JP4945365B2

JP4945365B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP4945365B2
Application number: JP2007201435A
Authority: JP
Inventors: 良二河井; 昭義大平; 展昭荒川; 和文笹村; 寛人石渡
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-08-02
Also published as: JP2009036451A

Description

本発明は冷蔵庫に関する。

近年の家電製品は、省エネ性に優れ、環境負荷を低減した製品が求められている。特に、冷蔵庫においては、熱損失を防止して、省エネ効果を向上させることが重要である。これらを実現するために、従来、特許文献１に開示されているように、冷蔵庫の貯蔵空間内における冷気流れの方向を転向させる技術がある。特許文献１の冷蔵庫では、庫内天井面に冷気流変更突起を設け、冷気逸流阻止壁を冷気流変更突起と近接して扉の上部裏に設けている。

特開平９−２１０５３１号公報

特許文献１に記載の従来技術の冷蔵庫では、扉パッキンにあたる冷気を低減することで、扉パッキンを介して冷気が漏れることを防止して、冷却効率を向上させている。しかしながら、冷蔵室最上段の冷気吹出口から吹き出た冷気の流れは、冷蔵室天井面に向かって流れ、次いで扉ポケット部に流れ、最終的に棚上に流れる。すなわち、貯蔵空間に吐出された冷気は、貯蔵空間を循環して最後に棚上に載置している食品を冷却する順序になっている。この冷気流れでは、貯蔵した食品の冷却に関係がない冷蔵室天井面を、過剰に冷却してしまい、棚上の食品を十分冷却するまでにかかる時間が長期化するおそれがある。そのため、熱損失が大きくなり、エネルギ効率が低下してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、熱損失を低減させ、省エネ性に優れた冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の冷蔵庫は、断熱箱体に形成された貯蔵室と、前記貯蔵室の気体を冷却する冷却手段と、前記冷却手段で冷却された気体を前記貯蔵室に送る送風手段と、前記送風手段で送られた気体が上方に流れる略鉛直方向に設けられたダクトと、前記ダクトに設けられて、前記送風手段で送られた気体を前記貯蔵室に吹き出す第一の吐出口を有し、該第一の吐出口の上部は平面であって、該第一の吐出口の下部である前記気体の流れの上流側に前記ダクト内に向けて設けられた突部と、を備え、前記気体は、前記突部に当たって剥離して負圧領域が形成されて、前記ダクト内の流れ方向と逆方向の速度成分を有して、前記第一の吐出口の高さ寸法Ｈ１より大きい前記第一の吐出口の上端から前記突部の前記ダクト内の端部までの寸法Ｈ１′の開口から吐出されることを特徴とする。

また、断熱箱体内に形成された貯蔵室と、前記貯蔵室の気体を冷却する冷却手段と、前記冷却手段で冷却された気体を前記貯蔵室に送る送風手段と、前記送風手段で送られた気体が上方に流れる略鉛直方向に設けられたダクトと、前記ダクトに設けられて、前記送風手段で送られた気体を前記貯蔵室に吹き出す第一の吐出口を有し、該第一の吐出口の上部及び下部である前記気体の流れの上流側には前記ダクト内に向けて突部が設けられており、前記上部の突部よりも前記下部の突部は長く、前記気体は、前記突部に当たって剥離して負圧領域が形成されて、前記ダクト内の流れ方向と逆方向の速度成分を有して、前記第一の吐出口の高さ寸法Ｈ１より大きい前記第一の吐出口の上部の前記突部の前記ダクト内の端部から下部の前記突部の前記ダクト内の端部までの寸法Ｈ１′の開口から吐出されることを特徴とする。

また、前記第一の吐出口は冷蔵庫本体の正面からみて上下方向よりも左右方向に長いことを特徴とする。

また、前記突部は前記ダクト内に略水平に設けられたことを特徴とする。

また、冷蔵庫本体の正面からみて前記第一の吐出口の両側に第二の吐出口が設けられたことを特徴とする。

前記貯蔵室内に設置された貯蔵棚と、前記貯蔵室を開閉可能な貯蔵室扉と、前記貯蔵室扉の背面に設けられた扉ポケットと、を有し、前記第一の吐出口は前記送風ファンで送られた気体を前記貯蔵棚の上面に直接向かうように吹き出し、前記第二の吐出口は前記送風ファンで送られた気体を前記扉ポケットに直接向かうように吹き出すことを特徴とする。

また、前記貯蔵棚よりも前記扉ポケットの開口が上方に位置し、前記第一の吐出口及び前記第二の吐出口は前記扉ポケットの開口よりも上方に位置することを特徴とする。

また、前記冷蔵室の背面の少なくとも一部を高熱伝導部材としたことを特徴とする。

また、前記ダクトは前記貯蔵室の背面の中央付近に配置され、前記高熱伝導部材は前記ダクトの両側に設けられることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、熱損失を低減させ、省エネ性に優れた冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施の形態を、図１〜図２０を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、同一機能部品については同一符号を付して重複説明を省略する。

図１は本実施例の冷蔵庫を正面から見た図である。図１に示すように、冷蔵庫本体１は、上部に冷蔵室２、冷蔵室２の下方に製氷室３及び急冷凍室４が設置され、冷蔵庫本体１の下部に野菜室６が設置され、製氷室３及び急冷凍室４と野菜室６との間に冷凍室５が設置されて構成される。

