(57)【要約】【課題】本発明は圧縮機を高効率で駆動させて、省電力化を図ることができる保冷庫を提供することを目的とする。【解決手段】冷蔵庫１は、冷蔵室２０と、定常運転時に一定の消費電力で空気を冷却する冷却機構８０と、冷却された空気を冷蔵室２０内に導入する第１流路６０と、冷蔵室２０内の空気を冷却機構８０に導出する第２流路６２と、第１流路６１、冷蔵室２０、及び第２流路６２間で空気を循環させる第１送風装置６１と、冷蔵室２０内の温度が所定温度未満の場合は、冷却された空気により冷却されて冷熱を蓄熱し、冷蔵室２０内の温度が所定温度以上の場合は、蓄熱した冷熱を冷蔵室内へ放熱する蓄熱部材１１０とを有している。【選択図】図１
2013245842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保冷室と、
定常運転時に一定の消費電力で空気を冷却する冷却機構と、
冷却された前記空気を前記保冷室内に導入する第１流路と、
前記保冷室内の空気を前記冷却機構に導出する第２流路と、
前記第１流路、前記保冷室、及び前記第２流路間で前記空気を循環させる第１送風装置と、
前記保冷室内の温度が所定温度未満の場合は、前記冷却された空気により冷却されて冷熱を蓄熱し、前記保冷室内の温度が前記所定温度以上の場合は、蓄熱した前記冷熱を前記保冷室内へ放熱する蓄熱部材と
を有することを特徴とする保冷庫。
【請求項２】
請求項１記載の保冷庫であって、
前記冷却された空気を前記保冷室内に導入可能な第３流路と、
前記保冷室内の空気を前記第３流路に導出可能な第４流路と、
前記第３流路と前記第４流路との接続部に配置され、前記第３流路を流れる前記冷却された空気の送風量と、前記第４流路から流入して前記第３流路を流れる前記保冷室内の空気の送風量とを調節する風量調節機構と、
前記第３流路、前記保冷室、及び前記第４流路間で前記空気を循環させる第２送風装置と
をさらに有し、
前記蓄熱部材は、前記風量調節機構と前記保冷室との間の前記第３流路内に配置されており、
前記風量調節機構は、
前記保冷室内の温度が所定温度未満の場合には、前記第３流路を流れる前記冷却された空気の送風量が、前記第４流路から流入して前記第３流路を流れる前記保冷室の空気の送風量より多くなるように調節し、
前記保冷室内の温度が前記所定温度以上の場合には、前記第４流路から流入して前記第３流路を流れる前記保冷室内の空気の送風量が、前記第３流路を流れる前記冷却された空気の送風量より多くなるように調節すること
を特徴とする保冷庫。
【請求項３】
請求項２記載の保冷庫であって、
前記第３流路は、前記第１流路から分岐していること
を特徴とする保冷庫。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の保冷庫であって、
前記保冷室内の温度を計測する温度計測部をさらに有し、
前記風量調節機構は、前記温度計測部で計測された前記保冷室内の温度に基づいて送風量を調節すること
を特徴とする保冷庫。
【請求項５】
請求項１記載の保冷庫であって、
前記蓄熱部材は、前記保冷室内であって、前記第１流路から前記保冷室内に流入した前記冷却された空気と熱交換可能な位置に配置されていること
を特徴とする保冷庫。
【請求項６】
請求項５記載の保冷庫であって、
前記保冷室内の空気を導出して前記保冷室内の前記蓄熱部材の近傍に戻す第５流路と、
前記第５流路から前記保冷室に前記空気を循環させる第３送風装置と
をさらに有し、
前記第３送風装置は、
前記保冷室内の温度が所定温度未満の場合には、送風を停止し、
前記保冷室内の温度が前記所定温度以上の場合には、送風を開始すること
を特徴とする保冷庫。
【請求項７】
請求項６記載の保冷庫であって、
前記保冷室内の温度を計測する温度計測部をさらに有し、
前記第３送風装置は、前記温度計測部で計測された前記保冷室内の温度に基づいて送風を開始又は停止すること
を特徴とする保冷庫。
【請求項８】
請求項１記載の保冷庫であって、
前記蓄熱部材は、前記第１流路内に配置されていること
を特徴とする保冷庫。
【請求項９】
請求項８記載の保冷庫であって、
前記保冷室内の空気を導出し前記第１流路内の前記蓄熱部材の近傍に戻す第６流路と、
前記第６流路から前記蓄熱部材に前記空気を送風する第４送風装置と
をさらに有し、
前記第４送風装置は、
前記保冷室内の温度が所定温度未満の場合には、送風を停止し、
前記保冷室内の温度が前記所定温度以上の場合には、送風を開始すること
を特徴とする保冷庫。
【請求項１０】
請求項９記載の保冷庫であって、
前記保冷室内の温度を計測する温度計測部をさらに有し、
前記第４送風装置は、前記温度計測部で計測された前記保冷室内の温度に基づいて送風を開始又は停止すること
を特徴とする保冷庫。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項に記載の保冷庫であって、
前記蓄熱部材は、ヒートシンクを有すること
を特徴とする保冷庫。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一項に記載の保冷庫であって、
前記蓄熱部材は、潜熱蓄熱材を有すること
を特徴とする保冷庫。
【請求項１３】
請求項１２記載の保冷庫であって、
前記潜熱蓄熱材は、前記保冷室の平均温度より低い相変化温度を有すること
を特徴とする保冷庫。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載の保冷庫であって、
前記冷却機構は、圧縮機を備えた冷凍機を有していること
を特徴とする保冷庫。
【請求項１５】
請求項１から１４までのいずれか一項に記載の保冷庫であって、
前記圧縮機は、前記定常運転時には一定の回転数で運転されること
を特徴とする保冷庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保冷庫に関し、特にファン式の保冷庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、保冷庫として、ファン式（間冷式）の冷蔵庫が知られている。ファン式の冷蔵庫は、冷却器で生成した冷気を冷蔵室につながる流路中にファンにより送風し、冷蔵室に冷気を導いて冷蔵室内を冷却する（特許文献１参照）。冷蔵室内の温度制御は、冷却機構を構成する冷凍機の圧縮機の出力を制御することにより行われる。圧縮機の出力制御は、圧縮機内の電動機の回転数を制御して行われる。オン／オフ制御の場合は、オン制御で電動機を所定回転数で所定時間回転させて圧縮機を高出力で駆動し、オフ制御で電動機の回転を停止させて圧縮機の運転を停止させる。インバータ制御の場合は、冷蔵室内の温度変化に基づいて電動機を停止状態から高回転まで回転数を多段階又は連続的に変化させて圧縮機の出力を制御する。
【０００３】
稼働中の冷蔵庫の扉を開くと、冷蔵室内の冷気が外部に放出され、温度の高い外気が冷蔵室内に流入する。このため、扉を閉じた後も冷蔵室内の温度は設定温度よりも高くなる。冷蔵室内の温度上昇を検出すると、冷蔵庫の制御系は圧縮機の電動機の回転数を相対的に高くして圧縮機の出力を上昇させる。このように、従来の冷蔵庫では、扉の開閉による冷蔵室内の温度変化に対応させて圧縮機の出力を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５２９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、圧縮機の電動機を停止状態又は低回転状態から高回転状態に移行させる際には相対的に大きな負荷トルクが作用する。このため、電動機の消費電力が増大してしまう。また、圧縮機の電動機の回転数が高くなるほど冷凍機内で発生する損失は増大する。このため、電動機の高回転時、すなわち圧縮機の高出力時での冷凍機の成績係数（ＣＯＰ）が低くなってしまう。このため、扉の開放により冷蔵室内の温度が上昇すると、圧縮機は、出力を高くし、高効率で駆動することがでない。このように、従来の冷蔵庫では、圧縮機を高効率で駆動させることができず、省電力化（省エネルギー化）を図ることができないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、圧縮機を高効率で駆動させて、省電力化を図ることができる保冷庫を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、保冷室と、定常運転時に一定の消費電力で空気を冷却する冷却機構と、冷却された前記空気を前記保冷室内に導入する第１流路と、前記保冷室内の空気を前記冷却機構に導出する第２流路と、前記第１流路、前記保冷室、及び前記第２流路間で前記空気を循環させる第１送風装置と、前記保冷室内の温度が所定温度未満の場合は、前記冷却された空気により冷却されて冷熱を蓄熱し、前記保冷室内の温度が前記所定温度以上の場合は、蓄熱した前記冷熱を前記保冷室内へ放熱する蓄熱部材とを有することを特徴とする保冷庫によって達成される。
【０００８】
上記本発明の保冷庫であって、前記冷却された空気を前記保冷室内に導入可能な第３流路と、前記保冷室内の空気を前記第３流路に導出可能な第４流路と、前記第３流路と前記第４流路との接続部に配置され、前記第３流路を流れる前記冷却された空気の送風量と、前記第４流路から流入して前記第３流路を流れる前記保冷室内の空気の送風量とを調節する風量調節機構と、前記第３流路、前記保冷室、及び前記第４流路間で前記空気を循環させる第２送風装置とをさらに有し、前記蓄熱部材は、前記風量調節機構と前記保冷室との間の前記第３流路内に配置されており、前記風量調節機構は、前記保冷室内の温度が所定温度未満の場合には、前記第３流路を流れる前記冷却された空気の送風量が、前記第４流路から流入して前記第３流路を流れる前記保冷室の空気の送風量より多くなるように調節し、前記保冷室内の温度が前記所定温度以上の場合には、前記第４流路から流入して前記第３流路を流れる前記保冷室内の空気の送風量が、前記第３流路を流れる前記冷却された空気の送風量より多くなるように調節することを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の保冷庫であって、前記第３流路は、前記第１流路から分岐していることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の保冷庫であって、前記保冷室内の温度を計測する温度計測部をさらに有し、前記風量調節機構は、前記温度計測部で計測された前記保冷室内の温度に基づいて送風量を調節することを特徴とする。
