JP6139286B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、冷蔵庫に関する。

冷蔵庫には、蒸発器を１つだけ備え、そこで発生する冷気で冷蔵空間と冷凍空間の両方を冷却するタイプのものがある（例えば特許文献１）。このタイプの冷蔵庫は、冷蔵空間よりも冷凍空間を優先して冷却する構造となっている。例えば、蒸発器が冷凍空間の背後に設けられて、蒸発器から冷凍空間までの冷気の流路が短くされ、蒸発器で発生した冷気がすぐに冷凍空間へ送られるようになっている。

一方、冷蔵空間は蒸発器から遠く、蒸発器から冷蔵空間までの流路も長い。そのため、蒸発器で発生した冷気が冷蔵空間に届くまでに時間がかかる。また、冷蔵空間へ送られる冷気の量も少ない。これらのことが原因で冷蔵空間が十分に冷却されないという問題がある。

この問題を解決するために、ファンの回転数を上げて、冷蔵空間へ送られる冷気の量を増やすことが考えられる。しかし、ファンの回転数を上げると、電力消費量が多くなったり、ファンの温度が上昇して冷蔵庫の冷却の障害となったりする。また、蒸発器から冷蔵空間までの冷気の流路を広くして、冷蔵空間へ送られる冷気の量を増やすことも考えられる。しかし、冷気の流路を広くするためには、冷蔵空間を狭くする必要がある。従って、これらの対策は、上記問題の適切な解決策ではない。

特願２０１１−２７７３７９

本発明が解決しようとする課題は、冷凍空間と冷蔵空間とを同じ蒸発器で冷却する冷蔵庫であって、冷蔵空間を十分に冷却できる冷蔵庫を提供することである。

実施形態の冷蔵庫は、圧縮機と、凝縮器と、主絞り装置と、主蒸発器が、この順に直列に接続された主冷却装置と、補助絞り装置と、補助蒸発器が、この順に直列に接続された上で、前記主絞り装置と並列に設けられ、前記補助蒸発器の出口側が前記主蒸発器の入口側に接続された補助冷却装置と、冷凍空間と、冷蔵空間と、前記主蒸発器が収納された蒸発器室と、前記蒸発器室から前記冷蔵空間に向けて冷気が流れるダクトとを備え、前記冷凍空間は、前記主冷却装置内でのみ冷媒が循環することにより前記主蒸発器で発生する冷気が導入されて冷却され、前記冷蔵空間は、前記凝縮器から前記補助冷却装置側へ冷媒が流れることにより前記主蒸発器及び前記補助蒸発器で発生する冷気が導入されて冷却され、前記補助蒸発器は前記ダクト内に設けられていることを特徴とする。

実施形態の冷蔵庫の断面図。 実施形態の冷却装置の構成図。 第１の実施形態の冷蔵庫の補助蒸発器周辺の拡大断面図。 第２の実施形態の冷蔵庫の補助蒸発器周辺の拡大断面図。 第３の実施形態の冷蔵庫の補助蒸発器周辺の拡大断面図。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、扉側を前とする。

（１）冷蔵庫の構成
本実施形態に係る冷蔵庫１０は、図１に示すように、外郭を形成する外箱と貯蔵空間を形成する内箱との間に発泡断熱材を充填した断熱箱体からなる冷蔵庫本体１１を備え、貯蔵空間を断熱仕切壁１２によって上方の冷蔵空間２０と下方の冷凍空間４０とに区画されている。

冷蔵空間２０は、冷蔵温度（例えば、２〜３℃）に冷却される空間であって、内部がさらに仕切板２１によって上下に区画され、上部空間に複数段の載置棚を設けた冷蔵室２２が設けられ、下部空間に引き出し式の収納容器２５を配置する野菜室２４が設けられている。野菜室２４の内部であって、収納容器２５の上方の場所には、密閉されたＣＡ貯蔵室２８が設けられている。

