(57)【要約】【課題】  単一ループサイクルを構成して、最小限の費用でエネルギー効率を極大化し得る２個の蒸発器を有する冷蔵庫の冷凍装置を提供しようとする。【解決手段】  冷媒を圧縮させる圧縮機５１と、冷媒を凝縮させる凝縮器５３と、冷媒を第１圧力に減圧させる冷凍室用膨張手段５６と、冷媒を第２圧力に減圧させる冷蔵室用膨張手段５８と、前記冷凍室用膨張手段５６により膨張された冷媒を気化させて、冷凍室８に供給される空気を第１温度に冷却させる冷凍室用蒸発器６１と、前記冷蔵室用膨張手段５８により膨張された冷媒を気化させて、冷蔵室９に供給される空気を第２温度に冷却させる冷蔵室用蒸発器６３と、前記冷凍室用蒸発器６１及び冷凍室用蒸発器６３をそれぞれ経由した冷媒を混合して圧力を上昇させた後、前記圧縮機５１に供給するエゼクタ６５と、を包含して、２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置を構成する。【選択図】      図１
0003102651.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮させる圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮された冷媒を第１圧力に減圧させる冷凍室用膨張手段と、
前記凝縮器により凝縮された冷媒を第２圧力に減圧させる冷蔵室用膨張手段と、
前記冷凍室用膨張手段により膨張された冷媒を気化させて、冷凍室に供給される空気を第１温度に冷却させる冷凍室用蒸発器と、
前記冷蔵室用膨張手段により膨張された冷媒を気化させて、冷蔵室に供給される空気を第２温度に冷却させる冷蔵室用蒸発器と、
前記冷凍室用蒸発器を経由した冷媒と、前記冷凍室用蒸発器を経由した冷媒と、を混合して圧力を上昇させた後、前記圧縮機に供給するエゼクタと、を包含して構成されることを特徴とする２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置。
【請求項２】
前記冷凍室用膨張手段及び冷蔵室用膨張手段は、それぞれ電子膨張バルブにより構成されることを特徴とする請求項１記載の２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置。
【請求項３】
前記冷凍室用膨張手段及び冷蔵室用膨張手段は、それぞれ複数個の毛細管の組合せにより構成されることを特徴とする請求項１記載の２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷凍室用膨張手段は電子膨張バルブにより構成され、前記冷蔵室用膨張手段は複数個の毛細管の組合せにより構成されることを特徴とする請求項１記載の２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置。
【請求項５】
前記冷凍室用膨張手段は複数個の毛細管の組合せにより構成され、前記冷蔵室用膨張手段は電子膨張バルブにより構成されることを特徴とする請求項１記載の２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置。
【請求項６】
前記エゼクタと圧縮機間には予熱器が設けられることを特徴とする請求項１記載の２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置。
【請求項７】
前記予熱器では、前記エゼクタを経由した低温の冷媒と前記凝縮器を経由した高温の冷媒間の熱交換が行われることを特徴とする請求項６記載の２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置に係るもので、詳しくは、冷凍室用蒸発器を経由した冷媒と冷蔵室用蒸発器を経由した冷媒とがエゼクタを経由しながら混合されて圧力上昇された後、圧縮機に供給されることを特徴とする、２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫の冷凍装置においては、図５に示したように、冷媒を圧縮させて高温高圧の蒸気状態に変換させる圧縮機１と、該圧縮機１により高温高圧の蒸気状態となった冷媒を周囲の空気と熱交換させることによって高圧の液状態に凝縮させると同時に、前記周囲の空気の温度を上昇させる凝縮器２と、該凝縮器２により高圧の液状態となった冷媒を減圧させ、蒸発されやすい状態に変換させる膨張機構４と、前記膨張機構４を経由した冷媒を周囲の空気と熱交換させることによって低温低圧の蒸気状態に変換させると同時に、前記周囲の空気の温度を下降させる蒸発器５と、を包含して構成されていた。
