JP2012251682A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍システムの主たる放熱源となる主凝縮器と圧縮機を適正に配置し、冷却するための風路を確保することにより、筐体の吸熱負荷量を抑制しながら、長期間使用する際に懸念される圧縮機の耐久性低下や冷凍システムの性能低下の問題を回避することを目的とする。
【解決手段】冷蔵室１７の下方に冷凍室１８を配置するとともに、冷凍室１８の下方に主凝縮器２１とファン２３とを配置し、冷蔵室１７の上方に圧縮機１９を配置することにより、主凝縮器２１と圧縮機１９を離して配置することで相互の熱影響を抑制しながら、同一風路内で一個のファン２３を用いて同時に冷却することができるとともに、冷蔵室１７の近傍に圧縮機１９を配置することで筐体１２の熱負荷量を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍室と冷蔵室を有し、冷蔵室の下方に冷凍室を配置した冷蔵庫の省エネルギー化に関するものである。

冷凍室の使いやすさの観点から、冷蔵室の下方に冷凍室を配置した冷蔵庫がある。一方、強制空冷方式の凝縮器を筐体の下部に配置して放熱能力を高めることで、冷凍サイクルの高効率化を図る冷蔵庫がある。

さらに、省エネルギーの観点から、家庭用冷蔵庫においては、一個の蒸発器を用いて冷凍室と冷蔵室それぞれを単独で冷却することにより、冷凍サイクルの効率を高めた冷蔵庫が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、比較的空気温度の高い冷蔵室を冷却する際に冷凍室よりも高い蒸発温度で冷却することで、冷凍サイクルの効率を高めるものである。

以下、図面を参照しながら従来の冷蔵庫を説明する。

図６は、従来の冷蔵庫の縦断面図、図７は、従来の冷蔵庫の冷凍サイクル構成図、図８は、従来の冷蔵庫の温度センサおよび冷蔵室上部の温度挙動の模式図である。

図６および図７において、冷蔵庫１１は、筐体１２、扉１３、筐体１２を支える脚１４、筐体１２の下部に設けられた下部機械室１５、筐体１２の上方に配置された冷蔵室１７、筐体１２の下方に配置された冷凍室１８を有している。

また、冷凍サイクルを構成する部品として、冷凍室１８の背面側に収められた蒸発器２０、下部機械室１５内に納められた圧縮機５７と主凝縮器６１を有している。

また、下部機械室１５を仕切る隔壁２２、隔壁２２に取り付けられ主凝縮器６１を空冷するファン２３、圧縮機５７の上部に設置された蒸発皿５８、下部機械室１５の底板２５、背面板２６を有している。

また、主凝縮器６１の下方全体から外気を吸入するために底板２５に設けられた複数の吸気口６２、下部機械室１５の背面側に設けられた排出口６３、筐体１２の背面側にスペーサ６４を有し、冷蔵庫１１の背面が壁に押し付けられた場合に、スペーサ６４を背面の壁に接地することにより、下部機械室１５の排出口６３と筐体１２の上部を繋ぐ連通風路６５を確保する。

ここで、下部機械室１５は隔壁２２によって二室に分けられ、ファン２３の風上側に主凝縮器６１、風下側に圧縮機５７と蒸発皿５８を収めている。

また、冷凍サイクルを構成する部品として、主凝縮器６１の下流側に位置し、冷凍室１８の開口部周辺の筐体１２の外表面と熱結合された防露パイプ４５、防露パイプ４５の下流側に位置し、循環する冷媒を乾燥するドライヤ４６、ドライヤ４６と蒸発器２０を結合し、循環する冷媒を減圧する絞り４７を有している。

また、蒸発器２０で発生する冷気を冷蔵室１７と冷凍室１８に供給する蒸発器ファン５１、冷凍室１８に供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパー５２、冷蔵室１７に供給され
る冷気を遮断する冷蔵室ダンパー５３、冷蔵室１７に冷気を供給するダクト５４、冷凍室１８の温度を検知するＦＣＣ温度センサ５５、冷蔵室１７の温度を検知するＰＣＣ温度センサ５６を有している。

以上のように構成された従来の冷蔵庫について、以下にその動作を説明する。

ＰＣＣ温度センサ５６の検知する温度が所定値のＯＮ温度まで上昇すると、圧縮機５７を停止した状態で冷凍室ダンパー５２を閉とし、冷蔵室ダンパー５３を開として蒸発器ファン５１を駆動する。これによって、蒸発器２０とこれに付着している霜の低温の顕熱と霜の融解潜熱を利用して冷蔵室１７を冷却する（以下、この動作を「オフサイクル冷却」という）。

オフサイクル冷却の開始から所定時間後に、冷凍室ダンパー５４を閉とし、冷蔵室ダンパー５３を開として、圧縮機５７とファン２３、蒸発器ファン５１を駆動する。ファン２３の駆動によって、隔壁２２で仕切られた下部機械室１５の主凝縮器６１側が負圧となり複数の吸気口６２から外部の空気を吸引し、圧縮機５７と蒸発皿５８側が正圧となり下部機械室１５内の空気を複数の排出口６３から外部へ排出する。

