(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。尚、各実施形態とも共通する部材については同一の符号を付している。
【0009】
(第一実施形態)
図1は冷蔵庫1の右側面から見た縦断面図である。
【0010】
冷蔵庫1の匡体は、鋼板製の外箱と合成樹脂製の内箱との間隙にウレタンフォームなどの断熱材を発泡充填することで、前面が開口し、内部を貯蔵室とした断熱箱体2で形成されている。
【0011】
断熱箱体2は、断熱仕切壁3によって上下に区切られ、その上部が冷蔵温度帯(例えば、1〜4℃)に冷却される空間である第一貯蔵室(以下、R室という)30となり、その下方が冷凍温度帯(例えば、−20〜−10℃)に冷却される空間である第三貯蔵室(以下、F室という)40となっている。そして、本実施形態では、R室30とF室40の冷気は完全に独立し、各冷気が混合することのない構造となっている。
【0012】
R室30内は、冷蔵仕切板4によって冷蔵室5と野菜室6とに仕切られている。この冷蔵室5、野菜室6前面の開口部は、断熱機能を有する開閉扉を有している。また、冷蔵室5内には、冷蔵温度帯よりさらに低い温度帯(例えば、0〜1℃)に冷却されるチルド室やパーシャル室と呼ばれる第二貯蔵室7が備えられている。
【0013】
F室40内には、上方に第一冷凍室8と製氷室50とが左右に並べて設けられ、これらの下方に第二冷凍室9が設けられている。そして、各部屋はそれぞれ断熱機能を有する開閉扉を有している。
【0014】
各貯蔵室には、貯蔵空間内の温度(庫内温度)を検出する庫内温度センサーが備えられ、各開閉扉には、扉の開閉を検出するドアスイッチが備えられている。
【0015】
図2に示すように、第二貯蔵室7の背面には第一蒸発器(以下、第一エバと記載する場合がある)10と第二蒸発器(以下、第二エバと記載する場合がある)11と第二貯蔵室用冷却ファン(以下、第二ファンと記載する場合がある)14が、野菜室6の背面には第一貯蔵室用冷却ファン(以下、第一ファンと記載する場合がある)13が配置され、第一ファン13及び第二ファン14は庫内温度の変動や扉の開閉によって任意に運転される。そして、冷蔵室5の背面は、冷気をR室30内部に供給するためのダクト49となっており、第一エバ10は冷蔵室5、野菜室6及び第二貯蔵室7を含むR室30全体を冷却し、第二エバ11は、さらに第二貯蔵室7を冷却する。
【0016】
具体的には、第一エバ10で冷却された空気は、第一ファン13の回転によって冷蔵室5の背面に設けられたダクト49を通って吹出口41から冷蔵室5内へ供給され、冷蔵室5内を冷却しながら上方から下方へ流れる。その際、冷蔵室5内に供給された空気は、第二貯蔵室7の外側を流れることで第二貯蔵室7を間接的に冷却する。そして、冷蔵室5及び第二貯蔵室7を冷却した冷気は、冷蔵室5の底面に設けられた通気口42を通って野菜室6内へ流入し、野菜室6を冷却した後、野菜室6に開口する吸込口43から第一エバ10へ戻り再び冷却される。
【0017】
また、第二エバ11で冷却された空気は、第二ファン14の回転によって第二貯蔵室7の背面に開口する吹出口44より第二貯蔵室7内へ供給され、第二貯蔵室7内を冷却した後、第二貯蔵室7に開口する吸込口45より第二エバ11へ戻り再び冷却される。
【0018】
第一冷凍室8と第二冷凍室9の背面には、第三蒸発器(以下、第三エバと記載する場合がある)12と第三貯蔵室用冷却ファン(以下、第三ファンと記載する場合がある)15が配置され、第三ファン15も第一ファン13と同様に庫内温度の変動や扉の開閉によって任意に運転される。そして、第三ファン15の回転により第三エバ12で冷却された空気は、第一冷凍室8と第二冷凍室9と製氷室50の背面に設けられた吹出口46より各貯蔵室内8,9,50へ供給され、これらの貯蔵室内8,9,50を冷却する。第一冷凍室8及び製氷室50に供給された空気は、通気口47を通って第二冷凍室9へ流れ込み、吹出口46より第二冷凍室9へ吹き出した空気と合流し、その後、第二冷凍室9に開口する吸込口48より第三エバ12へ戻り再び冷却される。
