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図面 (15)

課題

霜取り用ヒータの熱を蒸発器入口配管に伝え蒸発器全体の昇温バラつきを抑制し、除霜運転消費電力を削減するための冷凍冷蔵庫を提供すること。

解決手段

除霜運転時に蒸発器5下部に液状態で溜まり霜取り用のヒータ6の熱により気化出口側配管を暖めていた冷媒凝縮潜熱を、蒸発器5の入口配管出口配管を第2熱結合部として熱結合することによって、従来加熱することが困難であった蒸発器5の入口配管を加熱することができるため、除霜時の蒸発器5全体の温度バラつきを抑制し、霜取り用のヒータ6の消費電力を削減することができる。

概要

背景

従来の冷凍冷蔵庫除霜として、圧縮機を運転した状態で、蒸発器冷媒が流入するのを防ぐための流入防止弁を閉じ、蒸発器内の冷媒を強制的に減少させた状態で、霜取り用ヒータ発熱にて除霜を行う方法がある(例えば、特許文献1参照)。

図7は、特許文献1に記載された従来の冷凍冷蔵庫の除霜方法を示す冷凍サイクル配管図である。

図7の冷凍冷蔵庫は、圧縮機101、凝縮器102、ドライヤ103、減圧器104(キャピラリチューブ)、蒸発器105、霜取り用のヒータ106を有する。凝縮器102とドライヤ103の間に流入防止弁107が設置されている。圧縮機101を運転した状態で、流入防止弁107を閉じ、蒸発器105内の冷媒を強制的に減少させた状態とする。その状態で、霜取り用のヒータ106の発熱にて除霜を行う。このことにより、霜取り用のヒータ106の熱が蒸発器105内の冷媒の気化熱に使用されないようにすることができる。

概要

霜取り用のヒータの熱を蒸発器入口配管に伝え蒸発器全体の昇温バラつきを抑制し、除霜運転消費電力を削減するための冷凍冷蔵庫を提供すること。除霜運転時に蒸発器5下部に液状態で溜まり霜取り用のヒータ6の熱により気化出口側配管を暖めていた冷媒の凝縮潜熱を、蒸発器5の入口配管出口配管を第2熱結合部として熱結合することによって、従来加熱することが困難であった蒸発器5の入口配管を加熱することができるため、除霜時の蒸発器5全体の温度バラつきを抑制し、霜取り用のヒータ6の消費電力を削減することができる。

目的

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、霜取り用のヒータの熱を無駄なく効率的に使用するための冷凍冷蔵庫を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

冷媒サイクルを構成する圧縮機、凝縮器ドライヤ減圧器及び蒸発器と、前記蒸発器の入口配管を含む第1配管と、前記蒸発器の出口配管を含む第2配管と、前記減圧器と前記第2配管とを熱結合する第1熱結合部と、前記第1配管と前記第2配管とを熱結合する第2熱結合部と、を備える、冷凍冷蔵庫

請求項2

前記第1配管は拡管箇所を有し、前記拡管箇所より下流側の管径は、前記拡管箇所より上流側の管径より大きい請求項1記載の冷凍冷蔵庫。

請求項3

前記第2熱結合部は、前記拡管箇所以降の前記蒸発器側に位置する請求項2記載の冷凍冷蔵庫。

請求項4

前記第2熱結合部は、前記蒸発器の出口配管に設けられたアキュムレータと、前記蒸発器の入口配管とを熱結合する請求項1から3のいずれか1項記載の冷凍冷蔵庫。

請求項5

前記第2結合部は、前記蒸発器の出口配管に設けられたアキュムレータと、前記アキュムレータの内部を通過する前記蒸発器の入口配管とによって構成されている請求項1から3のいずれか1項記載の冷凍冷蔵庫。

請求項6

前記蒸発器の入口は前記蒸発器全体の上部に配置され、前記蒸発器の配管は、1本の配管を上下方向に所定の段数分、水平方向に蛇行させた配管列が、前記上下方向および前記水平方向に直交する前後方向に所定の列数、配列され、前記配管に熱交換促進フィンが取り付けられ、前記第2熱結合部は、前記配管列の数が奇数の場合に、前記蒸発器の最も出口側に配置される端部の配管と繋がる、下部から上部へ向かう戻り垂直配管と、前記蒸発器の入口配管とを熱結合する請求項1から5のいずれか一項記載の冷凍冷蔵庫。

