(57)【要約】【課題】高い除霜効率の実現と消費電力の低減とを両立し得る冷凍冷蔵庫の熱交換装置を提供すること。【解決手段】多数枚のフィン１２からなるフィン群の複数が上下方向に配設されて複数段のフィン群を構成すると共に、それら各段のフィン群を順次貫通するように冷媒チューブ１４が蛇行形態において組み付けられてなる構造のフィン・アンド・チューブ型冷却器２と、その下方に配置された除霜ヒータ４と、それらフィン・アンド・チューブ型冷却器２と除霜ヒータ４との間に配置されたヒータカバー６とを備え、更に、フィン・アンド・チューブ型冷却器２の各フィン群の左右両側に位置するように、各フィン群のフィンを保護する端板８，８が設けられてなる構造とされた冷凍冷蔵庫用の熱交換装置１０において、ヒータカバー６と端板８，８とが、１枚の金属板材にて構成されるようにした。【選択図】図１
2015055446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に且つ所定の間隙を隔てて水平方向に一列に配される多数枚のフィンからなるフィン群の複数が上下方向に配設されて、複数段のフィン群を構成すると共に、それら各段のフィン群を順次貫通するように冷媒チューブが蛇行形態において組み付けられてなるフィン・アンド・チューブ型冷却器と；該フィン・アンド・チューブ型冷却器の下方に配置され、前記フィン群のフィン配列方向に延びる長手の除霜ヒータと；該フィン・アンド・チューブ型冷却器と該除霜ヒータとの間に配置されて、該フィン・アンド・チューブ型冷却器の除霜水が該除霜ヒータ上に落下しないように、かかる除霜ヒータの長さ方向に延びる、該除霜ヒータの上部を覆うヒータカバーとを有する冷凍冷蔵庫の熱交換装置にして、
前記ヒータカバーの長さに相当するカバー形成部と、該カバー形成部の両側にそれぞれ位置する、該ヒータカバーから前記複数段のフィン群の最上段に位置するもののフィン上端に達する長さに相当する端板形成部とを与える長さを有する金属板材を用い、かかる金属板材の折り曲げ加工により、前記カバー形成部に対してその両側の端板形成部をそれぞれ直角方向に立ち上げると共に、それら端板形成部に、前記多段のフィン群の両端からそれぞれ突出して延びる冷媒チューブを嵌入せしめ得るスリット状の切欠きをそれぞれ設けて、該カバー形成部両側の端板形成部が該多段のフィン群の各々のものの両端に位置して各フィン群を挟むように、該スリット状切欠き内に各段のフィン群から延びる冷媒チューブを嵌入せしめて組み付けることにより、それら両側の端板形成部にて、各段のフィン群の両側に位置する一体の端板として構成して、前記カバー形成部にて与えられる前記ヒータカバーが該両側の端板と共に１枚の金属板材にて構成されるようにしたことを特徴とする冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【請求項２】
前記金属板材の端板形成部に設けた前記スリット状切欠きの開口側の角部を少なくとも含む部位をカシメて、前記多段のフィン群のうちの少なくとも一つのフィン群の端部に位置するフィンに固定せしめるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【請求項３】
前記金属板材におけるカバー形成部の少なくとも前記除霜ヒータ側の面に対して、放熱性物質を含有する塗料を用いて、放熱性塗膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【請求項４】
前記金属板材の端板形成部に設けられたスリット状切欠きにおける前記冷媒チューブの保持位置の周縁部に、複数の接触片が一体的に立設せしめられて、前記組み付けられる冷媒チューブに接触して、それを保持するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【請求項５】
前記金属板材の端板形成部に設けられたスリット状切欠きの最深部に、一対の円弧状の保持片を一体的に設けて、前記組み付けられる冷媒チューブを該一対の保持片間に挿入して保持するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍冷蔵庫の熱交換装置に係り、特に、冷凍冷蔵庫における庫内雰囲気の冷却に好適に用いられる熱交換装置であって、除霜ヒータが配設されてなるものの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、強制循環冷却方式の冷凍冷蔵庫において、蛇行形態の冷媒チューブの直管部に多数枚の冷却フィンが取り付けられてなる構造のフィン・アンド・チューブ型の熱交換器である冷却器が用いられて、庫内を循環せしめられる雰囲気（空気）と冷媒チューブ内を流れる冷媒との間で熱交換して、かかる雰囲気の冷却が行われるようになっている。しかしながら、そのような冷却器には、庫内の循環雰囲気中の水分が、霜となって付着するようになるところから、その除霜のための加熱ヒータが、冷却器下方に設けられている。なお、この除霜ヒータとしては、一般に、石英ガラス管の中にニクロム線等の加熱体（金属抵抗体）を封入して、両端部を絶縁物で封止してなるガラス管ヒータが用いられてきており、このガラス管ヒータを冷却器の下方における排水樋の全長に亘って設置して、除霜時には、ヒータ通電による輻射熱や熱対流にて、冷却器の霜を溶かすようになっている。
