JPH09506695A - エネルギ効率の良い家庭用冷蔵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 家庭用冷蔵機器（１１０）に使用するエネルギ伝達装置（１２）。エネルギ伝達装置（１２）は、冷蔵機器（１１０）内の通気装置（１２０）と、外部空気を通気装置に流入させ、該通気装置に通し且つ該通気装置から流出させる１組の導管（１３０、１３２）とを有している。通気装置（１２０）は、冷却空気を、貯蔵隔室（１２２、１２４）及び圧縮機（１６２）の周囲に移動させる。本発明の一形態では、エネルギ伝達装置に、所定温度に応答して外部空気を隔室（１１４）に流入させ、該隔室に通し且つ該隔室から流出させるサーモスタット作動形弁（３８）を設けることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】 エネルギ効率の良い家庭用冷蔵装置 関連出願 本願は、これと同じ発明の名称に係る１９９２年１２月２３日付一部継続出願 第９９５，９８０号であり、該出願の明細書及び図面は本願に援用する。発明の背景 本発明は、広くは家庭用冷蔵庫及び冷凍庫（フリーザ）に関し、より詳しくは 、冷たい屋外大気温度レベルを利用して家庭用冷蔵又は冷凍装置の作動に必要な エネルギを減少させる装置及び方法に関する。 実際に、米国のあらゆる家庭及びアパートには、腐敗し易い食料品を貯蔵する ための少なくとも１つの冷蔵庫がある。また、多くの家庭は、長期間に亘って食 料品を貯蔵する冷凍庫を有している。このように広範囲に使用されている結果と して、これらの家庭用冷蔵機器は、国家の公営企業により発電されるエネルギの 大きな部分を消費する。この点で、冷蔵庫は比較的非効率的機器であると考えら れることに留意すべきである。実際、電気ヒータは別として、冷蔵庫は家庭での ２番目に非効率的な機器としてランクされていると最近報告されている。最新型 冷蔵庫でも年間で約７００kwh の電力を消費するので、家庭用冷蔵機器のエネル ギ効率を高めることに対する大きな要望が依然として存在する。 従って、本発明の主目的は、家庭用冷蔵及び冷凍装置の作動に要するエネルギ を低減させる装置及び方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、屋外大気温度が所望の屋内温度を超えると、家庭内で発 生される熱を最小にするエネルギ効率の高い家庭用冷蔵装置を提供することにあ る。 本発明の他の目的は、装置が必要とする冷媒の量を潜在的に低減できる家庭用 冷蔵装置を提供することにある。発明の要約 上記目的を達成するため、本発明によれば、家庭用冷蔵機器に使用するエネル ギ伝達装置が提供される。エネルギ伝達装置は、冷蔵庫ハウジング内の通気装置 と、外部空気を通気装置に流入させ、該通気装置に通し且つ該通気装置から流出 させる１組の導管とを有している。本発明の一形態では、エネルギ伝達装置に、 所定温度に応答して外部空気を通気装置に流入させ、該通気装置に通し且つ該通 気装置から流出させるサーモスタット作動形弁を設けることもできる。 １組の導管は、好ましくは、通気装置に外部空気を運ぶ第１導管と、通気装置 から外部環境に空気を運ぶ第２導管とを有している。これらの各導管は、家屋の 外壁を通して配置される。空気の対流を容易にするため、一方の導管の出口は、 他方の導管の入口連結部よりも低い位置で隔室に連結される。 本発明の他の特徴及び長所は、以下に述べる好ましい実施例及び添付図面の詳 細な説明を読むことにより一層明瞭になるであろう。図面の簡単な説明 第１図は、本発明による家庭用冷蔵機器を示す斜視図である。 第２図は、第１図の冷蔵機器を示す斜視図である。 第３図は、冷蔵装置の概略図である。 第４図は、第３図の冷蔵装置の蒸気−圧縮冷凍サイクルを示すグラフである。 第５図は、本発明による冷蔵機器を示す斜視図である。 第６図は、第５図の６−６線に沿う断面図である。 第７図は、第５図の７−７線に沿う断面図である。 第８図は、本発明の別の実施例を示す部分断面図である。好ましい実施例の詳細な説明 第１図には、本発明による家庭用冷蔵機器１０の斜視図が示されている。より 詳しくは、第１図に示す家庭用冷蔵機器は、エネルギ伝達装置１２が本発明に従 って改良された家庭用冷蔵庫である。