JPH0573480U - 深夜電力利用型の冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 深夜電力を可及的に有効利用する。 【構成】 冷凍室１０および冷蔵室１１を冷凍機２０に
よって冷却する深夜電力利用型の冷蔵庫において、冷凍
機２０により冷却される冷熱の蓄熱可能な冷熱蓄熱材３
０と、その冷熱蓄熱材３０と冷凍室１０との間もしくは
冷熱蓄熱材３０と冷蔵室１１との間に配設されかつ冷熱
蓄熱材３０を介して冷凍室１０もしくは冷蔵室１１を冷
却するヒートパイプ３１，３２とを有している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は深夜電力を有効に利用することのできる冷蔵庫に関するものである 。

【０００２】

【従来の技術】

図４は一般的な冷蔵庫１００の概要を示しており、この冷蔵庫１００は物品冷 凍用の冷凍室（室温：約ー２０〜ー１０℃）１０と、冷凍室１０よりやや温度の 高い物品保存用の冷蔵室（室温：約０〜１０℃）１１と、冷凍室１０および冷蔵 室１１を冷却するための冷凍機２０とを主体として構成されている。

【０００３】 冷凍機２０は冷媒（例えばフロン）と、冷媒の蒸気を圧縮する圧縮機２１と、 圧縮機２１により圧縮された冷媒の蒸気を冷却して凝縮させる凝縮器２２と、凝 縮した液状の冷媒をま断熱膨張させて低温にする膨張弁２３（またはキャピラリ ーチューブ）と、冷媒の低温蒸気を通過させ、冷凍室１０内から熱を奪って冷凍 室１０内を所定の低温に維持する蒸発器２４と、上述した各機器を連結し冷媒の 流れるパイプ２５などとから構成されている。

【０００４】 すなわちこの冷凍機２０は圧縮器２１で加圧された冷媒の蒸気をファン２２ａ 等を介して凝縮器２２で冷却して液化し、これを膨張弁２３で断熱膨張させて低 温にした後、この低温の冷媒蒸気を蒸発器２４に送って冷凍室１０を冷却するも のである。

【０００５】 そして冷凍機２０の圧縮器２１や凝縮器２２のファン２２ａ等をオン・オフ制 御することにより、冷凍室１０内は所定の低温に維持し、また冷凍室１０内の冷 気が冷蔵室１１内に送られて冷蔵室１１の温度が一定温度に保持される。なお、 冷凍機２０の圧縮器２１や凝縮器２２用のファン２２ａはモーターにより駆動さ れる。

【０００６】 ここで冷蔵庫１００の冷凍室１０や冷蔵室１１の外面は断熱材Ｒで覆われ外部 からの入熱は僅かであるため、冷蔵庫１００への熱の侵入は、主として冷凍室１ ０や冷蔵室１１の扉１０ａ，１１ａを開閉して物品の出し入れを行った場合に生 じる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら上記冷蔵庫１００に対する物品の出し入れは、主として昼間等に なされるため、冷凍機２０（圧縮機２１や凝縮器２２のファン２２ａ等）は電力 単価の安い深夜には余り動作せず、主として電力単価が相対的に高い昼間や夜間 に動作することになる。したがって冷蔵庫１００の運転コストが相対的に高くな ってしまい、また上述した冷蔵庫１００の運転パターンは、電力需要の時間的な 偏りをもたらし、発電設備に対するピーク負荷の増大の一因となっている。

【０００８】 この考案は上記の事情を背景としてなされたもので、深夜電力の利用を可及的 に促進することのできる冷蔵庫を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記の目的を達成するために、冷凍室および冷蔵室を冷凍機によ って冷却する深夜電力利用型の冷蔵庫において、冷凍機により冷却される冷熱の 蓄熱可能な冷熱蓄熱材と、その冷熱蓄熱材と冷凍室との間もしくは冷熱蓄熱材と 冷蔵室との間に配設されかつ冷熱蓄熱材を介して冷凍室もしくは冷蔵室を冷却す るヒートパイプとを有することを特徴とするものである。