【０００３】
ところで、そのような冷却器において、多数枚のフィンを互いに平行に且つ所定の間隙を隔てて水平方向に一列に配置せしめてなるフィン群を、上下方向に多段に配設せしめてなるものにあっては、熱源たる下方の除霜ヒータから離れた上段のフィン群になる程、除霜ヒータからの熱伝達が少なく、そのために、フィン群のフィン間に形成された霜の除去を効率よく行い難いところから、ヒータへの通電時間が長くなり、消費電力が増大するのみならず、除霜に寄与し得ない熱ロス分が、冷蔵庫内の空気や冷却器周辺部品を加熱し、その結果、除霜後の冷却の際に、余分な熱負荷がかかり、これが、また、消費電力を増大させることともなっている。更に、このような熱負荷や消費電力の増大の問題の他にも、除霜時においては、フィンから完全に霜取りを行わないと、再冷却時において着霜が進み、甚だしくは冷却器のフィンの隙間を閉塞して、冷却器の通風抵抗を増加せしめることにより、冷却能力を低下させる問題も惹起されるようになるのである。
【０００４】
要するに、かかる冷却器における除霜は、熱源からの輻射熱、独立フィンや冷媒チューブによる熱伝導、対流によって行われることとなるのであるが、熱源から離間するほど、熱伝達の距離が遠くなるために、熱伝達が困難となって、除霜効率が充分でない問題を惹起するようになる。一方、不充分な除霜は、残留霜のために、再冷却時において霜による閉塞が加速し、冷却性能を劣化させるところから、充分な除霜を行うためには、熱源の長時間稼働が要請されることとなる。しかして、そのような熱源の長時間稼働により、消費電力が増大すると共に、冷凍・冷蔵庫内への入熱量が増加し、そのため、暖められた空気は除霜に寄与するものの、空気がヒータから受け取った熱の大部分は、除霜に用いられることなく、冷蔵庫内を対流し、本来冷却したい冷蔵庫内を暖めてしまうという問題があり、これによって、再度冷却する際の熱負荷が増大し、その結果、消費電力を更に増大せしめる問題を内在しているのである。
【０００５】
そこで、特許第２７７４８２０号公報においては、多段のフィン群に冷媒チューブを順次挿通して構成される熱交換器において、下方に設置された除霜ヒータの熱源から離れた除霜ヒータの輻射熱が直接に及ばない上部のフィン群にも有効な熱伝達が行われ得るように、下段のフィン群から上段のフィン群まで１枚のフィンで形成された連続フィンの複数枚を多段のフィン・アンド・チューブ間に架設することにより、再下段のフィン群で受けた輻射熱を上段側のフィン群に伝え、除霜時間を低減するようにした構造が、明らかにされている。しかしながら、そのような構造の熱交換器においては、複数枚の連続フィンの最下端の一部において輻射熱を受けることとなり、また霜取りの初期は、その表面が霜で覆われているところから、充分にヒータからの輻射熱を吸収することが出来ず、そのために、上部のフィン群へ熱を効果的に伝えることは困難であった。
【０００６】
また、特開２００３−１３９４６３号公報においては、多数の冷却フィンからなるフィン群を上下方向に多段に配設してなると共に、各段のフィン群の両側にフィン保護用の端板を配置せしめてなる構造の冷却器を用いる一方、この冷却器の両側の端板の下方への延長部に設けた係止孔に、ヒータカバーの端を係合して、固定せしめ、更にこのヒータカバーに、Ｕ字状に形成されたシーズヒータからなる除霜ヒータを保持せしめてなる構造の冷蔵庫の除霜ヒータ構成が提案されているが、そのような構造にあっては、冷却器の両端に設けられたヒータ係止孔の端縁に、ヒータカバーの係合溝を嵌合させて、それら端板とヒータカバーとの組み付けを行うようにしているところから、それらの間の熱伝導が充分でなく、熱的ロスが大きいという問題を内在している。
【０００７】
さらに、特許第４７７２２７７号公報においては、冷却器を横置きとすると共に、その側方に除霜ヒータを配置せしめ、更に除霜ヒータの冷却器側とは反対側に、Ｕ字状の反射板を配置することにより、かかるＵ字状反射板で反射された輻射熱線を冷却器のフィン群に照射するようにして、フィンに付着した霜を溶かして、除霜を行うようにした構造が明らかにされているのであるが、そこで用いられるＵ字状反射板は、入射した輻射熱から反射した輻射熱を減じた吸収分をフィンに伝え、そこでは、風下のフィンに熱を伝導する手段を有していないために、熱伝導による風下部分のフィンの除霜性能は、充分なものではなかったのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２７７４８２０号公報
【特許文献２】特開２００３−１３９４６３号公報
