JP2014234969A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】材料費を増加させることなく除霜水の蒸発を従来よりも促進させることができ、長期信頼性を確保することができる冷蔵庫を提供することを目的とする。
【解決手段】冷蔵庫１００は、少なくとも１つの貯蔵室を有する筐体１０と、圧縮機１、凝縮器５、キャピラリーチューブ６及び蒸発器７を有し、貯蔵室に供給する空気を蒸発器７において冷却する冷凍サイクル回路と、蒸発器７を除霜した際に発生する水を貯留する蒸発皿２と、圧縮機１と凝縮器５とを接続する凝縮パイプ３に設けられ、下部が蒸発皿に貯留された水内に浸される複数の放熱フィン４と、を備え、複数の放熱フィン４のうちの少なくとも一部の放熱フィン４のフィンピッチを、これらの放熱フィン間に毛細管現象が発生する幅にしたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷却器の除霜機能を備え、かつ、除霜によって発生した水を自動蒸発させる機能を有する冷蔵庫に関するものである。

従来より、圧縮機と凝縮器とを接続する凝縮パイプの熱、つまり、圧縮機から吐出された高温冷媒の熱を利用し、冷却器を除霜した際に発生する水（蒸発器に付着した霜が融解したもの、以下、除霜水と称する）を蒸発させる冷蔵庫が提案されている。

このような従来の冷蔵庫としては、例えば、蒸発皿内の除霜水中に浸る位置に凝縮パイプを配置し、凝縮パイプの熱によって蒸発皿内の除霜水を蒸発されるものが提案されている（特許文献１参照）。
また例えば、このような従来の冷蔵庫としては、凝縮パイプに放熱フィンを取り付け、蒸発皿内の除霜水中に浸る位置に該放熱フィンを配置し、放熱フィンに伝達された凝縮パイプの熱によって蒸発皿内の除霜水を蒸発されるものが提案されている（特許文献２，３参照）。
また、特許文献３には、凝縮パイプに金属多孔質体を設け、蒸発皿内の除霜水中に浸る位置に該金属多孔質体を配置することにより、金属多孔質体で発生する毛細管現象によって除霜水を吸い出して、除霜水の蒸発を促進させる技術も開示されている。

特開平６−３０１８５４号公報 特開平１０−１９７１３３号公報 特開平９−２６９１８０号公報

凝縮パイプ又は該凝縮パイプに設けられた放熱フィンを除霜水に浸して、蒸発皿内の除霜水を蒸発させる従来の冷蔵庫においては、除霜水を促進するための工夫が特に施されていない。このため、このような従来の冷蔵庫においては、除霜水の蒸発を促進させるためには、除霜水内に浸漬される凝縮パイプ又は放熱フィンの表面積を多くして、除霜水への入熱面積（除霜水と接する凝縮パイプや放熱フィンの面積）を多くする必要がある。したがって、このような従来の冷蔵庫は、除霜水の蒸発を促進させるためには、材料費が増加してしまうという問題点があった。

また、凝縮パイプに金属多孔質体を設け、金属多孔質体で発生する毛細管現象によって除霜水を吸い出して、除霜水の蒸発を促進させる従来の冷蔵庫においては、金属多孔質体を成形するための費用が発生し、やはり材料費が増加してしまうという問題点があった。また、金属多孔質体を用いる従来の冷蔵庫においては、除霜水内に含まれるゴミ及び不純物（冷蔵庫内や設置箇所周辺から除霜水内に混入したもの）が金属多孔質体の孔に詰まって毛細管現象が発生しなくなってしまうため、長期信頼性が確保できないという問題点があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、材料費を増加させることなく除霜水の蒸発を従来よりも促進させることができ、長期信頼性を確保することができる冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明に係る冷蔵庫は、少なくとも１つの貯蔵室を有する筐体と、圧縮機、凝縮器、減圧機構及び蒸発器を有し、前記貯蔵室に供給する空気を前記蒸発器において冷却する冷凍サイクル回路と、前記蒸発器を除霜した際に発生する水を貯留する蒸発皿と、前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する凝縮パイプに設けられ、下部が前記蒸発皿に貯留された前記水内に浸される複数の放熱フィンと、を備え、複数の前記放熱フィンのうちの少なくとも一部の前記放熱フィンのフィンピッチを、これらの放熱フィン間に毛細管現象が発生する幅にしたものである。

