JP2011099645A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】庫内の水分は冷却器に霜となって着霜し、除霜運転に伴って庫外に排出されるので、庫内の水分量が減少し、貯蔵室の湿度制御が困難になる。
【解決手段】デシカントロータ３７を冷却器流入風路３８と、冷却器吐出風路３９との間を回転駆動させることで、連続的に水分の吸着・脱着を行わせ、冷却器３１に水分が着霜するのを抑制し、除霜運転に伴う庫内水分量の減少を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿度調整機能を備えた冷蔵庫に関するものである。

従来、この種の冷蔵庫は、野菜の保存において、野菜中の水分蒸散を抑えるため、デシカントロータを用いて、野菜室内を高湿環境に維持している（例えば、特許文献１参照）。

図４〜図８は特許文献１に記載された従来の冷蔵庫を示すものである。図４は前方から見た斜視図、図５は図４に示すＡ−Ａ’線における断面図および冷媒配管の模式図、図６、図７は図４おけるＢ−Ｂ’線における断面図、図８はデシカントロータの拡大図である。

図４において、冷蔵庫１は、最上部に配置された冷蔵室１００と、冷蔵室１００の下方には並行に配置された切替室４００および製氷室５００と、切替室４００および製氷室５００の下に配置された野菜室３００と、野菜室３００の下に配置された冷凍室２００と、から構成されている。

切替室４００は冷凍温度帯（約−１２〜−２２℃）から冷蔵温度帯（約０〜５℃）に切替ができる。全容量４５０Ｌクラスの冷蔵庫において、各室の容量は冷蔵室が２４０Ｌ、冷凍室が８０Ｌ、野菜室が９０Ｌ程度である。

図５において、冷蔵室１００と製氷室５００との間および冷蔵室１００と切替室４００との間は、断熱材が充填された仕切り２で区切られている。製氷室５００と野菜室３００との間および切替室４００と野菜室３００との間は、仕切り３で区切られている。同様に、野菜室３００と冷凍室２００との間は、仕切り４で区切られている。

冷蔵庫の断熱箱体は鋼板の外箱５（筐体に同じ）と、合成樹脂製の内箱６と、これら両者間に充填された断熱材７と、で形成されている。

冷蔵庫１の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機８と、冷媒が凝縮する凝縮器９と、冷媒を減圧する絞り装置１０と、冷媒が蒸発する冷却器１１とを有し、圧縮機８と凝縮器９と絞り装置１０と冷却器１１とが、この順序で直列に接続されている。そして、冷却器１１は、野菜室３００の背面に配置されている。

図５において、野菜室３００の背面には断熱材によって形成された仕切り１２が配置され、仕切り１２と冷却器１１との間には、冷凍風路用の仕切り１３が配置され、仕切り１２と仕切り１３とに挟まれて冷凍室２００への流入風路が形成されている。また、冷却器１１の上側にはファン１４が配置される。

したがって、ファン１４によって送られてきた空気のうちの下方に向かう空気は、仕切り１
２と仕切り１３の間の風路を通って冷凍室２００に入った後、冷凍室２００の背後に形成された戻り風路を経由して冷却器１１に流れる。

また、野菜室３００の背面に配置された断熱仕切り１２は、製氷室５００および切替室４００の背面まで伸びており、断熱仕切り１２の上端縁と仕切り２との隙間が、切替室４
００および製氷室５００への流入風路を形成している。

また、冷蔵室１００の背面には冷蔵風路用の仕切り１５が設けられ、仕切り１５に形成された貫通孔が冷蔵流入風路を形成している。そして、各部屋への風路には風を制御するために、冷蔵風路開閉弁１６、冷凍風路開閉弁１７、切替風路開閉弁１８、製氷風路開閉弁（図示しない）が設置されている。

したがって、ファン１４によって送られた空気のうちの上方に向かう空気は、冷蔵風路開閉弁１６、冷凍風路開閉弁１７、切替風路開閉弁１８、あるいは製氷風路開閉弁（図示しない）の開閉または開度調整によって、冷蔵室１００、切替室４００あるいは製氷室５００に、適時適量が選択的に流れ込む。

図６および図７において、冷蔵室１００から流出した空気（戻り空気）は切替室４００の背面を通って下降し、野菜室３００を経由して（図６参照）、または経由しないで（図７参照）、野菜室３００の背面の戻り風路を通って冷却器１１へ戻る。そして、野菜室３００の流入出口には、水分を吸脱着するデシカントロータ１９が設けられて、デシカントロータ１９前の風路にヒータ２４が設けられている。

