JP5401866B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、消費電力を抑えた冷蔵庫に関するものである。

日本のエネルギー消費量は、この約４０年間で約３倍に増加しており、特に１９８０年代後半からは産業部門よりも家庭での消費が増加している。こういった家庭での消費エネルギーの中でも家庭用冷凍冷蔵庫は家庭での消費電力量の１５．５％を占め、ＣＯ_２削減に対し家庭用冷凍冷蔵庫の省エネは必要不可欠であり、冷蔵庫を製造するメーカーは省エネルギーを実現した冷蔵庫を消費者へ提供することが社会的責任を伴った大きな使命である。

その中で、特に日本の冷蔵庫市場においては、従来から冷蔵庫に備えられた複数の貯蔵室の使い勝手を向上させることを目的として貯蔵室の配置構成が工夫されていた（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵庫を説明する。

図６は、特許文献１に記載されている冷蔵庫の側面縦断面図であり、図７は一部拡大側面断面図である。

断熱箱体で形成された冷蔵庫本体１の内部を貯蔵空間として最上部に冷蔵室２、冷蔵室２よりも下方に貯蔵室の中で一般的に最も高い温度帯となる野菜室６、最下部には冷凍室８をそれぞれ独立して配置し、冷蔵室２と野菜室６との間には断熱仕切壁を介して切替室９と図示しない製氷室とを左右に併置しており、各貯蔵室の前面開口には各々専用の扉を設けて開閉自在に閉塞している。

野菜室６の後部には、冷凍室８や切替室９、製氷室などを冷却する冷気を生成する冷凍用冷却器１４およびこの冷凍用冷却器１４で生成された冷気を貯蔵室内に循環する冷却送風ファン１６を配置し、さらに冷凍用冷却器１４の前方位置に、冷蔵室２と野菜室６とを冷却する冷蔵用冷却器１５と図示しないファンを設けており、本体下部に設置した圧縮機１７の駆動および冷媒の図示しない流路切替弁の切替え制御によって冷凍および冷蔵用冷却器１４、１５に交互、あるいは双方同時に冷媒を流し、冷却された冷気を冷却送風ファン１６により冷凍温度帯側および冷蔵温度帯側の各貯蔵室に送風して、それぞれを所定温度に冷却制御している。

冷凍用の冷却器１４から吐出された低温の冷気は冷却送風ファン１６によって、冷凍温度帯に設定された冷凍室８、製氷室、および切替室９に分流され、それぞれ専用ダクトを介して送風され冷却される。
特開２００７−２１２０５３号公報

しかしながら、上記従来の構成では、冷凍温度帯である冷凍室８が最下部に配置しているため、冷凍室の下面側は断熱仕切りを介して外気と接する構成となり、さらに冷凍室８と同様に冷凍温度帯に設定される製氷室および切替室９とが野菜室を介して別の区画に配置されている。

このような貯蔵室構成では、最も低い温度帯に設定されるために冷却する際に大きなエネルギーを要する冷凍温度帯の貯蔵室から断熱仕切りを介して漏洩する熱エネルギーの大きな損失が生じていた。すなわち、冷凍室８の下面側は外気と接しており、上面側は最も温度帯の高い野菜室６と接しているため、外気および野菜室へ冷凍温度の低温エネルギーが熱伝導によって放射されてしまい、また製氷室および切替室９においては上下方向共に外気ではなく貯蔵室に接しているものの上下ともに冷蔵温度帯およびそれよりも高い野菜室の温度帯の貯蔵室であるため、同様に冷蔵室２および野菜室６へ冷凍温度帯の低温エネルギーが熱伝導によって放射されてしまうので、エネルギー損失が生じてしまうといった課題を有していた。

さらに、貯蔵室の中で一般的に最も高い温度帯であり冷蔵室２よりも若干高い温度設定の２℃〜７℃に設定される野菜室６の背面側には約―３０℃〜―４０℃程度の低温となる冷凍用冷却器１４および冷蔵用冷却器１５が配置されているため、これらの低温度が熱伝導によって野菜室６へと伝わるため、野菜室が低温度とならずに温度を保つために加熱源であるヒータ２１が備えられていたので、このヒータ２１で温度調節を行う際の電力として大きなエネルギーを要するとともに冷却室へ高い温度の熱漏洩が生じることでよりエネルギー損失が大きくなるという課題も有していた。

