JP3361109B2 - 蓄熱式冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は深夜電力を利用して蓄熱
を行い、その蓄熱エネルギーを昼間利用する蓄熱式冷凍
冷蔵庫に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、負荷量の小さい深夜の間欠運転に
おける停止時間に圧縮機を運転させて蓄熱材を凍結させ
ておき、昼間の電力消費がピークとなる時間帯にその蓄
熱エネルギーを使用して電力消費量を低減させる蓄熱式
冷凍冷蔵庫の研究が行われている。

【０００３】以下図面を参照しながら上述した従来の蓄
熱式冷凍冷蔵庫の一例について説明する。例えば特開昭
６３−２４７５７７号公報等のおいて知られているよう
な蓄熱式冷凍冷蔵庫がある。

【０００４】その冷凍サイクルの構成は、図３に示す様
に圧縮機１と凝縮器２と第１のキャピラリ３と第２のキ
ャピラリ６と蒸発器４を順次接続し、通常の冷凍冷蔵庫
の基本冷凍サイクルを構成している。５は蒸発器４の冷
却ファンである。

【０００５】そして第２のキャピラリ６と蒸発器４と並
列に、第１の開閉便１４と第３のキャピラリ１５と冷蔵
室用蓄熱器１６の直列回路と、凝縮器用蓄熱器８と第２
の開閉弁１２の直列回路をそれぞれ接続している。

【０００６】冷蔵用蓄熱器１６は内部に潜熱タイプの蓄
熱材１７を充填し、蓄熱材１７を冷却凍結させる冷媒管
１８を熱交換的に配置し、外部にはフィン１９を設けて
いる。２０は蓄熱器用冷却ファンである。

【０００７】凝縮器用蓄熱器８は内部に潜熱タイプの蓄
熱材９を充填し、蓄熱材９を冷却凍結させる冷媒管１０
を熱交換的に配置している。そして凝縮器２の出口と凝
縮器用蓄熱器８と第２の開閉弁１２間とを接続する第３
の開閉弁１１を有する冷媒回路を設けて冷凍サイクルを
構成している。

【０００８】１３は制御回路で、点線矢印で示す用に圧
縮機１と第１の開閉弁１４と第２の開閉弁１２と第３の
開閉弁１１と冷却ファン５と蓄熱器用冷却ファンを制御
するものである。

【０００９】図４は冷凍冷蔵庫の構造を示す縦断面図で
あり、図３と対応する部分に同一符号を付している。冷
却器４は冷凍室２１に配置し、冷蔵室用蓄熱器１６は冷
蔵室２２に配置し、凝縮器用蓄熱器８は冷凍室２１の断
熱壁２３内に配置している。

【００１０】２３はダンパーサーモで冷却器４で冷却さ
れた冷気の一部を冷蔵室２２に吐出させ、冷蔵室２２を
任意の温度に冷却制御するものである。

【００１１】本構成において、通常冷却運転時には第１
の開閉弁１４と第２の開閉弁１２と第３の開閉弁１１は
いずれも閉路し、圧縮機１〜凝縮器２〜第１のキャピラ
リ３〜第２のキャピラリ６〜蒸発器４〜圧縮機１の経路
からなる冷凍サイクルを形成し冷却ファン５とダンパサ
ーモ２３により冷凍室２１と冷蔵室２２を所定の温度に
冷却する。

【００１２】また深夜の蓄熱運転時には間欠的に第１の
開閉弁１４と第２の開閉弁１２が開路され、冷蔵室用蓄
熱器１６と凝縮器用蓄熱器８の冷媒管１８，１０にそれ
ぞれ冷媒が流れ、蓄熱材１７，９を凍結し冷熱源が蓄熱
される。

【００１３】そして昼間時の所定の蓄熱利用運転時に
は、第１の開閉弁１４と第２の開閉弁１２が閉路、第３
の開閉弁１１が開路され、圧縮機１〜凝縮器２〜凝縮器
用蓄熱器８〜第２のキャピラリ６〜蒸発器４〜圧縮機１
の経路からなる冷凍サイクルを形成する。

