JP2003035484A

JP2003035484A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2003035484A
Application number: JP2002169551A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tanaka; 正昭田中; Takeshi Shimizu; 武清水; Koichi Nishimura; 晃一西村; Toyoshi Kamisako; 豊志上迫
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2003-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】可燃性冷媒を使用した冷蔵庫において、可燃
性冷媒が漏洩した環境下で除霜が行われた時の安全性向
上を図る。【解決手段】可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルの蒸
発器１０と、蒸発器１０を除霜する除霜手段１８と第２
の除霜手段３１を設置した冷却室１９を備え、除霜手段
が複数になることによりそれぞれの表面温度を低下させ
可燃性冷媒の発火防止を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可燃性冷媒を使用し
た冷蔵庫に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、可燃性冷媒を使用した冷蔵庫に関
するものとしては、特開平８−５４１７２号公報が挙げ
られる。

【０００３】以下、図面を参照しながら上記従来の冷蔵
庫を説明する。図１０は、従来の冷蔵庫の要部の縦断面
図である。図１０において、１は冷蔵庫本体、２は冷蔵
庫本体１の内部にある冷凍室、３は冷蔵庫本体１の内部
にある冷蔵室、４は冷凍室扉、５は冷蔵室扉、６は冷凍
室２と冷蔵室３を仕切る仕切壁、７は冷凍室２内の空気
を吸い込む冷凍室吸込口、８は冷蔵室３内の空気を吸込
む冷蔵室吸込口、９は冷気を吐出する吐出口、１０は蒸
発器、１１は冷気を循環させるファン、１２は蒸発器１
０と冷凍室２を仕切る蒸発器仕切壁、１３は桶、１４は
排水口、１５はニクロム線をコイル状にしたものをガラ
ス管で覆った除霜用管ヒータ、１６は除霜水が除霜用管
ヒーター１５に直接滴下して接触するときに発する蒸発
音を防止するための屋根、１７は桶１３と除霜用管ヒー
ター１５の間に設置され絶縁保持された金属製の底板で
ある。

【０００４】次に動作について説明する。冷凍室２や冷
蔵室３を冷却する場合は、蒸発器１０に冷媒が流通して
蒸発器１０が冷却される。これと同じくしてファン１１
の作動により、冷凍室吸込口７や冷蔵室吸込口８から冷
凍室２や冷蔵室３の昇温空気を冷却室２０に送り、蒸発
器１０で熱交換して冷却されて吐出口９から冷却風を冷
凍室２内に送り、冷凍室２から図示していない連通口を
通って冷蔵庫に冷気を送る。ここで、蒸発器１０と熱交
換する空気は、冷凍室扉４及び冷蔵室扉５の開閉による
高温外気の流入や冷凍室２及び冷蔵室３の保存食品の水
分の蒸発等により高湿化された空気であることから、そ
の空気より低温である蒸発器１０に空気中の水分が霜と
なって着霜する。

【０００５】このように、蒸発器１０が着霜すると着霜
量が増加するに従って蒸発器１０表面と熱交換する空気
との伝熱が阻害されると共に通風抵抗となって風量が低
下するために熱通過率が低下して冷却不足が発生する。

【０００６】このことから、除霜用管ヒーター１５のニ
クロム線に通電により放射される熱線により蒸発器１０
や桶１３や排水口１４付近に着いた霜を水に融解する。

【０００７】また、このようにして融解した除霜水は一
部は直接に桶１３に落ち、その他は屋根１６により除霜
用管ヒーター１５を避けて桶１３に落ちて排水口１４か
ら庫外に排水される。このとき、除霜用管ヒーター１５
から桶１３に放射された熱線は底板１７により一部反射
され蒸発器１０方向に散乱する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルにお
いて、可燃性冷媒は比較的に潜熱が大きいことから可燃
性冷媒が溜まる蒸発器１０の配管部において熱量が他の
配管部に比べてかなり大きくなることから除霜不足とな
り、霜取りを生じて、除霜終了後の冷却運転時に残った
霜により熱伝達が阻害され不冷が発生する。

