JP2006343089A - 除霜装置付き冷却器と除霜装置付き冷却器を備えた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス管ヒーターの熱を効率よく冷却器へ供給し、除霜効率を向上させる除霜装置付き冷却器を提供する。
【解決手段】冷却フィン２３に切り欠き２５を設け、切り欠き２５の鉛直方向の周縁のみに折曲部３０を設け、切り欠き２５にガラス管ヒーター２４を挿入させるとともに、折曲部３０とガラス管２４を接触させることにより、ガラス管ヒーター２４の熱をガラス管２７の上面からは、放射熱で冷却器の除霜を行い、ガラス管２７の側面からは、ガラス管２７から冷却フィン２３への熱伝導により冷却器を除霜することが可能となり、除霜効率を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、除霜装置を有する冷蔵庫等の冷却器及びこの冷却器を備えた冷蔵庫に関するものである。

従来の冷蔵庫の冷却器について説明する（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１に記載された冷蔵庫の要部断面図である。

図１０において、冷蔵庫は、最下部に冷凍室１、冷凍室１の前面に冷凍室扉２、冷凍室１の上方に冷蔵室３、冷蔵室３の前面に冷蔵室扉４、冷蔵庫本体の下部後方に冷却器５、冷却器５の下部に下方に開口する切り欠きに配置された除霜装置としてのガラス管ヒーター６、冷却器５の上部にファン７が設けられている。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作を説明する。

冷却器５内を流通する冷媒により冷却器５が冷却され、ファン７の作動により冷凍室１及び冷蔵室３が冷却される。ここで、冷却器５で熱交換される空気は、冷凍室扉２や冷蔵室扉４の開閉により高温外気の流入や、冷凍室１や冷蔵室３の保存食品に含まれる水分の蒸発等により高湿化された空気であることから、その空気により低温である冷却器５に空気中の水分が霜となって着霜・堆積する。

霜の堆積量が増加するに従い冷却器５の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冷却不足が発生する。

そこで、冷却不足となる前にガラス管ヒーター６に通電し、放射熱により冷却器５を暖め除霜する。

ガラス管ヒーター６を、冷却器５の下部に下方に開口する切り欠きに配置したことにより、ガラス管ヒーター６と冷却器５の距離が縮まり、除霜効率を向上させる。

一方、発明者らは更なる除霜効率を向上させるために、ガラス管ヒーターの熱を効率的に冷却器に伝える方法について、検討、実験を行った。

図１１は、発明者らが検討した除霜装置付き冷却器の要部斜視図、図１２は、発明者らが検討した除霜装置の斜視図である。

図１１、図１２において、冷却器８は、複数の冷却フィン１０と冷却フィン１０を貫通する冷媒管９とからなる。１１は除霜装置としてのガラス管ヒーター、１２はガラス管、１３は板である。

具体的には、ガラス管１２の外周上面に沿った形状の板１３をガラス管１２に装着した後、板１３の外周上面を冷却フィン１０の下端部に接触させることで、除霜装置付き冷却器を形成する。なお、板１３は熱伝導率の高い材質であるアルミニウムである。
特開２００２−５５５３号公報

しかしながら、上記従来の特許文献１に記載された構成では、ガラス管ヒーター６と冷却器５との距離を縮めて、除霜効率を向上させてはいるものの、ガラス管ヒーター６の放射熱により除霜するものであることから、除霜効率を更に向上させるには限界がある、という課題を有していた。

一方、発明者らの検討では、板１３とガラス管１２が接触している箇所は、熱は板１３を通って冷却フィン１０に伝わるが、板１３とガラス管１２とを、ガラス管１２の長手方向に渡り、板１３とガラス管１２の間に隙間が生じることなく板１３とガラス管１２を配置させることは困難であり、部分的に板１３とガラス管１２との間に空気層が生じるため、この空気層に熱がこもるとともに、板１３からガラス管１２へ熱が反射する現象も生じ、効率的に熱を冷却フィン１０に伝えることができず、除霜効率を向上させることができない、という課題を有していた。

更には、発明者らの検討では、冷凍サイクルに可燃性冷媒を使用した場合において、ガラス管１２の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑える手段としても考えたが、前記したように、板１３とガラス管１２の間に空気層が生じる部分があり、ガラス管１２の表面の熱は空気層を通して板１３へ放射した後、ガラス管１２へ反射する為、ガラス管１２の表面温度の大幅な低下は困難で、ガラス管１３の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができない、という課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、除霜効率を向上させることができ、かつ、ガラス管ヒーターのガラス管の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に低下させる除霜装置付き冷却器を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、複数の冷却フィンと前記冷却フィンを貫通する冷媒管とからなる冷却器と、前記冷却器を除霜する除霜装置とを備え、前記除霜装置は、ガラス管と前記ガラス管内部に設置したヒーター線とからなるガラス管ヒーターとし、前記冷却フィンの一部に前記冷却フィンを折り曲げてなる折曲部と開放された開放部とでその周縁を形成された切り欠きを設け、前記切り欠きに前記ガラス管ヒーターを挿入するとともに、前記折曲部と前記ガラス管とを接触させたものである。

