JP3944498B2

JP3944498B2 - 冷蔵庫

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Publication number: JP3944498B2
Application number: JP2004244554A
Authority: JP
Inventors: 奨一加納; 芳輝菊地; 明久廣田; 賢一荒川
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
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Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2007-07-11
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Description

本発明は冷凍サイクルの冷蔵庫に付着した霜を除霜する除霜ヒータを備えた冷蔵庫に関するものである。

除霜ヒータを備えた冷蔵庫に関する従来技術として特許文献１に記載のものがある。この例では冷却器の下方に、ニクロム線をコイル状にしたものをガラス管で覆った除霜用管ヒータを備えている。この冷却器と除霜用管ヒータとの間には屋根を設けて、冷却器から滴下する除霜水が除霜用管ヒータに直接接触することを防止している。また、除霜用管ヒータとその下部の樋との間には樋を保護するために電気的に絶縁保持された底板が設けられており、除霜用ヒータが割れた場合にヒータ線が樋まで垂れ下がって樋を損傷するのを防止し、除霜水を介した漏電を防止している。

また、特許文献２には除霜ヒータ温度を冷媒のイソブタン発火温度以下にすべく、絶縁材で充填密封されたシース管内にヒータ線を設け、シース管の外周に伝熱促進用のフィンを備えた除霜ヒータが記載されている。

特開平8-54172

特開2000-283635

以下、従来の技術における課題について述べる。

図１１は従来の冷蔵庫を示す図である。図１１において、５１は冷蔵庫本体であり、この冷蔵庫本体５１は内部に冷凍室５２と冷蔵室５３を有し、これらの間を区画する中仕切壁５６が備えられている。冷凍室５２の前面開口部にはこの開口部を閉塞する冷凍室扉５４が備えられ、冷蔵室５３の前面開口部にはこの開口部を閉塞する冷蔵室扉５５が備えられている。

中仕切壁５６には冷凍室５２内の食品と熱交換した冷気を後述する冷却器に戻す通路５７と冷蔵室５３内の食品と熱交換した冷気を冷却器に戻す通路５８とが設けられている。通路５７と通路５８とを介して冷凍室５２及び冷蔵室５３と連通する冷却器室５９が冷凍室５２の背部に設けられており、この冷却器室５９内には冷却器６０、除霜ヒータ６１、冷気循環ファン６２が備えられる。冷却器室５９と冷凍室の間には、これらの室間を仕切る区画仕切６３が設けられており、この区画仕切６３には冷気吹出口６４が形成されている。これらの構成によって、冷却器６０と熱交換して冷却された冷気は冷気循環ファン６２によって、冷気吹出口６４より冷凍室５２に吹出される。

除霜ヒータ６１と冷却器６０との間にはアルミ製の屋根６５が設けられ、この屋根６５は冷却器６０に付着した霜を除霜ヒータの熱で融解した時、冷却器６０より滴下する除霜水が直接除霜ヒータにかかるのを防止するものである。

通常、除霜ヒータのガラス管６１ａは除霜ヒータ線６１ｂ発熱時表面温度で５００℃近辺の温度となる。このガラス管に水滴が直接滴下すると水蒸気爆発状態を呈し、大きな音を発生させることとなる。このような水蒸気爆発状態に近い状態であれば、発生する音は冷蔵庫の外部にまで聞こえてしまうほどの音となり、使用者に不安感を与えてしまうこととなってしまう。これを防ぐのが屋根６５の役目である。

除霜ヒータ６１の下部にはアルミ製の保護板６６が設置されており、この保護板６６はガラス管６１ａが衝撃等で割れたときに樋６７を保護するものである。図１２はガラス管６１ａが衝撃等で割れた状態を示すものであり、ヒータ線６１ｂが図１２に示す如く下に垂れた、該ヒータ線６１ｂが冷却器６０から滴下する除霜水を受けて、庫外に排水するのを助ける樹脂製の樋６７に触れるのを防止する。このアルミ製の保護板６６は絶縁保持されているものであるから、若し、ヒータ線６１ｂが、この保護板６６に垂れ下がってきても、冷蔵庫本体５１の金属部に電気がリークする等と云うことがないものである。

冷凍室５２や冷蔵室５３を冷却する場合には、冷却器６０に冷媒を流し、冷却器６０を冷却する。これと同時に運転される冷気循環ファン６２の作用により冷却器６０と熱交換して冷却された冷気が冷気吹出口６４より冷凍室５２に吹き出される。冷凍室５２に吹き出された冷気は冷凍室５２内の冷凍食品を冷却し、通路５７を介して再び冷却器６０、除霜ヒータ６１部に戻される。一方冷蔵室５３側は冷却器６０で冷却された冷気を冷気循環ファン６２で図には示してないが冷蔵庫専用冷却通路を使って冷蔵室５３に吹き出す。ここでも冷蔵食品と熱交換して冷蔵食品を冷却する。そして冷却後の冷気は、通路５８を通して冷却器６０、除霜ヒータ６１部に戻るものである。

