JP4945600B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は冷凍サイクルの冷却器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辺が設けられており、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るため、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号公報 特開２０００−２８３６３５号公報

以下、従来技術における課題について説明する。図１５は従来の冷蔵庫を示す図である。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が設けられている。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。

図１６において、除霜ヒータ６１と冷却器６０との間にはアルミニウム製の屋根６５が設けられ、冷却器６０に付着した霜を除霜ヒータの熱で融解した時、除霜水が直接除霜ヒータにかかるのを防止する。

通常、除霜ヒータのガラス管６１ａは、除霜時に表面温度が５００℃近辺の温度となる。この為、除霜中に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の下部にはアルミニウム製の保護板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、除霜水を庫外に排水する樹脂製の樋６７を保護するものである。図１６はガラス管６１ａが衝撃等で割れた状態を示しており、保護板６６は、ヒータ線６１ｂが垂れ下がり樋６７に触れるのを防止する。このアルミニウム製の保護板６６は絶縁保持されているものであるから、もし、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。

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に吹き出す構造となっている。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部に戻るようになっている。

冷凍室扉５４及び冷蔵室扉５５の開閉が行われることにより冷蔵庫内に湿気を含んだ外気が流入するため、冷蔵庫内の空気は水分を含んだ空気となる。また、冷凍室５２及び冷蔵室５３の食品に含まれる水分が蒸発することで、やはり冷蔵庫内の空気は水分を含んだ空気となる。このように水分を含んだ空気が冷却器６０と熱交換するため、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。また、除霜ヒー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。

一般的に、除霜ヒータ６１のヒータ線６１ｂ表面温度及びガラス管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で反射し、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とにも起因する。

このようにガラス管６１ａやヒータ線６１ｂが過熱すると、除霜ヒータ６１の両端を封止するゴム栓が熱で損傷する可能性があった。このゴム栓の損傷という問題を解決するため、ヒータ線６１ｂ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、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１７に示す形状の除霜ヒータ６１の管径は、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に行き渡らず除霜時間を遅らせてしまうと云う課題があった。

尚、図１６中、６８はヒータ線６１ｂに給電するリード線であり、６９はこのリード線６８とヒータ線６１ｂの接続金具である。また、７０はガラス管６１ａ両端部を封止するゴム栓を示し、７１は上記ゴム栓７０中に設けたリード線６８を通す為の穴を示している。

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うと、絶縁材を介してキャップに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。この場合、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、可燃性冷媒を用いた場合に、冷媒漏れを起こしたときに備えて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除霜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。

また、除霜ヒータ自体は冷却器の下部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。除霜運転時にヒータ線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。

本発明の目的は、除霜ヒータのガラス管端部を封止するゴム線が熱によって損傷を受けることを抑制した冷蔵庫を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、冷媒として炭化水素系の冷媒を用いる冷蔵庫において、万一、冷蔵庫内に冷媒漏れが起きても、除霜性能の低下を抑制しつつ除霜ヒータによる引火を防止した冷蔵庫を提供することにある。

上記目的は、冷却器の下方に設けられ且つガラス管内に設置されたコイル状に巻かれたヒータ線及び該ガラス管の両端を封止する封止部材とを有する除霜ヒータを備えた冷蔵庫において、前記封止部材間に設けられ内周が前記ガラス管外周に接するか若しくは近接するよう設けられた帯状薄板をコイル状に巻き付けた放熱部材と、前記ガラス管の上部に設けられ前記封止部材に取付けられた上部カバーと、を備え、前記ガラス管を前記コイル状に巻き付けた放熱部材に挿通したことによって達成される。

また、上記他の目的は、内部に炭化水素系の冷媒が通流する冷却器の下方に設けられ且つガラス管内に設置されたコイル状に巻かれたヒータ線及び該ガラス管の両端を封止する封止部材とを有する除霜ヒータを備えた冷蔵庫において、前記封止部材間に設けられ内周が前記ガラス管外周に接するか若しくは近接するよう設けられた放熱部材を備え、前記放熱部材は帯状薄板をコイル状に巻き付けた放熱フィンであり、前記ガラス管を前記コイル状に巻き付けた放熱フィンに挿通して取り付けて、前記ヒータ線は前記冷媒の発火温度近傍に温度上昇する能力を有し、除霜運転時における前記ヒータ線の温度を前記冷媒の発火温度よりも低い温度になるように前記放熱部材を選定したことによって達成される。

