(57)【要約】【目的】可燃性冷媒が使用される冷凍装置の除霜用にして爆発の危険を防止することのできる除霜ヒータと、その除霜ヒータを備えた冷蔵庫の提供。【構成】電気絶縁性を有する耐熱管２１内に電熱線２２を通し、該電熱線の両端部２２Ｂに通電線２４を接続すると共に、耐熱管２１の両端開口部を封止部材２３によって閉塞する。特に、耐熱管２１の内径より電熱線２２の外径を小さく設定し、該電熱線２２の両端部２２Ｂを耐熱管２１の偏心位置で支持する。これにより、耐熱管２１の長さ方向に沿って電熱線２２が耐熱管２１の内壁に接触する電熱線接触部２６を形成する。そして、係る除霜ヒータを冷蔵庫に装置される蒸発器６の直下で電熱線接触部２６を下向きにして水平状に配置する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有する耐熱管と、該耐熱管内に通される電熱線と、該電熱線の両端部に接続する通電線と、前記耐熱管の両端開口部を塞ぐ封止部材とを有し、前記耐熱管の内径より電熱線の外径が小さく設定される除霜ヒータにおいて、前記電熱線の両端部を耐熱管の偏心位置で支持することにより、前記耐熱管の長さ方向に沿って電熱線が耐熱管の内壁に接触する電熱線接触部が形成されることを特徴とする除霜ヒータ。
【請求項２】
電気絶縁性を有する耐熱管と、該耐熱管内に通される電熱線と、該電熱線の両端部に接続する通電線と、前記耐熱管の両端開口部を塞ぐ封止部材とを有し、前記耐熱管の内径より電熱線の外径が小さく設定される除霜ヒータにおいて、前記電熱線の両端部をクランク状に折り曲げることにより、前記耐熱管の長さ方向に沿って電熱線が耐熱管の内壁に接触する電熱線接触部が形成されることを特徴とする除霜ヒータ。
【請求項３】
電熱線接触部に対向する耐熱管の内壁と電熱線との間隙が３．５〜１４ｍｍに設定される請求項１、又は２記載の除霜ヒータ。
【請求項４】
電気絶縁性を有する耐熱管と、該耐熱管内に通される電熱線と、該電熱線の両端部に接続する通電線と、前記耐熱管の両端開口部を塞ぐ封止部材とを有し、前記耐熱管の内径より電熱線の外径が小さく設定される除霜ヒータにおいて、
前記電熱線は線状材をスパイラル状に巻いたコイル部を形成し、該コイル部の外径Ａが耐熱管の内径Ｂに対して、Ａ≦Ｂ−３．５ｍｍに設定され、該電熱線が耐熱管の内部に偏心状に配されることにより、前記耐熱管の長さ方向に沿って電熱線が耐熱管の内壁に接触する電熱線接触部が形成されることを特徴とする除霜ヒータ。
【請求項５】
電気絶縁性を有する耐熱管と、該耐熱管内に通される電熱線と、該電熱線の両端部に接続する通電線と、前記耐熱管を覆う外装管と、前記耐熱管と外装管の両端開口部を塞ぐ封止部材とを有し、前記外装管の内径より耐熱管の外径が小さく設定される除霜ヒータにおいて、前記耐熱管の両端部が外装管の偏心位置で支持されて成る除霜ヒータ。
【請求項６】
蒸発器を含んで冷凍サイクルを構成する冷凍装置を備えると共に、前記蒸発器の直下に請求項１〜４の何れか一項に記載の除霜ヒータが電熱線接触部を下向きにして水平状に配置されるか、又は請求項５記載の除霜ヒータが外装管内における耐熱管の偏り側を下向きにして水平状に配置されることを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性冷媒を使用する冷凍装置の除霜用として好適なヒータと、これを備えた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍室や冷蔵室を形成する冷蔵庫には冷凍装置の除霜用としてヒータが設けられるが、係る除霜ヒータは両端開口部が封止部材（キャップ）により塞がれる耐熱性のガラス管（耐熱管）内にヒータ線（電熱線）を配し、その両端部に通電線を接続して構成される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図７は、その種の除霜ヒータの使用態様を示す。