【0019】
冷蔵庫1の背面底部には機械室が設けられ、この機械室内部には圧縮機17が設けられている。
【0020】
次に、
図3に基づいて冷蔵庫1の冷凍サイクルについて説明する。
【0021】
本実施形態にかかる冷凍サイクルは、第一エバ10、第二エバ11、及び第三エバ12から送られてくる気体状の冷媒を圧縮して高温高圧の気体状の冷媒を吐出する圧縮機17と、圧縮機17から吐出された気体状の冷媒を放熱して液体状に凝縮する凝縮器16と、凝縮器16の出口側に設けられた切替弁23と、切替弁23の出口側に接続された第一エバ10、第二エバ11、及び第三エバ12とを備える。
【0022】
切替弁23は、この例では出口側に3つの流路が設けられた四方弁からなり、第一の出口側流路に第一蒸発器用キャピラリーチューブ(以下、第一キャピラリーチューブと記載する場合がある)24と第一エバ10が順次接続され、第二の出口側流路に第二蒸発器用キャピラリーチューブ(以下、第二キャピラリーチューブと記載する場合がある)25と第二エバ11が順次接続され、第三の出口側流路に第三蒸発器用キャピラリーチューブ(以下、第三キャピラリーチューブと記載する場合がある)26と第三エバ12が順次接続されている。
【0023】
第三エバ12の出口配管にはアキュムレーター18と逆止弁20が接続されている。逆止弁20の出口側は、第一エバ10及び第二エバ11の出口配管と合流し、圧縮機17の吸い込み側に接続されている。
【0024】
このような冷凍サイクルにおける冷媒の流れについて説明する。
【0025】
圧縮機17は、各蒸発器から送られた低温、低圧の気体状の冷媒を圧縮し、凝縮器16に吐出する。凝縮器16は、圧縮機17により送られた高温高圧の気体状の冷媒を凝縮した後、切替弁23に供給する。切替弁23は、凝縮器16から流れ込んだ冷媒を3つの出口側の流路から選択した1つの流路へ流すことで、キャピラリーチューブにおいて減圧され低温化した液体状の冷媒を第一エバ10、第二エバ11、及び第三エバ12のいずれか1つの蒸発器に切り替えて供給する。そして、蒸発器において、低温、低圧の液体状の冷媒が、吸熱し気化する。これにより蒸発器の周囲が冷却され、その冷気を各貯蔵室内に送り込むことで冷却する。
【0026】
具体的には、F室40の冷却時(以下、冷凍モードという)は、圧縮機17を動作させるとともに、第三キャピラリーチューブ26に冷媒が供給されるように切替弁23が切り替わる。これにより、第三キャピラリーチューブ26で減圧された冷媒が、第三エバ12に入り気化し、第三エバ12を冷却した後再び圧縮機17に戻る。すなわち、冷凍モードの冷媒は、切替弁23から第三キャピラリーチューブ26、第三エバ12、アキュムレーター18、逆止弁20の順番で流れ、第三ファン15の運転によって冷気がF室40内を循環し、第一冷凍室8、第二冷凍室9及び製氷室50が冷却される。
【0027】
R室30の冷却時(以下、第一の冷蔵モードという)は、圧縮機17を動作させるとともに、第一キャピラリーチューブ24に冷媒が供給されるように切替弁23が切り替わる。これにより、第一キャピラリーチューブ24で減圧された冷媒が、第一エバ10に入り気化し、第一エバ10を冷却した後再び圧縮機17に戻る。すなわち、冷媒は、切替弁23から第一キャピラリーチューブ24、第一エバ10、圧縮機17の順番に流れる。第一ファン13の運転によって冷気がR室30内を循環し、冷蔵室5、野菜室6、及び第二貯蔵室7が冷却される。
【0028】
