(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる温度の複数の貯蔵室を有し、冷蔵庫の消費電力を低減するとともに、コストの安い低冷凍能力の蓄冷型冷凍機で、寿命の長い冷蔵庫を提供すること。【解決手段】第１通路内に配設され、作動流体を第１通路内に送風する送風機と、第１通路と連通する第１及び第２貯蔵室と、第１通路内の送風機の下流側に配設され、送風機により送風された作動流体を、第１貯蔵室のみ、第２貯蔵室のみ並びに第１、第２貯蔵室の双方の何れかへの流入を許容する第１ダンパと、作動流体が第１貯蔵室及び／又は第２貯蔵室から第１通路の送風機の上流側への戻りを許容する第２通路と、送風手段の上流側に位置するように、第２通路の内部に流体的に並列となるように且つ送風手段よりも台数を多く配設され、作動流体が通過するときに作動流体を冷却する複数の冷却手段と、流体が複数冷却手段の内の少なくとも１つを通過することを許容する第２ダンパとを備えた冷蔵庫。【選択図】図１
2008298332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通路と、
前記第１通路内に配設され、作動流体を前記第１通路内に送風する送風機と、
前記第１通路と連通する第１貯蔵室及び第２貯蔵室と、
前記第１通路内の前記送風機の下流側に配設され、前記送風機により送風された作動流体を、前記第１貯蔵室のみ、前記第２貯蔵室のみ並びに前記第１貯蔵室及び前記第２貯蔵室の双方の何れかへの流入を許容する第１ダンパと、
前記作動流体が前記第１貯蔵室及び／又は前記第２貯蔵室から前記第１通路の前記送風機の上流側への戻りを許容する第２通路と、
前記送風手段の上流側に位置するように、前記第２通路の内部に流体的に並列となるように且つ前記送風手段よりも台数を多く配設され、前記作動流体が通過するときに前記作動流体を冷却する複数の冷却手段と、
前記流体が前記複数冷却手段の内の少なくとも１つを通過することを許容する第２ダンパとを備えた、冷蔵庫。
【請求項２】
前記貯蔵室は温度センサを備え、前記温度センサからの信号で前記第１ダンパと前記第２ダンパとを制御すること、を特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記蓄冷型冷凍機の所定の運転時間で、前記第１ダンパと前記第２ダンパとを制御すること、を特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記第２ダンパは１台で構成されること、を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
複数の前記蓄冷型冷凍機のそれぞれは、同じ前記蓄冷型冷凍機であること、を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリング冷凍機、あるいはパルス管冷凍機などの蓄冷器を使って冷凍を発生する蓄冷型冷凍機によって冷却される冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の蓄冷型冷凍機よって冷却される冷蔵庫として、複数の冷却室と、スターリングサイクルにより冷却を行う冷却器を備えたスターリングクーラーと、スターリングクーラーと冷却室とを連通する作動流体通路と、作動流体通路に配されて冷却室のそれぞれへの作動流体の流量を調整する作動流体調整用ダンパとを備えた冷蔵庫であって、各冷却器に設けられるダクトは連通しており、スターリングクーラーは、それぞれ異なる冷凍能力を有し、個別に作動、停止することにより冷却量を調整して冷却室を冷却するスターリング冷蔵庫が開示されている。また、複数の冷却室と、逆スターリングサイクルにより冷却を行う冷却器を備えた冷却室と同数のスターリングクーラーと、スターリングクーラーと冷却室とを連通する作動流体通路と、作動流体通路に配されて冷却室のそれぞれへの作動流体の流量を調整する作動流体調整用ダンパとを備えた冷蔵庫であって、互いに独立したスターリングクーラーで各々の冷却室の冷却を行うスターリング冷蔵庫が開示されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