また、上記目的は、前記コイル状に巻かれたヒータ線と前記ガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下としたことによって達成される。

また、前記上部カバーの両端を折り曲げて形成した二又に分かれた取付脚と、この取付脚により前記封止部材を挾持し、この取付脚の一方に設けた締結片を他側の取付脚に締結するようにしたことによって達成される。

また、前記上部カバー及び前記放熱部材をアルマイト処理したことによって達成される。

本発明によれば、除霜ヒータのガラス管端部を封止するゴム線が熱によって損傷を受けることを抑制した冷蔵庫を提供することができる。

また、本発明によれば、冷媒として炭化水素系の冷媒を用いる冷蔵庫において、万一、冷蔵庫内に冷媒漏れが起きても、除霜性能の低下を抑制しつつ除霜ヒータによる引火を防止した冷蔵庫を提供することができる。

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中の放熱フィン斜視図である。 図３とは異なる実施形態を説明する除霜ヒータの要部拡大斜視図である。 本発明を備えた除霜ヒータの放熱フィンとヒータ線との巻き方向を説明する図である。 図５中の除霜ヒータを矢印方向から見た図で樋との関係を示す図である。 図２のＡＡ断面相当図である。 図５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９の放熱フィン斜視図である。 図９とは異なる放熱フィン斜視図である。 図１１のＱ矢視図である。 除霜ヒータの巻線ピッチ等を説明する図である。 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１５の除霜ヒータ部の横断面説明図である。 図１５の要部拡大説明図である。

以下、本発明の実施例を図１から図１４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中の放熱フィン斜視図であり、図５は図３とは異なる実施例を説明する除霜ヒータの要部拡大斜視図であり、図６は本発明を備えた除霜ヒータの放熱フィンとヒータ線との巻き方向を説明する図であり、図７は図５中の除霜ヒータを矢印Ｐ方向から見た図で樋との関係を示す図であり、図８は図２のＡＡ断面相当図であり、図９は図５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１０は図９の放熱フィン斜視図であり、図１１は図９とは異なる放熱フィン斜視図であり、図１２は図１１のＱ矢視図である。図１３は除霜ヒータの巻線ピッチ等の説明図であり、図１４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に於いて、冷蔵庫本体１は内部に冷凍室２と冷蔵室３等を有している。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１０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１２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との間にはアルミニウム製の上部カバー（屋根）１５が設けられる。この上部カバー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ために設けられている。通常、除霜ヒータ１１のガラス管１１ａ（図３参照）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こ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。これを防ぐのが上部カバー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、フィン形状のアルミニウム製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。この帯状薄板は細長く薄い長方形の板材であり、これのコイル状に成形されたときに内径側となる長辺側に予めディンプル状の凹凸をつけて絞っておく。そしてこの絞った側の長辺が、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棒状の成形用当て材（雇）に当接するように当てて、連続的にコイル状に巻き付け、所定寸法にカットして形成される。そしてこのできあがったスパイラルフィンを、ガラス管１１ａに通すことで形成される。なお、この実施例においては、スパイラル状に成形された際の内径となる長辺と外径となる長辺に曲率の違いが現れ、何等意識せずに巻回すると外径側長辺に亀裂が入る場合や、思わぬ個所が折れ曲がってしまうという問題がある。本実施例では、内側を絞ることで曲率の違いに対応しているが、外周側にスリットを入れることでも上記の問題は解決できる。しかし、本実施例の場合内側を絞る構造を採用することで、ガラス管に近い部分の放熱量の拡大も図っている。

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成形用当て材の直径を１１．１ｍｍとした。この結果、コイル状に巻いた放熱フィン１６の中心穴１６ａを略１１．１ｍｍに成形出来、１０．５ｍｍのガラス管１１ａに容易に挿通することができる。