【００１４】そして凝縮器用蓄熱器８の冷熱源を凝縮器
２の冷却熱源とする圧縮比の小さい冷凍サイクルにて冷
凍室２１を冷却する。また冷蔵室２２は蓄熱器用冷却フ
ァン２０を運転し冷蔵室用蓄熱器１６の冷熱源にて冷却
するので通常冷却運転時にくらべて大幅に使用電力を少
なくすることができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、蓄熱器が２個必要なため冷凍サイクル構成
が複雑となりコストがアップするだけでなく、夏場など
外気温度の高いときは凝縮温度を低下させることにより
使用電力量を大幅に少なくすることができるが、夏以外
の外気温度が低いときは凝縮温度の低下効果が少なくな
り、蓄熱器内の凍結した蓄熱材の融解率が低下するとと
もに使用電力量の低減効果が大幅に減少するという問題
点を有していた。

【００１６】また蓄熱材の厚さが均一のため温度の高い
冷気と熱交換する冷気入口付近の蓄熱材が早く融解して
しまうので冷却表面積が時間とともに減少し冷却能力が
低下するという問題点を有していた。

【００１７】また蓄熱利用運転時の凝縮温度が低下する
ため凝縮器の一部を冷凍冷蔵庫のキャビネットの発刊防
止に利用できなくなるので発刊防止ヒータを別途設ける
必要があるので消費電力の増加の原因となっていた。

【００１８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で年間を通じて冷凍冷蔵庫の昼間の電力使用量を低減で
き、蓄熱器に蓄熱された蓄熱エネルギーを有効に使用で
きる蓄熱式冷凍冷蔵庫を提供するものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の蓄熱式冷凍冷蔵庫は、圧縮機と凝縮器とキャ
ピラリと蒸発器とを順次接続して通常冷却冷凍サイクル
構成要素を有し、前記蒸発器と並列に内部に潜熱型蓄熱
材を充填し蓄熱材と熱交換的に配置してなる冷媒管を有
する蓄熱器を備え、蓄熱器の冷却源を利用して冷蔵室を
冷却する蓄熱器用冷却ファンと、外気温度が高いことを
外気温度センサーにより検知して前記蓄熱器の冷媒管に
凝縮冷媒を流し蓄熱器の冷却源を凝縮器の冷却熱源とし
ても使用する手段を備えたたものである。

【００２０】また、蓄熱器を冷凍室と冷蔵室の断熱仕切
り壁部の冷蔵室側に配置し、蓄熱器用冷却ファン運転時
の冷気の流れの入口側の蓄熱器の蓄熱材厚さを厚くし、
出口側の蓄熱材厚さを薄くし、蓄熱器の冷凍室側壁面に
近い部分に冷媒管を配置し、蓄熱器の冷熱源を凝縮器の
冷却熱源として使用するとき蓄熱材の薄い部分に配置さ
れた冷媒管を入口として凝縮冷媒を流す手段を備えたも
のである。

【００２１】また、凝縮器の一部を熱交換させている冷
凍冷蔵庫のキャビネット表面温度が所定の温度以下にな
ったとき、キャビネットの温度が所定の温度以上に上昇
するまで凝縮器の冷却熱源として使用する冷凍サイクル
から通常の冷凍サイクルに切り替える手段を備えたもの
である。

【００２２】

【作用】本発明は上述したような構成によって、１つの
蓄熱器に蓄熱された冷却熱源を外気温度が高いときは冷
蔵室の冷却と凝縮器の冷却源の両方に使用し、外気温度
が低いときは冷蔵室の冷却のみに使用できるので、冷凍
サイクル構成を簡単に出来るとともに外気温度の高い夏
場は大幅な電力カットが可能となる。

【００２３】また外気温度の低い冬場などは蓄熱器に蓄
熱されている冷熱源をすべて冷蔵室の冷却に使えるので
蓄冷器による冷却時間を大幅に長くすることができ昼間
の電力使用量を大幅に減少することができる。

