(57)【要約】【要  約】【課  題】    ＣＯ２冷媒などのガス状冷媒が、超臨界域で状態変化しながら放熱器で空冷される冷凍サイクルにおいてキャピラリーチューブの径を小さくしても、キャピラリーチューブの詰まりを極力防止する。【解決手段】  冷蔵庫（１）は、コンプレッサ（１１）からの冷媒が、放熱器（１３）、膨張部（２１，３１，４１，４２）、蒸発器（６，７）を順次循環してコンプレッサに戻る冷凍サイクルを具備し、蒸発器により庫内を冷却する。そして、外気温が高い際には、コンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が、超臨界域で状態変化しながら放熱器で空冷されており、かつ、膨張部の少なくとも一部がキャピラリーチューブで構成されているとともに、冷凍サイクルに設けられた筒状のデハイドレータ（１４）のモレキュラーシーブ（５１，５６）は、デハイドレータの径方向の断面では単一のブロックに形成されている。【選択図】  図４
2006064255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体が断熱箱体で形成されているとともに、コンプレッサからの冷媒が、放熱器、膨張部、蒸発器を順次循環してコンプレッサに戻る冷凍サイクルを具備し、この冷凍サイクルの蒸発器により庫内を冷却する冷蔵庫において、
外気温が高い際に、前記コンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が、超臨界域で状態変化しながら前記放熱器で空冷されており、
かつ、前記膨張部の少なくとも一部がキャピラリーチューブで構成されているとともに、
前記冷凍サイクル中には、冷媒中の水分を吸収するモレキュラーシーブを収納する筒状のデハイドレータが設けられ、
前記モレキュラーシーブは、少なくともデハイドレータの径方向の断面では単一のブロックに形成されていることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記モレキュラーシーブの端部は、モレキュラーシーブ側に凸形状の弾性を有する網体で弾性的に支持されていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記モレキュラーシーブのブロックがデハイドレータの収納部内で揺れ動かないように、前記モレキュラーシーブのブロックの周縁部の少なくとも１部が、対向するデハイドレータの収納部の内周面に対応した形状であることを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記デハイドレータの収納部が円筒状で、前記モレキュラーシーブが円柱形状であることを特徴とする請求項１，２または３記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記モレキュラーシーブのブロックが、デハイドレータの軸方向に複数配列されていることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記冷媒がＣＯ２冷媒であることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本体が断熱箱体で形成されているとともに、コンプレッサからの冷媒が放熱器、膨張部、蒸発器を順次循環してコンプレッサに戻る冷凍サイクルを具備し、この冷凍サイクルの蒸発器により庫内を冷却する冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷蔵庫では、たとえば特許文献１の冷蔵庫のように、冷媒としてフロンが用いられている。そして、冷蔵庫の冷凍サイクル中には、冷媒中の水分を吸収するために、図４（ｂ）に図示するデハイドレータ０１が設けられている。このデハイドレータ０１内には、多数の粒状のモレキュラーシーブ０２が収納され、このモレキュラーシーブ０２で、デハイドレータ０１内を流れる冷媒からその水分を吸着させている。
【０００３】
