JP2004039518A - ガラス管ヒータ及びそれを設けた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵庫の可燃性ガス冷媒が漏れた場合でも安全性の高いガラス管ヒータ及びそれを設けた冷蔵庫を提供する。
【解決手段】ガラス管ヒータを、筒状のガラス管９と、ガラス管９の両端の開口を塞ぐ一対のキャップ１０と、ガラス管９内に配設され、スパイラル部１１を有するヒータ線１２とから構成し、スパイラル部１１とガラス管９の下側面９ａとの間隙を保持して、両者の接触を防止する手段として、例えば、スパイラル部を芯材に巻きつけ、スパイラル部の垂れ下がりを防ぎ、ガラス管９が可燃性ガスの発火点温度以上になるのを防止する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス管ヒータ及びそれを設けた冷蔵庫に関し、特に可燃性ガスを冷媒として使用する冷蔵庫に用いるのに好適なガラス管ヒータである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は冷蔵庫の冷凍サイクルを示す構成図、図８は蒸発器の周辺構成を示す図である。冷蔵庫の冷凍サイクルは、図７に示すように、圧縮機２、凝縮器３、減圧機構４及び蒸発器５が順次接続されて循環路を構成している。そして、図８に示すように、冷蔵庫の蒸発器や周辺部品に付着した霜を除くために、蒸発器の下にガラス管ヒータ７を設けて発熱させるようにした冷蔵庫が知られている。ガラス管ヒータ７は、圧縮機（図示せず）が一定時間運転経過後に通電され、蒸発器５に付着した霜の除霜を行う。なお、図中１は冷蔵庫本体、８は庫内冷却用ファンを示す。
【０００３】
しかしながら、冷媒として可燃性ガスを用いた冷蔵庫において、その可燃性ガスが漏れ、ガラス管ヒータ７のガラス管内に侵入して高温になったヒータに接触してしまった場合、発火する危険性があった。
【０００４】
そこで、冷媒漏れによる発火を防止したガラス管ヒータが、特開平９−６１０４１号公報に開示されている。特開平９−６１０４１号公報記載のガラス管ヒータ７は、図９に示すように、ガラス管９と、ガラス管９の両端を覆う一対のキャップ１０と、ガラス管９の内部に配設され、スパイラル部１１を有するヒータ線１２とからなり、ガラス管９とキャップ１０との間の密閉する密閉手段を備えたものである。この構成によると、可燃性ガスが漏れたとしても、ガラス管９とキャップ１０とが密閉されているので、ガスはガラス管９内に侵入できず、発火を防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒータ線１２の両端はキャップにより支持されているが、図９に示すように、ヒータ線１２のスパイラル部１１が重力の影響を受けて垂れ下がり、ガラス管９の下側面９ａに接触することがあった。
【０００６】
一般的に、除霜中のヒータ線の温度は非常に高温度であり、ガラス管９のスパイラル部１１と接触していない部分の温度は、冷媒として用いる炭化水素系の可燃性ガスの発火点温度以下であっても、ガラス管９のスパイラル部１１と接触している部分（ヒータ線接触部と称す）は、スパイラル部１１の熱が直接伝えられるため、冷媒のガスの発火点温度以上になる場合がある。可燃性ガスが漏れてガラス管ヒータ７の周囲に充満した場合、高温となったガラス管９のヒータ線接触部から発火することも予想される。
【０００７】
この発火を避けるため、ヒータ線の入力を下げ、ガラス管９のヒータ線接触部でも可燃性ガスの発火点温度以下となるようにすると、全体的にガラス管９の温度が下がってしまうため、十分な除霜性能が得られず、除霜不良や除霜時間が長くなるといった不具合がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑み、ヒータ線とガラス管とが接触しない構造とすることにより、冷媒漏れによる発火を防止することができるガラス管ヒータの提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、筒状のガラス管と、ガラス管の両端の開口を塞ぐ一対のキャップと、ガラス管内に配設され、スパイラル部を有するヒータ線とからなるガラス管ヒータであって、スパイラル部とガラス管の下側面との間隙を保持する手段（以下、間隙保持手段と称す）を設けたガラス管ヒータを提供するものである。
【００１０】
上記構成によると、スパイラル部とガラス管の下側面との間に間隙を保持することにより、両者が接触することを防止することができるので、ガラス管がスパイラル部と接触することにより、ガラス管のヒータ線接触部が超高温になるのを防止することができる。
【００１１】
したがって、冷媒として可燃性ガスを使用した冷蔵庫の蒸発器の除湿用に用いた場合において、十分な除霜性能を確保する入力をヒータ線に与えた場合にも、ガラス管のどの部分も可燃性ガスの発火点温度未満の温度にしかならないので、可燃性ガスが漏れた場合に、ガスがガラス管に接触しても発火することはない。