冷蔵室２は、前方に回転式の扉２ａを備え、製氷室３，急冷凍室４，冷凍室５、及び野菜室６は、引き出し式の扉３ａ，４ａ，５ａ，６ａをそれぞれ備えている。

図２は、本実施例の冷蔵庫の庫内の構成を表す断面図である。図２に示すように、冷蔵庫１の庫外と庫内は断熱箱体１０により隔てられている。また、断熱仕切壁２８により冷蔵室２と、急冷凍室４及び製氷室３（図２中に図示しない）は隔てられ、冷凍室５と野菜室６は断熱仕切壁２９によって隔てられている。冷蔵室２の回転式の扉２ａの庫内側には、複数の扉ポケット３２が備えられている。また、冷蔵室２は複数の棚３６によって、複数のスペースに区画される構成である。急冷凍室４，冷凍室５及び野菜室６は、それぞれの貯蔵室の前方に備えられた引き出し式の扉４ａ，５ａ，６ａを引出すことに伴って引出される収納容器４ｂ，５ｂ，６ｂがそれぞれ備えられている。図１に示す製氷室３も同様に、引き出し式の扉３ａに、図示しない収納容器が備えられている。

冷却器７は下段冷凍室５の背面壁と断熱箱体１０の間に形成された冷却器収納室８内に備えられている。冷却器７の上方には、庫内送風ファン９が備えられている。これにより、冷却器７で熱交換した気体（本明細書中においては、熱交換した低温空気を冷気と称する）が各室へ送られる。庫内送風ファン９の上方には、ダンパ２０が設置されており、各室への送風はダンパ２０の開閉により制御される。ダンパ２０が閉状態のとき、冷気は上段冷凍室送風ダクト１２，下段冷凍室送風ダクト１３、及び図示しない製氷室送風ダクトを介して、急冷凍室４，冷凍室５、及び製氷室３に送られる。一方、ダンパ２０が開状態のときには、冷気は製氷室３，急冷凍室４、及び冷凍室５へ送られると同時に、冷蔵室送風ダクト１１、及び図示しない野菜室送風ダクトを介して冷蔵室２及び野菜室６に送られる。

また、冷蔵庫本体１の下部後方（野菜室６の後方）には、機械室１９が備えられている。機械室１９には、圧縮機２４及び図示しない放熱器（凝縮器）が収納されており、図示しない庫外送風ファンにより通風される。圧縮機２４と、図示しない放熱器、絞り機構、及び冷却器７は、図示しない冷媒管で連結され冷凍サイクルを構成する。冷媒管内部を流れる冷媒としてはイソブタンが好適であるが、これに限るものではなく各種の冷媒を用いてもよい。また、電気品を搭載した基板３１は、冷蔵庫１の天井壁の後部に設置される。

冷却器７に付着した霜は、除霜ヒータ２２により定期的に除霜される。除霜によって生じた除霜水は、冷却器収納室８の下部に備えられた樋２３に流入した後に、排水管２７を介して蒸発皿２１に達し、蒸発が促進される。また、冷蔵庫本体１の断熱箱体１０には、ウレタンフォームと複数の真空断熱材２５が設置されている。これにより、断熱効果を高めることができ、省エネ化に寄与することができる。

図３は、本実施例の冷蔵庫の冷蔵室扉２ａを開けた状態を正面から見た図である。図３に示すように、冷蔵室２の後部の略中央には、冷蔵室送風ダクト１１が、略鉛直方向に備えられている。さらに、冷蔵室送風ダクト１１には、庫内へ冷気を吐出する吐出口が設けられている。また、冷蔵室２の背面の冷蔵室送風ダクト１１の左右両側には、高熱伝導性の冷却パネル３５（例えば、アルミニウムパネル）が備えられている。

具体的には、ダクト１１の略鉛直方向に第一の吐出口３４が複数設けられている。また、第一の吐出口３４よりも冷却パネル３５側には、左右に略対称に第二の吐出口３３が複数設けられている。

詳細は後述するが、冷蔵室送風ダクト１１内の流れ方向と逆方向（下方向）の速度成分を持った冷気が吐出されるのが、第一の吐出口３４（逆向に冷気を吐出する吐出口）である。一方、冷蔵室送風ダクト１１内の流れ方向（上方向）の速度成分を持った冷気が吐出されるのが、第二の吐出口３３（順向に冷気を吐出する吐出口）である。第一の吐出口３４、第二の吐出口３３からは、それぞれ冷気が吐出される。

次に、図３中に示すスペース１（冷蔵室２の天井壁，背面壁，扉２ａ，最上段の棚３６Ａとで区画形成されたの上方のスペース）を例に挙げて、第一の吐出口３４と、第二の吐出口３３の特徴を説明する。

図４は、第二の吐出口３３からスペース１に吐出された冷気の流れを表す図である。図４に示すように、第二の吐出口３３から吐出された冷気は、冷蔵室送風ダクト１１内の流れ方向の成分を持って吐出するために、スペース１内の上方に向かう。したがって、冷気はまず冷蔵室天井面２ｂに当たり、次に最上段の扉ポケット３２に収納されている食品３０に至る。続いて、一部が最上段の棚３６Ａの上に置かれた食品３７に向かい、残りは棚３６Ａと扉ポケット３２の隙間から下方のスペースに向かって流れる。