【００１１】
上記本発明の保冷庫であって、前記蓄熱部材は、前記保冷室内であって、前記第１流路から前記保冷室内に流入した前記冷却された空気と熱交換可能な位置に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の保冷庫であって、前記保冷室内の空気を導出して前記保冷室内の前記蓄熱部材の近傍に戻す第５流路と、前記第５流路から前記保冷室に前記空気を循環させる第３送風装置とをさらに有し、前記第３送風装置は、前記保冷室内の温度が所定温度未満の場合には、送風を停止し、前記保冷室内の温度が前記所定温度以上の場合には、送風を開始することを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の保冷庫であって、前記保冷室内の温度を計測する温度計測部をさらに有し、前記第３送風装置は、前記温度計測部で計測された前記保冷室内の温度に基づいて送風を開始又は停止することを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の保冷庫であって、前記蓄熱部材は、前記第１流路内に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明の保冷庫であって、前記保冷室内の空気を導出し前記第１流路内の前記蓄熱部材の近傍に戻す第６流路と、前記第６流路から前記蓄熱部材に前記空気を送風する第４送風装置とをさらに有し、前記第４送風装置は、前記保冷室内の温度が所定温度未満の場合には、送風を停止し、前記保冷室内の温度が前記所定温度以上の場合には、送風を開始することを特徴とする。
【００１６】
上記本発明の保冷庫であって、前記保冷室内の温度を計測する温度計測部をさらに有し、前記第４送風装置は、前記温度計測部で計測された前記保冷室内の温度に基づいて送風を開始又は停止することを特徴とする。
【００１７】
上記本発明の保冷庫であって、前記蓄熱部材は、ヒートシンクを有することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の保冷庫であって、前記蓄熱部材は、潜熱蓄熱材を有することを特徴とする。
【００１９】
上記本発明の保冷庫であって、前記潜熱蓄熱材は、前記保冷室の平均温度より低い相変化温度を有することを特徴とする。
【００２０】
上記本発明の保冷庫であって、前記冷却機構は、圧縮機を備えた冷凍機を有していることを特徴とする。
【００２１】
上記本発明の保冷庫であって、前記圧縮機は、前記定常運転時には一定の回転数で運転されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、圧縮機を高効率で駆動させて、省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による冷蔵庫１の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による冷蔵庫１の外観構成を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による冷蔵庫１の庫内の概略構成を示す正面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による冷蔵庫１の庫内の概略構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による冷蔵庫１の第３流路６４と第４流路６６の接続部近傍の拡大図である。
【図６】定格容積が４４０リットルである冷蔵庫において、０．５時間（３０分）の間で約０．１４時間（約８分）毎に冷蔵室の扉部材を約１０秒間開いたときの冷蔵室内の温度変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態による冷蔵庫１の動作を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による冷蔵庫１の動作を示す模式図である。
【図９】比較例による冷蔵庫３００の動作を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）は比較例による冷蔵庫３００の冷凍機３８０の冷凍能力の変化を示すグラフであり、図１０（ｂ）はＣＯＰ（成績係数）の圧縮機の回転数との依存性を示すグラフである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態による冷蔵庫１の冷凍能力を示すグラフである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態による冷蔵庫１の蓄熱部材１１０近傍を流れる空気を示す模式図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態による冷蔵庫３の構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態による冷蔵庫３の庫内の概略構成を示す正面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態による冷蔵庫３の庫内の概略構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態による冷蔵庫３の動作を示す模式図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態による冷蔵庫３の動作を示す模式図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態による冷蔵庫５の構成を示す模式図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態による冷蔵庫５の庫内の概略構成を示す正面図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態による冷蔵庫５の庫内の概略構成を示す断面図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態による冷蔵庫５の動作を示す模式図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態による冷蔵庫５の動作を示す模式図である。
【図２３】本発明の第４の実施の形態による冷蔵庫に設けられる蓄熱部材１１７の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態によるファン式の冷蔵庫１について、図１乃至図１２を用いて説明する。本実施の形態及び後述する第２乃至第４の実施の形態では、保冷庫として冷蔵庫を例にとって説明する。なお、以下の全ての図面においては、理解を容易にするため、各構成要素の寸法や比率などを適宜異ならせて図示している。図１は、本実施の形態による冷蔵庫１の構成を模式的に示している。
【００２５】
図１に示すように、冷蔵庫１は、保冷室として冷蔵室２０と、冷蔵室２０を冷却するための冷却機構として、蒸気圧縮式の冷凍機８０とを有している。冷凍機８０は、冷媒を圧縮する圧縮機８２と、圧縮された冷媒を凝縮させて外部に放熱する凝縮器８４と、凝縮した冷媒を膨張させる膨張器８６（例えば、キャピラリーチューブ）と、膨張した冷媒を蒸発させて外部から吸熱する冷却器（蒸発器）８８とを有している。圧縮機８２と、凝縮機８４とは冷媒配管８３により接続されている。凝縮機８４と、膨張器８６とは冷媒配管８５により接続されている。膨張器８６と、冷却器８８とは冷媒配管８７により接続されている。冷却器８８と、圧縮機８２とは冷媒配管８７により接続されている。冷凍機８０により、蒸気圧縮式冷凍サイクルが実現される。
【００２６】
圧縮機８２は、冷蔵庫１が電源投入されて冷蔵室２０内の温度が設定温度になった後の定常運転時には、ほぼ一定の出力を維持するように駆動される。定常運転時とは、冷蔵庫１の電源投入時から冷蔵室２０内の温度が設定温度になる前の期間を含まず、冷蔵室２０内の温度が設定温度になってからの冷蔵庫１の運転時をいう。圧縮機８２には、不図示の電動機が内蔵されている。圧縮機８２の出力を一定に維持するために、電動機は、一定の回転数で、一定の消費電力で駆動される。このため、冷凍機８０は、定常運転時に一定の消費電力で圧縮機８２を運転し、冷却器８８により空気を冷却する。
【００２７】
冷蔵庫１は、冷却された空気を冷蔵室２０内に導入する第１流路６０と、冷蔵室２０内の空気を冷却器８８に導出する第２流路６２とを有している。これにより、冷却器８８で冷却された空気は、第１流路６０を介して冷蔵室２０内に導入される。また、冷蔵室２０内の空気は、第２流路６２を介して冷却器８８に導出される。第１流路６０には、第１送風装置としてファン６１が配置されている。ファン６１を作動させることにより、冷却器８８から第１流路６０、冷蔵室２０内、第２流路６２を介して冷却器８８に戻るように空気が冷蔵庫１内を循環する。
【００２８】
ファン６１と冷蔵室２０との間の第１流路６０から分岐して、冷却された空気を冷蔵室２０内に導入可能な第３流路６４が配置されている。第３流路６４は、第１流路６０に接続されて、冷蔵室２０まで延伸している。このため、第３流路６４は、冷却器８８により冷却された空気を冷蔵室２０内に導入することができる。
【００２９】
第３流路６４の途中には開口が設けられ、当該開口には冷蔵室２０内の空気を第３流路６４に導出可能な第４流路６６が接続されている。第３流路６４と第４流路６６との接続部には、第３流路６４を流れる冷却された空気の送風量と、第４流路６６から流入して第３流路６４を流れる冷蔵室２０内の空気の送風量とを調節する風量調節機構として、ダンパ６５が配置されている。第４流路６６には第２送風装置として、ファン６３が配置されている。
【００３０】
冷蔵庫１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備え、冷蔵庫１の全体を制御する制御部２００を有している。また、冷蔵庫１は、冷蔵室２０内の温度を計測する温度計測部２０２を有している。温度計測部２０２は、冷蔵室２０内の上部壁面近傍の温度を計測する温度センサ２０２ａを有している。制御部２００には、温度計測部２０２からの冷蔵室２０内の温度検出信号が入力される。制御部２００は、当該温度検出信号に基づき、ファン６１の出力制御と、ファン６３のオン／オフ制御と、ダンパ６５の駆動制御とを行う。また、制御部２００は、定常運転時に圧縮機８２の出力がほぼ一定になるように圧縮機８２を制御する。