これによって、開放部においては、放射熱の効果を妨げる部位は無い為、ガラス管ヒーターの放射熱により冷却器へ熱を効果的に供給するとともに、さらには、冷却フィンに設けた折曲部とガラス管が接触していることから、ヒーター線から与えられたガラス管の表面の熱は、熱伝導により直接冷却フィンの折曲部へ供給され、冷却器へ熱を効果的に供給することができる。

また、ガラス管表面の熱は、冷却フィンへ熱伝導するため、ガラス管ヒーターのガラス管の表面温度を低下させることができる。

本発明の除霜装置付き冷却器は、ガラス管ヒーターからの放射熱と、ガラス管ヒーターから冷却フィンへの熱伝導により、除霜効率を向上させることができる。

また、可燃性冷媒を使用した場合においては、ガラス管表面の熱は、ガラス管と接触させた冷却フィンへ熱伝導する為、ヒーター線の熱容量を低下させることなく、ガラス管の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。

請求項１に記載の発明は、複数の冷却フィンと前記冷却フィンを貫通する冷媒管とからなる冷却器と、前記冷却器を除霜する除霜装置とを備え、前記除霜装置は、ガラス管と前記ガラス管内部に設置したヒーター線とからなるガラス管ヒーターとし、前記冷却フィンの一部に前記冷却フィンを折り曲げてなる折曲部と開放された開放部とでその周縁を形成された切り欠きを設け、前記切り欠きに前記ガラス管ヒーターを挿入するとともに、前記折曲部と前記ガラス管とを接触させたことにより、開放部においては、放射熱の効果を妨げる部位は無い為、ガラス管ヒーターの放射熱により冷却器へ熱を効果的に供給するとともに、さらには、冷却フィンに設けた折曲部とガラス管が接触していることから、ヒーター線から与えられたガラス管の表面の熱は、熱伝導により直接冷却フィンの折曲部へ供給され、冷却器へ熱を効果的に供給することができる。

また、ガラス管表面の熱は、冷却フィンへ熱伝導するため、ガラス管ヒーターのガラス管の表面温度を低下させることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記切り欠きの鉛直方向の周縁のみに折曲部を設けたことにより、ガラス管の上面、及び下面方向へは、放射熱の効果を妨げる部位は無い為、ガラス管の上面方向へは冷却器全体へ放射熱を利用し除霜することができ、また、ガラス管の下面方向へは冷却器の下方に効果的に除霜することができることから、ガラス管ヒーターの放射熱により冷却器へ熱を効果的に供給するとともに、さらには、冷却フィンの切り欠きの鉛直方向の周縁のみに設けた折曲部とガラス管が接触していることから、ヒーター線から与えられたガラス管の表面の熱は、熱伝導により直接冷却フィンの折曲部へ供給され、冷却器へ熱を効果的に供給することができ、除霜効率を向上させることができる。

また、ガラス管表面の熱は、冷却フィンへ熱伝導する為、ガラス管ヒーターのガラス管の表面温度を低下させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記切り欠きの鉛直方向の周縁と水平方向の周縁とに折曲部を設けたことにより、冷却フィンの切り欠きの水平方向の周縁に設けた折曲部とガラス管の上部とが接触していることから、ヒーター線から与えられたガラス管の表面の熱は、熱伝導によってより冷却器へ熱を供給できるとともに、開放部からは、ガラス管ヒーターの放射熱を冷却器へ供給できることから、より効果的に除霜効率を向上させることができる。

また、切り欠きの水平方向の周縁に設けた折曲部とガラス管の上部とが接触しているので、ガラス管の上部の表面の熱は、冷却フィンへ熱伝導する為、ガラス管ヒーターのガラス管の上部の表面温度をより低下させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記切り欠きの水平方向の折曲部は少なくとも２箇所以上としたことにより、折曲部とガラス管の上部との接触面積を増やすことで、熱伝導を促進させることができ、冷却器へ熱をより効果的に供給できることから、さらに除霜効率を向上させることができる。

また、ガラス管の上部の表面の熱は、冷却フィンへ熱伝導する為、ガラス管ヒーターのガラス管の上部の表面温度をより低下させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、前記切り欠きの水平方向の折曲部は折曲角度を９０度以下としたことにより、ガラス管ヒーターを切り欠きに挿入した際、ガラス管のたわみなどが生じても切り欠きの水平方向の周縁に設けた折曲部が確実かつ均一にガラス管と接触を保持することができることから、冷却器へ均一に熱を伝えることができるため除霜効率を向上させることができる。また、ガラス管を容易に挿入でき冷却フィンと接触させることができるので、生産性を向上させることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、前記冷却フィンの折曲部は、平面状であることにより、冷却フィンの折曲部が確実にガラス管と接触することができるので、より除霜効率を向上させることができる。

