(57)【要約】【課題】可燃性冷媒を用いた冷蔵庫において、安価な構造で、蒸発器から滴下する除霜水が接触しても破損のおそれがなく、可燃性冷媒の漏洩に対する安全性を向上する。【解決手段】冷蔵庫２は、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルの蒸発器７と、蒸発器７の近傍に設けた除霜ヒータ１３とを備える。除霜ヒータ１３は、金属抵抗体からなるヒータ線１４と、ヒータ線１４を収納した内部ガラス管１５と、内部ガラス管１５の外部を覆ってその間に空間を有して二重管となるように形成した外部金属管１６とを有する。外部金属管１６の表面温度がヒータ線１４の発熱時に可燃性冷媒の発火点未満の温度になるように構成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルの蒸発器と、
前記蒸発器の近傍に設けた除霜ヒータとを備え、
前記除霜ヒータは、金属抵抗体からなるヒータ線と、前記ヒータ線を収納した内部ガラス管と、前記内部ガラス管の外部を覆ってその間に空間を有して二重管となるように形成した外部金属管とを有し、
前記外部金属管の表面温度が前記ヒータ線の発熱時に前記可燃性冷媒の発火点未満の温度になるように構成した冷蔵庫。
【請求項２】
内部ガラス管に強化ガラスを用いると共に、外部金属管にアルミニウム管を用いた請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記外部金属管の端部開口部と前記内部ガラス管との間に介在させて前記外部金属管と前記ガラス管との間の空間を閉鎖した金属管用キャップを備え、前記金属管用キャップとして熱絶縁性のセラミック材料を用いた請求項１または２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルの蒸発器と、
前記蒸発器の直下に対向して横長に設けた除霜ヒータとを備え、
前記除霜ヒータは、金属抵抗体からなるヒータ線と、前記ヒータ線を収納した内部ガラス管と、前記内部ガラス管内を密閉するガラス管用キャップと、前記内部ガラス管の外部を覆ってその間に空間を有して二重管となるように形成した外部金属管と、前記外部金属管の端部開口部と前記内部ガラス管との間に介在させて前記外部金属管と前記ガラス管との間の空間を閉鎖した熱絶縁性の金属管用キャップとを有し、
前記外部金属管の表面温度が前記ヒータ線の発熱時に前記可燃性冷媒の発火点未満の温度になるように構成した冷蔵庫。
【請求項５】
前記内部ガラス管と前記外部金属管とで形成した空間から水を排出するための排水溝を前記金属管用キャップの下部に設けた請求項４に記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記金属管用キャップの側端部の内周に複数のリブを設けて前記内部ガラス管を保持し、前記リブの外周部より中央側に延びる保護管保持筒部を形成してその外周部に前記外部金属管を保持し、前記保護管保持部の中央側内周に前記内部ガラス管との間をシールするシール部を設け、前記複数のリブの間に下部空間を形成して内部に侵入した水の排水溝とした請求項４または５に記載の冷蔵庫。
【請求項７】
前記金属管用キャップの側面を前記ガラス管用キャップの側面に当接させると共に、この当接部の上方を覆うように前記金属管用キャップの側面から突出させた屋根部を形成した請求項４から６の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項８】
熱絶縁性の前記金属管用キャップの側面をシリコンゴム製の前記ガラス管用キャップの側面に当接させると共に、前記金属管用キャップの側面から突出させて焼結用リブを設け、前記焼結用リブの上面を外方下方に傾斜させて形成した請求項４から７の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項９】
