JP2011158124A - 除霜ヒーターおよび冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最高許容温度内で高容量の除霜ヒーターを提供する。
【解決手段】ヒーター線２と、ヒーター線２を収納する内側ガラス管３と、内側ガラス管３を収納する外側ガラス管４と、ガラス管３、４の両端を覆う栓５と、前記栓５を通じて前記ヒーター線２の端部に接続されるリード線７とを備え、内側ガラス管３と外側ガラス管４は互いに同心でない配置とし、互いのガラス管３、４の間隔が長いほうを上側に配置することにより、外側ガラス管４の表面温度を全周にわたり略一様とすることができ、高容量の除霜ヒーターが提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は可燃性冷媒を封入した冷蔵庫などの冷凍サイクルの冷却器に付着・堆積した霜を除霜する除霜ヒーターおよび、その除霜ヒーターを具備した冷却装置に関するものである。

従来、この種の除霜ヒーターは、ガラス管表面温度を可燃性冷媒の着火点以下に抑えるために、ヒーター線を収納したガラス管が２重構造になっており、それぞれのガラス管の両端をゴム製の栓で封止している（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された除霜ヒーターの構成を示す断面図である。

図４に示すように、除霜ヒーター２０は、内側ガラス管２１と、外側ガラス管２２と、内側ガラス管２１の内部に収納されたヒーター線２３と、内側ガラス管２１および外側ガラス管２２の両端を覆うゴム製の栓２４と、ヒーター線２３に接続され、外部に導出されたリード線２５から構成されている。

そして、内側ガラス管２１と外側ガラス管２２は、その軸心が栓２４によって同心となる位置で支持されている。

図５は、従来の除霜ヒーター２０が使用される状態を示す平面図である。

図５に示すように、除霜ヒーター２０は、効率よく霜を溶かすために通常蒸発器３０の下側にガラス管２２が略水平になるように配置されている。

以上のように構成された除霜ヒーターについて、以下その動作を説明する。

可燃性冷媒を使用する冷蔵庫等の物品貯蔵装置では、万が一の冷媒漏れにおいても除霜ヒーター２０の熱で着火しないように、除霜ヒーター２０の最外郭の最高温部が可燃性冷媒の着火点以下になるように設計されている。実際には余裕をみて設計され、例えば、イソブタン冷媒の場合、着火点である４９４℃より１００℃程度低い３９４℃を最高許容温度として設定されている。

一般に、この種の除霜ヒーター２０は、ヒーター線２３に通電されると外側ガラス管２２の上部が最外郭で最も温度が高い部分となる。したがって除霜時の外側ガラス管２２の上部２２ａが最高許容温度以下であることを確認して設計される。

特許第３４０４３８９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、外側ガラス管２２の上部２２ａの温度が最高許容温度に達する発熱量を超える発熱量で使用することができず、除霜ヒーター２０の能力が十分に発揮できない使用となっていた。

除霜ヒーター２０は、通常蒸発器３０の下側に配置されるため、蒸発器３０の大きさによって長さや発熱量を調整する必要ある。すなわち、蒸発器３０の長さが長ければ除霜ヒーター２０の長さも長くすることができ、除霜ヒーター２０の長さが長ければ単位長さあたりの発熱量が同じでも全体の発熱量を上げた設計が可能である。

一方、サイドバイサイドと呼ばれる冷蔵庫等に使用される蒸発器３０は、幅寸法が比較的短く、高さ寸法が高い縦長の形状をしている。

このような蒸発器３０に除霜ヒーター２０を使用する場合、必然的にヒーターの長さを短くせざるを得ず、発熱量も制限されてしまう。そのため、縦に長い蒸発器３０の場合、上方まで十分に熱が届かないことから、除霜ヒーター２０の使用が困難となる課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ガラス管表面を最高許容温度以下に維持し、かつ発熱量を大きくして使用することができる除霜ヒーターによって、蒸発器の形状によらずに除霜に必要な熱量が確保できる除霜ヒーターを得ることを目的とするものである。

また、本発明は、除霜ヒーターの配置構成と合わせて、除霜効率のよい冷却装置を得ることを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の除霜ヒーターは、ヒーター線を収納する内側ガラス管と、前記内側ガラス管を収納する外側ガラス管のそれぞれの軸心が、偏心位置となるように配置したものである。

