JPH1089806A - 冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷蔵庫の蒸発器では蒸発器表面に霜が付着成長
する。特に隣接フィン同士の間隔が狭い部分、空気入口
から出口に向かう空気流線に沿ってフィンが出入りして
いる部分があると、この部分が霜成長の核となり蒸発器
の霜詰まりを早める原因となっている。 【解決手段】熱交換器の一対のフィン間隔を基本最少フ
ィンピッチとし、空気流出口側のパイプ１段は基本最少
フィンピッチのフィンを連続して並べ、空気流出口側か
ら空気流入口に向かってパイプ段ごとに基本最少フィン
ピッチのフィンと基本最少フィンピッチのｎ倍のフィン
ピッチ（ｎは整数）となるようにフィンピッチを広くし
て行き、各パイプ段の基本最少フィンピッチのフィン、
フィンピッチを広くしたフィンが空気流入口に向かって
一直線上になるようにフィンを配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、着霜を伴う蒸発器
を有する冷凍庫（含む冷蔵庫、冷凍冷蔵庫、冷凍ショー
ケース等）、埃詰まりが問題となる凝縮器を有する冷凍
機（含む冷蔵庫、冷凍冷蔵庫、冷凍ショーケース等）、
除湿機、若しくは空調機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図８に示した冷蔵庫は、冷凍冷
蔵庫であり蒸発器１を氷点下まで冷却するために着霜を
伴う。この蒸発器１は、冷蔵庫箱体内の狭い冷気風路８
内に設置されており、蒸発器表面に霜が付着成長する。
特公昭５８−９９１１号公報に記載された蒸発器では、
フィン並びにパイプ表面に付着成長する霜による蒸発器
の霜詰まりを引き延ばす為に、各パイプ段のフィンピッ
チは、各パイプ段では等ピッチであるが、空気出口側か
ら空気入口側に行くに従って広くなっている。

【０００３】しかし空気出口側に一番近いパイプ段のフ
ィンを基準にすると、各パイプ段のフィン配列は必ずし
も空気流線に対して一直線上にある配設となっていなか
った。従って、隣接するパイプ段ごとにフィン配設をみ
ると、実質フィンピッチが狭くなっている部分があり、
この部分が着霜の核となって霜詰まりを早める原因とな
っているため、そのことにより冷凍機の冷却能力を低下
させていた。

【０００４】冷凍機、除湿機、空調機の凝縮器において
は、前記した蒸発器の霜ではなくて、空気中の埃がフィ
ンあるいはパイプに付着堆積する事による埃詰まりによ
る放熱低下が問題となるが、蒸発器の場合の霜を凝縮器
における埃に置き換えると、埃詰まりの核となる部分、
埃詰まりを促進させる原因となる構成部分は同じであ
り、そのことにより冷凍機の冷却能力を低下させてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】蒸発器表面に霜が付着
成長すると蒸発器の通風抵抗が増大し、冷却風量が減少
する。その結果冷却熱量が減少し、冷凍機の冷凍能力が
低下する。あるいは蒸発器表面に霜の付着・成長が甚だ
しい場合には冷却空気が全く流れる事ができなくなり、
冷凍機は、冷凍不能となる。通常は、このような冷凍不
能となる前に冷却運転を一時停止し、蒸発器を加熱し、
霜を溶かす事によって水として蒸発器表面の霜を除去す
る事により通風抵抗を減少回復させ、冷却風量を回復さ
せ冷凍機の冷凍能力の回復を図っている。蒸発器の除霜
のためには、除霜終了までの間、冷却運転を停止し、霜
を溶かし水とするために加熱するので冷却状態の雰囲気
に熱を加えることになる。その結果温度上昇による冷凍
物、保冷物、冷却物等の温度上昇をもたらし品質低下等
の不具合を招くことになる。

【０００６】従って、蒸発器の霜詰まりをし難くし、除
霜間隔を延ばすことにより、蒸発器の加熱となる除霜回
数を減らすことは、着霜を伴う蒸発器を有する冷凍機と
しては大切な事柄である。

