JP4238731B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、冷却ユニットを上部に集約した冷蔵庫に関するものである。

従来の冷却ユニットを上部に集約した冷蔵庫に関するものとしては、下側に蒸発器、上側に圧縮機および凝縮器を配置したユニットベース内に穴を連通させて、前記ユニットベース連通穴を通して突出した蒸発器の入口および出口配管を凝縮器および圧縮機とつないで、前記ユニットベース連通穴の隙間をシールするものがある。（例えば、特許文献１参照）
以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫を説明する。

図５は従来の冷蔵庫の略断面図、図６は冷蔵庫上部に配置されている冷却ユニットの断面図を示す。

図５および図６に示すように、従来の冷蔵庫１は、上部に穴を連通させウレタンを発泡充填させた断熱材箱体２と、断熱箱体内部の貯蔵室３と、開閉可能な貯蔵室扉４と、断熱箱体２上部に連通した穴の上部に配置されたユニットベース５と、ユニットベース上部に配置された圧縮機６、凝縮器７、凝縮器ファン８、ドライヤ９と、ユニットベース下部に配置された蒸発器１０および蒸発器ファン１１と、ドライヤ９と蒸発器１０間に配置された減圧装置のキャピラリチューブ１２と、蒸発器１０出口と圧縮機６をつなぐサクションパイプ１３と、キャピラリチューブ１２とサクションパイプ１３を外部から断熱する断熱フォーム１４と、ユニットベース５の穴と冷媒配管との隙間を埋める柔軟性フォーム１５から構成されている。

またキャピラリチューブ１２とサクションパイプ１３は、断熱フォーム１４内ではんだ付けにより密着されている。

蒸発器１０と他の配管との接続部の構成は、蒸発器１０の入口および出口配管をユニットベース内に連通させた穴から上部に突出させて、他の配管と接合した後に、連通穴の配管周りにある隙間を柔軟フォーム１５で埋めている。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下にその動作を説明する。

冷蔵庫1の貯蔵室３温度が外気からの侵入熱および貯蔵室扉４の開閉などにより、昇温して庫内温度センサ（図示せず）がＯＮ温度以上になると、圧縮機６が起動し貯蔵室３の冷却が開始される。圧縮機６から吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器７で凝縮器ファン８により送られてくる空気により冷却されて液化する。さらに液化した冷媒はドライヤ９で水分を除去され、キャピラリチューブ１２で減圧される。キャピラリチューブ１２内の減圧された液化冷媒は断熱フォーム１４内ではんだ付けされたサクションパイプ１３内の低温冷媒との熱交換により冷却される。そして過冷却状態となった液冷媒は蒸発器１０に流入し、蒸発器ファン１１により送られてきた庫内空気との熱交換によりガス化して、庫内空気を冷却する。その後、断熱フォーム１４内のサクションパイプ１３を通過し、その際にキャピラリチューブ１２内の冷媒の熱を吸熱して、ガス状態となり圧縮機３１に戻る。庫内が冷却されて庫内温度センサの温度がＯＦＦ温度以下になった場合に圧縮機６の運転が停止する。
特開２００２−３９６６５号公報

しかしながら、上記従来の構成では、サクションパイプ１３とキャピラリ１２内の冷媒が熱交換を行なう際に、周囲が断熱フォーム１４のみの断熱となり、十分に断熱することが困難となり、サクションパイプ１３内の冷媒が外気から吸熱して、効率よくキャピラリ１２内の冷媒の熱をサクションパイプ１３で吸熱することができない。そのため冷凍サイクルにおける過冷却を十分に確保できず、冷凍サイクルの効率向上が困難であった。

また従来の蒸発器１０接続構成では、ユニットベース５にあいている穴の配管周りにある隙間を柔軟フォーム１５で完全にシールすることが困難であり、また柔軟フォームの断熱性能はウレタン断熱材よりも劣るため、断熱箱体２の吸熱量が増大してしまうという課題があった。

