專利名稱：冰箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有斯特林冷凍機(jī)及壓縮機(jī)的冰箱。
背景技術(shù)：
以往的冰箱采用使用壓縮機(jī)的冷凍循環(huán)。壓縮機(jī)用來使冷凍循環(huán)的工作冷媒凝縮，被凝縮的工作冷媒一邊由膨脹部減壓一邊膨脹并被傳送到蒸發(fā)器。蒸發(fā)器通過工作冷媒在內(nèi)部蒸發(fā)而變?yōu)榈蜏?。蒸發(fā)器配置在冰箱的內(nèi)部中，通過蒸發(fā)器使冰箱的內(nèi)部保持為低溫。在該工作冷媒中，使用代替冷媒(HFC冷媒)或氫化合物(HC冷媒)。
代替使用壓縮機(jī)的冷凍循環(huán)，提出了使用利用反斯特林循環(huán)的斯特林冷凍機(jī)的冰箱(例如特開2000-18748號公報)。此外，還提出了并用斯特林冷凍機(jī)與壓縮機(jī)的冰箱。
圖4表示具有斯特林冷凍機(jī)及壓縮機(jī)的冰箱中的、特開2000-337747號公報所公開的冰箱的概略剖視圖。該冰箱劃分為冷藏室21和冷凍室22，冷凍室22配置在上側(cè)，冷藏室21配置在下側(cè)。在冷藏室21的底部內(nèi)側(cè)配置有壓縮機(jī)11。被壓縮機(jī)11壓縮的冷媒通過第1循環(huán)回路5被送到熱交換器29。在從壓縮機(jī)11到熱交換器29之間進(jìn)行冷媒的冷卻及膨脹(未圖示)。到達(dá)了熱交換器29的冷媒在熱交換器29的內(nèi)部蒸發(fā)，并且通過其潛熱進(jìn)行熱交換器29的冷卻。在冷藏室蒸發(fā)器中蒸發(fā)的冷媒通過第1循環(huán)回路5返回壓縮機(jī)11而再次被壓縮。
在冷藏室21的內(nèi)側(cè)形成有用來使冷藏室21的空氣循環(huán)的冷藏室循環(huán)通路8。熱交換器29配置在冷藏室循環(huán)通路8的內(nèi)部中。此外，在冷藏室循環(huán)通路8的內(nèi)部中還配置有冷藏室冷卻風(fēng)扇23。通過冷藏室冷卻風(fēng)扇23驅(qū)動，在冷藏室循環(huán)通路8的內(nèi)部中產(chǎn)生空氣的流動。在圖4中，冷藏室21的空氣從冷藏室循環(huán)通路8的下側(cè)進(jìn)入，從形成于冷藏室循環(huán)通路8中的出口排放到冷藏室21中。冷藏室21內(nèi)部的空氣在通過冷藏室循環(huán)通路8時與熱交換器29接觸而被制冷。從冷藏室循環(huán)通路8出來的空氣變成被冷卻的溫度較低的空氣，通過該空氣的流動將保存在冷藏室21中的物品冷卻。
在冰箱的上部的內(nèi)側(cè)配置有斯特林冷凍機(jī)1。斯特林冷凍機(jī)1是通過活塞在缸內(nèi)部往復(fù)運(yùn)動而使工作介質(zhì)在壓縮空間與膨脹空間之間移動、來反復(fù)進(jìn)行壓縮及膨脹的裝置。作為工作介質(zhì)，填充著氦氣、氫氣或氮?dú)獾?。在壓縮空間中被壓縮的工作介質(zhì)為高溫，在高溫放熱部2中被外界的空氣冷卻。被冷卻的工作介質(zhì)被送到膨脹空間而膨脹。工作介質(zhì)通過在膨脹空間中膨脹而變?yōu)榈蜏?。通過變?yōu)榈蜏氐墓ぷ鹘橘|(zhì)將低溫吸熱部3冷卻。低溫吸熱部3的一部分露出到冷凍室22中而形成，冷凍室22被低溫吸熱部3冷卻。
在圖4所示的冰箱中，冷藏室循環(huán)通路8一直延伸到斯特林冷凍機(jī)1所配置的冰箱上部。此外，配置有用來將冷氣送到冰箱的上方的送風(fēng)風(fēng)扇25。該冰箱構(gòu)成為，通過送風(fēng)風(fēng)扇25驅(qū)動，可以將被熱交換器29冷卻的空氣的一部分送到斯特林冷凍機(jī)的高溫放熱部。高溫放熱部2被該低溫的空氣冷卻。冷卻了高溫放熱部2的空氣通過在冰箱背面形成的排氣口26排放到外面。
該冰箱由于具有通過斯特林冷凍機(jī)1冷卻的冷凍室22和通過熱交換器29冷卻的冷藏室21，所以可以將各個冷卻室分用途使用，可以得到使用便利性較好的冰箱。此外，通過被熱交換器29冷卻的冷藏室循環(huán)通路8的空氣可以將斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2冷卻，結(jié)果提高了斯特林冷凍機(jī)1的冷卻效率。
特許文獻(xiàn)1特開2000-19748號公報(第4-5頁，第1-6圖)特許文獻(xiàn)2特開2000-337747號公報(第3-4頁，第1-2圖)在僅使用通過壓縮機(jī)的冷凍循環(huán)的冰箱中，如果冷凍循環(huán)的溫度變?yōu)?30℃以下的極低溫域。則冷媒蒸汽的比容和壓縮比變大，冷凍能力下降得非常多。因而，難以應(yīng)用于進(jìn)行極低溫冷凍的冰箱。
僅具有斯特林冷凍機(jī)的冰箱對于極低溫域的冷凍也能夠?qū)?yīng)，但如果將-30℃以下的冷氣利用到0～5℃的冷藏室的冷卻中，則有冰箱整體的電力消耗增大的問題。此外，與通過壓縮機(jī)的冷凍循環(huán)的冰箱不同，難以將斯特林冷凍機(jī)的高溫放熱部的熱量直接利用于冰箱的門封部分的防結(jié)露及冷凝水處理中。雖然也可以使用熱管或二次冷媒循環(huán)泵等將斯特林冷凍機(jī)的高溫放熱部的熱量用于門封部分及冷凝接水盤的加熱，但由于熱交換的效率較差，所以系統(tǒng)COP(能量消耗效率Coefficient of Performance)降低。
