JP3871012B2 - 冷却器及び冷凍冷蔵庫 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンによって冷気を庫内に強制循環させる冷却器及びこれを備えた冷凍冷蔵庫に係り、より詳しくは、熱交換量を増加させて熱交換性能を向上させることのできる冷却器及びこれを備えた冷凍冷蔵庫に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図12は従来の冷凍冷蔵庫の本体中央部の縦断面図、図13は図12の冷却器の模式的斜視図、図14は図13の概略平面図、図15は図13の右側面図である。図に示すように、冷凍冷蔵庫の冷却器40は、高さ方向の寸法が長い広幅フィン41と、高さ方向の寸法が短い狭幅フィン42とを、交互に平行にかつ空気の流れ方向の出口側(上端部)において同一平面状に配設し、積層フィンを構成している。そして、広幅フィン41と狭幅フィン42の幅方向の両外側部には、これらの幅方向の寸法の差によって、バイパス風路43が形成されている。
【0003】
冷媒伝熱管44は積層フィンの面に直交して貫設され、狭幅フィン42の幅方向の側縁部42a,42bより外側に逸脱することなく、同一高さ位置で幅方向に2列になるようにして上下方向に千鳥状で蛇行した状態に配設してある。そして、冷媒が、冷凍冷蔵庫の前側(図15の左側)の冷媒入口部45から前側の冷媒伝熱管44aに入り、蛇行しつつ下方向に流れ、冷却器40下部において折り返し、冷凍冷蔵庫の奥側(図15の右側)の冷媒伝熱管44bに入り、蛇行しつつ上方向に流れ、冷凍冷蔵庫の奥側の冷媒出口部46から出て、霜取サーミスタが取り付けられたヘッダ47を通過して流出するようになっている。
【0004】
また、冷却器40のバイパス風路43部分の広幅フィン41には、風路偏向のために、複数の切起し片48が設けてある。これは、空気の流れ方向に対する高さ位置が冷媒伝熱管44と同じで、かつ、広幅フィン41の両側部において、広幅フィン41の幅方向の側縁部41aと冷媒伝熱管44との距離が広い側に設けたもので、空気の流れに抵抗するように同一方向に折り曲げられ、バイパス風路43に流れる空気を冷却器40の中央部に導き、冷却器40における熱伝達を促進させるようにしてある。
【0005】
上記のような冷却器40を備えた冷凍冷蔵庫によれば、バイパス風路43に流れる空気は切起し片48によって冷却器40の中央部に導かれ、冷媒伝熱管44を流れる冷媒によって冷却される。冷却された空気は、ファン49によって、一部が冷却器室50の冷気吹出口51から冷凍室52に送り出され、冷気吸込口53から冷却器室50に戻され、残りが、冷却器室50の吹出しダクト54から冷蔵室55へ送り出され、野菜室56内の吸込みダクト57から冷却器室50に戻される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成した冷凍冷蔵庫の冷却器40によれば、冷却器40のバイパス風路43に流れる空気を冷却器40の中央部に導くために切起し片48を設けたが、熱伝達効果はあまり大きくなく、冷却器40の熱交換性能は必ずしも良好ではなかった。
【0007】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、熱交換量を増加させ、熱交換性能が良好な冷却器及び冷凍冷蔵庫を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る冷却器は、広幅フィン及びこの広幅フィンより短い狭幅フィンを交互に積層し、これら広幅フィンと狭幅フィンの両外側部の間にバイパス風路が形成された積層フィンと、積層フィンに直交して、一方の側のバイパス風路及びバイパス風路の内側に空気の流れ方向に所定の間隔で冷媒伝熱管を交互に配設した第1の冷媒伝熱系と、積層フィンに直交して、他方の側のバイパス風路及びバイパス風路の内側に設けた一対の冷媒伝熱管と、バイパス風路の内側に設けた一対の冷媒伝熱管とを空気の流れ方向に所定の間隔で交互に配設した第2の冷媒伝熱系とを有し、第1、第2の冷媒伝熱系を接続して第1の冷媒伝熱系から第2の冷媒伝熱系に冷媒を流すように構成したものである。
【0009】
また、第2の冷媒伝熱系を、他方の側のバイパス風路の広幅フィンと、広幅フィン及び狭幅フィンの積層部とに第1の冷媒伝熱系の広幅フィン及び狭幅フィンの積層部に設けた冷媒伝熱管と同じ高さ位置に設けた一対の冷媒伝熱管と、広幅フィン及び狭幅フィンの積層部に第1の冷媒伝熱系のバイパス風路に設けた冷媒伝熱管と同じ高さ位置でかつ一対の冷媒伝熱管と同じ間隔で設けた一対の冷媒伝熱管とを空気の流れ方向に交互に配設し、最下位の冷媒伝熱管を第1の冷媒伝熱系の最下位の冷媒伝熱管と接続した。
【0010】
さらに、冷媒を、第1の冷媒伝熱系の上部から流入させ、最下部で折り返して第2の冷媒伝熱系の上部から流出させるようにした。