第二エバ11による第二貯蔵室7の冷却時(以下、第二の冷蔵モードという)も、上記した冷凍モードや第一の冷蔵モードと同様に、圧縮機17を動作させるとともに、第二キャピラリーチューブ25に冷媒が供給されるように切替弁23が切り替わる。これにより、第二キャピラリーチューブ25で減圧された冷媒が、第二エバ11に入り気化し、第二エバ11を冷却した後再び圧縮機17に戻る。すなわち、冷媒は、切替弁23から第二キャピラリーチューブ25、第二エバ11、圧縮機17の順番に流れる。第二ファン14の運転によって冷気が第二貯蔵室7内を循環し、第二貯蔵室7が冷却される。
【0029】
本実施形態の冷蔵庫1では、第一エバ10が冷蔵室5、野菜室6、及び第二貯蔵室7を冷却し、第二エバ11が第二貯蔵室7を冷却する。つまり、本実施形態の冷蔵庫1では、冷蔵室5及び野菜室6に比べて低い温度帯に設定される第二貯蔵室7が、R室30(冷蔵室5や野菜室6)を冷却する第一エバ10だけでなく、第一エバ10と別個に設けられた第二エバ11によっても冷却されるため、第一エバ10のみで第二貯蔵室7を冷却する場合に比べて十分な冷却温度を確保し安定して冷却することができる。
【0030】
また、第二エバ11は、F室40(第一冷凍室8や第二冷凍室9や製氷室50)を冷却する第三エバ12と別個にもうけられているため、蒸発器の温度が低すぎることによる省エネ性能の悪化の問題を解消し、省エネ効果を発揮することができる。
【0031】
したがって、本実施形態では、冷蔵庫1内に設けられた3つの異なる温度帯の貯蔵室を、適切な温度に設定された蒸発器10,11,12によって冷却することができ、消費電力量を抑えつつ各貯蔵室を所望温度に冷却することができる。
【0032】
また、本実施形態では、3つの蒸発器10,11,12が並列に接続され、切替弁23によって冷媒を供給する蒸発器を切り替えることができるため、各蒸発器10,11,12の温度や冷却時間を簡便に制御することができる。
【0033】
更に、本実施形態では、蒸発器10,11,12で冷却された空気は、ファン13,14,15によって各貯蔵室へ供給されるため、蒸発器10,11,12のレイアウトの自由度が高くなり、デッドスペースを抑えつつ製造性に優れた冷蔵庫が設計しやすくなる。
【0034】
ここで、第一蒸発器10,第二蒸発器11、及び第三蒸発器12に用いられる蒸発器の種類は、特に限定されず、フィンチューブ熱交換器であってもよく、自然対流熱交換器であってもよいが、貯蔵室内を均一に冷却することができる点においてフィンチューブ熱交換器であることがより好ましい。
【0035】
また、第二蒸発器11が冷却する第二貯蔵室7は、第一蒸発器10が冷却する他の貯蔵室5,6より低い温度帯の貯蔵室であれば、その冷却温度は特に限定されない。
【0036】
また、本実施形態では、第二蒸発器11で冷却される第二貯蔵室7が、第一蒸発器10で冷却される冷蔵室5内に区画されている、言い換えれば、同一の開閉扉によって前面が閉塞される空間に第二貯蔵室7と冷蔵室5とが設けられている場合について説明したが、第二貯蔵室7を冷蔵室5や野菜室6と異なる開閉扉で閉塞される空間に設けてもよい。
【0037】
なお、本実施形態では、R室30とF室40を異なる2つの蒸発器で冷却する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、R室30とF室40を1つの蒸発器で冷却し、第二貯蔵室7をこの蒸発器と異なる蒸発器で冷却してもよい。
【0038】
(第二実施形態)
第二実施形態にかかる冷蔵庫について、
図4に基づいて説明する。本実施形態では、冷凍サイクルの構成が上記した第一実施形態と相違する。
【0039】