このスパイラル状の放熱フィン１６は従来の保護板の代わりも果たす。すなわち、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が崩れてもそのガラス管１１ａの崩れをある程度防ぐので、ヒータ線１１ｂをガラス管内に保持し、ガラス管１１ａが破損してもヒータ線１１ｂの垂れ下がり抑制することができる。尚、本実施例においては先に説明した上部カバー１５の剛性が後述する如く、この働きを補助してくれるものである。

次に図３に基づいて、除霜ヒータ１１について説明する。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１１ａの両端部をゴム栓１７で覆うことにより除霜ヒータ１１が構成されている。なお、１８は位置決め部材である。

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１１ａ内に、線径０．５ｍｍのニクロム線を外径７．５ｍｍのコイル状に巻いたヒータ線１１ｂが挿入されている。また、図に示す如く仕切板１８は、外径がガラス管１１ａの内径より大きく形成され、略中央部が一部を残してガラス管１１ａの内方に向かって切り起こされている。この切り起こし部には接続金具２１が配置され（切り起こし部そのものを接続金具２１としてもよいし、切り起こし部に接続金具２１を固定しても良い）、ここでリード線１９と直線部１１ｃが接続される。ガラス管１１ａの長さとヒータ線１１ｂの長さが決まれば、仕切板１８はガラス管１１ａ内には入り込まないので、ヒータ線１１ｂの位置が決まる。更にゴム栓１７によってガラス管１１ａの両端が封止されている。

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ためのものである。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ガラス管１１ａ内にあること等よりヒータ線表面温度で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。この熱がガラス管内の空気を介し、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。しかし、直線部１１ｃはもともとの発熱量が少ないため、５００℃まで至らない。この理由から、本実施例ではヒータ線１１ｂのコイル部の両側には直線部１１ｃを備えるようにしている。この構成によって、直線部１１ｃに対応したガラス管内空気温度、ガラス管表面温度をコイル部よりも低温化し、高温のヒータ線１１ｂ及びガラス管１１ａの熱がゴム栓１７に伝導することを抑えている。

この直線部１１ｃの距離は、長い程ゴム栓１７への熱伝導を防ぐ効果を奏するのではあるが、距離を長くしすぎると除霜ヒータの能力が低下してしまう。このため、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の損傷を確実に抑えられるが、限られたガラス管１１ａの長手方向長さ寸法の中でこの直線部１１ｃを長くしすぎると、直線部上部の冷却器１０に着いた霜の融解が遅れ、除霜時間が長くなってしまう。従って通常は１５ｍｍ〜２０ｍｍに設定されている。

放熱フィン１６は、５００℃前後のヒータ線温度を例えば３５０℃近辺まで低下させる働きを有している。すなわち、この放熱フィン１６はガラス管１１ａと熱交換してガラス管１１ａ表面温度を３００℃近辺まで低下させる働きを有し、放熱面積、熱伝導効率等はこの働きを達成するに見合った値としている。さらに、ヒータ線１１ｂの温度は、ガラス管１１ａが放熱フィン１６によって冷却されていることにより、ヒータ線１１ｂの冷却が促進される結果、３５０℃近辺迄低下する。

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略全域に熱を放射する。換言すると、上記放熱フィン１６の外径寸法は、上部カバー１５の奥行寸法Ｌ１と同等若しくは大きくしてある。また、冷却器１０の奥行寸法Ｄ２に対しては、冷却運転時の通風抵抗との関係で半分以下とする。したがって、この放熱フィン１６の上部カバー１５の下方投影面より外側に位置する部分は、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、ほぼ上下方向に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なくそのまま樋２０側に滴下させることができる。

このような放熱フィン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好適に融解することは勿論、冷却器１０の除霜を短縮することができる。すなわち、放熱フィン１６は、熱線を樋２０、通路７、８に導くように方向付けをしていると云える。

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増加する。これを検知した冷蔵庫は、除霜ヒータ１１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。

このような放熱フィン１６を巻回した本実施例における除霜ヒータ１１は、細いガラス管１１ａに対して、上部カバーＬ１と同等若しくはそれより大きな放熱フィンを周囲に取り付けてあるので、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を図ることができる。

尚、上記放熱フィン１６の外径Ｄ３は２９ｍｍである。これは冷却器の奥行寸法Ｄ２を６０ｍｍとした時の数値で、上記放熱フィン１６は目安として冷却器の奥行寸法Ｄ２の１／２以下とするのが良い。これは除霜ヒータ１１が風の流れの抵抗になるのを阻止するためである。

