(57)【要約】【課題】乾燥した空気が貯蔵室に向かう事態を抑制する。【解決手段】貯蔵室１１を有する貯蔵庫本体１２と、圧縮機２５と、凝縮器２６と、膨張弁３０と、冷却器２８と、圧縮機２５、凝縮器２６、膨張弁３０、冷却器２８をこの順番で循環接続する冷媒管２４と、冷却ファン２９と、熱交換器４５と、を備え、熱交換器４５は、第１熱交換器構成部４３と、第２熱交換器構成部４４と、を備え、膨張弁３０は、第１熱交換器構成部４３の入口側と凝縮器２６の出口側との間に配されると共に、第１熱交換器構成部４３において冷媒を蒸発させることが可能な構成となっていることに特徴を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵室を有する貯蔵庫本体と、
圧縮機と、
凝縮器と、
膨張手段と、
冷却器と、
前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張手段、前記冷却器をこの順番で循環接続する冷媒管と、
前記冷却器を通過した空気を前記貯蔵室に供給する冷却ファンと、
熱交換器と、を備え、
前記冷媒管のうち前記凝縮器の出口側と前記冷却器の入口側とを接続する部分を第１管部とし、前記冷媒管のうち前記冷却器の出口側と前記圧縮機の入口側とを接続する部分を第２管部とした場合において、
前記熱交換器は、前記第１管部に設けられた管である第１熱交換器構成部と、前記第２管部に設けられた管である第２熱交換器構成部と、を備え、前記第１熱交換器構成部を流れる冷媒と前記第２熱交換器構成部を流れる冷媒との間で熱を交換することが可能な構成とされ、
前記膨張手段は、前記第１熱交換器構成部の入口側と前記凝縮器の出口側との間に配されると共に、前記第１熱交換器構成部において冷媒を蒸発させることが可能な構成となっている冷却貯蔵庫。
【請求項２】
前記膨張手段は、前記第１熱交換器構成部の出口における冷媒の温度に基づいて開度が変化する温度式自動膨張弁である請求項１に記載の冷却貯蔵庫。
【請求項３】
前記第１熱交換器構成部の少なくとも一部は、前記第２熱交換器構成部の内部に収容されている請求項１又は請求項２に記載の冷却貯蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却貯蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却貯蔵庫として、圧縮機、凝縮器、及び冷却器（蒸発器）を備えるものが知られている（下記特許文献１）。特許文献１において、圧縮機で圧縮された冷媒は、凝縮器にて液化した後、キャピラリーチューブにおいて減圧されることで、冷却器において蒸発する。これにより、冷却ファンによって冷却器を通過した空気を貯蔵室に供給することで、貯蔵室を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９５７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気が冷却器を通過する過程では、冷却器の表面で結露が発生することで、空気が除湿される。上記構成のように冷却器で冷媒を蒸発させる構成では、蒸発熱によって冷却器の温度が低くなり、冷却器を通過する際の空気の除湿量が多くなってしまう。その結果、貯蔵室に乾燥した空気が供給されることで貯蔵室内の食品等が乾燥し易くなってしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、乾燥した空気が貯蔵室に向かう事態を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の冷却貯蔵庫は、貯蔵室を有する貯蔵庫本体と、圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、冷却器と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張手段、前記冷却器をこの順番で循環接続する冷媒管と、前記冷却器を通過した空気を前記貯蔵室に供給する冷却ファンと、熱交換器と、を備え、前記冷媒管のうち前記凝縮器の出口側と前記冷却器の入口側とを接続する部分を第１管部とし、前記冷媒管のうち前記冷却器の出口側と前記圧縮機の入口側とを接続する部分を第２管部とした場合において、前記熱交換器は、前記第１管部に設けられた管である第１熱交換器構成部と、前記第２管部に設けられた管である第２熱交換器構成部と、を備え、前記第１熱交換器構成部を流れる冷媒と前記第２熱交換器構成部を流れる冷媒との間で熱を交換することが可能な構成とされ、前記膨張手段は、前記第１熱交換器構成部の入口側と前記凝縮器の出口側との間に配されると共に、前記第１熱交換器構成部において冷媒を蒸発させることが可能な構成となっていることに特徴を有する。
