JP2013061120A - 蒸発器及びそれを備えた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜水の残留を低減できる蒸発器及びそれを備えた冷蔵庫を提供する。
【解決手段】複数段に蛇行して冷媒が流通する冷媒管２１に複数のフィン２２が取り付けられる蒸発器２０において、フィン２２の下面２２ａは下方へ行くほどフィン２２の幅が狭くなるように傾斜し、段方向に離れた複数のフィン２２に跨ってフィン２２の下端部２２ｂに接する導水部材２５を設け、フィン２２に付着した除霜水を導水部材２５によって流下させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷媒管とフィンとを有する蒸発器及びそれを備えた冷蔵庫に関する。

図１１、図１２は従来の冷蔵庫の蒸発器の斜視図及び正面図を示している。図１３は図１２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。従来の冷蔵庫は貯蔵室の背後に蒸発器２０を備え、蒸発器２０と熱交換して生成される冷気によって貯蔵室が冷却される。

蒸発器２０は冷媒が流通する冷媒管２１が複数段に蛇行し、冷媒管２１には複数のフィン２２が取り付けられている。フィン２２の下面２２ａは下方に行くほどフィン２２の幅が狭くなるように傾斜し、下面２２ａの頂点によってフィン２２の下端部２２ｂが形成される。フィン２２間を流通する空気がフィン２２と熱交換することによって冷気が生成される。

この時、フィン２２間を流通する空気は貯蔵室内を流通した空気であるので、冷媒よりも高温となっている。このため、フィン２２には霜が付着する。フィン２２間が霜で閉塞されると空気の流れが阻害されるため、冷却効率が低下する。そこで、蒸発器２０の下方に設けた除霜ヒータ（不図示）を用いて霜を融解させる除霜運転が所定の周期で行われる。除霜運転によって融解した霜は除霜水Ｗとなってフィン２２表面を流下する。

フィン２２表面を流下して下面２２ａに到達した除霜水Ｗは下面２２ａを伝って下端部２２ｂに導かれる。これにより、下端部２２ｂの除霜水Ｗが大きな水滴となり、重力が表面張力を超えて除霜水Ｗが落下する。下端部２２ｂから落下した除霜水Ｗは蒸発器２０から排水される。そして、除霜運転が所定時間行われた後、冷却運転が再開される。

特開２００５−２２１１２６号公報（第３頁、第４頁、図１〜図３） 特開２００９−２５０４９１号公報（第４頁、図１、図２）

しかしながら、上記従来の冷蔵庫によると、蒸発器２０のフィン２２の下端部２２ｂに溜まる除霜水Ｗの体積が小さいと、表面張力が重力に打ち勝って除霜水Ｗが落下せずに残留する場合がある。この状態で除霜運転を終了して冷却運転を再開すると、残留した除霜水Ｗが核となって着霜が生じやすく、着霜速度が速くなる。このため、除霜運転が終了した後、早期に霜が空気の流路を塞いで空気の流れを阻害する。従って、除霜運転の間隔が短くなり、電力消費が大きくなる問題があった。

また、除霜運転終了後に冷却運転を再開すると、フィン２２の下端部２２ｂに残留した除霜水Ｗが凍結する場合がある。凍結した除霜水Ｗは根氷となってフィン２２に付着する。根氷を融解させるのに必要な時間は霜を融解させるのに必要な時間よりも長い。このため、一定の周期で除霜運転を行う場合には根氷を除去することができない。従って、蒸発器２０内で氷が成長して空気の流路を塞いで空気の流れを阻害する。その結果、熱交換効率が低下する。

本発明は、除霜水の残留を低減できる蒸発器及びそれを備えた冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、複数段に蛇行して冷媒が流通する冷媒管に複数のフィンが取り付けられる蒸発器において、前記フィンの下面は下方へ行くほど前記フィンの幅が狭くなるように傾斜し、段方向に離れた複数の前記フィンに跨って前記フィンの下端部に接する導水部材を設け、前記導水部材によって前記フィンに付着した除霜水を流下させることを特徴としている。

この構成によると、冷媒が流通する冷媒管が複数段に蛇行し、冷媒管には複数のフィンが取り付けられる。フィン間を流通する空気はフィンと熱交換する。各フィンに付着した霜を例えば除霜運転によって融解させたときに生じる除霜水は、各フィンの下面を伝って各フィンの下端部に到達する。下端部に到達した除霜水は導水部材を伝ってフィンから流下する。これにより、除霜水は蒸発器から排水される。

