(57)【要約】【課題】消費電力量を低減しつつ、品質課題を低減した省エネ性と信頼性が高い冷蔵庫を提供することを目的とする。【解決手段】冷蔵庫７背部に、冷媒管１と、冷媒管１に設けた複数のフィン２からなる冷却器３と、液冷媒を貯蔵し、冷媒管に接続されたアキュームレータ４と、冷却器３の下方に除霜ヒータ１１１と、を備えた除霜装置において、アキュームレータ４は冷却器３の下部に位置する冷媒管１との間に位置する出口配管５に接続され、出口配管５は鉛直上方向に延在して冷却器３よりも上方にアキュームレータ４を配置し、少なくともフィン２の表面はアクリル系樹脂で覆われていることを特徴とする除霜装置。【選択図】図２
2020133933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
庫内背部に設けられ、冷媒管と前記冷媒管に設けた複数のフィンからなる冷却器と、
前記冷却器下部に位置する前記冷媒管と連通し前記冷却器より鉛直上方向に延在して設けた出口配管と、
前記冷媒管に接続され、液冷媒を貯蔵するアキュームレータと、
前記冷却器の下方に設けた除霜ヒータと、を備えた除霜装置において、
前記アキュームレータは、前記出口配管に接続されることで前記冷却器よりも上方に配置され、少なくとも前記フィンの表面は皮膜で覆われていることを特徴とする除霜装置。
【請求項２】
皮膜は、親水性皮膜および滑水性皮膜であることを特徴とする請求項１に記載の除霜装置。
【請求項３】
皮膜は、撥水性皮膜および滑水性皮膜であることを特徴とする請求項１に記載の除霜装置。
【請求項４】
皮膜は、親水性皮膜および滑水性皮膜および撥水性皮膜のいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載の除霜装置。
【請求項５】
冷却器とアキュームレータとを接合した出口配管は、冷却器の両端いずれか一方に設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の除霜装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の除霜装置を備えた冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器の除霜効率を向上させる除霜装置およびこれを備えた冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の除霜装置およびこれを備えた冷蔵庫は、蛇行状に折曲され複数の段数を有する冷媒管と、冷媒管に直交状に装着されて空気流路が形成されるよう所定の間隔で多数平行に並べられるフィンにより構成された冷却器と、冷却器より上方に設けられ冷媒管に接続されたアキュームレータと、冷却器の下方に設けられガラス管ヒータ等で構成した除霜手段（以下、除霜ヒータと称す）とが配置されており、この冷却器と、アキュームレータと、圧縮機と、凝縮器と、減圧手段を環状に接続して構成した冷却サイクルの運転により低温となった冷却器と熱交換して冷気を生成している。
【０００３】
このような除霜装置およびこれを備えた冷蔵庫では、一般に湿度を含んだ空気が冷却器と熱交換することにより低温になり、露点温度以下まで低下すると冷却器表面に凝縮液滴として発生する。
【０００４】
特に冷蔵庫では、冷媒温度が０℃以下であり、凝縮液滴が凍結して霜を形成するため、熱交換面積が減少し、冷却性能が低下する。そのため、除霜ヒータをあらかじめ設定した時間ごとに通電して、その熱により、冷却運転中に冷却器に付着した霜を融解させて除霜し、冷却性能の低下を抑制しているが、除霜運転を実施してフィン等に付着した霜を融かした後であっても、フィン等の表面には融解水が残留するため、その融解水が冷却運転再開後に再冷却されて凍結して熱交換面積が減少し、冷却性能が低下する。
【０００５】
さらに、残留した融解水は冷却運転時と除霜運転ごとに凍結と融解を繰り返すため、不要な電力を消費することになり、その結果として冷蔵庫の消費電力量が増加することになる。