另一方面，在特開2000-337747號公報的冰箱中，將在通過壓縮機(jī)的冷凍循環(huán)中產(chǎn)生的低溫空氣直接用于斯特林冷凍機(jī)的高溫放熱部的冷卻，提高了斯特林冷凍機(jī)的高溫放熱部的效率。但是，該冰箱由于空氣的傳熱系數(shù)低所以熱交換的效率較差，大量的冷氣被排放到環(huán)境中，有系統(tǒng)COP變差的問題。此外，由于是由通過壓縮機(jī)的冷凍循環(huán)的熱交換器將空氣制冷、由被制冷的空氣將斯特林冷凍機(jī)的高溫放熱部冷卻的，所以在斯特林冷凍機(jī)的高溫放熱部的溫度下降之前需要耗費(fèi)時間，有不適于冷凍室的速冷的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題點(diǎn)而做出的，其目的是提供一種能夠以低電力消耗進(jìn)行極低溫冷凍的冰箱。
基于本發(fā)明的冰箱，具有斯特林冷凍機(jī)，包括高溫放熱部及低溫吸熱部，將冷凍室冷卻；壓縮機(jī)，用來在具有冷藏室蒸發(fā)器的第1循環(huán)回路中使第1冷媒循環(huán)。高溫放熱部與第1循環(huán)回路接觸。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠有效地將斯特林冷凍機(jī)的高溫放熱部冷卻，能夠提供可以以低電力消耗進(jìn)行極低溫冷凍的冰箱。
在上述發(fā)明中優(yōu)選為，高溫放熱部與第1循環(huán)回路中的從冷藏室蒸發(fā)器向壓縮機(jī)返回的途中的配管接觸。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)使高溫放熱部與第1循環(huán)回路接觸。
在上述發(fā)明中優(yōu)選為，高溫放熱部與第1循環(huán)回路中的從冷藏室蒸發(fā)器向壓縮機(jī)返回的途中形成的放熱部冷卻用蒸發(fā)器接觸。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠增大高溫放熱部與第1循環(huán)回路的接觸面積，能夠更有效地將高溫放熱部冷卻。
在上述發(fā)明中優(yōu)選為，具有用來將冷藏室蒸發(fā)器的冷熱送到冷藏室中的冷藏室冷卻風(fēng)扇；具有檢測到冷凍室的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以上而停止冷藏室冷卻風(fēng)扇的控制機(jī)構(gòu)。通過采用該結(jié)構(gòu)，即使在冷凍室的溫度變得較高的情況下也能夠?qū)⒗鋬鍪宜倮洹?br> 在上述發(fā)明中優(yōu)選為，第1循環(huán)回路具有主回路和輔助回路；輔助回路具有輔助冷媒膨脹部、和比輔助冷媒膨脹部靠下游側(cè)形成的放熱部冷卻用蒸發(fā)器，入口與在主回路的從壓縮機(jī)朝向冷藏室蒸發(fā)器的配管中形成的分路機(jī)構(gòu)連接；高溫放熱部與放熱部冷卻用蒸發(fā)器接觸。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒌?冷媒的一部分用于冷卻高溫放熱部，能夠更有效地將高溫放熱部冷卻。
在上述發(fā)明中優(yōu)選為，作為分路機(jī)構(gòu)，配置有朝向冷藏室蒸發(fā)器的一側(cè)及朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器的一側(cè)可分別開閉的三通閥。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠容易地形成分路機(jī)構(gòu)。此外，可以根據(jù)需要將朝向冷藏室蒸發(fā)器的第1冷媒或朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器的第1冷媒截斷，來節(jié)省電力消耗。
在上述發(fā)明中優(yōu)選為，具有檢測到冷藏室的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而使三通閥的朝向冷藏室蒸發(fā)器的一側(cè)關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu)。通過采用該結(jié)構(gòu)，在不需要將冷藏室制冷時能夠?qū)⒊蚶洳厥艺舭l(fā)器的第1冷媒的流路截斷，來節(jié)省電力消耗。
在上述發(fā)明中優(yōu)選為，具有檢測到冷凍室的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而使三通閥的朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器的一側(cè)關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu)。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠在不需要冷凍室的冷卻時將朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器的第1冷媒的流路截斷，來節(jié)省電力消耗。
