JP3086181B2 - 冷却貯蔵庫 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍庫のような冷却
貯蔵庫に関し、特に除霜運転時に庫内温度が上昇するこ
とを極力抑えるように改良を加えた冷却貯蔵庫に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばアイスクリームを冷却保存する冷
凍庫は、一般に以下のような構造となっている。すなわ
ち、内部に貯蔵室を設けた断熱箱体の天井部に、冷却器
とその前方に庫内ファンとが設けられ、庫内ファンによ
り吸引された庫内空気が冷却器を流通する間に冷気が生
成され、その冷気が冷却器の後方に設けられたダクトの
吹出口から吹き出されて庫内に循環供給されることによ
り、貯蔵室に貯蔵されたアイスクリームが冷却保存され
るようになっている。一方、冷却器には霜が付きやす
く、それが多くなると冷却能力が低下するので、適宜に
除霜運転を行う必要がある。そのため冷却器の下面にヒ
ータが取り付けられ、ヒータで冷却器を加熱することで
霜を溶かし、冷却器の下面側に配設されたドレンパンで
除霜水を受けて外部に排出するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記した霜
は、冷却器のうちでも、比較的高温多湿の庫内空気が流
入する前面側に最も付きやすい。しかるに、除霜運転時
においてヒータで冷却器を加熱した場合、霜の付着量が
比較的少ない箇所ではそのまま溶けて水となって滴下さ
れるのに対して、霜の付着量の多い冷却器の前面では、
冷却器に直接に触れている部分のみが溶かされつつ、霜
が塊となってドレンパン上に落下する可能性が高い。し
たがって除霜運転が行われるごとに霜の塊が落下して次
第に堆積すると、ついには冷却器の前方を塞ぐようにな
り、冷却機能を著しく低下させる結果を招く。上記の不
具合を回避するために、除霜運転の時間を長く取って、
ドレンパン上に落下した霜の塊をヒータの輻射熱で溶か
すことも考えられたが、除霜運転が長くなると、それだ
け外気の熱の影響を多く受け、また除霜運転により加熱
された空気がダクトから庫内に多量に流入することとな
って庫内温度が上昇し、貯蔵されたアイスクリームに対
して、水、乳脂肪分等が分離するといった品質上の悪影
響を及ぼすおそれがあった。本発明は上記のような事情
に基づいて完成されたものであって、その目的は、除霜
時間の短縮化を図りつつ、なおかつ完全な除霜を実現す
るところにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明は、内部に貯蔵室を設
けた断熱箱体の天井部には冷却器と庫内ファンとが設け
られ、この庫内ファンにより吸引された庫内空気が冷却
器を流通することで冷気が生成されて、その冷気がダク
トを介して庫内に向けて循環供給されるとともに、前記
冷却器には除霜用のヒータが設けられ、かつ冷却器の下
面側には除霜水を受けて排出するドレンパンが設けられ
た冷却貯蔵庫において、前記ドレンパンには、前記冷却
器における庫内空気の流入側の端部の下方に対応する位
置に補助ヒータが設けられ、かつこの補助ヒータは、除
霜運転を終了すべく前記除霜用のヒータへの通電が解除
されたのちの水切り時間内は通電が継続されるようにな
っている構成としたところに特徴を有する。

【０００５】

【０００６】

【発明の作用及び効果】

＜請求項１の発明＞除霜運転時において、霜の最も付き
やすい冷却器の流入側の端部から霜の塊がドレンパン上
に落下した場合、そこには補助ヒータが設けられている
ことで、直ちに溶かされて排出される。すなわち霜をす
べて溶かす完全な除霜が図られるのであり、冷却器の前
に霜が堆積するおそれが無くて長期にわたり良好な冷却
機能を果たすことができる。しかも、除霜運転自体は短
時間で終了でき、庫内温度が上昇することを最小限に抑
えることができる。

【０００７】

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明をアイスクリームを
冷却保存するための冷凍庫に適用した一実施形態を図１
ないし図７に基づいて説明する。図１において、符号１
は、断熱箱体からなる冷凍庫本体であって、内部が貯蔵
室２とされるとともに、上面に機械室３が形成されてい
る。貯蔵室２内には、棚網４が棚受部材５を介して多段
に設置され、それぞれにアイスクリームを載置し得るよ
うになっている。この貯蔵室２の前面には上下に分かれ
て出入口７が開口され、それぞれ断熱扉８が設けられて
いる。上記した機械室３には冷凍装置１０が設置されて
いる。この冷凍装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２及
び凝縮器ファン１３等を備え、断熱性の基台１４上に取
り付けられてユニット化されており、その基台１４が、
冷凍庫本体１の天井面の開口部１５を塞ぐように取り付
けられている。