【０００７】
上記構成によれば、第１熱交換器構成部において冷媒が蒸発するため、冷却器には気体状の冷媒が送られる。このため、冷却器において冷媒が蒸発することを抑制でき、蒸発熱によって冷却器の温度が低下する事態を抑制できる。この結果、空気が冷却器を通過する過程で結露が発生する事態を抑制でき、乾燥した空気が貯蔵室に向かう事態を抑制できる。
【０００８】
また、前記膨張手段は、前記第１熱交換器構成部の出口における冷媒の温度に基づいて開度が変化する温度式自動膨張弁であるものとすることができる。第１熱交換器構成部の出口での冷媒の温度に基づいて温度式自動膨張弁の開度（第１熱交換器構成部への冷媒の流量）が変化するため、第１熱交換器構成部における冷媒の蒸発量をより高い精度で制御することができ、第１熱交換器構成部において液状の冷媒をより確実に蒸発させることが可能となるため、冷却器に液状の冷媒が向かう事態をより確実に抑制できる。
【０００９】
また、前記第１熱交換器構成部の少なくとも一部は、前記第２熱交換器構成部の内部に収容されているものとすることができる。上記構成では、第１熱交換器構成部において冷媒を蒸発させるため、第１熱交換器構成部の温度が低下することになるが、第１熱交換器構成部の少なくとも一部を第２熱交換器構成部の内部に収容することで、第１熱交換器構成部において外気に触れる部分をより少なくすることができ、第１熱交換器構成部の表面において結露が発生する事態を抑制できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、乾燥した空気が貯蔵室に向かう事態を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る冷蔵庫を示す断面図
【図２】冷蔵庫が備える冷却サイクルを示す図
【図３】熱交換器を示す図
【図４】実施形態２に係る熱交換器を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１から図４によって説明する。本実施形態では、冷却貯蔵庫としてプレハブ式の冷蔵庫１０を例示する。冷蔵庫１０は、図１に示すように、貯蔵室１１を有する貯蔵庫本体１２と、冷却装置１３と、を備える。貯蔵庫本体１２（断熱箱体）は、複数の断熱パネルを箱状に組み立てることで構成されている。貯蔵庫本体１２には出入口となる開口部１６が形成され、開口部１６は、断熱扉１７によって開閉可能となっている。
【００１３】
冷却装置１３は、室外機２１と、室内機２２と、コントロールボックス２３と、室外機２１と室内機２２とを循環接続する冷媒管２４（図２参照）と、を備える。室外機２１は、図２に示すように、圧縮機２５と、凝縮器２６と、凝縮器２６を冷却するための凝縮器ファン２７と、を備える。室内機２２は、冷却器２８と、冷却ファン２９と、膨張弁３０（膨張手段）と、熱交換器４５と、感温筒３３と、を備える。圧縮機２５、凝縮器２６、膨張弁３０及び冷却器２８は、冷媒が封入された冷媒管２４によってこの順番で循環接続されている。コントロールボックス２３内には、冷却装置１３を構成する各機器（圧縮機２５、凝縮器ファン２７、冷却ファン２９等）の動作を制御する制御部（図示せず）が収容されている。
【００１４】
冷媒管２４は、凝縮器２６の出口側と冷却器２８の入口側とを接続する部分（凝縮器２６の出口と冷却器２８の入口との間の部分）である第１管部４１と、冷却器２８の出口側と圧縮機２５の入口側とを接続する部分（冷却器２８の出口と圧縮機２５の入口との間の部分）である第２管部４２と、を有する。熱交換器４５は、第１管部４１に設けられた管である第１熱交換器構成部４３と、第２管部４２に設けられた管である第２熱交換器構成部４４と、を備える。本実施形態では、圧縮機２５、凝縮器２６、膨張弁３０、第１熱交換器構成部４３、冷却器２８、第２熱交換器構成部４４の順番で冷媒が循環する。
【００１５】
第１熱交換器構成部４３及び第２熱交換器構成部４４は図３に示すように、互いに隣接する形で配されており、外周面同士が接触する形で設けられている。これにより、第１熱交換器構成部４３（ひいては第１管部４１）を流れる冷媒と第２熱交換器構成部４４（ひいては第２管部４２）を流れる冷媒との間で熱を交換することが可能な構成となっている。このような熱交換器４５を備えることで、低圧冷媒が液化する事態を抑制でき、液状の冷媒が圧縮機２５に吸入される事態を抑制することができる。なお、第１熱交換器構成部４３及び第２熱交換器構成部４４は、例えば、第１管部４１及び第２管部４２と比べて、管の内径が大きいものとされる。