冷却器６０と熱交換する空気は冷凍室扉５４及び冷蔵室扉５５の開閉による外気の流入や冷凍室５２及び冷蔵室５３の食品に含まれる水分の蒸発等により高湿化された空気であることから、冷却器６０にその湿気は霜となって着霜、堆積する。堆積量が増加するに従って冷却器６０表面と熱交換する空気との伝熱が阻害されると共に通風抵抗となって風量が低下する。この結果熱通過率が低下して冷却不足が発生する。

そこで、この冷却不足がおこる前に、除霜ヒータ６１に通電を開始する。ヒータ線６１ｂに通電が開始されると、ヒータ線６１ｂからガラス管６１ａを介して冷却器６０や周辺部品に熱線が放射される。このとき、保護板６６に放射された熱線は保護板６６の形状から、一部がガラス管６１ａを介してヒータ線６１ｂに反射される。又、除霜ヒ−タから出る熱によって融解した除霜水は一部が直接樋６７に落ち、その他は屋根６５に落ちる。尚この屋根６５はガラス管６１ａに比較し、低温である為、ここでは水蒸気爆発には至らないものである。

一般的に除霜ヒータ６１のヒータ線６１ｂ表面は云うまでもなくガラス管６１ａ表面温度は非常に高温度となる。これは保護板６６が除霜ヒータ６１の近傍にあり、一旦ガラス管を介して放射された熱線が保護板６６で戻されガラス管６１ａは勿論ヒータ線６１ｂを異常に加熱してしまう。この結果として、除霜ヒータ６１の両端を封止するゴム栓を熱で損傷する可能性があった。

また、ゴム栓の損傷保護の為にヒータ線端部に作られるコイルエンド部（コイル状でなくヒータ線６１ｂを所定の長さで折り返して撚った直線部を長くとると、ガラス管等を一定とした時、コイルエンド部上部の冷却器６０に着いた霜の融解が遅れ、除霜時間が長くなると云う課題があった。

更に図に示す如き形状の除霜ヒータ６１では冷却器６０の奥行寸法Ｄ１に対し１／４〜１／５と小さい為に熱線が冷却器６０の全奥行Ｄ１にいきわたらず（図１３の如く）除霜時間を遅らせてしまうと云う課題があった。

また、特許文献２に記載のように、ヒータ線を絶縁材で覆う構造とした場合、次のような問題があった。ヒータ線が通電されると、ヒータ線が発熱するためにシース管のみではなく、ヒータ線を覆う絶縁材自体も加熱される。上記の特許文献２では、シース管の両端をキャップで密閉しているため、ヒータ線周囲を絶縁材で覆っていると、絶縁材を介してキャップへと熱が伝えられることとなる。このとき、キャップにシリコンゴムのように耐熱特性の高いものを使用したとしても、その耐熱温度は約１４５℃程度であり、この耐熱温度よりも高温であればキャップが損傷することとなる。その場合、絶縁材とキャップとの間に断熱部材を別途設けることが必要となってしまう。

また、ヒータ線の発熱温度を低く設定すると、除霜ヒータとしての出力が低下することとなり、除霜ヒータとしての性能を低下させることとなる。一方、絶縁材自体に断熱特性の優れたものを使用すると、ヒータ線の温度を外部に伝えることができず、この場合も除霜ヒータとしての性能を低下させることにつながる。したがって、除霜ヒータとしての出力を確保するにはヒータ線を長くせざるを得ず、庫内の有効容積の減少につながることとなる。

また、除霜ヒータ自体は冷却器の近傍に配置されているため、冷蔵庫の通常運転時には周囲の温度はマイナス３０℃以下となる。除霜運転時にはヒータ線は通電時には数百度となるものであるが、これらの温度変化に対する絶縁材の膨張収縮について考慮したものではなかった。また、絶縁材で覆われたヒータ線のそれ自体の温度を考慮したものではなかった。

本発明は可燃性冷媒を使用することによる上述の課題に鑑みてなされたものであり、安全性と効率性の向上を図った冷蔵庫を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、ガラス管内にコイル状に巻かれたヒータ線を有する除霜ヒータを冷却器の下方に備えた冷蔵庫において、前記ガラス管の外周に放熱部材を備え、前記放熱部材は帯状薄板をコイル状に巻きつけ、その内周がガラス管の外周に接するか若しくは近接するようにガラス管に取付けられるようにした。

また、前記ヒータ線はコイル状に巻かれたコイル部とこのコイル部の両側に配置される直線部とを有し、前記ガラス管の両側には前記ガラス管を封止する封止部材を有し、前記放熱部材は、前記コイル部と対向するガラス管の外周に備えられるものとした。

また、可燃性冷媒を封入した冷凍サイクルに接続された冷却器を断熱箱体内に備え、前記冷却器の下方に除霜ヒータが配設される冷蔵庫において、本発明では、前記除霜ヒータは、ガラス管内にコイル状に巻かれたコイル部とこのコイル部の両側に位置する直線部とを備えたヒータ線と、前記ガラス管の両端を封止し前記ヒータ線又は前記ヒータ線と接続されるリード線を通すために前記ガラス管の内外を連通する穴部を有する封止部材と、前記コイル部に対向するガラス管の外周に放熱部材を備え、前記放熱部材は帯状薄板をコイル状に巻きつけ、前記ガラス管を前記放熱部材に挿通したことを特徴とする。