また、第1、第2の冷媒伝熱系の下部2段の冷媒伝熱管をそれぞれ上下2列に配設した。
さらに、バイパス風路に配設された冷媒伝熱管に隣接する狭幅フィンの側縁部に切欠き部を設けた。
また、切欠き部を、バイパス風路に配設された冷媒伝熱管を中心とするほぼ半円状に形成した。
【0011】
また、切欠き部を、バイパス風路に配設された冷媒伝熱管の中心より空気の流れ方向の上流側にややずらせた点を中心とするほぼ半円状に形成した。
さらに、切欠き部を、空気の流れ方向の下流側を半円状、上流側を半楕円状に形成した。
また、切欠き部を、空気の流れ方向の上流側では大きく、下流側では小さく形成した。
【0012】
さらに、本発明に係る冷凍冷蔵庫は、上記のいずれかに記載の冷却器を備えたものである。
また、内箱若しくはファングリルと冷却器との間、又は内箱及びファングリルと冷却器との間に外部バイパス風路を設け、外部バイパス風路の終点を冷却器のバイパス風路に配設した冷媒伝熱管の間に形成した。
【0013】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1の縦断面図である。図において、1は冷凍冷蔵庫の本体、2は内箱、3,4は冷凍冷蔵庫の庫内を上下に仕切る上部中仕切壁及び下部中仕切壁、5,6,7は上部中仕切壁3及び下部中仕切壁4で仕切られた冷凍室、冷蔵室及び野菜室、8,9,10は冷凍室5、冷蔵室6、野菜室7の前面に開閉自在に取り付けた冷凍室扉、冷蔵室扉及び野菜室扉である。
【0014】
11は冷凍室5の奥側、すなわち背面壁12側に設けた冷却器室、13は冷凍室5と冷却器室11を仕切るファングリル、14は冷却器室11内に配設された冷媒伝熱管15を備えた冷却器、16は冷媒伝熱管15の冷媒の出口側に設けた霜取サーミスタを取り付けたヘッダである。
17はファングリル13の上部に設けられ冷却器室11から冷凍室5へ冷気を吹き出すための冷気吹出口、18はファングリル13の下部に設けられ冷凍室5から冷却器室11に冷気を吸い込むための冷気吸込口である。
19は冷却器室11の冷気吹出口17の背後に配設したファン、20は冷却器室11の冷却器14の下部に配設した霜取ヒータである。
21は冷却器室11から冷蔵室6に冷気を吹出すため背面壁12に設けた吹出しダクト、22は野菜室7から冷却器室11に空気を吸込ませるため下部中仕切壁4に設けた吸い込みダクトである。
【0015】
図2は本発明に係る冷却器の模式的斜視図、図3はその側面図、図4は図3の概略平面図である。なお、以下の説明では、図3の左側を冷凍冷蔵庫の前側(冷凍冷蔵庫の扉側)、右側を冷凍冷蔵庫の奥側(冷凍冷蔵庫の背面壁側)という。冷却器14は、空気の流れ方向の下流側(以下、単に下流側という)、すなわち、高さ方向が長く、かつ空気の流れ方向と直角方向である幅方向が広い広幅フィン23と、高さ方向と幅方向が広幅フィン23より狭い狭幅フィン24とを、下流側、すなわち高さ方向の上部においてそれらの上縁部23a,24aを同一平面上に配設し、空気の流れ方向の上流側(以下、単に上流側という)、すなわち高さ方向の下部および幅方向の両側部において広幅フィン23と狭幅フィン24の各下縁部23b,24bおよび各側縁部(第1の側縁部23cと24c及び第2の側縁部23dと24d)を面方向にずらして、それらの面と直角方向(図の前後方向)に交互に、平行かつ等間隔で積層して積層フィンを構成したものである。
【0016】
25はバイパス風路で、第1のバイパス風路25a(冷凍冷蔵庫の前側)と第2のバイパス風路25b(冷凍冷蔵庫の奥側)とからなり、広幅フィン23と狭幅フィン24の幅方向の寸法の差によって形成されたもので、図3に示すように、広幅フィン23の幅方向の両外側部が狭幅フィン24の幅方向の両外側部よりも幅方向に突出していることによって、広幅フィン23と狭幅フィン24の幅方向の両外側部の間に形成されている。
【0017】
15は冷媒伝熱管で、積層フィンの積層面にほぼ直交して貫設され、積層方向の両端部で折れ曲って方向を変え、全体として空気の流れ方向に沿って蛇行して配列されている。そして、冷凍冷蔵庫の前側に配設された直線部とその両端のU字部とからなる蛇行形状の第1の冷媒伝熱系26と、冷凍冷蔵庫の奥側に配設された直線部とその両端のU字部からなる蛇行形状の第2の冷媒伝熱系27とからなり、これらの第1、第2の冷媒伝熱系26,27は冷却器14の上流側の最下部で接続され、第1の冷媒伝熱系26の下流側の最上部の冷媒入口部28で冷媒入口管29に接続し、第2の冷媒伝熱系27の下流側の最上部の冷媒出口部30で冷媒出口管31に接続する。
【0018】
