JP2001174134A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蒸発器の除霜を効率よく短時間で行えるよう除
霜ヒータのヒータカバーを改良された形状や配置とする
ことにより、除霜に伴う消費電力量の低減が可能な冷蔵
庫を提供する。 【解決手段】冷気ダクト５内の蒸発器６の下方に設置さ
れる除霜ヒータ７のヒータカバー１３を、ヒータ本体１
２の前側と後ろ側とをそれぞれ覆う実質２部材の構造で
ヒータ本体１２の下方と上方にそれぞれ吸い込み口と吐
出口が形成されるようにし、かつ吐出口でヒータカバー
１３の前側部材の上端が後ろ側部材の上端より上方かつ
後ろ側に位置すると共に斜め下向きとなる庇をもつよう
にし、かつ吐出口が冷気ダクト５の中心より後ろ側に偏
った位置にくるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸発器の下方に配
設された除霜ヒータによる加熱で除霜を行う形式の冷蔵
庫に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に家庭用冷蔵庫の構造は、機能の
面から、断熱容器・強度部材の役割をもつ箱体・扉部分
と、庫内冷却を行うための冷凍サイクル部とに大別でき
る。

【０００３】箱体・扉部分は、外箱（主に鋼板製）で断
熱材（主に発泡ウレタン製）を挟むように一体化した構
造をもつそれぞれの主構造部分と、箱体内を冷凍室や冷
蔵室等の貯蔵室や冷気通路に区画するための区画部材
（単独の断熱性樹脂製か樹脂と断熱材の複合構造）と、
貯蔵室や扉内側を細かく区画するための内装部材（主に
樹脂製）とから構成される。

【０００４】また、冷凍サイクル部は、冷媒を昇圧・循
環させる圧縮機や庫外に放熱する凝縮器などの庫外に設
置される部品と、庫内に設置され冷却作用を行う蒸発器
と、冷媒を循環させるため各部品間を結ぶ冷媒管とから
構成されている。

【０００５】このような冷蔵庫のうち小形を除く大半の
ものでは、庫内の冷却は冷気強制循環方式によって行わ
れる。それは、貯蔵室とは別の区画である冷気ダクト内
に設置された蒸発器で、各貯蔵室を循環して戻った冷気
を集めて冷却し（冷媒はここで冷気から熱を奪って蒸発
し、後で庫外の凝縮器で放熱しながら凝縮する）、より
低温にした冷気を送風機により各貯蔵室に循環させると
いうものである。

【０００６】蒸発器(多数のフィンが冷媒管に貫通され
る形で一体化された構造の熱交換器)では、貯蔵室から
戻ってくる冷気が平均温度では氷点以下であり、庫内の
食品からの水分蒸散や扉開閉に伴う多湿空気の侵入によ
り冷気の湿度が高くなっているために、熱交換時に低温
である蒸発器の表面に冷気中の水分が凝縮・凍結して霜
が形成される。

【０００７】冷蔵庫の運転を続けた結果として蒸発器の
着霜量がある程度以上多くなると、通風抵抗の増大によ
る風速の減少等から熱交換性能の低下が顕著となり、冷
蔵庫の消費電力量が増加してくる。さらに、フィン間の
空気風路が霜でほぼ閉塞した状態になると熱交換量の減
少が大幅となり、冷蔵庫の正常な運転が継続できなくな
る。これを防ぐため、一般に、冷気ダクト内において蒸
発器の下部にやや離して除霜ヒータを配置し、定期的あ
るいは着霜量が多くなった時点等にヒータ加熱により蒸
発器の霜を除く除霜が行われる。

【０００８】このような除霜では、除霜中は庫内の冷却
が行われず貯蔵室の温度上昇が起こることや、除霜ヒー
タによる加熱や除霜後の再冷却（氷点以上となった蒸発
器と周囲部材の冷却）で余分に消費電力量が必要なこと
等から、除霜でのヒータの熱の利用効率を向上させて除
霜時間を短縮することが望ましい。そのため、従来よ
り、このような除霜方式に関する種々の改良技術が開示
されている。

【０００９】例えば、発明者らが以前提案した特開平8
−110146 号公報は、除霜ヒータの上方又は下方のヒー
タカバーを山形板又は傾斜平板又は上に凸な曲面板とす
ることによって、ヒータカバー上に除霜水が滞留して加
熱・蒸発されて除霜ヒータの熱が無駄に使われるという
従来の除霜ヒータでの問題を少なくしようとするもので
ある。