一方、圧縮機５７から吐出された冷媒は、主凝縮器６１で外気と熱交換しながら一部の気体を残して凝縮した後、防露パイプ４５へ供給される。防露パイプ４５を通過した冷媒は冷凍室１８の開口部を暖めながら、筐体１２を介して外部に放熱して凝縮する。防露パイプ４５を通過した液冷媒は、ドライヤ４６で水分除去され、絞り４７で減圧されて蒸発器２０で蒸発しながら冷蔵室１７の庫内空気と熱交換して冷蔵室１７を冷却しながら、気体冷媒として圧縮機５７に還流する（以下、この動作を「ＰＣ冷却」という）。

このとき、冷蔵室１７の庫内空気が冷凍室１８よりも温度が高く、かつ、オフサイクル冷却によって蒸発器２０の温度が上昇しているため、ＰＣ冷却時は高い蒸発温度に速やかに到達することができる。

次に、ＰＣＣ温度センサ５６の検知する温度が所定値のＯＦＦ温度まで下降するか、あるいはＦＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＯＮ温度まで上昇すると、冷凍室ダンパー５２を開とし、冷蔵室ダンパー５３を閉として、圧縮機５７とファン２３、蒸発器ファン５１を駆動する。以下、ＰＣ冷却と同様に冷凍サイクルを稼動させることにより、冷凍室１８の庫内空気と蒸発器２０を熱交換して冷凍室１８を冷却する（以下、この動作を「ＦＣ冷却」という）。

次に、ＦＣＣ温度センサ５５の検知する温度が所定値のＯＦＦ温度まで下降すると、冷凍室ダンパー５２と冷蔵室ダンパー５３を閉として、圧縮機５７とファン２３、蒸発器ファン５１を停止する（以下、この動作を「冷却停止」という）。そして、通常運転中は、オフサイクル冷却、ＰＣ冷却、ＦＣ冷却、冷却停止の一連の動作を順に繰り返す。

図８において、区間ｅはオフサイクル冷却、区間ｆはＰＣ冷却、区間ｇはＦＣ冷却、区間ｈは冷却停止の動作に対応する。圧縮機５７は区間ｆと区間ｇの間に駆動し、区間ｈと区間ｅの間に停止する。また、冷凍室１８は区間ｇの間に冷却され、冷蔵室１７は区間ｅと区間ｆの間に冷却される。

ここで、冷蔵室１７上部の温度変化が大きい理由は、その上部が温度の高い外気に隣接している一方、その下部が温度の低い冷凍室１８に隣接しているため、非冷却期間中に上下の温度差が大きくなるとともに、冷却時に上部の風量を大きくして高温の上部を速やかに冷却するためである。

この一連の動作によって、ＰＣ冷却時の蒸発器２０の温度をＦＣ冷却時よりも高く保つことで、冷凍サイクルの効率を高めることができるとともに、オフサイクル冷却によって蒸発器２０に付着した霜の融解潜熱を再利用することで、除霜時のヒータ電力（図示せず）を削減しながら、冷蔵室１７の冷却に必要な冷凍サイクルの能力を削減することにより省エネルギー化を図ることができる。

特開平９−２３６３６９号公報

しかしながら、前記従来の冷蔵庫の構成では、冷凍サイクルの中で最も温度が高くなる圧縮機５７と、冷凍室１８及び蒸発器２０が接近した構成であるため、筐体１２の吸熱負荷量が大きくなるという問題が発生する。これは、蒸発器２０と圧縮機５７を隔てる筐体１２の壁厚が、蒸発器２０及び圧縮機５７の高さによって制約されるためである。逆に、蒸発器２０と圧縮機５７を隔てる筐体１２の壁厚を十分確保した場合、例えば、蒸発器２０の高さが制約されて、十分な熱交換能力が確保できないという問題が生じる。

また、前記従来の冷蔵庫の構成では、冷蔵庫１１の背面を壁に押し付けられた場合に、下部機械室１５内の空気温度が上昇して、主凝縮器６１と圧縮機５７の冷却が不十分となり、結果として圧縮機５７の耐久性が低下するという問題が発生する。これは、下部機械室１５内の高温の空気を排出口６３から排出した際に、その一部が冷蔵庫１１の底板２５と床の間を通過して吸気口６２から再吸入することで、連通風路６５から上方に十分排出されず下部機械室１５内の空気温度が上昇するものである。また、冷凍システムの主たる放熱源となる主凝縮器６１と圧縮機５７を下部機械室１５内に近接して配置しているため、相互に熱影響を受けて放熱が不十分となることも圧縮機５７の耐久性低下を促進するものである。

