(57)【要約】【課題】除霜時間が短く除霜効率を高めることによって、電力損失の少ない冷却装置を提供する。【解決手段】冷却器２と、冷却器２を加熱するヒータ６からなる除霜装置５とを備え、前記除霜装置のヒータ６のヒータ線８ａ、８ｂは、その単位長さ当りの発熱量を異ならせた構成としてある。これによって、除霜装置の熱を着霜量バラつきに応じて効率よく冷却器へ供給することができ、除霜効率を高め、除霜時間を短縮し電力損失を低減できる。【選択図】図１
2015152254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の冷却フィンと前記冷却フィンを貫通する冷媒管とからなる冷却器と、前記冷却器を加熱するヒータからなる除霜装置とを備え、前記除霜装置のヒータは、その単位長さ当りの発熱量が異なる冷却装置。
【請求項２】
除霜装置のヒータの単位長さ当りの発熱量は、冷却器の各区間の着霜量に応じて設定した請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
除霜装置のヒータは、単位長さ当りの発熱量を大きく設定した区間のヒータ線の材料を鉄クロムアルミ合金とし、単位長さ当りの発熱量を小さく設定した区間のヒータ線の材料をニッケルクロム合金とした請求項１または２記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に物品貯蔵装置として代表される冷蔵庫には、冷却器が設けられており、この冷却器は除霜装置としてヒータを具備している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図５に基づき、従来の冷却器について説明する。図５は、特許文献１に記載された冷蔵庫の要部断面図である。
【０００４】
図５において、冷蔵庫１１３は、最下部に冷凍室１１４が配置され、冷凍室１１４の前面には、冷凍室扉１１５が設けられている。また、冷凍室１１４の上方に冷蔵室１１６が配置され、冷蔵室１１６の前面に冷蔵室扉１１７が設けられている。さらに、冷蔵庫本体の下部後方には、冷却器１１８と、冷却器１１８の下方に配置された除霜装置としてのガラス管ヒータ１１９と、冷却器１１８の上部に位置するファン１２０が設けられている。
【０００５】
以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作を説明する。
【０００６】
冷却器１１８内を流通する冷媒により冷却器１１８が冷却され、ファン１２０の作動により冷凍室１１４および冷蔵室１１６が冷却される。
【０００７】
ここで、冷却器１１８で熱交換される空気は、冷凍室扉１１５や冷蔵室扉１１６の開閉に伴って流入した高温外気や、冷凍室１１４あるいは冷蔵室１１６の保存食品に含まれる水分の蒸発等によって高湿化された空気であることから、低温である冷却器１１８には、前述の高湿空気に含まれる水分が霜となって着霜し、堆積する。
【０００８】
したがって、霜の堆積量が増加すると、冷却器１１８の表面と熱交換する空気との伝熱が阻害されると共に、通風抵抗となって風量が低下し、これに伴って熱通過率が低下し、冷却不足が発生する。
【０００９】
そこで、冷却不足となる前にガラス管ヒータ１１９に通電し、放射熱により冷却器１１７を暖め除霜するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−５５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の特許文献１に記載された構成では、ガラス管ヒータ１１９の発熱量が、その長手方向全長に亘ってほぼ均一であるため、冷却器に付着する霜がばらつくような場合は除霜するのに時間がかかっていた。すなわち、冷却器１１８はその着霜量がばらつく設計となっているものがあり、着霜量は一様ではない。換言すると、冷却器１１８は、着霜量が多く、除霜に多くの発熱量が必要な区間と、着霜量が少なく、少ない発熱量で除霜可能な区間を持つものがあり、このような冷却器の場合は、少ない発熱量で除霜可能な区間が除霜終了しているにもかかわらず、多くの発熱量が除霜に必要な区間が除霜終了するまで、ガラス管ヒータ１１９を通電する必要があって、除霜に時間がかかると
