JP2007329082A - ガラス管ヒータと冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガラス管ヒータのガラス管内に水分やガス等が侵入することを防止したガラス管ヒータと冷蔵庫を提供すること。
【解決手段】 ガラス管１と、上記ガラス管１内に収容・配置された抵抗線５と、リード線挿入孔が形成され上記ガラス管１の両端に被冠・固定されるキャップ１１，１５と、上記リード線挿入孔を通り上記抵抗線５の両端に接続されたリード線９，１３と、を具備したガラス管ヒータにおいて、狭窄具２３により上記キャップ１１，１５の一部を狭窄し、上記リード線挿入孔と上記リード線９，１３との間に形成される隙間を封止することを特徴とするガラス管ヒータ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、冷蔵庫において除霜手段として用いられるガラス管ヒータに使用されているガラス管ヒータと該ガラス管ヒータを使用した冷蔵庫に係り、特に、狭窄具により上記キャップの一部を狭窄し、リード線挿入孔とリード線との間に形成される隙間を封止することにより、ガラス管ヒータのガラス管内に水分やガス等が侵入することを防止したものに関する。

従来、冷蔵庫や冷凍庫においては冷媒として特定フロン（ＣＦＣ５種）が使用されていた。ところが、その種の特定フロン（ＣＦＣ５種）が大気中に放出された場合にはオゾン層が破壊されることがわかり、今日では冷蔵庫や冷凍庫においても脱フロン化が叫ばれている。そこで、特定フロン（ＣＦＣ５種）に代わるものとして炭化水素系の冷媒（プロパン、イソブタン等）の使用が考えられている。

ところで、冷蔵庫においては冷凍サイクルを構成する蒸発器の除霜を行う除霜手段としてガラス管ヒータが使用されている。このようなガラス管ヒータを使用した場合には、ガラス管ヒータの表面温度がある程度の高温になってしまう。一方、既に説明したプロパンやイソブタンは可燃性ガスである。この危険性を検証するため、冷蔵庫内にプロパンを充満させ、プロパンの爆発濃度雰囲気とした状態で従来公知のガラス管ヒータに通電し、通常の仕様状況と同じ状況にて除霜を行う試験が近年行われた（例えば、非特許文献１参照。）。従来公知のガラス管ヒータの表面温度は６００℃程度とプロパンの発火温度以上になるのだが、この試験では、爆発が起こるようなことはなかった。又、ガラス管内の抵抗線は、ガラス管ヒータ表面よりも高温となるため、プロパンがガラス管内に侵入し、抵抗線に起因して爆発することも危惧されたが、実際には抵抗線により爆発が起こるようなことはなかった。このような試験結果は得られたものの、爆発による重大事故を未然に防止するという観点から、更なる安全性のための各種の提案がなされている。例えば、そのような提案の一例を開示するものとして特許文献１〜特許文献９がある。

冷凍 第７３巻 第８４５号、第１８〜２４頁、社団法人日本冷凍空調学会 発行、平成１０年１２月１５日 特開２０００−３２９４４７号公報 特開２００２−１９５７３５号公報 特開２００３−４３６２号公報 特開２００３−４３６３号公報 特開２００３−７４３６号公報 特開２００３−９０６７２号公報 特開２００３−３３２０３１号公報 特開２００５−１３３９９３号公報 特開平９−６１０４１号公報

