JP4358844B2

JP4358844B2 - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP4358844B2
Application number: JP2006179669A
Authority: JP
Inventors: 淳二吉田; 誠岡部; 睦加藤; 哲史中津; 悟平國
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: JP2008008552A; HK1094408A2

Description

本発明は、冷蔵庫、特に、前面開口部の周縁における結露を防止する結露防止手段を装備した冷蔵庫に関する。

従来の冷蔵庫は、断熱箱体によって構成され、通常、内部は「仕切」によって仕切られた複数の小部屋（たとえば、冷蔵室、製氷室、切替室、野菜室、冷凍室等のいずれか２以上）と、各小部屋毎に単独の扉または複数の小部屋に共通の扉と、各小部屋に所定の冷熱を供給する冷凍サイクルと、を有している。
冷蔵庫の前面開口部の周縁は、すなわち、断熱箱体の前面側端面の近傍と、仕切の前面側端面の近傍とは、結露し易いため、これを防止するために当該部分に加熱手段が配置されている。かかる加熱手段には、当該部分に配置された（引き回された）凝縮パイプ（冷凍サイクルを構成する圧縮機に連結され、高圧高温の冷媒が流れる）や、電気ヒータが使用されていた。
しかし、凝縮パイプを仕切に配置したのでは、該仕切によって仕切られた両小部屋に温熱が流入するため、また、電気ヒータを使用したのでは消費電力が増大するため、これらに替えて、仕切にヒートパイプを配置する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３００３１９号公報（５頁、図８、９）

しかしながら、前記特許文献１に開示された発明は、かかるヒートパイプの蒸発部（温熱受給部）が、冷蔵庫下部の背面にある機械室に設置されている圧縮機や凝縮器と熱的に接触させることによって構成されるため、ヒートパイプの長さが長くなり、ヒートパイプ内の作動媒体の循環が阻害され、仕切部において所定の放熱が実施されない場合があるという問題があった。
さらに、観音開き式の扉に設置される「回転仕切」に対しては、かかるヒートパイプを配置する（引き回す）ことができないため、電気ヒータが当該扉の略全域に渡って配置され、消費電力が大きいという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、ヒートパイプの長さを短くして、ヒートパイプ内の作動媒体の循環を保証し、仕切において所定の放熱を実施することができる冷蔵庫、さらに、消費電力を抑えたまま回転仕切の結露を防止することができる冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明に係る冷蔵庫は、左右方向を仕切る縦仕切及び上下方向を仕切る横仕切によって複数の小部屋に仕切られ、前面が開口した筐体と、
該筐体の開口を開閉する１又は２以上の前面扉と、
前記小部屋に冷熱を供給する冷凍サイクルと、
を有する冷蔵庫であって、
前記冷凍サイクルが、冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機に連結されると共に、前記筐体の内部及び前記横仕切の内部に配置され、前記圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮パイプと、
該凝縮パイプに連結され、前記凝縮した冷媒を膨張させる膨張手段と、
該膨張手段に連結され、前記膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器と前記圧縮機とを連結する連結パイプと、を具備し、
前記縦仕切の内部にヒートパイプが軸心を鉛直にして配置され、該ヒートパイプの一方の端部が、前記凝縮パイプの横仕切の内部に配置された部分に熱的に接合されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る冷蔵庫は、仕切の内部に配置されるヒートパイプの長さが短く、かつ単純な形状になるから、凝縮パイプから受け渡された温熱は仕切に確実に伝達される。よって、冷蔵庫の製造コストを抑えたまま、結露防止を図ることができる。
さらに、横仕切および縦仕切を有する場合に、横仕切の内部に凝縮パイプを配置し、該凝縮パイプに熱的に結合されたヒートパイプを縦仕切の内部に配置すれば、該ヒートパイプはさらに短くなると共に、その姿勢が鉛直になるため、ヒートパイプ内の作動媒体の循環が促進される。よって、ヒートパイプを安価なものにすることができるから、冷蔵庫の製造コストをさらに抑えることができる。