また、前記従来の冷蔵庫の構成では、長期間の使用により吸気口６２の一部が埃や塵などによって閉塞した場合、下部機械室１５内の空気温度が上昇して、主凝縮器６１と圧縮機５７の冷却が不十分となり、結果として圧縮機５７の耐久性が低下するという前記した問題がさらに悪化するとともに、冷凍システムの性能低下により冷蔵室１７及び冷凍室１８が鈍冷傾向になるという問題が発生する。これは、冷凍システムの主たる放熱源となる主凝縮器６１と圧縮機５７を下部機械室１５内に配置しているため、下部機械室１５内を冷却するための外気を取り入れる吸気口６２が閉塞した場合、放熱不足による冷凍システムの性能低下が顕著に発生するためである。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冷凍システムの主たる放熱源となる主凝縮器と圧縮機を適正に配置し、冷却するための風路を確保することにより、筐体の吸熱負荷量を抑制しながら、長期間使用する際に懸念される圧縮機の耐久性低下や冷凍システムの性能低下の問題を回避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、冷蔵室と、冷凍室と、前記冷蔵室と前記冷凍室を構成する筐体と、冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの構成要素である圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を主として冷却する主凝縮器と、前記主凝縮器に外気を導入するファンと、前記主凝縮器と熱交換した外気を前記筐体の背面側に排出する排出口と、前記筐体の背面側に形成され、前記排出口と前記圧縮機とを連通する連通風
路を確保するスペーサとを有する冷蔵庫において、前記冷蔵室の下方に前記冷凍室を配置するとともに、前記冷凍室の下部に前記主凝縮器と前記ファンとを配置し、前記冷蔵室の上部に前記圧縮機を配置することを特徴とするものである。

これによって、主凝縮器と圧縮機を離して配置することで相互の熱影響を抑制しながら、同一風路内で１個のファンを用いて同時に冷却することができるとともに、冷蔵室の近傍に圧縮機を配置することで筐体の熱負荷量を低減することができる。

また、前記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、前記した構成に加えて、主凝縮器とともに、圧縮機から吐出された冷媒を補助的に冷却する自然空冷方式の補助凝縮器を有し、前記補助凝縮器を連通風路に面した位置に配置することを特徴とするものである。

これによって、埃や塵などの堆積により主凝縮器を冷却する外気の量が低下した場合に、上下に開放空間を有する連通風路に面した自然空冷方式の補助凝縮器から放熱することで、冷凍システムの放熱量の低下を補うことができ、長期間使用する際に懸念される圧縮機の耐久性低下や冷凍システムの性能低下の問題を回避することができる。

本発明の冷蔵庫は、冷凍システムの主たる放熱源となる主凝縮器と圧縮機を適正に配置し、冷却するための風路を確保することにより、筐体の吸熱負荷量を抑制しながら、長期間使用する際に懸念される圧縮機の耐久性低下や冷凍システムの性能低下の問題を回避することができる。

また、本発明の冷蔵庫は、主凝縮器を収納する下部機械室の構成を適正化することにより、主凝縮器の放熱量を高めて長期間使用する際に懸念される冷凍システムの性能低下の問題を回避することができる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図 本発明の実施の形態１における冷蔵この下部機械室の横断面図 本発明の実施の形態１における冷蔵庫のサイクル構成図 本発明の実施の形態１における冷蔵庫の背面の模式図 本発明の実施の形態１における冷蔵庫の温度センサ挙動の模式図 従来の冷蔵庫の縦断面図 従来の冷蔵庫のサイクル構成図 従来の冷蔵庫の温度センサおよび冷蔵室上部の温度挙動の模式図

第１の発明は、冷蔵室と、冷凍室と、前記冷蔵室と前記冷凍室を構成する筐体と、冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの構成要素である圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を主として冷却する主凝縮器と、前記主凝縮器に外気を導入するファンと、前記主凝縮器と熱交換した外気を前記筐体の背面側に排出する排出口と、前記筐体の背面側に形成され、前記排出口と前記圧縮機とを連通する連通風路を確保するスペーサとを有する冷蔵庫において、前記冷蔵室の下方に前記冷凍室を配置するとともに、前記冷凍室の下方に前記主凝縮器と前記ファンとを配置し、前記冷蔵室の上方に前記圧縮機を配置することにより、主凝縮器と圧縮機を離して配置することで相互の熱影響を抑制しながら、同一風路内で一個のファンを用いて同時に冷却することができるとともに、冷蔵室の近傍に圧縮機を配置することで筐体の熱負荷量を低減することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記主凝縮器とともに、前記圧縮機から吐出された冷媒を補助的に冷却する自然空冷方式の補助凝縮器を有し、前記補助凝縮器を連通風路に面した位置に配置することにより、埃や塵などの堆積により主凝縮器を冷却する外気の量が低下した場合に、上下に開放空間を有する連通風路に面した自然空冷方式の補助凝縮器から放熱することで、冷凍システムの放熱量の低下を補うことができ、長期間使用する際に懸念される圧縮機の耐久性低下や冷凍システムの性能低下の問題を回避することができるものである。

第３の発明は、第２の発明において、前記補助凝縮器として、冷蔵庫背面の結露を防止する防露パイプを用いたことにより、筐体の背面を利用して放熱するため、連通風路の風路阻害がなく、埃や塵などの堆積による性能低下がほとんど生じないので、長期間使用する際に安定して冷凍システムの放熱量を補うことができるものである。

第４の発明は、第１から第３のいずれか１つの発明において、前記主凝縮器と、前記主凝縮器の風下側に設置され送風回路の主たる駆動源となる前記ファンと、前記凝縮器の風下側に設置された蒸発皿と、を下部機械室内に納めるとともに、前記ファンの風上側と風下側に風路抵抗抑制手段を設けたことにより、ファン周囲の風路抵抗を低減し、吸気口を介して主凝縮器を冷却する外気の風量低減を抑制することができ、主凝縮器の放熱量を高めることができる。

