JP2005098559A

JP2005098559A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2005098559A
Application number: JP2003330754A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Naemura; 好郎苗村; Shigeru Niki; 茂仁木; Kunio Arai; 邦男新居; Koji Takagi; 康志高木; Ryosuke Yamamoto; 亮介山本; Kosaku Adachi; 幸作足立; Koji Mishima; 浩二三嶋
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Marketing Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Marketing Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2005-04-14
Also published as: US20070125119A1; EP1669706A1; KR100692705B1; KR20060087520A; WO2005019748A1; EP1669706A4

Abstract

【課題】冷却器と冷媒圧縮機、および制御および電源基板の配置関係や構造を変更することにより、冷却器の熱的ロスを低減し、断熱効率を向上するとともに機械室や凝縮器の放熱効率を高めて省電力効果を得ることができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】冷蔵庫本体の背面下部に形成された機械室14と、この機械室内の幅方向の一方に偏倚して設置された冷媒圧縮機12と、この冷媒圧縮機からの冷媒を受けて貯蔵室内を冷却する冷却器９とからなり、前記冷却器は、機械室の一側に配置した前記冷媒圧縮機上方の本体の断熱壁３ａを介した庫内側で、且つ圧縮機とは幅方向の反対側の位置に配置するとともに、冷蔵庫の制御および電源基板21を、機械室内の幅方向における前記冷媒圧縮機の他方の幅広空間に配置したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、機械室における冷媒圧縮機と冷却器との配置構成の改良に関する。

冷蔵庫については従来より、種々の施策改良により省電力化が進められ成果が得られているが、近年は資源環境の見地からも、ますます消費電力の低減を強く期待されているものである。

これに対して、従来の冷蔵庫における冷凍サイクルの一環をなす冷媒圧縮機（42）は、図６および図７に示すように、冷蔵庫本体（31）の背面下部に形成した機械室（44）内の幅方向のほぼ中央部に設置されており、この圧縮機（42）からの冷媒を受けて貯蔵室である冷蔵空間（35）および冷凍空間（37）を冷却する冷気を生成する冷蔵用冷却器（38）と冷凍用冷却器（39）は、圧縮機（42）に対向する断熱キャビネットの内側上方の中央部に配置されていた。そして制御および電源基板（51）は、断熱キャビネット（31）の背面における冷蔵用冷却器（38）との対向位置における断熱壁（33）の外面に配置する構成であった。（例えば、特許文献１参照）
また、図８および図９に示すように、機械室の実装効率を高め、冷蔵庫内の有効内容積を高める構成として、冷蔵庫本体の下部後方の一部を凹ませて凹部を形成し、この凹部に機械室（74）を構成して圧縮機（72）を収納し、圧縮機（72）に隣接した庫内側に冷却器（69）を設けるとともに、冷却器（69）の背部に断熱壁（63）を介して電子制御基板（81）を配置した構成（特許文献２参照）や、図10に示すように、衛生を害することなくスペースの利用効率および冷却効率を向上させるものとして、前記特許文献２と同様に、圧縮機（102）を機械室（104）の幅方向の一方に凹部を形成して設置し、この圧縮機（102）と断熱壁を介して隣接する位置に冷却器（99）を配置するとともに、圧縮機（102）に隣接する機械室（104）内に凝縮器やドレンホースを設け、圧縮機（102）の前方の本体底面下部に蒸発皿（83）を配置する構成（特許文献３参照）があった。
特開２００３−６５６５８公報特開２００１−４１６３５公報特開２００２−１３０９２２公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、低温の吸熱体である冷蔵用および冷凍用冷却器（38）（39）と、高温部材である冷媒圧縮機（42）や発熱体である制御および電源基板（51）との位置関係が近くなるため、熱漏洩によって各冷却器に熱的ロスが発生するとともに、必要とする断熱壁厚の確保が困難となって冷媒圧縮機（42）や制御電源基板（51）から貯蔵室内側への熱漏洩が大きくなることから冷却効率が低下する欠点があった。

また、冷媒圧縮機（42）が本体幅方向のほぼ中央部に位置しているため、圧縮機の側方に設けた放熱用の冷却ファン（49）を取り付ける仕切板（48）から上流側の機械室（44）内への空気流入口（50）は幅狭となり、本体前面開口（31ｂ）から流入する外部空気と本体底面に配置した平板状の凝縮器（43）との熱交換面積がきわめて小さくなり放熱効率が低くなっていた。