以下、本発明に係る冷蔵庫について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
また、以下に示す冷蔵庫は一例であって、冷蔵室、製氷室、切替室、野菜室、冷凍室等（本発明において、これらを「小部屋」と称している）それぞれの有無、形態、あるいは大きさは、図示するものに限定するものではない。

［実施の形態１］
図１〜図６は本発明に係る冷蔵庫の実施の形態１を説明するための模式図であって、図１は全体を示す側面図、図２は全体を示す正面視の断面図、図３は結露防止を示す正面視の断面図、図４は結露防止系の一部を示す側面視の拡大断面図、図５は冷凍サイクルを示す構成図、図６はヒートパイプを縦断面によって示す構成図である。

（冷蔵庫）
図１および図２において、冷蔵庫１００は、前面が開口し、その他の面に断熱材（図示しない）が設置された筐体（以下「冷蔵庫本体」と称す）１によって形成され、冷蔵室２、製氷室３、温度設定切替可能な切替室４、野菜室５、冷凍室６を有する。
すなわち、冷蔵室２と製氷室３とは横仕切２３によって、冷蔵室２と切替室４とは横仕切２４によって、製氷室３と切替室４とは縦仕切３４によって、製氷室３と野菜室５とは横仕切３５によって、切替室４と野菜室５とは横仕切４５よって、野菜室５と冷凍室６とは横仕切５６よって、それぞれ仕切られている。なお、横仕切２３と横仕切２４とは一体に形成され、同様に、横仕切３５と横仕切４５とは一体に形成されている。なお、各仕切２３、２４、３４、３５、４５、５６、をそれぞれまたはまとめて「仕切」と称する場合がある。

そして、冷蔵室２の前面には両開式の冷蔵室扉２０が設置されている。すなわち、冷蔵室扉２０は、冷蔵室左扉２０Ａと冷蔵室右扉２０Ｂとによって構成され、自在に冷蔵室２を開口、閉塞するものである。また、製氷室３の前面には製氷室扉３０が、切替室４の前面には切替室扉４０が、野菜室５の前面には野菜室扉５０が、野菜室６の前面には野菜室扉６０がそれぞれ設置され、それぞれ当該室を自在に開口、閉塞している。なお、前記各扉２０、３０、４０、５０、６０、をそれぞれまたはまとめて「前面扉」と称する場合がある。
なお、以下の説明の便宜上、冷蔵庫１００の地面を本体地面１１と、冷蔵庫本体１の左側面を本体左面１２と、冷蔵庫本体１の天面を本体天面１３と、冷蔵庫本体１の右側面を本体右面１４と、それぞれ称す。
さらに、横仕切２３に、冷蔵室扉２０または製氷室扉３０の開閉状態を検知するためのドアスイッチ７が設置され、ドアスイッチ７が冷蔵室扉２０または製氷室扉３０が開いていることを検知すると、冷蔵室２の内部に配置された庫内灯（図示せず）が消点灯されるものである。

（結露防止系）
図３において、冷蔵庫本体１および仕切の前面近くに、結露防止系が配置されている。結露防止系は、冷凍サイクル１１０を構成する凝縮パイプ１０２（これについては別途詳細に説明する）と凝縮パイプ１０２に熱的に結合されたヒートパイプ１３４とから構成され、配置位置の周囲を加熱することによって、当該位置の部材表面における結露を防止している。
すなわち、凝縮パイプ１０２の一部は、本体地面１１の前面近くに配置され（この部分を便宜上「地面凝縮パイプ１１１」と称す）、さらに、一筆書状に、本体左面１２の前面近く（この部分を便宜上「左面凝縮パイプ１１２」と称す）、本体天面１３の前面近く（この部分を便宜上「天面凝縮パイプ１１３」と称す）と、本体右面１４の前面近く（この部分を便宜上「右面凝縮パイプ１１４」と称す）と、順次配置されて（引き回されて）いる。