第５の発明は、第４の発明において、前記風路抵抗抑制手段をファン中央部からファンの半径以上の距離に設けたことにより、ファン周囲の風路抵抗を更に低減し、吸気口を介して主凝縮器を冷却する外気の風量低減を抑制することができ、主凝縮器の放熱量を高めることができる。

第６の発明は、第１から第５のいずれか１つの発明において、前記下部機械室の底面を構成する底板と、前記底板に形成され前記主凝縮器の下方から外気を吸入する吸気口と、を有し、前記吸気口を前記底板の前方側に配置したことにより、吸気口から吸入した外気を主凝縮器全体に流すことができるとともに、排出口を介して主凝縮器と熱交換した外気を筐体の背面側に排出した際に、底板と床面との隙間を介して、再度吸気口から吸入することを抑制することができ、下部機械室内を冷気が再循環し続けて高温となることを防ぎ、主凝縮器の放熱量を高めることができる。

第７の発明は、第１から第６のいずれか１つの発明において、前記主凝縮器下辺と床面との距離に対して、前記底板の背面側と床面との距離を小さくしたことにより、排出口を介して主凝縮器と熱交換した外気を筐体の背面側に排出した際に、底板と床面との隙間を介して、再度吸気口から吸入することを更に抑制することができ、下部機械室内を冷気が再循環し続けて高温となることを防ぎ、主凝縮器の放熱量を高めることができる。

第８の発明は、第１から第７のいずれか１つの発明において、前記下部機械室の背面を構成する背面板と、前記背面板に形成された前記排出口と、を有し、前記排出口に上昇気流促進手段を設けたことにより、排出口を介して主凝縮器と熱交換した外気を筐体の背面側に排出した際に、底板と床面との隙間を介して、再度吸気口から吸入することを更に抑制することができ、下部機械室内を冷気が再循環し続けて高温となることを防ぎ、主凝縮器の放熱量を高めることができる。

第９の発明は、第１から第８のいずれか１つの発明において、前記排出口の面積に対して、前記吸気口の面積を大きくしたことにより、埃付着により吸気口の一部が閉塞された場合でも、風量の低下による大幅な凝縮器の性能低下を抑制することができる。

第１０の発明は、第１から第９のいずれか１つの発明において、前記主凝縮器と前記蒸発皿を区画する隔壁と、前記隔壁に取り付けられた前記ファンと、を備え、前記隔壁と前記下部機械室上面との間に隙間防止部材を設けたことにより、隔壁と下部機械室の上面との隙間をシールすることで、ファンの風上側と風下側の空気のショートカットを抑制することができるとともに、ファンの駆動音が隔壁を介して、下部機械室の上面に伝播するのを防止することができる。

第１１の発明は、第１から第１０のいずれか１つの発明において、前記蒸発皿の上部に風向板を配置したことにより、主凝縮器を通過した空気を蒸発皿内の水面近傍により確実に導くことができ、主凝縮器の放熱量を高めながら、貯留水の蒸発を促進することができる。

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が、従来例と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図、図２は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の下部機械室の横断面図、図３は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫のサイクル構成図、図４は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の背面の模式図、図５は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の温度センサ挙動の模式図である。

図１から図４において、冷蔵庫１１は、筐体１２、扉１３、筐体１２を支える脚１４、筐体１２の下部に設けられた下部機械室１５、筐体１２の上部に設けられた上部機械室１６、筐体１２の上部に配置された冷蔵室１７、筐体１２の下部に配置された冷凍室１８を有する。また、冷凍サイクルを構成する部品として、上部機械室１６に納められた圧縮機１９、冷凍室１８の背面側に収められた蒸発器２０、下部機械室１５内に納められた主凝縮器２１を有している。また、下部機械室１５を仕切る隔壁２２、隔壁２２に取り付けられ主凝縮器２１を空冷するファン２３、隔壁２２の風下側に設置された蒸発皿２４、下部機械室１５の底板２５、背面板２６を有している。

ここで、主凝縮器２１は冷媒配管に帯状のフィンを巻き付けたスパイラルフィンチューブからなり、冷媒配管を小判型に螺旋巻きして形成している。そして、冷媒配管を小判型に螺旋巻きする際の冷媒配管間の距離（フィンピッチ）を風下側に向かって小さくなるように変化させている。

なお、主凝縮器２１は、埃付着による風路の閉塞を防止するために有利である、スパイラルフィンチューブあり、内部を冷媒が流動する伝熱管と伝熱管の外周に螺旋状に巻き付けたフィンとから構成される。なお、本実施の形態では伝熱管は銅、フィンはアルミニウムで構成されているが、伝熱管にアルミニウムや鉄、フィンに銅や鉄などの材料を用いてもよい。

冷蔵室１７は、冷蔵保存のため、凍らない程度の低い温度に維持される貯蔵室であり、具体的な温度の下限としては、通常は１〜５℃に設定される。特に生鮮品の保鮮性を向上させるために温度設定を０〜１℃としている場合もある。

冷凍室１８は、冷凍温度帯に設定される貯蔵室である。具体的には、冷凍保存のため、通常は−２２〜−１８℃に設定されるが、冷凍保存状態の向上のため、例えば−３０℃や−２５℃などの低温に設定されることもある。