【００１０】 またこの考案では、前記ヒートパイプを、作動流体と共に少量の非凝縮性ガス を封入した可変コンダクタンス型のヒートパイプとすることができる。

【００１１】

【作用】

この考案においては、冷凍器を動作させることによって冷熱蓄熱材が冷却され 、ここに冷却エネルギーが蓄えられる。この冷熱蓄熱材と冷凍室との間あるいは 冷熱蓄熱材と冷蔵室との間にはヒートパイプが配置されているから、これら冷凍 室もしくは冷蔵室の温度が冷熱蓄熱材より高くなれば、冷凍室もしくは冷蔵室の 熱がヒートパイプを介して冷熱蓄熱材に運ばれ、すなわち冷凍室や冷蔵室が冷熱 蓄熱材に蓄えたエネルギーによって冷却される。

【００１２】 このような作用を行うヒートパイプは冷熱蓄熱材側の端部が凝縮部となるから 、可変コンダクタンス型のヒートパイプを使用すれば、冷熱蓄熱材と冷凍室もし くは冷蔵室との間の温度差に応じてヒートパイプの熱輸送能力が増大するので、 冷凍室もしくは冷蔵室の温度制御が容易になる。

【００１３】

【実施例】

つぎにこの考案の実施例を図面に基づいて説明する。まずこの考案の第１実施 例を図１および図２を参照して説明する。図１は家庭用の冷蔵庫１の断面を示す もので、この冷蔵庫１は物品冷凍用の冷凍室（室温：約ー２０〜ー１０℃）１０ と、冷凍室１０よりやや温度の高い物品保存用の冷蔵室（室温：約０〜１０℃） １１と、冷凍室１０および冷蔵室１１を冷却するための冷凍機２０とを主体とし て構成されている。

【００１４】 冷凍室１０および冷蔵室１１はその正面側に扉１０ａ，１１ａが設けられ、そ の箱状の空間に対して、扉１０ａ，１１ａの開閉により物品（冷凍品、冷蔵品） の出し入れを行うようになっている。また扉１０ａ，１１ａを含めてこれらの外 壁部には断熱材Ｒが配設されており、外部からの熱の侵入を最少限に抑えるよう になっている。そして冷凍室１０は冷蔵室１１の上方に位置し、これらは比較的 薄い断熱仕切り板１０ｂで仕切られている。

【００１５】 冷凍機２０は冷凍室１０内に配設される膨張弁２３および蒸発器２４と、外部 に配設される圧縮機２１および凝縮器２２と、これらの機器を連結するパイプ２ ５と、そのパイプ２５内を流れる冷媒等とから構成されるものであり、冷凍室１ ０および冷蔵室１１を所定温度に維持するべく、圧縮機２１や凝縮器２２用のフ ァン２２ａのモーターがオン・オフ制御されるようになっている。なお、冷凍機 ２０は従来の技術の項で説明したものと同一であるため、ここではその詳細な説 明を省略する。

【００１６】 上記冷凍室１０の上部に所定の容器（ある程度の断熱性を有するもの）に納め られた冷熱蓄熱材３０（例えばポリエチレングリコール）が配置されており、こ の冷熱蓄熱材３０の内部に冷凍機２０の蒸発器２１が熱交換可能に配置されてい る。またこの冷熱蓄熱材３０により冷凍室１０と冷蔵室１１とを所定温度に冷や すために、冷凍室１０と冷蔵室１１との内部に第１および第２のヒートパイプ３ １，３２が配設され、これらのヒートパイプ３１，３２の上端部側（凝縮部３１ ａ，３２ａ）が冷熱蓄熱材３０内に配設され、かつ第１ヒートパイプ３１の下端 部側（蒸発部３１ｂ）が冷凍室１０内に、また第２ヒートパイプ３２の下端部側 （蒸発部３２ｂ）が冷蔵室１１内に、それぞれ配設されている。

