JP4203662B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は冷蔵庫の冷蔵室の冷却に関するものである。

従来、この種の冷蔵庫は一般に圧縮機、絞り弁、蒸発器を順次に接続し、これに冷媒を循環させることで冷凍サイクルが構成されている。そして、この冷凍サイクルの蒸発器で冷蔵室内を冷却するのであるが、その冷却方式には、間冷式と直冷式がある。間冷式は、蒸発器で冷却された冷気を冷却ファンで冷蔵室に供給し、この冷気を循環させることによって冷蔵室内を冷却する方式である。一方、直冷式は、蒸発器で冷蔵室の壁面を冷却し、冷却されたこの壁面からの輻射冷却で冷蔵室内を冷却する方式である。（例えば、特許文献１参照）
図７は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫を示すものである。図７に示すように、内箱１と外箱２との間に断熱材３が充填された断熱箱体４によって構成された冷蔵庫５を示している。冷蔵庫５は上から冷蔵室６、野菜室２６、第１冷凍室７、第２冷凍室８を有しており、前面は開閉扉９となっている。

冷蔵室６と野菜室２６は冷蔵室仕切り板２７によってそれぞれ仕切られると共に、野菜室２６と第１冷凍室７は断熱箱体４と同一構成の断熱仕切壁１０によって仕切られている。

冷蔵室６と野菜室２６の内箱１を構成する、上下、左右、後の壁面には、壁面に接して冷却パイプ２８（蒸発器）が配置され、庫内は冷却パイプ２８によって冷却される複数（天井、左右、後壁等）の冷却壁面を有する構成となっている。

第２冷凍室内８には冷却ファン１６と冷凍室蒸発器１７が配置されている。

図８は冷凍サイクルを示しており、２８は冷却パイプ、１７は冷凍室蒸発器を示しており、圧縮機１８から吐出された冷媒は、点線で示すが如く凝縮器１９、三方弁２０を通過した後、第１キャピラリチューブ２１で減圧されて、冷却パイプ２８（蒸発器）に入り、再び圧縮機１８に戻る第１冷凍サイクルが構成される。また、圧縮機１８から吐出された冷媒は、実線で示す如く凝縮器１９を通り、三方弁２０によって冷媒流露が切替えられ、第２キャピラリチューブ２２で減圧されて、冷凍室蒸発器１７に入り、再び、圧縮機１８に戻る第２冷凍サイクルが構成される。冷媒は、冷却パイプ２８又は冷凍室蒸発器１７を通過するときの蒸発潜熱によって冷却され、冷却パイプ２８にあっては内箱１の壁面を冷却する。

また、再び図７に示すように冷蔵室６の庫内側となる後壁の内箱１壁面には、冷気ダクト２９が配置され、冷気ダクト２９の上方には冷蔵用の冷却ファン１５が配置されている。

以上のように構成された冷蔵庫において、以下その動作、作用について説明する。

圧縮機１８の運転により、冷却パイプ２８又は冷凍室蒸発器１７に冷媒が流れることで、庫内の冷却が行なわれる。まず、冷蔵室６側にあっては、冷却パイプ２８によって内箱１の壁面が直接冷却され上下、左右、後壁が冷却壁面となる。この時、庫内温度が設定範囲内で安定している時は、冷却ファン１５を停止し、冷却壁面による冷却を行なう。次に、食品を投入し庫内温度が上昇した時には、冷却ファン１５を運転し、冷気ダクト２９を介して冷気を循環させて庫内の冷却を行い、庫内温度を下げる。また、冷却ファン１５の運転後、庫内が設定温度に達したときには、冷却ファン１５を停止し、冷却壁面のみによる冷却に戻る。第２冷凍室８内の冷凍室蒸発器１７にあっては、冷却ファン１６によって冷凍室蒸発器１７を通過する空気を冷却し、第１冷凍室７及び第２冷凍室８内の独立した冷却が可能となっている。
特開２０００−２８２５７号公報

しかしながら、上記のような構成では冷却された冷却パイプが内箱に熱伝導する際にロスが発生し、また、内箱表面に限った冷却面積しか確保できないため、庫内に温かい食品等の非常に大きな負荷が入ったときの冷却能力が不足するという課題を有していた。

