JP7062519B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

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本発明の実施形態は冷蔵庫に関する。
例えば特許文献1や特許文献2に記載されているように、冷蔵庫の機械室には冷媒を圧縮するための圧縮機が配置されている。冷蔵庫で使用される圧縮機としてレシプロ式の圧縮機が使用されるのが一般的だが、一般的なレシプロ式の圧縮機では、シリンダ内でピストンを往復させるためにクランク軸が使用される等、内部で回転運動が行われる。
特開平11-63789号公報 特開2014-48030号公報
このように一般的なレシプロ式の圧縮機は内部で回転運動が行われるため多方向へ振動する。そのため、圧縮機の振動が冷蔵庫全体に伝わらないようにすることが容易でなかった。例えば、機械室内で、圧縮機の周囲に複数の緩衝部材を設けたり、圧縮機の周囲に空間を設けたり、冷媒の配管に屈曲部を設けたりして、圧縮機の振動が前後左右に伝わりにくいように多くの工夫をする必要があった。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、圧縮機の振動が冷蔵庫全体に伝わりにくくすることが容易な冷蔵庫を提供することを課題とする。
実施形態の冷蔵庫は、冷媒を圧縮する圧縮機が設けられた冷蔵庫において、前記圧縮機は、内部に冷媒が導入されるシリンダと、前記シリンダに一端が挿入されて軸方向に往復運動することにより前記冷媒を圧縮するピストンと、前記ピストンを前記軸方向に移動させるリニアモータとを有し、前記ピストンの前記往復運動の方向が水平方向であり、貯蔵室の前方開口部を開閉し、閉じたときに合わせ位置が生じるように左右に並べて扉が設けられ、前記ピストンの前記往復運動の方向が前記冷蔵庫の前後方向であり、前記合わせ位置を起点とする前後方向の延長線上を避けて前記圧縮機が配置されたことを特徴とする。
実施形態の冷蔵庫の縦断面図。 実施形態の冷蔵庫の正面図。 実施形態の冷凍サイクルを示す図。 実施形態の圧縮機の断面図。 実施形態の圧縮機の底面図(図4の下側から見た図)。 実施形態の圧縮機を第2収納部側から見た図(図4の右側から見た図)。(a)は支持板が水平な場合の図。(b)は支持板が湾曲している場合の図。 実施形態の機械室の平面図。 実施形態の機械室の正面図。 変更例1~3の機械室の平面図。 変更例4の機械室の平面図。 変更例5の機械室の平面図。
実施形態の冷蔵庫10について図面に基づき説明する。なお、以下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。以下の実施形態は、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。以下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。
図1に実施形態の冷蔵庫10を示す。冷蔵庫10の箱体12は、冷蔵庫10の外郭を形成する外箱と、貯蔵室が形成された内箱とが組み合わされ、外箱と内箱との間に断熱材が詰められて構成されている。
箱体12は仕切壁14によって上下に区切られている。仕切壁14の上部は冷蔵温度(例えば1~4℃)に保持される冷蔵空間である。また仕切壁14の下部は冷凍温度(例えば-20~-10℃)に保持される冷凍空間である。冷蔵空間及び冷凍空間は食品を貯蔵する貯蔵室である。
冷蔵空間には上から順に貯蔵室としての冷蔵室20及び野菜室22が設けられている。冷蔵室20には複数の載置棚やチルド室24が設けられている。また野菜室22には引出式の野菜容器が収納されている。図1及び図2に示すように、冷蔵室20の前方開口部は、観音式の左右一対の冷蔵室扉21で開閉される。また、野菜室22の前方開口部は、引き出し式の野菜室扉23で開閉される。
冷凍空間には貯蔵室として製氷室26とその下の冷凍室28とが設けられている。各室にはそれぞれ引き出し式の収納容器が収納されている。図1及び図2に示すように、製氷室26の前方開口部は引き出し式の製氷室扉27で開閉され、冷凍室28の前方開口部は引き出し式の冷凍室扉29で開閉される。
