JP2009250491A

JP2009250491A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2009250491A
Application number: JP2008097686A
Authority: JP
Inventors: Miho Takita; みほ瀧田; Hiroto Ishiwatari; 寛人石渡
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】
冷蔵庫の蒸発器において、除霜水が熱交換用フィンの下端面に残留する量を低減し、再度の冷却運転時に残留した除霜水が凍結することによる、フィンの伝熱面積の縮小と、蒸発器に流入する空気の流動抵抗の増加とを低減し、冷蔵庫の冷却効率の低下を抑制する。
【解決手段】
冷凍サイクルを構成する、圧縮機，コンデンサ，減圧器，蒸発器と、冷蔵庫内空気を循環させるためのファンとを有し、冷蔵庫内空気と冷媒との熱交換の為の蒸発器に取り付けられたフィンが、蒸発器の多段に形成された冷却パイプの同一段に下端面を有するように取り付けられ、このフィン下端の形状が、フィンの幅方向に下降する傾斜を有し、この傾斜したフィンの最下端部が、隣り合うフィンと異なる位置になるように、複数種類のフィン下端形状のフィンを交互に配置し、各フィンの最下端部から除霜水を落下させる。
【選択図】図２

Description

本発明は冷蔵庫に関する。

冷蔵庫は、冷媒を圧縮機９によって圧縮し、コンデンサ１０，減圧器１１を通過させ、低温となった冷媒を蒸発器１２で冷蔵庫内の空気と熱交換させることによって、庫内の温度を低温に保っている（図９）。

蒸発器は、冷媒が通過するパイプに薄い金属フィンが取り付けられた構造になっており（図３）、フィンによって伝熱面積を広くすることで、ここを通過する冷蔵庫内空気との熱交換効率を良くしている。蒸発器において、冷媒と冷蔵庫内の空気が熱交換する際、冷蔵庫内の空気が冷媒よりも高温である為、蒸発器のフィンに霜が付着する。この霜は、冷蔵庫が冷却運転し、冷媒と庫内空気とが熱交換する間、成長を続け、庫内空気が蒸発器のフィン間を通過する際の流動抵抗となる。そのため、定期的に蒸発器の霜を溶かし落とす為の除霜運転が必要となる。

除霜運転によって溶解された除霜水の大半は、蒸発器から落下し蒸発器下部に設けられたドレンパイプから冷蔵庫外へ排出される。しかし、一部の除霜水は、除霜水とフィンとの界面張力によってフィン下端に残留する（図４）。フィン間隔が広い場合の除霜水６はフィン下端に沿って棒状に付着し（図４下段）（図５）、フィン間隔が狭い場合の除霜水７は両隣のフィン間で架橋する（図４上段）。

フィン下端に残留した除霜水は、再度の冷却運転で凍結して、フィンの伝熱面積を縮小させ、また、フィン間を通過する庫内空気の流動抵抗となり、冷却効率を低下させる。

この、除霜水のフィンへの残留量を低減する手段として、フィン下端を前方から後方へ向けたテーパ形状とし、フィンの後方下端一箇所から除霜水を落下させることで、除霜水のフィンへの残留量を低減し、さらに、フィンを蒸発器の最上段パイプから最下段パイプまでを通す上下に長いものと、蒸発器の冷却パイプ最上段または二段目までをこのフィンより短いものとの交互の組み合わせによって、架橋を起こし難くした方法がある。

特開２００５−２２１１２６号公報

冷蔵庫に設置される蒸発器は、冷蔵庫本体の内容積効率を向上させるために、限られたスペース内で、効率良く熱交換を行う必要がある。

そのためには、フィン間隔を狭くして、冷媒と冷蔵庫内空気との伝熱面積を広くしたり、蒸発器内での空気の流動抵抗を小さくしたりする必要がある。これを解決する為には、前述の特許文献１のように除霜水のフィンへの残留量を減らすことは有効である。

しかし、蒸発器のフィンが、隣り合うフィン同士の除霜水の架橋を回避するために、蒸発器の冷却パイプ最上段から最下段まで上下に一枚で構成されている場合、フィンを通る冷蔵庫内空気の上流側と下流側とのフィンが連続しているため、冷蔵庫内空気下流側の部分は、上流側の部分からの熱伝導によって温度が上昇し（蒸発器を通る空気の流れは図６の矢印の方向）、蒸発器の熱交換効率が悪化するという問題点がある。

