(57)【要約】【課　題】冷凍サイクルからの廃熱を有効利用することができる冷蔵庫を提供する。【解決手段】冷蔵庫（１）は、冷媒を圧縮するコンプレッサ（１６）、この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送風機（１８）で空冷されて液化する凝縮器（１７）、減圧装置（２３）および、冷媒が蒸発して庫内を冷却する蒸発器（２４）を順次冷媒配管（２１）で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、蓄熱材（１２）を具備しこの蓄熱材の熱で室内が温められる温蔵室（６）と、前記冷凍サイクルの高圧側に設けられ、前記蓄熱材と熱交換する熱交換部（２２）とを備えている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２　冷媒を圧縮するコンプレッサ、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となった冷媒が送風機で空冷される空冷熱交換器、減圧装置および、冷媒が蒸発して庫内を冷却する蒸発器を順次冷媒配管で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、
蓄熱材を具備し、この蓄熱材の熱で室内が温められる温蔵室と、
前記冷凍サイクルの高圧側に設けられ、前記蓄熱材と熱交換する熱交換部とを備えている冷蔵庫。
【請求項２】
前記温蔵室の室内を加熱するための補助ヒータが設けら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】
ＣＯ２　冷媒を圧縮するコンプレッサ、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となった冷媒が送風機で空冷される空冷熱交換器、減圧装置および、冷媒が蒸発して庫内を冷却する蒸発器を順次冷媒配管で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、
蓄熱材を具備し、この蓄熱材の熱で水が温められる給湯器と、
前記冷凍サイクルの高圧側に設けられ、前記蓄熱材と熱交換する熱交換部とを備えている冷蔵庫。
【請求項４】
前記給湯器内の水を加熱するための補助ヒータが設けられていることを特徴とする請求項３記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記空冷熱交換器は前記熱交換部よりも下流側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記補助ヒータを制御する制御装置が設けられ、
この制御装置が、前記コンプレッサの稼働中は、前記補助ヒータをＯＦＦにする手段を具備していることを特徴とする請求項２，４または５記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルにより庫内が冷却されている冷蔵庫に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷蔵庫は、庫内の貯蔵物を冷却して冷蔵や冷凍している。そして、冷凍サイクル中の凝縮器からの放熱は、温かい空気となって排出されている。また、温蔵庫や給湯器は冷蔵庫とは別に設置されており、温蔵庫の庫内や、給湯器の水は、一般的に電気ヒータで加熱される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温蔵庫の庫内や、給湯器の水を電気ヒータで加熱すると、電気の消費量が多く、ランニングコストが増大する。また、従来の冷蔵庫の凝縮器からの温かい空気は廃棄されており、有効利用されていない。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、冷凍サイクルからの廃熱を有効利用することができる冷蔵庫を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１記載の冷蔵庫（１）は、ＣＯ２　冷媒を圧縮するコンプレッサ（１６）、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となった冷媒が送風機（１８）で空冷される空冷熱交換器（１７）、減圧装置（２３）および、冷媒が蒸発して庫内を冷却する蒸発器（２４）を順次冷媒配管（２１）で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、蓄熱材（１２）を具備しこの蓄熱材の熱で室内が温められる温蔵室（６）と、前記冷凍サイクルの高圧側に設けられ、前記蓄熱材と熱交換する熱交換部（２２）とを備えている。
【０００６】
