍機110の重量は、張出部142が取付脚114の脚部114aを支持することにより支えられるが、その際、張出部142と脚部114aの間には振動吸収手段を介在させる。実施形態では、ゴムのような弾性物質からなる円柱状の振動吸収体143が振動吸収手段を構成する。
In the
振動吸収体143には、4個の張出部142の中心にスターリング冷凍機110を、動力部113の側面が張出部142に接触することのないように支持する役割が求められる。そのため振動吸収体143は、適宜の連結手段により、位置ずれや張出部142と脚部114aの間からの脱落が生じないように保持される。連結手段としてはボルト、ナット、ワッシャなど周知の機械要素を用いることができる。
The
高温側第1循環回路120は、スターリング冷凍機110を支持部材140に取り付ける前の段階で高温ヘッド111に接続しておく。その状態でスターリング冷凍機110の低温ヘッド112及び高温ヘッド111の部分と、高温側蒸発器121と、二次冷媒配管123の一部を支持部材140の開口部141に挿入し、取付脚114の脚部114aを振動吸収体143の上面に着座させる。
The high temperature side
高温側凝縮器122は二次冷媒配管123により支えられた状態でスターリング冷凍機110の上方に位置している。なお、図8では気相配管123Gと液相配管123Lは1本ずつしか示されていないが、現実の構成では、図10に見られるように、気相配管123Gと液相配管123Lは2本ずつ存在する。
The high
高温側凝縮器122の下面には放熱ファン124がダクト125を介して連結される。放熱ファン124の送風方向は、高温側凝縮器122に風を吹き付ける方向であってもよく、高温側凝縮器122を通じて風を取り入れる方向であってもよい。
A
低温側循環回路130は、スターリング冷凍機110を支持部材140に取り付けた段階で、あるいはそれより前の、低温ヘッド112が開口部141を通り抜けて支持部材140の下に頭を出した段階で、低温ヘッド112に接続される。
The low temperature
支持部材140に対するスターリング冷凍機110の組み付けと、スターリング冷凍機110に対する高温側第1循環回路120と低温側循環回路130の接続が完了した状態では、すなわち図9の状態では、高温側蒸発器121と高温側凝縮器122の間にスターリング冷凍機110の動力部113が配置されている。この構成により、高温側蒸発器121と高温側凝縮器122の間の高低差を、二次冷媒を自然循環させるに十分な程度に大きく確保することができる。これにより、放熱効率が向上するとともに、高温側蒸発器121と高温側凝縮器122の間の空間を、スターリング冷凍機110の動力部113の配置に利用するので、空間を有効に活用できる。
In the state where the assembly of the
また図9の状態では、高温側凝縮器122を強制空冷する放熱ファン124も高温側蒸発器121と高温側凝縮器122の間に配置されている。この構成も高温側蒸発器121と高温側凝縮器122の間の高低差を大きくするのに役立つ。
In the state of FIG. 9, a
高温側第1循環回路120の二次冷媒配管123は、高温側蒸発器121から導出された後、スターリング冷凍機110の上方にある高温側凝縮器122に向かって上に延びる。低温側循環回路130の二次冷媒配管133は、低温側凝縮器131から導出された後、スターリング冷凍機110の下方にある低温側蒸発器132に向かって下に延びる。上にある高温側蒸発器121からの二次冷媒配管123が上に向かい、下にある低温側凝縮器131からの二次冷媒配管133が下に向かうという、きわめて単純な構図なので、低温ヘッド112及び低温側循環回路130を含む冷却サイクルと、高温ヘッド111及び高温側第1循環回路120を含む放熱サイクルとを無理・無駄なく分離できる。配管作業も容易である。
The secondary
なお低温側蒸発器132は、正面から見てスターリング冷凍機110のある側に片寄らせておくと、二次冷媒配管133の引回しが更に容易になり、二次冷媒の循環効率が向上する。また、二次冷媒配管133と低温側蒸発器132の接続部もスターリング冷凍機110のある側に設けておけば、二次冷媒配管133の引回しが一層容易になり、二次冷媒の循環効率が更に向上する。
If the low-
低温ヘッド112付近の構造、特に配管構造が複雑化していないので、それを取り囲むように断熱構造を形成することも容易である。図9には低温ヘッド112と二次冷媒配管133を取り巻く断熱材が描かれているが、この構造の詳細は後で説明する。
Since the structure in the vicinity of the low-
高温側凝縮器122と放熱ファン124、それにダクト125は、二次冷媒配管123により、スターリング冷凍機110自体を支えとして機械室46の内部空間に保持されている。このため、高温側凝縮器122と放熱ファン124がスターリング冷凍機110と共に支持されることになり、振動吸収体143の振動吸収作用を高温側凝縮器122と放熱ファン124にも及ぼすことができ、これらの構成要素の振動レベルを一挙に低下させることができる。
The high
また支持部材140にスターリング冷凍機110を取り付けるにあたっては、高温側第1循環回路120を接続した形のスターリング冷凍機110を上から支持部材140の開口部141に通し、その上で低温ヘッド112に低温側循環回路130を接続すればよく、組立が容易である。
Further, when attaching the
高温側第1循環回路120が高温ヘッド111から取り出した温熱は防露部(断熱筐体10の表面のうち、結露を避けたい箇所)の結露防止にも利用される。これを実現するのが高温側第2循環回路150である。
The heat taken out from the
高温側第2循環回路150は高温側第1循環回路120の気相冷媒配管123Gに熱交換器151を介して熱接続される。高温側第2循環回路150内には三次冷媒が非減圧状態で封入される。三次冷媒は水と不凍液の混合液である。三次冷媒は循環量確保のため低粘度にする必要があるので、不凍液の混合比は低くなっている。
The high temperature side
高温側第2循環回路150の配管152は、熱交換器151を出た後、図12に示す経路をたどる。すなわち配管152は下り管152Dとなって断熱筐体10の底部へと下り、そこに設置されたドレンパン153に入る。配管152はドレンパン153の中を蛇行し、ドレンパン153に溜まったドレン水の温度を上昇させる。ドレンパン153に対してはファン154が組み合わせられ、ドレン水の蒸発をさらに促進するようになっている。