このような第二の吐出口３３は、吐出冷気に上向き速度成分があるために、遠方まで冷気を送る。すなわち、冷蔵室送風ダクト１１から遠い位置にある扉ポケット３２に収納されている食品３０に確実に冷気を供給することができる。しかしながら、冷蔵室送風ダクト１１から近い棚３６Ａ上の食品３７の冷却を考えた場合、冷気は冷蔵室天井面２ｂと扉ポケット３２に収納されている食品３０を冷却するので、温度が高くなる。さらに拡散によって低速になって棚３６上の食品３７に到達するので、食品３７の冷却速度が遅くなるおそれがある。すなわち、冷蔵室送風ダクト１１から近い位置にある棚３６Ａ上の食品３７を素早く冷却するには適さない。

第二の吐出口３３は、このような特性があるため、吐出口を第二の吐出口３３のみとした場合、棚３６Ａ上の食品が冷え難いおそれがある。同時に、冷蔵室天井面２ｂ、及び扉ポケット３２を過剰に冷却することになる。特に食品が設置できない冷蔵室天井面２ｂを過剰に冷却することは、熱損失が大きくなるため、省エネ性を低下させてしまうおそれがある。

一方、図５は第一の吐出口３４から吐出される冷気の流れを表す図である。図５に示すように、第一の吐出口３４から吐出された冷気は、冷蔵室送風ダクト１１内の流れ方向と逆向きの成分を持って吐出されるので、スペース１内の下方に向かう。すなわち、第１の吐出口３４から吐出された冷気は、低温のまま比較的速く食品３７に到達するため、食品３７を素早く冷却することができる。一方、下方に向けて吐出しされた低温の冷気は、吐出口から離れて拡散が徐々に進み、自然対流によってさらに下方へ向かうため、冷蔵室送風ダクト１１から遠い位置にある扉ポケット３２に収納されている食品３０まで冷気が届きにくくなる。すなわち、大容量の冷蔵室の場合、特に冷蔵室送風ダクト１１から近い位置にある棚３６上の食品３７を素早く冷却するには適しているが、冷蔵室送風ダクト１１から遠い位置にある扉ポケット３２に収納されている食品３０の冷却効率が低下してしまうおそれがある。

第一の吐出口３４は、このような特性があるため、吐出口を第一の吐出口３４のみとした場合、扉ポケット３２に収納されている食品３０の冷却を十分に行うことが困難となる。これは図５に示す最上段のスペース１のみならず、スペース１の下方の各スペース（棚で形成された空間）に関しても共通する課題である。特に、上方から流下してくる冷気が期待できない、最上段の扉ポケット３２に関しては、上述した扉ポケット３２に収納されている食品３０の冷却が十分行えないという課題が顕著に現れる。さらに本実施例の冷蔵庫では、図５に示すように、最上段の扉ポケット３２の開口面が、最上段の棚３６より上方に位置しているので、第１の吐出口３４のみでは扉ポケット３２に冷気を届かせることが極めて困難になる。

以上で説明したように、第二の吐出口３３と第一の吐出口３４には一長一短があるため、この両者を併用することで、相互の短所を補完することができ、理想的な冷却が可能となる。なお、図５に示すように、逆向に吐出させるために、第一の吐出口３４の上流側の冷蔵室送風ダクト内面に風向転向リブ３８を設けている（詳細は後述）。

次に、第２の吐出口３３と第１の吐出口３４から吐出される冷気の水平方向の流れについて、図６を参照しながら説明する。図６は、図４及び図５に示すスペース１を上方（冷蔵室天井面２側）から見た図である。図６中の白抜きの矢印は、第二の吐出口３３から吐出される冷気の流れを表し、黒塗りの矢印は第一の吐出口３４から吐出される冷気の流れを表す。また、長破線で囲まれた範囲は、上方（冷蔵室天井面２）に図２（あるいは図４，図５）に示す基板３１が設置されている領域を表す。図６に示すように、第２の吐出口３３は、吐出方向が冷却パネル３５から角度φで前方（扉方向）に左右に次第に広がるように備えられている。すなわち、第二の吐出口３３から吐出した冷気は、扉ポケット３２に向かって流れる。一方、第１の吐出口３４からは、前方に向けて冷気が吐出される。冷蔵庫運転時には、冷蔵室天井面２に設置される基板３１は発熱し高温となるから、冷蔵室天井面２ｂの中でも、上方に基板３１がある長破線で示す面、特に中心付近（領域Ａ。短破線で囲まれた領域）は温度が高くなる、そのため、冷蔵室天井面２ｂの領域Ａに吐出冷気を直接当てると熱損失が大きくなる。よって、第２の吐出口３３は、領域Ａ方向に向けることは省エネの観点から好ましくない。本実施例の冷蔵庫では、図５，図６に示すように、第二の吐出口３３を領域Ａ方向に直接流れないようにしているので、基板３１の影響による熱損失を抑えることができる。また、第２の吐出口３３及び第１の吐出口３４は、前方の冷蔵室扉２ａに向かって流れる。よって、食品を設置できない冷蔵室側面２ｃ及び、冷蔵室背面２ｄには直接、冷気が流れないようになり、冷却損失を低減でき、省エネ性が良い冷蔵庫となっている。さらに、冷蔵室には直接冷気が流れないように送風ダクト１１の両側の冷蔵室背面２ｄには、高熱伝導部材である冷却パネル３５が設られる。これにより、冷蔵室送風ダクト１１近傍の冷熱を伝えて、冷気が到達し難い冷蔵室送風ダクト１１の両側の冷蔵室背面２ｄ近傍の領域（領域Ｂ）の冷却を補助している。加えて、冷蔵室送風ダクト１１が冷蔵室背面２ｄの中央に位置し、第２の吐出口３３及び第１の吐出口３４は冷蔵室送風ダクト１１の略鉛直方向に複数設けられているので、冷蔵室２内には均一に冷気が行き渡り、温度ムラを抑えることができる。また、冷蔵室送風ダクト１１を、単一のダクト１１としているので、冷蔵室背面に低温冷気が通るダクト１１を複数箇所設ける場合に比べて、ダクト１１からの熱損失を小さく抑えることができるため、省エネ性が良い冷蔵庫となっている。