冷蔵空間の背後には、冷気を発生させる第1冷却器30と、発生した冷気を循環させる第1ファン32とが設けられている。第1冷却器30で発生した冷気は、第1冷却器30から上方へ向かって延びるダクト34を通って、複数の吹出口36から冷蔵空間へ吹き出る。冷蔵空間を循環した冷気は吸込口38から第1冷却器30へ向かって吸い込まれる。
また、冷凍空間の背後には、冷気を発生させる第2冷却器40と、発生した冷気を循環させる第2ファン42とが設けられている。第2冷却器40で発生した冷気は、冷凍空間の奥面に形成されている吹出口46から冷凍空間へ吹き出て、冷凍空間を循環した後、冷凍空間の奥面に形成されている吸込口48から第2冷却器40へ向かって吸い込まれる。
冷蔵庫10の一画である後方下部には機械室16が設けられている。機械室16の上方かつ第2冷却器40の下方には、第2冷却器40を除霜することにより発生する水を受ける水受け部66が設けられている。また、機械室16には図7及び図8に示すように蒸発皿65が配置されている。そして、水受け部66から機械室16内の蒸発皿65へ、ホース67を通して水が流される。また機械室16には圧縮機50、凝縮器60、及び圧縮機50へ電力を供給するための電源等が配置されている。
図3に冷気を発生させる冷凍サイクルを示す。冷凍サイクルは、冷媒を圧縮して高温高圧の気体として吐出する圧縮機50と、圧縮機50から流出した冷媒を放熱液化させる凝縮器60と、凝縮器60から流出した冷媒の流路を切り替える切り替え弁61とを有する。切り替え弁61より下流側の一方の流路には、第1減圧装置62と前記の第1冷却器30とが設けられている。切り替え弁61より下流側の他方の流路には、第2減圧装置63と前記の第2冷却器40とが設けられている。
切り替え弁61が操作されて凝縮器60から第1減圧装置62への冷媒の流路が開くと、第1冷却器30において冷気が発生する。また、切り替え弁61が操作されて凝縮器60から第2減圧装置63への冷媒の流路が開くと、第2冷却器40において冷気が発生する。冷凍サイクル、第1ファン32及び第2ファン42は、図示しない制御部によって制御され、それによって各室が適温に維持される。
この冷凍サイクルに使用される圧縮機50の構造を図4に示す。この圧縮機50は、内部に冷媒が導入されるシリンダ51と、シリンダ51に一端が挿入されたピストン52とを有し、ピストン52がその軸方向に往復運動することによりシリンダ51内の冷媒を圧縮するものである。そして、ピストン52を往復運動させるためにリニアモータ70とバネ53とが用いられる。具体的には、リニアモータ70がピストン52をその軸方向の一方に移動させ、移動したピストン52をバネ53が元の位置に復元させ、その移動と復元とが繰り返されることによりピストン52が往復運動する。
リニアモータ70の構造の具体例を図4に基づき説明する。まず、ピストン52の他端側にピストン52と同軸上に延びる中空のシャフト71が固定されている。このシャフト71の内側に、複数の永久磁石72がシャフト71の延長方向(すなわちピストン52の軸方向)に並べて固定されている。
また、シャフト71の外径側に、シャフト71を囲む円筒状のコイル73が配置されている。ここで、シャフト71はコイル73の中心軸上にある。また、複数のコイル73がシャフト71の延長方向に並んでいる。これらの永久磁石72及びコイル73がリニアモータ70を構成している。
このような構造のリニアモータ70においてコイル73に電流が流れると、永久磁石72の磁場とコイル73に流れる電流との作用により、シャフト71及びピストン52を軸方向へ移動させる推力が発生する。
また、リニアモータ70のシャフト71におけるピストン52側とは反対側の端部に、バネ53の一端が固定されている。また、バネ53の他端は、後述するケース54に固定されている。バネ53は例えば金属製である。なお、バネ53の代わりにゴム部材等の弾性体が使用されても良い。
