(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体庫内の冷気を生成する冷凍サイクル内を循環する可燃性冷媒と、本体庫外に配置され送風ファンにより強制空冷される前記冷凍サイクルの一部を形成する凝縮器と、前記凝縮器に接続され本体壁面に配置され前記壁面に放熱する放熱パイプと、を備え、前記放熱パイプは上方向流よりも下方向流もしくは下方向流と横方向流の前記放熱パイプの量もしくは前記放熱パイプによる放熱量を大きくするように前記放熱パイプは上方向流のパイプパス数よりも下方向流のパイプパス数を多くもしくは上方向流のパイプ径よりも下方向流のパイプ径を太くすることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
冷蔵庫本体の天上面に前記放熱パイプに接続され強制空冷される第２の凝縮器を配置したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記放熱パイプは上方向流のパイプ長さよりも下方向流もしくは下方向流および横方向流のパイプ長さが長くなるように配置したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記本体庫外の圧縮機上部に配置され庫内からのドレン水を貯めて蒸発させる容器とを備え、前記圧縮機の発熱を前記容器に伝えることを特徴とする請求項１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、冷蔵庫の構造に関するもので、特に可燃性冷媒を用いた冷蔵庫に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、冷凍冷蔵庫の冷媒には、フロン系冷媒が使用されている。中でもＣＦＣ系およびＨＣＦＣ系冷媒はオゾン層を破壊するため、ＨＦＣ系冷媒への移行がなされている。家庭用冷蔵庫にはＨＦＣ１３４ａが広く用いられている。しかし、ＨＦＣ系冷媒も地球温暖化を促す物質であり、これらの中で温暖化の程度が少ない物質や、地球環境を悪化させない自然冷媒、例えば炭化水素系冷媒等の冷媒を用いることが検討されている。
【０００３】
しかし、これらの冷媒、例えばプロパンやブタンなどの炭化水素系の冷媒は可燃性を有するため、漏れ出すなどにより燃焼するなどの問題があるため問題点を低減する等の検討や対策が広く行われており、冷蔵庫に封入される可燃性冷媒の冷媒量を低減することもその一つである。
【０００４】
図６は、従来の一般的なフロン系冷媒を用いた冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル構成図を示す。図６において、２２は圧縮機、２３は冷蔵庫底面に配置されたドレン蒸発用パイプ、２４は庫内から排出されるドレン水を受けるドレンパン、２５は断熱材中に埋められ冷蔵庫側板の内側に貼り付けられたコンデンサパイプ、２７は冷蔵庫の扉と接する面の本体外周部に設けられた防露パイプ、２８は毛細管、２９は蒸発器、３０は吸入パイプで順次接続され冷凍サイクルを構成する。この冷凍サイクルは冷蔵庫本体の主として庫外である本体下部の機械室に圧縮機２２などが、同様に本体下面部にドレンパン２４が、本体壁面部に放熱パイプが設けられ、蒸発器２９が庫内に設けられている。
【０００５】
上記構成において、圧縮機２２を運転すると圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒は、ドレン蒸発用パイプ２３、コンデンサパイプ２５、防露パイプ２７を通って凝縮し、凝縮された冷媒は毛細管２８に入り減圧され、蒸発器２９で庫内の空気と熱交換して低温低圧のガスとなって吸入パイプ３０を通って圧縮機に戻る。図示はしていないがこの蒸発器２９は循環する冷媒により冷却された空気である冷気を生成するが、この冷気を庫内ファンにより冷蔵庫本体の庫内に設けられ食品などを収納する庫室に通風路を介して循環させている。