【００３１】
ダンパ６５は、制御部２００により制御されて、第１流路６０から第３流路６４に流通する冷却された空気を冷蔵室２０内に導入可能な状態と、第４流路６６と第３流路６４とを導通させる状態とに切換え可能になっている。
【００３２】
ダンパ６５により第３流路６４と第４流路６６の接続部の開口が閉鎖され、第１流路６０側の第３流路６４が開放されると、冷却器８８により冷却された空気が、第１流路６０から第３流路６４に流通し、冷蔵室２０内に導入される。ファン６１は、定常運転時にはほぼ一定の出力で作動し続ける。ファン６１による送風により、冷却器８８から第１流路６０と第３流路６４、冷蔵室２０内、第２流路６２を介して冷却器８８に戻るように空気が冷蔵庫１内を循環する。このように、定常運転時において、第３流路６４は、第１流路６０の迂回経路とすることができる。
【００３３】
ダンパ６５と冷蔵室２０との間の第３流路６４内には、蓄熱部材１１０が配置されている。蓄熱部材１１０は、潜熱蓄熱材１２０（図１では不図示）を有している。潜熱蓄熱材１２０は、冷蔵室２０内の平均温度よりも低い、固相及び液相間の相変化が可逆的に生じる相変化温度を有している。本実施の形態では、冷蔵室２０内の所望の設定温度の平均温度は約５℃であり、潜熱蓄熱材１２０の相変化温度は約４℃である。潜熱蓄熱材１２０の相変化温度は、約４℃に限られず、冷蔵室２０内の平均温度よりも低く、かつ、冷却器８８により生成され、第３流路６４内を流通する空気の温度より高ければよい。潜熱蓄熱材１２０の相変化温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定することができる。
【００３４】
冷却器８８により冷却された空気が第１流路６０及び第３流路６６を介して冷蔵室２０内に導入される際に、冷却された空気により蓄熱部材１１０は冷却される。蓄熱部材１１０近傍を流通する空気の温度は、潜熱蓄熱材１２０の相変化温度よりも低い。このため、潜熱蓄熱材１２０は、冷却された空気により冷却され続けられて固相状態になる。
【００３５】
ダンパ６５により第１流路６０側の第３流路６４が閉鎖されると、第４流路６６と第３流路６４とが導通する。これにより、冷蔵室２０内の空気を第４流路６６を介して第３流路６４内に導入することができる。
【００３６】
ダンパ６５により第４流路６６と第３流路６４とが導通している状態でファン６３が作動すると、冷蔵室２０内の空気は、第４流路６６内に流入し、第３流路６４を介して冷蔵室２０内に戻される。このように、冷蔵室２０と、第４流路６６と、ダンパ６５と冷蔵室２０との間の第３流路６４とで空気を循環させることができる。
【００３７】
制御部２００は、温度計測部２０２の温度センサ２０２ａで計測された冷蔵室２０内の温度に基づいてダンパ６５の停止位置を制御する。冷蔵庫１の定常運転時において、温度計測部２０２からの温度検出信号に基づき冷蔵室２０内の温度が所定温度未満であると制御部２００が判断すると、制御部２００はダンパ６５を制御して、第３流路６４と第４流路６６との接続部の開口を閉鎖し、第１流路６０、第３流路６４、冷蔵室２０を導通させる。これにより、冷却器８８で冷却された空気が第１流路６０及び第３流路６４を介して冷蔵室２０内に導入され、冷蔵室２０が冷却される。また、第３流路６４内に配置される蓄熱部材１１０は冷却される。これにより、蓄熱部材１１０に備えられた潜熱蓄熱材１２０は、冷熱を蓄熱して固相状態に変化するか、すでに固相状態の場合は固相を維持しつつ顕熱蓄熱をする。
【００３８】
温度計測部２０２からの温度検出信号に基づいて冷蔵室２０内の温度が所定温度以上になったと制御部２００が判断すると、制御部２００は、ダンパ６５を制御して、第４流路６６と第３流路６４とを導通させ、第１流路６０側の第３流路６４を閉鎖させる。また、制御部２００は、ファン６３を制御してファン６３を作動させる。これにより、冷蔵室２０内の空気が、第４流路６６を介して第３流路６４に導入され、蓄熱部材１１０と熱交換する。熱交換された空気は、冷えて第３流路６４から冷蔵室２０内に再び導入される。また、冷却器８８により冷却された空気は、第１流路６０から冷蔵室２０内に導入されている。ダンパ６５により第４流路６６と、ダンパ６５と冷蔵室２０との間の第３流路６４とが導通している状態では、冷蔵室２０は、第１流路６０から導入される冷却された空気と、第３流路６４から導入される空気とで冷却される。
【００３９】
このように、蓄熱部材１１０は、冷蔵室２０内の温度が所定温度未満以下の場合は、冷却された空気により冷却されて冷熱を蓄熱し、冷蔵室２０内の温度が所定温度以上になった場合は、蓄熱した冷熱を冷蔵室２０内へ放熱するように配置されている。
【００４０】
次に、図２乃至図５を用いて、本実施の形態による冷蔵庫１の具体的な構成についてより詳細に説明する。図２は、冷蔵庫１の外観構成を示す正面図である。図３は、図２に示すのと同じ方向から見た冷蔵庫１の内部構造を示した概略図である。図４は、図３のＡ−Ａ線で切断した冷蔵庫１の概略の断面図である。図３及び図４中における実線又は破線の矢印は、冷気の流れる方向を表している。図５は、第３流路６４と第４流路６６の接続部近傍の拡大図である。なお、以下の全ての図面においては、冷蔵庫１及び後述する冷蔵庫３、５の構成要素間の位置関係は、冷蔵庫１、３及び５を示す正面図の紙面に向かって、手前側を「前」と表記し、奥側を「奥」と表記し、相対的に上の位置を「上」と表記し、当該「上」より下の位置を「下」と表記し、相対的に左の位置を「左」と表記し、当該「左」より右の位置を「右」と表記する。
【００４１】
図２及び図３に示すように、冷蔵庫１は、一面に開口部が形成された縦長直方体形状の冷蔵庫本体１０を有している。冷蔵庫本体１０は、例えば金属薄板により形成された外壁と、例えばＡＢＳ樹脂により形成された内壁と、外壁と内壁との間の空間に充填された断熱材とを有している。すなわち冷蔵庫本体１０は、外壁、断熱材及び内壁からなる層構造を有している。断熱材としては、繊維系断熱材（例えばグラスウール）、発泡樹脂系断熱材（例えばポリウレタンフォーム）などが用いられる。冷蔵庫本体１０の内側上段には、冷蔵室２０が設けられている。
【００４２】
冷蔵室２０の開口端右側には、冷蔵室２０の開口部右側を開閉可能な扉部材２３ａが設けられている。また、冷蔵室２０の開口端左側には、冷蔵室２０に開口部左側を開閉可能な扉部材２３ｂが設けられている。図２では、扉部材２３ａ、２３ｂが開放されている状態を示している。扉部材２３ａ、２３ｂは、不図示のヒンジ部を介して冷蔵庫本体１０に対して回転可能に取り付けられている。閉状態の扉部材２３ａ、２３ｂは、不図示のパッキンを介して冷蔵室２０の開口端に当接するようになっている。また、扉部材２３ａと扉部材２３ｂとは、閉状態において、互いに不図示のパッキンを介して当接するようになっている。扉部材２３ａ、２３ｂは、例えば金属薄板により形成された外壁と、例えばＡＢＳ樹脂により形成された内壁と、外壁と内壁との間の空間に充填された断熱材とを有している。すなわち扉部材２３ａ、２３ｂは、冷蔵庫本体１０と同様の層構造を有している。扉部材２３ａ、２３ｂが閉じられた状態では、断熱材によって囲まれた冷蔵室２０は外部から断熱された断熱空間となる。
【００４３】
図２に示すように、扉部材２３ａの内側には、貯蔵物を収納する扉収納部２６ａ、２６ｂ、２６ｃが設けられている。また、扉部材２３ｂの内側には、貯蔵物を収納する扉収納部２６ｄ、２６ｅ、２６ｆが設けられている。
【００４４】
冷蔵室２０内には、貯蔵物を載置する棚２２と複数の棚２４とが設けられている。また冷蔵室２０内のうち下方右寄りには、チルド室２１が設けられている。チルド室２１には前後方向にスライド可能なチルド室トレイ２５が設けられている。冷蔵室２０内において、チルド室２１とその他の部分との間は棚２２及びチルド室トレイ２５等によって仕切られている。
【００４５】
冷蔵室２０内のうち下方左寄であってチルド室２１の隣には、小物収容部２７が設けられている。小物収容部２７の上段には、前後方向にスライド可能な上段小物ケース２８が収容されている。また、小物収容部２７の下段には、前後方向にスライド可能な下段小物ケース２９が収容されている。
【００４６】
冷蔵室２０内のうち小物収容部２７の左隣には、取り出し可能な給水タンク１９が設けられている。冷蔵庫１は、給水タンク１９に貯められている水から氷を生成して、後述する貯氷室３２に生成した氷を貯蔵するように構成されている。
【００４７】
冷蔵庫本体１０の中段には、冷凍室３０が設けられている。冷凍室３０は、上段右寄りに設けられた上段冷凍室３１と、上段左寄りに設けられた貯氷室３２と、下段に設けられた下段冷凍室３３とに分けられている。上段冷凍室３１には扉部材３４が設けられ、貯氷室３２には扉部材３５が設けられ、下段冷凍室３３には扉部材３６が設けられている。扉部材３４、３５、３６は、いずれも前方に引き出し可能になっている。扉部材３４、３５、３６の前面上方には、把手３４ａ、３５ａ、３６ａがそれぞれ設けられている。図２では、扉部材３４、３５、３６がいずれも閉じられた状態を示している。閉状態の扉部材３４、３５、３６は、不図示のパッキンを介して冷凍室３０の開口端に当接する。扉部材３４、３５、３６は、冷蔵庫本体１０と同様に、外壁、内壁及び断熱材を含む層構造を有している。扉部材３４、３５、３６が閉じられた状態では、断熱材によって囲まれた冷凍室３０は外部から断熱された断熱空間となる。
【００４８】
冷蔵庫本体１０の内側下段には、野菜室４０が設けられている。野菜室４０には、扉部材４１が設けられている。扉部材４１は、前方に引き出し可能になっている。扉部材４１の前面上方には、把手４１ａが設けられている。図２では、扉部材４１が閉じられた状態を示している。閉状態の扉部材４１は、不図示のパッキンを介して野菜室４０の開口端に当接する。扉部材４１は、冷蔵庫本体１０と同様に、外壁、内壁及び断熱材を含む層構造を有している。扉部材４１が閉じられた状態では、断熱材によって囲まれた野菜室４０は外部から断熱された断熱空間となる。
【００４９】
冷蔵庫１において、各室内の設定温度は、冷凍室３０内の温度が冷蔵室２０内の温度よりも低く、冷蔵室２０内の温度が野菜室４０内の温度よりも低くなるように設定されている。チルド室２１の温度は、冷蔵室２０内で最も低温となるように設定されている。