また、冷却フィンの折曲部を平面状としたことから、冷却フィンの曲げ加工は容易であり、ガラス管ヒーターを冷却器に挿入する組立性においては、折曲部のガラス管設置面が平面状であるため、ガラス管を容易に挿入することができるので、生産性を向上させることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項３から６のいずれか一項に記載の発明において、前記切り欠きの水平方向の開放部は、前記切り欠きの奥行き方向に対して略中央に設けたことにより、開放部がガラス管の最上面部に位置させることで、ガラス管ヒーターの放射熱の効果を妨げることなく冷却器へ熱を伝えることができるとともに、熱のこもりを防止し自然対流を促進でき、除霜効率を向上させることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、前記切り欠きを前記冷却フィンの下端部に設けたことにより、ガラス管ヒーターからの放射熱を上方向への自然対流を利用し冷却器全体へ供給できるとともに、冷却器の下方に位置するドレンパン部分とガラス管ヒーターの距離が短くなり、ドレンパン部分に対しては、ガラス管ヒーターの下方への放射熱にて除霜することができることから、ドレンパン部分の除霜用として、面ヒーター等の他の除霜装置を設置する必要がない。

また、ガラス管ヒーターを冷却器に設置する組立性は、冷却器の下方からガラス管ヒーターを挿入することができる為、ガラス管ヒーターを冷却器の中央部へ設置する場合に比べ容易である。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の発明において、前記冷却フィンの折曲部は、前記冷却フィン１枚あたりに２箇所以上所設けたことにより、熱伝導に有効な接触面積を増すことができることから、より一層除霜効率を向上させることができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の発明において、前記切り欠きは、前記冷却器の奥行き方向に対して略中央に設けたことより、ガラス管ヒーターの熱を効率よく、冷却器全体に伝えることができる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発明において、前記冷却フィンの折曲部の長さは、隣り合う前記冷却フィン間の長さの５％以上としたことにより、ガラス管ヒーターから冷却フィンへの熱伝導を効果的に行うことができる。

請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１のいずれか一項に記載の発明において、前記切り欠きの鉛直方向の長さは、前記ガラス管の外径より大きいことより、ガラス管ヒーターが切り欠き内に収まることから、ガラス管ヒーターが冷却器から突出することがなく、除霜装置付き冷却器として小型化できる。

請求項１３に記載の発明は、請求項１から１２のいずれか一項に記載の発明において、前記冷媒管内を流動する冷媒を可燃性冷媒としたことにより、ガラス管表面の熱が冷却フィンへ熱伝導することから、ガラス管ヒーターの熱容量を低下させること無く、ガラス管の表面温度を可燃性冷媒の発火温度以下に抑えることができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における除霜装置付き冷却器の斜視図、図２は、同実施の形態における除霜装置付き冷却器を下面から見た斜視図、図３は、図１のＡ−Ａ線断面図、図４は、同実施の形態における除霜装置の要部断面図、図５は、同実施の形態における冷却フィンの要部詳細図、図６は、同実施の形態における他の除霜装置付き冷却器の斜視図である。

図１において、除霜装置付き冷却器は、複数の冷却フィン２３と冷却フィン２３を貫通する冷媒管２２とからなる冷却器２１と、冷却フィン２３と接触する除霜装置としてのガラス管ヒーター２４と、からなる。

冷媒管２２には可燃性冷媒であるイソブタンが封入されている。

ガラス管ヒーター２４は、金属抵抗体をコイル状に形成したヒーター線２６と、ヒーター線２６を覆うガラス管２７と、ガラス管２７の開口部を覆うキャップ２８と、ヒーター線２６に接続されたリード線２９と、からなる。

冷却器２１の冷却フィン２３の下部の略中央には、下方に開口する切り欠き２５が設けられ、切り欠き２５の鉛直方向の周縁のみに、折曲部３０が設けられている。

また、切り欠き２５の周縁部のうち、折曲部３０が形成されない箇所には開放された開放部３１が存在し、切り欠き２５の周縁部の全てに折曲部３０が連続的に形成されるものではない。

なお、開放部３１は折曲部３０が形成されない部分と言うほどの意味であり、例えば冷却フィン２３の端面に、冷媒管が挿入される部位にしばしば加工される、いわゆるカラー部なども含むものである。

そして、ガラス管ヒーター２４が切り欠き２５に挿入され、折曲部３０とガラス管２７は接触している。

ここで、鉛直方向という表現を用いたが、その主旨は冷却器２１の上下方向に沿って折曲部３０が面状に延在しているという意味である。

より具体的には、冷却器２１を図１の如く配置した場合、冷却フィン２３の下部の切り欠き２５に、ガラス管ヒーター２４を水平方向に挿入し、切り欠き２５の鉛直方向の周縁のみに設けた折曲部３０とガラス管ヒーター２４のガラス管２７を接触させる。