次に、第1、第2の冷媒伝熱系26,27の配列を図3を用いて詳述する。まず、第1の冷媒伝熱系26について説明すると、空気流の下流側の最上段に位置する冷媒伝熱管は、広幅フィン23と狭幅フィン24の積層部(以下、バイパス風路の内側という)の面を貫通する冷媒伝熱管Aと、第1のバイパス風路25aに位置して広幅フィン23のみを貫通する冷媒伝熱管Bとからなり、これらは空気の流れ方向に対して同一の高さ位置に配設されている。そして、冷媒伝熱管Aは積層フィンの一方の端面側(図3の手前側)で冷媒入口管29の冷媒入口部28と接続され、積層フィンの他方の端面側(図3の奥側)で冷媒伝熱管BとU字状につながっている。
【0019】
また、冷媒伝熱管Bの上流側、すなわち、冷媒伝熱管Bの下部に位置する冷媒伝熱管Cは、バイパス風路25aに近接して、このバイパス風路25aの内側において広幅フィン23と狭幅フィン24の積層部を貫通する。そして、積層フィンの一方の端面側で隣接上部に位置する冷媒伝熱管BとU字状につながっている。
さらに、冷媒伝熱管Cの下部に位置する冷媒伝熱管Dは、冷媒伝熱管Bと同様に、第1のバイパス風路25に位置する広幅フィン23のみを貫通し、積層フィンの他方の端面で、隣接上部に位置する冷媒伝熱管CとU字状につながっている。
また、冷媒伝熱管Dの下部に位置する冷媒伝熱管Eは、バイパス風路25aの内側において、広幅フィン23と狭幅フィン24の積層部を貫通する。そして、積層フィンの一方の端面側で隣接上部に位置する冷媒伝熱管DとU字状につながっている。
【0020】
以下、同様にして、冷媒伝熱管F,G,H,I,J,Kが、バイパス風路25aとその内側の積層部とに交互に貫設されて積層フィンの端面側でU字状に連結され、上部から下部方向に、等ピッチで千鳥状に蛇行しつつ配列して行く。
なお、第1の冷媒伝熱系26の最下段の冷媒伝熱管Kは、狭幅フィン24の下縁部24bよりも空気の流れ方向の上流側、すなわち下部側に位置しているために、狭幅フィン24の第1の外縁部24cよりも内側にあるにもかかわらず、広幅フィン23のみを貫通している。
【0021】
次に、第2の冷媒伝熱系27について説明する。第2の冷媒伝熱系27の最上段には、冷媒伝熱管aが、第1の冷媒伝熱系26の最上部に位置する冷媒伝熱管A,Bと同じ高さ位置に配設され、バイパス風路25bの内側で、かつバイパス風路25bに近接して広幅フィン23と狭幅フィン24の積層部を貫通する。そして、冷媒伝熱管aは、積層フィンの一方の端面側で冷媒出口管31の冷媒出口部30に接続されている。
【0022】
また、冷媒伝熱管aの下部に位置する冷媒伝熱管b,cは、第1の冷媒伝熱系26の二段目に位置する冷媒伝熱管Cと同じ高さ位置に2列に対となって配設され、冷媒伝熱管bはバイパス風路25bに位置する広幅フィン23のみを貫通し、冷媒伝熱管cはバイパス風路25bの内側において広幅フィン23と狭幅フィン24の積層部を貫通する。そして、冷媒伝熱管bは、積層フィンの他方の端面側で冷媒伝熱管aとつながっており、もう一方の冷媒伝熱管cは、積層フィンの一方の端面側で伝熱管bとU字状につながっている。
【0023】
さらに、冷媒伝熱管b,cの下部に位置する冷媒伝熱管d,eは、第1の冷媒伝熱系26の三段目に位置する冷媒伝熱管Dと同じ高さ位置に2列に対となって配設され、これらの冷媒伝熱管d,eは、共に、バイパス風路25bの内側において広幅フィン23と狭幅フィン24の積層部を貫通する。この場合、一方の冷媒伝熱管eは狭幅フィン24の第2の外縁部24dの近傍に位置し、他方の冷媒伝熱管dはそれよりも内側に位置する。なお、冷媒伝熱管dと冷媒伝熱管eの間隔は、その上部に位置する冷媒伝熱管bと冷媒伝熱管cとの間隔に等しく配設してある。そして、冷媒伝熱管dは積層フィンの他方の端面側で冷媒伝熱管cとU字状につながり、冷媒伝熱管dと冷媒伝熱管eは積層フィンの一方の端面側でU字状につながっている。
【0024】
また、冷媒伝熱管d,eの下部に位置する冷媒伝熱管f,gは、第1の冷媒伝熱系26の四段目に位置する冷媒伝熱管Eと同じ高さ位置に2列に対となって配設され、伝熱管fはバイパス風路25bに位置する広幅フィン23のみを貫通し、冷媒伝熱管gはバイパス風路25bの内側で広幅フィン23と狭幅フィン24の積層部を貫通する。なお、冷媒伝熱管fと冷媒伝熱管gの間隔は、その上部に位置する冷媒伝熱管bと冷媒伝熱管c、及び冷媒伝熱管dと冷媒伝熱管eの間隔に等しく配設してある。そして、冷媒伝熱管fは積層フィンの他方の端面側で冷媒伝熱管eとU字状につながり、冷媒伝熱管fと冷媒伝熱管gは積層フィンの一方の端面側でU字状につながっている。
【0025】
以下、同様にして、冷媒伝熱管h,i、冷媒伝熱管j,k、冷媒伝熱管l,m、冷媒伝熱管n,o、冷媒伝熱管p,q、冷媒伝熱管r,sというように、同じ高さ位置で2列が一対となって、各対の冷媒伝熱管ごとに幅方向の位置を交互にずらしながら、等ピッチで、空気の流れ方向に蛇行状に配列していく。
なお、第2の冷媒伝熱系27の最下段の冷媒伝熱管r,sと最下段より二段目の冷媒伝熱管p,qは、狭幅フィン24の下縁部24bよりも下側に位置しているために、狭幅フィン24の第2の側縁部24cよりも内側にあるにもかかわらず、広幅フィン23のみを貫通している。
