JP2007147089A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜ヒータが原因で起る炭化水素系冷媒使用冷蔵庫の事故を低減させる。
【解決手段】ガラス管外周に放熱部材を備え、コイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下の寸法で確保し、上記コイル状ヒータ線温度を１００Ｖ使用時炭化水素系冷媒の発火点温度マイナス１００℃以下を保持し、且つガラス管表面温度を３５０℃以下とした除霜ヒータを備えた冷蔵庫に於いて、１００Ｖ、２００Ｖを切換える切換装置と半波整流を行い、しかも自身抵抗を持つ制御素子と、上記除霜用ヒータとを直列に接続し、圧縮機と並列に接続される除霜回路を構成し、上記除霜ヒータをタイマー等の指示により発熱させる。
【選択図】図７

Description

本発明は冷凍サイクルの冷却器に付着した霜を除霜する除霜ヒータを備えた冷蔵庫に関するものである。

除霜ヒータを備えた冷蔵庫に関する従来技術として、特許文献１に記載のものがある。この例は冷却器の下方に、ニクロム線をコイル状にし、それをガラス管内に配置し除霜用管ヒータを備えている。この冷却器と除霜用管ヒータとの間には屋根を設けて、冷却器から滴下する除霜水が除霜用管ヒータに直接接触することを防止している。又、除霜用管ヒータとその下部の樋との間には樋を保護するために電気的に絶縁保持された底辺が設けられており、除霜用ヒータが割れた場合にヒータ線が樋まで垂れ下がって樋を損傷するのを防止し、除霜水を介した漏電を防止している。

又、特許文献２には除霜ヒータ温度を冷媒のイソブタン発火温度以下にするため、絶縁材で充填密封されたシース管内にヒータ線を設け、シース管の外周に伝熱促進用のフィンを備えた除霜ヒータが記載されている。

特開平８−５４１７２号公報 特開２０００−２８３６３５号公報

以下、従来技術における課題について説明する。図９は従来の冷蔵庫を示す図である。冷蔵庫本体５１は内部に冷凍室５２と冷蔵室５３を有し、これらの間を区画する中仕切壁５６を有している。冷凍室５２の前面開口部にはこの開口部を閉塞する冷凍室扉５４が備えられ、冷蔵室５３の前面開口部にはこの開口部を閉塞する冷蔵室扉５５が備えられている。

中仕切壁５６には冷凍室５２内の食品と熱交換した冷気を後述する冷却器に戻す通路５７と冷蔵室５３内の食品と熱交換した冷気を冷却器に戻す通路５８とが設けられている。通路５７と通路５８とを介して冷凍室５２及び冷蔵室５３と連通する冷却機室５９が冷凍室５２の背部に設けられており、この冷却機室５９内には冷却器６０、除霜ヒータ６１、冷気循環ファン６２が備えられている。冷却機室５９と冷凍室５２の間には、これらの室間を仕切る区画仕切６３が設けられており、この区画仕切６３には冷気吹出口６４が形成されている。これらの構成によって、冷却器６０と熱交換して冷却された冷気は冷気循環ファン６２によって、冷気吹出口６４より冷凍室５２に吹出される。

図１０において、除霜ヒータ６１と冷却器６０との間にはアルミニウム製の屋根６５が設けられ、冷却器６０に付着した霜を除霜ヒータの熱で融解した時、除霜水が直接除霜ヒータにかかるのを防止する。

通常、除霜ヒータのガラス管６１ａは、放熱が悪い為に除霜時に表面温度が５００℃近辺の温度となる。この為、除霜中にガラス管に水滴が直接滴下すると水蒸気爆発状態を呈し、大きな音を発生させることとなる。このような水蒸気爆発状態に近い状態であれば、発生する音は冷蔵庫の外部にまで聞こえてしまうほどの音となり、使用者に不安感を与えてしまう。これを防ぐのが屋根６５の役目である。

除霜ヒータ６１の下部にはアルミニウム製の保護板６６が設置されており、この保護板６６はガラス管６１ａが衝撃等で割れたときに、除霜水を庫外に排水する樹脂製の樋６７を保護するものである。図１０はガラス管６１ａが衝撃等で割れた状態を示しており、保護板６６は、ヒータ線６１ｂが垂れ下がり樋６７に触れるのを防止する。このアルミニウム製の保護板６６は絶縁保持されているものであるから、もし、ヒータ線６１ｂがこの保護板６６に垂れ下がってきても、冷蔵庫本体５１の金属部に電気がリークする等と云うことがない。

又、特許文献２に記載のように、ヒータ線を絶縁材で覆う構造とした場合、次のような問題があった。ヒータ線が通電されると、ヒータ線が発熱するためにシース管のみではなく、ヒータ線を覆う絶縁材自体も加熱される。上記の特許文献２では、シース管の両端をキャップで密閉している。この為、ヒータ線周囲を絶縁材で覆うと、絶縁材を介してキャップに熱が伝えられることとなる。このとき、キャップにシリコンゴムのように耐熱特性の高いものを使用したとしても、その耐熱温度は約１４５℃程度であり、この耐熱温度よりも高温であればキャップが損傷することとなる。この場合、絶縁材とキャップとの間に断熱部材を別途設けることが必要となってしまう。