また、特許文献２の構成は、機械室のスペース効率をはかることが目的であって、特許文献１と同様に熱源である圧縮機（72）と冷却器（69）との距離は短いとともに、冷却器（69）の背面に制御基板（81）を配置していることから、前記特許文献１と同様に、熱漏洩による冷却器（69）の熱ロスが発生し、断熱壁厚の確保が困難となるものであり、これは特許文献３に構成についても冷却器と発熱体とが近接している点では基本的に同様であることから同じ問題を生じるものであった。

本発明は上記点を考慮してなされたものであり、冷却器と冷媒圧縮機、および制御および電源基板の配置関係や構造を変更することにより、冷却器の熱的ロスを低減し、断熱効率を向上するとともに機械室や凝縮器の放熱効率を高めて省電力効果を得ることができる冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の冷蔵庫の発明は、冷蔵庫本体の背面下部に形成された機械室と、この機械室内の幅方向の一方に偏倚して設置された冷媒圧縮機と、この冷媒圧縮機からの冷媒を受けて貯蔵室内を冷却する冷却器とからなり、前記冷却器は、機械室の一側に配置した前記冷媒圧縮機上方の本体の断熱壁を介した庫内側で、且つ圧縮機とは幅方向の反対側の位置に配置するとともに、冷蔵庫の制御および電源基板を、機械室内の幅方向における前記冷媒圧縮機の他方の幅広空間に配置したことを特徴とするものである。

また請求項５の冷蔵庫の発明は、冷蔵庫本体の背面下部に形成された機械室と、この機械室内に設置された冷媒圧縮機と、前記機械室内における冷媒圧縮機の側方空間に配置した冷蔵庫の制御および電源基板とからなり、この制御および電源基板を前後２段に分割して重合し、高さ寸法を短縮して放熱ダクト内に設置したことを特徴とする。

上記構成によって、冷却器は冷媒圧縮機などの高温部材と充分な断熱距離空間を保持することができるため、その熱的ロスが低減され、断熱キャビネットとして所定の断熱壁厚を確保できることから熱漏洩を防ぐとともに、機械室や凝縮器の放熱効率を高めて消費電力の低減に貢献することができる。

また、請求項５の発明によれば、天井高さの低い機械室の空間内に、制御および電源基板をコンパクトに取り付けることができるとともに、冷凍室背面の断熱壁厚さを確保することができる。

以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。図１に縦断面図、図２に背部からの斜視図を示す冷蔵庫本体（１）は、外箱（２）の内面に断熱壁（３）を介して設けた内箱（４）により貯蔵空間を形成し、仕切壁により冷蔵室（５）や野菜室（６）、冷凍室（７）など複数の貯蔵室に区分している。

各貯蔵室は、冷蔵空間や冷凍空間毎に配置した冷蔵用冷却器（８）や冷凍用冷却器（９）およびファン（10）（11）によってそれぞれ所定の設定温度に冷却保持されるものであり、各冷却器（８）（９）は、冷媒圧縮機（12）や凝縮器（13）などからなる冷凍サイクルの運転によって冷媒を供給される。

冷凍サイクル中の冷媒圧縮機（12）は、冷蔵庫本体（１）の背面下部に形成した機械室（14）に設置されており、本体の幅方向に亙って設けたコンプ台（15）上にクッション体を介して取り付けられている。

凝縮器（13）は蛇行形成した冷媒管の上下面に放熱フィンとしてのワイヤを溶着して平板状としたものであり、前記機械室（14）の前方における冷蔵庫本体（１）の底面空間にほぼ全面に亙って配置されており、冷媒圧縮機（12）からの高温高圧の冷媒ガスを受けて放熱させ凝縮させるものであって、凝縮器（13）からの冷媒は減圧管である毛細管を経由して各貯蔵室内の冷蔵用冷却器（８）あるいは冷凍用冷却器（９）に供給され、蒸発することで貯蔵室内を所定の空気温度に冷却するものである。

しかして、機械室（14）は、図３に要部の背面図、図４に縦断面図で示すように、本体の背面下部に冷凍室（７）側に突出する段部（16）を形成し、この段部（16）によって、幅方向に亙る所定の奥行きと高さ寸法を有する空間を形成するようにしており、機械室（14）空間の幅方向の一方に偏倚して前記冷媒圧縮機（12）を設置し、圧縮機から他方の幅広空間側を放熱ダクト（17）として前記平板状の凝縮器（13）を設置した本体底面空間と連通させている。

この放熱ダクト（17）における冷媒圧縮機（12）の近傍には、機械室（14）内を幅方向に区分する仕切板（18）を設けており、仕切板面に形成したベルマウスに冷却ファン（19）を取り付けている。