また、冷凍サイクルの中の加熱源である圧縮機が冷凍室８と隣接して備えられていることに加え、圧縮機の放熱による熱い空気が上方へと流れることによって貯蔵室の背面側および側面側を通過し、貯蔵室から断熱材を介して熱漏洩が起こりやすく、さらにエネルギー損失が大きくなるという課題も有していた。

本発明は、よりエネルギー消費量の低い省エネルギーでの運転が可能な冷蔵庫を実現することに着眼点をおいて貯蔵室および冷凍機器の配置構成を工夫することで省エネルギーを実現した冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明は、複数の断熱区画で構成された断熱箱体と、前記断熱箱体を仕切る断熱仕切り部と、前記仕切り部で仕切られた貯蔵室と、前記貯蔵室を冷却する冷気を生成する単一の蒸発器が備えられた冷却室とを備え、前記貯蔵室の中で冷凍温度帯に設定された冷凍室は上下方向における両側に隣接貯蔵室が備えられるとともに前記冷凍室の背面側に前記冷却室が備えられ、前記冷却室を仕切る区画仕切りおよび断熱仕切部から離れた上部の貯蔵室の天面背面に圧縮機を、下部の貯蔵室で前記冷凍室と隣接しない壁面に貯蔵室の温度調整を行う加熱源が配置され、前記蒸発器の左右方向における中心線を挟んでそれぞれ冷凍温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷凍戻り口
および冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷蔵戻り口を備えたことで、前記蒸発器への霜付きを均一化するものである。

これによって、冷凍温度帯に設定された冷凍室は上下方向における両側は外気と接することなく外気よりも低温度帯の貯蔵室であるため、より冷凍室の断熱性が向上し、貯蔵室からの断熱仕切りを介した熱交換による熱漏洩をより低減することができ、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。

また、冷凍室よりも上部側に圧縮機が備えられていることで、圧縮機の放熱による熱い空気が冷凍室の背面側および側面側を通過することを防ぎ、貯蔵室から断熱材を介しての熱交換をより低減することができ、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。

また、冷却を囲う断熱仕切り部から離れた箇所に圧縮機および高温の加熱源が配置されていることによって、冷却の近傍に高温の加熱源が位置することによる、冷却からの熱漏洩をより低減することができ、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。

本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。ので、より省エネルギーを実現した冷蔵庫を消費者に提供することができる。

請求項１に記載の発明は、複数の断熱区画で構成された断熱箱体と、前記断熱箱体を仕切る断熱仕切り部と、前記仕切り部で仕切られた貯蔵室と、前記貯蔵室を冷却する冷気を生成する単一の蒸発器が備えられた冷却室とを備え、前記貯蔵室の中で冷凍温度帯に設定された冷凍室は上下方向における両側に隣接貯蔵室が備えられるとともに前記冷凍室の背面側に前記冷却室が備えられ、前記冷却室を仕切る区画仕切りおよび断熱仕切部から離れた上部の貯蔵室の天面背面に圧縮機を、下部の貯蔵室で前記冷凍室と隣接しない壁面に貯蔵室の温度調整を行う加熱源が配置され、前記蒸発器の左右方向における中心線を挟んでそれぞれ冷凍温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷凍戻り口および冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷蔵戻り口を備えたことで、前記蒸発器への霜付きを均一化するものである。

これによって、冷凍温度帯に設定された冷凍室は上下方向における両側は外気と接することなく外気よりも低温度帯の貯蔵室であるため、より冷凍室の断熱性が向上し、貯蔵室からの断熱仕切りを介した熱交換による熱漏洩をより低減することができ、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。

また、冷却を囲う断熱仕切り部から離れた箇所に圧縮機および貯蔵室の温度を調整する加熱源が配置されていることによって、冷却室の近傍に高温の加熱源が位置することによる、冷却室からの熱漏洩をより低減することができ、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。

請求項２に記載の発明は請求項１に記載の発明に加え、冷凍室は断熱仕切り部によって一つの区画に形成されるとともに、前記冷凍室には複数の扉を備えて複数の収納区画を形成するものである。

これによって、一つの区画で形成された冷凍室に複数の扉を設けることによって、必要な収納空間の扉のみを開閉することが可能となり、扉開閉時における冷気の流出および暖気の流入を低減することができるので、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。

請求項３に記載の発明は請求項１または２に記載の発明に加え、貯蔵室の中で最も高い温度帯となる貯蔵室の背面以外の箇所に冷却室を備えたものである。

これによって、高い温度帯となる貯蔵室の背面に冷却室が位置しないので、冷却室からの熱漏洩をより低減することができ、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。