【００１０】また、特開平10−292974号公報は、山形板
等の上方ヒータカバーをもつ除霜ヒータを冷気ダクトの
後方に偏らせて配置することによって、除霜ヒータで発
生した暖気を蒸発器の前後だけでなく広範囲に吐出する
ことによって、従来よりも冷気ダクト内での暖気の対流
を活発にして除霜を効率化しようとするものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】除霜は、蒸発器の霜に
対し、融かすのに必要な顕熱及び潜熱を除霜ヒータで与
えて除霜水とし、冷気ダクトの下方の排水口へと導いて
取り除くことを目的としている。除霜ヒータを作動させ
ると、高温になったヒータ本体（内部にニクロム線等を
備えたガラス管構造が一般的）からの熱は、主に放射と
対流という２つの機構で蒸発器の霜に伝えられる。

【００１２】まず放射では、高温のヒータ本体や（ヒー
タ本体からの放射で加熱された）周囲のヒータカバー
（一般にアルミ板製）からの熱線が、蒸発器や霜に直接
あるいは周囲壁で反射しながら届いて（加熱された蒸発
器から伝導で伝わる分も含まれる）、最終的に霜に伝え
られる。この放射の過程では、高温となるヒータカバー
や熱線が反射する周囲壁において、カバーや壁面に落下
してきた除霜水の余分な加熱や蒸発が、また（アルミテ
ープ等を貼っても熱線の反射率が１００％になることは
ないし、水で濡れれば反射率が落ちるので）周囲壁の余
分な加熱が伴う。

【００１３】また対流では、ヒータ本体の周囲やヒータ
本体とヒータカバーの間の空気が暖められて、上方ヒー
タカバーの前後端から蒸発器に向かって吐出され、上下
に細長い冷気ダクトを上向き及び下向きに対流する暖気
により蒸発器や霜に熱が伝えられる。この対流の過程で
は、対流する暖気が蒸発器や霜だけでなく冷気ダクトの
前後の周囲壁等も余分に加熱することが起こってくる。

【００１４】従来の冷蔵庫においては、上方ヒータカバ
ーが水平な平板状である除霜ヒータを使うのが最も一般
的であるが、上方ヒータカバー等に除霜水が滞留し易い
ために放射に伴う除霜水の余分な加熱や蒸発が多くなる
傾向がある。また、上方ヒータカバーの前後端の２個所
から暖気が吐出されるため冷気ダクト内の対流が強くな
らず、対流による蒸発器や霜の加熱が弱くて除霜時間が
延び、周囲壁の余分な加熱も増える傾向にある。これら
のことから、上方ヒータカバーが水平な平板状である最
も一般的な従来の除霜ヒータの場合には無駄な加熱分が
多く、発明者らが以前提案した特開平8−110146 号公報
に示されているように、従来の方式で霜の融解に有効な
電力量は除霜ヒータに入力される電力量の１／３以下と
試算されるほどである。

【００１５】また、従来の改良技術のうち特開平8−110
146 号公報のものでは、上方ヒータカバー等の排水性が
良くなって除霜水の余分な加熱や蒸発が減るものの、上
方ヒータカバーを傾斜平板としても除霜ヒータでの暖気
の発生や冷気ダクト内の対流が強くならない欠点が残っ
ており、十分な除霜の効率化ができているものではな
い。

【００１６】また、従来の改良技術のうち特開平10−29
2974号公報のものでは、山形板の上方ヒータカバーによ
り除霜水の余分な加熱や蒸発が減るものの、除霜ヒータ
を後方に偏らせただけではあまり冷気ダクト内の対流が
強くならず、また上方だけのヒータカバーでは除霜ヒー
タでの暖気の発生が強くならない欠点もあり、これも十
分な除霜の効率化ができているものではない。

【００１７】本発明の目的は、除霜ヒータからの放射に
伴う除霜水の余分な加熱や蒸発を減らすと同時に、対流
における暖気の発生と冷気ダクト内の対流とを強くする
ことにより、除霜効率の向上すなわち除霜時間の短縮を
実現して、除霜に伴う消費電力量の低減、そして最終的
に冷蔵庫の消費電力量の低減を図ることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の冷蔵庫は、蒸発器と、前記蒸発器の下方に
設置され、かつヒータ本体と前記ヒータ本体の周囲に設
けられるヒータカバーとからなる除霜ヒータと、前記蒸
発器と前記除霜ヒータとを内部に配置した冷気ダクトと
を備えた冷蔵庫において、前記ヒータカバーを前記ヒー
タ本体の前側と後ろ側とをそれぞれ覆う実質２部材の構
造として、前記ヒータ本体の下方と上方にそれぞれ吸い
込み口と吐出口を形成し、かつ前記吐出口で前記ヒータ
カバーの前側部材の上端が後ろ側部材の上端より上方か
つ後ろ側に位置すると共に、斜め上向きから下向きへと
曲げられており、かつ前記ヒータカバーの前記吐出口が
前記冷気ダクトの中心より後ろ側に偏った位置にくるよ
うにしたものである。

