JPH0623638B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、蓄冷材を使用することによって、冷凍サイク
ル用コンプレッサの運転停止時にも冷蔵庫本体内を冷却
できるようにした冷蔵庫に関する。

（従来の技術） 近年、冷蔵庫において、蓄冷材を利用することによっ
て、電力料金が割安な深夜電力の有効利用を図る試み、
或は送電系統における電力需要のピークの抑制を図る試
みが行なわれている。具体的には、冷蔵庫本体内に例え
ば固体から液体に相変化するときの潜熱を利用した蓄冷
材を配置すると共に、この蓄冷材を冷却するための補助
冷却器を冷凍サイクル中の主冷却器と並列に接続し、上
記蓄冷材を深夜電力を利用して冷却、或は消費電力のピ
ーク時間帯前の期間に冷却しておくと共に、その後には
冷凍サイクル用コンプレッサを運転停止状態に保持し、
この運転停止期間中は上記蓄冷材からの冷気によって冷
蔵庫本体内を冷却する構成とすることが考えられてい
る。勿論、この後において、蓄冷材による冷却が不足し
たときには、主冷却器によって冷蔵庫本体内の冷却を行
なうように構成されている。尚、蓄冷材の冷却用に専用
の補助冷却器を設けると共にこの補助冷却器を主冷却器
と並列に接続するのは、蓄冷材の冷却タイミングを自由
に選定する必要上からである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来構成では、冷蔵庫本体内を蓄冷
材によって直接的に冷却する関係上、比較的大容積のも
のが必要な蓄冷材を冷蔵庫本体内に設ける必要があり、
このため冷蔵庫の容積効率が悪くなる問題点がある。ま
た、冷凍サイクルにおいては、その冷媒流路を主冷却器
側と補助冷却器側とに切換えるための切換装置が必要に
なるため、その構造の複雑化を招く問題点もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、冷凍サイクル用コンプレッサの運転停止状態時に
あっても、予め任意の時期に冷却しておいた蓄冷材によ
って冷蔵庫本体内を冷却できる共に、構造の簡単化並び
に容積効率の向上を図り得る等の効果を奏する冷蔵庫を
提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、コンプレッサから吐出された圧縮気化冷媒を
液化凝縮した後に蒸発器で蒸発させるようにした冷凍サ
イクルと、高温度部及びこの高温度部より下方に位置さ
れた低温度部を有し内部に作動流体が封入された閉ルー
プサーモサイホンとを夫々設け、上記蒸発器及び高温度
部を互に熱交換するように一体化すると共に、前記低温
度部を冷蔵庫本体内に配置し、さらに前記蒸発器及び高
温度部と熱交換するように蓄冷材を設ける構成としたも
のである。

（作用） 冷凍サイクルが運転されて蒸発器に液化冷媒が流入する
状態では、その液化冷媒が閉ループサーモサイホンの高
温度部内の作動流体と熱交換するようになり、従って、
蒸発器内では冷媒の蒸発が行なわれると共に、高温度部
内では作動流体の凝縮が行なわれる。このため、閉ルー
プサーモサイホンにあっては、上記のように凝縮された
作動流体が、冷蔵庫本体内に上記高温度部より下方に位
置するように配置された低温度部内へ流入してここで蒸
発するようになり、これに応じて冷蔵庫本体の冷却が行
なわれる。また、このとき低温度部による冷却作用が停
止された状態では蓄冷材が前記蒸発器によって冷却され
て蓄冷状態となる。この後、冷凍サイクルの運転が停止
された場合には、高温度部内の作動流体が上記のように
蓄冷状態にある蓄冷材と熱交換されて凝縮するようにな
り、これにて、前記低温度部による冷却作用が維持され
るようになる。この結果、冷凍サイクルの運転が停止さ
れた状態でも、冷蔵庫本体内の冷却を所定時間だけ続行
することができる。そして、この場合には、冷凍サイク
ル側に冷媒の流路切換装置が不要になって構造の複雑化
を来たすことがないと共に、冷蔵庫本体内に低温度部を
設けるだけで済んで容積効率の向上を図り得るものであ
る。