【００１２】
間隙保持手段として、両端がキャップに保持された芯材をスパイラル部内に設ければ、スパイラル部が重力により垂れ下がるのを防止できる。芯材としては、スパイラル部の垂れ下がりを防止できる程度の強度があり、断熱性のある素材であれば種々の素材を適用可能である。ガラス管の下側面とスパイラル部の間の隙間を確保することができる。
【００１３】
また、間隙保持手段として、スパイラル部の巻き径を中央部で最小とすれば、スパイラル部の中央部とガラス管の下側面との間の間隙が広く設けられているので、重力によりスパイラル部の中央部が垂れ下がったとしても、スパイラル部とガラス管とが接触しにくい。したがって、ガラス管の下側面とスパイラル部の間の隙間を確保することができる。
【００１４】
また、間隙保持手段として、ヒータ線に形状記憶特性を持たせ、ヒータ線の温度が冷媒の発火点温度近くまで上昇すると、ヒータ線の巻き径を縮小するようにすれば、ヒータ線の温度が冷媒の発火点温度近くまで上昇したときに、ガラス管の下側面とスパイラル部の間の隙間を確保することができる。
【００１５】
したがって、たとえスパイラル部とガラス管とが接触していたとしても、ヒータ線の温度が冷媒の発火点温度近くまで上昇したときに、ヒータ線の巻き径を縮小させてスパイラル部とガラス管とが接触しないようにすれば、ガラス管が冷媒の発火点温度以上に熱せられることはないため、冷媒が発火するのを防止できる。
【００１６】
また、間隙保持手段として、ヒータ線を複数本、並列に配列すれば、それぞれのヒータ線の長さを短くしても、合計すれば長さは十分に取ることができるので、各ヒータ線の長さを短くすることにより、ガラス管長さ方向の中心部で垂れ下がりにくくすることがきる。したがって、ガラス管の下側面とスパイラル部の間の隙間を確保することができる。
【００１７】
また、間隙保持手段として、ガラス管の内径を中央部で最大とすれば、スパイラル部の中央部とガラス管の下側面との間の間隙が広く設けられているので、重力によりスパイラル部の中央部が垂れ下がったとしても、スパイラル部とガラス管とが接触しない。したがって、ガラス管の下側面とスパイラル部の間の隙間を確保することができる。
【００１８】
上記のガラス管ヒータは、種々の電気機器に採用可能であるが、ガラス管ヒータを冷蔵庫又は冷凍庫の蒸発器の除霜用に設ければ、蒸発器の表面につく霜を溶かして、取り去ることができ、蒸発器の冷却能の低下を防ぐことができる。
【００１９】
また、冷媒として可燃性ガスを用いた冷蔵庫に本ガラス管ヒータを使用した場合、可燃性ガスが漏洩することによりガラス管ヒータの周囲に充満したとしても、上記のようにヒータ線のスパイラル部とガラス管とが接触しない構造となっているため、ガラス管が可燃性ガスの発火点温度にまで上昇することはなく、可燃性ガスが発火する危険性を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明に係るガラス管ヒータを冷蔵庫に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、従来技術項で説明した冷蔵庫の構成は共通しているので、図７および図８を用いて再度説明する。
【００２１】
冷蔵庫は、図７に示すように、圧縮機２と凝縮器３と減圧機構４と蒸発器５とが環状に接続された冷凍サイクルが配設され、冷凍サイクル６の内部には可燃性冷媒が封入されている。可燃性冷媒としては、例えばイソブタン、プロパンなど炭化水素系のガス又はアンモニア等種々のガスを用いてよい。そして、蒸発器５に付着した霜を除霜するガラス管ヒータ７が蒸発器の下に配される。
【００２２】
図７に示すように、圧縮機（図示せず）の運転により冷凍サイクル６の蒸発器５が冷却され、圧縮機（図示せず）の運転と同時に作動する庫内冷却用ファン８により冷蔵庫の庫内空気が冷却された蒸発器５の通風され、蒸発器５において熱交換され、その冷気が庫内へ吐出される。ガラス管ヒータ７は蒸発器５の下に設置され、圧縮機（図示せず）が一定時間運転した後に通電され、蒸発器５に付着した霜の除霜を行う。
【００２３】
図１はガラス管ヒータ７の構成図である。ガラス管ヒータ７は、筒状のガラス管９と、ガラス管９の両端の開口を塞ぐ一対のキャップ１０と、ガラス管９内に配設され、スパイラル部１１を有するヒータ線１２と、スパイラル部１１とガラス管９の下側面９ａとの間の間隙を保持する間隙保持手段とからなる。
【００２４】
キャップ１０は、耐熱性シリコンゴムで形成され、ガラス管９の開口を密封する。したがって、可燃性ガスが漏れたとしても、ガラス管９の開口がキャップ１０により密閉されているので、ガスはガラス管９内に侵入できない。
【００２５】
