JP2001280878A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器の熱交換効率を向上させるととも
に、着霜による冷却能力の低下を抑制した熱交換器を提
供する。 【解決手段】 ハニカム形状の放熱フィン７４を冷却パ
イプ７１に直交させて形成される複数の熱交換部７３か
らなり、これら複数の熱交換部７３の冷却パイプ７１を
直列に連通させ、複数の熱交換部７３は冷却風の上流側
より下流側のフィン密度を密にした熱交換器とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断熱箱体内に送風
機とともに設置された熱交換器に関し、この熱交換器の
性能向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、この種の熱交換器を用い
た冷蔵庫は、断熱箱体内に冷凍室や冷蔵室を構成すると
共に、冷凍室の奥部に区画された冷却室内に熱交換器
（蒸発器）と送風機を設置して、この熱交換器にて冷却
された冷気を送風機により前記各室に供給し、循環させ
て冷却する方式が採られている。

【０００３】また、この種の熱交換器は、所定間隔で複
数枚配列されたアルミニウム薄板から成るプレートフィ
ンと、各フィンを貫通する冷却パイプとから構成されて
おり、冷却パイプ内で蒸発する冷媒にて生じる冷却作用
は各フィンに伝達される。そして、各フィン間には送風
機にて送風が成され、その際に空気とフィン（及び冷却
パイプ）とを接触させて熱交換を生じさせ、それによっ
て冷気を生成するものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の熱
交換器は、制約された容積の中で熱交換器の性能を上げ
ようとする場合、フィンの間隔を密にすると、接触面積
を増やすことができ、熱交換効率を良くして性能をあげ
ることができるが、特に冷蔵室を循環して熱交換器に戻
ってくる冷気中には多量の湿気が含まれており、この水
分が熱交換器と熱交換する過程で霜となってフィンや冷
却パイプの表面に付着し通風を悪くするので、フィンの
間隔を密にするのに限界がある。霜が成長すると、熱交
換器内の通風抵抗が増加し、冷気の流通量が激減する。
そして、最悪の場合には熱交換器全体が霜によって閉塞
されてしまう場合もある。また、霜自体がフィンと通風
冷気との間を断熱する作用を発揮するため、熱交換器と
流通冷気との間の熱交換効率も著しく低下し、これらに
よって、冷凍室や冷蔵室の温度を異常に上昇させてしま
うという問題があった。

【０００５】そこで、この種の熱交換器を用いた冷蔵庫
においては定期的に電気ヒータなどにて熱交換器を加熱
し、除霜を行っているが、除霜が開始されるまでの間の
霜の悪影響は避けられず、結論としてはいかに霜の成長
による冷却能力の低下を抑制するかがこの種の熱交換器
の課題となっている。

【０００６】本発明は上述のような従来の問題点を解消
したものであり、熱交換器の熱交換効率を向上させると
ともに、着霜による冷却能力の低下を抑制した熱交換器
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、冷却パイプに放熱フィンを直交
させて形成される熱交換器において、前記放熱フィンを
ハニカム形状にしたことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換
器において、前記熱交換器は冷却パイプに放熱フィンを
蛇行状に曲げて形成される複数の熱交換部からなり、前
記冷却パイプを直列に連通させて構成されることを特徴
とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２記載の熱交換
器において、前記複数の熱交換部は冷却風の上流側より
下流側のフィン密度を密にしたことを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、断面がハニカム形状の
フィンブロックを形成し、このフィンブロックの端面に
溝を形成し、この溝に冷却パイプを嵌合した熱交換器で
ある。

【００１１】請求項５の発明は、において、断面がハニ
カム形状のフィンブロックを形成し、このフィンブロッ
クに貫通孔を形成し、この孔に冷却パイプを嵌合した熱
交換器である。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明による熱交換器を用いた
冷蔵庫の一実施形態を示す側断面図である。

【００１３】この冷蔵庫１０の本体１は、前方に開口す
る鋼板製の外箱２と、この外箱２内に間隔を持たせて組
み込まれた前方に開口する合成樹脂製の内箱３と、これ
ら外箱２と内箱３間に充填発泡された発泡ポリウレタン
断熱材４とから構成されている。

【００１４】内箱３は上下の仕切壁５、６にて上下三室
に区画されており、上から順に、冷蔵室７、野菜室８、
冷凍室９が形成されている。冷蔵室７の前面開口は開閉
式扉１２で、野菜室８の前面開口は引き出し式扉１３
で、同じく冷凍室９の前面開口は二段の引き出し式扉１
４Ａ、１４Ｂで開閉自在に密閉されるようになってい
る。なお、冷凍室９は上下二段の上冷凍室９Ａ、下冷凍
室９Ｂになっている。