これと共に、ガラス管１１ａが割れた場合でも、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こと、及びゴム栓同士を上部カバーで固着（後述）させたものであるから、ガラス管割れ時も、ゴム栓が上部カバーに支持されガラス管１１ａが斜くことがないので、垂れ下ったヒータ線が周囲部品に損傷を与えることがない。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。

更には、コイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下としている。このため、０．５ｍｍより大きくした場合と比較してヒータ線の単位長さ当りの発熱量を下げることができる。また、ガラス管が割れた時のコイル状ヒータ線の崩れをガラス管内壁で防止することができる。

次に図５、図６を用いて実施例１と異なる実施例を説明する。先ず図５に於いて、１７はゴム栓であり、１６は放熱フィンであり、１１ａはガラス管である。放熱フィン１６は幅方向の一端縁がガラス管１１ａに当接（放熱フィン１６の面がガラス管１１ａに直交）するように巻き付けられているため、前述したように、当然内径側と外径側における曲率の違いを吸収する必要がある。このため放熱フィン１６の内側（ガラス管側）近くには絞り部１６ｃが設けられ反ガラス管側は平面に作られている。このようにして放熱フィン１６は図に示す如くゴム栓１７間のガラス管１１ａに巻き付けられている。換言すると、この放熱フィン１６はガラス管１１ａの両端に設けられたゴム栓間のガラス管１１ａの長さ一杯に設けられている。

１６ｂは放熱フィンの巻き始めと終りに設けられた折り曲げ部である。この折り曲げ部１６ｂは放熱フィンに巻き始めと終りにできる端部が上記ゴム栓１７を損傷することを防止するためのものである。実施例１とは、この点が相違する。

勿論、この折り曲げ部１６ｂのＬ２寸法は巻ピッチＰ１寸法より小さく作られているので、巻ピッチＰ１寸法がこの折り曲げ部１６ｂのために変わることはない。尚、この巻ピッチＰ１は５ｍｍ〜１５ｍｍである。

次に図６に於いて、１１ａはガラス管、１１ｂはヒータ線、１６は放熱フィンを示す。先にも記述した如く、この放熱フィン１６の巻ピッチＰ１は５〜１５ｍｍである。

そして、この放熱フィン１６の巻ピッチＰ１及び外径寸法は、ガラス管１１ａ表面温度を３００℃近辺とするのに必要な放熱面積が確保できるピッチであり、外形寸法も２５〜４０ｍｍ（ここでは２９ｍｍ）を有している。

尚、ヒータ線１１ｂは発熱すると５００℃近辺となる。このヒータ線１１ｂの温度を３５０℃迄低下させるには、ガラス管１１ａの温度を３００℃まで低下させる必要がある。これを放熱フィン１６によって実現している。

図中符号Ｐ２はヒータ線１１ｂの巻ピッチを示す。このヒータ線１１ｂの巻ピッチＰ２を変えることによってもヒータ線１１ｂの温度を可変することができる。しかし、本実施例の場合、ヒータ線１１ｂ温度が５００℃以下になるようヒータの抵抗値が設定されている。

また、放熱フィン１６のガラス管１１ａへの巻き方向はコイル状に巻いたヒータ線１１ｂの巻き方向と逆にしている。すなわち、両者が交差するように巻回している。これはガラス管１１ａを介し放熱フィン１６とガラス管１１ａとが重なるのを防止するためである。放熱フィン１６とヒータ線１１ｂとが重なると、放熱フィン１６の内径側端縁によってガラス管１１ａの表面が蓋されたような形になり、ガラス管１１ａより放熱フィン１６側に放熱されるべき熱が放熱フィン１６の端縁で反射しヒータ線１１ｂ側に戻されヒータ線１１ｂの温度を上げてしまう結果となるからである。

尚、図６は、ガラス管１１ａ内のヒータ線１１ｂと、ガラス管１１ａ外の放熱フィン１６との関係がより理解できるように模式的に描写した図であり、理解の妨げとなりうる線は省略している。