また、スターリング冷凍機に備えられた冷却器に相当する蒸発器を備えた従来技術の蒸気圧縮式冷凍機によって冷却される冷蔵庫として、低圧容器型である圧縮機と、凝縮器と、流路制御手段と、第一の減圧手段と、第一の蒸発器と、第二の蒸発器と、第一の蒸発器近傍に第一のファンと、第二の蒸発器近傍に第二のファンとを備え、圧縮機と凝縮器と第一の減圧手段と第一の蒸発器とで閉ループを形成するとともに、第一の減圧手段と第一の蒸発器に並列となるように第二の減圧手段と第二の蒸発器とを接続し、第一の減圧手段と第二の減圧手段の入口側に配列した流路制御手段により第一の蒸発器と第二の蒸発器とを切り替えて冷媒回路を構成し、冷媒回路に封入される冷媒を可燃性冷媒とするとともに、第一の蒸発器を高温側の蒸発器、第二の蒸発器を低温側の蒸発器として、圧縮機の停止中は流路制御手段により第二の蒸発器への冷媒回路を閉止する冷蔵庫が開示されている（例えば特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２０００−１３０８７５号公報
【特許文献２】特開２００６−１２５８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のスターリング冷蔵庫は、各冷却器に設けられるダクトが互いに連通しており、スターリングクーラーは、それぞれ異なる冷凍能力を有し、個別に作動、停止することにより冷却力を調整して冷却室を冷却している。この場合、冷却力調整のため、一方のスターリングクーラーを停止すると、他方の作動中のスターリングクーラーは、停止中のスターリングクーラーの常温から侵入する侵入熱を吸熱することで、作動中のスターリングクーラーの熱負荷が増大し、熱負荷増大の対応で例えば冷媒の圧力を高めると作動中のスターリングクーラーの消費電力が増大する問題がある。
【０００５】
上記の同じ特許文献１のスターリング冷蔵庫は、冷却室が互いに独立しており、また各冷却室を冷却するスターリングクーラーもそれぞれ独立している。従って、冷却しなければならない貯蔵物がある特定の冷却室に集中した場合、他の冷却室用のスターリングクーラーが利用できず、その冷却室を冷却するスターリングクーラーはその冷却量に対応できる冷凍能力を持たけなければならい。従って、各々のスターリングクーラーは、それぞれ大きな冷凍能力を持たなければならない問題がある。
【０００６】
また、各蓄冷型冷凍機のコールドヘッドの温度はそれぞれ異なり、各蓄冷型冷凍機の累積運転時間の運転負荷もそれぞれ異なるので、各蓄冷型冷凍機の寿命が異なり、冷蔵庫の寿命は、一番短い蓄冷型冷凍機の寿命で決まる問題がある。
【０００７】
また、特許文献２の蒸気圧縮式冷凍機により冷却される冷蔵庫は、異なる温度の冷蔵室の庫内にそれぞれ蒸発器を備え、それぞれの蒸発器近傍にファンが配設される。従って、蒸発器の台数、即ち、冷蔵室の室数と同じ台数のファンが必要となる。このため、各ファンのモータが発生する熱（銅損、鉄損、ヒステリヒス損による発熱）が、各冷却室に流入する作動流体に侵入して、各冷却室における作動流体の冷却量が低下し、この熱侵入量分、蒸気圧縮式冷凍機の熱負荷が増大し、熱負荷の対応で例えば圧縮機の回転数を高くすると、圧縮機の消費電力が増大する問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、消費電力を低減し、コストの安い低冷凍能力の蓄冷型冷凍機で冷蔵庫の構成が可能で、しかも寿命の長い冷蔵庫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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
第１通路と、
前記第１通路内に配設され、作動流体を前記第１通路内に送風する送風機と、
前記第１通路と連通する第１貯蔵室及び第２貯蔵室と、
前記第１通路内の前記送風機の下流側に配設され、前記送風機により送風された作動流体を、前記第１貯蔵室のみ、前記第２貯蔵室のみ並びに前記第１貯蔵室及び前記第２貯蔵室の双方の何れかへの流入を許容する第１ダンパと、
前記作動流体が前記第１貯蔵室及び／又は前記第２貯蔵室から前記第１通路の前記送風機の上流側への戻りを許容する第２通路と、
前記送風手段の上流側に位置するように、前記第２通路の内部に流体的に並列となるように且つ前記送風手段よりも台数を多く配設され、前記作動流体が通過するときに前記作動流体を冷却する複数の冷却手段と、