The piping 152 of the high temperature side
ドレンパン153を出た配管152は分岐部155で2系統に分かれた後、2系統とも断熱筐体10の右側壁の下部に入り、右側壁を前方に抜けて断熱筐体10の前面下部に達する。2系統の進路はそこから分かれ、一方の系統は断熱筐体10の右側壁の前縁を上昇する。上昇途中で水平方向仕切り部11の前縁に入り、ヘアピン形状を描いた後、右側壁の前縁に戻り、上昇を続ける。右側壁の上端に達した配管152は天井壁に入り、天井壁の前縁を右から左に抜けて左側壁に至り、左側壁の前縁を下降し、さらに左側壁の下部を背面側に抜けて集合部156に達する。
The
他方の系統は右側壁の前縁から底部壁に入り、底部壁の前縁を右から左に抜けて垂直方向仕切り部13の下端に達する。配管152はそこで上方へと向きを変え、垂直方向仕切り部13、12の前縁を下から上に抜ける。垂直方向仕切り部12の上端に達した配管152は折り返して下降する。下降途中で水平方向仕切り部11の前縁に入り、ヘアピン形状を描いた後、垂直方向仕切り部13の前縁に戻る。配管152はその後水平方向仕切り部14の前縁にも入り、ヘアピン形状を描いた後、垂直方向仕切り部13の前縁に戻って底部壁まで下降を続ける。配管152はその後底部壁の前縁を右から左に抜けて左側壁に入り、左側壁の下部を背面側に抜けて集合部156に達する。
The other system enters the bottom wall from the front edge of the right side wall, passes through the front edge of the bottom wall from right to left, and reaches the lower end of the
集合部156で一本化された配管152は断熱筐体10の底部に設置された圧電式の循環ポンプ157に入る。循環ポンプ157を出た配管152は上り管152Uとなって熱交換器151に戻る。
The
右側壁と左側壁、天井壁と底部壁、及び水平方向仕切り部と垂直方向仕切り壁の各前縁を包括したものが防露部160(図8参照)となる。配管152は防露部160では断熱筐体10の表面近くを通り、高温側第1循環回路120より熱交換器151を介して得た温熱をその箇所に伝える。これにより防露部160の温度は結露点以上に維持される。
A dew proof portion 160 (see FIG. 8) includes the right and left walls, the ceiling wall and the bottom wall, and the front edges of the horizontal partition and the vertical partition wall. The piping 152 passes near the surface of the
続いて低温側蒸発器132及び冷気通路の配置を、主に図5を参照しつつ説明する。低温側蒸発器132は断熱筐体10の内部でスターリング冷凍機110よりも下の位置に置かれる。さらに言えば、垂直方向仕切り部12の下部以下のレベルに配置される。これにより、二次冷媒の自然循環が更に安定して行われることになる。
Next, the arrangement of the low
低温側蒸発器132が配置されるのは、第4区画部18の奥の壁の手前に設けられた冷気通路50(図3参照)の中である。冷気通路50の手前には別の冷気通路51が設けられる。冷気通路50の下部には収納室内冷却の役目を終えた戻り空気を吸い込む吸気口52が形成される。低温側蒸発器132は冷気通路50の中で吸気口52の上方の位置に設置される。低温側蒸発器132の上方には冷気通路51に空気を吹き出すファン53が設けられる。
The low
冷気通路51から、支線となる3本の冷気通路が延び出す。1番目のものは第1区画部15及び第2区画部16に冷気を送る冷気通路54である。冷気通路54内には吐出ダンパ55とファン56が設けられている。ファン56を過ぎた冷気通路54は垂直方向仕切り部12の中に入り、垂直方向仕切り部12の内部を上り冷気通路54U(図3参照)となって上昇する。
Three cold air passages serving as branch lines extend from the
垂直方向仕切り部12の上部に達した上り冷気通路54Uは、短い水平連絡通路54Hを経て下り冷気通路54Dに連続する。下り冷気通路54Dは垂直方向仕切り部12の下部へと上り冷気通路54Uの手前側を降下する。上り冷気通路54U、水平連絡通路54H、及び下り冷気通路54Dは倒立した略Uの字状となる。
The ascending
垂直方向仕切り部12に限らず、仕切り部に冷気通路を設けるにあたっては、仕切り部に冷気通路を完全に埋設することを要しない。冷気通路の一部のみ仕切り部に埋設された形態であってもよく、仕切り部の外面を這うように設けた形態であってもよい。
When providing the cool air passage in the partition portion as well as the
上り冷気通路54Uには、第2区画部16に冷気を吐出する冷気吐出口57が上下方向に間隔を置いて複数形成される。下り冷気通路54Dには、第1区画部15に冷気を吐出する冷気吐出口58が上下方向に間隔を置いて複数形成される。冷気吐出口57、58は垂直方向仕切り部12内に位置する。
A plurality of cool air discharge ports 57 for discharging cool air to the
図3において、複数の冷気吐出口57と複数の冷気吐出口58はそれぞれ垂直なラインに沿って整列しているが、必ずしもこのような配置にする必要はない。複数の冷気吐出口57同士、また複数の冷気吐出口58同士、前後方向に位置をずらす形で分散配置してもよい。そして上り冷気通路54U及び下り冷気通路54Dは、このように分散配置した冷気吐出口57及び冷気吐出口58に満遍なく冷気を送り届けられるものであればよい。
In FIG. 3, the plurality of cold air discharge ports 57 and the plurality of cold