【００５０】
具体的には、野菜室４０の室内温度は、野菜の貯蔵に適した温度であって、例えば約３℃〜８℃である。冷蔵室２０の室内温度は、野菜室４０の室内温度よりも低い温度であって、例えば約０℃〜７℃である。冷凍室３０の室内温度は、冷蔵室２０の室内温度よりも低い温度であって、例えば約−２０℃〜−１７℃である。
【００５１】
さらに冷蔵室２０内の室内温度は、例えば、チルド室が約０℃〜２℃、扉収納部２６ａ、２６ｂ、２６ｃ付近が約３℃〜７℃、その他の部分が約２℃〜５℃である。ここで、上記の各室内温度の範囲は、各室内の空間的な温度分布と、時間的な温度変化とが反映されている。
【００５２】
次に、図２を参照しつつ、図３乃至図５を用いて、冷蔵庫１の内部構造についてより詳細に説明する。冷蔵室２０と冷凍室３０との間は、断熱材を用いて形成された仕切り壁５０によって仕切られている。冷凍室３０と野菜室４０との間は、断熱材を用いて形成された仕切り壁５１によって仕切られている。冷蔵室２０の上側内壁面のほぼ中央には、温度センサ２０２ａが配置されている。
【００５３】
上段冷凍室３１には、冷凍室トレイ３７が設けられている。扉部材３４を前方に引き出すと、冷凍室トレイ３７も共に前方に引き出せることができる。貯氷室３２には、生成した氷を貯めておく貯氷室トレイ３８が設けられている。扉部材３５を前方に引き出すと、貯氷室トレイ３８も共に前方に引き出せることができる。下段冷凍室３３には、冷凍室トレイ３９が設けられている。扉部材３６を前方に引き出すと、冷凍室トレイ３９も共に前方に引き出せることができる。冷凍室３０の左上部には、冷凍室３０内の温度を検出して温度検出信号を出力する温度計測部２０４が設けられている。
【００５４】
野菜室４０には、野菜室トレイ４８が設けられている。扉部材４１を前方に引き出すと、野菜室トレイ４８も共に前方に引き出せることができる。本例では、野菜室４０内には温度センサが設けられていないが、野菜室４０内に温度センサを設けるようにしてもよい。
【００５５】
冷凍機８０は、冷凍室３０や野菜室４０の背後に配置されている。例えば、圧縮機８２は野菜室４０の背後であって断熱空間の外側に配置されており、冷却器８８は後述する冷気通路９０内に配置されている。
【００５６】
冷凍室３０の奥側には、冷却器８８を収容するとともに、冷却器８８との熱交換により冷却された空気（以下、冷却された空気を「冷気」という場合がある）を冷凍室３０に導く冷気通路９０が設けられている。冷気通路９０の下端は、野菜室４０の上部に設けられた吸気口９１や、冷凍室３０に設けられた吸気口（不図示）に接続されている。冷気通路９０内であって冷却器８８の上側には、冷凍室３０に冷気を送風するファン９２が設けられている。冷気通路９０の上方は、冷凍室３０の上部に設けられた吹出口９３ａ、９３ｂに接続されている。冷凍室３０は、吹出口９３ａ、９３ｂから吹き出された冷気によって保冷される。
【００５７】
冷蔵室２０の奥側には、冷気通路９０内の冷気の一部を冷蔵室２０に導く冷気通路９４が設けられている。冷気通路９４の下端は、冷気通路９０に接続されている。冷却器８８の収容箇所から上方の冷気通路９０と、冷気通路９４とで第１流路６０が構成される。また冷気通路９４には、冷蔵室２０に冷気を送風するファン６１が設けられている。冷気通路９４は、冷蔵室２０の左上部に向かって延伸する延伸部９４ａを有している。延伸部９４ａは、冷蔵室２０の上側内壁面左寄りに設けられた吹出口９４ｂと、冷蔵室２０の奥側内壁面に設けられた吹出口９４ｃ、９４ｄとに接続されている。冷蔵室２０は、吹出口９４ｂ、９４ｃ、９４ｄから吹き出された冷気によって保冷される。なお、第２流路６２については後述する。
【００５８】
図３及び図４に示すように、冷蔵室２０の右奥側には、冷気通路９４から分岐する第３流路６４が設けられている。第３流路６４は、冷蔵室２０の右上部に向かって延伸する延伸部６４ａを有している。延伸部６４ａは、冷蔵室２０の上側内壁面右寄りに設けられた吹出口６４ｂと、冷蔵室２０の奥側内壁面に設けられた吹出口６４ｃ、６４ｄとに接続されている。第３流路６４内を流通する冷気は、吹出口６４ｂ、６４ｃ、６４ｄから冷蔵室２０内へ吹き出される。
【００５９】
第３流路６４内の延伸部６４ａ内には、蓄熱部材１１０が配置されている。蓄熱方式としては、顕熱蓄熱、潜熱蓄熱、化学蓄熱等があるが、本実施の形態では、潜熱蓄熱を利用する。潜熱蓄熱は、物質の潜熱を利用して、物質の相変化の熱エネルギーを蓄える。蓄熱密度が高く、出力温度が一定である。潜熱蓄熱材としては、氷（水）、パラフィン、無機塩などが用いられる。
【００６０】
蓄熱部材１１０は、潜熱蓄熱材１２０を有している。蓄熱部材１１０は、潜熱蓄熱材１２０を、ＡＢＳやポリカーボネート等、樹脂製のフィルムまたは薄い板で包んで構成される。
【００６１】
潜熱蓄熱材１２０は、例えばパラフィンを含んでいる。パラフィンは、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２で表される飽和鎖式炭化水素の総称である。単一のパラフィンを用いる場合、潜熱蓄熱材１２０の相変化温度はパラフィンの炭素数ｎによって異なる。２種以上のパラフィンの混合物を用いる場合、混合比を変えることによって潜熱蓄熱材１２０の相変化温度を調整することが可能である。本実施の形態では、潜熱蓄熱材１２０として例えばｎ−テトラデカン（分子式：Ｃ１４Ｈ３０）が用いられる。ｎ−テトラデカンを用いた潜熱蓄熱材１２０の相変化温度は４℃〜６℃程度である。潜熱蓄熱材１２０としては、相変化温度が冷蔵室２０の室内平均温度より低く、かつ、冷却器８８により生成された冷気の温度より高ければ、パラフィン以外の材料を用いることもできる。
【００６２】
また、本実施の形態の潜熱蓄熱材１２０はゲル状である。すなわち、本実施の形態の潜熱蓄熱材１２０には、パラフィンをゲル化（固化）するゲル化剤が含有されている。ゲルとは、分子が架橋されることで三次元的な網目構造を形成し、その内部に溶媒を吸収し膨潤したものをいう。ゲル化剤はパラフィンに対して数重量％含有させるだけでゲル化の効果を生じる。ゲル化した潜熱蓄熱材１２０は、固相と液相との間で相変化しても全体として固体状態を維持し、流動性を有しない。ゲル状の潜熱蓄熱材１２０は、相変化の前後で全体として固体状態を維持できるので取扱いが容易である。
【００６３】
図３に示すように、冷蔵室２０の右奥側であって、第３流路６４より右側には、第４流路６６が設けられている。第４流路６６は、蓄熱部材１１０の配置箇所より下方で第３流路６４に接続されている。第４流路６６は、冷蔵室２０の左端上部に向かって延伸し、冷蔵室２０の上側内壁面右端に設けられた吸気口６６ｂに接続されている。第４流路６６内には、ファン６３が配置されている。ファン６３は、制御部２００によって制御される。
【００６４】
次に図３を参照しつつ、図５を用いて、第３流路６４と第４流路６６との接続部近傍の構成について説明する。第３流路６４と第４流路６６とは、延伸部６４ａの下端口６４ｅの上方の右側面と、第４流路６６の接続口６６ｅとで接続されている。延伸部６４ａの下端口６４ｅは、冷蔵庫１の奥行き方向が長手方向となる長方形に開口されて形成されている。第４流路６６の接続口６６ｅは、冷蔵庫１の奥行き方向が長手方向となる長方形状に開口されて形成されている。下端口６４ｅと接続口６６ｅとは、ほぼ同じ大きさに形成されている。
【００６５】
第３流路６４と第４流路６６との接続部には、ダンパ６５が配置されている。ダンパ６５は、例えば樹脂製である。ダンパ６５は、下端口６４ｅ及び接続部６６ｅとほぼ同じ大きさの長方形平板形状を有している。ダンパ６５の長辺の一端部は、接続口６６ｅの一部に設けられた不図示のヒンジ部を介して、図５中の矢印の指す方向に回転可能に取り付けられている。図３及び図５では、ダンパ６５は、接続口６６ｅを塞いでいる。このため、図３及び図５に示す状態では、冷気通路９４から第３流路６４に流通してくる冷気は、第４流路６６内には流入せずに、第３流路６４内を流通して、吹出口６４ｂ〜６４ｄから冷蔵室２０内に導出される。
【００６６】
ダンパ６５は、不図示の駆動機構により開閉駆動されるようになっている。この駆動機構は、後述する制御部２００によって制御される。したがって、ダンパ６５は、接続口６６ｅを塞ぐ状態と、下端口６４ｅとを塞ぐ状態とに切換え可能になっている。ダンパ６５は、下端口６４ｅを塞ぐ状態の場合に、冷気通路９４から第３流路６４へ流通してくる冷気を遮断して、第３流路６４及び第４流路６６間を導通させることができる。
【００６７】
図３及び図４に戻り、冷気通路９４のうちファン６１の上側には、チルド室２１に冷気を直接送風する吹出口９６ａ、９６ｂが接続されている。チルド室２１には、冷気が延伸部９４ａを介さずに直接供給される。このため、チルド室２１は、冷蔵室２０の他の部分よりも低温に維持される。また、冷凍室３０の奥側であって正面から見て右寄りには、冷蔵室２０（本例ではチルド室２１）内の冷気を野菜室４０に導く冷気通路１００が設けられている。冷気通路１００の一端は、チルド室２１の下部に設けられた吸気口１０１に接続され、冷気通路１００の他端は、野菜室４０の奥側内壁面の右上部に備えられた吹出口１０２に接続されている。
【００６８】
吹出口１０２から吹き出された冷気は、野菜室トレイ４８の周囲に沿って流通し、吸気口９１に吸い込まれる。吸気口９１は、冷気通路９０の上流端に接続されている。冷蔵室２０内の空気は、冷気通路１００、野菜室４０を流通し、冷気通路９０内の冷却器８８に導入される。冷気通路１００と、野菜室４０と、冷却器８８の収容箇所から上流側の冷気通路９０とで冷蔵室２０内の空気を冷却器８８に導出する第２流路６２が構成される。
【００６９】
図４に示す制御部２００には、温度計測部２０２からの冷蔵室２０内の温度検出信号、及び温度計測部２０４からの冷凍室３０内の温度検出信号等が入力される。本実施の形態の制御部２００は、温度計測部２０２、２０４から入力した温度検出信号に基づき、ファン６３のオン／オフ制御と、ダンパ６５の駆動制御とを行う。
【００７０】
図６は、定格容積が４４０リットルである冷蔵庫において、０．５時間（３０分）の間で約０．１４時間（約８分）毎に冷蔵室の扉部材を約１０秒間開いたときの冷蔵室内の温度変化を示している。図６の横軸は経過時間（ｈ）を示し、縦軸は冷蔵室内の温度（℃）を示している。図６では、冷蔵庫の設置場所の外気温度を３０℃とし、冷蔵室の設定温度を約２℃〜５℃としている。
