JP2020034248A - 冷蔵庫 - Google Patents
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Abstract
【課題】 冷蔵庫の冷却サイクル機構において、蒸発器から導出される冷媒と凝縮器から導出される冷媒とをさらに効率良く熱交換し、冷却サイクルの冷却効率を向上させる。【解決手段】 圧縮機、凝縮器及び蒸発器を含む各機器に冷媒を循環させる冷却サイクル機構を備えた冷蔵庫であって、前記凝縮器から導出された前記冷媒を前記蒸発器へ導入する第1配管と、前記蒸発器から導出された前記冷媒を前記圧縮機へ導入する第2配管とを備え、前記第1配管及び前記第2配管が、互いに並列状に配置され、前記第1配管を流れる前記冷媒と前記第2配管を流れる前記冷媒とが並流する熱交換部を有している。【選択図】図5
Description
本発明は、冷蔵庫に関するものである。
従来の冷蔵庫として、例えば、特許文献1には、冷却サイクル機構において、凝縮器から導出された冷媒を蒸発器へ導入する配管の途中に設けられたキャピラリチューブと、蒸発器から導出された冷媒を圧縮機へ導入するサクションパイプと、を並列状に並べて接触させることにより、キャピラリチューブを流れる冷媒とサクションパイプを流れる冷媒との間で熱交換し、冷却サイクルの効率を向上させたものが開示されている。
しかし、前記特許文献1に開示された冷蔵庫においては、キャピラリチューブ及びサクションパイプの接触箇所において、キャピラリチューブを流れる冷媒の向きとサクションパイプを流れる冷媒の向きとが逆向きになっている。このため、実際には、熱交換効率が僅かしか向上せず、冷却サイクルの冷却効率を格別向上するものではなかった。
詳述すると、キャピラリチューブを流れる冷媒は、凝縮器側が最も温度が高く、凝縮器から離れるほど温度が低くなる。また、サクションパイプを流れる冷媒は、蒸発器側が最も温度が低く、蒸発器から離れるほど温度が高くなる。
そして、前記特許文献1に開示された冷蔵庫においては、キャピラリチューブの凝縮器側の比較的温度の高い冷媒とサクションパイプの蒸発器から離れた冷媒との間で熱交換が行われると共に、キャピラリチューブの凝縮器から離れた冷媒とサクションパイプの蒸発器側の比較的温度が低い冷媒との間で熱交換が行われるため、熱交換効率が僅かしか向上しない。
そこで、本発明は、冷蔵庫の冷却サイクル機構において、蒸発器から導出される冷媒と凝縮器から導出される冷媒とをより効率良く熱交換し、冷却サイクルの冷却効率を向上させることを主な課題とするものである。
すなわち、本発明に係る冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器及び蒸発器を含む各機器に冷媒を循環させる冷却サイクル機構を備えた冷蔵庫であって、前記凝縮器から導出された前記冷媒を前記蒸発器へ導入する第1配管と、前記蒸発器から導出された前記冷媒を前記圧縮機へ導入する第2配管とを備え、前記第1配管及び前記第2配管が、互いに並列状に配置され、前記第1配管を流れる前記冷媒と前記第2配管を流れる前記冷媒とが並流する熱交換部を有していることを特徴とするものである。
このようなものであれば、両熱交換部を流れる冷媒が並流するため、第1配管の凝縮器側の比較的温度の高い冷媒と第2配管の蒸発器側の比較的温度が低い冷媒との間で熱交換が行われる。これにより、熱交換効率が大幅に向上し、これに伴って、冷却サイクルの冷却効率も向上する。
また、前記第2配管の熱交換部が、前記蒸発器側の端部から前記圧縮機側へ延びるように設けられているものであってもよい。
このようなものであれば、第1配管を流れる冷媒を、第2配管を流れる最も温度が低い冷媒と熱交換することができるため、さらに熱交換効率が向上し、これに伴って、冷却サイクルの冷却効率も向上する。
また、前記第1配管の熱交換部及び前記第1配管の熱交換部は、次のように配置すればよい。すなわち、前記第1配管の熱交換部及び前記第2配管の熱交換部が、互いに垂直方向に並列するように配置してもよく、また、前記第1配管の熱交換部及び前記第2配管の熱交換部が、互いに水平方向に並列するように配置してもよい。ここで、垂直方向とは、完全に垂直な方向に限定されず、略垂直な方向も含まれる。また、水平方向とは、完全に水平な方向に限定されず、略水平な方向も含まれる。