【００２４】したがって従来に比べ年間を通じて大きな
省エネルギー効果を得ることができる。

【００２５】また、蓄熱器の冷気入口側の蓄熱材を厚く
したので従来のように入口付近の蓄熱材が早く融解して
冷却面積が時間とともに減少するのを防止できる。また
冷媒管を蓄熱材の融解が最も遅い蓄熱器に冷凍室側部に
配置し、冷気出口側の冷媒管より凝縮冷媒を流入させる
ようにしたので蓄熱器の蓄熱材を均一に融解することが
でき、蓄熱された蓄熱源を最大限利用することができ
る。

【００２６】また、冷凍冷蔵庫のキャビネットの表面温
度が所定の温度以下にならないように蓄熱器の冷熱源を
凝縮器の冷却熱源として使用する冷凍サイクルと通常の
冷凍サイクルに切り替えることができるので凝縮器の一
部をキャビネットの発汗防止に使用可能となり、発汗防
止ヒータ追加による増電を防止することができる。

【００２７】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００２８】図１は、本発明の一実施例における蓄熱式
冷蔵庫の冷凍サイクル図である。図において圧縮機２
５，凝縮器２６，第１のキャピラリ２７，第２のキャピ
ラリ２８，蒸発器２９，を順次接続し冷凍冷蔵庫の通常
冷却運転時の冷凍サイクルを構成している。３０は蒸発
器２９の冷却ファンである。

【００２９】そして、第２のキャピラリ２８と蒸発器２
９の直列回路と並列に、第３のキャピラリ３１と蓄熱器
３２と第１の開閉弁３３からなる直列回路を接続してい
る。

【００３０】蓄熱器３２内には潜熱タイプの蓄熱材３４
を充填し、冷媒管３５を蓄熱材３４と熱交換的に配設
し、蓄熱器３２の片面の外表面にはフィン３６を有して
いる。

【００３１】３７は蓄熱器用冷却ファンである。そして
凝縮器２６出口と、蓄熱器３２と第２の開閉弁３３間を
連結する第３の開閉弁３８を有する冷媒回路を備えてい
る。

【００３２】３９は制御回路で圧縮機２５，冷却ファン
３０，蓄熱器用冷却ファン３７，第１の開閉弁３３，第
２の開閉弁３８，を制御するものである。

【００３３】図２は冷凍冷蔵庫の構造を示す縦断面図で
あり、図３と対応する部分に同一符号を付している。

【００３４】蓄熱器３２は冷凍室４０と冷蔵室４１間の
断熱仕切り壁４２の冷蔵室４１側面にフィン３６が冷蔵
室４１側面にくるように配置している。４３は風路構成
部品で、蓄熱器用冷却ファン３７を運転することにより
蓄熱器３２で冷却された冷気を実線矢印で示すように循
環し、冷蔵室を冷却する。

【００３５】蓄熱器３２は蓄熱材３４の厚さを冷気の流
れ方向にそって変化させており、冷気の入口側を厚く、
冷気の出口側を薄くしている。

【００３６】冷媒管３５は蓄熱器３２の中心より冷凍室
４０側に蓄熱材３４と熱交換的に配置しており、蓄熱材
３４を冷却するときは蓄熱材３４の厚さの厚い部分に配
置した冷媒管３５より冷媒を流し、凝縮器２６の冷却熱
源として利用するときは蓄熱材３４の厚さの薄い部分に
配置した冷媒管３５より冷媒を流す構成としている。

【００３７】４４はダンパーサーモで蒸発器２９で冷却
された冷気を冷蔵室４１に吐出し、冷蔵室４１を所定の
温度に冷却するものである。

【００３８】２６ａは凝縮器２６の一部をドア開口部の
キャビネット部４５に配置したドライパイプで、キャビ
ネット部４５の発汗を防止するものである。

【００３９】本構成において、まず通常冷却運転時の動
作について説明する。通常冷却運転時は第１の開閉弁３
３，第２の開閉弁３８を閉路し、圧縮機２５〜凝縮器２
６〜第１のキャピラリ２７〜第２のキャピラリ２８〜蒸
発器２９の経路からなる冷凍サイクルを形成し、冷却フ
ァン３０とダンパーサーモ４４により冷凍室４０と冷蔵
室４１を所定の温度に冷却制御する。