上記構成により、本体底面に配置した凝縮器（13）から機械室（14）の放熱ダクト（17）への空気流入口（20）は、図５にも示すように、機械室（14）の一方に偏倚している冷媒圧縮機（12）の近傍の前記冷却ファン（19）を取り付けた仕切板（18）の位置と本体側壁（１ａ）間の大きな幅寸法が得られるため、従来と比較してその流入開口を拡大することができ、この拡大幅によって、流入空気の平板状の凝縮器（13）に対する熱交換面積が、矢印で示すように格段に拡がり、放熱効率を高めることができる。

放熱ダクト（17）を形成している機械室（14）の背面開口には、冷蔵庫の運転を制御する板状の制御および電源基板（21）を配置している。この制御および電源基板（21）は、図４に示すように、２ピースに分割して機械室（14）空間の背面に前後に重合して設置し、さらに個々の高さ寸法を変えて、高さの低い基板（21ａ）を空間の内側に位置させ、高さの高い基板（21ｂ）を前記冷凍室（７）の背面段部（16）の開口上部に形成した傾斜部（16ａ）に沿わせて配置する。

そして、図６に示す回路図から理解されるように、前記高さの低い基板（21ａ）には、高圧で且つ、比較的大型の部品で構成されるノイズフィルタ回路（24）、整流回路（25）やスイッチング電源回路（26）などを搭載し、高さの高い基板（21ｂ）には、低圧で、高密度実装が可能なインバータスイッチ部（27）や冷媒圧縮機のモータコントロール部（28）や図示しない冷蔵庫制御部を搭載している。

このとき、高さの低い基板（21ａ）におけるスイッチング電源（26）は、コントロール巻線の１次側グラウンド（26ａ）とモータコントロール用の電源用巻線（26ｂ）とを非共通とし、Ａ部で絶縁した構成としている。

また低い基板（21ｂ）におけるモータコントロールグラウンドであるＢ部とインバータスイッチ部（27）のグラウンドであるＣ部とは一点で接続しており、モータコントロール部（28）は３シャント抵抗により３相巻線抵抗を検出しベクトル制御により冷媒圧縮機（12）のモーターを駆動する構成である。

通常、前記のような回路基板は２００ｍｍ×３００ｍｍ程度の１枚の基板で構成されることが多く、スイッチング電源は非絶縁タイプで回路が組まれる。しかし基板スペースは冷蔵庫にとって無効容積であることから、２分割してスペース効率を高めることが考えられるが、単純に大型部品で構成される高圧側基板と、高密度実装が可能な低圧側基板とに分割した場合は、高圧側基板上で非絶縁タイプのままで回路形成されたスイッチング電源回路において、巻線数削減のためスイッチング電源回路のコントロール巻線とモータコントロール用電源を共通化した際には、低圧側基板におけるモータコントロールのグラウンドとインバータスイッチ部グラウンドとを接続することができない。

このため、電流検出精度が低下し、動作性能および耐ノイズ性能が弱くなる問題があったが、上記構成により、高圧側回路である整流回路（25）やスイッチング電源回路（26）と、低圧側回路であるインバータスイッチ部（27）やモータコントロール部（28）とを２つの基板（21ａ）（21ｂ）に分割した場合においても、高圧側の高さの低い基板（21ａ）では、スイッチングトランスを絶縁タイプにして、整流回路（25）のグラウンドとスイッチング電源部（26）のモータコントロール用巻線のグラウンド（26ｂ）を非接続とし、低圧側の高さの高い基板（21ｂ）では、インバータスイッチ部（27）のグラウンドとモータコントロール部（28）のグラウンドとを接続するようにしたので、耐外来ノイズ性能を強くし、且つインバータを駆動するための電流検出精度を確保することができ、モータを安定して駆動することができる。

前記２分割された制御および電源基板（21ａ）（21ｂ）は、図７に示す角錐台形状の容器（29）内にガイド突起で位置決めされ、電源回路などの高圧で比較的大型部品で構成される高さの低い基板（21ａ）は背面からみた機械室（14）空間の奥方側に配置し、マイコン周辺回路などの低圧で高密度実装が可能な回路部品を挿着した高さの高い基板（21ｂ）は基板（21ａ）の外方に重合して配置するものであり、容器（29）の背面開口部はカバー体（30）により、異物が侵入しないよう密閉されている。

このとき、高さの低い高圧側の基板（21ａ）の底部位置は、図８に示すように、高さの高い基板（21ｂ）の底部よりｈ寸法高い位置となるよう設置しており、万一想定外の理由で基板設置部に水分や異物が侵入し、容器（29）の下面から堆積していった際でも、制御基板への影響は、より下方にある低圧側回路基板（21ｂ）に堆積異物がまず到達して先に機能不良となるレベルで留まり、高い位置に配置した高圧側基板（21ａ）には至らず、発火など安全上の故障にまで達する可能性を少なくすることができる。