冷気吐出口57について言えば、棚32や棚32aによって仕切られる領域毎に複数個ずつ、前後方向に位置をずらして設けてもよい。上り冷気通路54Uの領分から外れた箇所に設けられる冷気吐出口57については、上り冷気通路54Uから支線として張り出す冷気通路を用意する。このような構成とすることにより、第2区画部16の内部温度分布の更なる均一化を図ることができる。
As for the cold air discharge port 57, a plurality of regions may be provided in each of the regions partitioned by the
冷気吐出口58についても同様であり、棚30によって仕切られる領域毎に複数個ずつ、前後方向に位置をずらして設けることができる。下り冷気通路54Dの領分から外れた箇所に設けられる冷気吐出口58については下り冷気通路54Dから支線として張り出す冷気通路を用意する。このような構成とすることにより、第1区画部15の内部温度分布の更なる均一化を図ることができる。
The same applies to the cold
棚32、32aで仕切られる領域毎に複数の冷気吐出口57を前後方向に位置をずらして設け、また棚30で仕切られる領域毎に複数の冷気吐出口58を前後方向に位置をずらして設けるという構成を実施するにあたっては、棚32、32aの高さと棚30の高さが揃わないように、互いの上下方向位置をずらしておくとよい。そして冷気吐出口57を棚32、32aの高さに見合った高さに置き、冷気吐出口58を棚30の高さに見合った高さに置くこととすれば、上記構成を容易に実現できる。
A plurality of cold air outlets 57 are provided in the front and rear direction shifted for each area partitioned by the
本実施形態では、垂直な上り冷気通路54Uと垂直な下り冷気通路54Dを水平連絡通路54Hが連結しているが、上り冷気通路54Uと下り冷気通路54Dを直接連結し、水平連絡通路54Hを省く構成とすることも可能である。例えば上り冷気通路54Uと下り冷気通路54Dの上端を屈曲させたり湾曲させたりして連結する、あるいは上り冷気通路54Uと下り冷気通路54Dそのものを傾斜させ、倒立したVの字状となるように連結するなどの手法でこれを実現できる。
In this embodiment, the horizontal connecting passage 54H is connected to the vertical ascending
複数の冷気吐出口57の総開口面積と、複数の冷気吐出口58の総開口面積は、第2区画部16と第1区画部15の容積比に応じて配分するのがよい。また、第2区画部16においては複数の冷気吐出口57を、第1区画部15においては複数の冷気吐出口58を、それぞれ室内温度の均一化が進むように配置する。実験を通じて冷気吐出口の位置を決定するのが望ましい。
The total opening area of the plurality of cold air discharge ports 57 and the total opening area of the plurality of cold
上り冷気通路54Uを流れる冷気の量は、冷気吐出口57から供給される冷気の量と冷気吐出口58から供給される冷気の量の合計である。従って、上り冷気通路54Uには下り冷気通路54Dよりも大きな断面積が必要になる。上り冷気通路54Uと下り冷気通路54Dの断面積比も実験を通じて決定するのが望ましい。
The amount of cool air flowing through the upstream
また、収納室となる第1区画部15と第2区画部16とが仕切り部である垂直方向仕切り部12の両側にあり、冷熱の放出が前記の各収納室になされるため、エネルギーロスの少ない冷却庫1が得られ、さらに、凹部である機械室46に冷却装置100の発熱部があり、第1区画部15や第2区画部16が冷蔵室のように比較的に温度の高い収納室であるときは、凹部付近の温度と収納室の温度の差が少なくなり、第1区画部15や第2区画部16の相対する断熱壁が同じ厚さであれば、外部からの熱の侵入量が少なくて済み、これもまた冷却庫1のエネルギーロス低減に寄与する。
In addition, since the
冷気通路54には2本の横方向冷気通路が連通する。1本は冷気通路54が垂直方向仕切り部12に入る前に枝分かれする横方向冷気通路59で、最下段の棚板32の下面に沿うように隔離区画部16aの奥の壁を這う。横方向冷気通路59には垂直方向仕切り部12から所定距離離れた場所に冷気吐出口60が形成される。冷気吐出口60は隔離区画部16aの中で左右方向に間隔を置いて複数形成する。本実施形態では、冷気吐出口60は2個設けられている。冷気吐出口60はケース33の内部に向けて冷気を供給する。冷気吐出口60は、横方向冷気通路59の下流側に配置されたものほど開口面積を大きくし、隔離区画部16aの左側部分と右側部分で温度が均一化するようにしておくとよい。
Two transverse cold air passages communicate with the
もう1本の横方向冷気通路は上り冷気通路54Uから枝分かれする横方向冷気通路61で、第2区画部16の奥の壁と天井とのなすコーナー部を這う。横方向冷気通路61には垂直方向仕切り部12から所定距離離れた場所に冷気吐出口62が形成される。冷気吐出口62は第2区画部16の中で左右方向に間隔を置いて複数形成する。本実施形態では、冷気吐出口62は2個設けられている。冷気吐出口62は、横方向冷気通路61の下流側に配置されたものほど開口面積を大きくし、第2区画部16の左側部分と右側部分で温度が均一化するようにしておくとよい。
The other transverse cold air passage is a transverse
冷気通路51から支線として延び出す3本の冷気通路のうち、2番目のものは第3区画部17に冷気を送る冷気通路63である。冷気通路63には吐出ダンパ64が設けられ、その下流に冷気吐出口65が形成されている。
Of the three cold air passages extending from the
冷気通路51から支線として延び出す3本の冷気通路のうち、3番目のものは温度切替区画部19に冷気を送る冷気通路66である。冷気通路66には上流から下流へ、吐出ダンパ67、ファン68、ヒータ69、及び冷気吐出口70が設けられている。