しかしながら、本発明の原理は、製造元の 工場で、組込み形エネルギ伝達装置を設けるように構成された家庭用冷蔵庫にも 適用できることを理解すべきである。また、本発明は、特に家庭での使用に適し た内蔵形冷蔵庫及び冷凍庫等の家庭用冷蔵機器に関するものであることを理解す べきである。この点に関し、全く異なる制約条件及び設計基準を、別々の位置に 配置される圧縮機と冷蔵キャビネットとを備えた商業用冷蔵設備に採用できるこ とも理解すべきである。 第１図に示すように、一般に、冷蔵庫１０は、その前面に少なくとも１つの扉 １４を有し、且つその背面及び底部には曲りくねったチューブ状凝縮器１６が取 り付けられている。当該分野で良く知られているように、凝縮器１６は、フレオ ン等の冷媒を気相から液相に圧縮するポンプの吐出端に連結されている。このプ ロセスにより熱が発生するけども、この熱は、冷凍サイクルを作動させるため除 去しなければならない。この点に関し、第３図は慣用的な冷凍サイクルの概略図 を示し、参照番号１８でポンプが示されている。膨張弁２０が使用されており、 圧縮された冷媒が、冷蔵庫１０の内部に配置された蒸発器コイル２２内で膨張で きるようになっている。この膨張プロセスは、冷蔵庫１０の内部から熱を除去す る作動を行なう。 この家庭用冷蔵庫の構成では、凝縮器１６で発生した熱は、冷蔵庫の周囲の屋 内領域に簡単に放出される。しかしながら、本発明によれば、隔室２４を使用し て凝縮器１６を包囲する。第１図に示すように、隔室２４はガラス繊維成形５面 シェルで形成され、該シェルは凝縮器１６が配置される冷蔵庫１０の外面に取り 付けられる。この点に関し、隔室２４の外周部にはフランジ２６が延びており、 該フランジ２６は、間隔を隔てた複数のねじ等により、隔室２４を凝縮器１６上 で冷蔵庫１０に固定できるようにする。しかしながら、隔室は他の適当な材料で 作ることができ且つ用途に適した他の適当な形状にできることは理解されよう。 例えば、工場組込み形のエネルギ伝達装置では、隔室を冷蔵庫１０の側部と一体 に形成し、隔室が冷蔵庫本体の一部として含まれていることを消費者が認識でき ないように構成することもできる。また、隔室２４は、凝縮器１６からの熱伝達 をより完全に制御できるようにするため、断熱層を含む形態に構成できる。 エネルギ伝達装置１２はまた、隔室２４からの熱伝達を可能にし且つこのプロ セスで外部空気を選択的に利用できるようにするための１つ以上の通路を有して いる。かくして、第１図及び第２図に示すように、エネルギ伝達装置１２は、冷 たい空気が屋外から流入できようにする第１導管２８と、隔室２４の内部から屋 外に空気が流出できるようにする第２導管３０とを有する。この点に関し、これ らの両図には家屋の外壁３２が示されており、且つ導管２８、３０は外壁３２を 通ることができるように構成されている。導管２８、３０は、この目的に適した 任意の適当な材料（例えば、板状金属又は可撓性断熱ダクト）で作られ且つ種々 の方法で隔室に連結される。 第１導管２８は、第２導管３０が隔室２４に連結される位置よりも低い位置で 隔室に連結されることにも留意されたい。この構成を用いると、外部空気が、第 １導管２８を通って隔室２４内に流入し、熱対流を行なって隔室を通り且つ第２ 導管３０から容易に流出できる。導管２８、３０は比較的真直なパイプ又はチュ ーブとして示されているけれども、冷蔵庫１０と外壁３２との間の利用可能な空 間及び距離に応じて、他の適当な形状にできることは理解されよう。 また、第１図及び第２図には、外部空気を強制的に隔室２４内に流入させ、該 隔室内を通し且つ該隔室から流出させるのに使用されるファン３４が設けられて いるところが示されている。ファン３４は、導管２８、３０が隔室２４に連結さ れる位置とは別の位置で隔室に連結されているところが示されているけれども、 ファンは、第１導管２８内又は該第１導管に隣接して、該第１導管とインライン に連結するのが好ましい。また、ファン３４はサーモスタット作動形ファンで構 成し、その使用を入念に制御して最高のエネルギ効率が得られるようにするのが 好ましい。 また、第１図及び第２図に示すように、エネルギ伝達装置１２は更に、隔室２ ４を通る空気の流れを制御するための、導管２８、３０の一方又は両方に設けら れた可動バリヤすなわち壁を有している。