(57)【要約】【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、エジェクタの熱損失を低減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を得る。【解決手段】  凝縮器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蒸発器１２を流出する吸引流体を吸引し混合した後、膨張させて低圧状態で流出するエジェクタ１１と、外壁５及び内壁６の間に断熱材４を挟持する構成で、冷却室１ａ〜１ｅ、蒸発器１２、及び輸送手段１９を格納する庫内８を包囲する筐体２と、を備え、エジェクタ１１を筐体２内の外壁５と内壁６の間に格納する。【選択図】        図２
2008241113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を高圧状態で吐出する圧縮機と、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低圧状態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、外壁及び内壁の間に断熱材を有する構成で、前記冷却室、前記蒸発器、及び前記輸送手段を格納する庫内を包囲する筐体と、を備え、前記エジェクタを前記筐体の前記外壁と前記内壁の間に格納することを特徴とする冷凍冷蔵庫。
【請求項２】
前記エジェクタ本体の周囲に断熱材を設けると共に、前記エジェクタを前記冷媒回路に接続する接続配管のうち、少なくとも前記筐体内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】
前記エジェクタを格納するエジェクタ格納室を前記筐体内に設けると共に、前記エジェクタ格納室に対向する外壁位置に着脱可能または開閉可能なエジェクタ格納室カバー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。
【請求項４】
前記蒸発器の高さ、幅、奥行きに対応する領域の筐体内に前記エジェクタを配置することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の冷凍冷蔵庫。
【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。また、エジェクタの配置場所によっては、熱損失が生じてしまい、期待したほど効率の向上が得られな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、エジェクタにおける熱損失を極力小さくして冷凍サイクルの効率を向上できる冷凍冷蔵庫を得ることを目的とするものである。
また、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となった駆動流体により吸引流体を吸引し混合した後、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低圧状態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、外壁及び内壁の間に断熱材を有する構成で、前記冷却室、前記蒸発器、及び前記輸送手段を格納する庫内を包囲する筐体と、を備え、前記エジェクタを前記筐体の前記外壁と前記内壁の間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、熱損失を極力小さく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。
【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の冷蔵庫扉９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２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を示す。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などのプラスチックで構成される。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する。各冷却室１ａ〜１ｅの冷蔵庫扉９も図３に示す筐体２と同様、外壁５、断熱材４、及び内壁６で構成する。冷蔵庫扉９に設けた断熱材４によって、冷却室１ａ〜１ｅと外部とを熱的に遮蔽している。
【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、機械室送風機１６や流路切換弁１４も機械室３に格納される。機械室３の背面側は、例えば取り外し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ように構成される。機械室３に格納された各機器は、経年変化や故障時など、必要に応じて機械室カバーをはずすことで、メンテナンスが容易である。機械室３には圧縮機１５を格納するので、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。
【００１２】
図４は、図２に対応して、冷凍冷蔵庫１の基本構成を示す説明図であり、斜線で示す筐体２、斜め格子線で示す機械室３、横線で示す庫内８、白塗りで示す冷蔵庫扉９で構成されている。また、図５は冷蔵庫扉９を取り除いて冷凍冷蔵庫１の正面から見た筐体２を示す説明図であり、斜線で示す筐体２によって冷却室１ａ〜１ｅの背面２ａ、上面２ｂ、下面２ｃ、両側面２ｄが包囲されている様子を示す。
筐体２と冷蔵庫扉９によって、低温に保持される部分である庫内８の全体を取り囲むように構成する。ただし筐体２のすべてが図３に示すような構成ではなく、断熱材４が設けられていない部分があってもよい。例えば、筐体の下面２ｃには、例えば凝縮器の一部が設けられているが断熱材４は設けず、この部分の凝縮器で、下面に設けた蒸発板にたまった水分を蒸発させる構成にしてもよい。
【００１３】