なお、第1配管及び第2配管がねじれの位置になる箇所を少なくとも一箇所有するように配管することにより、冷却サイクル機構を構成する各機器の配置にかかわらず、第1配管及び第2配管の途中に熱交換部を形成することができるようになる。これにより、第1配管を流れる冷媒の比較的温度の高い上流側と第2配管を流れる冷媒の比較的温度の低い上流側との間で熱交換できるようになり、冷却サイクル機構の熱交換効率を向上させることができる。なお、ねじれの位置には、第1配管及び第2配管が接触した状態で交差している状態も当然に含まれる。
また、前記第1配管は、前記凝縮器から導出された前記冷媒を膨張させる膨張機構を備えているものであってもよい。この場合、前記膨張機構が、前記第1配管の少なくとも一部を構成するキャピラリチューブであり、前記第1配管の熱交換部が、前記キャピラリチューブによって構成されているものであってもよい。また、前記膨張機構が、前記第1配管の途中に設置される膨張弁であってもよい。
また、前記両熱交換部の少なくとも一部を被覆する断熱部材をさらに備えているものであってもよい。
このようなものであれば、断熱部材の内部に両熱交換部が配置されるため、両熱交換部を流れる冷媒の間でより効率良く熱交換が行われるようになる。なお、断熱部材としては、冷蔵庫筐体の外壁を使用することができる。
この場合、前記断熱部材が、前記両熱交換部の少なくとも上流側を被覆しているものであってもよく、前記断熱部材が、前記第1配管及び前記第2配管における前記両熱交換部以外の部分をさらに被覆するものであってもよい。
また、前記熱交換部が、前記圧縮機又は前記凝縮器の少なくとも一方が収容される機械室と前記蒸発器が収容される冷却室との間に配置されており、前記第1配管の熱交換部が、前記機械室側に配置されており、前記第2配管の熱交換部が、前記冷却室側に配置されているものであってもよい。
このようなものであれば、温度の高い冷媒が流れる第1配管の熱交換部が、高温になる機器が収容される機械室側に配置され、また、温度の低い冷媒が流れる第2配管の熱交換部が、低温になる機器が収容される冷却室側に配置される。これにより、熱交換部における熱交換率が向上する。
このように構成した本発明によれば、冷蔵庫の冷却サイクル機構において、蒸発器から導出される冷媒と凝縮器から導出される冷媒とをさらに効率良く熱交換し、冷却サイクルの冷却効率を向上させることができる。
以下に、本発明に係る冷蔵庫を図面に基づいて説明する。
本発明に係る冷蔵庫100は、主に一般家庭で使用されるものである。但し、本発明は、家庭用の冷蔵庫に限定されず、業務用の冷蔵庫にも適用できる。なお、本発明に係る冷蔵庫は、冷蔵室及び冷凍室を備えるものだけでなく、冷蔵室のみを備えるもの、冷凍室のみを備えるものも含む。
<実施形態> 本実施形態に係る冷蔵庫100は、図1及び図2に示すように、庫内空間ISを形成する冷蔵庫筐体BDと、庫内空間ISを冷却する各機器を備える冷却サイクル機構CMと、を備えている。なお、本実施形態の冷却サイクル機構CMは、各機器として、圧縮機20、送風ファン21、凝縮器22、及び、二つの蒸発器23を備えている。
前記冷蔵庫筐体BDは、両側面、背面(後面)、天面、及び、底面をそれぞれ外壁10によって囲んだものであり、正面(前面)側に向かって開口している。そして、冷蔵庫筐体BDには、開口を塞ぐように一対の開き戸Dがヒンジを介して取り付けられている。また、冷蔵庫筐体BDは、図2に示すように、所定の分割面SSに沿って二つの筐体要素BD1,BD2に分割されている。具体的には、冷蔵庫筐体BDは、背面(後面)から底面へ延びる傾斜した分割面SSに沿って二つの筐体要素BD1,BD2に分割されている。
よって、二つの筐体要素BD1,BD2は、いずれも冷蔵庫筐体BDの外壁10を構成する断熱部材によって形成されている。より具体的には、冷蔵庫筐体BDの外壁10として一般的に使用される外装材の内部にウレタン樹脂等の断熱材を発泡させて形成した断熱部材によって形成されている。
前記二つの筐体要素BD1,BD2のうちで、一方の筐体要素BD1(以下、第1筐体要素BD1ともいう)は、図2及び図3に示すように、庫内空間ISの主要部分を形成するものであり、分割面SSに対して正面側に配置されている。また、第1筐体要素BD1には、庫内空間ISを形成する内側に、当該庫内空間ISを正面側と分割面SS側とに区分けする隔壁11が設けられている。そして、第1筐体要素BD1には、隔壁11の正面側に一対の開き戸Dによって開閉される貯蔵室SRが形成され、隔壁11の分割面SS側に貯蔵室SRを冷却する気体を再冷却するための再冷却室CRの一部が形成される。また、図示していないが、本実施形態の第1筐体要素BD1には、貯蔵室SR及び再冷却室CRを左右に仕切って冷凍用及び冷蔵用に区分けする仕切壁が設けられている。