本発明に係る冷蔵庫は、複数の前記放熱フィンのうちの少なくとも一部の前記放熱フィンのフィンピッチを、これらの放熱フィン間に毛細管現象が発生する幅にしているので、放熱フィン間に蒸発皿内の除霜水を吸い上げて、除霜水への入熱面積を増加させることができる。このため、本発明に係る冷蔵庫は、放熱フィンで除霜水を蒸発させる従来の冷蔵庫と比較すると、同等の材料費であれば除霜水の蒸発を従来よりも促進させることができ、除霜水の蒸発量を従来と同等にした場合には材料費を削減することが可能となる。
したがって、本発明に係る冷蔵庫は、従来の冷蔵庫と同等の材料費の場合には冷蔵庫の消費電力を削減でき、除霜水を蒸発させる性能を従来と同等にした場合には冷蔵庫をコストダウンできる。
また、本発明に係る冷蔵庫は、放熱フィン間に毛細管現象を発生させるため、金属多孔質体を用いた場合と比べて長期信頼性を確保することもできる。

本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の側面断面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における蒸発皿近傍の構成を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における蒸発皿内の除霜水を蒸発させる動作を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における蒸発皿内の除霜水を蒸発させる動作を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫における蒸発皿近傍の構成を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫における蒸発皿近傍の構成を説明するための説明図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の側面断面図である。なお、図１は、冷蔵庫１００の正面側（前側）を紙面左側にして、本実施の形態１に係る冷蔵庫を示している。

図１に示すように、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、少なくとも１つの貯蔵室を有する筐体１０を備えている。図１では、貯蔵室として、冷蔵室１１、冷凍室１４、野菜室１５、氷を貯蔵する製氷室１２、及び冷凍室１４や冷蔵室１１の温度帯に切替可能な切替室１３がそれぞれ区画されて設けられた筐体１０を示している。

また、筐体１０の背面側には、各貯蔵室と連通する冷却室１６が形成されている。そして、冷却室１６内には、貯蔵室から冷却室１６へ流入した空気を冷却する蒸発器７、及び、蒸発器７で冷却された空気を貯蔵室へ供給する（戻す）送風機１７等が設けられている。本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、例えば、以下のように蒸発器７を含む冷凍サイクル回路を構成し、貯蔵室から冷却室１６へ流入した空気を蒸発器７で冷却している。

図２は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の冷媒回路図である。
図２に示すように、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、圧縮機１、凝縮器５、減圧機構であるキャピラリーチューブ６及び蒸発器７が冷媒配管で接続されて構成されている。圧縮機１は、低温低圧のガス冷媒（蒸発器７から流出した冷媒）を高温高圧のガス冷媒に圧縮するものである。この圧縮機１は、筐体１０の下部（より詳しくは、冷却室１６の下方）に形成された機械室１９内に設けられている。凝縮器５は、凝縮パイプ３を介して圧縮機１の冷媒吐出口と接続されており、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒を低温高圧の液冷媒に凝縮させるものである。なお、本実施の形態１では、筐体１０内の側面部等に張り巡らされた冷媒配管を凝縮器５として用いている。

キャピラリーチューブ６は、凝縮器５から流出した低温高圧の液冷媒を低温低圧の気液二相冷媒に減圧して膨張させるものである。蒸発器７は、キャピラリーチューブ６から流出した低温低圧の気液二相冷媒と貯蔵室から冷却室１６へ流入した空気（貯蔵室へ供給する空気）とを熱交換させ、上述のように、貯蔵室から冷却室１６へ流入した空気を冷却するものである。

ここで、貯蔵室から冷却室１６へ流入する空気は、貯蔵室内に貯蔵された食品等から出る水分を含んでいる。このため、貯蔵室から冷却室１６へ流入した空気を冷却する蒸発器７には、当該水分が霜として付着する。このため、定期的に蒸発器７を除霜する必要がある。したがって、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、蒸発器７を除霜した際に発生した水（蒸発器７に付着した霜が融解したもの、以下、除霜水と称する）を冷却室１６内から排出させる排水管１８と、該排水管１８から流出した除霜水を貯留する蒸発皿２とを備えている。本実施の形態１では、蒸発皿２を冷却室１６の下方に設けられた機械室１９内に配置している。
なお、蒸発器７を除霜する方法としては、圧縮機１が吐出した高温高圧の冷媒を蒸発器７に流入させて、蒸発器７に付着した霜を融解させる方法、及び、蒸発器７の近傍に設けたヒーターで蒸発器７に付着した霜を融解させる方法等、公知の種々の方法を用いればよい。