【００１７】 なお、第１および第２のヒートパイプ３１，３２の各凝縮部３１ａ，３２ａの 上端は水平に曲げられて冷熱蓄熱材３０内に充分に挿入されているとともに、第 １および第２のヒートパイプ３１，３２により冷凍室１０および冷蔵室１１を所 定温度に冷却するために、ヒートパイプの本数や凝縮部３１ａ，３２ａおよび蒸 発部３１ｂ，３２ｂの伝熱面積（フィンを使用する場合を含む）などは適正値に 定められている。

【００１８】 さらにこの第１および第２のヒートパイプ３１，３２の内部には、フロンなど の作動流体の他に少量の非凝縮性ガスＧが封入されており、凝縮部３１ａ，３２ ａにおいて作動流体の凝縮が生じる領域を自己制御する可変コンダクタンス型の ヒートパイプ（ＶＣＨＰ）となっている。

【００１９】 以下、この冷蔵庫１の作用を説明する。冷凍室１０や冷蔵室１１への入熱の少 ない深夜、安価な深夜電力を利用して冷凍機２０（圧縮機２１や凝縮器２２のフ ァン２２a 等）を作動させ、蒸発器２４により冷熱蓄熱材３０に冷却エネルギー を蓄熱する（液状から固体状に変化させることにより凝固熱を奪う）。そして冷 熱蓄熱材３０のすべてが凝固することにより、冷熱の蓄熱は完了し、冷凍機２０ の作動が停止される。

【００２０】 この場合、冷熱蓄熱材３０により第１ヒートパイプ３１を介して冷凍室１０内 が冷却され、第２ヒートパイプ３２を介して冷蔵室１１が冷却されるが、冷凍室 １０や冷蔵室１１への入熱は深夜のため僅かであり、第１および第２のヒートパ イプ３１，３２による冷凍室１０や冷蔵室１１の冷却量は僅かでよいため、冷熱 蓄熱材３０は冷凍機２０により充分冷却されることとなる。また第１および第２ のヒートパイプ３１，３２は可変コンダクタンス型であるため、冷凍室１０や冷 蔵室１１の冷却量が少なければ、図２に示すように、その凝縮部３１ａ，３２ａ に広く非凝縮性ガスＧが充満は、これが作動流体の凝縮領域を狭くするので、ヒ ートパイプとしての熱輸送能力が低下し、この第１および第２のヒートパイプ３ １，３２により冷凍室１０や冷蔵室１１が過剰に冷却されることがない。

【００２１】 一方、電力単価の高い昼間や深夜以外の夜間には、冷凍室１０や冷蔵室１１の 扉１０ａ，１１ａが頻繁に開閉され、物品（冷凍品や冷蔵品）の出し入れが行わ れるため、冷凍室１０や冷蔵室１１への入熱が多くなるが、この場合、電力単価 の安い深夜に冷凍機２０を作動させて充分に冷した冷熱蓄熱材３０により、第１ および第２のヒートパイプ３１，３２を介して冷凍室１０や冷蔵室１１を冷却で きる。

【００２２】 したがって電力単価の高い昼間などに冷凍機２０を作動させる時間が減少し、 例えば冷熱蓄熱材３０のみで冷凍室１０や冷蔵室１１を冷却できる場合は昼間等 の冷凍機２０の作動時間をゼロにすることができ、運転コストの低減を図ること ができる。またの場合、深夜電力を利用する分だけ、電力需要の時間的偏りを減 少させることができる。

【００２３】 なおこの場合、第１および第２のヒートパイプ３１，３２はその凝縮部３１ａ ，３２ａに集まっている非凝縮性ガスＧが作動流体の多量の蒸気により加圧され て凝縮部３１ａ，３２ａの端部に集められるため、凝縮部３１ａ，３２ａにおけ る作動流体の充分な凝縮が可能となり、ヒートパイプとしての熱輸送量が増大す る。またこの場合の冷凍機２０の圧縮機２１等は冷熱蓄熱材３０がすべて溶解し 、その温度が上昇して第１および第２のヒートパイプ３１，３２により冷凍室１ ０や冷蔵室１１の温度を所定値に維持できなくなった場合に作動するように制御 される。