野菜室２４の下方に配置した冷凍空間４０は、冷凍温度（例えば、−１８℃以下）に冷却される空間であって、比較的小容積の自動製氷機を備えた製氷室４２と図示しない小型冷凍室とが左右に併設され、その下方に冷凍室４６が設けられている。

冷蔵室２２の開口部は、冷蔵庫本体１１の一側部の上下に設けられたヒンジにより回動自在に枢支された冷蔵室扉２２ａにより閉塞されている。

野菜室２４、製氷室４２、及び冷凍室４６の開口部は、それぞれ引き出し式扉２４ａ，４２ａ，４６ａにより閉塞されている。各引き出し式扉２４ａ，４２ａ，４６ａの裏面側に固着した左右一対の支持枠には、収納容器２５，４５，４７が保持されており、開扉動作とともに庫外に引き出されるように構成されている。

冷蔵空間２０の後方には、蒸発器室６１から上方へ延びるダクト３４ａが設けられている。ここで、蒸発器室６１は、冷凍空間４０の後方に設けられた空間で、内部に後述する主蒸発器５３が収納されている。ダクト３４ａは、蒸発器室６１で発生した冷気を冷蔵空間２０に供給する流路である。ダクト３４ａの冷蔵空間２０側の壁には、複数の吹出口２７が設けてある。また、冷蔵空間２０から蒸発器室６１へ空気を吸い込む図示しない吸込流路も設けられている。吹出流路３４ａの蒸発器室６１側の端部、すなわち蒸発器室６１から吹出流路３４ａへ冷気が吹き出す吹出口３４に、吹出口３４を開閉する第１の吹出ダンパ３５が設けてある。ダクト３４ａ内であって、最も上方の吹出口２７付近には、補助ファン７４が設けられている。

冷凍空間４０と、冷凍空間４０の背後上部にある蒸発器室６１は、壁６２により仕切られている。壁６２には、冷凍空間４０と蒸発器室６１とを連通する吹出流路３０ａ及び吸込流路３２ａが設けられている。吹出流路３０ａは蒸発器室６１で発生した冷気を冷凍空間４０に供給する流路である。吸込流路３２ａは冷凍空間４０の冷気を蒸発器室６１へ戻す流路である。吹出流路３０ａの冷凍空間４０側の端部、すなわち吹出口３０には、吹出口３０を開閉する第２の吹出ダンパ３１が設けられている。壁６２の製氷室４２および冷凍室４６の間の高さに位置する箇所に吹出口３０が設けられ、壁６２における冷凍室４６の高さ方向中央部に吸込口３２が設けられている。

図２に示すように、圧縮機５６、凝縮器５５、主絞り装置５０、主蒸発器５３が、この順に冷媒が流れるように直列に連結され、主冷却装置５９を構成している。圧縮機５６と凝縮器５５は、冷凍空間４０の背面下部にある機械室５７に収納されている。また、主蒸発器５３は、蒸発器ファン５８とともに冷凍空間４０背面に設けられた蒸発器室６１内に収納されている。

また、図２に示すように、補助絞り装置７０と補助蒸発器７１が、この順に冷媒が流れるように直列に連結され、補助冷却装置７２を構成している。補助冷却装置７２は、主絞り装置５０と並列に設けられている。そして、補助蒸発器７１の冷媒の出口側は、主蒸発器５３の冷媒の入口側に接続されている。補助蒸発器７１は、ダクト３４ａ内の上部であって、補助ファン７４の下方となる高さの場所に設けられている。補助蒸発器７１は、図３に示すように、ダクト３４ａの後方の壁の凹部７６内に設けられている。そして、補助蒸発器７１の前方の表面が、ダクト３４ａの後方の壁面と同一の面上に位置している。ここで、同一の面上に位置するとは、両者の面が完全に同一面上にあることのみならず、設計上や製造上の都合等により、両者の面の間に数ｍｍ程度の段差があることも含む。