また、図６はヒータ線１１ｂと放熱フィン１６とが交差していることを強調するために描いたものであり、実際はヒータ線１１ｂのピッチＰ２が小さい。

次に、図７、図８を用いてガラス管ヒータ１１の取付け方について説明する。図に於いて、１０は冷却器、１１は除霜ヒータ、１１ａはガラス管、１１ｂはヒータ線、１５は上部カバー、１５ａは上部カバー１５の取付脚、１５ｂは取付脚１５ａ同士を締結する締結片、１６は放熱フィン、１７はゴム栓、２０は樋、２０ａは樋の排水口、２０ｂは樋加熱用金属板（アルミニウム板）、１９はヒータ線１１ｂに給電するリード線、２０ｃは除霜用ヒータを樋２０に支える取付脚である。

上部カバー１５は、薄いアルミニウムの板で作られており、放熱フィン１６と同様ガラス管１１ａの放熱作用を行なわせるため、放熱フィン１６に当接させている。勿論この上部カバー１５は冷却器１０より滴下する除霜水が直接ガラス管に当ることを防止する機能を有している。また、上部カバー１５は、上部カバー１５の両端を折り曲げて形成した取付脚１５ａを有しており、ゴム栓１７に取付けられている。

この取付脚１５ａは、図７及び図８に示す如く、折り曲げられた部分に略Ｕ字状に切り欠くことで二又に分かれた２枚の取付脚となし、ゴム栓１７側に設けられた取付溝１７ａ内に上方から差し込むことでゴム栓１７を挾持する。そして、この取付脚１５ａはゴム栓１７を挾持した後、ゴム栓１７の下部より下方に突き出した取付脚１５ａ同士を絡めて締結している。すなわち、一方の取付脚１５ａに設けられた締結片１５ｂを他側の取付脚に巻き付けるようにして締結している。これにより、上部カバー１５はゴム栓１７に対し、強固に、且つ回り止めされた状態で取付けられる。

尚、上記除霜ヒータ１１のゴム栓１７は樋２０（合成樹脂製）に立設された取付脚２０ｃに図８に示す如く取付けられている。樋２０以外、例えば熱交換器１０、に設けられた取付脚２０ｃによって取付けられても機能的には何等問題がない。ゴム栓１７に設けられる取付溝１７ａは、例えゴム栓１７が丸形であっても、例えば角形に形成され、取付脚１５ａとの間の回り止めが可能な構造となっている。

また、図８に示すストッパー３８は上部カバー１５に設けられている。放熱フィン１６は自身のもつ伸縮性によりガラス管１１ａの一方に片寄る場合がある。放熱フィン１６が片寄ると、フィンが密集していないガラス管１１ａ部分の放熱性能が低下し、温度上昇を招くといった問題がある。放熱フィン１６が片寄る原因としては、冷蔵庫の搬送が挙げられる。例えば、集合住宅の階段を冷蔵庫を傾けて運搬する場合に片寄りが発生し、その後、この片寄りが解消しないままキッチンに据え付けられる状態が想定される。本実施例においては、ストッパー３８をゴム栓１７近くの上部カバー１５に設けたので、冷蔵庫を傾けられても放熱フィン１６が片寄ることを防止する。また、ストッパー３８を上部カバー１５とは別に、別部品として上部カバー１５に取付けても良い。さらに、複数個のストッパー３８を設けることで効果的に片寄りを防止することができる。要は、ガラス管１１ａに対し、放熱フィン１６が動かなければ良く、如何なる形状でも構わない。

次に図９、図１０を用いて実施例１とは異なる実施例を説明する。図に於いて、１１は除霜ヒータ。この除霜ヒータ１１はガラス管１１ａ、ヒータ線１１ｂ、コイルエンド部１１ｃ、ゴム栓１７等より構成されている。

２１は接続金具でコイルエンド部１１ｃとリード線１９を接続する。そしてこの接続金具２１はガラス管１１ａ内に位置している。上記除霜ヒータ１１は実施例１と同じものである。

実施例１と大きく異なる点は、ガラス管１１ａの外周に巻き付けられた放熱部材（放熱フィン）２２である。この放熱フィン２２は棒状（針金状）部材をコイル状に巻いて形成されている。この放熱フィン２２は、実施例１に示した放熱フィン１６に比較して放熱面積を取ることができないので巻ピッチが狭くなっている。この巻きピッチは、先にも記述したように、５〜１５ｍｍ内である。