【０００６】
つまり、上記構成でドレン蒸発用パイプ２３、コンデンサパイプ２５、防露パイプ２７は冷凍サイクル上、冷媒の凝縮を担う役割、すなわち熱を放出する役割をもっていて、それぞれ機能ごとに分けられ配置されている。蒸発器２９と庫内を循環する空気が熱交換する際、空気中に含まれる水分は蒸発器に付着し霜として存在し、付着した霜の量が増えると霜取りヒータによって融解されドレン水として庫外に排出され、ドレンパン２３で受けている。このドレン水を蒸発させる方法として、圧縮機２２から吐出される高温の冷媒の熱を利用している。この時ドレン蒸発用パイプ２３内で冷媒は凝縮を行う。また、コンデンサパイプ２５では、壁面への放熱を介して本体庫外の空気である外気と熱交換して冷媒は凝縮を行う。また、冷蔵庫の扉と本体の間に設けられているパッキンが、冷蔵庫の壁面などに比べ断熱性能に劣り、パッキン表面などが庫内の冷気によって冷やされ露点以下になることもある。このため、凝縮パイプの一部として防露パイプ２７をこの近傍に配置して、この防露パイプ２７を通る冷媒の熱を使ってパッキン表面などが露点以下になるのを防いでいる。この時冷媒は凝縮を行う。このように、ドレン蒸発用パイプ２３、コンデンサパイプ２５、防露パイプ２７での凝縮量が冷蔵庫の必要は凝縮量となる。コンデンサパイプについては特開昭６２‐２１３６７６号公報に、また、機械室内に配置する凝縮器については特開平１０‐２５３２２５号に技術が知られている。
【０００７】
【発明が解決すようとする課題】
従来の冷蔵庫は運転している最中のある時間に冷凍サイクル内に分布している冷媒量を考えた場合、ドレン蒸発用パイプ、コンデンサパイプ、防露パイプと複数の部位に別れた長いパイプである凝縮器の中に比較的多量の冷媒が存在し、したがって、従来の冷蔵庫に即可燃性冷媒を用いた場合、何らかの原因で冷媒漏れが生じた場合、可燃性冷媒が引火したりする限界に達する可能性を有する問題があった。
【０００８】
また従来の冷蔵庫では、断熱材中に埋められ冷蔵庫側板の内側に貼り付けられたコンデンサパイプは、冷媒の凝縮に必要な放熱量を確保し、且つ貼り付け作業の容易さなどから上下に蛇行するように這りめぐらされている場合が多い。このような場合、凝縮液化した冷媒が上昇流部にさしかかったとき、配管内壁面を昇りきれず下側の配管溜まり部に滞留してしまい、したがって、冷蔵庫に封入させる冷媒量が増加したり放熱を効果的に行えないといった問題がある。またこのように配管内の冷媒の流がスムースでないと放熱が局所的になり冷蔵庫の側面に霜をつけないという本来の役割を解決できないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、冷凍サイクルを循環する冷媒封入量を減らすことができる冷蔵庫を提供することを目的とする。また、可燃性冷媒が何らかの原因で冷凍サイクルから冷媒漏れが生じた場合でも引火等の限界に達する可能性を低減することができる冷蔵庫を提供することを目的とするものである。また本発明は信頼性が高く効率の良い冷蔵庫を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る冷蔵庫は、本体庫内の冷気を生成する冷凍サイクル内を循環する可燃性冷媒と、本体庫外に配置され送風ファンにより強制空冷される冷凍サイクルの一部を形成する凝縮器と、凝縮器に接続され本体壁面に配置されこの壁面に放熱する放熱パイプと、を備え、放熱パイプは上方向流よりも下方向流もしくは下方向流及び横方向流の放熱量を大きくしたものである。
【００１２】