【０００７】一方、凝縮器表面に埃が付着堆積すると、
凝縮器の通風抵抗が増大し、冷却風量が減少する。その
結果凝縮器の放熱熱量が減少する、或いは埃の付着堆積
が甚だしい場合には凝縮器に冷却空気が全く流れる事が
出来なくなり凝縮器は放熱不能となり、冷凍機は冷却不
能となる。通常は、この様な凝縮器の埃詰まり、放熱不
能による冷凍機の冷却能力の不具合とならないように、
凝縮器の冷却空気入口前部にフィルタを設け、凝縮器に
埃が付難い構成としている。

【０００８】しかしながら、フィルタで埃を完全に除去
する事は出来ず、凝縮器の表面に埃が付着堆積する事に
なる。従って凝縮器のフィン、パイプ等に埃が詰まり難
くする事は大切なことであり、その結果通風抵抗の増加
を押さえ、冷却風量、放熱量を確保し、冷凍機の冷凍能
力の維持を図る事が出来る。

【０００９】本発明の目的は、着霜または埃詰しにくい
冷凍機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、一対のフィ
ン間隔を基本最少フィンピッチとし、最低空気流出口側
のパイプ１段は基本最少フィンピッチのフィンが連続し
て並び、空気流出口側から空気流入口に向かってパイプ
段ごとに基本最少フィンピッチのフィンと基本最少フィ
ンピッチのｎ倍のフィンピッチ（ｎは整数）となるよう
にフィンピッチを広くしたフィンを配設し、各パイプ段
の基本最少フィンピッチのフィン、フィンピッチを広く
したフィンが空気流入口に向かって一直線上になるよう
にフィンを配設した蒸発器あるいは凝縮器を有する冷凍
機とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の冷凍機を冷蔵庫
（冷凍冷蔵庫）とした場合の実施の形態について説明す
る。図８は冷蔵庫の断面図である。冷蔵庫の庫内空気を
冷却する蒸発器１はＦ室（冷凍室）奥の冷気風路８内に
設置されている。蒸発器１により冷却された冷気は庫内
ファン９により、冷気風路８を通ってＲ室（冷蔵室）、
Ｆ室、Ｖ室（野菜室）等に送られ各室内の収納物を冷却
し、再び蒸発器に戻り冷却される。Ｒ室、Ｆ室、Ｖ室の
戻り空気には、各室内の収納物から出る水分や収納物の
表面に付着している水分、収納物の出し入れのたびに、
Ｒ室扉５、Ｆ室扉６、Ｖ室扉７を開閉するので庫外の湿
分の高い空気が庫内に混入する。従って、この戻り空気
中の水分が蒸発器１表面で冷却され霜となる。

【００１２】ところで、冷蔵庫の蒸発器１の霜の付着・
成長を観察すると蒸発器１の空気入口側のフィン、パイ
プの表面に霜が多く付き易い。そして、フィン間を橋渡
しするように着霜し、これが空気入口側のフィン全てに
着霜すると、空気出口側フィンに例え着霜していなく熱
交換能力があったとしても、もはや空気入口が塞がれて
いるため、空気の流れが起こらず熱交換器として機能し
なくなってしまう。この機能しなくなった蒸発器を再び
熱交換器として機能させるために、除霜運転（別途取り
付けたヒータで除霜する、冷媒を逆に流して除霜する
等）を行うが、このままでは除霜運転の回数が増え、来
ないに不必要な熱進入があり冷蔵庫としての性能が低下
するという問題がある。

【００１３】この空気入口の着霜による閉塞を防止する
ために、前述の特公昭５８−９９１１号公報に記載され
ている技術ではフィンのフィンピッチの配置を空気出口
側を最少にし、空気出口側から空気入口側に向かって各
パイプ段ごとに広くし、空気入口側を１番広くするよう
にしている。