【０００９】貯蔵室２の天井部分には、エアダクト１７
が取り付けられている。このエアダクト１７は、上面と
奥面とが開口された箱型をなし、かつ奥面側に向けて次
第に深さが大きくなった形状に形成されており、このエ
アダクト１７が、上記した冷凍庫本体１の天井の開口部
１５の前縁側（図１の左側）を塞ぐ位置から、奥壁１Ａ
の少し手前の位置にわたって取り付けられている。した
がって、エアダクト１７の底面は奥側に向かって下り勾
配となっており、詳しくは後記するように、奥側が冷気
の吹き出し部分となっているとともに、エアダクト１７
の底面の上方が冷却室１８となっている。

【００１０】冷却室１８内には、蒸発器２０（本発明の
冷却器に対応する）が設置されている。この蒸発器２０
は、図２に示すように、パイプ２１を多段の蛇行状に配
管して、それらと交差するように複数枚のフィン２２を
間隔を開けて配設することで全体が略直方体状に組み付
けられた公知形状のものであって、エアダクト１７の底
面の少し上方において、その底面の傾斜に倣うようにし
て奥下がりの姿勢で取り付けられている。この蒸発器２
０と、上記した機械室３の冷凍装置１０とが配管接続さ
れ、周知の冷凍サイクルが構成されている。またエアダ
クト１７の底面の前縁側には、図３にも示すように、３
個の庫内ファン２５が幅方向に間隔を開けて設けられて
いる。したがって、冷凍装置１０を運転しつつ庫内ファ
ン２５を駆動すると、庫内空気が庫内ファン２５によっ
て冷却室１８内に吸引され、その空気が蒸発器２０を前
方から奥方に向けて流通する間に熱交換によって冷気が
生成され、その冷気が冷却室１８の奥方から貯蔵室２の
奥面に沿うようにして吹き出され、もって貯蔵室２内に
冷気が循環されて、貯蔵されたアイスクリームが冷却保
存されるようになっている。なお蒸発器２０の前方に
は、図２に示すように、庫内温度を検知する温度センサ
２６が設けられ、庫内温度に応じて冷凍装置１０の運転
と停止とが制御されて、庫内温度が略一定に維持される
ようになっている。

【００１１】一方、この冷凍庫は除霜機能を備えてい
る。そのため、蒸発器２０の下面の全面にわたって除霜
用のヒータ２８が設けられている。このヒータ２８は具
体的には、図２に示すように、フィン２２やエンドプレ
ート２３の下縁に形成された凹部２９に圧入されて取り
付けられている。また、上記したエアダクト１７の底面
上の全面にわたって、図３に示すように、周縁を直角に
起こした浅皿状をなすドレンパン３１が張設されてい
る。このドレンパン３１の奥縁の一端側には排水管３２
が設けられ、図４にも示すように、その排水管３２の先
端が冷凍庫本体１の奥壁１Ａ内に嵌入され、そこに設け
られた排水路３３と連通されている。また、ドレンパン
３１における蒸発器２０の下方と対応する位置の下面に
は、断熱材３５が張られている。そして、この断熱材３
５を逃がすために、エアダクト１７には逃がし凹部３６
が形成されている。すなわち除霜用のヒータ２８を加熱
して除霜運転を行うと、除霜水がドレンパン３１上に滴
下してその傾斜に沿って流下し、排水管３２から排水路
３３を通って外部に排出されるようになっている。上記
したドレンパン３１の下面に張られた断熱材３５は、除
霜運転時において、ヒータ２８の熱で貯蔵室２内が温度
上昇することを抑えるためである。

【００１２】さてこの実施形態では、上記した除霜運転
時において、貯蔵室２内が温度上昇するのを極力抑える
べく、様々な改良が加えられている。以下、それについ
て説明する。第１に、蒸発器２０の下面に設けられた除
霜用のヒータ２８の容量が増加されている。従来のヒー
タの容量が１００Ｗ／ｍであったところが、本実施形態
のヒータ２８の容量は１３０〜１５０Ｗ／ｍに上げられ
ている。２番目に、図２に詳細に示すように、上記した
ドレンパン３１上における蒸発器２０の前端部の下方と
対応する位置に、落下した霜の塊を溶かすための補助ヒ
ータ３８が設けられている。詳細には、図３に示すよう
に、コード状の補助ヒータ３８が狭い間隔で蛇行しつ
つ、ドレンパン３１の略全幅にわたるように取り付けら
れている。この補助ヒータ３８は、図５のタイムチャー
トに示されるように、除霜運転に伴い除霜用ヒータ２８
とともにオンとなる一方、除霜運転が終了して除霜用ヒ
ータ２８がオフとなった後も、引き続く水切り時間の間
継続してオン制御されるようになっている。

