JPH0733094Y2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は冷蔵庫に関し、特にボルテックスチューブを用
いて圧縮空気を作動流体とした冷蔵庫に関するものであ
る。

従来の技術 従来、冷蔵庫としては、電力を動力源とし、フロンなど
の冷媒を使用した電気冷蔵庫が汎用されている。これ
は、モータで駆動されるコンプレッサにて冷媒を断熱圧
縮し、高温高圧の冷媒を熱交換器にて外気と熱交換して
冷却し、この冷媒を断熱膨張させて低温の冷媒ガスを
得、庫内雰囲気と熱交換するように構成されている。

一方、特公昭46−6473号公報や実公昭56−228号公報に
は、圧縮空気を作動流体とし、ボルテックスチューブ
（vortex tube、渦流管）によるエネルギー分離作用を
利用した冷蔵庫が開示されている。前記ボルテックスチ
ューブは、断面形状円形の管体内にその接線方向から圧
縮空気を導入して高エネルギーの渦流を形成すると、管
体内の外周部に高温高圧の空気流が、中心部に低温低圧
の空気流が形成されるため、これらの空気流を管体の両
端から分離して取り出すことにより、冷気または暖気が
得られるものである。

考案が解決しようとする課題 ところが、電気冷蔵庫ではフロンなどの冷媒を用いてい
るので、最近問題になっているフロン公害をもたらすと
いう問題があり、また低温の冷媒ガスと庫内雰囲気との
熱交換を行って庫内を冷却しているため冷却速度が遅
く、庫内に暖かい外気が侵入して温度が高くなると低温
に戻るのに時間がかかるという問題もあり、さらにモー
タにてコンプレッサを駆動しているので、防爆性が要求
される場所では使用できない等の問題もあった。

又、上記公報に開示されたボルテックスチューブを用い
た冷蔵庫においてはフロン公害等の問題はないが、内蔵
したモータ駆動のコンプレッサで圧縮空気を得ているた
め、防爆性に関して同様の問題がある。また、内蔵した
コンプレッサで圧縮空気を得るように構成しているた
め、庫内からの低温の排気を再度コンプレッサに吸入す
ることによって熱効率を高め、更に圧縮して高温となっ
た圧縮空気を外気と熱交換して冷却することにより熱効
率を高めることも開示されているが、コンプレッサを用
いない場合には、このような熱効率を向上する手段を適
用することはできない。

本考案は、上記従来の問題点に鑑み、フロン公害等の問
題を生じず、冷却速度が速く、かつ防爆性があり、さら
に熱効率の高い冷蔵庫を提供することを目的とするもの
である。

課題を解決するための手段 本考案は、上記問題点を解決するために、圧縮空気を作
動流体とし、ボルテックスチューブでエネルギー分離を
行い、その冷気を冷凍室および冷凍室を介して冷蔵室内
に送気するようにした冷蔵庫において、上記冷蔵室に隣
接する庫内に熱交換室を設け、この熱交換室内に、一端
部が圧縮空気源に接続し得る接続部が設けられるととも
に他端部がボルテックスチューブに接続された圧縮空気
管路の途中を配置し、かつこの熱交換室内に冷蔵室から
の排気を排気口を介して供給し得るようにしたことを特
徴とする。

作用 上記構成によれば、冷媒を使用しないのでフロン公害の
虞れがなく、またボルテックスチューブで発生した冷気
を庫内に送り込んで庫内の空気と置換する冷却方式であ
るため冷却速度が速く、さらに動力源として圧縮空気を
用いて電力を使用しないので防爆性が保持され、しかも
ボルテックスチューブに供給する前の圧縮空気を庫内か
らの冷たい排気にて熱交換しているので高い熱効率を得
ることができる。

実施例 以下、本考案の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図において、１は冷蔵庫で、上部に冷凍室２、下部
に冷蔵室３が形成され、これらの室の一側に熱交換室４
が形成されている。冷凍室２と冷蔵室３の間の隔壁５に
は通気孔６が、冷蔵室３の底部には熱交換室４の下端部
に連通する排気口７が、熱交換室４の上端部には大気中
への排出口８がそれぞれ形成されている。９は図示しな
い圧縮空気源との接続部、10は圧縮空気を供給されて冷
気を発生するボルテックスチューブである。このボルテ
ックスチューブ10は、発生した冷気を冷凍室２に送り込
み、暖気は大気中に放出するように配設されている。

圧縮空気源との接続部９からボルテックスチューブ10に
至る圧縮空気管路11には、流量計12、電磁弁13、熱交換
室４内の蛇管部14及びヘッダ15が設けられている。又、
冷凍室２と冷蔵室３には各々温度計16a、16bが設けら
れ、ヘッダ15には温度計17と圧力計18が設けられてい
る。また、冷蔵室３の下部には温度センサ19が配置さ
れ、その検出信号に基づいて前記電磁弁13を開閉制御す
るように構成されている。

