JP2021076267A - 冷蔵庫 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態に係る冷蔵庫100の正面図である。
冷蔵庫100は、食品等を冷やす機器であり、冷蔵室R1等が設けられた筐体Mを備えている。図1の例において冷蔵庫100の内部には、上から順に、冷蔵室R1と、左右に並ぶ製氷室R2・上段冷凍室R3の他、下段冷凍室R4と、野菜室R5と、が設けられている。そして、前記した各室を区画する形状の断熱箱体20(図2参照)と、この断熱箱体20に設置される各ドア(冷蔵室ドア11a,11b等)と、によって、冷蔵庫100の筐体Mが構成されている。なお、製氷室R2、上段冷凍室R3、及び下段冷凍室R4を、まとめて冷凍室Rsという。
なお、図2では、空気の流れを実線矢印で示している。図2に示す冷蔵庫100の庫内・庫外は、発泡断熱材が充填された筐体Mによって隔てられている。なお、筐体Mの背面や側面には、前記した発泡断熱材に加えて、真空断熱材21(図3も参照)が設けられている。これらの真空断熱材21は、グラスウールやウレタン等の芯材を外包材で包んで構成されている。
なお、図3では、空気の流れを白抜き矢印で示している。
図3に示す第一蒸発器36aは、冷蔵室R1を冷やすためのクロスフィンチューブ式の熱交換器であり、冷蔵室R1の背面側の蒸発器室R1b(図2も参照)に設けられている。第一蒸発器36aとの熱交換で低温になった空気は、第一蒸発器36aの上側の第一送風機Faによって、吹出風路ha及び吹出口hbを順次に介して、冷蔵室R1に導かれる。このように冷蔵室R1に導かれた空気は、戻り口hc(図2参照)を介して、再び第一蒸発器36aに導かれる。
図4に示すように、冷蔵庫100は、圧縮機31と、第一放熱器32a(機械室凝縮器)と、第二放熱器32b(外側凝縮器)と、第三放熱器32c(外側凝縮器)と、ドライヤ33と、キャピラリチューブ34a,34b(絞り機構)と、三方弁35と、を備えている。また、冷蔵庫100は、前記した構成の他に、第一蒸発器36a(蒸発器)と、第二蒸発器36b(蒸発器)と、気液分離器37a,37bと、逆止弁38と、冷媒合流部39と、を備えている。さらに、冷蔵庫100は、機械室送風機Fm(送風機)と、第一送風機Faと、第二送風機Fbと、を備えている。
機械室送風機Fmは、筐体M(図3参照)の機械室R6に空気を通流させる送風機であり、機械室R6に設置されている。
ドライヤ33は、冷媒に混在している水分や異物を除去するフィルタであり、第三放熱器32cの下流側に設けられている。
キャピラリチューブ34a,34bは、その径が比較的小さい毛細管であり、冷媒を減圧する機能を有している。
気液分離器37aは、圧縮機31での液圧縮を防止するために冷媒を気液分離する殻状部材である。第一送風機Faは、冷蔵室R1に空気を送り込む送風機である。
図5に示す第二放熱器32bは、筐体Mの側面等に埋設された伝熱管である。
図5に示す第三放熱器32cは、断熱仕切壁22a,22b,22cの前端付近に埋設された伝熱管である(図2も参照)。これによって、断熱仕切壁22a,22b,22cの前端付近が露点以上の温度で保たれるため、その結露を抑制できる。
なお、図6に示す実線矢印は、冷媒の流れる向きを示している。図6に示す第一放熱器32aは、機械室R6(図3参照)に設置されるクロスフィンチューブ式の熱交換器である。第一放熱器32aは、所定間隔で配置された複数のフィン321aと、これらのフィン321aを貫通して所定に蛇行するように冷媒を導く伝熱管322aと、を備えている。このように、第一放熱器32aとしてクロスフィンチューブ型の熱交換器を用いることで、伝熱管322aの単位長さあたりの放熱の効率を高めることができる。
なお、図7は、冷蔵庫100(図3参照)の背面側から見た場合の配置を示している。
図7の例では、空気の流れの下流側に向かって、第一放熱器32a、機械室送風機Fm、及び圧縮機31が、所定の間隔を空けて順次に配置されている。なお、冷蔵庫100の筐体M(図3参照)には、機械室R6に空気を導く複数の孔(図示せず)の他、機械室R6から空気を逃がす複数の孔(図示せず)が設けられている。
図8に示すように、接続配管kaの内壁には、径方向外側に凹んでなる複数の溝maが、周方向において略等間隔に設けられている。これらの溝maは、接続配管kaの延在方向に沿って設けられていてもよいし、また、前記した延在方向に対して斜め方向に(つまり、螺旋状に)設けられていてもよい。なお、第一放熱器32aの伝熱管322a(図6参照)の断面も、図8と同様になっている。