本発明は、従来の技術的課題を克服するものであり、サクションパイプ１３とキャピラリチューブ１２の熱交換を効率よく行ない冷凍サイクルの効率を向上し、さらにユニットベース５の断熱性能を高めて断熱箱体の吸熱量を低減することにより、更なる省エネを実現できる構造を備えた冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の冷蔵庫は、内部を発泡ウレタン等の断熱材で充填し
たユニットベースと、前記ユニットベースの下側に配設した蒸発器と、前記ユニットベースの上側に配置した圧縮機および凝縮器と、前記蒸発器出口と前記圧縮機をつなげる冷媒配管のサクションパイプと、前記サクションパイプに密接して配置した減圧装置のキャピラリチューブから構成され、前記サクションパイプと前記キャピラリチューブを前記ユニットベース内部に水平面状に蛇行して配置した冷凍冷蔵ユニットを、断熱箱体上部の連通穴に着脱可能に取り付けたことにより、前記サクションパイプと前記キャピラリチューブとの熱交換を促進し過冷却を大きく得ることで冷凍サイクルの効率を向上することができる。また組み立て性、メンテナンス性を向上することができる。

本発明の冷蔵庫によれば、内部を発泡ウレタン等の断熱材で充填したユニットベースと、前記ユニットベースの下側に配設した蒸発器と、前記ユニットベースの上側に配置した圧縮機および凝縮器と、前記蒸発器出口と前記圧縮機をつなげる冷媒配管のサクションパイプと、前記サクションパイプに密接して配置した減圧装置のキャピラリチューブから構成され、前記サクションパイプと前記キャピラリチューブを前記ユニットベース内部に水平面状に蛇行して配置した冷凍冷蔵ユニットを、断熱箱体上部の連通穴に着脱可能に取り付けたことにより、前記サクションパイプと前記キャピラリチューブとの熱交換を促進し過冷却を大きく得ることで冷凍サイクルの効率を向上することができる。また組み立て性、メンテナンス性を向上することができる。

請求項１に記載の発明は、内部を発泡ウレタン等の断熱材で充填したユニットベースと、前記ユニットベースの下側に配設した蒸発器と、前記ユニットベースの上側に配置した圧縮機および凝縮器と、前記蒸発器出口と前記圧縮機をつなげる冷媒配管のサクションパイプと、前記サクションパイプに密接して配置した減圧装置のキャピラリチューブから構成され、前記サクションパイプと前記キャピラリチューブを前記ユニットベース内部に水平面状に蛇行して配置した冷凍冷蔵ユニットを、断熱箱体上部の連通穴に着脱可能に取り付けたことにより、前記サクションパイプと前記キャピラリチューブとの熱交換を促進し過冷却を大きく得ることで冷凍サイクルの効率を向上することができる。また組み立て性、メンテナンス性を向上することができる

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ユニットベースの上下いずれかひとつの面が樹脂で成形されており、前記樹脂面からの突起形状により構成した固定部位により、キャピラリチューブおよびサクションパイプを断熱材で囲まれた前記ユニットベースの中間位置に配置することにより、前記サクションパイプが外部からの受ける吸熱量を最小限に抑えて、前記キャピラリチューブからの熱を最大限に吸収することができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ユニットベースの下面に断熱性能の非常に大きな真空断熱材を配置し、前記真空断熱材の上部にサクションパイプおよびキャピラリチューブを固定することにより、前記ユニットベース上部の圧縮機および凝縮器等の高温側から蒸発器および庫内の低温側への侵入熱量を大幅に削減することができる。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、キャピラリチューブとサクションパイプとの熱交換する長さをおよそ１０００ｍｍ以上としたことにより、蒸発器が着霜して前記サクションパイプに大量の液冷媒が流れてきた場合にも、キャピラリチューブとの熱交換長さが十分に確保されているため、サクションパイプ出口ではガス冷媒となって、液バックによる圧縮機の効率劣化および破損を防ぐことができる。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、ユニットベースの垂直方向の厚みをおよそ５０ｍｍ以上としたことにより、前記ユニットベース内にサクションパイプやキャピラリチューブ等の雑物を配置した場合にも発泡する際のウレタン流路が確保され、発泡断熱材の未充填による前記ユニットベースの断熱性能劣化を防ぐことができる。また５０ｍｍ以上の前記ユニットベースの厚みにより垂直方向の応力に耐えることができるので、圧縮機等の加重により前記ユニットベースが変形して内部のサクションパイプおよびキャピラリチューブが変形もしくは破損することを防ぐことができる。

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。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、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による冷蔵庫の傾斜図、図２は同実施の形態による冷蔵庫の上部に配置したユニットベースの断面図、図３は同実施の形態によるユニットベースの上面投影図である。