【００１９】そして、上記冷蔵庫において、前記除霜ヒ
ータの前記ヒータカバーの前側部材を下半部分が前下が
りに傾斜しながら突出する形状としたり、前記除霜ヒー
タを前記冷気ダクトの前後方向の中心より後ろ側に偏ら
せて配置してもよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の説明に先立っ
て、図４及び図５を用いて、冷蔵庫の蒸発器周辺の構造
と通常運転の状態、及び従来構造の除霜ヒータによる除
霜時の状態について説明する。

【００２１】図４は従来構造の除霜ヒータをもつ従来の
冷蔵庫について、冷蔵庫の箱体下半部分を側方から見た
断面図であり、また図５はそのような冷蔵庫の除霜時の
伝熱・除霜水の状態を示した蒸発器周辺の側方から見た
部分断面図である。

【００２２】冷気強制循環式の冷蔵庫１では、各貯蔵室
２は箱体壁３と扉４により断熱・区画され、通常運転時
には貯蔵室２とは別に区画された冷気通路５（内部に蒸
発器６が縦置きに置かれ、下部に除霜ヒータ７と上部に
送風機８も置かれる）から送り出される冷気９が循環す
ることにより冷却される。蒸発器６は他の冷凍サイクル
部品から送られる冷媒により−３０℃程度の低温とな
り、庫内を循環して戻った冷気９（全体の平均温度とし
て氷点以下）と熱交換してさらに冷却する働きをし、冷
やされた冷気９は上方の送風機８により再び庫内に送り
出される。

【００２３】蒸発器６は、一般に多数のフィン１０が冷
媒管１１に貫通される形で一体化された構造の熱交換器
で、通常運転時には、貯蔵室２から戻ってくる氷点以下
の冷気９よりさらに低温であり、また戻ってくる冷気９
は庫内の食品からの水分蒸散や扉開閉に伴う多湿空気の
侵入により湿度が高くなっているために、熱交換時の際
にその表面に冷気中の水分が凝縮・凍結して霜１４が形
成される。

【００２４】冷蔵庫の運転を続けると付着する霜１４の
量が増え、ある程度以上多くなると通風抵抗の増大によ
る風速の減少等から熱交換性能が低下し、庫内を同じ冷
却状態に保つための冷蔵庫の消費電力量が増加してく
る。さらに、フィン１０間の空気風路が霜１４でほぼ閉
塞した状態にまでなると冷蔵庫の正常な運転ができなく
なる（庫内を設定温度に保てなくなる）。

【００２５】これを防ぐため、一般に、冷気ダクト５内
において蒸発器６の下部にやや離して除霜ヒータ７が配
置され、定期的あるいは着霜量が多くなった時点等に通
常運転を中断してヒータ加熱を行い、蒸発器６の霜１４
を融かして除く除霜が行われる。除霜により蒸発器６か
ら霜１４が除かれれば、蒸発器６の熱交換性能は回復し
て冷蔵庫も正常な冷却運転ができるようになる。

【００２６】しかしながら、除霜中は庫内の冷却が行わ
れず貯蔵室２の温度上昇が起こることや、霜１４以外の
周辺部材を除霜で加熱した上で除霜後に再冷却する必要
があって、余分に電力を消費量がすること等から、除霜
の熱の利用効率を向上させて除霜時間を短縮することが
望ましい。

【００２７】除霜は、蒸発器６の霜１４に対し、融かす
のに必要な顕熱及び潜熱を除霜ヒータ７で与えて除霜水
１５とし、冷気ダクト５の下方の排水口(図５に破線で
示す)へと導いて取り除くものである。従来構造の除霜
ヒータ７は、熱源であるヒータ本体１２の周囲をヒータ
カバー１３で覆う構造（除霜水１５の滴下によるヒータ
本体１２の損傷・騒音発生を防ぐために上方のカバーは
必須）になっている。除霜ヒータ７を作動させると、高
温（４００℃程度）になったヒータ本体１２からの熱
は、主に放射（熱線１６をジグザグの矢印で示す）と対
流（暖気１７の流れを曲線の矢印で示す）の機構により
蒸発器６の霜１４に伝えられる（ただし、暖められた蒸
発器から霜に熱が伝わるのは伝導による）。