また、上記のものにおいて、前記冷却器と前記ガラス管との間に屋根部材を備え、前記放熱部材は前記ガラス管に巻き付けられる薄板状の放熱フィンであり、前記放熱フィン幅は前記屋根部材の幅よりも大きく、前記冷却器の奥行幅よりも小さく、前記放熱フィンの前記屋根部材の下方投影面の外側部分は鉛直方向に延伸した形状とした。また、同じく上記のものにおいて、前記冷却器と前記ガラス管との間に屋根部材を備え、前記放熱部材を前記屋根部材に連接する補助部材を放熱フィンとした除霜ヒータを備えたものとした。

また、前記コイル部の巻きピッチを２．０ｍｍ以下とし前記コイル部の巻きピッチよりも前記放熱部材のピッチを大きくし、前記コイル部と前記ガラス管との距離を１ｍｍ以下とすることにより、前記ヒータ線の発熱温度を４００℃以下とし、可燃性冷媒の発火点温度以下に抑えたものとした。

本発明によれば、可燃性冷媒を使用した冷蔵庫の除霜運転に際しても、安全性と効率性の向上が図れ、また、信頼性にも優れた冷蔵庫を提供することができる。

以下、本発明の実施例を図１から図１０を用いて説明する。

図１は本発明を備えた冷蔵庫の縦断面図であり、図２は図１の要部拡大図であり、図３は図２の除霜ヒータ横断面説明図であり、図４は図３中の放熱フィン説明図であり、図５は図３とは異なる実施例を説明する除霜ヒータ横断面説明図であり、図６は図５中の放熱フィン説明図であり、図７は図５とは異なる実施例を説明する放熱フィンの傾斜図であり、図８は図７のＰ矢斜図であり、図９は本発明を備えた除霜ヒータの横断面説明図であり、図１０は本発明を備えた冷凍サイクルの説明図である。

先ず「図１〜図４」を用いて第一の実施形態について説明する。冷蔵庫本体１は内部に冷凍室２と冷蔵室３を有している。冷凍室２の前面には開口部を閉塞する冷凍室扉４が備えられ、冷蔵室３の前面には開口部を閉塞する冷蔵室扉５が備えられている。冷凍室２と冷蔵室３間には両室の間を区画する中仕切壁６が設けられ、中仕切壁６には冷凍室２内の食品と熱交換した冷気を後述する冷却器に戻す通路７と冷蔵室３内の食品と熱交換した冷気を冷却器に戻す通路８とが設けられている。

冷凍室２の背部には区画仕切１３によって仕切られた冷却器室９が配置され、この冷却器室９内には冷却器１０、除霜ヒータ１１、冷気循環ファン１２が設けられている。本実施例では、除霜ヒータ１１は冷却器１１の下方に配置され、冷却器の上方に配置された冷気循環ファン１４によって、冷却器室９内の下方から流入した戻り冷気が上方へと送られる。上方へと送られた冷気は冷却器１０により冷却され、区画仕切１３に設けられた冷気吹出口１４より冷凍室２に吹出される。

除霜ヒータ１１と冷却器１０との間にはアルミ製の屋根１５が設けられる。この屋根１５は冷却器１０に付着した霜を除霜ヒータ１１の熱で融解した際に、冷却器１０から滴下する除霜水が直接除霜ヒータ１１にかかるのを防止するものである。通常除霜ヒータ１１のガラス管１１ａは除霜ヒータ１１発熱時表面温度で５００℃近辺の温度となる。このガラス管１１ａに水滴が直接滴下すると水蒸気爆発状態を起こし冷蔵庫の外部にまで聞えてしまう程の大きな音となり、使用者に不安感を与えてしまう。これを防ぐのが屋根１５の役目である。

除霜ヒータ１１のガラス管１１ａの外周には放熱部材が配設される。本実施例ではフィン形状の放熱フィンがガラス管１１ａの外周に巻きつけられている。この放熱フィン１６は、帯状薄板を図４に示す如くコイル状に巻いたものである。この帯状薄板は、ガラス管１１ａとほぼ同じ外径、あるいはそれよりも若干大きな外径をもつ雇にコイル状に連続的に巻き付け、これを所定寸法にカットしたものである。なお、帯状薄板をコイル状に巻き付ける場合には、外周側にスリットを入れる、あるいは内側を絞る、等によって行なうものである。本実施例では、帯状薄板の一側端を絞ることによって、中心穴１６ａ側が波形となるようにコイル状に形成している。外周側にスリットを入れる場合と比較して、放熱フィン１６全体としての放熱面積が大きくなり、また、ガラス管１１ａとの接触面積も大きくなるため、より効率的な放熱が可能となる。

本実施例におけるガラス管１１ａの直径は１０.５ｍｍとしているので、帯状薄板を巻き付ける雇の直径を１１.０〜１１.５ｍｍ位にしておく。この結果、コイル状に巻いた放熱フィン１６をガラス管１１ａに取付ける時には１１.０〜１１.５ｍｍに形成された中心穴１６ａを１０.５ｍｍのガラス管１１ａに挿通すれば良いものである。