上記特許文献１にはガラス管ヒータの表面温度が所定温度以上に上昇しないように温度管理する発明が開示されている。
又、特許文献２〜特許文献８には、ガラス管ヒータを構成するガラス管を二重管構造として、それによって、ガラス管ヒータの表面温度の上昇を防止することが提案されている。
又、特許文献９には、ガラス管の開口部を密封し、可燃性ガス等の侵入を防止する構造が開示されている。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
図６に示すように、特許文献１〜８によるガラス管ヒータ５００は、構造上、キャップ５１１においてリード線５０９との間に隙間があり、ガラス管内部空間５０３と外気とが連通した構成となっている。ここで、このようなガラス管ヒータ５００では、ガラス管５０１の表面こそ可燃性ガスの発火温度未満となるが、ガラス管５０１内の抵抗線５０５はそれ以上の温度になる。そのため、ガラス管５０１内に可燃性ガスが侵入した場合には、危険となり得ることが考えられる。確かに、上記したように、ガラス管５０１内に可燃性ガスが侵入しても爆発を起こさないとの試験結果はあるが、更なる安全性追求と言う点でより高いレベルを目指す必要がある。又、ガラス管内部空間５０３と外気とが連通していると、融解した霜に起因する水分や、食品等から発生する腐食性ガスなどもガラス管５０１内に侵入することになり、これにより、抵抗線５０５が腐食し断線することも考えられる。又、ガラス管ヒータ５００は冷熱サイクルを繰り返すものであるため、ガラス管５０１内に水分が侵入すると、これが原因となってガラス管５０１を破損してしまうことにもなる。

図７に示すような、特許文献９記載のガラス管ヒータ６００は、ガラス管内部空間６０３と外部とが連通しておらず、ガラス管６０１内へのガスや水分の侵入を確実に防止できるものである。しかし、その構成は、ボルト６１７とナット６１９によりキャップ６１１を押圧し、更に、キャップ６１１とリード線６０９とを溶着するというものである。ここで、符号６０５は抵抗線を示す。そのため、組立に際しては非常に手間がかかる構成で、工程に負荷がかかるとともに、部材も増加してしまうことから、実際の製造は非常に困難なものであった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、狭窄具により上記キャップの一部を狭窄し、リード線挿入孔とリード線との間に形成される隙間を封止することにより、ガラス管ヒータのガラス管内に水分やガス等が侵入することを防止したガラス管ヒータと冷蔵庫を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるガラス管は、ガラス管と、上記ガラス管内に収容・配置された抵抗線と、リード線挿入孔が形成され上記ガラス管の両端に被冠・固定されるキャップと、上記リード線挿入孔を通り上記抵抗線の両端に接続されたリード線と、を具備したガラス管ヒータにおいて、狭窄具により上記キャップの一部を狭窄し、上記リード線挿入孔と上記リード線との間に形成される隙間を封止することを特徴とするものである。
又、請求項２によるガラス管ヒータは、請求項１記載のガラス管ヒータにおいて、上記ガラス管は外側ガラス管と内側ガラス管とからなる二重管構造であることを特徴とするものである。
又、請求項３によるガラス管ヒータは、上記外側ガラス管と上記内側ガラス管との間の環状空間を閉空間としたことを特徴とするものである。
又、請求項４による冷蔵庫は、冷蔵庫本体と、上記冷蔵庫本体内に設けられた冷凍サイクルと、上記冷蔵庫本体内に設けられた除霜手段と、を具備してなる冷蔵庫において、上記除霜手段を請求項１〜請求項３の何れかに記載のガラス管ヒータとしたことを特徴とするものである。

以上詳述したように本願発明によるガラス管ヒータによると、狭窄具によってキャップの一部を狭窄し、リード線挿入孔とリード線との間に形成される隙間を封止することにより、ガラス管ヒータのガラス管内に水分やガス等が侵入することを確実に防止することができる。これにより、ガラス管内に水分や腐食性ガスが侵入しないため、抵抗線の腐食を防ぐことが可能となる。又、ガラス管内に侵入した水分により、ガラス管が破損することも防ぐことができる。更に、可燃性ガスの冷媒を使用した冷蔵庫においても、ガラス管内に可燃性ガスが侵入しないため、抵抗線に起因した爆発を確実に防ぐことができる。そして、本発明は、キャップの一部を狭窄具により狭窄するのみの簡単な構成であるため、非常に生産性に優れたものとなる。
このような構成は、一重タイプのガラス管、二重タイプのガラス管等に適用可能であり、何れの場合に対しても、上記した効果を奏することができるものである。
そして、このような構成をなすガラス管ヒータは冷蔵庫の除霜手段として好適である。