そして、横仕切５６の内部で前面近くには、左面凝縮パイプ１１２の一部（この部分を便宜上「横仕切凝縮パイプ１５６Ａ」と称す）と、右面凝縮パイプ１１４の一部（この部分を便宜上「横仕切凝縮パイプ１５６Ｂ」と称す）とがそれぞれ侵入している。
また、横仕切３５および横仕切２３の内部で前面近くには、左面凝縮パイプ１１２の一部（この部分を便宜上「横仕切凝縮パイプ１３５」および「横仕切凝縮パイプ１２３」と称す）がそれぞれ侵入している。同様に、横仕切２４および横仕切４５の内部で前面近くには、右面凝縮パイプ１１４の一部（この部分を便宜上「横仕切凝縮パイプ１２４」および「横仕切凝縮パイプ１４５」と称す）がそれぞれ侵入している。
なお、横仕切３５と横仕切４５とは、また横仕切２３と横仕切２４とは、それぞれ一体に形成されているから、横仕切凝縮パイプ１３５が横仕切４５に侵入しているが、かかる侵入深さは限定するものではない。同様に、たとえば、横仕切凝縮パイプ１２４が横仕切２３の内部に侵入してもよい。

さらに、縦仕切３４の内部で表面近くにヒートパイプ１３４が配置されている。すなわち、ヒートパイプ１３４は下端部が、横仕切凝縮パイプ１３５に熱的に結合された蒸発部であって、上部が温熱を放出する凝縮部になっている。このとき、ヒートパイプ１３４の軸心は鉛直であるから、蒸発部（下端部）において蒸発した作動媒体の上昇が促進され、良好な温熱の輸送が実行される。
また、横仕切凝縮パイプ１３５を縦仕切３４の内部にまで配置しようとすると、製造工程上、凝縮パイプの加工が困難になり、製造コストが高騰するだけでなく、曲げ位置の精度が安定しないため、消費電力が大きくなるという問題があったが、かかる問題はヒートパイプ１３４の配置によって解消している。

なお、以上は、縦仕切３４の内部にのみヒートパイプ１３４を配置しているが、本発明はこれに限定するものではなく、横仕切凝縮パイプ１２３、１２４、１３４、１４５、１５６Ａ、１５６Ｂの何れかの当該横仕切への侵入に替えて、ヒートパイプを配置してもよい。このとき、該ヒートパイプの一方の端部は、左面凝縮パイプ１１２または右面凝縮パイプ１１４に熱的に結合されることになる。また、縦仕切３４の内部で表面近くにヒートパイプ１３４は、正面視略Ｌ字状に形成されることになる。かかる場合には、凝縮パイプの製造がさらに容易になる。

図４において、横仕切３５の前面に前面部品３５Ａが、横仕切２３の前面に前面部品２３Ａが、縦仕切３４の前面に前面部品３４Ａが、それぞれ設置されている。
そして、前面部品３５Ａおよび前面部品２３Ａには、それぞれ横仕切凝縮パイプ１３５および横仕切凝縮パイプ１２３が熱的に結合されている。また、前面部品３４Ａにはヒートパイプ１３４が熱的に結合され、さらに、ヒートパイプ１３４の下端部が前面部品３５Ａに熱的に結合されている。

したがって、前面部品３５Ａ（横仕切３５の前面に同じ）および前面部品２３Ａ（横仕切２３の前面に同じ）は、それぞれ横仕切凝縮パイプ１３５および横仕切凝縮パイプ１２３からの伝熱によって加熱され、結露が防止される。また、ヒートパイプ１３４には前面部品３５Ａを介して横仕切凝縮パイプ１３５から温熱が供給されるから、同様に結露が防止される。
なお、各前面部材３５Ａ、２３Ａ、３４Ａの形状や材質は限定するものではなく、たとえば、金属製の板材によって形成してもよい。また、前記「熱的に結合」する要領も限定するものではなく、機械的に当接するもの、冶金的に接合するもの、あるいは、アルミテープや銅テープを添付してこれを介するものであってもよい。