ともに、その分電力量の損失が発生するといった課題を有していた。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、除霜時間を短縮するとともに電力損失を低減することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記従来の課題を解決するために本発明は、冷却器を加熱する除霜装置のヒータの単位長さ当りの発熱量を異ならせた構成としてある。
【００１４】
これによって、除霜装置の熱を着霜量バラつきに応じて効率よく冷却器へ供給することができ、除霜効率を高め、除霜時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の冷却装置は、除霜装置の熱を効率よく冷却器へ供給して除霜効率を高めることができるので、除霜時間を短縮し電力損失を低減して省エネルギー化を促進できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における冷却装置の正面図
【図２】同冷却装置の除霜装置を示す正面図
【図３】同除霜装置の要部拡大断面図
【図４】同実施の形態１の冷却装置を搭載した物品貯蔵装置の模式図
【図５】従来の冷蔵庫を示す要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、複数の冷却フィンと前記冷却フィンを貫通する冷媒管とからなる冷却器と、前記冷却器を加熱するヒータからなる除霜装置とを備え、前記除霜装置のヒータは、その単位長さ当りの発熱量を異ならせた構成としてある。
【００１８】
かかる構成によって、除霜装置の熱を着霜量バラつきに応じて効率よく冷却器へ供給することができ、除霜効率を高め、除霜時間を短縮できる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明において、前記除霜装置のヒータの単位長さ当りの発熱量は、冷却器の各区間の着霜量に応じて設定した構成としてある。
【００２０】
かかる構成によって、除霜時間をより効率よく短縮することができて、省エネ性を向上させることができる。
【００２１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記除霜装置のヒータは、単位長さ当りの発熱量を大きく設定した区間のヒータ線の材料を鉄クロムアルミ合金とし、単位長さ当たりの発熱量を小さく設定した区間のヒータ線の材料をニッケルクロム合金とした構成としてある。
【００２２】
かかる構成とすることにより、冷却器の着霜量が多い区間に対して、除霜装置の発熱量をより大きく設定することができ、且つ、着霜量が少ない区間に対しては、除霜装置の発熱量をより小さく設定することができる為、除霜装置の熱を効率よく冷却器へ供給することができ、より効果的に除霜時間の短縮と電力損失の低減を図ることができる。
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。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。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置の正面図である。図２は、本発明の実施の形態１における除霜装置の正面図である。図３は、本発明の実施の形態１における除霜装置の要部拡大断面図である。
【００２５】
図１において、冷却装置１は、冷却器２と、冷却器２の下方に配置した除霜装置５とで構成されている。
【００２６】
冷却器２は、複数の冷却フィン３と、冷却フィン３に貫通させた冷媒管４とから構成されている。そして、例えば冷却器２の区間Ｂは、冷却器２の区間Ａに比べ、隣りあう冷却フィン３と冷却フィン３隙間が狭く、冷却器２の区間Ｂの単位長さ当りの着霜量は、冷却器２の区間Ａの単位長さ当りの着霜量に比べ、多い設定となっている。
【００２７】
一方、除霜装置５はガラス管ヒータ等のヒータ６で構成してあり、図２に示す如く、ガラス管７と、このガラス管７の内部に配置されたヒータ線８ａ，８ｂからなる。詳述すると、除霜装置５を構成するヒータ６は、金属抵抗体を材料とし、異なる材料からなるヒータ線８ａとヒータ線８ｂ、ヒータ線８ａとヒータ線８ｂを電気的に接続する端子９、ヒータ線８ａに接続されたリード線１０、ヒータ線８ｂに接続されたリード線１１、ガラス管７の両端の開口部を覆う栓１２とからなっている。