（実施例） 第２図乃至第４図において、１は内部に冷凍室２及び冷
蔵室３を有した冷蔵庫本体、４は冷蔵庫本体１の背面下
部に配設されたコンプレッサ、５は冷凍室２の奥方に仕
切壁６により仕切られた状態で設けられた冷却器室で、
この冷却器室５は、冷凍室２及び冷蔵室３に対してダク
ト５ａ及び図示しない他のダクト等を介して連通した状
態に設けられている。７は冷却器室５内に配設された低
温度部たる冷却器で、これは第７図乃至第９図にも示す
ように、一対の支持板８，９間に蛇行状に曲成されたパ
イプ１０を支持すると共に、このパイプ１０に多数の放
熱フィン１１を設けて成り、この場合、下部に後述する
作動流体が流入する流入パイプ部１０ａを有すると共
に、上部に流出パイプ部１０ｂを有した構造となってい
る。１２は冷却器室５内に設けられた送風ファンで、こ
れが駆動されたときには、冷却器室５から冷凍室２内及
び冷蔵室３内を夫々通った後に冷却器室５に戻る空気の
流れが生成され、以て冷凍室２及び冷蔵室３に対して冷
却器７の冷気が供給されるようになっている。尚、図示
しないが、冷却器室５から冷蔵室３に至るダクトには、
これを選択的に開閉するためのダンパが設けられてい
る。

１３は冷蔵庫本体１の天井部に形成された熱交換室で、
これは冷凍室２との間に比較的薄い断熱壁１４が存する
ように設けられている。１５は上記熱交換室１３内に蛇
行状に配設された熱交換パイプで、これは次に述べるよ
うに構成されている。即ち、この熱交換パイプ１５は、
例えばアルミニュウムの押出し成形物を蛇行状に曲成し
て構成されたもので、これによって第５図及び第６図に
示すように、後述する冷凍サイクル２２の一部をなす蒸
発器たる蒸発パイプ１６と、同じく後述する閉ループサ
ーモサイホン２３の一部をなす高温度部たる凝縮パイプ
１７とをリブ１８を介して一体に連結した状態に形成さ
れている。また、蒸発パイプ１６及び凝縮パイプ１７の
両側には夫々放熱フィン１６ａ及び１７ａが一体に形成
されている。

そして、熱交換室１３内には蓄冷材１９が封入されてお
り、以てこの蓄冷材１９と前記蒸発パイプ１６及び凝縮
パイプ１７との各間で熱交換が行なわれるように構成さ
れている。尚、上記蓄冷材１９としては、例えば相変化
温度が約マイナス３３℃の塩化マグネシウム水溶液が使
用される。また、２０は冷凍室２内の温度を検知するた
めの庫内温度センサで、これは冷凍室２の天井部つまり
断熱壁１４に配設されている。さらに、２１は熱交換室
１３内に蓄冷材１９と伝熱的に配設された補助温度セン
サで、これは蓄冷材１９の温度を前記蒸発パイプ１６の
冷媒流出口側で検知するように位置されており、その検
知温度によって蓄冷材１９が蓄冷完了状態にあるか未完
了状態にあるかを検知するようになっている。

さて、第１図には冷凍サイクル２２及び閉ループサーモ
サイホン２３の配管構成が示されており、以下これにつ
いて説明する。即ち、冷凍サイクル２２は、前記コンプ
レッサ４及び蒸発パイプ１６の他にコンデンサ２４及び
キャピラリチューブ２５を含んで周知のように構成され
ており、その運転状態では、コンプレッサ４から吐出さ
れた圧縮気化冷媒がコンデンサ２４及びキャピラリチュ
ーブ２５を経て凝縮液化された後に蒸発パイプ１６内で
蒸発されると共に、その気化冷媒がコンプレッサ４に戻
されるようになっている。一方、閉ループサーモサイホ
ン２３は、前記冷却器７の流出パイプ部１０ａを前記凝
縮パイプ１７の一端部（特には前記蒸発パイプ１６にお
けるコンプレッサ４との接続側に対応する端部）に直接
的に接続すると共に、冷却器７の流入パイプ部１０ｂを
上記凝縮パイプ１７の他端部に電磁弁２６を介して接続
して成り、その内部には作動流体が封入されている。こ
のように構成された結果、閉ループサーモサイホン２３
にあっては、その凝縮パイプ１７内を流れる作動流体の
方向が蒸発パイプ１６内を流れる冷媒の方向と逆になる
ものである。尚、電磁弁２６は、通電状態で開放される
ようになっている。

しかして、コンプレッサ４，送風ファン１２及び電磁弁
２６は、庫内温度センサ２０及び補助温度センサ２１の
出力に基づいて通断電制御されるものであり、以下にお
いてはその通断電制御の内容を上記構成の作用と共に説
明する。

