JP2007093071A

JP2007093071A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2007093071A
Application number: JP2005281457A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Tomochika; 一善友近; Hiroyuki Hashimoto; 裕之橋本; Hiroshi Mukoyama; 洋向山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】蒸発器への着霜自体を阻止することによって運転効率の向上を図ることができる冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却装置は、通風空気から吸熱して冷却作用を生ずる蒸発器２を備えたものであって、蒸発器２に交流電場を作用させる電極１２及び交流電源１３と、蒸発器２に磁場を作用させる永久磁石１１とを備える。交流電場の周波数を５０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ、電場の強さを１００Ｖ／ｍ〜１０００ｋＶ／ｍとし、磁場の強さを１Ｇｓ〜３００００Ｇｓとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵庫や低温ショーケース、空気調和機など、蒸発器を使用して通風空気を冷却する冷却装置に関するものである。

従来よりこの種冷蔵庫等においては、コンプレッサ、凝縮器、減圧装置及び蒸発器等から冷凍サイクルが構成された冷媒回路を備え、前記蒸発器にて冷媒が蒸発するときに生ずる吸熱作用により、当該蒸発器に通風される庫内空気を冷却し、庫内を所望温度に維持していた。

この場合、冷蔵庫の庫内空気中には収納物品から生じる水分や侵入外気中の水分が含まれているため、氷点以下に温度低下している蒸発器にはこの水分が霜となって凝結付着する。この着霜が成長すると、当該霜自体が断熱材として作用してしまうため、蒸発器と通風空気との熱交換効率が著しく低下すると共に、着霜により風路抵抗が増大し、風量が減少してしまって庫内が冷えなくなってくる。

そこで、従来では定期的にコンプレッサを停止し、蒸発器に取り付けた電気ヒータなどに通電して蒸発器を加熱することにより、付着成長した霜を融解する除霜運転を実行していた。しかしながら、係る除霜運転中は庫内の冷却が停止してしまうため、冷却性能が悪化し、除霜後のプルダウン（庫内温度を低下させること）に多大なエネルギーが消費されると共に、除霜そのものにも電気ヒータの電力が必要となるなど、運転効率の悪化を生起していた。

そこで、従来では蒸発器に電場を印加することで、通風空気中の水分子に誘電分極を引き起こし、それによって針状の着霜が蒸発器に成長するようにして、除霜を容易にするアイデアが発案されていた（例えば、特許文献１参照）。
特公平６−８０３８１号公報

しかしながら、上記のように蒸発器に電場を印加して着霜を針状とするとしても、この着霜は電気ヒータなどで加熱して除去しなければならないため、やはり除霜に伴う効率悪化と冷却性能の低下は否めないものであった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、蒸発器への着霜自在を阻止することによって運転効率の向上を図ることができる冷却装置を提供するものである。

本発明の冷却装置は、通風空気から吸熱して冷却作用を生ずる蒸発器を備えたものであって、蒸発器に交流電場を作用させる電場発生手段と、蒸発器に磁場を作用させる磁場発生手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明の冷却装置は、上記交流電場の周波数を５０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ、電場の強さを１００Ｖ／ｍ〜１０００ｋＶ／ｍとし、磁場の強さを１Ｇｓ〜３００００Ｇｓとしたものである。

本発明では、通風空気から吸熱して冷却作用を生ずる蒸発器に交流電場を作用させる電場発生手段と、蒸発器に磁場を作用させる磁場発生手段とを備えているので、蒸発器に通風される空気中の水分子やイオンは、交流電場によって振動が励起される。この電場だけでは振動は一方向であるが、本案では更にこれに磁場を作用させているので、電場と磁場とで共振が発生し、電場の作用が強化されて水分子やイオンの振動の方向は多方向になる。

これによって、水分子やイオンはマイナス温度になっている蒸発器に付着して凍結温度（０℃）以下になっても、液体の状態（過冷却状態）のままでそのまま落下してしまうようになるので、蒸発器への着霜が防止され、除霜が不要となり、除霜に伴うエネルギー効率の悪化、冷却性能の低下を防止できるようになる。