以上の構造において、リニアモータ70のコイル73に通電されると、ピストン52がバネ53を圧縮しながらバネ53の方向へ移動する。その後、コイル73への通電が遮断されると、ピストン52をバネ53の方向へ移動させる推力が無くなり、バネ53の復元力が働いて、ピストン52が元の位置に戻る(すなわちシリンダ51の方向へ移動する)。このようなリニアモータ70のコイル73への通電と遮断とが繰り返されることにより、ピストン52がその軸方向へ往復運動を行う。この往復運動に伴い圧縮機50が一方向のみに振動する。また、コイル73への通電時間や電流を一定に保つことにより、ピストン52の往復運動の振幅を一定に保つことができ、それにより圧縮機50の振動の振幅を一定に保つことができる。
この圧縮機50はケース54を有し、ケース54の中に、シリンダ51、ピストン52、バネ53、及びリニアモータ70が収納されている。ケース54は、ピストン52の軸方向に長く、その軸に直交する断面上の形状が円である、全体として長尺状の形状をしている。ケース54は、その長手方向の1ヶ所に径が小さくなった絞り部55を有し、絞り部55を境にして大きさの異なる2つの収納部に分かれている。ここでは小さい方の収納部を第1収納部56、大きい方の収納部を第2収納部57とする。
ケース54の内側で、第1収納部56と第2収納部57とは連通している。そして、シリンダ51が小さい第1収納部56側に配置され、リニアモータ70及びバネ53が大きい第2収納部57側に配置されている。
図4~図6に示すように、ケース54の長手方向両側の下部にはそれぞれ支持板58が固定されている。支持板58はケース54の長手方向に直交する方向に長い板状の部材である。そして、それぞれの支持板58の長手方向両側の下面に、ゴム製の足部材59が固定されている。その結果、足部材59は、ピストン52の往復運動の方向の両側に、それぞれ2個ずつ設けられていることになる。圧縮機50における往復運動する部分(すなわちピストン52及びシャフト71)は、ピストン52の往復運動方向の両側の足部材59の間の範囲(すなわち2つの支持板58の間の範囲)でのみ往復運動しても良いし、前記範囲を超えて往復運動しても良い。
これらの足部材59が機械室16の底面に接地し、圧縮機50を支持する。なお、全ての足部材59が機械室16の底面に接地したとき、圧縮機50のピストン52の往復運動の方向(すなわちピストン52の軸方向)は水平方向となる。
なお、支持板58は、図6(a)に示すように水平になっていても良い。また、支持板58は、図6(b)に示すように、圧縮機50と固定されている部分が低く、その両側の足部材59が固定されている部分が高くなるように湾曲していても良い。
図7に示すように、機械室16内において、圧縮機50は、ピストン52の往復運動の方向(図7の矢印P方向)が冷蔵庫10の前後方向(図7の矢印A方向)になるように配置されている。また、圧縮機50は、平面視で(すなわち冷蔵庫10を上から見て)、観音式の左右一対の冷蔵室扉21の合わせ位置C(すなわち閉じた状態での左右の冷蔵室扉21の反ヒンジ側の縁の位置)の後方を避けて、機械室16の左右の一方側へ寄せて(好ましくは機械室16の側壁と隣接させて)配置されている。
ここで、圧縮機50の足部材59の硬度が、ピストン52の往復運動の方向(従って冷蔵庫10の前後方向でもある)の一方側と他方側とで異なっていても良い。例えば、冷蔵庫10の前方の足部材59の硬度が高く、冷蔵庫10の後方の足部材59の硬度がそれより低くても良い。より具体的な例としては、冷蔵庫10の前方の足部材59の硬度が45度以上55度以下で、冷蔵庫10の後方の足部材59の硬度が25度以上35度以下である。ここでゴムの硬度とは、JIS K 6253で定められたタイプAのデュロメータで測定した硬度のことである。
図7及び図8に示すように、機械室16の左右の他方側(圧縮機50の場所の反対側)には凝縮器60が配置されている。好ましくは機械室16の側壁と凝縮器60とが隣接している。また、凝縮器60と圧縮機50との間には送風を行う送風ファン18が配置されている。また、上記の蒸発皿65は凝縮器60及び送風ファン18の下に配置されている。