【００２８】
そして、前記ヒータ６は、冷却器２の区間Ａの下方Ｄには、ヒータ線８ａを配置し、冷却器２の区間Ｂの下方Ｅには、ヒータ線８ｂを配置している。
【００２９】
上記除霜装置５のヒータ６は、定格電圧１００Ｖ，定格発熱量１２０Ｗ、抵抗値８３．３Ωのものであり、ヒータ線の巻回加工部の長さＣは２２０ｍｍで、巻回加工部の単位長さ当りの発熱量は約５４５Ｗ／ｍである。
【００３０】
またヒータ線のうち、ヒータ線８ａは、ニッケルクロム合金を用いおり、直径０．３５ｍｍ、抵抗値２７．８Ωをコイル状（スパイラル状）に巻回加工し、巻回加工している長さＤは１３０ｍｍである。
【００３１】
またヒータ線８ｂは、鉄クロムアルミ合金を用いており、直径０．３５ｍｍ、抵抗値５５．５Ωをコイル状（スパイラル状）に巻回加工し、巻回加工している長さＥは９０ｍｍである。
【００３２】
次に、上記のように構成した冷却器２の除霜を行う除霜動作について説明する。
【００３３】
着霜した冷却器２は、リード線１０とリード線１１からの通電により、ヒータ線８ａとヒータ線８ｂが発熱し、その輻射熱が冷媒管４、冷却フィン３に伝熱されることに除霜される。
【００３４】
ヒータ線８ａの抵抗値２７．８Ωは、除霜装置５の抵抗値８３．３Ωの約３３％である為、ヒータ線８ａの発熱量は、除霜装置５の発熱量１２０Ｗの約３３％の約４０Ｗとなり、巻回加工部の単位長さ当りの発熱量は、約３０８Ｗ／ｍとなる。
【００３５】
他方、ヒータ線８ｂの抵抗値５５．５Ωは、除霜装置５の抵抗値８３．３Ωの約６７％である為、ヒータ線８ｂの発熱量は、除霜装置５の発熱量１２０Ｗの約６７％の約８０Ｗとなり、巻回加工部の単位長さ当りの発熱量は、約８８９Ｗ／ｍとなる。
【００３６】
すなわち、ヒータ６はその長さ方向において単位長さ当りの発熱量が異なることにな
る。
【００３７】
したがって、冷却器２の区間Ｂの単位長さ当りの着霜量が、冷却器２の区間Ａの単位長さ当りの着霜量に比べ多い設定となっていても、冷却器２の区間Ｂの下方に配置したヒータ線８ｂの単位長さ当りの発熱量約８８９Ｗ／ｍは、ヒータ線８ａの単位長さ当りの発熱量約３０８ｗ／ｍに比べ多い為、効率よく、除霜装置５の熱を冷却器２全体へ供給することができる。
【００３８】
上記単位長さ当りの着霜量が多い区間Ｂの下方に位置するヒータ線８ｂの材料は、巻回加工部の単位長さ当りの発熱量を、より大きく設定できることが必要であり、本実施の形態では鉄クロムアルミ合金を使用しており、以下の利点がある。
【００３９】
まず、鉄クロム合金は、耐熱性が高く、安価な電熱線である。
【００４０】
また、鉄クロムアルミ合金は、同じく耐熱性が高く、安価な電熱線であるニッケルクロム合金と比較し、体積抵抗率が大きく、且つ、高温で熱処理を行うことにより、表面に酸化アルミニウムの絶縁被膜を形成することができる為、スパイラル状に加工した際の隣り合うヒータ線とヒータ線との距離を、より短く設定することができる。その為、ニッケルクロム合金を使用する場合と比較し、ヒータ線の直径を大きく設定することができる。これは、ニッケルクロム合金と比較し、ヒータ線の線ワット密度（ヒータ線表面積当りの発熱量）を抑えることができることになり、ヒータ線の寿命を確保する上で重要な要素であるヒータ線温度を使用温度上限以下とし、且つ、発熱量を大きく設定することができる。
【００４１】
すなわち、除霜装置５において、ヒータ線８ｂの材料を、鉄クロムアルミ合金とすることにより、発熱量を大きく設定する必要がある区間Ｂの単位長さ当りの発熱量をより大きく設定することができる。
【００４２】
一方、単位長さ当りの着霜量が少ない区間Ａの下方に位置するヒータ線８ａは、電力量の損失を抑える為に、巻回加工部の単位長さ当りの発熱量を、ヒータ線８ｂより小さく、着霜量に応じて任意に設定する必要があり、本実施の形態ではニッケルクロム合金を使用しており、以下の利点がある。
【００４３】
まず、ニッケルクロム合金は、耐熱性が高く、安価な電熱線である。
【００４４】
また、同じく耐熱性が高く、安価な材料である鉄クロム合金は、４７５℃脆性と呼ばれる、材質が脆くなる温度域があり、ヒータ線の信頼性を確保するには、ヒータ線温度を４００℃から５５０℃で使用することを回避する必要がある為、単位長さ当りの着霜量が少ない区間に、巻回加工部の単位長さ当りの発熱量を任意に設定することが困難である。しかしながら、ニッケルクロム合金は、４７５℃脆性が無く、ヒータ線温度を５５０℃以下に設定することが可能である。
