JP2006343078A

JP2006343078A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2006343078A
Application number: JP2005171703A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Sakamoto; 則秋阪本; Akihiro Noguchi; 明裕野口
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Marketing Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Marketing Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-21

Abstract

【課題】圧縮機や凝縮器の効果的な放熱構成を採用することにより、機械室や本体底面における放熱ファンや冷凍サイクル部品の配置スペースを削減してコンパクト化し、冷蔵庫本体の外形サイズを大きくしないで庫内の収納容積を拡大することができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】断熱箱からなる本体１の背面下部における幅方向の一方に寄せて凹成形した機械室15と、この機械室内に設置した冷凍サイクル中に冷媒を吐出する圧縮機12と、この圧縮機内のオイル中に下端を浸漬して閉ループ状をなしその上端を圧縮機に対応する本体上部まで延出して外箱後板２ａの断熱材３側に配設したサーモサイホン21と、このサーモサイホンを配設した外箱後板の他方側の面空間に亙って設置した凝縮管13とから構成したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒圧縮機や凝縮器などの配置構成を改良して機械室をコンパクト化した冷蔵庫に関する。

近年、一般の家庭用冷蔵庫の大形化は著しく、台所スペースの関係からも外形サイズは限界の状態である。そのため、さらに収納容積を拡大するための施策としては、真空断熱パネルなど断熱性能の高い材料によって断熱厚さを低減し、その分庫内容積を拡大したり、庫内外の部品レイアウトを改良してデッドスペースを低減するなど種々の方策が検討されている。

本件特許出願人においても、図５や図６に示すように、冷蔵庫本体（51）の背面下部に形成した機械室（55）内の幅方向の一方に冷媒圧縮機（52）を寄せて設置し、貯蔵室内を冷却する冷却器（59）を前記圧縮機（52）上方の庫内側で、且つ圧縮機とは幅方向の反対側に配置するとともに、凝縮器（53）を平板状にして本体の底面部に設置し、さらに、冷蔵庫の制御電源基板（57）を機械室（55）内の幅方向における圧縮機の他方の幅広空間に配置して冷却器（59）と圧縮機（52）、凝縮器（53）および制御電源基板（57）の配置関係や構造を変更することにより、冷却器（59）の熱的ロスを低減し、断熱効率を向上するとともに機械室（55）や凝縮器（53）の放熱効率を高めて省電力効果を得ることができる冷蔵庫を出願している（特許文献１参照）。
特開２００５−９８５５９公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、凝縮器（53）は冷蔵庫本体（51）の底面部に設置されており、所定の放熱量を得るためには凝縮器（53）自体の容量を大きくする必要があり、冷蔵庫本体（51）の全幅に亙り所定の厚み寸法で設置することから占有スペースが大きくなってその分庫内収納容積を減ずるとともに材料コストが高くなる欠点があった。

また、機械室（55）には前記圧縮機（52）とともに本体前面下部から吸い込んだ外気を凝縮器（53）を介して圧縮機（52）に送風する放熱ファン（58）を設置しており、この放熱ファン（58）は、機械室（55）内において、本体の幅方向に軸流となるように圧縮機（52）に隣接して設置されているため、放熱ファン（58）およびファンケーシング（60）の奥行きや高さ寸法が大きく冷蔵庫の全幅に亙ってスペースが必要なことから機械室スペースの縮小に繋がらず、庫内の有効容積拡大への貢献度は低いものであった。

また、他の従来例としては、凝縮器を圧縮機や放熱ファンとともに機械室内に収納する構成が存在するが、この場合も、機械室のスペースは冷蔵庫本体の全幅に亙る設置が必要であり、依然として、機械室スペースの縮小には繋がらなかった。

本発明は上記点を考慮してなされたものであり、圧縮機や凝縮器の効果的な放熱構成を採用することにより、機械室や本体底面における放熱ファンや冷凍サイクル部品の配置スペースを削減してコンパクト化し、冷蔵庫本体の外形サイズを大きくしないで庫内の収納容積を拡大することができる冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、断熱箱からなる本体の背面下部における幅方向の一方に寄せて凹成形した機械室と、この機械室内に設置した冷凍サイクル中に冷媒を吐出する圧縮機と、この圧縮機内のオイル中に下端を浸漬して閉ループ状をなしその上端を圧縮機に対応する本体上部まで延出して外箱後板の断熱材側に配設したサーモサイホンと、このサーモサイホンを配設した外箱後板の他方側の面空間に亙って設置した凝縮管とから構成したことを特徴とするものである。