以下、図１乃至図３を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は、一重タイプのガラス管を使用したガラス管ヒータに本願発明を適用した例を示すものである。
図１は本実施の形態によるガラス管ヒータの全体の構成を示す斜視図であり、図２は同上の構成をその一部を切り欠いて示す正面図である。まず、ガラス管１がある。このガラス管１は石英ガラス製であって、その内径が８．５ｍｍ、外径が１０．５ｍｍ、厚さが１．０ｍｍである。

上記ガラス管１の内部空間３内には抵抗線５が収容・配置されている。この抵抗線５によって発熱するものである。上記抵抗線５は、この実施の形態の場合には、線径が０．３５ｍｍ、巻きピッチが０．３９〜３ｍｍ、外径が７．５ｍｍである。又、その材質は、例えば、ニッケル・クロム合金製或いは鉄・クロム・アルミ合金製とすることが考えられる。又、ヒータ容量であるが、この実施の形態の場合には１４０Ｗである。

上記抵抗線５の一端側をみてみると、ステンレス製の接続端子７を介してリード線９の導体に接続されている。又、ガラス管１の一端側にはシリコーンゴム製のガラス管ヒータ用キャップ１１が被冠・固定されている。又、上記リード線９としては、例えば、シリコーンゴム被覆電線或いは架橋ポリエチレン被覆電線が考えられる。上記接続端子７は、図２にも示すように、鍔部７ａと該鍔部７ａより後方に延長されたかしめ板状部７ｂとから構成されている。上記接続端子７は、本件特許出願人の所有による特許第２９５４３５４号に係る発明の実施品である。
尚、抵抗線５の他端側も同様の構成になっている。すなわち、抵抗線５の他端は図示しないステンレス製の接続端子（上記接続端子７と同じものである）を介してリード線１３の導体に接続されており、又、ガラス管１の他端にはガラス管ヒータ用キャップ１５が被冠・固定されている。このガラス管ヒータ用キャップ１５は上記ガラス管ヒータ用キャップ１１と同じ構成のものである。

上記ガラス管ヒータ用キャップ１１は、次のような構成になっている。すなわち、図２に示すように、キャップ１１，１５本体があり、このキャップ１１，１５本体には、上記ガラス管１の端部が挿入されるガラス管挿入凹部２３が形成されている。又、このガラス管挿入凹部２３に連続するようにリード線９が貫通・配置されるリード線挿入孔２５が介して形成されている。

上記構成をなすガラス管ヒータは、例えば、図３に示すように、冷蔵庫の除霜手段として使用される。すなわち、冷蔵庫の冷蔵庫本体３１内には冷凍サイクル３３が内装されている。この冷凍サイクル３３は、圧縮機３５と、凝縮器３７と、減圧機構３９と、蒸発器４１と、ファン４３等から構成されている。そして、上記蒸発器４１における除霜を行うために、既に説明したガラス管ヒータを使用するものである。

次に、組立の手順であるが、上記ガラス管１の内部空間３内に抵抗線５を挿入する。次に、抵抗線５の両端に接続端子７、７を介してリード線９、１３を接続する。ここで、リード線９、１３は、既にキャップ１１，１５のリード線挿入孔２５に挿入された状態になっている。次に、キャップ１１，１５を被冠・固定する。そして、キャップの一部、ここでは、リード線がガラス管内から外部へ出る部分の近傍を、狭窄具２３としての結束バンドにより狭窄し、リード線挿入孔２５とリード線９，１３との隙間を封止するものである。それによって、図１に示すようなガラス管ヒータを得ることができるものである。
尚、ガラス管１の表面に脱臭触媒を塗布することが考えられる。