【0026】
そして、第1の冷媒伝熱系26と第2の冷媒伝熱系27は、その最下段における積層フィンの他方の端面で、第1の冷媒伝熱系26の冷媒伝熱管Kが、第2の冷媒伝熱系27の冷媒伝熱管sと、U字状につながっている。
このようにして、冷媒伝熱管は、同じ高さ位置において、冷凍冷蔵庫の奥側の第2の冷媒伝熱系27側の冷媒の通路を2列とし、冷凍冷蔵庫の前側の第1の冷媒伝熱系26の冷媒の通路を1列としているが、これは、冷却器14に沿って流れる空気の流れが、冷却器室11内の冷蔵庫奥側の方が手前側に比較して流速が大きく、冷却器14内の冷媒を冷却器14内で安定して蒸発させることができるために、冷蔵庫奥側の冷媒伝熱管の通路数を増やして、これを冷媒流出側に配設したものである。
【0027】
こうして、冷媒は冷蔵庫の前側上部の冷媒入口管29から冷媒入口部28を通って第1の冷媒伝熱系26に流入し、第1の冷媒伝熱系26内を積層方向に移動しつつ下方向に向けて蛇行して移動し、最下部で折り返し、冷蔵庫奥側の第2の冷媒伝熱系27内を積層方向に移動しつつ上方向に向けて蛇行して移動し、冷媒出口部30より冷媒出口管31に流出し、霜取サーミスタの取り付けられたヘッダ16を通って、流出するようにしてある。
【0028】
上記のように構成した冷凍冷蔵庫の作用を説明する。冷凍冷蔵庫の冷却器14で冷却された冷気は、ファン19によって強制循環され、一部が冷却器室11からその上部の冷気吹出口17を通って冷凍室5に送り出され、冷凍室5内の空気を冷却後、冷気吸込口18を通って冷却器室11に戻され、残りが吹出しダクト21を通って冷蔵室6へ送り出され、野菜室7内の吸込みダクト22から冷却器室11に戻される。
【0029】
この際、冷媒は、図3に示すように、冷蔵庫の前側に位置する冷媒入口管29から第1の冷媒伝熱系26の上部の冷媒入口部28を通って冷媒伝熱管A内に流入し、冷媒伝熱管A内を積層方向(図面の垂直方向)に移動してU字部で折り返し、冷媒伝熱管B内を先と逆の積層方向に移動して再びU字部で折り返し、これを繰り返しながら、空気の流れ方向に対して逆方向、すなわち、冷却器の下部方向に向かって蛇行しつつ流れる。
【0030】
そして、第1の冷媒伝熱系26の最下部の冷媒伝熱管Kを積層方向に移動した後、U字部で折り返し、冷蔵庫の奥側に位置する第2の冷媒伝熱系27の最下部の冷媒伝熱管sに移動し、伝熱管s内を積層方向に移動してU字部で折り返し、再度、同じ高さ位置にある伝熱管r内を先と逆の積層方向に移動してU字部で折り返し、伝熱管qに移動し、これを繰り返しながら、第2の冷媒伝熱系27を空気の流れ方向と同方向、すなわち、冷却器の上部方向に向かって蛇行しつつ流れ、第2の冷媒伝熱系27上部の冷媒出口部30から冷媒出口管31に流れて、ヘッダを通って流出する。
なお、冷却器14に沿って流れる空気は、冷却器14内における冷蔵庫の奥側の方が前側に比較して流速が大きく、冷却器14内の冷媒を冷却器14内で安定して蒸発させることができる。
【0031】
本実施の形態によれば、バイパス風路に位置する広幅フィンを折り曲げて形成した従来の切起し片に代えて、第1、第2のバイパス風路25a,25bに第1、第2の冷媒伝熱系26,27の一部が位置するようにして配設したので、従来の切起し片を用いた冷却器よりも熱伝達性能が向上し、かつ、バイパス風路25に流れる空気を冷媒伝熱管が密集している冷却器14の中央にも導くことができる。このため、冷却器14としての熱交換量は従来のものと比較して約10%向上し、冷凍冷蔵庫の消費電力量においては約3%低減した。
【0032】
本実施の形態の冷却器14を使用した場合の冷凍冷蔵庫の性能を、従来のものと比較した結果を、表1,表2に示す。表1,表2から明らかなように、本発明によれば、熱交換量が大きくなるので冷却室温度及び冷凍室温度の差が縮まり、冷凍冷蔵庫の熱交換量(W)を大幅に向上させることができる。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
本実施の形態によれば、冷却器14のバイパス風路25における熱伝達を効果的に促進させ、かつ、バイパス風路25に流れる空気を冷却器14中央に効率的に導入することができる。
【0036】
[実施の形態2]
図5は本発明の実施の形態2の要部の縦断面図で、冷凍冷蔵庫の背面壁12とファングリル13によって形成される外部バイパス風路を示したものである。なお、図3と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。32aは冷凍冷蔵庫のファングリル13に形成した外部バイパス風路を構成する前側バイパス風路で、冷却器14の前側に形成され、また、32bは冷凍冷蔵庫の背面壁12に形成した外部バイパス風路を構成する奥側バイパス風路で、冷却器14の奥側に形成されている。そして、前側バイパス風路32aは、冷却器14の空気流の上流側から下流側に徐々に狭まるテーパー状に形成され、その最下流部におけるαを風路終点部とし、奥側バイパス風路32bは、冷却器14の空気流の上流側から下流側に一定の距離だけ冷却器14の第2の側縁部24dと平行になるように形成したのち、急峻なテーパーによりその最下流部におけるβを風路終点部としたものである。