上記構成によって、圧縮機および凝縮器を放熱ファンを使用しないで効率的に冷却し所定の放熱効果を得られるとともに、機械室などのスペースをコンパクト化することができ、本体外形サイズに対する庫内収納容積を拡大して容積効率の高い冷蔵庫を得ることができる。

以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。図１に縦断面図、図２に背部からの斜視図を示す冷蔵庫本体（１）は、薄鋼板で形成した外箱（２）の内面に断熱壁（３）を介して設けた内箱（４）により貯蔵空間を形成し、仕切壁により冷蔵室（５）や野菜室（６）、冷凍室（７）など複数の貯蔵室に区分している。

各貯蔵室は、冷蔵空間や冷凍空間毎に配置した冷蔵用冷却器（８）や冷凍用冷却器（９）およびファン（10）（11）によってそれぞれ所定の設定温度に冷却保持されるものであり、各冷却器（８）（９）は、図３に示すように、圧縮機（12）や凝縮器（13）などからなる冷凍サイクルの運転によって冷媒を供給される。

冷凍サイクル中の圧縮機（12）は、冷蔵庫本体（１）の背面下部における幅方向の一方に寄せて凹成形した機械室（15）に設置されており、本体底面に設けたコンプ台（16）上にクッション体を介して取り付けられている。

なお、特に図示しないが、前記圧縮機（12）の上部には前記冷蔵や冷凍用冷却器（８）（９）を除霜した際に発生する除霜水を受ける蒸発皿を配置しており、圧縮機（12）の熱量により自動的に除霜水を蒸発させるようにしている。

凝縮器（13）は、圧縮機（12）からの高温高圧の冷媒ガスを受けて放熱させ凝縮させるものであって、凝縮器（13）からの冷媒は本体の前面開口周縁に配設した防露パイプ（14）を経て流路切替弁（17）で流路が切り替えられ、減圧管である冷蔵冷凍それぞれの毛細管（18）（19）を経由して各貯蔵室内の冷蔵用冷却器（８）あるいは冷凍用冷却器（９）に供給され、蒸発することで貯蔵室内を所定の空気温度に冷却するものであり、図４に示すように、蛇行形成した冷媒の凝縮管（13ａ）を、本体背面を形成する外箱後板（２ａ）の幅方向の過半を占める面空間に亙ってその裏面の断熱材（３）側に配設している。

この凝縮器（13）を形成する凝縮管（13ａ）は、外箱後板（２ａ）に対して良好に熱伝導するように、良熱伝導性のホットメルト（20）やアルミ箔などで後板（２ａ）面に密着保持されており、さらに、凝縮管（13ａ）を配設した後板（２ａ）の側部における所定の幅寸法を上下方向に亙り、後板面に対して所定角度で前部方向に傾斜する傾斜面（２ｂ）を形成している。この構成により、冷蔵庫背面が台所の壁面などに押し付けて据え付けられても、所定の空間を確保することができ、必要な放熱性能を得ることができる。

そして、後板（13）に配設した冷媒の凝縮管（13ａ）は、その端部を本体を形成する外箱（２）の少なくとも一方の側板（２ｃ）の内面に凝縮管（13ｂ）として延長させ、前記後板（２ａ）と同様に蛇行配設し、さらに、冷蔵庫本体の各貯蔵室（５）（６）（７）の前面開口部の周縁に防露パイプ（14）として延設しており、冷媒管を放熱させるとともにその熱伝導によって開口部の温度を上昇させ、該部分の露付きを防止する加熱体として利用している。

しかして、前記本体背面下部の一方に凹成形した機械室（15）内に設置された圧縮機（12）には、閉ループ状をなして下端を圧縮機ケース内の潤滑オイル中に浸漬し、その上端を圧縮機（12）に対応する本体（１）の上部まで延出する環状管（21ａ）からなるサーモサイホン（21）を設けている。

サーモサイホン（21）を形成する閉ループの環状管（21ａ）は、管内を真空引きして内部圧力を１ｋＰａ以下にするとともに、前記冷凍サイクル中の冷媒と同物質とした、例えば、炭化水素系冷媒などの作動流体を総内容積の１０〜７０容量％封入しており、前記作動流体の相変化による潜熱を利用して熱輸送をおこない、圧縮機（12）中のオイルを冷却する。