特に、請求項２の発明のように交流電場の周波数を５０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ、電場の強さを１００Ｖ／ｍ〜１０００ｋＶ／ｍとし、磁場の強さを１Ｇｓ〜３００００Ｇｓとすれば上記効果を効率的に発揮させることができるものである。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

図１は本発明を適用した冷却装置の一実施例としての冷蔵庫１の冷媒回路図、図２は蒸発器２部分の拡大斜視図をそれぞれ示している。図１の冷媒回路において、３は例えば二段圧縮式のロータリコンプレッサから成るコンプレッサ、４は放熱器、６は減圧装置としての膨張弁、２は前述した蒸発器であり、これらは順次環状に配管接続されて所定の冷凍サイクルを構成している。

そして、この冷媒回路内にはオゾン層を破壊することのない二酸化炭素（ＣＯ₂）が冷媒として所定量封入されている。前記蒸発器２は図示しない冷蔵庫の冷却室内に設置されている。この蒸発器２にはこれも図示しない送風機によって冷蔵庫の庫内空気が通風され、蒸発器２を通過した空気は庫内に循環された後、再び蒸発器２に帰還する構成とされている。

前記蒸発器２は所謂プレートフィンタイプの熱交換器であり、図２に示す如く所定間隔で配置されたアルミ薄板から成る複数枚のフィン７・・・と、蒸発器２の両側に配置されてこれらフィン７・・の外側に位置する管板８と、これらフィン７・・を貫通して両側の管板８、８に保持された蛇行状を呈する冷媒配管９とから構成されている。そして、前記送風機からの通風はこのフィン７・・・の延在する方向に行われることになる。

更に、本発明ではこの蒸発器２の両側（図２では上下）に、当該蒸発器２の空気流通方向と平行な永久磁石（磁場発生手段）１１、１１が配置されると共に、蒸発器２の通風空気の入口側と出口側には電極（電場発生手段）１２、１２が配置されている。実施例では、永久磁石１１、１１は管板８、８の無い側の蒸発器２の側面であって、通風空気の入口側及び出口側ではない一側及び他側に位置し、当該蒸発器２の全フィン７・・・と管板８、８が存在する範囲の側面全域を覆う寸法を有しているものとする。また、電極１２、１２は空気が流通可能な網状（通気性）を呈しており、これも蒸発器２の全フィン７・・・と管板８、８が存在する範囲の空気入口側と出口側の全域を覆う寸法を有しているものとする。

即ち、一対の永久磁石１１、１１は空気が流通する蒸発器２内の領域（着霜が生じた場合に冷却性能が低下する領域）の前述した一側及び他側の全域を挟んで対向すると共に、一対の電極１２、１２は、空気が流通する蒸発器２内の領域の空気入口側及び出口側の全域を挟んで対向している。

また、前記電極１２、１２は交流電源１３に接続されている。実施例の交流電源１３は、商用交流電源を一旦整流した後、５０Ｈｚ〜１００ＭＨｚの周波数の交流電力として出力するものである。

以上の構成で動作を説明する。コンプレッサ３が運転されると、圧縮された二酸化炭素冷媒は高温高圧ガスとなって放熱器４に流入する。冷媒はこの放熱器４を通過する過程で放熱する。その後、冷媒は膨張弁６に至るが、膨張弁６の入口では冷媒ガスはまだ気体の状態である。冷媒は膨張弁６における圧力低下により、液体、若しくは、気体／液体の二相混合体とされ、その状態で蒸発器２の冷媒配管９に流入する。そこで冷媒は蒸発して蒸発器２のフィン７・・及び冷媒配管９の温度はマイナス温度（例えば−２０℃程）に低下する。蒸発器２に通風されている庫内空気は係る低温となっている蒸発器２から吸熱されて冷却され、冷気となる。冷媒はその後コンプレッサ３に吸い込まれる循環を繰り返す。

一方、上述のように蒸発器２と熱交換した庫内空気は前述した如く図示しない送風機によって庫内に循環される。これによって、冷蔵庫の庫内は所望の温度に冷却されることになる。また、図示しない制御装置は交流電源１３は電極１２、１２に交流電圧を印加する。このときの周波数は前記制御装置により、前述した５０Ｈｚ〜１００ＭＨｚとされ、電場の強さは１００Ｖ／ｍ〜１０００ｋＶ／ｍに制御される。これによって、蒸発器２には当該周波数と強さの交流電場が作用することになる。