この図で明らかなように、係る除霜ヒータＨは冷凍サイクルを構成する蒸発器Ｅの直下に水平状に配置され、ヒータ線への通電によりこれを発熱せしめて蒸発器に付着した氷霜を融解させることができる。尚、図７において、Ｄは融解水を受けるドレンパン、Ｒは除霜ヒータと蒸発器との間に設けられるルーフ板であり、係るルーフ板Ｒはガラス管が融解水を浴びて熱衝撃応力を受けたり、ガラス管に落下氷片が衝突することなどによるガラス管の破損を防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９１１４１号公報（段落００２７〜００２８、図２〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
然し乍ら、単一のガラス管内にヒータ線を配した構造の除霜ヒータでは、その表面温度が非常に高くなり、特にガラス管の上下では対流熱により大きな温度差を生じ、上部側は対流熱とヒータ線による輻射熱により過熱される。このため、代替フロンとしてイソブタンのような可燃性冷媒が使用される冷凍装置に上記のようなヒータを適用した場合、ヒータの表面温度が可燃性冷媒の発火点温度を越えて可燃性冷媒の漏洩時に爆発事故を招く虞れがある。
【０００６】
このため、可燃性冷媒が使用される冷凍装置の除霜用として、ガラス管を二重構造とした除霜ヒータが実用化されているが、その種の除霜ヒータでは材料コストが掛かる上、蒸発器に付着した氷霜を効率よく除去するに足る熱量を得難く、特にヒータの下部では放散される熱量の不足によってドレンパン内に滴下した融解水が再氷結し、これが徐々に成長してガラス管を押し壊してしまう危険性がある。
【０００７】
そこで、特許文献１では単一のガラス管構造（シングルタイプ）にして、その内径よりヒータ線の巻径を小さくし、係るヒータ線の下部が自重によってガラス管の内表面積に接触するようにしている。然し、ヒータ線がガラス管に接触するといっても、ヒータ線はその両端部がスパイラル巻きしたコイル部の軸線上にあってガラス管に対し同心状に支持されるので、ヒータ線はその全長に亙ってガラス管に接触するのでなく、その中央部分が湾曲によってガラス管に接触するにすぎない。このため、ガラス管の全長に亙って上下の温度差を解消することは極めて困難である。
【０００８】
特に、係る除霜ヒータ用のヒータ線としては巻径が５．２ｍｍ〜７．６ｍｍのものが存在するものの、ガラス管は外径１０．５ｍｍ（肉厚１ｍｍを差し引いて内径８．５ｍｍ）のものが唯一製造されているだけなので、最小巻径５．２ｍｍのヒータ線を使用したとしても、ガラス管に接触するヒータ線の中央部分でヒータ線の上部とガラス管との間に形成される間隙は３．３ｍｍであるから、ガラス管の上部がヒータ線による輻射熱と対流熱により過熱し、可燃性冷媒の発火点温度を越える危険性がある。
【０００９】
本発明は以上のようの事情に鑑みて成されたものであり、その目的は可燃性冷媒が使用される冷凍装置の除霜用にして爆発の危険を防止することのできる除霜ヒータと、これを備えた冷蔵庫を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る発明は、電気絶縁性を有する耐熱管と、該耐熱管内に通される電熱線と、該電熱線の両端部に接続する通電線と、前記耐熱管の両端開口部を塞ぐ封止部材とを有し、前記耐熱管の内径より電熱線の外径が小さく設定される除霜ヒータにおいて、前記電熱線の両端部を耐熱管の偏心位置で支持することにより、前記耐熱管の長さ方向に沿って電熱線が耐熱管の内壁に接触する電熱線接触部が形成されることを特徴とする。
【００１１】
又、請求項２に係る発明は、電気絶縁性を有する耐熱管と、該耐熱管内に通される電熱線と、該電熱線の両端部に接続する通電線と、前記耐熱管の両端開口部を塞ぐ封止部材とを有し、前記耐熱管の内径より電熱線の外径が小さく設定される除霜ヒータにおいて、前記電熱線の両端部をクランク状に折り曲げることにより、前記耐熱管の長さ方向に沿って電熱線が耐熱管の内壁に接触する電熱線接触部が形成されることを特徴とする。