又、可燃性冷媒を用いた場合に、冷媒漏れを起こしたときに備えてヒータ線の発熱温度を低く設定すると、除霜ヒータとしての出力が低下することとなり、除霜ヒータとしての除霜性能を低下させることとなる。一方、絶縁材自体に断熱特性の優れたものを使用すると、ヒータ線の温度を外部に伝えることができず、この場合も除霜ヒータとしての性能を低下させることにつながる。

本発明の目的は、上記した如き環境下で使われる除霜ヒータに関し冷媒が炭化水素系冷媒となっても除霜ヒータが原因で発火することがない冷蔵庫を提供することにある。

即ち、冷蔵庫の据付け時電源電圧１００Ｖ、２００Ｖの間違いは応々にして生じる。この電圧違いで除霜ヒータの発熱量が異常に拡大し、発火等に至る事故が想定される。

又、冷蔵庫の輸出時除霜ヒータを電源電圧に対応して新たに開発しなければならないと云う煩わしさもあった。

本発明は上記課題を解消し、除霜ヒータが原因で起る炭化水素系冷媒使用冷蔵庫の事故を低減させることを目的としたものである。

本発明は上記目的を達成すべくなされたものである。

即ち、ガラス管外周に放熱部材を備え、コイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下の寸法で確保し、上記コイル状ヒータ線温度を１００Ｖ使用時炭化水素系冷媒の発火点温度マイナス１００℃以下を保持し、且つガラス管表面温度を３５０℃以下とした除霜ヒータを備えた冷蔵庫に於いて、１００Ｖ、２００Ｖを切換える切換装置と半波整流を行い、しかも自身抵抗を持つ制御素子と、上記除霜用ヒータとを直列に接続し、圧縮機と並列に接続される除霜回路を構成し、上記除霜ヒータをタイマー等の指示により発熱させるようにしたものであるから、ガラス管表面温度、ヒータ線温度を１００Ｖ、２００Ｖに関係なく、１００Ｖ仕様時の温度とすることが出来るものである。このことにより除霜ヒータが原因で炭化水素系冷媒が発火する等と云う事項を防止出来ることは勿論２００Ｖ仕様として該除霜ヒータを特別に設計する煩わしさがなくなるものである。

又、切換装置は少なくとも（ａ）（ｂ）接点を有し（ｂ）接点は直接ガラス管除霜ヒータ側に（ａ）接点は制御素子を介して除霜ヒータに接続され、切換装置の接点は据付時基板で検出する１００Ｖ、２００Ｖの電源電圧に応じ上記（ａ）（ｂ）接点を切換えるようにしたものであるから若し誤って２００Ｖ電源電圧を冷蔵庫に供給してしまうようなことがあっても、該除霜ヒータが原因で発火、故障等するのを防止出来るものである。

又、除霜の終了を検出するセンサーの検知温度を基板内に入力し、基板から出る除霜終了の指示で切換装置による給電を中止させるようにしたものであるから除霜開始、終了を自動的に行なうことが出来る冷蔵庫が得られるものである。

又、放熱部材は帯状薄板をコイル状にガラス管に巻き付けた放熱フィンであり、この放熱フィンと前記ガラス管との隙間を０．１〜０．５ｍｍとしたものであるから１００Ｖ、２００Ｖに関係なく、ガラス管表面温度を３５０℃以下、ヒータ線温度を炭化水素系冷媒の発火点温度マイナス１００℃とすることが出来る他、ガラス管への放熱部材の組み込みが容易に行なえるものである。

又、制御素子は冷蔵庫の温度制御等を行なう基板内に設けると共に制御素子には放熱フィンを設けたものであるから制御素子の取り扱いが容易となることは勿論、熱の為に制御素子が損傷することがないものである。

又、除霜ヒータは直径１０．５ｍｍ肉厚１ｍｍのガラス管内にコイル状に巻いた線径０．５ｍｍのニクロム線を有し、該ニクロム線は外径７．５ｍｍに巻かれて挿入されているものであるから、ニクロム線がガラス管に接触しガラス管を局部的に温め、ガラス管表面温度を異常に温度上昇させることがないものである。

本発明は以上説明した如くガラス管外周に放熱部材を備え、コイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下の寸法で確保し、上記コイル状ヒータ線温度を１００Ｖ使用時炭化水素系冷媒の発火点温度マイナス１００℃以下を保持し、且つガラス管表面温度を３５０℃以下とした除霜ヒータを備えた冷蔵庫に於いて、１００Ｖ、２００Ｖを切換える切換装置と半波整流を行い、しかも自身抵抗を持つ制御素子と、上記除霜用ヒータとを直列に接続し、圧縮機と並列に接続される除霜回路を構成し、上記除霜ヒータをタイマー等の指示により発熱させるようにしたものであるから、ガラス管表面温度、ヒータ線温度を１００Ｖ、２００Ｖに関係なく、１００Ｖ仕様時の温度とすることが出来るものである。このことにより除霜ヒータが原因で炭化水素系冷媒が発火する等と云う事項を防止出来ることは勿論２００Ｖ仕様として該除霜ヒータを特別に設計する煩わしさがなくなるものである。

以下本発明の実施例を図１〜図８を用いて説明する。

図１は本発明を備えた冷蔵庫の縦断面図であり、図２は図１の要部拡大図であり、図３は図２の除霜ヒータ横断面説明図であり、図４は図３中の放熱フィン斜視図であり、図５は図３とは異なる実施例を説明する除霜ヒータの要部拡大斜視図であり、図６は本発明を備えた冷凍サイクルの説明図であり、図７は、図６に使用される除霜ヒータの制御回路図であり、図８は図７の除霜回路の詳細を示す図である。