前記内部ガラス管の外周を前記ガラス管用キャップの内周に保持すると共に、前記外部金属管の内周を前記金属管用キャップの外周に保持し、前記それぞれの保持面を除霜ヒータの長手方向に長く設けた請求項４から８の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１０】
前記ガラス管用キャップの外周に突出させて形成した凸部と前記金属管用キャップの内周に凹ませて形成した凹部とを嵌合させた請求項４から９の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１１】
前記外部金属管と前記金属管用キャップとの保持において、前記外部金属管の側端部の側方に空間を形成した請求項４から１０の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１２】
前記外部金属管の端部開口部と前記ガラス管用キャップとの間に介在させて前記外部金属管と前記ガラス管との間の空間を閉鎖した金属管用キャップを備え、前記金属管用キャップとしてセラミック材料を用い、前記金属管用キャップの内周に前記内部ガラス管の外周を保持し、前記外部金属管の内周を前記金属管用キャップの外周に保持し、前記金属管用キャップの側面から突出させて焼結用リブを設け、前記屋根部と前記焼結用リブの外周を同一円周面となるように形成した請求項７に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫に係り、特に可燃性冷媒を用いた冷凍サイクルを備えた冷蔵庫に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に冷蔵庫は、冷凍サイクルの蒸発器内を通る冷媒が蒸発器表面に接触する空気から熱を奪って蒸発し、これによって冷却された空気が冷気として循環ファンにより庫内に送り出されるように構成されている。蒸発器が蒸発器周辺の空気中から熱を奪って庫内を冷却する際に、運転中に蒸発器の表面に着霜する。そのため、蒸発器の下方に除霜用ガラス管ヒータを備え、除霜用ガラス管ヒータの輻射熱により蒸発器に付着されている霜を溶かして除去するように構成されている。
【０００３】
係る冷蔵庫の冷媒には、ＨＦＣ系冷媒が使用されてきたが、ＨＦＣ系冷媒が地球温暖化などの環境問題となることから、地球温暖化係数の低い炭化水素系冷媒が用いられるようになっている。この炭化水素系冷媒は可燃性冷媒である。
【０００４】
炭化水素系冷媒を使用した冷凍サイクルにおいて、可燃性冷媒が庫内に洩れると、庫内が密閉された状態となっているため、可燃性冷媒が除霜用ガラス管ヒータの周辺または庫内に溜まり易く、除霜用ガラス管ヒータの表面温度が可燃性冷媒の発火温度に上昇した場合には、漏れた可燃性冷媒が引火する可能性がある。
【０００５】
これを解決するための冷蔵庫として、例えば特開平１１−２５７８３１号公報（特許文献１）に示すように、ガラス管表面温度が可燃性冷媒の発火温度未満となるように多重ガラス管構造としているものがある。この特許文献１に用いられる除霜用ガラス管ヒータは、両端が密閉され且つ内部が真空にされた円筒状ガラス管と、このガラス管内に組込まれたヒータとを備えて構成されている。また、ヒータ両端がガラス管用キャップで密閉された円筒状の多重ガラス管内に金属抵抗体からなるヒータ線が組込まれた構造となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２５７８３１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の図２に示された構造では、蒸発器の除霜の際、蒸発器から滴下する除霜水が加熱された除霜用ガラス管ヒータへ接触した場合に、ガラス管が破損するおそれがある。これを防ぐために、除霜用ガラス管ヒータの上方に除霜水接触防止用の金属製屋根を設けることが一般に行われている。しかし、この屋根を設ける構造は、屋根を取付けるために、作業性が悪く、高コストになってしまうという課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、安価な構造で、蒸発器から滴下する除霜水が接触しても破損のおそれがなく、可燃性冷媒の漏洩に対する安全性を向上できる冷蔵庫を提供することにある。