更に、一般に冷蔵室内の下部に、パーシャル冷凍室、チルド室といったやや低めの温度の部屋を設けることが多い。冷機の循環に関しては一般には、冷蔵室の奥面の下部から吸い込んで、冷蔵室冷却器と熱交換した後奥面上部や天面から吹き出すよう設計される。従って、低温室は冷気吹き出し口から遠いために低温度に維持することが難しく、設計に無理が生じ冷却効率も低下していた。

本発明は上記課題を解決するもので、冷却ファンを適宜運転することで食品保存に適した恒温高湿状態で冷却を行いつつ、大きな負荷が投入された場合でも冷却管から冷却板に熱伝導する際のロスが発生しにくく、必要な冷却能力が不足することのない冷蔵庫を提供することを目的とするとともに、上吸い込み・下吹き出しの風路を形成するため下部の低温室を効率よく所望の温度に冷やすことができる。

更に、冷却管、冷却板についた結露水が確実によどむことなく、上から下へと流せるため庫内への水流出を確実に防ぐとともに冷蔵室蒸発器を水や霜がほとんどない状態で使用できるためロスのない冷却を実現する。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、冷蔵室庫内を構成する内箱と内箱の後壁に沿って配置された平板状の冷却板に冷却管を熱接触的に配置してなる冷蔵室蒸発器と冷蔵室蒸発器を覆う化粧板と、冷却ファンとを備え、前記内箱と化粧板の間に冷蔵室蒸発器を設置し、冷蔵室蒸発器と前記化粧板を同一の方向に前後傾斜させ、内箱及び冷蔵室蒸発器と化粧板との間を上から下への冷気循環風路としたものである。

これによって、冷却ファンを適宜運転して、冷蔵室蒸発器の前面及び後面の両面に冷気を通過させる冷気循環風路が確保でき、冷却面積の拡大及び冷気循環風量の増大が可能とするとともに冷却器と化粧板を前後にわずかに傾斜させて設置するので、庫内空気を冷却する際に発生する冷却管や冷却板表面に付着した結露水をよどみなく流すことができる。

また、本発明の冷蔵庫は、断熱仕切壁により仕切られた冷蔵室と冷凍室と、冷蔵室奥面の平板状の冷蔵室蒸発器と、冷凍室を冷却する冷凍室蒸発器と、冷気を循環させる冷蔵用の冷却ファンと冷凍用の冷却ファンと、各検出温度と設定温度の差から圧縮機及び冷却ファンの回転数を可変する制御手段とを備え、前記冷蔵用の冷却ファンを適宜運転し、冷蔵室の上部から庫内の空気を吸い込み、冷凍室蒸発器で冷やされた後、下部から吹き出すものであるので、冷蔵室の下部に設置した低温室を冷却することが容易になるものである。

本発明の冷蔵庫は、冷却ファンを適宜運転することにより、食品投入時などに庫内温度が上昇した時には、庫内温度を急速に下げることが可能となるとともに冷蔵室蒸発器についた結露水をよどみなく排出口に向けて流すことができるので、効率よく冷却できるとともに、庫内への結露水流出や、冷蔵室に入れた食品への水濡れ等の発生を未然にふせぐものである。

請求項１に記載の発明は、冷蔵室庫内を構成する内箱と内箱の後壁に沿って配置された平板状の冷却板に冷却管を熱接触的に配置してなる冷蔵室蒸発器と冷蔵室蒸発器を覆う化粧板と、冷却ファンとを備え、前記内箱と化粧板の間に冷蔵室蒸発器を設置し、冷蔵室蒸発器と前記化粧板を同一の方向に前後傾斜させ、内箱及び冷蔵室蒸発器と化粧板との間を上から下への冷気循環風路が確保でき、冷却面積の拡大及び冷気循環風量の増大が可能となり、食品投入時などに庫内温度が上昇した時には、庫内温度を急速に下げることができる。

