(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却室の容積を低減することなくエジェクタを搭載して冷凍サイクル効率の向上を図ることができ、メンテナンス性のよい冷凍冷蔵庫を得る。【解決手段】圧縮機１５、凝縮器、エジェクタ１１、及び蒸発器１２を冷媒配管で接続して冷媒を循環する冷媒回路を構成し、エジェクタ１１での吸引作用と昇圧作用によって冷凍サイクル効率を向上する。開放可能な機械室３にエジェクタ１１を格納することで、冷却室１ａ〜１ｅの容積を低減することなく、メンテナンス性を確保する。また、吸引流体が流れる接続配管とエジェクタ１１の出口部に接続する接続配管のうち、機械室３に格納する配管の周囲に断熱材を設ける。また、エジェクタ１１本体の周囲に断熱材を設ける。【選択図】図２
2008241111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧状態の冷媒を吐出する圧縮機と、前記圧縮機からの前記高圧状態の冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒を減圧して高速度となった駆動流体により吸引流体を吸引して混合した後、膨張させて低圧状態で流出するエジェクタと、前記エジェクタからの冷媒を蒸発する蒸発器と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記エジェクタ、及び前記蒸発器を冷媒配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記蒸発器で得られる冷熱を冷却室に輸送する輸送手段と、前記圧縮機を格納する開放可能な機械室と、を備え、前記エジェクタを前記機械室に格納することを特徴とする冷凍冷蔵庫。
【請求項２】
前記冷媒回路に前記エジェクタを接続する接続配管のうち、前記吸引流体が流れる接続配管及び前記エジェクタの出口部に接続する接続配管で、少なくとも前記機械室に格納する接続配管の周囲に断熱材を設けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍冷蔵庫。
【請求項３】
前記エジェクタ本体の周囲に断熱材を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の冷凍冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍冷蔵庫では、冷凍サイクルの膨張過程に毛細管を用いていた。毛細管の膨張過程は等エンタルピ変化であり、熱損失が生じていた。これを解消するために、圧縮機の吸入配管と毛細管とで熱交換を行ったりしていた。
【０００３】
これに対し、冷凍サイクルの膨張過程にエジェクタを用い、流体を減圧する減圧手段であると共に高速で噴出させた作動気体による巻き込み作用によって流体輸送を行うことでサイクル効率を向上させるものが報告されている（特許文献１参照。）。これは、エジェクタの出口に第１蒸発器を接続した後、気液分離器に接続する。そして気液分離器の気相側出口を圧縮機の吸入側に接続する。さらに、気液分離器の液相側出口に絞り弁を介して第２蒸発器を接続した後、エジェクタの吸引部に接続する。これは、理想的には等エントロピ変化するエジェクタサイクルによって、第１、第２蒸発器で生じた冷熱を冷凍または冷蔵に利用する構成であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３７０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているエジェクタサイクルは冷凍サイクル全体のＣＯＰの向上を図ることができ、有効な冷凍サイクルである。ところが、実際にエジェクタを冷凍サイクルに組み込んで、冷凍冷蔵庫に搭載した配置構成がはっきりと示されたものはなかった。冷凍冷蔵庫の構成は、冷却室の容積を極力大きくしたいという要求がありつつ、冷凍サイクルの構成機器を全て搭載することが必要であり、空間的に厳しいものである。さらに、内部で冷媒が高温になる配管や機器がある一方で、各冷却室を−２０℃〜５℃程度の低温に保つ必要があり、低温部分と高温部分で熱的に隔離するなど、各機器及び配管の配置構成は容易ではなかった。