なお、主蒸発器５３は、冷媒が通るパイプと、該パイプの外側に該パイプの延長方向に対して垂直に設けられた複数の板状のフィンとを備える、フィンチューブ蒸発器である。補助蒸発器７１は、パイプと金属板を組み合わせたパイプオンシート蒸発器である。そして、補助蒸発器７１の表面とは、パイプや金属板の外接面のことである。

ダクト３４ａの壁面であって、補助蒸発器７１の下方には、補助蒸発器７１の結露水が落下して溜まる樋７５が設けられている。

凝縮器５５の下流側に、三方弁７３が接続され、冷媒の出口の一方が主絞り装置５０に接続され、冷媒の出口の他方が補助絞り装置７０に接続されている。三方弁７３の主絞り装置５０側の出口が開くと、冷媒は、主絞り装置５０側へのみ流れるから、主冷却装置５９内でのみ循環する。その結果、蒸発器室６１内の主蒸発器５３周辺でのみ冷気が発生する。また、三方弁７３の補助絞り装置７０側の出口が開くと、冷媒は、補助冷却装置７２内を通過した後、主蒸発器５３へ流入する。その結果、主蒸発器５３周辺と補助蒸発器７１周辺で冷気が発生する。

なお、この実施形態において、主絞り装置５０及び補助絞り装置７０はキャピラリチューブである。そして、補助絞り装置７０としてのキャピラリチューブの内径が、主絞り装置５０としてのキャピラリチューブの内径より大きい。そのため、補助蒸発器７１の周囲で発生する冷気の温度が、主絞り装置５０を使用した場合の主蒸発器５３の周囲で発生する冷気の温度より高い。

本実施形態の冷蔵庫１０は、冷蔵空間２０内で、補助蒸発器７１よりも低い場所に、図示しない霧化装置を備える。霧化装置は、冷蔵空間２０の一画に設けられた図示しない給水タンクの水に高電圧をかけて、帯電した微粒子のミストを発生させ、冷蔵空間２０内へ放出するものである。このミストは冷蔵空間２０内の菌に作用してこれを死滅させる。そのため、カビの抑制や脱臭、貯蔵物の傷み防止等の効果を得られる。霧化装置の給水タンクと樋７５はホースで接続され、樋７５に溜まった水が霧化装置の給水タンクに供給されるようになっている。

また、ＣＡ貯蔵室２８の背後であって、補助蒸発器７１より下の位置には、減酸素装置８０が設けられている。減酸素装置８０はＣＡ貯蔵室２８内の酸素濃度を低減させる装置である。ＣＡ貯蔵室２８は、陽極と、陰極と、これらに挟持された水素イオン伝導性を有する高分子電解質膜と、両極間に電圧を印加する電圧印加手段と、陽極側に供給する水を蓄える給水タンクとを備える。減酸素装置８０はダクト３４ａを貫通して設けられている。そして、陽極はダクト３４ａ側に配置されている。一方、陰極はＣＡ貯蔵室２８内に接続されている。陽極と陰極の間に電圧が印加されると、陽極側で水が分解して酸素及び水素イオンが発生する。この水素イオンが高分子電解質膜内を陰極側へ移動し、陰極側でＣＡ貯蔵室２８内の酸素と結合して水となる。これにより、ＣＡ貯蔵室２８内の酸素濃度が低減される。減酸素装置８０の給水タンクと樋７５はホースで接続され、樋７５に溜まった水が減酸素装置８０の給水タンクへ供給されるようになっている。

（２）冷蔵庫の運転
上記の構造の冷蔵庫１０において、冷凍空間４０が冷却される場合は、三方弁７３の主絞り装置５０側の出口が開けられる。すると、冷媒が主冷却装置５９内でのみ循環し、主蒸発器５３周辺でのみ冷気が発生する。この状態で、第１の吹出ダンパ３５が閉じられ、第２の吹出ダンパ３１が開けられる。すると、主蒸発器５３周辺で発生した冷気は、吹出流路３０ａを通過して冷凍空間４０にのみ流入する。このようにして冷凍空間４０が冷却される。