以上で、本実施例の冷蔵庫の構成を説明したが、次に本実施例の冷蔵庫における第２の吐出口３３と、第１の吐出口３４を形成する手段について説明する。

図４に示すように、扉と対向するようにダクト１１に開口を設けた吐出口（例えば特許文献１に記載されているダクト１１の吐出口）とした場合、冷気はダクト１１内の流れ方向の速度成分を持って吐出される。よって第２の吐出口３３を形成する手段としては、図４に示すように、ダクト１１の側面に冷却パネル３５から角度φで前方に冷気が吐出されるように開口を設ければよい。一方、第１の吐出口３４は、扉に対向するようにダクト１１側面に形成される。さらに、ダクト１１内の流れ方向を転向させる手段（風向転向手段）が必要となる。一般に、流れ方向を逆向き速度成分を持たせるほどに転向させる場合（図５に示す矢印方向のように吐出する場合）には、大きな圧力損失を伴う。したがって、冷気が吐出されるときに、圧力損失の増加を抑えて転向させる必要がある。本実施例の冷蔵庫では、第１の吐出口３４を形成する手段として、図５に示すように、ダクト１１内の吐出口付近に、風向転向リブ３８が設けられる。これにより、圧力損失の大きな増加を伴わずに、流れ方向を逆向きに転向することができる。この理由を以下で説明する。

はじめに、第２の吐出口３３から吐出する冷気の吐出角度について説明する。図７は、風国転向リブ３８を設けない場合の、第２の吐出口３３付近の流れの様子を表す、参考例１の図である。冷蔵室送風ダクト１１の第２の吐出口３３近傍の破線で囲った領域を検査領域とする。ダクト１１の奥行寸法をＷとして、ダクト１１内を圧力（静圧）Ｐ（冷蔵室送風ダクト１１外の圧力を０とする），流速ｕ₁，密度ρの冷気が第２の吐出口３３に向かって流れ、第２の吐出口３３（開口高さＨ₁）から流速ｕ₂の冷気が角度θ方向に吐出するとする。下流側に壁（ダクト１１の上端部）が存在することにより、流れがせき止められ、上流側の流速ｕ₁分の動圧（ρｕ₁ ²／２）のβ倍だけ圧力が高くなるとする。また、第２の吐出口３３に対向する壁面（ダクト１１の背面壁）が流れを押す圧力をＰとする。以上の記号を用いて、第２の吐出口３３からの吐出角度θは、式（１）のようになる。尚、式（１）を導出する際には、簡略化のため、破線で囲った検査領域内の圧力損失，粘性，圧縮性の影響は無視している。

式（１）中のαは縮流係数であり、吐出冷気の断面積が最小となる位置における断面高さをＨ_cとして、α＝Ｈ_c／（Ｈ₁sinθ）と定義する。流れをせき止めた場合であっても、終端部の圧力は上流における静圧Ｐに動圧（ρｕ₁ ²／２）を加えた値以上に上昇しないからβ≦１である。また、冷気が吐出することから、０゜＜θ＜１８０゜であり、sinθ＞０となる。すなわち、流係数α＞０となる。以上から、図７に示す第２の吐出口３３ではtanθ＞０、すなわち、θ＜９０゜となることがわかる。このことから、図７に示す形態の吐出口とした場合には、吐出冷気の流れは、ダクト内の流れ方向の成分を持つことがわかる。

図１３は、図７に示すようにダクト側面に開口を設けた場合の、吐出流れの様子を数値解析（二次元モデル）により可視化したものである。数値解析は、汎用の流体解析ソフト（商品名：ＳＴＡＲ−ＣＤ製造元：株式会社シーディー・アダプコ・ジャパン）を用いて行った。諸数値は図７に示す寸法記号に対応して、Ｗ＝２５mm，Ｈ＝７００mm，Ｈ₁＝１０mm，Ｈ₂＝１０mmであり、ダクト入口に流速０.５ｍ／ｓの一様流を与えて流れ場を解析した。図１３に示すように吐出口からの吐出流れは、ダクト内流れ方向の成分を持って吐出していることがわかる。この解析モデルにおける圧力損失は２.５２Ｐａである。

次に、ダクト内の流れ方向と逆向きの速度成分を持った冷気を吐出させる、すなわち、θ＞９０゜とする条件を考えると、式（１）の形から、β＞２とする必要がある。つまり、ダクト内の流速ｕ₁の持つ動圧（ρｕ₁ ²／２）の２倍より大きい圧力で検査体積内の流体を押し返さなければならない。しかし、上述したように、ダクト内流れをせき止めてもβ≦１しか期待できないから、ダクト内において、吐出口の下流側の壁面を転向したい方向に傾斜させる等の工夫をしても、β＞２の条件を満足することができず、第１の吐出口３４を形成することはできない。

