JP2022070051A - 熱交換器および冷蔵庫 - Google Patents
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Abstract
【課題】本開示は、冷媒により蓄冷材を効率よく冷却することができ、冷却された蓄冷材により省エネを図ることができる熱交換器を提供する。【解決手段】互いに間隔をおいて形成された扁平管41からなる冷媒導通部材40と、冷媒導通部材40の隣接する扁平管41の間隙に配置され蓄冷材51が封入された蓄冷材容器52と、扁平管41の他の間に形成され空気が流れる空気流路50と、空気流路50に設けられたフィン54と、を備え、蓄冷材容器52は、可撓性を有する金属材料により形成されており、蓄冷材容器52は、各扁平管41の間隙に圧入して各扁平管41に密着して固定されている。【選択図】図3
Description
本開示は、蓄冷機能を有する熱交換器および冷蔵庫に関する。
特許文献1は、冷蔵庫を開示する。この冷蔵庫は、圧縮機の運転で貯蔵室を冷却する冷却器と、冷却器を収納する冷却室を有し、蓄冷材は冷却器に接触又は近接配置して、冷却器と蓄冷材の冷熱で貯蔵室を冷却することにより、食品出し入れ時の負荷投入時に、蓄熱材と冷却器の冷熱による冷却量で冷却する。これにより、貯蔵室内の温度上昇を低減し、圧縮機の駆動回転数を、従来より低回転で運転しながら冷却するので、圧縮機の高回転による運転を抑制しながら、冷却性能を向上させることにより、エネルギー効率の向上を図ることができる。
本開示は、冷媒により蓄冷材を効率よく冷却することができ、冷却された蓄冷材により省エネを図ることができる熱交換器および冷蔵庫を提供する。
本開示における熱交換器は、互いに間隔をおいて形成された扁平管からなる冷媒導通部材と、前記冷媒導通部材の隣接する前記扁平管の間隙に配置され蓄冷材が封入された蓄冷材容器と、前記扁平管の他の間に形成され空気が流れる空気流路と、前記空気流路に設けられたフィンと、を備えた熱交換器において、前記蓄冷材容器は、可撓性を有する金属材料により形成されており、前記蓄冷材容器は、前記各扁平管の間隙に圧入して前記各扁平管に密着して固定されていることを特徴とする。
本開示における熱交換器は、扁平管に蓄冷材容器を密着させることにより、扁平管から蓄冷材に至る熱抵抗を低減させることができ、扁平管を流れる冷媒により、効率よく蓄冷材を冷却することができる。そのため、冷却された蓄冷材により省エネを図ることができる。
(本開示の基礎となった知見等)
発明者らが本開示に想到するに至った当時、蓄冷材を、圧縮機の運転で貯蔵室を冷却する冷却器に接触又は近接配置して、冷却器と蓄冷材の冷熱で貯蔵室を冷却することにより、食品出し入れ時の負荷投入時に、蓄冷材と冷却器の冷熱による冷却量で冷却する技術があった。
しかしながら、従来の技術では、蓄冷材は、樹脂製ケースで構成されており、冷却器の側部で冷却室の両側壁との間のスペースに配置されているので、冷媒配管と蓄冷材との接触面積が少なく、しかも、蓄冷材が樹脂製ケースで構成されているため、蓄冷材と冷却器との間の熱抵抗が大きいことから、冷媒により効率よく蓄冷材を冷却することができない。そのため、蓄冷材を冷やすための熱交換効率が低く、圧縮機の運転時間が長く必要で、省エネを図ることができないという課題を発明者らは発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
そこで本開示は、冷媒により蓄冷材を効率よく冷却することができ、冷却された蓄冷材により省エネを図ることができる熱交換器および冷蔵庫を提供する。
発明者らが本開示に想到するに至った当時、蓄冷材を、圧縮機の運転で貯蔵室を冷却する冷却器に接触又は近接配置して、冷却器と蓄冷材の冷熱で貯蔵室を冷却することにより、食品出し入れ時の負荷投入時に、蓄冷材と冷却器の冷熱による冷却量で冷却する技術があった。
しかしながら、従来の技術では、蓄冷材は、樹脂製ケースで構成されており、冷却器の側部で冷却室の両側壁との間のスペースに配置されているので、冷媒配管と蓄冷材との接触面積が少なく、しかも、蓄冷材が樹脂製ケースで構成されているため、蓄冷材と冷却器との間の熱抵抗が大きいことから、冷媒により効率よく蓄冷材を冷却することができない。そのため、蓄冷材を冷やすための熱交換効率が低く、圧縮機の運転時間が長く必要で、省エネを図ることができないという課題を発明者らは発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
そこで本開示は、冷媒により蓄冷材を効率よく冷却することができ、冷却された蓄冷材により省エネを図ることができる熱交換器および冷蔵庫を提供する。
以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
(実施の形態1)
以下、図1~図7を用いて、実施の形態1を説明する。
[1-1.構成]
[1-1-1.冷蔵庫の構成]
図1は、本発明に係る冷蔵庫の概略を示す概略断面図である。
図1に示すように、冷蔵庫1は、箱型の本体10を備えている。本体10の上下方向略中央部には、本体10の内部空間を仕切る仕切板11が設けられている。仕切板11の上方側は、冷蔵室12とされ、仕切板11の下方側は、冷凍室13とされている。
冷蔵室12の前面には、冷蔵室扉14が開閉自在に設けられ、冷凍室13の前面には、冷凍室扉15が開閉自在に設けられている。
以下、図1~図7を用いて、実施の形態1を説明する。
[1-1.構成]
[1-1-1.冷蔵庫の構成]
図1は、本発明に係る冷蔵庫の概略を示す概略断面図である。