【０００６】
そのため、アルコキシシラン構造を有する化合物と、第一級または第二級アミン等により構成された塗料を冷却器のフィン表面に形成し、親水性を高めたことにより、排水性能を高めたものが見られる（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
図３は、前記特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の断面図を示すものである。
【０００８】
図３に示すように、冷蔵庫１０１は、横仕切り１０２により上下に分割された冷蔵室１０３と冷凍室１０４と、冷蔵室後方に設けたダクト１０５と、冷凍室背面に設け、縦仕切り１０６により冷却器室１０７と戻り風路１０８とに左右に分割された冷却室１０９と、圧縮機（図示せず）、凝縮器（図示せず）、減圧手段（図示せず）と共に構成された冷棟サイクル（図示せず）の一部であり、冷却器室１０７に設けた冷却器１１０と、冷却器１１０の下方に設けた除霜ヒータ１１１と、冷却器室１０７と冷蔵室１０３とを連通する吐出口１１２と冷蔵室１０３と戻り風路１０８とを連通する吸込口１１３とを備える。
【０００９】
冷却器１１０は蛇行状に折曲され複数の段数を有する冷媒管１１４と、冷媒管１１４に直交状に装着された多数のフィン１１５から構成され、フィン１１５は、アルコキシシラン構造と、第一級または第二級アミン等により構成された親水性塗料に浸漬、またはロールコーター等による塗装後、乾燥させ、表面の親水特性を高めた皮膜を有している。
【００１０】
また、冷却器１１０の上方には、冷媒管１１４に接続されたアキュームレータ１１６を備える。冷却器１１０の前面は冷凍室カバー１１７で覆われており、冷凍室カバー１１７の上部には冷却ファン１１８を備える。また、冷蔵庫１０１は、冷蔵室１０３の前面に設けた冷蔵室扉１１９と、冷凍室１０４の前面に設けた冷凍室扉１２０とを備える。
【００１１】
冷蔵庫１０１を冷却中、圧縮機と、凝縮器と、減圧手段と、冷却器１１０と、アキュームレータ１１６とを環状に接続して構成した冷凍サイクルの運転により低温となった冷却器１１０およびアキュームレータ１１６と熱交換して低温となった冷気が、冷却ファン１１８により冷蔵室１０３と冷凍室１０４へと供給される。
【００１２】
冷蔵室１０３へは吐出口１１２からダクト１０５を流れて供給され、冷蔵室１０３を冷却した後、吸込口１１３から戻り風路１０８を流れて冷却器室１０７の側面下側から吸い込まれる。また、冷凍室１０４へは冷凍室カバー１１７上部を流れて冷凍室１０４へ供給され、冷凍室１０４を冷却した後、冷凍室カバー１１７下部に設けたスリットを通過して冷却器室１０７へ吸い込まれる。
【００１３】
吸い込まれた空気は再度冷却器１１０およびアキュームレータ１１６と熱交換して冷却され、冷蔵室１０３および冷凍室１０４へと供給される。
【００１４】
このとき冷媒管１１４では、低温低圧となった液冷媒が通過しており、この冷媒は、戻り風路１０８を流れて冷却器室１０７の側面下側から吸い込まれた比較的高温な空気や、冷凍室カバー１１７下部に設けたスリットを通過して冷却器室１０７へ吸い込まれた冷却器１１０よりも高温な空気と、冷媒管１１４およびフィン１１５を介して熱交換される。
【００１５】
熱交換の際には、低温低圧となった液冷媒は周囲から熱を吸収して蒸発し、周囲を通過する空気は熱を放出して低温となる。蒸発しきれなかった液冷媒は、アキュームレータ１１６で貯蔵されるが、アキュームレータ１１６でも、冷却器１１０と同様に、空気と熱交換し、冷媒の蒸発が発生するため、アキュームレータ１１６も冷却器１１０と同程度に低温に保たれる。
【００１６】
冷蔵室１０３および冷凍室１０４の空気は、冷蔵室扉１１９や冷凍室扉１２０の開閉時やそれぞれの部屋と扉の隙間をシールするガスケット（図示せず）の隙間から外気の湿度が侵入するため、比較的高湿となる。この高湿な空気を戻り風路１０８およびスリットから吸い込むため、低温である冷却器１１０およびアキュームレータ１１６と熱交換することで冷却器１１０およびアキュームレータ１１６に霜が付着する。