【００４０】次に蓄熱運転時の動作について説明する。
深夜の蓄熱運転時には間欠的に第１の開閉弁３３が開路
され、蓄熱器３２の冷媒管３５に冷媒が流れ、蓄熱器３
２内に充填した潜熱タイプの蓄熱材３４を凍結させるこ
とにより冷熱源が蓄熱される。

【００４１】次に昼間の蓄熱運転時の動作について説明
する。昼間の所定時間の蓄熱利用運転時は第１の開閉弁
３３を閉路し、第２の開閉弁３８を開路し、圧縮機２５
〜凝縮器２６〜蓄熱器３２〜第３のキャピラリ３１〜第
２のキャピラリ２８〜蒸発器２９の経路からなる蓄熱器
３２の冷熱源を凝縮器２６の冷却熱源とする圧縮比の小
さい冷凍サイクルを形成して冷凍室４０を冷却する。ま
た冷蔵室４１は蓄熱器用冷却ファン３７を運転し、蓄熱
器３２の冷熱源にて冷蔵室４１を冷却する。

【００４２】第２の開閉弁３８は外気温度センサー（図
示せず）とドライパイプ２６ａが内装されているキャビ
ネット温度を検知する温度センサー（図示せず）にて制
御され、外気温度が夏場のように高いときは蓄熱運転時
に第２の開閉弁３８を開路し蓄熱器３２の冷却源を凝縮
器２６の冷却熱源としても使用し、電力使用量を大幅に
低減させる。

【００４３】また、夏以外の外気温度の低い時は第２の
開閉弁３８を閉路し、蓄熱器３２の冷熱源を冷蔵室４１
の冷却にのみ使用するようにしている。

【００４４】したがって１つの蓄熱器３２の冷却熱源を
凝縮器２６の冷却熱源として使用するとともに冷蔵室４
１の冷却に使用できるので冷凍サイクル構成の簡略化が
図れる。また冬期のように外気温度が低いときでも蓄熱
器３２の冷却熱源をすべて冷蔵室３１の冷却に有効に使
用できるので、外気温度の低い冬場などは蓄熱器３２に
よる冷却時間を大幅に長くすることが可能となり昼間の
電力使用量を大幅に減少できるので年間を通じて大きな
省エネルギー効果を得ることができる。

【００４５】また、温度の高い冷気と熱交換して早く蓄
熱材３４が融解する蓄熱器３２の冷気入口側の蓄熱材３
４の厚さを冷気出口側より厚くしたので冷却表面積が減
少するのを防止できる。

【００４６】また冷媒管３５を蓄熱器３２のなかで最も
融解の遅い冷凍室４０側付近に配置したので蓄熱器３２
内の蓄熱材３４の融解率が高められ蓄熱された冷熱源を
有効に使用することができる。

【００４７】また、外気温度とドライパイプ２６ａを内
装しているキャビネット４５温度の温度差が所定の温度
差より大きくなったときは第２の開閉弁３８を閉路し、
所定の温度差より小さくなると第２の開閉弁３８を開路
することにより蓄熱器３２の冷熱源を凝縮器２６の冷却
熱源として使用する場合でもキャビネット４５部の発汗
を防止することができる。

【００４８】以上の様に本実施例によれば圧縮機２５と
凝縮器２６と第１のキャピラリ２７と第２のキャピラリ
２８と蒸発器２９とを順次接続して通常冷却冷凍サイク
ル構成要素を有する冷凍冷蔵庫において、前記蒸発器２
９と並列に内部に潜熱タイプの蓄熱材３４を充填し蓄熱
材３４と熱交換的に配置してなる冷媒管３５を有する蓄
熱器３２を備え、蓄熱器３２の冷却源を利用して冷蔵室
４１を冷却する蓄熱器用冷却ファン３７と、外気温度が
高いときに前記蓄熱器３２の冷媒管３５に凝縮冷媒を流
し蓄熱器３２の冷却源を凝縮器２６の冷却熱源としても
使用する手段を備えたものである。

【００４９】このことにより、１つの蓄熱器３２の冷却
熱源を凝縮器２６の冷却熱源として使用するとともに冷
蔵室４１の冷却に使用できるので冷凍サイクル構成の簡
略化が図れる。