【０００９】
なお、本発明のその他の目的と有利点は以下の記述から明らかにされる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の冷蔵庫は、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルの蒸発器と、前記蒸発器の近傍に設けた除霜ヒータとを備え、前記除霜ヒータは、金属抵抗体からなるヒータ線と、前記ヒータ線を収納した内部ガラス管と、前記内部ガラス管の外部を覆ってその間に空間を有して二重管となるように形成した外部金属管とを有し、前記外部金属管の表面温度が前記ヒータ線の発熱時に前記可燃性冷媒の発火点未満の温度になるように構成したものである。
【００１１】
また、前記目的を達成するため、本発明の冷蔵庫は、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルの蒸発器と、前記蒸発器の直下に対向して横長に設けた除霜ヒータとを備え、前記除霜ヒータは、金属抵抗体からなるヒータ線と、前記ヒータ線を収納した内部ガラス管と、前記内部ガラス管内を密閉するガラス管用キャップと、前記内部ガラス管の外部を覆ってその間に空間を有して二重管となるように形成した外部金属管と、前記外部金属管の端部開口部と前記内部ガラス管との間に介在させて前記外部金属管と前記ガラス管との間の空間を閉鎖した熱絶縁性の金属管用キャップとを有し、前記外部金属管の表面温度が前記ヒータ線の発熱時に前記可燃性冷媒の発火点未満の温度になるように構成したものである。
【００１２】
なお、本発明に追加されるその他の構成は以下の記述から明らかにされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の一実施形態について具体的に説明する。
【００１４】
図１は冷凍サイクルをもつ冷蔵庫の断面図である。冷蔵庫２は、冷蔵庫本体１及び扉３〜５により食品などを貯蔵するための貯蔵室（庫内）１０〜１１を構成している。貯蔵室１０〜１２は、通常、扉３〜５が閉められて密閉された状態となっている。なお、各貯蔵室１０〜１２は冷気通路を介して連通されている。冷蔵庫本体１は外箱、断熱材及び内箱からなっている。冷蔵庫本体１の前面には冷蔵室扉３、野菜室扉４、冷凍室扉５が取付けられ、冷蔵室１０、野菜室１１、冷凍室１２が形成されている。
【００１５】
冷蔵庫２は、庫内を冷却するために、冷凍サイクル、冷却用ファン８、及び電動ダンパー９などを備えている。冷凍サイクルは、圧縮機６、凝縮器（図示せず）、減圧装置（図示せず）、蒸発器７などを配管で接続して構成されている。冷凍サイクル内に封入される冷媒としては、漏洩しても地球温暖化に影響を与えないとされるＲ２９０（プロパン）やＲ６００ａ（イソブタン）などの炭化水素系冷媒が用いられている。これらの炭化水素系冷媒は可燃性冷媒である。圧縮機６は冷蔵庫本体１の背面下部に形成された機械室内に配置されている。蒸発器７は、プレートフィンチューブ型熱交換器で構成され、庫内（具体的には冷凍室１２の背面部に形成された蒸発器室内）に配置されている。
【００１６】
冷却用ファン８は、蒸発器７で冷却された冷気を各貯蔵室１０〜１２に循環するように、蒸発器７の上方に配置されている。なお、冷却用ファン８は羽根とモータとから構成されている。電動ダンパー９は蒸発器７からの冷気の供給量を調節するように冷気通路の途中に回動可能に設けられている。
【００１７】
蒸発器７の近傍には除霜ヒータ１３が設けられている。この除霜ヒータ１３は、蒸発器７に着霜した霜を効率よく取り除くために、蒸発器７の下方に配置されている。具体的には、除霜ヒータ１３は蒸発器７の直下に対向して横長に設けられ、除霜ヒータ１３と蒸発器７との間には屋根等の遮蔽物が介在されていない。