図８において、デシカントロータ１９は、回転軸２３の側面に対向して第一デシカント板２０および第二デシカント板２１が設置され、これらと９０°の位相差をもって回転軸２３の側面に対向して切替板２２ａ、２２ｂ（以下、まとめて「切替板２２」と称す）が設置されている。回転軸２３は野菜室３００の流入出口の高さ方向の中央に、軸心を水平にして配置されている。

そして、第一デシカント板２０および第二デシカント板２１（両者によって平面が形成される）は、野菜室３００の流入出口の略全面積を覆うことができ、このとき、切替板２２ａまたは切替板２２ｂは、野菜室３００の背面の戻り風路を塞ぐことができるものである（図６参照）。

また、切替板２２ａおよび切替板２２ｂ（両者によって平面が形成される）は、野菜室３００の流入出口の略全面積を覆うことができ、このとき、第一デシカント板２０または第二デシカント板２１は、野菜室３００の背面の戻り風路を塞ぐことができるものである（図７参照）。

さらに、回転軸２３の回転角度に応じて、野菜室３００に流入する風量（野菜室３００背面の戻り風路を直接通過する風量に同じ）が調整自在であるから、第一デシカント板２０および第二デシカント板２１を通過する風量もまた調整自在である。

特開２００８−２５６２５７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、冷蔵室から野菜室へ流れる空気によって水分調整手段の水分が脱着され、野菜室から冷却器へ流れる空気によって水分調整手段に水分が吸着されるので、野菜室の湿度制御は可能となるが、運転時間と共に庫内の水分は、冷却器に霜となって着霜するので、庫内水分量は減少していく。

そのため、冷蔵室の空気から水分を調達するだけでは、十分な水分量を得られなくなり
、冷蔵室に限らず冷凍室、製氷室、切替室からも水分を調達する必要があり、それを実現するには、冷蔵室だけでなく冷凍室、製氷室、切替室から冷却器に戻る空気中の水分を水分調整手段で吸着させなければならず、複数の水分調整手段が必要となり、庫内収納容量の減少、あるいは、コストアップに繋がる。

また、長時間、扉の開閉がなければ、庫外の空気より庫内に水分が補給されず、庫内の水分は冷却器に霜となって着霜し、除霜運転に伴って庫外に排出されるので、庫内の水分量が極端に減少し、野菜室の湿度制御が不可能となる課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、庫内の湿度を適切に維持しながら、庫内の水分量が減少するのを防止し、冷却器の着霜を抑制した冷蔵庫を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、冷却器から冷蔵室、製氷室、切替室、野菜室、冷凍室の各室へ送られる空気吐出口において、空気に水分を脱着させる水分調整手段を設け、前記冷蔵室、前記製氷室、前記切替室、前記野菜室、前記冷凍室から前記冷却器に戻る空気戻り口において、空気の水分を吸着する水分調整手段を設け、前記水分調整手段を円筒形状で円筒中心に回転軸を設け、前記冷却器の空気戻り口と、前記冷却器の空気吐出口との間を回転駆動させることで、連続的に水分の吸着・脱着を行わせることとしたものである。

これによって、冷却器に戻る空気を水分調整手段により吸着・除湿した後に冷却器に送ることが可能となり、冷却器に空気中の水分が着霜するのを抑制し、除霜運転に伴い庫内の水分量が庫外へ排出されるのを防止すると共に、冷却器を通過した後の空気に水分調整手段により水分を脱着・加湿するので、庫内は扉の開閉がなくても、ある一定レベル以上の湿度を維持することができる。

本発明の冷蔵庫は、庫内の水分量を維持しながら、冷却器に霜がつくのを抑制することができるので、庫内に収納された食品が乾燥するのを防止し、冷却器の除霜運転回数を低減することができる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の要部模式図 本発明の実施の形態２における冷蔵庫の要部模式図 本発明の実施の形態３における冷蔵庫の要部模式図 従来の冷蔵庫の斜視図 図４に示すＡ−Ａ’線における断面図 図４に示すＢ−Ｂ’線における断面図 図４に示すＢ−Ｂ’線における断面図 従来のデシカントロータの拡大図