【００１４】しかしながら、これでは蒸発器１の空気入
口側のフィン間を橋渡しするような着霜は少ないと考え
られるが、次の段のフィンピッチは空気入口段のフィン
ピッチよりの狭いので、この段でフィン間を目詰まりさ
せる着霜が発生し、結局は上記同様空気の流れが妨げら
れると云う問題がある。さらに、熱交換器の熱交換能力
は一般的にパイプに取り付けられたフィンの枚数によっ
て決まるが、上記公知例では、空気入口段のフィンの枚
数を減らしてしまっているので、基本性能が悪いという
問題がある。

【００１５】上記の点を解決する本実施の形態に係る冷
蔵庫（冷凍機）の蒸発器を図１を用いて説明する。空気
出口側パイプ段のフィン３のフィンピッチが基本最少フ
ィンピッチｆａのものと、基本最少フィンピッチｆｂの
もの２種類があり、基本最少フィンピッチｆａ、ｆｂの
フィンピッチがそれぞれ連続してパイプ４の軸方向に配
設されている。空気出口側からみて、空気入口側に向か
って各パイプ段のフィン配列は、パイプ２段めは、最少
基本フィンピッチｆａと最少基本フィンピッチｆａの２
倍のフィンピッチ、２ｆａのものとが交互に配設されて
おり、最少基本フィンピッチｆｂと基本最少フィンピッ
チｆｂの２倍のフィンピッチ、２ｆｂのものとが交互に
配設されている。同様にパイプ３段目は、基本最少フィ
ンピッチｆａと基本最少フィンピッチｆａの５倍のフィ
ンピッチ、５ｆａのものとが交互のものと、基本最少フ
ィンピッチｆｂのものと基本最少フィンピッチｆｂの５
倍のフィンピッチ、５ｆｂのものとが交互に配設されて
いる。パイプ４段目は、フィンピッチが基本最少フィン
ピッチｆａと１１ｆａ、ｆａのものとが交互に、基本最
少フィンピッチｆｂと１１ｆｂ，ｆｂのものとが交互に
なっている。

【００１６】この様に各パイプ段のフィンを配設したの
で、各パイプ段の基本最少フィンピッチｆａ、ｆｂのフ
ィンは、空気出口側から見て、空気入口に向かって、空
気流線に沿ってフィンが一直線上に配設されている（２
枚で一組となっている４段目のフィンは、３段目、２段
目及び１段目の２枚で一組となっているフィンと直線上
に配置されている）。

【００１７】この様にフィン３を配設したので、フィン
３表面の霜１０は、図９に示した様に入口空気と早く接
触するフィン３先端部に最も多量に付着成長し、空気流
線に沿う後流のフィン部に付着成長する（パイプ４部に
も霜は付着成長するが図示せず）。基本最少フィンピッ
チに広狭を付けｆａ≠ｆｂ、ｆａ＜ｆｂとしていること
は、蒸発器空気入口部に風速分布があり、その結果風量
分布があり編流している場合を考慮したものである。

【００１８】風速分布があり偏流している場合には、部
分的に交換熱量に多少が生じ、着霜量に多少が生じる。
偏流を考慮しフィンピッチに広狭をもたせることは、着
霜分布の均一化に効果があり、霜詰まりをし難く出来、
その結果除霜間隔を長くする事が出来、冷蔵庫（冷凍
機）の冷却能力を長時間維持することが出来る。

【００１９】例え着霜していても空気流がある限り熱交
換が行われている。４段目における短いフィンピッチの
２枚一組のフィン間に橋渡しするように着霜したとして
も、そのペアのフィンとペアのフィンとの間は広いので
この間を橋渡しするような着霜はない。さらにこのペア
のフィンは３段目、２段目、１段目のペアのフィンと空
気流とほぼ並行になるように、一直線上になるように配
設されている。この一直線上という意味は、図９に示さ
れるように、霜がほぼ一直線上に着くようにフィンを配
設するという意味である。もし、フィンの配列が一直線
上でなかったら、前段（空気流下流）のフィンと後段
（空気流上流）フィンとの間の間隔は狭いので、後段の
隣同士のフィンの間隔が広くても前段のフィンと後段の
フィンとの間を橋渡しするように着霜しこの前段のフィ
ンを介して後段のフィン間を橋渡しするように着霜して
しまい結果的に空気流を遮断してしまう。