前記流体が前記複数冷却手段の内の少なくとも１つを通過することを許容する第２ダンパとを備えた、冷蔵庫を構成したものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、貯蔵室は温度センサを備え、温度センサからの信号で第１ダンパと第２ダンパとを制御する。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、蓄冷型冷凍機の所定の運転時間で、第１ダンパと第２ダンパとを制御する。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、第２ダンパは１台で構成される。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、複数の蓄冷型冷凍機のそれぞれは、同じ蓄冷型冷凍機である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明では、送風手段により、作動流体が第１貯蔵室と第２貯蔵室との間で循環する。しかして、作動流体は、複数の冷却手段の全て若しくは少なくとも１つにより冷却されるので、機が、各々の貯蔵室の流入口より上流側の送り風路に１台配設さるので、各々の冷却器から送り風路を通って、各貯蔵室へ流入する作動流体は、送風機を通過する。従って、冷蔵庫は蓄冷型冷凍機に備えた冷却器が複数台配設しているが、従来のように各冷却器にごとに送風機を備える必要はなく、その分、送風機のモータからの侵入熱が減少して蓄冷型冷凍機の熱負荷が低減され、また送風機の台数減少分、消費電力も減少する。よって従来技術より冷凍機と送風機の消費電力が減少するため、冷蔵庫の消費電力を低減できる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明では、各貯蔵室の温度を温度センサで検出し、温度センサからの信号により第１ダンパと第２ダンパとを制御して、各貯蔵室を冷却することで、各貯蔵室の熱負荷に対応した冷却ができ、冷凍機の消費電力を低減すること、冷凍機の寿命を伸ばすこと、短時間で冷却することが可能になる。
【００１６】
また、各々の貯蔵室のうち、いずれかの貯蔵室の庫内温度が設定温度より高い場合、温度センサからの検知信号により第２ダンパと、第１ダンパとを制御して複数の蓄冷型冷凍機で冷却すべき貯蔵室を集中して冷却することで、従来技術の１貯蔵室／１冷凍機の場合より、各蓄冷型冷凍機の冷凍能力を低くでき、小型にできる。従って、冷蔵庫は、従来技術の１貯蔵室／１冷凍機の場合よりコストの安い低冷凍能力の蓄冷型冷凍機で構成することが可能になる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明では、蓄冷型冷凍機の運転時間が所定の時間経過ごとに、第１ダンパと第２ダンパとを切替えることで、蓄冷型冷凍機の冷却すべき貯蔵室の割り当てが替り、各蓄冷型冷凍機の運転負荷バランスが揃い、従来技術の１貯蔵室／１冷凍機の場合より、各蓄冷型冷凍機の寿命を長く揃えることができ、寿命の長い冷蔵庫を提供することが可能になる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明では、複数の冷却器に１台の第２ダンパを配設して複数の冷却器で冷却される作動流体の流れを制御することで、第２ダンパの台数を減らすことができ、第２ダンパを駆動する電力が少なくなり、冷蔵庫の消費電力が低減でき、さらには、冷蔵庫の信頼性が向上するとともにコストも安くなる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明では、複数の蓄冷型冷凍機が、それぞれ同じ蓄冷型冷凍機であることから、共通化が図られて蓄冷型冷凍機のコストが安くなる。また、蓄冷型冷凍機の運転負荷バランスが揃い、蓄冷型冷凍機の寿命も伸び、従来技術より冷蔵庫の寿命が伸び、且つ安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
以下に本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係わる実施形態１の冷蔵庫の扉を開き、庫内を見た図である。図２、図３は、それぞれ図１のＡ−Ａ断面図とＢ−Ｂ断面図である。図１に示すように、冷蔵庫１は、庫内温度の異なる貯蔵室２ｂと、貯蔵室２ｂの上部に設けられる貯蔵室２ａと、各貯蔵室２ａ、２ｂの扉１１ａと、１１ｂ（図２に図示）とを備える。貯蔵室２ａの奥面上部中央に流入口８ａが設けられ、流入口８ａは送りダクト８（送り風路）の一端に連通し、作動流体はそれぞれ送りダクト８から流入口８ａを通過して貯蔵室２ａ流入する。貯蔵室２ｂの奥面上部中央にも流入口８ｂが設けられ、流入口８ｂは送りダクト８の途中に連通し、作動流体はそれぞれ送りダクト８から流入口８ｂを通過して貯蔵室２ｂに流入する。貯蔵室２ａと貯蔵室２ｂとは、１本の送りダクト８を共有する。
【００２２】