冷蔵空間２０が冷却される場合は、三方弁７３の補助絞り装置７０側の出口が開けられる。すると、凝縮機５５を通過した冷媒は、補助冷却装置７２内へ流入し、補助絞り装置７０及び補助蒸発器７１を通過する。補助蒸発器７１を通過した冷媒は、主冷却装置５９側へ戻り、主蒸発器５３、圧縮機５６を通過し、再び凝縮機５５へ戻る。冷媒がこのように循環する結果、主蒸発器５３及び補助蒸発器７１の周囲で冷気が発生する。この状態で、第２の吹出ダンパ３１が閉じられ、第１の吹出ダンパ３５が開けられる。すると、主蒸発器５３周辺で発生した冷気は、ダクト３４ａ内を上方へ流れる。そして、補助冷却装置７２の近傍において、さらに冷却される。このようして冷却された冷気が、冷蔵空間２０に流入し、冷蔵空間２０が冷却される。冷蔵空間２０の冷却中、補助ファン７４が回転する。

（３）効果
上記の実施形態の冷蔵庫１０において、主蒸発器５３周辺で発生した冷気は、ダクト３４ａ内を流れて補助蒸発器７１に接する。そのため、冷気の蒸発器との接触面積が広くなり、冷蔵空間２０へ流入する冷気の温度が十分に下がる。そのため、冷蔵空間２０が十分に冷却される。

ここで、補助蒸発器７１は、ダクト３４ａの後方の壁の凹部７６内に設けられ、その前方の表面がダクト３４ａの後方の壁面と同一の面上に位置し、ダクト３４ａ内へ突出していない。そのため、ダクト３４ａ内の冷気の流れが阻害されない。

また、補助蒸発器７１が、ダクト３４ａ内にあるため、前方から見るとダクト３４ａの前方の壁に隠れて見えない。そのため、冷蔵空間２０内の美観が損なわれることがない。

また、補助絞り装置７０としてのキャピラリチューブの内径が、主絞り装置５０としてのキャピラリチューブの内径より大きい。そのため、補助蒸発器７１の温度が、冷凍空間４０へ送られる冷気を発生させる主蒸発器５３の温度より高い。そのため、補助蒸発器７１に接した冷気は、冷蔵空間２０を冷却するために適した温度となる。

また、ダクト３４ａ内に補助ファン７４を備えるため、ダクト３４ａ内に多くの冷気を循環させることができる。特に、補助ファン７４は、ダクト３４ａ内であって、最も上方の吹出口２７付近、すなわち、補助蒸発器７１より冷気の下流側にあたる場所に設けられている。そのため、多くの冷気が補助蒸発器７１の設置位置を通過するように流れる。そのため、冷蔵空間２０に導入される冷気が十分に冷却される。そして、冷蔵空間２０が十分に冷却される。

また、補助ファン７４が冷蔵空間２０の冷却中に回転することにより、ダクト３４ａ内を通って冷蔵空間２０に導入される冷気が増える。さらに、多くの冷気が補助蒸発器７１に当たることになるため、冷蔵空間２０に導入される冷気が十分に冷却される。これらの効果により、冷蔵空間２０が十分に冷却される。

また、補助蒸発器７１で発生した水を、霧化装置や減酸素装置８０へ供給するため、使用者が外部から水を供給する必要がなく、使い勝手を良くすることができる。また、霧化装置や減酸素装置８０は、補助蒸発器７１よりも下方にある。そのため、補助蒸発器７１で発生した水を、ポンプ等を使用することなく、自由落下させて、霧化装置や減酸素装置８０へ供給することができる。

（４）変更例
上記の実施形態では、補助蒸発器７１はダクト３４ａの後方の壁の凹部７６内に設けられ、その前方の表面がダクト３４ａの後方の壁面と同一の面上に位置しているが、補助蒸発器７１の配置の態様はこれに限られない。