以上の構成において、圧縮空気源から送られてきた圧縮
空気は接続部９から流量計12、電磁弁13を通過し、熱交
換室４内の蛇管部14に入る。熱交換室４内は冷蔵室３の
排気口７から排気された低温の冷気に満たされているた
め、ここで圧縮空気は熱交換して温度を下げられた後、
ボルテックスチューブ10の入口に向かって流れる。ボル
テックスチューブ10内に導入された圧縮空気は高エネル
ギーの渦流を形成し、エネルギー分離が行なわれ、発生
した冷気は冷凍室２内に噴射される。

このボルテックスチューブ10における入口空気、発生す
る冷気及び暖気に関する流量と温度の関係を式で示すと
次のようになる。

Gc＝ξGo Gh＝（１−ξ）Go To＝ξTc＋（１−ξ）Th ここで、 To:入口空気温度 Tc:冷気温度 Th:暖気温度 Go:入口空気量 Gc:冷気流量 Gh:暖気流量 ξ：流量分配比 前記冷凍室２の冷気は通気孔６から冷蔵室３内に流れ込
む。この冷蔵室３内の残留空気は底部の排気口７から熱
交換室４に流れ込む。上式から明らかなように、ボルテ
ックスチューブ10の入口空気温度Toを低くすれば、冷気
温度Tcも低下する。従って、熱交換室４で冷蔵室３内か
ら排出された冷気で圧縮空気を冷却した後ボルテックス
チューブ10に送り込み、その入口空気温度を低下させる
ことによって冷却能力が増大し、熱効率が向上する。

冷蔵室３内の温度は温度センサ19にて検出され、その検
出温度に応じて電磁弁13が開閉される。即ち、冷蔵室３
内の温度が設定値よりも高くなると電磁弁13が開き、圧
縮空気がボルテックスチューブ10に供給され、発生した
冷気が送り込まれ、設定値より低くなると圧縮空気の供
給が停止される。

第２図に冷凍室２及び冷蔵室３のドアを閉じたままで下
部に配置したアルミ容器が０℃となるように圧縮空気の
供給を制御した時の空気流量とその圧力、及び冷蔵室３
の各部と供給空気の温度の変化を示す。

又、比較のために、従来の電気冷蔵庫においてドアを閉
じたままで庫内温度が０℃になるように制御した時の電
流と庫内各部の温度の変化を第３図に示す。

第２図と第３図から、本考案の冷蔵庫によると電気冷蔵
庫に比較して格段に冷却速度が大きいことが明らかであ
る。

考案の効果 本考案の冷蔵庫によれば、以上のように冷媒を使用しな
いのでフロン公害の虞れがなく、また冷気を庫内に送り
込んで庫内の空気と置換する冷却方式であるため冷却速
度が速く、さらに動力源として圧縮空気を用いて電力を
使用しないので防爆性が保持され、しかもボルテックス
チューブに供給する前の圧縮空気を庫内からの冷たい排
気にて熱交換しているので高い熱効率を得ることができ
るという大なる効果を発揮する。さらに、圧縮空気管路
内の圧縮空気を冷蔵室からの排気により冷却するための
熱交換室を、冷蔵庫内に設けたので、例えば熱交換室
を、冷蔵庫とは別個に設けたものに比べて、その構成を
簡単にすることができとともに小型化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の概略構成を示す縦断正面
図、第２図（ａ）〜（ｃ）は同実施例における空気流
量、圧力及び庫内各部の温度変化のタイムチャート、第
３図（ａ）、（ｂ）は電気冷蔵庫における電流と庫内各
部の温度変化のタイムチャートである。 １…冷蔵庫、２…冷凍室、３…冷蔵室、４…熱交換室、
７…排気口、８…排出口、９…圧縮空気源との接続部、
10…ボルテックスチューブ、11…圧縮空気管路、14…蛇
管部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 加藤 剛 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−4860（ＪＰ，Ａ) 実公 昭56−228（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮空気を作動流体とし、ボルテックスチ
   ューブでエネルギー分離を行い、その冷気を冷凍室およ
   び冷凍室を介して冷蔵室内に送気するようにした冷蔵庫
   において、上記冷蔵室に隣接する庫内に熱交換室を設
   け、この熱交換室内に、一端部が圧縮空気源に接続し得
   る接続部が設けられるとともに他端部がボルテックスチ
   ューブに接続された圧縮空気管路の途中を配置し、かつ
   この熱交換室内に冷蔵室からの排気を排気口を介して供
   給し得るようにしたことを特徴とする冷蔵庫。