また、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、蒸発皿２に溜まった除霜水をユーザーが処理しなくてもよいように（あるいは、処理する回数を少なくできるように）、凝縮パイプ３の熱、つまり、圧縮機１から吐出された高温冷媒の熱を利用し、除霜水を蒸発させる構成となっている。この際、凝縮パイプ３の熱を利用して除霜水を蒸発させる従来の冷蔵庫よりも材料費を増加させることなく除霜水の蒸発を促進させることができ、長期信頼性を確保することができるように、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、蒸発皿２の近傍を下記のような構成としている。

図３は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における蒸発皿近傍の構成を説明するための説明図である。
図３に示すように、蒸発皿２の上方には、圧縮機１と凝縮器５とを接続する凝縮パイプ３が配置されている。また、凝縮パイプ３における蒸発皿２の上方に配置された部分には、複数の放熱フィン４が設けられている。そして、本実施の形態１では、各放熱フィン４間のフィンピッチＰを、これらの放熱フィン４間に毛細管現象が発生する幅にしている。また、本実施の形態１では、凝縮パイプ３における蒸発皿２の上方に配置された部分を、蒸発皿２内が満水となった状態において毛細管現象によって放熱フィン４間を上昇した除霜水が凝縮パイプ３に到達しない高さに配置している。そして、放熱フィン４のみに防食処理（除霜水で放熱フィン４が腐食することを防止する表面処理等）を施している。

なお、本実施の形態１に係る蒸発皿２には、蒸発皿２内に貯留された除霜水を排水する構成（例えば、除霜皿に形成された排水口等）が特に設けられていない。このため、蒸発皿２の上端まで除霜水が貯留された状態が満水状態となる。蒸発皿２内に貯留された除霜水を排水する構成を備えている場合、つまり、蒸発皿２内の除霜水が一定高さまで貯留された際に、蒸発皿２内の除霜水を強制的に排出する構成を備えている場合には、蒸発皿２内に一定高さまで除霜水が貯留された状態が満水状態となる。

例えば、本実施の形態１では、各放熱フィン４間のフィンピッチＰを、２ｍｍ＜Ｐ≦３ｍｍとしている。また、凝縮パイプ３における蒸発皿２の上方に配置された部分と、蒸発皿内が満水状態となった際の水面高さとの距離ｈを、１０ｍｍ以上としている。

このように構成された冷蔵庫１００においては、蒸発皿２内の除霜水を蒸発させる動作は以下のようになる。

図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における蒸発皿内の除霜水を蒸発させる動作を説明するための説明図である。なお、図４は蒸発皿２近傍の構成を示す図となっており、図５は放熱フィン４の下部近傍を示す図（斜視図）となっている。

蒸発器７の除霜によって発生した除霜水２１が排水管１８を通って蒸発皿２に流入し（図１参照）、所定量の除霜水２１が蒸発器７内に貯留されると、凝縮パイプ３に設けられた放熱フィン４の下部が除霜水２１に浸される状態となる。これにより、放熱フィン４表面のうちの除霜水２１と接触している範囲から、凝縮パイプ３の熱（圧縮機１から吐出された高温冷媒の熱）が除霜水２１に伝達されて除霜水２１が加熱され、除霜水２１は蒸発する。

このとき、本実施の形態１では、上述のように、各放熱フィン４間のフィンピッチＰを毛細管現象が発生する幅にしている。このため、毛細管現象によって放熱フィン４間に蒸発皿２内の除霜水２１が例えば５ｍｍ〜７ｍｍ程度吸い上げられることとなる。つまり、図５に示すように、毛細管現象で増加する除霜水２１と放熱フィン４との界面２２分だけ、従来よりも除霜水２１への入熱面積（除霜水２１と接する放熱フィン４表面の面積）を増加させることができる。