図２に示すように、庫内８には冷却室１ａ〜１ｅと、冷熱を発生する部分である蒸発器１２、蒸発器１２で得られる冷熱を冷却室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８の背面側に配置されている。さらに、庫内送風機１９の吹出口１９ａに直接接続される風路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。
【００１４】
庫内８の冷却室１ａ〜１ｅ以外の領域は、各冷却室１ａ〜１ｅの容積を大きくするために、極力狭い空間に設置されている。蒸発器１２は、例えば、野菜室１ｄと冷凍室１ｅの背面側に設置され、庫内送風機１９は、蒸発器１２の近傍、例えば蒸発器１２の上部に設置される。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の上方に設置され、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。
【００１５】
以下、冷凍冷蔵庫１の庫内８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に送風される。そして、庫内分配風路３１に接続する各風路３１、３２、３３、３４ａ、３４ｂを通って各冷却室１ａ〜１ｅの全てまたはいずれかを冷却し、冷風は温度が上昇し、冷蔵室１、切替室２及び製氷室３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１、切替室２及び製氷室３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。
【００１６】
本実施の形態では、エジェクタ１１を筐体２の外壁５と内壁６の間に格納することを特徴としている。図２では、エジェクタ１１を例えば筐体の背面２ａで、庫内８に設置されている蒸発器１２の周辺、例えば蒸発器１２の上部付近に格納する。
【００１７】
また、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６はエジェクタ１１の構成及び動作を示す説明図であり、ここでは例えば長さＬ＝２０ｃｍ程度、幅Ｗ＝２ｃｍ〜４ｃｍ程度の筒形のエジェクタ１１を用いる。図６（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６（ｂ）は図６（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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まで圧力上昇して流出する（位置Ｘ６）。
【００２０】
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。
【００２１】
図７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８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７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８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。
【００２２】
図７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。
【００２３】
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て凝縮液化し、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。
【００２４】
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に低圧状態で流れ込む（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。
【００２５】
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、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。
【００２６】
本実施の形態では、エジェクタ１１の筐体２を構成する外壁５と内壁６の間に配置しているので、庫内８の冷却室１ａ〜１ｅの容積を低減することがない。さらに庫内８と熱的に遮断されている筐体２内に配置しているので、庫内８に熱的にも影響を及ぼさない。
また、図９に示すように、筐体２内は断熱材４が設けられており、実質的にはエジェクタ１１は断熱材４で囲んで収納される。図９は本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の断面を右側面側から見た説明図であり、断熱材４の設けられている部分を斜線で示している。エジェクタ１１は、例えば背面の筐体２ａで、断熱材４に取り囲まれており、エジェクタ１１の熱損失を極力小さくできる。
【００２７】
図１０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。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。エジェクタ１１の接続状態をわかりやすくするため、この図ではエジェクタ１１を設置位置からずれた位置で示しており、実際には、筐体の背面２ａの外壁５と内壁６の間に配置する。
【００２８】
図に示すように、第１蒸発器１２ａは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。
【００２９】
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８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が望ましい。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。
【００３０】