なお、回路のレイアウト上、低圧回路側の基板（21ｂ）に高圧回路を配置する場合もあり得るが、その際は、高圧回路を低圧回路の上方になるように配置することで前記と同様の効果を奏することができる。

また、高圧側の基板（21ａ）を低圧側の基板（21ｂ）より機械室（14）の奥方側に配置したことにより、高圧側の基板（21ａ）は高さの高い基板（21ｂ）の裏面にカバーされることになり、使用者が不用意に制御基板部に手を触れた場合でも高圧回路に接触する可能性が低くなり安全な構成とすることができるとともに、前記各基板（21ａ）（21ｂ）の高さ寸法に差を設けたことと前後の重合配置により、機械室（14）の上面に傾斜面を形成することができ、庫内側に断熱壁を介して有効な貯蔵空間を形成できる利点がある。

上記により、天井高さの低い機械室（14）の空間内に、制御および電源基板（21）をコンパクトに取り付けることができるとともに、冷凍室（７）背面の断熱壁厚さを確保することができる。

制御および電源基板（21）の内側と冷凍室背面の段部（16）との間に形成される放熱ダクト（17）中には、さらに力率改善のための電気部品であり発熱体でもあるインダクタ（22）を設置し、ダクト（17）内を流れる空気により放熱を助長するようにしている。

放熱ダクト（17）の下方には、冷却器（９）からの除霜水を受け蒸発させる蒸発皿（23）を設置している。蒸発皿（23）は最大除霜水量を想定した貯留容量が必要であることから、放熱ダクト（17）部分の底面全体を使用するとともに、その端部は前記仕切板（18）の下方を幅方向に越え、冷媒圧縮機（12）の近傍まで延出させて容積を拡大しており、圧縮機（12）からの吐出パイプの一部を皿内に延出して水中に浸漬させ、高温の冷媒温度により除霜水の蒸発を促進するようにしている。

このため、冷却ファン（19）を取り付けた仕切板（18）の下端は水平方向に折曲させてコンプ台（15）に固定するようにし、その折曲部の下方に蒸発皿（23）が位置するように構成している。

上記により、冷蔵庫本体（１）前部の下部開口から吸い込まれ、平板状の凝縮器（13）とほぼ全面に亙って熱交換して通過し、空気流入口（20）から放熱ダクト（16）に至った空気は、冷却ファン（19）により冷媒圧縮機（12）の周囲に流れてこれを冷却するが、ダクト（17）中の蒸発皿（23）に上方においてもファン（19）の上流から下流に亙って熱交換した空気が流れることで、蒸発皿（23）の上面開口からの除霜水の蒸発をより効率的におこなうことができる。

機械室構成に対して、前記冷凍用冷却器（９）は、機械室（14）の一側に配置した冷媒圧縮機（12）の上方の断熱壁（３ａ）を介した庫内側で、且つ圧縮機（12）とは幅方向の反対側に位置するように配置しており、機械室収納部品の中でも特に高温となる冷媒圧縮機（12）からの距離を遠くすることによりその熱影響を少なくし、冷却に対する熱的なロスを低減させている。

また、冷蔵用冷却器（８）は、冷凍用冷却器（９）より上方の冷蔵室（５）の背面部に設置されているが、従来、冷却器（58）の対抗する外壁面に配置させていた制御および電源基板（71）は、前記のように、機械室（14）内に配設するようにしたので、冷蔵用冷却器（８）についても冷凍用冷却器（９）と同様に制御および電源基板（21）の存在による断熱厚み減少の影響を受けることがない。

以上の構成により、冷蔵庫を運転した場合には、冷媒圧縮機（12）は冷媒を冷凍サイクルに送り出し、圧縮機（12）や制御および電源基板（21）、インダクタ（22）などの発熱部材とは効果的に離間して熱影響を受けないように配置した冷蔵用および冷凍用冷却器（８）（９）によって各貯蔵室を冷却するものである。

また、圧縮機（12）からの高温のガス冷媒を受ける凝縮器（13）に対しては、偏倚して設置した圧縮機（12）により圧縮機近傍に配置した冷却ファン（19）用の仕切板（18）と本体側壁（１ａ）との間に形成した幅広の空気流入口（20）によって、本体前面開口（１ｂ）から流入する外部空気の前記凝縮器（13）の平板面に対する熱交換面積を大きく取ることができ、放熱効率を向上することができる。