また、底板２５に設けられた複数の吸気口２７、背面板２６に設けられた排出口２８、筐体１２の背面側にスペーサ４８を有し、冷蔵庫１１の背面が壁に押し付けられた場合に、スペーサ４８を背面の壁に接地することにより下部機械室１５の排出口２８と上部機械室１６を繋ぐ連通風路２９を確保する。ここで、下部機械室１５は隔壁２２によって二室に分けられ、ファン２３の風上側に主凝縮器２１、風下側に蒸発皿２４を収めている。

ここで、ファン周囲の風路抵抗抑制手段として下部機械室１５上部の前方側曲げ部３０、後方側曲げ部３１、底板２５の曲げ部３２にＲ形状を設けるのがよい。

また、ファン中央部３３を中心として蒸発皿２４にＲ形状部３４を設けることがよい。これは、吸気口２７を介して主凝縮器２１を冷却する外気の風量低減を抑制することができ、主凝縮器２１の放熱量を高めることができるためである。

また、前方側曲げ部３０のＲの大きさは１５０ｍｍ程度、後方側曲げ部３１、底板２５の曲げ部３２のＲ大きさは、５０ｍｍ程度が望ましい。なお、下部機械室１５上部の前方側曲げ部３０、後方側曲げ部３１、底板２５の曲げ部３２のＲ形状、また、蒸発皿２４のＲ形状部３４はファン中央部３３からファン２３の半径以上の距離に設けるのが望ましい。

ファン２３の半径以内の距離に設けた場合には、ファン周囲の風路抵抗が増大することで、風量が低下し、主凝縮器２１の放熱量を低下させる要因となる。

また、吸気口２７は底板２５の前方側少なくとも１／２、望ましくは１／３の範囲に形成するとともに、吸気口２７を設けていない底板２５の背面側と床面の距離は、主凝縮器２１下辺と床面の距離よりも小さくすることがよい。これは、排出口２８から出る高温の排気が底板２５と床面の間を介して、再度吸気口２７から吸気することを防ぐためである。

また、吸気口２７と床面の隙間は少なくとも１０ｍｍ以上、望ましくは２０ｍｍ以上を確保することがよい。これは、吸気口２７と床面の間に埃や塵が堆積して吸気口２７を閉塞することを抑制するためである。

なお、底板２５は吸気口２７を設けた前面側と吸気口２７を設けていない背面側を分割して成型してもよい。また、底板２５の背面側と蒸発皿２４を一体成型してもよい。

また、背面板２６に設けられた排出口２８の位置はファン中央部３３よりも上方に設けることがよい。これは、排出口２８を介して主凝縮器２１と熱交換した外気を筐体１２の背面側に排出した際に、底板２５と床面との隙間を介して、再度吸気口２７から吸入することを抑制するためである。

なお、同様に、排出口２８に排出空気を上方に向ける風向板３５を設けることがよい。

また、背面板２６に設けられた排出口２８の面積に対して、底板２５に設けられた吸気口２７の面積を大きくするとよい。これは、埃付着により吸気口の一部が閉塞された場合でも、風量の低下による主凝縮器２１の大幅な性能低下を抑制するためである。なお、吸気口２７の面積は排出口２８の面積に対して二倍程度が望ましい。

また、下部機械室１５内を区画する隔壁２２と下部機械室１５の背面側上面３６との間に隙間防止部材を設けることがよい。これは、隔壁２２と下部機械室１５の背面側上面３５との隙間をシールすることで、ファン２３の風上側と風下側の空気がショートカットす
るのを防止するためである。また、隙間防止部材として緩衝材を用いるのがよい。これは、ファン２３の駆動音が隔壁２２を介して下部機械室１５の背面側上面３６に伝播するのを防止するためである。

また、蒸発皿２４の上部に風向板３７を配置することがよい。これは、主凝縮器２１を通過した空気を下方に蛇行させ、蒸発皿２４内の水面近傍に確実に空気を導くことで、水面の風速が向上し、主凝縮器２１の放熱能力を向上させながら、貯留水の蒸発を促進するためである。

なお、風向板３７の幅方向の大きさは、主凝縮器２１を通過した空気を蒸発皿２４内の水面近傍に確実に導くことができるように、蒸発皿２４の幅方向の大きさと同等以上が望ましい。

また、風向板３７の高さ方向の大きさについて、風向板３７の下辺がファン中央３１の高さ程度であることが望ましい。風向板３７の下辺の位置がファン中央部３３の高さ以上である場合には、主凝縮器２１を通過した空気を蒸発皿２４内の水面近傍に確実に導くことができず、風向板３７の下辺がファン中央部３３の高さ以下である場合には、風向板３７が大きな風路抵抗となり風量が低下することで主凝縮器２１の放熱量が低下する要因となる。

また、風向板３７の奥行き方向の位置は、主凝縮器２１を通過した空気を蒸発皿２４内の水面近傍に確実に導くことができるように、蒸発皿２４の奥行き方向の中央よりも前方に配置するのが望ましい。