【０００９】また、一般的に除霜用管ヒーター１５のニ
クロム線表面は言うまでもなくガラス表面温度は非常に
高温度であり、可燃性冷媒が蒸発器１０等の庫内と連通
している部分にある配管から漏洩した場合に、除霜用管
ヒーター１５の通電により発火して爆発し大災害を招く
危険性がきわめて高くなるという課題を有していた。

【００１０】本発明は上記課題に鑑み、可燃性冷媒が除
霜手段の設置雰囲気に漏洩した環境下で除霜が行われた
場合に可燃性冷媒の発火による爆発を防止することで爆
発による災害を防止し、霜残りによる不冷を防止する除
霜手段を備えた可燃性冷媒を使用した冷蔵庫を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
発明は、可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルの蒸発器
と、前記蒸発器を除霜する除霜手段とを設置した冷却室
を備え、前記除霜手段は金属抵抗材料からなるヒーター
線で構成されたヒーターを複数設置したものであり、１
本当たりの発熱量を低下させることができ、その結果、
ヒーター表面温度を低下させることができるという作用
を有する。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、除霜手段は蒸発器の最下位配管の近傍に設
置したものであり、除霜時において、除霜手段により蒸
発器及び蒸発器周辺を加熱する場合、潜熱が大きい可燃
性冷媒の溜まり易く熱容量の大きい蒸発器の最下位配管
部が受熱されやすく、除霜を均一にでき、除霜効率が向
上して霜残りが無くなる。さらに、除霜効率の向上によ
り、除霜手段の動作時間が短縮でき、除霜手段の表面温
度を低下させることができるという作用を有する。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２に記載の発明において、除霜手段の表面温度を可
燃性冷媒の発火温度未満となるようにしたものであり、
可燃性冷媒の漏洩時に除霜が行われても可燃性冷媒が発
火しないという作用を有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図９を用いて説明する。

【００１５】（実施の形態１）本発明による実施の形態
１について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。

【００１６】図１は本発明の実施の形態１による冷蔵庫
の要部の縦断面図である。図１に示すように、１８は蒸
発器１０やその周辺に付着した霜を除霜するための加熱
タイプの除霜手段であり、１９は蒸発器１０やファン１
１や屋根１６や除霜手段１９が設置されている冷却室で
あり、２０は蒸発器１０の最下位配管であり、除霜手段
１８は最下位配管２０の近傍に設置されている。

【００１７】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。任意の時間が経過すると蒸
発器１０の着霜を除霜するために、ファン１１が停止
し、蒸発器１０の冷媒流通が停止した後、除霜手段１８
が作動し、図示していない除霜完了検知手段により除霜
完了を検知して除霜手段１８の作動を停止して除霜は終
了する。ここで、ファン１１の停止により蒸発器１０内
の可燃性冷媒の液は自重により蒸発器１０の最下位配管
２０に最も多量に溜まる。その後、除霜手段１８の作動
により、最下位配管２０内に多量に溜まっている潜熱の
大きい可燃性冷媒は蒸発する。

【００１８】このとき、除霜手段１８は最下位配管２０
の近傍にあることから最下位配管２０の内部に溜まった
多量の可燃性冷媒は蒸発を促進される。このように蒸発
した可燃性冷媒は、蒸発器１０の上部の配管へ高温気体
となって移動する。蒸発器１０の上部の配管へ移動した
可燃性冷媒の高温気体は、蒸発器１０の上部の配管は着
霜により低温であることから、配管及びフィンを通して
霜から吸熱して液化し、この液化に必要な熱を蒸発器１
０上部の霜から吸熱することで除霜が行われる。

【００１９】このとき、可燃性冷媒は潜熱が大きいため
に液化するために大きな熱量を霜から奪うために除霜が
促進される。

【００２０】そして、再度に液化した可燃性冷媒は自重
により蒸発器１０の最下位配管１９に溜まる。

【００２１】このように、サーモサイフォン現象により
蒸発器１０の除霜が行われる。また、サーモサイフォン
による除霜に加えて、除霜手段１８からの直接受熱によ
り、蒸発器１０や周辺の部品及び壁の霜が融けると共に
周辺の空気が暖められて対流することで、蒸発器１０全
体の除霜が行われる。