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による冷蔵庫の側面断面図であり、図２は本発明の実施の形態１を説明する冷蔵庫の外観斜視図であり、図３は本発明の実施の形態１による下段冷凍室の一部拡大側面断面図であり、図４は本発明の実施の形態１による冷却室の正面図であり、図５は本発明の実施の形態１による圧縮機の運転を示す図である。

図に示すように、冷蔵庫本体１０１は、前方に開口する金属製（例えば鉄板）の外箱１２４と硬質樹脂製（例えばＡＢＳ）の内箱１２５と、外箱１２４と内箱１２５の間に発泡充填された断熱仕切り部であるウレタンからなる断熱材１２６からなる断熱箱体で、この本体の上部に設けられた冷蔵室１０２と、冷蔵室の下に設けられた上段冷凍室１０３と、冷蔵室１０２の下で上段冷凍室１０３に並列に設けられた製氷室１０４と、本体下部に設けられた野菜室１０６と、並列に設置された上段冷凍室１０３及び製氷室１０４と野菜室１０６の間に設けられた下段冷凍室１０５で構成されている。上段冷凍室１０３と製氷室１０４と下段冷凍室１０５と野菜室１０６の前面部は、それぞれ引き出し式の扉１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａにより開閉自由に閉塞されると共に、冷蔵室１０２の前面は、例えば観音開き式の扉１０２ａにより開閉自由に閉塞される。

冷蔵室１０２は冷蔵保存のために凍らない温度を下限に通常１〜５℃で設定されている。野菜室１０６は冷蔵室１０２と同等もしくは若干高い温度設定の２℃〜７℃とすることが多い。低温にすれば葉野菜の鮮度を長期間維持することが可能である。上段冷凍室１０３と下段冷凍室１０５はともに冷凍保存のために通常−２２から−１８℃で設定されているが、冷凍保存状態の向上のために、たとえば−３０から−２５℃の低温で設定されることもある。この上段冷凍室１０３と下段冷凍室１０５は扉をそれぞれに扉１０３ａと扉１０５ａとを備えて複数の収納区画を形成しているが、断熱仕切り部によって一つの区画に形成されており、上段冷凍室１０３と下段冷凍室１０５との間に断熱仕切り部である断熱材１２６は設けずに内部空間は連通している形状としており、収納空間としてのみ独立していることで別の貯蔵室として機能している。

冷蔵室１０２や野菜室１０６は庫内をプラス温度で設定されるので、冷蔵温度帯を呼ばれる。また、上段冷凍室１０３や下段冷凍室１０５や製氷室１０４は庫内をマイナス温度で設定されるので、冷凍温度帯を呼ばれる。

また、本実施の形態においては、上段冷凍室１０３のドア１０３ａ側には蓄冷材１３０が備えられている。

冷蔵庫本体１０１の天面部は、冷蔵庫本体１０１の背面方向に向かって階段状に凹みを設けて機械室１１９があり、第一の天面部と第二の天面部で構成されている。冷凍サイクルは、機械室１１９に備えられた駆動するために加熱源となる圧縮機１１７と、圧縮機からの高温高圧の冷媒を放熱させるコンデンサもしくは放熱パイプと、減圧器であるキャピラリーチューブと、最も低温となる冷却器１０７とを順次環状に接続して形成されている。よって、冷凍サイクルの中で、自らが運転することにより熱を発生する加熱源は圧縮機１１９であり、圧縮機１１９および圧縮機の中で圧縮された冷媒が流れる高圧側が最も高温となる。この高温となる圧縮機を通過した冷媒はコンデンサで放熱を行うので、コンデンサは圧縮機よりも低温となっている。

また、圧縮機１１７と、水分除去を行うドライヤ（図示せず）と、放熱用のコンデンサもしくは放熱パイプ１１８と、キャピラリーチューブと、冷却器１０７とを順次環状に接続してなる冷凍サイクルに冷媒を封入し、冷却運転を行う。前記冷媒には近年、環境保護のために可燃性冷媒を用いることが多い。なお、三方弁や切替弁を用いる冷凍サイクルの場合は、それらの機能部品を機械室内に配設することも出来る。

また、冷蔵室１０２と製氷室１０４および上段冷凍室１０３とは第一の断熱仕切り部１１０で区画されている。

また、下段冷凍室１０５と野菜室１０６とは第二の仕切り部１１１で区画されている。

断熱仕切り部は、冷蔵庫本体１０１の発泡後組み立てられる部品であるため、通常断熱材として発泡ポリスチレン１２６が使われるが、断熱性能や剛性を向上させるために硬質発泡ウレタンを用いてもよく、更には高断熱性の真空断熱材を挿入して、仕切り構造のさらなる薄型化を図ってもよい。