貯蔵室２ａの奥面下部の左右に流出口９ａと流出口１０ａがそれぞれ設けられ、流出口９ａと流出口１０ａはそれぞれ戻りダクト９（戻り風路）の一端と、戻りダクト１０（戻り風路）の一端とに連通し、作動流体は貯蔵室２ａからそれぞれ流出口９ａ、流出口１０ａを通過して戻りダクト９、戻りダクト１０へ流出する。貯蔵室２ｂの奥面下部の左右にも、作動流体が流出する流出口９ｂと流出口１０ｂがそれぞれ設けられ、流出口９ｂと流出口１０ｂはそれぞれ戻りダクト９の途中、戻りダクト１０の途中とに連通し、作動流体は貯蔵室２ｂからそれぞれ流出口９ｂ、流出口１０ｂを通過して戻りダクト９、戻りダクト１０へ流出する。
【００２３】
戻りダクト９の下流側の端部９ｃ（図３）と、送りダクト８の上流側の合流位置８ｃ（図１）との間に冷却器４ａが配設される。同様に、戻りダクト１０の下流側の端部１０ｃ（図３）と、送りダクト８の上流側の合流位置８ｄ（図１）との間に冷却器４ｂが設けられ、冷却器４ａと冷却器４ｂとは互いに並列に配設される。
【００２４】
冷却器４ａから流れる作動流体と冷却器４ｂから流れる作動流体が合流する合流位置８ｃ、８ｄと、両方の流入口８ａ、８ｂより上流側との間の送り風路８に作動流体を圧送する送風機６が配設される。
【００２５】
図１、図２に示すように、冷蔵庫１の下部中央の背面側にスターリング冷凍機の蓄冷器を使った蓄冷型冷凍機３ａと蓄冷型冷凍機３ｂが設けられ、蓄冷型冷凍機３ａのコールドヘッド３ｃと蓄冷型冷凍機３ｂのコールドヘッド３ｄに、それぞれ作動流体を冷却する冷却器４ａと冷却器４ｂとが備えられる。また、コールドヘッド３ｃ、３ｄを形成するそれぞれの外周面にフィン等を設けて冷却器４ａ、４ｂにしてもよい。
【００２６】
合流位置８ｃ、８ｄにＶ字形状の１台の第２ダンパ５ｂが配設される。第２ダンパ５ｂは、それぞれ冷却器４ａ、４ｂで冷却される作動流体のそれぞれの流れを制御する。第２ダンパ５ｂは、合流位置８ｃを閉じると合流位置８ｄ（冷却器４ｂ側の流路）開く状態と、合流位置８ｄを閉じると合流位置８ｃ（冷却器４ａ側の流路）を開く状態と、合流位置８ｃ、８ｄをともに半開にする中立位置状態と、合流位置８ｃをＸ％開くと合流位置８ｄを（１００−Ｘ）％開く状態とにすることができる。
【００２７】
尚、第２ダンパは、流出口９ａ、９ｂの下流側と送風機６の上流側との間に冷却器４ａに対して直列に１台配設し、同様に流出口１０ａ、１０ｂの下流側と送風機６の上流側との間に冷却器４ｂに対して直列に１台配設しても良い。
【００２８】
送りダクト８の流入口８ｂに第１ダンパ５ａが配設される。第１ダンパ５ａは、流入口８ａに流れる作動流体の流れと、流入口８ｂに流れる作動流体の流れとを制御する。即ち、第１ダンパ５ａは、流入口８ｂ側の流路を閉じると流入口８ａ側の流路を開く状態（図２の太い一点鎖線）と、流入口８ｂ側の流路を開くと流入口８ａ側の流路を閉じる状態（図２の太い破線）と、流入口８ｂ側の流路と流入口８ａ側の流路をともに半開にする状態（図２の太い実線）と、流入口８ｂ側の流路面積をＸ％分開すると流入口８ａ側の流路面積を（１００−Ｘ）％開にする状態とにすることができる。また、第１ダンパ５ａは、流入口８ａと流入口８ｂとにそれぞれ配設してもよい。
【００２９】
図１に示すように、庫内温度を検出する温度センサ７ａと温度センサ７ｂとが、それぞれ貯蔵室２ａの流入口８ａ近傍と貯蔵室２ｂの流入口８ｂ近傍とに配備され、温度センサ７ａ、７ｂの検出信号は制御装置２０に入力され、制御装置２０は各貯蔵室２ａ、２ｂの温度と温度の時間変化計測、冷凍機の運転時間を計測する。制御装置２０には、各貯蔵室２ａ、２ｂに適した各蓄冷型冷凍機の運転条件である供給電流値と振動数（回転数）のデータが事前にメモリされる。前述の測定結果やメモリされたデータから、制御装置２０は第１ダンパ５ａの切替え、開閉、開度調整の制御、第２ダンパ５ｂの切替え、開閉、開度調整の制御、送風機６の運転、蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂの運転および制御とを行う。
【００３０】
次に、本発明に係わる実施形態１の作用と効果について説明する。以下に述べる作用は、制御装置２０のもとで、以下の作動が行われる。
【００３１】
送風機６は、第２ダンパ５ｂが配設される位置、即ち、送りダクト８の合流位置８ｃ、８ｄと、流入口８ａ、８ｂの両流入口より上流側との間に位置する送りダクト８に設けられているので、冷却器４ａ、４ｂで冷却され、送りダクト８に流入する作動流体は、送風機６を通過する。従って、冷蔵庫１には蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂが２台設けられているが、送風機６は１台備えればよく、従来のようにそれぞれの冷却器（又は蓄冷型冷凍機）にそれぞれ送風機を備える必要はなく、その分、送風機のモータからの侵入熱が少なくすることができ、蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂの熱負荷は従来技術より低くなり、蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂと送風機６の消費電力は少なくなり、その結果、冷蔵庫１の消費電力を低減できる。