Of the three cold air passages extending from the
冷気通路51には、冷気通路54、63、66だけでなく、第4区画部18に直接冷気を吐出する冷気吐出口(図示せず)も形成される。
In the
各区画部を冷却した冷気は、それぞれに戻り通路を介して冷気通路50の吸気口52に戻される。第2区画部16に対しては戻り通路71が用意される。戻り通路71は2箇所に吸気口を有する。その1は隔離区画部16aに開口した吸気口72である。その2は隔離区画部16bに開口した吸気口73である。
The cold air that has cooled each compartment is returned to the
第1区画部15に対しては、垂直方向仕切り部12の下部後方を貫通して隔離区画部16bへと抜ける開口部が戻り通路74となる。第1区画部15内の冷気は戻り通路74から隔離区画部16bに入り、吸気口73に吸い込まれる。
With respect to the
温度切替区画部19に対しては戻り通路75が用意される。戻り通路75には戻りダンパ76が設けられている。
A
第3区画部17に対しても吸気口52に連結する戻り通路が用意されるが、これは図示せず、図5に点線矢印で冷気の流れを示すにとどめる。第4区画部18の内部の冷気は直接吸気口52に吸い込まれる。
A return passage connected to the
スターリング冷凍機110の運転を続けていると、断熱筐体10内の空気中の水分が霜となって低温側蒸発器132に付着する。霜は低温側蒸発器132の熱交換効率を低下させる。これを防ぐため、低温側蒸発器132の下方に霜取りヒータ77を配置する。霜取りヒータ77は適宜のタイミングで通電され、低温側蒸発器132の除霜を行う。霜が溶けて生じた水分は冷気通路50の底部の漏斗部78からドレンパン153にドレン水として滴下する。ドレン水はそこで配管152からの熱とファン154からの風により蒸発せしめられる。
When the operation of the
冷却庫1の全体制御を司るのは図8に示す制御部80である。制御部80は、操作部25を通じてなされた温度設定指令あるいは運転指令に基づき、また各部に配置された温度センサ(図示せず)からの信号に基づき、スターリング冷凍機110、製氷ユニット43、ファン53、吐出ダンパ55、ファン56、吐出ダンパ64、吐出ダンパ67、ファン68、ヒータ69、戻りダンパ76、霜取りヒータ77、放熱ファン124、ファン154、循環ポンプ157などの要素を制御して各区画部の温度を調節し、また製氷、霜取りを行う。なお制御部80を構成する電装部品は断熱筐体10の天井部の上に設置された電装ボックス81(図3、4参照)の内部に収納される。
The
制御部80がスターリング冷凍機110の運転を始めると、高温ヘッド111には温熱が発生する。温熱により高温側蒸発器121の内部の二次冷媒は蒸発して気体となり、温熱を潜熱として保持する。気体化した二次冷媒は気相配管123Gを上昇して高温側凝縮器122に入り、そこで凝縮して潜熱を顕熱化する。顕熱となった温熱は高温側凝縮器122の表面から庫外に放熱される。放熱ファン124から吹き付ける風が放熱を助ける。凝縮し、液体になった二次冷媒は液相配管123Lを下降して高温側蒸発器121に戻る。
When the
低温ヘッド112には冷熱が発生する。冷熱により低温側凝縮器131の内部の気体状の二次冷媒は凝縮して液体となり、冷熱を潜熱として保持する。液体化した二次冷媒は液相配管133Lを下降して低温側蒸発器132に入り、そこで冷却庫1の庫内の熱により蒸発する。二次冷媒の蒸発により、冷熱が顕熱化する。蒸発し、気体になった二次冷媒は気相配管133Gを上昇して低温側凝縮器131に戻る。
Cold heat is generated in the low-
低温側蒸発器132で冷熱が顕熱化した状態でファン53を運転すると、冷気通路50の下端の吸気口52から吸い込まれた空気が低温側蒸発器132によって冷却され、冷気となる。冷気はファン53により冷気通路51に送り込まれ、そこからさらに冷気通路54、63、66へと送り込まれる。また図示しない冷気吐出口から第4区画部18に吹き出される。
When the
冷却装置100は、通常のコンプレッサ方式冷却装置で達成できる冷凍温度であるマイナス18℃よりもさらに低い、平均でマイナス42〜43℃、場合によっては局部的にマイナス50℃程度の吐出温度の冷気温度が実現可能である。このため、ファン53からの冷気が直接吹き出す第4区画部18は室内温度をマイナス40℃程度にまで下げることができる。製氷ユニット43の中の製氷ファン(図示せず)はこの冷気を水に吹き付けて製氷を行うものであり、製氷は迅速に進む。なお冷却装置100の冷凍能力を加減することにより、マイナス18℃程度の冷気温度とすることもできる。
The
第3区画部17は、吐出ダンパ64の開度を調整することにより、流入する冷気の量を制御することができる。このため、第4区画部18と無関係に、第3区画部17の温度を通常の冷凍温度であるマイナス18℃に維持することができる。
The
温度切替区画部19は、チルド温度からマイナス18℃まで、幅広い温度帯で使用されるが、その温度調整は、吐出ダンパ67及び戻りダンパ76により流入する冷気量を制御し、また必要に応じヒータ69で冷気を加温することによって行われる。
The
温度切替区画部19は冷凍食品の解凍にも用いられるため、第4区画部18と大きな温度差がつくことがある。温度切替区画部19の高い温度が第4区画部18に影響を及ぼさないように、垂直方向仕切り部13の中でも温度切替区画部19と第4区画部18の間の部分は特に断熱層が厚くされている。また温度切替区画部19から吸気口52に戻る空気が第4区画部18の中の空気に混じらないよう、戻り通路75は第4区画部18から独立している。
Since the
なお、吐出ダンパ67と戻りダンパ76を閉じ、ファン68を運転すると、温度切替区画部19の中で空気が循環する。この状態でヒータ69に通電すると、温度切替区画部19の温度を、チルド温度をはるかに超える50〜80℃といった高温にすることができる。このような高温では腐敗菌の増殖が抑えられるので、食品その他を保温状態で衛生的に貯蔵することができる。
When the
第1区画部15と第2区画部16に対しては冷気通路54を通じファン56より冷気が送り込まれるが、その冷気が第1区画部15と第2区画部16を冷却しすぎることにならないように、冷気量は吐出ダンパ55によって調整される。冷気は冷気通路54から上り冷気通路54Uに入り、その中を上昇しつつ冷気吐出口57から第2区画部16に吹き出す。冷気吐出口57は隔離区画部16aより上の空間に上下方向に間隔を置いて複数形成されているので、その空間は均一に冷却される。