【００１５】冷凍室９の奥部の中央部から上部は、仕切
板１５および熱交換器前板１６にて前後に区画され、熱
交換器前板１６の後側には冷却室１７が区画形成され、
この冷却室１７内に熱交換器１８（蒸発器）が縦設され
ている。熱交換器１８の上方には送風機２１が設けら
れ、この送風機２１の上方、仕切板１５の上部にはスリ
ット状の上吐出口２２が開口している。仕切板１５の中
央部および下部には中央ダクト２３、下ダクト２４が設
けられており、中央ダクト２３は下冷凍室９Ｂの上部に
配設され、中央ダクト２３の中途部下側に中吐出口２５
が複数形成されている。下ダクト２４には下冷凍室９Ｂ
の後方に延出し、その先端には下吐出口２６が形成され
ている。また、下ダクト２４の下方には冷凍室９で循環
した冷気を吸い込む冷凍室吸込口２７が設けられてい
る。この冷凍室吸込口２７は冷却室１７の下端部１９に
連通している。

【００１６】また、冷凍室９奥部の下部には、機械室仕
切壁３１が設けられ、この機械室仕切壁３１の後方には
機械室３２が設けられている。この機械室３２内には前
記熱交換器１８と周知の冷凍サイクルを構成する圧縮機
３３や凝縮器、機械室送風機等（図示せず）が設置され
ている。この圧縮機３３及び前記送風機２１は、冷凍室
９内の後方の所定位置、例えば仕切板１５上部に設けら
れたサーミスタ等の冷凍室温度センサ３４により検知さ
れる庫内温度に基づき、図示しない制御部によりオン／
オフ制御されるようになっている。

【００１７】冷蔵室７の奥部には内箱３背面と間隔を存
して背面板３５が取り付けられており、この背面板３５
と内箱３間に上下に延在する背面ダクト３６が形成され
ている。背面ダクト３６は背面板３５の前面に複数形成
された吐出口４１、４１・・にて開口している。また、
冷蔵室７内には吐出口４１ごとに庫内棚４２、４２・・
が複数段架設されている。また、冷蔵室７下部の上仕切
壁５の前部左右には冷蔵室吸込口４８が形成され、図示
しない帰還ダクトに連通接続されている。なお、５１は
冷蔵室７内の温度を検出する冷蔵室温度センサであり、
背面板３５上部に取り付けられている。

【００１８】野菜室８の奥部には内箱３背面と間隔を存
して野菜室背面板５４が取り付けられており、この野菜
背面板５４と内箱３間には野菜室ダクト（図示せず）が
形成されている。この野菜室ダクトの一端は帰還ダクト
（図示せず）に連通すると共に、他端は野菜室８右奥上
部の野菜室吐出口５６にて開口している。下仕切壁６内
には野菜室吸込ダクト５７が形成されており、この野菜
室吸込ダクト５７は野菜室８の奥部下面に開口した野菜
室吸込口５８にて開口し、かつ、冷却室１７の下端部１
９に連通されている。

【００１９】前記送風機２１の上方には上下の仕切壁
５、６内に挿入されて成形断熱材４の後部を上下に貫通
する形で案内ダクト６０が形成されており、この案内ダ
クト６０の上部が、バッフル６２を備えたダンパ装置６
３を介して背面ダクト３６に連通されている。背面ダク
ト３６の上部が複数の冷蔵室吹出口４１に連通接続され
ている。なお、バッフル６２はこのバッフルを開閉する
ダンパモータ（図示せず）に接続されている。

【００２０】図２は本発明の一実施形態における熱交換
器を示す説明図であり、ハニカムフィンを一部省略して
示している。熱交換器１８は冷却パイプ７１に放熱フィ
ンを直交させて形成される直方体の複数の熱交換部７３
からなり、複数個の熱交換部７３の冷却パイプ７１を直
列に連通させて構成され、これらの熱交換部７３を重ね
合わせている。放熱フィンには大きさの異なる大中小３
種類のアルミニウム薄板製のハニカムフィン７４が使用
され、異なる大きさのハニカム形状のフィンを用いた熱
交換部７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃを使用することによっ
て、熱交換器１８のフィン密度を順に疎から密にしてい
る。

【００２１】図３から図５は、一製造過程の熱交換器
を、ハニカムフィンを一部省略して示している。なお、
図３は熱交換器を簡略して示しており、フィンブロック
７５の外縁は、実際には複数のフィンのエッジで構成さ
れている。

【００２２】図３において、断面がハニカム形状のフィ
ンブロック７５を形成し、このフィンブロック７５の端
面に冷却パイプ７１の直径よりやや寸法の小さな溝７６
が形成され、この溝７６の奥に冷却パイプ７１の外径寸
法に合わせた円筒形状溝７７が形成されている。そし
て、冷却パイプ７１が溝７６から挿入され円筒形状溝７
７に嵌合される。