（Ｉ）庫内温度センサ２０には検知温度が所定の上限温
度以上で、且つ補助温度センサ２１により蓄冷材１９の
蓄冷未完了状態が検知された状態…… この状態では、コンプレッサ４，送風ファン１２及び電
磁弁２６が全て通電駆動されるものであり、これに伴い
冷凍サイクル２２及び送風ファン１２が運転されると共
に、電磁弁２６が開放される。すると、冷凍サイクル２
２の運転に応じて蒸発パイプ１６内に液化冷媒が流入す
るようになり、その液化冷媒と閉ループサーモサイホン
２３側の凝縮パイプ１７内の作動流体との間で熱交換が
行なわれるようになる。従って、蒸発パイプ１６内では
冷媒の蒸発が行なわれ、凝縮パイプ１７内では作動流体
の凝縮が行なわれる。尚、蒸発パイプ１６及び凝縮パイ
プ１７は、熱伝導性の良いアルミニュウムにて一体に形
成されていて両者間の熱抵抗が非常に小さいため、上記
熱交換がきわめて効率良く行なわれる。しかして、この
場合には電磁弁２６が開放されているため、上記のよう
に凝縮された作動流体が、冷却器７内に流入してここで
蒸発した後に凝縮パイプ１７へ戻るという動作が繰返さ
れるようになり、これに応じて冷却器７の温度が低下す
る。そして、このときには送風ファン１２が運転されて
いるから、冷却器７と冷凍室２，冷蔵室３内の空気との
間で熱交換が行なわれ、その冷凍室２，冷蔵室３内が冷
却される。尚、この状態では、冷凍サイクル２２の冷凍
能力の大半が作動流体の凝縮に費やされるようになり、
蓄冷材１９の蓄冷はほとんど行なわれない。

（II）上記のような冷凍サイクルの運転により、庫内温
度センサ２０による検知温度が所定の下限温度以下まで
下がった状態（蓄冷材１９は蓄冷未完了状態）…… この状態では、コンプレッサ４のみが通電駆動されて送
風ファン１２及び電磁弁２６は断電される。従って、電
磁弁２６が閉鎖状態となって、閉ループサーモサイホン
２３での作動流体の流れが阻止されるようになる。この
結果、冷凍サイクル２２の運転が続行されて、その冷凍
能力が専ら蓄冷材１９の冷却に供されるようになり、蓄
冷材１９が比較的早期に蓄冷状態となる。尚、この場
合、蒸発パイプ１６内の冷媒と蓄冷材１９との間の熱交
換は、蒸発パイプ１６，凝縮パイプ１７，リブ１８及び
放熱フィン１６ａ，１７ａを介してきわめて効率良く行
なわれる。

（III）庫内温度センサ２０による検知温度が所定の上
限温度以下で、且つ補助温度センサ２１により蓄冷材１
９の蓄冷完了が検知された状態…… この状態では、コンプレッサ４，送風ファン１２及び電
磁弁２６が全て断電されるものであり、特に電磁弁２６
が閉鎖状態となるから、閉ループサーモサイホン２３内
で作動流体が流れることがなく、従って蓄冷材１９が蓄
冷状態に保持される。

（IV）庫内温度センサ２０による検知温度が所定の上限
温度以上で、且つ補助温度センサ１２により蓄冷材１９
の蓄冷完了が検知された状態…… この状態では、前記（Ｉ）と同様に作用する。

しかして、以上のような（Ｉ）〜（IV）の作用が繰返さ
れることにより、庫内の冷却及び蓄冷材１９による蓄冷
が行なわれるものであるが、例えば、送電系統における
電力需要のピークを抑制するために、特定の時間帯だけ
冷凍サイクル２２の運転を停止させる場合には、以下の
ような制御を行なえば良い。即ち、上記時間帯には、例
えばタイマ手段によってコンプレッサ４を強制的に断電
状態に保持すると共に、庫内温度センサ２０による検知
温度が所定の上限温度以上あるときには送風ファン１２
及び電磁弁２６を通電駆動し、上記検知温度が所定の下
限温度以下にあるときには送風ファン１２及び電磁弁２
６を断電する。従って、上記特定の時間帯には、冷凍サ
イクル２２の運転が停止されて電力消費が抑制されるも
のである。また、この時間帯において庫内温度が上昇し
たときには、電磁弁２６が開放されて閉ループサーモサ
イホン２３内で作動流体が流通可能な状態となると共
に、送風ファン１２が運転されるようになる。このた
め、凝縮パイプ１７内の作動流体が蓄冷材１９により凝
縮されて冷却器７に流入するようになると共に、その冷
却器７と冷凍室２，冷蔵室３内の空気との間で熱交換が
行なわれるようになり、以て前記特定の時間帯における
庫内温度の上昇が防止されるようになる。

要するに上記した本実施例によれば、予め任意の時期に
蓄冷しておいた蓄冷材１９によって庫内を冷却すること
ができるから、上述したように送電系統における電力需
要のピークの抑制を図る構成を実現でき、また、これに
限らず、例えば電力料金が割安な深夜電力によって蓄冷
材１９に蓄冷する構成を採用することによって、ランニ
ングコストの低下も実現できる。そして、冷凍サイクル
２２には、従来のような冷媒流路を切換えるための構造
を設けなくても良いから、その冷凍サイクル２２の配管
構成の単純化ひいては構造の簡単化を図り得る。また、
冷蔵庫本体１内には、小形化が可能な冷却器７を配置す
るだけで良いから、冷蔵庫本体内に蓄冷材及び冷却器を
双方共配置するようにした従来構成に比して容積効率が
向上するようになる。しかも、本実施例では、蓄冷材１
９を冷凍室２の上方に形成した熱交換室１３内に配置す
る構成としたが、このように構成した場合には冷凍室２
及び熱交換室１３間の温度差が比較的小さいものである
から、その間を仕切る断熱壁１４を薄形化しても支障が
なく、以て容積効率の一層の向上を図り得る。