【００１７】
冷却開始後は冷却器１１０下部を中心に着霜していくが、時間の経過と共に冷却器１１０上部およびアキュームレータ１１６へも着霜していく。冷却器１１０およびアキュームレータ１１６に霜が付着すると、冷却器１１０およびアキュームレータ１１６と空気との熱交換面積が減少して冷却能力が低下するため、冷却器１１０下方に設けた除霜ヒータ１１１をあらかじめ設定した時間毎に通電することにより冷却器１１０およびアキュームレータ１１６に付着した霜を融解する。
【００１８】
その際に発生した熱により、冷却器１１０下部に付着した霜が最初に外表面から暖められる。外表面を暖めることにより発生した融解水は、微細構造である霜の根元側（フィン側）へ向かって毛細管現象により浸透していき、霜全体が均一な含水状態となる。
【００１９】
含水状態となった霜は、冷却器室１０７内を上昇する暖気により外表面から暖められるため、冷却器１１０に付着した霜は、徐々に融解水へと変化していく。冷却器１１０下部に付着した霜が融解した後に、さらに加熱を続けると、冷却器１１０下部の冷媒管１１４内の液冷媒が蒸発する。
【００２０】
蒸発した冷媒は、冷媒管１１４内を通過して上方に移動するが、冷却器１１０中部にはまだ霜が付着しているため、蒸発した冷媒と、冷却器１１０中部の霜とが冷媒管１１４およびフィン１１５を介して熱交換する。熱交換の際には、蒸発した冷媒は霜に熱を放出して、液冷媒に凝縮し、冷却器１１０下部へと移動する。
【００２１】
また、霜は熱を吸収して融解される。つまり、除霜運転時には、輻射や対流といった外側からの加熱と、冷媒が蒸発・凝縮を繰り返して熱を上部に輸送するサーモサイフォン効果の２つの作用により、除霜ヒータ１１１から発生した熱が冷却器１１０上部に伝達していき、冷却器１１０およびアキュームレータ１１６に付着した霜は熱せられ融解していく。
【００２２】
通常９０℃前後の接触角を有するアルミ製のフィン表面では、融解水は複数の水滴に分離した状態で存在するため、融解水の自重が小さく、完全に融解した後もフィン表面に留まるが、フィン１１５は親水性皮膜を有しているため、皮膜で覆われていない場合と比べて融解水滴とフィン１１５との接触面積が大きくなる。そのため、フィン１１５の表面上で隣接する融解水滴同士が接触して、融解水が１つの大きな塊となって、自重が大きくなり、落下しやすくなることによって、除霜運転時の排水性能を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２０１６−２２２７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、前記特許文献１の構成では、冷却器１１０の下方に除霜ヒータを配置しているため、上方に設けたアキュームレータ１１６の表面に付着した霜を完全に融解するまでに時間がかかり、冷却器１１０下部を余分に暖める必要がある。さらに、フィン１１５には排水特性を高める親水性皮膜を有しているため、フィン１１５に付着した霜は融解しているにも関わらず、アキュームレータ１１６には霜が残存する霜残りが発生しやすく、たびたび品質課題を引き起こすという課題を有していた。
【００２５】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、除霜運転時のフィン１１５の排水特性は維持しつつ、アキュームレータの加熱を促進し、冷蔵庫の消費電力量低減と品質課題低減の両立を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の除霜装置は、庫内背部に設けられ、冷媒管と前記冷媒管に設けた複数のフィンからなる冷却器と、前記冷却器下部に位置する前記冷媒管と連通し前記冷却器より鉛直上方向に延在して設けた出口配管と、前記冷媒管に接続され、液冷媒を貯蔵するアキュームレータと、前記冷却器の下方に設けた除霜ヒータと、を備えた除霜装置において、前記アキュームレータは、前記出口配管に接続されることで前記冷却器よりも上方に配置され、少なくとも前記フィンの表面は皮膜で覆われている構成としたものである。