また本発明は、上記構成の蒸発器において、前記導水部材は金属線から成るとともに前記冷媒管に接することが好ましい。

また本発明は、上記構成の蒸発器において、前記導水部材は複数のＵ字状部を有し、前記Ｕ字状部は弾性により前記冷媒管を挟持することが好ましい。

また本発明は、上記構成の蒸発器において、前記導水部材の厚みが前記フィンの厚みよりも大きいことが好ましい。

また本発明は、上記構成の蒸発器において、前記導水部材をコ字型に形成して前記冷媒管が延びる方向の複数の前記フィンを弾性により挟持することが好ましい。

また本発明の冷蔵庫は、上記各構成の蒸発器を備えたことを特徴としている。

本発明によると、フィンの下面は下方へ行くほどフィンの幅が狭くなるように傾斜し、段方向に離れた複数のフィンに跨ってフィンの下端部に接する導水部材を設け、導水部材によってフィンに付着した除霜水を流下させるので、除霜水の残留を低減できる。

本発明の第１実施形態の冷蔵庫を示す正面図 本発明の第１実施形態の冷蔵庫を示す右側面断面図 本発明の第１実施形態の冷蔵庫の蒸発器を示す斜視図 本発明の第１実施形態の冷蔵庫の蒸発器を示す正面図 図４のＡ−Ａ線に沿った断面図 本発明の第２実施形態の冷蔵庫の蒸発器を示す斜視図 本発明の第２実施形態の冷蔵庫の蒸発器を示す正面図 本発明の第３実施形態の冷蔵庫の蒸発器を示す斜視図 本発明の第３実施形態の冷蔵庫の蒸発器を示す正面図 図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図 従来の冷蔵庫の蒸発器を示す斜視図 従来の冷蔵庫の蒸発器を示す正面図 図１２のＣ−Ｃ線に沿った断面図

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。説明の便宜上、前述の図１１〜図１３に示す従来例と同一の部分には同一の符号を付している。図１、図２は第１実施形態の冷蔵庫の正面図及び右側面断面図を示している。冷蔵庫１は上部に冷蔵室２が配され、冷蔵室２の下方には製氷室４及び第１冷凍室３が左右に並設される。製氷室４及び第１冷凍室３の下方には第２冷凍室５が配され、第２冷凍室５の下方に野菜室６が配されている。

冷蔵室２は回動式の扉２ａにより開閉され、貯蔵物を冷蔵保存する。第１冷凍室３、製氷室４及び第２冷凍室５は連通して氷点以下に維持される。第１冷凍室３及び第２冷凍室５は収納ケース（不図示）と一体の引き出し式の扉３ａ、５ａにより開閉され、貯蔵物を冷凍保存する。第２冷凍室５の容積は第１冷凍室３よりも大きく、貯蔵物をより多く冷凍保存できる。製氷室４は回動式の扉４ａにより開閉され、氷を製氷して貯氷する。野菜室６は収納ケース（不図示）と一体の引き出し式の扉６ａにより開閉され、冷蔵室２よりも高い室内温度（約８℃）で野菜を冷却保存する。

製氷室４の扉４ａの前面には冷蔵庫１の操作を行う操作部７及び冷蔵庫１の動作状態等を表示する表示部８が設けられる。操作部７の裏面には制御部（不図示）が設けられる。表示部８は液晶画面等から構成されている。

第２冷凍室５の背後には背面板５ｂで仕切られた冷気通路３１が設けられる。冷気通路３１は冷蔵室２の背後に配された冷気通路３２に冷蔵室ダンパ（不図示）を介して連通する。冷気通路３１内には圧縮機１０に接続された蒸発器２０が配される。蒸発器２０の上方には冷凍室送風機１２が配される。

野菜室６の背後には機械室９が設けられ、機械室９内に冷凍サイクルを運転する圧縮機１０が配される。冷凍サイクルは圧縮機１０、凝縮器(不図示)、キャピラリーチューブ（不図示）、蒸発器２０、圧縮機１０の順に接続して構成される。冷凍サイクルの運転によって冷媒が循環して蒸発器２０が冷却される。そして、冷気通路３１を流通する空気と蒸発器２０とが熱交換して冷気が生成される。蒸発器２０で生成された冷気は冷凍室送風機１２の駆動により送出される。

蒸発器２０の下方には除霜ヒータ１１が配される。詳細を後述するように、除霜ヒータ１１の駆動によって蒸発器２０が除霜される。除霜によって生じた除霜水は機械室９内に配された蒸発皿（不図示）に回収される。