本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫本体の天上面に強制空冷される凝縮器を配置したものである。
【００１３】
本発明の請求項４に係る冷蔵庫の放熱パイプは上方向流のパイプ長さよりも下方向流もしくは下方向流及び横方向流のパイプ長さが長くなるように配置したものである。
【００１４】
本発明の冷蔵庫は、本体庫外の圧縮機上部に配置され庫内からのドレン水を貯めて蒸発させる容器とを備え、前記圧縮機の発熱を前記容器に伝えるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１に本発明に係る第一の実施の形態を示す。図１において、１は冷蔵庫本体、２は圧縮機、３は圧縮機冷却用ファン、５は断熱材中に埋められ冷蔵庫側板の内側に這わせたコンデンサパイプ、１１はパイプ、１２はフィンであり、圧縮機２と圧縮機冷却用ファン３を備えた冷蔵庫背面下部の機械室空間内に、圧縮機冷却用ファン３によって強制空冷されるように凝縮器４を設けたものである。圧縮機２から吐出されたイソブタンのような可燃性冷媒は図示を省略しているが凝縮器４のパイプ１１に接続され、放熱パイプであるコンデンサパイプ５の上方向流を形成する上向きのパイプに入ったあとで横向きと下向きのパイプにより本体１の壁面に放熱してから防露の役割であるキャビネットパイプを通過し放熱した後で、毛細管で膨張し、蒸発器で蒸発冷却して、再び圧縮機に吸引される。凝縮器４のフィン１２は圧縮機冷却用ファン３により先ずフィン１２の間を通る空気により通風冷却され、その後この空気は圧縮機２を冷却し本体の外部に吹出される。
【００１８】
従来のように断熱材中に埋められ冷蔵庫側板の内側に這わせたコンデンサパイプ５の放熱、すなわち自然対流による熱交換を利用するよりも、本実施例のように機械室に集中配置した凝縮器４をファン３の送風によって強制空冷する、すなわち強制対流により熱交換させることで熱交換効率が高まり、従って、冷蔵庫として必要な凝縮量を得るための配管のボリュームを縮小することができ、封入する冷媒量を削減することができる。本実施例では機械室に配置した凝縮器４で稼いだ凝縮量分が大きく、断熱材中に埋められ冷蔵庫側板の内側に這わせたコンデンサパイプ５の凝縮量分を縮小している。これによって従来のようにコンデンサパイプを長い放熱パイプとすることなく短い放熱パイプにできるので配管内の冷媒量を大幅に減らすことが出来る。さらに、機械室に集中配置した凝縮器4を、例えば図示したようにフィンチューブ式熱交換器とするなど、凝縮器の熱交換性能を高め、ボリュームを減らすことによって、さらなる冷媒量削減効果が得られることとなる。また本実施例では、熱交換性を高めるために送風ファン３の吹き出し側に凝縮器４を配置しているが、冷蔵庫実使用上では埃が付着するため、凝縮器４に多量に付着し風路を遮ってしまい圧縮機２の冷却が不十分となり信頼性上不具合が生じないよう、図２のように凝縮器４を送風ファン３の吸い込み側に配置してもよい。
【００１９】
一般に可燃性ガスは引火や爆発する限界というものがあり、ある濃度範囲でのみ着火源が存在する場合、引火や爆発する恐れがある。たとえばイソブタン（Ｒ６００ａ）の場合は１．８〜８．５ｖｏｌ％である。冷蔵庫に封入される可燃性冷媒の封入量が少なければ、それだけこの限界に達する時間を遅らすことができるばかりか、空間容積によっては爆発限界に達しなくてすむ場合もでてくる。すなわち、冷媒封入量を低減することで危険性を低減することができる。このように冷凍サイクルの配管内容積を減らすことにより使用する可燃性冷媒の量を減らすことにより問題をなくすことが出来る。
【００２０】