この環状管（21ａ）は、外箱後板（２ａ）における前記凝縮管（13ａ）配設面の他方側の面空間の断熱材（３）側に、前記凝縮管（13ａ）と同様に熱伝導が良好になるように後板（２ａ）に密着して配設されており、圧縮機（12）の熱を本体上方に輸送して外気中に放熱するように循環する。

上記構成による圧縮機（12）の放熱量について概略説明する。今例えば、圧縮機（12）の直径を１６０ｍｍとし、圧縮機表面の平均熱伝達率を１５Ｗ／Ｋ・ｍ^２、圧縮機温度を９０℃、周囲空気温度を４５℃とすると、必要とする圧縮機の放熱量は５４Ｗとなる。これに対して、上記サーモサイホン（21）構成によると、背面の放熱面積は、０．１５ｍ×１．５ｍで、熱伝達率は７Ｗ／Ｋ・ｍ^２、サーモサイホン放熱部の温度は７０℃となる。そして周囲温度を３５℃とすると、その放熱量は５５Ｗとなり、従来の放熱ファンを用いた場合とほぼ同等の放熱量が確保できるものである。

次に、凝縮器の放熱について説明する。従来の強制空冷方式の凝縮器（59）の放熱面積を０．７ｍ^２とし、平均熱伝達率を１５Ｗ／Ｋ・ｍ^２、凝縮器温度を４５℃、周囲温度を３５℃とすると、その放熱量は１０５Ｗである。これに対して、本発明構成での外箱後板（２ａ）に配設した凝縮管（13ａ）を自然対流で放熱した場合は、背面部の放熱面積が０．５ｍ×１．５ｍで、熱伝達率は７Ｗ／Ｋ・ｍ^２であり、後板（２ａ）の温度を４５℃、周囲温度を３５℃とすると放熱量は５９．５Ｗとなり、これだけでは放熱量は不足するが、前記したように、一方の冷蔵庫側板（２ｃ）に配設した凝縮管（13ｂ）部分をも放熱面積に加えると放熱量はほぼ倍増して１１９Ｗとなり、従来の強制循環方式に匹敵する放熱量を確保することができる。

前記放熱量の試算については、前記前面開口部周縁に配設した防露加熱体としての凝縮管（14）の放熱量は含んでいないことから、これらを加味すると放熱ファンを利用せずとも充分な放熱量を見込むことができるものであり、外箱後板（２ａ）や側板（２ｃ）に対する凝縮管（13ａ）（13ｂ）の実質的な配設量はサイクル設計の中で設定すればよい。

上記からも理解されるように、本発明構成では、圧縮機（12）や凝縮器（13）に送風してこれを冷却する放熱ファンを必要とせず、機械室（15）に設置される部品は、主に圧縮機（12）のみで、他は冷凍サイクル配管の接合部や電気部品程度であることから、機械室は、冷蔵庫本体（１）の背面下部に全幅に亙って設ける必要はなく、特に奥行きや高さ方向への設置寸法が大きくなる放熱ファンが存在しないことから、本体幅方向の一方に寄せて凹成形することで機械室（15）を形成すればよく、その分庫内側の貯蔵品収納スペースを拡大することが可能となる。

なお、冷蔵庫の運転を制御する電源回路やインバータスイッチング回路などを搭載したプリント配線基板は冷蔵庫本体の外箱天井部に配設している。

したがって、本体（１）の背面下部の一側に凹成形した機械室（15）の他の側方における凝縮管（13ａ）を配設した後板（２ａ）の裏面は断熱壁（３）を介して庫内貯蔵空間とすることができるものであるが、外箱（２）の外壁面には加熱体となるサーモサイホン（21）の環状管（21ａ）や蛇行状の凝縮管（13ａ）（13ｂ）が配設されて断熱性能への影響があることから、ウレタンフォームからなる発泡断熱材（３）で形成された断熱壁中に、コア材を包むガスバリア材内を真空に保持した真空断熱パネル（22）を壁面全体に亙って配設することで断熱力を増大している。

前記真空断熱パネル（22）は、あらかじめ貯蔵室を形成する内箱（４）の裏面に仮固定しておき、この内箱（４）を、後板（２ａ）や側板（２ｃ）の裏面にサーモサイホン（21）の環状管（21ａ）や凝縮管（13ａ）（13ｂ）を固着した外箱（２）内に配置して結合し、その後、内外箱（４）（２）間の残余の空間にウレタンフォーム断熱材（３）の原液を注入し発泡充填することで断熱壁中に埋設するようにする。