従来のキャピラリなどの減圧手段に変えてエジェクタを搭載する場合、吸引部に接続する配管があり、冷媒回路に変更が必要となり、従来の組立工程を変更する必要がある。エジェクタの配置の場所によっては、冷凍冷蔵庫の冷却室の容積を狭める可能性もある。また、エジェクタの配置の場所によっては、エジェクタのメンテナンス性が悪いという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、冷凍冷蔵庫の冷却室の容積を低減することなくエジェクタを搭載してエジェクタによる冷凍サイクル効率の向上を図ることができ、エジェクタのメンテナンス性のよい冷凍冷蔵庫を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、高圧状態の冷媒を吐出する圧縮機と、前記圧縮機からの前記高圧状態の冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒を減圧して高速度ちなった駆動流体により吸引流体を吸引して混合した後、膨張させて低圧状態で流出するエジェクタと、前記エジェクタからの冷媒を蒸発する蒸発器と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記エジェクタ、及び前記蒸発器を冷媒配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記蒸発器で得られる冷熱を冷却室に輸送する輸送手段と、前記圧縮機を格納する開放可能な機械室と、を備え、前記エジェクタを前記機械室に格納することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却室の容積を低減することなく、エジェクタを搭載して冷凍サイクルの効率向上を図ることができ、エジェクタのメンテナンス性のよい冷凍冷蔵庫が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫１を示す正面図である。この冷凍冷蔵庫１は、例えば５室の冷却室１ａ〜１ｅを有するもので、室内温度が５℃程度に保たれる冷蔵室１ａ、０℃〜ー１８℃で切り替え可能な切替室１ｂ、−２０℃程度に保たれる製氷室１ｃ、２℃程度に保たれる野菜室１ｄ、−１８℃程度に保たれる冷凍室１ｅで構成される。図１は正面図であり、各冷却室１ａ〜１ｅの扉が見えている状態である。
【００１０】
図２は図１のＩＩ−ＩＩ線における断面構成図であり、図３は本実施の形態に係る筐体の一部を拡大して示す断面構成図である。なお、図２、図３における断面表示は省略し、斜線は断熱材４を示している。冷凍冷蔵庫１の容器を構成する冷凍冷蔵庫の筐体２は、図３に示すように外壁５と内壁６の間に、例えばウレタンなどの断面材４を有する構成である。外壁５は例えば１ｍｍ程度の鋼板、内壁６は例えば２ｍｍ程度のＡＢＳで構成されている。実際には、外壁５と内壁６の間は例えば３５〜４５ｍｍ程度の幅があり、一部には凝縮器を構成する熱交換器の冷媒配管が縦方向または横方向に１回または複数回往復するように配置され、凝縮器の周囲を取り囲むように断熱材４を設けている。外壁５と内壁６の間の断熱材４によって、内部を約３０℃程度の冷媒が流れる凝縮器からの放熱が外壁５や内壁６に直接伝わらないように構成している。各冷却室１ａ〜１ｅの扉も図３に示す筐体２と同様、外壁５、断熱材４、内壁６で構成されている。
【００１１】
さらに、図２に示すように、冷凍冷蔵庫１の背面下方に圧縮機１５を格納する機械室３があり、例えば、圧縮機１５で生じる熱を冷却する機械室送風機１６、流路切換弁１４、及びエジェクタ１１が機械室３に格納されている。筐体２の内壁６で囲まれる部分を冷凍冷蔵庫の庫内と称すると、機械室３と庫内とは熱的に隔離され、庫内は主に低温に保たれる部分である。機械室３は開放可能に構成される。例えば機械室３は外部に開放されている構成でもよいし、また、ネジなどによって着脱可能な機械室カバーで覆われており、外部からは見えない構成の場合もある。また、機械室カバーは蝶番などで、開閉可能になっていてもよい。このように、機械室３は、経年変化や故障時など、必要に応じて機械室カバーを取り外しまたは開けて、機械室３を開放し、機械室３内に格納されている機器のメンテナンスができるように構成されている。機械室３に機械室カバーを設ければ、見た目もよく美観であり、機械室３に外部の埃などが入り込むのを防止できる。本実施の形態では、エジェクタ１１を機械室３に格納することを特徴としている。
【００１２】