【００２４】 つぎにこの考案の第２の実施例を図３に基づいて説明する。なお、第１実施例 で述べた部材と同一の部材には、図に同一の符号を付してその説明を省略する。 この実施例の冷蔵庫１では冷凍室１０内に深夜電力を利用して冷熱を蓄熱できる 例津蓄熱材３０を配設し、第１ヒートパイプ３３により冷熱蓄熱材３０および冷 凍室１０を冷却するとともに、第２ヒートパイプ３４により冷蔵室１１を冷却す るように構成されている。

【００２５】 すなわち第１ヒートパイプ３３の中間部３３ａを冷熱蓄熱材３０内に配設し、 冷熱蓄熱材３０から突き出ている水平上端部３３ｂ（この部分が深夜電力利用時 の凝縮部となる）に冷凍機２０の蒸発部２４を取付け、冷熱蓄熱材３０から突き 出ている下端部３３ｃを冷凍室１０内に突き出させる。第２ヒートパイプ３４は 可変コンダクタンス型のものであり、第１実施例の場合と同様に上端部が冷熱蓄 熱材３０内に、下端部が冷蔵室１１内にそれぞれ配設されている。

【００２６】 そして電力単価の安い深夜に冷凍機２０を作動させ、蒸発器２４により第１ヒ ートパイプ３３の水平上端部３３ｂを冷却し、このことによりその中間部３３ａ を介して冷熱蓄熱材３０を冷却し、冷熱蓄熱材３０に冷熱を蓄えるとともに、そ の下端部３３ｃにより冷凍室１０を冷却する。一方、電力単価の高い昼間等には 冷熱蓄熱材３０内のヒートパイプ３３の中間部３３ａを凝縮部として、このヒー トパイプ３３により冷凍室１０内を冷却する。なお、第２ヒートパイプ３４の作 用は第１実施例の第２ヒートパイプ３２の作用と同一であるため、その説明は省 略する。したがってこの実施例でも第１実施例と同様な効果を得ることができる 。

【００２７】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなようにこの考案によれば、電力単価が相対的に安い深 夜電力を利用して冷熱蓄熱材に冷熱を蓄え、その冷熱蓄熱材を介して昼間等にヒ ートパイプにより冷凍室や冷蔵室を冷却するように構成したため、昼間等の電力 消費が減少して運転コストの低廉化を図ることができ、また電力需要の偏りを減 少して発電設備のピーク負荷の減少に資することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の第１実施例を示す概略的な断面図で
ある。

【図２】図１の実施例における第１および第２のヒート
パイプの上部詳細図である。

【図３】この考案の第２実施例を示す概略的な断面図で
ある。

【図４】従来の一般的な家庭用冷蔵庫の概略的な断面図
である。

【符号の説明】

１０ 冷凍室 １１ 冷蔵室 ２０ 冷凍機 ３０ 冷熱蓄熱材 ３１ 第１ヒートパイプ ３２ 第２ヒートパイプ

フロントページの続き (72)考案者 千葉 隆 北海道千歳市泉沢1007番地151 株式会社 北海道フジクラ内 (72)考案者 石井 慎二 北海道千歳市泉沢1007番地151 株式会社 北海道フジクラ内 (72)考案者 杉原 伸一 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 伊藤 雅彦 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 斎藤 祐士 東京都江東区木場一丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍室および冷蔵室を冷凍機によって冷
   却する深夜電力利用型の冷蔵庫において、冷凍機により
   冷却される冷熱の蓄熱可能な冷熱蓄熱材と、その冷熱蓄
   熱材と冷凍室との間もしくは冷熱蓄熱材と冷蔵室との間
   に配設されかつ冷熱蓄熱材を介して冷凍室もしくは冷蔵
   室を冷却するヒートパイプとを有することを特徴とする
   深夜電力利用型の冷蔵庫。
2. 【請求項２】 前記ヒートパイプが、作動流体と共に少
   量の非凝縮性ガスを封入した可変コンダクタンス型のヒ
   ートパイプであることを特徴とする請求項１記載の深夜
   電力利用型の冷蔵庫。