上記構成によれば、冷凍運転にともなって放熱が必要となるがそれぞれの熱源温度が相違する圧縮機（12）や凝縮器（13）を、熱放散面積の大きな後板（２ａ）を使用し、且つ、サーモサイホン（21）と凝縮器（13）との冷媒管の配設ゾーンを区画して、個々に放熱させるようにしたことから、放熱作用を効果的におこなうことができるとともに、放熱ファンや凝縮器を設置しないことから機械室スペースを縮減することができるものである。

また、従来は本体（１）底面に配設していた凝縮器のスペースを削除できることから、外箱（２）の底板部の位置を、全幅および奥行きに亙って従来の凝縮器を設置していた高さ寸法分だけ下方に下げることができ、その分冷蔵庫本体（１）の外形サイズを大きくすることなく庫内収納容量を拡大することができる。

さらに、従来は、外箱底面の下部に高温の凝縮器を設置していたことから、内箱底面部の断熱厚さを大きくとる必要があったが、上記実施例では、外箱底面下に高温部材が存在しないのでその分断熱厚を薄くすることも可能であり、これによれば、さらに庫内側の容積を増加することができる。

そしてまた、放熱ファンを使用することがないので、機械室スペースの削減に貢献するのみでなく、ファンの回転騒音をなくして冷蔵庫の運転音を低減することができ、また、電気的エネルギーを使用しないサーモサイホンの利用と合わせて消費電力の低減にも寄与することができる。

なお、上記実施例では、真空断熱パネル（22）を、内箱（４）の裏面に配設するようにしたが、これに限らず、外箱（２）の裏面に配設するようにしてもよい。この場合、例えば、ガスバリア材をステンレスシートなどで形成してそのパネル表面に凝縮器（13）の蛇行状凝縮管（13ａ）（13ｂ）やサーモサイホン（21）の環状管（21ａ）を収納する凹溝を成形し、真空断熱パネル（22）の表面で環状管（21ａ）や凝縮管（13ａ）（13ｂ）を外箱（２）の裏面に押圧して配置するようにしてもよく、真空断熱パネル（22）の配設位置も外箱（２）や内箱（４）の裏面全面ではなく、冷却器（９）や環状管（21ａ）、凝縮管（13ａ）（13ｂ）の設置個所など、庫内外の温度差が大きくなる部分のみに設けるようにしてもよい。

また、機械室（15）内におけるレイアウトととして、圧縮機（12）を背面からみて左側に寄せて設置し、凝縮器（13）などを他側に配置したが、左右が逆でもよいことはいうまでもなく、また、庫内における貯蔵室の配置についても実施例に限るものではない。

本発明によれば、機械室をコンパクトにして庫内容積を大きくした冷蔵庫に利用することができる。

本発明の１実施形態を示す冷蔵庫の縦断面図である。図１の冷蔵庫を背面方向からみた斜視図である。図１における冷蔵庫の冷凍サイクルを示す概略図である。図２における外箱後板部分の横断面図である。従来の冷蔵庫の機械室を示す背面図である。図５の縦断面図である。

符号の説明

１冷蔵庫本体２外箱２ａ後板
２ｂ傾斜面２ｃ側板３発泡断熱材
４内箱７冷凍室８、９冷却器
12 圧縮機 13 凝縮器 13ａ、13ｂ凝縮管
14 防露パイプ 15 機械室 16 コンプ台
20 ホットメルト 21 サーモサイホン 21ａ環状管
22 真空断熱パネル

Claims

断熱箱からなる本体の背面下部における幅方向の一方に寄せて凹成形した機械室と、この機械室内に設置した冷凍サイクル中に冷媒を吐出する圧縮機と、この圧縮機内のオイル中に下端を浸漬して閉ループ状をなしその上端を圧縮機に対応する本体上部まで延出して外箱後板の断熱材側に配設したサーモサイホンと、このサーモサイホンを配設した外箱後板の他方側の面空間に亙って設置した凝縮管とから構成したことを特徴とする冷蔵庫。
凝縮管を本体を形成する外箱の少なくとも一方の側板内面、および本体の前面開口部周縁に延設したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
凝縮管を配設した外箱後板と内箱との間に真空断熱パネルを配置し、残余の断熱空間にウレタンフォーム断熱材を発泡充填して前記真空断熱パネルを埋設したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
凝縮管を配設した外箱後板の側部を後板面に対して上下に亙り所定の幅寸法で前部方向へ傾斜形成させたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。