図1に示すように、冷蔵庫1は、箱型の本体10を備えている。本体10の上下方向略中央部には、本体10の内部空間を仕切る仕切板11が設けられている。仕切板11の上方側は、冷蔵室12とされ、仕切板11の下方側は、冷凍室13とされている。
冷蔵室12の前面には、冷蔵室扉14が開閉自在に設けられ、冷凍室13の前面には、冷凍室扉15が開閉自在に設けられている。
冷蔵室12の後部には、上下方向に延在する冷蔵用ダクト20が設けられている。冷凍室13の後部には、上下方向に延在する冷凍用ダクト21が設けられている。冷蔵用ダクト20の内部には、本発明の熱交換器としての冷蔵用熱交換器22が収容されている。
冷蔵用熱交換器22の上方には、冷蔵用ファン23が配置されている。そして、冷蔵用ファン23を駆動することで、冷蔵室12の内部空気は、冷蔵用ダクト20の下方から吸い込まれ、冷蔵用熱交換器22を通って熱交換した後、冷蔵用ダクト20の上方から冷蔵室12の内部に吹き出されるように構成されている。
冷蔵用熱交換器22の上方には、冷蔵用ファン23が配置されている。そして、冷蔵用ファン23を駆動することで、冷蔵室12の内部空気は、冷蔵用ダクト20の下方から吸い込まれ、冷蔵用熱交換器22を通って熱交換した後、冷蔵用ダクト20の上方から冷蔵室12の内部に吹き出されるように構成されている。
冷凍用ダクト21の内部には、冷凍用熱交換器24が収容されている。冷凍用熱交換器24の上方には、冷凍用ファン25が配置されている。そして、冷凍用ファン25を駆動することで、冷凍室13の内部空気は、冷凍用ダクト21の下方から吸い込まれ、冷凍用熱交換器24を通って熱交換した後、冷凍用ダクト21の上方から冷凍室13の内部に吹き出されるように構成されている。
冷凍用ダクト21より下方には、ヒータ26が配置されている。
冷凍用ダクト21より下方には、ヒータ26が配置されている。
本体10の後部上方には、圧縮機30が設置されている。圧縮機30には、凝縮器31が冷媒配管32を介して接続されている。凝縮器31には、三方弁33が接続されており、三方弁33には、冷蔵用熱交換器22が膨張機構34を介して接続されている。
また、三方弁33には、冷凍用熱交換器24が膨張機構35を介して接続されている。
そして、圧縮機30、凝縮器31、三方弁33、膨張機構34および冷蔵用熱交換器22を冷媒が順次循環する冷蔵用冷媒サイクルが形成されるとともに、圧縮機30、凝縮器31、三方弁33、膨張機構35および冷凍用熱交換器24を冷媒が順次循環する冷凍用冷媒サイクルが形成される。
冷蔵用冷媒サイクルと、冷凍用冷媒サイクルとは、三方弁33を切り替えることで、切り替えが可能となっている。
また、三方弁33には、冷凍用熱交換器24が膨張機構35を介して接続されている。
そして、圧縮機30、凝縮器31、三方弁33、膨張機構34および冷蔵用熱交換器22を冷媒が順次循環する冷蔵用冷媒サイクルが形成されるとともに、圧縮機30、凝縮器31、三方弁33、膨張機構35および冷凍用熱交換器24を冷媒が順次循環する冷凍用冷媒サイクルが形成される。
冷蔵用冷媒サイクルと、冷凍用冷媒サイクルとは、三方弁33を切り替えることで、切り替えが可能となっている。
[1-1-2.冷蔵用熱交換器22の構成]
次に、冷蔵庫1に搭載される冷蔵用熱交換器22の構成について説明する。
図2は、実施の形態1の冷蔵用熱交換器22を示す斜視図である。図3は、実施の形態1の冷蔵用熱交換器22を示す平面図である。図4は、実施の形態1の冷蔵用熱交換器22を示す正面図である。
次に、冷蔵庫1に搭載される冷蔵用熱交換器22の構成について説明する。
図2は、実施の形態1の冷蔵用熱交換器22を示す斜視図である。図3は、実施の形態1の冷蔵用熱交換器22を示す平面図である。図4は、実施の形態1の冷蔵用熱交換器22を示す正面図である。
図2から図4に示すように、冷蔵用熱交換器22は、冷媒が流れる冷媒導通部材40を備えている。冷媒導通部材40は、略四角形状の複数の通路が連続して配列された多孔扁平管で構成されている。
冷媒導通部材40は、所定間隔をもって略平行に形成された複数の扁平管41と、これら各扁平管41の端部を接続する曲成部42と、を備えて蛇行状に形成されている。
本実施の形態においては、後述するヘッダ間に扁平管41は、6つで構成されている。
なお、扁平管41の数はこれに限定されるものではなく、任意に設定可能である。
また、各扁平管41と曲成部42が一体で、1本の扁平管41を蛇行させてヘッダ間に形成してもよい。
冷媒導通部材40は、所定間隔をもって略平行に形成された複数の扁平管41と、これら各扁平管41の端部を接続する曲成部42と、を備えて蛇行状に形成されている。
本実施の形態においては、後述するヘッダ間に扁平管41は、6つで構成されている。
なお、扁平管41の数はこれに限定されるものではなく、任意に設定可能である。
また、各扁平管41と曲成部42が一体で、1本の扁平管41を蛇行させてヘッダ間に形成してもよい。
また、扁平管41および曲成部42は、本実施形態においては、上下方向に3つの上部領域43、中部領域44、下部領域45に分割されている。
なお、本実施の形態においては、上下方向に3つの領域に分割するようにしたが、上下方向に2つの領域、または4つ以上の領域に分割するようにしてもよい。
なお、本実施の形態においては、上下方向に3つの領域に分割するようにしたが、上下方向に2つの領域、または4つ以上の領域に分割するようにしてもよい。
最も外側に位置する扁平管41の一端部には、上下に延在する入口側ヘッダ46および出口側ヘッダ47がそれぞれ設けられている。