【００２８】放射では、ヒータ本体１２あるいは高温に
なったヒータカバー１３からの熱線１６が、近い範囲の
蒸発器６や霜１４には直接、さらに遠くへは周囲壁で反
射しながら届き、最終的にまだ融けていない部分の霜１
４に伝えられる（霜の融解は除霜ヒータに近い蒸発器の
下部から次第に上方に移動する形で起こる）。従来構造
の除霜ヒータ７では上方のヒータカバー１３が水平な平
板状なので、蒸発器６から落下してきた除霜水１５の多
くが上方のヒータカバー１３に滞留しやすい（水滴・水
膜が大きくなってカバーの前後端からこぼれ落ちるまで
の時間）ので、その除霜水１５を氷点以上の余分な温度
にまで加熱したり、その一部を蒸発させたりして熱の損
失となる。また、周囲壁にアルミテープ等が貼られてい
て反射率を上げていても、何度も反射したり表面が水で
濡れている状態なので、周囲壁も放射により余分に加熱
され、熱の損失が生じる。

【００２９】また対流では、ヒータ本体１２の周囲やヒ
ータ本体１２とヒータカバー１３の間で空気が暖められ
て暖気１７が発生し、密度の小さい暖気１７は冷気ダク
ト５内を上方に上昇して蒸発器６や霜１４等に触れて低
温となって密度が大きくなり、途中から下降して除霜ヒ
ータ７に戻るという流れが形成される。従来構造の除霜
ヒータ７では、水平な平板状の上方のヒータカバー１３
の前後端という２個所から暖気１７が上方に吐出される
ことになり、しかも除霜ヒータ７が冷気ダクト５の前後
方向のほぼ中心であるため、上昇する暖気１７は冷気ダ
クト５の中心付近を（２個所からの吐出なので）やや広
がって流れることになる。このような上昇する暖気１７
に対し、冷気ダクト５を下降する暖気１７は前後の周囲
壁寄りに流れることになるので、上下に細長い冷気ダク
ト５内を上昇と下降の２系統ずつの暖気１７の対流がで
きる。

【００３０】このように狭いダクトに上昇流と下降流が
重なれば途中で互いに混合しやすいので、上方にまで届
かない弱い対流しか形成できず、上方の蒸発器６や霜１
４に熱が伝わりにくくなる。対流による蒸発器６や霜１
４への伝熱が弱くて時間がかかれば、沿って流れる周囲
壁を余分に暖めてしまうための熱の損失も多くなる。ま
た、この従来構造の除霜ヒータ７では、ヒータカバー１
３に開口が多く、しかもヒータカバー１３の内面で反射
した熱線１６がヒータ本体１２に集まりにくい形状をし
ているため、除霜ヒータ７での暖気１７の発生が強くな
らない欠点もある。

【００３１】従って、従来構造の除霜ヒータをもつ冷蔵
庫では、除霜時における放射及び対流による除霜ヒータ
から霜への伝熱に非効率な点があり、除霜効率が低く、
除霜に伴う消費電力量が多くなっていると考えられる。

【００３２】次に、従来の改良技術を適用した除霜ヒー
タによる除霜時の状態について説明する。

【００３３】図６は、従来の技術で説明した特開平8−1
10146 号公報の従来の改良技術を適用した冷蔵庫におい
て、除霜時の伝熱・除霜水の状態を示した蒸発器周辺の
側方から見た部分断面図である。

【００３４】この冷蔵庫では、除霜ヒータ７のヒータカ
バー１３の上方部分が前下がりの傾斜板となっている。
このようなヒータカバー１３であれば、落下してきた除
霜水１５が上方のヒータカバー１３に滞留せずにすぐに
流れ落ちるので、除霜水１５の余分な加熱や蒸発による
放射での熱の損失は小さいものとなる。一方、対流で
は、上方のヒータカバー１３から吐出される暖気１７は
傾斜板の上側となる後ろ側の端面の方から多く吐出され
るものの、前側の端面からも少ないながら吐出されるの
で、冷気ダクト５内に形成される暖気１７の対流は従来
構造の場合と同じく上下２系統ずつとなり、対流をそれ
程強くできない。また従来構造の場合と同じく、このヒ
ータカバー１３の形状では除霜ヒータ７での暖気１７の
発生が強くならない。