第１の発明は、空気を冷却する冷却器と、空気を循環させる空気循環手段とを有する冷蔵庫において、前記冷却器から貯蔵室へ送られる空気吐出口において、空気に水分を脱着させる水分調整手段を設け、前記貯蔵室から前記冷却器に戻る空気戻り口において、空気の水分を吸着する水分調整手段を設け、前記水分調整手段を円筒形状で円筒中心に回転軸を設け、前記冷却器の空気戻り口と、前記冷却器の空気吐出口との間を回転駆動させることで、連続的に水分の吸着・脱着を行わせるものであり、冷却器に戻る空気を除湿するの
で、冷却器に霜がつくのを抑制できると共に、除湿した水分を冷却器を通過して送出される空気に加湿するので、庫内に収納された食品が乾燥するのを防止しつつ、冷却器の除霜運転回数を低減することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記冷却器の空気戻り口と、前記冷却器の空気吐出口が、同一平面上となるよう、風路を構成したものであり、水分調整手段を簡素で安価な平面状に形成することができ、配置構成においても無駄なスペースの発生を防止し、組立作業を簡素化でき、製造コストを抑制することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記空気戻り口から流入する空気を、前記冷却器の全面に渡って供給し熱交換させるよう設けた冷却器流入風路と、前記冷却器で冷却された空気を、前記冷却器の背面側全面から吐出されるように設けた冷却器吐出風路を備えたことにより、冷却器全体で空気との熱交換を行うため、熱交換効率が大幅に向上し、省エネルギー化が図れる。

第４の発明は、特に第３の発明において、前記冷却器吐出風路の隣に、庫内吐出風路を設け、前記庫内吐出風路を構成する壁と、前記冷却器吐出風路を構成する壁とを一体的に構成したものであり、冷却器吐出風路と庫内吐出風路の形成を簡単に精度良く製作することが可能となる。

第５の発明は、特に第４の発明において、前記庫内吐出風路の壁と、前記冷却器吐出風路の壁を介して、冷却器を通過した直後の冷気と、庫内吐出風路内の空気を熱交換することにより、水分調整手段を通過して庫内吐出風路に流入してくる空気の温度を冷却器を通過した直後の冷気とほぼ同一温度にして、庫内へ吐出される空気が昇温するのを防止できる。

第６の発明は、特に第１から第５のいずれか１つの発明において、前記水分調整手段が、内部に粒状のシリカゲルを配合したデシカントロータとしたことにより、水分調整手段にデシカントロータの汎用品を使用することができ、低価格で安定した性能を得ることができる。

第７の発明は、特に第１から第５のいずれか１つの発明において、前記水分調整手段が、分離膜としたもので、水分調整手段の厚みを薄くすることができ、小型化が可能で庫内容量の減少を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫の要部模式図を示すものである。

図１において、冷却器３１を通過した空気は吐出側ファン３２により空気吐出口３３から冷蔵庫庫内の各貯蔵室へ送出され、戻り側ファン３４により庫内を循環した空気は空気戻り口３５より冷却器３１へ回帰する。水分調整手段であるデシカントロータ３７は、内部に粒状のシリカゲルを配合したもので、円筒形状で円筒中心に回転軸が設けられ、空気吐出口３３と空気戻り口３５の間をモータ３６により回転可能に構成されている。
図１では空気吐出口３３と空気戻り口３５は同一平面上に構成されているが、デシカントロータ３７を冷却器流入風路３８、並びに冷却器吐出風路３９内に配設する場合は、必ずしも同一平面上に構成しなくともよい。断熱壁４０は冷却室４１内の空間を外部の熱から断熱するよう構成されており、仕切断熱壁４２は冷却器流入風路３８と冷却器吐出風路３
９内の空気間の熱交換を抑制するものである。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

まず、戻り側ファン３４を駆動させることによって、庫内空気を空気戻り口３５よりデシカントロータ３７の吸着側へと導き、庫内空気の水分をデシカントロータ３７に吸着させることによって庫内空気を除湿する。除湿された庫内空気は冷却器流入風路３８を通って、冷却器３１へと供給される。このとき、冷却器３１の近傍にある戻り側ファン３４の勢いのある送風により、庫内空気が冷却器３１の全面に渡って供給されるので、冷却器３１下部に庫内空気が集中して、冷却器３１下部に着霜が集中し、冷却器の熱交換効率が低下するという事態を防止することができる。また、冷却器３１へ導かれた庫内空気は、除湿されているので冷却器３１での熱交換に伴う着霜が大幅に低減される。