入口側ヘッダ46および出口側ヘッダ47は、冷媒導通部材40の端面から突出しないように取付けられている。すなわち、入口側ヘッダ46および出口側ヘッダ47の端面は、冷媒導通部材40の扁平管41の外面と面一とされている。これにより、冷媒導通部材40の厚さ寸法を低減させることができ、冷蔵用ダクト20の内部に冷媒導通部材40を収容した場合に、冷蔵用ダクト20の内部スペースを小さくすることができる。その結果、冷蔵室12の内部空間を大きくすることができる。
入口側ヘッダ46および出口側ヘッダ47は、冷媒導通部材40の端面から突出しないように取付けられている。すなわち、入口側ヘッダ46および出口側ヘッダ47の端面は、冷媒導通部材40の扁平管41の外面と面一とされている。これにより、冷媒導通部材40の厚さ寸法を低減させることができ、冷蔵用ダクト20の内部に冷媒導通部材40を収容した場合に、冷蔵用ダクト20の内部スペースを小さくすることができる。その結果、冷蔵室12の内部空間を大きくすることができる。
本実施の形態においては、入口側ヘッダ46の上部から冷媒が流入するように構成されており、出口側ヘッダ47の下部から冷媒が流出するように構成されている。
なお、入口側ヘッダ46および出口側ヘッダ47は、扁平管41の異なる端部にそれぞれ設け、入口側ヘッダ46と出口側ヘッダ47とが冷媒導通部材40の両側に配置されるようにしてもよい。また、入口側ヘッダ46の冷媒入口は、上方ではなく下方に設けるようにしてもよいし、出口側ヘッダ47の冷媒出口は、下方ではなく上方に設けるようにしてもよい。
なお、入口側ヘッダ46および出口側ヘッダ47は、扁平管41の異なる端部にそれぞれ設け、入口側ヘッダ46と出口側ヘッダ47とが冷媒導通部材40の両側に配置されるようにしてもよい。また、入口側ヘッダ46の冷媒入口は、上方ではなく下方に設けるようにしてもよいし、出口側ヘッダ47の冷媒出口は、下方ではなく上方に設けるようにしてもよい。
図2に示すように、入口側ヘッダ46の上部領域43と中部領域44との境界に相当する位置には、仕切板48が設けられている。入口側ヘッダ46の中部領域44と下部領域45に相当する位置は、連通している。
出口側ヘッダ47の中部領域44と下部領域45との境界に相当する位置には、仕切板49が設けられている。出口側ヘッダ47の上部領域43と中部領域44に相当する位置は、連通している。
出口側ヘッダ47の中部領域44と下部領域45との境界に相当する位置には、仕切板49が設けられている。出口側ヘッダ47の上部領域43と中部領域44に相当する位置は、連通している。
入口側ヘッダ46の上部から流入した冷媒は、冷媒導通部材40の上部領域43の内部を通って、出口側ヘッダ47に流れる。出口側ヘッダ47に流れた冷媒は、冷媒導通部材40の中部領域44に流入して入口側ヘッダ46に流れ、入口側ヘッダ46を介して下部領域45を流れた後、出口側ヘッダ47の下部から流出される。
すなわち、冷媒導通部材40は、その幅方向(図4において上下方向)を冷蔵用ダクト20内の空気の流れ方向に指向するように配置され、冷媒導通部材40を流れる冷媒は、空気の流れ方向に対して直交する方向に流れる。
すなわち、冷媒導通部材40は、その幅方向(図4において上下方向)を冷蔵用ダクト20内の空気の流れ方向に指向するように配置され、冷媒導通部材40を流れる冷媒は、空気の流れ方向に対して直交する方向に流れる。
冷媒導通部材40の各扁平管41の間には、空気流路50と、蓄冷材51が封入された蓄冷材容器52と、が交互に配列されている。
本実施の形態においては、最外部と中央部に空気流路50が形成され、各空気流路50の間に蓄冷材容器52が配置される。
空気流路50の内部には、扁平管41に対して所定角度で傾斜されジグザグ状に折り曲げて連続して設けられたフィン54が配列されており、これらフィン54により、空気流路50の内部に、断面形状略三角形状の空気流路50が連続して形成される。
なお、断面形状が矩形状の空気流路が連続して形成されていてもよい。
空気流路50は、冷蔵用ダクト20の上下方向に沿うように、上下方向(重力方向)に形成される。
本実施の形態においては、最外部と中央部に空気流路50が形成され、各空気流路50の間に蓄冷材容器52が配置される。
空気流路50の内部には、扁平管41に対して所定角度で傾斜されジグザグ状に折り曲げて連続して設けられたフィン54が配列されており、これらフィン54により、空気流路50の内部に、断面形状略三角形状の空気流路50が連続して形成される。
なお、断面形状が矩形状の空気流路が連続して形成されていてもよい。
空気流路50は、冷蔵用ダクト20の上下方向に沿うように、上下方向(重力方向)に形成される。
これにより、冷蔵用ダクト20の下方から上方に向かって流れる庫内空気は、空気流路50を流れ、このとき、冷媒導通部材40の内部を流れる冷媒と熱交換を行い、所定温度に冷却されるように構成されている。また、冷媒導通部材40の内部を流れる冷媒と、蓄冷材51とも熱交換を行うことで、蓄冷材51も所定温度に冷却されるように構成されている。
本実施の形態においては、蓄冷材容器52は、例えば、アルミニウムなどの金属材料の薄膜部材により構成されている。蓄冷材容器52は、可撓性を有し、変形が可能となっている。蓄冷材容器52の厚さ寸法は、各扁平管41の間隙と略同一の寸法を有するように構成されている。
そして、蓄冷材容器52を扁平管41の間隙に圧入することで、蓄冷材容器52が各扁平管41の面に密着することになり、これにより、蓄冷材容器52を扁平管41の間に保持することが可能となっている。