【００１６】
膨張弁３０は、冷媒管２４において第１熱交換器構成部４３の入口付近となる箇所に設けられている。つまり、膨張弁３０は、第１熱交換器構成部４３の入口側と、凝縮器２６の出口側との間に配されている。膨張弁３０は、通過する冷媒の圧力を下げることで、第１熱交換器構成部４３において、液状の冷媒を蒸発させることが可能な構成となっている。膨張弁３０は、温度式自動膨張弁であり、冷媒管２４において第１熱交換器構成部４３の出口付近に設けられた感温筒３３と接続されている。
【００１７】
温度式自動膨張弁の構成については周知であるため膨張弁３０の構成については図示省略するが、膨張弁３０は、ダイヤフラムと、ダイヤフラムの変位に伴って変位する弁体と、を備え、弁体が変位することで膨張弁３０の開度が変化する構成となっている。膨張弁３０のダイヤフラムには、感温筒３３に封入された冷媒の圧力（感温筒３３の温度）が作用し、ダイヤフラムはその圧力に応じて変位する。このため、膨張弁３０は、第１熱交換器構成部４３の出口における冷媒の温度に基づいて開度が変化することで、第１熱交換器構成部４３から流出する冷媒の過熱度が所定の目標値となるように制御することが可能となっている。なお、感温筒３３の検知温度が低くなる（第１熱交換器構成部４３における冷媒の過熱度が小さくなる）と、ダイヤフラムに作用する圧力が低下し、膨張弁３０の開度は小さくなる。膨張弁３０の開度が小さくなると、第１熱交換器構成部４３に流れ込む冷媒の量が低下し、冷媒の量が少ない程、第１熱交換器構成部４３では液状の冷媒が気体状の冷媒になり易いため、過熱度が高くなる。
【００１８】
また、膨張弁３０は、ダイヤフラムを感温筒３３の圧力が作用する側と反対側から押圧するスプリングと、ダイヤフラムを押圧するスプリングの押圧力を調整することが可能なスピンドル（過熱度調整用のスピンドル）と、を備える。膨張弁３０のスピンドルを調整することで、第１熱交換器構成部４３から流出する冷媒の過熱度（より詳しくは過熱度の目標値）を設定することができる。そして、本実施形態では、第１熱交換器構成部４３において、液状の冷媒が蒸発するように、膨張弁３０のスプリングの押圧力（冷媒の過熱度の目標値）が設定されている。膨張弁３０に流入した高温且つ液状の冷媒は、膨張弁３０において減圧され、第１熱交換器構成部４３において、第２熱交換器構成部４４を流れる冷媒との間で熱交換される結果、蒸発することで、低温且つ気体状の冷媒となり、冷却器２８に向かう。なお、冷却器２８において冷媒は貯蔵室１１内の空気と熱交換される。このため、第２熱交換器構成部４４の冷媒は、第１熱交換器構成部４３の冷媒よりも高温となっている。これにより、第１熱交換器構成部４３の冷媒を、第２熱交換器構成部４４の冷媒との熱交換によって蒸発させることができ、液状の冷媒が冷却器２８に向かう事態及び圧縮機２５に吸入される事態を抑制することができる。
【００１９】
冷却ファン２９は、冷却器２８に隣接されている。冷却ファン２９が駆動することで、貯蔵室１１内の空気が室内機２２に吸引され、その空気は冷却器２８を通過する過程で冷却器２８内の低温冷媒と熱交換することで冷却され、その後、冷却器２８を通過した空気は貯蔵室１１に供給される（このような空気の流れを図１において矢線Ａ１で示す）。このような空気の循環が連続的に行われることで、貯蔵室１１全体が冷却される。
【００２０】
次に本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、第１熱交換器構成部４３において冷媒が蒸発するため、冷却器２８には気体状の冷媒が送られる。このため、冷却器２８において冷媒が蒸発することを抑制でき、蒸発熱によって冷却器２８の温度が低下する事態を抑制できる。この結果、空気が冷却器２８を通過する過程で結露が発生する事態を抑制でき、乾燥した空気が貯蔵室１１に向かう事態を抑制できる。なお、本実施形態の冷蔵庫１０は、比較的緩やかに貯蔵室１１を冷却することができ、乾燥した空気が貯蔵室１１に向かう事態を抑制できることから、恒温高湿庫として用いる場合に好適である。
【００２１】