具体的には、圧縮機17の吐出側が凝縮器16の入口側に接続され、凝縮器16の出口側に三方弁からなる切替弁22が接続されている。切替弁22の一方の出口側流路には、第三キャピラリーチューブ26を介して第三エバ12及び第二エバ11がこの順番で直列に接続され、他方の出口側流路には、第一キャピラリーチューブ24を介して第一エバ10が接続されている。つまり、直列に接続された第三エバ12及び第二エバ11に対して第一エバ10が並列に接続されている。
【0040】
切替弁22は、凝縮器16から流れ込んだ冷媒を出口側の2つの流路から選択した一方の流路へ切り替えて供給するとともに、選択した流路へ供給する冷媒量を制御できる絞り機構を備えている。
【0041】
また、第二エバ11の出口配管にはアキュムレーター18と逆止弁20が接続され、逆止弁20の出口側が、第一エバ10の出口配管と合流した後、圧縮機17の吸い込み側に接続されている。
【0042】
圧縮機17から吐出された冷媒は、凝縮器16を通った後、切替弁22によって冷媒流路が切り替えられ、直列に接続した第三エバ12及び第二エバ11と、第一エバ10に交互に送られる。
【0043】
具体的には、F室40の冷却時(以下、第二冷凍モードという)は、圧縮機17を動作させるとともに、第三キャピラリーチューブ26に冷媒が供給されるように切替弁22が切り替わる。これにより、第三キャピラリーチューブ26で減圧された冷媒が、第三エバ12に流れ込んで気化することにより第三エバ12を冷却し、第三エバ12で気化せずに残った液体状の冷媒が第二エバ11に流れ込んで気化することにより第二エバ11を冷却した後、再び圧縮機17に戻る。すなわち、第二冷凍モードでは冷媒が第三キャピラリ26、第三エバ12、第二エバ11、アキュムレーター18、逆止弁20の順番で流れ、第三ファン15の運転によって第三エバ12による冷気がF室40を循環し、第二ファン14の運転によって第二エバ11による冷気が第二貯蔵室7を循環し、冷却が行われる。
【0044】
このような第二冷凍モードでは、切替弁22が第三キャピラリーチューブ26に供給する冷媒量を調節することにより、第二エバ11の冷却能力を調節する。すなわち、第二エバ11の冷却能力を小さくする場合は、切替弁22が備える絞り機構の絞り開度を小さくすることで、第三キャピラリーチューブ26を介して第三エバ12内に流れる液体状の冷媒の量を減らし、第二エバ11の途中で液体状の冷媒がなくなるように第二エバ11に流入する液体状の冷媒の流量を減少させる。これにより、第二エバ11における冷媒の吸熱量が減少し、第二エバ11の冷却能力が小さくなる。一方、第二エバ11の冷却能力を大きくする場合は、切替弁22が備える絞り機構の絞り開度を大きくすることで、第三キャピラリーチューブ26を介して第三エバ12内に流れる液体状の冷媒の量を増やし、第二エバ11に流入する液体状の冷媒の流量を増加させる。これにより、第二エバ11における冷媒の吸熱量が増加し、第二エバ11の冷却能力が大きくなる。
【0045】
このように、より低い温度帯の貯蔵室を冷却する蒸発器(この例では、第三エバ12)を上流側に、高い温度帯の貯蔵室を冷却する蒸発器(この例では、第二エバ11)を下流側になるように2つの蒸発器を直列に接続し、絞り機構によって第三エバ12を介して第二エバ11に供給する冷媒量を調節することにより、2つの蒸発器11、12を同時に冷却したり、直列に接続した上流側の蒸発器12のみ冷却したり、あるいは、下流側の蒸発器11の冷却能力を連続的に変更することができる。そのため、3つの異なる温度の部屋をそれぞれ適切な温度の蒸発器で冷却することができる。
【0046】
(第三実施形態)
第三実施形態にかかる冷蔵庫について、
図5に基づいて説明する。本実施形態では、冷凍サイクルの構成が上記した第一、第二実施形態と相違する。
【0047】