【００３５】従って、従来の改良技術による除霜ヒータ
をもつ冷蔵庫では、除霜時における放射による伝熱は改
善されるが、対流による伝熱には非効率な点が残ってい
るため、除霜効率の改善は十分でなく、除霜に伴う消費
電力量の低減も十分でないと考えられる。

【００３６】図７は、従来の技術で説明した特開平10−
292974号公報の従来の他の改良技術を適用した冷蔵庫に
おいて、除霜時の伝熱・除霜水の状態を示した蒸発器周
辺の側方から見た部分断面図である。

【００３７】この冷蔵庫では、除霜ヒータ７のヒータカ
バー１３が上方部分だけで山形板の形状であり、かつ除
霜ヒータ７が冷気ダクト５の前後方向の中心より後ろ側
に偏らせて配置されている。このようなヒータカバー１
３であれば、前述の従来の改良技術と同様に、除霜水１
５は上方のヒータカバー１３に滞留しにくいので、除霜
水１５の余分な加熱や蒸発による放射での熱の損失は小
さいものとなる。一方、対流では、除霜ヒータ７の位置
が冷気ダクトの中心より後ろ側に偏っているものの、上
方のヒータカバー１３から吐出される暖気１７は山形板
の前後端から同程度の量で吐出されて広がって上昇する
ので、冷気ダクト５内に形成される暖気１７の対流は広
がった上昇流に下降流が前後の周囲壁沿い（主に前側）
に限られた形となり、対流をそれ程強くできない。また
従来構造の場合と同じく、このヒータカバー１３の形状
では除霜ヒータ７での暖気１７の発生が強くならない。

【００３８】従って、従来の他の改良技術による除霜ヒ
ータをもつ冷蔵庫でも、除霜時における放射による伝熱
は改善されるが、対流による伝熱には非効率な点が残っ
ているため、除霜効率の改善は十分でなく、除霜に伴う
消費電力量の低減も十分でないと考えられる。

【００３９】さらに、本発明の典型的な構成の除霜ヒー
タによる除霜時の状態について説明する。

【００４０】図８は、本発明の除霜ヒータを適用した冷
蔵庫において、除霜時の伝熱・除霜水の状態を示した蒸
発器周辺の側方から見た部分断面図である。

【００４１】本発明の構成の除霜ヒータ７では、ヒータ
カバー１３がヒータ本体１２の前側と後ろ側とをそれぞ
れ覆う実質２部材の構造となっていて、ヒータ本体１２
の下方と上方の開口がそれぞれ暖気１７の吸い込み口と
吐出口となっている。ヒータカバー１３は、前側と後ろ
側の部材が吸い込み口や吐出口で梯子状に連結するよう
な形状とすれば、ヒータ本体１２の軸方向両端部分も含
めて１部材として形成することも可能である。ヒータカ
バー１３の上部の吐出口では、前側部材の上端が後ろ側
部材の上端より上方かつ後ろ側の位置にまで延びている
と共に、庇のように先端近くのみ斜め上向きから下向き
へと曲げられており、また吐出口の位置は冷気ダクト５
の前後方向の中心より後ろ側に偏よらせてある。

【００４２】このような本発明の除霜ヒータであれば、
除霜の際の放射では、ヒータカバー１３の外表面はほと
んど斜面ばかりで除霜水１５が滞留することはないし、
ヒータカバー１３の前側と後ろ側が吐出口で上下に重な
るが、上にくる前側部分の上端が庇状になっているの
で、除霜水１５がカバー内部に入ることもない。これに
より、ヒータカバー１３の内外で除霜水１７の余分な加
熱や蒸発は従来の改良技術のものより少なくできる。

【００４３】また対流では、まずヒータカバー１３が前
後を覆うので開口が少なく、ヒータカバー１３の内面で
反射された熱線１６もヒータ本体１２に集まりやすい形
状であるため、除霜ヒータ７での暖気１７の発生が多く
なる利点がある。また吐出口は、前側と後ろ側の部材の
上端の隙間として形成されるので、冷気ダクト５の前後
方向に１個所のみとなる。さらに、ヒータカバー１３の
吐出口は冷気ダクト５の前後方向の中心より後ろ側に偏
らせてある。従って、除霜ヒータ７で多く発生した暖気
１７が１個所で後ろ寄りの吐出口から集中して吐出され
るため、冷気ダクト５内には後ろ側の周囲壁に沿って上
昇し、前側の周囲壁に沿って下降する暖気１７の流れが
形成される。この対流は、暖気１７の発生量が多いと共
に、上下に細長い冷気ダクト５内を上昇と下降がほぼ１
系統だけとなるため、途中での混合も少なくて上方に届
く強いものとなる。対流が強く上方の蒸発器６や霜１４
に熱が伝わりやすければ霜の融解に時間がかからず、沿
って流れる周囲壁の加熱も少なくなる。