ところで、本実施例では、冷凍サイクル２２の蒸発パイ
プ１６内を流れる冷媒の方向と、閉ループサーモサイホ
ン２３の凝縮パイプ１７内を流れる作動流体の方向が逆
になっているから、次に述べるような効果を奏すること
ができる。即ち、蓄冷材１９の蓄冷状態（つまり固体へ
の相変化）は、蒸発パイプ１６の冷媒流入側に対応した
部分から進行するものであり、従ってその蓄冷材１９の
蓄冷が完了していない状態では、蒸発パイプ１６の流出
側に対応した部分に位置した蓄冷材１９の温度が比較的
高くなる。このため、例えば蒸発パイプ１６内を流れる
冷媒と凝縮パイプ１７内を流れる作動流体の方向が同じ
であった場合には、凝縮パイプ１７における流出側に対
応した部分に位置した蓄冷材１９の温度が比較的高くな
るため、蓄冷材１９による冷却運転時において、凝縮パ
イプ１７内で一旦液化された作動流体が再蒸発されるこ
とになる。従って、この場合には冷却器７による冷却効
率が低下してしまうという不具合を招く。これに対し
て、本実施例では上述したように冷媒と作動流体の流れ
の方向が逆に構成されているから、このような不具合を
招くことがないものである。尚、第１０図には、蒸発パ
イプ１６及び凝縮パイプ１７の各部温度分布が示されて
おり、この第１０図から理解されるように、凝縮パイプ
１７の流出側において蒸発パイプ１６との間の温度差が
大きくなるから、作動流体を確実に液化できるものであ
る。

尚、上記実施例では、蓄冷材１９に蓄冷する際に、電磁
弁２６を閉鎖することによって閉ループサーモサイホン
２３での作動流体の流れを阻止するようにしたが、この
ような作動流体の流れの阻止に必ずしも電磁弁２６が必
要という訳ではない。つまり、例えば送風ファン１２を
停止状態に保持しておけば冷却器７での作動流体の蒸発
が停止されて、その作動流体の流れが阻止されるもので
あり、従って電磁弁２６は必要に応じて設ければ良い。

［発明の効果］ 本発明の冷蔵庫によれば、以上の説明によって明らかな
ように、冷凍サイクル用コンプレッサの運転停止状態時
にあっても、予め任意の時期に冷却しておいた蓄冷材に
よって冷蔵庫本体内を冷却できるものであり、しかも、
構造の簡単化並びに容積効率の向上をも同時に実現でき
るという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は冷凍サ
イクル及び閉ループサーモサイホンの配管構成を示す
図、第２図，第３図及び第４図は夫々全体を一部破断し
て示す側面図，背面図及び平面図、第５図及び第６図は
夫々熱交換パイプの断面図及び部分側面図、第７図，第
８図及び第９図は夫々冷却器の左側面図，正面図及び右
側面図、第１０図は蒸発パイプ及び凝縮パイプの温度分
布を示す図である。 図中、１は冷蔵庫本体、２は冷凍室、３は冷蔵室、４は
コンプレッサ、７は冷却器（低温度部）、１２は送風フ
ァン、１３は熱交換室、１４は断熱壁、１５は熱交換パ
イプ、１６は蒸発パイプ（蒸発器）、１７は凝縮パイプ
（高温度部）、１８はリブ、１９は蓄冷材、２０は庫内
温度センサ、２１は補助温度センサ、２２は冷凍サイク
ル、２３は閉ループサーモサイホン、２６は電磁弁を示
す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンプレッサから吐出された圧縮気化冷媒
   を液化凝縮した後に蒸発器で蒸発させるようにした冷凍
   サイクルと、前記蒸発器と熱交換するように一体的に設
   けられた高温度部及び冷蔵庫本体内に当該高温度部より
   下方に位置して設けられた低温度部を有し内部に作動流
   体が封入された閉ループサーモサイホンと、前記蒸発器
   及び高温度部と熱交換するように設けられた蓄冷材とを
   具備して成る冷蔵庫。
2. 【請求項２】冷凍サイクルの蒸発器内を流れる冷媒の方
   向と閉ループサーモサイホンの高温度部内を流れる作動
   流体の方向が逆になっていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の冷蔵庫。