また、ドアフレームの稼動部を確保して断熱仕切り部の形状の薄型化や廃止を行うことで、冷却風路を確保でき冷却能力の向上を図ることもできる。

冷蔵庫本体１０１の背面には冷却室１２３が設けられ、冷却室１２３内には、代表的なものとしてフィンアンドチューブ式の冷気を生成する冷却器１０７が下段冷凍室１０５の背面に上下方向に縦長に配設されている。また、冷却器１０７の材質は、アルミや銅が用いられる。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用について説明する。

例えば冷蔵室１０２が外気からの熱侵入およびドア開閉などにより、庫内温度が上昇して冷蔵室センサ（図示せず）が圧縮機１１７の起動温度以上になった場合に、圧縮機１１７が起動し庫内の冷却が開始される。圧縮機１１７から吐出された高温高圧の冷媒は、最終的に機械室１１９に配置されたドライヤ（図示せず）まで到達する間、特にコンデンサー（図示せず）や外箱１２４に設置される放熱パイプ（図示せず）において、外箱１２４の外側の空気や庫内のウレタン断熱材１２６との熱交換により、冷却されて液化する。

次に液化した冷媒はキャピラリーチューブで減圧されて、冷却器１０７に流入し冷却器１０７周辺の庫内空気と熱交換する。熱交換された冷気は、近傍の冷気送風ファン１１６により庫内に冷気が送風され庫内を冷却する。この後、冷媒は加熱されガス化して圧縮器１１７に戻る。庫内が冷却されて冷凍室センサ（図示せず）の温度が停止温度以下になった場合に圧縮機１１７の運転が停止する。

上記のような運転サイクルを繰り返すことで冷蔵庫は冷却運転を行っている。

一般的に、冷蔵庫内への熱侵入の中で最も大きな熱負荷がかかるすなわち侵入熱量が大きなものの一つに扉を開けた場合の外気の暖気が庫内へ流入することによる熱侵入があるが、本実施の形態においては、断熱仕切り部によって冷凍温度帯となる貯蔵室一つの区画に集中して形成した上で、この上段冷凍室１０３と下段冷凍室１０５は扉をそれぞれに扉１０３ａと扉１０５ａとを備えて複数の収納区画を形成していることで、必要な収納空間の扉のみを開閉することが可能となり、扉開閉時における冷気の流出および暖気の流入を低減することができるので、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができ、このように一つの断熱区画の中で複数の扉を有することは、侵入する熱量を低減することができるので、侵入熱量低減手段としての効果を奏することができる。

本発明においては、扉が閉まっている状態における侵入熱量を低減する侵入熱量低減手段の一つとして、貯蔵室と扉とをシールする部分からの侵入熱量を低減する目的で下記のような構造とした。

図３に示すように、下冷凍室１０５の扉１０５ａと冷蔵庫本体１０１とが係合する部分においては、係合部分の結露を防止するために放熱パイプ１１８が備えられており、この箇所においての侵入熱量低減手段としては外気の侵入を低減することに加えて、放熱パイプ１１８からの侵入熱量を低減することが重要となる。

この放熱パイプ１１８からの侵入熱量を低減する侵入熱量低減手段として、放熱パイプ１１８と熱交換をする金属製（例えば鉄板）の外箱１２４との最も貯蔵室１０５内に近い側で熱的に接する放熱パイプ熱接点１１８ａと、外箱１２４の庫内側端部１２４ａとの冷蔵庫の前後方向における距離Ｘは、外箱１２４の庫内側端部１２４ａと扉１０５の庫内側の端部１０５ａとの距離Ｙよりも短くなるように形成している。

言い換えると、放熱パイプ熱接点１１８ａ、外箱１２４の庫内側端部１２４ａ、扉１０５の庫内側の端部１０５ａのそれぞれにおける冷蔵庫左右方向における引き出し線をＡ，Ｂ，ＣとするとＡとＢとの距離ＸよりもＢとＣとの距離Ｙの方が大きくなるように形成している。これによって、放熱パイプ１１８の熱が金属性の外箱１２４へと熱伝導して温度が高くなっている庫内側端部１２４ａから扉１０５の庫内側の端部１０５ａの距離をより大きくとることによって、庫内側端部１２４ａから庫内へ侵入する熱量を低減することが可能となり、冷蔵庫の実機においてはこの構成によって、１０ＫＷｈ／年程度の省エネルギーが可能となった。