【００１２】
又、請求項３に係る発明は、以上のような除霜ヒータにおいて、電熱線接触部に対向する耐熱管の内壁と電熱線との間隙が３．５〜１４ｍｍに設定されることを特徴とする。
【００１３】
又、請求項４に係る発明は、電気絶縁性を有する耐熱管と、該耐熱管内に通される電熱線と、該電熱線の両端部に接続する通電線と、前記耐熱管の両端開口部を塞ぐ封止部材とを有し、前記耐熱管の内径より電熱線の外径が小さく設定される除霜ヒータにおいて、前記電熱線は線状材をスパイラル状に巻いたコイル部を形成し、該コイル部の外径Ａが耐熱管の内径Ｂに対して、Ａ≦Ｂ−３．５ｍｍに設定され、該電熱線が耐熱管の内部に偏心状に配されることにより、前記耐熱管の長さ方向に沿って電熱線が耐熱管の内壁に接触する電熱線接触部が形成されることを特徴とする。
【００１４】
更に、請求項５に係る発明は、電気絶縁性を有する耐熱管と、該耐熱管内に通される電熱線と、該電熱線の両端部に接続する通電線と、前記耐熱管を覆う外装管と、前記耐熱管と外装管の両端開口部を塞ぐ封止部材とを有し、前記外装管の内径より耐熱管の外径が小さく設定される除霜ヒータにおいて、前記耐熱管の両端部が外装管の偏心位置で支持されることを特徴とする。
【００１５】
一方、請求項６の発明は、冷蔵庫として蒸発器を含んで冷凍サイクルを構成する冷凍装置を備えると共に、前記蒸発器の直下に請求項１〜４の何れか一項に記載の除霜ヒータが電熱線接触部を下向きにして水平状に配置されるか、又は請求項５記載の除霜ヒータが外装管内における耐熱管の偏り側を下向きにして水平状に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１、２の発明によれば、従来の除霜ヒータのように電熱線の中央部分が自重による撓みによって耐熱管と局部的に接触するのでなく、耐熱管に対する電熱線の偏心により耐熱管の長さ方向に沿って電熱線が耐熱管の内壁に線状に接触するので、係る電熱線接触部を下向きにして耐熱管の全長に亙り上下の温度差を小さくすることができる。
【００１７】
又、請求項３、４の発明によれば、電熱線接触部に対向する耐熱管の内壁と電熱線との間隙が３．５ｍｍより大きくなることから、電熱線接触部を下向きにして対流熱の影響を大きく受ける上部側の過熱を防止できる。
【００１８】
更に、請求項５の発明は耐熱管と外装管との二重管構造であるから、外表面の局部的な過熱を防止できる上、内側の耐熱管の両端部が外装管の偏心位置で支持されることから、耐熱管の偏り側を下向きにして上下の温度差を小さくすることができる。
【００１９】
又、請求項６に係る冷蔵庫では、以上のような除霜ヒータが蒸発器の直下に配置されることから、冷凍装置に可燃性冷媒が使用されても、除霜ヒータの表面温度が局部的に可燃性冷媒の発火点温度に達することを防止でき、しかも上部表面温度が低下する一方で下部表面温度が上昇するので蒸発器から滴下する融解水がドレンパン内で再氷結することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。図１は本発明に係る除霜ヒータを備えた冷蔵庫の内部構造を示す。図１において、１は室温が１〜１０℃に保たれる冷蔵室、２は室温が−１８℃以下に保たれる冷凍室であり、冷凍室２の内部には仕切板３が設けられ、その上下には送気口４と吸気口５が形成される。仕切板３の裏側には冷凍装置を構成する蒸発器６が設けられ、その上部には送気口４に対向して冷凍室２内の冷気を循環するためのファン７が設けられる。冷凍装置は蒸発器６ほか、冷蔵庫の下部背面側に設けられる圧縮機８や凝縮器９を含み、それらは図２に示すように膨張弁などの減圧機構１０を含む管路１１により連結されて冷媒を循環する冷凍サイクルを構成する。このため、蒸発器６を有する冷凍室２内の空気は循環されつつ冷却され、その冷気はダンパ付きの連通口１２を通じて冷蔵室１にも送られる。尚、冷蔵室１内にも蒸発器を設け、冷蔵室１と冷凍室２を別々の蒸発器により冷却しながら個別に温度制御することもできる。