【００７１】
図６に示すように、０．５時間の間で約０．１４時間毎に冷蔵室の扉部材を約１０秒間開くと、冷蔵室内の温度が６℃以上に上昇する。当該冷蔵庫は、冷蔵室の温度が上昇したと感知すると、圧縮機の出力を高くし、冷蔵室内が設定温度以下になるように冷却する。当該冷蔵庫は、冷蔵室の扉が閉じられてから約２分程度で、冷蔵室内を設定温度以下に冷却する。当該冷蔵庫は、冷蔵室内の温度が設定温度以下になったことを感知すると圧縮機の出力を低くする。
【００７２】
当該冷蔵庫では、冷蔵室の扉部材が開閉されて冷蔵室内の温度が変化すると、圧縮機の出力を変動させる必要がある。このため、当該冷蔵庫では、圧縮機を常に高効率で運転させることができず、消費電力が増大してしまう。
【００７３】
次に、図７及び図８を用いて、扉部材２３ａ、２３ｂを開閉した場合の冷蔵室２０の温度変化及び冷蔵庫１の動作について説明する。図７は、温度センサ２０２ａが検出する冷蔵室２０の温度が６℃（所定温度）未満の場合の冷蔵庫１の動作を模式的に示している。図７では、冷蔵庫１内の空気の流れを矢印で示している。制御部２００は、定常運転時には一定の回転数で運転するように圧縮機８２を制御する。冷却器８８で生成された冷気は、ファン６１より送風されて第１流路６０を介し冷蔵室２０内へ導入される。また、制御部２００は、ダンパ６５を制御して、第３流路６４と第４流路６６の接続部開口を閉鎖する。このため、第１流路６０を流通してくる冷気は、第４流路６６内には流入せずに、第３流路６４を介して冷蔵室２０内に導出される。
【００７４】
また、第３流路６４を流通する冷気により蓄熱部材１１０が冷却される。本例では、蓄熱部材１１０が備える潜熱蓄熱材１２０は、冷蔵室２０内の平均温度（例えば、５℃）よりも低い例えば４℃の相変化温度を有している。第３流路６４内を流通する冷気の温度は、冷蔵室２０内の平均温度よりも低いので、潜熱蓄熱材１２０は冷熱を蓄熱し凝固する。
【００７５】
次に、図８を用いて、さらに冷蔵庫１の動作について説明する。図８では、扉部材２３ａ、２３ｂが１０秒間開放状態になって、温度センサ２０２ａが６℃（所定温度）以上の値を検出した場合について説明する。図８では、冷蔵庫１内の空気の流れを矢印で示している。制御部２００は、温度計測部２０２から入力された温度検出信号に基づき、冷蔵室２０内の温度が閾値（例えば、６℃）以上になったと判定すると、ダンパ６５を制御して、第１流路６０側の第３流路６４を閉鎖して第１流路６０から第３流路６４へ流通してくる冷気を遮断して、第３流路６４及び第４流路６６間を導通させる。また、制御部２００は、ファン６３を作動させる。また、図７に示す場合と同様に、制御部２００は、一定の出力で圧縮機８２が駆動するように制御している。
【００７６】
冷却器８８により生成された冷気は、第１流路６０のみを介して冷蔵室２０内に導入される。また、ファン６３は、第４流路６６から第３流路６４に向けて、強制的に空気を送風する。このため、冷蔵室２０内の相対的に温度の高い空気が、第４流路６４内に流入し、第３流路６４に導出される。当該空気が第３流路６４内に導出されると、蓄熱部材１１０の潜熱蓄熱材１２０が冷熱を放出して当該空気を冷却する。冷却された空気は、冷蔵室２０内に再び導入される。冷蔵室２０は、第１流路６０を介して導入される冷気と、第３流路６４を介して導入される冷気とで再び所定温度未満に冷却される。
【００７７】
本実施の形態による冷蔵庫１は、定常運転時には一定の回転数で圧縮機を運転させる。冷蔵庫１は、温度検出センサ２０２ａの検出温度が所定温度（例えば、６℃）未満である場合には、生成した冷気で蓄熱部材１１０を冷却し、冷熱を蓄熱させる。扉部材２３ａ、２３ｂが開かれて温度検出センサ２０２の検出温度が所定温度以上になった場合は、蓄熱部材１１０に蓄熱した冷熱を冷蔵室２０内へ放熱する。
【００７８】
次に図９を用いて、比較例による冷蔵庫３０１について説明する。図９は、比較例による冷蔵庫３０１を模式的に示している。冷蔵庫３０１は、冷凍機３８０を有している。冷凍機３８０は、冷媒を圧縮する圧縮機３８２と、圧縮された冷媒を凝縮させて外部に放熱する凝縮器３８４と、凝縮した冷媒を膨張させる膨張器３８６と、膨張した冷媒を蒸発させて外部から吸熱する冷却器３８８とを有している。圧縮機３８２と、凝縮機３８４とは冷媒配管３８３により接続されている。凝縮機３８４と、膨張器３８６とは冷媒配管３８５により接続されている。膨張器３８６と、冷却器３８８とは冷媒配管３８７により接続されている。冷却器３８８と、圧縮機３８２とは冷媒配管３８７により接続されている。
【００７９】
冷却器３８８により生成された冷気は、ファン３６１により冷風通路３６０を介して冷蔵室３２０に導入される。これにより、冷蔵室３２０は冷却される。冷蔵室３２０内の空気は、流路３６２内を流通し、冷却器３８８に導入される。このようにして、冷気は、冷却器３８８と冷蔵室３２０間を循環している。
【００８０】
図１０（ａ）は、冷蔵庫３０１の冷凍機３８０に必要な冷凍能力の変化を示している。図１０（ａ）では、冷凍機３８０の冷凍能力は、圧縮機３８２の圧縮動力にＣＯＰ（成績係数）をかけた値と等しいとして説明する。図１０（ａ）の横軸は時間（ｈ）を示し、縦軸は冷凍能力（Ｗ）を示している。図１０（ａ）では、冷蔵庫１が設置される場所の外気温度を例えば２０℃として冷凍能力を算出している。また図１０（ａ）では、圧縮機３８８を、低負荷時には１３００ｒ．ｐ．ｍ（毎分回転数）の回転数で運転し、高負荷時には２０００ｒ．ｐ．ｍの回転数で運転した場合を想定している。また、冷蔵庫３０１の定格内容積は４４０リットルである。
【００８１】
冷蔵室３２０の扉部材の閉鎖状態では、冷蔵室３２０内に外気が流入することがない。このため、冷蔵庫３０１は、圧縮機３８８を低負荷時の回転数で運転すれば冷蔵室３２０内を所定温度に保冷することができる。この場合の冷凍機３８０の冷凍能力は、図１０（ａ）に示すように、７１Ｗである。
【００８２】
冷蔵室３２０の扉部材が開かれると、冷蔵室３２０内に外気が流入し、冷蔵室３２０内の温度が上昇して所定温度を超える。このため、冷蔵庫３０１は、圧縮機３８８を高負荷時の回転数で運転し、冷蔵室３２０が所定温度になるまで冷却する。この場合の冷凍機３８０の冷凍能力は、図１０（ａ）に示すように、９２Ｗである。高負荷時において、冷蔵庫３００の冷凍機３８０の冷凍能力は低負荷時と比較して１．３倍になる。
【００８３】
図１０（ｂ）は、ＣＯＰ（成績係数）の、圧縮機の回転数に対する依存性を示している。図１０（ｂ）の横軸は毎分回転数（ｒ．ｐ．ｍ）を示し、縦軸はＣＯＰを示している。図１０（ｂ）に示すように、圧縮機２８８を高負荷時の２０００ｒ．ｐ．ｍの回転数で運転すると、最高のＣＯＰ値となる１５００ｒ．ｐ．ｍの回転数で運転した場合と比較して、ＣＯＰ値が約０．２５低くなる。このため、圧縮機３８８を２０００ｒ．ｐ．ｍの回転数で運転すると、１５００ｒ．ｐ．ｍの回転数で運転した場合よりもエネルギー消費効率が低くなる。
【００８４】
図１１は、本実施の形態による冷蔵庫１の冷凍能力を示している。図１１では、冷凍機８０の冷凍能力は、圧縮機８２の圧縮動力にＣＯＰをかけた値と等しいとして説明する。図１１の横軸は時間（ｈ）を示し、縦軸は冷凍能力（Ｗ）を示している。図１１に示す棒グラフにおいて、右上がり線のハッチングで示す棒グラフは冷蔵室２０を冷却するための冷凍機８０の冷凍能力を表し、縦線のハッチングで示す棒グラフは蓄熱部材１１０を冷却するための冷凍機８０の冷凍能力（蓄熱部材１１０の蓄熱量）を表し、横線のハッチングで示す棒グラフは冷蔵室２０を冷却する蓄熱部材１１０の冷凍能力（冷蔵室２０への蓄熱部材１１０の放熱量）を表している。図１１では、冷蔵庫１が設置される場所の外気温度を例えば２０℃として冷凍能力を算出している。また図１１では、圧縮機８８は、１５００ｒ．ｐ．ｍの一定速の回転数で運転した場合を想定している。また、冷蔵庫１の定格内容積は４４０リットルである。
【００８５】
冷蔵室２０の扉部材２３ａ、２３ｂの閉鎖状態では、冷蔵室２０内に外気が流入することがない。この場合には、冷蔵庫１の冷凍機８０は７１Ｗの冷凍能力で冷蔵室２０を冷却し、１０．５Ｗの冷凍能力で蓄熱部材１１０を冷却する。蓄熱部材１１０は、１０．５Ｗの冷凍能力で冷却されて冷熱を蓄熱する。すなわち、冷蔵庫１は、１０．５Ｗの冷熱を蓄熱部材１１０に蓄熱する。冷蔵庫１の低負荷時の合計の冷凍能力は８１．５Ｗである。
【００８６】
冷蔵室２０の扉部材２３ａ、２３ｂが開放されると、冷蔵室２０内に外気が流入し、冷蔵室２０内の温度が上昇して所定温度以上になる。蓄熱部材１１０は、１０．５Ｗの冷熱を冷蔵室２０へ放熱する。圧縮機８２の圧縮動力は一定の８１．５Ｗであるので、高負荷時の冷蔵庫１の合計の冷凍能力は、９２Ｗになる。
【００８７】
このように、本実施の形態による冷蔵庫１は、冷蔵室２０内の温度が上昇した場合であっても、圧縮機８２の圧縮動力を大きくすることなく、蓄熱部材１１０の冷凍能力を加えることで、冷蔵庫１の全体としての冷凍能力を高くすることができる。このため、冷蔵庫１は、扉２３ａ、２３ｂが開放され温度が上昇した冷蔵室２０を所定温度以下に冷却することができる。
【００８８】
また、本実施の形態による冷蔵庫１では、定常運転時に圧縮機８２を１５００ｒ．ｐ．ｍの一定速の回転数で運転することができる。圧縮機８２の回転数が１５００ｒ．ｐ．ｍの場合には、図１０（ｂ）に示すように、回転数２０００ｒ．ｐ．ｍと比較して高効率で運転することができる。このため、冷蔵庫１は冷蔵庫２０１と比較して、約３％程度消費電力を低減させることができる。
【００８９】
次に、図１２を用いて、蓄熱部材１１０が１０．５Ｗの冷凍能力を発揮できることについて説明する。図１２（ａ）、１２（ｂ）は、第３流路６４の延伸部６４ｂの拡大断面図である。図１２（ａ）は、蓄熱部材１１０が冷熱を蓄熱する場合を示している。図１２（ｂ）は、蓄熱部材１１０が冷熱を放熱する場合を示している。図１２（ａ）、図１２（ｂ）にそれぞれ示す矢印１３０、１３２は空気の流れを示している。また、図１２（ａ）、図１２（ｂ）にそれぞれ示す３本並んだ矢印は熱の移動を示している。
【００９０】
本実施の形態では、蓄熱部材１１０は第３流路６４の延伸部６４ａ内に配置されている。蓄熱部材１１０が冷熱を蓄熱する際に、延伸部６４ａ内を流通する冷気から蓄熱部材１１０への伝熱量Ｑ（Ｗ）は、対流熱伝達率ｈ（Ｗ／ｍ２・Ｋ）とし、蓄熱部材１１０の伝熱面積（表面積）をＡ（ｍ２）とし、蓄熱部材１１０の表面温度をＴｗ（Ｋ）とし、冷気温度をＴａ（Ｋ）とすると、次式（１）によって求めることができる。