先ず図１〜図４に於いて、冷蔵庫本体１は内部に冷凍室２と冷蔵室３等を有している。冷凍室２の前面には開口部を閉塞する冷凍室扉４が備えられ、冷蔵室３の前面には開口部を閉塞する冷蔵室扉５が備えられている。冷凍室２と冷蔵室３間には両室の間を区画する中仕切壁６が設けられ、中仕切壁６には冷凍室２内の食品と熱交換した冷気を後述する冷却器に戻す通路７と冷蔵室３内の食品と熱交換した冷気を冷却器に戻す通路８とが設けられている。

冷凍室２の背部には区画仕切１３によって仕切られた冷却機室９が設けられている。そしてこの冷却機室９内には冷却器１０、除霜ヒータ１１、冷気循環ファン１２が設けられている。本実施例では、除霜ヒータ１１は冷却器１０の下方に配置され、冷却器の上方に配置された冷気循環ファン１２によって、冷却機室９内の下方から流入した戻り冷気が上方へと送られる。上方へと送られた冷気は冷却器１０により冷却され、区画仕切１３に設けられた冷気吹出口１４より冷凍室２に吹出される。

除霜ヒータ１１と冷却器１０との間にはアルミニウム製の上部カバー（屋根）１５が設けられる。この上部カバー１５は、冷却器１０に付着した霜を除霜ヒータ１１の熱で融解した際に、冷却器１０から滴下する除霜水が直接除霜ヒータ１１にかかるのを防止するために設けられている。通常、従来仕様の除霜ヒータ１１のガラス管１１ａ（図３参照）は除霜ヒータ１１発熱時、表面温度で５００℃近辺の温度となる。このガラス管１１ａに水滴が直接滴下すると、水蒸気爆発状態を起こし冷蔵庫の外部にまで聞こえてしまう程の大きな音となり、使用者に不安感を与えてしまう。これを防ぐのが上部カバー１５の役目である。

除霜ヒータ１１のガラス管１１ａの外周には上記ガラス管の表面温度５００℃を低下させる放熱部材が配設される。本実施例では、図３、図４に示す如くフィン形状のアルミニウム製放熱フィンがガラス管１１ａの外周に巻きつけられている。この放熱フィン１６は、帯状薄板を図４に示す如くコイル状に巻いたものである。この帯状薄板は細長く薄い長方形の板材であり、コイル状に成形されたときに内径側となるところに図には示してないが予めディンプル状の凹凸をつけて絞っておく。コイル成形時には絞った側の長辺が、ガラス管１１ａとほぼ同じ外径、あるいはそれよりも若干大きな外径をもつ棒状の成形用当て材（雇）に連続的にコイル状に巻き付ける。その後所定寸法にカットしてスパイラルフィンを形成する。そしてこのできあがったスパイラルフィンを、ガラス管１１ａに通すことで先の除霜ヒータ１１は形成される。なお、この実施例においては、スパイラル状に成形された際の内径となる長辺と外径となる長辺に曲率の違いが現れ、何等意識せずに巻回すると外径側長辺に亀裂が入る場合や、思わぬ個所が折れ曲がってしまうという問題がある。本実施例では、内側を絞ることで曲率の違いに対応しているが、外周側にスリットを入れることでも上記の問題は解決できる。しかし、本実施例の場合内側を絞る構造を採用することで、ガラス管に近い部分の放熱量の拡大も図っている。

本実施例におけるガラス管１１ａの直径は１０．５ｍｍとしているので、帯状薄板を巻き付ける成形用当て材の直径を１１．１ｍｍとした。この結果、コイル状に巻いた放熱フィン１６の中心穴１６ａを略１１．１ｍｍに成形出来、１０．５ｍｍのガラス管１１ａに容易に挿通することができる。

このスパイラル状の放熱フィン１６は従来の保護板の代わりも果たす。即ち、ガラス管１１ａがなんらかの衝撃で割れるようなことがあっても、ガラス管１１ａの長手方向にわたって巻き付けられた形になっている放熱フィン１６が、ガラス管１１ａが崩れてもそのガラス管１１ａの崩れをある程度防ぐので、ヒータ線１１ｂをガラス管内に保持し、ガラス管１１ａが破損してもヒータ線１１ｂの垂れ下がりを抑制することができる。尚、本実施例においては先に説明した上部カバー１５（図２参照）の剛性が後述する如く、この働きを補助してくれるものである。

次に図３に基づいて、除霜ヒータ１１について説明する。外径１０．５ｍｍ、内径８．５ｍｍのガラス管１１ａ内に、ヒータ線１１ｂを配設し、このガラス管１１ａの両端部をゴム栓１７で覆うことにより除霜ヒータ１１が構成されている。尚、１８は位置決め部材である。