技術分野

0001

本発明は、冷凍冷蔵庫に関する。特に、除霜機能を有する冷凍冷蔵庫に関するものである。

背景技術

0002

従来の冷凍冷蔵庫の除霜として、圧縮機を運転した状態で、蒸発器冷媒が流入するのを防ぐための流入防止弁を閉じ、蒸発器内の冷媒を強制的に減少させた状態で、霜取り用ヒータ発熱にて除霜を行う方法がある(例えば、特許文献1参照)。

0003

図7は、特許文献1に記載された従来の冷凍冷蔵庫の除霜方法を示す冷凍サイクル配管図である。

0004

図7の冷凍冷蔵庫は、圧縮機101、凝縮器102、ドライヤ103、減圧器104(キャピラリチューブ)、蒸発器105、霜取り用のヒータ106を有する。凝縮器102とドライヤ103の間に流入防止弁107が設置されている。圧縮機101を運転した状態で、流入防止弁107を閉じ、蒸発器105内の冷媒を強制的に減少させた状態とする。その状態で、霜取り用のヒータ106の発熱にて除霜を行う。このことにより、霜取り用のヒータ106の熱が蒸発器105内の冷媒の気化熱に使用されないようにすることができる。

先行技術

0005

特開平10−38453号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、前記従来の構成では、除霜時に蒸発器105内より冷媒が減少するため、冷媒による蒸発器105の上下の均熱化の効果が得にくくなくなる。そのような効果が得にくくなると、蒸発器105上部の昇温遅れや、が多く付着している蒸発器105の入口箇所の昇温不足など、温度バラつきが発生する。結果、蒸発器105全体の除霜が完了するまでの時間は長くなり、冷蔵冷凍庫内が温まり、再び冷却するために電力を要するようになる。

0007

加えて除霜時間も長くなるため、霜取り用のヒータ106の通電時間も長くなりヒータの消費電力も増加する。また温度バラつきのため部分的に霜が残った状態で除霜が終了し、除霜終了後冷却負荷が増大するおそれがあった。

0008

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、霜取り用のヒータの熱を無駄なく効率的に使用するための冷凍冷蔵庫を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するために、本発明の冷凍冷蔵庫は、
冷媒サイクルを構成する圧縮機、凝縮器、ドライヤ、減圧器及び蒸発器と、
前記蒸発器の入口配管を含む第1配管と、
前記蒸発器の出口配管を含む第2配管と、
前記減圧器と前記第2配管とを熱結合する第1熱結合部と、
前記第1配管と前記第2配管とを熱結合する第2熱結合部と、
を備える。

0010

本構成によって、蒸発器下部で霜取り用のヒータの熱で気化した冷媒の凝縮潜熱により暖められた出口側配管によって、蒸発器上部の昇温することが困難な蒸発器入口側のフィンのない部分の入口配管も昇温することが出来る。

発明の効果

0011

以上のように、本発明の冷凍冷蔵庫の蒸発器の構成によれば、除霜時の霜取り用のヒータの熱を無駄なく効率的に使用することができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の実施の形態1における冷凍サイクル配管図
本発明の実施の形態1における蒸発器の正面図
本発明の実施の形態1における蒸発器の側面図
本発明の実施の形態1における第2熱結合部の一例を示す図
本発明の実施の形態1における第2熱結合部の一例を示す図
本発明の実施の形態1における第2熱結合部の一例を示す図
本発明の実施の形態1における第2熱結合部の一例を示す図
本発明の実施の形態1における第2熱結合部の一例を示す図
本発明の実施の形態1における第2熱結合部の一例を示す図
本発明の実施の形態1における第2熱結合部の一例を示す図
本発明の実施の形態1における第2熱結合部の一例を示す図
本発明の実施の形態2における蒸発器の入口配管とアキュムレータの熱結合を示す正面図
本発明の実施の形態3における蒸発器の入口配管がアキュムレータ内を通過する構成を示す正面図
特許文献1に記載された従来の冷凍冷蔵庫の除霜方法を示す冷凍サイクル配管図

実施例

0013

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

0014

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における冷凍サイクルの配管とその構成部品を表した図である。図2Aは、蒸発器5の正面図である。図2Bは、蒸発器5の側面図である。

0015

図1では、冷凍冷蔵庫は、圧縮機1、凝縮器2、ドライヤ3、減圧器4(例えば、キャピラリチューブ)、蒸発器5、霜取り用のヒータ6、第1熱結合部9、第2熱結合部8、および、配管16を有する。圧縮機1、凝縮器2、ドライヤ3、減圧器4、および、蒸発器5は、配管16により接続されている。配管16の中を冷媒が通過する。配管16は、第1配管16aおよび第2配管16bを有する。第1配管16aは、減圧器4の冷媒の出口と蒸発器5の冷媒の入口とを接続する。第2配管16bは、蒸発器5の冷媒の出口と圧縮機1の入口とを接続する。なお、ここでは、第1配管16aには、蒸発器5の入口配管12aが含まれる。また、第2配管16bには、蒸発器5の出口配管12bが含まれる。