図３、図４は冷蔵庫１の蒸発器２０の斜視図及び正面図を示している。図５は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図を示している。蒸発器２０の背面側に第２冷凍室５が配され、蒸発器２０の正面側に冷蔵庫１の背面が形成される。蒸発器２０は冷媒管２１に多数のフィン２２が所定間隔で取り付けられて構成される。冷凍サイクルの運転によって冷媒管２１内を冷媒が流通する。冷媒管２１は左右方向に延び、蛇行によって上下方向に複数段に並設される。また、冷媒管２１は前後方向に２列に並設される。冷媒管２１は長手方向に延びる複数の溝（不図示）を内面に有している。これにより、冷媒が接触する表面積が増加する。従って、熱交換効率の向上が図られる。冷媒管２１は熱良導体、例えば銅またはアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属により形成される。

フィン２２の下面２２ａは下方へ行くほどフィン２２の幅（前後方向の幅）が狭くなるように傾斜している。この時、傾斜した下面２２ａの頂点によってフィン２２の下端部２２ｂが形成される。下端部２２ｂは前後の一方の冷媒管２１の鉛直線上に配され、下端部２２ｂよりも前方の下面２２ａは後方よりも短くなっている。なお、下端部２２ｂよりも前方の下面２２ａの長さ及び後方の下面２２ａの長さを同じにしてもよい。フィン２２は熱伝導率の高い金属、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等により形成される。

蒸発器２０の冷媒流入側にはキャピラリーチューブが溶接部（不図示）で溶接して接続されている。蒸発器２０の冷媒流出側にはアキュームレータ（不図示）が接続される。アキュームレータは冷媒を溜めて冷凍サイクルを循環する冷媒量を調整する。アキュームレータの近傍には温度センサ（不図示）が配される。温度センサによって除霜時の蒸発器２０の温度が検知され、所定温度になると除霜が終了したと判断して除霜ヒータ１１（図２参照）が停止される。

蒸発器２０には、段方向に離れた複数のフィン２２に跨ってフィン２２の下端部２２ｂに接する導水部材２５が複数設けられる。また、導水部材２５は冷媒管２１に接するように設けられる。詳細を後述するように、フィン２２に付着した除霜水を導水部材２５によって流下させる。

導水部材２５は弾性を有する金属線により形成される。金属線をフィン２２と同じ材質の金属、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等により形成すると腐食を防止することができる。また、熱交換面積が増加し、熱交換効率をより向上することができる。金属線の断面形状は円形状、楕円形状、正方形状、矩形形状などでもよく、特に限定はない。なお、導水部材２５を樹脂により棒状に形成してもよい。

導水部材２５のフィン２２の並設方向及びこれに直交する方向の厚みｔ１はフィン２２の厚みｔ２よりも大きくなっている。これにより、導水部材２５は蒸発器２０内部で空気の流れを乱すことができる。これにより乱流効果が生じ、空気と蒸発器２０の熱交換をより促進することができる。従って、熱交換効率を一層向上することができる。

導水部材２５はＵ字状に形成されるＵ字状部２６を複数有している。Ｕ字状部２６間は直線状の直線部２７で繋がっている。なお、直線部２７を曲線状に形成してもよい。

導水部材２５は最上段のフィン２２から最下段のフィン２２に跨るように蒸発器２０に取り付けられる。この時、導水部材２５は各フィン２２の下端部２２ｂに接するように取り付けられる。

導水部材２５のＵ字状部２６は弾性により冷媒管２１を挟持する。これにより、導水部材２５を冷媒管２１に容易に取り付けることができる。また、段方向に広がるフィン２２の間隔をＵ字状部２６によって所定の間隔に維持することができる。

また、導水部材２５は側面視コ字型に形成され、冷媒管２１が延びる方向で各段２枚のフィン２２を挟んでいる。なお、導水部材２５は冷媒管２１が延びる方向の複数のフィン２２を弾性により挟持してもよい。これにより、導水部材２５をフィン２２に容易に取り付けることができる。

導水部材２５は上端部２５ａが最上段のフィン２２から突出するように形成される。これにより、除霜時に除霜ヒータ１１の熱が導水部材２５を熱伝導して蒸発器２０の上部まで伝えられる。従って、蒸発器２０の残霜を防止することができる。

また、導水部材２５は第２冷凍室５から離れた側となる蒸発器２０の後部（図３において正面側）の列に取り付けられる。これにより、除霜時に除霜ヒータ１１の熱が伝えられた導水部材２５からの放熱による第２冷凍室５の温度上昇を低減することができる。