前記貯蔵室SRには、上側に複数の棚12が設置されており、下側に複数の引出し(図示せず)が設置されている。また、前記隔壁11には、貯蔵室SRから底面に沿って再冷却室CRへ気体を取り込むための導入口11aが設けられており、再冷却室CRから背面に沿って貯蔵室SRへ気体を送り出すための導出口11bが設けられている。そして、第1筐体要素BD1には、隔壁11に設けられた導出口11bから貯蔵室SRへ伸びるダクト30が設けられている。なお、ダクト30には、貯蔵室SRの各棚12や引出しの高さ位置に合わせて導風口30aが形成されており、隔壁11の導出口11b付近にファン31が設けられている。
前記二つの筐体要素BD1,BD2のうちで、他方の筐体要素BD2(以下、第2筐体要素BD2ともいう)は、図2〜図4に示すように、第1筐体要素BD1に接続されて当該第1筐体要素BD1と共に再冷却室CRを形成するものである。なお、第2筐体要素BD2は、庫外側に機械室MRを形成しており、この機械室MRに圧縮機20、送風ファン21、凝縮器22を収容している。また、第2筐体要素BD2は、再冷却室CRを形成する庫内側に二つの蒸発器23を設置している。そして、第2筐体要素BD2及び冷却サイクル機構CMは、いずれも制御ボックスCBと共に支持台B上に設置されて冷却ユニットを構成している。よって、第2筐体要素BD2は、冷却ユニットとして第1筐体要素BD1に対して着脱可能に接続できるようになっている。
そして、前記第1筐体要素BD1及び前記第2筐体要素BD2を接続すると、庫内に貯蔵室SR及び再冷却室CRが形成され、庫外に機械室MRが形成される。そして、冷却サイクル機構CMを構成する各機器のうちで、蒸発器23は、庫内の再冷却室CRに収容され、圧縮機20、送風ファン21及び凝縮器22は、庫外の機械室MRに収容される。なお、本実施形態においては、第1筐体要素BD1及び第2筐体要素BD2を接続すると、再冷却室CRが左右に仕切られ、冷凍用及び冷蔵用のそれぞれの再冷却室CRに蒸発器23が配置されるようになっている。すなわち、二つの蒸発器23のうちで、一方が冷蔵用蒸発器23aとなり、他方が冷凍用蒸発器23bとなる。
また、前記冷却サイクル機構CMを構成する各機器は、図5に示すように、複数の配管によって接続されており、当該配管内に冷媒を循環させるように構成されている。具体的には、機械室MR側に配置された各機器と再冷却室CR側に配置された各機器とは、凝縮器22から導出された冷媒を冷蔵用蒸発器23aへ導入する第1配管P1と、冷凍用蒸発器23bから導出された冷媒を圧縮機20へ導入する第2配管P2と、によって接続されている。なお、機械室MR側に配置された各機器は、圧縮機20から導出された冷媒を凝縮器22へ導入する第3配管P3によって接続されており、また、再冷却室CRに配置された各機器は、冷蔵用蒸発器23aから導出された冷媒を冷凍用蒸発器23bへ導入する第4配管P4によって接続されている。これにより、冷却サイクル機構CMを構成する圧縮機20、凝縮器22、二つの蒸発器23a,23bが各配管によって接続された状態となり、これらの各機器に冷媒を循環されるように構成されている。
なお、前記第1配管P1は、当該第1配管P1を流れる冷媒を冷蔵用蒸発器23aへ導入する前に膨張させる膨張機構P1aを備えている。本実施形態の膨張機構P1aは、第1配管P1の一部を構成するキャピラリチューブ(図4中、点線にて示す。)である。因みに、本実施形態のキャピラリチューブは、第1配管P1の下流側を構成している。
また、前記第1配管P1及び前記第2配管P2は、下流側にねじれの位置となる箇所Sを一箇所有するように配管されている。また、前記第1配管P1及び前記第2配管P2は、前記ねじれの位置Sになる箇所よりも上流側に、第1配管P1を流れる冷媒と第2配管P2を流れる冷媒との間で熱交換できるように並列状に配置された熱交換部24a,24bを有している。例えば、第1配管P1の熱交換部24a及び第2配管P2の熱交換部24bは、互いに並列するように接触させて配置されている(図6(a)参照)。なお、本実施形態の第1配管P1及び第2配管P2は、第1配管P1を構成するキャピラリチューブP1aの途中と第2配管P2の蒸発器23b側の端部とを接触させて熱交換部24a,24bを形成している。