【特許文献３】特許第４７７２２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、高い除霜効率の実現と消費電力の低減とを両立し得る冷凍冷蔵庫の熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、本発明にあっては、かくの如き課題の解決のために、互いに平行に且つ所定の間隙を隔てて水平方向に一列に配される多数枚のフィンからなるフィン群の複数が上下方向に配設されて、複数段のフィン群を構成すると共に、それら各段のフィン群を順次貫通するように冷媒チューブが蛇行形態において組み付けられてなるフィン・アンド・チューブ型冷却器と；該フィン・アンド・チューブ型冷却器の下方に配置され、前記フィン群のフィン配列方向に延びる長手の除霜ヒータと；該フィン・アンド・チューブ型冷却器と該除霜ヒータとの間に配置されて、該フィン・アンド・チューブ型冷却器の除霜水が該除霜ヒータ上に落下しないように、かかる除霜ヒータの長さ方向に延びる、該除霜ヒータの上部を覆うヒータカバーとを有する冷凍冷蔵庫の熱交換装置にして、前記ヒータカバーの長さに相当するカバー形成部と、該カバー形成部の両側にそれぞれ位置する、該ヒータカバーから前記複数段のフィン群の最上段に位置するもののフィン上端に達する長さに相当する端板形成部とを与える長さを有する金属板材を用い、かかる金属板材の折り曲げ加工により、前記カバー形成部に対してその両側の端板形成部をそれぞれ直角方向に立ち上げると共に、それら端板形成部に、前記多段のフィン群の両端からそれぞれ突出して延びる冷媒チューブを嵌入せしめ得るスリット状の切欠きをそれぞれ設けて、該カバー形成部両側の端板形成部が該多段のフィン群の各々のものの両端に位置して各フィン群を挟むように、該スリット状切欠き内に各段のフィン群から延びる冷媒チューブを嵌入せしめて組み付けることにより、それら両側の端板形成部にて、各段のフィン群の両側に位置する一体の端板として構成して、前記カバー形成部にて与えられる前記ヒータカバーが該両側の端板と共に１枚の金属板材にて構成されるようにしたことを特徴とする冷凍冷蔵庫の熱交換装置を、その要旨とするものである。
【００１１】
なお、このような本発明に従う冷凍冷蔵庫の熱交換装置の望ましい態様の一つによれば、前記金属板材の端板形成部に設けた前記スリット状切欠きの開口側の角部を少なくとも含む部位をカシメて、前記多段のフィン群のうちの少なくとも一つのフィン群の端部に位置するフィンに固定せしめるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
また、かかる本発明に従う冷凍冷蔵庫の熱交換装置の他の望ましい態様の一つによれば、前記金属板材におけるカバー形成部の少なくとも前記除霜ヒータ側の面に対して、放熱性物質を含有する塗料を用いて、放熱性塗膜が形成されている。
【００１３】
さらに、本発明の好ましい態様の一つによれば、前記金属板材の端板形成部に設けられたスリット状切欠きにおける前記冷媒チューブの保持位置の周縁部に、複数の接触片が一体的に立設せしめられて、前記組み付けられる冷媒チューブに接触して、それを保持するように構成されている。
【００１４】
更にまた、本発明に従う熱交換装置の別の望ましい態様の一つによれば、前記金属板材の端板形成部に設けられたスリット状切欠きの最深部に、一対の円弧状の保持片を一体的に設けて、前記組み付けられる冷媒チューブを該一対の保持片間に挿入して保持するように構成されている。
【発明の効果】
【００１５】
従って、このような本発明に従う構成とされた冷凍冷蔵庫の熱交換装置にあっては、フィン・アンド・チューブ型冷却器の下方に配置される除霜ヒータを解霜した水滴から保護する、ヒータ上方に配設されるヒータカバーと、フィン・アンド・チューブ型冷却器におけるフィン群の左右両側に配置される端板とが、１枚の金属板材を用いて、一体的に形成されて、フィン・アンド・チューブ型冷却器に組み付けられているところから、輻射熱や熱対流による熱伝達に加えて、除霜ヒータからの輻射熱を吸収したヒータカバーから、それに一体の左右の端板を通じて、各フィン群の冷媒管に直接的な熱伝導が行われることとなり、これによって、各フィン群の個々のフィンに有効な伝熱が実現されることにより、それぞれのフィンに付着する霜の除去を効果的に行い得ると共に、除霜ヒータから離れたフィン・アンド・チューブ型冷却器の上部のフィン群に対しても、ヒータカバーに一体の端板から冷媒チューブを介して有効な伝熱が加わることによって、解霜効率の効果的な向上を図り得ることとなるのである。
【００１６】
そして、そのような本発明に従う熱交換装置を用いた冷凍冷蔵庫にあっては、除霜時間が効果的に短縮され、またヒータ通電時間の低減による省電力化や、除霜効率が向上せしめられることにより、冷蔵庫内へ流れ込む熱量が効果的に減少させられ得ることとなったのであり、以て、除霜後の熱負荷を低減させて、省エネルギー化の促進に有利に寄与し得ることとなったのである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従う冷凍冷蔵庫の熱交換装置の一例を示す斜視説明図である。