そして、機械室（14）内においては、一側に偏倚して設けた冷媒圧縮機（12）と冷却ファンの仕切板（18）によって、放熱ダクト（17）のスペースを大きく取ることができ、背部にコンパクトに設置した制御および電源基板（21）によって効果的な放熱ダクト経路を形成することができる。

本発明によれば、機械室内の各部品の配置をコンパクトにして熱交換効率や放熱効率、さらに断熱効率を向上した省電力に貢献する冷蔵庫に利用することができる。

本発明の１実施形態を示す冷蔵庫の縦断面図である。図１の冷蔵庫を背面からみた斜視図である。図２における機械室部分の背面拡大図である。図２における機械室部分の拡大断面図である。図３に示す機械室部分の前方からの斜視図である。本発明の制御および電源基板の１実施例を示す回路構成図である。図４における制御および電源基板の構成を示す斜視図である。図７に示す制御および電源基板の縦断面図である。従来の冷蔵庫を示す縦断面図である。図９の背面図である。従来の他の冷蔵庫の機械室を示す背面図である。図11の縦断面図である。さらに他の従来冷蔵庫の背面下方部を示す縦断面図である。

符号の説明

１冷蔵庫本体１ａ本体側壁
１ｂ前面開口２外箱
３断熱壁３ａ圧縮機上方の断熱壁
４内箱５冷蔵室
７冷凍室８冷蔵用冷却器
９冷凍用冷却器 12 冷媒圧縮機
13 凝縮器 14 機械室
15 コンプ台 16 段部
16ａ傾斜部 17 放熱ダクト
18 仕切板 19 冷却ファン
20 空気流入口 21 制御および電源基板
21ａ高圧側回路基板 21ｂ低圧側回路基板
22 インダクタ 23 蒸発皿
24 ノイズフィルター回路 25 整流回路
26 スイッチング電源回路 26ａ、26ｂグラウンド
27 インバータスイッチ部 28 モーターコントロール部
29 容器 30 カバー体

Claims

冷蔵庫本体の背面下部に形成された機械室と、この機械室内の幅方向の一方に偏倚して設置された冷媒圧縮機と、この冷媒圧縮機からの冷媒を受けて貯蔵室内を冷却する冷却器とからなり、前記冷却器は、機械室の一側に配置した前記冷媒圧縮機上方の本体の断熱壁を介した庫内側で、且つ圧縮機とは幅方向の反対側の位置に配置するとともに、冷蔵庫の制御および電源基板を、機械室内の幅方向における前記冷媒圧縮機の他方の幅広空間に配置したことを特徴とする冷蔵庫。
偏倚して設置した冷媒圧縮機の他方の幅広空間側を本体底面部に設けた平板状凝縮器からの放熱ダクトとし、この放熱ダクトの前記冷媒圧縮機の近傍にダクト内送風ファンを設置したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
送風ファンを取り付けた機械室内を幅方向に仕切る仕切板から冷媒圧縮機とは反対側の開口幅を凝縮器からの空気流入口としたことを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫。
制御および電源基板、あるいはまた発熱体である電気部品を放熱ダクトを流通する空気と熱交換関係に設置したことを特徴とする請求項２または３記載の冷蔵庫。
冷蔵庫本体の背面下部に形成された機械室と、この機械室内に設置された冷媒圧縮機と、前記機械室内における冷媒圧縮機の側方空間に配置した冷蔵庫の制御および電源基板とからなり、この制御および電源基板を前後２段に分割して重合し、高さ寸法を短縮して放熱ダクト内に設置したことを特徴とする冷蔵庫。
前後２段に分割して重合した制御および電源基板のうち、一方を高圧回路基板、他方を低圧回路基板とし、前記高圧回路基板の底部位置を低圧回路基板の底部位置より高い位置になるように配置したことを特徴とする請求項５記載の冷蔵庫。
高圧側の基板におけるスイッチングトランスを絶縁タイプにして整流回路のグラウンドとスイッチング電源部のモータコントロール用巻線のグラウンドを非接続とし、低圧側の基板のインバータスイッチ部のグラウンドとモータコントロール部のグラウンドとを接続したことを特徴とする請求項６記載の冷蔵庫。
上下高さ寸法が異なるように前後２段に分割して重合した制御および電源基板のうち、高さの高い側の基板を機械室の背面開口近傍における断熱壁外側の上方への傾斜部に沿わせるとともに、高さの低い側の基板を機械室内方側に配置したことを特徴とする請求項５または６記載の冷蔵庫。
機械室内の底部に取り付けたコンプ台の幅方向の一方に偏倚して設置された冷媒圧縮機の冷媒圧縮機と反対側の放熱ダクト部に蒸発皿を載置したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の冷蔵庫。