上記構成の冷蔵庫１において、蒸発器２０で生成された冷気は冷凍室送風機１２の駆動により冷気通路３１を流通して製氷室４、第１冷凍室３及び第２冷凍室５に送出される。該冷気は製氷室４、第１冷凍室３及び第２冷凍室５を流通し、戻り口（不図示）を介して蒸発器２０の下方に戻る。これにより、製氷室４、第１冷凍室３及び第２冷凍室５が冷却され、貯蔵物及び氷を冷凍保存する。

冷蔵室ダンパ（不図示）の開成により冷気通路３１を流通する冷気の一部は冷気通路３２に導かれ、冷気吐出口（不図示）を介して冷蔵室２に送出される。これにより、冷蔵室２が冷却され、貯蔵物を冷蔵保存する。また、冷蔵室ダンパの開閉や圧縮機１０のオンオフ制御により冷蔵室２へ流入する冷気量が調整される。これにより、冷蔵室２内の温度は例えば約１℃〜５℃に維持される。冷蔵室２を流通した冷気は連通路（不図示）を流通して野菜室６に流入し、野菜を冷却保存する。その後、戻り通路（不図示）を介して蒸発器２０の下方に戻る。

この時、蒸発器２０のフィン２２間を流通する空気は冷蔵庫１内を流通した空気であるので、冷媒よりも高温となっている。このため、フィン２２には霜が付着する。そして、フィン２２間が霜で閉塞されると空気の流れが阻害されるため、冷却効率が低下する。そこで、除霜ヒータ１１を用いて霜を融解させる除霜運転が所定の周期で行われる。

圧縮機１０が所定時間駆動されると、圧縮機１０を停止して冷却運転を停止する。その後、除霜ヒータ１１が駆動されて除霜運転が開始される。この時、除霜ヒータ１１の発熱による輻射熱や除霜ヒータ１１と熱交換した空気による熱によって蒸発器２０が加熱される。これにより、フィン２２表面の霜が融解して蒸発器２０が除霜される。

除霜運転によって融解した霜は除霜水となってフィン２２表面を流下する。フィン２２の下面２２ａに到達した除霜水は下面２２ａを伝って下端部２２ｂに導かれる。下端部２２ｂに到達した除霜水は導水部材２５を伝ってフィン２２の下方へ流下する。これにより、各フィン２２の下端部２２ｂに集まった除霜水は導水部材２５によって下方へ排水される。従って、各フィン２２における除霜水の残留を低減できる。

温度センサによって除霜時の蒸発器２０の温度が検知され、所定温度になると除霜が終了したと判断して除霜ヒータ１１が停止される。これにより、除霜運転が終了する。除霜運転が終了すると圧縮機１０が駆動されて冷却運転が再開される。この時、フィン２２表面の除霜水は導水部材２５によって蒸発器２０から排水されている。従って、冷却運転が再開されても、フィン２２表面に残留した除霜水が核となって着霜が生じることを防止でき、着霜速度が速くなることを防止できる。また、フィン２２表面における根氷の発生を防止できる。その結果、除霜運転の間隔が短くなることを防止して電力消費の増大を抑えることができる。また、フィン２２間の空気の流れが阻害されることを防止して熱交換効率を向上できる。

本実施形態によると、複数段に蛇行して冷媒が流通する冷媒管２１に複数のフィン２２が取り付けられる蒸発器２０において、フィン２２の下面２２ａは下方へ行くほどフィン２２の幅が狭くなるように傾斜し、段方向に離れた複数のフィン２２に跨ってフィン２２の下端部２２ｂに接する導水部材２５を設け、導水部材２５によってフィン２２に付着した除霜水を流下させるので、各フィン２２の下端部２２ｂに集まった除霜水を導水部材２５によって下方へ排水できる。従って、除霜水の残留を低減できる。

また、導水部材２５は金属線から成るとともに冷媒管２１に接するので、熱交換面積が増加し、熱交換効率を向上できる。

また、導水部材２５は複数のＵ字状部２６を有し、Ｕ字状部２６は弾性により冷媒管２１を挟持するので、導水部材２５を蒸発器２０に容易に取り付けることができる。また、段方向のフィン２２間の距離を容易に決めることができる。

また、導水部材２５の厚みｔ１がフィン２２の厚みｔ２よりも大きいため、蒸発器２０の内部で空気の流れが乱れて乱流効果が生じる。これにより、空気と蒸発器２０の熱交換が促進される。従って、熱交換効率を一層向上できる。