なお、ガラス管２７は、外径が１０．５ｍｍ、内径が８．５ｍｍの円筒状である。

なお、冷却フィン２３の折曲部３０の長さａは４．９ｍｍ、折曲部３０の高さｂは１２ｍｍ、切り欠き２５のガラス管挿入部寸法ｃは１０．８ｍｍ、折曲部３０の曲げ角度ｄは８５°である。

なお、冷却フィン２３と隣り合う冷却フィン２３との長さ、いわゆる、フィンピッチは、１０ｍｍである。

なお、折曲部３０は、冷却フィン１枚に対して２箇所の折曲部を設け、ガラス管２７の設置方向において、ガラス管２７の外周の両側面にて、折曲部３０と冷却フィン２３とが接触している。

なお、冷媒管２２、冷却フィン２３は、熱伝導率の高い材質であるアルミニウムである。

このような除霜装置付き冷却器は、例えば以下のような方法で形成される。

まず、冷却フィン２３に略Ｔ字状の切り込みをプレス加工により設ける。このプレス加工は、冷却フィンの外周形状を形成させる加工や冷媒管挿入用の長孔を形成させる加工と同時に行うと、工数を削減することができるため、望ましい。

なお、この略Ｔ字状の切り込みを設ける加工方法は、レーザー加工等の方法をとっても構わない。

次に、折曲部３０の曲げ位置、及び曲げ角度を規定するための金型を用いてプレス加工により、折曲部３０を形成させる。

なお、この曲げ加工方法は、曲げ治具を用いた加工方法をとっても構わない。

次に、一本の冷媒管を曲げ加工することにより形成させた冷媒管２２を冷却フィン２３の冷媒管挿入用の長孔に挿入し、密着させる。

次に、冷却フィン２３の切り欠き２５にガラス管ヒーター２４を挿入し、ガラス管２７と折曲部３０を密着させることにより、除霜装置付き冷却器が形成される。

なお、ガラス管ヒーター２４を冷却フィン２３の切り欠き２５に挿入する工程は、冷媒管２２を冷却フィン２３の冷媒管挿入用の長孔に挿入する工程の前に行っても構わない。

また、上記では、冷媒管は一本の冷媒管を曲げ加工する、いわゆるサーペンタイン状の冷媒管を用いたが、直管部と曲管部で構成されたいわゆるヘアピン管と、曲管部からなるリターンベンドとをろう付け等でつなぎ合わせることによって、冷媒管を形成してもよい。その場合、ヘアピン管を冷却フィンに挿入した後、ヘアピン管の直管部の端部にリターンベンドを装着し、ろう付け等により、冷媒管を形成させる。

以上のように構成された除霜装置付き冷却器について、以下に作用を説明する。

着霜した冷却器２１を除霜する際、リード線２９からの通電によりヒーター線２６が発熱し、ガラス管２７へ熱が放射される。熱は、ガラス管２７からさらに放射し、冷却器２１を除霜する。また、ヒーター線２６から与えられたガラス管２７の表面の熱は、冷却フィン２３の折曲部３０とガラス管２７が接触していることから、熱伝導により折曲部３０へ供給され、冷却フィン２３を除霜する。

さらに、ガラス管ヒーター２４は、冷却フィン２３の下部の切り欠き２５に水平方向に挿入し、切り欠き２５の鉛直方向の周縁のみに設けた折曲部３０とガラス管ヒーター２４のガラス管２７を接触させており、ガラス管２７の上面、及び下面方向へは、放射熱の効果を妨げる部位は無い為、ガラス管２７の上面方向へは、冷却器２１全体へ放射熱を利用し除霜することができ、また、ガラス管２７の下面方向へは、冷却器２１の下方にあるドレンパン（図示せず）部分の除霜に効果的であり、除霜効率を向上させることができる。

ガラス管２７は外径１０．５ｍｍ、切り欠き２５のガラス管挿入部寸法ｃは１０．８ｍｍであり、切り欠き２５のガラス管挿入部寸法ｃはガラス管２７の外径より広く設定することで、ガラス管２７は切り欠き２５に容易に挿入できる。

冷却フィン２３の折曲部３０の長さａは４．９ｍｍである。折曲部３０は平面状であるため、ガラス管２７の接触面が円状であるが、ガラス管挿入部寸法ｃと曲げ角度ｄの設定により、切り欠き２５にガラス管２７を挿入後は、確実に折曲部３０とガラス管２７は接触することができ、かつ、折曲部３０は平面状であることから、折曲部３０の加工は容易である。

折曲部３０の高さｂは１２ｍｍであり、ガラス管２７の外径１０．５ｍｍより大きく設定することにより、ガラス管２７が冷却器２１の下部に突出すること無く設置できるため、除霜装置付き冷却器として小型化できるという効果が得られる。