また、この放熱部材２２は、放熱源を実施例１ほど大きくすることはできないが、発熱量を例えば１６０Ｗから１４０Ｗに低下させたヒータ線１１ｂと組み合わせることによって、ガラス管１１ａ、ヒータ線１１ｂ温度を所望の温度まで低下させることが可能である。すなわち、ヒータ線１１ｂの温度は先の実施例で説明したヒータ線１１ｂの温度略５００℃より低いヒータとする分、放熱フィン２２の放熱量を下げることができる。これにより、ガラス管１１ａ、ヒータ線１１ｂの温度を大巾に低減することができる。更に、万一、ガラス管１１ａが割れた場合でも、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の垂れ下がりを抑えることができる。

図１１、図１２を用いて実施例１、３、４と異なる実施例を説明する。図に於いて、２３は放熱部材（放熱フィン）付門形形状の上部カバーである。この上部カバー２３の水平片、所謂天井面２３ａは、冷却器からの除霜水の滴下から除霜ヒータ１１（図２）を保護する部材である。この上部カバー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を形成している。

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を挿通することができる穴２５を開けておき、これを図１１に示す如く、互い違いに内側に折り曲げ、これら穴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上部カバー２３と放熱フィン２４とを一枚のアルミニウム板によって製作することができるので、上部カバー２３を放熱フィン２４として活用できることは勿論、放熱フィン２４を折り曲げ形成した後にできる窓２６は加熱された空気の出口等になるので、門形形状の上部カバー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。

この時、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、少し大きめ（１０．７〜１１．５ｍｍ位）に形成し、除霜ヒータ１１のガラス管１１ａをこれら穴２５にスムーズに挿通することができるようにしている。

尚、本実施例では門形形状の上部カバー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。しかし、上部カバー２３を放熱フィン２４の一部として利用する思想であれば、門形ではなく放熱面積との関係で種々の形状を選択しても構わない。

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。

換言すると、ヒータ線１１ｂの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という効果を奏する。

更に、万一、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）側に垂れ下がることを抑える効果がある。

次に図１３、図１４をもって、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を説明する。除霜ヒータとしては、上記実施例１乃至実施例５に示したもののいずれを利用しても有効である。

図１４は冷凍サイクルを示している。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、冷凍サイクルが構成されている。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いた。

しかし、近年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）の展開が図られている。以下この炭化水素系冷媒をＨＣ冷媒と称する。

上記冷凍サイクルには、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とが考えられる。このＨＣ冷媒が冷蔵庫内に充満すると、除霜ヒータが発熱した時、ＨＣ冷媒に引火する危険性がある。

即ち、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。

次に図１４において、３０は冷気循環ファン、３１は除霜ヒータである。冷気循環ファン３０は冷却器２９で冷却された冷気を冷凍室、或いは冷蔵室に強制的に冷気を循環する。また、除霜ヒータ３１は上記冷却器２９に霜が堆積した時、その霜を融解する為のもので、具体的構成は図１３の通りである。

図において３１は除霜ヒータであり、３１ａはガラス管を示し、３１ｂはヒータ線を示す。このヒータ線３１ｂはコイル部ａとコイルエンド部ｂ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のコイルに巻かれている。そしてこの巻ピッチは２.０ｍｍ以下で巻かれている。巻ピッチ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自身の発熱以上に温度上昇する。

上述のような構成を備える除霜ヒータ３１にあっては、コイル部ａに対向するガラス管３１ａ温度は、先の実施例で説明したようにヒータ線３１ｂの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の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の損傷を防止するためヒータ線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。この為、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。

３３は仕切板でガラス管端部に設けられ、ヒータ線３１ｂのコイル部ａの位置決めを行なう。３４はコイルエンド部ｂとリード線３５を接続する接続金具。この接続金具３４の位置も先の仕切板３３により位置決めされる。このことにより、ゴム栓３２とコイル部ａのＬ２寸法は所定寸法に設定できるものである。