【図２】図１に示される熱交換装置におけるフィン・アンド・チューブ型冷却器に対する端板形成部の組み付け工程を示す斜視説明図である。
【図３】フィン・アンド・チューブ型冷却器に組み付けられた端板形成部の端部をフィン群の端部のフィンにカシメ固定してなる形態を示す斜視部分拡大説明図である。
【図４】金属板材にカバー形成部と端板形成部を一体的に設けてなる形態を示す説明図であって、（ａ）は、その平面説明図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面拡大説明図である。
【図５】金属板材に対してカバー形成部と端板形成部を設ける工程を平面形態において示す部分説明図である。
【図６】本発明に従う熱交換装置における端板形成部と冷媒チューブとの間の接触性を高める構造の一例を示す斜視説明図である。
【図７】本発明に従う熱交換装置における端板形成部と冷媒チューブとの間の接触性を高める構造の他の一例を示す平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の代表的な実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００１９】
先ず、図１には、本発明に従う冷凍冷蔵庫の熱交換装置の一つの実施形態が、斜視図の形態において、概略的に示されている。そこにおいて、熱交換装置１０は、冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルの通風路に縦置きされた、複数のフィン群が上下に多段に配置されてなるフィン・アンド・チューブ型冷却器２と、その下方に配置された長手の除霜ヒータ４と、それらフィン・アンド・チューブ型冷却器２と除霜ヒータ４との間に配置されたヒータカバー６とを備え、更に、フィン・アンド・チューブ型冷却器２の各フィン群の左右両側に位置するように、各フィン群のフィンを保護する端板８，８が設けられてなる構造とされている。
【００２０】
より詳細には、フィン・アンド・チューブ型冷却器２は、従来と同様なフィン・アンド・チューブ型熱交換器構造を有するものであって、互いに平行に且つ所定の間隙を隔てて水平方向に一列に配された多数枚のフィン１２からなるフィン群の複数（ここでは７つ）が上下方向に配設されて、複数段（ここでは７段）のフィン群を構成すると共に、それら各段のフィン群を順次貫通するように冷媒チューブ１４が蛇行形態において組み付けられてなる構造とされている。そこで、フィン１２は、従来と同様に、アルミニウム若しくはアルミニウム合金等からなる所定の金属薄板にて形成された、矩形形状を呈する薄肉の板状フィンであり、そしてそれを貫通するように、アルミニウムや銅又はそれらの合金等の金属材料からなる、略円形断面形状の管体からなる冷媒チューブ１４の１本又は２本（ここでは２本）が、取り付けられている。要するに、冷媒チューブ１４の１本が、直線部と湾曲部を交互に設けた蛇行形状において成形されてなると共に、ここでは、その対応する直線部の２つに対して、多数枚のフィン１２が所定の間隔を隔てて、同じ高さ位置において挿通、固定せしめられて、一つのフィン群を構成し、そしてそれらフィン群の複数が上下方向に多段に配置されてなる構造とされているのである。なお、図面では、各フィン群におけるフィン１２の配設形態の理解を容易にするために、フィン１２間の間隔（フィンピッチ）が極端に広くされて示されているが、そのようなフィンピッチは、従来と同様に、適宜に設定されるものであって、例えば１ｍｍ〜３ｍｍ程度の同一の間隔をもって配置されることとなる。
【００２１】
また、このような構成のフィン・アンド・チューブ型冷却器２においては、それぞれのフィン群のフィン１２間に庫内雰囲気（空気）が流通せしめられる一方、冷媒チューブ１４には所定の冷媒が流通せしめられることにより、かかる庫内雰囲気の冷却が行われて、目的とする冷蔵庫内の所定の箇所に送風されるようになっている。
【００２２】
一方、ヒータカバー６と、各段のフィン群の左右両端部にそれぞれ位置せしめられる二つの端板８，８は、一体構造とされて、それら端板８，８の下端部において、ヒータカバー６の平坦な頂部６ａに対して一体的に連結されている。なお、ヒータカバー６には、その頂部６ａの両側からそれぞれ下傾する傾斜屋根部６ｂ，６ｂが、形成されている。また、ヒータカバー６の両端から一体的に上方に立ち上がる矩形の端板８，８には、その対応する一方の側部に開口するように、それら端板８，８が切り欠かれて、一定幅のスリット１６の複数（ここでは７つ）が、それぞれ形成されている。更に、それらのスリット１６は、冷媒チューブ１４の外径に略等しい幅とされて、それら端板８，８の対応するスリット１６に対して、図２に示される如く、各段のフィン群のフィン群を貫通する２本の冷媒チューブ１４，１４が嵌入せしめられて、一体的に固定されることにより、図１に示される如きフィン・アンド・チューブ型冷却器２とヒータカバー６と端板８，８との一体的な組付け体が構成されるようになっている。そして、そのような組み付け状態下において、ヒータカバー６は、フィン・アンド・チューブ型冷却器２の解霜によって生じた水滴から、下方に配置される除霜ヒータ４を保護するためのものであって、そのために、除霜ヒータ４の長さ方向に延び且つかかる除霜ヒータ４の上部を覆うに充分な大きさの幅を有する構造とされている。