【００２２】このように、蒸発器１０周辺及び蒸発器１
０は配管内の可燃性冷媒のサーモサイフォン効果と除霜
手段１８の直接的な熱影響により全体を均一に除霜を行
い、除霜効率が向上することで、霜残りが無くなると共
に、除霜手段１８の動作時間の短縮により除霜手段１８
の発熱時間が短縮し、除霜手段１８の表面温度が可燃性
冷媒の発火温度に到達する以前に図示していない除霜完
了検知手段により除霜の完了を検知して除霜が完了す
る。

【００２３】（実施の形態２）本発明による実施の形態
２について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。

【００２４】図２は本発明の実施の形態２による冷蔵庫
の要部の縦断面図である。図２に示すように、蒸発器１
０は同熱交換面積で形状を冷蔵庫の扉を正面として奥行
きまたは横方向より高さ方向の寸法が小さい。

【００２５】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時において、除霜手段
１８から遠い蒸発器１０上部への距離が短縮することか
ら、除霜手段１８から蒸発器１０上部への除霜手段１８
の熱が早期に伝熱し、蒸発器１０上下への伝熱時間差が
小さくなる。このことから、より均一に蒸発器及び周辺
の除霜を行い、除霜効率が向上するので霜残りが無く、
さらに、短い時間の除霜手段１８の動作により除霜が完
了する。

【００２６】（実施の形態３）本発明による実施の形態
３について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００２７】図３は本発明の実施の形態３による冷蔵庫
の要部の縦断面図である。図３に示すように、２１は冷
凍室吸込口７からの吸込空気と冷蔵室吸込口８からの吸
込空気が合流して冷却室１９に吸い込む冷却室吸込口で
あり、２２は冷蔵室吸込口８内にある冷蔵室吸込口８に
流入する冷蔵室の空気の流入を制御するダンパであり、
２３は冷蔵室を冷却するために冷凍室の低温空気を冷蔵
室３へ送流するための連通口である。

【００２８】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時の直前にファン１１
を一定時間停止させると共にガンパ２２を開く。その
後、ダンパ２２を閉じて除霜手段１８を作動させて除霜
を行い、図示していない除霜完了検知手段により除霜完
了を検知して除霜が終了する。

【００２９】ここで、除霜直前のファン１１の停止とダ
ンパ２２の開により、庫内に可燃性冷媒が漏洩していた
場合は、可燃性冷媒は空気より比重の重いことから、冷
却室１８は比重の軽い空気が存在し、比重の重たい可燃
性冷媒は冷却室吸込口２１を通って冷蔵室３に溜まり、
冷凍室２に洩れたものも連通口２３を通って冷蔵室３に
溜まる。

【００３０】その後、ダンパ２２は閉じられることか
ら、対流がなくなり冷蔵室３に溜まった可燃性冷媒が冷
却室１９に逆流することが無くなる。そして、除霜手段
１８が作動するが、除霜手段１８が設置されている冷却
室１９は空気雰囲気であるため、可燃性冷媒に発火する
ことなく除霜が完了する。

【００３１】（実施の形態４）本発明による実施の形態
４について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。

【００３２】図４は本発明の実施の形態４による要部の
断面図である。図４に示すように、２４は蒸発器１０を
形成している蒸発器配管であり内部に可燃性冷媒が封入
されており、２５は蒸発器１０を形成しているフィンで
あり、２６は金属抵抗材料からなるヒーター線を熱伝導
性の良好な絶縁体で覆い、絶縁体の表面に金属膜で覆わ
れたパイプヒーターであり、２７は蒸発器１０と接触し
たパイプヒーター２６の直管部である。

【００３３】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時はパイプヒーター２
６のヒーター線に通電してパイプヒーター２６表面を加
熱させる。パイプヒーター２６で加熱された熱は直管部
２７と接触している蒸発器１０の部分から蒸発器１０全
体に熱伝導により伝熱し、蒸発器１０全体に伝熱した熱
は空気及び輻射により蒸発器周辺に伝熱する。