Ｑ＝ｈＡ（Ｔｗ−Ｔａ）  ・・・（１）
ここで、蓄熱部材１１０の表面にはポリカーボネート製のカバー材１１１が設けられているとして、熱伝導率ｋ＝０．１９（Ｗ／（ｍ・Ｋ））とする。
【００９１】
本実施の形態では、例えば、空気の流れる速度を１．２ｍ／ｓとして対流熱伝達率ｈ＝８．２（Ｗ／ｍ２・Ｋ）とし、蓄熱部材１１０の伝熱面積を０．１（ｍ２）とし、蓄熱部材１１０の表面温度を潜熱蓄熱材１２０の相変化温度としてＴｗ＝２８１（Ｋ）（４℃）とし、冷気温度をＴａ＝２６３（Ｋ）（−１０℃）とすると、（１）式より、Ｑ＝１１．０（Ｗ）となる。このため、蓄熱部材１１０に１０．５Ｗ以上の冷熱を移動させることがでる。このため、蓄熱部材１１０は、１０．５Ｗ以上の冷熱を蓄熱することができる。
【００９２】
蓄熱部材１１０が冷熱を放熱する際には、図１２（ｂ）に示すように、冷蔵室２０から流入した温度約１０℃の空気が延伸部６４ａ内を流通する。この空気は、ファン６３により、例えば、３．５ｍ／ｓで送風されている。当該空気から蓄熱部材１１０への伝熱量は、上記（１）式により求めることができる。例えば、空気の流れる速度を３．５ｍ／ｓとして対流熱伝達率ｈ＝２０．０（Ｗ／ｍ２・Ｋ）とし、蓄熱部材１１０の伝熱面積を０．１（ｍ２）とし、蓄熱部材１１０の表面温度を潜熱蓄熱材１２０の相変化温度としてＴｗ＝２８１（Ｋ）（４℃）とし、当該空気温度をＴａ＝２８７（Ｋ）（１０℃）とすると、上記（１）式より、Ｑ＝−１０．８（Ｗ）となる。このように、蓄熱部材１１０は、１０．５Ｗ以上の熱を当該空気から奪うことができる。このため、蓄熱部材１１０は、１０．５Ｗ以上の冷熱を冷蔵室２０へ放出することができる。
【００９３】
ところで、特許第３３１３７６３号公報には、冷凍機中に蓄冷材を備えた蓄冷型冷蔵庫が記載されている。この蓄冷型冷蔵庫は、冷却器と圧縮機との間に配置され、冷却器に冷媒管で直列に接続され、蓄冷材を備えた蓄冷器が設けられている。この蓄冷型冷蔵庫では、蓄熱器を冷媒配管で冷却器に接続するため、冷凍機の構造が複雑になる。また、この蓄冷型冷蔵庫では、冷凍機による冷蔵室の冷却と、蓄冷材による冷蔵室の冷却とを組み合わせていない。このため、蓄冷材が冷凍機の行う冷蔵室の冷却を補助するわけではないので、冷蔵室の温度上昇時に圧縮機の出力を大きくする必要がある。このため、この蓄冷型冷蔵庫では、冷蔵室の温度上昇時の省電力化を図ることができない。
【００９４】
また、特開平６−１２３５３７号公報には、冷凍機内に蓄冷材を備えた蓄熱式冷凍冷蔵庫が記載されている。この蓄熱式冷凍冷蔵庫では、冷却器や圧縮機と蓄冷材を備えた蓄熱器とを冷媒配管により接続するため、冷凍機の構造が複雑になる。また、この蓄熱式冷凍冷蔵庫では、冷凍機による冷蔵室の冷却と、蓄冷材による冷蔵室の冷却とを組み合わせていない。このため、蓄冷材が冷凍機の冷蔵室の冷却を補助するわけではないので、冷蔵室の温度上昇時に圧縮機の出力を大きくする必要がある。このため、この蓄熱式冷凍冷蔵庫では、冷蔵室の温度上昇時の省電力化を図ることができない。
【００９５】
本実施の形態による冷蔵庫１では、蓄熱部材１１０と冷凍機８０とを冷媒配管により接続しない。このため、本実施の形態による冷蔵庫１によれば、冷凍機８０の構造を単純にすることができる。また、本実施の形態による冷蔵庫１によれば、冷蔵室２０内の温度上昇時には、冷凍機８０の行う冷蔵室２０の冷却を蓄熱部材１１０が補助することができる。このため、本実施の形態による冷蔵庫１によれば、圧縮機８２の出力（圧縮動力）を高くすることなく、全体としての冷凍能力を高めることができる。したがって、本実施の形態による冷蔵庫１によれば、常に圧縮機８２を高効率で運転することができるので、電力消費を低減することができる。
【００９６】
本実施の形態による冷蔵庫１のダンパ６５は、第３流路６４と第４流路６６との接続部の開口を閉鎖する、又は、第１流路６０側の第３流路６４を閉鎖するように動作する。しかしながら、ダンパ６５の動作はこれに限定されない。例えば、ダンパ６５は、第３流路６４を流れる冷却器８８により冷却された空気の送風量と、第４流路６６から流入して第３流路６４を流れる冷蔵室２０の空気の送風量とを調節できればよい。したがって、ダンパ６５は、冷蔵室２０内の温度が所定温度未満の場合には、第３流路６４を流れる冷却された空気の送風量が、第４流路６６から流入して第３流路を流れる冷蔵室２０の空気の送風量より多くなるように調節できればよい。また、ダンパ６５は、冷蔵室２０内の温度が所定温度以上の場合には、第４流路６６から流入して第３流路６４を流れる冷蔵室２０内の空気の送風量が、第３流路５４を流れる冷却された空気の送風量より多くなるように調節できればいよい。
【００９７】
また、本実施の形態による冷蔵庫１は、風量調節機構として、第３流路６４と第４流路６６との接続部にダンパ６５を１個配置しているが、これに限られない。例えば、冷蔵庫１は、第１流路６０側の第３流路６４内にさらにダンパを配置してもよい。この場合には、ダンパ６５は、第３流路６４と第４流路６６との接続部の開口の開放と閉鎖ができればよい。ダンパ６５が当該接続部の開口の閉鎖する場合には、第１流路６０側の第３流路６４内に配置されるダンパは、当該第３流路６４を開放するようにする。ダンパ６５が当該接続部の開口の開放する場合には、第１流路６０側の第３流路６４内に配置されるダンパが当該第３流路６４を閉鎖するようにする。
【００９８】
また、本実施の形態による冷蔵庫１の制御部２００は、温度計測部２０２から入力される温度検出信号に基づいて、送風機６３のオン制御と、ダンパ６５の駆動制御を行っているが、制御部２００の制御方法はこれに限られない。例えば、扉部材２３ａ又は２３ｂが開放されたことを検出するセンサを設けておき、制御部２００は、当該センサが扉部材２３ａ、２３ｂの開放を検出したことに基づき、送風機６３のオン制御と、ダンパ６５の駆動制御を行ってもよい。この場合には、扉部材２３ａ、２３ｂが開放されると、制御部２００は、送風機６３の送風を開始し、ダンパ６５により第１流路６０側の第３流路６４を閉鎖する。これにより、蓄熱部材１１０から冷蔵室２０内に冷熱が放熱される。制御部２００は、温度計測部２０２から入力される温度検出信号に基づいて、冷蔵室２０内の温度が所定温度未満になったと判断すると、送風機６３の送風を停止し、ダンパ６５駆動して、第１流路６０側の第３流路６４を開放し、第３流路６４と第４流路６６との接続部の開口を閉鎖する。
【００９９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態によるファン式の冷蔵庫３について、図１３乃至図１７を用いて説明する。本実施の形態による冷蔵庫３の概略構成は第１の実施の形態による冷蔵庫１と同様であるので、その説明を省略する。なお、第１の実施の形態と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。冷蔵庫３は、第３流路６４及び第４流路６６を備えておらず、後述する第５流路７０を備える点と、蓄熱部材１１３が冷蔵室２０内に配置されている点とに特徴を有している。
【０１００】
図１３は、本実施の形態による冷蔵庫３の構成を模式的に示している。冷蔵庫３は、蓄熱部材１１３を有している。蓄熱部材１１３は、冷蔵室２０内に配置されている。蓄熱部材１１３は、潜熱蓄熱材１２０（図１３では不図示）を有している。蓄熱部材１１３は、第１流路６０から冷蔵室２０内に導入される冷気が直接当るように配置されている。このため、第１流路６０から冷蔵室２０内に流入した冷却された空気と蓄熱部材１１３とは、互いに熱交換をすることができる。
【０１０１】
蓄熱部材１１３の潜熱蓄熱材１２０の相変化温度は、冷蔵室２０の平均温度の約５℃よりも低く、例えば約４℃である。蓄熱部材１１３には、第１流路６０から導入される冷気が直接当るため、潜熱蓄熱材１２０を相変化温度よりも低く冷却することができる。このため、潜熱蓄熱材１２０は、冷熱を蓄熱して固相状態に変化するか、すでに固相状態の場合は固相を維持しつつ顕熱蓄熱をする。
【０１０２】
冷蔵庫１は、冷蔵室２０内の空気を導出して冷蔵室２０内の蓄熱部材１１３の近傍に戻す第５流路７０を有している。第５流路７０内には、第５流路７０から冷蔵室２０に空気を循環させる第３送風装置として、ファン７１が配置されている。ファン７１は、制御部２００により制御される。ファン７１が作動すると、冷蔵室２０内の空気が第５流路７１内に導入され、蓄熱部材１１３の近傍に導出される。
【０１０３】
図１４は、冷蔵庫３の概略構成を示す正面図である。図１５は、図１４のＢ−Ｂ線で切断した冷蔵庫３の概略構成を示す断面図である。図１４及び図１５中における実線又は破線の矢印は、空気の流れる方向を表している。なお、図１４及び図１５では、棚２４の図示を省略している。
【０１０４】
図１４に示すように、冷蔵室２０の奥側には、冷気通路９４が配置されている。冷気通路９４は、冷蔵室２０の左上部に向かって延伸する分岐通路９７ａと、冷蔵室２０の右上部に向かって延伸する分岐通路９９ａとを有している。分岐通路９７ａは、冷蔵室２０の上側内壁面左寄りに設けられた吹出口９７ｂと、冷蔵室２０の奥側内壁面に設けられた吹出口９７ｃ、９７ｄとに接続されている。分岐通路９９ａは、冷蔵室２０の上側内壁面右寄りに設けられた吹出口９９ｂと、冷蔵室２０の奥側内壁面に設けられた吹出口９９ｃ、９９ｄとに接続されている。冷蔵室２０は、分岐通路９７ａ、９９ａを通って吹出口９７ｂ〜９７ｄ、吹出口９９ｂ〜９９ｄから吹き出された冷気によって保冷される。また、第１流路６０には、分岐通路９７ａ、９９ａを備えた冷気通路９４が含まれる。
【０１０５】
吹出口９７ｃ、９７ｄと吹出口９９ｃ、９９ｄとの間には、蓄熱部材１１３が配置されている。吹出口９７ｃ、９７ｄと吹出口９９ｃ、９９ｄから吹き出ている冷気の温度は、冷蔵室２０内の温度よりも低くなっている。吹出口９７ｃ、９７ｄと吹出口９９ｃ、９９ｄから吹き出ている冷気により、蓄熱部材１１３は冷却され、潜熱蓄熱材１２０（図１４では不図示）は冷熱を蓄熱する。
【０１０６】
冷蔵室２０の奥側であって、分岐通路９７ａと分岐通路９９ａとの間には、第５流路７０が設けられている。第５流路７０は、冷蔵室２０の上側内壁面中央に設けられた吸気口７０ａと、蓄熱部材１１３と水平方向に見て重なり、冷蔵室２０の奥側内壁面に設けられた吹出口７０ｂに接続されている。第５流路７０内には、ファン７１が配置されている。ファン７１が作動することにより、第５流路７０は、冷蔵室２０内の空気を吸気口７０ａから流入させ、吹出口７０ｂから吹き出すことができる。