筐体２で包囲された庫内の冷却室１ａ〜１ｅの背面側には、冷熱を発生する部分として蒸発器１２が配置されると共に、蒸発器１２で発生した冷熱を冷却室１ａ〜１ｅのそれぞれに輸送する輸送手段として、例えば送風機、ここでは庫内送風機１９、及び風路３１、３２、３３、３４ａ、３４ｂが配置される。さらに、冷却室１ａ〜１ｅで各室内の空気と熱交換した後の温度の上昇した空気を冷熱発生部分に戻す戻り風路３５、３６も庫内の背面側に配置されている。蒸発器１２で得られた冷熱を送風する庫内送風機１９の吹出口に直接接続されている風路３１と、他の風路３２、３３、３４ａ、３４ｂの間にはダンパ２１、２２、２３が設けられており、ダンパ２１、２２、２３を開閉することで、風路３２、３３、３４ａ、３４ｂが開閉される。また、低圧アキュムレーター１３は蒸発器１２の近傍、例えば蒸発器１２の上方に配置され、冷凍サイクルを循環する冷媒量が例えば環境条件や運転状況によって増減した場合、低圧アキュムレーター１３に貯留される冷媒量を増減することで、調整する。
【００１３】
冷熱を発生する部分である蒸発器１２と庫内送風機１９が設置されている空間は、各冷却室１ａ〜１ｅの内容積を大きくするために、できるだけ狭い空間に設置されている。例えば、蒸発器１２は、野菜室１ｄと冷凍室１ｅの背後に設置されている。また、低圧アキュムレーター１３は、蒸発器１２の上部に設置され、さらに正面から見て中央部分に設置されている庫内送風機１９の羽根の回転部分に重ならないように、右側または左側に偏った位置に設置されている。
【００１４】
以下、冷凍冷蔵庫１の庫内の冷熱の流れについて説明する。
図２において、実線白抜き矢印は蒸発器１２からの冷風の流れ方向を示し、点線白抜き矢印は蒸発器１２への戻り空気の流れを示す。冷蔵室送風ダンパ２１、切替室送風ダンパ２２、冷凍室送風ダンパ２３の開閉によって、冷蔵室用風路３２、切替室用風路３３、冷凍室用風路３４ａ、３４ｂが開閉される。蒸発器１２で、蒸発器１２内を流れる冷媒と周囲空気とが熱交換され、庫内送風機１９によって冷風が庫内分配風路３１に接続される風路に送風される。そして、各冷却室１ａ〜１ｅの全てまたはいずれかを冷却して、冷風は温度が上昇し、冷蔵室１ａ、切替室１ｂ及び製氷室１ｃの共用の戻り風路３５または冷凍室戻り風路３６を通って、蒸発器１２の周囲に戻る。さらに戻った空気は蒸発器１２で再び冷媒と熱交換して低温となり、庫内送風機１９で冷却室１ａ〜１ｅに送風される。なお、本実施の形態では、比較的温度を高く保つ野菜室１ｄは、冷蔵室１ａ、切替室１ｂ及び製氷室１ｃの共用の戻り風路３５を通る空気によって冷やす構成である。
【００１５】
また、図４は冷凍冷蔵庫１の機械室カバーを取り外して機械室３を開放した状態を示す背面図である。機械室３は、例えば冷凍冷蔵庫１の背面下方に配置され、流路切換弁１４、圧縮機１５、機械室送風機１６、及びエジェクタ１１などを格納する。圧縮機１５を機械室３に格納するため、機械室３の室内は、冷凍冷蔵庫１の運転中には３０℃程度以上の高温になり、機械室送風機１６によって冷却する。
【００１６】
本実施の形態では、冷凍サイクルの膨張過程にエジェクタ１１を備えることを特徴としている。図５はエジェクタ１１の構成及び動作を示す説明図であり、ここではエジェクタは例えば長さＬ＝２０ｃｍ程度、幅Ｗ＝２ｃｍ〜４ｃｍ程度の筒形のエジェクタを用いる。図５（ａ）はエジェクタ１１の軸に沿った断面構成を示す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ１〜Ｘ６の各位置に対応する圧力分布を示すグラフであり、横軸にエジェクタ位置、縦軸に圧力Ｐを示す。
【００１７】
冷凍サイクルの冷媒回路を構成する配管で、エジェクタ１１に接続される配管は、駆動流入口部４０に接続する駆動流接続配管５１、吸引流入口部４１に接続する吸引流接続配管５２、エジェクタ出口部に接続するエジェクタ出口部接続配管５３の３本である。エジェクタ１１の内部は、吸引部４２、ノズル部４３、混合部４４、ディフューザ部４５から構成され、ノズル部４３はさらに減圧部４３ａと末広部４３ｂから構成される。減圧部４３ａで流路断面積が小さくなり、一番開口面積の小さい部分を喉部４３ｃと称し、喉部４３ｃから下流側に末広部４３ｂが形成され、ノズル出口部４３ｄに続く。
【００１８】
このエジェクタ１１は例えば内部ノズルの喉部４３ｃとノズル出口部４３ｄの面積比（以下、膨張比という）が一定の固定絞り構成であり、矢印Ｙ１方向から流入する圧力Ｐ１の冷媒を駆動流体とし（位置Ｘ１）、減圧部４３ａで減圧膨張させて喉部４３ｃで圧力Ｐ２の音速とする（位置Ｘ２）。更に末広部４３ｂで超音速として圧力Ｐ３まで減圧する（位置Ｘ３）。このとき、矢印Ｙ２方向から流入する気液二相状態またはガス冷媒の冷媒を吸引流体として吸引し（位置Ｘ４）、混合された気液二相冷媒は、混合部４４で圧力回復して圧力Ｐ４の状態の冷媒となり（位置Ｘ５）、更にディフューザ部４５で圧力Ｐ５まで圧力上昇して冷媒となって流出する（位置Ｘ６）。