【００３４】また、パイプヒーター２６の直管２７以外
の部分で発熱した熱は空気を介しての伝熱と輻射により
蒸発器１０及び蒸発器１０周辺を加熱する。

【００３５】このように、蒸発器１０の除霜はパイプヒ
ーター２６からの直接的な伝熱とそれによる配管内の可
燃性冷媒のサーモサイフォンにより行われ、パイプヒー
ター２６の金属表面と金属からなる蒸発器１０が接触し
ていることからパイプヒーター２６表面と蒸発器１０の
温度差は小さくなる。

【００３６】このことから、パイプヒーター２６の表面
温度が蒸発器１０の霜が融解する温度以上に加熱される
ことは無く、可燃性冷媒の発火温度以上になる前に除霜
が完了する。

【００３７】（実施の形態５）本発明による実施の形態
５について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。

【００３８】図５は本発明の実施の形態５による冷蔵室
の要部の縦断面図である。図５に示すように、２８は除
霜手段１８の構成要素の一つである金属抵抗材料からな
るヒーター線であり、従来に対して発熱量は同等、径は
太く、全長は長くして可燃性冷媒の発火温度未満となる
ように設計しており、スパイラル状で形成されている。
２９は除霜手段１８の構成要素の一つであり、内部にヒ
ーター線２８を設置したガラス管である。また、Ｌはヒ
ーター線２８のスパイラル状を形成した後の長さ、Ｄは
ヒーター線２８のスパイラルの直径であり、Ｌは従来同
等で、Ｄは大きくなっている。

【００３９】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時にヒーター線２８に
通電されると、単位長さ当たりの発熱量は従来に対して
低下して可燃性冷媒の発火温度未満となる。しかしなが
ら、発熱量は従来同等であることから除霜は従来同等で
行われる。このことから、除霜能力は従来同等を維持し
つつ可燃性冷媒の発火温度未満で除霜が行われる。

【００４０】なお、本実施の形態では除霜手段１８はヒ
ーター線２８をガラス管２９で覆ったガラス管ヒーター
であるが、ヒーター線２８を使用した除霜手段であるな
らどんなものでも同様の効果は得られる。

【００４１】（実施の形態６）本発明による実施の形態
６について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は
省略する。

【００４２】図６は本発明の実施の形態６による冷蔵庫
の要部の縦断面図である。図６に示すように、３１は第
２の除霜手段である。

【００４３】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時は除霜手段１８と第
２の除霜手段３１に通電が行われ、除霜手段１８は従来
の半分の量を発熱し、第２の除霜手段も従来の半分の量
を発熱する。このことから、全体の発熱量は従来同等以
上であるので従来以上の除霜能力を確保し、さらに、１
本当たりの発熱量は半減することから除霜手段１８及び
第２の除霜手段３１の表面温度は低下して可燃性冷媒の
発火温度未満で除霜が行われる。

【００４４】なお、本実施の形態では第２の除霜手段３
１を蒸発器１０に設置しているが、蒸発器１０の形状や
着霜状態によって除霜手段１８と第２の除霜手段３１に
よる除霜が同等となるような位置に設置することで同様
の効果は得られる。

【００４５】（実施の形態７）本発明による実施の形態
７について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００４６】図７は本発明の実施の形態７によるヒータ
ー線２８の抵抗変化係数Ｒと表面温度の関係を示した図
である。ヒーター線２８の一般的な特性としては表面温
度が上昇するに従い抵抗が上昇する。ここで、抵抗変化
係数Ｒはヒーター線２８の表面温度が上昇した時の抵抗
値を低温時の初期値で除した値である。

【００４７】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時はヒーター線２８に
通電が行われると共に活線抵抗法によりヒーター線２８
の抵抗を測定する。そして、常時、抵抗変化係数Ｒを算
出してヒーター線２８の抵抗変化係数Ｒと表面温度Ｔの
関係から表面温度を算出する。このとき、算出したヒー
ター線２８の表面温度が可燃性冷媒の発火温度未満の近
傍になった場合に除霜手段１８のヒーター線２８への通
電を遮断する。その後、任意の低温にヒーター線２８の
表面温度が低下した時に通電を開始する。この繰り返し
によりヒーター線２８の表面温度を可燃性冷媒の発火温
度未満に確実に制御して除霜を行う。

【００４８】なお、本実施の形態では抵抗変化係数Ｒと
表面の温度Ｔとの関係は図７のごとくなっているが、ヒ
ーター線の使用材料によって特性が違うので、使用する
ヒーター線の特性を把握することで同様の効果は得られ
る。