【００２０】しかし、本実施形態では、図９に示される
ように隣接フィン間で橋渡しするように着霜しているの
は前述のペアのフィン間のみであり、空気流は目詰まり
していないフィン間を抜けていくことができる。従っ
て、本実施形態によれば、着霜から閉塞までの時間を長
くすることができ、除霜運転の間隔を長くすることがで
きる。

【００２１】また、ペアのフィンをペア毎に間隔を置い
て配置しているので、非着霜状態における熱交換能力が
大きいという効果がある。

【００２２】この実施の形態では、空気出口側パイプ１
段目の基本最少フィンピッチをｆａ、ｆｂの２種類とし
たが、パイプ１段目にさらに基本最少フィンピッチｆ
ｃ、ｆｄ等（図示せず）のフィンを連続してパイプの軸
方向に配設し、同様に空気流入口に向かって各パイプ段
のフィン間隔をｆｃとｎｆｃ（ｎは整数）、ｆｄとｎｆ
ｄ（ｎは整数）とするフィン配設とし、基本最少フィン
間隔ｆｃ，ｆｄのフィンが空気流入口に向かって一直線
上に配設されるようにすることにより、偏流がある場合
には、きめ細かに偏流対策、着霜分布の改善を図る事が
出来、冷蔵庫（冷凍機）の冷却能力を長時間維持するこ
とが出来る。

【００２３】図２、図３は本発明の他の実施の形態であ
り、図２は熱交換器の一部切り欠き立体斜図、図３は一
部切り欠き平面図である。空気出口側パイプ１段目のフ
ィン一対の基本最少フィンピッチをｆｐとし、最低パイ
プ１段目のフィンは、等フィンピッチｆｐとし、空気出
口側から見て空気流入口に向かってパイプ２段目のフィ
ンは、基本最少フィンピッチｆｐとフィンピッチ２ｆａ
と広くしたものをパイプ軸方向に交互に配設する。パイ
プ３段目のフィンは、基本最少フィンピッチｆｐとフィ
ンピッチ５ｆａと広くしたものとをパイプ軸方向に交互
に配設する。パイプ４段目のフィンは、基本最少フィン
ピッチｆｐとフィンピッチ１１ｆａと広くしたものとを
パイプ軸方向に交互に配設する。更にパイプ段が多い場
合には、各段のフィンは、基本最少フィンピッチｆｐの
ものとフィンピッチｍｆａと広くしたもの（ｍは整数、
隣接空気出口側パイプ段のフィンピッチで決まる）とを
パイプ軸方向に交互に配設する。各パイプ段の基本最少
フィンピッチｆｐのフィンは空気流出口から空気流入口
に向かって一直線上の配設となる。

【００２４】この様なフィンの配設とすることにより熱
交換器入口の風速分布が一様の場合には、熱交換器の体
積当たりのフィン枚数（伝熱面積）を増すことができる
ので交換熱量を増すことが出来、かつ着霜分布を均一に
出来除霜間隔を長くすることができる。その結果冷蔵庫
（冷凍機）の冷却能力を長時間維持することが出来る。

【００２５】図４の実施の形態は、空気出口側パイプ１
段目のフィン一対の基本最少フィンピッチをｆｐとし、
最低空気出口側のパイプ１段目のフィンは、等フィンピ
ッチｆｐとし、空気出口側から見て空気流入口に向かっ
てパイプ２段目のフィンは、基本最少フィンピッチｆｐ
とフィンピッチ３ｆａと広くしたものとをパイプ軸方向
に交互に配設する。パイプ３段目のフィンは、基本最少
フィンピッチｆｐとフィンピッチ７ｆａと広くしたもの
とをパイプ軸方向に交互に配設する。パイプ４段目のフ
ィンは、基本最少フィンピッチｆｐとフィンピッチ１５
ｆａと広くしたものとをパイプ軸方向に交互に配設す
る。更にパイプ段が多い場合には、各段のフィンは、基
本最少フィンピッチｆｐのものとフィンピッチｍｆａと
広くしたもの（ｍは整数、隣接空気出口側パイプ段のフ
ィンピッチで決まる）とをパイプ軸方向に交互に配設す
る。各パイプ段の基本最少フィンピッチｆｐのフィンは
空気流出口から空気流入口に向かって一直線上の配設と
なる。