機械室16の左右両側の側壁にはそれぞれ複数の開口17が形成されている。そして、左右両側の開口17と送風ファン18とにより、図7及び図8に矢印Bで示すように、機械室16の内部に左右方向の空気の流れが形成される。具体的には、送風ファン18が回転すると、凝縮器60側の開口17から機械室16内へ空気が取り込まれる。機械室16内へ取り込まれた空気は、まず凝縮器60に当たり、次に圧縮機50に当たった後、圧縮機50側の開口17から機械室16外へ出て行く。なお、送風ファン18の送風方向の場所にピストン52及びバネ53が存在することにより、送風ファン18から送られる空気は圧縮機50におけるピストン52及びバネ53の場所、すなわちケース54におけるピストン52及びバネ53の外側の場所に当たる。空気がこのように機械室16内を流れることにより、凝縮器60及び圧縮機50が冷却される。
以上の構造の冷蔵庫10は次のような効果を奏する。
まず、本実施形態の冷蔵庫10では、リニアモータ70でピストン52をその軸方向に往復運動させる圧縮機50が使用されているため、圧縮機50がピストン52の軸方向のみに振動する。そのため、圧縮機50の振動対策として、一方向のみの振動に対して対策をすれば良いため、圧縮機50の振動が冷蔵庫10の全体に伝わりにくくすることが容易である。例えば、圧縮機50の周囲におけるピストン52の軸方向両側にあたる場所にのみ緩衝材を配置すれば良い。特に、ピストン52の往復運動の方向が水平方向となるように(すなわちピストン52が水平になるように)圧縮機50が配置されれば、振動対策が容易である。また、圧縮機50の振動の振幅を一定に保つことが可能なため、振動対策が容易である。
また、圧縮機50に設けられたゴム製の足部材59は圧縮機50の振動を吸収できるため有効な振動対策となる。特に、ピストン52の往復運動方向両側にあたる場所に足部材59が設けられれば、圧縮機50の一方向のみの振動を吸収でき、有効な振動対策となる。
このようにピストン52の往復運動方向両側にあたる場所に足部材59が設けられた場合において、ピストン52の往復運動の方向の一方側と他方側とでゴム製の足部材59の硬度を異なるものとすることにより、圧縮機50の振動を制御することができる。一例としては、ピストン52の往復運動の方向が冷蔵庫10の前後方向になるように圧縮機50が配置された場合において、冷蔵庫10前方の足部材59の硬度を高く(つまり硬く)、冷蔵庫10後方の足部材59の硬度を低く(つまり柔らかく)する。この一例によれば、圧縮機50の振動が、冷蔵庫10後方へ伝わりやすくなり冷蔵庫10前方へ伝わりにくくなるため、冷蔵庫10の扉が振動しにくくなる。
また、ケース54の下部に設けられた支持板58が、圧縮機50と固定されている部分が低く、その両側の足部材59が固定されている部分が高くなるように湾曲していれば、圧縮機50の振動がより効果的に抑えられる。
また、ピストン52の往復運動の方向が冷蔵庫10の前後方向になるように圧縮機50が配置された場合、送風ファン18から送られる風が圧縮機50全体に横方向から当たるため、圧縮機50が効果的に冷却される。またこの場合、送風ファン18から送られる風が、発熱しやすいピストン52及びバネ53が収納されている場所に当たりやすいため、圧縮機50が効果的に冷却される。
また、ピストン52の往復運動の方向が冷蔵庫10の前後方向になるように圧縮機50が配置された場合は、圧縮機50の振動が冷蔵室扉21に伝わりやすい。しかしこの場合であっても、平面視で観音式の左右一対の冷蔵室扉21の合わせ位置Cの後方を避けて圧縮機50が配置されれば、圧縮機50の振動が冷蔵室扉21の合わせ位置Cに伝わりにくいため冷蔵室扉21が大きくは振動せず、冷蔵室扉21からいわゆるビビリ音が生じにくい。
また、圧縮機50は、一方向へ長い長尺状の形状であるため、機械室16の隅に寄せて(好ましくは機械室16の側壁に隣接させて)配置することが可能である。そのため、機械室16内に配置される蒸発皿65や凝縮器60を大きくすることが可能となる。これに対し、従来から冷蔵庫で使用されていたレシプロ式の圧縮機は、平面視で円形のため、周囲に無駄なスペースが必要となり、蒸発皿65や凝縮器60を大きくすることができない。