また、上記のように外箱１２４の庫内側端部１２４ａを短くすることによって、冷蔵庫本体１０１の剛性が低下する傾向があるが、その剛性を向上させるために外箱１２４と内箱１２５との接点１２４よりも庫内側に位置する内箱１２５の形状を複雑にして、例えば断熱材１２６からみて凸形状の曲面部１２５ａや凹形状の曲面部１２５ｂを備えることによって、冷蔵庫本体のシール部周辺の剛性を上げている。すなわち、外箱１２４と内箱１２５との接点１２４付近においては、断熱材１２６と接する部分は外箱１２４よりも内箱１２５の形状を複雑にすることによって、剛性を向上させている。

また、外気からの侵入熱量を低減する侵入熱量低減手段としては、外気と接触している側の冷蔵庫本体１０１と扉１０５ａの隙間寸法Ｚに対して、庫内側の扉１０５と側の隙間寸法Ｚ´を５０％以下より望ましくは２０％以下程度まで小さくことによって、より外気からの侵入熱量を低減することが可能となった。

また本実施の形態では、外部からの侵入熱量低減手段として、貯蔵室の中で最も低温となる冷凍温度帯に設定された冷凍室は上下方向における両側に隣接貯蔵室が備えられるものとした。さらに、外部からの侵入熱量低減手段として、この最も低温となる貯蔵室である冷凍室よりも上部側に圧縮機が備えられているものである。

これによって、冷凍温度帯に設定された冷凍室は上下方向における両側は外気と接することなく外気よりも低温度帯の貯蔵室であるため、より冷凍室の断熱性が向上し、貯蔵室からの断熱仕切りを介した熱交換による熱漏洩をより低減することができ、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができ、さらに冷凍室よりも上部側に圧縮機が備えられていることで、圧縮機の放熱による熱い空気が冷凍室の背面側および側面側を通過することを防ぎ、貯蔵室から断熱材を介しての熱交換をより低減することができ、冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。

また、冷気が最も低温となる冷却器１０７を備えた冷却室１２３は上段冷凍室１０３および下段冷凍室１０５とを含めて断熱仕切り部によって一つの区画に形成されている冷凍温度帯の貯蔵室が配置される断熱区画内に配置されており、これらの貯蔵室とは仕切体１１２によって区画されているので、冷却室１２３からの冷気に加えて、この仕切体１１２からの熱放射によっても上段冷凍室１０３および下段冷凍室１０５は冷却されるので、さらに冷却負荷を低減して冷蔵庫の冷却に要するエネルギーをより低減させることができる。

また、冷却器１０７の近傍（例えば上部空間）には強制対流方式により各貯蔵室に冷却器１０７で生成した冷気を送風する冷気送風ファン１１６が配置され、冷却器１０７の下部空間には冷却時に冷却器１０７や冷気送風ファン１１６に付着する霜を除霜する除霜装置としてのガラス管製のラジアントヒータ１３４が設けられている。このラジアントヒータ１３４は少なくとも一部が断熱仕切体１１１に設けた凹部に備えられているものであり、除霜装置は特に指定するものではなく、ラジアントヒータ１３４の他に、冷却器１０７に密着したパイプヒータを用いても良い。

本発明では、冷却器１０７の左右方向における中心線１０７ａを挟んでそれぞれ冷凍温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷凍戻り口１２３ａおよび冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷蔵戻り口１２３ｂを備えている。これによって、湿度は比較的高いが、風量の小さい冷蔵戻り口１２３ｂからの戻り冷気と、湿度は低いが風量の大きい冷凍戻り口１２３ａからの戻り冷気とをそれぞれ冷却器１０７別の側へと戻すことによって、冷却器１０７への霜付きをより均一化することが可能となる。

このような冷却器１０７の左右方向における中心線１０７ａを挟んでそれぞれ冷凍温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷凍戻り口１２３ａおよび冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷蔵戻り口１２３ｂを備えた構成は、冷蔵庫内での発熱量を低減する発熱量低減手段として機能するものであり、具体的には除霜装置であるラジアントヒータ１３４が動作する除霜周期を長くすることができ、除霜頻度を大幅に低減し、従来一般的に１２〜１３時間に１回行われていた除霜動作を２０〜２４時間に１回にすることができ、３０ＫＷｈ／年の省エネを達成することができた。