本実施の形態では、エジェクタ１１を蒸発器１２に近い部分の筐体２内に設置したので、エジェクタ１１と蒸発器１２とを接続する配管であるエジェクタ吸引流接続配管５２及びエジェクタ出口接続配管５３の配管長さを短くできる。また、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した状態で設置すると、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。
【００３１】
エジェクタ１１に接続する３本の配管において、エジェクタ駆動流接続配管５１によってエジェクタ駆動流入口部４０と流路切換弁１４を接続し、エジェクタ吸引流接続配管５２によって第１蒸発器１２ａ出口配管と吸引流入口部４１とを接続し、エジェクタ出口接続配管５３によってエジェクタ出口部と第２蒸発器１２ｂ入口配管とを接続する。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の吸引流入口部４１がエジェクタ出口部よりも上方になるように傾斜させて配置すると、エジェクタ吸引流接続配管５２との接続部がエジェクタ出口接続配管５３との接続部よりも上方に向くことになるので、それぞれの配管５２、５３が接続する第１蒸発器１２ａと第２蒸発器１２ｂの上下関係と同様となる。このため、配管５２、５３の長さを短くすることができ、さらに配管の取り回しを単純化できる。
【００３２】
このように、冷媒回路を構成する接続配管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、接続配管の取り回しを単純化することは、製造過程においてエジェクタ１１に対する接続配管のロー付け作業が容易となり、組立工程が単純化され製造コストの低減する効果を奏する。
【００３３】
図１１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８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、破線矢印は蒸発器１２ａ、１２ｂを通過する庫内８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によってー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。
【００３４】
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する。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８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１１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。
【００３５】
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を小型化できる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。本実施の形態では、エジェクタ１１を筐体２内に格納しているので、機械室３に格納している流路切換弁１４に接続するエジェクタ駆動流接続配管５１は、そのまま背面の筐体２ａ内を下方に通り、流路切換弁１４に接続すればよい。従って、３０℃程度の冷媒が通るエジェクタ駆動流接続配管５１は庫内８を通ることなく冷媒回路を構成でき、低温の庫内８に熱的に影響を及ぼさない。また、低温の冷媒が通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は蒸発器１２に接続するので、蒸発器１２の接続部に近いところで背面筐体２ａの内壁６を通って庫内８に導かれるように構成すればよい。これにより、接続配管の取り回しも簡単にできる。
【００３８】
なお、筐体２の外壁５と内壁６の間は、４０ｍｍ程度の幅があり、この空間にエジェクタ１１の幅Ｗを配置し、その周囲に断熱材４を設けることができる空間がある。エジェクタ１１の周囲は空間のままでも空気によってある程度断熱効果はあるが、断熱材４を設けることで確実に断熱でき、エジェクタ１１の熱損失を確実に低減できる。
エジェクタ１１の長さＬ方向は、縦でも横でも斜めでもよく、配管取り回しの都合に合わせて構成すればよい。ただし、前述のように、エジェクタ１１内の流れが下方から上方にならないような方向に設置したほうが、エジェクタ効率を向上できる。
このように、筐体２の外壁５と内壁６の間は、庫内８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。
【００３９】
また、エジェクタ１１本体の周囲にも断熱材４を設けると共に、エジェクタ１１を冷媒回路に接続する接続配管５１、５２、５３のうち、少なくとも筐体２内に格納される接続配管の周囲に断熱材４を設ける。断熱材４によって、各接続配管５１、５２、５３同士、及びエジェクタ１１本体を断熱することで、エジェクタ１１からの熱損失を極力小さくすることができる。さらに、エジェクタ１１の周囲に断熱材４を設けることは、従来装置において筐体２内に断熱材４が設けられているので、組立工程に変更を伴うことなく容易に実現できる。
【００４０】
図１２は本実施の形態の別の構成に係る冷凍冷蔵庫を示す背面図、図１３は筐体２のエジェクタ１１格納部近傍の断面を示す説明図である。この構成は、断熱材４内にエジェクタ１１を格納するエジェクタ格納室７を設ける。具体的には、断熱材４にエジェクタ１１本体のための空間を設け、これをエジェクタ格納室７とする。さらに、エジェクタ格納室７に対向する外壁５位置に着脱可能または開閉可能なエジェクタ格納室カバー７ａを設ける。エジェクタ格納室カバー７ａは、たとえば鋼板などの外壁５と同様の材料で構成してもよいし、ＡＢＳなどの別の材料で構成してもよい。このエジェクタ格納室カバー７ａは、例えばネジなどによってエジェクタ格納室７の周囲の外壁５に着脱可能な構成とする。
【００４１】
図１３において、エジェクタ格納室７を設けた筐体の向かって左側が庫内８であり、右側は外部である。エジェクタ１１をエジェクタ格納室７に格納した状態は、図１３に示すように、断熱材４にほぼ全体を包まれて格納される。ここで、エジェクタ１１本体の外壁５に対向する部分には断熱材４を設けないように構成すると、エジェクタ格納室カバー７ａを取り外したときにエジェクタ１１本体の外壁側が露出する。断熱材４内を通っている接続配管５１、５２、５３に若干の余裕を設けておくと、エジェクタ１１本体をエジェクタ格納室７から取り出すことができ、メンテナンス時に作業しやすい。