（冷凍サイクル）
図５において、冷凍サイクル１１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、圧縮機１０１に連結され、前記圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮パイプ１０２と、凝縮パイプ１０２に連結され、前記凝縮した冷媒を膨張させる膨張弁１０３およびキャピラリチューブ１０４（これらをまとめて「膨張手段」と称する場合がある）と、該膨張手段に連結され、前記膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器１０５と、膨張弁１０３とキャピラリチューブ１０４とを連結する配管と、キャピラリチューブ１０４と蒸発器１０５とを連結する配管と、蒸発器１０５と圧縮機１０１とを連結する配管と、を有している。
なお、凝縮パイプ１０２の一部に通常の配管や公知の凝縮器を配置してもよい。また、膨張手段は膨張弁１０３またはキャピラリチューブ１０４の一方であってもよい。

（ヒートパイプ）
図６において、ヒートパイプ１３４は、ヒートパイプ外郭１３４Ａによって密閉容器状に形成されている。ヒートパイプ外郭１３４Ａの内部には管軸方向に小径の銅線で構成されているウィック束１３４Ｂが配置されている。さらに、ウィック束１３４Ｂの内側にヒートパイプ内郭１３４Ｃが配置され、作動媒体として「水」が封入されている。
したがって、ヒートパイプ１３４の一方の端部（蒸発部）を温熱が供給（加熱）されると、中に封入された水が「蒸気」となって他端側（凝縮部）に移動する。そして、凝縮部において温熱が放出（冷却）されると、前記蒸気は凝縮して「凝縮液（水に同じ）」になる。そうすると、該凝縮液はウィック束１３４Ｂの毛管力で蒸発部に加熱側へ還る。さらに、前記凝縮液は再び加熱され、蒸気となって凝縮部に移動するから、かかる工程の繰り返しによって、水は循環し、これによって、蒸発部から凝縮部に温熱が伝達されることになる。

なお、ヒートパイプ外郭１３４Ａを銅によって形成すれば製造コストが安価になるが、本発明はこれに限定するものではなく、たとえば、ステンレスによって形成してもよい。また、ウィック束１３４Ｂは銅によって、ヒートパイプ内郭１３４Ｃは黄銅によって、それぞれ形成すれば熱伝達の面で好適であるが、本発明はこれに限定するものではない。さらに、作動媒体として「水」が封入されているため、ヒートパイプ外郭１３４Ａの外部に漏洩した場合に、安全性の観点から好ましいが、本発明はこれに限定するものではない。
なお、ヒートパイプ１３４の各種形状について別途説明する。

［実施の形態２］
（冷蔵庫）
図７および図８は本発明に係る冷蔵庫の実施の形態２を説明するための模式図であって、図７は全体を示す正面図、図８は回転仕切を示す正面図である。
図７において、冷蔵庫２００は、冷蔵室２の前面に、冷蔵室左扉２０Ａと冷蔵室右扉２０Ｂとの隙間を閉塞する目的で、回転仕切２０Ｃが設置されている。

（回転仕切）
図８において、回転仕切２０Ｃは回転仕切本体２０６によって形成され、回転仕切本体２０６の前面には回転仕切部品２０５が配置され、回転仕切本体２０６と回転仕切部品２０５との間には断熱体として発泡スチロール（図示せず）が配設されている。
そして、回転仕切２０Ｃの内部には、回転仕切ヒータ２０７とヒートパイプ２０１とが配置されている。回転仕切ヒータ２０７は、回転仕切部品２０５の裏側（内側）の下側に熱的に結合され、ヒートパイプ２０１の下端部が回転仕切ヒータ２０７に熱的に結合されている。