在上述發(fā)明中優(yōu)選為，具有檢測到冷凍室的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以上而使三通閥的朝向冷藏室蒸發(fā)器的一側(cè)關(guān)閉、并使朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器的一側(cè)打開的控制機(jī)構(gòu)。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠增大放熱部冷卻用蒸發(fā)器的冷卻能力，能夠?qū)⒗鋬鍪宜倮洹?br> 在上述發(fā)明中優(yōu)選為，具有用來將冷藏室蒸發(fā)器的冷熱送到冷藏室中的冷藏室冷卻風(fēng)扇；具有在三通閥的朝向冷藏室蒸發(fā)器的一側(cè)關(guān)閉的狀態(tài)下檢測冷藏室的濕度，使冷藏室冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的控制機(jī)構(gòu)。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠使附著在冷藏室蒸發(fā)器周圍的霜蒸發(fā)，能夠?qū)⒗洳厥业臐穸染S持為較高。
在上述發(fā)明中優(yōu)選為，具有檢測到冷藏室蒸發(fā)器的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而降低壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、并使斯特林冷凍機(jī)的輸出上升的控制機(jī)構(gòu)。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒏街诶洳厥艺舭l(fā)器周圍的霜除去，不再需要在冷藏室蒸發(fā)器周圍形成的除霜用加熱器。由此，裝置的結(jié)構(gòu)變得簡單，并且能夠節(jié)省電力消耗。
在上述發(fā)明中優(yōu)選為，具有對應(yīng)于外界溫度與冷藏室的溫度來控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制機(jī)構(gòu)。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠防止在包含壓縮機(jī)的多余的負(fù)荷的狀態(tài)下的運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠有利于電力消耗的節(jié)省。
根據(jù)本發(fā)明，能夠有效地將斯特林冷凍機(jī)的高溫放熱部冷卻，能夠提供可以進(jìn)行極低溫冷凍的低電力消耗的冰箱。
此外，即使斯特林冷凍機(jī)的低溫吸熱部處于極低溫狀態(tài)下也能夠得到較高的輸出，能夠提供可以長時間持續(xù)冷凍室的極低溫冷卻、及可進(jìn)行冷凍室的迅速冷凍的冰箱。


圖1是基于本發(fā)明的實施方式1的冰箱的冷卻回路的說明圖。
圖2是基于本發(fā)明的實施方式1的冰箱的概率剖視圖。
圖3是基于本發(fā)明的實施方式2的冰箱的冷卻回路的說明圖。
圖4是基于現(xiàn)有技術(shù)的冰箱的概率剖視圖。
附圖標(biāo)記的說明1斯特林冷凍機(jī)，2高溫放熱部，3低溫吸熱部，4冷凍室蒸發(fā)器，5第1循環(huán)回路，6第2循環(huán)回路，7a主回路，7b輔助回路，8冷藏室循環(huán)通路，9冷凍室循環(huán)通路，11壓縮機(jī)，12冷藏室蒸發(fā)器，13a冷媒膨脹部，13b輔助冷媒膨脹部，14冷凝處理用冷媒管，15防結(jié)露用冷媒管，16冷媒凝縮管，17第1循環(huán)螺旋部，18第2循環(huán)螺旋部，19放熱部冷卻用蒸發(fā)器，20三通閥，21冷藏室，22冷凍室，23冷藏室冷卻風(fēng)扇，24冷凍室冷卻風(fēng)扇，25送風(fēng)風(fēng)扇，26排氣口，27、28隔板，29熱交換器具體實施方式
參照圖1和圖2說明基于本發(fā)明的實施方式1的冰箱。
圖1是本實施方式的冰箱的冷卻回路的說明圖。該冰箱具有包括壓縮機(jī)11的冷凍循環(huán)和斯特林冷凍機(jī)1。冷凍回路包括第1循環(huán)回路5和第2循環(huán)回路6。在第1循環(huán)回路5的內(nèi)部中填充有作為第1冷媒的HC冷媒，在第2循環(huán)回路6的內(nèi)部中填充有作為第2冷媒的二氧化碳。
第1循環(huán)回路5形成為，第1冷媒被壓縮機(jī)11壓縮，如箭頭31所示那樣被送到冷藏室蒸發(fā)器12中后，如箭頭32所示那樣通過第1循環(huán)螺旋部17返回到壓縮機(jī)11。斯特林冷凍機(jī)1包括高溫放熱部2和低溫吸熱部3，在內(nèi)部中封入了氦氣、氮?dú)饣驓錃獾?。?循環(huán)回路6形成為，通過第2循環(huán)螺旋部18與低溫吸熱部3接觸，第2冷媒如箭頭33所示那樣被送到冷凍室蒸發(fā)器4中后，如箭頭34所示那樣返回第2循環(huán)螺旋部18。