【００３２】
第２ダンパ５ｂは、流出口９ａ、９ｂより下流側と、送風機６より上流側との間に冷却器４ａ、冷却器４ｂのそれぞれに対し直列に配設することで、蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂのうち、いずれかが停止した場合、例えば、蓄冷型冷凍機３ｂが停止したとしても、停止中の蓄冷型冷凍機３ｂ側の第２ダンパ５ｂを閉じると、運転中の蓄冷型冷凍機３ａ側の第２ダンパ５ｂが開かれて、冷却器４ｂの暖まった作動流体は送りダクト８に流入しないことから、運転中の蓄冷型冷凍機３ａは停止中の蓄冷型冷凍機３ｂが熱負荷にはならない。従って、従来技術のような停止中の蓄冷型冷凍機の侵入熱負荷はなく、その分、蓄冷型冷凍機の消費電力を低減することができる。
【００３３】
（２台以上の蓄冷型冷凍機で一つの貯蔵室を冷却する場合について）
一方の貯蔵室、例えば貯蔵室２ａに冷却すべき貯蔵物が多量に貯蔵され、貯蔵室２ａの時間に対する温度変化が所定値を越えると、温度センサ７ａからの信号で制御装置２０は第２ダンパ５ｂを中立位置にし、第１ダンパ５ａを流入口８ｂが閉位置、即ち、送りダクト８の流入口８ａに通じる流路を開位置にする。冷却器３ａ、３ｂで冷却された作動流体は、送りダクト８を通って貯蔵室２ａに流入し、貯蔵物を冷却して戻りダクト９、１０を通って冷却器３ａ、３ｂに戻り、再び循環を繰り返して貯蔵室２ａを所定の温度にし冷却を終了する。この場合、蓄冷型冷凍機３ａと蓄冷型冷凍機３ｂの２台で、貯蔵室２ａを冷却するので、従来技術のように１貯蔵室／１冷凍機の場合の冷凍能力と比較すると、蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂの冷凍能力は半分の冷凍能力でよく、蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂは小型になり、冷蔵庫はコストの安い低冷凍能力の蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂで構成することができる。
【００３４】
（複数の蓄冷型冷凍機の寿命を揃えて冷蔵庫の寿命を伸ばす運転について）
蓄冷型冷凍機３ａは、例えば庫内温度が−５５℃の貯蔵室２ａの冷却を担い、蓄冷型冷凍機３ｂは、庫内温度が−３０℃の貯蔵室２ｂの冷却を担う。冷凍機にとって運転負荷の大きい貯蔵室２ａは蓄冷型冷凍機３ａで冷却されており、所定の運転時間に達すると、所定の時間経過後も引続き貯蔵室２ａを冷却しなければならない場合は、第１ダンパ５ａは現状状態が維持され、第２ダンパ５ｂは送りダクト８の合流位置８ｃの開状態の流路を閉じて、送りダクト８の合流位置８ｄの流路を開き、蓄冷型冷凍機３ｂで貯蔵室２ａを冷却する。所定の時間経過後、貯蔵室２ａから貯蔵室２ｂに冷却を替えなければならない場合は、第２ダンパ５ｂを現状状態のまま維持し、第１ダンパ５ａは流入口８ａに通じる送りダクト８の流路を閉じ、流入口８ｂを開き、蓄冷型冷凍機３ａで運転負荷の小さい貯蔵室２ｂを冷却する。いずれの場合も、所定の運転時間経過前は蓄冷型冷凍機３ａが運転負荷の大きい貯蔵室２ａの冷却を担い、蓄冷型冷凍機３ｂが運転負荷の小さい貯蔵室２ｂの冷却を担うが、所定の運転時間経過後は蓄冷型冷凍機３ａが運転負荷の小さい貯蔵室２ｂの冷却を担い、蓄冷型冷凍機３ｂが運転負荷の大きい貯蔵室２ａの冷却を担う。このように運転時間が所定の時間経過ごとに第１ダンパ５ａと第２ダンパ５ｂを切替えて、各蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂの冷却すべき貯蔵室２ａ、２ｂを替えることで、蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂの運転負荷バランスする。また各蓄冷冷凍機３ａ、３ｂとも作動冷媒のガス温に起因する摺動部の摩耗の進行と作動冷媒のガス汚染の進行が揃うので、各蓄冷冷凍機３ａ、３ｂの寿命が揃う。従って、従来技術の１貯蔵室／１冷凍機製の冷蔵庫より、冷蔵庫の寿命を伸ばすことが可能になる。
【００３５】
尚、上記の第１ダンパ５ａ、第２ダンパ５ｂの切替えは、制御装置２０により冷凍機の所定の運転時間を計測して行っていたが、タイマー等で予め第１ダンパ５ａ、第２ダンパ５ｂを切替る所定時間を設定して行ってもよい。