冷却器３１で冷却された庫内空気は、デシカントロータ３７の脱着側に供給され、デシカントロータ３７から水分が脱着されて加湿される。ここで、デシカントロータ３７は吸着側で庫内空気の水分を吸着した後、モータ３６で回転されて脱着側へと移動し、水分を含んだデシカントロータ３７から冷却後の庫内空気へ水分を戻すもので、庫内空気の水分を減少または増加させることなく冷却器３１に乾燥した庫内空気を送り込み、冷却器３１での着霜を最大限に抑制するものである。

加湿された庫内空気は、吐出側ファン３２により空気吐出口３３から庫内へと送出される。庫内へ送出された空気は、加湿されており、ある一定以上の湿度を維持しているので、庫内の食品等から水分を奪うことによる鮮度の低下を防止でき、さらには、外気等から庫内空気に水分を付加していないので、庫内で水分が結露するという事態も発生しない。

また、戻り側ファン３４とは別に吐出側ファン３２を設けている理由は、冷却器３１で冷却された空気を水分を含んだデシカントロータ３７の脱着側を通過させる必要があり、若干、空気抵抗が増加する場合があるのと、庫内に空気を循環させるため風速を増加する必要があるためである。しかしながら、ファンの能力を選定し、戻り側ファン３４、あるいは吐出側ファン３２のいずれか一方のファンを省略することも可能である。

また、冷却室４１は、断熱壁４０によって外部と熱的に遮蔽されており、仕切断熱壁４２は、冷却器流入風路３８と冷却器吐出風路３９内の空気が、互いに熱交換するのを防止するものである。

また、内部に粒状のシリカゲルを配合したデシカントロータとしたことにより、水分調整手段にデシカントロータの汎用品を使用することができ、低価格で安定した性能を得ることができる。

なお、水分調整手段は、分離膜としたものでもよく、水分調整手段の厚みを薄くすることができ、小型化が可能で庫内容量の減少を抑制できる。

以上のように、本実施の形態においては、水分調整手段であるデシカントロータ３７は、円筒形状で円筒中心に回転軸が設けられ、空気吐出口３３と空気戻り口３５の間をモータ３６により回転可能に構成されており、冷却器３１へ導かれる庫内空気を除湿し、冷却器１で冷却された庫内空気を加湿して庫内へ供給するので、冷却器３１の着霜を大幅に低減できると共に、庫内空気の乾燥を防止することができる。また、冷却器３１の除霜時間も短縮されるので、除霜運転中の庫内食品の温度上昇を抑制することができ、冷蔵庫の効率も向上できる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態の冷蔵庫の要部模式図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

図２において、庫内空気は、デシカントロータ３７を通過して除湿され、第１通路５１内を流れて冷却器３１へと導かれる。冷却器３１で冷却された庫内空気は、第２通路５２内を流れてデシカントロータ３７へと導かれる。デシカントロータ３７により加湿された庫内空気は、上下方向に反転して第３通路５３内を流れて庫内へ供給される。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

まず、第１通路５１は、冷却器流入風路３８と冷却室４１を包括したものであり、冷却器３１の全面に渡って除湿された庫内空気を供給し、冷却器３１の能力が最大限に発揮されるようにしている。冷却器３１で高効率な熱交換をした庫内空気は、第２通路５２内を流れてデシカントロータ３７に導かれる。デシカントロータ３７で加湿された庫内空気は上下方向に反転し、第３通路５３内を通過して、庫内へと供給される。
このとき、第３通路５３と第２通路５２内の空気を熱交換させることにより、冷却器３１で冷却された庫内空気が、デシカントロータ３７を介し第３通路５３内を通過する過程で、わずかに昇温するのを抑制できる。具体的には、第３通路を構成する庫内側の壁と第２通路を構成する背面側の壁を一体的に構成することにより、第３通路内の空気と第２通路内の空気を、一体的に構成した壁を介して熱交換させる。好ましくは、一体的に構成する壁を熱伝導の高いアルミニウム等の金属で構成するのが良い。

以上のように、本実施の形態においては、冷却器３１への庫内空気の流入・流出の通路として、第１通路５１、第２通路５２、第３通路５３を設けたことにより、第２通路５２から送出された冷気を、第３通路５３で上下方向に反転させると共に、第３通路内の空気が昇温することを防止できる。これにより、冷却効率を低下させないで、従来の冷蔵庫と同様に、冷却器の下方を流入側、冷却器の上方を送出側とすることができ、従来の冷蔵庫に複雑な改造を加える事なく、容易に組み込むことが可能となる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態の冷蔵庫の要部模式図である。なお、実施の形態１及び２と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