在第1循環(huán)回路5的從壓縮機(jī)11的出口到冷藏室蒸發(fā)器12的入口之間，串聯(lián)配置有冷凝處理用冷媒管14、防結(jié)露用冷媒管15、冷媒凝縮管16、以及冷媒膨脹部13a。在冷媒膨脹部13a中使用毛細(xì)管(細(xì)管)型膨脹部或膨脹閥等。在冷藏室蒸發(fā)器12的出口與壓縮機(jī)11的入口之間形成有第1循環(huán)螺旋部17，該第1循環(huán)螺旋部17是由第1循環(huán)回路5的配管形成為螺旋狀的。第1循環(huán)螺旋部17形成為包圍并接觸斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2。第2循環(huán)回路6的第2循環(huán)螺旋部18在斯特林冷凍機(jī)1的低溫吸熱部3的周圍與低溫吸熱部3接觸地形成。
圖2表示本實施方式的冰箱的概略剖視圖。本實施方式的冰箱具有冷藏室21和冷凍室22，上側(cè)為冷藏室21、下側(cè)為冷凍室22。壓縮機(jī)11配置在冰箱的下部的內(nèi)側(cè)。斯特林冷凍機(jī)1配置在冰箱的上部的內(nèi)側(cè)。斯特林冷凍機(jī)1與冷藏室21分開配置。在冷凍室22的內(nèi)側(cè)配置有隔板28，形成冷凍室循環(huán)通路9。在冷凍室循環(huán)通路9的內(nèi)部配置有冷凍室蒸發(fā)器4和冷凍室冷卻風(fēng)扇24。在冷藏室21的內(nèi)側(cè)配置有隔板27，形成冷藏室循環(huán)通路8。此外，通過隔板27將冷藏室21上下分開。在冷藏室循環(huán)通路8的內(nèi)部中配置有冷藏室蒸發(fā)器12和冷藏室冷卻風(fēng)扇23。
與壓縮機(jī)11連接的第1循環(huán)回路5通過冰箱的底部，被導(dǎo)引到冰箱的前方。被導(dǎo)引到前方的第1循環(huán)回路5通過在冰箱側(cè)面形成的側(cè)板的內(nèi)側(cè)再次被導(dǎo)引到后方，與冷藏室蒸發(fā)器12的入口連接。冷凝處理用冷媒管(圖示省略)配置在冰箱的開口周緣部上。冷媒凝縮管(圖示省略)配置在冰箱的底部。防結(jié)露用冷媒管(圖示省略)配置在冰箱的開口周緣部上。冷媒凝縮管(圖示省略)蛇行狀地貼著側(cè)板的內(nèi)側(cè)配設(shè)。冷媒膨脹部(圖示省略)由毛細(xì)管構(gòu)成，配設(shè)在冷媒凝縮管與冷藏室蒸發(fā)器12之間。與冷藏室蒸發(fā)器12的出口連接的第1循環(huán)回路5形成為，經(jīng)由與配置在上方的斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2接觸的第1循環(huán)螺旋部17(參照圖1)而返回壓縮機(jī)11。
第2循環(huán)回路6在冰箱的后方形成。從與斯特林冷凍機(jī)1的低溫吸熱部3接觸的第2循環(huán)螺旋部18(參照圖1)引出的第2循環(huán)回路6與配設(shè)在冷凍室循環(huán)通路9中的冷凍室蒸發(fā)器4的入口連接。與冷凍室蒸發(fā)器4的出口連接的第2循環(huán)回路6與第2循環(huán)螺旋部18(參照圖1)的入口連接。
第1冷媒在從壓縮機(jī)11出來后，通過冷凝處理用冷媒管14、防結(jié)露用冷媒管15、以及冷媒凝縮管16，被送到冷媒膨脹部13a。被壓縮機(jī)11凝縮的第1冷媒的溫度上升，通過冷凝處理用冷媒管14、防結(jié)露用冷媒管15、及冷媒凝縮管16而被冷卻。冷凝處理用冷媒管14使冰箱的冷凝水蒸發(fā)，防結(jié)露用冷媒管15防止冰箱的門封及周緣部的結(jié)露。冷媒凝縮管16將第1冷媒的熱量經(jīng)由冰箱的側(cè)板排放到冰箱的外部。通過這些熱交換，在到達(dá)冷媒膨脹部13a之前將第1冷媒冷卻并凝縮。在本實施方式中，為了便于說明，將各個放熱管每個都形成直線狀并串聯(lián)連結(jié)，但各個放熱管也可以包括具有曲線狀部分的并列的回路而形成多個。
在第1循環(huán)回路5中流動而被冷卻的第1冷媒在冷媒膨脹部13a中一邊減壓一邊膨脹，以2相狀態(tài)被送到冷藏室蒸發(fā)器12中。冷藏室蒸發(fā)器12通過第1冷媒蒸發(fā)時的潛熱而變?yōu)榈蜏?。從冷藏室蒸發(fā)器12出來的第1冷媒如圖1中箭頭32所示，被送到第1循環(huán)螺旋部17。第1循環(huán)螺旋部17通過與斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2接觸，將高溫放熱部2冷卻。然后，返回到壓縮機(jī)11而再次被壓縮。
如果壓縮機(jī)11開始運(yùn)轉(zhuǎn)，則第1循環(huán)回路5的內(nèi)部的第1冷媒開始循環(huán)，并且冷藏室蒸發(fā)器12變?yōu)榈蜏亍Ｍㄟ^驅(qū)動冷藏室冷卻風(fēng)扇23，產(chǎn)生箭頭41、42、43所示的空氣流動。冷藏室21的空氣流入到冷藏室循環(huán)通路8的內(nèi)部中，被冷藏室蒸發(fā)器12冷卻，然后返回到冷藏室21中。在本實施方式中，冷藏室21被隔板27劃分為上下2段，所以在冷藏室21的內(nèi)部，如箭頭43所示那樣，產(chǎn)生從冷藏室21的上段朝向下段的空氣流動。這樣，被冷藏室蒸發(fā)器12冷卻的空氣在冷藏室21的內(nèi)部中循環(huán)，將冷藏室21的整個內(nèi)部冷卻。