そして、蓄冷材容器52を扁平管41の間隙に圧入することで、蓄冷材容器52が各扁平管41の面に密着することになり、これにより、蓄冷材容器52を扁平管41の間に保持することが可能となっている。
この場合に、扁平管41の曲成部42と反対側の端部は、開放されているため、扁平管41の間隙に蓄冷材容器52を圧入した場合に、扁平管41の開放側端部に対して開く方向に力が働く。扁平管41の間隙が拡開してしまうと、蓄冷材容器52を保持する力が弱くなり、蓄冷材容器52を扁平管41の間隙に保持できず、蓄冷材容器52が落下するおそれがある。
そのため、本実施の形態においては、扁平管41の開放側端部には、当該開放側端部の拡開を防止するための拘束部材55が設けられている。拘束部材55としては、例えば、針金のようなワイヤ状の部材が用いられる。なお、その他、拘束部材55として、扁平管41の端面に固着される板状部材を用いるようにしてもよい。
また、蓄冷材容器52の落下を防止するため、扁平管41の間隙の下部に底板などを設けるようにしてもよい。
また、蓄冷材容器52の落下を防止するため、扁平管41の間隙の下部に底板などを設けるようにしてもよい。
蓄冷材51は、約3℃に冷却される冷蔵室12内の低温室(約-3℃)を冷却する必要があるので、融点が-3℃よりも低い蓄冷材51、例えば、融点が-5℃から-15℃の蓄冷材51が使用される。
この場合、蓄冷材51としては、水と、ゲル剤と、保存料と、着色料とを混合したものが用いられるため、蓄冷材容器52が金属材料で形成されていると、水により腐食するおそれがある。そのため、一般には、蓄冷材容器52の内面には、樹脂などの耐食層56が設けられている。
ここで、従来から、例えば、空気調和装置に蓄冷材を設け、蓄冷材の冷却により空気調和装置の効率よく運転することが行われているが、空気調和装置の場合には、比較的高い温度で蓄冷材を冷却するため、本実施の形態のように氷点下の蓄冷材を用いる必要がない。このような空気調和装置における蓄冷材の場合には、一般に、パラフィン系の蓄冷材が用いられるため、蓄冷材容器の内面に、耐食層は不要である。
この場合、蓄冷材51としては、水と、ゲル剤と、保存料と、着色料とを混合したものが用いられるため、蓄冷材容器52が金属材料で形成されていると、水により腐食するおそれがある。そのため、一般には、蓄冷材容器52の内面には、樹脂などの耐食層56が設けられている。
ここで、従来から、例えば、空気調和装置に蓄冷材を設け、蓄冷材の冷却により空気調和装置の効率よく運転することが行われているが、空気調和装置の場合には、比較的高い温度で蓄冷材を冷却するため、本実施の形態のように氷点下の蓄冷材を用いる必要がない。このような空気調和装置における蓄冷材の場合には、一般に、パラフィン系の蓄冷材が用いられるため、蓄冷材容器の内面に、耐食層は不要である。
そして、このように蓄冷材51および蓄冷材容器52を構成することで、図5に示すように、扁平管41には、蓄冷材容器52、耐食層56、蓄冷材51の順序で接することになり、扁平管41に密着する蓄冷材容器52により、扁平管41から蓄冷材51に至る熱抵抗を低減させることができ、扁平管41を流れる冷媒により、効率よく蓄冷材51を冷却することができる。
なお、前述の空気調和装置に用いられる蓄冷材の場合は、耐食層が不要であるため、本実施の形態のように、熱抵抗の低減を必要以上に考慮する必要はない。
なお、前述の空気調和装置に用いられる蓄冷材の場合は、耐食層が不要であるため、本実施の形態のように、熱抵抗の低減を必要以上に考慮する必要はない。
また、本実施の形態においては、フィン54の下端は、冷媒導通部材40の下端よりも下方に位置している。これにより、庫内空気と冷媒とが熱交換した際に、着霜や結露などで発生する水をフィン54の下端に集めることができ、排水性を高めることが可能となる。
なお、フィン54の上端を冷媒導通部材40の上端より上方に位置させるようにしてもよい。これにより、フィン54が冷媒により冷却されていることから、庫内空気の熱交換効率を高めることができる。
なお、フィン54の上端を冷媒導通部材40の上端より上方に位置させるようにしてもよい。これにより、フィン54が冷媒により冷却されていることから、庫内空気の熱交換効率を高めることができる。
[1-1-3.制御構成の説明]
図6は、実施の形態1の制御構成を示すブロック図である。
図6に示すように、冷蔵庫1は、制御部60を備えている。制御部60は、例えば、CPUやMPUなどのプログラムを実行するプロセッサおよびROM、RAMなどのメモリを備え、プロセッサが、メモリに記憶された制御プログラムを読み出して処理を実行するように、ハードウェア及びソフトウェアの協働により各種処理を実行する。
制御部60は、冷蔵室温センサ61および冷凍室温センサ62の検出温度に基づいて、圧縮機30、冷蔵用ファン23、冷凍用ファン25、三方弁33およびヒータ26を制御する。
図6は、実施の形態1の制御構成を示すブロック図である。
図6に示すように、冷蔵庫1は、制御部60を備えている。制御部60は、例えば、CPUやMPUなどのプログラムを実行するプロセッサおよびROM、RAMなどのメモリを備え、プロセッサが、メモリに記憶された制御プログラムを読み出して処理を実行するように、ハードウェア及びソフトウェアの協働により各種処理を実行する。
制御部60は、冷蔵室温センサ61および冷凍室温センサ62の検出温度に基づいて、圧縮機30、冷蔵用ファン23、冷凍用ファン25、三方弁33およびヒータ26を制御する。
[1-2.動作]
以上のように構成された冷蔵庫1について、その動作を以下説明する。
[1-2-1.冷却動作]