かかる構成を有する除霜ヒータ３１を備えた冷蔵庫に於いて、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、その破損部よりＨＣ冷媒が漏洩する。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例えば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できる放熱部材（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。

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できるので、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℃以下にすることができる。

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。本実施例は二重ガラス管とは異なる構造としており、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。また、このように効率的にヒータ線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。

なお、以上示した実施例における冷蔵庫は、上から冷凍室、冷蔵室を備えた冷蔵庫であるが、本発明にかかる冷蔵庫はこれに限らず、冷却器の下部に除霜ヒータを配置し、その下部に樋を有する冷蔵庫であれば、例えば上から回転扉式の冷蔵室、引出し扉式の野菜室、引出し扉式の冷凍室を備えたものであっても構わない。また、当然ながら、冷気の戻り流路についても、図１に示された流路に限らず、他形式、例えば、冷却器の側方下部に戻る流路形式であっても何等差し支えない。

以上、実施例１乃至実施例５に示した実施例によれば次のような効果を有する。

即ち、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、樋側に設けた取付脚に設置した冷蔵庫において、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ことにより、ヒータ線から出た熱線が再び除霜ヒータに戻ることがない。また、コイル状に巻かれたヒータ線とガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下とし、ヒータ線からのガラス管への伝熱を良くしたので、ガラス管温度は勿論、ヒータ線の温度を下げることができるものである。このことによって、ゴム栓の損傷等をなくすことができる冷蔵庫が得られるものである。

また、上部カバーをアルミニウム等の薄板金属板で形成すると共に、この上部カバーの両端取付脚をゴム栓に取付けたものであるから、例えガラス管が割れるようなことがあっても上記上部カバー部材が芯材となり上記ガラス管が割れ部から座屈し、例えばＶ字状に変形するのを防止することができるものである。

また、上部カバーの両端を折り曲げて形成した取付脚を二又に分かれた取付脚とし、ゴム栓を挾持した後、取付脚の一方に設けた締結片を他側の取付脚に締結するようにしたので、上部カバーとゴム栓との締結は確実となり、ガラス管割れ時等にはゴム栓を介し、上部カバーがガラス管の座屈を防止できるものである。

また、放熱部材を形成する帯状薄板をコイル状にガラス管に巻き付け放熱部（放熱フィン）を構成すると共に、放熱フィンのガラス管への巻き方向をコイル状に巻いたヒータ線の巻き方向と逆にしたものであるから、ヒータ線と放熱フィンとが重なりヒータ線の放熱が阻害されることがないものである。

また、ガラス管に巻き付けられるアルミニウム等の放熱フィンとガラス管との隙間を０．１〜０．５ｍｍとし、ガラス管から放熱フィンへの伝熱を良くしたので、ガラス管への放熱フィンの組み込みが容易に行なえることは勿論、ガラス管から放熱フィンへの伝熱も良好に行なわれるものである。

また、冷却器の幅方向に除霜ヒータの長手方向を設置すると共に、アルミニウム製放熱フィンの外径を冷却器厚みの１／２以下としたので、除霜用ヒータ下部より吸い込まれ、この除霜ヒータを経由して冷却器に吸い込まれる冷気の妨げとならない。

また、アルミニウム製放熱フィンの端部が、ガラス管端部を封止するゴムキャップに当らないようゴムキャップと反対側に折り曲げたので、放熱フィンによりゴム栓を損傷することがない。

また、上部カバー及び放熱フィンを、吸熱作用を促進する塗装若しくはアルマイト処理したので、ガラス管を含めヒータ線の熱は効率よく放熱フィンを通して冷却器側に放熱されるものである。

また、帯状薄板金属板はガラス管と接する側が絞られ、他側が平面としたので、曲率の異なる金属板をガラス管に巻き付けることができることは勿論、ガラス管に近い所の放熱フィン部の面積を拡大できるものである。

また、ガラス管内にコイル状に巻かれ、ＨＣ冷媒の発火温度（近傍）まで温度上昇可能な能力（熱容量の大きい）を持つヒータ線を内蔵し、両端をゴム栓で封止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おいて、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設定温度以下に抑えるような放熱効果を持つ放熱部材（放熱フィン）に選定したので、通常の除霜運転時は、ヒータ線が発する熱量の多くを温度としてではなく熱容量として霜に供給することができ、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ＨＣ冷媒のヒータ線の温度上昇を抑えているので発火源とはならない。また、上部カバーを放熱部材の一員として利用すればさらに放熱容量を増すことができる。