また、上記の冷却器１０７の左右方向における中心線１０７ａを挟んでそれぞれ冷凍温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷凍戻り口１２３ａおよび冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷蔵戻り口１２３ｂを備えた構成は、冷却器１０７への霜付きを均一化することで、冷気が通る際の風路抵抗および熱交換効率をより向上させることができるので、冷凍サイクル効率化手段としての機能も有する。

また、この冷凍サイクル効率化手段として、本実施の形態では従来一般的であった複雑な蛇行形状の凝縮パイプおよび放熱フィンを有した凝縮器を設けずに凝縮パイプ１１８のみで凝縮機能を果たしている。これは、冷蔵庫本体１０１の外箱１２４と熱交換しながら放熱するものであり、比較的蛇行形状が少なく冷媒が凝縮器を流れる際の流路抵抗をより低減することができ、冷凍サイクルの効率を向上させることが可能となる。

さらに、冷凍サイクル効率化手段として、本実施の形態では圧縮機１１７を冷蔵庫本体１０１の天井面に備えることで、圧縮機１１７を備えた機械室１１９の上方部分に冷蔵庫本体が位置しないので、圧縮機１１７の放熱をより促進することができ、特に圧縮機１１７の密閉容器内が圧縮前の冷媒で満たされる低圧容器タイプの圧縮機１１７においては、密閉容器からの放熱を促進することで圧縮機の効率に大きく影響する吸入冷媒の温度低減を図ることができるので、より圧縮機の効率を高めることが可能となり、冷凍サイクルの効率を向上させることが可能となる。

また、こういった密閉容器内が圧縮前の冷媒で満たされる低圧容器タイプの圧縮機１１７に加えて、本実施の形態においては、例えば外気温３０℃の夏場を想定した冷却時における圧縮機の回転数を従来一般的であった４２ＨＺから３５ＨＺへと低減させているこのように、最も長い運転がなされる通常冷却時の回転数を低減することによって、圧縮機の１回転すなわち１圧縮動作毎に生じる機械損失を低減することができ、それに伴って、圧縮機の温度上昇を抑えることが可能となるので、より圧縮機の効率を高めることが可能となり、冷凍サイクルの効率を向上させることが可能となる。また、本実施の形態の構成によると外部からの侵入熱量および内部での発熱量低減等によって冷凍負荷を低減することが可能となったので、圧縮機１１７の最高回転数は８０ＨＺのものにおいて、夏場の高負荷である外気温３０℃における回転数を最高回転数の１／２以下で回転させても十分に冷却が可能となり、大幅な省エネルギーを達成することができた。

よって、圧縮機１１７は、夏場も含めた通常冷却時においては最高回転数の１／２以下の回転数で運転させるとともに、起動時の立ち上げや例えば急速冷凍等の高負荷がかかった場合には最高回転数で運転することも可能となり、より省エネルギーで信頼性の高い冷蔵庫を実現することが可能となった。

また、本実施の形態では圧縮機の回転数のみ変化させたが、例えば図５の概略図に示すように、圧縮機１１７の回転数を小さくするとともに、例えば従来の外気温３０℃における回転数が４２ＨＺを３５ＨＺに５／６程度に小さくするとともに運転と停止の繰り返し回数を回転数比の５／６よりもさらに小さく３／５もしくは１／２程度まで減らすと、起動停止に伴うエネルギー損失を低減しさらなる効率化を達成することが可能となり、より省エネルギーで信頼性の高い冷蔵庫を実現することが可能となる。

上記のように本発明においては、圧縮機のエネルギー消費を抑えるためにコンプレッサー回転数を抑えて運転することが可能となり、圧縮比を抑えた高効率運転を実現させ約３％（冷蔵庫容量５５０Ｌの冷蔵庫において△２０ＫＷｈ／年）の省エネを達成した。このように、冷蔵庫内において自身で熱を発生する機器の発熱量を低減する目的での発熱量低減手段を工夫して備えることも冷蔵庫実機における省エネルギーの実現においては、有効な手段である。

冷却室１２３で生成された冷気を各貯蔵室へ送付する冷気送風ファン１１６は、内箱１２５に直接配設されることもあるが、発泡後に組み立てられる断熱仕切り部に配設し、部品のブロック加工を行うことで製造コストの低減を図ることもできる。

また、冷却室１２３の背面を中心として通常のウレタンによる断熱材１２６に加えて、高い断熱性能を有する真空断熱材２２６を配置している。また同様に冷凍室を形成する断熱区画（上段冷凍室１０３および製氷室１０４および下段冷凍室１０５の貯蔵室を含んだ区画）を中心として側面部においても通常のウレタンによる断熱材１２６に加えて、高い断熱性能を有する真空断熱材２２６を配置している。このように、最も低い温度帯となる貯蔵室と外気と断熱材１２６を介して熱交換する部分にのみ侵入熱量低減手段として真空断熱材２２６を配置している。