0016

圧縮機1は冷凍サイクル内気相の冷媒を圧縮すると共に、冷凍サイクル内の冷媒を循環させる役割をする。

0017

凝縮器2は、圧縮された気相の冷媒を凝縮液化し、冷媒の凝縮潜熱を放出させる。

0018

ドライヤ3は、冷凍サイクル内の水分を吸着する。

0019

減圧器(例えば、キャピラリチューブ)4は、液相の冷媒の圧力を下げる。

0020

蒸発器5は、減圧された液相の冷媒を気化させることで、冷媒の気化潜熱を用い、庫内の冷却を行う。

0021

霜取り用のヒータ6は、蒸発器5に付いた霜を溶かすためのもので、本実施の形態では蒸発器5下部に配置されている。

0022

第1熱結合部9は、減圧器4と第2配管16bとを熱結合する。圧縮機1が稼働している冷却運転時に、減圧器4を通過している高温冷媒と、蒸発器5の出口から排出された低温冷媒とで、熱交換を行い、冷却性能を向上させている。第1熱結合部9は、配管同士を連結し熱を伝達する部材である。第1熱結合部9の材質は、金属、炭素材料などである。

0023

図2Aに示すように、入口配管12aの上流の配管には、拡管箇所13が設けられている。拡管箇所13で配管の径が大きくなり、そのままの径で、蒸発器5の配管12に繋がっている。拡管箇所13は、第1配管16aにおいて、管径が大きくなっている部分である。拡管箇所13の下流側の管径は、拡管箇所13の上流側の管径より大きい(たとえば、断面積で約2〜5倍程度大きい)。拡管箇所13は、減圧器4内を流れる冷媒を膨張させるためのものである。

0024

図2Aに示すように、第2熱結合部8は、拡管箇所13の下流側の配管と出口配管12bとを熱結合する。圧縮機1が停止し霜取り用のヒータ6に通電している除霜運転時に、霜取り用のヒータ6の熱が出口配管12bから拡管箇所13の下流側の配管(入口配管12aに設けられる)に伝わるため、ヒータ6から遠い蒸発器5上部の昇温遅れがなく、また、霜が多く付着している蒸発器5の入口箇所の昇温不足などもないため、温度バラつきの発生を抑えることができる。これにより、霜取り用のヒータ6の熱を効率的に使用するという効果がある。なお、第2熱結合部8は、第1熱結合部9と同様に、配管同士を連結し熱を伝達する部材である。第2熱結合部8の材質は、金属、炭素材料などである。

0025

上記のように構成された冷凍サイクルを冷却運転させ、蒸発器5にて作られた冷気を、ファンを用いて熱交換し冷凍冷蔵庫内を循環させることにより食品を冷凍・冷却保存する。

0026

その際、食品より奪われた水分は霜として蒸発器5に付着し、この霜が成長するに従って蒸発器5の熱交換性能が低下する。この熱交換性能の低下をリセットするため一時的に冷却運転を停め(すなわち、圧縮機1停止)、霜取り用のヒータ6に通電し、蒸発器5を加熱することで霜取りを行う。この一連の動作を除霜運転という。この除霜運転時は蒸発器5内の液冷媒も気化させている。

0027

<蒸発器5の構造>
図2Aは、実施の形態1における蒸発器5を正面から見た図である。蒸発器5は1本の配管12を上下方向10段、水平方向に蛇行させた水平配管を、前後方向に1列配列している。配管12には、熱交換促進フィンを取り付けている。蒸発器5は、フィン・アンドチューブ方式の熱交換器で、図2Aでは、正面の配管12を表示している。減圧器4からの入口に、入口配管12aがある。入口配管12aは、配管12に繋がり、配管12は、上記のように、下方へ蛇行する。配管12の最終端の端部の配管19は、下方に位置する。端部の配管19は、垂直方向(下から上)に蛇行などせず延在する戻り垂直配管11に繋がる。戻り垂直配管11は、出口配管12bに繋がる。

0028

図2Bは、別の例の蒸発器5の側面図である。図2Aでは、配管12の塊である配管列18が、1列であったが、図2Bでは、配管列18が前後方向に3列ある。1列目の配管列18の下部と、2列目の配管列18の下部とで配管12が繋がる。2列目の配管列18の上部と、3列目の配管列18の上部とで配管12が繋がる。