また、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℃から、例えばマイナス１００℃である３９４℃とするために放熱部材（放熱フィン）の巻き方向をヒータ線の巻き方向とは逆にしたものであるから、除霜ヒータがＨＣ冷媒の引火源とならない。

１…冷蔵庫本体、２…冷凍室、３…冷蔵室、４…冷凍室扉、５…冷蔵室扉、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…コイルエンド部、１２…冷気循環ファン、１３…区画仕切、１４…冷気吹口、１５…上部カバー、１５ａ…取付脚、１５ｂ…締付片、１６…放熱部材（放熱フィン）、１６ａ…中心穴、１７…ゴム栓、１７ａ…取付溝、１８…位置決め部材、１９…リード線、２０…樋、２０ａ…排水口、２０ｂ…樋加熱用金属板、２０ｃ…取付脚、２１…接続金具、２２…放熱部材（放熱フィン）、２３…上部カバー、２３ａ…天井面、２３ｂ…垂直片、２４…放熱フィン、２５…穴、２６…圧縮機、２７…凝縮器、２８…キャピラリチューブ、２９…冷却器、３０…冷気循環ファン、３１…除霜ヒータ、３１ａ…ガラス管、３１ｂ…ヒータ線、ａ…コイル部、ｂ…コイルエンド部、３２…ゴム栓、３３…仕切板、３４…接続金具、３５…リード線、３６…放熱フィン、３８…ストッパー、５１…冷蔵庫本体、５２…冷凍室、５３…冷蔵室、５４…冷凍室扉、５５…冷蔵室扉、５６…中仕切壁、５７…通路、５８…通路、５９…冷却器室、６０…冷却器、６１…除霜ヒータ、６１ａ…ガラス管、６１ｂ…ヒータ線、６１ｃ…コイルエンド部、６２…冷気循環ファン、６３…区画仕切、６４…冷気吹口、６５…上部カバー、６６…保護板、６７…樋、６８…リード線、６９…接続金具、７０…ゴム栓、７１…リード線通し穴。

Claims (5)

1. 冷却器の下方に設けられ且つガラス管内に設置されたコイル状に巻かれたヒータ線及び該ガラス管の両端を封止する封止部材とを有する除霜ヒータを備えた冷蔵庫において、前記封止部材間に設けられ内周が前記ガラス管外周に接するか若しくは近接するよう設けられた帯状薄板をコイル状に巻き付けた放熱部材と、前記ガラス管の上部に設けられ前記封止部材に取付けられた上部カバーと、を備え、前記ガラス管を前記コイル状に巻き付けた放熱部材に挿通した冷蔵庫。
2. 内部に炭化水素系の冷媒が通流する冷却器の下方に設けられ且つガラス管内に設置されたコイル状に巻かれたヒータ線及び該ガラス管の両端を封止する封止部材とを有する除霜ヒータを備えた冷蔵庫において、前記封止部材間に設けられ内周が前記ガラス管外周に接するか若しくは近接するよう設けられた放熱部材を備え、前記放熱部材は帯状薄板をコイル状に巻き付けた放熱フィンであり、前記ガラス管を前記コイル状に巻き付けた放熱フィンに挿通して取り付けて、前記ヒータ線は前記冷媒の発火温度近傍に温度上昇する能力を有し、除霜運転時における前記ヒータ線の温度を前記冷媒の発火温度よりも低い温度になるように前記放熱部材を選定した冷蔵庫。
3. 請求項１又は２において、前記コイル状に巻かれたヒータ線と前記ガラス管との隙間を０．５ｍｍ以下とした冷蔵庫。
4. 請求項１において、前記上部カバーの両端を折り曲げて形成した二又に分かれた取付脚と、この取付脚により前記封止部材を挾持し、この取付脚の一方に設けた締結片を他側の取付脚に締結するようにした冷蔵庫。
5. 請求項１において、前記上部カバー及び前記放熱部材をアルマイト処理した冷蔵庫。

Images