また、冷凍サイクルを構成する部品として、圧縮機１９と主凝縮器２１を繋ぐとともに、筐体１２の背面と熱結合された補助凝縮器Ａ４９、主凝縮器２１の下流側に位置し、冷凍室１８の開口部周辺の筐体１２の外表面と熱結合された防露パイプ４５、防露パイプ４５の下流側に位置し、補助凝縮器Ａ４９と一対で筐体１２の背面と熱結合された補助凝縮器Ｂ５０、補助凝縮器Ｂ５０の下流側に位置し、循環する冷媒を乾燥するドライヤ４６、ドライヤ４６と蒸発器２０を結合し、循環する冷媒を減圧する絞り４７を有している。

なお、補助凝縮器Ａ４９の配管長さを補助凝縮器Ｂ５０よりも長くするとともに、補助凝縮器Ａ４９の入口配管を補助凝縮器Ｂ５０と離した位置に配置することが望ましい。これは、圧縮機１９から吐出された冷媒の加熱蒸気により、補助凝縮器Ａ４９の入口配管が特に高温となるため、主凝縮器２１の下流側に位置し、比較的低温となる補助凝縮器Ｂ５０と離すことで、補助凝縮器Ｂ５０の放熱能力を確保するためである。

また、連通風路２９を形成する筐体１２と背面の壁との距離を少なくとも５ｍｍ以上、望ましくは１５ｍｍ以上確保するように、スペーサ４８の形状を設定することがよい。これは、ファン２３を駆動した場合に連通風路２９の風路抵抗を抑制するとともに、長期間使用した際に吸気口２７が閉塞した場合に、自然空冷による補助凝縮器Ａ４９と補助凝縮器Ｂ５０の放熱量を確保するためである。

また、蒸発器２０で発生する冷気を冷蔵室１７と冷凍室１８に供給する蒸発器ファン３８、冷凍室１８に供給される冷気を遮断する冷凍室ダンパー３９、冷蔵室１７に供給される冷気を遮断する冷蔵室ダンパー４０、冷蔵室１７に冷気を供給するダクト４１、冷凍室１８の温度を検知するＦＣＣ温度センサ４２、冷蔵室１７の温度を検知するＰＣＣ温度センサ４３、冷蔵室１７の上部、特に、ＰＣＣ温度センサ４３よりも上部の冷蔵室１７の温度を検知するＤＦＰ温度センサ４４を有している。ここで、ダクト４１は冷蔵室１７と上部機械室１６が隣接する壁面に沿って形成され、ダクト４１を通過する冷気の一部を冷蔵
室の中央付近から排出するとともに、冷気の多くは上部機械室１６が隣接する壁面を冷却しながら通過した後に冷蔵室１７の上部から排出する。

なお、本実施の形態では、ファン２３は底板２５に対して、略直角に立設している。

以上のように構成された本発明の実施の形態１における冷蔵庫について、以下その動作を説明する。

ＤＦＰ温度センサ４４の検知する温度が所定値のＯＮ温度まで上昇すると、圧縮機１９を停止した状態で冷凍室ダンパー３９を閉とし、冷蔵室ダンパー４０を開として蒸発器ファン３８を駆動する。これによって、蒸発器２０とこれに付着している霜の低温の顕熱と霜の融解潜熱を利用して冷蔵室１７を冷却する（以下、この動作を「オフサイクル冷却」という）。そして、ＤＦＰ温度センサ４４の検知する温度が所定値のＯＦＦ温度まで下降すると、冷凍室ダンパー３９を閉とし、冷蔵室ダンパー４０を閉として蒸発器ファン３８を停止する（以下、この動作を「冷却停止」という）。

オフサイクル冷却あるいは冷却停止中にＰＣＣ温度センサ４３の検知する温度が所定値のＯＮ温度まで上昇すると、冷凍室ダンパー３９を閉とし、冷蔵室ダンパー４０を開として、圧縮機１９とファン２３、蒸発器ファン３８を駆動する。ファン２３の駆動によって、隔壁２２で仕切られた下部機械室１５の主凝縮器２１側が負圧となり複数の吸気口２７から外部の空気を吸引し、蒸発皿２４側が正圧となり下部機械室１５内の空気を複数の排出口２８から外部へ排出する。そして、下部機械室１５から排出された空気は連通風路２９を介して、上部機械室１６へ送られて圧縮機１９を冷却する。

一方、圧縮機１９から吐出された冷媒は、補助凝縮器Ａ４９及び主凝縮器２１で外気と熱交換しながら一部の気体を残して凝縮した後、防露パイプ４５及び補助凝縮器Ｂ５０へ供給される。防露パイプ４５を通過した冷媒は冷凍室１８の開口部を暖めながら、筐体１２を介して外部に放熱して凝縮する。補助凝縮器Ｂ５０を通過した液冷媒は、ドライヤ４５で水分除去され、絞り４７で減圧されて蒸発器２０で蒸発しながら冷蔵室１７の庫内空気と熱交換して冷蔵室１７を冷却しながら、気体冷媒として圧縮機１９に還流する（以下、この動作を「ＰＣ冷却」という）。

ここで、補助凝縮器Ａ４９と補助凝縮器Ｂ５０は、筐体１２の背面を暖めることで、結露を防止するとともに、冷凍システムの補助的な放熱器として作用する。また、スペーサ４８により連通風路２９を確保することにより、冷蔵庫１１の背面が壁に押し付けられた場合でも、ファン２３の送風によって効率よく冷却されるとともに、長期間の使用で主凝縮器２１が閉塞してファン２３の送風量が低下した場合でも、上下方向形成された連通風路２９に面しているので自然対流によって放熱能力が確保されるものである。