【００２７】
これによって、冷却器下部の冷媒管で蒸発した冷媒が出口配管を通過してアキュームレータに到達するため、フィンに設けた皮膜の特性を維持しつつ、除霜運転時にアキュームレータに付着した霜を短時間で融解することが可能となり、均一に加熱することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の熱交換器およびそれを備えた冷蔵庫は、上記構成により、除霜運転時にアキュームレータに付着した霜を短時間で融解することが可能となり、均一に加熱することができる。これにより、フィンに設けた皮膜の特性を維持して消費電力量を低減しつつ、品質課題を低減した省エネ性と信頼性が高い冷蔵庫を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の中央断面図
【図２】同、冷蔵庫の図１におけるＡ−Ａ断面正面図
【図３】従来の冷蔵庫の断面正面図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
第１の発明は、庫内背部に設けられ、冷媒管と前記冷媒管に設けた複数のフィンからなる冷却器と、前記冷却器下部に位置する前記冷媒管と連通し前記冷却器より鉛直上方向に延在して設けた出口配管と、前記冷媒管に接続され、液冷媒を貯蔵するアキュームレータと、前記冷却器の下方に設けた除霜ヒータと、を備えた除霜装置において、前記アキュームレータは、前記出口配管に接続されることで前記冷却器よりも上方に配置され、少なくとも前記フィンの表面は皮膜で覆われている構成とすることにより、冷却器下部の冷媒管で蒸発した冷媒が出口配管を通過してアキュームレータに到達するため、フィンに設けた皮膜の特性を維持しつつ、除霜運転時にアキュームレータに付着した霜を短時間で融解することが可能となり、均一に加熱することができるので、省エネ性と信頼性の高い冷蔵庫を提供できる。
【００３１】
第２の発明は、特に、第１の発明の皮膜を、親水性皮膜および滑水性皮膜で構成することにより、親水特性により融解水とフィンとの接触面積が大きくなり融解水の自重が増加すると同時に、滑水特性により融解水が滑落しやすくなるため、除霜運転時の排水特性を高めることが可能となり、より省エネ性の高い冷蔵庫を提供することができる。
【００３２】
第３の発明は、特に、第１の発明の皮膜を、撥水性皮膜および滑水性皮膜で構成することにより、撥水特性により融解水とフィンとの接触面積が小さく、融解水とフィンの付着力が低下すると同時に、滑水特性により融解水が滑落しやすくなるため、除霜運転時の排水特性を高めることが可能となり、より省エネ性の高い冷蔵庫を提供することができる。
【００３３】
第４の発明は、特に、第１の発明の皮膜を、親水性皮膜および滑水性皮膜および撥水性皮膜のいずれか一方で構成することにより、親水性皮膜では、融解水とフィンとの接触面積が大きくなり、隣接する融解水と接触して融解水の自重が増加することで融解水が滑落しやすくなり、滑水性皮膜では、滑水特性により融解水が滑落しやすくなり、撥水性皮膜では、融解水とフィンとの接触面積が小さく、融解水とフィンの付着力が低下することで融解水が滑落しやすくなるため、皮膜を汎用材料で構成することが可能となり、より安価に省エネ性と信頼性の高い冷蔵庫を提供できる。