【０００３】
ここで、前記圧縮機１及び凝縮器２は冷蔵庫の機械室（未図示）に収納され、前記凝縮器２の一方側には該凝縮器２を放熱させるための放熱ファン３と、該放熱ファン３に動力を供給するモータ７と、がそれぞれ装着されていた。
又、前記蒸発器５は、冷蔵庫の冷凍室８の後方側に装着されて前記冷凍室８及び冷蔵室９に冷気を供給し、前記蒸発器５の一方側には該蒸発器５を吸熱させるための冷凍ファン６と、該冷凍ファン６に動力を供給するモータ１０と、がそれぞれ装着されていた。
【０００４】
以下、このように構成された従来の冷蔵庫の冷凍装置の動作に対し、図６に基づいて説明する。
先ず、圧縮機１に流入された低温低圧状態ａの冷媒は、前記圧縮機１により圧縮されて高温高圧の蒸気状態ｂに変化されて凝縮器２に吸入され、該凝縮器２は熱を放出して前記高温高圧の冷媒を常温高圧の液状態ｃまたはｃｆに変化させる。
次いで、前記凝縮器２により凝縮された常温高圧の冷媒は膨張機構４を経由しながらその一部が減圧され、等エンタルピー的に膨張されて、液体と気体とが混合された２相状態ｄになる。
【０００５】
次いで、蒸発器５に吸入された前記２相状態の冷媒ｄは完全に気化されて低温低圧状態ａまたはａｇに変化され、この過程で回りの熱を奪って周囲を冷却させる。
次いで、前記蒸発器５により冷却された空気が冷気ダクト（未図示）及び流量調節器（未図示）を経由して冷凍室８及び冷蔵室９にそれぞれ流入されるため、それら冷凍室８及び冷蔵室９はそれぞれ−１８℃及び−４℃と一定した温度を維持することができる。
【０００６】
併し、このような従来の冷蔵庫の冷凍装置においては、冷凍室の後方側に設置された１個の蒸発器のみを使用して冷凍室及び冷蔵室を相互異なる温度で冷却させるため、前記蒸発器における冷媒の蒸発圧力を冷蔵室の温度よりも低い冷凍室の飽和温度に該当する圧力に合わせる必要があるため、蒸発器と凝縮器間の圧力差が大きくなり、圧縮機が過負荷状態になって、冷蔵庫のエネルギー効率が低下するという不都合な点があった。
【０００７】
且つ、従来の冷蔵庫の冷凍装置においては、前記蒸発器により冷却された空気を冷凍室及び冷蔵室に分配して供給する過程で、それら冷凍室及び冷蔵室の空気が相互混合されるため、冷蔵室の水分及び食品の臭いが冷凍室に流入されて、冷蔵庫内部の快適性が低下するという不都合な点があった。
【０００８】
また、従来の冷蔵庫の冷凍装置においては、冷蔵室から流入された水分が非常に温度の低い蒸発器の表面で霜層を形成するため、前記蒸発器の熱伝達効率が低下されると共に、前記蒸発器を経由する風量を減少させるという不都合な点があった。
【０００９】
更に、従来の冷蔵庫の冷凍装置においては、上述したように蒸発器の表面に形成される霜層を除去するために、通常、電気ヒータを使用する除霜装置を備えるため、該電気ヒータの電力消費量が冷蔵庫全体の電力消費量の約５〜１０％程度を占めるため、装置効率が低下するという不都合な点があった。
以上のような問題点を解決するための方案として、２個の蒸発器を備えた冷凍装置が開発され、その代表的な例としては、２重ループサイクル及び単一ループサイクルが挙げられていた。
【００１０】
然るに、前記２重ループサイクルにおいては、相互に異なる蒸発温度を有する２個の独立的冷凍装置により構成されたもので、冷蔵室のサイクルにおいて、高い蒸発圧力が発生して凝縮器との圧力差が減少して、圧縮機の負荷が著しく減少するため、エネルギー効率の面では有利であるが、前記圧縮機及び蒸発器をそれぞれ２個ずつ使用する必要があるため、装置の製造単価が上昇して効用性が低下するという不都合な点があった。
【００１１】