ところで、地球温暖化防止のために、温暖化係数（ＧＷＰ）の高いフロンから、温暖化係数の低い自然冷媒の使用が検討されている。この自然冷媒としては、プロパンやイソブタンなどの炭化水素系（ＨＣ系）、アンモニア、二酸化炭素（ＣＯ２）などがある。自然冷媒はフロンと特性が当然異なるが、特に、ＣＯ２冷媒は、温度約３１℃、圧力約７ＭＰａで臨界点に達する。したがって、外気温（この明細書では、「外気温」は、冷蔵庫の外側の空間の温度、すなわち、冷蔵庫の設置されている場所の室温を意味する）が約３１℃以上になると、放熱器において、ガス状冷媒が、超臨界域で状態変化しながら空冷されることになる。そのため、臨界点の温度の高いフロン系冷媒を使用した場合に比して、ＣＯ２冷媒を使用した場合には、冷凍サイクルの高圧側の圧力を高くするとともに、膨張部の入力圧と出力圧との差を大きくする必要がある。この様に、膨張部の入力圧と出力圧との差を大きくするためには、膨張部であるキャピラリーチューブを長くしたり、または径を小さくしたりするが、キャピラリーチューブを長く（たとえば、１５〜２０ｍに）すると、キャピラリーチューブの配置スペースが大きくなる。そこで、キャピラリーチューブの径を小さくすることにしたが、細くしたキャピラリーチューブが時々詰まることが判明した。この詰まりを分析したところ、モレキュラーシーブの破損した粉であることが分かった。これは、デハイドレータ内の圧力が、コンプレッサの稼働時には約１０ＭＰａで、コンプレッサの停止時には約６〜８ＭＰａになる。そして、コンプレッサの稼働および停止の繰り返しにより、圧力変動が生じ、それにともなって、デハイドレータの収納部の内径などが変動し、粒状のモレキュラーシーブが互いにぶつかり合って損傷し、破損粉が発生するためと推測される。
【０００４】
このように、ＣＯ２冷媒の冷凍サイクルにデハイドレータを採用すると問題が発生するため、水分補足剤を採用することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−１０３５７８号公報
【特許文献２】特開２００２−７１２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、ＣＯ２冷媒などのガス状冷媒が、超臨界域で状態変化しながら放熱器で空冷される冷凍サイクルにおいてキャピラリーチューブの径を小さくすると、キャピラリーチューブが詰まり易い点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷蔵庫（１）は、本体が断熱箱体（２）で形成されているとともに、コンプレッサ（１１）からの冷媒が、放熱器（１３）、膨張部（２１，３１，４１，４２）、蒸発器（６，７）を順次循環してコンプレッサに戻る冷凍サイクルを具備し、この冷凍サイクルの蒸発器により庫内を冷却する。そして、外気温が高い際に、前記コンプレッサで圧縮されて高温・高圧となったガス状冷媒が、超臨界域で状態変化しながら前記放熱器で空冷されており、かつ、前記膨張部の少なくとも一部がキャピラリーチューブで構成されているとともに、前記冷凍サイクル中には、冷媒中の水分を吸収するモレキュラーシーブ（５１，５６）を収納する筒状のデハイドレータ（１４）が設けられ、前記モレキュラーシーブは、少なくともデハイドレータの径方向の断面では単一のブロックに形成されている。
【０００７】
また、モレキュラーシーブの端部は、モレキュラーシーブ側に凸形状の弾性を有する網体（５２）で弾性的に支持されていることがある。
さらに、モレキュラーシーブのブロックがデハイドレータの収納部内で揺れ動かないように、前記モレキュラーシーブのブロックの周縁部の少なくとも１部が、対向するデハイドレータの収納部の内周面に対応した形状であることがある。
【０００８】
また、デハイドレータの収納部が円筒状で、前記モレキュラーシーブが円柱形状であることがある。
【０００９】
さらに、モレキュラーシーブのブロックが、デハイドレータの軸方向に複数配列されていることがある。
そして、冷媒がＣＯ２冷媒であることがある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷凍サイクル中には、冷媒中の水分を吸収するモレキュラーシーブを収納する筒状のデハイドレータが設けられており、このモレキュラーシーブは、少なくともデハイドレータの径方向の断面では単一のブロックに形成されている。したがって、従来の粒状のモレキュラーシーブと異なり、モレキュラーシーブ同士が互いにぶつかることがなく、損傷粉が発生することが減少する。その結果、放熱器でガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら空冷されている冷媒圧力の高い冷蔵庫で、キャピラリーチューブをコンパクトにするために、キャピラリーチューブの径を小さくしても、このキャピラリーチューブの詰まりを極力防止することができる。