Cold air is sent from the
冷気の一部は上り冷気通路54Uの上端付近で横方向冷気通路61に入り、冷気吐出口62から吹き出す。冷気吐出口62は垂直方向仕切り部12から所定距離離れた場所に設けられているので、冷気吐出口57が吐出する冷気と、冷気吐出口62が吐出する冷気により、隔離区画部16aより上の空間は均一に冷却される。冷気吐出口62が水平方向に間隔を置いて2個形成されているので、均一冷却の働きは一層強まる。横方向冷気通路61の下流側、すなわち右側の冷気吐出口62の開口面積を左側のものより大きくしておけば、第2区画部16の左側部分と右側部分の温度均一化を一層促進することができる。
A part of the cool air enters the transverse
上り冷気通路54Uの上端に達した冷気は水平連絡通路54Hを経て下り冷気通路54Dに入る。そして下り冷気通路54Dの中を下降しつつ冷気吐出口58から第1区画部15に吹き出す。冷気吐出口58は上下方向に間隔を置いて複数形成されているので、第1区画部15は均一に冷却される。
The cold air that has reached the upper end of the upstream
冷気は、上り冷気通路54Uを上昇するに従い左右の区画部に間接的に冷熱を放出する。逆に言えば温熱を受け取るので、下り冷気通路54Dに入る冷気は上り冷気通路54Uに入ったばかりの頃よりも温度が上昇している。このため、第1区画部15の温度は第2区画部16の温度より高くなる。
The cool air indirectly releases cool heat to the left and right compartments as it goes up the ascending
このように、垂直方向仕切り部12の内部に冷気通路を設けたことにより、これまで顧みられなかった垂直方向仕切り部12の内部空間を有効活用し、第1区画部15及び第2区画部16の奥行きを拡大できる。また垂直方向仕切り部12内には、低温側蒸発器132で冷却された冷気を上に上げる上り冷気通路54Uと、上に上がった冷気を下に下ろす下り冷気通路54Dとを形成し、第2区画部16には上り冷気通路54Uから冷気を供給し、第1区画部15には下り冷気通路54Dから冷気を供給するから、流動過程で自然に生じる冷気の温度上昇を利用して、第2区画部16と第1区画部15とで温度を異ならせることができる。
Thus, by providing the cold air passage inside the
図7には垂直方向仕切り部12の詳細構造が示されている。垂直方向仕切り部12は垂直方向仕切り部前方部分12Aと垂直方向仕切り部後方部分12Bにより構成される。垂直方向仕切り部前方部分12Aは断熱体170を左シェル171Lと右シェル171Rで挟んだ構造であり、垂直方向仕切り部後方部分12Bは断熱体172を左シェル173Lと右シェル173Rで挟んだ構造である。断熱体170、172はスチロールやウレタンなどの樹脂を発泡させたものである。左シェル171L、右シェル171R、左シェル173L、右シェル173Rはポリプロピレンやポリスチレンなどの樹脂により形成される。左シェル171Lと右シェル171R、左シェル173Lと右シェル173Rは爪係合やねじ止め、接着などにより互いに結合される。
FIG. 7 shows the detailed structure of the
垂直方向仕切り部前方部分12Aの前面はカバー174で覆われる。カバー174はカラー鋼板からなり、言うまでもなくこれは磁性体なので、第1断熱扉20及び第2断熱扉21の裏面に取り付けた磁石入りのガスケットがぴったりと吸着する。これにより、第1断熱扉20と第2断熱扉21の密閉性が向上する。カバー174の左シェル171Lと右シェル171Rに対する結合も、爪係合やねじ止め、接着などにより行われる。
The front surface of the vertical
カバー174の裏面に近接して、配管152が配置されている。配管152は、断熱体170に形成された凹部175の中に配置されている。配管152はカバー174に直接接触させても良いし、カバー174の裏面にブチルゴムシートを貼り付け、このブチルゴムシートを介してカバー174に接触させても良い。ブチルゴムシートはカバー174の取り付けの補強にもなる。
A
ここまで説明した垂直方向仕切り部12の形成手法は、水平方向仕切り部11、14と垂直方向仕切り部13の形成にも適用される。
The formation method of the
断熱体172には、左シェル173Lに面する側に、上り冷気通路54U、水平連絡通路54H、及び下り冷気通路54Dをかたどった凹部176が形成される。この凹部176を左シェル173Lで覆うことにより、上り冷気通路54U、水平連絡通路54H、及び下り冷気通路54Dが形成されるものである。
In the
上り冷気通路54Uを外部から隔てるのは左シェル173Lのみである。従って、上り冷気通路54Uを通る冷気で左シェル173Lの表面が冷却され、そこに結露の可能性が生じるが、図6に見られるように、この部分は機械室46の右側隔壁46aに密着しているため、結露は防止される。なお、左シェル173Lと右側隔壁46aの間に空気が入り込むと、空気中の水分が結露するので、この箇所に空気が入り込まないようにシール材(例えばブチルゴム、シリコンゴム、軟質ウレタン発泡体等)でシールしておくとよい。
Only the
水平連絡通路54Hのうち、右側隔壁46aから外れる部分と、下り冷気通路54Dについては、外部から隔てるのが左シェル173Lだけということになると、左シェル173Lの表面に結露が発生する。そこで、これらの箇所については左シェル173Lの裏側に断熱体177を配置し、水平連絡通路54Hと下り冷気通路54Dを通る冷気が左シェル173Lに接触しないようにする。
Condensation occurs on the surface of the
断熱体177を配置する結果、下り冷気通路54Dは多少右側にずれる。その分、右シェル173Rとの間の断熱体172の厚さが薄くなるが、下り冷気通路54Dを流れる冷気は上り冷気通路54Uを流れる冷気に比べ温度が上昇しているので、問題は少ない。
As a result of arranging the