【００３６】
（第１ダクトおよび第２ダクトについて）
冷却器４ａに配設する１台の第２ダンパ５ｂで、冷却器４ａを流れる作動流体の流れと、冷却器４ａに隣設する冷却器４ｂを流れる作動流体の流れを連動して制御することで、各冷却器４ａと４ｂの各々に第２ダンパを配置する場合と比較して、第２ダンパの数を１台減らすことができ、第２ダンパを駆動する電力も１台分少なくなり、冷蔵庫の消費電力を低減できる。また、第２ダンパの数が減ることで機器構成がシンプルになり、冷蔵庫の信頼性が向上するとともにコストが安くなる。
【００３７】
同様に、１台の第１ダンパ５ａで、流出口８ｂを流れる作動流体の流れと、流出口８ａを流れる作動流体の流れとを連動して制御することで、各流出口８ａと８ｂの各々に第１ダンパを配置する場合と比較して、第１ダンパの数を１台減らすことができ、第１ダンパを駆動する電力も１台分少なくなり、冷蔵庫の消費電力を低減できる。また、第１ダンパの台数が減るので機器構成がシンプルになり、冷蔵庫の信頼性が向上するとともにコストが安くなる。
【００３８】
（複数の蓄冷型冷凍機の共通化について）
蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂが同じ蓄冷型冷凍機であることから、共通化が図られることで蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂのコストを安くすることができる。また、蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂの運転負荷バランスが揃い、蓄冷型冷凍機の寿命が揃う。よって従来技術より、冷蔵庫の寿命が伸びる。
【００３９】
（冷蔵庫のクールダウンについて）
常温の貯蔵室を設定温度に冷却するクールダウン過程では、第１ダンパ５ａと第２ダンパ５ｂをそれぞれ半開状態にし、蓄冷型冷凍機３ａと３ｂとで、同時に貯蔵室２ａと２ｂを冷却する。そして、例えば庫内温度−３０℃の貯蔵室２ｂが先に−３５℃（設定温度より５℃低い）到達すると、第１ダンパ５ａで流入口８ｂの流路を閉じ、蓄冷型冷凍機３ａと３ｂの２台で例えば庫内温度−５５℃の貯蔵室２ａを−６０℃（設定温度より５℃低い）に冷却してクールダウンを終了する。この場合、蓄冷型冷凍機３ａと３ｂの２台の冷凍機で冷却するので短時間でクールダウンを終了することができる。
【００４０】
（蓄冷型冷凍機が故障した場合の対応について）
蓄冷型冷凍機３ａ、３ｂのうち、例えば、庫内温度が−５５℃の貯蔵室２ａを冷却している蓄冷型冷凍機３ａが故障した場合、第２ダンパ５ｂを送りダクト８の上流側の合流位置８ｃの流路を閉状態すれば、合流位置８ｄの流路が開状態となり、蓄冷型冷凍機３ｂで貯蔵室２ａを冷却することができるので、貯蔵室２ａに冷凍保存されている魚肉などの貯蔵物の鮮度を維持でき、さらには、複数の冷凍機のうち１台の冷凍機が正常で、他の冷凍機が故障したとしても冷蔵庫１は冷却機能を維持することが可能である。
【００４１】
（冷却回路のフローパターンについて）
図４は、本発明に係わる冷蔵庫の貯蔵室と、送りダクトと、戻りダクトと、蓄冷型冷凍機に備えられる冷却器とを中心に配置した冷却回路のフローパターンを示す。図中、第１ダンパと第２ダンパは省略している。図４の（ａ）は、実施形態１に相当し、冷蔵庫１が温度の異なる貯蔵室２ａ、２ｂと、２本の戻りダクト９、１０とを有する。図４の（ｂ）は、冷蔵庫１が温度の異なる貯蔵室２ａ、２ｂと、下流で分岐する戻りダクト１８を備える１本の戻りダクト９とを有する。図４の（ｃ）は、冷蔵庫１が温度の異なる貯蔵室２ａ、２ｂと、貯蔵室２ａの温度と同じ温度の貯蔵室２ｃと、２本の戻りダクト９、１０とを有する。貯蔵室２ｃには、流入口８ｃと、流出口９ｃ、１０ｃとが備えられる。図４の（ｄ）は、冷蔵庫１がそれぞれ温度の異なる貯蔵室２ａ、２ｂ、２ｄと、３本の戻りダクト９、１０、１９とを有する。各戻りダクト９、１０、１９には、蓄冷型冷凍機に備えられた冷却器４ａ、４ｂ、４ｃが配設される。貯蔵室２ｄには、流入口８ｄと、流出口９ｄ、１０ｄ、１９ｄとが備えられる。いずれの場合も作用と効果は、実施形態１と同様である。
【００４２】