したがって、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、本実施の形態１に係る放熱フィン４の枚数及び大きさ等（つまり材料費）を従来と同等にした場合、除霜水２１の蒸発を従来よりも促進させることができ、冷蔵庫１００の消費電力を削減することができる。また、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、除霜水２１の蒸発量を従来と同等にした場合、材料費を削減することができ、冷蔵庫１００をコストダウンすることができる。

また、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、放熱フィン４間に毛細管現象を発生させるため、金属多孔質体を用いて除霜水の蒸発を促進させる従来の冷蔵庫と異なり、除霜水２１内に含まれるゴミ及び不純物が放熱フィン４間に詰まって毛細管現象が発生しなくなってしまうことがなく、長期信頼性を確保することもできる。

また、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、凝縮パイプ３における蒸発皿２の上方に配置された部分を、蒸発皿２内が満水となった状態において毛細管現象によって放熱フィン４間を上昇した除霜水２１が凝縮パイプ３に到達しない高さに配置している。このため、凝縮パイプ３の除霜水２１による腐食を考慮する必要がない。例えば、防食処理（除霜水で放熱フィン４が腐食することを防止する表面処理等）は放熱フィン４のみに施せばよいため、冷蔵庫１００をコストダウンすることができる。

また、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、圧縮機１を収納している機械室１９内に蒸発皿２を配置しているので、圧縮機１の熱によって、蒸発皿２内の除霜水２１の蒸発をさらに促進させることができる。

また、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、蒸発皿２を冷却室１６の下方に設けられた機械室１９内に配置しているので、ポンプ等の動力源を用いずに重力によって除霜水２１を蒸発皿２に集めることができ、冷蔵庫１００の消費電力をさらに削減することができる。なお、筐体１０の下方に蒸発皿２を配置しても同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態１では、全てのフィンピッチＰを毛細管現象が発生する幅にしたが、少なくとも一部のフィンピッチＰを毛細管現象が発生する幅とすることで、本実施の形態１で示した効果を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、凝縮パイプ３における蒸発皿２の上方に配置された部分を、蒸発皿２内が満水となった状態において毛細管現象によって放熱フィン４間を上昇した除霜水２１が凝縮パイプ３に到達しない高さに配置した。これに限らず、毛細管現象によって放熱フィン４間を上昇した除霜水２１が凝縮パイプ３に到達するように、凝縮パイプ３における蒸発皿２の上方に配置された部分を配置しても勿論よい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図６は、本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫における蒸発皿近傍の構成を説明するための説明図である。
本実施の形態２に係る冷蔵庫１００は、放熱フィン４間のフィンピッチＰの一部を、実施の形態１のフィンピッチＰよりも狭くし、蒸発皿２内が満水となった状態において毛細管現象によって放熱フィン４間を上昇した除霜水２１が凝縮パイプ３に到達するフィンピッチ（例えば０ｍｍ＜Ｐ≦２ｍｍ）としている。

このように冷蔵庫１００を構成することにより、除霜水２１への入熱面積（除霜水２１と接する凝縮パイプ３及び放熱フィン４表面の面積）を増加させることができる。このため、本実施の形態２に係る冷蔵庫１００は、本実施の形態２に係る放熱フィン４の枚数及び大きさ等（つまり材料費）を従来と同等にした場合、除霜水２１の蒸発を従来よりもさらに促進させることができ、冷蔵庫１００の消費電力をさらに削減することができる。
また、本実施の形態２に係る冷蔵庫１００は、除霜水２１の蒸発量を従来と同等にした場合、材料費をさらに削減することができ、冷蔵庫１００をさらにコストダウンすることができる。
また、本実施の形態２に係る冷蔵庫１００は、除霜水２１の蒸発量を実施の形態１と同程度とした場合、実施の形態１と比べて、除霜水２１を蒸発させる能力が向上した分だけ凝縮パイプ３の長さ（換言すると、放熱フィン４の配置スペース）を短くすることができるので、凝縮パイプ３の設置スペースを削減でき、冷蔵庫１００を小型化することが可能となる。

このとき、放熱フィン４及び凝縮パイプ３における除霜水２１が到達する範囲に防食処理を施し、凝縮パイプ３における蒸発皿２の上方に配置された部分のうち、除霜水２１が到達しない範囲の少なくとも一部に防食処理を施さないことにより（例えば、除霜水２１が到達する範囲のみに防食処理を施すことにより）、冷蔵庫１００の不要なコストアップを防止することもできる。