ヒータ線１１ｂの両端はリード線１９に接続され、その接続部にはヒータ線１１ｂの直線部１１ｃとリード線１９とを接続する接続金具２１が配置される。この除霜ヒータ１１は、直径１０．５ｍｍ、肉厚１ｍｍのガラス管１１ａ内に、コイル状に巻いた線径０．５ｍｍのニクロム線を有し、該ニクロム線は外径７．５ｍｍに巻かれて挿入されている。又、図に示す如く仕切板１８は、外径がガラス管１１ａの内径より大きく形成され、略中央部が一部を残してガラス管１１ａの内方に向かって切り起こされている。この切り起こし部には接続金具２１が配置され（切り起こし部そのものを接続金具２１としてもよいし、切り起こし部に接続金具２１を固定しても良い）、ここでリード線１９と直線部１１ｃが接続される。ガラス管１１ａの長さとヒータ線１１ｂの長さが決まれば、仕切板１８はガラス管１１ａ内には入り込まないので、ヒータ線１１ｂの位置が決まる。更にゴム栓１７によってガラス管１１ａの両端が封止されている。

尚、コイル状に巻いたヒータ線１１ｂのコイル部の両側には図３にも示す如く、直線状に形成される直線部１１ｃを有している。これはヒータ線１１ｂが発熱する熱でゴム栓１７が損傷するのを防止するためのものである。ゴム栓１７はシリコンゴム等の耐熱特性の高い材料により作られるが、このゴム栓１７の耐熱温度も通常１４５℃以下である。ところが、ヒータ線１１ｂのコイル部の温度はガラス管１１ａ内にあること等よりヒータ線表面温度で４００℃〜５００℃と、ゴム栓１７の耐熱温度よりもはるかに高い温度となる。この熱がガラス管内の空気を介し、そのままの温度でゴム栓１７に伝わると、ゴム栓１７は高熱によって損傷してしまう。しかし、直線部１１ｃはもともとの発熱量が少ないため、４００℃〜５００℃まで至らない。この理由から、本実施例ではヒータ線１１ｂのコイル部の両側には直線部１１ｃを備えるようにしている。この構成によって、直線部１１ｃ部に対応したガラス管内空気温度、ガラス管表面温度をコイル部よりも低温化し、高温のヒータ線１１ｂ及びガラス管１１ａの熱がゴム栓１７に伝導することを抑えている。

この直線部１１ｃの距離は、長い程ゴム栓１７への熱伝導を防ぐ効果を奏するのではあるが、距離を長くしすぎると除霜ヒータの能力が低下してしまう。このため、ゴム栓１７の耐熱温度とヒータ線１１ｂの発熱温度とを考慮した距離としている。即ち、この直線部１１ｃを長くとれば熱によるゴム栓１７の損傷を確実に抑えられるが、限られたガラス管１１ａの長手方向長さ寸法の中でこの直線部１１ｃを長くしすぎると、直線部上部の冷却器１０に着いた霜の融解が遅れ、除霜時間が長くなってしまう。従って通常は１５ｍｍ〜２０ｍｍに設定されている。

放熱フィン１６は、４００℃〜５００℃前後のヒータ線温度を例えば３５０℃〜４００℃近辺まで低下させる働きを有している。即ち、この放熱フィン１６はガラス管１１ａと熱交換してガラス管１１ａ表面温度を３００℃〜３５０℃近辺まで低下させる働きを有し、放熱面積、熱伝導効率等はこの働きを達成するに見合った値としている。さらに、ヒータ線１１ｂの温度は、ガラス管１１ａが放熱フィン１６によって冷却されていることにより、ヒータ線１１ｂの冷却が促進される結果、３５０℃〜４００℃近辺まで低下する。

一方、ガラス管１１ａと熱交換した放熱フィン１６は、図２にも示す如く冷却器１０の奥行寸法Ｄ２略全域に熱を放射する。換言すると、上記放熱フィン１６の外径寸法は、上部カバー１５の奥行寸法Ｌ１と同等若しくは大きくしてある。又、冷却器１０の奥行寸法Ｄ２に対しては、冷却運転時の通風抵抗との関係で半分以下とする。したがって、この放熱フィン１６の上部カバー１５の下方投影面より外側に位置する部分は、冷却器１０からの除霜水が滴下する場合があるが、放熱フィン１６の当該部分は、ほぼ上下方向に鉛直に伸びた形状としているため、滴下した除霜水を溜めることなくそのまま樋２０側に滴下させることができる。

このような放熱フィン１６とすることにより、除霜水を受ける樋２０、或いは通路７、８に付いた霜を除霜時に好適に融解することは勿論、冷却器１０の除霜を短縮することができる。即ち、放熱フィン１６は、熱線を樋２０、通路７、８に導くように方向付けをしていると云える。

かかる構成を有する冷蔵庫に於いて、冷却器１０への霜の堆積量が増加すると、冷却器１０表面と熱交換する空気との伝熱が阻害され通風抵抗が増加する、或いは圧縮機の運転積算時間が設定値に到達する。これを検知した冷蔵庫は、後述するタイマーに指示を出し除霜ヒータ１１への通電を開始する。

ヒータ線１１ｂに通電が開始されると、ヒータ線１１ｂからガラス管１１ａ、放熱フィン１６を介し冷却器１０や周辺部品に熱線を放射する。これにより冷却器１０や樋２０等に着いた霜を除霜水に融解する。

このような放熱フィン１６を巻回した本実施例における除霜ヒータ１１は、細いガラス管１１ａに対して、上部カバーＬ１と同等若しくはそれより大きな放熱フィンを周囲に取り付けてあるので、冷却器１０下端を広範囲な面で加熱する。これにより除霜時間の短縮を図ることができる。