また、ローレンツーモイツナーサイクル（Ｌｏｒｅｎｔ−Ｍｅｕｔｚｎｅｒ  ｃｙｃｌｅ）として代表される単一ループサイクルにおいては、１個の圧縮機及び２個の蒸発器を使用するもので、１個の蒸発器を追加設ければ済むため、製造単価の増加による効用性低下の問題は解決できるものの、混合冷媒のみに適用可能であるため、使用可能な混合冷媒を開発した後、該混合冷媒を低廉に普及する必要があるという先決課題を有するという不都合な点がった。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【００１２】
本考案は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、冷凍室用蒸発器を経由した冷媒と冷蔵室用蒸発器を経由した冷媒とを混合し、圧力を上昇させた後、圧縮機に供給することによって、混合冷媒だけではなく純粋冷媒にも適用可能な単一ループサイクルを構成して、最小限の費用でエネルギー効率を極大化し得る２個の蒸発器を有する冷蔵庫の冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的を達成するため、本考案に係る２個の蒸発器を備える冷蔵庫の冷凍装置においては、冷媒を圧縮させる圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器により凝縮された冷媒を第１圧力に減圧させる冷凍室用膨張手段と、前記凝縮器により凝縮された冷媒を第２圧力に減圧させる冷蔵室用膨張手段と、前記冷凍室用膨張手段により膨張された冷媒を気化させて、冷凍室に供給される空気を第１温度に冷却させる冷凍室用蒸発器と、前記冷蔵室用膨張手段により膨張された冷媒を気化させて、冷蔵室に供給される空気を第２温度に冷却させる冷蔵室用蒸発器と、前記冷凍室用蒸発器を経由した冷媒と、前記冷凍室用蒸発器を経由した冷媒とを混合して圧力を上昇させた後、前記圧縮機に供給するエゼクタと、を包含して構成されている。
【考案の効果】
【００１４】
以下に説明するように、本考案に係る２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置においては、冷凍室用蒸発器を経由した冷媒と、冷蔵室用蒸発器を経由した冷媒と、をエゼクタにより混合させ、圧力を上昇させた後、圧縮機に供給するようになっているため、純粋冷媒に適用可能な単一ループサイクルを構成して、最小限の製造コストでエネルギー効率を極大化し得るという効果がある。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本考案の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
本考案に係る２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置の第１実施形態においては、図１に示したように、冷媒を圧縮させる圧縮機５１と、該圧縮機５１により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器５３と、該凝縮器５３により凝縮された冷媒を第１圧力に減圧させる冷凍室用膨張手段５６と、前記凝縮器５３により凝縮された冷媒を第２圧力に減圧させる冷蔵室用膨張手段５８と、前記冷凍室用膨張手段５６により膨張された冷媒を気化させて、冷凍室８に供給される空気を第１温度に冷却させる冷凍室用蒸発器６１と、前記冷蔵室用膨張手段５８により膨張された冷媒を気化させて、冷蔵室９に供給される空気を第２温度に冷却させる冷蔵室用蒸発器６３と、前記冷凍室用蒸発器６１を経由した冷媒と前記冷凍室用蒸発器６３を経由した冷媒とを混合して圧力を上昇させた後、前記圧縮機５１に供給するエゼクタ６５と、を包含して構成されている。
【００１６】
ここで、前記冷凍室用膨張手段５６及び冷蔵室用膨張手段５８は、それぞれ電子膨張バルブ５７、５９により構成されて、前記凝縮器５３から前記冷凍室用蒸発器６１及び冷蔵室用蒸発器６３にそれぞれ移動する各冷媒の流量を調節し得るようになっている。