【００１１】
また、モレキュラーシーブの端部は、モレキュラーシーブ側に凸形状の弾性を有する網体で弾性的に支持されている場合には、弾性を有する網体でモレキュラーシーブの動きを抑制することができる。
【００１２】
そして、モレキュラーシーブのブロックを、デハイドレータの軸方向に複数配列することにより、冷蔵庫の冷凍サイクルの容量に合わせて、モレキュラーシーブの数量を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ＣＯ２冷媒などのガス状冷媒が、超臨界域で状態変化しながら放熱器で空冷される冷凍サイクルにおいてキャピラリーチューブの径を小さくしても、キャピラリーチューブの詰まりを極力防止するという目的を、デハイドレータに収納されるモレキュラーシーブを、少なくともデハイドレータの径方向の断面では単一のブロックに形成することで実現した。
【実施例】
【００１４】
次に、本発明における冷蔵庫の一実施例について、図１ないし図４を用いて説明する。図１は本発明における冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒回路図である。図２は図１の冷凍サイクルの P-h線図である。図３は冷蔵庫の概略の正面図である。図４はデハイドレータの説明図で、（ａ）が実施例のデハイドレータの断面図、（ｂ）が従来のデハイドレータの断面図、（ｃ）が（ａ）のｃ−ｃ矢視の押さえ部材の平面図、（ｄ）が（ａ）のｄ−ｄ矢視のモレキュラーシーブの平面図、（ｅ）が（ａ）のｅ−ｅ矢視の支持部材の平面図、（ｆ）がモレキュラーシーブの変形例の平面図である。なお、図４（ｄ）および（ｆ）において、デハイドレータの内周縁が二点鎖線で図示されている。
【００１５】
図３において、家庭用の冷蔵庫１は、その本体である外郭が断熱箱体２で構成されている。この断熱箱体２の内部空間（すなわち庫内）は、設定温度の異なる複数の貯蔵室３（この実施例では５室）に仕切られており、各貯蔵室３は冷蔵室３ａ、アイス室３ｂ、冷凍や冷蔵を選べるセレクト室３ｃ、冷凍室３ｄや野菜室３ｅなどになっている。また、断熱箱体２の前面開口は、断熱扉で開閉可能に閉じられている。そして、冷蔵室３ａは冷蔵室用蒸発器である第１蒸発器６で、また、アイス室３ｂ、セレクト室３ｃおよび冷凍室３ｄは冷凍室用蒸発器である第２蒸発器７で冷却される。野菜室３ｅは、冷凍室３ｄとの間の隔壁などを介して、冷凍室３ｄの冷気で間接的に冷却される。
【００１６】
そして、蒸発器６，７などは、図１に図示する冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルは冷媒として自然冷媒であるＣＯ２冷媒を使用している。コンプレッサ１１は二段圧縮式で、第１圧縮部１１ａおよび第２圧縮部１１ｂを具備し、第１圧縮部１１ａの吐出側は中間圧熱交換器１２を介して第２圧縮部１１ｂの吸込側に接続されている。このコンプレッサ１１は、第１圧縮部１１ａの吸込側から吸い込んだ気体状の冷媒を圧縮し、この冷媒を中間圧熱交換器１２で空冷し、さらに第２圧縮部１１ｂで圧縮する。そして、この圧縮した冷媒を、第２圧縮部１１ｂの吐出側から放熱器１３に吐出する。冷媒は放熱器１３で空冷され、デハイドレータ１４を介して三方切換弁１６に流れる。
【００１７】
この三方切換弁１６で、放熱器１３からの冷媒は第１蒸発器６への第１流路１７または第２蒸発器７への第２流路１８に適宜切り換えられて流れる。三方切換弁１６は、デハイドレータ１４からの流入流路１９を第１流路１７に接続する第１切換位置、デハイドレータ１４からの流入流路１９を第２流路１８に接続する第２切換位置、およびデハイドレータ１４からの流入流路１９の流れを閉じる遮断位置の３位置をとることができる。
【００１８】
三方切換弁１６から第１流路１７に流れた冷媒は、第１膨張部である第１キャピラリーチューブ２１を流れて膨張して温度が低下し、第１蒸発器６に流入し、この第１蒸発器６でその周囲の空気と熱交換して貯蔵室３（特に、冷蔵室３ａ）を冷却する。そして、第１蒸発器６から出た冷媒は、第１熱交換部２２で第１キャピラリーチューブ２１を流れる冷媒と熱交換を行い、冷却効率を向上させている。次いで、逆止弁２３を介してコンプレッサ１１の第１圧縮部１１ａの吸込側に戻っている。
【００１９】