図１、図２に示すように、実施の形態１の冷蔵庫１６は、上部に穴を連通させてウレタン断熱材を発泡充填した断熱箱体１７と、断熱箱体１７上部の穴に被さるように配されたユニットベース１８と、ユニットベース１８上部に配置された冷凍サイクルを構成する圧縮機１９、凝縮器２０、凝縮器ファン２１、ドライヤ２２と、ユニットベース１８下部に配置された蒸発器２３、蒸発器ファン２４と、ユニットベース１８内部に配置してウレタン断熱材で一体発泡したサクションパイプ２５およびキャピラリチューブ２６と、貯蔵室ドア２７により構成されている。

図１に示すようにユニットベース１８は、断熱箱体１７から脱着可能であり、また上下面に冷凍サイクルを構成する部品が取り付けられているため、箱体と冷却ユニットとを完全に分離することができ、冷凍サイクル部品の交換等のメンテナンスが容易にできる構造となっている。

また図２に示すようにユニットベース１８内のサクションパイプ２５とキャピラリチューブ２６ははんだ付けで接着されており、両者間で熱交換が促進される構成になっており、その熱交換距離は１０００ｍｍである。
またユニットベース１８の下面側は樹脂部材で成形されており、図２に示すようにユニットベース下面からの突起形状である固定部２８によりサクションパイプ２５およびキャピラリチューブ２６をユニットベース１８の中間位置に固定しており、ユニットベース１８の垂直方向の厚みは５０ｍｍである。

また凝縮器２０の出口配管は、凝縮器２０の高さよりも高い位置まで立ち上げた後、下部のドライヤ２２に接続されている。

図３に示すようにはんだ付けされたサクションパイプ２５およびキャピラリチューブ２６は、上側からユニットベース１８内に挿入され、固定部２８により中間位置で固定された状態で、ユニットベース１８内を蛇行して配置されて、ユニットベース下側から出てくる構成になっている。

以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫について、以下にその動作を説明する。

冷蔵庫1６の庫内温度が外気からの侵入熱およびドア開閉などにより、昇温して庫内温度センサ（図示せず）がＯＮ温度以上になると、圧縮機１９が起動し冷却が開始される。圧縮機１９から吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器２０で凝縮器ファン２１により送られてくる空気により冷却されて液化する。さらに液化した冷媒はドライヤ２２で水分を除去されて、ユニットベース１８内のキャピラリチューブ２６で減圧される。キャピラリチューブ２６内で減圧された液化冷媒ははんだ付けされているサクションパイプ２５内の冷媒との熱交換により冷却される。そして過冷却状態となった液冷媒は蒸発器２３に流入し、蒸発器ファン２４により送られてくる庫内空気との熱交換によりガス化して庫内空気を冷却し、ユニットベース１８内のサクションパイプ２５を通過して、その際にキャピラリチューブ２６内の冷媒の熱を吸熱して、ガス状態となって圧縮機１９に戻る。庫内が冷却されて庫内温度センサの温度がＯＦＦ温度以下になった場合に圧縮機１９の運転が停止する。

以上のように本実施の形態の冷蔵庫は、サクションパイプ２５とキャピラリチューブ２６が、ユニットベース１８下面の固定部２８により断熱材で充填されたユニットベース１８の中間位置に固定され、両者の周囲を断熱している。そのことにより、キャピラリチューブ２６内で減圧されながら液化している冷媒から、サクションパイプ２５内に流入してきた低温冷媒への熱移動を促進することができる。よってキャピラリチューブ２６出口の過冷却度を大きく得ることができ、冷凍サイクルの効率を大幅に向上することができる。

またユニットベース１８の上表面は圧縮機１９および凝縮器２０などがあるため高温となり、下表面は蒸発器２３および庫内空間であるため低温となる。本実施の形態のユニットベース１８の外周を構成する部材は、上面を鉄部材、下面を樹脂部材となっているため、ユニットベース１８の上表面から下表面への外周部材による伝熱を遮断して、冷蔵庫内側への侵入熱量を削減している。