更に、冷蔵用の冷却ファンを適宜運転し、冷蔵室の上部から庫内の空気を吸い込み、冷凍室蒸発器で冷やされた後、下部から吹き出すものであるので、冷蔵室下部の低温室を容易に冷やすことを可能にしている。

また、冷蔵室蒸発器を前後方向にわずかに傾斜させているため、冷却管と冷却板の熱接触部に水が溜まりにくく、熱交換性能を高く維持するとともに、積年の凍結・融解の繰り返しによる冷却管と冷却板の剥がれを未然に防ぐものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記冷蔵室蒸発器の冷却管の位置面を前後傾斜の下面とするものであり、更に冷蔵室蒸発器の熱交換効率を向上できるものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記冷却管の断面形状を、カマボコ断面状に管の円周方向の一部を平面部とし、前記平面部を冷却板に密着配置したものであり、冷却管と冷却板の熱交換の効率を向上させるだけでなく、前記冷却管と冷却板の接触面の接触角度が大きくなるためこの接触部への結露水の溜まる量を更に少なくでき、更に一層冷蔵室蒸発器の熱交換効率を向上できるものである。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記冷却管の配置パターンを、水平Ｕ字状につづら折りに曲げ、かつそのＲ部から伸びる両直管を扇状に広げて配設したものであり、冷却管と冷却板に付着した結露水は重力により前記冷却管と冷却板の接触部を伝って下方へと流れ、確実に排出口へと導かれる。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記冷却板の一部を切り起した複数個の切り起し部を、前記冷却管に機械的に巻きつけて固定したものであり、万が一冷却管と冷却板の隙間に結露水が侵入し凍結・融解を繰り返したとしても、冷却管が冷却板から脱落せず、最低限の熱交換を維持できるので冷蔵室が冷えないといった最悪の事態を未然予防するものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図を示すものである。図２は本発明の実施の形態１における冷凍サイクル図である。

図１において、内箱１と外箱２との間に断熱材３が充填された断熱箱体４によって構成された冷蔵庫５を示している。冷蔵庫５は上から冷蔵室６、第１冷凍室７、第２冷凍室８を有しており前面は開閉扉９となっている。冷蔵室６と第１冷凍室７は断熱箱体４と同一構成の断熱仕切壁１０によって仕切られている。

冷蔵室６の内箱１の形状はドア側から見たときに上が手前になるようにわずかに傾斜させている。その内箱１の形状に沿って略平行に冷蔵室蒸発器１１が傾斜配置され、冷蔵室蒸発器１１は平板状の冷却板１２に冷却管１３が熱的に接触する形で構成されている。

また冷蔵室蒸発器１１を覆うように、傾斜した化粧板１４を庫内側に配置し、冷蔵室蒸発器１１と化粧板１４、及び冷蔵室蒸発器１１と内箱１との間、すなわち冷蔵室蒸発器１１の前面と後面に空間を設け、冷蔵室６から戻ってくる冷気を熱交換する冷気循環風路を有している。

また、冷気循環風路上方に冷気を流すための冷蔵室冷却ファン１５を有し、冷蔵室上方の開口部２４ａより、冷蔵室庫内空気を吸い込み、冷蔵室蒸発器１１に沿って下方に冷気を循環させ、化粧板１４の下部の冷気吐出口２４ｂより熱交換して冷却された冷気を吐出する。なお、冷蔵室蒸発器１１の構成は前記構成に限らず、ロールボンドのようなものでも構わない。

第２冷凍室７内には、冷凍室冷却ファン１６と冷凍室蒸発器１７が配置されている。

図２は冷凍サイクルを示しており、圧縮機１８から吐出された冷媒は、凝縮器１９、三方弁２０を通過した後、第１キャピラリチューブ２１で減圧されて、冷蔵室蒸発器１１で蒸発し、再び圧縮機１８に戻る第１冷凍サイクルが構成される。また、圧縮機１８から吐出された冷媒は、凝縮器１９を通り、三方弁２０によって冷媒流露が切替えられ、第２キャピラリチューブ２２で減圧されて、冷凍室蒸発器１７に入り、再び圧縮機１８に戻る第２冷凍サイクルが構成される。