而して、上記放熱フィン１６は従来の保護板の代りをも果すものである。即ち、上記ガラス管１１ａがなんらかの衝撃で割れるようなことがあっても、ガラス管１１ａの長手方向にわたって巻き付けられた形になっている放熱フィン１６が、ガラス管１１ａが崩れてもヒータ線１１ｂを保持するので従来の如く、ガラス管１１ａが破損してもヒータ線１１ｂが垂れ下がることがないものである。

本実施例では、放熱フィン１６をアルミニウムで形成している。ガラス管１１ａよりも熱伝導率の高い部材を使用することによって、効率的にヒータ線１１ｂの熱を外部へと放熱することができる。また、ガラス管１１ａの周囲に放熱フィン１６を巻き付ける構造を採用した本実施例では、放熱フィン１６の重量が大きくなるとガラス管１１ａに対する重量負荷となり、ガラス管１１ａの破損につながることとなる。したがって、熱伝導性の良い部材の中でも、例えば、銅と比較して軽量であり、成形性も良く、コスト的にも優れたアルミニウムを使用しているものである。

すなわち、放熱フィンを帯状薄板とし、ガラス管と同じ径の雇いに連続的に巻き付け、これを所定寸法にカットし放熱フィンとしたものであるから、生産性が良いことはもちろん、ガラス管への取付けも雇で作った穴にガラス管を挿通すれば良いので容易に行なうことが出来ることは勿論、原価的には非常に有利なものとなる。

次に図３に於いて、上記除霜ヒータ１１に付いて説明する。この除霜ヒータ１１は外径１０.５ｍｍ、内径８.５ｍｍのガラス管１１ａ内に、ヒータ線１１ｂを配設し、このガラス管の両端部を覆う封止部材１７を備えている。符号１８で示した部材は位置決め部材であり、この位置決め部材１８の作用については後述する。

ヒータ線１１ｂの両端はリード線１９に接続され、その接続部にはヒータ線１１ｂの直線部１１ｃとリード線１９とを接続する接続金具２１が配置される。この除霜ヒータ１１は直径１０.５ｍｍ、肉厚１ｍｍのガラス管内に線径０.５ｍｍのニクロム線を外径７.０ｍｍのコイル状に巻いたヒータ線１１ｂを、図に示す如く仕切板１８で内在させ、さらにガラス管１１ａの両端を封止部材１７で封止したものである。この封止部材１７として本例ではゴム栓を使用している。

なお、コイル状に巻いたヒータ線１１ｂのコイル部の両側には図３にも示す如く直線状に形成される直線部１１ｃを有している。これはヒータ線１１ｂが発熱する熱でゴム栓１７が損傷するのを防止する為のものである。ゴム栓１７はシリコンゴム等の耐熱特性の高い材料により作られるが、このゴム栓１７の耐熱温度も通常１４５℃以下である。ところがヒータ線１１ｂのコイル部の温度は、５００℃と、ゴム栓１７の耐熱温度よりもはるかに高い温度となる。これは、ガラス管１１ａの内部には発熱しているヒータ線１１ｂを備えており、さらには、上方の屋根や下方の保護板等からの熱の反射によって温度が相乗的に上昇するからである。この熱がそのままの温度でゴム栓１７に伝わるとゴム栓１７は高熱によって損傷してしまうこととなる。

しかし、直線部１１ｃはもともとの発熱量が少ないため、５００℃にはならない。したがって、本例ではヒータ線１１ｂのコイル部の両側には直線部１１ｃを備えることとしている。この構成によって、ヒータ線１１ｂ及びガラス管１１ａの熱がゴム栓１７に伝導するのを阻止することができる。

この直線部１１ｃの距離が長いほどゴム栓１７への熱伝導を防ぐ効果を奏するものであるが、距離を大きくしすぎると除霜ヒータの能力低下につながることから、ゴム栓１７の耐熱温度とヒータ線１１ｂの発熱温度とを考慮した距離（例えば１５ｍｍ〜２０ｍｍ）としている。すなわち、この直線部１１ｃを長くとれば熱によるゴム栓１７の損傷を阻止することは可能であるが限られた寸法の中でこの直線部１１ｃを長くとると云うことは、ワット密度（単位長さ当りの発熱量）をどんどん高くする方向に進みヒータ線１１ｂのコイル部の温度を高くする方向に働いてしまう。したがって、通常は１５ｍｍ〜２０ｍｍに設定されている。本例では、コイル部がガラス管１１ａの中央部に位置するように、換言すれば、両側の直線部１１ｃの長さが同程度となるようにゴム栓１７とガラス管１１ｃその間に備えられる位置決め部材１８によって、コイル部の位置を定めている。このように両側で位置が決められた状態でヒータ線１１ｂは発熱し、ゴム栓１７への熱の過剰な伝達を防止し、コイル部での発熱を放熱フィン１６によって効率的に外部へと放熱し、信頼性を高めている。

すなわち、上述のように放熱フィン１６がガラス管１１ａよりも熱伝導率が高く、ガラス管１１ａ内部にコイル部を有する部分には放熱フィン１６が配置されているため、５００℃前後にも上昇し得るガラス管１１ａ内の温度を、例えば３５０℃近辺まで低下させる働きを有している。放熱フィン１６の外周方向の長さを十分に取れば、放熱性もよく、フィンピッチをコイル部よりも大きくしても十分に放熱効果を奏する。このように、放熱フィン１６がガラス管１１ａと熱交換してガラス管１１ａの表面温度を３５０℃から３００℃まで低下させることができるような放熱面積、熱伝導率の良い放熱フィン１６を使用することによって、ヒータ線１１ｂ温度自体も３５０℃近辺まで低下するものである。