【0037】
そして、風路終点部αを、冷却器14の第1のバイパス風路25aに設置された第1の冷媒伝熱系26の例えば冷媒伝熱管Dと冷媒伝熱管Fの間に位置させ、また、風路終点部βを、第2のバイパス風路25bに設置された第2の冷媒伝熱系27の例えば冷媒伝熱管fと冷媒伝熱管jの間に位置させるようにしたものである。
【0038】
このようにして設けた外部バイパス風路32によって、第1の冷媒伝熱系26の冷媒伝熱管D,Fまたは第2の冷媒伝熱系27の冷媒伝熱管f,jなどに着霜しても、前側バイパス風路32a、奥側バイパス風路32bの上端部が閉塞されるまでの時間が延び、大きい着霜耐力を有することになる。なお、この外部バイパス風路32は前側バイパス風路32aと奥側バイパス風路32bの両者を設けてもよく、あるいは、いずれか一方のみを設けてもよい。
その他の構成、作用、効果は、実施の形態1で示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。
【0039】
[実施の形態3]
図6は本発明の実施の形態3を示す側面図である。本実施の形態は、冷却器14の第1、第2の冷媒伝熱系26,27の配列を、最下段付近で、一部、変えたものである。なお、実施の形態1で示した部分と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
KAは第1の冷媒伝熱系26の最下段に位置する冷媒伝熱管で、その位置は実施の形態1で示した最下段の冷媒伝熱管Kと同じである。また、JAは第1の冷媒伝熱系26の下から二段目に位置する冷媒伝熱管で、その高さ位置は実施の形態1で示した冷媒伝熱管Jと同じであるが、その幅方向の位置が、第2の冷媒伝熱系27の幅方向の最も内側に位置する冷媒伝熱管d,h,lを上下に結ぶ線上に位置するように配設したものである。
【0040】
saは第2の冷媒伝熱系27の最下段に位置する冷媒伝熱管で、実施の形態1で示した第2の冷媒伝熱系27の最下段内側に位置する冷媒伝熱管sと同じ位置に配設され、一方、実施の形態2で示した最下段の幅方向の外側に位置する冷媒伝熱管rは、本実施の形態では省略されている。また、qaは第2の冷媒伝熱系27の下より2段目に位置する冷媒伝熱管で、実施の形態1で示した第2の冷媒伝熱系27の下より二段目の内側に位置する冷媒伝熱管qと同じ位置に配設され、一方、実施の形態1で示した下より二段目の幅方向の内側に位置する冷媒伝熱管pは、本実施の形態では省略されている。
そして、冷媒は、冷却器14の下部では、第1の冷媒伝熱系26の冷媒伝熱管I,JA,KAを通って、第2の冷媒系27の伝熱管saに流れ、ここから冷媒伝熱管qa,oに流れるようにしてある。
【0041】
冷却器14の下部2段分の冷媒伝熱管JA,KA及び冷媒伝熱管sa,qaは、それぞれの段において、各1列の第1、第2の冷媒伝熱系26,27が幅方向に計2列の配列になっており、そこから上は、それぞれの段において、実施の形態1の場合と同じく、幅方向に計3列の配列になっている。
これは、冷却器14の下部での着霜を考慮し、内箱2の背面壁12やファングリル13などに実施の形態2で示したような外部バイパス風路32をスペース的に設置しにくい場合に、下部2段分の冷媒伝熱管の一部を省略するようにしたものである。
こうして、実施の形態1に示す下部2段の冷媒伝熱管の一部を省略した本実施の形態の冷却器14の熱交換性能と、実施の形態1の冷却器14の熱交換性能とを比較しても大差なく、ほぼ同等な省エネルギー効果が得られる。
その他の作用、効果は、実施の形態1で示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。
【0042】
[実施の形態4]
図7は本発明の実施の形態4の要部を示す縦断面図である。本実施の形態は、冷却器14の狭幅フィン24に切欠き部を設けたものである。33は狭幅フィン24の第1、第2の側縁部24c,24dに設けたほぼ半円形状の切欠き部である。この切欠き部33は、広幅フィン23のみの積層部からなるバイパス風路25を貫通する冷媒伝熱管(第1の冷媒伝熱系26では冷媒伝熱管D,F,Hなど、第2の冷媒伝熱系27では冷媒伝熱管f,jなど)が位置する高さ位置を基準として、これらの各冷媒伝熱管が位置する側における狭幅フィン24の第1、第2の側縁部24c,24dに設けたものであって、これらの各冷媒伝熱管を中心としてほぼ半円形状をなすように切欠いたものである。
【0043】