例えば、凹部及びこれに設ける補助蒸発器７１の位置は、ダクト３４ａの前方や側方の壁のいずれかの位置であっても良い。

また、補助蒸発器７１の配置の他の態様として、図４に示すように、ダクト３４ａの冷気の流れに直交する方向の中央部に、ダクト３４の壁と間隔を空け、ダクト３４ａの壁に当接しない状態で配置されることが考えられる。この場合、補助蒸発器７１の固定は、例えば、ダクト３４ａ内に冷気の流れを邪魔しない骨組みが設けられ、その骨組みに補助蒸発器７１が取り付けられることによって行われる。このように配置すると、補助蒸発器７１の全ての表面にダクト３４ａ内を通過する冷気が当たることになる。そのため、冷気と補助蒸発器７１との間の熱交換が十分に行われ、ダクト３４ａ内を通過する冷気が十分に冷却される。

なお、以上の実施例及び変更例において用いられる補助蒸発器７１は、パイプオンシート蒸発器が望ましいが、フィンチューブ蒸発器であっても良い。

また、補助蒸発器７１の配置の他の態様として、図５に示すように、ダクト３４ａ内の、冷気が流れる方向の一部分において、全ての壁面に接して配置されることが考えられる。この場合の補助蒸発器７１はフィンチューブ蒸発器である。これによって、ダクト３４ａ内の一部分が、補助蒸発器７１によって塞がれる。そのため、ダクト３４ａ内を通過する冷気は、補助蒸発器７１を構成するパイプやフィンの間を通り抜けることになる。そのため、冷気と補助蒸発器７１との間の熱交換が十分に行われ、ダクト３４ａ内を通過する冷気が十分に冷却される。

なお、図３及び４の配置がなされる場合、補助蒸発器はフィンチューブ蒸発器でなくても良い。例えば、直方体の箱に収納された蒸発器であっても良い。

上記の実施形態において、補助ファン７４は冷蔵空間２０の冷却中、換言すれば補助蒸発器７１に冷媒が流れている場合に回転する。しかし、補助蒸発器７１に冷媒が流れていない場合、換言すれば、補助蒸発器７１周辺で冷気が発生していない場合に、補助ファン７４が回転するよう制御されても良い。より詳細に説明すれば、補助蒸発器７１に冷媒が流れていない場合にのみ補助ファン７４が回転するよう制御されても良いし、補助蒸発器７１に冷媒が流れている場合も流れていない場合も補助ファン７４が回転するよう制御されても良い。ここで、補助蒸発器７１に冷媒が流れていない場合としては、冷凍空間４０が冷却されている場合や、圧縮機５６が停止して冷媒が循環していない場合が挙げられる。補助蒸発器７１に冷媒が流れていない場合に補助ファン７４が回転すると、風が補助蒸発器７１に当たり、補助蒸発器７１に付着した結露水が蒸発する。そのため、補助蒸発器７１への着霜を防ぐことができる。また、蒸発した水蒸気が冷蔵空間２０へ送られるため、冷蔵空間２０が食品の保存に適した湿度に保たれる。

主絞り装置５０及び補助絞り装置７０は、絞り装置としての役割を果たすものであれば、キャピラリチューブ以外のものであっても良い。例えば膨張弁であっても良い。

上記の実施形態の冷蔵庫１０は、霧化装置及び減酸素装置８０を備えるが、これらは冷蔵庫１０内に設置される、水を使用する装置の例である。これら以外にも水を使用する装置が冷蔵庫１０内に設置される場合は、そこへ補助蒸発器７１で発生する水を供給することができる。

上記の実施形態では、樋７５に溜まった水が霧化装置及び減酸素装置８０に供給されるが、冷蔵空間２０内の冷気から取り出された水が、霧化装置及び減酸素装置８０に供給されても良い。冷蔵空間２０内の冷気から水を取り出す方法としては、例えば、冷蔵空間２０内に金属板を設置し、ここで水を結露させることが考えられる。そして、結露水をタンク等に集める。特に、補助蒸発器７１に冷媒が流れていない場合に補助ファン７４が回転して冷蔵空間２０内が加湿されている場合は、これにより冷蔵空間２０内の水分を有効活用できる。