另一方面，為了將冷凍室22冷卻而啟動斯特林冷凍機(jī)1。斯特林冷凍機(jī)1啟動后，高溫放熱部2的溫度上升并且低溫吸熱部3的溫度下降。在低溫吸熱部3的周圍形成的第2循環(huán)螺旋部18(參照圖1)被冷卻，內(nèi)部的第2冷媒被凝縮。第2冷媒朝向配置在下方的冷凍室蒸發(fā)器4下降。流入到冷凍室蒸發(fā)器4中的第2冷媒在冷凍室蒸發(fā)器4的內(nèi)部中蒸發(fā)，冷凍室蒸發(fā)器4變?yōu)榈蜏?。從冷凍室蒸發(fā)器4出來的第2冷媒在自然循環(huán)的作用下，朝向在鉛直方向上側(cè)形成的第2循環(huán)螺旋部18移動，再次被制冷、凝縮。這樣，第2冷媒一邊在第2循環(huán)回路6的內(nèi)部中循環(huán)一邊使冷凍室蒸發(fā)器4變?yōu)榈蜏亍?br> 通過驅(qū)動冷凍室冷卻風(fēng)扇24，在冷凍室循環(huán)通路9中如箭頭44所示那樣流入冷凍室的空氣。流入的空氣進(jìn)行與冷凍室蒸發(fā)器4的熱交換而變?yōu)榈蜏氐目諝?。然后，如箭頭45所示那樣被排放到冷凍室22的內(nèi)部中，冷凍室22的內(nèi)部被冷卻而能夠維持極低溫的狀態(tài)。
如果斯特林冷凍機(jī)1驅(qū)動，則高溫放熱部2的溫度上升。在本實施方式的冰箱中，高溫放熱部2與從第1循環(huán)回路5的冷藏室蒸發(fā)器12返回到壓縮機(jī)11的途中的配管接觸。通過采用該結(jié)構(gòu)，能夠通過第1循環(huán)回路5的冷熱將高溫放熱部2強(qiáng)制地冷卻，能夠迅速且有效地進(jìn)行熱交換。結(jié)果，可以降低斯特林冷凍機(jī)1的電力消耗，可以提高系統(tǒng)COP。此外，由于斯特林冷凍機(jī)的低溫吸熱部在極低溫的狀態(tài)下也能夠得到較高的輸出，所以能夠長時間地持續(xù)冷凍室的極低溫冷卻。
在本實施方式中，在高溫放熱部2與第1循環(huán)回路5的接觸部上形成了第1循環(huán)螺旋部17(參照圖1)，但并不特別限于該形式，只要第1循環(huán)回路5與高溫放熱部2以較大的面積接觸就可以。此外，也可以代替第1循環(huán)螺旋部17而形成蒸發(fā)器，使第1冷媒再次蒸發(fā)，通過其潛熱來將高溫放熱部2冷卻。即，也可以將放熱部冷卻用蒸發(fā)器形成為與高溫放熱部2的周圍接觸。通過形成蒸發(fā)器，能夠有效地進(jìn)行與高溫放熱部2的熱交換。此外，能夠擴(kuò)大與高溫放熱部2的接觸面積，能夠進(jìn)一步提高熱交換的效率。
在本實施方式中，在低溫吸熱部3與第2循環(huán)回路6的接觸部上形成了第2循環(huán)螺旋部18(參照圖1)，但并不特別限于該方式，只要能夠進(jìn)行低溫吸熱部3與第2循環(huán)回路6的熱交換就可以。例如，代替第2循環(huán)螺旋部18，可以形成凝縮器并與低溫吸熱部3密接。通過形成凝縮器，能夠有效地進(jìn)行與低溫吸熱部3的熱交換。此外，在第2循環(huán)回路中，也可以使用熱管或散熱器等熱傳遞機(jī)構(gòu)來代替配管或冷凍室蒸發(fā)器。
本實施方式的冰箱具有檢測到冷凍室22的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以上而停止冷藏室冷卻風(fēng)扇23的控制機(jī)構(gòu)。例如，假設(shè)因長時間開放冷凍室22的門等冷凍室22的溫度上升，產(chǎn)生要對冷凍室22進(jìn)行速冷的情況。在這種情況下，通過檢測冷凍室22的溫度而使冷藏室冷卻風(fēng)扇23停止，在冷藏室蒸發(fā)器12周圍的熱交換成為自然對流的熱交換，變得幾乎不進(jìn)行熱交換。結(jié)果，第1循環(huán)回路5整體的溫度下降，在第1循環(huán)螺旋部17中能夠更強(qiáng)力地將斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2冷卻。其結(jié)果，既可以提高低溫吸熱部3的冷卻能力，又可以對冷凍室21的內(nèi)部進(jìn)行速冷。
此外，本實施方式的冰箱具有檢測到冷藏室蒸發(fā)器12的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而降低壓縮機(jī)11的轉(zhuǎn)速、并且使斯特林冷凍機(jī)1的輸出上升的控制機(jī)構(gòu)。如果冷藏室蒸發(fā)器12的溫度下降過多，則會在冷藏室蒸發(fā)器12的周圍產(chǎn)生霜。此時，如果壓縮機(jī)11的轉(zhuǎn)速下降，則第1循環(huán)回路5的第1冷媒的溫度上升。因而，冷藏室蒸發(fā)器12的溫度也上升。此外，如果斯特林冷凍機(jī)1的輸出上升，則高溫放熱部2的溫度也上升，并且第1循環(huán)螺旋部17的溫度也上升。即，通過使斯特林冷凍機(jī)的輸出上升，能夠促進(jìn)提高第1冷媒的溫度。通過具有這樣的控制機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⒏街诶洳厥艺舭l(fā)器12周圍的霜除去。結(jié)果，不再需要安裝在冷藏室蒸發(fā)器12上的除霜用加熱器，裝置的結(jié)構(gòu)變得簡單，并且還能夠節(jié)省電力消耗。