この切欠き部33は、バイパス風路25に配設された冷媒伝熱管から等距離にある冷媒伝熱管(例えば、伝熱管Fに対して等距離にある各冷媒伝熱管E,h,G、あるいは、冷媒伝熱管jに対して等距離にある各冷媒伝熱管i,k,m)を結ぶ線のそれぞれの中点を通る半円形状をなすようにするのが望ましい。
このようにして、狭幅フィン24の第1、第2の側縁部24c,24dを切欠いてほぼ半円形の切欠き部33を設けることにより、この切欠き部33に対応する位置にあるバイパス風路25に設置された冷媒伝熱管と狭幅フィン24とが、着霜により目詰まりするまでの時間を伸ばすことができるようになり、かつ狭幅フィン24を切欠いた部分で前縁効果が得られ、着霜耐力、熱交換性能が向上する。
【0044】
[実施の形態5]
図8は本発明の実施の形態5の要部を示す縦断面図である。実施の形態4では、バイパス風路25を貫通する冷媒伝熱管の高さ位置に、この高さ位置を基準としてほぼ半円形状の切欠き部33を設けたが、本実施の形態では、半円形状の切欠き部の高さ位置を先の基準となる高さ位置よりもやや下方(空気の流れ方向の上流側)にずらしたものである。
【0045】
33は半円形状の切欠き部で、その基準となる高さ位置tを、バイパス風路25を貫通する冷媒伝熱管が位置する高さ位置からやや下方(空気の流れ方向の上流側)にずらしてある。例えば、冷媒伝熱管の直径を約6mmとすると、基準となる高さ位置tを、第1のバイパス風路25aを貫通する冷媒伝熱管Fの中心より、2mm〜5mmだけ下方にずらしたものである。
こうすると、着霜は、冷却器14に流れる空気が当る冷媒伝熱管の下面から起こるので、切欠き部33の高さ位置を下方にずらすことによって、着霜に対して効果的に対処することができる。
その他の構成、作用、効果は、実施の形態4に示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。
【0046】
[実施の形態6]
図9は本発明の実施の形態6の要部を示す縦断面図である。実施の形態4では、バイパス風路25を貫通する冷媒伝熱管が位置する高さ位置に、この高さ位置を基準としてほぼ半円形状の切欠き部を設けたが、本実施の形態では、切欠き部の形状を半円形状でなく、基準となる高さ位置の上下で変えたものである。
33は切欠き部で、基準となる高さ位置よりも上部(空気の流れ方向の下流側)は半円形状の切欠き部33a、下部(空気の流れ方向の上流側)は半楕円形状の切欠き部33bになるように形成したものである。
こうすると、着霜は、冷却器14に流れる空気が当る冷媒伝熱管の下面から起こるので、切欠き部33の下部を半楕円形状にすることによって、着霜に対して効果的に対処できる。
その他の構成、作用、効果は、実施の形態5と実質的に同様なので、説明を省略する。
【0047】
[実施の形態7]
図10は本発明の実施の形態7の縦断面図である。実施の形態4では、バイパス風路25を貫通する伝熱管の高さ位置に、この高さ位置を基準としてほぼ半円形状の切欠き部33を設けたが、本実施の形態では、切欠き部の大きさを冷却器14の高さ方向によって変えたものである。
33は半円形状の切欠き部で、冷却器14下部(空気の流れ方向の上流側)の着霜量の多いところでは切欠き部33の形状を大きくし、冷却器14上部(空気の流れ方向の下流側)の着霜量の少ないところでは切欠き部33の形状を小さくしたもので、冷却器14の空気流の下流側に向けて半円形状の切欠き部33の半径が徐々に小さくなるように配列したものである。
こうして、空気流の下流側に向けて冷却器14の切欠き部33の形状が徐々に小さくなるように配列したので、これらの切欠部33によって、前縁効果、着霜耐力向上の適正化、平均化が図れる。なお、図には実施の形態4の切欠き部33の形状を示してあるが、実施の形態5,6の切欠き部の形状であってもよい。
その他の構成、作用、効果は、実施の形態5と実質的に同様なので、説明を省略する。
【0048】
[実施の形態8]
図11は本発明の実施の形態8の縦断面図である。29は冷媒入口管で、冷凍冷蔵庫の前側に配設され、冷媒入口部28において第1の冷媒伝熱系26の冷媒伝熱管Aとつながっている。一方、31は冷媒出口管で、冷凍冷蔵庫の奥側に配設され、冷媒出口部30において第2の冷媒伝熱系27の冷媒伝熱管aとつながっている。16は冷媒出口管31の冷媒出口部30の近傍に設けられたヘッダ、34はヘッダ16に設けた霜取サーミスタである。
その他の構成は、実施の形態1で示した場合と実質的に同様なので、説明を省略する。
【0049】
上記のように構成した実施の形態8の作用を説明する。霜取時において、冷却器14の下部に配設した霜取ヒータ20によって、冷却器14最下部の冷媒伝熱管K,s,rが加熱されて、冷媒伝熱管K,s,r中の冷媒の温度が徐々に上昇する。このとき、冷却器14前側の第1の冷媒伝熱系26内の冷媒温度と、冷却器14の奥側の第2の冷媒伝熱系27内の冷媒温度は異なり、第2の冷媒伝熱系27の方が配管数が多いために、単位時間あたりの温度上昇は、第1の冷媒伝熱系26側よりも低くなる。このため、霜取中の冷却器室11内において、第2の冷媒伝熱系27と接続した冷媒出口管31の冷媒出口部30近傍に設けたヘッダ16は、冷却器室11の中で最も低い温度になっている。