一方ガラス管１１ａと熱交換した放熱フィン１６は図２にも示す如く冷却器１０の奥行寸法Ｄ２全域に熱を放射する。換云すると上記放熱フィン１６の大きさは屋根１５寸法Ｌ１より大きくしておくもので、冷却器１０の奥行寸法Ｄ２に出来る限り近づけておくのが良い。したがって、この放熱フィン１６の、屋根１５の下方投影面より外側の位置の部分は、冷却器１０からの除霜水が滴下する場合があるが、放熱フィン１６の当該部分は、ほぼ鉛直に伸びた形状としているため、滴下した除霜水を溜めることはない。

この大きさの放熱フィン１６とすることにより除霜水を受ける樋２０、或いは通路７、８に付いた霜を除霜時に融解するのに好適であることは勿論冷却器１０の除霜を短縮出来るものである。

かかる構成を有する冷蔵庫に於いて冷却器１０への霜の堆積量が増加すると、冷却器１０表面と熱交換する空気との伝熱が阻害され通風抵抗が低下する。これを検知した冷蔵庫は、除霜ヒータ１０への通電を開始する。

ヒータ線１１ｂに通電が開始されると、ヒータ線１１ｂからガラス管１１ａ、放熱フィン１６を介し冷却器１０や周辺部品に熱線を放射する。これにより冷却器１０や樋２０等に着いた霜を除霜水に融解する。

この時に放熱フィン１６をもった本発明の除霜ヒータは細いガラス管１１ａを屋根Ｌ１より大きな放熱フィンとしたので冷却器１０下端を広範囲な面で加熱する。これにより除霜時間の短縮が図れるものである。

これと共にガラス管１１ａに割れると云う事故があった場合でも上記放熱フィン１６がガラス管１１ａ外周に取付けられているので、ガラス管１１ａが崩れ、ヒータ線１１ｂがガラス管１１ａ外に垂れ周囲部品を損傷すると云うことがないものである。

更にはガラス管１１ａ割れ時、冷蔵庫本体１の金属部に従来の如く電気がリークする等と云う問題がなくなるものである。

次に図５、図６をもって実施例１とは異なる実施例を説明する。除霜ヒータ１１はガラス管１１ａ、ヒータ線１１ｂ、ゴム栓１７を備えて構成されている。ヒータ線１１ｂは両側に直線部１１ｃを有している。直線部１１ｃはゴム栓１７内に位置する接続金具２１によってリード線１９と接続されている。ガラス管１１ａの外周には放熱部材２２が巻き付けられている。この放熱フィン２２は、棒状（針金状）部材をコイル状に巻いたものである。この放熱フィン２２は実施例１で説明した放熱フィン１６と比較すると放熱面積がとれないので巻ピッチを狭くしてある。この放熱フィン２２は、放熱源としてヒータ線１１ｂを、実施例１ほど出力を大きくは出来ないが、全体の発熱量を例えば１６０Ｗを１４０Ｗ等と下げることと組み合わせることによりガラス管１１ａ、ヒータ線１１ｂ温度を所望の温度まで下げることができる。すなわち、加熱されたガラス管１１ａの熱は放熱フィン２２に伝達され放熱フィン２２を介して除霜を促進する。これにより、ガラス管１１ａ、ヒータ線１１ｂの温度は大巾に低減されるものである。更にガラス管１１ａに割れる事故があった場合でも、ガラス管１１ａは放熱フィン２２により崩れを防止されるので、ヒータ線１１ｂの垂れ下がりはないものとできる。

図７、図８をもって、実施例１、２とは異なる実施例を説明する。

図に於いて、本実施例の放熱部材２３は、放熱部材（放熱フィン）付門形形状の屋根としている。この屋根２３の水平片、すなわち天井面２３ａは冷却器からの除霜水の滴下を受けるものである。屋根２３は補助部材たる両側の垂直片２３ｂを有している。この両側の垂直片２３ｂは除霜ヒータ１１（図２）の熱を放熱する放熱フィン２４を形成するものである。

すなわち、両側の補助部材たる垂直片２３ｂに予め除霜ヒータ１１を挿通することが出来る穴２５を明けておき、これを図７、８に示す如く、互い違いに内側に折り曲げ、該穴２５を一致させ、ここに除霜ヒータ１１を挿通するものである。

このようにすることにより屋根２３と放熱フィン２４は一体になるので、屋根２３を放熱フィン２４として活用出来ることは勿論放熱フィン２４を折り曲げ形成した後に出来る窓２６は加熱された空気の出口にもなるので、門形形状の屋根２３内に加熱空気が溜ることなく、冷却器側に送り込めるものである。

このとき、穴２５の穴径は除霜ヒータ１１が直径１０.５ｍｍであった場合には、１１.０〜１１.５ｍｍ位に形成し、除霜ヒータ１１のガラス管１１ａが該穴２５にスムーズに入るよう構成しておくものである。