上り冷気通路54Uについても、必要があれば断熱体177に相当する断熱体を設ける。例えば右側隔壁46aから外れるような箇所が生じたような場合がこれに該当する。
The upstream
また、本実施形態のように、第1区画部15の容積が第2区画部16の容積に比べて大幅に小さい場合は、第1区画部15に供給する冷気量を第2区画部16に供給する冷気量より少なくできる。すなわち下り冷気通路54Dの断面積を上り冷気通路54Uの断面積より小さくできる。下り冷気通路54Dの断面積を冷気通路54Uの断面積よりも小さくするにあたり、下り冷気通路54Dの左右方向の幅を圧縮して断面積縮小を図ることとすれば、右シェル173Rとの間の断熱体172の厚さを回復させることができる。
Moreover, when the volume of the
冷気通路54を流れる冷気は、上り冷気通路54Uに入る手前で一部が横方向冷気通路59に入る。横方向冷気通路59に入った冷気は水平方向に間隔を置いて配置された2個の冷気吐出口60からケース33内へ吹き出し、隔離区画部16a内にあるケース33内を均一に冷却する。冷気通路59から吹き出す冷気の量を調整することにより、隔離区画部16aの温度をそれより上の空間より低くし、例えば庫内温度0℃、−3℃といったチルド室や氷温室として隔離区画部16aを使用することができる。冷気量の調整は、横方向冷気通路59の断面積の設定、冷気吐出口60の開口面積の設定、あるいは横方向冷気通路59へのダンパの設置などといった手法で実現できる。
A part of the cold air flowing through the
隔離区画部16b内のケース34の周囲には、特にその下側には、比較的温度が高くなった第1区画部15からの戻り空気と第2区画部16からの戻り空気が流れる。第1区画部15からの戻り空気と第2区画部16からの戻り空気が流れることにより、隔離区画部16bの温度低下は小さく、例えば内部温度が5℃といったレベルになる。そのため、隔離区画部16bは野菜貯蔵空間として利用することができる。また、仕切カバー35はケース34の上面開口部をぴったりと閉ざすものであり、これによりケース34内の食品の水分蒸発が抑制される。そのためケース34の内部は野菜貯蔵に一層適した空間となる。
Return air from the
なお、第2区画部16からの戻り空気の一部を仕切カバー35の上面とケース33の下面の間の隙間に流すようにすれば、比較的温度が高くなった戻り空気による空気断熱の効果により、隔離区画部16aがチルド室や氷温室に設定されていたとしても、その低温が隔離区画部16bにまで伝わりにくくなり、ケース34内の野菜の凍結防止に役立つ。断熱効果を高めるため、断熱材を貼り付けるなどして仕切カバー35に断熱層を形成してもよい。
In addition, if a part of the return air from the
低温部を下に置き、高温部を上に置くことにより、冷却サイクルと放熱サイクルを無理・無駄なく分離できるという効果は、スターリング冷却装置以外の冷却装置でも享受できる。例えばペルチエ素子を用いた冷却装置の場合、低温ヘッド112や低温側蒸発器132をペルチエ素子の低温部に置き換え、高温ヘッド111や高温側凝縮器122をペルチエ素子の高温部に置き換えることにより、同様の効果を得ることができる。
The effect that the cooling cycle and the heat dissipation cycle can be separated without excessive or waste by placing the low temperature portion on the bottom and the high temperature portion on the top can also be enjoyed by a cooling device other than the Stirling cooling device. For example, in the case of a cooling device using a Peltier element, the
HC冷媒等の冷媒を用いる冷凍サイクルであって、圧縮機、凝縮器、冷媒管、膨張弁、キャピラリーチューブ、蒸発器等を備えたものを冷却装置とする場合も同様のことが言える。圧縮機や凝縮器等の発熱部を機械室46に置き、庫内にはキャピラリーチューブの一部や蒸発器を置くこととすれば、断熱筐体10の上部背面に発熱部があるため、熱が上方に逃げやすくなり、収納室への熱の影響も少なくなり、エネルギーロスの少ない冷却庫が得られる。
The same applies to a refrigeration cycle that uses a refrigerant such as HC refrigerant and that includes a compressor, a condenser, a refrigerant pipe, an expansion valve, a capillary tube, an evaporator, and the like as a cooling device. If a heat generating part such as a compressor or a condenser is placed in the
また、凹部状の機械室を断熱筐体の背面上部に設けることによる効果は、スターリング冷凍機を搭載する冷却庫に特有のものではない。HC冷媒等の冷媒を用いた圧縮機タイプの冷却装置でも、機械室の収納室への突き出しを小さくし、容積効率の良い冷却庫を得ることができる。機械室に圧縮機を置き、凝縮器や冷媒配管を断熱筐体の天井部の一部に設けることとすれば、機械室の収納室への突き出しは更に小さくなり、収納室の有効内容積が増す。 In addition, the effect of providing the concave machine room on the upper back surface of the heat insulating housing is not unique to a refrigerator equipped with a Stirling refrigerator. Even in a compressor type cooling device using a refrigerant such as HC refrigerant, the protrusion of the machine room to the storage chamber can be reduced, and a cooler with good volumetric efficiency can be obtained. If a compressor is placed in the machine room and a condenser or refrigerant pipe is provided on a part of the ceiling of the heat insulating housing, the protrusion of the machine room to the storage room is further reduced, and the effective internal volume of the storage room is reduced. Increase.