上記の狭窄具２３としては、一般的に狭窄や縮径をさせるような部材や構成であり、リード線挿入孔２５とリード線９，１３との隙間を封止できるものであれば特に限定はない。上記したような結束バンドの他に、例えば、ゴム紐、糸、ワイヤ等で縛っても良いし、粘着テープ等を固く巻付けても良いし、かしめ部材によりかしめても良いし、ホースクリップやホースクランプ等を使用しても良い。特にインシュロック（登録商標）の名で市販されているものを使用すれば、簡便に作業をすることができる。又、熱収縮チューブを使用し、収縮の力を利用して狭窄することも考えられ、この場合は、熱収縮チューブの一部がリード線９，１３を直接覆うように配置すると、より確実にガラス管内３へのガスや水分の侵入を防止することができる。又、シール材によりリード線挿入孔２５を封止することも考えられるが、通常、キャップ１１，１５にはシリコーンゴムが使用されることから、一般的なシール材では封止ができず、特殊なシール材やシール方法が必要となることから、生産性に劣り好ましくない。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、ガラス管ヒータのガラス管内に水分やガス等が侵入することを防止することができる。これにより、ガラス管内に水分や腐食性ガスが侵入しないため、抵抗線の腐食を防ぐことが可能となる。又、ガラス管内に侵入した水分により、ガラス管が破損することも防ぐことができる。更に、過粘性ガスの冷媒を使用した冷蔵庫においても、ガラス管内に可燃性ガスが侵入しないため、抵抗線に起因した爆発を確実に防ぐことができる。
そして、本発明は、キャップの一部を狭窄具により狭窄するのみの簡単な構成であるため、非常に生産性に優れたものとなる。

次に、図４、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態の場合には、ガラス管を二重構造とし、そこに本願発明を適用した例を示すものである。
図４はこの第２の実施の形態によるガラス管ヒータの全体の構成を示す斜視図であり、図５は同上の構成をその一部を切り欠いて示す正面図である。まず、二重構造をなすガラス管構造部１０１がある。このガラス管構造部１０１は、外側ガラス管１０３と、この外側ガラス管１０３の内周側に間隔を存した状態で配置された内側ガラス管１０５とから構成されている。上記外側ガラス管１０３と内側ガラス管１０５は同心状に配置されていて、その両端部は熱溶着封止されている。図中熱溶着封止部を符合１０７、１０９でそれぞれ示す。

上記外側ガラス管１０３と内側ガラス管１０５に関して詳しく説明すると、この実施の形態の場合には、外側ガラス管１０３はその内径が１７ｍｍ、外径が２０ｍｍ、厚さが１．５ｍｍである。又、内側ガラス管１０５はその内径が８．３ｍｍ、外径が１０．５ｍｍ、厚さが１．１ｍｍである。又、外側ガラス管１０３と内側ガラス管１０５との間隔は３．２５ｍｍ程度である。又、外側ガラス管１０３と内側ガラス管１０５は共に石英ガラス製である。

上記ガラス管構造部１０１の長手方向の右隅には減圧穴１１１が設けられていて、この減圧穴１１１を介してガラス管構造部１０１内の環状空間１１３内を減圧し、その後、この減圧穴１１１を熱溶着封止するものである。すなわち、外側ガラス管１０３と内側ガラス管１０５を二重に重ねた状態とし、その状態で両端を熱溶着封止する。次に、減圧穴１１１に、例えば、チューブを介して真空ポンプを接続して環状空間１１３内を吸引して減圧する。減圧作業を終了した後減圧穴１１１を熱溶着封止することになる。図中熱溶着封止部を符合１１５で示す。
又、減圧穴１１１の位置や減圧の程度は任意である。又、減圧する場合には図示しない真空ポンプや注射器をチューブ・配管類を介して減圧穴１１１に接続して吸引することにより行うものである。
尚、その他の構成は上記第１の実施の形態の場合と同じであり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

したがって、このような二重管構造のガラス管の場合にも、上記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。
又、上記のような二重管構造のガラス管構造部１０１を採用していることによって、次のような効果を奏することができる。
まず、ガラス管構造部１０１の環状空間１１３内は閉空間として構成され、且つ、減圧されているので、熱膨張による圧力の上昇に起因してガラス管構造部１０１、すなわち、外側ガラス管１０３や内側ガラス管１０５が破損してしまうようなことを防止することができる。
又、ガラス管構造部１０１は二重管構造にはなっているが、その両端部が熱溶着封止されているので、取扱上は一本のガラス管と同じである。よって、組込作業も簡単であって、外側ガラス管と内側ガラス管がそれぞれ別個に独立している場合のように組立作業に困難を要することはない。