具体的には、圧縮機17の吐出側が凝縮器16の入口側に接続され、凝縮器16の出口側に三方弁からなる切替弁22が接続されている。切替弁22の一方の出口側流路には、第二キャピラリーチューブ25を介して第二エバ11及び第一エバ10がこの順番で直列に接続され、他方の出口側流路には、第三キャピラリーチューブ26を介して第三エバ12が接続されている。つまり、直列に接続された第二エバ11及び第一エバ10に対して第三エバ12が並列に接続されている。
【0048】
切替弁22は、凝縮器16から流れ込んだ冷媒を出口側の2つの流路から選択した一方の流路へ切り替えて供給するとともに、選択した流路へ供給する冷媒量を制御できる絞り機構を備えている。
【0049】
また、第三エバ12の出口配管にはアキュムレーター18と逆止弁20が接続され、逆止弁20の出口側が、第一エバ10の出口配管と合流した後、圧縮機17の吸い込み側に接続されている。
【0050】
圧縮機17から吐出された冷媒は、凝縮器16を通った後、切替弁22によって冷媒流路が切り替えられ、直列に接続した第二エバ11及び第一エバ10と、第三エバ12に交互に送られる。
【0051】
R室30の冷却時(以下、第三の冷蔵モードという)は、圧縮機17を動作させるとともに、第二キャピラリーチューブ25に冷媒が供給されるように切替弁22が切り替わる。これにより、第二キャピラリーチューブ25で減圧された冷媒が第二エバ11に流れ込んで気化することにより第二エバ11を冷却し、第二エバで気化せずに残った液体状の冷媒が第一エバに流れ込んで気化することにより第一エバを冷却した後、再び圧縮機17に戻る。すなわち、第三の冷蔵モードでは冷媒が第二キャピラリーチューブ25、第二エバ11、第一エバ10の順番で流れ、第二ファン14の運転によって第二エバ11による冷気が第二貯蔵室7を循環し、第一ファン13の運転によって第一エバ10による冷気が冷蔵室5を循環し、冷却が行われる。
【0052】
このような第三の冷蔵モードでは、切替弁22が第二キャピラリーチューブ25に供給する冷媒量を調節することにより、第一エバ10の冷却能力を調節する。すなわち、第一エバ10の冷却能力を小さくする場合は、切替弁22が備える絞り機構の絞り開度を小さくすることで、第二キャピラリーチューブ25を介して第二エバ11内に流れる液体状の冷媒の量を減らし、第一エバ10の途中で液体状の冷媒がなくなるように第一エバ10に流入する液体状の冷媒の流量を減少させる。これにより、第一エバ10における冷媒の吸熱量が減少し、第一エバ10の冷却能力が小さくなる。一方、第一エバ10の冷却能力を大きくする場合は、切替弁22が備える絞り機構の絞り開度を大きくすることで、第二キャピラリーチューブ25を介して第二エバ11内に流れる液体状の冷媒の量を増やし、第一エバ10に流入する液体状の冷媒の流量を増加させる。これにより、第一エバ10における冷媒の吸熱量が増加し、第一エバ10の冷却能力が大きくなる。
【0053】
このように、より低い温度帯の貯蔵室を冷却する蒸発器(この例では、第二エバ11)を上流側に、高い温度帯の貯蔵室を冷却する蒸発器(この例では、第一エバ10)を下流側になるように2つの蒸発器を直列に接続し、絞り機構によって第二エバ11を介して第一エバ10に供給する冷媒量を調節することにより、2つの蒸発器10、11を同時に冷却したり、直列に接続した上流側の蒸発器11のみ冷却したり、あるいは、下流側の蒸発器10の冷却能力を連続的に変更することができる。そのため、3つの異なる温度の部屋をそれぞれ適切な温度の蒸発器で冷却することができる。
【0054】
なお、第二実施形態及び第三実施形態において、その他の構成及び作用は上記第一実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【0055】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。