このように、最も低い温度帯となる貯蔵室である冷凍室と外気とが断熱材１２６を介して熱交換する部分にのみ侵入熱量低減手段として真空断熱材２２６を配置していることで、直接的に外気からの侵入熱量を防ぐことに加え、貯蔵室と隣接した断熱仕切り１１０，１１１には真空断熱材２２６を配置しないことによって、冷凍室内への侵入熱量がより均一となるので、温度ムラが少なくより高い冷凍品質を備えた冷凍室を備えることが可能となる。

さらに、本実施の形態においては、冷凍室を形成する断熱区画（上段冷凍室１０３および製氷室１０４および下段冷凍室１０５の貯蔵室を含んだ区画）のいずれかの扉において扉開閉が行われた場合における侵入熱量低減手段として、上段貯蔵室１０３に蓄冷材１３０を備えている。これによって、冷凍室を形成する断熱区画内に暖気が侵入した場合でもそれらの暖気を冷凍サイクルの運転による冷却ではなく蓄冷材１３０によって速やかに熱量を吸収することが可能となる。この蓄冷材１３０は上段冷凍室１０３に備えることを限定するものではないが、最も大きい冷凍温度帯の貯蔵室である下段冷凍室１０５に暖気が侵入した場合に上昇した暖気の熱量を速やかに吸収する目的で、下段貯蔵室１０５の天面もしくは天面よりも上部側に備えられるのが望ましい。

また、本実施の形態では冷凍室を形成する断熱区画である冷凍区画（上段冷凍室１０３および製氷室１０４および下段冷凍室１０５の貯蔵室を含んだ区画）の冷蔵庫の前後方向においては、後方側に冷却室１２３が備えられ、前方側に扉１０３ａ，１０４ａ，１０５ａが備えられているので、冷凍区画内の前後方向における温度分布は扉に近い前方側の方が冷却室１２３に近い後方側よりも高い温度となる傾向があるが、蓄冷材１３０をより扉側に備える場合には、これらの温度分布をより均一化することができ、さらに温度ムラが少なくより高い冷凍品質を備えた冷凍室を備えることが可能となる。

また、野菜室１０６は複数の貯蔵室の中でも最も高温となる温度帯で制御されるために、従来一般的に用いられていた貯蔵室の温度を調整する加熱源である温度補償用ヒータ２３４については、冷凍温度帯の貯蔵室を上下方向における中央に集中配置することで野菜室の背面に冷却室を配置させないことによって、野菜室の温度補償用ヒータ容量を大幅に低減しており、冷凍室と隣接していない壁面のいずれか一箇所にのみ設置している。また、１１０Ｌの野菜室１０６においては１０ワットのヒータ容量のものを運転率１０％程度で運転することとなり、従来の１／２の消費電力となっている。

以上のように、本発明においては、まず外部からの侵入熱量低減手段として複数の手段を組み合わせて実施している。これら侵入熱量低減手段を列挙すると、貯蔵室の中で最も低温となる冷凍温度帯に設定された冷凍室は上下方向における両側に隣接貯蔵室が備えられる構成、また冷凍温度帯となる貯蔵室一つの区画に集中して形成した上で上段冷凍室１０３と下段冷凍室１０５は扉をそれぞれに扉１０３ａと扉１０５ａとを備えて複数の収納区画を形成していること、また冷凍室よりも上部側に圧縮機が備えられていること、最も低い温度帯となる貯蔵室である冷凍室と外気とが断熱材１２６を介して熱交換する部分にのみ真空断熱材２２６を配置していること、外箱１２４の庫内側端部１２４ａを短くすること、暖気の熱量を速やかに吸収する蓄冷材１３０を備えることといった構成である。これらをすべて実施することによって、およそ８０ｋＷｈ／年程度の運転エネルギーを減少させた冷蔵庫を提供することが可能となった。

また、本実施の形態においては、冷蔵庫内の発熱量低減手段として複数の手段を組み合わせて実施している。これら発熱量低減手段を列挙すると、冷却器１０７の左右方向における中心線１０７ａを挟んでそれぞれ冷凍温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷凍戻り口１２３ａおよび冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷蔵戻り口１２３ｂを備えた構成によって、冷却器の着霜バランスを均一化することによってラジアントヒータ１３４の発熱量を大幅に低減したこと、また、野菜室の温度補償用ヒータ容量を大幅に低減しており、冷凍室と隣接していない壁面のいずれか一箇所にのみ設置していること等である。