【００５０】また外気温度が高いときは蓄熱器３２の冷
却源を凝縮器２６の冷却熱源として使用するとともに冷
蔵室４１の冷却に使用するので大幅な電力ピークカット
効果を得ることができる。

【００５１】また冬期のように外気温度が低いときでも
蓄熱器３２の冷却熱源をすべて冷蔵室３１の冷却に有効
に使用できるので、外気温度の低い冬場などは蓄熱器３
２による冷却時間を大幅に長くすることが可能となり昼
間の電力使用量を大幅に減少できるので年間を通じて大
きな省エネルギー効果を得ることができる。

【００５２】また蓄熱器３２を冷凍室４０と冷蔵室４１
の断熱仕切り壁部４２の冷蔵室４１側に配置し、蓄熱器
用冷却ファン３７運転時の冷気の流れ方向の入口側の蓄
熱器３２の蓄熱材３４の厚さを厚く、出口側の蓄熱材３
４の厚さを薄くし、蓄熱器３２の中央より冷凍室４０側
に冷媒管３５を配置し、蓄熱材３４の厚さの薄い部分の
冷媒管３５を入口として凝縮器２６からの冷媒を流すよ
うにしたものである。

【００５３】このことにより、温度の高い冷気と熱交換
して早く蓄熱材３４が融解する蓄熱器３２の冷気入口側
の蓄熱材３４の厚さを冷気出口側より厚くしたので冷却
表面積が減少するのを防止できる。

【００５４】また冷媒管３５を蓄熱器３２のなかで最も
融解の遅い冷凍室４０側付近に配置したので蓄熱器３２
内の蓄熱材３４の融解率が高められ蓄熱された冷熱源を
有効に使用することができる。

【００５５】また凝縮器２６を冷凍冷蔵庫のキャビネッ
ト４５壁面内に配置し、キャビネット４５の温度が所定
の温度以下になったとき、キャビネットの温度４５が所
定の温度に上昇するまで凝縮器２６の冷却熱源として使
用する冷凍サイクルから通常の冷凍サイクルに切り替え
る手段を備えたものである。

【００５６】このことにより、蓄熱器３２の冷熱源を凝
縮器２６の冷却熱源として使用する場合でもキャビネッ
ト４５部の発汗を防止することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上の様に本発明は、圧縮機と凝縮器と
キャピラリと蒸発器とを順次接続して通常冷却冷凍サイ
クル構成要素を有し、前記蒸発器と並列に内部に潜熱型
蓄熱材を充填し蓄熱材と熱交換的に配置してなる冷媒管
を有する蓄熱器を備え、蓄熱器の冷却源を利用して冷蔵
室を冷却する蓄熱器用冷却ファンと、外気温度が高いこ
とを外気温度センサーにより検知して前記蓄熱器の冷媒
管に凝縮冷媒を流し蓄熱器の冷却源を凝縮器の冷却熱源
としても使用する手段を備えたものである。

【００５８】このことにより、１つの蓄熱器の冷却熱源
を凝縮器の冷却熱源として使用するとともに冷蔵室の冷
却に使用できるので冷凍サイクル構成の簡略化が図れ
る。

【００５９】また外気温度が高いときは蓄熱器の冷却源
を凝縮器の冷却熱源として使用するとともに冷蔵室の冷
却に使用するので大幅な電力ピークカット効果を得るこ
とができる。

【００６０】また冬期のように外気温度が低いときでも
蓄熱器の冷却熱源をすべて冷蔵室３の冷却に有効に使用
できるので、外気温度の低い冬場などは蓄熱器による冷
却時間を大幅に長くすることが可能となり昼間の電力使
用量を大幅に減少できるので年間を通じて大きな省エネ
ルギー効果を得ることができる。

【００６１】また蓄熱器を冷凍室と冷蔵室の断熱仕切り
壁部の冷蔵室側に配置し、蓄熱器用冷却ファン運転時の
冷気の流れ方向の入口側の蓄熱器の蓄熱材の厚さを厚
く、出口側の蓄熱材の厚さを薄くし、蓄熱器の中央より
冷凍室側に冷媒管を配置し、蓄熱材の厚さの薄い部分の
冷媒管を入口として凝縮器からの冷媒を流すようにした
ものである。