以上の実施形態は例示であり、発明の範囲はこれに限定されない。以上の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。以上の実施形態やその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…冷蔵庫、１１…冷蔵庫本体、１２…断熱仕切壁、２０…冷蔵空間、２１…仕切板、２２…冷蔵室、２２ａ…冷蔵室扉、２４…野菜室、２４ａ…引き出し式扉、２５…収納容器、２７…吹出口、２８…ＣＡ貯蔵室、３０…吹出口、３０ａ…吹出流路、３１…第２の吹出ダンパ、３２…吸込口、３２ａ…吸込流路、３４…吹出口、３４ａ…ダクト、３５…第１の吹出ダンパ、４０…冷凍空間、４２…製氷室、４２ａ…引き出し式扉、４５…収納容器、４６…冷凍室、４６ａ…引き出し式扉、４７…収納容器、５０…主絞り装置、５３…主蒸発器、５５…凝縮器、５６…圧縮機、５７…機械室、５８…蒸発器ファン、５９…主冷却装置、６１…蒸発器室、６２…壁、７０…補助絞り装置、７１…補助蒸発器、７２…補助冷却装置、７３…三方弁、７４…補助ファン、７５…樋、７６・・・凹部、８０…減酸素装置

Claims (10)

1. 圧縮機と、凝縮器と、主絞り装置と、主蒸発器が、この順に直列に接続された主冷却装置と、
   補助絞り装置と、補助蒸発器が、この順に直列に接続された上で、前記主絞り装置と並列に設けられ、前記補助蒸発器の出口側が前記主蒸発器の入口側に接続された補助冷却装置と、
   冷凍空間と、冷蔵空間と、
   前記主蒸発器が収納された蒸発器室と、
   前記蒸発器室から前記冷蔵空間に向けて冷気が流れるダクトとを備え、
   前記冷凍空間は、前記主冷却装置内でのみ冷媒が循環することにより前記主蒸発器で発生する冷気が導入されて冷却され、
   前記冷蔵空間は、前記凝縮器から前記補助冷却装置側へ冷媒が流れることにより前記主蒸発器及び前記補助蒸発器で発生する冷気が導入されて冷却され、
   前記補助蒸発器は前記ダクト内に設けられていることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記補助蒸発器は、前記ダクトの壁に形成された凹部に設けられ、前記補助蒸発器の１つの面が、前記凹部が形成されている壁面と同一の面上に位置していることを特徴とする、請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記補助蒸発器は、前記ダクト内に、前記ダクトの壁に当接させずに設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の冷蔵庫。
4. 前記補助蒸発器は、冷媒が流れるパイプと該パイプの外側に配されたフィンとを備えるフィンチューブ蒸発器であり、前記ダクト内の、冷気が流れる方向の一部分において、全ての壁面に接していることを特徴とする、請求項１に記載の冷蔵庫。
5. 前記絞り装置はキャピラリチューブであり、
   前記補助絞り装置としてのキャピラリチューブの内径が、前記主絞り装置としてのキャピラリチューブの内径より大きいことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
6. 前記ダクト内に、冷気を循環させる補助ファンを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
7. 前記冷蔵空間の冷却中に前記補助ファンを運転することを特徴とする請求項６に記載の冷蔵庫。
8. 前記補助蒸発器に冷媒を流していない時に前記補助ファンを運転することを特徴とする請求項６に記載の冷蔵庫。
9. 水に高電圧をかけてミストを発生させる霧化装置を備え、
   前記補助蒸発器で発生した水又は前記冷蔵空間内の冷気から取り出された水を、前記霧化装置へ供給することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
10. 水が分解されて発生した水素イオンと前記冷蔵空間内の酸素とを反応させて水にすることにより前記冷蔵空間内の酸素濃度を低減させる減酸素装置を備え、
    前記補助蒸発器で発生した水又は前記冷蔵空間内の冷気から取り出された水を、前記減酸素装置へ供給することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷蔵庫。

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