【００２３】
そして、図２に示される如く、フィン・アンド・チューブ型冷却器２における各段の冷媒チューブ１４が、それぞれ、端板８のスリット１６に嵌入せしめられて、組み付けられた後、端板８のスリット１６開口側の側部（端部）が、図３における矢印の如く折り曲げられて、各フィン群の配列方向における端部のフィン１２の側部にカシメ固定されて、カシメ部１８が形成されることによって、端板８と各フィン群の端部のフィン１２との密着性が、更に高められ得るようになっているのであり、これによって、端板８を通じての各フィン群への熱伝導が、更に効果的に行われ得るようになっている。
【００２４】
なお、ヒータカバー６の下方に、図１に示される如く、配置される除霜ヒータ４は、従来と同様な長手の加熱ヒータであって、例えば、石英ガラス管の中にニクロム線等の加熱体を封入し、両端部を絶縁物で封止してなるガラス管ヒータ等が用いられ、除霜時におけるヒータ通電によって、輻射熱や熱対流に加えて、ここでは直接的な熱伝導にて、フィン・アンド・チューブ型冷却器２に付着する霜を溶かすようになっているのである。また、この除霜ヒータ４の下方には、図示はしないが、従来と同様な排水樋が設けられており、落下する解霜水を集めて、排出し得るようになっている。
【００２５】
ところで、上述の如く、フィン・アンド・チューブ型冷却器２に組み付けられるヒータカバー６と端板８，８との一体化物は、例えば図４に示される如きプレス加工品２０を用いて形成されることとなる。そこにおいて、プレス加工品２０は、ヒーターカバー６の長さに相当する長さとされたカバー形成部２２と、このカバー形成部２２の両側にそれぞれ位置する、ヒータカバー６から複数段のフィン群の最上段に位置するもののフィン１２の上端に達する長さに相当する長さを有する端板形成部２４，２４とを有している。そして、カバー形成部２２は、その幅方向両側部が、それぞれ下方に傾斜するように折り曲げられて、図４（ｂ）に示されるように、中央の平坦な頂部６ａからそれぞれ下傾する傾斜屋根部６ｂ，６ｂを与える構造とされている。また、カバー形成部２２の両側の端板形成部２４，２４には、同じ側の側部に開口するように、７つのスリット１６が、それぞれ所定間隔を隔てて、プレス加工により設けられているのである。なお、端板形成部２４におけるスリット１６間の間隔は、隣り合うフィン群の端部から突出する冷媒チューブ１４間の間隔に一致するように構成されている。そして、このような構成のプレス加工品２０を、そのカバー形成部２２と端板形成部２４との接続部において折り曲げて、図２に示される如く、両側の端板形成部２４，２４をカバー形成部２２に対して直角方向上方に立ち上げることにより、ヒータカバー６と端板８，８との一体化物が得られるのである。
【００２６】
なお、かくの如きプレス加工品２０を製造するに際しては、図５に示されるように、ヒータカバー６や端板８に対応する幅を有すると共に、その長さがカバー形成部２２と二つの端板形成部２４，２４の合計長さと等しくされた、アルミニウム若しくはその合金等からなる金属板材２６を準備し、それをプレス加工することにより、その端板形成部２４に対してスリット１６の所定数を形成する一方、端板形成部２４とカバー形成部２２との間に切り込み２８が幅方向両側からそれぞれ形成される。そして、その切り込み２８の長さに相当するカバー形成部２２部分を下方に折り曲げることによって、平坦な頂部６ａとその両側の傾斜屋根部６ｂ，６ｂが形成されて、図４に示される如きプレス加工品２０が形成されるのである。そして、この得られたプレス加工品２０を、そのカバー形成部２２と端板形成部２４との境界部において折り曲げて、立ち上げることにより、目的とするヒータカバー６と端板８，８との一体化物が、完成されるのである。
【００２７】
このように、１枚の金属板材２６から得られたヒータカバー６と端板８，８との一体化物を、フィン・アンド・チューブ型冷却器２に組み付けることによって得られる、図１に示される如き熱交換装置１０にあっては、ヒータカバー６と端板８とが一体に構成されているところから、除霜ヒータ４の輻射熱をヒータカバー６から両端の端板８，８に効果的に伝熱せしめ、更に、各段のフィン群に対して、それらフィン群を貫通して配設される２本の冷媒チューブ１４，１４を通じて、各段のフィン群を構成する個々のフィン１２に対して、有効な伝熱が行われることとなるのであり、以て、ヒータカバー６に吸収された輻射熱の作用や熱対流に加えて、そのような伝熱効果によって、上段側のフィン群に対しても、有効な加熱が行われることとなるのであり、これによって、高い除霜効率が有利に発揮され得ることとなった他、除霜のための消費電力の低減、ひいては有効な冷却効率の実現を図り得たのである。