【0050】
したがって、ヘッダ16に取り付けた霜取サーミスタ34が、あらかじめ設定された完了温度に達するときには、冷却器14及び冷却器室11内の部品の各温度は霜取に十分な温度に達しており、霜取完了後の冷却器14及び冷却器室11内の残霜が確実に除去される。
その他の作用、効果については、実施の形態1と実質的に同様なので、説明を省略する。
【0051】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る冷却器は、広幅フィン及びこの広幅フィンより短い狭幅フィンを交互に積層し、これら広幅フィンと狭幅フィンの両外側部の間にバイパス風路が形成された積層フィンと、積層フィンに直交して、一方の側のバイパス風路及びこのバイパス風路の内側に空気の流れ方向に所定の間隔で冷媒伝熱管を交互に配設した第1の冷媒伝熱系と、積層フィンに直交して、他方の側のバイパス風路及びバイパス風路の内側に設けた一対の冷媒伝熱管と、バイパス風路の内側に設けた一対の冷媒伝熱管とを空気の流れ方向に所定の間隔で交互に配設した第2の冷媒伝熱系とを有し、第1、第2の冷媒伝熱系を接続して第1の冷媒伝熱系から第2の冷媒伝熱系に冷媒を流すように構成したので、バイパス風路における熱伝達性能が改善され、かつ、バイパス風路内を流れる空気を、フィンの積層方向の間隔がバイパス風路よりも狭くて冷媒伝熱管が密集している冷却器の中央部に導くため、良好な熱交換量が得られる。
【0052】
また、第2の冷媒伝熱系を、他方の側のバイパス風路の広幅フィンと、広幅フィン及び狭幅フィンの積層部とに第1の冷媒伝熱系の広幅フィン及び狭幅フィンの積層部に設けた冷媒伝熱管と同じ高さ位置に設けた一対の冷媒伝熱管と、広幅フィン及び狭幅フィンの積層部に第1の冷媒伝熱系のバイパス風路に設けた冷媒伝熱管と同じ高さ位置でかつ一対の冷媒伝熱管と同じ間隔で設けた一対の冷媒伝熱管とを空気の流れ方向に交互に配設し、最下位の冷媒伝熱管を第1の冷媒伝熱系の最下位の冷媒伝熱管と接続したので、上記と同様の効果を得ることができる。
【0053】
さらに、冷媒を、第1の冷媒伝熱系の上部から流入させ、最下部で折り返して第2の冷媒伝熱系の上部から流出させるようにしたので、奥側の方が前側に比較して空気の流速が大きい冷却器室において、冷却器中の冷媒を冷却器内で安定して蒸発させることができる。
また、第1、第2の冷媒伝熱系の下部2段の冷媒伝熱管をそれぞれ上下2列に配設したので、外部バイパス風路を設置しにくい場合でも上記とほぼ同様の効果を得ることができる。
【0054】
さらに、バイパス風路に配設された冷媒伝熱管に隣接する狭幅フィンの側縁部に切欠き部を設けたので、バイパス風路に設置された冷媒伝熱管と狭幅フィンが着霜により目詰まりするまでの時間を延ばすことが可能となり、かつ、切欠いた部分での前縁効果が得られ、着霜耐力、熱交換性能を向上させることができる。
また、切欠き部を、バイパス風路に配設された冷媒伝熱管を中心とするほぼ半円状に形成したので、バイパス風路部に設置された冷媒伝熱管と狭幅フィンが着霜により目詰まりするまでの時間を延ばすことが可能となり、かつ、ほぼ半円状に切欠いた部分での前縁効果が得られ、着霜耐力、熱交換性能を向上させることができる。
【0055】
さらに、切欠き部を、バイパス風路に配設された冷媒伝熱管の中心より空気の流れ方向の上流側にややずらせた点を中心とするほぼ半円状に形成したので、バイパス風路に設置された冷媒伝熱管において、バイパス風路を流れる空気が当る冷媒伝熱管下面から着霜していくのに対処でき、切欠いた部分の前縁効果を維持しつつ、さらに着霜耐力を向上させることができる。
また、切欠き部を、空気の流れ方向の下流側を半円状、上流側を半楕円状に形成したので、バイパス風路に設置された冷媒伝熱管において、バイパス部を流れる空気が当る冷媒伝熱管下面から着霜していくのに対処でき、切欠いた部分の前縁効果を維持しつつ、さらに着霜耐力を向上させることもできる。
さらに、切欠き部を、空気の流れ方向の上流側では大きく、下流側では小さく形成したので、冷却器下部のような着霜量の多いところでは大きく、上部のような着霜量の少ないところでは小さくなり、冷却器内での切欠きによる効果、すなわち前縁効果や着霜耐力向上の適正化、平均化を図ることができる
【0056】
また、本発明に係る冷凍冷蔵庫は、上記いずれかの冷却器を備えているので、熱交換量を増加させ、熱交換性能が良好な冷凍冷蔵庫を得られる。