図9に示すように、機械室送風機Fmは、例えば、軸流型のプロペラファンであり、駆動源であるモータFmaと、モータFmaの回転子と一体で回転する翼Fmbと、枠体Fmcと、を備えている。そして、第一放熱器32aの複数のフィン321aと、機械室送風機FmのモータFmaの中心軸と、が略平行となるように、第一放熱器32a及び機械室送風機Fmが所定間隔を空けて配置されている。
機械室送風機Fmの駆動に伴い、図10の実線矢印で示すように、機械室R6において空気が所定に通流する。これによって、接続配管kaや第一放熱器32aを通流する冷媒の熱が空気に放熱される。また、機械室送風機Fmの枠体Fmcは、機械室R6の壁面に嵌め込まれている。したがって、第一放熱器32aのフィン321aの隙間を通過した空気は、機械室送風機Fmの翼Fmbに向けて集約され、その風速が大きくなる。このように加速された空気は、主に、機械室送風機FmのモータFmaの径方向外側の領域に吹き出される。
なお、図11の円形の破線は、モータFmaの設置領域Smを示している。
図11に示すように、機械室送風機Fmの吹出側では、接続配管kaが所定に折り曲げられ、接続配管kaの大部分がモータFmaよりも径方向外側に設置されている。これによって、加速された空気が接続配管kaに向かうため、接続配管kaを通流する冷媒から空気への放熱が促進される。ちなみに、モータFmaの設置領域Smを軸方向の吹出側に投影した領域では、空気の風速はそれほど大きくない。
図12は、接続配管ka、第一放熱器32a、第二放熱器32b、及び第三放熱器32cにおける冷媒の温度変化を示す説明図である(適宜、図4、図7を参照)。
なお、図12の横軸は、冷媒が流れる配管等を示している。すなわち、図12の紙面右側が冷媒の流れの下流側となるように、接続配管ka、第一放熱器32a、第二放熱器32b、及び第三放熱器32cの符号を順次に記載している。一方、図12の縦軸は、配管等を流れる冷媒の温度を示している。また、図12の実線は、第1実施形態における冷媒の温度変化を示している。一方、図12の破線は、接続配管ka及び伝熱管322aを、溝付管ではなく平滑管とした場合の比較例を示している。
なお、図13の横軸については、図12の横軸と同様である。図13の縦軸は、冷媒の熱伝達率を示している。また、図13の実線は、第1実施形態において、各配管を通流する冷媒の熱伝達率の変化を示している。一方、図13の破線は、接続配管kaや第一放熱器32aの伝熱管322a(図6参照)を平滑管とした場合の比較例を示している。
図14の横軸は、第一放熱器32aの入口から出口までの位置を示している。すなわち、図14の紙面右側が冷媒の流れの下流側となるように、第一放熱器32aの入口から出口までを図14の横軸として示している。一方、図14の縦軸は、冷媒の熱抵抗を示している。また、図14の実線は、第1実施形態における冷媒の熱抵抗の変化を示している。一方、破線は、接続配管ka及び伝熱管322a(図6参照)を、溝付管ではなく平滑管とした場合の比較例を示している。また、図14の一点鎖線は、第一放熱器32aに送り込まれる空気の熱抵抗を示している。
ただし、第1実施形態では、前記したように、第一放熱器32aの上流側の接続配管kaを溝付管とし、また、第一放熱器32aの伝熱管322aを溝付管としている。これによって、第一放熱器32aの冷媒入口に流入するガス冷媒の熱抵抗が、比較例よりも大幅に低くなっている。
第1実施形態の変形例(図15参照)では、接続配管kaや第一放熱器32aの伝熱管322aの他、第一蒸発器36a(図4参照)及び第二蒸発器36b(図4参照)の伝熱管も溝付管として構成される場合について説明する。なお、第1実施形態の変形例に関して、冷蔵庫100の全体的な構成(図1〜図5参照)や、機械室R6に設けられる各機器の構成(図6〜図11参照)については第1実施形態と同様であるから、その説明を省略する。
図15に示すように、第一蒸発器36a(図4参照)の伝熱管362aの平均管内径Dsよりも、第一放熱器32aの伝熱管322aの平均管内径Ddのほうが小さくなっている。ここで、「平均管内径」とは、内周面が凹凸状を呈する溝付管の内径の周方向における平均値である。
図16の横軸は冷媒の比エンタルピであり、縦軸は冷媒の圧力である。図16に示す飽和液線rwは、冷媒の液相の状態と気液二相の状態との間の境界線である。また、飽和蒸気線rgは、冷媒の気液二相の状態と気相の状態との間の境界線である。前記した飽和液線rw及び飽和蒸気線rgで囲まれる領域では、冷媒が気液二相の状態になっている。また、臨界点rcは、飽和液線rwと飽和蒸気線rgとの間の境界点である。