ヒータ線１２は、電気抵抗性のある金属製とされ、螺旋状に巻かれた中央のスパイラル部１１と、その両端直線部１２ａとから構成され、両端直線部１２ａがキャップ１０を貫通してリード線１３に接続される。スパイラル部１１の巻き径は、ガラス管９の内径よりも小とされ、スパイラル部１１とガラス管９とが接触しないようにされる。
【００２６】
間隙保持手段は、図１に示すように、スパイラル部１１内に芯材１４が設けられる。芯材１４は、円柱状に形成され、スパイラル部１１内に挿入され、その両端が一対のキャップ１０に固着又は嵌合などにより固定される。芯材１４の素材としては、スパイラル部１１が垂れ下がらないように保持できる程度の強度があり、耐熱性を備えた素材であれば、種々のものを採用可能であり、例えば石英が挙げられる。
【００２７】
したがって、ヒータ線１２のスパイラル部１１は、芯材１４に巻きついた状態となっているので、重力がかかってもスパイラル部１１は垂れ下がることなく、ガラス管９の下側面９ａとスパイラル部１１との間の隙間を確保できる。
【００２８】
このように、ガラス管９の下側面９ａとスパイラル部１１との接触を防止することができるので、ガラス管９とスパイラル部１１とが接触することにより、ガラス管９のヒータ線接触部の温度が可燃性ガスの発火点温度以上となるのを防ぐことができ、発火を防止することができる。したがって、十分な除霜性能を発揮できる程度の入力をヒータ線に与えた場合にも、ガラス管９のどの部分の表面温度も、可燃性冷媒の発火点温度よりも低くできる。
【００２９】
例えば、冷媒として炭化水素系のイソブタンを用いる場合、冷媒の発火点温度は４９４℃であり、ヒータ線１２の温度は４９４℃を超えた場合でも、ガラス管９の下側面９ａとスパイラル部１１との間には隙間が確保され、ガラス管９の下側面９ａを含むガラス管９の表面温度は４９４℃未満の温度にしかならない。そのため、冷凍サイクル６内のイソブタンが庫内に漏洩した場合に除霜が行われても、安全性を確保できる。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
図２は本発明に係る第２の実施形態のガラス管ヒータの構成図である。間隙保持手段は、図２に示すように、ヒータ線１２のスパイラル部１１の巻き径が、中央部で最小となるように設定される。中央部とは、ヒータ線１２の長さ方向の中心付近で、重力による垂れ下がりの大きい部分である。
【００３１】
ヒータ線１２の重力による垂れ下がりは、スパイラル部１１の中央部で一番大きいため、中央部の巻き径を小さくすれば、スパイラル部１１と下側面９ａとの間隙を大きくすることができる。そのため、スパイラル部１１が垂れ下がったとしても、ガラス管９の下側面９ａとスパイラル部１１との間に隙間を確保することができる。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００３２】
＜第３の実施形態＞
図３（ａ）は本発明に係る第３の実施形態のガラス管ヒータのスパイラル部の巻き径が縮小する前の状態を示す図、図３（ｂ）は同じくスパイラル部の巻き径が縮小した状態を示す図である。間隙保持手段は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ヒータ線１２に形状記憶特性を持たせ、ヒータ線１２の温度が冷媒の発火点温度近くまで上昇すると、ヒータ線１２の巻き径を縮小させたものである。
【００３３】
ヒータ線１２は、Ｎｉ−Ｔｉ系などの形状記憶合金で形成され、ヒータ線１２の温度が冷媒発火点温度近くにまで上昇すると、スパイラル部１１の巻き径を縮小させる。図３（ａ）に示すように、スパイラル部１１とガラス管９とが接触していたとしても、ヒータ線１２が冷媒発火点温度になる前に図３（ｂ）に示すように、スパイラル部１１とガラス管９とを非接触とすることにより、ガラス管が冷媒発火点温度以上に熱せられるのを防ぐことができる。
【００３４】
なお、スパイラル部１１の中央部のみを形状記憶合金で構成し、スパイラル部１１の両端部は通常のヒータ線１２を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００３５】
＜第４の実施形態＞
図４は本発明に係る第４の実施形態のガラス管ヒータの構成図である。間隙保持手段は、図４に示すように、ヒータ線１２を複数本、並列に配列したものである。並列させる状態としては、数本を横に並列させてもよいが、一方１２ｂの巻き径を他方１２ｃの巻き径よりも小にして、他方のヒータ線１２ｃの内部に一方のヒータ線１２ｂを設置すれば、ヒータ線１２の設置面積が大きくならず、ガラス管ヒータ７を小型化できるので好ましい。なお、このとき、ヒータ線１２同士が接触しない構造とするのがよい。
【００３６】