此外，本實施方式的冰箱具有檢測外界溫度(冰箱周圍的環(huán)境氣體溫度)和冷藏室的溫度、對應(yīng)于外界溫度與冷藏室的溫度來控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的機(jī)構(gòu)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可有效地進(jìn)行冷卻，結(jié)果對電力消耗的節(jié)省有利。
在本實施方式中，在第1冷媒中使用HC冷媒、在第2冷媒中使用二氧化碳。通過使用這些冷媒，能夠不使用有可能破壞地球環(huán)境的氟隆，而提供基于本發(fā)明的冰箱。
參照圖3說明基于本發(fā)明的實施方式2的冰箱。圖3是本實施方式的冰箱的冷卻回路的說明圖。
具有與壓縮機(jī)11連接的冷藏室蒸發(fā)器12以及與斯特林冷凍機(jī)1連接的冷凍室蒸發(fā)器4，這與實施方式1的冰箱相同。對于壓縮機(jī)11、斯特林冷凍機(jī)1、冷藏室蒸發(fā)器12、以及冷凍室蒸發(fā)器4的位置，也與實施方式1同樣。
本實施方式的第1循環(huán)回路5包括主回路7a和輔助回路7b。主回路7a是在壓縮機(jī)11、冷凝處理用冷媒管14等放熱器、冷媒膨脹部13a、以及冷藏室蒸發(fā)器12中循環(huán)的回路。從冷藏室21出來的第1冷媒直接返回到壓縮機(jī)11中。輔助回路7b的入口與作為分路機(jī)構(gòu)的三通閥20連接，該三通閥20是在主回路7a的從壓縮機(jī)11朝向冷藏室蒸發(fā)器12的配管中形成的。輔助回路7b的入口與主回路7a的從冷藏室蒸發(fā)器12返回到壓縮機(jī)11的途中連接。輔助回路7b包括用來使主回路7a的第1冷媒一邊減壓一邊膨脹的輔助冷媒膨脹部13b、和與斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2接觸的放熱部冷卻用蒸發(fā)器19。放熱部冷卻用蒸發(fā)器19在輔助冷媒膨脹部13b的下游側(cè)形成。輔助回路7b配置在冰箱的背面。
作為分路機(jī)構(gòu)的三通閥20在冷媒凝縮管16與冷媒膨脹部13a之間形成。三通閥20使用朝向冷藏室蒸發(fā)器12一側(cè)、或朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器19一側(cè)可分別開閉的、具有4模式的三通閥。本實施方式的三通閥20使用僅能使各個方向成為全開或全閉狀態(tài)的閥，但也可以使用各個方向的開度可以調(diào)整的閥。
放熱部冷卻用蒸發(fā)器19形成為接觸并包圍高溫放熱部2。在斯特林冷凍機(jī)1的低溫吸熱部3的周圍，形成有包圍低溫吸熱部3地與低溫吸熱部3接觸的螺旋狀的第2循環(huán)螺旋部18。第2循環(huán)回路6與實施方式1同樣地形成為第2冷媒可以在第2循環(huán)螺旋部18與冷凍室蒸發(fā)器4之間循環(huán)。使用HC冷媒作為第1冷媒、使用二氧化碳作為第2冷媒，這也與實施方式1相同。
本實施方式的冰箱具有檢測到冷藏室21的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而將三通閥20的朝向冷藏室蒸發(fā)器12的一側(cè)關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu)。此外，還具有檢測到冷凍室22的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而將三通閥20的朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器19的一側(cè)關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu)。此外，還具有檢測到冷凍室22的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以上而將三通閥20的朝向冷藏室蒸發(fā)器12的一側(cè)關(guān)閉，將朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器19的一側(cè)打開的控制機(jī)構(gòu)。此外，還具有在朝向冷藏室蒸發(fā)器12的一側(cè)關(guān)閉的狀態(tài)下檢測冷藏室21的濕度，使冷藏室冷卻風(fēng)扇23旋轉(zhuǎn)的控制機(jī)構(gòu)。
對于其他結(jié)構(gòu)，由于與實施方式1相同，所以這里不重復(fù)說明。
被壓縮機(jī)11壓縮的第1冷媒如箭頭35所示，通過冷凝處理用冷媒管14等放熱器，在冷媒膨脹部13a中一邊減壓一邊膨脹，被送到冷藏室蒸發(fā)器12。第1冷媒在冷藏室蒸發(fā)器12中蒸發(fā)后，如箭頭36所示，返回壓縮機(jī)11而再次被壓縮。在冷藏室蒸發(fā)器12中進(jìn)行利用第1冷媒的潛熱的冷卻，這與實施方式1相同。第2循環(huán)回路6的作用及效果與實施方式1相同。
第1冷媒的一部分通過在冷媒凝縮管16與冷媒膨脹部13a之間形成的三通閥20而流入到輔助回路7b中。流入到輔助回路7b中的第1冷媒在輔助冷媒膨脹部13b中一邊減壓一邊膨脹，并被送到放熱部冷卻用蒸發(fā)器19中而蒸發(fā)。從放熱部冷卻用蒸發(fā)器19出來的第1冷媒與主回路7a合流，返回壓縮機(jī)11。