また蒸発器２３が異常に着霜した場合には、蒸発器２３表面の霜が低温冷媒と庫内空気との熱交換を阻害して蒸発器２３内で冷媒が十分に蒸発することが出来ず、結果、サクションパイプ２５入口に大量の液冷媒が流入する。一方、冷蔵庫１６が冷却を開始する場合にも、圧縮機１９停止状態で蒸発器２３内に滞留していた冷媒が急激に圧縮機側に戻ってくるため、サクションパイプ２５入口に液冷媒が流入する。このようにサクションパイプ２５内に液冷媒が流れ、冷媒が液状態のまま圧縮機１９で吸い込んで液圧縮を生じてしまった場合には、圧縮機１９の体積効率の減少によって圧縮機１９の性能が低下する。さらに吸込みガス内に液冷媒が長期間混入することにより、圧縮機１９の吸込み弁などの機能部品が破損する恐れがある。本実施の形態では、ユニットベース１８内に配置されたサクションパイプ２５とキャピラリチューブ２６の熱交換部分の長さが、１０００ｍｍ以上確保されているため、上記のようにサクションパイプ２５入口内に液冷媒が流入してきたとしても、キャピラリチューブ２６との熱交換により蒸発してガス冷媒となり、圧縮機１９の性能低下および機能部品の破損を防止している。

またユニットベース１８は、内部にサクションパイプ２５およびキャピラリチューブ２６を設置し、配管部分とユニットベース１８の穴をシールした後に、注入口（図示せず）より発泡ウレタンを充填している。その際にユニットベース１８の厚みが５０ｍｍ以上であるため、ユニットベース１８の中間位置にあるサクションパイプ２５、キャピラリチューブ２６およびその固定部２８の間に発泡ウレタンが流れる空間が十分確保され、ユニットベース１８内全体にウレタン断熱材が行き渡り、ウレタン未充填部分をなくすことができる。

なお本実施の形態では、ユニットベース１８内のサクションパイプ２５およびキャピラリチューブ２６の固定をユニットベース１８下面からの突起形状による固定部分２８でおこなっているが、図４に示すように、ユニットベース１８の下面に接するように真空断熱材２９を配置して、その上面部にサクションパイプ２５およびキャピラリチューブ２６をテープ等で貼り付け固定しても良い。その場合には、サクションパイプ２５およびキャピラリチューブ２６がユニットベースの中間位置に固定できるのに加えて、ウレタンより断熱性能の高い真空断熱材２９によりユニットベースの断熱性能が向上されて、冷蔵庫１６の吸熱量を削減することができる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、冷凍サイクルの効率を向上し、断熱箱体の吸熱量を低減することで、省エネルギー化を図ることができ、発泡断熱材製の断熱箱体を有する冷却機器等の製品分野に有用である。

本発明の実施の形態１による冷蔵庫の傾斜図 同実施の形態による冷蔵庫の上部に配置したユニットベースの断面図 同実施の形態によるユニットベースの上面投影図 同実施の形態による冷蔵庫の上部に配置したユニットベースの断面図 従来の冷蔵庫の略断面図 従来の冷蔵庫上部に配置されている冷却ユニットの断面図

符号の説明

１，９，１８ 断熱箱体
２ 真空断熱材
３，１２ 内箱
４，１３ 外箱
５ フランジ
６ 硬質ウレタンフォーム
７ シート状グラスウール集合体
８ 外被材
１０ 箱部
１１ ふた部
１４ 内枠
１５ 外枠
１６ 発泡ポリスチレン
１７ 吸着剤
１９ 熱可塑性樹脂

Claims (5)

1. 内部を発泡ウレタン等の断熱材で充填したユニットベースと、前記ユニットベースの下側に配設した蒸発器と、前記ユニットベースの上側に配置した圧縮機および凝縮器と、前記蒸発器出口と前記圧縮機をつなげる冷媒配管のサクションパイプと、前記サクションパイプに密接して配置した減圧装置のキャピラリチューブから構成され、前記サクションパイプと前記キャピラリチューブを前記ユニットベース内部に水平面状に蛇行して配置した冷凍冷蔵ユニットを、断熱箱体上部の連通穴に着脱可能に取り付けたことを特徴とする冷蔵庫。
2. ユニットベースの上下いずれかひとつの面が樹脂で成形されており、前記樹脂面からの突起形状により構成した固定部位により、キャピラリチューブおよびサクションパイプを断熱材に囲まれた前記ユニットベースの中間位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. ユニットベース内部の下面に接するように断熱性能の非常に大きな真空断熱材を配置し、前記真空断熱材の上部にサクションパイプおよびキャピラリチューブを固定することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
4. キャピラリチューブとサクションパイプとの熱交換する長さを約１０００ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
5. ユニットベースの垂直方向の厚みを約５０ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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