また、曲げ角度ｄは、８５°に曲げ加工されている。これは、ガラス管挿入部寸法ｃはガラス管２７の外径より広く設定している為、折曲部３０をガラス管２７の設置方向へ傾斜させることにより、ガラス管２７が設置された時に、ガラス管２７と冷却フィン２３の折曲部３０が確実に接触することができる（図５は、ガラス管ヒーターを挿入前の冷却フィン２３の折曲部の拡大図である）。

ただし、ガラス管挿入部寸法ｃをガラス管２７の外径より小さく設定し、折曲部３０の曲げ角度ｄを９０°にし、ガラス管２７を圧入してもよい。

また、冷却フィン２３の１枚に対して２箇所の折曲部３０を設け、ガラス管２７の設置方向において、ガラス管２７の外周の両側面にて冷却フィン２３と接触させることにより、熱伝導に有効な接触面積を増すことができ、より一層効率よく除霜することができる。

切り欠き２５は冷却器２１の奥行き方向に対して略中央に設け、切り欠き２５にガラス管ヒーター２４を挿入したことにより、ガラス管ヒーター２４の熱を効率よく冷却器２１全体に伝えることから、冷却器２１の一部に除霜しにくい箇所が発生する可能性は低くなる。

冷却フィン２３の折曲部３０の長さは、隣り合う冷却フィン２３間の長さの５％以上とすることにより、ガラス管２７から冷却フィン２３への熱伝導による効果が向上し、冷却器２１の除霜効率が向上するが、冷却フィン２３の折曲部３０の長さを、隣り合う冷却フィン２３間の長さの２０％以上とすることで、より一層、除霜効率を向上させることができる。なお、折曲部３０の長さａの隣り合う冷却フィン２３間の長さに対する比率の取り得る最大値は、（ガラス管挿入部寸法ｃの１／２）≧（隣り合う冷却フィン２３間の長さ）となるような関係の場合は１００％であり、一方、（ガラス管挿入部寸法ｃの１／２）＜（隣り合う冷却フィン２３間の長さ）となるような場合は１００％未満となる。

一方、可燃性冷媒であるイソブタンの発火温度は４９４℃あり、ガラス管２７の表面温度は、発火温度より１００℃低い３９４℃以下に設定し、安全性を確保する必要がある。

冷却フィン２３がフィンピッチ１０ｍｍの間隔で配置されている冷却器２１に対し、本実施の形態は、折曲部３０の長さは、隣り合う冷却フィン２３間の長さの４９％で、ガラス管２７の表面温度は３３０℃となり、冷凍サイクルの冷媒に可燃性冷媒を用いた場合において、充分なガラス管表面温度の低減効果がある。したがって、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でも、可燃性冷媒の着火を防止する冷蔵庫とすることができる。

しかも、除霜効率が向上し、除霜時間を短縮できるので、冷蔵庫の消費電力を低減できる。

なお、本実施の形態では、折曲部３０は全ての冷却フィン２３に設けたが、必要に応じて、折曲部３０を設けない冷却フィン２３を配置してもよい。例えば、折曲部３０を設けた冷却フィン２３と、折曲部３０を設けない冷却フィン２３とを交互に配置する、あるいは、折曲部３０を設けた冷却フィン２３を２枚置きに配置してもよい。

なお、本実施の形態では、冷却器２１の下部にガラス管ヒーター２４を挿入させたが、図６に示すように、冷却器の高さ方向の間の位置において、さらにガラス管ヒーター２４を挿入し、一つの冷却器に対して、２本のガラス管ヒーターを挿入してもよい。

さらには、３本以上のガラス管ヒーターを挿入してもよい。

なお、本実施の形態では、冷却フィン２３に対して、折曲部３０を２箇所設けたが、必要に応じて、折曲部３０は１箇所でもよい。

なお、本実施の形態では、冷媒管２２、冷却フィン２３は、熱伝導率の高い材質であるアルミニウムとしたが、冷媒管２２、冷却フィン２３の材質を銅としてもよい。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における除霜装置付き冷却器の斜視図、図８は、図７のＢ−Ｂ線断面図、図９は、同実施の形態における冷却フィンの要部詳細図である。

図７において、除霜装置付き冷却器は、複数の冷却フィン２３と冷却フィン２３を貫通する冷媒管２２とからなる冷却器２１と、冷却フィン２３と接触する除霜装置としてのガラス管ヒーター２４と、からなる。

冷媒管２２には可燃性冷媒であるイソブタンが封入されている。

ガラス管ヒーター２４は、金属抵抗体をコイル状に形成したヒーター線２６と、ヒーター線２６を覆うガラス管２７と、ガラス管２７の開口部を覆うキャップ２８と、ヒーター線２６に接続されたリード線２９と、からなる。

冷却器２１の冷却フィン２３の下部の略中央には、下方に開口する切り欠き２５が設けられ、切り欠き２５の鉛直方向の周縁と水平方向の周縁とに、折曲部３０が設けられている。