【００１９】
エジェクタ１１のノズル部４３では減圧膨張する際に等エントロピーに近い変化となる。即ち、従来のキャピラリなどの減圧手段で発生していたエネルギー損失がほとんどなく、効率のよい冷凍サイクルを構成できる。また、吸引作用によって蒸発器の冷媒の吸引及び昇圧作用による圧縮機吸入圧の上昇を行うことで、冷媒の体積効率が上昇し冷媒の循環量を増加することができるという有効な点もある。
【００２０】
図６は本実施の形態に係る冷凍サイクル構成の一例を示す回路構成図、図７は本実施の形態に係る冷凍サイクルのＰ−ｈ線図であり、横軸にエンタルピーｈ、縦軸に圧力Ｐを示す。また、本実施の形態では冷媒として例えばＲ６００ａを冷凍サイクルに封入する。図６におけるアルファベット記号（Ａ〜Ｈ）はその場所での冷媒の状態を図７の対応する部分に同一アルファベット（Ａ〜Ｈ）で示す。
本実施の形態では、蒸発器１２として例えば２台の蒸発器（第１蒸発器１２ａ、第２蒸発器１２ｂ）を有し、第１蒸発器１２ａと第２蒸発器１２ｂとで異なる冷媒の蒸発温度が得られる回路構成である。
【００２１】
図６において、１７は凝縮器、１８は絞り装置である。圧縮機１５、凝縮器１７、流路切換弁１４は接続配管で順次接続される。流路切換弁１４からはエジェクタ１１と駆動流接続配管５１で接続され、これと並行して絞り装置１８へ接続される。絞り装置１８は分割された第１蒸発器１２ａと接続され、第１蒸発器１２ａの出口部とエジェクタ１１の吸引部が吸引流接続配管５２によって接続される。エジェクタ１１の出口部は、エジェクタ出口部接続配管５３によって、分割されたもう一方の第２蒸発器１２ｂの入口部と接続される。さらに、第２蒸発器１２ｂの出口部から低圧アキュムレーター１３を介して、圧縮機１５に配管を接続し、冷凍サイクルを構成する。第１蒸発器１２ａでは、冷媒が絞り装置出口接続配管５０から流入し、エジェクタ吸引流接続配管５２へ流出する。また、第２蒸発器１２ｂでは、冷媒がエジェクタ出口接続配管５３から流入し、蒸発器出口接続配管５４へ流出する。
【００２２】
次に本実施の形態の冷凍サイクル動作について説明する。圧縮機１５を吐出した高温高圧の冷媒(Ｂ)は凝縮器１７で冷蔵庫外部等に熱を放出し凝縮液化し、気液二相冷媒となる(Ｃ)。高圧の気液二相冷媒（Ｃ）は流路切換弁１４で二方に分岐する。一方は絞り装置１８にて減圧沸騰し、低圧の気液二相冷媒(Ｄ)となって絞り装置出口接続配管５０を通って第１蒸発器１２ａに流れ込む。第１蒸発器１２ａでは庫内の空気を冷却することにより、蒸発気化する(Ｅ)。第１蒸発器１２ａを流出した蒸気冷媒（Ｅ）はエジェクタ吸引流接続配管５２を通ってエジェクタ１１の吸引部に流れ込む。
【００２３】
流路切換弁１４で分岐したもう一方の高圧気液二相冷媒（Ｃ）はエジェクタ１１に流れ込み、ノズル部４３で減圧膨張し、音速程度の高速度でノズル部４３から流出する駆動流体となってエジェクタ１１の混合部４４に噴出する。この時、第１蒸発器１２ａからの蒸気冷媒（Ｅ）を吸引流体として吸引し、混合部４４で混合する。その後、エジェクタのディフューザ部４５で流速を減速しながら膨張して圧力を上昇させ、エジェクタ出口接続配管５３を通って第２蒸発器１２ｂに流れ込む（Ｇ）。この第２蒸発器１２ｂ内の冷媒の圧力は、圧縮機１５から吐出する高圧状態よりも低圧であるが、第１蒸発器１２ａよりも高い圧力状態である。第２蒸発器１２ｂでは庫内の空気を冷却することにより、蒸発気化する(Ｈ)。その後、蒸発器出口接続配管５４を通り吸入配管を介して圧縮機１５へ流れ込む(Ａ)。圧縮機１５で低圧の蒸気冷媒は圧縮され再び凝縮器１７に流れ込む。
ここで、流路切換弁１４は、例えば単に２方向に冷媒流れを分岐させるものであり、圧縮機１５が停止した場合にはどちらの流路も閉状態にする。
【００２４】
上記のように、エジェクタ１１によって、吸引作用により蒸発器の冷媒を吸引すると共に、ディフューザ部４５で圧力を上昇させる昇圧作用により圧縮機吸入圧の上昇を行う。このことから、エジェクタ１１を用いることで、従来の圧縮機吸入圧力と圧縮機吸入温度条件で、より低い蒸発温度の冷却が可能となり、冷蔵庫を冷却する冷凍能力が大幅に向上する。その結果、従来と同一の圧縮機押しのけ量で運転した場合は冷却時間が短時間になり、消費電力量を低減することができる。または、従来同程度の冷却能力となるような圧縮機押しのけ量で運転させる場合は、圧縮機を小型化できる効果がある。即ち、エジェクタ１１を搭載することで、冷凍サイクルの効率を向上できる効果がある。