0029

配管列18が奇数列である場合、下部に位置する蒸発器5の出口配管12bと、蒸発器5の上部に配置される入口配管12aとは、上下方向に大きく離間する。本実施の形態では、下部に位置する蒸発器5の出口側の端部の配管19は、垂直方向(下から上)に延在する戻り垂直配管11に繋がる。戻り垂直配管11は、出口配管12bに繋がる。その結果、入口配管12a(拡管箇所13の下流側の配管)と出口配管12bとの両者は相互に近傍に位置し、両者が相互に熱結合された第2熱結合部8が設けられる。

0030

戻り垂直配管11の一部と入口配管12aの一部とは、第2熱結合箇所8(本発明の「結合部」に対応)にて互いに溶接して熱結合されている。

0031

図3Aから図3Cは、第2熱結合部8の一例を示す図である。図3Aの上側に、第2熱結合部8を、冷媒の流通方向に対して直交する平面で切断した断面図を示し、図3Aの下側に第2熱結合部8の斜視図を示す。

0032

第2熱結合部8は、溶接部15を有している。溶接部15は、図3Aに示すように、出口配管12bと入口配管12aとを接合するものである。溶接部15は、出口配管12bと入口配管12aとの接線に沿って棒状に設けられる。

0033

また、第2熱結合部8は、溶接部15を有してもよい。溶接部15は、図3Bに示すように、出口配管12bと入口配管12aとの接線に沿って棒状に設けられる部分と、その両脇に設けられる三角柱状の部分とを有する。溶接部15は、肉盛りをすることで設けられる。溶接部15を介して出口配管12bと入口配管12aとが接触する面積が増えるため、熱交換の効果を上げることができる。

0034

また、第2熱結合部8は、溶接部15を有してもよい。溶接部15は、出口配管12bを径方向に潰すことで作られた平坦面と、入口配管12aを径方向に潰すことで作られた平坦面とを接合するものである。溶接部15を介して出口配管12bと入口配管12aとが接触する面積が、増えるため、熱交換の効果を上げることができる。

0035

図4Aから図4Bは、第2熱結合部8の他の例を示す図である。
図4A又は図4Bに示す第2熱結合部8は、熱伝導の良い部材(銅など)により出口配管12bと入口配管12aとを機械的に熱結合する。

0036

図4Aに示す第2熱結合部8は、熱伝導部材14で出口配管12bと入口配管12aとを束ねることによって、出口配管12bと入口配管12aとを熱結合するものである。

0037

図4Bに示す第2熱結合部8は、出口配管12bと入口配管12aとの間の隙間を含む領域を熱伝導部材14で満たすことによって、出口配管12bと入口配管12aとを熱結合するものである。

0038

図4Cから図4Eは、第2熱結合部8の他の例を示す図である。
図4Cは、第2熱結合部8の側面図である。図4Cに示す第2熱結合部8は、直線状に延在する入口配管12aの外周に、出口配管12bを巻き付けることによって、出口配管12bと入口配管12aとを熱結合するものである。

0039

図4Dは、第2熱結合部8の平面図である。図4Eは、第2熱結合部8の断面図である。図4Dおよび図4Eに示す第2熱結合部8は、直線状に延在する入口配管12aを、出口配管12bで覆うことで、出口配管12bと入口配管12aとを熱結合するものである。換言すれば、出口配管12bの中を、直線状に延在する入口配管12aが配置されたものである。なお、上記の図3Aから図4Eに示す熱結合部8を組み合わせてもよい。

0040

<効果>
かかる構成によれば、除霜運転時に、冷媒は、蒸発器5下部に液状態で溜まり、霜取り用のヒータ6の熱により気化する。気化した冷媒が、戻り垂直配管11を通過して出て行くため、比較的出口側の配管の温度は冷媒の飽和温度と同等である。出口側に比べ蒸発器5上部の入口配管12aのフィンのない部分は、霜取り用のヒータ6の熱が届きにくく、また最も低温の箇所のため、着霜量も多く昇温が遅い。この入口配管12aの部分を気化冷媒により温められる出口配管12bと、第2熱結合部8で熱結合することにより昇温を促進するこができる。このことで、蒸発器5の全体の温度バラつきを抑制することができる。このようにすることで、霜取り用のヒータ6の熱を無駄にすることがなく、かつ従来加熱することが困難であった蒸発器5の入口配管12aを冷媒の凝縮潜熱で加熱することができる。

0041

なお、本実施の形態では入口配管12aを上部、出口配管12bを下部に配置して、蒸発器5の配管経路を構成したが、逆の構成においても効果を得ることが出来る。

0042

(実施の形態2)
図5は、本発明の実施の形態2の蒸発器5を正面から見た配管図である。図5において、図1および図2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。記載しない部分は、実施の形態1と同様である。