【００４４】従って、本発明の除霜ヒータを適用した冷
蔵庫では、除霜時における放射及び対流による伝熱が効
率的になるため、除霜効率が十分に改善され、除霜に伴
う消費電力量の低減が可能になると考えられる。

【００４５】発明者らは、上記の従来構造や従来の改良
技術、そして本発明の構成での除霜ヒータの除霜性能に
ついて定量的に確認するため、冷蔵庫の除霜状態を模擬
したモデル実験を行った。

【００４６】除霜のモデル実験の方法としては、実際の
冷蔵庫の部品やスチロフォーム板を用いて冷気ダクト部
分のみを構成し、蒸発器に氷点以下の流体を流しながら
低温・多湿空気と熱交換させて着霜させ、流体・空気を
止めた状態で除霜ヒータに通電して除霜し、除霜水量や
各部温度の時間変化を測定するようにした。供試した除
霜ヒータの仕様は、既に図５ないし図８により除霜状態
を説明した従来構造（「従来型」）、従来の改良技術
（特開平8−110146 号公報のもの、「改良技術Ａ」）及
び従来の他の改良技術(特開平10−292974号公報のも
の、「改良技術Ｂ」）、そして本発明の構成（「本発
明」）である。

【００４７】図９は除霜のモデル実験での従来構造と従
来の改良技術の除霜ヒータでの除霜特性を比較して示し
た図である。従来構造の「従来型」に比べ従来の改良技
術の「改良型Ａ」では、冷気ダクトの下方に排出される
除霜水量の最終値が１０％ほど多いにもかかわらずほぼ
同じ時間で除霜が終了し、若干の改善となっている(た
だし、蒸発器の上部の空気温度の立ち上がりは「改良型
Ａ」の方がやや遅い)。これは、「従来型」より「改良
型Ａ」では除霜の放射伝熱の効率が向上されるが対流伝
熱の効率はあまり変わらないという、既に行った定性的
な説明を裏付ける結果である。

【００４８】図１０は従来構造と従来の他の改良技術の
除霜ヒータについての同様な除霜特性である。この場合
は、従来構造の「従来型」に比べ従来の他の改良技術の
「改良型Ｂ」では、除霜水量の最終値が１０％ほど多い
が除霜時間も１０％ほどが長くなっており、あまり改善
は見られない（蒸発器の上部の空気温度の立ち上がりも
「改良型Ｂ」の方がやや遅い）。既に行った説明では、
「従来型」より「改良型Ｂ」では除霜の放射伝熱の効率
が向上されるが対流伝熱の効率はあまり変わらないので
若干の改善が予想されたが、実際には定性的な説明のよ
うな改善は得られない結果となっている。

【００４９】図１１は従来構造と本発明の構成の除霜ヒ
ータについての同様な除霜特性である。前述の２つの従
来の改良技術のものと異なり、本発明の構成の「本発
明」では「従来型」に比べて、最終除霜水量が５０％も
多いにもかかわらず１０％以上短い時間で除霜が終了し
ている（蒸発器の上部の空気温度の立ち上がりは「本発
明」の方がかなり早い）。これは、「従来型」より「本
発明」では除霜の放射伝熱と対流伝熱が共に効率的に行
われるようになるので改善が大きいという、既に行った
説明とも符合するものである。

【００５０】以上の除霜のモデル実験の結果から、本発
明の構成の除霜ヒータにより、従来の改良技術等の場合
より大きな従来構造からの除霜効率の改善、即ち除霜時
間の短縮や除霜に伴う消費電力量の低減が得られること
がわかる。