【００１８】
かかる冷蔵庫の除霜は、冷凍サイクルの運転を停止すると共に、除霜ヒータ１３に通電することにより、除霜ヒータ１３からの放射熱で蒸発器７に付着した霜を加熱して溶融することにより行われる。除霜ヒータ１３は制御部１８及びセンサー（図示せず）により通電をオン、オフ制御される。
【００１９】
次に、図２及び図３を参照しながら、除霜ヒータ１３の具体的構成に関連してさらに説明する。
【００２０】
除霜ヒータ１３は、ヒータ線１４と、内部ガラス管１５と、シリコンゴム製のガラス管用キャップ１７と、外部金属管１９と、セラミック製の金属管用キャップ１９とを備えて構成されている。
【００２１】
ヒータ線１４は、金属抵抗体からなっており、内部ガラス管１５内に収納されている。ガラス管用キャップ１７は、内部ガラス管１５内を密閉すると共に、ヒータ線１４の内部ガラス管１５から導出されている部分を覆うように設けられている。なお、内部ガラス管１５内は真空引きされている。外部金属管１６は、内部ガラス管１５の外部を覆ってその間に空間を有し、内部ガラス管１５とで二重管を形成している。金属管用キャップ１９は、外部金属管１６の端部開口部とガラス管用キャップとの間に介在されると共に、外部金属管１６と内部ガラス管１５との間の空間を閉鎖するように設けられている。ガラス管用キャップ１７及び金属管用キャップ１９は内部ガラス管１５及び外部金属管１６の両端部にほぼ対称に設けられている。
【００２２】
外部金属管１６は熱効率・熱伝導率の良いアルミニュウム管で形成されている。これによって、除霜ヒータ１３の軽量化及び除霜性能の向上が図れる。即ち、アルミニウムは鉄（比重７．８７）や銅（比重８．９３）などの金属材料に比べて比重２．７１と約３分の１で軽量である。また、熱伝導性においても鉄の約３倍（アルミニウム：１８０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃、鉄：４７ｋｃａｌ・ｍ・ｈｒ・℃）と良好であり、除霜ヒータ１３の外管とすることで、除霜ヒータ１３の表面温度を均一化することができ、除霜時間の短縮及び省エネに繋がる。さらには、アルミニウムは空気中では緻密で安定な酸化皮膜を生成し、この皮膜が腐食を防止するので、蒸発器７から滴下する除霜水などの接触による赤さびを生じることがなく、ガラス管と比較して信頼性を向上することができる。しかも、アルミニウムは加工性に優れているため、低コストで除霜ヒータ１３の製作が可能である。
【００２３】
内部ガラス管１５及び外部金属管１６の表面温度がヒータ線１４の発熱時に可燃性冷媒の発火点未満の温度になるように、ヒータ線１４の発熱温度や各要素の寸法が設定されている。これによって、冷凍サイクル内の可燃性冷媒が漏れたとしても、除霜ヒータ１３によって可燃性冷媒に引火されることがなく、安全性を向上できる。
【００２４】
次に、図３及び図４を参照しながら、除霜ヒータ１３の端部の具体的構造に関連して説明する。
【００２５】
金属管用キャップ１９には上述したようにセラミック材料が用いられている。これによって、熱伝導性の良い外部金属管１６からの熱及び内部ガラス管１５を通しての熱によりガラス管用キャップ１７が加熱されて過度に温度上昇することが防止される。特に、金属管用キャップ１９は蒸発器７の直下に対向して設けられているために吸水率が小さいことが必要であると共に、内部ガラス管１５及び外部金属管１６からガラス管用キャップ１７への放熱を防ぐために熱伝導率が小さいこと（換言すれば、熱絶縁性を有すること）が必要であり、さらには蒸発器７の冷却及びヒータ線１４の加熱の断続による影響を少なくするために熱膨張係数が小さく且つ耐熱衝撃性に強いことが必要である。このため、本実施例では、金属管用キャップ１９として碍子を用いることにより、これらの要求を満足させている。
【００２６】