これらの発熱量低減手段をすべて実施することによっておよそ４０ｋＷｈ／年程度の運転エネルギーを減少させた冷蔵庫を提供することが可能となった。

また、本実施の形態においては、冷凍サイクル効率化手段として複数の手段を組み合わせて実施している。これら冷凍サイクル効率化手段を列挙すると、圧縮機１１７を冷蔵庫本体１０１の天井面に備えることで放熱を促進すること、冷却器１０７への霜付きを均一化することで冷気が通る際の風路抵抗および熱交換効率をより向上させること、複雑な蛇行形状の凝縮パイプおよび放熱フィンを有した凝縮器を設けずに凝縮パイプ１１８のみで凝縮機能を果たしていること、圧縮機のエネルギー消費を抑えるためにコンプレッサー回転数を夏場と想定される３０℃の外気温においても最高回転数８０ＨＺの１／２以下である３５ＨＺにまで抑えて運転すること等である。

これらの冷凍サイクル効率化手段すべて実施することによっておよそ２０ｋＷｈ／年程度の運転エネルギーを減少させた冷蔵庫を提供することが可能となった。

以上のように、本実施の形態においては、冷蔵庫の実使用時における省エネルギーをより低減するために、冷蔵庫の外部から侵入する熱量を低減する侵入熱量低減手段と、冷蔵庫内部における発熱を低減する発熱量低減手段と、冷蔵庫の冷却効率を向上させる冷凍サイクル効率化手段とを信頼性を維持したまま上手に組み合わせて、庫内容量が５５０Ｌクラスの冷蔵庫においておよそ１４０ｋＷｈ／年といった大幅な省エネルギーを実現することが可能となり、日本の家庭での消費エネルギーの中で１５．５％を占める家庭用冷凍冷蔵庫の消費電力量の低減を実現することができる発明である。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、より消費電力を低減したものである。これによって家庭用冷蔵庫に限定せず、業務用冷蔵庫もしくは自動販売機といった冷凍機器全般にも適用できる。

本発明の実施の形態１を説明する冷蔵庫の側面断面図 本発明の実施の形態１を説明する冷蔵庫の外観斜視図 本発明の実施の形態１による下段冷凍室の一部拡大側面断面図 本発明の実施の形態１による冷却室の正面図 本発明の実施の形態１による圧縮機の運転を示す図 従来技術による冷蔵庫を説明する側面縦断面図 従来技術による冷蔵庫を説明する一部拡大側面断面図

符号の説明

１０１ 冷蔵庫本体（断熱箱体）
１０２ 冷蔵室（貯蔵室）
１０３ 上段冷凍室（貯蔵室）
１０４ 製氷室（貯蔵室）
１０５ 下段冷凍室（貯蔵室）
１０６ 野菜室（貯蔵室）
１０２ａ，１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ 扉
１０７ 冷却器
１１０，１１１ 断熱仕切り部
１１７ 圧縮機
１１８ 放熱パイプ

Claims (3)

1. 複数の断熱区画で構成された断熱箱体と、前記断熱箱体を仕切る断熱仕切り部と、前記仕切り部で仕切られた貯蔵室と、前記貯蔵室を冷却する冷気を生成する単一の蒸発器が備えられた冷却室とを備え、前記貯蔵室の中で冷凍温度帯に設定された冷凍室は上下方向における両側に隣接貯蔵室が備えられるとともに前記冷凍室の背面側に前記冷却室が備えられ、前記冷却室を仕切る区画仕切りおよび断熱仕切部から離れた上部の貯蔵室の天面背面に圧縮機を、下部の貯蔵室で前記冷凍室と隣接しない壁面に貯蔵室の温度調整を行う加熱源が配置され、前記蒸発器の左右方向における中心線を挟んでそれぞれ冷凍温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷凍戻り口および冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却した冷気が戻ってくる冷蔵戻り口を備えたことで、前記蒸発器への霜付きを均一化する冷蔵庫。
2. 冷凍室は断熱仕切り部によって一つの区画に形成されるとともに、前記冷凍室には複数の扉を備えて複数の収納区画を形成する請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 貯蔵室の中で最も高い温度帯となる貯蔵室の背面以外の箇所に冷却室を備えた請求項１または２に記載の冷蔵庫。