本発明の一形態では、この可動バリヤ はバタフライ弁３６からなり、該バタフライ弁３６は、外部空気が導管２８、３ ０の一方又は両方に配置されたバタフライ弁を通って隔室２４内に流入すること を防止又は可能にするのに使用される。例えば、第２導管３０内に配置されるバ タフライ弁３６の場合には、第１導管３０を通る外部空気の流れによってバタフ ライ弁３６を開くのに充分な力が与えられ、これにより、空気は隔室２４から第 ２導管３０を通って排出される。 以上から、エネルギ伝達装置１２は、冷たい外部空気の形態をなすエネルギを 凝縮器１６に導入して、冷蔵プロセスのエネルギ消費を低減させることが理解さ れよう。換言すれば、本発明は、冷凍サイクル部品(refrigeration cycle com- ponents)の或るものを外部環境のエネルギ源に伝達するのではなく、外部環境か ら利用できるエネルギを冷蔵サイクル部品に伝達するものである。利用可能なエ ネルギを冷凍サイクルに導入することにより、冷凍サイクルに要求されるエネル ギを減少させ、従って冷蔵庫１０の全エネルギ効率を向上させる。また、このエ ネルギ効率の向上により、小形でより効率の良い冷凍サイクル部品の使用が可能 になり且つ新しい冷蔵ユニットに必要な冷媒の量を減少できる。 以下に述べる分析は、冷蔵庫のエンタルピ「ｈ」の増大を試験することによる エネルギ効率の向上を証明するのに使用される。この分析を、第３図及び第４図 に示す基準点に関連して以下に説明する。 仮定１：蒸発器で、単位マス当たりに吸収される熱＝冷媒のエンタルピ変化に なる。 仮定２：点７で、冷蔵庫は飽和液である。 仮定３：点８で、冷蔵庫は飽和ガスである。 仮定４：冷蔵庫はフレオン１２である。 仮定５：一般に、膨張弁の周囲の温度は４０℃であり、蒸発器に存在する温度 は−２０℃である。 これらの全ての仮定に従うと、エンタルピは次のようになる。 ４０℃でのｈ₅＝74.527 KJ/KG １０℃でのｈ₅＝45.337 KJ/KG −２０℃でのｈ₈ 184.619 KJ/KG Ｐ₈＝１５０KPa ｈ₈−ｈ₅（４０℃） 110.092 ＝Ｘ₁ ｈ₈−ｈ₅（１０℃） 139.282 ＝Ｘ₂ 単位マス当たりに吸収される熱の増大を百分率で示せば、 Ｙ＝（Ｘ₂−Ｘ₁）／Ｘ₂＝20.96 ％の増大となる。 換言すれば、外部空気の温度が充分に低くて、点８での温度が４０℃のレベル から１０℃まで低下されるならば、単位マス当たりに吸収される熱の20.96 ％の 増大が達成される。 かくして、本発明によれば、ファン３４は、外部空気の温度が所定の閾値レベ ル（例えば３７℃）まで低下して、達成されるエネルギ効率がファンにより消費 されるエネルギより大きくなると作動される。別の構成として、幾分かの空気を 外部から隔室２４内に向けるのに使用されるファンを冷蔵庫１０に設けることが できる。また、エネルギ伝達装置１２には、外部空気の温度が特定閾値レベル（ 例えば３７℃）を超えると、家屋内からの周囲の空気（例えば２０℃）が隔室２ ４内に流入できるようにするサーモスタット作動形弁を設けることができる。こ のように構成すれば、隔室２４には、凝縮器１６を冷却する空気流が常に充分に 供給される。 第５図〜第８図に関連して、本発明の他の実施例を説明する。第５図は、分割 扉１１２及びハウジング１１４を備えた冷蔵庫１１０を示す。ハウジング１１４ は、冷凍庫１２２を備えた冷蔵隔室１１６と、冷たいものを貯蔵する隔室１２４ とを包囲している。また、通気装置１２０が仮想線で示されている。 第６図及び第７図に示すように、冷凍庫１２２及び冷たいものを貯蔵する隔室 １２４は断熱材１２６により包囲され、隔室内に所定の低温を維持する。第５図 〜第７図に示すように、通気装置１２０は、隔室１２２、１２４を包囲するよう に構成してもよいし、冷蔵庫ハウジングの頂部、側部又は底部の重要な位置に配 置してもよい。通気装置１２０は種々の形態に構成できるが、冷気が入口１３０ から入り、ハウジング内の隔室の周囲を通って出口１３２から出る循環が可能な 、断熱材とハウジングとの間のギャップのような簡単な構造にできる。断熱材と ハウジングとの間にギャップを形成するのに、種々の形式のスペーサ等を使用で きる。 図示のように、冷気は入口１３０から流入し、冷蔵庫の頂部全体に拡散される 。空気は、側部に沿って、貯蔵隔室１２２及び冷凍隔室１２４の周囲を移動する 。冷気は、次に圧縮機領域１３６及び隔室の底部を通って、冷蔵庫から出る。