【００３４】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の冷却器とアキュームレータとを接合した出口配管を、冷却器の両端いずれか一方に設けた構成とすることにより、冷却運転時に出口配管が冷却風路外に位置し、風路抵抗を低減することができるため、冷却能力を大きくすることが可能となり、より省エネ性の高い冷蔵庫を提供できる。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、従来技術と本発明の実施の形態において同じ構成部分に対しては、従来技術で用いた符号を本発明の実施の形態に同じ符号を付与している。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の中央断面図である。図２は、同、冷蔵庫のＡ−Ａ断面正面図である。図１および図２において、蛇行状に折曲され複数の段数を有する冷媒管１と、冷媒管１に直交状に装着されて空気流路が形成されるよう所定の間隔で多数平行に並べられるフィン２により構成された冷却器３と、アキュームレータ４は圧縮機、凝縮器、減圧手段と共に構成された冷棟サイクルの一部であり、冷却器室１０７に設けている。
【００３７】
アキュームレータ４は、冷却器３の下部に位置する冷媒管１との間で、冷却器３の右側に位置した出口配管５に接続され、出口配管５は鉛直上方向に延在して冷却器３よりも上方にアキュームレータ４を配置している。さらにフィン２は、表面を皮膜６で覆われ、例えばアクリル系樹脂で構成された親水性皮膜により表面を覆われている。
【００３８】
以上のように構成された除霜装置およびこれを備えた冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。
【００３９】
冷蔵庫７を冷却中、圧縮機と、凝縮器と、減圧手段と、冷却器３と、アキュームレータ４とを環状に接続して構成した冷凍サイクルの運転により低温となった冷却器３およびアキュームレータ４と熱交換して低温となった冷気が、冷却ファン１１８により冷蔵室１０３と冷凍室１０４へと供給される。
【００４０】
冷蔵室１０３へは吐出口１１２からダクト１０５を流れて供給され、冷蔵室１０３を冷却した後、吸込口１１３から戻り風路１０８を流れて冷却器室１０７の側面下側から吸い込まれる。
【００４１】
また、冷凍室１０４へは冷凍室カバー１１７上部を流れて冷凍室１０４へ供給され、冷凍室１０４を冷却した後、冷凍室カバー１１７下部に設けたスリットを通過して冷却器室１０７へ吸い込まれる。吸い込まれた空気は再度、冷却器３およびアキュームレータ４と熱交換して冷却され、冷蔵室１０３および冷凍室１０４へと供給される。
【００４２】
このとき冷媒管１では、低温低圧となった液冷媒が通過しており、この冷媒は、戻り風路１０８を流れて冷却器室１０７の側面下側から吸い込まれた比較的高温な空気や、冷凍室カバー１１７下部に設けたスリットを通過して冷却器室１０７へ吸い込まれた冷却器３よりも高温な空気と、冷媒管１およびフィン２を介して熱交換される。
【００４３】
熱交換の際には、低温低圧となった液冷媒は周囲から熱を吸収して蒸発し、周囲を通過する空気は熱を放出して低温となる。蒸発しきれなかった液冷媒は、アキュームレータ４で貯蔵されるが、アキュームレータ４でも、冷却器３と同様に、空気と熱交換し、冷媒の蒸発が発生するため、アキュームレータ４も冷却器３と同程度に低温に保たれる。
【００４４】
冷蔵室１０３および冷凍室１０４の空気は、冷蔵室扉１１９や冷凍室扉１２０の開閉時やそれぞれの部屋と扉の隙間をシールするガスケット（図示せず）の隙間から外気の湿度が侵入するため、比較的高湿となる。
【００４５】
この高湿な空気を戻り風路１０８およびスリットから吸い込むため、低温である冷却器３およびアキュームレータ４と熱交換することで冷却器３およびアキュームレータ４に霜が付着する。
【００４６】
冷却開始後は冷却器３下部を中心に着霜していくが、時間の経過と共に冷却器３上部およびアキュームレータ４へも着霜していく。冷却器３およびアキュームレータ４に霜が付着すると、冷却器３およびアキュームレータ４と空気との熱交換面積が減少して冷却能力が低下するため、冷却器３下方に設けた除霜ヒータ１１１をあらかじめ設定した時間毎に通電することにより冷却器３およびアキュームレータ４に付着した霜を融解する。