また、蒸発器の最下段では、隣り合うフィンの下端面の高さが一致するため、最下段において除霜水の架橋を回避するためには、フィン間隔を広くする必要があり、限られたスペース内に蒸発器を設置したい場合は、冷蔵庫内空気と冷媒との伝熱面積が縮小してしまうという問題点があった。

本発明の目的は、下流側のフィンと上流側のフィンとの熱伝導がなく、また、除霜運転後にフィン下端面で除霜水の架橋が起こりにくい蒸発器を備えた冷蔵庫を提供することにある。

上記課題を解決する為に、冷凍サイクルを構成する、圧縮機，コンデンサ，減圧器，蒸発器と、冷蔵庫内空気を循環させるためのファンとを有し、冷蔵庫内空気と冷媒との熱交換の為の蒸発器に取り付けられたフィンが、前記蒸発器の多段に形成された冷却パイプの同一段に下端面を有するように取り付けられ、このフィン下端の形状がフィンの幅方向に下降する傾斜を有し、この傾斜したフィンの最下端部が隣り合うフィンと異なる位置になるように、複数種類のフィン下端形状のフィンを交互に配置した構成の冷蔵庫とする。

本発明によれば、傾斜したフィンの最下端部が、隣り合うフィンと異なる位置になるように、複数種類のフィン下端形状のフィンを交互に配置したことにより、除霜運転後にフィンに残留する除霜水のフィン幅方向における位置が隣り合うフィンと全く異なる位置になる。このため、傾斜したフィンの最下端部でのフィン間隔寸法は、実質的に２倍の間隔寸法になることから、隣接するフィンとの間で架橋し難くなる。これによって、フィン間隔を狭くし、フィンの枚数を多くすることができるので、蒸発器を大きくして設置空間を広げなくても、冷媒と冷蔵庫内の空気との伝熱面積を大きくすることが出来る。

また、各フィンの上端面の形状が、下端面の形状と補完しあう形状をもっているため、製造工程上、切断作業の工数を低減し、材料の廃棄量を最小限に留める事が出来る（図７）。

更に、フィン下端面の除霜水残留部分の面積が微小であるため、フィンに撥水剤を塗布する場合、撥水剤塗布部の面積を小さくすることが出来る。

以下本発明に係る実施例を図１乃至図３により説明する。図１（ａ）（ｂ）に図示のように、蒸発器を構成するフィンの下端形状が、フィンの幅方向における両端から中心へ下降する傾斜を持つフィン１と、フィンの幅方向における中心から両端へ下降する傾斜を持つフィン２との二種類を交互に配置し、フィンは冷却パイプ３の各段に独立して設置されるものとする。

図１（ａ）と図１（ｂ）に図示の各フィンの上端面の形状は、下端面の形状と補完しあう形状である。これは、同一のフィン形状に作成したものを、交互に上下反転させて図２に図示のように並べて蒸発器を作るようにしたものである。フィン下端の傾斜部分の最下端部には、水滴の成長が小さい状態で落下するように撥水剤を塗布している。また、フィン下端の傾斜部分の最下端部は鋭角であるので、より小さい水滴の状態で落下するとともに、撥水剤塗布部８の面積を小さく出来る。冷蔵庫は食品等を低温に保つことによって菌の繁殖を抑制し、腐敗の進行を遅らせる等の使用方法がある。冷蔵庫内の食品等は、低温の空気の循環によって冷却されており、この低温の空気を作る為に、冷凍サイクル内を循環する冷媒の気化熱が用いられる。

冷蔵庫における冷凍サイクルでは、冷媒を圧縮機９，コンデンサ１０、を通して熱を奪い、減圧器１１を通過させた後、蒸発器において冷蔵庫内の空気と熱交換して発生する気化熱によって、冷蔵庫内部を低温に保っている。

冷媒と冷蔵庫内空気との熱交換が行われる蒸発器１２は、冷却パイプ３と複数枚のフィンとから成っている。

冷却パイプ３は、図３に図示のように水平方向に複数回折り曲げられた形状であり、冷蔵庫奥行き方向に、一列または複数列を一段として、上下方向に複数段重ねられた構造となっている。