そこで、第１の吐出口３４を形成する手段として、図９に示すように、曲げ風路４１を形成する方式（参考例２）を考える。ここで、曲げ風路４１とは、吐出方向が下向きに傾斜するように部材３９，３９′を、吐出口に互いに対向するように設けて、冷気にダクト内流れ方向と逆向きの速度成分を持たせて吐出させるべく風路である。

図１６は、図９に示すように曲げ風路４１を設けた場合の流れを数値解析（二次元モデル）により可視化したものである。図９に示す寸法記号に対応するように、Ｗ＝２５mm，Ｈ＝７００mm，Ｈ₁＝１０mm，Ｈ₂＝１０mm，Ｌ＝１０mm，α＝１１０゜として、ダクト入口に流速０.５ｍ／ｓの一様流を与えて流れ場を解析した。図１６に示すように吐出口からの吐出流れは、曲げ風路４１によって転向され、ダクト内流れ方向と逆向きの速度成分を持って吐出されていることがわかる。しかしながら、図１６の解析モデルにおける圧力損失は３.６９Ｐａであり、図１３に示す第２の吐出口の圧力損失２.５２Ｐａに比べて圧力損失が大きくなっていることがわかる。これは、曲げ風路４１に流入する際に、吐出口下方の部材３９（風路４１の下面）から流れが剥離し、上方の部材３９′（曲げ風路４１の上面）側に流れが偏ることで、吐出口部材３９′付近に速い流れ（縮流）が生じるためである。一般に、流れが広い空間に吐出される際の圧力損失（吐出拡大損失）は、吐出風速の二乗にほぼ比例して大きくなることから、図９に示すように風向転向部材に衝突させる方式で転向させた場合、縮流の影響で第２の吐出口３３に比べて圧力損失は大きくなってしまう。

また、第１の吐出口３４を形成する別の手段として、図１０に示す方式（参考例３）が考えられる。図１０では、ダクトの外部であって、且つ吐出口の外部の上方に吐出方向に傾斜させた部材４０を設けている。この場合、流れを転向させることは可能であるが、部材４０がない場合には、ダクト内の流れ方向の成分を持って吐出する流れを、部材４０に衝突させ、押し返すことで吐出する流れを転向させることになるため、部材４０の近傍に縮流が生じる。したがって、図１０に示す方式も縮流の影響で第２の吐出口３３に比べて圧力損失は大きくなる。

図１７は、図１３に示すように吐出口の外部の上方に吐出方向に傾斜させた部材４０を設けた場合の流れを、数値解析（二次元モデル）により可視化したものである。図１０に示す寸法記号に対応して、Ｗ＝２５mm，Ｈ＝７００mm，Ｈ₁＝１０mm，Ｈ₂＝１０mm，Ｌ＝１０mm，α＝１１０゜として、ダクト入口に流速０.５ｍ／ｓの一様流を与えて流れ場を解析した。図１７に示すように吐出口からの吐出流れは、部材４０によって転向され、ダクト内流れ方向と逆向きの速度成分を持って吐出されていることがわかるが、図１７の解析モデルにおける圧力損失は３.９４Ｐａであり、図１３に示す第２の吐出口３３の圧力損失２.５２Ｐａに比べて圧力損失が大きくなっていることがわかる。

一方、実施例１を示した図８は、第１の吐出口３４を形成する手段として、風向転向リブ３８を第１の吐出口３４に対して上流側（下側）のダクト内部に設けたものである。

図１４は第１の吐出口３４を形成する手段として、風向転向リブ３８を第１の吐出口３４に対して上流側（下側）のダクト内部に設けた場合の流れを数値解析（二次元モデル）により可視化したものである。図８に示す寸法記号に対応させて、Ｗ＝２５mm，Ｈ＝７００mm，Ｈ₁＝１０mm，Ｈ₂＝１０mm，Ｌ₁＝７.５mmとして、ダクト入口に流速０.５ｍ／ｓの一様流を与えて流れ場を解析した。図１４に示すように吐出口からの吐出流れは、風向転向リブ３８によって転向され、ダクト内流れ方向と逆向きの速度成分を持って吐出されていることがわかる。図１４の解析モデルにおける圧力損失は２.２８Ｐａであり、図９（図１６），図１０（図１７）に示す手段に比べて圧力損失が小さく、さらに、図１３に示す第２の吐出口３３の圧力損失２.５２Ｐａに比べて圧力損失が同等以下になっていることがわかる。この理由を以下で説明する。

図１５は、図１４に示す流れ場の圧力分布（静圧分布）を表す図である。図１５に示すように、冷気は風向転向リブ３８に当たって剥離する。そのため、図８中に破線で囲んだ領域はダクト内の圧力に対して圧力の低い負圧領域となる。したがって、ダクト内部の第１の吐出口３４近傍の流れは下向きの力を受ける。この力によって、図１４に示すよう、冷気はダクト内の流れ方向と逆向きに転向されて吐出される。この風向転向手段、図９あるいは図１０に示す方式のように、流れを部材に衝突させることで転向させるのではないことから、強い縮流は伴わない。よって、図９あるいは図１０に示す方式より圧力損失は小さい。さらに、流れをダクト内流れ方向と逆向きに転向しているにも関わらず、図７，図１３に示す第２の向吐出口３３において生じる圧力損失に対して、同等以下に抑えることができる。