まず、圧縮機30を駆動することにより、冷媒を凝縮器31に送り、三方弁33を切り替えることで、冷却器として作用する冷蔵用熱交換器22または冷凍用熱交換器24のいずれかに冷媒を送る。
冷蔵用熱交換器22に送られた冷媒は、冷媒導通部材40の入口側ヘッダ46から流入して上部領域43の内部を流れる。出口側ヘッダ47に流れた冷媒は、出口側ヘッダ47を介して中部領域44を流れ、入口側ヘッダ46に送られ、入口側ヘッダ46を介して下部領域45を流れる。下部領域45を流れた冷媒は、出口側ヘッダ47から流出して、圧縮機30に戻される。
以上のように構成された冷蔵庫1について、その動作を以下説明する。
[1-2-1.冷却動作]
まず、圧縮機30を駆動することにより、冷媒を凝縮器31に送り、三方弁33を切り替えることで、冷却器として作用する冷蔵用熱交換器22または冷凍用熱交換器24のいずれかに冷媒を送る。
冷蔵用熱交換器22に送られた冷媒は、冷媒導通部材40の入口側ヘッダ46から流入して上部領域43の内部を流れる。出口側ヘッダ47に流れた冷媒は、出口側ヘッダ47を介して中部領域44を流れ、入口側ヘッダ46に送られ、入口側ヘッダ46を介して下部領域45を流れる。下部領域45を流れた冷媒は、出口側ヘッダ47から流出して、圧縮機30に戻される。
冷媒導通部材40の内部を冷媒が流れている状態で、冷蔵用ファン23を駆動することで、冷蔵室12の庫内空気が冷蔵用ダクト20の下方から上方に流れる際に、冷蔵用熱交換器22の空気流路50を通過する。
これにより、冷蔵室12の庫内空気が冷媒導通部材40を流れる冷媒と熱交換して冷却される。
この場合に、冷媒導通部材40を流れる冷媒により、蓄冷材51も一緒に冷却される。
これにより、冷蔵室12の庫内空気が冷媒導通部材40を流れる冷媒と熱交換して冷却される。
この場合に、冷媒導通部材40を流れる冷媒により、蓄冷材51も一緒に冷却される。
冷凍用熱交換器24に送られた冷媒は、冷凍用ファン25を駆動することで、冷凍用ダクト21の下方から上方に流れる庫内空気と熱交換し、冷媒により冷却された冷媒は、冷凍室13に戻される。
[1-2-1.デマンドレスポンス制御動作]
次に、例えば、夏季など電力消費が多くなる時期にデマンドレスポンス(DR:DemandResponse)に対応する制御について説明する。デマンドレスポンスとは、社会全体の電力消費がピークを迎えるタイミング(例えば、夏季の14時頃)に、電力会社からの要請に応じて工場や家庭の電力消費を抑制することで、社会全体の電力消費のピークを減らす仕組みである。
図7は、デマンドレスポンスに対応する動作を示すグラフである。
本実施の形態においては、例えば、夏季の14時頃に電力消費のピークを迎える状態を例に説明する。
本実施の形態の制御は、電力消費のピークである14時の前後1時間の時間帯で圧縮機30を停止する制御である。
次に、例えば、夏季など電力消費が多くなる時期にデマンドレスポンス(DR:DemandResponse)に対応する制御について説明する。デマンドレスポンスとは、社会全体の電力消費がピークを迎えるタイミング(例えば、夏季の14時頃)に、電力会社からの要請に応じて工場や家庭の電力消費を抑制することで、社会全体の電力消費のピークを減らす仕組みである。
図7は、デマンドレスポンスに対応する動作を示すグラフである。
本実施の形態においては、例えば、夏季の14時頃に電力消費のピークを迎える状態を例に説明する。
本実施の形態の制御は、電力消費のピークである14時の前後1時間の時間帯で圧縮機30を停止する制御である。
冷蔵庫1が、電力消費を抑えることを要求するデマンドレスポンス信号を電力会社等の外部のサーバから11時に受信したとする。本実施の形態において、デマンドレスポンス信号を受信した機器は、2時間後に電力消費を抑える動作に切り替える必要があるとする。まず、13時に圧縮機30を停止すると想定して、2時間前の11時に外部より指示が来てから、制御を開始する。
デマンドレスポンス信号を冷蔵庫1が受信すると、冷蔵庫1はデマンドレスポンス制御を開始する。具体的には、制御部60は、11時に三方弁33を切り替えて、冷凍用熱交換器24に冷媒が流れるように制御する。
この状態で、圧縮機30を駆動することで、圧縮機30から吐出された冷媒は、凝縮器31、膨張機構35を通り、冷凍用熱交換器24に送られる。冷凍用熱交換器24に送られた冷媒は、冷凍用熱交換器24で庫内空気と熱交換して冷凍室13の内部を所定温度に冷却する。
なお、この場合の所定温度は、通常、設定される庫内温度より低く設定される。本実施の形態においては、例えば約-19℃から約-24℃まで冷却するように制御される。
デマンドレスポンス信号を冷蔵庫1が受信すると、冷蔵庫1はデマンドレスポンス制御を開始する。具体的には、制御部60は、11時に三方弁33を切り替えて、冷凍用熱交換器24に冷媒が流れるように制御する。
この状態で、圧縮機30を駆動することで、圧縮機30から吐出された冷媒は、凝縮器31、膨張機構35を通り、冷凍用熱交換器24に送られる。冷凍用熱交換器24に送られた冷媒は、冷凍用熱交換器24で庫内空気と熱交換して冷凍室13の内部を所定温度に冷却する。
なお、この場合の所定温度は、通常、設定される庫内温度より低く設定される。本実施の形態においては、例えば約-19℃から約-24℃まで冷却するように制御される。
冷凍室13の冷却が完了したら、制御部60は、三方弁33を切り替えて、冷蔵用熱交換器22に冷媒が流れるように制御する。