【００４２】
このように筐体２内のエジェクタ格納室７にエジェクタ１１を格納することで、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（３０℃程度）、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）、及びエジェクタ１１本体は、互いに断熱され、熱損失を極力小さくできる。このため、エジェクタ効率が低減するのを防止できる。
【００４３】
さらに、経年変化や故障時などの不具合が生じたときには、エジェクタ格納室カバー７ａを取り外すことで、容易にメンテナンスを行うことができる。
【００４４】
なお、エジェクタ格納室カバー７ａは外壁５にネジによって着脱可能にする構成に限るものではなく、外壁５と勘合するようにエジェクタ格納室カバー７ａの周囲に凹凸部を設けてもよい。この場合には、エジェクタ格納室カバー７ａを取り外しやすい構成となる。また、エジェクタ格納室カバー７ａは、例えば蝶番などで開閉可能に構成することもできる。
図１２、図１３において、エジェクタ１を縦方向に格納するようにしているが、これに限るものではなく、斜め方向でも、横方向でもよい。
【００４５】
また、エジェクタ格納室７でエジェクタ１１本体の外壁５側には断熱材４を設けないとしたが、エジェクタ格納室カバー７ａの内側に断熱材を貼り付けたり、断熱材をはめ込んでおいてもよい。このようにエジェクタ１１の外壁５側にも断熱材を設ければ、エジェクタ１１の熱損失をさらに低減できる。
また、図１２では機械室３に格納している流路切換弁１４を、エジェクタ格納室７内に格納してもよい。流路切換弁１４は凝縮器に接続する冷媒回路構成であり、凝縮器１７は筐体２の下面、背面、上面、側面の内壁６と外壁５の間を通って設けられている。このため、凝縮器１７に接続する流路切換弁１４もこの部分に格納すれば、駆動流接続配管５１の長さを短くでき、冷媒回路の配管取り回しを簡単化できる。その上、エジェクタ格納室カバー７ａを取り外すことで、機械室３に格納する場合と同様、流路切換弁１４を容易にメンテナンスできる。
【００４６】
冷媒回路の構成によっては、流路切換弁１４が必要なく、凝縮器とエジェクタ１１の駆動流入口部４０をエジェクタ駆動流接続配管５１で接続する場合がある。即ち、筐体２内の凝縮器と接続するエジェクタ１１を筐体２内に格納することで、冷媒回路の配管取り回しを簡単化できる。
【００４７】
図１４は本実施の形態の別の構成に係る冷凍冷蔵庫の断面側面を示す説明図である。この構成は、エジェクタ１１を、蒸発器１２の高さ、幅、奥行きに対応する部分の筐体２内に配置することを特徴とする。ここでは背面の筐体２ａで、蒸発器１２の高さ及び幅に対応する領域Ｍ付近にエジェクタ１１を格納している。
【００４８】
エジェクタ１１に接続する配管のうち、エジェクタ吸引流接続配管５２、エジェクタ出口接続配管５３は蒸発器１２ａ、１２ｂと接続される配管である。このため、エジェクタ１１を蒸発器１２ａ、１２ｂの周辺に配置しておくと、配管の取り回しが容易となり、配管の接続距離を短くできる。
【００４９】
なお、接続配管の取り回し部分が必要となるので、領域Ｍに丁度収まっていなくてもよく、若干、例えばエジェクタ１１の大きさである１０ｃｍ程度、蒸発器１２の高さ、幅、奥行きからずれた位置にエジェクタ１１を配置してもよい。また、図１５は蒸発器１２の高さ、幅、奥行きに対応する筐体２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの部分を示す説明図である。図１５に示すように、右側面及び左側面の筐体２ｄで、蒸発器１２の高さ及び奥行きに対応する領域付近にエジェクタ１１を設けてもよい。また、蒸発器１２が庫内８の上方に設けられている場合には、筐体の上面２ｂに設けることも可能である。また、筐体の下面２ｃに空間がある場合にはこの部分にエジェクタ１１を格納してもよい。
【００５０】
冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル構成として図７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。エジェクタ１１を筐体２内に配置することで、冷却室１ａ〜１ｅの容積を狭めることなくエジェクタ１１を搭載でき、冷凍サイクル効率を向上できる。
また、冷媒回路が図７と異なる場合には、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、少なくともエジェクタ吸引流接続配管５２は蒸発器１２の出口側と接続することになる。このため、蒸発器１２の周辺にエジェクタ１１を配置することは配管長さや配管取り回しに対して、上記と同様に効果を奏する。
【００５１】
また、エジェクタ１１の構成も図６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を設けてもよい。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てもよく、この場合には吸入流体が駆動流に対して複数の方向から均等に吸入され、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。
【００５２】
また、図６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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、冷凍庫のみを有する冷凍庫や、冷凍室のない冷蔵庫に適用しても、同様の効果を奏する。
また、筐体２の外壁５と内壁６の間の断熱材として、例えばウレタンを用いたがこれに限るものではなく、例えば一部分に真空断熱パネルを設けると、断熱効果を向上できる。
【００５５】