ここで、本発明のように、ガラス管内が密封された構成のガラス管ヒータの場合においては、抵抗線の加熱によりガラス管内の空気が膨張し、ガラス管内の圧力が上昇して、ガラス管が破損したりキャップが外れたりすることが危惧されていた。しかし、上記第１〜第２の実施の形態によるガラス管ヒータを冷蔵庫の除霜用として適用し、実使用の状況に則して使用してみたのだが、上記のようにガラス管が破損したりキャップが外れたりすることはなく、好適に使用することが可能であった。

尚、本発明は上記第１〜第２の実施の形態に限定されるものではない。
まず、二重管構造にする場合において、外側ガラス管や内側ガラス管の厚み、環状空間の大きさ、減圧の程度等については任意に設定すればよい。
又、二重管構造とする場合には、上記のようにガラス管両端部を熱溶着封止したものでなくても良く、外側ガラス管と内側ガラス管とがそれぞれ別個に独立した状態となっていて、それらを両側の端栓に組み込んでいくという構成のものでも良い。但し、この場合は、作業性が悪く組立に困難を要してしまうことになる。
又、冷蔵庫の蒸発器の除霜を例に挙げて説明したが、一般に使用される暖房機器等、その他の用途も考えられる。
その他、図示した構成はあくまで一例であって様々な変形が想定される。

本発明は、ガラス管ヒータを改良したものであり、狭窄具によりキャップの一部を狭窄し、リード線挿入孔とリード線との間に形成される隙間を封止することにより、ガラス管ヒータのガラス管内に水分やガス等が侵入することを防止したものである。そして、冷蔵庫の除霜用のガラス管ヒータとして好適である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、ガラス管ヒータの構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ガラス管ヒータの構成を一部切り欠いて示す正面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、ガラス管ヒータを冷蔵庫に組み込んだ構成を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、ガラス管ヒータの構成を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、ガラス管ヒータの構成を一部切り欠いて示す正面図である。 従来例を示す図で、ガラス管ヒータの構成を一部切り欠いて示す正面図である。 従来例を示す図で、ガラス管ヒータの構成を一部切り欠いて示す正面図である。

符号の説明

１ ガラス管
３ 内部空間
５ 抵抗線
７ 接続端子
７ａ 接続端子の鍔部
７ｂ 接続端子のかしめ板状部
９ リード線
１１ ガラス管ヒータ用キャップ
１３ リード線
１５ ガラス管ヒータ用キャップ
２３ 狭窄具
２５ リード線挿入孔
１０１ ガラス管構造部
１０３ 外側ガラス管
１０５ 内側ガラス管
１０７ 熱溶着封止部
１０９ 熱溶着封止部
１１１ 減圧穴
１１５ 封止部

Claims (4)

1. ガラス管と、上記ガラス管内に収容・配置された抵抗線と、リード線挿入孔が形成され上記ガラス管の両端に被冠・固定されるキャップと、上記リード線挿入孔を通り上記抵抗線の両端に接続されたリード線と、を具備したガラス管ヒータにおいて、
   狭窄具により上記キャップの一部を狭窄し、上記リード線挿入孔と上記リード線との間に形成される隙間を封止することを特徴とするガラス管ヒータ。
2. 請求項１記載のガラス管ヒータにおいて、
   上記ガラス管は外側ガラス管と内側ガラス管とからなる二重管構造であることを特徴とするガラス管ヒータ。
3. 請求項２記載のガラス管ヒータにおいて、
   上記外側ガラス管と上記内側ガラス管との間の環状空間を閉空間としたことを特徴とするガラス管ヒータ。
4. 冷蔵庫本体と、
   上記冷蔵庫本体内に設けられた冷凍サイクルと、
   上記冷蔵庫本体内に設けられた除霜手段と、
   を具備してなる冷蔵庫において、
   上記除霜手段を請求項１〜請求項３の何れかに記載のガラス管ヒータとしたことを特徴とする冷蔵庫。

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