これによってヒーター線から外側ガラス管までの距離が等しくなくなり、通電時、外側ガラス管のヒーター線が接近している部分は高温に、ヒーター線から離れている部分は低温になる。このガラス管の表面に温度差が生じることを利用して、高温の部分が下側に、低温の部分が上側となるように除霜ヒーターを配置することにより、全周にわたる温度を略均一にし、これに伴い、発熱量を上げた設計が可能になる。

本発明は、最高許容温度内で従来よりも発熱量を上げた除霜ヒーターを提供することができる。したがって、形態が異なる冷却器への適用が可能となり、除霜作用の信頼性を高めることができる。

また、かかる除霜ヒーターを具備した冷却装置は、除霜ヒーターの熱を十分に受けた除霜が可能であるため、冷蔵庫等の貯蔵装置の形態に適応した構成とすることが可能となり、搭載の制約条件を緩和し、適応範囲を拡大することができる。

本発明の実施の形態における除霜ヒーターの正面からの断面図 同除霜ヒーターにおける中央部の側面からの断面図 本発明の実施の形態２における冷却装置の側面からの断面図 従来の除霜ヒーターの構造を示す断面図 従来の除霜ヒーターが使用される状態を示す正面図

請求項１記載の発明は、金属抵抗体からなるヒーター線と、前記ヒーター線を収納する
内側ガラス管と、前記内側ガラス管を収納する外側ガラス管と、前記内側ガラス管および前記外側ガラス管の両端開口部を覆う栓と、前記栓を貫通し、かつ前記ヒーター線の端部に接続されるリード線を備えた除霜ヒーターにおいて、前記内側ガラス管を、その軸心が、前記外側ガラス管の軸心に対して偏心した位置となるように配置したものである。

かかる構成とすることにより、最外郭の外側ガラス管において高温部と低温部のある除霜ヒーターを構成することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記内側ガラス管の軸心を、前記外側ガラス管の軸心よりも下方に位置させたものである。

かかることにより、前記内側ガラス管と前記外側ガラス管の間の距離が最も長い部分、すなわち外側ガラス管の温度が最も低くなる部分を上側に配置することにより、全体として外側ガラス管の温度を均一化することができ、最高許容温度に対して余裕ができるため、発熱量を上げた除霜ヒーターを設計することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、冷凍サイクルを構成する冷却器の近傍に除霜ヒーターを配置した冷却装置において、前記除霜ヒーターを、請求項１または２に記載の除霜ヒーターとし、該除霜ヒーターを、前記内側ガラス管と外側ガラス管の間の距離の長い方が上側となるように配置した冷却装置である。

かかる構成とすることにより、冷却器は、除霜ヒーター発熱容量の増大に起因して効率よく加熱され、除霜時間の短縮化が可能となり、また縦寸法が長い縦型等、除霜のための熱が届き難い形状においても効率的な除霜を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における除霜ヒーターの正面からの断面図である。図２は、同除霜ヒーターにおける中央部の側面からの断面図である。

図１において、除霜ヒーター１は、ヒーター線２を収納する外径約１０ｍｍの内側ガラス管３と、内側ガラス管３を内包する外径約２０ｍｍの外側ガラス管４と、ヒーター線２に接続子６を介して接続されるリード線７と、内側ガラス管３および外側ガラス管４の両端を封止する耐熱性を有する２つのゴム製の栓５を具備した構成となっている。

内側ガラス管３と外側ガラス管４は、それぞれの軸心Ａ、Ｂが同心とならず、偏心した位置関係に保持されている。その位置の保持は、栓５に設けられたボス部５ａの形成位置によるものである。

したがって、除霜ヒーター１を水平方向に配置した状態では、図２に示す如く、外側ガラス管４内において、内側ガラス管３の上方の距離Ｘは、下側の距離Ｙよりも長くなっており、ヒーター線２の軸心位置も外側ガラス管４の軸心Ａから外れて位置している。また、距離Ｘと距離Ｙの比率は、概ね２：１程度に設定されている。

以上のように構成された除霜ヒーター１の通電に伴う発熱状態について説明する。なお、便宜上除霜ヒーター１の下方（内側ガラス管３に近い側）を近い側４ａ、上方（内側ガラス管３から遠い側）を遠い側４ｂと称して説明する。

リード線７を通じてヒーター線２に通電されると内側ガラス管３および外側ガラス管４が加熱される。外側ガラス管４の近い側４ａは、遠い側４ｂよりも表面温度が高くなるのは明らかである。