【００２５】
本実施の形態では、エジェクタ１１を機械室３に格納するので、庫内の冷却室１ａ〜１ｅの容積を低減することがない。さらに機械室３は庫内と熱的に遮断されているので、庫内に熱的にも影響を及ぼさない。
【００２６】
図８は本実施の形態に係るエジェクタ１１の接続状態を模式的に示す説明図であり、蒸発器１２ａ、１２ｂ周囲の冷蔵庫内の空気の流れと共に冷凍サイクルの冷媒の流れを示す。機械室３内の各機器の配置は一例を示しており、エジェクタ１１の接続状態をわかりやすくするため、接続配線の接続状態は簡略化して示している。図中、実線矢印は冷媒の流れ方向、白抜き矢印は冷蔵庫内の空気の流れ方向を示す。
【００２７】
図に示すように、第１蒸発器１２ａを空気の流れ方向の下流側に設置し、空気流れ方向の上流側に第２蒸発器１２ｂを設置する。絞り装置出口接続配管５０を第１蒸発器１２ａの下部に接続し、冷媒が第１蒸発器１２ａの上部に位置するエジェクタ吸引流接続配管５２に向かって、上昇流で流れるように構成する。また、エジェクタ出口部接続配管５３を第２蒸発器１２ｂの下部に接続し、第２蒸発器１２ｂ上部の蒸発器出口接続配管５４に向かって、冷媒が上昇流を形成するように構成する。
【００２８】
本実施の形態における冷媒回路は、実線矢印で示すように、圧縮機１５ー＞凝縮器１７−＞流路切換弁１４−＞絞り装置１８−＞第１蒸発器１２ａー＞エジェクタ１１の吸引部という流れと、流路切換弁１４−＞エジェクタ１１−＞第２蒸発器１２ｂー＞低圧アクチュエータ−１３−＞圧縮機１５で構成される。凝縮器１７は筐体２の外壁５と内壁６の間に設けられており、例えば、底面ー＞右側面ー＞背面ー＞左側面ー＞上面ー＞前面の順で流れ、流路切換弁１４に接続する。このように機械室３、筐体２、庫内にわたって冷媒配管で各機器を接続しており、接続配管の長さを極力短く、また単純な接続にすることで、製造過程が容易になり、接続配管内の冷媒圧力損失を低減できる。もちろんこの循環の順序は、一例であり、これに限るものではない。
【００２９】
図９は、本実施の形態に係り、蒸発器１２を流れる冷媒温度の変化と蒸発器１２を通過する庫内の空気温度の変化を示すグラフである。図において、横軸に第２蒸発器１２ｂ、第１蒸発器１２ａの位置を示し、左側が下方の流入側、右側が上方の流出側である。また、縦軸は温度（℃）を示す。図中、破線矢印は冷蔵庫内の蒸発器を通過する庫内の空気の温度変化を、実線矢印は蒸発器１２ａ、１２ｂの冷媒の流れ方向の温度変化を表す。第２蒸発器１２ｂの吸い込み空気温度は−１５℃程度であり、第２蒸発器１２ｂはエジェクタ出口接続配管５３から冷媒が供給され、入口の冷媒温度は−２５℃程度で、第２蒸発器１２ｂの周囲を通過する空気と熱交換して冷却する。第２蒸発器１２ｂ出口では冷媒温度は−２６℃程度まで圧力損失で低下する。一方、通過空気は−１５℃程度から−２３℃程度まで冷却され、第１蒸発器１２ａに流れ込む。第１蒸発器１２ａの入口部は、絞り装置出口接続配管５０から−３０℃程度の冷媒が流れ込み、通過空気と熱交換を行う。第１蒸発器１２ａの出口部の冷媒は、圧力損失で−３１℃程度まで低下する。通過空気は第１蒸発器１２ａによって−２３℃程度から−２７℃程度まで冷却され、庫内送風機１９に吸込まれて分配風路３１、３２、３３、３４ａ、３４ｂを介して、各冷却室１ａ〜１ｅへ供給される。
【００３０】
冷媒の流れ方向に圧力損失が発生することで冷媒の蒸発温度が低下するが、この温度低下を考慮し、通過空気と並行流、即ち通過空気と冷媒との温度差が常にある程度以上、例えば３℃程度以上となるように冷媒の流れを構成している。このため、冷媒の冷熱を通過空気に効率よく受け渡され、生成した冷熱を無駄なく利用することができる。例えば、庫内の空気の流れに対して、第１蒸発器１２ａを上流側、第２蒸発器１２ｂを下流側に配置すると、第２蒸発器１２ｂの流出側では空気温度とほぼ同一になり、冷熱が通過空気にうまく受け渡されない。さらに、蒸発器１２ａ、１２ｂ内を空気の流れとは逆に上方から下方に冷媒が流れるように構成すると、図９の冷媒温度の変化が右上がりの傾斜となる。この場合にも冷媒温度と空気温度との差が小さい部分ができ、冷熱が通過空気にうまく受け渡されない。
【００３１】
本実施の形態では、蒸発器１２ａ、１２ｂの冷媒流入側から冷媒流出側に向かって、冷蔵庫内の空気を通過させることにより、空気と冷媒の温度差を保つことが可能となり蒸発器１２ａ、１２ｂを小型化できる。
【００３２】