この状態で、圧縮機30を駆動することで、圧縮機30から吐出された冷媒は、凝縮器31、膨張機構34を通り、冷蔵用熱交換器22に送られる。冷蔵用熱交換器22に送られた冷媒は、冷蔵用熱交換器22で庫内空気と熱交換して冷蔵室12の内部を所定温度に冷却する。この冷蔵室12の冷却と同時に、冷蔵用熱交換器22を流れる冷媒により、蓄冷材51が冷却され、蓄冷材51の蓄冷が行われる。
この状態で、圧縮機30を駆動することで、圧縮機30から吐出された冷媒は、凝縮器31、膨張機構34を通り、冷蔵用熱交換器22に送られる。冷蔵用熱交換器22に送られた冷媒は、冷蔵用熱交換器22で庫内空気と熱交換して冷蔵室12の内部を所定温度に冷却する。この冷蔵室12の冷却と同時に、冷蔵用熱交換器22を流れる冷媒により、蓄冷材51が冷却され、蓄冷材51の蓄冷が行われる。
デマンドレスポンス信号を冷蔵庫1が受信してから2時間が経過すると(本実施の形態の場合は13時)、制御部60は、13時になったら圧縮機30を停止させる。圧縮機30を停止させることで、冷蔵庫1は電力消費を抑える動作を実行することになる。
この状態で、冷蔵室12の温度は、蓄冷材51の冷却能力により、ほぼ一定の温度に保持することができ、冷凍室13の温度は、徐々に上昇するがデマンドレスポンス制御が終了する15時でも、適正な温度に保持することができる。
この状態で、冷蔵室12の温度は、蓄冷材51の冷却能力により、ほぼ一定の温度に保持することができ、冷凍室13の温度は、徐々に上昇するがデマンドレスポンス制御が終了する15時でも、適正な温度に保持することができる。
[1-3.効果等]
以上述べたように、本実施の形態においては、互いに間隔をおいて形成された扁平管41からなる冷媒導通部材40と、冷媒導通部材40の隣接する扁平管41の間隙に配置され蓄冷材51が封入された蓄冷材容器52と、扁平管41の他の間に形成され空気が流れる空気流路50と、空気流路50に設けられたフィン54と、を備え、蓄冷材容器52は、可撓性を有する金属材料により形成されており、蓄冷材容器52は、各扁平管41の間隙に圧入して各扁平管41に密着して固定されている。
これにより、扁平管41に金属材料からなる蓄冷材容器52を密着させることにより、扁平管41から蓄冷材51に至る熱抵抗を低減させることができ、扁平管41を流れる冷媒により、効率よく蓄冷材51を冷却することができる。そのため、蓄冷材51を冷却器で冷やすための圧縮機30の運転時間が短くなり、省エネを図ることができる。さらに、蓄冷材51と冷却器とが効率よく熱交換することで、冷却器の熱交換効率が向上し、冷凍サイクルにおける冷却効率をよくすることができるため、圧縮機30の運転時間をさらに短くでき、さらなる省エネを図ることができる。
以上述べたように、本実施の形態においては、互いに間隔をおいて形成された扁平管41からなる冷媒導通部材40と、冷媒導通部材40の隣接する扁平管41の間隙に配置され蓄冷材51が封入された蓄冷材容器52と、扁平管41の他の間に形成され空気が流れる空気流路50と、空気流路50に設けられたフィン54と、を備え、蓄冷材容器52は、可撓性を有する金属材料により形成されており、蓄冷材容器52は、各扁平管41の間隙に圧入して各扁平管41に密着して固定されている。
これにより、扁平管41に金属材料からなる蓄冷材容器52を密着させることにより、扁平管41から蓄冷材51に至る熱抵抗を低減させることができ、扁平管41を流れる冷媒により、効率よく蓄冷材51を冷却することができる。そのため、蓄冷材51を冷却器で冷やすための圧縮機30の運転時間が短くなり、省エネを図ることができる。さらに、蓄冷材51と冷却器とが効率よく熱交換することで、冷却器の熱交換効率が向上し、冷凍サイクルにおける冷却効率をよくすることができるため、圧縮機30の運転時間をさらに短くでき、さらなる省エネを図ることができる。
また、本実施の形態においては、各扁平管41の間隙における開放側端部に、間隙の拡開防止用の拘束部材55が設けられている。
これにより、各扁平管41の間隙に蓄冷材容器52を圧入させて密着保持させる際に、蓄冷材容器52により各扁平管41の間隙の開放側端部が拡開してしまうことを防止することができる。そのため、蓄冷材容器52を確実に保持することができ、蓄冷材容器52の落下を防止することができる。
これにより、各扁平管41の間隙に蓄冷材容器52を圧入させて密着保持させる際に、蓄冷材容器52により各扁平管41の間隙の開放側端部が拡開してしまうことを防止することができる。そのため、蓄冷材容器52を確実に保持することができ、蓄冷材容器52の落下を防止することができる。
(実施の形態2)
[2-1.構成]
次に、本発明の実施の形態2について、説明する。
図8は、本発明の実施の形態2を示す平面図である。図9は、蓄冷材容器52と蓄冷材収納容器を示す斜視図である。
図8および図9に示すように、本実施の形態においては、蓄冷材容器52を保持する手段として、蓄冷材収納容器57を用いるようにしたものである。
蓄冷材収納容器57は、アルミニウムなどの金属材料からなる箱型の容器であり、蓄冷材収納容器57の上部には、開口58が形成されている。
蓄冷材収納容器57は、フィン54と同一の材料で構成することで、扁平管41とフィン54とを熱溶着する工程で、蓄冷材収納容器57も一緒に熱溶着して、扁平管41の間隙部分に固定することが可能である。
[2-1.構成]
次に、本発明の実施の形態2について、説明する。
図8は、本発明の実施の形態2を示す平面図である。図9は、蓄冷材容器52と蓄冷材収納容器を示す斜視図である。
図8および図9に示すように、本実施の形態においては、蓄冷材容器52を保持する手段として、蓄冷材収納容器57を用いるようにしたものである。
蓄冷材収納容器57は、アルミニウムなどの金属材料からなる箱型の容器であり、蓄冷材収納容器57の上部には、開口58が形成されている。