【００２１】
ここに、蒸発器６の直下には該蒸発器の表面に付着した氷霜を融解するための除霜ヒータ２０が設けられる。図１において、１３は蒸発器６と除霜ヒータ２０の間に配されるルーフ板、１４は除霜ヒータ２０の下方に配される樋状のドレンパンであり、このドレンパン１４は排水管１５により圧縮機８の上部に配される蒸発皿１６と連結される。而して、除霜ヒータ２０により融解された氷霜は水滴となってドレンパン１４内に滴下し、これが排水管１５を通じて蒸発皿１６に回収される。
【００２２】
次に、除霜ヒータの構造を図３に示して説明すれば、２１は電気絶縁性を有する円筒状の耐熱管（本例においてガラス管）であり、耐熱管２１の内部にはその内径よりも外径の小さい電熱線２２が通される。電熱線２２はＮi−Ｃr合金やＦe−Ｃr−Ａl合金などから成る線状材をスパイラル状に巻いたコイル部２２Ａを形成し、本例において係るコイル部２２Ａの外径が耐熱管２１の内径より小さく設定され、該コイル部２２Ａに連なる線状の両端部２２Ｂは耐熱管２１の外部に突出される。又、２３は耐熱管２１の両端開口部を塞ぐ封止部材であり、この封止部材２３は耐熱管２１の両端に宛てがわれる耐熱性の当て板２３Ａと、耐熱管２１の両端に装着されるシリコンゴムなどから成る耐熱性のキャップ２３Ｂとで構成される。
【００２３】
そして、キャップ２３Ｂには絶縁皮膜を施した通電線２４が通され、これが当て板２３Ａを貫通する電熱線の両端部２２Ｂに接続される構成としてある。特に、コイル部２２Ａの軸線上にある電熱線の両端部２２Ｂは当て板２３Ａにより耐熱管２１の偏心位置で固定支持され、これにより耐熱管２１の長さ方向に沿って電熱線２２が耐熱管２１の内壁に接触するようにしてある。つまり、電熱線２２はその両端部２２Ｂを耐熱管２１に対して偏心状に固定することにより、自重により撓むことなく主体となるコイル部２２Ａがその全長に亙って耐熱管２１の内壁に接触（内接）するようになっている。尚、２５は電熱線の両端部２２Ｂと通電線２４を繋ぐヒューム管などの接続金具であるが、その種の接続金具２５を用いずに電熱線の両端部２２Ｂと通電線２４の芯線とを撚り合わせるようにしてもよい。
【００２４】
次に、図４は図３のＸ−Ｘ線における拡大断面を示す。図４において、２６は耐熱管２１の内壁に電熱線２２が接触して成る電熱線接触部であり、これに対向する耐熱管２１の内壁と電熱線２２との間は両者の間隙が最大となる電熱線離間部２７とされる。特に、コイル部の外径Ａは耐熱管２１の内径Ｂに対して、Ａ≦Ｂ−３．５ｍｍに設定されるのであり、このため電熱線離間部２７において、耐熱管２１の内壁と電熱線２２との間隙ｃは、３．５ｍｍ以上とされる。
【００２５】
そして、係る除霜ヒータ２０は、電熱線接触部２６を下向き（電熱線離間部２７を上向き）にして、図１に示す蒸発器６の直下に水平状に配置される。これによれば、電熱線離間部２７側（蒸発器６側）において、耐熱管２１の表面（上部表面）は対流熱により加熱されるも輻射熱による加熱が減少する。一方、電熱線接触部２６側（ドレンパン１４側）において、耐熱管２１の表面（下部表面）は対流熱の影響を受けず、伝導熱と輻射熱により加熱される。この結果、耐熱管２１の表面は上下で大きな温度差を生じない。従って、冷凍装置の冷媒にイソブタンのような可燃性のものが使用される場合でも、係る除霜ヒータ２０の表面温度が局部的に可燃性冷媒の発火点を越えることを防止でき、しかも上部表面の温度が低下する一方で下部表面の温度が上昇するために、蒸発器６から滴下する融解水がドレンパ１４ン内で再氷結することを防止できる。
【００２６】
尚、電熱線２２の発熱量や耐熱管２１の肉厚、材質などにもよるが、電熱線離間部２７における耐熱管２１と電熱線２２の間隙ｃが上記のように３．５ｍｍ以上であれば、これを上向きにして輻射熱と対流熱による上部表面の過熱を防止できる。しかし、間隙ｃが大きすぎれば除霜効果が低下するので、係る間隙ｃは３．５〜１４ｍｍの範囲内で設定することが好ましく、更に好ましくは９〜１０ｍｍ（本例において９ｍｍの設定で好結果を得ている）がよい。