この構成によると、ヒータ線１２を短くしても、複数本のヒータ線１２の長さを合計すれば長さは十分に取れるため、ヒータ線１２の長さをガラス管９の長さ方向の中央部が垂れ下がらない程度に短くすることができる。したがって、ガラス管９の下側面９ａとスパイラル部１１の間に隙間を確保できる。なお、ヒータ線１２を短くするのに伴ってガラス管９の長さを短くできるので、冷蔵庫内における設置面積も小さくできる。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００３７】
＜第５の実施形態＞
図５は、本発明に係る第４の実施形態のガラス管ヒータの構成図である。間隙保持手段は、図５及び図６に示すように、ガラス管９の内径を中央部で最大としたものである。ガラス管９の中央部とは、ガラス管９の長さ方向の中心付近である。
【００３８】
ガラス管９の内径を中央部で最大とする形態としては、図５に示すように、ガラス管９の外径はそのままに内径のみを中央部で大としてもよいし、図６に示すように、ガラス管９の中央部で内径及び外径を大としてもよい。
【００３９】
ヒータ線１２の重力による垂れ下がりは、スパイラル部１１の中央部で一番大きいが、ガラス管９の内径を中央部で大きくすれば、スパイラル部１１とガラス管９の下側面９ａとの間隙を大きくすることができる。そのため、スパイラル部１１が垂れ下がったとしても、両者は接触せず、ガラス管９の下側面９ａとスパイラル部１１との間に隙間を確保することができる。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正及び変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、冷蔵庫にガラス管ヒータ７を設けた例を示したが、これに限定されるものではなく、本ガラス管ヒータは、冷凍庫、空気調和機などの他の電気機器に使用できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、ガラス管の下側面とスパイラル部との間の間隙保持手段を設けることにより、ガラス管の下側面とスパイラル部との接触を防止することができるので、ガラス管とスパイラル部とが接触することによるガラス管の可燃性冷媒の発火点温度以上となるのを防ぐことができ、発火を防止することができる。
【００４２】
したがって、十分な除霜性能を確保する入力をヒータ線に与えた場合にも、ガラス管のどの部分の表面温度も、可燃性冷媒の発火点温度未満の温度にしかならないため、冷凍サイクル内の可燃性冷媒が庫内に漏洩した場合に除霜が行われても発火の危険性が低くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本ガラス管ヒータの要部断面図
【図２】第２の実施形態のガラス管ヒータの要部断面図
【図３】（ａ）は、第３の実施形態のガラス管ヒータのスパイラル部の巻き径が縮小する前の状態を示す図
（ｂ）は、同じくスパイラル部の巻き径が縮小した状態を示す図
【図４】第４の実施形態のガラス管ヒータの要部断面図
【図５】第５の実施形態のガラス管ヒータの要部断面図
【図６】他の実施形態のガラス管ヒータの要部断面図
【図７】一般的な冷蔵庫の冷凍サイクルを示す構成図
【図８】一般的な冷蔵庫の要部断面図
【図９】従来のガラス管ヒータの要部断面図
【符号の説明】
７　　ガラス管ヒータ
９　　ガラス管
９ａ　下側面
１１　スパイラル部
１２　ヒータ線
１４　芯材

Claims (8)

1. 筒状のガラス管と、該ガラス管の両端の開口を塞ぐ一対のキャップと、前記ガラス管内に配設され、スパイラル部を有するヒータ線とからなるガラス管ヒータであって、前記スパイラル部と前記ガラス管の下側面との間隙を保持する間隙保持手段を設けたことを特徴とするガラス管ヒータ。
2. 前記間隙保持手段として、両端がキャップに保持された芯材を前記スパイラル部内に設けたことを特徴とする請求項１記載のガラス管ヒータ。
3. 前記間隙保持手段として、該スパイラル部の巻き径を中央部で最小としたことを特徴とする請求項１記載のガラス管ヒータ。
4. 前記間隙保持手段として、前記ヒータ線に形状記憶特性を持たせ、該ヒータ線の温度が冷媒の発火点温度近くまで上昇すると、ヒータ線の巻き径を縮小することを特徴とする請求項１記載のガラス管ヒータ。
5. 前記間隙保持手段として、前記ヒータ線を複数本、並列に配列したことを特徴とする請求項１記載のガラス管ヒータ。
6. 前記間隙保持手段として、前記ガラス管の内径を中央部で最大としたことを特徴とする請求項１記載のガラス管ヒータ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のガラス管ヒータを蒸発器の除霜用に設けたことを特徴とする冷蔵庫。
8. 冷媒として可燃性ガスを用いたことを特徴とする請求項７記載の冷蔵庫。

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