【００２８】
従って、そのような熱交換装置１０を備えてなる冷凍冷蔵庫にあっては、輻射熱や熱対流の及び難い除霜ヒータ４から離れたフィン・アンド・チューブ型冷却器２の上部にまで、その有効な伝熱作用により、ヒータからの熱を促進して伝え、除霜効率を向上せしめ得たものであるところから、除霜時間の短縮の他、ヒータ通電時間の減少による省電力化や除霜効率を上げることで、冷蔵庫内へ流れ込む熱量を減少させることが出来、また除霜後の熱負荷を低減させることで、省エネルギー化を促進することが出来るという特徴を発揮するものとなるのである。
【００２９】
しかも、本実施形態にあっては、端板８のスリット１６開口側の側部（端部）が折り曲げられて、各段のフィン群における端部のフィン１２の側部に対してカシメ固定されて、カシメ部１８が形成されているところから、端板８と各フィン群の端部のフィン１２との熱的接触が更に高められているところから、それらの間の熱伝導特性が効果的に向上せしめられ、ひいてはフィン・アンド・チューブ型冷却器２の全体としての除霜効率の向上に、有利に寄与せしめられているのである。
【００３０】
そして、かくの如き構造の熱交換装置１０の優れた特徴は、以下の実験結果からも明らかなところである。
【００３１】
先ず、本発明装置として、図１に示される熱交換装置（１０）を、幅：６０ｍｍ、高さ：２９ｍｍ、厚さ：０．２ｍｍのＡｌ製フィンと、外径：８ｍｍ、肉厚：０．５ｍｍのＡｌチューブからなる冷媒チューブ（１４）を用いて、７段のフィン群を有する構造において製作した。なお、各段のフィン群のフィン（１２）の枚数は、それぞれ、５８枚とし、フィン間隔は１ｍｍとした。熱交換装置（１０）の全体の大きさは、幅：３９０ｍｍ、高さ：３００ｍｍ、奥行き：６０ｍｍであった。また、ヒータカバー（６）と端板（８，８）の一体化物は、放熱性物質として酸化チタン系顔料を含むポリエステル系の樹脂をベースとした塗料を用いて塗装して得られた片面プレコートＡｌ板を、金属板材（２６）として用いて、その放熱性塗膜が下面側（除霜ヒータ４対向側の面）に位置するようにして、図５に示される工程に従ってプレス加工、カバー形成部（２２）の折り曲げ、そして端板形成部（２４）の立ち上げを行って、製作した。
【００３２】
一方、比較のために、ヒータカバー（６）と端板（８，８）とが別体にて構成されてなる、同様なサイズの熱交換装置構造を有する通常品（ベア品）を、比較装置１として準備した。また、ヒータカバー（６）と端板（８，８）とが別体構造ではあるものの、ヒータカバー（６）の下面、換言すれば除霜ヒータ（４）側の面に、上記と同様な放熱性塗膜を形成してなる形態の熱交換装置構造を有する比較装置２を準備した。
【００３３】
そして、かかる準備された本発明装置と比較装置１，２とを用いて、各段のフィン（１２）間に７℃、７０ＲＨの空気を流通させる一方、冷媒チューブ（１４）には、−１０℃の冷媒（エチレングリコール）を流すことにより、１７０ｃｃ程の着霜を行い、その後、７５Ωの発熱抵抗体を内包するガラス管ヒータ（４）に１００Ｖの電流を通電して、それぞれの装置において、完全に解霜する時間（除霜時間）を求めて、その結果を、下記表１に示した。また、かかる表１には、通常品である比較装置１の除霜時間を１００として、比較装置２や本発明装置の除霜時間の比率を求め、それらの結果も、併せて示されている。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
かかる表１の結果から明らかなように、ヒータカバー（６）と端板（８，８）とが一体化されてなる本発明装置にあっては、比較装置１や比較装置２に比べて、除霜時間において顕著な短縮が認められ、その結果、ヒータ通電時間の減少による省電力化や除霜効率が向上せしめられることにより、冷蔵庫内へ流れ込む熱量を減少せしめて、除霜後の熱負荷を低減させ、省エネ化の促進に寄与し得ることが理解されるのである。
【００３６】
なお、このような本発明に従う熱交換装置１０における、端板８，８と一体とされたヒータカバー６の少なくともその下面側、換言すれば除霜ヒータ４に対向する面側に、放熱性塗膜が形成されていることが望ましく、そのために、前記金属板材２６におけるカバー形成部２２の少なくとも除霜ヒータ４側の面に対して、放熱性物質を含有する塗料を用いて、放熱性塗膜が形成されることとなる。この放熱性塗膜の放熱性の特性は、ＦＴ−ＩＲによって試料と理想黒体の赤外線放射量を比較することにより測定される赤外線の積分放射率によって評価することが出来、本発明では、そのような赤外線の積分放射率が８０％以上となるような放熱性塗膜が形成されることが望ましい。また、そのような放熱性塗膜を形成するための塗料に含有せしめられる放熱性物質としては、酸化チタン、カーボン、シリカ、アルミナ、ジルコニア等の粉末であって、それらの１種又は２種以上が、ウレタン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂の１種或いは２種以上からなる、数平均分子量が１００００〜４００００程度のベース樹脂に含有せしめられてなる塗料を用いて、０．５〜１００μｍ程度の膜厚の放熱性塗膜が形成されることとなる。