そして、前記両熱交換部24a,24bは、第1配管P1を流れる冷媒と第2配管P2を流れる冷媒とが並流するように配置されている。すなわち、第1配管P1の熱交換部24aを流れる冷媒と第2配管P2の熱交換部24bを流れる冷媒とは、同一方向に向かって流れている。
また、前記両熱交換部24a,24bは、図4に示すように、少なくとも一部が第2筐体要素BD2を構成する断熱部材の内部に収容されている。具体的には、第1配管P1は、機械室MR側から第2筐体要素BD1の内部を通過した後に再冷却室CR側へ達するように延びている。また、第2配管P2は、再冷却室CR側から第2筐体要素BD2の内部を通過した後に機械室MR側へ達するように延びている。そして、第1配管P1及び第2配管P2は、第2筐体要素BD2の内部を通過する部分を熱交換部24a,24bとしている。よって、両熱交換部24a,24bは、第2筐体要素BD1を構成する断熱部材によって被覆された状態となっている。
また、前記両熱交換部24a,24bは、図4に示すように、第2筐体要素BD2における機械室MRと再冷却室CRに配置された蒸発器23aとの間に隔たるように配置され部分(断熱部材)を通過している。そして、両熱交換部24a,24bは、第2筐体要素BD2内において蛇行して延びている。これにより、第1配管P1の熱交換部24a及び第2配管P2の熱交換部24bの長手方向の距離が確保され、熱交換可能な距離が十分に確保できるようになっている。なお、熱交換部24aを構成する第1配管P1は、上流端が機械室MRへ延びて凝縮器22に接続され、下流端が再冷却室CRへ延びて冷蔵用蒸発器23aに接続されている。また、熱交換部24bを構成する第2配管P2は、上流端が再冷却室CRへ延びて冷凍用蒸発器23bに接続され、下流端が機械室MRへ延びて圧縮機20に接続されている。
よって、前記第1配管P1は、凝縮器22から導出された高温高圧の液体冷媒を熱交換部24aによってある程度冷却し、液体冷媒及び気体冷媒の二相状態にして冷蔵用蒸発器23aへ導入するように構成されている。一方、前記第2配管P2は、冷凍用蒸発器23bから導出された低温低圧の気体冷媒を熱交換部24bによってある程度加熱して圧縮機20へ導入するように構成されている。これにより、第1配管P1及び第2配管P2に発生する熱を効率良く利用することができるようになり、冷却サイクルの冷却効率が向上する。
また、図6(a)に示すように、前記第1配管P1の熱交換部24aは、機械室MR側に配置され、前記第2配管P2の熱交換部24bは、再冷却室CR側に配置されている。言い換えれば、第1配管P1の熱交換部24a及び第2配管P2の熱交換部24bは、互いに垂直方向に並ぶように配置されている。なお、図6(b)に示すように、第1配管P1の熱交換部24a及び第2配管P2の熱交換部24bを、互いに水平方向に並ぶように配置してもよい。
<その他の実施形態> 前記実施形態においては、第1配管P1の膨張機構P1aとしてキャピラリチューブを使用したが、これに限定されることなく、膨張機構P1aとして膨張弁を使用してもよい。なお、この場合、第1配管P1の膨張弁に対して上流側又は上流側のいずれか一方又は双方を熱交換部24aにしても、同様の熱交換効率を得ることができる。
また、前記実施形態においては、第1配管P1及び第2配管P2の途中に熱交換部24a,24bを形成したが、第2配管P2の熱交換部24bは、蒸発器23側の端部に形成することが好ましい。このようなものであれば、蒸発器23から第2配管P2へ導出される最も低温の冷媒を、第1配管P1を流れる冷媒との熱交換に利用することができ、さらに熱交換効率が向上する。
但し、このような構成を採用する場合には、例えば、第1配管P1を機械室MRから第2筐体要素BD2を貫通させて一旦再冷却室CRへ迂回させてから、第1配管P2と共に第2筐体要素BD2の内部へ通過させるように構成する必要がある。