【００５１】以下に本発明の具体的な実施形態を図面を
用いて説明する。

【００５２】図１は、本発明になる第１の実施形態の冷
蔵庫についての除霜ヒータ周辺の部分断面図である。こ
の本発明の第１の実施形態での除霜ヒータの構造は、既
に前出の図８で本発明の典型的な構成の除霜ヒータとし
て説明したものとほぼ同じであり、除霜ヒータ７はヒー
タカバー１３がヒータ本体１２の前側と後ろ側とをそれ
ぞれ覆う実質２部材の構造となっていて、ヒータ本体１
２の下方と上方の開口がそれぞれ暖気１７の吸い込み口
と吐出口になっている。また、ヒータカバー１３の上部
の吐出口では、前側部材の上端が後ろ側部材の上端より
上方かつ後ろ側の位置にまで延びていると共に、庇のよ
うに先端近くで斜め上向きから下向きへと曲げられてお
り、また吐出口の位置を冷気ダクト５の前後方向の中心
より後ろ側に偏よらせていることも特徴である。

【００５３】このような本発明の除霜ヒータであれば、
既に図８で説明したように、除霜時の放射伝熱では、ヒ
ータカバー１３の外表面はほとんど斜面ばかりで除霜水
１５が滞留することはないし、ヒータカバー１３の前側
と後ろ側が吐出口で上下に重なるが上にくる前側部分の
上端が庇状になっているので除霜水１５がカバー内部に
入ることもない。これにより、ヒータカバー１３の内外
で除霜水の余分な加熱や蒸発は従来の改良技術のものよ
り少なくでき、またヒータカバー１３があまり濡れずに
高温であれば表面からの熱線１６の放射も増えるように
もなる。

【００５４】また、対流では、まずヒータカバー１３が
前後を覆うので開口が少なく、ヒータカバー１３の内面
で反射された熱線１６もヒータ本体１２に集まりやすい
形状であるため、除霜ヒータ７での暖気１７の発生が多
くなる。さらに吐出口は、前側と後ろ側の部材の上端の
隙間として形成されるので冷気ダクト５の前後方向に１
個所のみとなり、かつヒータカバー１３の吐出口は冷気
ダクト５の前後方向の中心より後ろ側に偏らせてある。
従って、除霜ヒータ７で多く発生した暖気１７が１個所
で後ろ寄りの吐出口から集中して吐出されるため、冷気
ダクト５内には後ろ側の周囲壁に沿って上昇し、前側の
周囲壁に沿って下降する暖気１７の流れが形成される。

【００５５】この対流は、暖気１７の発生量が多いと共
に、上下に細長い冷気ダクト５内を上昇と下降がほぼ１
系統だけとなるため、途中での混合も少なくて上方に届
く強いものとなる。対流が強く上方の蒸発器６や霜１４
に熱が伝わりやすければ霜の融解に時間がかからず、沿
って流れる周囲壁の加熱も少なくなる。

【００５６】以上のことから、本発明の第１の実施形態
の冷蔵庫では、除霜ヒータによる除霜時の放射及び対流
による伝熱が効率的になるため、除霜効率が十分に改善
され、除霜に伴う消費電力量の低減が可能になる。

【００５７】図２は、本発明になる第２の実施形態の冷
蔵庫についての除霜ヒータ周辺の部分断面図である。こ
の本発明の第２の実施形態での除霜ヒータの構造は、除
霜ヒータ７のヒータカバー１３の前側部材を下半部分が
前下がりに傾斜しながら突出する形状としたことに特徴
がある。このような構造の違いがあるとしても、本発明
の第１の実施形態に比べた除霜状態は暖気１７の発生量
が若干減るか同等のままという差しか生じないと考えら
れるので、既に説明したことからわかるように、除霜ヒ
ータ７の除霜特性の従来構造からの改善効果はほぼ同じ
であり、除霜効率の改善や除霜に伴う消費電力量の低減
も同様に得られる。

【００５８】一方で、この本発明の第２の実施形態での
除霜ヒータに特有の付随的な効果には、次のものがあ
る。冷蔵庫の通常運転時では、大半の冷気９は冷気ダク
ト５の前側から除霜ヒータ７に衝突ながら流入し、すぐ
に上方に曲げられて蒸発器６に向かう。図１の本発明の
第１の実施形態での除霜ヒータでは、ヒータカバー１３
の前側の部材の下半部分が垂直に近いので冷気９の流れ
を乱す可能性があるのに比べ、この本発明の第２の実施
形態での除霜ヒータでは、ヒータカバー１３の前側の部
材の下半部分が前下がりに傾斜しているので多くの冷気
９を斜め上の蒸発器６に向かって円滑に流すことができ
る。これにより、冷蔵庫の通常運転時に冷気９の風量増
加や乱れ低減により蒸発器６の熱交換性能が向上でき、
冷蔵庫の消費電力量が低減できるようになる。