また、切り欠き２５の周縁部のうち、折曲部３０が形成されない箇所には開放された開放部３１が存在し、切り欠き２５の周縁部の全てに折曲部３０が連続的に形成されるものではない。

なお、開放部３１は折曲部３０が形成されない部分と言うほどの意味であり、例えば冷却フィン２３の端面に、冷媒管が挿入される部位にしばしば加工される、いわゆるカラー部なども含むものである。

そして、ガラス管ヒーター２４が切り欠き２５に挿入され、折曲部３０とガラス管２７は接触している。

ここで、鉛直方向、水平方向という表現を用いたが、その主旨は、鉛直方向とは冷却器２１の上下方向に沿って折曲部３０が面状に延在しているという意味であり、水平方向とは冷却器２１の左右方向に沿っている、あるいは、切り欠き２５の頂部近傍から略ハの字状に折曲部３０が存在している、という意味である。

より具体的には、冷却器２１を図７の如く配置した場合、冷却フィン２３の下部の切り欠き２５に、ガラス管ヒーター２４を水平に挿入し、切り欠き２５の鉛直方向に設けた二つの折曲部３０と、水平方向に設けた二つの折曲部、すなわち、切り欠き２５の頂部近傍から略ハの字状に設けた二つの折曲部３０とを、ガラス管ヒーター２４のガラス管２７に接触させる。

なお、冷却フィン２３の鉛直方向の折曲部３０の長さａおよび水平方向の折曲部３０の長さｆは４．９ｍｍ、折曲部３０の高さｂは１２ｍｍ、切り欠き２５のガラス管挿入部寸法ｃは１０．８ｍｍ、折曲部３０の曲げ角度ｄは８５°である。

なお、冷却フィン２３と隣り合う冷却フィン２３との長さ、いわゆる、フィンピッチは、１０ｍｍである。

なお、折曲部３０は、冷却フィン１枚に対して４箇所の折曲部を設け、ガラス管２７の設置方向において、ガラス管２７の外周の両側面および上部にて、折曲部３０と冷却フィン２３とが接触している。

なお、冷却フィン２３の水平方向の折曲部３０の曲げ角度はｅは９０°以下である。

なお、冷媒管２２、冷却フィン２３は、熱伝導率の高い材質であるアルミニウムである。

このような除霜装置付き冷却器は、例えば以下のような方法で形成される。

まず、冷却フィン２３に略十字状の切り込みをプレス加工により設ける。このプレス加工は、冷却フィンの外周形状を形成させる加工や冷媒管挿入用の長孔を形成させる加工と同時に行うと、工数を削減することができるため、望ましい。

なお、この略十字状の切り込みを設ける加工方法は、レーザー加工等の方法をとっても構わない。

次に、折曲部３０の曲げ位置、及び曲げ角度を規定するための金型を用いてプレス加工により、折曲部３０を形成させる。

なお、この曲げ加工方法は、曲げ治具を用いた加工方法をとっても構わない。

次に、一本の冷媒管を曲げ加工することにより形成させた冷媒管２２を冷却フィン２３の冷媒管挿入用の長孔に挿入し、密着させる。

次に、冷却フィン２３の切り欠き２５にガラス管ヒーター２４を挿入し、ガラス管２７と折曲部３０を密着させることにより、除霜装置付き冷却器が形成される。

なお、ガラス管ヒーター２４を冷却フィン２３の切り欠き２５に挿入する工程は、冷媒管２２を冷却フィン２３の冷媒管挿入用の長孔に挿入する工程の前に行っても構わない。

また、上記では、冷媒管は一本の冷媒管を曲げ加工する、いわゆるサーペンタイン状の冷媒管を用いたが、直管部と曲管部で構成されたいわゆるヘアピン管と、曲管部からなるリターンベンドとをろう付け等でつなぎ合わせることによって、冷媒管を形成してもよい。その場合、ヘアピン管を冷却フィンに挿入した後、ヘアピン管の直管部の端部にリターンベンドを装着し、ろう付け等により、冷媒管を形成させる。

以上のように構成された除霜装置付き冷却器について、以下に作用を説明する。

着霜した冷却器２１を除霜する際、リード線２９からの通電によりヒーター線２６が発熱し、ガラス管２７へ熱が放射される。熱は、ガラス管２７からさらに放射し、冷却器２１を除霜する。また、ヒーター線２６から与えられたガラス管２７の表面の熱は、冷却フィン２３の折曲部３０とガラス管２７が接触していることから、熱伝導により折曲部３０へ供給され、冷却フィン２３を除霜する。

さらに、ガラス管２７の上面方向へは、開放部３１により、冷却器２１全体を放射熱を利用し除霜することができ、また、ガラス管２７の下面方向へは、冷却器２１の下方にあるドレンパン（図示せず）部分の除霜に効果的であり、除霜効率を向上させることができる。