蓄冷材収納容器57は、フィン54と同一の材料で構成することで、扁平管41とフィン54とを熱溶着する工程で、蓄冷材収納容器57も一緒に熱溶着して、扁平管41の間隙部分に固定することが可能である。
蓄冷材容器52は、実施の形態1と同様に、例えば、アルミニウムなどの金属材料の薄膜部材により構成されている。蓄冷材容器52は、可撓性を有し、変形が可能となっている。蓄冷材容器52の厚さ寸法は、蓄冷材収納容器57の内側の幅寸法と略同一の寸法を有するように構成されている。
そして、蓄冷材容器52を開口58を介して蓄冷材収納容器57の内側に圧入することで、蓄冷材容器52が蓄冷材収納容器57の内面に密着することになる。
なお、その他の構成は、実施の形態1と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
そして、蓄冷材容器52を開口58を介して蓄冷材収納容器57の内側に圧入することで、蓄冷材容器52が蓄冷材収納容器57の内面に密着することになる。
なお、その他の構成は、実施の形態1と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
[2-2.効果等]
そして、このように蓄冷材51、蓄冷材容器52、蓄冷材収納容器57を構成することで、図10に示すように、扁平管41には、蓄冷材収納容器57、蓄冷材容器52、耐食層56、蓄冷材51の順序で接することになり、扁平管41に密着する蓄冷材収納容器57および蓄冷材容器52により、扁平管41から蓄冷材51に至る熱抵抗を低減させることができ、扁平管41を流れる冷媒により、効率よく蓄冷材51を冷却することができる。
そのため、蓄冷材51を冷媒で冷やすための圧縮機30の運転時間が短くなり、省エネを図ることができる。さらに、蓄冷材51と冷却器が効率よく熱交換することで、冷却器の熱交換能力が向上し、冷凍サイクルにおける冷却効率を良くすることができるため、圧縮機30の運転時間をさらに短くでき、さらなる省エネを図ることができる。
そして、このように蓄冷材51、蓄冷材容器52、蓄冷材収納容器57を構成することで、図10に示すように、扁平管41には、蓄冷材収納容器57、蓄冷材容器52、耐食層56、蓄冷材51の順序で接することになり、扁平管41に密着する蓄冷材収納容器57および蓄冷材容器52により、扁平管41から蓄冷材51に至る熱抵抗を低減させることができ、扁平管41を流れる冷媒により、効率よく蓄冷材51を冷却することができる。
そのため、蓄冷材51を冷媒で冷やすための圧縮機30の運転時間が短くなり、省エネを図ることができる。さらに、蓄冷材51と冷却器が効率よく熱交換することで、冷却器の熱交換能力が向上し、冷凍サイクルにおける冷却効率を良くすることができるため、圧縮機30の運転時間をさらに短くでき、さらなる省エネを図ることができる。
なお、実施の形態2では、蓄冷材収納容器57の開口58を上方に形成するようにしたが、例えば、図11に示すように、蓄冷材収納容器57の側面に開口58を形成し、蓄冷材収納容器57の横方向から蓄冷材容器52を挿入するようにしてもよい。
(実施の形態3)
[3-1.構成]
次に、本発明の実施の形態3について、説明する。
図12は、本発明の実施の形態3を示す平面図である。
図12に示すように、本実施の形態においては、蓄冷材容器52を樹脂材料により形成し、この蓄冷材容器52の内部に蓄冷材51を封入するようにしたものである。樹脂としては、例えば、ABS樹脂などが用いられる。
蓄冷材容器52を樹脂材料により形成しているので、実施の形態1および2のように、蓄冷材容器52は、変形しない構成となっている。また、蓄冷材容器52は、樹脂材料により形成されているので、蓄冷材51に含まれる水分による腐食のおそれはないことから、耐食層は設けられていない。
本実施の形態においては、蓄冷材容器52は、接着剤59により扁平管41の間隙に固定される。
なお、その他の構成は、実施の形態1および実施の形態2と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
[3-1.構成]
次に、本発明の実施の形態3について、説明する。
図12は、本発明の実施の形態3を示す平面図である。
図12に示すように、本実施の形態においては、蓄冷材容器52を樹脂材料により形成し、この蓄冷材容器52の内部に蓄冷材51を封入するようにしたものである。樹脂としては、例えば、ABS樹脂などが用いられる。
蓄冷材容器52を樹脂材料により形成しているので、実施の形態1および2のように、蓄冷材容器52は、変形しない構成となっている。また、蓄冷材容器52は、樹脂材料により形成されているので、蓄冷材51に含まれる水分による腐食のおそれはないことから、耐食層は設けられていない。
本実施の形態においては、蓄冷材容器52は、接着剤59により扁平管41の間隙に固定される。
なお、その他の構成は、実施の形態1および実施の形態2と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
[3-2.効果等]
そして、このように蓄冷材51および蓄冷材容器52を構成することで、図13に示すように、扁平管41には、接着剤59、蓄冷材容器52、蓄冷材51の順序で接することになる。扁平管41に接着剤59を介して密着する蓄冷材容器52により、前記実施の形態1または2のように金属材料からなる蓄冷材容器52を用いる場合に比較するとやや効果は劣るものの、扁平管41から蓄冷材51に至る熱抵抗を低減させることができ、扁平管41を流れる冷媒により、効率よく蓄冷材51を冷却することができる。