【００４９】（実施の形態８）本発明による実施の形態
８について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００５０】図８は本発明の実施の形態８による要部の
概略図である。図８に示すように、３２は除霜手段１８
の構成要素であるヒーター線２８に印可する電圧を制御
する電圧可変器である。

【００５１】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜は任意の時間経過後に
ヒーター線２８に通電が開始され、図示していない除霜
完了検知手段により除霜完了を検知してヒーター線２８
への通電が停止して除霜は終了する。ヒーター線２８は
表面温度が可燃性冷媒の発火温度未満の近傍になった場
合に電圧可変器３２によりヒーター線２８の印可電圧を
低下させる。

【００５２】（実施の形態９）本発明による実施の形態
９について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００５３】図９は本発明の実施の形態９による冷蔵庫
の要部の断面図である。図９に示すように、蒸発器１０
の構成要素である可燃性冷媒が内部に封入された配管は
下方に傾斜して設置されている。

【００５４】以上のように構成された冷蔵庫について、
以下にその動作を説明する。除霜時において、配管内の
可燃性冷媒はサーモサイフォン現象により蒸発器１０の
上下で凝縮と蒸発を繰り返している。このとき、蒸発器
１０の上部で凝縮した可燃性冷媒は傾斜している配管を
通って最下位配管２０に移動する。このとき、蒸発器１
０の配管の傾斜により、液冷媒が蒸発器上部から最下位
配管２０への移動が促進されるのでサーモサイフォン現
象が活発に行われ、サーモサイフォンによる除霜が促進
される。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、可燃性冷
媒を使用した冷凍サイクルの蒸発器と、前記蒸発器を除
霜する除霜手段とを設置した冷却室を備え、前記除霜手
段は金属抵抗材料からなるヒーター線で構成されたヒー
ターを複数設置したので、１本当たりの発熱量を低下さ
せることができ、その結果、ヒーター表面温度を低下さ
せることができるまた、除霜手段は蒸発器の最下位配管
の近傍に設置したので、除霜時において、潜熱が大きい
可燃性冷媒の溜まり易く熱容量の大きい蒸発器の最下位
配管部が受熱されやすく、除霜を均一にでき、除霜効率
が向上して霜残りが無くなる。さらに、除霜手段の動作
時間が短縮でき、除霜手段の表面温度を低下させること
ができる。

【００５６】また、除霜手段の表面温度を可燃性冷媒の
発火温度未満となるようにしたので、可燃性冷媒の漏洩
時に除霜が行われても可燃性冷媒の発火を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の要部の
縦断面図

【図２】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の要部の
縦断面図

【図３】本発明の実施の形態３における冷蔵庫の要部の
縦断面図

【図４】本発明の実施の形態４における要部の外観略図

【図５】本発明の実施の形態５における要部の断面図

【図６】本発明の実施の形態６における冷蔵室の要部の
縦断面図

【図７】本発明の実施の形態７における要部の特性図

【図８】本発明の実施の形態８における要部の概略図

【図９】本発明の実施の形態９における要部の外観略図

【図１０】従来の冷蔵庫の要部の縦断面図

【符号の説明】

１冷蔵庫本体２冷凍室３冷蔵室１０蒸発器１８除霜手段１９冷却室２０最下位配管２１冷却室吸込口２４蒸発器配管２６パイプヒーター２８ヒーター線３１第２の除霜手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西村晃一滋賀県草津市野路東２丁目３番１−２号松下冷機株式会社内 (72)発明者上迫豊志滋賀県草津市野路東２丁目３番１−２号松下冷機株式会社内Ｆターム(参考） 3L046 AA05 AA07 BA03 CA06 MA04

Claims

【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、前記蒸発器を除霜する除霜手段とを設置した冷
却室を備え、前記除霜手段は金属抵抗材料からなるヒー
ター線で構成されたヒーターを複数設置した冷蔵庫。
【請求項２】除霜手段は蒸発器の最下位配管の近傍に
設置した請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】除霜手段の表面温度を可燃性冷媒の発火
温度未満となるようにした請求項１または請求項２記載
の冷蔵庫。