尚、上記放熱フィン１６の外径Ｄ３（図５参照）は２９ｍｍである。これは冷却器の奥行寸法Ｄ２を６０ｍｍとした時の数値で、上記放熱フィン１６は目安として冷却器の奥行寸法Ｄ２の１／２以下とするのが良い。これは除霜ヒータ１１が風の流れの抵抗になるのを阻止するためである。

これと共に、ガラス管１１ａが割れた場合でも、上記放熱フィン１６がガラス管１１ａ外周に取付けられていること、及びゴム栓同士を上部カバーで固着（後述）させたものであるから、ガラス管割れ時も、ゴム栓が上部カバーに支持されガラス管１１ａが斜くことがないので、垂れ下がったヒータ線が周囲部品に損傷を与えることがない。更には、ガラス管１１ａ割れ時、冷蔵庫本体１の金属部に従来の如く電気がリークする等と云う問題がなくなるものである。
更には、コイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下としている。このため、０．５ｍｍより大きくした場合と比較してヒータ線の単位長さ当りの発熱量を下げることができる。又、ガラス管が割れた時のコイル状ヒータ線の崩れをガラス管内壁で防止することができる。

次に図５を用いて説明する。図５に於いて、１７はゴム栓であり、１６は放熱フィンであり、１１ａはガラス管である。放熱フィン１６は幅方向の一端縁がガラス管１１ａに当接（放熱フィン１６の面がガラス管１１ａに直交）するように巻き付けられているため、前述したように、当然内径側と外径側における曲率の違いを吸収する必要がある。このため放熱フィン１６の内側（ガラス管側）近くには絞り部１６ｃが設けられ反ガラス管側は平面に作られている。このようにして放熱フィン１６は図に示す如くゴム栓１７間のガラス管１１ａに巻き付けられている。換言すると、この放熱フィン１６はガラス管１１ａの両端に設けられたゴム栓間のガラス管１１ａの長さ一杯に設けられている。

１６ｂは放熱フィンの巻き始めと終りに設けられた折り曲げ部である。この折り曲げ部１６ｂは端部で上記ゴム栓１７を損傷するのを防止するためのもので、放熱フィンの巻き始めと終りを折り曲げて形成したものであるが、別部品をこの折り曲げの代りに設けても良いことは当然のことである。

又、この折り曲げ部１６ｂのＬ２寸法は巻ピッチＰ１寸法より小さく作られているので、巻ピッチＰ１寸法がこの折り曲げ部１６ｂのために変わることはない。尚、この巻ピッチＰ１は５ｍｍ〜１５ｍｍである。

次に図６をもって、炭化水素系のイソブタンを冷媒として使った冷蔵庫に除霜ヒータを使った例を説明する。除霜ヒータとしては、上記実施例１乃至実施例２に示したもののいずれを利用しても有効である。

図６は冷凍サイクルを示している。圧縮機２６、凝縮器２７、キャピラリチューブ２８、冷却器２９が直列にしかも環状に接続され、冷凍サイクルが構成されている。従来、その冷凍サイクル内に封入される冷媒には物性が安定し、扱いやすい点からフロン系冷媒が使用されていた。

しかし、近年はオゾン層破壊や地球温暖化への影響が極めて少ない（炭化水素系冷媒）、例えばプロパン（Ｒ−２９０ａ）やイソブタン（Ｒ６００ａ）の展開が図られている。以下この炭化水素系冷媒をＨＣ冷媒と称する。

上記冷凍サイクルには、このＨＣ冷媒が封入されている。このＨＣ冷媒は冷却器２９の溶接部等に破損があった場合、除霜運転時に冷蔵庫内に漏洩することが考えられる。このＨＣ冷媒が冷蔵庫内に充満すると、除霜ヒータが発熱した時、ＨＣ冷媒に引火する危険性がある。

即ち、除霜運転時には除霜ヒータより冷却器が加熱されるため、冷却器２９内のイソブタンは大気圧よりも高い圧力（約３ｋｇ／ｃｍ²）となり、冷蔵庫内に漏洩する。尚、冷却運転時には冷却器内のイソブタンは大気圧に対し、負圧になっておりイソブタンが冷蔵庫内に漏洩することはない。

次に図６に於いて、３０は冷気循環ファン、３１は除霜ヒータである。冷気循環ファン３０は冷却器２９で冷却された冷気を冷凍室、或いは冷蔵室に強制的に冷気を循環する。また、除霜ヒータ３１は上記冷却器２９に霜が堆積した時、その霜を融解する為のもので、具体的構成は図３、図５の通りである。

即ち、以上の如き構成を有する冷凍サイクルの冷却器は図１にも示す如く冷凍室２の背部に形成された冷却機室９内に設置される。

そして、この冷却器１０は通常一本のパイプを蛇行状に折り曲げ、この蛇行状に折り曲げたパイプに直交するよう放熱フィンを取付けて構成されているものである。

しかし、この冷却器１０であっても数個所のパイプ継ぎ部（入口、出口パイプを含め）を有している。

このパイプ継ぎ部は冷蔵庫組立後（冷媒封入後）厳重なる洩れチェックが行なわれるが、万一の場合も想定される。

若し、上記継ぎ部にガス洩れがあると（冷蔵庫使用時も同じ）洩れたガスは冷却機室９（除霜ヒータ３１のある所）に溜まったり冷凍室に溜まることとなる。

このガスが溜まった状態で除霜ヒータ３１が発熱し、ヒータ線温度が発火点温度の５９４℃を超えるようなことがあると、洩れ量にもよるが爆発の危険性が出て来る。
そこで、この種冷媒（炭化水素系冷媒）を使用した冷蔵庫にあっては、先の除霜ヒータの温度（特にヒータ線温度）がきわめて重要となる。