さらに、２つの蒸発器１２ａ、１２ｂを備え、それぞれを異なる蒸発温度となるように動作させる。そして、まず、蒸発温度の高い第２蒸発器１２ｂの冷媒と庫内空気とを熱交換させ、空気温度が低下した状態で、蒸発温度の低い第１蒸発器１２ａの冷媒と熱交換させる。これにより、温度差を保ちながら、効率良い熱交換が可能で、蒸発器１２を更に小型化することができる。
【００３３】
エジェクタ１１に接続する３本の配管は図８に示すように、エジェクタ駆動流接続配管５１と流路切換弁１４、エジェクタ吸引流接続配管５２と第１蒸発器１２ａ出口配管、エジェクタ出口接続配管５３と第２蒸発器１２ｂ入口配管とをそれぞれ接続する必要がある。これらの接続配管５１、５２、５３の長さを極力短くすること、及び接続配管５１、５２、５３の取り回しを単純化するように、冷媒回路を構成するほうがよい。即ち、接続配管５１、５２、５３の接続距離を短くすることは、接続配管内の冷媒圧力損失を低減する効果を奏する。また、配管の取り回しを単純化することは、組立工程においてエジェクタ１１に対する配管のロー付け作業などが容易となり、製造工程が単純化され製造コストを低減できる効果がある。
【００３４】
本実施の形態の構成では、蒸発器１２ａ、１２ｂ、流路切換弁１４の配置は、一番上側に第１蒸発器１２ａ、次に第２蒸発器１２ｂ、流路切換弁１４は機械室３に配置され、一番下方に配置している。そこで、エジェクタ１１におけるエジェクタ吸引流接続配管５２との接続部とエジェクタ出口接続配管５３との接続部が、第１蒸発器１２ａと第２蒸発器１２ｂが格納されている庫内に近くなるように、エジェクタ１１を配置するとよい。エジェクタ駆動流接続配管５１は、機械室３内に格納されている流路切換弁１４と接続するので、流路切換弁１４の近くにエジェクタ１１を配置することでエジェクタ駆動流接続配管５１の配管長を短くできる。
【００３５】
なお、エジェクタ１１本体は、例えば、円筒状のエジェクタ１１の軸を水平または上流側が上になるように傾斜させると、エジェクタ内部で駆動流体が重力に対して上昇流ではなく水平流または下降流となる。このため、気泡が細分化されやすくなりエジェクタの効率が向上する。
【００３６】
圧縮機１５を格納する機械室３は、通常、横幅は冷凍冷蔵庫の筐体２の横幅と同様であり、奥行き及び高さ方向には圧縮機１５の奥行き及び高さと同様または若干のゆとりを持たせて構成されている。即ち機械室３にはかなり余裕があり、機械室用送風機１６や流路切換弁１４を格納しても、充分な空間がある。この空間に幅Ｗ、長さＬのエジェクタ１１を配置するのであるが、長さＬの方向を縦でも横でも斜めでも配置することができ、配管長や配管取り回しの都合に合わせて構成すればよい。
このように、機械室３は庫内と比べると比較的空間にゆとりがあり、本実施の形態では、この空間を利用してエジェクタ１１を配置する。このため、冷却室１ａ〜１ｅの容積には影響を及ぼすことなく、エジェクタ１１を搭載して効率の良い冷凍サイクルを実現できる。
【００３７】
また、駆動流入口部４０に接続するエジェクタ駆動流接続配管５１は３０℃程度になり、吸引流入口部４１に接続するエジェクタ吸引流接続配管５２はー３０℃程度になり、エジェクタ出口部に接続するエジェクタ出口接続配管５３はー２５℃程度になる。これに対し、エジェクタ１１の配置されている機械室３の室内は３０〜４０℃になるので、エジェクタ駆動流接続配管５１はそれほど問題ないが、エジェクタ吸引流接続配管５２とエジェクタ出口接続配管５３に関しては配管周囲に結露を生じたり、冷凍サイクルの効率の低減を招く可能性がある。このため、エジェクタ吸引流接続配管５２とエジェクタ出口接続配管５３の機械室３内に露出する部分を短く構成したほうがよい。機械室３内に露出するエジェクタ吸引流接続配管５２とエジェクタ出口接続配管５３を極力短くすることで、エジェクタ１１での熱損失を最小限に止めることができる。
【００３８】
機械室３は、冷凍冷蔵庫１の背面で外側に露出した構成のものや、着脱自在または開閉自在な機械室カバーを備えたものがある。機械室カバーを備えているものの場合、機械室カバーを取り外す、または開くことで、機械室３に格納されている圧縮機１５、エジェクタ１１、機械室用送風機１６、流路切換弁１４のメンテナンスを行うことができ、定期的又は不定期に点検を行えば、信頼性を向上できる。
【００３９】
図１０は本実施の形態の別の構成に係る機械室３を示す説明図である。図において、エジェクタ吸引流接続配管５２の周囲には、例えばウレタンなどの断熱材７ａを設けており、同様に、エジェクタ出口接続配管５３の周囲には、例えばウレタンなどの断熱材７ｂを設けている。ここでは断熱材７ａ、７ｂを斜線で示す。