次に、上記の実施形態の変更例を説明する。なお、以下の変更例の他にも様々な変更が可能であり、発明の範囲は上記の実施形態及び以下の変更例の範囲に限定されない。
(変更例1)
図9に示すように、機械室16内において、圧縮機50は、ピストン52の往復運動の方向(図9の矢印P方向)が冷蔵庫10の左右方向(図9の矢印D方向)になるように配置されていても良い。この場合において、圧縮機50は、平面視で、観音式の左右一対の冷蔵室扉21の合わせ位置Cの後方に配置されていても良い。
このようにピストン52の往復運動の方向が冷蔵庫10の左右方向であれば、圧縮機50の振動が扉に伝わりにくい。そのため、圧縮機50が冷蔵室扉21の合わせ位置Cの後方に配置されても、冷蔵室扉21が大きくは振動せず、冷蔵室扉21からいわゆるビビリ音が生じにくい。
(変更例2)
第1収納部56と第2収納部57のうち、小さい方の第1収納部56が送風ファン18から送られる風の流れの上流側になるように圧縮機50が配置されても良い。具体例としては、図9に示すように、ピストン52の往復運動の方向(図9の矢印P方向)が冷蔵庫10の左右方向(図9の矢印D方向)になり、送風ファン18から風が送られる位置に圧縮機50が配置され、小さい方の第1収納部56が送風ファン18側となるように圧縮機50が配置される。
このように小さい方の第1収納部56が風上側にあれば、小さい方の第1収納部56だけでなく大きい方の第2収納部57にも送風ファン18からの風が当たるため、圧縮機50の冷却効率が良い。
(変更例3)
圧縮機50のケース54の2つの収納部のうち、バネ53が収納された方の収納部が送風ファン18から送られる風の流れの下流側になるように、圧縮機50が配置されても良い。例えば、上記実施形態のように第2収納部57にバネ53が収納されている場合は、図9に示すように、送風ファン18から風が送られる位置に圧縮機50が配置され、第1収納部56が第2収納部57よりも送風ファン18に近くなるように圧縮機50が配置される。
このようにバネ53が収納された方の収納部が風下側にあれば、仮にケース54が破損して孔が出来て、風に乗って送られて来た水分がその孔から圧縮機50に侵入したとしても、その水分がバネ53にまで到達しにくい。そのためバネ53に錆が生じにくい。
(変更例4)
圧縮機50のケース54の2つの収納部のうち、リニアモータ70が収納された方の収納部が送風ファン18から送られる風の流れの上流側になるように、圧縮機50が配置されても良い。例えば、上記実施形態のように第2収納部57にリニアモータ70が収納されている場合は、図10に示すように、送風ファン18から風が送られる位置に圧縮機50が配置され、第2収納部57が第1収納部56よりも送風ファン18に近くなるように圧縮機50が配置される。
リニアモータ70は発熱しやすいが、この配置によりリニアモータ70が収納された方の収納部に風が当たりやすくなり、リニアモータ70が効果的に冷却される。
(変更例5)
図11に示すように、機械室16内において、圧縮機50が蒸発皿65よりも送風ファン18から送られる風の流れの上流側に配置されても良い。この配置により蒸発皿65に溜まった水が風に吹き飛ばされて圧縮機50に当たることを防ぐことができる。
(変更例6)
ピストン52をその軸方向へ移動させるリニアモータは、上記実施形態のものに限定されない。
例えば、コイル73に通電されたときのピストン52の移動方向が上記実施形態とは逆であっても良い。すなわち、ピストン52が、コイル73に通電されるとシリンダ51の方向へ移動し、通電が遮断されるとバネ53の方向へ移動するよう構成されていても良い。
また、永久磁石72がピストン52から隔離されて位置が固定されており、コイル73がピストン52に連結されてピストン52と共に往復運動する構造になっていても良い。
また、リニアモータの推進力のみでピストン52がその軸方向両側へ移動可能で往復運動可能であっても良い。その場合はバネ53がなくても良い。
他にも、リニアモータとして、磁石と電気を利用したものであって、ピストン52をその軸方向のみへ移動させ、その移動のために圧縮機内で回転運動を生じさせる必要がないものが使用できる。