【０１０７】
次に、図１５を用いて、蓄熱部材１１３と吹出口７０ｂとの配置関係及び第５流路７０内を流通する空気の流れについて説明する。蓄熱部材１１３と、冷蔵室２０の奥側内壁面との間には取付部材１１４ａ、１１４ｂが配置されている。取付部材１１４ａ、１１４ｂは、直方体形状を有し、長手方向が冷蔵庫３の水平方向になるように配置されている。取付部材１１４ａの前側面は、蓄熱部材１１３の冷蔵室２０の奥側内壁面との対向面上端に接着剤等で張り付けられている。取付部材１１４ｂの前側面は、蓄熱部材１１３の冷蔵室２０の奥側内壁面との対向面下端に接着剤等で張り付けられている。取付部材１１４ａの後側の一部は、冷蔵室２０の奥側内壁面に設けられた不図示の溝に嵌め込まれている。取付部材１１４ｂの後側の一部は、冷蔵室２０の奥側内壁面に設けられた不図示の溝に嵌め込まれている。蓄熱部材１１３は、取付部材１１４ａ、１１４ｂを介して、冷蔵室２０の奥側内壁面に取り付けられている。
【０１０８】
蓄熱部材１１３と冷蔵室２０の奥側内壁面との間には、取付部材１１４ａ、１１４ｂにより、所定間隔の間隙が設けられる。これにより、吹出口７０ｂから吹き出る空気を冷蔵室２０内に導入する際に、蓄熱部材１１３に強制的に吹き付けることができる。
【０１０９】
次に、図１６及び図１７を用いて、本実施の形態による冷蔵庫３の動作について説明する。図１６は、温度センサ２０２ａが検出する冷蔵室２０内の温度が所定温度（例えば、６℃）未満の場合の冷蔵庫３の動作を模式的に示している。図１６では、冷蔵庫３内の空気の流れを矢印で示している。制御部２００は、定常運転時には一定の回転数で運転するように圧縮機８２を制御する。冷却器８８で生成された冷気は、ファン６１より送風されて第１流路６０を介し冷蔵室２０内へ導入される。また、制御部２００は、ファン７１を停止させる。このように、ファン７１は、冷蔵室２０内の温度が所定温度未満の場合には、送風を停止する。
【０１１０】
また、第１流路６０から冷蔵室２０内に導入される冷気により蓄熱部材１１３が冷却される。蓄熱部材１１３の潜熱蓄熱材１２０は冷熱を蓄熱する。
【０１１１】
次に、図１７を用いて、扉部材２３ａ、２３ｂが例えば１０秒間開放状態になって、温度センサ２０２ａが所定温度（例えば、６℃）以上の値を検出した場合の冷蔵庫３の動作を説明する。図１７では、冷蔵庫３内の空気の流れを矢印で示している。制御部２００は、温度計測部２０２から入力された温度検出信号に基づき、冷蔵室２０内の温度が閾値（例えば、６℃）以上になったと判定すると、ファン７１を作動させる。ファン７１が、作動して送風を開始すると、冷蔵室２０内の相対的に温かい空気が第５流路７０内に流入する。第５流路７０内に流入する空気は、蓄熱部材１１３に向けて冷蔵室２０内へ戻される。この際、当該空気と蓄熱部材１１３との間で熱交換が行われる。このため、当該空気は、冷却される。
【０１１２】
制御部２００は、一定の出力で圧縮機８２が駆動するように制御している。冷蔵庫３は、冷蔵室２０の温度上昇時に、蓄熱部材１１３から冷熱を放熱させて冷蔵室２０内を冷却する。冷蔵室２０は、第１流路６０を介して導入される冷気と、第５流路７０から吹き出された後、蓄熱部材１１３により冷却された冷気とで再び所定温度未満に冷却される。
【０１１３】
このように、本実施の形態による冷蔵庫３は、第１の実施の形態による冷蔵庫１と同様に、圧縮機８２を高回転で運転させることなく全体としての冷凍能力を高くすることができる。このため、本実施の形態による冷蔵庫３は、圧縮機８２を常に高効率で運転させることができるので、消費電力を低減させることができる。
【０１１４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態によるファン式の冷蔵庫５について、図１８乃至図２２を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。冷蔵庫５は、第３流路６４、第４流路６６及び第５流路７０を備えておらず、後述する第６流路７５を備える点と、第１流路６０内に蓄熱部材１１５が配置されている点とに特徴を有している。
【０１１５】
図１８は、本実施の形態による冷蔵庫５の構成を模式的に示している。冷蔵庫５は、保冷室として冷蔵室５５を有している。冷蔵室５５の平均温度は例えば約５℃になるように設定されている。冷蔵庫５は、冷蔵室５５を冷却するための冷却機構として、蒸気圧縮式の冷凍機８０と有している。圧縮機８２は、冷蔵庫５が電源投入されて冷蔵室５５内の温度が設定温度になった後の定常運転時には、ほぼ一定の出力を維持するように駆動される。冷蔵庫５は、冷却された空気を冷蔵室５５内に導入する第１流路６０と、冷蔵室５５内の空気を冷却器８８に導出する第２流路６２とを有している。これにより、冷却器８８で冷却された空気が第１流路６０を介して冷蔵室５５内に導入され、冷蔵室５５内の空気が第２流路６２を介して冷却器８８に導出される。第１流路６０には、第１送風装置としてファン６１が配置されている。ファン６１は、定常運転時にはほぼ一定の出力で作動し続ける。ファン６１を作動させることにより、冷却器８８から第１流路６０、冷蔵室５５内、第２流路６２を介して冷却器８８に戻るように空気が冷蔵庫５内を循環する。
【０１１６】
冷蔵庫５は、蓄熱部材１１５を有している。蓄熱部材１１５は第１流路６０内に配置されている。蓄熱部材１１５は、潜熱蓄熱材１２２（図１８では不図示）を有している。潜熱蓄熱材１２２は、冷蔵室５５内の平均温度よりも低い、固相及び液相間の相変化が可逆的に生じる相変化温度を有している。冷蔵室５５内の平均温度は、例えば、約５℃である。
【０１１７】
冷蔵庫５は、冷蔵室５５内の空気を導出し第１流路６０内の蓄熱部材１１５の近傍に戻す第６流路７５を有している。第６流路７５内には、第６流路７５から蓄熱部材１１５に冷蔵室５５内の空気を送風する第４送風装置として、ファン７６が配置されている。ファン７６が作動することにより、冷蔵室５５内の空気が、第６流路７５内に導入され、第１流路内の蓄熱部材１１５内に向けて強制的に送風される。ファン７６は、制御部２００により制御され、温度センサ２０２ａの計測する冷蔵室５５内の温度に基づいて、送風を開始／停止する。
【０１１８】
冷蔵庫５は、冷蔵室５５内の温度を計測する温度計測部２０２を有している。温度計測部２０２は、冷蔵室５５内の温度を計測する温度センサ２０２ａを有している。制御部２００には、温度計測部２０２からの冷蔵室５５内の温度検出信号が入力される。制御部２００は、当該温度検出信号に基づき、ファン７６のオン／オフ制御を行う。
【０１１９】
次に、図１９及び２０を用いて、本実施の形態による冷蔵庫５の具体的構成について説明する。本実施の形態による冷蔵庫５は、オープン型のショーケース冷蔵庫である。オープン型のショーケース冷蔵庫５では、冷蔵室５５を開閉する扉部材の代わりにエアカーテン１５０が用いられる。エアカーテン１５０は、冷蔵室５５の上方から冷気を下方に吹き下ろして、冷蔵室５５内外間での空気の流れを遮断するように形成される。このような冷蔵庫５は、冷蔵室５５内に貯蔵されている飲食物等を取り出す際に扉部材を開閉する必要がなく、例えば飲食物を取り扱う小売店で好適に用いられる。
【０１２０】
図１９は、冷蔵庫５の外観構成を示す正面図である。図２０は、図１９のＣ−Ｃ線で切断した冷蔵庫５の概略の断面図である。図２０中における実線の矢印は、冷気の流れる方向を表している。図１９及び図２０に示すように、冷蔵庫５は、一面に開口部が形成された縦長直方体形状の冷蔵庫本体１５を有している。冷蔵庫本体１５は、例えば金属薄板により形成された外壁と、例えばＡＢＳ樹脂により形成された内壁と、外壁と内壁との間の空間に充填された断熱材とを有している。すなわち冷蔵庫本体１５は、外壁、断熱材及び内壁からなる層構造を有している。断熱材としては、繊維系断熱材（例えばグラスウール）、発泡樹脂系断熱材（例えばポリウレタンフォーム）などが用いられる。冷蔵庫本体１５には、冷蔵室５５が設けられている。冷蔵室５５内には、貯蔵物を載置する複数の棚２４が設けられている。
【０１２１】
冷蔵室５５の下側内壁面の手前側端部には、吸気口１４０が設けられている。吸気口１４０の奥側には、吸気口１４２が設けられている。吸気口１４０と吸気口１４２とは、略同じ大きさに形成されている。
【０１２２】
吸気口１４０は、冷蔵室５５の下方に設けられた流路１４１に接続されている。流路１４１は、冷蔵室５５の奥側下方まで延伸して設けられている。流路１４１内には、冷却器８８が配置されている。流路１４１内の冷却器８８の奥側には、ファン６１が配置されている。ファン６１の作動中には、冷蔵室５５内の空気が吸気口１４０から流路１４１に流入する。流路１４４内に流入した空気は、冷却器８８と熱交換して冷却される。流路１４１は、冷蔵室５５の奥側に設けられている流路１４５に接続されている。流路１４５は、冷蔵室５５の上側端部に設けられている吹出口１４６に接続されている。ファン６１の配置箇所は、流路１４１内であって、冷却器８８の手前側でもよい。
【０１２３】
吸気口１４２は、流路１４１の上方に設けられた第６流路７５に接続されている。第６流路７５は、冷蔵室５５の奥側まで延伸して設けられている。第６流路７５内には、ファン７６が配置されている。ファン７６を作動させることにより、冷蔵室５５内の空気を吸気口１４０介して第６流路７５に流入させることができる。第６流路７５は、冷蔵室５５の奥側に設けられている流路１４５に接続されている。流路１４１と第６流路７５とは流路１４５に合流している。
【０１２４】
流路１４５内であって、流路１４１と第６流路７５との合流点近傍には、蓄熱部材１１５が配置されている。蓄熱部材１１５は、潜熱蓄熱材１２２を有している。潜熱蓄熱材１２２は、パラフィンやゲル化剤を含んでいる。潜熱蓄熱材１２２の相変化温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定することができる。
【０１２５】