【００４０】
３０〜４０℃程度の機械室３内の温度と同程度の温度の冷媒が通るエジェクタ駆動流接続配管５１はそのままの状態で機械室３に配置しても問題ないが、吸引流入口部４１に接続するエジェクタ吸引流接続配管５２（ー３０℃程度）、エジェクタ出口部に接続するエジェクタ出口接続配管５３（ー２５℃程度）は機械室３内の温度よりもかなり低くなるので、接続配管周囲に結露が付着する。断熱材７ａ、７ｂを接続配管５２、５３の周囲に設けることで、結露を防止できる。また、接続配管５２、５３での熱損失の発生を防止でき、エジェクタ効率が低減するのを防止できる。
【００４１】
また、図１１に示すように、エジェクタ１１の本体の周囲にも、例えばウレタンなどの断熱材７ｃ（斜線部分）を設けてもよい。エジェクタ１１の減圧作用を有するノズル部では、冷媒は高温高圧状態から低温低圧状態に減圧される。そして高速でノズル部から流出する冷媒が駆動流体となって吸引流体を吸引するので、吸引部、混合部、ディフューザ部には低温の冷媒が流れる。このため、エジェクタ１１本体の周囲に断熱材７ｃを設け、３０℃程度以上の機械室３内の空気から熱的に隔離することで、熱損失を防止でき、エジェクタ効率が低減するのを防止できる。
【００４２】
機械室３内の各機器の配置については、図１０、１１に限定されるものではなく、どのように配置してもよい。また、機械室３内には少なくとも圧縮機１５とエジェクタ１１が格納されており、他の機器はどの様に配置されていてもよい。メンテナンスが必要であると考えられる機器は、機械室３内に格納しておくと、必要に応じて機械室カバーなどを取り外す、または開けて機械室３を開放することで、メンテナンス性を向上でき、信頼性を向上できる。
【００４３】
冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル構成として図６の冷媒回路に限るものではなく、他の冷媒回路でもよい。例えば絞り装置１８や低圧アクチュエーター１３や流路切換弁１４を有する構成でなくてもよく、また、蒸発器が１つで構成されていてもよい。冷凍サイクルの構成に応じて、エジェクタ１１の３本の接続配管は異なる機器に接続することになる可能性はあるが、エジェクタ１１を空間的に余裕のある機械室３に格納すれば、エジェクタ１１の格納状態に対して自由度が高くなる。このため、配管長さや配管取り回しの都合に応じて冷媒回路を構成すればよい。また、空間的に余裕があるので、製造上の制約も少なく、組立工程の変更も比較的容易にできる。
【００４４】
圧縮機１５とエジェクタ１１を格納する機械室３は冷凍冷蔵庫１の背面の下側に設けたものを示したが、これに限るものではなく、どこに設けられていてもよい。例えば、背面下側でなくても、背面上方や、側面に設けられていてもよい。
【００４５】
また、エジェクタ１１の構成も図５に限るものではない。ここでは、軸方向から駆動流体が流入する構成であるが、吸入流体と同様、側面に駆動流体の接続配管が設けられていてもよい。また、吸入流体の流入部がエジェクタの円筒の周囲に複数設けられていてもよく、この場合には吸入流体が駆動流に対して均等に吸入され、混合部で混合されやすくなる。エジェクタの混合部での混合性能を向上することは、エジェクタ１１の効率向上につながり、さらには冷凍サイクルの性能を向上することができる。
また、図５の構成では、膨張比が一定の固定エジェクタを使用しているが、ニードルなどを用いて喉部の断面積を可変する膨張比変化型の可変絞りエジェクタを用いても、同様の効果を奏する。ただし、固定エジェクタでは、可変絞りエジェクタに比べ、運転状態によって過膨張や不足膨張が生じることがない。例えば過膨張になると衝撃波の発生によって損失が生じたりするが、これを防止できるので、ノズルから噴射される液滴をできるだけ微細化することができ、混合を促進してエジェクタ効率を高く維持することができる。
【００４６】
本実施の形態では冷媒にＲ６００ａを用いたがこれに限ることなく、二酸化炭素などのその他自然冷媒はもちろんのこと、ＨＦＣ系冷媒でも同様の効果を奏する。
【００４７】
また、ここでは５つの冷却室１ａ〜１ｅを有する冷凍冷蔵庫に適用する実施例を記載したが、これに限るものではなく、冷却室の数はいくつでもよく、また、冷蔵室がなく、冷凍庫のみを有するものや、冷凍室のない冷蔵庫に適用しても、同様の効果を奏する。
【００４８】