在輔助冷媒膨脹部13b中一邊減壓一邊膨脹的第1冷媒為2相狀態(tài)。該第1冷媒通過在放熱部冷卻用蒸發(fā)器19中蒸發(fā)而使放熱部冷卻用蒸發(fā)器19變?yōu)榈蜏?。通過放熱部冷卻用蒸發(fā)器19與斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2接觸，來將高溫放熱部2冷卻。通過采用該結(jié)構(gòu)，可以利用第1冷媒的一部分將斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2直接冷卻，能夠提高熱效率。由此，能夠提高系統(tǒng)COP。此外，即使斯特林冷凍機(jī)1的低溫吸熱部3處于極低溫狀態(tài)下也能夠得到較高的輸出，能夠長時間地持續(xù)冷凍室22的極低溫冷卻。
通過采用三通閥20作為分路機(jī)構(gòu)，能夠容易地形成分路機(jī)構(gòu)。此外，通過采用朝向冷藏室蒸發(fā)器12的一側(cè)或朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器19的一側(cè)可分別開閉的三通閥，能夠根據(jù)需要將朝向冷藏室蒸發(fā)器12或放熱部冷卻用蒸發(fā)器19的第1冷媒的流路截斷，對節(jié)省電力消耗有利。本實施方式的三通閥20配置在冷媒凝縮管16與冷媒膨脹部13a之間，但并不特別限于此方式，只要是冷媒膨脹部13a與壓縮機(jī)11之間的配管，可以配置在任一個部位。但是，第1冷媒優(yōu)選為在到達(dá)輔助冷媒膨脹部13b之前被放熱器充分冷卻，優(yōu)選地配置在冷媒凝縮管15等放熱器的下游側(cè)。
通過具有檢測到冷藏室21的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而將三通閥20的朝向冷藏室蒸發(fā)器12的一側(cè)關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu)，在不需要冷藏室的冷卻時能夠中斷冷藏室21的冷卻而降低壓縮機(jī)11的負(fù)荷，能夠有利于電力消耗的節(jié)省。并且同樣地，通過具有檢測到冷凍室22的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而將三通閥20的朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器19的一側(cè)關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu)，在不需要冷凍室22的冷卻時能夠中斷斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2的冷卻來降低壓縮機(jī)11的負(fù)荷，能夠有利于電力消耗的節(jié)省。
此外，本實施方式的冰箱具有在長時間開放冷凍室22的情況等冷凍室22的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以上的情況下將三通閥20的朝向冷藏室蒸發(fā)器12的一側(cè)關(guān)閉、而將朝向放熱部冷卻用蒸發(fā)器19的一側(cè)打開的控制機(jī)構(gòu)。通過具有該控制機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⒌?冷媒向冷藏室蒸發(fā)器12一側(cè)的流動中斷，能夠?qū)⒌?冷媒的冷卻能力都用于斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2的冷卻。由此，能夠以更低溫來冷卻斯特林冷凍機(jī)1的高溫放熱部2，能夠擴(kuò)大斯特林冷凍機(jī)1的低溫吸熱部3的冷卻能力。結(jié)果能夠?qū)⒗鋬鍪?2速冷。
此外，本實施方式的冰箱具有在三通閥20的朝向冷藏室蒸發(fā)器12的一側(cè)關(guān)閉的狀態(tài)下檢測冷藏室21的濕度，使冷藏室冷卻風(fēng)扇23旋轉(zhuǎn)的控制機(jī)構(gòu)。在不需要冷藏室21的冷卻時，通過使冷藏室冷卻風(fēng)扇23旋轉(zhuǎn)而使冷藏室蒸發(fā)器12的溫度上升，能夠使附著在冷藏室蒸發(fā)器12周圍的霜部分地蒸發(fā)而將冷藏室21加濕。
此外，在冷藏室蒸發(fā)器12的溫度將得過低而在周圍產(chǎn)生了霜的情況下，降低壓縮機(jī)11的轉(zhuǎn)速并提高斯特林冷凍機(jī)1的輸出，來進(jìn)行除霜，這與實施方式1相同。此外，具有檢測外界溫度與冷藏室21的溫度、對應(yīng)于外界溫度與冷藏室的溫度來控制壓縮機(jī)11的轉(zhuǎn)速的控制機(jī)構(gòu)，這也與實施方式1相同。
對于其他作用及效果，由于與實施方式1相同，所以這里不重復(fù)說明。
另外，這里公開的上述實施方式所有的特點(diǎn)都是例示而不是限制。本發(fā)明的范圍不是由上述說明而是由權(quán)利要求書表示，它包括在與權(quán)利要求書的范圍等同的意義及范圍內(nèi)的所有改變。
工業(yè)實用性本發(fā)明適用于具有斯特林冷凍機(jī)及壓縮機(jī)的冰箱。
權(quán)利要求