また、切り欠き２５の鉛直方向の周縁と水平方向の周縁とに折曲部３０を設けたことにより、冷却フィン２３の切り欠き２５の水平方向の周縁に設けた折曲部３０とガラス管２７の上部とが接触していることから、ヒーター線２６から与えられたガラス管２７の表面の熱は、熱伝導によってより冷却器２１へ熱を供給できるとともに、開放部３１からは、ガラス管ヒーター２４の放射熱を冷却器２１へ供給できることから、より効果的に除霜効率を向上させることができる。

また、切り欠き２５の水平方向の周縁に設けた折曲部３０とガラス管２７の上部とが接触しているので、ガラス管２７の上部の表面の熱は、冷却フィン２３へ熱伝導する為、ガラス管ヒーター２４のガラス管２７の上部の表面温度をより低下させることができる。

なお、水平方向の開放部３１は切り欠きの奥行き方向に対して略中央に設ける、すなわちガラス管２７の最上面に配置することにより、放射熱効果を最大限に向上させることができる。

冷却フィン２３の鉛直方向の折曲部３０の長さａおよび水平方向の折曲部３０の長さｆは４．９ｍｍである。折曲部３０は平面状であるため、ガラス管２７の接触面は円状であるが、ガラス管挿入部寸法ｃと曲げ角度ｄ、ｅの設定により、切り欠き２５にガラス管２７を挿入後は、確実に鉛直方向の折曲部３０とガラス管２７は接触することができ、かつ、折曲部３０は平面状であることから、折曲部３０の加工は容易である。

鉛直方向の折曲部３０の高さｂは１２ｍｍであり、ガラス管２７の外径１０．５ｍｍより大きく設定することにより、ガラス管２７が冷却器２１の下部に突出すること無く設置できるため、除霜装置付き冷却器として小型化できるという効果が得られる。

また、鉛直方向の折曲部３０の曲げ角度ｄは、８５°に曲げ加工されている。これは、ガラス管挿入部寸法ｃはガラス管２７の外径より広く設定している為、折曲部３０をガラス管２７の設置方向へ傾斜させることにより、ガラス管２７が設置された時に、ガラス管２７と冷却フィン２３の折曲部３０が確実に接触することができる（図５は、ガラス管ヒーターを挿入前の冷却フィン２３の鉛直方向の折曲部の拡大図である）。

ただし、ガラス管挿入部寸法ｃをガラス管２７の外径より小さく設定し、折曲部３０の曲げ角度ｄを９０°にし、ガラス管２７を圧入してもよい。

また、水平方向の折曲部３０の曲げ角度ｅは、９０°以下に曲げ加工されている。これは、折曲部３０をガラス管２７の設置方向へ傾斜させることにより、ガラス管２７の挿入時にのガラス管２７のたわみや挿入角度バラツキ、あるいは冷却フィン２３の成形バラツキが生じた場合でも、ガラス管２７と冷却フィン２３の折曲部３０が確実に接触することができる。（図９は、ガラス管ヒーターを挿入前の冷却フィン２３の水平方向の折曲部の拡大図である）。

なお、曲げ角度ｅは冷却フィン２３の加工性、ガラス管２７の挿入性とを考慮して、８５°〜７０°の範囲が望ましい。

また、冷却フィン２３の１枚に対して４箇所の折曲部３０を設け、ガラス管２７の設置方向において、ガラス管２７の外周の両側面２箇所および上面２箇所にて冷却フィン２３と接触させることにより、熱伝導に有効な接触面積を増すことができ、より一層効率よく除霜することができる。

切り欠き２５は冷却器２１の奥行き方向に対して略中央に設け、切り欠き２５にガラス管ヒーター２４を挿入したことにより、ガラス管ヒーター２４の熱を効率よく冷却器２１全体に伝えることから、冷却器２１の一部に除霜しにくい箇所が発生する可能性は低くなる。

冷却フィン２３の折曲部３０の長さは、隣り合う冷却フィン２３間の長さの５％以上とすることにより、ガラス管２７から冷却フィン２３への熱伝導による効果が向上し、冷却器２１の除霜効率が向上するが、冷却フィン２３の折曲部３０の長さを、隣り合う冷却フィン２３間の長さの２０％以上とすることで、より一層、除霜効率を向上させることができる。なお、鉛直方向の折曲部３０の長さａおよび水平方向の折曲部３０の長さｆの隣り合う冷却フィン２３間の長さに対する比率の取り得る最大値は、（ガラス管挿入部寸法ｃの１／２）≧（隣り合う冷却フィン２３間の長さ）となるような関係の場合は１００％であり、一方、（ガラス管挿入部寸法ｃの１／２）＜（隣り合う冷却フィン２３間の長さ）となるような場合は１００％未満となる。