本願の請求項２記載の冷蔵庫は、請求項１記載の冷蔵庫において、温蔵室の室内を加熱するための補助ヒータ（３１）が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本願の請求項３記載の冷蔵庫は、ＣＯ２　冷媒を圧縮するコンプレッサ、このコンプレッサで圧縮されて高温・高圧となった冷媒が送風機で空冷される空冷熱交換器、減圧装置および、冷媒が蒸発して庫内を冷却する蒸発器を順次冷媒配管で環状に接続してコンプレッサに戻る冷凍サイクルと、蓄熱材を具備しこの蓄熱材の熱で水が温められる給湯器（４６）と、前記冷凍サイクルの高圧側に設けられ前記蓄熱材と熱交換する熱交換部とを備えている。
【０００８】
本願の請求項４記載の冷蔵庫は、請求項３記載の冷蔵庫において、給湯器内の水を加熱するための補助ヒータが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本願の請求項５記載の冷蔵庫は、請求項１ないし４の何れか１項記載の冷蔵庫において、空冷熱交換器が熱交換部よりも下流側に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本願の請求項６記載の冷蔵庫は、請求項２，４または５記載の冷蔵庫において、補助ヒータを制御する制御装置（４１）が設けられ、この制御装置が、コンプレッサの稼働中は補助ヒータをＯＦＦにする手段を具備していることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第１の形態を図１ないし図４を用いて説明する。図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の概略の説明図である。図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。図３は制御装置の入出力図である。図４は補助ヒータの稼働のフローチャートである。
【００１２】
冷蔵庫１は、その外郭が断熱箱体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部屋（この実施の形態では４室）に仕切られており、上側から温蔵室６、冷蔵室７、冷凍室８および野菜室９となっている。温蔵室６の室内温度は大気温度よりも高く設定され、一方、冷却室である冷蔵室７、冷凍室８および野菜室９の室内温度は大気温度よりも低く設定される。また、各室６〜９の前面は開口し、この前面開口は断熱扉（図示せず）で開閉自在に閉じられている。また、野菜室９の奥側は、機械室１１となっている。温蔵室６には、蓄熱材１２が配置されている。
【００１３】
機械室１１には、庫内を冷却するための機器、すなわち、コンプレッサ１６、空冷熱交換器としての凝縮器１７、凝縮器用送風機１８などが設けられている。コンプレッサ１６および凝縮器１７などは、冷媒配管２１で接続されて冷凍サイクルを構成し、冷凍サイクルの冷媒としては、ＣＯ２　（二酸化炭素）が用いられる。この冷凍サイクルは、図１に図示するように、コンプレッサ１６から、順次、温蔵室６の蓄熱材１２と熱交換する熱交換部２２、凝縮器１７、減圧装置である電動膨張弁２３および蒸発器２４が冷媒配管２１で接続されて、再びコンプレッサ１６に戻っている。そして、蒸発器２４で庫内（すなわち、冷却室内）の空気を冷却している。また、コンプレッサ１６から膨張弁２３までが、冷凍サイクルの高圧側となっている。
【００１４】
さらに、冷蔵庫１には、温蔵室６の室内の空気を加熱するガラス管ヒータなどの補助ヒータ３１、温蔵室６の室温を検出する温蔵室内温度センサ３２および冷蔵庫１の庫内温度（すなわち、冷却室内温度）を検出する庫内温度センサ３３が設けられている。
【００１５】
また、図３に図示するように、冷蔵庫１には、制御装置４１が設けられており、この制御装置４１はマイコンなどで構成されている。そして、この制御装置４１には、種々の電気部品が接続されているが、特に補助ヒータ３１の制御のための電気部品として、入力側に、温蔵室内温度センサ３２および庫内温度センサ３３などが接続され、一方、出力側に、コンプレッサ１６および補助ヒータ３１などが接続されている。なお、制御装置４１の記憶部（ＲＯＭやＲＡＭなど）には種々の設定値が記憶されるとともに、図示しないタイマを内蔵している。また、制御装置４１は、補助ヒータ３１の制御以外に種々の制御（たとえば、庫内の温度制御など）を行っている。
【００１６】
この様に構成されている実施の第１の形態の冷蔵庫１は、コンプレッサ１６が稼働すると、冷媒（ＣＯ２　）はコンプレッサ１６で圧縮されて、高温・高圧となったガス状冷媒となる。この高温・高圧のガス状冷媒は、温蔵室６の熱交換部２２で蓄熱材１２と熱交換を行い、蓄熱材１２の温度を上昇させるとともに、冷媒自身の温度は低下する。ついで、冷媒は凝縮器１７に流れ、この凝縮器１７において凝縮器用送風機１８で冷却（すなわち、空冷）されて液化し、ついで、膨張弁２３を通って、蒸発器２４で蒸発して低温となり、庫内の空気を冷却している。