【００４７】
除霜ヒータ１１１の熱により発生した暖気は、冷却器室１０７内の空気と比べて高温であるため、冷却器室１０７内で自然対流が発生し、除霜ヒータ１１１近傍から冷却器室１０７内を温める。除霜ヒータ１１１の近傍である冷却器３下部に付着した霜が最初に外表面から暖められ、融解する。
【００４８】
冷却器３下部の霜が融解した後に冷却器３上部およびアキュームレータ４の霜を融解するために加熱を続けると、冷却器３下部の冷媒管１内の液冷媒が蒸発する。蒸発した冷媒は、冷媒管１内を通過して上方に移動するが、冷却器３中部にはまだ霜が付着しているため、蒸発した冷媒と、冷却器３中部の霜とが冷媒管１およびフィン２を介して熱交換する。
【００４９】
熱交換の際には、蒸発した冷媒は霜に熱を放出して、液冷媒に凝縮し、冷却器３下部へと移動する。また、霜は熱を吸収して融解される。このため、冷却器３上部およびアキュームレータ４に付着した霜の融解が始まるまでに時間がかかり、冷却器３下部および冷却器室１０７下部を無駄に加熱する。
【００５０】
本発明では、アキュームレータ４は、冷却器３の下部に位置する冷媒管１との間で、冷却器３の右側に位置した出口配管５に接続され、出口配管５は鉛直上方向に延在して冷却器３よりも上方にアキュームレータ４を配置している。さらにフィン２は、表面を皮膜６で覆われ、例えばアクリル系樹脂で構成された親水性皮膜により表面を覆われている。
【００５１】
これにより、除霜ヒータ１１１の熱により発生した暖気が、冷却器３下部の冷媒管１内の液冷媒を蒸発させ、冷媒管１内を通過して上方に移動する際に、蒸発した冷媒の一部が出口配管５側へ移動し、出口配管５内を上方に移動する。
【００５２】
出口配管５内を上方に移動した冷媒は、出口配管表面に付着した霜と熱交換し、冷媒は霜に熱を放出して、液冷媒に凝縮し、冷却器３下部へと移動する。また、霜は熱を吸収して融解される。
【００５３】
冷却器３下部へと移動した液冷媒は、除霜ヒータ１１１の熱により発生した暖気により暖められ、上方へ移動する一連の現象が、霜が完全に融解されるまで繰り返される。
【００５４】
出口配管５は、冷媒管１と比べて短いため、短時間でアキュームレータ４まで蒸発した冷媒が到達することが可能となり、アキュームレータ４の霜を完全に融解するまでの時間を短縮することができる。そのため、フィン２を親水性皮膜で覆い、除霜運転時の排水性能を高めた状態であっても、アキュームレータ４に霜が残存する霜残りの状態を防ぐことができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態においては、フィン２に親水性皮膜を設けると同時に、冷却器３の下部に位置する冷媒管１との間で、冷却器３の右側に位置した出口配管５にアキュームレータ４を接続し、出口配管５は鉛直上方向に延在して冷却器３よりも上方にアキュームレータ４を配置していることにより、除霜運転時の排水性能を高めつつ、アキュームレータ４の霜残りを防ぐことができ、省エネ性と信頼性の高い冷蔵庫を提供することができる。
【００５６】
また、本実施の形態においては、フィン２に加えて、冷媒管１やアキュームレータ４に皮膜６を設けた場合でも同様の効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、除霜運転時の排水性を高めて、消費電力量を低減しつつ、アキュームレータの霜残りを防ぐことができるので、家庭用および業務用など様々な種類および大きさの間冷式の冷蔵庫に適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  冷媒管
２  フィン
３  冷却器
４  アキュームレータ
５  出口配管
６  皮膜
７  冷蔵庫
１１１  除霜ヒータ
【図１】
2020133933.tif 000003
【図２】
2020133933.tif 000004
【図３】
2020133933.tif 000005