そのため、蓄冷材51を冷媒で冷やすための圧縮機30の運転時間が短くなり、省エネを図ることができる。さらに、蓄冷材51と冷却器が効率よく熱交換することで、冷却器の熱交換能力が向上し、冷凍サイクルにおける冷却効率を良くすることができるため、圧縮機30の運転時間をさらに短くでき、さらなる省エネを図ることができる。
そして、このように蓄冷材51および蓄冷材容器52を構成することで、図13に示すように、扁平管41には、接着剤59、蓄冷材容器52、蓄冷材51の順序で接することになる。扁平管41に接着剤59を介して密着する蓄冷材容器52により、前記実施の形態1または2のように金属材料からなる蓄冷材容器52を用いる場合に比較するとやや効果は劣るものの、扁平管41から蓄冷材51に至る熱抵抗を低減させることができ、扁平管41を流れる冷媒により、効率よく蓄冷材51を冷却することができる。
そのため、蓄冷材51を冷媒で冷やすための圧縮機30の運転時間が短くなり、省エネを図ることができる。さらに、蓄冷材51と冷却器が効率よく熱交換することで、冷却器の熱交換能力が向上し、冷凍サイクルにおける冷却効率を良くすることができるため、圧縮機30の運転時間をさらに短くでき、さらなる省エネを図ることができる。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1から実施の形態3を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態1から実施の形態3で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
本開示は、冷媒により蓄冷材を効率よく冷却することができ、また、冷却された蓄冷材により庫内空気の冷却を行うことで、省エネを図ることができる冷蔵庫に適用可能である。
1 冷蔵庫
10 本体
11 仕切板
12 冷蔵室
13 冷凍室
14 冷蔵室扉
15 冷凍室扉
20 冷蔵用ダクト
21 冷凍用ダクト
22 冷蔵用熱交換器
23 冷蔵用ファン
24 冷凍用熱交換器
25 冷凍用ファン
26 ヒータ
30 圧縮機
31 凝縮器
32 冷媒配管
33 三方弁
34 膨張機構
35 膨張機構
40 冷媒導通部材
41 扁平管
42 曲成部
43 上部領域
44 中部領域
45 下部領域
46 入口側ヘッダ
46a 冷媒入口
47 出口側ヘッダ
47a 冷媒出口
48 仕切板
49 仕切板
50 空気流路
51 蓄冷材
52 蓄冷材容器
54 フィン
55 拘束部材
56 耐食層
57 蓄冷材収納容器
58 開口
59 接着剤
60 制御部
10 本体
11 仕切板
12 冷蔵室
13 冷凍室
14 冷蔵室扉
15 冷凍室扉
20 冷蔵用ダクト
21 冷凍用ダクト
22 冷蔵用熱交換器
23 冷蔵用ファン
24 冷凍用熱交換器
25 冷凍用ファン
26 ヒータ
30 圧縮機
31 凝縮器
32 冷媒配管
33 三方弁
34 膨張機構
35 膨張機構
40 冷媒導通部材
41 扁平管
42 曲成部
43 上部領域
44 中部領域
45 下部領域
46 入口側ヘッダ
46a 冷媒入口
47 出口側ヘッダ
47a 冷媒出口
48 仕切板
49 仕切板
50 空気流路
51 蓄冷材
52 蓄冷材容器
54 フィン
55 拘束部材
56 耐食層
57 蓄冷材収納容器
58 開口
59 接着剤
60 制御部
Claims (5)
- 互いに間隔をおいて形成された扁平管からなる冷媒導通部材と、
前記冷媒導通部材の隣接する前記扁平管の間隙に配置され蓄冷材が封入された蓄冷材容器と、
前記扁平管の他の間に形成され空気が流れる空気流路と、
前記空気流路に設けられたフィンと、を備えた熱交換器において、
前記蓄冷材容器は、可撓性を有する金属材料により形成されており、
前記蓄冷材容器は、前記各扁平管の間隙に圧入して前記各扁平管に密着して固定されていることを特徴とする熱交換器。 - 前記各扁平管の間隙における開放側端部に、前記間隙の拡開防止用の拘束部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 互いに間隔をおいて形成された扁平管からなる冷媒導通部材と、
前記冷媒導通部材の隣接する前記扁平管の間隙に配置され蓄冷材が封入された蓄冷材容器と、
前記扁平管の他の間に形成され空気が流れる空気流路と、
前記空気流路に設けられたフィンと、を備えた熱交換器において、
前記蓄冷材容器を収容する蓄冷材収納容器を備え、
前記蓄冷材収納容器は、前記扁平管の間隙に固定されており、
前記蓄冷材容器は、可撓性を有する金属材料により形成されており、
前記蓄冷材容器は、前記蓄冷材収納容器の内側に圧入して前記蓄冷材収納容器に密着して固定されていることを特徴とする熱交換器。 - 互いに間隔をおいて形成された扁平管からなる冷媒導通部材と、
前記冷媒導通部材の隣接する前記扁平管の間隙に配置され蓄冷材が封入された蓄冷材容器と、
前記扁平管の他の間に形成され空気が流れる空気流路と、
前記空気流路に設けられたフィンと、を備えた熱交換器において、
前記蓄冷材容器は、樹脂材料により形成されており、
前記蓄冷材容器は、前記扁平管の間隙に接着剤により前記各扁平管に密着して固定されていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1から請求項4に記載の熱交換器を搭載したことを特徴とする冷蔵庫。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231006 |