したがって、回転仕切ヒータ２０７に通電すると、回転仕切ヒータ２０７は発熱し、その熱がヒートパイプ２０１の下端（蒸発部に同じ）を加熱する。その作用によりヒートパイプ２０１内の液体（作動媒体）は蒸気となってヒートパイプ２０１の上端（凝縮部に同じ）に移動し、冷却されて蒸気は凝縮する。そして、該凝縮の際に放出された温熱が回転仕切部品２０５に伝熱し、回転仕切部品２０５の表面温度が上昇するから、回転仕切部品２０５への着露が防止される。
なお、回転仕切ヒータ２０７が設置されない場合であっても、ヒートパイプ２０１の作用によって温熱の輸送が実行され、回転仕切２０Ｃの温度分布の均一化が図られると考えられるものの、蒸発部と凝縮部との温度差がつき難いため、熱輸送が効率的に実行されないことになる。すなわち、結露防止を促進するためには、回転仕切ヒータ２０７は必要である。

なお、回転仕切ヒータ２０７の容量は４Ｗ程度であるが、本発明はこれに限定するものではなく、たとえば、８Ｗにして通電率で調整してもよい。
また、ヒートパイプ２０１として２本のヒートパイプを示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、１本以上の何れの本数であってもよい。たとえば、外径が３ｍｍのヒートパイプを２本配置する場合に替えて、外径が５ｍｍのヒートパイプを１本配置すれば、大体同じ量の温熱を輸送することができる。
また、回転仕切本体２０６や回転仕切部品２０５の形状や材質は限定するものではなく、たとえば、回転仕切部品２０５を金属の板材によって形成してもよい。また、前記「熱的に結合」する要領は、前記実施の形態１に同じである。

［実施の形態３］
（ヒートパイプ）
図９は本発明に係る冷蔵庫の実施の形態３におけるヒートパイプを模式的に示すものであって、（ａ）は外観図、（ｂ）は配置状況を示す模式図である。
図９の（ａ）において、冷蔵庫３００（図示しない）は、冷蔵庫１００のヒートパイプ１３４または冷蔵庫２００のヒートパイプ２０１を、ヒートパイプ３０１に変更したものである。
ヒートパイプ３０１は、内部に作動媒体（液体）を封入したのち、一端をピンチすることにより封止し、内部の作動媒体を密閉したものである。かかる外観の相違を除くと、ヒートパイプ３０１の構造は、ヒートパイプ１３４（図６参照）と同じである。
すなわち、一端をピンチする際に、ヒートパイプ３０１の端形状を扁平にするので、コストが上昇することはない。

図９の（ｂ）において、ヒートパイプ３０１の一端は扁平であるため、横仕切凝縮パイプ１３５に密着しやすく、横仕切凝縮パイプ１３５からの熱が効率よく伝わる。
すなわち、蒸発部において多量の温熱が供給されるから、ヒートパイプ３０１の上下で温度差が大きくなり、結果的にヒートパイプ３０１の熱輸送量が大きくなるため、冷蔵庫３００における前面部品３４Ａの表面への着露をさらに防止することができる。
同様に、回転仕切２０Ｃにおいては、回転仕切ヒータ２０７から多量の温熱が供給されるから、冷蔵庫３００における回転仕切部品２０５の表面への結露をさらに防止することができる。

［実施の形態４］
（ヒートパイプ）
図１０は本発明に係る冷蔵庫の実施の形態４におけるヒートパイプを模式的に示す外観図である。
図１０において、冷蔵庫４００（図示しない）は、冷蔵庫１００のヒートパイプ１３４または冷蔵庫２００のヒートパイプ２０１を、ヒートパイプ４０１に変更したものである。そして、ヒートパイプ４０１の管形状は全長に渡って扁平である。このため、前面部品３４Ａや回転仕切部品２０５への接触が容易になり、また、接触面積が大きくなるから、ヒートパイプ４０１の加熱や冷却が効率よく実行される。よって、実施の形態３における冷蔵庫３００のヒートパイプ３０１と同様の作用効果が得られる。

［実施の形態５］
（ヒートパイプ）
本発明に係る冷蔵庫の実施の形態４である冷蔵庫４００（図示しない）は、実施の形態１、２における冷蔵庫１００、２００のヒートパイプ１３４、２０１を銅板に変更したものである。したがって、該銅板によって実施の形態１、２に準じた温熱の輸送が実行されるから、冷蔵庫４００においても、実施の形態１、２に準じた結露の防止がなされる。
なお、前記銅板は、文字通りの「純銅板の平面材」に限定するものではなく、銅合金や、波状ないし表面に凹凸が形成された板であってもよい。