冷蔵庫２では蒸発器７及び除霜ヒータ１３により冷熱・加熱運転が繰り返されるため、外部金属管１６と内部ガラス管１５との間の空間に空気中の水分及びゴムキャップ１７付近に付着した水滴が管内に吸い込まれ、内部に溜まってしまい、内部ガラス管１５の破損などに至る可能性がある。そのため、本実施例では金属管用キャップ１９の下部に水を排出するための排水溝２０が設けられている。これによって、外部金属管１６と内部ガラス管１５との間に水分が吸込まれたとしても、排水溝２０から水が抜け出るようになっているので、内部空間に溜まって内部ガラス管１５を破損することを防止できる。この排水溝２０は金属管用キャップ１９と外部金属管１６の当接面の最下端部を貫通するように形成されている。また、内部ガラス管１５は、内部空間に進入する水分による劣化を防ぐため、強化ガラスが用いられている。
【００２７】
金属管用キャップ１９の側端部の内周に複数のリブ２１が設けられ、内部ガラス管１５が保持されている。これによって、金属管用キャップ１９と内部ガラス管１５との接触面が小さくなり、ガラス管用キャップ１７への熱伝達を更に小さくできる。リブ２１は、４本で形成され、約４５度の角度を有して放射状に設けられている。複数のリブ２１の間には下部空間３０が形成され、金属管用キャップ１９の内部に侵入した水の排水溝３０となっている。これによって、金属管用キャップ１９内に進入して水が排水溝３０から排出され、内部に水が溜まることを防止できる。
【００２８】
金属管用キャップ１９は、その側面をガラス管用キャップ１７の側面に当接させると共に、この当接部の上方を覆うようにその側面から突出させた屋根部２２を形成している。これによって、蒸発器７から除霜時に垂れ落ちる除霜水がガラス管用キャップ１７と碍子キャップ１９との間から内部に進入することが防止される。また、屋根部２２はその上面を円形などの傾斜面とすることで、除霜水が上面に残留しないで下方に容易に流下するようになっている。
【００２９】
ガラス管用キャップ１７の外周に嵌合する複数の突出部２２、２３が金属管用キャップ１９の側面から突出させて設けられている。上部突出部２２は屋根部と共用されている。下部突出部２３の上面２３ａは外方下方に傾斜して形成されている。これによって、仮に、ガラス管用キャップ１７と碍子キャップ１９との間に除霜水が進入しても、上面傾斜面２３ａにより除霜水が外部に出やすい構造となり、ガラス管用キャップ１７と碍子キャップ１９間に水が溜まることを防止できる。
【００３０】
また、複数の突出部２２、２３の外周は同一円周面となるように形成されている。これによって、金属管用キャップ１９を水平に作業・加工できるため、成形作業性及び焼結安定性を向上させ、歪み・破損のない金属管用キャップ１９を製作できる。
【００３１】
ガラス管用キャップ１７の外周に突出させて形成した凸部２３ｃと金属管用キャップ１９の内周に凹ませて形成した凹部２３ｂとが嵌合するように組み合わされている。これによって、ガラス管用キャップ１７と金属管用キャップ１９と嵌合した際、金属管用キャップ１９の回転を防止することができる。
【００３２】
また、リブ２１の外周部より中央側に延びる保護管保持筒部２８が形成され、その外周部に外部金属管１６が保持されている。この保護管保持筒部２８による外部金属管１６との保持面２４ａは除霜ヒータ１３の長手方向に長く設けられている。さらには、保護管保持筒部２８の中央側内周に内部ガラス管１５との間をシールするシール部２９が設けられている。このシール部２９のシール面も除霜ヒータ１３の長手方向に長く設けられている。このように、金属管用キャップ１９と外部金属管１６との保持面及び金属管用キャップ１９と内部ガラス管１５とのシール面を長くしたことにより、外部金属管１６と金属管用キャップ１９との間の空間へ漏れた可燃性冷媒の浸入を抑制することができ、安全性を向上することができる。
【００３３】
金属管用キャップ１９は、内部ガラス管１５及び外部アルミニウム管１６の挿入口にテーパー２５をつけているので、それぞれの管の挿入がし易く、挿入の際における金属管用キャップ１９の破損を防止することができる。
【００３４】