図３において、デシカントロータ３７の脱着側に高性能ファン６０が設けられ、第２通路５２と第３通路５３との間に仕切壁６１が設けられている。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

まず、庫内を循環した戻り空気は、高性能ファン６０によって空気戻り口３５より第１通路５１に導かれる。そして、デシカントロータ３７を通過する過程で除湿され冷却器３１へと供給される。冷却器３１で冷却された冷気は高性能ファン６０によって第２通路５２内を流れデシカントロータ３７を通過する過程で加湿される。その後、第３通路５３内を流れて、空気吐出口３３より庫内へと供給される。このとき、仕切壁６１は熱伝導性に優れるアルミニウム等の金属で構成されているため、仕切壁６１を介して第２通路５２内の空気と第３通路５３内の空気が熱交換されるので、冷却器３１を通過してから空気吐出口３３で吐出されるまでの間の空気の温度上昇を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態においては、デシカントロータ３７の脱着側に高性能ファン６０を設け、第２通路５２と第３通路５３との間に仕切壁６１を設けたことにより、冷
却器３１への空気の供給と庫内への空気の送出とを、低消費電力で大風量が得られる１個の高性能ファンで行っているので、作業工程が簡素化され製造コストを低減できる。また、仕切壁６１を介して第２通路内の空気の冷熱を第３通路内の空気に与えるため、第３通路内の空気の温度上昇を抑制することができる。

なお、仕切壁６１とデシカントロータ３７との隙間、並びに、第１通路５１を形成している庫内側の壁とデシカントロータ３７との隙間は、空気のバイパス通路として残しておいても良いし、断熱テープ等の閉塞部材でシールしても構わない。また、仕切壁６１と第１通路５１を形成している庫内側の壁の一部または全てを、デシカントロータ３７の形状に合わせて円弧状に形成し、デシカントロータ３７との間の隙間を小さくしてもよい。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、庫内の湿度を適切に維持しながら、庫内の水分量が減少するのを防止し、冷却器の着霜も抑制できるので、庫内食品の乾燥防止、並びに、除霜回数の減少による消費電力の低減が可能となるので、家庭用または業務用の各種冷蔵庫等にも適用できる。

３１ 冷却器
３２ 吐出側ファン
３３ 空気吐出口
３４ 戻り側ファン
３５ 空気戻り口
３６ モータ
３７ デシカントロータ
３８ 冷却器流入風路
３９ 冷却器吐出風路
４０ 断熱壁
４１ 冷却室
５１ 第１通路（冷却器流入風路）
５２ 第２通路（冷却器吐出風路）
５３ 第３通路（庫内吐出風路）
６０ 高性能ファン
６１ 仕切壁

Claims (7)

1. 空気を冷却する冷却器と、空気を循環させる空気循環手段とを有する冷蔵庫において、前記冷却器から貯蔵室へ送られる空気吐出口において、空気に水分を脱着させる水分調整手段を設け、前記貯蔵室から前記冷却器に戻る空気戻り口において、空気の水分を吸着する水分調整手段を設け、前記水分調整手段を円筒形状で円筒中心に回転軸を設け、前記冷却器の空気戻り口と、前記冷却器の空気吐出口との間を回転駆動させることで、連続的に水分の吸着・脱着を行わせることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記冷却器の空気戻り口と、前記冷却器の空気吐出口が、同一平面上となるよう、風路を構成したことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記空気戻り口から流入する空気を、前記冷却器の全面に渡って供給し熱交換させるよう設けた冷却器流入風路と、前記冷却器で冷却された空気を、前記冷却器の背面側全面から吐出されるように設けた冷却器吐出風路を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
4. 前記冷却器吐出風路の隣に、庫内吐出風路を設け、前記庫内吐出風路を構成する壁と、前記冷却器吐出風路を構成する壁とを一体的に構成したことを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
5. 前記庫内吐出風路の壁と、前記冷却器吐出風路の壁を介して、冷却器を通過した直後の冷気と、庫内吐出風路内の空気を熱交換することを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
6. 前記水分調整手段が、内部に粒状のシリカゲルを配合したデシカントロータであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
7. 前記水分調整手段が、分離膜であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の冷蔵庫。