さらに、内箱若しくはファングリルと冷却器との間、又は内箱及びファングリルと冷却器との間に外部バイパス風路を設け、外部バイパス風路の終点を冷却器のバイパス風路に配設した冷媒伝熱管の間に形成したので、冷媒伝熱管に着霜してもバイパス風路上端部が閉塞されるまでの時間が延び、着霜耐力の大きいバイパス風路とすることができきる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の縦断面図である。
【図2】 図1の要部をなす冷却器の模式的斜視図である。
【図3】 図2の側面図である。
【図4】 図2の概略平面図である。
【図5】 本発明の実施の形態2の縦断面図である。
【図6】 本発明の実施の形態3の側面図である。
【図7】 本発明の実施の形態4の要部の側面図である。
【図8】 本発明の実施の形態5の要部の側面図である。
【図9】 本発明の実施の形態6の要部の側面図である。
【図10】本発明の実施の形態7の側面図である。
【図11】 本発明の実施の形態8の縦断面である。
【図12】 従来の冷凍冷蔵庫の要部の縦断面図である。
【図13】 図12の要部をなす冷却器の模式的斜視図である。
【図14】 図13の概略平面図である。
【図15】 図13の側面図である。
【符号の説明】
1 冷凍冷蔵庫の本体、2 内箱、11 冷却器室、12 背面壁、13 ファングリル、14 冷却器、16 ヘッダ、23 広幅フィン、24 狭幅フィン、25 バイパス風路、26 第1の冷媒伝熱系、27 第2の冷媒伝熱系、28 冷媒入口部、30 冷媒出口部、32 外部バイパス風路、33 切欠き部、A〜K,JA,KA,a〜r,qa,sa 冷媒伝熱管。
Claims (11)
- 広幅フィン及び該広幅フィンより短い狭幅フィンを交互に積層し、これら広幅フィンと狭幅フィンの両外側部の間にバイパス風路が形成された積層フィンと、
該積層フィンに直交して、前記一方の側のバイパス風路及び該バイパス風路の内側に空気の流れ方向に所定の間隔で冷媒伝熱管を交互に配設した第1の冷媒伝熱系と、
前記積層フィンに直交して、前記他方の側のバイパス風路及び該バイパス風路の内側に設けた一対の冷媒伝熱管と、前記バイパス風路の内側に設けた一対の冷媒伝熱管とを空気の流れ方向に所定の間隔で交互に配設した第2の冷媒伝熱系とを有し、
前記第1、第2の冷媒伝熱系を接続して前記第1の冷媒伝熱系から第2の冷媒伝熱系に冷媒を流すように構成したことを特徴とする冷却器。 - 第2の冷媒伝熱系を、他方の側のバイパス風路の広幅フィンと、該広幅フィン及び狭幅フィンの積層部とに第1の冷媒伝熱系の広幅フィン及び狭幅フィンの積層部に設けた冷媒伝熱管と同じ高さ位置に設けた一対の冷媒伝熱管と、前記広幅フィン及び狭幅フィンの積層部に前記第1の冷媒伝熱系のバイパス風路に設けた冷媒伝熱管と同じ高さ位置でかつ前記一対の冷媒伝熱管と同じ間隔で設けた一対の冷媒伝熱管とを空気の流れ方向に交互に配設し、最下位の冷媒伝熱管を前記第1の冷媒伝熱系の最下位の冷媒伝熱管と接続したことを特徴とする請求項1記載の冷却器。
- 冷媒を、第1の冷媒伝熱系の上部から流入させ、最下部で折り返して第2の冷媒伝熱系の上部から流出させることを特徴とする請求項1又は2記載の冷却器。
- 第1、第2の冷媒伝熱系の下部2段の冷媒伝熱管をそれぞれ上下2列に配設したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の冷却器。
- バイパス風路に配設された冷媒伝熱管に隣接する狭幅フィンの側縁部に切欠き部を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の冷却器。
- 切欠き部を、バイパス風路に配設された冷媒伝熱管を中心とするほぼ半円状に形成したことを特徴とする請求項5記載の冷却器。
- 切欠き部を、バイパス風路に配設された冷媒伝熱管の中心より空気の流れ方向の上流側にややずらせた点を中心とするほぼ半円状に形成したことを特徴とする請求項5記載の冷却器。
- 切欠き部を、空気の流れ方向の下流側を半円状、上流側を半楕円状に形成したことを特徴とする請求項5記載の冷却器。
- 切欠き部を、空気の流れ方向の上流側では大きく、下流側では小さく形成したことを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の冷却器。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の冷却器を備えたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
- 内箱若しくはファングリルと冷却器との間、又は内箱及びファングリルと冷却器との間に外部バイパス風路を設け、該外部バイパス風路の終点を前記冷却器のバイパス風路に配設した冷媒伝熱管の間に形成したことを特徴とする請求項10記載の冷凍冷蔵庫。
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