なお、本願の発明者が実施した実験の一例によれば、貯蔵室１１内の設定温度を０℃とした場合において、従来の構成（膨張弁３０を第１熱交換器構成部４３と冷却器２８の間に設置することで冷却器２８において冷媒を蒸発させる構成）では、冷却器２８の温度が約マイナス１５℃になることが確認されており、本実施形態の構成では、冷却器２８の温度が約マイナス１℃になることが確認されている。つまり、本実施形態の構成では、貯蔵室１１内の温度と冷却器２８の温度との差がより小さくなっていることが確認できた。
【００２２】
また、本実施形態では、膨張手段として、第１熱交換器構成部４３の出口における冷媒の温度に基づいて開度が変化する温度式自動膨張弁を用いている。第１熱交換器構成部４３の出口での冷媒の温度に基づいて温度式自動膨張弁の開度（第１熱交換器構成部４３への冷媒の流量）が変化するため、第１熱交換器構成部４３における冷媒の蒸発量をより高い精度で制御することができ、第１熱交換器構成部４３において液状の冷媒をより確実に蒸発させることが可能となるため、冷却器２８に液状の冷媒が向かう事態をより確実に抑制できる。
【００２３】
また、従来、庫外で冷却したブラインを冷却器に循環供給し、冷却器温度を庫内温度と同じ程度に保つことで、冷却器における結露を抑制し、乾燥した空気が貯蔵室に向かう事態を抑制できる冷却装置が知られている。このような冷却装置では、ブラインを冷却するための装置に加え、ブラインを貯留するためのタンクや、ブラインを冷却器まで圧送するためのポンプ等が必要となり、装置が大掛かりなものとなってしまう。これに対して本実施形態では、従来の冷却装置（冷却器にて冷媒を蒸発させる冷却装置）と部品点数はほぼ同じであり、膨張弁３０の位置を変更するだけでよいため、ブラインを用いた冷却装置と比べてより簡易な構成で、乾燥した空気が貯蔵室１１に向かう事態を抑制できる。
【００２４】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図４によって説明する。上記実施形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。本実施形態においては、熱交換器の構成が上記実施形態と異なる。図４に示すように、本実施形態の熱交換器１４５は、第１熱交換器構成部１４３が、第２熱交換器構成部１４４の内部に収容された二重管構造をなしている。本実施形態では、第１熱交換器構成部１４３の手前側に膨張弁３０が配されており、第１熱交換器構成部１４３において冷媒を蒸発させるため、第１熱交換器構成部１４３の温度が低下することになるが、第１熱交換器構成部１４３を第２熱交換器構成部１４４の内部に収容することで、第１熱交換器構成部１４３において外気に触れる部分をより少なくすることができ、第１熱交換器構成部１４３の表面において結露が発生する事態を抑制できる。なお、第１熱交換器構成部１４３の一部（例えば端部）が第２熱交換器構成部の外部に配されていてもよい。
【００２５】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、膨張手段として膨張弁３０を用いたが、これに限定されない。例えば、膨張手段として、キャピラリーチューブを用いてもよい。なお、キャピラリーチューブの長さが長い程、第１熱交換器構成部において冷媒は蒸発し易くなる。また、キャピラリーチューブの径が小さい程、第１熱交換器構成部において冷媒は蒸発し易くなる。このため、キャピラリーチューブの長さ及び径を適宜設定することで、第１熱交換器構成部において、冷媒を蒸発させ、冷却器２８に液冷媒が向かわないようにすることが可能である。
（２）また、膨張弁としては、温度式自動膨張弁以外に、定圧自動膨張弁や電子膨張弁を用いてもよい。なお、電子膨張弁を用いる場合には、第１熱交換器構成部の出口にサーミスタ等の温度検知手段を設け、その検知温度に基づいて電子膨張弁の開度を制御することで過熱度を制御し、第１熱交換器構成部において、冷媒を蒸発させるようにすることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０…冷蔵庫（冷却貯蔵庫）、１１…貯蔵室、１２…貯蔵庫本体、２４…冷媒管、２５…圧縮機、２６…凝縮器、２８…冷却器、２９…冷却ファン、３０…膨張弁（膨張手段）、４１…第１管部、４２…第２管部、４３，１４３…第１熱交換器構成部、４４，１４４…第２熱交換器構成部、４５，１４５…熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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