0043

蒸発器5は、フィン・アンド・チューブ方式の上下方向10段、前後方向1列の熱交換器で、本図ではフィン10を簡略化して表記している。冷却運転時には、液冷媒は重力により、戻り垂直配管11の下部にたまる。この液状の冷媒が圧縮機1に戻ることによって、液の圧縮が発生してしまうことを防ぐため、アキュムレータ7が配置されている。アキュムレータ7の外枠と入口配管12aの一部とが、第2熱結合部8にて熱結合されている。

0044

なお、第2熱結合部8としては、アキュムレータ7の外枠と入口配管12aを溶接したものでもよく、また、アキュムレータ7の外枠に入口配管12aを巻き付けたものでもよく、また、それらの組み合わせたものでもよい。

0045

<効果>
かかる構成によれば、除霜運転時に、蒸発器5下部に液状態で溜まり、霜取り用のヒータ6の熱により気化した冷媒が、戻り垂直配管11を通過し、アキュムレータ7にて凝縮される。このため比較的出口側の配管及びアキュムレータ7の昇温は冷媒の飽和温度と同等である。出口側に比べ蒸発器5上部の入口側配管のフィンのない部分は、ヒータの熱が届きにくく、また最も低温の箇所のため着霜量も多く昇温が遅い。この部分を気化冷媒により温められ配管部より熱容量の大きいアキュムレータ7と熱結合して昇温を促進することで、蒸発器5全体の温度バラつきを抑制することができる。

0046

このようにすることで冷媒の気化に用いた霜取り用のヒータ6の熱を無駄にすることがなく、かつ従来加熱することが困難であった蒸発器5入口部を冷媒の凝縮潜熱で加熱することができる。

0047

(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3の蒸発器5を正面から見た配管図である。図6において、図1および図2、3と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。記載しない部分は、実施の形態1、2と同様である。

0048

蒸発器5は、フィン・アンド・チューブ方式の上下方向10段、前後方向1列の熱交換器で、本図ではフィン10を簡略化して表記している。戻り垂直配管11には液冷媒が圧縮機1に戻るのを防ぐアキュムレータ7が配置されている。アキュムレータ7の内部を入口配管12aの一部が通過している。

0049

<効果>
かかる構成によれば、除霜運転時に蒸発器5下部に液状態で溜まり霜取り用のヒータ6の熱により気化した冷媒が、戻り垂直配管11を通過し、アキュムレータ7にて凝縮される。このため比較的出口側の配管及びアキュムレータ7の昇温は冷媒の飽和温度と同等である。出口側に比べ蒸発器5上部の入口側配管のフィンのない部分は、ヒータの熱が届きにくく、また最も低温の箇所のため着霜量も多く昇温が遅い。この部分を気化冷媒により温められ配管部より熱容量の大きいアキュムレータ7内を通過させることにより冷却運転時は着霜を抑制し、除霜運転時は昇温を促進することで、除霜時の蒸発器全体の温度バラつきを抑制することができる。このようにすることで冷媒の気化に用いた霜取り用のヒータ6の熱を無駄にすることがなく、かつ従来加熱することが困難であった蒸発器5入口部を冷媒の凝縮潜熱で加熱することができる。

0050

上記の各実施の形態では、上下方向所定段数の水平配管が前後方向所定数列に配列された熱交換器において、入口配管12aと出口配管12bとが熱結合される結合部を示したが、本発明はこれに限らず、例えば、前後方向所定列数の水平配管が上下方向所定段数に配列された熱交換器において、入口配管12aと出口配管12bとが熱結合される結合部
でもよい。

0051

本願の冷凍冷蔵庫は、家庭用冷凍冷蔵庫、だけでなく、業務用冷凍冷蔵庫としても広く使用される。さらに、自動車などの移動体用冷凍冷蔵庫としても使用される。

0052

1圧縮機
2凝縮器
3ドライヤ
減圧機(キャピラリチューブ)
5蒸発器
6霜取り用のヒータ
7アキュムレータ
8 第2熱結合部
9 第1熱結合部
10フィン
11戻り垂直配管
12配管
12a入口配管
12b出口配管
13拡管箇所
14熱伝導部材
15溶接部
16 配管
16a 第1配管
16b 第2配管
18配管列
19 端部の配管
101 圧縮機
102 凝縮器
103 ドライヤ
104減圧器(キャピラリチューブ)
105 蒸発器
106 霜取り用のヒータ
107 流入防止弁

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