なお、図３に示すように、冷蔵室蒸発器１１を平板状の冷却板１２に冷却管１３を圧着したチューブオンシートで構成し、その冷却管１３を内箱側に設置する方法もある。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

まず、圧縮機１８の運転により、冷蔵室蒸発器１１又は冷凍室蒸発器１７に冷媒が流れることで、庫内の冷却が行われる。すなわち、第１冷凍サイクル中に、冷蔵室６側にあっては、冷蔵室蒸発器１１が冷却面となり、冷蔵室冷却ファン１５を運転することにより、冷蔵室蒸発器１１を通過する際に熱交換した冷気が冷蔵室６内に吐出され、冷蔵室６を冷却する。なお、冷蔵室冷却ファン１５はこの第１冷凍サイクル中に設定温度に達するまで運転する。一方、冷凍室蒸発器１７側にあっては、冷凍室冷却ファン１６によって冷気が庫内を循環し、第１冷凍室７及び第２冷凍室８内の冷却が行われる。なお、冷凍室冷却ファン１６は、この第２冷凍サイクル中に設定温度に達するまで運転する。

このように本実施の形態１の冷蔵庫は、冷蔵室蒸発器１１の前後両面に冷気を通過させることから、冷蔵室蒸発器１１の前面及び後面の両面に冷気を通過させる冷気循環風路が確保でき、冷却面積の拡大及び冷気循環風量の増大が可能となり、食品投入時などに庫内温度が上昇した時には、庫内温度を急速に下げることができる。

そして冷却管１３を、傾斜した冷却板１２の下面１２ａに配置しているので、空気との熱交換時に付着する結露水２６は、冷却管１３と冷却板１２の接合部１２ｂには溜まりにくく溜まる量を最小限にできる。

また、上から下への冷気の循環風路としているため、付着した結露水２６は上から下へとスムースに排水口へと導くことが可能となる。

さらに、内箱１と内箱１の後壁に沿って配置された冷蔵室蒸発器１１と冷蔵室蒸発器１１を覆う化粧板１４とを備え、冷蔵室上方の開口部２４ａより、冷蔵室庫内空気を吸い込み、冷蔵室蒸発器１１に沿って下方に冷気を循環させ、化粧板１４下部の冷気の吐出口より熱交換して冷却された冷気を吐出するので化粧板１４のあらゆる箇所から冷気を庫内に吐出させるとともに、例えば吐出する冷気の風量配分を変化させることが容易に可能となる。

このため冷蔵室の下部に設置した低温室は小さな冷気吐出口２４ｂを設けるだけで非常に効率よく冷却することができるものである。その上、冷蔵室蒸発器１１を、冷却管１３の断面をカマボコ断面状にし、その平面部を冷却板１２に密着させたもので構成し、その冷却パイプ１３を傾斜面１２ａの下側に設置することにより、冷蔵室蒸発器１１の表面積を確保するとともに、冷却管１３や冷却板１２に付着した結露水２６をよどみなく確実に排水するものであり、冷蔵室蒸発器１１での結露を確実なものとしながら、冷蔵室蒸発器１１のコンパクト化を図ることができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における蒸発器１１を示すものである。

図５において、化粧板１４と内箱１と冷蔵室６内の冷気を循環する冷却ファン１５を設け、冷却管の配置パターンを、水平Ｕ字状につづら折りに曲げ、かつそのＲ部から伸びる両直管を扇状に広げて配設し、上から下への冷気の循環風路としたことを特徴とする。なお、冷凍サイクルの動作は実施の形態１と同じため省略する。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

冷蔵室冷却ファン１５は、前記第１冷凍サイクル中に運転し、化粧板１４と内箱１との間の冷気循環風路を通り、冷蔵室蒸発器１１の前後両面を通過する際に、冷気が熱交換されて冷蔵室６内に吐出し、冷蔵室６内を冷却する。

冷蔵室蒸発器１１の冷却管１３を傾斜面１２ａの下側に設置することにより、冷蔵室蒸発器１１の表面積を確保するとともに、冷却管と冷却板に付着した結露水は重力により前記冷却管と冷却板の接触部を伝って下方へと流れ、確実に排出口へと導かれるので、前記請求項１から３の効果を更に向上させるものである。