これは、図７に示す第２の吐出口３３では、流れは図７中に示すａ，ｂ（吐出口の端部）で剥離し、吐出される。ａ−ｂ間寸法、すなわち吐出口開口高さ寸法Ｈ₁に応じた縮流（Ｈ_c）が生じる。図８の第１の吐出口３４では、風向転向リブ３８のために、流れは図８中に示すａ′（風向転向リブ３８のダクト内の端部），ｂで剥離するため、見かけ上、図７に示す吐出口開口高さ寸法Ｈ₁より大きい寸法Ｈ₁′の開口から吐出することになる。したがって、縮流もａ′とｂの間の距離であるＨ₁′に応じて生じるため、縮流はＨ_c′程度となり、第２の吐出口３３より縮流の度合いが小さい（風速が小さい）。よって、風向転向リブ３８自体による圧力損失の増加分を、縮流の度合いを小さく抑えられる効果が打ち消すことになり、結果として、第２の吐出口３３に比べて、第１の吐出口３４の圧力損失を同等以下に抑えることができる。

以上、第１の吐出口３４を、風向転向リブ３８を設けることによって形成すると、圧力損失を抑えて流れを転向できることを説明した。一方、従来の吐出口には、図１１に示す参考例４のように、吐出口の内側に吐出口補強リブ４２，４２′を設けたものがある。図１１に示すように、従来の吐出口補強リブ４２，４２′は、吐出口の上部と下部に、同等のダクト内への突出長さを有するように設けられている。この場合、上流側の補強リブ４２で剥離した流れが、下向きに押し返されることを、下流側のリブ４２′が遮るたことで逆向に吐出口される。

図１８は、図１１のように従来の吐出口補強リブ４２を備えた吐出口まわりの流れを数値解析（二次元モデル）により可視化したものである。図１１に示す寸法記号において、Ｗ＝２５mm，Ｈ＝７００mm，Ｈ₁＝１０mm，Ｈ₂＝１０mm，Ｌ＝２.５mmとして、ダクト入口に流速０.５ｍ／ｓの一様流を与えて流れ場を解析した。図１８に示すように、吐出口からの吐出流れは、ダクト内流れ方向と同じ向きの速度成分を持って吐出されていることがわかる。図１８の解析モデルにおける圧力損失は２.８５Ｐａである。

一方、図１２は、実施例２における冷蔵庫の第１の吐出口３４の構成を示している。図１２に示すように、実施例２の冷蔵庫の第１の吐出口３４は、下流側（吐出口の上部で、且つダクト内）に高さ寸法がＬ₂の吐出口補強リブ４２を備え、上流側（吐出口の下部で、且つダクト内）に高さ寸法がＬ₁の風向転向リブ３８を備えている。吐出口補強リブ４２の高さ寸法Ｌ₂より風向転向リブ３８の高さ寸法Ｌ₁を長くとることによって、上流側の風向転向リブ３８で剥離した流れが下向きに押し返される領域を確保できる。

図１９は、実施例２の冷蔵庫の第１の吐出口３４まわりの流れを数値解析（二次元モデル）により可視化したものである。図１２に示す寸法記号において、Ｗ＝２５mm，Ｈ＝７００mm，Ｈ₁＝１０mm，Ｈ₂＝１０mm，Ｌ₁＝１０mm，Ｌ₂＝２.５mmとして、ダクト入口に流速０.５ｍ／ｓの一様流を与えて流れ場を解析した。図１９に示すように吐出口からの吐出流れは、風向転向リブ３８によって転向されている。図１９の解析モデルにおける圧力損失は２.５４Ｐａであり、図１８に示す従来の吐出口補強リブ４２を備えた第２の吐出口３３における圧力損失２.８５Ｐａに比べて、圧力損失が同等以下になっていることがわかる。また、図１３に示す補強リブを備えない第２の吐出口３３の圧力損失２.５２Ｐａと比較しても、同等の圧力損失となっており、風向転向リブ３４によって第１の吐出口３４を形成することで、圧力損失の増加を抑えて流れをダクト内流れ方向と逆向きに転向できることがわかる。図１１に示す従来の吐出口補強リブ４２を備えた吐出口では、図１１中に示すａ，ｂで流れが剥離して吐出される。これに対して、図１２に示す実施例２の第１の吐出口３４では、図１２中に示すａ′，ｂで流れが剥離して吐出されるので、図１１に示す吐出口開口高さ寸法Ｈ₁より大きい寸法Ｈ₁′（ａ′とｂの間の距離）の開口から吐出することになり縮流が抑えられる。

尚、第１の吐出口３４を風向転向リブ３８を設けることによって形成すると、圧力損失を抑えて流れを転向できることを説明したが、図８あるいは図１２に示す風向転向リブ３８の長さ寸法Ｌ₁を大きくとりすぎると、風向転向リブ３８を設けることによる圧力損失の増加が顕著になる。これは、風向転向リブ３８により図８及び図１２中に示す寸法Ａ（＝Ｗ−Ｌ₁）が小さくなるため、この領域を通過する風速が大きくなり、結果として圧力損失が大きくなる。したがって、第１の吐出口３４の吐出開口高さ寸法Ｈ₁における平均風速よりも、Ａにおける平均風速が大きくならないように配慮する必要がある。すなわち、損失の増加を極力抑えて第１の吐出口を形成するためには、Ｈ₁＜Ａとする必要がある。本実施例の冷蔵庫の第１の吐出口３４では、Ｈ₁＝１０mm，Ａ（＝Ｗ−Ｌ₁）＝１５mmでありＨ₁＜Ａを満足している。