【００６２】このことにより、温度の高い冷気と熱交換
して早く蓄熱材が融解する蓄熱器の冷気入口側の蓄熱材
の厚さを冷気出口側より厚くしたので冷却表面積が減少
するのを防止できる。

【００６３】また冷媒管を蓄熱器のなかで最も融解の遅
い冷凍室側付近に配置したので蓄熱器内の蓄熱材の融解
率が高められ蓄熱された冷熱源を有効に使用することが
できる。

【００６４】また凝縮器を冷凍冷蔵庫のキャビネット壁
面内に配置し、キャビネットの温度が所定の温度以下に
なったとき、キャビネットの温度が所定の温度に上昇す
るまで凝縮器の冷却熱源として使用する冷凍サイクルか
ら通常の冷凍サイクルに切り替える手段を備えたもので
ある。

【００６５】このことにより、蓄熱器の冷熱源を凝縮器
の冷却熱源として使用する場合でもキャビネット部の発
汗を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の蓄熱式冷凍冷蔵庫の冷凍サ
イクル構成図

【図２】同実施例の蓄熱式冷凍冷蔵庫の構造を示す縦断
面図

【図３】従来の蓄熱式冷凍冷蔵庫の冷凍サイクル構成図

【図４】従来例の蓄熱式冷凍冷蔵庫の構造を示す縦断面
図

【符号の説明】

２５ 圧縮機 ２６ 凝縮器 ２７ 第１のキャピラリ ２８ 第２のキャピラリ ２９ 蒸発器 ３２ 蓄熱器 ３４ 蓄熱材 ３５ 冷媒管

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 1/00 - 5/04 F25D 11/02 F25D 16/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と凝縮器とキャピラリと蒸発器と
   を順次接続して通常冷却冷凍サイクル構成要素を有し、
   前記蒸発器と並列に内部に潜熱型蓄熱材を充填し蓄熱材
   と熱交換的に配置してなる冷媒管を有する蓄熱器を備
   え、蓄熱器の冷却源を利用して冷蔵室を冷却する蓄熱器
   用冷却ファンと、外気温度が高いことを外気温度センサ
   ーにより検知して前記蓄熱器の冷媒管に凝縮冷媒を流し
   蓄熱器の冷却源を凝縮器の冷却熱源としても使用する手
   段を備え、前記蓄熱器を冷凍室と冷蔵室の断熱仕切り壁
   部の冷蔵室側に配置し、前記蓄熱器用冷却ファン運転時
   の冷気の流れ方向の入口側の前記蓄熱器の蓄熱材の厚さ
   を厚く、出口側の蓄熱材の厚さを薄くし、前記蓄熱器の
   中央より冷凍室側に前記冷媒管を配置し、蓄熱材の厚さ
   の薄い部分の冷媒管を入口として前記凝縮器からの冷媒
   を流すことを特徴とする蓄熱式冷凍冷蔵庫。
2. 【請求項２】 圧縮機と凝縮器とキャピラリと蒸発器と
   を順次接続して通常冷却冷凍サイクル構成要素を有し、
   前記蒸発器と並列に内部に潜熱型蓄熱材を充填し蓄熱材
   と熱交換的に配置してなる冷媒管を有する蓄熱器を備
   え、蓄熱器の冷却源を利用して冷蔵室を冷却する蓄熱器
   用冷却ファンと、外気温度が高いことを外気温度センサ
   ーにより検知して前記蓄熱器の冷媒管に凝縮冷媒を流し
   蓄熱器の冷却源を凝縮器の冷却熱源としても使用する手
   段を備え、前記凝縮器を冷凍冷蔵庫のキャビネット壁面
   内に配置し、前記キャビネットの温度が所定の温度以下
   になったとき、前記キャビネットの温度が所定の温度に
   上昇するまで前記凝縮器の冷却熱源として使用する冷凍
   サイクルから通常の冷凍サイクルに切り換える手段を備
   えたことを特徴とする蓄熱式冷凍冷蔵庫。