実施の形態３．
実施の形態１又は実施の形態２で示した冷蔵庫１００に、以下のような送風機２３を設けてもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図７は、本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫における蒸発皿近傍の構成を説明するための説明図である。
本実施の形態３に係る冷蔵庫１００は、少なくとも放熱フィン４における凝縮パイプ３よりも下方となる位置に送風する送風機２３を備えている。このため、凝縮パイプ３及び／又は放熱フィン４表面と除霜水２１との間に強制対流を発生させることができる。したがって、本実施の形態３に係る冷蔵庫１００は、除霜水２１を蒸発させる能力をより向上させることができる。

このため、本実施の形態３に係る冷蔵庫１００は、放熱フィン４の枚数及び大きさ等（つまり材料費）を実施の形態１及び実施の形態２と同等にした場合、除霜水２１の蒸発をさらに促進させることができ、冷蔵庫１００の消費電力をさらに削減することができる。
また、本実施の形態３に係る冷蔵庫１００は、除霜水２１の蒸発量を実施の形態１及び実施の形態２と同等にした場合、凝縮パイプ３の長さ、放熱フィン４の大きさ（表面積）及び蒸発皿２の体積等を実施の形態１及び実施の形態２よりも削減でき、さらなるコストダウンが可能となる。

１ 圧縮機、２ 蒸発皿、３ 凝縮パイプ、４ 放熱フィン、５ 凝縮器、６ キャピラリーチューブ、７ 蒸発器、１０ 筐体、１１ 冷蔵室、１２ 製氷室、１３ 切替室、１４ 冷凍室、１５ 野菜室、１６ 冷却室、１７ 送風機、１８ 排水管、１９ 機械室、２１ 除霜水、２２ 毛細管現象で増加する除霜水２１と放熱フィン４との界面、２３ 送風機、１００ 冷蔵庫。

Claims (9)

1. 少なくとも１つの貯蔵室を有する筐体と、
   圧縮機、凝縮器、減圧機構及び蒸発器を有し、前記貯蔵室に供給する空気を前記蒸発器において冷却する冷凍サイクル回路と、
   前記蒸発器を除霜した際に発生する水を貯留する蒸発皿と、
   前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する凝縮パイプに設けられ、下部が前記蒸発皿に貯留された前記水内に浸される複数の放熱フィンと、
   を備え、
   複数の前記放熱フィンのうちの少なくとも一部の前記放熱フィンのフィンピッチを、これらの放熱フィン間に毛細管現象が発生する幅にしたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記凝縮パイプにおける前記蒸発皿の上方に配置された部分を、前記蒸発皿内が満水となった状態において毛細管現象によって前記放熱フィン間を上昇した前記水が該凝縮パイプに到達しない高さに配置したことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 毛細管現象が発生する前記放熱フィンのフィンピッチは、２ｍｍよりも大きく３ｍｍ以下であり、
   前記凝縮パイプにおける前記蒸発皿の上方に配置された部分と、前記蒸発皿内が満水状態となった際の水面高さとの距離を、１０ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記放熱フィンのみに防食処理を施したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の冷蔵庫。
5. 毛細管現象が発生する前記放熱フィン間のフィンピッチの一部は、前記蒸発皿内が満水となった状態において毛細管現象によって前記放熱フィン間を上昇した前記水が該凝縮パイプに到達するフィンピッチとなっており、
   前記放熱フィン、及び、前記凝縮パイプにおける少なくとも前記水が到達する範囲に防食処理を施し、
   前記凝縮パイプにおける前記蒸発皿の上方に配置された部分のうち、前記水が到達しない範囲の少なくとも一部に、防食処理を施していないことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
6. 毛細管現象によって前記放熱フィン間を上昇した前記水が該凝縮パイプに到達するフィンピッチは、０ｍｍよりも大きく２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の冷蔵庫。
7. 前記筐体は、前記圧縮機を収納した機械室を有し、
   前記蒸発皿を前記機械室に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
8. 前記蒸発皿を前記筐体の下方に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
9. 少なくとも前記放熱フィンにおける前記凝縮パイプよりも下方となる位置に送風する送風機を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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