なお、図16の四角形状の実線は、第1実施形態の変形例(図15参照)におけるモリエル線図であり、破線は、冷媒回路Q(図4参照)に溝付管を設けずに全て平滑管とした場合の比較例である。
第2実施形態は、機械室R6に設けられた第一放熱器32a(図7参照)を第1実施形態の構成から省略し、圧縮機31の吐出側の接続配管kAa(図17参照)を溝付管としている点が、第1実施形態とは異なっている。なお、冷蔵庫100の全体的な構成等(図1〜図5参照)は、第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図17に示す例では、圧縮機31の吐出パイプkvと接続配管kAaの上流端とが溶接点waで接続されている。また、第二放熱器32b(図4参照)に接続されている接続配管kbの上流端が、溶接点wcで接続配管kAaの下流端に接続されている。この接続配管kAaは、機械室送風機Fmの吸込側・吹出側の範囲SA1に亘って設けられ、溝付管として構成されている。そして、圧縮機31から吐出された冷媒が、接続配管kAa,kb、第二放熱器32b(図4参照)、及び第三放熱器32c(図4参照)を順次に介して、三方弁35(図4参照)に向かうようになっている。
図18は、第2実施形態に係る冷蔵庫が備える接続配管kAa、第二放熱器32b、及び第三放熱器32cにおける冷媒の温度変化を示す説明図である。
なお、図18の横軸は、紙面右側が冷媒の流れの下流側となるように、接続配管kAa、第二放熱器32b、及び第三放熱器32cの符号を順次に記載している。一方、図18の縦軸は、配管等を流れる冷媒の温度を示している。また、図18の実線は、接続配管kAaを溝付管とする第2実施形態の場合を示している。一方、破線は、接続配管kAaを平滑管とする比較例の場合を示している。
第3実施形態は、接続配管kBa(図19参照)において、機械室送風機Fmの吹出側にスパイラルフィンチューブ41が設けられている点が、第2実施形態(図17参照)とは異なっている。なお、その他(冷蔵庫100の全体的な構成等:図1〜図5参照)については、第2実施形態と同様である。したがって、第2実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図19に示す接続配管kBaは、機械室送風機Fmの吸込側・吹出側の範囲SB1に亘って設けられ、溝付管として構成されている。そして、この接続配管kBaは、その一部にスパイラルフィンチューブ41を備えている。より詳しく説明すると、接続配管kBaにおいて、機械室送風機Fmの吹出側に存在している部分の少なくとも一部に、スパイラルフィンチューブ41が設けられている。このスパイラルフィンチューブ41も、その内壁に複数の溝が設けられた溝付管として構成されている。
第3実施形態によれば、接続配管kBaを溝付管で構成し、さらに、機械室送風機Fmの吹出側に存在する接続配管kBaの少なくとも一部にスパイラルフィンチューブ41が設けられている。これによって、接続配管kBaを通流する冷媒から空気への放熱が促進されるため、第二放熱器32b(図4参照)に流入する冷媒温度を下げることができる。その結果、第二放熱器32bから庫内への熱伝導が低減されるため、冷蔵庫の省エネルギ化を図ることができる。
第4実施形態では、接続配管kCa(図20参照)の一部が蒸発皿51の凹部51aに配置されている点が第1実施形態とは異なっているが、その他については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
図20に示すように、機械室R6における所定箇所には、蒸発皿51が設置されている。この蒸発皿51は、冷媒回路Q(図4参照)における除霜又は結露に伴う水を受ける皿であり、断面視で下側に凹んでなる凹部51aを有している。そして、この凹部51aに水が溜められるようになっている。
第4実施形態によれば、接続配管kCaの一部が蒸発皿51の凹部51aに配置されているため、接続配管kCaを通流する冷媒と、蒸発皿51に溜まった水と、の間で熱交換が行われる。これによって、接続配管kCaが溝付管であることと相まって、接続配管kCaを通流する冷媒の放熱が促進される。
以上、本発明に係る冷蔵庫100等について各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、第1実施形態(図7参照)では、接続配管ka、及び、第一放熱器32aの伝熱管322aの両方を溝付管とする構成について説明したが、これに限らない。例えば、接続配管ka、及び、第一放熱器32aの伝熱管322aのうち一方を溝付管とし、他方を平滑管としてもよい。