なお、本実施例では門形形状の屋根２３の補助部材たる垂直片２３ｂの両方に切込みスリットを入れ、そのスリットより内側に折り曲げ、放熱フィンを形成したが、門形でなく放熱面積との関係で、これは選択できるもので、本実施例は屋根２３を放熱フィン２４の一部として活用する案を提案するものである。

上記の如く構成することにより、ガラス管１１ａの放熱面積は放熱フィン２４分拡大する。このことによりガラス管１１ａ温度は大巾に低減される。換云すると、ヒータ線１１ｂ温度も低下する結果となり、ゴム栓１７（図３）が熱の為、損傷することがないものである。

さらに、ガラス管１１ａが割れるようなことがあっても、ガラス管１１ａは放熱フィン２４により支えられるので、ガラス管が崩れ、内部のヒータ線１１ｂが樋２０（図２）側に垂れ下がると云うことがない。

次に図９、図１０をもつて、炭化水素系のイソブタンを冷媒として使った冷蔵庫に除霜ヒータを使った例で説明する。

図１０は冷凍サイクルを示したものであり、圧縮機２６、凝縮器２７、キャピラリチューブ２８、冷却器２９が直列にしかも環状に接続され、冷凍サイクルを構成している。従来、この冷凍サイクル内に封入される冷媒には物性が安定し、扱いやすい点からフロン系冷媒が使用されてきた。このフロン系冷媒はオゾン層破壊や地球温暖化への影響が極めて少ない炭化水素系冷媒例えばプロパン（Ｒ−２９０ａ）やイソブタン（Ｒ６００ａ）への展開が図られてきている。以下この炭化水素系冷媒をＨＣ冷媒と称する。

而して本実施例の冷凍サイクルにはこのＨＣ冷媒が封入されている。このＨＣ冷媒は冷却器２９の溶接部等に破損があった場合、除霜運転時に冷蔵庫内に漏洩する。

このＨＣ冷媒が冷蔵庫内に充満すると、除霜ヒータ発熱時ＨＣ冷媒に引火する危険性をもっている。

すなわち、除霜運転時には除霜ヒータより冷却器が加熱されるため、冷却器２９内のイソブタンは大気圧よりも高い圧力（約３Ｋｇ／ｃｍ²）となり、冷蔵庫内に漏洩する。尚冷却運転時には冷却器内のイソブタンは大気圧に対し、負圧になっておりイソブタンが冷蔵庫内に漏洩することはない。さらに通常圧縮機が停止しても冷却器のイソブタンは大気圧とほぼ同様であることより、冷蔵庫内にほとんど漏洩することはないものである。

図１０に示すように、冷却器２９の近傍には冷気循環ファン３０及び除霜ヒータ３１が配設されている。通常、冷却器２９及び除霜ヒータ３１は冷却器室に備えられ、冷却器の上方に配置された冷気循環ファン３０が運転することによって冷却器２９で冷却された冷気が冷蔵室、冷凍室内へと送られ、室内の食品を冷却する。また、同じく冷気循環ファン３０によって、冷蔵室あるいは冷凍室からの戻り冷気を冷却器の下方から冷却器室へと送り、この戻り冷気は再び冷却器２９で冷却されて、この冷気を冷凍室、或いは冷蔵室に送る。このように冷気循環ファン３０は強制的に冷気を循環する。

また、除霜ヒータ３１は冷却器２９に霜が堆積した時、その霜を融解するためのもので、具体的構成は図９の通りである。除霜ヒータ３１は、ガラス管３１ａによってヒータ線３１ｂを覆い、このヒータ線３１ｂはコイル部ａと直線部ｂとから成り、コイル部ａはガラス管３１ａの内径が８.５ｍｍの時には外径７.５ｍｍのコイル状に巻かれて構成される。この場合、コイル部の外周とガラス管３１ａの内周との間の距離は０．５ｍｍ程度であり、すなわち、ガラス管３１ａ内にはガラス管内表面と近接してヒータ線３１ｂが設けられているものである。また、コイル部ａの巻ピッチは２.０ｍｍ以下で巻かれている。このように巻ピッチを２.０ｍｍ以下とすると隣り合うヒータ線同士の影響を受け、ヒータ線３１ｂのコイル部ａ自身の発熱量以上に温度上昇する可能性を持っている。さらには、コイル部ａとガラス管３１ａの内周との距離が１ｍｍ以下と近接しているため、この発熱量以上に温度上昇した熱がガラス管３１ａへと伝達しやすくなっている。

上述のような構成を備える除霜ヒータ３１は、コイル部ａに対向するガラス管３１ａ温度はヒータ線３１ｂ温度近くまで上昇する。本実施例では、コイル部ａは外径７．５ｍｍに巻かれており、ガラス管３１ａの内径を８．５ｍｍとしているため、ガラス管３１ａのうち、コイル部ａに対向する部分の温度がヒータ線３１ｂ温度と近くなるため、この熱で両端のゴム栓３２はその熱で損傷してしまうこととなる。