上記の実施形態と異なり、冷却装置の一切を断熱筐体の下部に、具体的には仕切り部の下部以下のレベルに配置する構成とすることも可能である。上り冷気通路に冷気を供給するという点では、この構成でも特に不都合はない。 Unlike the above-described embodiment, it is also possible to adopt a configuration in which all of the cooling device is arranged at the lower part of the heat insulating casing, specifically at a level below the lower part of the partition part. This configuration is not particularly inconvenient in terms of supplying cool air to the upstream cool air passage.
図9に示すように、低温側凝縮器131と低温側蒸発器132を接続する二次冷媒配管133は低温側蒸発器131の外周部から水平方向に延び出し、それから下方へと直角に曲がる。すなわち二次冷媒配管133はスターリング冷凍機110の中心軸の延長線上にはない。また図12に示すように、及び図5と図6より見てとることができるように、低温側蒸発器132の重心もスターリング冷凍機110の延長線上にはない。このため、スターリング冷凍機110が軸方向に振動すると、その振動は二次冷媒配管133の曲げ応力に変換されることになり、二次冷媒配管133が自身の曲がりで振動を吸収するから、低温側蒸発器132の振動を低減できる。これにより、断熱筐体10の低振動化、低騒音化がもたらされる。
As shown in FIG. 9, the secondary
続いて図9に基づき、低温ヘッド112と二次冷媒配管133の防振断熱構造を説明する。
Next, a vibration-proof and heat-insulating structure of the low-
低温ヘッド112、低温側凝縮器131、及び低温側凝縮器131から導出された二次冷媒配管133の一部を断熱材180が取り巻く。断熱材180は均質ではなく、最外層の断熱材180aとその内側の断熱材180bの2層からなる。最外層の断熱材180aは硬質断熱材であり、コスト面から発泡スチロールが好適する。内側の断熱材180bは発泡ウレタンである。
The
断熱材180を形成するにあたっては、何個かのパーツに分かれた断熱材180aを組み立てて低温ヘッド112、低温側凝縮器131、及び低温側凝縮器131から導出された二次冷媒配管133の一部を囲み、断熱材180aの内部でウレタンを発泡させる。断熱材180aの内部の空間は発泡ウレタンで充填され、発泡ウレタンが硬化することにより断熱材180aの各パーツも接着固定される。断熱材180aの肉厚はウレタンの発泡圧に耐え得る程度に設定しておく。硬化した発泡ウレタンは硬質なので、断熱材180の全体が硬質断熱材となる。
In forming the
二次冷媒配管133を取り巻く断熱材181は、最外層をなす発泡スチロール製の断熱材181aで二次冷媒配管133を囲むところまでは断熱材180と同様であるが、断熱材181aと二次冷媒配管133の隙間に配置する断熱材181bの種類が異なる。それはウレタンでなく弾性を有する発泡ポリエチレンシート(ポリエチレンフォーム)である。発泡ポリエチレンは低温でも弾性を保つので、二次冷媒配管133の振動を低減するのに好適する。断熱材181aの肉厚は、断熱筐体10形成時のウレタン発泡圧に耐え得る程度に設定しておく。
The
配管作業にロウ付け工程が含まれ、二次冷媒配管133が高温になる場合は、発泡ポリエチレンに代え、難燃性のEPDM(エチレン−プロピレン)ゴム発泡体や、NBR(ニトリル−ブタジエン)ゴム発泡体を用いるのがよい。難燃性発泡材料は高価なので、二次冷媒配管133のうちロウ付け箇所に近い部分のみ難燃性発泡材料で取り巻き、それ以外の部分には発泡ポリエチレンを用いることとしてもよい。
If the piping work includes a brazing process and the secondary
断熱材181aに発泡樹脂を充填することにより、断熱材181の内部で空気の対流が生じる余地がなくなり、断熱性が向上する。また発泡ポリエチレンも、EPDMゴム発泡体もNBRゴム発泡体も、それぞれ弾性を備えるので、最外層が発泡スチロールではあるものの、断熱材181の内部(冷凍サイクルの部品付近)は全体として相応の弾性を備えることになる。
By filling the
断熱筐体10には、二次冷媒配管133を通す貫通穴182が形成される。貫通穴182の箇所で、断熱材181aの内径は断熱材181bの外径より少し小さい。弾性のある内側の断熱材181bは外側の硬質断熱材181aで押しつぶされる形になり、内側の断熱材181bの外面は外側の断熱材181aの内面に圧着して、気密・液密の状態が得られる。これにより断熱筐体10の断熱性能が向上し、また断熱筐体10の内部に結露水等が浸入するのを防ぐことができる。なお断熱材181aの外面は、断熱筐体10の内部でウレタンを発泡させたときに発泡ウレタンが密着してシールされるので、そこから湿気や水分が侵入することはない。
A through
低温ヘッド112、低温側凝縮器131、及び低温側凝縮器131から導出された二次冷媒配管133の一部を取り巻く断熱材180と、二次冷媒配管133を取り巻く断熱材181とは互いに分離しているので、断熱材を経由する断熱筐体10への振動伝達が少なくなり、冷却庫1の低振動、低騒音化を図ることができる。
The