また、ここでは複数の蒸発器１２ａ、１２ｂを並べて配置しているが、複数の蒸発器を離れた位置に配置してもよい。この場合、複数の蒸発器のうちで、吸引流体としてエジェクタ１１に吸引する冷媒を流出する蒸発器の周辺の筐体２内に、エジェクタ１１を設置すればよい。エジェクタ１１を筐体２の外壁５と内壁４内に設置することで、庫内８の空間を有効に利用でき、冷却室１ａ〜１ｅの容積を低減することなく、エジェクタを搭載する冷凍サイクルを構成できる。
また、蒸発器１２の周辺の筐体２内にエジェクタ１１を配置することで、蒸発器に接続する接続配管の距離を短くでき、配管取り回しを簡単にでき、熱損失を低減できる。また、エジェクタも蒸発器と同様、複数台有する構成でもよい。
【００５６】
以上のように、本実施の形態では、冷媒を高圧状態で吐出する圧縮機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からの低圧状態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、外壁５及び内壁６の間に断熱材４を有する構成で、前記冷却室１ａ〜１ｅ、前記蒸発器１２、及び前記輸送手段１９、３１、３２、３３、３４ａ、３４ｂを格納する庫内８を包囲する筐体２と、を備え、前記エジェクタ１１を前記筐体２の前記外壁５と前記内壁６の間に格納することにより、冷却室１ａ〜１ｅの容積を低減することなくエジェクタ１１を搭載でき、エジェクタ１１の熱損失を低減して冷凍サイクルの効率の向上を図ることのできる冷凍冷蔵庫が得られる効果がある。
【００５７】
また、前記エジェクタ１１本体の周囲に断熱材４を設けると共に、前記エジェクタ１１を前記冷媒回路に接続する接続配管５１、５２、５３のうち、少なくとも前記筐体２内に格納される接続配管の周囲に断熱材４を設けたことにより、冷却室１ａ〜１ｅの容積を低減することなく、エジェクタ１１からの熱損失を極力小さくでき、エジェクタ１１を用いて冷凍サイクルの効率の向上を図ることのできる冷凍冷蔵庫が得られる効果がある。
【００５８】
また、前記エジェクタ１１を格納するエジェクタ格納室７を前記筐体２内に設け、前記エジェクタ格納室７に対向する外壁５位置に取り外し可能なエジェクタ格納室カバー７ａを設けたことにより、冷却室１ａ〜１ｅの容積を低減することなく、メンテナンス性が良く、エジェクタ１１を用いて冷凍サイクルの効率の向上を図ることのできる冷凍冷蔵庫が得られる効果がある。
【００５９】
また、前記蒸発器１２の高さ、幅、奥行きに対応する領域の筐体２内に前記エジェクタ１１を配置することにより、冷媒配管の長さを短くでき、配管取り回しが比較的容易である冷凍冷蔵庫が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【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に係り、冷凍冷蔵庫の基本構成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係り、冷蔵庫扉を取り除いて冷凍冷蔵庫の正面から見た筐体を示す説明図である。
【図６】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６（ａ）はエジェクタの軸に沿った断面構成を示す説明図、図６（ｂ）は図６（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７】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８】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９】本発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の断面を右側面側から見た説明図である。
【図１０】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１１】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１２】本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の別の構成を示す背面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の別の構成に係り、エジェクタ格納部近傍の断面を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態１による冷凍冷蔵庫の別の構成による断面側面を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係り、蒸発器の高さ、幅、奥行きに対応する筐体の部分を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
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
７  エジェクタ格納室
７ａ  エジェクタ格納室カバー
８  庫内
９  冷蔵庫扉
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
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】
2008241113.tif 000003
【図２】
2008241113.tif 000004
【図３】
2008241113.tif 000005
【図４】
2008241113.tif 000006
【図５】
2008241113.tif 000007
【図６】
2008241113.tif 000008
【図７】
2008241113.tif 000009
【図８】
2008241113.tif 000010
【図９】
2008241113.tif 000011
【図１０】
2008241113.tif 000012
【図１１】
2008241113.tif 000013
【図１２】
2008241113.tif 000014
【図１３】
2008241113.tif 000015
【図１４】
2008241113.tif 000016
【図１５】
2008241113.tif 000017