即ち、除霜ヒータのガラス管が割れ、ヒータ線がむき出しになることもあり得る。従って、該ヒータ線温度が炭化水素系冷媒の発火点温度５９４℃に絶対にならない温度に該除霜ヒータを設計する必要が出て来る。

この為冷蔵庫の製造メーカでは、上記除霜ヒータのヒータ線温度を５９４℃マイナス１００℃として該除霜ヒータの設計を行なう。

実際の設計に当っては、上記５９４℃マイナス１００℃の温度を厳守する為に更に余裕を見て５０℃〜１００℃マイナスした温度４００℃〜４５０℃ヒータ線温度を狙うのが一般的である。

本発明は、この５０℃〜１００℃のヒータ線温度低下に先に述べた放熱フィン１６を設けたり、ガラス管とヒータ線との間に隙間をとるようにしたものである。

換言すると、上記奪った熱を冷却器２９側に放熱しガラス管表面温度は勿論、ガラス管内温度の低下を図ったものである。

従って、除霜性能は低下することなく、ガラス管表面温度を低下させ、ヒータ線温度の低下を図ることが出来るものである。

更には、コイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との間に隙間を確保して、ヒータ線が極部的に変形してもガラス管にヒータ線が容易に当らないようにし、ガラス管の極部的温度上昇を防止するようにしたものである。

上記の如く構成した除霜ヒータを冷蔵庫に適用した例を次に説明する。

先ず除霜ヒータに通電が開始された時、若し冷却器２９に破損部があると、その破損部よりＨＣ冷媒が漏洩する。

このＨＣ冷媒、例えばイソブタンの発火温度は５９４℃であるため、この発火温度よりも１００〜１５０℃低いヒータ線１１ｂの温度を低くする必要がある。

本実施例ではさらに安全を考慮し例えば３９４℃に設定している。

即ち、本実施例は先の除霜ヒータ１１（ガラス管１１ａ、ヒータ線１１ｂ）に放熱フィン１６を設け３９４℃以下にするものである。この放熱フィン１６の形状及び形態は任意に選べば良い。必要なのは除霜ヒータ１１の温度を下げることができる放熱部材（放熱フィン）であれば良い。

尚、本実施例に於いては、可燃性冷媒に対して防爆性を考慮し使用される二重ガラス管ヒータではなく、一重のガラス管としている。上述のような一重ガラス管に於いては、放熱フィン１６によりガラス管１１ａ温度を低下させることができ、この作用によってガラス管１１ａ内の空気温度をも下げることができるので、ガラス管内に設けられるヒータ線１１ｂの温度上昇も抑えヒータ線１１ｂの温度までも３９４℃以下にすることができる。

即ち、二重ガラス管を用いた場合には、内側のガラス管と外側のガラス管との間の空気が断熱材の役目を果してしまい、たとえ放熱フィンを付けても直ちにヒータ線温度を３９４℃以下にすることはできず、他に巻き線のピッチを変える等の方法が必要となってしまう。本実施例は二重ガラス管とは異なる構造としており、ヒータ線１１ｂの熱がガラス管を経て放熱フィンに奪われるため、ガラス管及びヒータ線の温度を３９４℃以下とすることができる。又、このように効率的にヒータ線１１ｂの熱が放熱フィン１６によって周囲に伝わるため、冷却器の除霜を小さい消費電力で行なうことが可能となる。

尚、実施例で説明した冷蔵庫は、上から冷凍室、冷蔵室を備えた冷蔵庫であるが、本発明にかかる冷蔵庫はこれに限らず、冷却器の下部に除霜ヒータを配置し、その下部に樋を有する冷蔵庫であれば、例えば上から回転扉式の冷蔵室、引出し扉式の野菜室、引出し扉式の冷凍室を備えたものであっても構わない。又、当然ながら、冷気の戻り流路についても、図１に示した流路に限らず、他形式、例えば、冷却器の側方下部に戻る流路形式であっても何等差し支えない。

以上説明した如き構成を有す除霜ヒータであれば、ＨＣ冷媒が例え庫内側に洩れ出るようなことがあっても、安全に使用することが出来る訳であるが、このものを電圧２００Ｖ地域にそのままの形で輸出することは出来ない。

即ち、電圧１００Ｖ１５０Ｗ仕様の除霜ヒータを電圧２００Ｖで使用すると発熱量は４倍の６００Ｗになり、ＨＣ冷媒の発火点温度である５９４℃を大きく超えてしまうことは勿論、周辺の部品を熱で損傷し、発火にまで至らしめる危険性さえあった。このように電圧１００Ｖ仕様の除霜ヒータを間違って２００Ｖで使用してしまった時、或いは２００Ｖ地域への輸出時上記のような問題を生じないようにする為には、除霜ヒータ自体を再設計する必要がある訳であるが、本発明は制御手段で対応し、該除霜ヒータの損傷を防止すると共に電圧２００Ｖ地域への輸出を可能としたものである。