また、各実施形態は、適宜に組み合わせることができる。例えば、第1実施形態と第3実施形態とを組み合わせ、機械室R6に第一放熱器32aが設けられる構成において(第1実施形態:図7参照)、機械室送風機Fmの吹出側の接続配管kaの一部をスパイラルフィンチューブ41としてもよい(第3実施形態:図19参照)。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
32a 第一放熱器(凝縮器、機械室凝縮器)
321a フィン
322a 伝熱管
32b 第二放熱器(凝縮器、外側凝縮器)
32c 第三放熱器(凝縮器、外側凝縮器)
34a,34b キャピラリチューブ(絞り機構)
36a 第一蒸発器(蒸発器)
362a 伝熱管
36b 第二蒸発器(蒸発器)
41 スパイラルフィンチューブ
51 蒸発皿
51a 凹部
100 冷蔵庫
Fm 機械室送風機(送風機)
Fma モータ
Fmb 翼
Fmc 枠体
ka,kAa,kBa,kCa 接続配管
M 筐体
ma 溝(接続配管の溝)
m2 溝(機械室凝縮器の伝熱管の溝)
m6 溝(蒸発器の伝熱管の溝)
R6 機械室
Q 冷媒回路
Claims (10)
- 圧縮機、凝縮器、絞り機構、及び蒸発器を順次に介して冷媒が循環する冷媒回路を備えるとともに、
少なくとも前記圧縮機及び送風機が設置される機械室を有する筐体を備え、
前記凝縮器には、前記筐体において前記機械室の外側に設置される外側凝縮器が含まれ、
前記圧縮機の吐出側から前記外側凝縮器の入口までの冷媒経路に含まれる接続配管の少なくとも一部は、その内壁に溝が設けられる溝付管であること
を特徴とする冷蔵庫。 - 前記接続配管の前記少なくとも一部の上流端は、前記圧縮機の吐出側に接続されていること
を特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。 - 前記冷媒回路において、前記圧縮機の吐出側から前記外側凝縮器の入口までの前記冷媒経路に含まれる平滑管の長さの和よりも、当該冷媒経路に含まれる溝付管の長さの和のほうが大きく、
前記冷媒回路において、前記外側凝縮器の入口から前記絞り機構までの別の冷媒経路に含まれる溝付管の長さの和よりも、当該別の冷媒経路に含まれる平滑管の長さの和のほうが大きいこと
を特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。 - 前記送風機は、軸流型であり、
前記接続配管の前記少なくとも一部には、前記圧縮機と前記送風機との間の空間において、前記送風機のモータよりも径方向外側に配置される部分が含まれていること
を特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。 - 前記接続配管において、前記送風機の前記モータよりも径方向外側に配置される前記部分は、前記モータの回転軸を基準として、周方向で180°以上の領域を含んでいること
を特徴とする請求項5に記載の冷蔵庫。 - 前記凝縮器には、前記機械室に設置される機械室凝縮器が含まれ、
前記圧縮機から冷媒の流れの下流側に向かって、前記機械室凝縮器及び前記外側凝縮器が順次に接続され、
前記機械室凝縮器の伝熱管の少なくとも一部は、その内壁に溝を有する溝付管であること
を特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。 - 前記蒸発器の伝熱管の少なくとも一部は、その内壁に溝を有する溝付管であり、
前記蒸発器の前記溝付管の平均管内径よりも、前記機械室凝縮器の前記溝付管の平均管内径のほうが小さいこと
を特徴とする請求項7に記載の冷蔵庫。 - 前記接続配管の前記少なくとも一部に設けられるスパイラルフィンチューブを備え、
前記スパイラルフィンチューブは、前記送風機の吹出側の空間に設けられること
を特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。 - 前記冷媒回路における除霜又は結露に伴う水を受ける蒸発皿を備え、
前記接続配管の前記少なくとも一部は、前記蒸発皿に水が溜められる凹部に配置される部分を含むこと
を特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。
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