【００２７】
又、本発明に係る除霜ヒータは、上記例のように電熱線の両端部２２Ｂを耐熱管２１の偏心位置で支持することに限らず、耐熱管２１の長さ方向に沿って電熱線２２を耐熱管２１の内壁に接触させる手段として、図５のように電熱線の両端部２２Ｂ（図５には電熱線の一端部のみを示すが、他の一端部は対称にあわられる）をクランク状に折り曲げるようにしてもよい。
【００２８】
尚、以下の説明において、上記例と対応する部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。又、図５の除霜ヒータ３０では電熱線２２の両端部クランク軸が耐熱管２１と同心状に支持される状態を示しているが、クランク軸を耐熱管２１の偏心位置で支持するようにしてもよい。要するに、電熱線２２が自重により撓まずに封止部材２３で支持される電熱線の両端部２２Ｂがクランク状に折り曲げられることにより、耐熱管２１の長さ方向に沿って電熱線２２が耐熱管２１の内壁に接触するようにすればよい。因に、本例においても、電熱線離間部２７における間隙は上記例と同様に設定される。
【００２９】
次に、図６は二重管構造の除霜ヒータ４０とした例である。本例において、２８は耐熱管２１を覆う外装管（ガラス管）であり、その外装管２８と耐熱管２１の両端開口部は上記例と同様に封止部材２３により塞がれる。特に、本例では耐熱管２１の内部に電熱線２２が接触せずして同心状に配され、その耐熱管２１が外装管２８の内部にあって両端部を封止部材２３により外装管２８の偏心位置で固定支持されるようにしてある。
【００３０】
尚、係る除霜ヒータ４０において、耐熱管２１の外径は外装管２８の内径より小さく設定されるが、本例では耐熱管２１が外装管２８に対して偏心状態に固定された状態であればよく、両者が接触することが好ましいものの必ずしもこれを要件としない。そして、係る除霜ヒータ４０も外装管２８に対する耐熱管２１の偏り側、すなわち耐熱管２１の外面と外装管２８の内壁が接触するか若しくは両者の間隙が最小となる部分を下向きにして蒸発器６の直下に配置することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
以上、本発明において説明したが、耐熱管２１はガラス製に限らず、その他の電気絶縁性を有する耐熱部材で形成することもできる。又、電熱線２２はニクロム線などの線状材をスパイラル状に巻いたものに限らず、これを種々の抵抗体から成る中実棒とすることもできる。
【００３２】
更に、線状材をスパイラル状に巻いてコイル部を形成する電熱線にして、係るコイル部はその全長が同径であることに限らず、コイル部の両側をテーパ状にしてもよい（この場合、電熱線の外径とはコイル部の最大径をいう）。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る除霜ヒータを備えた冷蔵庫の構成例を示した断面概略図
【図２】冷凍装置の原理図
【図３】本発明に係る除霜ヒータの構成図
【図４】図３におけるＸ−Ｘ断面図
【図５】本発明に係る除霜ヒータの変更例を示す構成図
【図６】本発明に係る除霜ヒータの変更例を示す構成図
【図７】従来の除霜ヒータ付き冷蔵庫を示す部分断面図
【符号の説明】
【００３４】
１  冷蔵室
２  冷凍室
６  蒸発器
８  圧縮機
９  凝縮器
１０  減圧機構
２０，３０，４０  除霜ヒータ
２１  耐熱管
２２  電熱線
２２Ａ  電熱線のコイル部
２２Ｂ  電熱線の両端部
２３  封止部材
２４  通電線
２６  電熱線接触部
２７  電熱線離間部
２８  外装管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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