しかし、除霜ヒーター１を、図２に示すように遠い側４ｂが上方となるように配置した場合、遠い側４ｂは温められた周囲の空気対流等の影響で温度が高くなり、また近い側４ａは温度が低くなる。したがって、全体として外側ガラス４の場所による表面温度差が少なくなる。

これによって、外側ガラス管４の表面の最高温度を下げることができ、最高許容温度に対しての余裕が生じる。その結果、除霜ヒーター１の発熱量を上げることが可能となる。

ここで、除霜ヒーター１の発熱量の一例について説明する。

ガラス管長さ１０ｃｍ当り８０Ｗの従来の除霜ヒーターの場合、冷蔵庫実機設置時に外側ガラス管４の上方の最高表面温度は、概ねイソブタン冷媒の最高許容温度である３９４℃に達する。

このとき外側ガラス管４の下側での温度は３４０℃程度であり、ガラス管の上下でかなりの温度差がある。

しかしながら、本実施の形態１の除霜ヒーター１の場合、ガラス管長さ１０ｃｍ当り９０Ｗの仕様で外側ガラス管４の上側も下側も概ね３９４℃に達する。

以上のように本実施の形態１においては、内側ガラス管３と外側ガラス管４のそれぞれの軸心Ａ、Ｂを同心とせず、互いの距離が遠い側４ｂを上側に配置することで、従来に比べてガラス管表面の最高温度を下げることができ、容量の大きい除霜ヒーター１を使用することができる。その結果、加熱（発熱）容量が大きくできることにより、長さが短い除霜ヒーター１であっても十分な熱量を発生させることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における冷却装置の側面からの断面図である。なお、除霜ヒーターは、先の実施の形態１のものであり、詳細な説明は省略する。

図３において、除霜ヒーター１は、周知の冷凍サイクルを構成する独立フィンチューブ型の蒸発器（冷却器）１０の下方で、かつ水平方向に取り付けられている。

さらに詳述すると、除霜ヒーター１は、内側ガラス管３と外側ガラス管４の距離Ｘが長い遠い側４ｂが蒸発器１０に近い上方に位置し、距離Ｙが短い近い側４ａが下方に位置するように取り付けられている。

上記構成において、除霜ヒーター１に通電すると、ヒーター線２が発熱し、蒸発器１０を加熱する。

実施の形態１で説明したように、蒸発器１０は、除霜ヒーター１の加熱（発熱）容量が大きいことに起因して効率よく加熱され、付着している霜を溶かすことができる。

したがって、蒸発器１０における除霜時間の短縮化が可能となり、また縦寸法が長い縦型等、除霜のための熱が届き難い形状の蒸発器１０においても効率的な除霜を行うことができる。

以上のように本発明にかかる除霜ヒーターは、発熱量を大きくできる。これに伴い、かかる除霜ヒーターを具備した冷却装置は、高い除霜効果が得られることから、縦長の冷却器を具備する冷蔵庫の他に、除霜の必要な冷凍機を有する自動販売機や製氷機等の機器の除霜用に幅広く適応することができる。

１ 除霜ヒーター
２ ヒーター線
３ 内側ガラス管
４ 外側ガラス管
５ 栓
７ リード線
１０ 蒸発器（冷却器）
Ａ 軸心
Ｂ 軸心
Ｘ 距離
Ｙ 距離

Claims (3)

1. 金属抵抗体からなるヒーター線と、前記ヒーター線を収納する内側ガラス管と、前記内側ガラス管を収納する外側ガラス管と、前記内側ガラス管および前記外側ガラス管の両端開口部を覆う栓と、前記栓を貫通し、かつ前記ヒーター線の端部に接続されるリード線を備えた除霜ヒーターにおいて、前記内側ガラス管を、その軸心が、前記外側ガラス管の軸心に対して偏心した位置となるように配置した除霜ヒーター。
2. 前記内側ガラス管の軸心を、前記外側ガラス管の軸心よりも下方に位置させた請求項１に記載の除霜ヒーター。
3. 冷凍サイクルを構成する冷却器の近傍に除霜ヒーターを配置した冷却装置において、前記除霜ヒーターを、請求項１または２に記載の除霜ヒーターとし、該除霜ヒーターを、前記内側ガラス管と外側ガラス管の間の距離の長い方が上側となるように配置した冷却装置。