【００１３】３番目に、除霜運転を停止させるべく蒸発
器２０付近の温度を検知する除霜用温度センサ４０の設
置位置が変更されている。すなわちこの温度センサ４０
は、図２に示すように、蒸発器２０の前端上部における
幅方向の中央部分において、基台１４に設けられたブラ
ケット４１を介して蒸発器２０のフィン２２の間に嵌入
されるようにして設けられている。４番目に、除霜運転
を停止させるべき温度の設定値が、従来では３５℃であ
ったところが、本実施形態では１３℃に下げられてい
る。５番目は、エアダクト１７の吹き出し部分の構造に
ある。すなわちこの実施形態では、エアダクト１７の奥
縁の両端部と、冷凍庫本体１の奥壁１Ａとの間の隙間
に、図３，４に示すように遮風板４３が張られている。
したがってエアダクト１７の冷気の吹出口としては、下
向きの吹出口４４のみが設けられている。

【００１４】本実施形態は上記のような構造であって、
続いてその作動について説明する。冷凍庫は、図５に示
すタイムチャートのようにして運転される。まず電源を
入れると、庫内ファン２５が回転するとともに、庫内温
度の表示が開始される。２分後に冷凍サイクルの圧縮機
１１と凝縮器ファン１３とが起動され、コントロール運
転がなされる。このコントロール運転中は、庫内ファン
２５により庫内空気が冷却室１８に吸引され、蒸発器２
０を通過する間に熱交換されて冷気が生成され、その冷
気がエアダクト１７の吹出口４４から貯蔵室２の奥面に
沿うようにして吹き出され、もって冷気が貯蔵室２内に
循環供給される。蒸発器２０の前方に設けられた庫内温
度検知用の温度センサ２６により、庫内温度が設定値を
超えたことが検知されると、庫内ファン２５の回転は継
続されたまま、冷凍装置１０（圧縮機１１、凝縮器ファ
ン１３）がオフとなる。庫内温度が設定値を超えたら、
再び冷凍装置１０がオンとなる。この繰り返しによっ
て、図６に示すように、無負荷の状態において、庫内温
度が−２３〜−２８℃程度に保持される。

【００１５】電源を入れてから６時間経過すると、除霜
運転が開始される。除霜運転が開始されると、圧縮機１
１、凝縮器ファン１３及び庫内ファン２５が停止すると
ともに、蒸発器２０の下面に設けられた除霜用ヒータ２
８、ドレンパン３１に設けられた補助ヒータ３８に通電
され、また庫内温度表示が除霜運転表示に切り替わる。
この実施形態では、除霜運転の時間を短縮し、また庫内
温度の上昇を抑えることが図られており、そのために上
記した各改良部分がどのように機能しているかを説明す
る。

【００１６】まず、除霜用のヒータ２８の容量が１３０
〜１５０Ｗ／ｍとされていることで、蒸発器２０の加熱
が促進され、除霜時間の短縮が図られる。ここで、ヒー
タ２８の容量の１３０〜１５０Ｗ／ｍは、試験を行うこ
とで決定されている。ヒータ２８の容量が小さいと、蒸
発器２０に対する加熱時間が長くなり、その間に外部か
らの熱が侵入するため、図７のグラフに示すように庫内
温度が高くなる。逆に、ヒータ２８の容量が大き過ぎた
場合も、庫内温度が高くなる。すなわちヒータ２８は、
既述のように蒸発器２０の下面のフィン２２やエンドプ
レート２３の凹部２９に圧入して固定しているため、ヒ
ータ２８の蒸発器２０への伝熱は圧入により接触してい
る部分でのみ行われ、接触していないヒータ面からの放
熱は回りの空気中にされる。そのためヒータの容量が大
き過ぎる場合、空気中への放熱量が多くなり、庫内の温
度上昇が大きくなってしまう。すなわち庫内温度の上昇
を抑えるためには、ヒータ２８の容量は、同グラフに示
されるとおりに１３０〜１５０Ｗ／ｍが適当である。