また、導水部材２５をコ字型に形成して冷媒管２１が延びる方向の複数のフィン２２を弾性により挟持すると、導水部材２５をフィン２２に容易に取り付けることができる。

次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は導水部材２５の配置数が第１実施形態とは異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。図６は本実施形態の冷蔵庫１の蒸発器２０の斜視図を示し、図７は蒸発器２０の正面図を示している。説明の便宜上、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。

導水部材２５は全てのフィン２２には設けられておらず、冷媒管２１が延びる方向で間引きされて設けられている。すなわち、冷媒管２１が延びる方向で各段２枚のフィン２２おきに導水部材２５が設けられている。この時、導水部材２５が設けられていないフィン２２の一方の隣（冷媒管２１が延びる方向で隣）には導水部材２５が設けられている。これにより、互いに隣接するフィン２２間で除霜水が表面張力により橋架して落下しない現象（ブリッジ現象）が多く生じることを防止できる。

なお、冷媒管２１が延びる方向で各段１枚のフィン２２おきに導水部材２５を設けてもよい。すなわち、除霜水の残留を低減できる限り、導水部材２５を適宜省くことができる。

本実施形態でも第１実施形態と同様な効果を得ることができる。また、第１実施形態よりも導水部材２５の配置数が減るため、蒸発器２０の製造コストを抑えることができるとともに導水部材２５を蒸発器２０に取り付ける手間を軽減することができる。

次に、第３実施形態について説明する。本実施形態は第１、第２実施形態と導水部材２５の配置箇所が異なっている。その他の部分は第１、第２実施形態と同様である。図８は本実施形態の冷蔵庫１の蒸発器２０の斜視図を示し、図９は蒸発器２０の正面図を示している。図１０は図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。説明の便宜上、第１、第２実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。

本実施形態では、第１、第２実施形態とは異なり、最上段のフィン２２には導水部材２５が設けられていない。ここで、冷蔵庫１内を流通して蒸発器２０の下方に戻ってきた空気は矢印Ｓ（図８）が示すように、蒸発器２０の下部から流入して上部から流出する。空気は蒸発器２０の下部から上部に向けて流通する間に冷却されるとともに除湿される。そのため、蒸発器２０の上部（空気の流れの下流側）は下部（空気の流れの上流側）よりも着霜量が少なくなる。すなわち、最上段のフィン２２に付着する霜が少なくなるため、除霜水も少なくなる。従って、最上段のフィン２２に導水部材２５を設けずとも大きな支障はなく、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。また、導水部材２５の上下方向の長さを短くできるため蒸発器２０の製造コストを削減できる。

なお、第１〜第３実施形態において蒸発器２０を冷蔵庫１に備えているが、空気調和機に備えてもよい。これにより、空気調和機においても除霜水の残留を低減できる。また、第１〜第３実施形態の蒸発器２０を車両用空気調和装置（ＨＶＡＣ：Heating, Ventilation, and Air Conditioning）に備えてもよい。

本発明によると、冷媒管とフィンとを有する蒸発器及びそれを備えた冷蔵庫に利用することができる。

１ 冷蔵庫
２ 冷蔵室
３ 第１冷凍室
４ 製氷室
５ 第２冷凍室
６ 野菜室
７ 操作部
８ 表示部
９ 機械室
１０ 圧縮機
１１ 除霜ヒータ
１２ 冷凍室送風機
２０ 蒸発器
２１ 冷媒管
２２ フィン
２２ａ 下面
２２ｂ 下端部
２５ 導水部材
２６ Ｕ字状部
２７ 直線部
３１、３２ 冷気通路
Ｗ 除霜水

Claims (6)

1. 複数段に蛇行して冷媒が流通する冷媒管に複数のフィンが取り付けられる蒸発器において、
   前記フィンの下面は下方へ行くほど前記フィンの幅が狭くなるように傾斜し、
   段方向に離れた複数の前記フィンに跨って前記フィンの下端部に接する導水部材を設け、
   前記フィンに付着した除霜水を前記導水部材によって流下させることを特徴とする蒸発器。
2. 前記導水部材は金属線から成るとともに前記冷媒管に接することを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
3. 前記導水部材は複数のＵ字状部を有し、前記Ｕ字状部は弾性により前記冷媒管を挟持することを特徴とする請求項２に記載の蒸発器。
4. 前記導水部材の厚みが前記フィンの厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の蒸発器。
5. 前記導水部材をコ字型に形成して前記冷媒管が延びる方向の複数の前記フィンを弾性により挟持することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の蒸発器。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の蒸発器を備えたことを特徴とする冷蔵庫。

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