以上のように、本発明では、高圧状態の冷媒を吐出する圧縮機１５と、前記圧縮機１５からの前記高圧状態の冷媒を凝縮させる凝縮器１７と、前記凝縮器１７で凝縮した冷媒を減圧して高速度で流出する駆動流体により吸引流体を吸引して混合した後、膨張させて低圧状態で流出するエジェクタ１１と、前記エジェクタ１１からの冷媒を蒸発させる蒸発器１２と、前記圧縮機１５、前記凝縮器１７、前記エジェクタ１１、及び前記蒸発器１２を冷媒配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記蒸発器１２で得られる冷熱を冷却室１ａ〜１ｅに輸送する輸送手段１９、３１、３２、３３、３４ａ、３４ｂと、前記圧縮機１５を格納する開放可能な機械室３と、を備え、前記エジェクタ１１を前記機械室３に格納することにより、冷却室の容積を低減することなく、エジェクタを用いて冷凍サイクルの効率の向上を図ることができ、エジェクタのメンテナンス性のよい冷凍冷蔵庫が得られる効果がある。
【００４９】
また、前記冷媒回路に前記エジェクタ１１を接続する接続配管５１、５２、５３のうち、前記吸引流体が流れる接続配管５２及び前記エジェクタの出口部に接続される接続配管５３で、少なくとも前記機械室３に格納される接続配管の周囲に断熱材７ａ、７ｂを設けたことにより、熱損失を低減でき、エジェクタ効率の低下を防止して冷凍サイクルの効率の向上を図ることができる冷凍冷蔵庫が得られる効果がある。
【００５０】
また、前記エジェクタ１１本体の周囲に断熱材７ｃを設けたことにより、熱損失を低減でき、エジェクタ効率の低下を防止して冷凍サイクル効率の向上を図ることができる冷凍冷蔵庫が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係り、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る筐体の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の機械室カバーを取り外した状態を示す背面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るエジェクタの構成及び動作を示す説明図であり、図５（ａ）はエジェクタの軸に沿った断面構成を示す説明図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＸ１〜Ｘ６の各位置に対応する圧力分布を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル構成を示す回路構成図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクルのＰ−ｈ線図であり、横軸にエンタルピーｈ、縦軸に圧力Ｐを示す。
【図８】本発明の実施の形態１に係るエジェクタの接続状態を示す説明図であり、蒸発器周囲の冷蔵庫内の空気の流れと共に冷凍サイクルの冷媒の流れを示す。
【図９】本発明の実施の形態１に係り、蒸発器を流れる冷媒温度の変化と冷蔵庫内の蒸発器を通過する空気温度の変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係り、機械室の別の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係り、機械室の別の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  冷凍冷蔵庫
１ａ〜１ｅ  冷却室
２  筐体
３  機械室
４  断熱材
５  外壁
６  内壁
７ａ、７ｂ、７ｃ  断熱材
１１  エジェクタ
１２、１２ａ、１２ｂ  蒸発器
１５  圧縮機
１７  凝縮器
１８  絞り装置
１９  送風機
３１、３２、３３、３４ａ、３４ｂ  風路
３５、３６  戻り風路
４０  駆動流入口部
４１  吸引流入口部
４２  吸引部
４３  ノズル部
４４  混合部
４５  ディフューザ部
５０  絞り装置出口接続配管
５１  駆動流接続配管
５２  吸引流接続配管
５３  エジェクタ出口部接続配管
５４  蒸発器出口接続配管
【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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【図１０】
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【図１１】
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