断熱材180と断熱材181の間には隙間が存在し、二次冷媒配管133を取り巻く断熱層の厚さが不足する。断熱材181bのはみ出しを大きくし、隙間がすっかり埋め尽くされるようにすることも考えられるが、加工が煩雑になり、コストアップを招く。そこで、この隙間箇所に弾性断熱材183を充填する。弾性断熱材183は独立気泡の軟質断熱材、例えば発泡ポリエチレンで形成し、その片面に粘着加工を施して、断熱材181bの表面に貼り付けるようにするとよい。このようにすれば、断熱材180と断熱材181を防振の観点から分離状態に保ちつつ、その隙間の部分から外部の熱が侵入して冷却性能を損なうのを防止できる。
There is a gap between the
弾性断熱材183は、断熱材181bの露出した表面には容易に貼り付けることができるが、断熱材180aと断熱材181aの側面に貼り付けるのは難しく、これらの境界面から外気が浸入するのを完全に防ぐことはできない。そこでこれを補うため、断熱材180、181と弾性断熱材183を包含する形で、それらの外面に防水帯184を巻き付け、シールする。防水帯184としては水分透過の少ない弾性材料のフィルム、例えば厚さ0.5mm程度のブチルゴムテープなどが適する。防水帯184を粘着テープの形に加工しておくと作業に便利である。
The elastic
このように断熱材180と断熱材181の間の隙間の箇所を防水帯184でシールしたことにより、そこから外気が侵入するのを防ぐことができる。隙間の部分には断熱厚さの不足した部分、例えば断熱材181bで包まれただけの二次冷媒配管133が露出する
ことがある。このような部分に外気が絶えず供給されると、連続的に結露が生じる。結露水は断熱材181aと断熱材181bの間など、微細な間隙にも浸透し、長期的にはカビの発生といった問題をもたらす。この隙間の箇所が防水帯184でシールされていれば、外気が侵入することはなく、結露水の問題を解決できる。
Thus, by sealing the gap portion between the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明は家庭用または業務用の冷却庫に広く利用可能である。 The present invention can be widely used in a refrigerator for home use or business use.
1 冷蔵庫
10 断熱筐体
100 冷却装置
110 スターリング冷凍機
111 高温ヘッド
112 低温ヘッド
120 高温側第1循環回路
121 高温側蒸発器
122 高温側凝縮器
123 二次冷媒配管
130 低温側循環回路
131 低温側凝縮器
132 低温側蒸発器
133 二次冷媒配管
150 高温側第2循環回路
151 熱交換器
160 防露部
180、181 断熱材
182 貫通穴
183 弾性断熱材
184 防水帯
DESCRIPTION OF
Claims (5)
低温ヘッドの上方に高温ヘッドが配置されるよう、前記断熱筐体の上部に縦置きに配置されたスターリング冷凍機と、
前記高温ヘッドに熱接続された高温側蒸発器及びこれに接続された高温側凝縮器と、
前記低温ヘッドに熱接続された低温側凝縮器及びこれに接続された低温側蒸発器を備えた冷却庫において、
前記低温側蒸発器は前記収納室の内部に配置され、前記断熱筐体を貫通する冷媒配管を介して前記低温側凝縮器に接続されるものであり、
前記冷媒配管及び低温側蒸発器は、いずれも前記スターリング冷凍機の中心軸延長線上から外れた位置に存在することを特徴とする冷却庫。 A heat-insulating housing having a storage chamber for storing an object to be cooled inside;
A Stirling refrigerator placed vertically on the upper part of the heat insulating housing so that a high-temperature head is arranged above the low-temperature head;
A high temperature side evaporator thermally connected to the high temperature head and a high temperature side condenser connected thereto;
In a refrigerator having a low temperature side condenser thermally connected to the low temperature head and a low temperature side evaporator connected to the low temperature side condenser,
The low-temperature side evaporator is disposed inside the storage chamber, and is connected to the low-temperature side condenser via a refrigerant pipe penetrating the heat insulating housing.
The refrigerant pipe and the low-temperature side evaporator are both located at positions deviating from the central axis extension line of the Stirling refrigerator.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007035682A JP2008196835A (en) | 2007-02-16 | 2007-02-16 | Refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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-
2007
- 2007-02-16 JP JP2007035682A patent/JP2008196835A/en active Pending
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