10…冷蔵庫、12…箱体、14…仕切壁、16…機械室、17…開口、18…送風ファン、20…冷蔵室、21…冷蔵室扉、22…野菜室、23…野菜室扉、24…チルド室、26…製氷室、27…製氷室扉、28…冷凍室、29…冷凍室扉、30…第1冷却器、32…第1ファン、34…ダクト、36…吹出口、38…吸込口、40…第2冷却器、42…第2ファン、46…吹出口、48…吸込口、50…圧縮機、51…シリンダ、52…ピストン、53…バネ、54…ケース、55…絞り部、56…第1収納部、57…第2収納部、58…支持板、59…足部材、60…凝縮器、61…切り替え弁、62…第1減圧装置、63…第2減圧装置、65…蒸発皿、66…水受け部、67…ホース、70…リニアモータ、71…シャフト、72…永久磁石、73…コイル

Claims (9)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機が設けられた冷蔵庫において、
    前記圧縮機は、内部に冷媒が導入されるシリンダと、前記シリンダに一端が挿入されて軸方向に往復運動することにより前記冷媒を圧縮するピストンと、前記ピストンを前記軸方向に移動させるリニアモータとを有し、
    前記ピストンの前記往復運動の方向が水平方向であり、
    貯蔵室の前方開口部を開閉し、閉じたときに合わせ位置が生じるように左右に並べて扉が設けられ、
    前記ピストンの前記往復運動の方向が前記冷蔵庫の前後方向であり、
    前記合わせ位置を起点とする前後方向の延長線上を避けて前記圧縮機が配置されたことを特徴とする、冷蔵庫。
  2. 前記圧縮機にゴム製の足部材が設けられた、請求項1に記載の冷蔵庫。
  3. 前記往復運動の方向の一方側及び他方側の場所に前記足部材が設けられ、前記足部材の硬度が前記一方側と前記他方側とで異なる、請求項2に記載の冷蔵庫。
  4. 前記冷蔵庫の一画に設けられた機械室内に、送風を行う送風ファンと前記圧縮機とが配置され、
    前記送風ファンから送られる風が前記圧縮機における前記ピストンの場所に当たる、請求項1~3のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
  5. 前記圧縮機が前記シリンダ、前記ピストン及び前記リニアモータを収納するケースを有し、
    前記ケースが大きさの異なる2つの収納部を有する、請求項1~のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
  6. 前記冷蔵庫の一画に設けられた機械室内に、送風を行う送風ファンと前記圧縮機とが配置され、
    2つの前記収納部のうち小さい方が前記送風ファンから送られる風の流れの上流側に配置される、請求項に記載の冷蔵庫。
  7. 前記冷蔵庫の一画に設けられた機械室内に、送風を行う送風ファンと前記圧縮機とが配置され、
    前記圧縮機が前記リニアモータに接続されたバネを有し、
    前記ピストンの前記往復運動において、前記リニアモータが前記ピストンと共に前記軸方向の一方に移動し、移動した前記リニアモータ及び前記ピストンが前記バネにより元の位置に復元され、
    2つの前記収納部のうち前記バネが収納された方の収納部が前記送風ファンから送られる風の流れの下流側に配置される、請求項に記載の冷蔵庫。
  8. 前記冷蔵庫の一画に設けられた機械室内に、送風を行う送風ファンと前記圧縮機とが配置され、
    2つの前記収納部のうち前記リニアモータが収納された方の収納部が前記送風ファンか
    ら送られる風の流れの上流側に配置される、請求項に記載の冷蔵庫。
  9. 前記冷蔵庫の一画に設けられた機械室内に、送風を行う送風ファンと水を溜める皿と前記圧縮機とが配置され、
    前記圧縮機が前記皿よりも前記送風ファンから送られる風の流れの上流側に配置される、請求項1~のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
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