本実施の形態では、潜熱蓄熱材１２２として例えばｎ−トリデカン（分子式：Ｃ１３Ｈ２８）が用いられる。ｎ−トリデカンを用いた潜熱蓄熱材１２２の相変化温度は約−５℃程度である。潜熱蓄熱材１２２としては、相変化温度が冷蔵室５５の室内平均温度より低く、かつ、冷却器８８により生成された冷気の温度より高ければ、パラフィン以外の材料を用いることもできる。本実施例による冷蔵庫５では、冷却器８８が生成する冷気の温度は、約−１０℃である。また、冷蔵室５５内の温度は、約３℃〜７℃になるように設定されている。冷蔵室５５内の温度が所定温度（例えば、約３℃〜７℃）未満である場合には、蓄熱部材１１５近傍を流れる、流路１４５内の冷気は−５℃よりも低くなっている。このため、蓄熱部材１１５の潜熱蓄熱材１２２は、冷却され続け固相状態になり、冷熱を蓄熱する。
【０１２６】
流路１４５を流通し吹出口１４６から吹き出る冷気により、冷蔵室５５内が冷却されるとともに、冷蔵室５５内の空気と冷蔵室５５外の空気との境界にエアカーテン１５０が形成される。このエアカーテン１５０により、冷蔵室５５内への外気の流入を防ぎ冷蔵室５５内が所定温度未満に保たれる。また、エアカーテン１５０を形成する冷気は、吸入口１４０に吸い込まれ、流路１４１内の冷却器８８に導入される。このようにして、冷気が冷蔵庫５を循環している。第１流路６０は、冷却器８８の配置箇所より奥側の流路１４１と、流路１４５とで構成される。第２流路６２は、冷却器８８の配置箇所より手前側の流路１４１で構成される。
【０１２７】
冷蔵庫５において、冷蔵室５５内に手を伸ばして、棚２４上に載置されている飲食物等を取り出すと、エアカーテン１５０に隙間が生じ外気が冷蔵室５５内に流入する。このため、冷蔵室５５内の温度は上昇する。また、エアカーテン１５０を形成する冷気の温度も上昇するこのため、吸気口１４０内に流入する空気の温度は上昇する。
【０１２８】
吸気口１４０と吸気口１４２との間には、温度センサ２０２ａが配置されている。温度センサ２０２ａは、温度計測部２０２の一部として構成されている。温度センサ２０２ａの検出した温度は、温度計測部２０２から温度検出信号として制御部２００に入力される。制御部２００は、温度センサ２０２ａの検出した温度が所定温度を超えたと判断すると、ファン７６による送風を開始させる。ファン７６が送風を開始すると、エアカーテン１５０を形成していた冷気の一部が吸気口１４２から第６流路７５内に流入する。また、ファン６１は送風を継続しているので、エアカーテン１５０を形成していた空気の一部が吸気口１４０から流路１４１内に流入する。このように、冷蔵室５５内の温度が所定温度以上になると、エアカーテン１５０を形成していた空気が流路１４１と第６流路７５とに分かれて流入する。
【０１２９】
冷蔵室５５内の温度が所定温度以上の場合のエアカーテン１５０の下端部の温度は、冷蔵室５５内の温度が所定温度未満の場合のエアカーテン１５０の下端部の温度よりも相対的に高い。しかしながら、エアカーテン１５０を形成していた空気が流路１４１と第６流路７５とに分かれて流入するため、流路１４１内に流入する空気量は相対的に少なくなっている。このため、圧縮機８２を高回転で運転し、冷凍機８０の冷凍能力を向上させなくても、冷却器８８と熱交換する空気の量が減少しているため、流路１４１内を流通する空気を十分な温度にまで冷却することができる。
【０１３０】
また、第６流路７５内に流入した空気は、冷却されないまま流路１４５内に導出される。この際、流路１４１内を流通してきた冷気と、第６流路７５内を流通してきた空気とが混ざって、流路１４１と第６流路７５との合流点の流路１４５内を流通する冷気の温度が所望の温度よりも上昇してしまう。しかしながら、流路１４５内を流通する冷気は、蓄熱部材１１５と熱交換することにより、蓄熱部材１１５を通過する際には、所望の温度にまで再び冷却される。これにより、冷蔵庫５は、冷蔵室５５内の温度が所定温度以上に上昇しても、冷蔵室５５内を冷却するのに十分な温度の冷気を生成することができる
【０１３１】
次に、図２１及び図２２を用いて、冷蔵庫５の動作について説明する。図２２は、温度センサ２０２ａが検出する冷蔵室５５の温度が所定温度未満の場合の冷蔵庫５の動作を模式的に示している。図２２では、冷蔵庫５内の空気の流れを矢印で示している。制御部２００は、定常運転時には一定の回転数で運転するように圧縮機８２を制御する。冷却器８８で生成された冷気は、ファン６１より送風されて第１流路６０を介し冷蔵室５５内へ導入される。また、制御部２００は、ファン７６の送風を停止させている。このため、第１流路６０内に相対的に温度の高い空気が流入することなく、蓄熱部材１１５は冷却され冷熱を蓄熱する。
【０１３２】
次に、図２２を用いて、温度センサ２０２ａが所定温度以上の値を検出した場合の冷蔵庫５の動作を説明する。図２２では、冷蔵庫５内の空気の流れを矢印で示している。制御部２００は、温度計測部２０２から入力された温度検出信号に基づき、冷蔵室５５内の温度が所定温度以上に上昇したと判定すると、ファン７６による送風を開始する。これにより、第６流路７６を介して第１流路６１内に冷蔵室５５内の空気が導入される。この導入された空気は、冷却器８８により冷却された空気と混ざり、さらに蓄熱部材１１５と熱交換して所望の温度にまで冷却される。この冷却された空気は冷蔵室５５内に導入されることにより、冷蔵室５５は再び所定温度未満に冷却される。
【０１３３】
このように、本実施の形態による冷蔵庫５によれば、冷蔵室５５内の温度が上昇しても圧縮機８２を高回転で運転させることなく冷蔵室５５を所定温度未満にまで冷却することができる。このため、本実施の形態による冷蔵庫５によれば、消費電力を低減させることができる。
【０１３４】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態による冷蔵庫について、図２３を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１３５】
本実施の形態による冷蔵庫が有する蓄熱部材１１７には、ヒートシンク１１９が設けられている。図２３は、蓄熱部材１１７の断面図である。蓄熱部材１１７は、例えばポリカーボネートで形成された容器１１８と、容器１１８内に充填された潜熱蓄熱材１２０と、容器１１８の表面に設けられたヒートシンク１１９とを有している。ヒートシンク１１９としては、例えば、Ａｌ押し出しフィン、精密鍛造フィン、スカイブフィン、ロウ付けフィン、ハンダ付けフィン、クリンプフィン等を用いることができる。
【０１３６】
ヒートシンク１１９を備えた蓄熱部材１１７によれば、蓄熱部材１１７近傍を流れる空気への伝熱量を大きくすることができる。これにより、蓄熱部材１１７と空気との間での熱伝達率を向上させることができる。ヒートシンク１１９を備えた蓄熱部材１１７によれば、蓄熱部材１１７の表面積を小さくしつつ、蓄熱部材１１７近傍を流れる空気への必要な伝熱量を維持することができる。
【０１３７】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
上記実施の形態では、冷却機構として蒸気圧縮式の冷凍機を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、吸収式の冷却装置やペルチェ効果を用いた電子式の冷却装置等を用いることもできる。
【０１３８】
また上記実施の形態では、保冷庫としてファン式の冷蔵庫を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明は、直冷式の冷蔵庫にも適用できる。直冷式の冷蔵庫においては、蓄熱部材を冷却器に接触させて冷蔵室内に配置する。冷蔵室内の温度が所定温度未満の場合には、蓄熱部材は冷却器により冷却されて冷熱を蓄熱することができる。冷蔵室内の温度が所定温度以上になると、蓄熱部材は冷蔵室内へ冷熱を放熱することができる。
また上記実施の形態では、保冷庫の保冷室として冷蔵室を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明は、冷凍室や野菜室を保冷室とする冷蔵庫にも適用できる。
【０１３９】
また上記実施の形態では、液相状態で流動性を有しないゲル状の潜熱蓄熱材を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、液相状態で流動性を有する潜熱蓄熱材を用いることもできる。
【０１４０】
なお、上記詳細な説明で説明した事項、特に上記実施の形態で説明した事項は組み合わせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、保冷庫の分野において広く利用可能である。
【符号の説明】
【０１４２】
１、３、５  保冷庫
１０  、１５保冷庫本体
１９  給水タンク
２０  、５５  冷蔵室
２１  チルド室
２２、２４  棚
２５  チルド室トレイ
２３ａ、２３ｂ、３４、３５、３６、４１  扉部材
２６ａ〜２６ｆ  扉収容部
２７  小物収容部
２８  上段小物ケース
２９  下段小物ケース
３０  冷凍室
３１  上段冷凍室
３２  貯氷室
３３  下段冷凍室
３７、３９  冷凍室トレイ
３８  貯氷室トレイ
４０  野菜室
４２、４３、４４、４５、４６、４７、９０、９４、１００  冷気通路
４８、野菜室トレイ
５０、５１  仕切り壁
６０  第１流路
６１、６３、７１、７６、９２  ファン
６２  第２流路
６４  第３流路
６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、７０ｂ、９３ａ、９３ｂ、９６ａ、９６ｂ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄ、９８ｄ、９８ｅ、９８ｆ、９９ｂ、９９ｃ、９９ｄ、１０２、１４６  吹出口
６５  ダンパ
６６ｂ、７０ａ、９１、１０１  １４１、１４２  吸気口
６６  第４流路
７０  第５流路
７５  第６流路
８０  冷凍機
８２  圧縮機
８３、８５、８７、８９  冷媒配管
８４  凝縮機
８６  膨張器
８８  冷却器
９７ａ、９９ａ  分岐通路
１１０、１１３、１１５、１１７  蓄熱部材
１１４ａ、１１４ｂ  取付け部材
１１８  容器
１１９  ヒートシンク
１２０、１２２  潜熱蓄熱材
１４０、１４５  流路
１５０  エアカーテン
２００  制御部
２０２、２０４  温度計測部
２０２ａ  温度センサ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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