なお、比較的温度の高い加熱蒸気が流入する補助凝縮器Ａ４９の入口側配管は、凝縮した液冷媒が多く流入する補助凝縮器Ｂ５０と離して配置することが望ましい。具体的には、補助凝縮器Ａ４９の配管長さを補助凝縮器Ｂ５０よりも長くし、補助凝縮器Ａ４９を筐体１２の背面の一端から蛇行しながら配置して、加熱蒸気の温度を低下させた後、補助凝縮器Ａ４９の出口側配管を補助凝縮器Ｂ５０に近づけて配置することが望ましい。

次に、ＰＣＣ温度センサ４３の検知する温度が所定値のＯＦＦ温度まで下降するか、あるいはＦＣＣ温度センサ４２の検知する温度が所定値のＯＮ温度まで上昇すると、冷凍室ダンパー３９を開とし、冷蔵室ダンパー４０を閉として、圧縮機１９とファン２３、蒸発器ファン３８を駆動する。以下、ＰＣ冷却と同様に冷凍サイクルを稼動させることにより、冷凍室１８の庫内空気と蒸発器２０を熱交換して冷凍室１８を冷却する（以下、この動
作を「ＦＣ冷却」という）。次に、ＦＣＣ温度センサ４２の検知する温度が所定値のＯＦＦ温度まで下降すると、冷却停止の動作を行う。

なお、オフサイクル冷却は冷却停止中に冷却停止に対して優先して動作し、ＰＣ冷却中およびＦＣ冷却中は動作しない。また、オフサイクル冷却に対してＰＣ冷却およびＦＣ冷却を優先して動作させる。また、オフサイクル冷却を停止するＯＦＦ温度を、ＰＣ冷却を開始するＯＮ温度よりも高く設定している。この結果、通常運転中は、ＰＣ冷却、ＦＣ冷却、冷却停止の一連の動作を順に繰り返すことを基本動作とし、ＰＣ冷却およびＦＣ冷却の動作を行わない間に、冷却停止とオフサイクル冷却を数回繰り返して行う。

図５において、区間ａはＰＣ冷却、区間ｂはＦＣ冷却、区間ｃはオフサイクル冷却、区間ｄは冷却停止の動作に対応する。この一連の動作によって、ＰＣ冷却時の蒸発器２０の温度をＦＣ冷却時よりも高く保つことで、冷凍サイクルの効率を高めることができるとともに、オフサイクル冷却によって蒸発器２０に付着した霜の融解潜熱を再利用することで、除霜時のヒータ電力（図示せず）を削減しながら冷蔵室１７の冷却に必要な冷凍サイクルの能力を削減することにより省エネルギー化を図ることができる。

また、比較的温度変化の大きい冷蔵室１７の上部に設けたＤＦＰ温度センサ３９に基づいて、ＰＣ冷却およびＦＣ冷却の動作を行わない間に、数回のオフサイクル冷却を行うことにより、冷蔵室１７を冷却するオフサイクル冷却とＰＣ冷却の割合を精度よく調整することができるので、ＰＣ冷却の運転時間を適正に確保することができる。

また、ＰＣＣ温度センサ４３あるいはＦＣＣ温度センサ４２の検知温度の上昇に伴い、オフサイクル冷却であってもこれを中止して、優先してＰＣ冷却あるいはＦＣ冷却に切り換えることでＰＣ冷却およびＦＣ冷却の運転時間を適正に確保することができ、冷蔵室１７および冷凍室１８の温度変化を抑制することができる。

また、オフサイクル冷却を停止するＯＦＦ温度を、ＰＣ冷却を開始するＯＮ温度よりも高く設定することにより、比較的温度の高い冷蔵室１７の上部に設けたＤＦＰ温度センサ４４の温度をＰＣＣ温度センサより比較的高く保ちながらオフサイクル冷却の制御を行うことにより、冷蔵室１７の上部の温度変化を抑制することができる。なお、本実施の形態１においては、オフサイクル冷却を停止するＯＦＦ温度を、ＰＣ冷却を開始するＯＮ温度よりも高く設定したが、オフサイクル冷却を停止するＯＦＦ温度を、ＰＣ冷却を停止するＯＦＦ温度よりも高く設定しても同様の効果を得ることができる。

また、外気よりも高温となる上部機械室１６に隣接する冷蔵室１７の壁面にダクト４１を形成することにより、オフサイクル冷却およびＰＣ冷却の際に冷蔵室１７を冷却する冷気、特に冷蔵室１７の上部を冷却する冷気の温度を上昇させることで、冷蔵室１７の上部の過冷を回避して冷蔵室１７の上部の温度変動をさらに抑制することができるとともに、冷蔵室１７の上部の過冷が回避できるので、ＰＣ冷却の際に冷蔵室１７を冷却する冷気の風量を増やすことができ、蒸発器２０の熱交換効率を向上してＰＣ冷却時にさらに高い冷凍サイクルの効率を得ることができる。