従って、冷却管の配置パターンを、水平Ｕ字状につづら折りに曲げ、かつそのＲ部から伸びる両直管１３ａ、１３ｂを扇状に広げて配設し、冷却管１３や冷却板１２に付着した結露水をよどみなく確実に排水するものであり、冷蔵室蒸発器１１での結露を確実なものとしながら、冷蔵室蒸発器１１のコンパクト化を図ることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における冷蔵庫の断面図を示すものである。
冷却板の一部を切り起した複数個の切り起し部２５を、前記冷却管１３に機械的に巻きつけて固定する。

以上のように構成された冷蔵庫について以下その動作、作用を説明する。

図６において、前記実施の形態１と２に記載した効果を得る上に、万が一冷却管と冷却板１２の隙間に結露水が侵入し凍結・融解を繰り返すと、水のとく正常凍結時に体積が増加するため、長年にわたって冷却管１３と冷却板１２の熱接触を徐々に引き離す現象がおこることがあり、冷却管１３が剥がれて脱落する危険性があった。

そのため冷却板の一部を切り起した複数個の切り起し部２５を、前記冷却管１３に機械的に巻きつけて固定しているので、冷却管１３が冷却板１２から脱落せず、最低限の熱交換を維持できるので冷蔵室が冷えないといった最悪の事態を未然予防するものである。

以上のように本発明にかかる冷蔵庫は、冷却ファンを適宜運転して、冷蔵室蒸発器の前面及び後面の両面に冷気を通過させる冷気循環風路が確保でき、冷却面積の拡大及び冷気循環風量の増大が可能となり、食品投入時などに庫内温度が上昇した時には、庫内温度を急速に下げることが可能とする上に、熱交換時に冷却板や冷却管の表面に付着した結露水を下方の排水口に誘導する構造であり、常に最高の状態で熱交換させることができ、更に積年にわたる使用に対して確実に冷却性能を確保できる。この技術は冷凍機器全般の冷却方式として利用できる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図 本発明の実施の形態１における冷凍サイクル図 本発明の実施の形態１における冷蔵室蒸発器の断面図 本発明の実施の形態１における冷蔵室蒸発器の拡大図 本発明の実施の形態２における蒸発器の平面図 本発明の実施の形態３における蒸発器の平面図 従来の冷蔵庫の断面図 従来の冷蔵庫の冷凍サイクル図

符号の説明

１ 内箱
６ 冷蔵室
１０ 断熱仕切壁
１１ 冷蔵室蒸発器
１２ 冷却板
１３ 冷却管
１４ 化粧板
１５ 冷蔵室冷却ファン
１６ 冷凍室冷却ファン
１７ 冷凍室蒸発器
２３ フィン
２４ａ 開口部
２４ｂ 冷気吐出口
２５ 切り起し部
２６ 結露水

Claims (5)

1. 冷蔵室庫内を構成する内箱と内箱の後壁に沿って配置された平板状の冷却板に冷却管を熱接触的に配置してなる冷蔵室蒸発器と冷蔵室蒸発器を覆う化粧板と、冷蔵室冷却ファンとを備え、前記内箱と化粧板の間に冷蔵室蒸発器を設置し、冷蔵室蒸発器と前記化粧板を同一の方向に前後傾斜させ、内箱及び冷蔵室蒸発器と化粧板との間を上から下への冷気循環風路とした冷蔵庫。
2. 前記冷蔵室蒸発器の冷却管の位置面を前後傾斜の下面とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記冷却管の断面形状を、カマボコ断面状に管の円周方向の一部を平面部とし、前記平面部を冷却板に密着配置してなる請求項２記載の冷蔵庫。
4. 前記冷却管の配置パターンを、水平Ｕ字状につづら折りに曲げ、かつそのＲ部から伸びる両直管を扇状に広げて配設したことを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫。
5. 前記冷却板の一部を切り起した複数個の切り起し部を、前記冷却管に機械的に巻きつけて固定してなる請求項２記載の冷蔵庫。

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