【００１７】次に、ドレンパン３１に補助ヒータ３８を
設けることの意味について説明する。蒸発器２０におい
て冷却運転中に霜が最も付きやすいのは、庫内空気が流
入する側である前面側である。除霜運転に際して除霜用
ヒータ２８が発熱された場合、ヒータ２８の熱はそれが
圧入されたフィン２２及びパイプ２１に伝達される。そ
の場合、特に容量の大きいヒータ２８を使用しているこ
とから、霜の付着量が比較的少ない箇所ではそのまま溶
けて水となって滴下されるのに対して、霜の付着量の多
い蒸発器２０の前面では、フィン２２やパイプ２１に直
接に触れている部分のみが溶かされつつ、残りの霜が塊
となってドレンパン３１上に落下する可能性が高い。こ
の落下した霜の塊が、丁度落下位置に設けられた補助ヒ
ータ３８によって溶かされる。仮に、この落下した霜の
塊を蒸発器２０のヒータ２８の輻射熱で溶かそうとする
と、除霜運転の時間が長くなり、ひいては庫内温度の上
昇を招くこととなる。すなわち、ドレンパン３１上に補
助ヒータ３８を設けたことで落下した霜の塊が確実に溶
融され、霜が蒸発器２０の前面に堆積して冷却機能を著
しく低下させることが無くなり、また除霜運転の時間も
短縮される。なお、この実施形態では、図５のタイムチ
ャートに示すように、除霜運転終了後の水切り時間内も
ドレンパン３１上の補助ヒータ３８に通電されるように
なっているため、より完全な除霜が図られる。

【００１８】除霜運転を停止させるべく蒸発器２０付近
の温度を検知する除霜用温度センサ４０を、蒸発器２０
の前端側からその内部に嵌入した状態で設けたことの意
義は以下のようである。従来はこの種の温度センサが蒸
発器２０の前方位置に設けられ、伝熱の遅い周辺空気の
温度を検知していたため、蒸発器２０の温度検知に正確
性を欠き、検知がどうしても遅れ気味となり、それだけ
蒸発器２０の温度が必要以上に上昇し、ひいては庫内温
度の上昇を招くところとなる。その点この実施形態で
は、除霜用温度センサ４０を蒸発器２０の前端部内に設
けたことで、蒸発器２０の温度を正確にかつ応答良く検
知できる。これにより除霜運転がいたずらに長引くこと
が避けられ、庫内温度の上昇が抑えられる。なおこの温
度センサ４０が設けられた位置は、同時に着霜量の最も
多い位置であって、言い換えると霜の最も溶けにくい位
置であるから、この部分の温度が所定温度にまで上昇し
ていれば、他の部分の霜も溶けているということであっ
て、霜が残ったままに除霜運転が終了するということは
無くなる。次に、除霜運転を停止させるべき温度の設定
値が３５℃から１３℃に下げられている。これは、上記
のように蒸発器２０の温度を正確に検知し得るようにな
ったためになし得たものであり、このように検知温度が
下げられれば、それだけ除霜時間が短縮され、庫内温度
の上昇が抑えられる。

【００１９】最後に、エアダクト１７の吹出口４４を下
方にのみ開口したことの意味は、以下のようである。除
霜運転中は蒸発器２０が加熱されるのであるから、冷却
室１８内に加熱空気が溜まる。除霜運転中は庫内ファン
２５が止まっていて積極的に熱気を送ることは無いが、
それでもエアダクト１７の吹き出し部分から熱気が洩れ
ることは避けられない。従来は遮風板４３が設けられて
おらず、したがってエアダクト１７の吹き出し部分で
は、下面と左右の側面とが開口していた。そのため熱気
が貯蔵室２側に流入しやすく、温度上昇を招く結果とな
っていた。その点この実施形態では、左右の側面を遮風
板４３で塞いで吹出口４４を下方のみに開口した構造と
したから、冷却室１８から庫内に流入する熱気の量を低
減でき、それだけ庫内温度の上昇が抑えられる。