フィンは冷却パイプの水平部分に取り付けられていて、各段毎に複数枚取り付けられており、冷却パイプの複数段にまたがらず、一段毎に独立している。

このフィン下端の形状が、フィンの幅方向における両端から中心へ下降する傾斜を持つ形状と、フィン下端の形状が、フィンの幅方向における中心から両端へ下降する傾斜を持つ形状との二種類とし、両者を交互に取り付ける。それぞれのフィンは、上端面の形状と、下端面の形状とが補完しあう形状をもっているため、冷却パイプの各段における上下方向の同じ列に、同形状のフィンを設置することで、上下方向の間隔を縮小することも出来る。

冷蔵庫内の空気は蒸発器を通過する際、冷媒の下流側から上流側へ流れ、冷媒と熱交換する。蒸発器を通過した空気は、冷蔵庫内の各室を循環して、食品等を冷却し、温度が上がった状態で再び蒸発器へと流入する。この際、蒸発器と庫内空気との温度差によって蒸発器に霜が付着する。この冷蔵庫内の空気の循環が繰り返されると、蒸発器に付着した霜が成長し、通過する空気の流動抵抗となるため、定期的な除霜運転が必要となる。着霜の状態は、蒸発器への冷蔵庫内空気の流入状態によって異なる為、局所的に着霜による流動抵抗が大きくなるのを防止するために、フィンの取り付け間隔に粗密の変化を付けてもよい。

除霜運転によって霜は溶解して水となり、フィン下端の傾斜部分の先端に流下して集まり水滴となって落下する。図３に図示のように、フィンと除霜水との界面張力によってフィン下端の傾斜部分の先端に流下残留した水滴４は、隣り合うフィンに残留する水滴と接しているように見える。しかし、実際はフィンの幅方向におけるフィン下端の傾斜部分の先端位置（最下端）が図２に図示のとおりフィンの幅方向で異なるので、一枚置きの水滴同士が隣り合うことになり、水滴の架橋が生じず、図３のように水滴の状態である。

また、図２に図示のように、フィン下端の傾斜部分の最下端部に撥水剤を塗布することにより、除霜水が傾斜部分の先端に流下して集まり落下する水滴の大きさを小さくすることが出来る。このように水滴の大きさを小さく出来ることによって、更にフィン間隔を小さくしても水滴が架橋しないようにできる。ひいては、蒸発器を大きくすることなく伝熱面積を大きくすることが出来る。また、フィン下端の傾斜部分の最下端部に撥水剤を塗布するので、撥水剤塗布部８の面積を小さく出来る。

次に、図９及び図１０に図示のように、蒸発器のフィンの形状を、高さ方向よりも幅方向のほうが長い場合は、本発明の二種類のフィンを幅方向に連続させた形状とすることができる。

本発明にかかるフィンの形状を示す正面図。本発明のフィンの組み合わせを示す斜視図。本発明のフィンによる蒸発器を示す概略図。蒸発器の従来例を示す概略図。フィンへ付着する除霜水の従来例。複数段を通るフィンの従来例。フィンの切り出し方法例。冷凍サイクル略図。実施例２のフィン１の形状。実施例２のフィン２の形状。

符号の説明

１，２フィン
３冷却パイプ
４水滴
６フィン間隔が広い場合の除霜水
７フィン間隔が狭い場合の除霜水
８撥水剤塗布部
９圧縮機
１０コンデンサ
１１減圧器
１２蒸発器

Claims

冷凍サイクルを構成する、圧縮機，コンデンサ，減圧器，蒸発器と、冷蔵庫内空気を循環させるためのファンとを有し、冷蔵庫内空気と冷媒との熱交換の為の蒸発器に取り付けられたフィンが、前記蒸発器の多段に形成された冷却パイプの同一段に下端面を有するように取り付けられ、このフィン下端の形状がフィンの幅方向に下降する傾斜を有し、この傾斜したフィンの最下端部が隣り合うフィンと異なる位置になるように、複数種類のフィン下端形状のフィンを交互に配置したことを特徴とする冷蔵庫。
請求項１において、
前記フィン下端の形状が、フィンの幅方向における両端から中心へ下降する傾斜を持つフィンと、フィン下端の形状が、フィンの幅方向における中心から両端へ下降する傾斜を持つフィンとの二種類であり、この二種類のフィンを交互に配置したことを特徴とする冷蔵庫。
請求項１または２において、
各フィンの上端面の形状が、下端面の形状と補完しあう形状であることを特徴とする冷蔵庫。