【００２３】冷却パイプ７１は円筒形の直管のものを使
用し、円筒形の円筒部７８を偏平させておき、フィンブ
ロック７５に形成された溝７６に挿入、嵌合した後、円
筒部７８を成形して円形に戻している。

【００２４】このようにして、熱交換器１８の一部を構
成する熱交換部７３が作られ、それぞれハニカム形状の
異なる大中小３種類の熱交換部７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ
を作る。３種類の熱交換部７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃはハ
ニカム形状が異なるもののフィンブロック７５の外形は
同一寸法にしている。

【００２５】図４は図３の後の製造過程の熱交換器を示
す説明図であり、３種類の熱交換部７３Ａ、７３Ｂ、７
３Ｃの冷却パイプ７１を、ハニカム形状の大きさ順に並
べ、かつ熱交換部７３間に所定の間隔を開けて連通接続
する。ここでは３種類の熱交換部７３Ａ、７３Ｂ、７３
Ｃを２個ずつ並設した６個の熱交換部７３から熱交換器
１８が構成される。

【００２６】次に、図５において、各熱交換部７３間の
冷却パイプ７１をそれぞれの熱交換部７３が重なり合う
ようにＵ字状に成形加工されて、図２に示すような複数
の熱交換部７３が重なり合った熱交換器１８が出来あが
る。

【００２７】この熱交換器１８は冷却風の上流側にフィ
ン密度の粗なる（ハニカム形状の大きいフィン）熱交換
部７３Ａ、下流側にフィン密度の密なる（ハニカム形状
の小さいフィン）熱交換部７３Ｃ、上流側と下流側の間
にフィン密度の中間の熱交換部７３Ｂになるように冷却
室１７内に配置される。

【００２８】次に、冷蔵庫の冷気の流れについて説明す
る。

【００２９】圧縮機３３及び送風機２１が運転される
と、熱交換器１８（蒸発器）にて冷却された冷却室１７
内の冷気は送風機２１のファンにより上方に吸い上げら
れ、冷凍室９の各吐出口２２、２５、２６より冷凍室９
内に吹き出される。そして、冷凍室９内の容器内を循環
して冷却した後、冷気は下部の冷凍室吸込口２７から冷
却室１７に帰還する。これによって、冷凍室９は所定の
冷凍温度（−２０℃程）に維持される。なお、圧縮機３
３及び送風機２１の運転は冷凍室９内の温度を検出する
冷凍室温度センサ３４に基づいて制御される。

【００３０】また、熱交換器１８にて冷却された冷却室
１７内の冷気は送風機２１のファンにより上方に吸い上
げられ、送風機２１より吹き出された冷気は案内ダクト
６０に流入し、冷蔵室用バッフル６２を経て冷蔵室７の
背面ダクト３６に流入する。背面ダクト３６に流入した
冷気は吐出口４１、４１・・・から冷蔵室７内に吹き出
され、各庫内棚４２、４２・・を循環して冷却した後、
冷蔵室吸込口４８に流入する。冷蔵室温度センサ５１で
検知される庫内温度に基づいて制御部でダンパモータを
制御し、冷蔵室用バッフル６２を開閉して冷気の量が調
節されることによって冷蔵室７内を＋５℃程の冷蔵温度
に維持される。

【００３１】次に、帰還ダクト内に流入した冷気は、野
菜室ダクトに流入し、野菜室吐出口５６より野菜室８内
に吐出される。そして、野菜室８内を循環し、容器内を
冷却した後、野菜室吸込口５８から吸い込まれ、下仕切
壁６内に形成した野菜室吸込ダクト５７内を経て冷却室
１７に帰還する。これによって、容器内の野菜は＋３℃
〜＋５℃程の温度に保冷されることになる。

【００３２】ここで、冷凍室吸込口２７から流入した冷
気は冷却室下端部１９から熱交換器１８内に流入し、同
様に、野菜室吸込ダクト５７からは冷蔵室７及び野菜室
８内を循環して来た湿気の多い冷気が冷却室下端部１９
から流入するため、初めに熱交換器１８の下部に配置さ
れた熱交換部７３Ａには霜が付着成長するが、霜の成長
に比べて熱交換部７３Ａのハニカムフィン密度を粗にし
て、熱交換部７３Ａで成長した霜によって流通を阻害さ
れ無いようにしている。

【００３３】次に、冷気が各ハニカムフィン７４・・・
間を上昇し、熱交換部７３Ｂの領域に流入するが、ハニ
カムフィン密度が粗の領域で霜が形成され水分が奪われ
ているので、霜の付着成長が少なく、熱交換部７３Ｂで
成長した霜によって流通を阻害されるようなことは無
い。