一方、前記凝縮器５３の一方側には該凝縮器５３を放熱させるための放熱ファン（未図示）が設けられ、前記冷凍室用蒸発器６１及び冷蔵室用蒸発器６３の一方側にはそれら蒸発器６１、６３を吸熱させるための吸熱ファン（未図示）がそれぞれ設けられ、前記放熱ファン及び吸熱ファンには動力を供給するモータ（未図示）がそれぞれ連結設置されていた。
【００１７】
図中、未説明符号５２は、前記圧縮機５１と凝縮器５３間に設置されて、前記凝縮器５３に冷媒のみが流入されるように冷媒からオイルを分離させるオイル分離器を示したもので、未説明符号５４及び５５は、前記凝縮器５３の冷媒出口側に設置されて、冷媒中に包含された水分を除去するドライヤーと、前記冷凍室８及び冷蔵室９の負荷によって冷媒の流量を調節する受液器と、をそれぞれ示したものである。
【００１８】
且つ、未説明符号６８及び６９は、前記圧縮機５１の冷媒入口側に設置されて、前記圧縮機５１に気体状態の冷媒のみが吸入されるように気体状態の冷媒と液体状態の冷媒とを分離するアキュムレータと、前記冷媒中に包含された不純物を除去するストレーナと、をそれぞれ示したものである。
【００１９】
以下、このように構成された本考案に係る２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置の動作に対し、図２に基づいて説明する。
先ず、圧縮機５１に流入された低温低圧状態ａの冷媒は、前記圧縮機５１により圧縮されて高温高圧の蒸気状態ｂに変化されて凝縮器５３に吸入され、該凝縮器５３は熱を放出して前記高温高圧の冷媒を常温高圧の液状態ｃに変化させる。
【００２０】
次いで、前記凝縮器５３を経由した常温高圧の冷媒は、冷凍室８及び冷蔵室９に設定された負荷により量が決定されて、冷凍室用膨張手段５６及び冷蔵室用膨張手段５８にそれぞれ移動され、それら冷凍室用膨張手段５６及び冷蔵室用膨張手段５８は、前記冷凍室８及び冷蔵室９の負荷に応じて冷凍室用蒸発器６１及び冷蔵室用蒸発器６３に適量の冷媒が供給されるように冷媒の流量を決定する。
【００２１】
次いで、前記冷凍室用膨張手段５６を経由した冷媒は第１圧力を有した状態ｄ１に減圧され、前記冷蔵室用膨張手段５８を経由した冷媒は第２圧力を有した状態ｄ２に減圧され、それら冷媒ｄ１、ｄ２はそれぞれ前記冷凍室用膨張手段５６及び冷蔵室用膨張手段５８を経由しながら等エンタルピー的に膨張されて、液体と気体とが混合された２相状態になる。
【００２２】
次いで、このように前記冷凍室用膨張手段５６を経由した冷媒及び冷蔵室用膨張手段５８を経由した冷媒は、前記冷凍室用蒸発器６１及び冷蔵室用蒸発器６３にそれぞれ流入された後、完全に気化されて、相互異なる温度及び圧力を有する低温低圧状態ｅ１、ｅ２にそれぞれ変化され、この過程で回りの熱を奪って周囲の空気を第１温度及び第２温度に冷却させる。
【００２３】
このように前記冷凍室用蒸発器６１及び冷蔵室用蒸発器６３により前記冷凍室８及び冷蔵室９に設定された温度に冷却された空気は、冷気ダクト（未図示）及び流量調節器（未図示）を経由してそれぞれ前記冷凍室８及び冷蔵室９に供給される。
【００２４】
このとき、前記冷凍室用蒸発器６１により冷却されて前記冷凍室８に供給される冷気と、前記冷蔵室用蒸発器６３により冷却されて前記冷蔵室９に供給される冷気と、の流路は互いに完全に分離されて、それら冷凍室８の冷気と冷蔵室９の冷気とが混合されることを防止する。
【００２５】
次いで、前記冷凍室用蒸発器６１及び冷蔵室用蒸発器６３を経由しながら低温低圧の気体状態になった冷媒は、エゼクタ６５に流入されて相互混合されて圧力が上昇され、このようにエゼクタ６５により加圧された冷媒は再び前記圧縮機５１に吸入されて上述した過程を反復して行う。
【００２６】
そして、本考案に係る２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置の第２実施形態においては、図３に示したように、前記冷凍室用膨張手段５６及び冷蔵室用膨張手段５８が、複数個の毛細管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５９ａ、５９ｂ、５９ｃの組合せにより構成されることを特徴とする。図３では、毛細管の個数を各膨張手段毎に３個ずつに示しているが、その数は多様に変化することができる。
【００２７】