ハ ウジングと断熱材との間に塵埃及び凝縮物が存在する場合には、種々のフィルム 等を用いてこれらを遮断することができる。空気は、冷蔵庫ハウジング１１４内 を循環して入口１３０に向かうので、圧縮機の周囲で発生する熱い空気も収集さ れて、冷蔵庫から出る。かくして、冷気を貯蔵隔室及び冷凍隔室の周囲に循環さ せることにより、これらの隔室を包囲する熱い空気が除去されるため、圧縮機か ら の仕事が小さくて済む。これにより効率が高められ且つ圧縮機により行なわれる 仕事量が減少され、従って、冷蔵庫の全消費電力が低減される。 第５図〜第７図には、入口１３０を通って冷蔵庫ハウジングに流入する空気の 流れが示されている。空気が入口１３０に流入すると、空気は、ベーン１４２に より分離された多数のチャンネル１４０により偏向される。空気がベーンの周囲 で偏向されてチャンネル内に流入すると、空気は、第５図〜第７図に示すように 冷蔵庫の側部に沿って指向される。隔室の側部に沿って流れると、空気は圧縮機 領域１６０に指向される。空気は圧縮機１６２の周囲を循環し、次に出口１３２ から出る。多くの異なるベーン設計及びチャンネル設計を使用して、冷蔵庫の全 体に亘って空気を移動させることができる。従って、領域の冷却の最適化に望ま れるように、空気を移動させるためのベーン及びチャンネルの特定数を変更でき る。また、入口１３０に付加導管１７０及び弁を連結できる。導管１７０は弁１ ７２、１７４、１７６を備えており、該弁は、開閉して空気流を冷蔵庫ハウジン グ内に指向させる。大気温度が所望温度より高くて、貯蔵隔室を冷却することは できないけれども圧縮機領域は冷却できる場合には、弁１７２、１７４、176を 調節して、空気流を直接所望領域に指向させることができる。 第８図は、本発明の別の実施例を示す。第８図に示すように、入口１３０は、 ハウジングと断熱材１２６との間のギャップ内に配置される袋状膜１５０内に連 通している。袋状膜１５０は、空気が該膜内に流入し、次に冷蔵庫の頂部及び側 部に沿って流れ、次に圧縮機領域に出ることを可能にする。袋状膜は、ハウジン グと断熱材との間の塵埃バリヤを形成し、空気が、大量の塵埃を発生させること なく貯蔵隔室及び冷凍隔室に沿って移動できるようにする。また、膜は、凝縮物 がある場合にはこれを収集して袋状膜の外部に指向させる。隔室とハウジングと の間に必要な冷却を与えるのに、他の形式のバリヤ装置又は通気装置を使用する こともできる。 好ましくは、圧縮機冷却ファンを使用してハウジング内に空気を取り入れる。 しかしながら、別のファンを使用することもできる。 また、前述のように、導管内にサーモスタット作動形の弁及びファン等を配置 して空気を通すことができる。更に、冷蔵庫を包囲する大気から空気を受け入れ るのに、導管を用いることができる。 以上、本発明を例示の態様で説明した。この点に関し、当業者がひとたび上記 開示の利益を得たならば、本発明の精神から逸脱することなく、特定実施例に変 更を施し得ることは明白である。このような変更は、請求の範囲に記載の精神及 び範囲によってのみ制限される本発明の範囲内にあると考えるべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年２月２８日 【補正内容】 請求の範囲 １．冷たいものを貯蔵するための少なくとも１つの貯蔵隔室を包囲するハウジン グと、 前記少なくとも１つの貯蔵隔室を冷却するための冷蔵手段と、 前記ハウジングと少なくとも１つの貯蔵隔室との間に空気を供給及び除去す るための冷却手段とを有し、該冷却手段が、前記ハウジングと少なくとも１つの 貯蔵隔室との間と、空気源とに連結されており、前記空気は、前記冷蔵手段を冷 却する前記冷却手段により供給又は除去されることを特徴とする冷蔵又は冷凍機 器。 ２．前記冷却手段が更に、空気の流入及び流出を可能にする入口及び出口と、空 気を前記ハウジングに通して循環させ且つ前記ハウジングから流出させるための 、前記ハウジング内に配置された通気装置とを有することを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の冷蔵機器。 ３．前記ハウジングと少なくとも１つの貯蔵隔室との間にギャップが形成されて いることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の冷蔵機器。 ４．