したがって、従来は、高温・高圧のガス状冷媒を冷却する際に生じる廃熱は大気中に排出されていたが、この実施の第１の形態では、その廃熱の一部が、温蔵室６の室内の加熱に利用される。
【００１７】
ところで、冷蔵庫１の冷凍サイクルは、庫内の温度が所望の値となるように制御されており、温蔵室６の温度維持には不足していることがある。そこで、冷凍サイクルからの廃熱が温蔵室６の温度維持には不足している場合には、補助ヒータ３１を稼働（すなわち、ＯＮ）して、温蔵室６の室内温度を適温に維持している。
【００１８】
上記補助ヒータ３１の制御のフローを図４のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１において、制御装置４１は、コンプレッサ１６が稼働しているか否かを判定する。コンプレッサ１６の制御方法には種々あるが、一般的には、庫内温度センサ３３の検出値が、制御装置４１に予め設定されている設定庫内温度になるように制御装置４１により制御されている。そのため、コンプレッサ１６の稼働時には、制御装置４１からコンプレッサ１６に稼働信号が出力されており、制御装置４１はコンプレッサ１６が稼働しているか否かを判定することが可能である。そして、コンプレッサ１６が停止していると制御装置４１が判定した場合には、ステップ２に行き、一方、コンプレッサ１６が稼働していると制御装置４１が判定した場合には、ステップ４に行く。
【００１９】
そして、ステップ４において、制御装置４１は、補助ヒータ３１が稼働している場合には停止させ、また、補助ヒータ３１が停止（すなわち、ＯＦＦ）している場合には停止している状態を維持して、ステップ１に戻り、コンプレッサ１６が稼働している最中は、補助ヒータ３１を停止させている。
【００２０】
また、ステップ２において、制御装置４１は、温蔵室内温度センサ３２の検出値（すなわち、温蔵室内温度）が、制御装置４１に予め設定されている温蔵室設定温度（たとえば、約７０℃）になったか否かを判定し、温蔵室設定温度になった（すなわち、温蔵室設定温度以上）場合には、ステップ４に行き、補助ヒータ３１を停止させる。一方、ステップ２において、温蔵室内温度が温蔵室設定温度になっていない（すなわち、温蔵室設定温度未満）場合には、ステップ３に行く。
【００２１】
ステップ３において、制御装置４１は、補助ヒータ３１が停止している場合には稼働させ、また、補助ヒータ３１が稼働している場合には稼働している状態を維持して、ステップ１に戻る。
【００２２】
この様にして、コンプレッサ１６が稼働している最中には、補助ヒータ３１を停止させて、熱交換部２２の冷媒温度を極力低下させることにより、冷凍サイクルの冷却効率を向上させている。一方、コンプレッサ１６が停止している際に、温蔵室６の室内温度が温蔵室設定温度よりも低下すると、補助ヒータ３１で温蔵室６の室内を加熱して、温蔵室６の室内温度が温蔵室設定温度になるように制御している。
【００２３】
次に、本発明における冷蔵庫の実施の第２の形態を説明する。図５は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の概略の説明図である。なお、この実施の第２の形態の説明において、前記実施の第１の形態の構成要素に対応する構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
実施の第２の形態では、温蔵室６に代えて、給湯器４６が設けられている。給湯器４６への給水は、水道管直結または貯水タンクなどで行われる。この給湯器４６には、温蔵室６と同様に蓄熱材１２および熱交換部２２が設けられている。そして、この熱交換部２２および補助ヒータ３１で給湯器４６の水を加熱している。したがって、従来は、高温・高圧のガス状冷媒を冷却する際に生じる廃熱は大気中に排出されていたが、この実施の第２の形態では、その廃熱の一部が、給湯器４６の水の加熱に利用される。
【００２５】
また、給湯器４６の湯温は、湯温センサ４７で検出されている。そして、制御装置４１は、実施の第１の形態のステップ２に代えて、ステップ２−１を実行する。このステップ２−１において、制御装置４１は、湯温センサ４７の検出値（すなわち、湯温）が、制御装置４１に予め設定されている設定湯温になったか否かを判定し、設定湯温になった（すなわち、設定湯温以上）場合には、ステップ４に行き、補助ヒータ３１を停止させる。一方、ステップ２−１において、湯温が設定湯温になっていない（すなわち、設定湯温未満）場合には、ステップ３に行く。
【００２６】
この様にして、コンプレッサ１６が停止している際に、給湯器４６の湯温が設定湯温よりも低下すると、補助ヒータ３１で給湯器４６の水を加熱して、給湯器４６の湯温が設定湯温になるように制御している。
【００２７】