一方、可燃性冷媒であるイソブタンの発火温度は４９４℃あり、ガラス管２７の表面温度は、発火温度より１００℃低い３９４℃以下に設定し、安全性を確保する必要がある。

冷却フィン２３がフィンピッチ１０ｍｍの間隔で配置されている冷却器２１に対し、本実施の形態は、折曲部３０の長さは、隣り合う冷却フィン２３間の長さの４９％で、ガラス管２７の表面温度は３３０℃となり、冷凍サイクルの冷媒に可燃性冷媒を用いた場合において、充分なガラス管表面温度の低減効果がある。したがって、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でも、可燃性冷媒の着火を防止する冷蔵庫とすることができる。

しかも、除霜効率が向上し、除霜時間を短縮できるので、冷蔵庫の消費電力を低減できる。

なお、本実施の形態では、水平方向の折曲部３０を冷却フィン２３に２箇所設けたが、必要に応じて、水平方向の折曲部３０を３箇所以上設けてもよい。

なお、本実施の形態では、折曲部３０は全ての冷却フィン２３に設けたが、必要に応じて、折曲部３０を設けない冷却フィン２３を配置してもよい。例えば、折曲部３０を設けた冷却フィン２３と、折曲部３０を設けない冷却フィン２３とを交互に配置する、あるいは、折曲部３０を設けた冷却フィン２３を２枚置きに配置してもよい。

なお、本実施の形態では、冷媒管２２、冷却フィン２３は、熱伝導率の高い材質であるアルミニウムとしたが、冷媒管２２、冷却フィン２３の材質を銅としてもよい。

なお、本実施の形態では、切り欠き２５の水平方向の周縁に設けた折曲部３０は、切り欠き２５の頂部近傍から略ハの字状に設けた二つの折曲部３０としたが、略ハの字状とせずに、左右方向に沿って直線状の折曲部としてもよい。

以上のように、本発明にかかる除霜装置付き冷却器は、ガラス管ヒーターの熱を効率よく冷却器へ供給することができるので、冷蔵庫、自販機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における除霜装置付き冷却器の斜視図 同実施の形態における除霜装置付き冷却器の下面から見た斜視図 図１のＡ−Ａ線断面図 同実施の形態における除霜装置の要部断面図 同実施の形態における冷却フィンの要部詳細図 同実施の形態における他の除霜装置付き冷却器の斜視図 本発明の実施の形態２における除霜装置付き冷却器の斜視図 図７のＢ−Ｂ線断面図 同実施の形態における冷却フィンの要部詳細図 従来の冷蔵庫の要部断面図 発明者らが検討した除霜装置付き冷却器の要部斜視図 発明者らが検討した除霜装置の斜視図

符号の説明

２１ 冷却器
２２ 冷媒管
２３ 冷却フィン
２４ ガラス管ヒーター
２５ 切り欠き
２６ ヒーター線
２７ ガラス管
３０ 折曲部
３１ 開放部

Claims (13)

1. 複数の冷却フィンと前記冷却フィンを貫通する冷媒管とからなる冷却器と、前記冷却器を除霜する除霜装置とを備え、前記除霜装置は、ガラス管と前記ガラス管内部に設置したヒーター線とからなるガラス管ヒーターとし、前記冷却フィンの一部に前記冷却フィンを折り曲げてなる折曲部と開放された開放部とでその周縁を形成された切り欠きを設け、前記切り欠きに前記ガラス管ヒーターを挿入するとともに、前記折曲部と前記ガラス管とを接触させた除霜装置付き冷却器。
2. 前記切り欠きの鉛直方向の周縁のみに折曲部を設けた請求項１に記載の除霜装置付き冷却器。
3. 前記切り欠きの鉛直方向の周縁と水平方向の周縁とに折曲部を設けた請求項１に記載の除霜装置付き冷却器。
4. 前記切り欠きの水平方向の折曲部は少なくとも２箇所以上としたことを特徴とする請求項３に記載の除霜装置付き冷却器。
5. 前記切り欠きの水平方向の折曲部は折曲角度を９０度以下としたことを特徴とする請求項３または４に記載の除霜装置付き冷却器。
6. 前記冷却フィンの折曲部は、平面状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の除霜装置付き冷却器。
7. 前記切り欠きの水平方向の開放部は、前記切り欠きの奥行き方向に対して略中央に設けたことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の除霜装置付き冷却器。
8. 前記切り欠きを前記冷却フィンの下端部に設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の除霜装置付き冷却器。
9. 前記冷却フィンの折曲部は、前記冷却フィン１枚あたりに２箇所以上設けたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の除霜装置付き冷却器。
10. 前記切り欠きは、前記冷却器の奥行き方向に対して略中央に設けたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の除霜装置付き冷却器。
11. 前記冷却フィンの折曲部の長さは、隣り合う前記冷却フィン間の長さの５％以上としたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の除霜装置付き冷却器。
12. 前記切り欠きの鉛直方向の長さは、前記ガラス管の外径より大きいことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の除霜装置付き冷却器。
13. 前記冷媒管内を流動する冷媒を可燃性冷媒としたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の除霜装置付き冷却器を備えた冷蔵庫。

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