【００４５】
したがって、除霜装置５において、ヒータ線８ａの材料を、ニッケルクロム合金とすることにより、発熱量を比較的小さく設定する必要がある区間Ａの単位長さ当りの発熱量を任意に小さく設定することができる。
【００４６】
また、本実施の形態で例示したようにヒータ線８ａとヒータ線８ｂを異なる材料を使用する構成としたことにより、除霜装置を複数設置する場合に比べ、安価な構成となり、容易に各区間に除霜装置の単位長さ当りの発熱量を設定することができて、除霜効率を向上させることができる。
【００４７】
また、ヒータ線８ａとヒータ線８ｂは、図３に示す如く、ヒータ線８ａとヒータ線８ｂが、接触しない状態で、端子９により電気的に接続している為、ヒータ線８ａとヒータ線８ｂは電食を抑えることができる。
【００４８】
本実施の形態においては、ヒータ線８ａと端子９およびヒータ線８ｂと端子９は、それぞれ、カシメ加工を行うことにより電気的に接続しているが、スポット溶接により電気接続することもできる。
【００４９】
以上説明したように本実施の形態の冷却装置は、冷却器２の各区間の着霜量に応じて、各区間に単位長さ当りの発熱量を設定したヒータ６からなる除霜装置５を具備する。これにより、冷却器２の着霜量が少ない区間の除霜が終了しているにもかかわらず、着霜量が多い区間の除霜を終了するまで、除霜時間を長く設定する、或は、除霜装置５の発熱量を着霜量が少ない区間においても、着霜量が多い区間にあわせて、除霜装置の発熱量を大きく設定するといった電力の損失を抑えることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図４は、前記実施の形態１で説明した冷却装置を搭載した物品貯蔵装置を示す模式図である。
【００５１】
図４において、物品貯蔵装置は、扉によって開閉される断熱性の貯蔵装置本体１４内を、区画壁１５によって物品の貯蔵空間１６と機械室１７に区画形成されており、貯蔵空間１６内を冷却する冷媒回路１８を具備している。
【００５２】
冷媒回路１８は、圧縮機１９と、放熱器２０と、減圧装置２１と、前記実施の形態１で説明した冷却装置２２とを環状に配管接続した構成となっている。そして、冷却装置２２は、送風機（図示せず）を具備した貯蔵空間１６内に配置されている。冷却装置２２の冷却熱は、矢印で示すように、送風機によって貯蔵空間１６内を循環するように撹拌され、貯蔵空間１６内は冷却される。
【００５３】
以上のように構成した物品貯蔵装置は、その冷却装置２２が実施の形態１で説明したように除霜装置の熱を着霜量バラつきに応じて効率よく冷却器へ供給することができて、除霜効率を高め、除霜時間を短縮できるので、消費電力の少ない省エネ型の物品貯蔵装置とすることができる。
【００５４】
なお、上記実施の形態では、冷却器２の区間を２つに分けることにより、除霜装置５におけるヒータ線の材料とヒータ線の単位長さ当りの発熱量を２つに分けた設定としたものを例示したが、これは、冷却器２の着霜状態、除霜装置５の設置位置、発熱量等を考慮し、任意に最適な区間を複数設定すればよく、これにより、除霜効率を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明は、除霜装置の熱を効率よく冷却器へ供給することができるので、除霜特性及び省エネ性に優れた冷却装置を提供でき、冷蔵庫等の家庭用から自動販売機等の産業用の物品貯蔵装置及びその冷却装置として広く適することが用できるものである。
【符号の説明】
【００５６】
１  冷却装置
２  冷却器
３  冷却フィン
４  冷媒管
５  除霜装置
６  ヒータ
７    ガラス管
８ａ、８ｂ  ヒータ線
９  端子
１０  リード線
１１  リード線
１２  栓
１４  貯蔵装置本体
１５  区画壁
１６  貯蔵空間
１７  機械室
１８  冷媒回路
１９  圧縮機
２０  放熱器
２１  減圧装置
２２  冷却装置
【図１】
2015152254.tif 000003
【図２】
2015152254.tif 000004
【図３】
2015152254.tif 000005
【図４】
2015152254.tif 000006
【図５】
2015152254.tif 000007