図５は、本発明に係わる冷蔵庫の第２ダンパとを中心に配置した冷却回路のフローパターンを示す。図中、（ａ）〜（ｄ）は第１ダンパを省略している。図５の（ａ）は、実施形態１に相当し、送りダクト８の上流の合流位置８ｃ、８ｄに１台の第２ダンパ５ｂを設け、１台の第２ダンパ５ｂで合流位置８ｃ、８ｄの流路を流れる作動流体の流れを制御する。図５の（ｂ）は、それぞれ送りダクト８の上流の合流位置８ｃ、８ｄと、冷却器４ａ、４ｂとの間に第２ダンパ５ｃ、５ｄを設けている。図５の（ｃ）は、それぞれ流出口９ｂより下流側、流出口１０ｂより下流側と、冷却器４ａ、４ｂとの間にそれぞれ第２ダンパ５ｅ、５ｆを設けている。図５の（ｄ）戻りダクト９の下流側の分岐位置９ｅ、９ｆに１台のダンパ５ｅを設け、ダンパ５ｅで分岐位置９ｅ、９ｆの流路を流れる作動流体の流れを制御する。いずれの場合も作用と効果は、実施形態１と同様である。
【００４３】
図６は、本発明に係わる冷蔵庫の第１ダンパとを中心に配置した冷却回路のフローパターンを示す。図中、（ａ）、（ｂ）は第２ダンパを省略している。図６の（ａ）は、実施形態１に相当し、流入口８ｂに１台の第１ダンパ５ａを設け、１台の第１ダンパ５ａで流入口８ｂと流入口８ｂａに通じる送りダクト８の流路を流れる作動流体の流れを制御する。図６の（ｂ）は、流入口８ａ、流入口８ｂにそれぞれ第１ダンパ５ｈ、５ｉを設け、第１ダンパ５ｈ、５ｉでそれぞれ流入口８ａと流入口８ｂの流路を流れる作動流体の流れを制御する。いずれの場合も作用と効果は、実施形態１と同様である。
【００４４】
（実施形態２）
図７は、本発明に係わる実施形態２で、実施形態１の蓄冷型冷凍機がスターリング冷凍機である場合の冷凍機の断面図を示し、図１のＣ−Ｃ断面から見た断面図に相当する。実施形態２は、スターリング冷凍機を除いて、構成と作用は実施形態１と同じである。図１と異なる点を説明する。スターリング冷凍機５０ａとスターリング冷凍機（以下、冷凍機）５０ｂは、諸元が同じである。冷凍機５０ａは、圧縮機５１によって形成される第１圧縮空間６０と、膨張部９０のディスプレイサ９２の背面９２ｂ側に形成される第２圧縮空間９６と、放熱部７０と、蓄冷部８０と、膨張部９０のディスプレイサ９２の前面９２ａ側に形成される膨張空間９５とからスターリングサイクルを形成する。
【００４５】
冷凍機５０ａの構成から説明する。圧縮機５１は、シリンダー５２と、シリンダー５２に摺動可能に内接し、互いに対向して配置した一対のピストン５３と、ピストン５４とがリニアモータ５５、５６で駆動されるフリーピストン型のリニア圧縮機である。ピストン５３とピストン５４の対向側は圧縮空間６０を形成し、ピストン５３、５４の背面側はそれぞれバッファ空間６１ａ、６２ａを形成する。圧縮空間６０は流路５２ａを介し放熱器７０に連通する。リニアモータ５５、５６は、それぞれ電磁石５５ａ、５６ａと、電磁石５５ａ、５６ａの内周面とシリンダー５２の外筒面との間にそれぞれ設けられる円弧状の永久磁石５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄと、永久磁石５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄと、ピストン５３とピストン５４に備えられる磁性材の可動子５３ａ、５４ａとを備える。
【００４６】
膨張部９０は、ロッド９２ｃを備えたディスプレイサ９２と、ロッド９２ｃを往復運動可能に支持する板バネ９３と、シリンダー９１と、蓄冷部８０を形成する容器９４とを備え、ディスプレイサ９２を挟み両側に膨張空間９５と第２圧縮空間９６とを有するディスプレイサ型であり、ディスプレイサ９２と板バネ９３とで振動系が形成される。第２圧縮空間９６はシリンダー９１に設けられた孔９１ａを介し放熱部７０に連通され、第２圧縮空間９６と第１圧縮空間６０とからスターリングサイクルの圧縮空間が形成される。
【００４７】
スターリング冷凍機５０ｂも、スターリング冷凍機５０ａと同様に構成される。冷凍機５０ａのバッファ空間６１ａと、冷凍機５０ｂのバッファ空間６１ｂとは、配管６３で連通され、冷凍機５０ａのバッファ空間６２ａと、冷凍機５０ｂのバッファ空間６２ｂとは、配管６４で連通される。
【００４８】
スターリング冷凍機５０ａ、５０ｂを組合せた作用と効果を説明する。制御装置２０（図１）から冷凍機５０ａ、５０ｂのリニアモータ５５、５６に交番電流を通電すると、電磁石５５ａ、５５ｂと可動子５３ａ、５３ｂとの間に交番磁界が発生して、交番磁界による磁気力でピストン５３、５４が互いに対向して交番電流と同じ周波数で交番運動する。
【００４９】
図８は、冷凍機５０ａのピストン５５、５６に対する冷凍機５０ｂのピストン５３、５４の位相(以下、冷凍機５０ｂに対する冷凍機５０ａの位相)と冷凍機５０ａと５０ｂの冷凍能力の関係を示す。
【００５０】