さらに、本実施例では断熱材中に埋められ冷蔵庫側板の内側に這わせてあるコンデンサパイプ５の這わせ方として、極力上昇流を減らした這わせ方としている。従来の冷蔵庫では、貼り付け作業のし易さなどの理由により、図６で示したように、冷媒の流れとして上昇・下降を繰り返すパターンでコンデンサパイプ５が這わせてある。この場合、凝縮液化した冷媒が上昇流部を昇りきれず、図６中拡大図に示すように下側ターン部に密度の高い液冷媒が滞留してしまい、その滞留液冷媒分余分に封入冷媒量が増えるばかりか、滞留した液冷媒により流路の圧損増加にもなり、その損失分も冷蔵庫の封入冷媒量が増加していた。本実施例のよう、上昇流を極力減らすことにより、液冷媒の滞留を無くすことができ、従って、封入冷媒量の削減につながる。更には上方向に流れるコンデンサパイプの長さを下方向や横方向のパイプ長さより短くしてパイプの量を減らしたり、上方向流による方熱を極力少なくして横方向流や下方向流によるパイプの放熱を主体にすることより、滞留分をなくし冷媒流をスムースなものとし壁面への放熱を効果的に行うことが出来るので放熱のムラがなくなり冷凍サイクルの運転効率も向上する。
【００２１】
図２に本発明に係る他の放熱パイプ配列の構成を示す。尚、図１と同一機能を有するものには同一記号を付して説明を省略する。図２において、６は冷蔵庫底面部に設けられた底面凝縮器、７は庫外に排出されたドレン水を受けるドレンパンである。本実施例では、機械室の凝縮器４と、さらに冷蔵庫の底面にも底面凝縮器６を設けている。底面凝縮器６（熱交換器）の伝熱面積を大きくとるために、従来冷蔵庫の底面に備えられていたドレン水を受け凝縮パイプの放熱でドレンを蒸発させていたドレンパン７を、機械室の圧縮機２の上部に配し、圧縮機に直接接触させたり、圧縮機から対流によって熱を伝えられることにより、圧縮機２の放熱を利用してドレンを蒸発させるようにしたものである。このようにドレン水を蒸発させる容器を圧縮機近傍に設けたので、底面部にも性能を高めた凝縮器を配し、送風ファン３により強制空冷することで、さらに凝縮器の配管ボリュームを縮小できる。
【００２２】
断熱材中に埋められ冷蔵庫側板の内側に這わせてあるコンデンサパイプ５は、多湿時の外側面の露付き防止の作用も兼ねているため全廃はできないが、たとえば本例で図示したように側面の温度が低くなる冷凍室側面の露付き防止のために這わせる等範囲を絞りコンデンサパイプの全長を短くしたり、上方向流の長さを下や横方向のパイプ長さより大幅に短くして放熱を横や下のパイプから主として行わせたり、上昇流が流れる上向きの配管径を下向きの配管などの径より細くし流れをスムースにして冷媒量の削減や効率の向上を得ることが出来る。更にコンデンサパイプを必要最小限まで長さを縮小することで、冷媒量を一層削減できるうえ、コンデンサパイプ５から庫内への熱侵入も削減でき、冷蔵庫の省エネ化にもつながる。
【００２３】
図１、図２の構造でコンデンサパイプ５である冷蔵庫本体１の壁面に放熱する放熱パイプは本体側面の霜付き防止に設けられるが、フィン付きの凝縮器にモーターにて駆動されるファンによって強制空冷することでより小型の凝縮器とすることが出来るのでこのような凝縮器を図２のように底面と機械室内など複数設け、且つ、パイプ径をより小さくすることにより一層冷凍サイクル内の冷媒量を低減でき、可燃性冷媒が漏れても問題がなくなることになる。更にコンデンサパイプ５の放熱を効果的に行うことが出来る。
【００２４】
また、図３に本実施の形態における冷蔵庫底面部周辺の風路を示す。図３に示すように凝縮器４および６を配置してある機械室空間および冷蔵庫底面には放熱を効率よくするため、風の流れをスムースに、且つ、冷蔵庫本体からの吹出しを拡散するように風路が設けられることによって、万が一高圧側配管（凝縮器接合部等）から冷媒が漏洩した場合でも、送風ファン３によって常に風が通過しているため漏洩した可燃性冷媒を拡散することができ、可燃空間を形成することがなく、冷蔵庫の安全性が高まる。
【００２５】