以上のように、本発明の実施例の冷蔵庫は、冷蔵室送風ダクト１１に第２の吐出口３３と第１の吐出口３４を備えている。これにより、冷蔵室送風ダクト１１から遠い扉ポケット３２に収納された食品と、冷蔵室送風ダクト１１から近い棚３６の上に設置された食品の両方を素早く冷却することができるので、使い勝手を向上することができる。さらに、食品が設置できない冷蔵室天井面２ａや、冷蔵庫２ｃ等を過剰に冷却することが抑えられ、省エネ性に優れた冷蔵庫となる。

また、最上段の棚３６Ａ，冷蔵室背面２ｄ，側面２ｃにて区画形成された上の収納スペース（スペース１）に冷気を吐出する吐出口として、第２の吐出口３３ａと第１の吐出口３４ａの両方を備えている。これにより、最上段の扉ポケット３２に収納された食品３０と最上段の棚３６上に設置された食品３７をともに素早く冷却できる。

また、最上段の棚３６Ａの上の収納スペース（スペース１）に冷気を吐出する吐出口として、第２の吐出口３３ａと第１の吐出口３４ａの両方を備えており、このうち、第２の吐出口３３は、冷蔵室天井面２ｂの上方に基板３１が設置されている領域の中心付近には直接吐出されない。これにより、基板３１の影響による熱損失を抑えることができ、省エネ性に優れた冷蔵庫となる。

なお、スペース１に限らず、図３のように各棚３６で区画形成されるスペースに対応するように、吐出口３３ａ〜３３ｃが設けられている。これにより、各棚３６によって冷気流れが阻害されるおそれがなく、大容量の冷蔵室の各棚３６に設置した貯蔵物を効率よく冷却できる。したがって、省エネ性に優れた冷蔵庫にできる。

また、単一の冷蔵室送風ダクト１１を冷蔵室背面２ｄの中央付近の略鉛直方向に設けている。これにより、冷蔵室背面２ｄに複数の分岐した送風ダクトを設ける方式に比べて、低温冷気が通るダクト１１が冷蔵室背面２ｄの断熱壁を介して庫外と熱交換することによる熱損失を抑えることができ、省エネ性に優れた冷蔵庫となる。

本発明の実施例の冷蔵庫は、冷蔵室送風ダクト１１を前方から見た場合、冷気が略左右対称に吐出されるように第２の吐出口３３と第１の吐出口３４が設けられている。これにより、庫内の容積が大きくても冷蔵室２内に均等に冷気を送ることができるため、温度ムラを抑えた冷蔵庫を提供できる。

また、冷蔵室背面２ｄにアルミパネル３５を備えている。これにより、冷気が届き難い冷蔵室背面２ｄの近傍の領域の冷却を補助でき、温度ムラを抑えた冷蔵庫を提供することができる。

また、第１の吐出口３４を形成する風向転向手段として、第１の吐出口３４の開口位置に対して、上流側、且つ冷蔵室送風ダクト１１の内部に風向転向リブを設けている。これにより、圧力損失の増加を抑えて風向を転向することができるため、所定の風量を送風するためのエネルギを小さくでき、熱損失を低減させて省エネ性に優れた冷蔵庫を提供することができる。

また、第１の向吐出口３４を形成する風向転向手段として、第１の吐出口３４の開口位置に対して、上流側、且つ冷蔵室送風ダクト１１の内部に風向転向リブを設け、下流側、且つ冷蔵室送風ダクト１１の内部に吐出口補強リブを設けており、風向転向リブの高さ寸法Ｌ₁と補強リブの高さ寸法Ｌ₂の関係を、Ｌ₁＞Ｌ₂としている。これにより、吐出口の強度を確保できると同時に、圧力損失の増加を抑えて風向を転向することができるため、熱損失を低減させて省エネ性に優れた冷蔵庫を提供することができる。

また、第１の吐出口３４を形成する風向転向手段である風向転向リブ３８の高さＬ₁と、ダクト行Ｗと、吐出開口高さＨ₁の関係を、Ｈ₁＜（Ｗ−Ｌ₁）としている。これにより、圧力損失の増加を抑えて風向を転向することができるため、所定の風量を送風するためのエネルギを小さくでき、熱損失を低減させて省エネ性に優れた冷蔵庫を提供することができる。

なお、第１の吐出口３４を形成する手段として、風向転向リブ３８を用いたが、図７及び図１１に示す吐出口（第２の吐出口３３）の、上流側の剥離点（図７及び図１１中に示すａ部）を下流側の剥離点（図７及び図１１中に示すｂ部）に対してダクト内部に移動させる（図８及び図１２のａ′部）ことができる部材であれば良い。例え、別の実施例３の形態として、図２０に示すように、ダクト内に部材４３を設置して、部材４３のエッジ部ａで流れを剥離させる方式としてもよい。

また、本実施例で示した数値解析では、ダクト内流速を０.５ｍ／ｓとしたが、本発明の作用効果はこの風速に限定されるものではなく、風速を変化させた場合であっても、同様の作用効果を得ることができる。