【００２０】上記のようにして除霜運転が行われ、蒸発
器２０の前端部内に設けられた温度センサ４０が設定温
度１３℃を検知したところで、図５に示すように除霜用
ヒータ２８がオフとなって実質的な除霜運転が終了す
る。この間に、既述した庫内温度の上昇抑制機能も作用
している。除霜用ヒータ２８がオフしたのち、５．５分
程度の水切り時間が設定され、この間はドレンパン３１
の補助ヒータ３８は継続して通電状態にあり、落下した
霜の塊が完全に溶かされる。水切り時間が終わると、補
助ヒータ３８が切れるとともに圧縮機１１及び凝縮器フ
ァン１３が起動される。一方庫内ファン２５は未だ起動
せず、冷凍装置１０のみが５分間連続運転される。５分
後、冷凍装置１０はコントロール運転に入り、庫内ファ
ン２５も起動する。その１分後に、除霜運転表示が庫内
温度表示に切り替わる。

【００２１】ここで、無負荷状態において除霜運転が開
始されてからコントロール運転に戻るまでの庫内温度
を、庫内の最高温度位置（庫内の上部左奥）と、庫内の
最低温度位置（庫内の下部中央）とで実測し、従来の冷
凍庫における同位置の温度と比較したところ、図６のグ
ラフに示すような結果が得られた。同グラフの特性線Ｘ
は、本実施形態における庫内の最高温度位置の温度変化
を示しており、その除霜運転時における最高温度は−
６．８℃であり、それに対して従来のものの同位置にお
ける温度変化は特性線ｘで示され、除霜運転時の最高温
度は１３℃であった。また特性線Ｙは、本実施形態にお
ける庫内の最低温度位置の温度変化を示しており、その
除霜運転時における最高温度は−１２．８℃であり、そ
れに対して従来のものの同位置における温度変化は特性
線ｙで示され、除霜運転時の最高温度は−７．２℃であ
った。すなわち、除霜運転に伴う庫内温度の上昇につい
ては、庫内最高温度位置で１９．６ポイント、また庫内
最低温度位置では５．６ポイントの改善が図られ、本実
施形態の冷凍庫が除霜運転時の庫内温度上昇の抑制に実
効があることが確認できた。

【００２２】以上説明したように本実施形態によれば、
除霜運転の際に庫内温度が上昇することを極力抑えるこ
とができ、アイスクリームを貯蔵したままで除霜運転を
行っても、その品質の劣化を招くことがない。また、霜
の塊が落下しやすいドレンパン３１上に補助ヒータ３８
を設けたことで完全な除霜が図られ、蒸発器２０の前面
に霜が堆積することが防止できて、長期にわたり良好な
冷却機能を果たすことができる。

【００２３】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）本発明は、上記実施形態に例示したアイスクリー
ム保存用の冷凍庫に限らず、それ以外の用途に用いる冷
凍庫にも同様に適用することができる。 （２）また冷凍庫以外にも、冷凍ショーケース、冷凍冷
蔵庫等の冷却貯蔵庫全般に広く適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の冷凍庫の内部構造を示
す断面図である。

【図２】 冷却室部分の拡大断面図である。

【図３】 冷却室の平面図である。

【図４】 エアダクト並びにドレンパンの取付構造を示
す断面図である。

【図５】 冷凍庫の運転のタイムチャートである。

【図６】 庫内温度を示すグラフである。

【図７】 除霜終了時の庫内温度とヒータ容量との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１…冷凍庫本体（断熱箱体） ２…貯蔵室 １７…エア
ダクト １８…冷却室 ２０…蒸発器（冷却器） ２５…庫内ファン ２８…除
霜用ヒータ ３１…ドレンパン ３８…補助ヒータ ４
０…除霜用温度センサ ４３…遮風板 ４４…吹出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸崎 淳一 愛知県豊明市栄町南館３番の16 ホシザ キ電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−215459（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−172791（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−29771（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−105481（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25D 19/00 F25D 21/08 F25D 21/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に貯蔵室を設けた断熱箱体の天井部
   には冷却器と庫内ファンとが設けられ、この庫内ファン
   により吸引された庫内空気が冷却器を流通することで冷
   気が生成されて、その冷気がダクトを介して庫内に向け
   て循環供給されるとともに、前記冷却器には除霜用のヒ
   ータが設けられ、かつ冷却器の下面側には除霜水を受け
   て排出するドレンパンが設けられた冷却貯蔵庫におい
   て、 前記ドレンパンには、前記冷却器における庫内空気の流
   入側の端部の下方に対応する位置に補助ヒータが設けら
   れ、かつこの補助ヒータは、除霜運転を終了すべく前記
   除霜用のヒータへの通電が解除されたのちの水切り時間
   内は通電が継続されるようになっていることを特徴とす
   る冷却貯蔵庫。