ヒータ線３１ｂの直線部ｂは、両端のゴム栓３２の損傷を防止すべくヒータ線３１ｂを直線状にした部分を指している。この部分の発熱量は当然少ないため、この直線部ｂに対向するガラス管３１ａの部分の温度は、コイル部ａに相当するガラス管３１ａ温度迄には到達しない。しかし、この直線部ｂの寸法が短い時にはコイル部ａの熱影響を受けガラス管内の空気温度、ガラス管３１ａも当然加熱される。このため、通常はＬ２寸法を１５ｍｍ以上確保しておく必要がある。

ゴム栓３２はガラス管３１ａの両端を封止するもので耐熱性（例えば１４５℃）のシリコンゴム等で作られている。ヒータ線の位置決め部材３３はガラス管３１ａの端部を構成し、ガラス管３１ａ端部に設けられている。この位置決め部材３３によって、ヒータ線３１ｂのコイル部ａの位置決めを行なう。すなわち、コイル部ａがガラス管３１ａの長手方向中央部に配置されるように位置決め部材３３が備えられている。

直線部ｂとリード線３５とを接続する接続金具３４の位置は、先の位置決め部材３３によって位置決めされる。このことにより、コイル部ａの位置決めとともにゴム栓３２と直線部ｂのＬ２寸法は所定寸法に設定出来るものである。

かかる構成を有する除霜ヒータ３１を備えた冷蔵庫において、冷却器２９に霜が堆積し、霜取りを必要とした時には除霜ヒータ３１への通電が開始される。この除霜ヒータへの通電が開始された時若し冷却器２９に破損部があった場合には、その破損部よりＨＣ冷媒が漏洩してしまうこととなる。このＨＣ冷媒、例えばイソブタンの発火温度は４９４℃であるため、この発火温度よりもヒータ線３１ｂの温度を低くする必要がある。本実施例では、さらに安全を考慮し４００℃以下、すなわち３９４℃に設定している。

すなわち、本実施例は先の除霜ヒータ３１（ガラス管３１ａ、ヒータ線３１ｂ）に放熱フィン３６を設け３９４℃以下にするものである。この放熱フィン３６は実施例１、２、３等で示す形状及び形態で任意に選べば良い。必要なのは除霜ヒータ３１の温度を下げることが出来る放熱部材（放熱フィン）、例えば、ガラス管３１ａよりも熱伝導率の高い部材を放熱部材である。したがって、コイル部ａに対向するガラス管３１ａには、ガラス管３１ａよりも熱伝導率のよいコイル状の放熱フィンが配設されているため、ガラス管３１ａと近接して設けられたヒータ線３１ｂのコイル部ａの熱が効率良く外部へと放熱される。このため、たとえ、コイル部ａの巻ピッチが２.０ｍｍ以下であっても、ＨＣ冷媒の発火点温度に達することはない。また、コイル部ａの発熱量のうち、ガラス管３１ａを伝達して両端部のゴム栓３２へと伝わる熱量は、放熱フィンから放熱される熱量を差し引いたものとなるため、ゴム栓３２の破損を防ぐことが出来る。

なお、本実施例においては、可燃性冷媒に対して防爆性を考慮し使用される二重ガラス管ヒータでなく、一重のガラス管としている。上述のような一重ガラス管においては、放熱フィン３６によりガラス管３１ａ温度を低下させることができ、この作用によってガラス管３１ａ内の空気温度をも下げることが出来るので、ガラス管内設けられるヒータ線３１ｂの温度の上昇を抑えヒータ線３１ｂの温度までも３９４℃以下にすることが出来るものである。

すなわち、二重ガラス管を用いた場合には、内側のガラス管と外側のガラス管との間の空気が断熱材の役目を果してしまい、たとえ放熱フィンを付けても直ちにヒータ線温度を３９４℃以下にすることはできず、他に巻き線のピッチを変える等の方法が必要となってしまう。本実施例は、このように内外ガラス管間の断熱空気層を生じ熱効率に問題の残る二重ガラス管とは異なる構成であり、ヒータ線３１ｂの熱がガラス管を経て放熱フィンに奪われるため、ガラス管及びヒータ線の温度を３９４℃以下とすることができるものである。また、このようにヒータ線３１ｂの巻きピッチを２．０ｍｍ以下とすることができ、効率的にヒータ線３１ｂの熱が放熱フィン３６によって周囲に伝わるため、冷却器２９の除霜を小さい消費電力で行うことが可能となる。

本発明の各実施例は、以上説明した如き構成を有するものであるから次の如き効果を有するものである。

すなわち、ガラス管内にコイル状に巻かれたヒータ線を内蔵し、両端をゴム栓で密封した除霜用ヒータを冷却器下部に設置した冷蔵庫に於いて、内周が上記ガラス管外周に接するか若しくは近接するよう取付けられた放熱部材（放熱フィン）をゴム栓間に設けたものであるから、ヒータ線から出た熱線が再び除霜ヒータに戻ることなく、ガラス管割れ時のガラス管崩れをなくし、ヒータ線の垂れ下りを防止できるものである。

これと同時に本発明においては、ガラス管温度は勿論、ヒータ線の温度を下げることが出来るものである。このことによって、ゴム栓の損傷等をなくすことが出来る冷蔵庫が得られるものである。