図９は、１サイクルにける後述するバッファ容積ΣＶ、およびピストン変位比の一例（位相が１８０°と１９０°の場合）を示す。図中、ピストン変位比は、中立点を原点にし、上死点側をプラスにとり、ピストン変位Ｘを振幅Ｘｍａｘで割り無次元化した値である。図８示すように位相が１８０度の場合（冷凍機５０ａのピストン５３、５４が中立位置から上死点に向かうとき、冷凍機５０ｂのピストン５３、５４が中立位置から下死点に向かう場合）、冷凍機５０ａと５０ｂの冷凍能力は同じになる。冷凍能力が同じになることは、図９に示すように、冷凍機５０ａのバッファ空間６１ａと冷凍機５１ｂのバッファ空間６１ｂの合計容積（以下、バッファ容積ΣＶ）が１サイクル中、常に一定で変化せず、バッファ空間６２ａ、６２ｂについても同様で、バッファ空間６１ａ、６１ｂと、６２ａ、６２ｂの圧力も一定となることから冷凍機５０ａ、５１ｂのピストン５３、５４のストロークが同一になるためである。
【００５１】
冷凍機５０ｂに対し冷凍機５０ａの位相が１８０度より遅れる場合、図８に示すように、冷凍機５０ａの冷凍能力は位相が１８０度の場合より高くなり、冷凍機５０ｂの冷凍能力は位相が１８０度の場合より低なる。これは、図９に示すように、冷凍機５０ａのピストン５３が中立位置にいるときのバッファ容積ΣＶは、位相が１８０度の場合のバッファ容積ΣＶより小さくなり、バッファ空間６１ａ、６１ｂの圧力が、位相１８０度の場合の圧力より大きくる。この大きくなった圧力が、冷凍機５０ａ側のピストン５３の上死点方向に向かう動きを助け、冷凍機５０ｂ側のビストン５５の死点方向に向かう動きを抑制するので、冷凍機５０ａ側のピストン５３のストロークは増大し、冷凍機５０ｂ側のピストン５３のストロークが減少するためである。即ち、バッファ空間６１ａ、６１ｂの圧力と、バッファ空間６２ａ、６２ｂの圧力が、冷凍機５０ａ側のピストン５３、５４のストロークを増大させるように作用し、冷凍機５０ｂ側のピストン５３、５４のストロークを減少させるように作用するためである。従って、冷凍機５０ｂに対し冷凍機５０ａの位相が１８０度より遅れるように冷凍機５０ａ、５０ｂを運転し、冷凍機５０ａが貯蔵室２ｂ(図１)より温度の低い貯蔵室２ａを冷却し、冷凍機５０ｂが貯蔵室２ａ(図１)より温度の高い貯蔵室２ｂを冷却することで、リニアモータ５６の電流を維持しつつ、冷凍機５０ｂより温度の低い冷凍機５０ａの冷凍能力を増大させることができ、冷凍機５０ａと冷凍機５０ｂの位相を１８０度で運転する場合より冷却効率を向上させることが可能となる。
【００５２】
尚、実施形態２の蓄冷型冷凍機は、圧縮機５１と膨張部９１とが一体となった集中型のスターリン冷凍機５０ａ、５０ｂであるが、パルス管冷凍機でもよく、また圧縮機５１と膨張部９１とが分離したスプリット型スターリング冷凍機、又はスプリット型パルス管冷凍機でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係わる実施形態１の冷蔵庫の扉を開き、庫内を見た図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明に係わる冷蔵庫の貯蔵室と、送りダクトと、戻りダクトと、冷却器とを中心に配置した冷却回路のフローパターンを示す。
【図５】本発明に係わる冷蔵庫の第２ダンパを中心に配置した冷却回路のフローパターンを示す。
【図６】本発明に係わる冷蔵庫の第１ダンパを中心に配置した冷却回路のフローパターンを示す。
【図７】本発明に係わる実施形態２で、実施形態１の蓄冷型冷凍機がスターリン冷凍機である場合の冷凍機の断面図である。
【図８】図７に示すスターリング冷凍機間の冷凍能力と位相の関係を示す。
【図９】図７のスターリン冷凍機のバッファ容積、およびピストン変位比を示す。
【符号の説明】
【００５４】
１  冷蔵庫
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  貯蔵室
３ａ、３ｂ  蓄冷型冷凍機
４ａ、４ｂ、４ｃ  冷却器
５ａ、５ｈ、５ｉ  第１ダンパ
５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ  第２ダンパ    
６  送風機
７ａ、７ｂ  温度センサ
８  送りダクト（送り風路）
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  流入口
９、１０、１９  戻りダクト（戻り風路）
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ  流出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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