また、前記実施形態においては、第1配管P1及び第2配管P2が下流側にねじれの位置となる箇所Sを一箇所有するように配管されている。しかし、第1配管P1及び第2配管P2のねじれの位置となる箇所Sは、下流側に限定されず、上流側や中央に設けてもよい。すなわち、冷却サイクル機構CMを構成する各機器の配置(特に、庫外に配置される圧縮機20及び凝縮器22と庫内に配置される蒸発器23との配置)を考慮し、第1配管P1及び第2配管P2の途中にねじれの位置になる箇所Sを設けるように構成してもよい。因みに、冷却サイクル機構CMを構成する各機器の配置によっては、第1配管P1及び第2配管P2の途中にねじれの位置になる箇所Sを設けることなく、熱交換部24を形成することもできる。
なお、前記実施形態においては、第1配管P1及び第2配管P2の途中に、熱交換部24を一箇所形成しているが、間欠的に2箇所以上形成してもよい。
また、前記実施形態においては、第1配管P1及び第2配管P2の熱交換部24a,24bのみが第2筐体要素BD2の内部を通過する構成を採用しているが、これに限定されることなく、第1配管P1及び第2配管P2の熱交換部24a,24b以外の部分を第2筐体要素BD2の内部へ通過させる構成を採用してもよい。
また、前記実施形態の冷蔵庫は、冷却サイクル機構CMを冷却ユニットとして着脱できるタイプのものであるが、冷却サイクル機構CMを着脱できないタイプの冷蔵庫に対しても、本発明の配管構成を採用することができる。
その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
100 冷蔵庫
BD 冷蔵庫筐体
BD1 第1筐体要素
BD2 第2筐体要素
10 外壁
11 隔壁
CM 冷却サイクル機構
20 圧縮機
21 送風ファン
22 凝縮器
23 蒸発器
P1 第1配管
P1a 膨張機構(キャピラリチューブ)
P2 第2配管
24a,24b 熱交換部
S ねじれの位置になる箇所
BD 冷蔵庫筐体
BD1 第1筐体要素
BD2 第2筐体要素
10 外壁
11 隔壁
CM 冷却サイクル機構
20 圧縮機
21 送風ファン
22 凝縮器
23 蒸発器
P1 第1配管
P1a 膨張機構(キャピラリチューブ)
P2 第2配管
24a,24b 熱交換部
S ねじれの位置になる箇所
Claims (12)
- 圧縮機、凝縮器及び蒸発器を含む各機器に冷媒を循環させる冷却サイクル機構を備えた冷蔵庫であって、
前記凝縮器から導出された前記冷媒を前記蒸発器へ導入する第1配管と、
前記蒸発器から導出された前記冷媒を前記圧縮機へ導入する第2配管とを備え、
前記第1配管及び前記第2配管が、互いに並列状に配置され、前記第1配管を流れる前記冷媒と前記第2配管を流れる前記冷媒とが並流する熱交換部を有していることを特徴とする冷蔵庫。 - 前記第2配管の熱交換部が、前記蒸発器側の端部から前記圧縮機側へ延びるように設けられている請求項1記載の冷蔵庫。
- 前記第1配管の熱交換部及び前記第2配管の熱交換部が、互いに垂直方向に並列している請求項1又は2のいずれかに記載の冷蔵庫。
- 前記第1配管の熱交換部及び前記第2配管の熱交換部が、互いに水平方向に並列している請求項1又は2のいずれかに記載の冷蔵庫。
- 前記第1配管及び前記第2配管が、ねじれの位置になる箇所を少なくとも一箇所有するように配管されている請求項3又は4のいずれかに記載の冷蔵庫。
- 前記第1配管が、前記凝縮器から導出された前記冷媒を膨張させる膨張機構を備えている請求項1乃至5のいずれかに記載の冷蔵庫。
- 前記膨張機構が、前記第1配管の少なくとも一部を構成するキャピラリチューブであり、
前記第1配管の熱交換部が、前記キャピラリチューブによって構成されている請求項6記載の冷蔵庫。 - 前記膨張機構が、前記第1配管の途中に設置される膨張弁である請求項6記載の冷蔵庫。
- 前記両熱交換部の少なくとも一部を被覆する断熱部材をさらに備えている請求項1乃至8のいずれかに記載の冷蔵庫。
- 前記断熱部材が、前記両熱交換部の少なくとも上流側を被覆している請求項9記載の冷蔵庫。
- 前記断熱部材が、前記第1配管及び前記第2配管における前記両熱交換部以外の部分をさらに被覆している請求項10記載の冷蔵庫。
- 前記熱交換部が、前記圧縮機又は前記凝縮器の少なくとも一方が収容される機械室と前記蒸発器が収容される冷却室との間に配置されており、
前記第1配管の熱交換部が、前記機械室側に配置されており、
前記第2配管の熱交換部が、前記冷却室側に配置されている請求項1乃至11のいずれかに記載の冷蔵庫。
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