前記通気装置が１つ以上の空気偏向部材を備えていることを特徴とする請求 の範囲第２項に記載の冷蔵機器。 ５．前記入口及び出口が外部環境に連結されていることを特徴とする請求の範囲 第２項に記載の冷蔵機器。 ６．前記冷蔵手段がファン手段を有し、該ファン手段が前記冷却手段に空気を押 し込むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の冷蔵機器。 ７．弁手段が前記冷却手段に空気流を供給し、前記弁手段の開閉がサーモスタッ トにより制御されることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の冷蔵機器。 ８．冷蔵庫にハウジング及び少なくとも１つの貯蔵隔室を設けるステップと、 前記ハウジングと少なくとも１つの貯蔵隔室との間に冷却手段を連結するス テップと、 外部温度が所定閾値に到達すると、外部空気を前記冷却手段に流入させ、該 冷却手段に通し且つ該冷却手段から流出させて冷蔵手段を冷却するステップと 有することを特徴とする冷蔵又は冷凍庫機器。 ９．外部温度が前記所定閾値に到達しない場合に、内部空気を前記冷却手段に流 入させ、該冷却手段に通し且つ該冷却手段から流出させるステップを更に有する ことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。 10．前記外部空気を流すステップが、外部空気を強制的に前記ハウジングに流入 させ、該ハウジングに通し且つ該ハウジングから流出させるステップからなるこ とを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．冷たいものを貯蔵するための少なくとも１つの貯蔵隔室を包囲するハウジン グと、 前記少なくとも１つの貯蔵隔室を冷却するための冷蔵手段と、 前記ハウジングと少なくとも１つの貯蔵隔室との間に空気を供給及び除去す るための冷却手段とを有し、該冷却手段が、前記ハウジングと少なくとも１つの 貯蔵隔室との間と、空気源とに連結されていることを特徴とする冷蔵又は冷凍機 器。 ２．前記冷却手段が更に、空気の流入及び流出を可能にする入口及び出口と、空 気を前記ハウジングに通して循環させ且つ前記ハウジングから流出させるための 、前記ハウジング内に配置された通気装置とを有することを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の冷蔵機器。 ３．前記ハウジングと少なくとも１つの貯蔵隔室との間にギャップが形成されて いることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の冷蔵機器。 ４．前記通気装置が１つ以上の空気偏向部材を備えていることを特徴とする請求 の範囲第２項に記載の冷蔵機器。 ５．前記入口及び出口が外部環境に連結されていることを特徴とする請求の範囲 第２項に記載の冷蔵機器。 ６．前記冷蔵手段がファン手段を有し、該ファン手段が前記冷却手段に空気を押 し込むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の冷蔵機器。 ７．弁手段が前記冷却手段に空気流を供給し、前記弁手段の開閉がサーモスタッ トにより制御されることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の冷蔵機器。 ８．冷蔵庫にハウジング及び少なくとも１つの貯蔵隔室を設けるステップと、 前記ハウジングと少なくとも１つの貯蔵隔室との間に冷却手段を連結するス テップと、 外部温度が所定閾値に到達すると、外部空気を前記冷却手段に流入させ、該 冷却手段に通し且つ該冷却手段から流出させるステップと有することを特徴とす る冷蔵又は冷凍庫機器。 ９．外部温度が前記所定閾値に到達しない場合に、内部空気を前記冷却手段に流 入させ、該冷却手段に通し且つ該冷却手段から流出させるステップを更に有する ことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。 10．前記外部空気を流すステップが、外部空気を強制的に前記ハウジングに流入 させ、該ハウジングに通し且つ該ハウジングから流出させるステップからなるこ とを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。