1.一種冰箱，具有斯特林冷凍機(jī)(1)，包括高溫放熱部(2)及低溫吸熱部(3)，將冷凍室(22)冷卻；壓縮機(jī)(11)，用來在具有冷藏室蒸發(fā)器(12)的第1循環(huán)回路(5)中使第1冷媒循環(huán)；上述高溫放熱部(2)與上述第1循環(huán)回路(5)接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的冰箱，上述高溫放熱部(2)與上述第1循環(huán)回路(5)中的從上述冷藏室蒸發(fā)器(12)向上述壓縮機(jī)(11)返回的途中的配管接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的冰箱，上述高溫放熱部(2)與上述第1循環(huán)回路(5)中的從上述冷藏室蒸發(fā)器(12)向上述壓縮機(jī)(11)返回的途中形成的放熱部冷卻用蒸發(fā)器接觸.
4.如權(quán)利要求1所述的冰箱，具有用來將上述冷藏室蒸發(fā)器(12)的冷熱送到冷藏室(21)中的冷藏室冷卻風(fēng)扇(23)；具有檢測到上述冷凍室(22)的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以上而停止上述冷藏室冷卻風(fēng)扇(23)的控制機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的冰箱，上述第1循環(huán)回路(5)具有主回路(7a)和輔助回路(7b)；上述輔助回路(7b)具有輔助冷媒膨脹部(13b)、和比上述輔助冷媒膨脹部(13b)靠下游側(cè)形成的放熱部冷卻用蒸發(fā)器(19)，入口與在上述主回路(7a)的從上述壓縮機(jī)(11)朝向上述冷藏室蒸發(fā)器(12)的配管中形成的分路機(jī)構(gòu)連接；上述高溫放熱部(2)與上述放熱部冷卻用蒸發(fā)器(19)接觸。
6.如權(quán)利要求5所述的冰箱，作為上述分路機(jī)構(gòu)，配置有朝向上述冷藏室蒸發(fā)器(12)的一側(cè)及朝向上述放熱部冷卻用蒸發(fā)器(19)的一側(cè)可分別開閉的三通閥(20)。
7.如權(quán)利要求6所述的冰箱，具有檢測到上述冷藏室(21)的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而使上述三通閥(20)的朝向上述冷藏室蒸發(fā)器(12)的一側(cè)關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求6所述的冰箱，具有檢測到上述冷凍室(22)的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而使上述三通閥(20)的朝向上述放熱部冷卻用蒸發(fā)器(19)的一側(cè)關(guān)閉的控制機(jī)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求6所述的冰箱，具有檢測到上述冷凍室(22)的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以上而使上述三通閥(20)的朝向上述冷藏室蒸發(fā)器(12)的一側(cè)關(guān)閉，使朝向上述放熱部冷卻用蒸發(fā)器(19)的一側(cè)打開的控制機(jī)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求6所述的冰箱，具有用來將上述冷藏室蒸發(fā)器(12)的冷熱送到冷藏室(21)中的冷藏室冷卻風(fēng)扇(23)；具有在上述三通閥(20)的朝向上述冷藏室蒸發(fā)器(12)的一側(cè)關(guān)閉的狀態(tài)下檢測上述冷藏室(21)的濕度，使上述冷藏室冷卻風(fēng)扇(23)旋轉(zhuǎn)的控制機(jī)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1所述的冰箱，具有檢測到上述冷藏室蒸發(fā)器(12)的溫度變?yōu)樵O(shè)定值以下而降低上述壓縮機(jī)(11)的轉(zhuǎn)速、并使上述斯特林冷凍機(jī)(1)的輸出上升的控制機(jī)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求1所述的冰箱，具有對應(yīng)于外界溫度與上述冷藏室(21)的溫度來控制上述壓縮機(jī)(11)的轉(zhuǎn)速的控制機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種冰箱，具有斯特林冷凍機(jī)(1)，包括高溫放熱部(2)及低溫吸熱部(3)，將冷凍室(22)冷卻；壓縮機(jī)(11)，用來在具有冷藏室蒸發(fā)器(12)的第1循環(huán)回路(5)中使第1冷媒循環(huán)。高溫放熱部(2)與形成在第1循環(huán)回路(5)中的第1循環(huán)螺旋部(17)接觸。
文檔編號F25D17/06GK1809720SQ20048001758
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
發(fā)明者張恒良, 增田雅昭 申請人:夏普株式會社