一方、蒸発器２には永久磁石１１、１１から放出される磁力線により、磁場が作用する。実施例では永久磁石１１から１Ｇｓ〜３００００Ｇｓの強さの磁場が蒸発器２に作用するように永久磁石１１を選定している。これにより、蒸発器２に通風される庫内空気には上記周波数の電場と上記強さの磁場が作用することになる。

ここで、電極１２、１２からの交流電場により、蒸発器２に通風される庫内空気中の水分子やイオンにはスピンが生じて振動が励起される。この電場だけによるスピンは一方向であるが、本発明では更にこれに磁場が作用する。これにより、電場と磁場とで共振が発生し、電場の作用が強化されて水分子やイオンのスピンの方向は多方向になって振動は増幅され、より大きな効果を得ることができる。

これによって、蒸発器２に流入する庫内空気中の水分子やイオンはマイナス温度（前記−２０℃）になっている蒸発器２のフィン７・・や冷媒配管９に付着しても結晶化（水素結合）できなくなり、凍結温度（０℃）以下であっても液体の状態（過冷却状態）のままで落下してしまうようになる。係る作用により、蒸発器２への着霜は防止され、除霜が不要となるので、除霜に伴うエネルギー効率の悪化、冷却性能の低下を防止できるようになる。

特に、前述したように電極１２、１２による交流電場の周波数を５０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ、電場の強さを１００Ｖ／ｍ〜１０００ｋＶ／ｍとし、永久磁石１１、１１による磁場の強さを１Ｇｓ〜３００００Ｇｓに選定すれば上記効果を効率的に発揮させることができる。

次に、図３は本発明の他の実施例の蒸発器２の拡大斜視図を示している。尚、この図において図１、図２と同一符号で示したものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この場合、電極１２は蒸発器２の空気入口側及び出口側では無く、フィン７と平行とされて当該フィン７と交互に配置され、冷媒配管９がそれらを貫通する構造とされている。また、図示しない絶縁体により、電極１２と冷媒配管９は絶縁されている。

尚、この実施例は両側の管板８を示していないが、実際には管板８、８の外側にも電極１２が設けられているものとする。これにより、複数の電極１２・・が、空気が流通する蒸発器２内の領域の全域に位置することになる。そして、各フィン７又は管板８を挟む複数対の電極１２、１２にそれぞれ前述同様の交流電力が印加され、蒸発器２には前述同様の周波数と強さの交流電場が作用する。また、永久磁石１１、１１からも前述同様の磁場が作用する。

係る構成によっても蒸発器２には電場と磁場が作用し、電場の作用が強化されて水分子のスピンの方向が多方向になる。それによって、蒸発器２に流入する庫内空気中の水分子は蒸発器２のフィン７・・や冷媒配管９に付着して凍結温度（０℃）以下となっても、液体の状態（過冷却状態）のままで、そのまま落下してしまうようになるものである。特にこの場合には前述した実施例に比して電極１２が流通空気の抵抗にならないと云う利点がある。

以上説明した実施例では冷蔵庫の蒸発器を採り上げて本発明を説明したが、それに限らず、着霜が生じる問題がある全ての蒸発器に対して本発明は有効である。

本発明を適用した冷却装置の一実施例としての冷蔵庫の冷媒回路図である。図１の蒸発器部分の拡大斜視図である（実施例１）。本発明を適用した他の実施例の蒸発器部分の拡大斜視図である（実施例２）。

符号の説明

１冷蔵庫
２蒸発器
３コンプレッサ
４放熱器
６膨張弁
７フィン
９冷媒配管
１１永久磁石
１２電極
１３交流電源

Claims

通風空気から吸熱して冷却作用を生ずる蒸発器を備えた冷却装置において、
前記蒸発器に交流電場を作用させる電場発生手段と、
前記蒸発器に磁場を作用させる磁場発生手段とを備えたことを特徴とする冷却装置。
前記交流電場の周波数は５０Ｈｚ〜１００ＭＨｚ、電場の強さは１００Ｖ／ｍ〜１０００ｋＶ／ｍであり、
前記磁場の強さは１Ｇｓ〜３００００Ｇｓであることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。