以下この手段を図７、図８に基づいて説明する。

図に於いて、４０は圧縮機、４１はこの圧縮機４０と直列に接続されたタイマー、このタイマー４１は後述する基板内で圧縮機４０の運転時間が所定の時間に達した時に除霜運転側に切換える。

４２は制御基板であり、冷蔵庫等の温度制御等を行なう為の種々の部品を備えている。勿論この制御基板42は基板内で直流電源を作り、動作しているものである。

４３は切換装置、４４は制御素子（例えばダイオード）、４５は除霜ヒータ、４６は温度ヒューズ、これら項番４３、４４、４５、４６により除霜回路４７が構成されている。

この除霜回路４７は先の圧縮機４０とは並列に設けられ、上記タイマー４１が除霜運転に切換った時に動作する。

尚、上記除霜回路４７には制御素子４４をバイパスするバイパス線４８も備えられている。このバイパス線４８と制御素子４４との使い分けは電源電圧が１００Ｖである時はバイパス線４８を電源電圧が２００Ｖである時には制御素子４４側を使うよう構成されている。

尚、上記除霜ヒータ４５は先にも説明した如く、ガラス管外周にガラス管表面温度を低下させることが出来る放熱部材を備え、更にコイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下とし、上記コイル状ヒータ線温度をＨＣ冷媒の発火点温度マイナス１００℃〜１５０℃以下にするようにしたものである。

又、上記制御素子４４は半波整流の役目と抵抗の役目を果す素子（ダイオード）である。即ち、この制御素子４４は交流波形の片側の山をカットし、電源除霜ヒータ４５に入る入力を半分とし、２００Ｖ時６００Ｗの発熱量となる除霜ヒータ４５を発熱量３００Ｗとすると共に、制御素子４４自身に設けた抵抗により電流値を３アンペアから２．１アンペアに落す役目をもっている。この制御素子４４は当然先に説明した基板４２に設置し、放熱フィン等により消費した熱量を外部に放熱させるようにしても良いものである。

図８は図７中の除霜回路４７を詳細に説明する図である。図８に於いて４１はタイマー、４３は切換装置、４４は制御素子、４８はバイパス線、４５は除霜ヒータ、４６は温度ヒューズ、而して温度ヒューズ４６は冷却器等に取付けられ除霜ヒータ発熱時冷却器が異常な温度にまで加熱された時、上記除霜回路４７への通電を遮断する。

又、切換装置４３は図にも示す如く（ａ）（ｂ）の接点を有し、電源電圧が１００Ｖの時には接点（ｂ）側に接片４３ｃが来るよう設定され、電源電圧が２００Ｖの時には接点（ａ）側に接片４３ｃが来るよう作られている。

これにより１００Ｖの時にはバイパス線４８側で除霜ヒータを発熱させ、当初設定した発熱量例えば１５０Ｗを確保するものである。

又、２００Ｖで除霜ヒータ４５を発熱させる時には制御素子４４側で発熱させ当初設定した発熱量例えば１００Ｖと同じ１５０Ｗを確保するものである。

この２００Ｖ１５０Ｗを確保する手段が制御素子４４であり、先にも説明した如く交流の半波を整流し、本来６００Ｗとなる所を３００Ｗとし、更に制御素子４４のもつ抵抗を使って電流を３アンペアから２．１アンペアに下げるものである。

尚、初めから２００Ｖが判別出来る時にはバイパス線４８を単に切断する方式を採用すれば切換装置４３を簡略化若しくは使わなくても済むものである。

又、制御基板４２は冷蔵庫据付時の電源電圧（１００Ｖ、２００Ｖ）を瞬時に判定する機能を持っている。

そして、この判定した情報を切換装置４３に与え、接点（ａ）（ｂ）を選択するようにしても良いものである。

このようによると、据付業者、或いは使用者は据付時、この電源電圧判定に特に気を使わなくても良いものである。

何故ならば１００Ｖ、２００Ｖの誤選択で除霜ヒータを損傷、故障させることがないものである。

本発明は以上説明した如く構成したものであるから次の如き効果が得られるものである。

即ち、ガラス管外周に放熱部材を備え、コイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下の寸法で確保し、上記コイル状ヒータ線温度を１００Ｖ使用時炭化水素系冷媒の発火点温度マイナス１００℃以下を保持し、且つガラス管表面温度を３５０℃以下とした除霜ヒータを備えた冷蔵庫に於いて、１００Ｖ、２００Ｖを切換える切換装置と半波整流を行い、しかも自身抵抗を持つ制御素子と、上記除霜用ヒータとを直列に接続し、圧縮機と並列に接続される除霜回路を構成し、上記除霜ヒータをタイマー等の指示により発熱させるようにしたものであるから、ガラス管表面温度、ヒータ線温度を１００Ｖ、２００Ｖに関係なく、１００Ｖ仕様時の温度とすることが出来るものである。このことにより除霜ヒータが原因で炭化水素系冷媒が発火する等と云う事項を防止出来ることは勿論２００Ｖ仕様として該除霜ヒータを特別に設計する煩わしさがなくなるものである。