外部金属管１６と金属管用キャップ１９との保持において、外部金属管１６の側端部の側方に空間２６を形成している。この空間は外部金属管１６の端部と金属管用キャップ１９の壁面との間の隙間で形成されている。この空間は、外部金属管１６が熱膨張で変形して端部が伸びる寸法より大きく設定されているので、外部金属管１６がヒータ線１４による加熱及び蒸発器７による冷却で熱膨張・熱収縮してもそれを吸収することができる。
【００３５】
上記実施例の冷蔵庫によれば、次のような効果を奏する。
【００３６】
内部ガラス管１５及び外部金属管１５を備えた二重管構造とすると共に、除霜ヒータ１３の表面温度が可燃性冷媒の発火しない温度に設定されているので、可燃性冷媒が漏洩する事態が生じても、除霜ヒータ１３の表面で可燃性冷媒の発火温度に至らない。この発火温度は、冷蔵庫内部、特に蒸発器周囲の空気温度が低い為、可燃性ガスの発火点温度２０℃より低い温度にできることを解明した。
【００３７】
また、金属管用キャップ１９外部金属管１６を使用することで、蒸発器７から垂れ落ちる除霜水による内部ガラス管１５の破損を防止することができると共に、従来のガラス管破損防止用の別体の屋根を削除することができ、低コストでの製作が可能である。
【００３８】
さらには、熱伝導性の良い外部金属管１６を使用することにより、除霜ヒータ１３の表面温度が均一化され、効率の良い除霜が可能であり、除霜時間の短縮に繋がる。また、除霜時間の短縮により省エネにも繋がる。
【００３９】
さらには、セラミック製の金属管用キャップ１９を使用することで、ガラス管用キャップ１７の過度な温度上昇を防止することができるため、ガラス管用キャップ１７の劣化を防止することができる。
【００４０】
さらには、金属管用キャップ１９にゴムキャップ保護用の屋根部２２やリブ２３を設けることにより、また、金属管用キャップ１９の下部に排水溝３０を設けることにより、ガラス管用キャップ１７側からの除霜水の浸入を防止することができ、仮に水が浸入しても排水溝３０より吐出されるため、内部ガラス管１５の破損を防止することができる。
【００４１】
さらには、外部金属管１６と金属管用キャップ１９及び内部ガラス管１５との接触面をそれぞれ長くすることにより、外気の浸入を抑制することができるため、可燃性冷媒がもれてもその浸入を防止することができ、引火には至らない。仮に、内部ガラス管１５と外部金属管１６の間に可燃性冷媒が浸入してきても、小さな空間の中であり、酸素量も制限されることから引火には至らない。
【００４２】
なお、径の異なる複数のガラス管１５を用いた多重管構造としてもよい。除霜ヒータ１３は、例えば外部金属管にメッシュ金属管やメッシュステンレス管などを使用してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれば、安価な構造で、蒸発器から滴下する除霜水が接触しても破損のおそれがなく、可燃性冷媒の漏洩に対する安全性を向上できる冷蔵庫を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す冷蔵庫の縦断面図である。
【図２】図１の冷蔵庫に用いる除霜ヒータの正面図である。
【図３】図２の除霜ヒータの端部における縦断面図である。
【図４】図２の除霜ヒータに用いる金属管用キャップの構造説明図である。
【符号の説明】
１…冷蔵庫本体、２…冷蔵庫、３…冷蔵室扉、４…野菜室扉、５…冷凍室扉、６…圧縮機、７…蒸発器、８…冷却用ファン、９…電動ダンパー、１０…冷蔵室、１１…野菜室、１２…冷凍室、１３…除霜ヒータ、１４…ヒータ線、１５…内部ガラス管、１６…外部金属管、１７…ガラス管用キャップ、１８…制御部、１９…金属管用キャップ、２０…排水溝、２１…リブ、２２…屋根部、２３ａ…凸部２３ｂ…凹部、２４ａ…保持面、２４ｂ…シール面、２５…テーパー部、２６…空間、２７…突出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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