【００３７】
このような放熱性塗膜がヒータカバー６の少なくとも除霜ヒータ４対向側の面に存在せしめられていることによって、除霜ヒータ４からの輻射熱を効率よく吸収し、ヒーターカバー６を介して熱伝導によりフィン・アンド・チューブ型冷却器２の上部にまで熱を効率よく伝えると共に、ヒータカバー６からの輻射熱や対流伝熱を促進して、効率よく解霜せしめることが出来るようになるのである。
【００３８】
ところで、本発明に従う冷凍冷蔵庫の熱交換装置は、例示の実施形態に係る具体的な記述によって何等限定的に解釈されるものでは決してなく、当業者の知識に基づいて、変形された各種の態様において実施され得るものであることが理解されるべきである。
【００３９】
例えば、フィン・アンド・チューブ型冷却器２における冷媒チューブ１４に対する端板８の熱的な連結は、単に、冷媒チューブ１４を端板８のスリット１６内に嵌入せしめて、接触させるだけで充分ではあるが、そのような接触が、熱伝導性の良好な接合剤を用いて接合することによって、積極的に実現されるようにすることも可能であり、また、図６に示される如く、金属板材２６における端板形成部２４に設けられたスリット１６の最深部に位置する冷媒チューブ１４の保持位置の周縁部に、複数の接触片３０が一体的に立設せしめられて、組み付けられる冷媒チューブ１４に接触して、それを保持するような構成も、有利に採用されるところである。なお、それら複数の接触片３０は、図示の如く、放射状の切り込みを入れて、それを、嵌入される冷媒チューブ１４にて外方に屈曲させることにより、容易に形成され得るものである。そして、そのような接触片３０の存在によって、端板８と冷媒チューブ１４との熱的接触が、有利に高められ得ることとなるのである。
【００４０】
また、図７に示される如く、金属板材２６における端板形成部に設けられたスリット状切り欠き３２の最深部に、一対の円弧状の保持片３４ａ，３４ｂを一体的に設けて、組み付けられる冷媒チューブ１４を、かかる一対の保持片３４ａ，３４ｂ間に挿入して、保持せしめるようにした構成も、好適に採用することが出来る。このような一対の保持片３４ａ，３４ｂにて冷媒チューブ１４を挟持するように構成することにより、それらの間の密着性を高めて、冷媒チューブ１４を通じての伝熱効果をより一層向上せしめ、以て、除霜効率の向上に有利に寄与せしめ得るのである。
【００４１】
さらに、本発明において好適に採用される、端板８の側部を折り曲げて、フィン１２にカシメ結合する構造において、例示の如く、端板８のスリット１６開口側の側部（端部）を所定幅に亘って全体的に折り曲げて、図１に示される如き所定幅のカシメ部１８を形成せしめる構造のみならず、そのようなスリット１６の開口側の角部を少なくとも含む部位をカシメて、多段のフィン群のうちの少なくとも一つのフィン群の端部に位置するフィン１２に固定せしめるようにした構造を採用することが可能である。そして、そのようなカシメ部１８の形成によって、端板８とフィン群の端部に位置するフィン１２との間の熱的接触が効果的に高められ得て、熱伝導の向上に有利に寄与せしめ得るのである。
【００４２】
なお、例示の実施形態においては、金属板材２６に対してプレス加工を行い、スリット１６や切り込み２８を形成した後、カバー形成部２２の折り曲げを行い、次いで端部形成部２４の立ち上げを行うことにより、目的とするヒータカバー６と端板８との一体化物が製作されているが、それらの工程の順序は、当業者の知識に基づき、適宜に変更可能であり、例えば、カバー形成部２２の折り曲げを端板形成部２４の立ち上げ工程の後に実施することも可能であり、またプレス加工による切り込み２８の形成と同時にカバー形成部２２の折り曲げを行うようにすることも可能である。
【００４３】
また、輻射熱を効率よく吸収すべく設けられる放熱性塗膜にあっても、ヒータカバー６の除霜ヒータ４対向側の面のみならず、その反対側の面にも設けることが可能であり、更に、両側の端板８，８の一方の面、或いはその両方の面に設けることが可能である。そして、そのような放熱性塗膜を有するヒータカバー６と端板８との一体化物を製造するに際しては、例えば、図５に示される工程において、金属板材２６の所定の部位若しくはその全面に放熱性塗膜を予め形成した後、プレス加工を開始する方法の他、その途中の工程において放熱性塗膜の形成工程を加えたり、或いは端板形成部２４を折り曲げて、その立ち上げを行った後、少なくともそのヒータカバー６の下面に対して放熱性塗膜を形成する工程を挿入することも可能である。
【００４４】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【符号の説明】
【００４５】
２  フィン・アンド・チューブ型冷却器    ４  除霜ヒータ
６  ヒータカバー                        ６ａ  頂部
６ｂ  傾斜屋根部                        ８  端板