本発明の実施例に係る冷蔵庫の正面図。本発明の実施例に係る冷蔵庫の庫内の構成を表す断面図。本発明の実施例に係る冷蔵庫の冷蔵室の扉を開けた状態を正面から見た図。本発明の実施例に係る第２の吐出口から吐出する冷気の流れを表す図。本発明の実施例に係る第１の吐出口から吐出する冷気の流れを表す図。本発明の実施例に係る冷蔵庫の冷蔵室の最上段冷却スペースを上方から見た図。吐出口を表す参考例１の図。風向転向リブを備えた第１の吐出口を表す実施例１の図。曲げ風路を備えた第１の吐出口を表す参考例２の図。吐出口外部に傾斜部材を備えた第１の吐出口を表す参考例３の図。従来の補強リブつき吐出口を表す参考例４の図。補強リブ及び風向転向リブを備えた第１の吐出口を表す実施例１の図。従来の吐出口近傍の流れを表す参考例１の図。風向転向リブを備えた第１の吐出口近傍の流れを表す実施例１の図。風向転向リブを備えた第１の吐出口近傍の圧力分布を表す実施例２の図。曲げ風路を備えた第１の吐出口近傍の流れを表す参考例２の図。吐出口外部に傾斜部材を備えた第１の吐出口近傍の流れを表す参考例３の図。従来の補強リブつき吐出口近傍の流れを表す図。補強リブ及び風向転向リブを備えた第１の吐出口近傍の流れを表す図。本発明の実施例に係る第１の吐出口の別の方式を表す実施例３の図。

符号の説明

１冷蔵庫本体
２冷蔵室
２ａ冷蔵室扉
２ｂ冷蔵室天井面
２ｃ冷蔵室側面
２ｄ冷蔵室背面
３製氷室
３ａ製氷室扉
４上段冷凍室
４ａ上段冷凍室扉
４ｂ上段冷凍室収納容器
５下段冷凍室
５ａ下段冷凍室扉
５ｂ下段冷凍室収納容器
６野菜室
６ａ野菜室扉
６ｂ野菜室収納容器
７冷却器
８冷却器収納室
９庫内送風ファン
１０断熱箱体
１１冷蔵室送風ダクト
１２上段冷凍室送風ダクト
１３下段冷凍室送風ダクト
２０ダンパ
２１蒸発皿
２２除霜ヒータ
２３樋
２４圧縮機
２５真空断熱材
２７排水管
２８，２９断熱仕切壁
３０，３７食品
３１基板
３２扉ポケット
３３第２の吐出口
３４第１の吐出口
３６棚
３８風向転向リブ
３９，４０，４３部材
４１曲げ風路
４２補強リブ

Claims

断熱箱体に形成された貯蔵室と、
前記貯蔵室の気体を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段で冷却された気体を前記貯蔵室に送る送風手段と、
前記送風手段で送られた気体が上方に流れる略鉛直方向に設けられたダクトと、
前記ダクトに設けられて、前記送風手段で送られた気体を前記貯蔵室に吹き出す第一の吐出口を有し、該第一の吐出口の上部は平面であって、該第一の吐出口の下部である前記気体の流れの上流側に前記ダクト内に向けて設けられた突部と、を備え、
前記気体は、前記突部に当たって剥離して負圧領域が形成されて、前記ダクト内の流れ方向と逆方向の速度成分を有して、前記第一の吐出口の高さ寸法Ｈ１より大きい前記第一の吐出口の上端から前記突部の前記ダクト内の端部までの寸法Ｈ１′の開口から吐出されることを特徴とする冷蔵庫。
断熱箱体内に形成された貯蔵室と、
前記貯蔵室の気体を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段で冷却された気体を前記貯蔵室に送る送風手段と、
前記送風手段で送られた気体が上方に流れる略鉛直方向に設けられたダクトと、
前記ダクトに設けられて、前記送風手段で送られた気体を前記貯蔵室に吹き出す第一の吐出口を有し、該第一の吐出口の上部及び下部である前記気体の流れの上流側には前記ダクト内に向けて突部が設けられており、前記上部の突部よりも前記下部の突部は長く、前記気体は、前記下部の前記突部に当たって剥離して負圧領域が形成されて、前記ダクト内の流れ方向と逆方向の速度成分を有して、前記第一の吐出口の高さ寸法Ｈ１より大きい前記第一の吐出口の上部の前記突部の前記ダクト内の端部から下部の前記突部の前記ダクト内の端部までの寸法Ｈ１′の開口から吐出されることを特徴とする冷蔵庫。
請求項１または２において、前記第一の吐出口は冷蔵庫本体の正面からみて上下方向よりも左右方向に長いことを特徴とする冷蔵庫。
請求項１または２において、前記突部は前記ダクト内に略水平に設けられたことを特徴とする冷蔵庫。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、冷蔵庫本体の正面からみて前記第一の吐出口の両側に第二の吐出口が設けられたことを特徴とする冷蔵庫。
請求項５において、前記貯蔵室内に設置された貯蔵棚と、前記貯蔵室を開閉可能な貯蔵室扉と、前記貯蔵室扉の背面に設けられた扉ポケットと、を有し、前記第一の吐出口は前記送風ファンで送られた気体を前記貯蔵棚の上面に直接向かうように吹き出し、前記第二の吐出口は前記送風ファンで送られた気体を前記扉ポケットに直接向かうように吹き出すことを特徴とする冷蔵庫。
請求項６において、前記貯蔵棚よりも前記扉ポケットの開口が上方に位置し、前記第一の吐出口及び前記第二の吐出口は前記扉ポケットの開口よりも上方に位置することを特徴とする冷蔵庫。
請求項１又は２において、前記冷蔵室の背面の少なくとも一部を高熱伝導部材としたことを特徴とする冷蔵庫。
請求項８において、前記ダクトは前記貯蔵室の背面の中央付近に配置され、前記高熱伝導部材は前記ダクトの両側に設けられることを特徴とする冷蔵庫。