【００５９】図３は、本発明になる第３の実施形態の冷
蔵庫についての除霜ヒータ周辺の部分断面図である。こ
の本発明の第３の実施形態での除霜ヒータの構造は、除
霜ヒータ７を冷気ダクト５の前後方向の中心より後ろ側
に偏らせて配置したことに特徴がある。このような構造
の違いがあっても、本発明の第１の実施形態に比べた除
霜状態は暖気１７の吐出口と共に吸い込み口も後ろ側に
偏るだけで形成される対流の状態はほぼ変わらないと考
えられるので、既に説明したことからわかるように、除
霜ヒータ７の除霜特性に関する従来構造からの改善効果
はほぼ同じであり、除霜効率の改善や除霜に伴う消費電
力量の低減も同様に得られる。

【００６０】一方で、この本発明の第３の実施形態での
除霜ヒータには、本発明の第２の実施形態と同様な付随
的な効果がある。冷蔵庫の通常運転時に冷気ダクト５の
前側から除霜ヒータ７に衝突するように流入する冷気９
に対し、この本発明の第３の実施形態では除霜ヒータ７
が冷気ダクト５の後ろ側にずれており前側が広くなって
いるので、冷気９の多くを斜め上の蒸発器６に向かって
円滑に流すことができる。これにより、本発明の第２の
実施形態と同様に、冷蔵庫の通常運転時に冷気９の風量
増加や乱れ低減により蒸発器６の熱交換性能が向上で
き、冷蔵庫の消費電力量が低減できるようになる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、除霜ヒータからの放射
に伴う除霜水の余分な加熱や蒸発が減らせると同時に、
対流における暖気の発生と冷気ダクト内の対流とを強く
できるので、除霜時間を短縮して除霜に伴う消費電力量
を低減し、そして冷蔵庫の消費電力量を低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる第１の実施形態の冷蔵庫について
除霜ヒータ周辺の部分断面図である。

【図２】本発明になる第２の実施形態の冷蔵庫について
除霜ヒータ周辺の部分断面図である。

【図３】本発明になる第３の実施形態の冷蔵庫について
除霜ヒータ周辺の部分断面図である。

【図４】従来の冷蔵庫について箱体下半部分を側方から
見た断面図である。

【図５】従来の冷蔵庫において、除霜時の伝熱・除霜水
の状態を示した蒸発器周辺の側方から見た部分断面図で
ある。

【図６】従来の改良技術を適用した冷蔵庫において、除
霜時の伝熱・除霜水の状態を示した蒸発器周辺の側方か
ら見た部分断面図である。

【図７】従来の他の改良技術を適用した冷蔵庫におい
て、除霜時の伝熱・除霜水の状態を示した蒸発器周辺の
側方から見た部分断面図である。

【図８】本発明の冷蔵庫において、除霜時の伝熱・除霜
水の状態を示した蒸発器周辺の側方から見た部分断面図
である。

【図９】除霜のモデル実験での従来構造と従来の改良技
術の除霜ヒータでの除霜特性を比較して示した特性図で
ある。

【図１０】除霜のモデル実験での従来構造と従来の他の
改良技術の除霜ヒータでの除霜特性を比較して示した特
性図である。

【図１１】除霜のモデル実験での従来構造と本発明の除
霜ヒータでの除霜特性を比較して示した特性図である。

【符号の説明】

５…冷気ダクト、６…蒸発器、７…除霜ヒータ、９…冷
気、１２…ヒータ本体、１３…ヒータカバー、１４…
霜、１５…除霜水、１６…熱線、１７…暖気。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 耕一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 高橋 英一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Ｆターム(参考） 3L046 AA04 AA07 BA01 CA07 MA01 MA04

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器と、前記蒸発器の下方に設置され、
   かつヒータ本体と前記ヒータ本体の周囲に設けられるヒ
   ータカバーとからなる除霜ヒータと、前記蒸発器と前記
   除霜ヒータとを内部に配置した冷気ダクトとを備えた冷
   蔵庫において、前記ヒータカバーを前記ヒータ本体の前
   側と後ろ側とをそれぞれ覆う実質２部材の構造として、
   前記ヒータ本体の下方と上方にそれぞれ吸い込み口と吐
   出口を形成し、かつ前記吐出口で前記ヒータカバーの前
   側部材の上端が後ろ側部材の上端より上方かつ後ろ側に
   位置すると共に、斜め上向きから下向きへと曲げられて
   おり、かつ前記ヒータカバーの前記吐出口が前記冷気ダ
   クトの中心より後ろ側に偏った位置にくるようにしたこ
   とを特徴とする冷蔵庫。