１０  熱交換装置                        １２  フィン
１４  冷媒チューブ                      １６  スリット
１８  カシメ部                          ２０  プレス加工品
２２  カバー形成部                      ２４  端板形成部
２６  金属板材                          ２８  切り込み
３０  接触片                            ３２  切り欠き
３４ａ，３４ｂ  保持片
【図１】
2015055446.tif 000004
【図２】
2015055446.tif 000005
【図３】
2015055446.tif 000006
【図４】
2015055446.tif 000007
【図５】
2015055446.tif 000008
【図６】
2015055446.tif 000009
【図７】
2015055446.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月7日(2014.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に且つ所定の間隙を隔てて水平方向に一列に配される多数枚のフィンからなるフィン群の複数が上下方向に配設されて、複数段のフィン群を構成すると共に、それら各段のフィン群を順次貫通するように冷媒チューブが蛇行形態において組み付けられてなるフィン・アンド・チューブ型冷却器と；該フィン・アンド・チューブ型冷却器の下方に配置され、前記フィン群のフィン配列方向に延びる長手の除霜ヒータと；該フィン・アンド・チューブ型冷却器と該除霜ヒータとの間に配置されて、該フィン・アンド・チューブ型冷却器の除霜水が該除霜ヒータ上に落下しないように、かかる除霜ヒータの長さ方向に延びる、該除霜ヒータの上部を覆うヒータカバーとを有する冷凍冷蔵庫の熱交換装置にして、
前記ヒータカバーの長さに相当するカバー形成部と、該カバー形成部の長さ方向の両側にそれぞれ位置する、該ヒータカバーから前記複数段のフィン群の最上段に位置するもののフィン上端に達する長さに相当する端板形成部とを与える長さを有する金属板材を用い、かかる金属板材の折り曲げ加工により、前記カバー形成部に対してその両側の端板形成部がそれぞれ直角方向に立ち上がるように、コ字状に成形すると共に、それら端板形成部に、前記多段のフィン群の両端からそれぞれ突出して延びる冷媒チューブを嵌入せしめ得るスリット状の切欠きをそれぞれ設けて、該カバー形成部両側の端板形成部が該多段のフィン群の各々のものの両端に位置して各フィン群を挟むように、該スリット状切欠き内に各段のフィン群から延びる冷媒チューブを嵌入せしめて組み付けることにより、それら両側の端板形成部にて、各段のフィン群の両側に位置する一体の端板として構成して、前記カバー形成部にて与えられる前記ヒータカバーが該両側の端板と共に１枚の金属板材にて構成されるようにしたことを特徴とする冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【請求項２】
前記金属板材の端板形成部に設けた前記スリット状切欠きの開口側の角部を少なくとも含む部位をカシメて、前記多段のフィン群のうちの少なくとも一つのフィン群の端部に位置するフィンに固定せしめるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【請求項３】
前記金属板材におけるカバー形成部の少なくとも前記除霜ヒータ側の面に対して、放熱性物質を含有する塗料を用いて、放熱性塗膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【請求項４】
前記金属板材の端板形成部に設けられたスリット状切欠きにおける前記冷媒チューブの保持位置の周縁部に、複数の接触片が一体的に立設せしめられて、前記組み付けられる冷媒チューブに接触して、それを保持するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【請求項５】
前記金属板材の端板形成部に設けられたスリット状切欠きの最深部に、一対の円弧状の保持片を一体的に設けて、前記組み付けられる冷媒チューブを該一対の保持片間に挿入して保持するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫の熱交換装置。
【請求項６】
前記金属板材におけるカバー形成部とその両側の端板形成部との間に、該金属板材の幅方向両側から切り込みがそれぞれ入れられ、そして該切り込みの長さに相当するカバー形成部の部分を下方に折り曲げることによって、平坦な頂部とその両側の傾斜屋根部とからなるヒータカバーが形成されている請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の冷凍冷蔵庫の熱交換装置。