一方、三方切換弁１６から第２流路１８に流れた冷媒は、第２膨張部である第２キャピラリーチューブ３１を流れて膨張して温度が低下し、中間圧用気液分離器３２に流入する。この気液分離器３２で気体状の冷媒と液体状の冷媒とに分けられる。
【００２０】
そして、気液分離器３２の気体状の冷媒は、気液分離器３２から流れ出て中間圧冷媒流路３６を通って、コンプレッサ１１の中間圧部１１ｃ（すなわち、第２圧縮部１１ｂの吸込側）に流れる。この気液分離器３２とコンプレッサ１１の中間圧部１１ｃを接続する中間圧冷媒流路３６には、逆流を防止する逆止弁３８が設けられている。
【００２１】
また、気液分離器３２の液体状の冷媒は、気液分離器３２から流れ出て第３膨張部である第３キャピラリーチューブ４１および電動膨張弁４２で膨張して温度が低下し、第２蒸発器７に流入する。そして、第２蒸発器７に流入した冷媒は、第２蒸発器７で、その周囲の空気と熱交換して貯蔵室３（特に、アイス室３ｂ、セレクト室３ｃおよび冷凍室３ｄ）を冷却する。そして、第２蒸発器７から出た冷媒は、逆止弁４３を介して、再びコンプレッサ１１に戻る。また、第２蒸発器７からコンプレッサ１１に流れる冷媒は、第２キャピラリーチューブ３１を流れる冷媒と第２熱交換部４４で熱交換を行い、冷却効率を向上させている。
【００２２】
この様に構成されている冷蔵庫１は、三方切換弁１６を切り換えることにより、第１蒸発器６または第２蒸発器７で貯蔵室３を冷却することができる。そして、外気温（冷蔵庫１の設置されている場所の温度）が臨界点（温度約３１℃）よりも高く、かつ、三方切換弁１６が第２流路１８（すなわち、第２蒸発器７）側に切り換わっている場合について、図２の P-h線図に基づいて、説明する。
【００２３】
コンプレッサ１１が稼働すると、ガス状の冷媒（ＣＯ２）はコンプレッサ１１の一段目（すなわち、第１圧縮部１１ａ）で圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、中間圧熱交換器１２において外気（冷蔵庫の設置されている部屋の空気）で空冷されて温度が低下し、コンプレッサ１１の二段目（すなわち、第２圧縮部１１ｂ）に戻る。
【００２４】
そして、冷媒はコンプレッサ１１の二段目でさらに圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、放熱器１３において空冷されて、超臨界域で状態変化しながら、冷媒の温度は外気温付近まで低下する。この外気温付近まで低下した冷媒は、第２キャピラリーチューブ３１を通って減圧され、温度が低下し、気液が混合した状態となって気液分離器３２に流入する。そして、この気液分離器３２で気体状の冷媒と液体状の冷媒とに分離され、気体状の冷媒はコンプレッサ１１の中間圧部１１ｃに、一方、液体状の冷媒は、第３キャピラリーチューブ４１および電動膨張弁４２で膨張した後にコンプレッサ１１の第１圧縮部１１ａの吸込側に流れる。この様にして、気液分離器３２を設けて、気液混合の冷媒を気体状の冷媒と液体状の冷媒とに分離し、液体状の冷媒をさらに膨張させることで、一段膨張の場合の冷却能力（図２のａ−ｂ）よりも大きな冷却能力（図２のｃ−ｂ）を得ることができる。
【００２５】
冷蔵庫はこの様に構成されているので、外気温が高い際に、放熱器１３において超臨界域で状態変化しており、コンプレッサ１１の吐出圧は約１０ＭＰａと高くなっているとともに、第２キャピラリーチューブ３１の入力圧と出力圧との差が大きくなっている。この圧力差を得るために、第２キャピラリーチューブ３１の径は、従来のフロン系の冷蔵庫のキャピラリーチューブに比して小さくなっている。したがって、図４（ｂ）の従来のデハイドレータ０１の多数の粒状のモレキュラーシーブ０２では、その破損粉がキャピラリーチューブ２１，３１に詰まることがある。
【００２６】
そこで、この実施例のデハイドレータ１４のモレキュラーシーブ５１は、図４（ｂ）の従来のデハイドレータ０１のモレキュラーシーブ０２とは異なる構造となっている。