以上の説明では、可燃性冷媒を冷気を生成する冷媒に用いた冷蔵庫において、冷蔵庫背面下部の圧縮機と圧縮機冷却用の送風ファンを備えた機械室空間内に、送風ファンにより強制空冷される放熱パイプを集中配置しこのパイプにフィンをつけて放熱効果を増大させた小型ブロック状の凝縮器を設けたり、本体底面に放熱パイプを平面状に配置し同様にフィンにより放熱効果を増大させ強制空冷の凝縮器を設けた構造により冷媒量を削減する構造を説明してきた。更に、可燃性冷媒を冷媒に用いた冷蔵庫のコンデンサパイプである放熱パイプが極力上昇流とならないようにしたものである。図４にコンデンサパイプ５の放熱パイプが上昇流とならないような配置の別の例を示す。図４のコンデンサパイプは、上向きには１本下向きには２本というようにパイプのパス数を上向きより下向きの数を増やしている。これによって放熱パイプの量や放熱量を下向き主体にすることが出来る。圧縮機２から吐出された高温の冷媒は先ず凝縮器４で効果的に凝縮され、更にコンデンサパイプで図のように下向きと横向きの流れにより主として壁面に放熱されてそのままキャビネットパイプにて凝縮放熱し、膨張弁や毛細管での膨張の後で蒸発器で蒸発吸熱によってすなわち庫内の空気から熱を奪う作用により冷気を生成し、この冷気を風路を介し循環させて庫室に収納される食品を冷却することになる。このようにコンデンサパイプのパイプパス数を上向きより下向きを多くし放熱を下向きのパイプにより行わせることで放熱を効果的に且つ効率良く行わせ、更に冷媒量を減らすことが出来る。
【００２６】
更に本発明に係る冷蔵庫では、可燃性冷媒を冷媒に用いた冷蔵庫において冷蔵庫の機械室や底面に凝縮器を設け、圧縮機冷却用の送風ファンにより前記凝縮器を空冷するよう機械室風路を設けたものを説明してきたが、このような強制空冷のフィン付き凝縮器を冷蔵庫本体の天井面に配置することも可能である。この構造例を図５に示す。図５において、８は冷蔵庫本体１の天井面に平板状に配置し放熱パイプを側面方向に冷媒が流れるように配列しパイプに固定したフィンを前後方向に並べこのフィン間を空気が流れるように送風ファン９により冷蔵庫前方より空気を吸込み後方に吹出して放熱させる凝縮器、１０は凝縮器の下部に配置されて送風ファン９により空気流で冷却される制御基板である。図５の構成では圧縮機２から吐出される高温の気体冷媒は先ず凝縮器４で放熱し、圧縮機用ファン３で外部に排気される。この後上向きの接続パイプ１３で天井コンデンサである凝縮器８にて凝縮される。凝縮器８で強制空冷された後で下向きの接続パイプ１３からキャビネットパイプに冷媒が流れる構造であり、凝縮熱のほとんどは機械室に設けた凝縮器４と天井面に設けた凝縮器８で凝縮されることになる。図５の天井面に配置した凝縮器と図１や図２の構造と組合せ、凝縮器を機械室と天井面と底面、あるいは圧縮機ファン３の前後の両方にも受けるなどフレキシブルに複数設けて冷媒量を減らすことはさらに効果があることになる。なおなお本体壁面の断熱真空断熱などを採用することによりコンデンサパイプを除くことは可能である。また制御基板１０には冷蔵庫全体の電機品を制御するマイコンなどによる制御装置が設けられている。例えば圧縮機の運転を制御するなどはこの基板に配置された素子により行われる。
【００２７】
可燃性冷媒を冷媒に用いた冷蔵庫において、庫内のドレンを受け蒸発させるための容器を、冷蔵庫背面下部の機械室空間内に配し、圧縮機の放熱を利用してドレン水を蒸発させるようにした構造は、凝縮器の配置をよりフレキシブルにするために有効である。
【００２８】
以上説明したとおり本発明に係る冷蔵庫は、冷蔵庫背面下部の圧縮機と前記圧縮機冷却用の送風ファンを備えた機械室空間内に、前記送風ファンにより強制空冷されるように凝縮器、あるいは底面や天井面、場合によっては本体背面に取付ける凝縮器を設けたもので、凝縮器の効率を高めることで凝縮器全体の配管ボリュームを縮小でき、したがって、冷蔵庫に封入される冷媒量を削減でき、可燃性冷媒を冷媒に用いた冷蔵庫において安全性を高めることができる。