以上のように、本発明の冷蔵庫は、冷蔵室と、冷凍室と、前記冷蔵室と前記冷凍室を構成する筐体と、冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの構成要素である圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を主として冷却する主凝縮器と、前記主凝縮器に外気を導入するファンと、前記主凝縮器と熱交換した外気を前記筐体の背面側に排出する排出口と、前記筐体の背面側に形成され、前記排出口と前記圧縮機とを連通する連通風路を確保するスペーサと、を有する冷蔵庫において、前記冷蔵室の下方に前記冷凍室を配置するとともに、前記冷凍室の下方に前記主凝縮器と前記ファンとを配置し、前記冷蔵室の上方に前記圧縮機
を配置するものである。これによって、主凝縮器と圧縮機を離して配置することで相互の熱影響を抑制しながら、同一風路内で一個のファンを用いて同時に冷却することができるとともに、冷蔵室の近傍に圧縮機を配置することで筐体の熱負荷量を低減することができる。

また、本発明の冷蔵庫は、前記した構成に加えて、主凝縮器とともに、圧縮機から吐出された冷媒を補助的に冷却する自然空冷方式の補助凝縮器を有し、前記補助凝縮器を連通風路に面した位置に配置するものである。これによって、埃や塵などの堆積により主凝縮器を冷却する外気の量が低下した場合に、上下に開放空間を有する連通風路に面した自然空冷方式の補助凝縮器から放熱することで、冷凍システムの放熱量の低下を補うことができ、長期間使用する際に懸念される圧縮機の耐久性低下や冷凍システムの性能低下の問題を回避することができる。

また、本発明の冷蔵庫は、前記主凝縮器と、前記主凝縮器の風下側に設置され送風回路の主たる駆動源となる前記ファンと、前記凝縮器の風下側に設置された蒸発皿と、を下部機械室内に納めるとともに、前記ファンの風上側と風下側に風路抵抗抑制手段を設けたものである。これによって、ファン周囲の風路抵抗を低減し、吸気口を介して主凝縮器を冷却する外気の風量低減を抑制することができ、主凝縮器の放熱量を高めることができる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、冷凍システムの主たる放熱源となる主凝縮器と圧縮機を適正に配置し、冷却するための風路を確保することにより、筐体の吸熱負荷量を抑制しながら、長期間使用する際に懸念される圧縮機の耐久性低下や冷凍システムの性能低下の問題を回避することができるので、業務用冷蔵庫など他の冷凍冷蔵応用商品にも適用できる。

１１ 冷蔵庫
１２ 筐体
１５ 下部機械室
１６ 上部機械室
１７ 冷蔵室
１８ 冷凍室
１９ 圧縮機
２０ 蒸発器
２１ 主凝縮器
２３ ファン
２８ 排出口
２９ 連通風路
４８ スペーサ
４９ 補助凝縮器Ａ
５０ 補助凝縮器Ｂ

Claims (11)

1. 冷蔵室と、冷凍室と、前記冷蔵室と前記冷凍室を構成する筐体と、冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルの構成要素である圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を主として冷却する主凝縮器と、前記主凝縮器に外気を導入するファンと、前記主凝縮器と熱交換した外気を前記筐体の背面側に排出する排出口と、前記筐体の背面側に形成され、前記排出口と前記圧縮機とを連通する連通風路を確保するスペーサと、を有する冷蔵庫において、前記冷蔵室の下方に前記冷凍室を配置するとともに、前記冷凍室の下方に前記主凝縮器と前記ファンとを配置し、前記冷蔵室の上方に前記圧縮機を配置する冷蔵庫。
2. 前記主凝縮器とともに、前記圧縮機から吐出された冷媒を補助的に冷却する自然空冷方式の補助凝縮器を有し、前記補助凝縮器を連通風路に面した位置に配置する請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記補助凝縮器として、冷蔵庫背面の結露を防止する防露パイプを用いた請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記主凝縮器と、前記主凝縮器の風下側に設置され送風回路の主たる駆動源となる前記ファンと、前記凝縮器の風下側に設置された蒸発皿と、を下部機械室内に納めるとともに、前記ファンの風上側と風下側に風路抵抗抑制手段を設けた請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
5. 前記風路抵抗抑制手段をファン中央部からファンの半径以上の距離に設けた請求項４に記載の冷蔵庫。
6. 前記下部機械室の底面を構成する底板と、前記底板に形成され前記主凝縮器の下方から外気を吸入する吸気口と、を有し、前記吸気口を前記底板の前方側に配置した請求項１から５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
7. 前記主凝縮器下辺と床面との距離に対して、前記底板の背面側と床面との距離を小さくした請求項１から６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
8. 前記下部機械室の背面を構成する背面板と、前記背面板に形成された前記排出口と、を有し、前記排出口に上昇気流促進手段を設けた請求項１から７のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
9. 前記排出口の面積に対して、前記吸気口の面積を大きくした請求項１から８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
10. 前記主凝縮器と前記蒸発皿を区画する隔壁と、前記隔壁に取り付けられた前記ファンとを備え、前記隔壁と前記下部機械室上面との間に隙間防止部材を設けた請求項１から９のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
11. 前記蒸発皿の上部に風向板を配置した請求項１から１０のいずれか一項に記載の冷蔵庫。