実施例のデハイドレータ１４は、従来のデハイドレータ０１と同様に断面略円形の筒状をしており、その一端は放熱器１３に、また、他端が三方切換弁１６に、各々冷媒配管で接続されている。そして、このデハイドレータ１４の内部空間すなわち収納部に収納されるモレキュラーシーブ５１は、従来の粒状のモレキュラーシーブ０２とは異なり、デハイドレータ１４の収納部内で横振れしないように納まるブロック状をしているとともに、デハイドレータ１４の軸方向に単数または複数配列される。この様に、モレキュラーシーブ５１は、デハイドレータ１４の軸方向には単一または複数のブロックであるが、デハイドレータ１４の軸方向に垂直な断面では単一のブロックで構成される。そして、配列されたモレキュラーシーブ５１の両端は、モレキュラーシーブ５１側に凸形状の弾性を有する押さえ部材としての網体５２で押圧されている。この網体５２は、モレキュラーシーブ５１に着脱可能に取り付けられている略円形の支持板５３で支持されている。この支持板５３には複数の貫通孔５４が形成されている。なお、モレキュラーシーブ５１には多数の孔が開いており、冷媒はモレキュラーシーブ５１の内部を通って流れることができる。
【００２７】
また、モレキュラーシーブ５１は、デハイドレータ１４内であまり揺れ動かないように、図４（ｄ）に図示するようにデハイドレータ１４の軸方向に垂直な断面が略円形であるが、図４（ｆ）で図示するモレキュラーシーブ５６のように、断面の少なくとも一部が、デハイドレータ１４の内周面に対応した形状（例えば、円弧状）をしていれば良い。
【００２８】
この様に、モレキュラーシーブ５１，５６をブロック状とし、デハイドレータ１４の軸方向に垂直な断面では単一としたため、モレキュラーシーブ５１，５６同士がぶつかり合うことが減少し、モレキュラーシーブ５１，５６の損傷粉が発生し難くなる。したがって、冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒としてＣＯ２冷媒を採用し、それにともなって、キャピラリーチューブの径を小さくしたにも係わらず、キャピラリーチューブの詰まりを防止することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）実施例においては、コンプレッサは二段圧縮であるが、コンプレッサの形式や構造は適宜選択可能である。
【００３０】
（２）冷蔵庫の貯蔵室の形式、個数や配置は適宜変更可能である。たとえば、冷蔵室、冷凍室、氷温室、チルド、製氷室および野菜室などを適宜箇所に、適宜の個数配置することができる。
（３）弾性を具備する網体５２は必ずしも必要ではない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
デハイドレータのモレキュラーシーブを、デハイドレータの径方向の断面では単一のブロックにして、モレキュラーシーブ同士がぶつかり合って損傷することを防止している。そのため、モレキュラーシーブの損傷粉の発生が少なく、損傷粉が径の小さなキャピラリーチューブに詰まることを阻止することができる。したがって、ＣＯ２冷媒などのガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら放熱器で空冷されており、キャピラリーチューブをコンパクトにするために、キャピラリーチューブの径を小さくする必要がある冷蔵庫に適用することが最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は本発明における冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒回路図である。
【図２】図２は図１の冷凍サイクルの P-h線図である。
【図３】図３は冷蔵庫の概略の正面図である。
【図４】図４はデハイドレータの説明図で、（ａ）が実施例のデハイドレータの断面図、（ｂ）が従来のデハイドレータの断面図、（ｃ）が（ａ）のｃ−ｃ矢視の押さえ部材の平面図、（ｄ）が（ａ）のｄ−ｄ矢視のモレキュラーシーブの平面図、（ｅ）が（ａ）のｅ−ｅ矢視の支持板の平面図、（ｆ）がモレキュラーシーブの変形例の平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  冷蔵庫
２  断熱箱体（冷蔵庫本体）
６  第１蒸発器
７  第２蒸発器
１１  コンプレッサ
１３  放熱器
１４  デハイドレータ
２１  第１キャピラリーチューブ（膨張部）
３１  第２キャピラリーチューブ（膨張部）
４１  第３キャピラリーチューブ（膨張部）
４２  膨張弁（膨張部）
５１  モレキュラーシーブ
５２  網体
５６  モレキュラーシーブ
【図１】
2006064255.tif 000003
【図２】
2006064255.tif 000004
【図３】
2006064255.tif 000005
【図４】
2006064255.tif 000006