前述のように、実施の形態では、冷蔵庫１の冷凍サイクルの廃熱を温蔵室６や給湯器４６の加熱に有効利用することができる。また、冷凍サイクルの廃熱では、加熱に必要な加熱量が不足している場合には、補助ヒータ３１により加熱することができる。この補助ヒータ３１は、コンプレッサ１６の稼働の最中にはＯＦＦになっている。したがって、コンプレッサ１６の稼働中に、熱交換部において冷凍サイクルの高圧側の冷媒の温度を効率よく低下でき、冷凍サイクルの冷却効率を向上させることができる。熱交換部２２の下流側には、凝縮器１７が配置されているので、この凝縮器１７で、冷凍サイクルの高圧側の冷媒の温度を大気温度近くまで、低下させることができる。
【００２８】
前述の様にして、制御装置４１は、（１）コンプレッサの稼働中は、補助ヒータを停止（ＯＦＦ）させる手段、（２）温蔵室内温度が、温蔵室設定温度になったか否かを判定し、温蔵室設定温度になった場合には、補助ヒータを停止させる手段、（３）温蔵室設定温度未満の場合には、補助ヒータを稼働させる手段、（４）給湯器の湯温が、設定湯温になったか否かを判定し、設定湯温になった場合には、補助ヒータを停止させる手段、（５）設定湯温未満の場合には、補助ヒータを稼働させる手段などを具備している。
この様に、制御装置４１は、上記手段以外にも、実行される各作用に対応して各々作用を実行する手段を具備している。また、全ての手段を具備している必要は必ずしもない。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は、前記実施の形態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）冷蔵庫１の形式や構造などは適宜選択可能であるが、好ましくは、家庭用であり、その庫内は少なくとも３温度帯（すなわち、冷蔵室、冷凍室および野菜室）に仕切られていることが好ましい。
【００３０】
（３）実施の形態では、コンプレッサ１６の稼働中は、補助ヒータ３１がＯＦＦになっているが、ＯＮにすることも可能である。ただし、コンプレッサ１６の稼働中はＯＦＦにすることが好ましい。
（４）減圧装置は、膨張弁２３で構成されているが、他の構造、たとえばキャピラリーチューブなどで構成することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本願の請求項１記載の発明によれば、冷蔵庫の冷凍サイクルの高圧側の冷媒と温蔵室の蓄熱材とを熱交換する熱交換部が設けられている。したがって、冷蔵庫の庫内を冷却する際の廃熱を有効利用して、温蔵室の蓄熱材を温めて温蔵室内温度を上昇させることができる。その結果、温蔵室の室内温度を上昇させるためのランニングコストを削減することができる。
【００３２】
また、本願の請求項２記載の発明によれば、温蔵室の室内を加熱するための補助ヒータが設けられている。したがって、冷凍サイクルからの廃熱量が、温蔵室の室内の加熱に不足するときは、補助ヒータで温蔵室の室内を加熱することができる。
【００３３】
本願の請求項３記載の発明によれば、冷蔵庫の冷凍サイクルの高圧側の冷媒と給湯器の蓄熱材とを熱交換する熱交換部が設けられている。したがって、冷蔵庫の庫内を冷却する際の廃熱を有効利用して、給湯器の蓄熱材を温めて給湯器の水温を上昇させることができる。その結果、給湯器の水温を上昇させるためのランニングコストを削減することができる。
【００３４】
また、本願の請求項４記載の発明によれば、給湯器の水を加熱するための補助ヒータが設けられており、冷凍サイクルからの廃熱量が、給湯器の水の加熱に不足するときは、補助ヒータで給湯器の水を加熱することができる。
【００３５】
そして、本願の請求項５記載の発明によれば、空冷熱交換器が熱交換部よりも下流側に配置されているので、熱交換部で冷凍サイクルの冷媒温度があまり低下しなかった際にも、この空冷熱交換器により、冷凍サイクルの高圧側の冷媒を冷却することができる。その結果、冷凍サイクルの冷却効率を向上させることができる。
【００３６】
さらに、本願の請求項６記載の発明によれば、コンプレッサの稼働中は補助ヒータをＯＦＦにしているので、冷凍サイクルの高圧側の冷媒が補助ヒータで加熱されることを防止することができる。その結果、冷凍サイクルの冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第１の形態の概略の説明図である。
【図２】図２は図１の冷蔵庫の冷媒回路の具体例の図である。
【図３】図３は制御装置の入出力図である。
【図４】図４は補助ヒータの稼働のフローチャートである。
【図５】図５は本発明にかかる冷蔵庫の実施の第２の形態の概略の説明図である。
【符号の説明】
１　冷蔵庫
６　温蔵室
１２　蓄熱材
１６　コンプレッサ
１７　凝縮器（空冷熱交換器）
１８　凝縮器用送風機
２１　冷媒配管
２２　熱交換部
２３　膨張弁（減圧装置）
２４　蒸発器
３１　補助ヒータ
４１　制御装置
４６　給湯器
【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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