又、切換装置は少なくとも（ａ）（ｂ）接点を有し（ｂ）接点は直接ガラス管除霜ヒータ側に（ａ）接点は制御素子を介して除霜ヒータに接続され、切換装置の接点は据付時基板で検出する１００Ｖ、２００Ｖの電源電圧に応じ上記（ａ）（ｂ）接点を切換えるようにしたものであるから若し誤って２００Ｖ電源電圧を冷蔵庫に供給してしまうようなことがあっても、該除霜ヒータが原因で発火、故障等するのを防止出来るものである。

又、除霜の終了を検出するセンサーの検知温度を基板内に入力し、基板から出る除霜終了の指示で切換装置による給電を中止させるようにしたものであるから除霜開始、終了を自動的に行なうことが出来る冷蔵庫が得られるものである。

又、放熱部材は帯状薄板をコイル状にガラス管に巻き付けた放熱フィンであり、この放熱フィンと前記ガラス管との隙間を０．１〜０．５ｍｍとしたものであるから１００Ｖ、２００Ｖに関係なく、ガラス管表面温度を３５０℃以下、ヒータ線温度を炭化水素系冷媒の発火点温度マイナス１００℃とすることが出来る他、ガラス管への放熱部材の組み込みが容易に行なえるものである。

又、制御素子は冷蔵庫の温度制御等を行なう基板内に設けると共に制御素子には放熱フィンを設けたものであるから制御素子の取り扱いが容易となることは勿論、熱の為に制御素子が損傷することがないものである。

又、除霜ヒータは直径１０．５ｍｍ肉厚１ｍｍのガラス管内にコイル状に巻いた線径０．５ｍｍのニクロム線を有し、該ニクロム線は外径７．５ｍｍに巻かれて挿入されているものであるから、ニクロム線がガラス管に接触しガラス管を局部的に温め、ガラス管表面温度を異常に温度上昇させることがないものである。

本発明を備えた冷蔵庫の縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 図２の除霜ヒータ横断面説明図である。 図３中の放熱フィン斜視図である。 図３とは異なる実施形態を説明する除霜ヒータの要部拡大斜視図である。 本発明を備えた除霜ヒータの放熱フィンとヒータ線との巻き方向を説明する図である。 図６中に使用される除霜ヒータの制御回路図である。 図７の除霜回路の詳細を示す図である。 従来冷蔵庫の縦断面図である。 図９の除霜ヒータ部の縦断面説明図である。

符号の説明

１…冷蔵庫本体、２…冷凍室、３…冷蔵室、４…冷凍室扉、５…冷蔵室扉、６…中仕切壁、７…通路、８…通路、９…冷却機室、１０…冷却器、１１…除霜ヒータ、１１ａ…ガラス管、１１ｂ…ヒータ線、１１ｃ…コイルエンド部、１２…冷気循環ファン、１３…区画仕切、１４…冷気吹口、１５…上部カバー、１５ａ…取付脚、１５ｂ…締付片、１６…放熱部材（放熱フィン）、１６ａ…中心穴、１７…ゴム栓、１７ａ…取付溝、１８…位置決め部材、１９…リード線、２０…樋、２０ａ…排水口、２０ｂ…樋加熱用金属板、２０ｃ…取付脚、２１…接続金具、２２…放熱部材（放熱フィン）、２３…上部カバー、２３ａ…天井面、２３ｂ…垂直片、２４…放熱フィン、２５…穴、２６…圧縮機、２７…凝縮器、２８…キャピラリチューブ、２９…冷却器、３０…冷気循環ファン、４０…圧縮機、４１…タイマー、４２…制御基板、４３…切換装置、４４…制御素子、４５…除霜ヒータ、４６…温度ヒューズ、４７…除霜回路、４８…バイパス線。

Claims (6)

1. ガラス管外周に放熱部材を備え、コイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下の寸法で確保し、上記コイル状ヒータ線温度を１００Ｖ使用時炭化水素系冷媒の発火点温度マイナス１００℃以下を保持し、且つガラス管表面温度を３５０℃以下とした除霜ヒータを備えた冷蔵庫に於いて、１００Ｖ、２００Ｖを切換える切換装置と半波整流を行い、しかも自身抵抗を持つ制御素子と、上記除霜用ヒータとを直列に接続し、圧縮機と並列に接続される除霜回路を構成し、上記除霜ヒータをタイマー等の指示により発熱させるようにしたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 切換装置は少なくとも（ａ）（ｂ）接点を有し（ｂ）接点は直接ガラス管除霜ヒータ側に（ａ）接点は制御素子を介して除霜ヒータに接続され、切換装置の接点は据付時基板で検出する１００Ｖ、２００Ｖの電源電圧に応じ上記（ａ）（ｂ）接点を切換えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 除霜の終了を検出するセンサーの検知温度を基板内に入力し、基板から出る除霜終了の指示で切換装置による給電を中止させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
4. 放熱部材は帯状薄板をコイル状にガラス管に巻き付けた放熱フィンであり、この放熱フィンと前記ガラス管との隙間を０．１〜０．５ｍｍとした請求項１記載の冷蔵庫。
5. 制御素子は冷蔵庫の温度制御等を行なう基板内に設けると共に制御素子には放熱フィンを設けたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
6. 除霜ヒータは直径１０．５ｍｍ肉厚１ｍｍのガラス管内にコイル状に巻いた線径０．５ｍｍのニクロム線を有し、該ニクロム線は外径７．５ｍｍに巻かれて挿入されていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
   

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