このように前記各毛細管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５９ａ、５９ｂ、５９ｃの組合せからなる前記各膨張手段５６、５８は、前記冷凍室８及び冷蔵室９に設定されてあるそれぞれの負荷によって冷媒の流路を変更し得るように、各毛細管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５９ａ、５９ｂ、５９ｃが相互分岐されており、本考案の変更例においては、前記各毛細管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５９ａ、５９ｂ、５９ｃの代わりにオリフィスを使用することもできる。
【００２８】
即ち、本考案の第２実施形態においては、複数個の毛細管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５９ａ、５９ｂ、５９ｃの組合せからなる各膨張手段５６、５８は、前記各毛細管５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５９ａ、５９ｂ、５９ｃが相互分岐しているため、前記冷凍室８及び冷蔵室９の負荷に応じて冷媒の流路を変更することができる。
【００２９】
且つ、本考案に係る２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置の第３実施形態においては、図４に示したように、冷媒を加熱する予熱器６７を前記エゼクタ６５と圧縮機５１間に設置して、該圧縮機５１に冷媒が吸入される以前に冷媒の温度を上昇させるようにしてある。
ここで、前記予熱器６７は、前記エゼクタ６５を経由した低温の冷媒と前記凝縮器５３を経由した高温の冷媒とを互いに熱交換させて、前記エゼクタ６５を経由した冷媒を加熱させるようになっている。
【００３０】
このように前記予熱器６７により前記凝縮器５３を経由した冷媒と前記エゼクタ６５を経由した冷媒とが互いに熱交換されると、前記凝縮器５３を経由した冷媒は過冷状態になって前記各膨張手段５６、５８に流入され、前記エゼクタ６５を経由した冷媒は過熱状態になって前記圧縮機５１に流入されるため、前記予熱器６７は冷凍装置のエネルギー効率を大幅に向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本考案に係る２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置の第１実施形態を示した概略構成図である。
【図２】本考案に係る２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置における冷凍サイクルの圧力−エンタルピー線度を示したグラフである。
【図３】本考案に係る２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置の第２実施形態を示した概略構成図である。
【図４】本考案に係る２個の蒸発器を備えた冷蔵庫の冷凍装置の第３実施形態を示した概略構成図である。
【図５】従来の冷蔵庫の冷凍装置を示した概略構成図である。
【図６】従来の冷蔵庫の冷凍装置における冷凍サイクルの圧力−エンタルピー線度を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
５１…圧縮機
５３…凝縮器
５６…冷凍室用膨張手段
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ…毛細管
５８…冷蔵室用膨張手段
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ…毛細管
６１…冷凍室用蒸発器
６３…冷蔵室用蒸発器
６５…エゼクタ
６７…予熱器
【図１】
0003102651.tif 000003
【図２】
0003102651.tif 000004
【図３】
0003102651.tif 000005
【図４】
0003102651.tif 000006
【図５】
0003102651.tif 000007
【図６】
0003102651.tif 000008