【００２９】
本発明に係る冷蔵庫は、凝縮器の放熱パイプが極力上昇流とならないようにしたもので、凝縮液化した冷媒が配管内に滞留することを防ぎ、さらに冷媒量を削減でき、可燃性冷媒を冷媒に用いた冷蔵庫においてさらに安全性を高めることができる。
【００３０】
本発明に係る冷蔵庫は、冷蔵庫の底面に凝縮器を設け、圧縮機冷却用の送風ファンにより凝縮器を空冷するよう機械室風路を設けたもので、さらに凝縮器の効率を高めることで冷媒量を削減でき、可燃性冷媒を冷媒に用いた冷蔵庫において安全性を高めることができる。
【００３１】
本発明に係る冷蔵庫は、可燃性冷媒を冷凍サイクルの冷媒に用いた冷蔵庫において、庫内のドレンを受け蒸発させるための容器を、冷蔵庫背面下部の機械室空間内に配し、圧縮機の放熱を利用してドレン水を蒸発させるようにしたものであり、従来の冷蔵庫でドレンパンを配置していた底面の空間に凝縮器を配置でき、凝縮器の表面積を大きくとれることで高性能化でき、冷蔵庫全体の凝縮器の配管ボリュームとしてさらに縮小でき、冷媒量をさらに削減でき、したがって冷蔵庫の安全性を高めることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の冷蔵庫は、本体庫内の冷気を生成する冷凍サイクル内を循環する可燃性冷媒と、本体庫外に配置され送風ファンにより強制空冷される冷凍サイクルの一部を形成する凝縮器と、凝縮器に接続され本体壁面に配置され壁面に放熱する放熱パイプと、を備え、放熱パイプは上方向流よりも下方向流もしくは下方向流と横方向流の放熱パイプの量もしくは放熱パイプによる放熱量を大きくする様に放熱パイプは上方向流のパイプパス数よりも下方向流のパイプパス数を多くもしくは上方向流のパイプ径よりも下方向流のパイプ径を太くするので、信頼性が高く簡単な構造で効率の向上が図れる冷蔵庫が得られる。
【００３４】
本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫本体の天井面に強制空冷される凝縮器を配置したので、冷媒量の削減ができる。
【００３５】
本発明の請求項４に係る冷蔵庫の放熱パイプは上方向流のパイプ長さよりも下方向流もしくは下方向流及び横方向流のパイプ長さが長くなるように配置したので、効率を更に良く出来る。
【００３６】
本発明の冷蔵庫は、本体庫外の圧縮機上部に配置され庫内からのドレン水を貯めて蒸発させる容器とを備え、圧縮機の発熱を前記容器に伝えるので、簡単な構造で効率の良い装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態の冷蔵庫の斜視図である。
【図２】  本発明の第１の実施の形態の別の冷蔵庫の斜視図である。
【図３】  本発明の第１の実施の形態の冷蔵庫の底面部周辺の風路を示す図である。
【図４】  本発明の第１の実施の形態の別の冷蔵庫の斜視図である。
【図５】  本発明の第１の実施の形態の別の冷蔵庫の斜視図である。
【図６】  従来の冷蔵庫の冷凍サイクルを示す図である。
【符号の説明】
１  冷蔵庫本体、  ２  圧縮機、  ３  ファン、  ４  凝縮器、  ５  コンデンサパイプ、  ６  底面凝縮器、  ７  ドレンパン、  ８  凝縮器、  ９  ファン、  １０  制御基板。
【図１】
0003876719.tif 000002
【図２】
0003876719.tif 000003
【図３】
0003876719.tif 000004
【図４】
0003876719.tif 000005
【図５】
0003876719.tif 000006
【図６】
0003876719.tif 000007