【００３４】さらに、熱交換部７３Ｃにおいて、冷却風
に水分が少なくなっており、霜の成長が少ないので、冷
気の流通を阻害するようなことは無い。

【００３５】従って、熱交換器１８のハニカムフィン７
４が、同じフィン密度（ピッチ）を有するプレートフィ
ンに比べて角状の波形をしている分、霜の無い、或い
は、少ない状態における熱交換効率が向上し、霜が成長
して来た場合には、霜が成長し易い領域７３Ａや７３Ｂ
のハニカムフィン密度を粗にし、成長し難い領域７３Ｃ
でのハニカムフィン密度を密にして、前述のように冷気
の流通を維持し、熱交換を確保することができるように
なる。従って、冷蔵室７、野菜室８、冷凍室９の冷却能
力を良好に維持することができる。

【００３６】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００３７】本実施形態では、本発明の熱交換器１８冷
蔵庫１０の蒸発器１８に用いて説明しているが、冷蔵庫
に限らず冷凍ショーケース等の熱交換器として使用して
も良い。また、冷蔵庫、冷凍ショーケース等の凝縮器に
ハニカムフィンを用いた熱交換器を使用しても良い。

【００３８】また、本実施形態では断面がハニカム形状
のフィンブロック７５に溝７６および円筒状溝７７を形
成して冷却パイプ７１を挿入、嵌合しているが、溝を作
ることなくこのフィンブロック７５に貫通孔を形成し、
この孔に冷却パイプ７１を嵌合したものであっても良
い。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、熱
交換器はハニカム形状のフィンと、各フィンを貫通する
冷却パイプとから構成されているので、従来の同一容
積、同一フィン密度（ピッチ）のプレートフィンに比
べ、フィン自体の表面積を増加することができ、熱交換
効率を上昇することができる。

【００４０】また、本発明の熱交換器は、複数の熱交換
部を重ね合わせてなり、これらの熱交換部はそれぞれ大
小数種類のハニカム形状のフィンと、各フィンを貫通す
る冷却パイプとから構成されており、この熱交換器を蒸
発器として使用する場合、冷却風の上流側よりも下流側
の部分にフィン形状の小さいフィン（フィン密度が密）
を配置構成したことにより、霜の成長に合わせてフィン
密度を設定しているので、着霜によって熱交換器の冷気
流通の阻害されることを抑制もしくは防止できるように
なり、冷凍室などの冷却能力を良好に維持することがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における冷蔵庫の側断面図
である。

【図２】本発明の一実施形態における熱交換器を示す説
明図である。

【図３】図２の熱交換器の一製造状態を示す説明図であ
る。

【図４】図３と別の製造状態を示す説明図である。

【図５】図３、図４と別の製造状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 冷蔵庫本体 ２ 外箱 ３ 内箱 ４ 断熱材 ５ 上仕切壁 ６ 下仕切壁 ７ 冷蔵室 ８ 野菜室 ９ 冷凍室（上下冷凍室の総称） ９Ａ 上冷凍室 ９Ｂ 下冷凍室 １０ 冷蔵庫 １５ 仕切板 １６ 熱交換器前板 １７ 冷却室 １８ 熱交換器 １９ 冷却室下端部 ２１ 送風機 ３１ 機械室仕切壁 ３２ 機械室 ３３ 圧縮機 ３５ 背面板 ３６ 背面ダクト ６０ 案内ダクト ６２ 冷蔵室用バッフル ６３ ダンパ装置 ７１ 冷却パイプ ７３ 熱交換部（７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃを総称） ７３Ａ フィン密度密の熱交換部 ７３Ｂ フィン密度中間の熱交換部 ７３Ｃ フィン密度粗の熱交換部 ７４ ハニカムフィン（放熱フィン） ７５ フィンブロック ７６ 溝 ７７ 円筒状溝 ７８ 円筒部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却パイプに放熱フィンを直交させて形
   成される熱交換器において、 前記放熱フィンをハニカム形状にしたことを特徴とする
   熱交換器。
2. 【請求項２】 前記熱交換器は冷却パイプに放熱フィン
   を蛇行状に曲げて形成される複数の熱交換部からなり、
   前記冷却パイプを直列に連通させて構成されることを特
   徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 【請求項３】 前記複数の熱交換部は冷却風の上流側よ
   り下流側のフィン密度を密にしたことを特徴とする請求
   項２記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 断面がハニカム形状のフィンブロックを
   形成し、このフィンブロックの端面に溝を形成し、この
   溝に冷却パイプを嵌合したことを特徴とする熱交換器。
5. 【請求項５】 断面がハニカム形状のフィンブロックを
   形成し、このフィンブロックに貫通孔を形成し、この孔
   に冷却パイプを嵌合したことを特徴とする熱交換器。