また、放熱部材を帯状薄板或いは棒状放熱部材とし、ガラス管と同じ径の雇いに連続的に巻き付け、これを所定寸法にカットし放熱部材（放熱フィン）としたものであるから、生産性が良いことは勿論ガラス管への取付けも雇で作った穴にガラス管を挿通すれば良いので容易に行なうことが出来ることは勿論、原価的には非常に有利なものとなる。

また、放熱部材を除霜ヒータ上部に設置される屋根に連接する補助部材を放熱フィンとしたものであるから、屋根までも放熱フィンとして活用出来るので、ガラス管に取り付ける放熱フィンを減らすことが出来るものである。

また、ガラス管に取付ける放熱部材の外形を除霜ヒータ上部に設置される屋根寸法（Ｌ１）より大きくしたものであるから、従来と違って冷却器の奥行寸法全域を加熱することが出来、除霜時間を短縮することが出来るものである。

また、ガラス管内にコイル状に巻かれたヒータ線を内蔵し、両端をゴム栓で密封した除霜ヒータを冷却器下部に設置し冷媒として炭化水素系のイソブタンを用いた冷蔵庫に於いて除霜ヒータを構成するガラス管の表面温度及びヒータ線温度とを放熱部材（放熱フィン）を用いて設定温度以下に押えるようにしたものであるから、冷却器の破損部等よりＨＣ冷媒が漏れるようなことがあってもそのＨＣ冷媒の発火源となることがないものである。

さらに、除霜ヒータの発熱時の温度を炭化水素系のイソブタンの発火点温度４９４℃マイナス１００℃である３９４℃とすべく放熱部材（放熱フィン）をガラス管に巻き付けた除霜ヒータとしたものであるから冷蔵庫使用状態に於いては放熱部材（放熱フィン）が除霜ヒータを構成するガラス管、及びヒータ線温度ともに、安全率を見た３９４℃以下とする事ができるので、除霜ヒータがＨＣ冷媒の引火源となることがないものである。

本発明を備えた冷蔵庫の縦断面図である。図１の要部拡大図である。図２の除霜ヒータ横断面説明図である。図３中の放熱フィン説明図である。図３とは異なる実施形態を説明する除霜ヒータ横断面説明図である。図５中の放熱フィン説明図である。図５とは異なる実施形態を説明する放熱フィンの傾斜図である。図７のＰ矢視図である。本発明を備えた除霜ヒータの横断面説明図である。本発明を備えた冷凍サイクルの説明図である。従来冷蔵庫の縦断面図である。図１１の横断面説明図である。図１１の縦断面説明図である。

符号の説明

６…中仕切壁、７…通路、８…通路、９…冷却器室、１０…冷却器、１１…除霜ヒータ、１１ａ…ガラス管、１１ｂ…ヒータ線、１１ｃ…直線部、１２…冷気循環ファン、１３…区画仕切、１５…屋根、１６…放熱フィン、１８…位置決め部材、１９…リード線、２０…樋、２１…接続金具。

Claims

ガラス管内にコイル状に巻かれたヒータ線を有する除霜ヒータを冷却器の下方に備えた冷蔵庫において、前記ガラス管の外周に放熱部材を備え、前記放熱部材は帯状薄板をコイル状に巻きつけ、その内周がガラス管の外周に接するか若しくは近接するようにガラス管に取付けられたことを特徴とする冷蔵庫。
前記ヒータ線はコイル状に巻かれたコイル部とこのコイル部の両側に配置される直線部とを有し、前記ガラス管の両側には前記ガラス管を封止する封止部材を有し、
前記放熱部材は、前記コイル部と対向するガラス管の外周に備えられる請求項１に記載の冷蔵庫。
可燃性冷媒を封入した冷凍サイクルに接続された冷却器を断熱箱体内に備え、前記冷却器の下方に除霜ヒータが配設される冷蔵庫において、
前記除霜ヒータは、ガラス管内にコイル状に巻かれたコイル部とこのコイル部の両側に位置する直線部とを備えたヒータ線と、前記ガラス管の両端を封止し前記ヒータ線又は前記ヒータ線と接続されるリード線を通すために前記ガラス管の内外を連通する穴部を有する封止部材と、前記コイル部に対向するガラス管の外周に放熱部材を備え、前記放熱部材は帯状薄板をコイル状に巻きつけ、前記ガラス管を前記放熱部材に挿通したことを特徴とする冷蔵庫。
前記冷却器と前記ガラス管との間に屋根部材を備え、前記放熱部材は前記ガラス管に巻き付けられる薄板状の放熱フィンであり、前記放熱フィン幅は前記屋根部材の幅よりも大きく、前記冷却器の奥行幅よりも小さく、前記放熱フィンの前記屋根部材の下方投影面の外側部分は鉛直方向に延伸した形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷蔵庫。
前記冷却器と前記ガラス管との間に屋根部材を備え、前記放熱部材を前記屋根部材に連接する補助部材を放熱フィンとした除霜ヒータを備えた請求項１乃至３のいずれかに記載の冷蔵庫。
前記コイル部の巻きピッチを２．０ｍｍ以下とし前記コイル部の巻きピッチよりも前記放熱部材のピッチを大きくし、前記コイル部と前記ガラス管との距離を１ｍｍ以下とすることにより、前記ヒータ線の発熱温度を４００℃以下とし、可燃性冷媒の発火点温度以下に抑えたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の冷蔵庫。