本発明に係る冷蔵庫の実施の形態１を模式的に説明する全体を示す側面図。本発明に係る冷蔵庫の実施の形態１を模式的に説明する全体を示す断面図。図１に示す冷蔵庫の結露防止系を示す正面視の断面図。図１に示す冷蔵庫の結露防止系の一部を示す側面視の拡大断面図。図１に示す冷蔵庫の冷凍サイクルを示す構成図。図１に示す冷蔵庫のヒートパイプを縦断面によって示す構成図。本発明に係る冷蔵庫の実施の形態２を模式的に説明する全体を示す正面図。図７に示す冷蔵庫の回転仕切を示す正面図。本発明に係る冷蔵庫の実施の形態３におけるヒートパイプを示す外観図。本発明に係る冷蔵庫の実施の形態４におけるヒートパイプを示す外観図。

符号の説明

１：冷蔵庫本体（筐体）、２：冷蔵室、３：製氷室、４：切替室、５：野菜室、６：冷凍室、７：ドアスイッチ、１１：本体地面、１２：本体左面、１３：本体天面、１４：本体右面、２０：冷蔵室扉、２０Ａ：冷蔵室左扉、２０Ｂ：冷蔵室右扉、２０Ｃ：回転仕切、２３Ａ：前面部品、２４：横仕切、３０：製氷室扉、３４：縦仕切、３４Ａ：前面部品、３５：横仕切、３５Ａ：前面部品、４０：切替室扉、４５：横仕切、５０：野菜室扉、５６：横仕切、６０：野菜室扉、１００：冷蔵庫（実施の形態１）、１０１：圧縮機、１０２：凝縮パイプ、１０３：膨張弁、１０４：キャピラリチューブ、１０５：蒸発器、１１０：冷凍サイクル、１１１：地面凝縮パイプ、１１２：左面凝縮パイプ、１１３：天面凝縮パイプ、１１４：右面凝縮パイプ、１２３：横仕切凝縮パイプ、１２４：横仕切凝縮パイプ、１３４：ヒートパイプ、１３４Ａ：ヒートパイプ外郭、１３４Ｂ：ウィック束、１３４Ｃ：ヒートパイプ内郭、１３５：横仕切凝縮パイプ、１４５：横仕切凝縮パイプ、１５６Ａ：横仕切凝縮パイプ、１５６Ｂ：横仕切凝縮パイプ、２００：冷蔵庫（実施の形態２）、２０１：ヒートパイプ、２０５：回転仕切部品、２０６：回転仕切本体、２０７：回転仕切ヒータ、３００：冷蔵庫（実施の形態３）、３０１：ヒートパイプ、４００：冷蔵庫（実施の形態４）、４０１：ヒートパイプ。

Claims

左右方向を仕切る縦仕切及び上下方向を仕切る横仕切によって複数の小部屋に仕切られ、前面が開口した筐体と、
該筐体の開口を開閉する１又は２以上の前面扉と、
前記小部屋に冷熱を供給する冷凍サイクルと、
を有する冷蔵庫であって、
前記冷凍サイクルが、冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機に連結されると共に、前記筐体の内部及び前記横仕切の内部に配置され、前記圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮パイプと、
該凝縮パイプに連結され、前記凝縮した冷媒を膨張させる膨張手段と、
該膨張手段に連結され、前記膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器と前記圧縮機とを連結する連結パイプと、を具備し、
前記縦仕切の内部にヒートパイプが軸心を鉛直にして配置され、該ヒートパイプの一方の端部が、前記凝縮パイプの横仕切の内部に配置された部分に熱的に接合されていることを特徴とする冷蔵庫。
前記ヒートパイプと前記凝縮パイプとが、金属材料を介して接合されていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
前記縦仕切が表面板を具備し、該表面板に前記ヒートパイプが熱的に接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。