【００２６】この様なフィン配設としたので空気入口の
流速分布が一様で、図３の場合と比較しパイプ２段目、
３段目等空気入口に向かってフィンピッチを広げた部分
がそれぞれ、２ｆｐが３ｆｐに、５ｆｐが７ｆｐに広く
なっていて、フィン枚数は減るものの霜詰まりには強い
構成とすることができる。

【００２７】図５の実施の形態は、図３に示した実施の
形態の変形例である。具体的には、図３の実施の形態で
は、空気出口側から見て、フィンピッチが広くなる部分
は空気流入口に向かってパイプ段毎に広くなっていた
が、図５の実施の形態では、空気出口側から見てフィン
ピッチが広くなる部分は空気流入口に向かってパイプ２
段毎に広くなっているところに特徴がある。各パイプ段
の基本最少フィンピッチｆｐのフィンが空気流出口から
入り口に向かって一直線上に有ることはいずれの実施形
態の場合も同様である。

【００２８】この様にフィンを配設する事により、図５
に示した実施の形態では、図３に示す場合より、熱交換
器の同一体積当たりのフィン枚数を増やせるのでフィン
の伝熱表面積が増え、熱交換量を増やせる。

【００２９】図６の実施の形態は、図４に示した実施の
形態の変形例である。具体的な内容は、先に説明した図
５と図３と同様の関係にあり、図５を図６に、図３を図
４に置き換えた場合と同様な構成であり、図６の実施の
形態は、図４の実施の形態の場合より、熱交換器の同一
体積当たりのフィン枚数を増やせるのでフィンの伝熱表
面積が増え、熱交換量を増やす事が出来る。

【００３０】図７の実施の形態は、図３、図４に示した
実施の形態を組会わせたものである。即ち空気出口側パ
イプ１段目のフィン一対の基本最少フィンピッチをｆｐ
とし、最低パイプ１段目のフィンは、等フィンピッチｆ
ｐとし、空気出口側から見て空気流入口に向かってパイ
プ２段目のフィンは、基本最少フィンピッチｆｐとフィ
ンピッチ２ｆｐ、３ｆｐと広くしたものをパイプ軸方向
に交互に配設する。

【００３１】このようにフィンを配設することにより蒸
発器入口に偏流がある場合に着霜分布均一化を図る事が
出来る。ここでは、空気出口側から見て空気流入口に向
かってパイプ２段目のフィンを、基本最少フィンピッチ
ｆｐとフィンピッチ２ｆｐ、３ｆｐと広くしたものをパ
イプ軸方向に交互に配設した場合をしめしたが、パイプ
２段目のフィンピッチを広くしたものを更に２ｆｐ、３
ｆｐ、２ｆｐ等偏流に応じてフィンピッチを変えた配設
とすることは可能である。このことは、パイプ段３列目
以降においても広いフィンピッチの部分については、同
様にフィンピッチを変えた配設とすることは可能であで
あり、効果も同様である。

【００３２】

【発明の効果】一対のフィンピッチを基本最少フィンピ
ッチｆｐとし、フィンピッチを広くしたものは、基本最
少フィンピッチｆｐのｎ倍（ｎは整数）のフィンピッチ
ｎｆｐとし、空気流出口側から見て、フィンピッチが広
くなる部分のフィンは空気流入口に向かってパイプ段毎
に同じか広くなって行きフィンも空気流線に一直線とな
り、基本最少フィンピッチｆｐのフィンは、空気流入口
に向かって一直線上に配設されているので、蒸発器にお
いては、霜成長の核となる部分がなくなり,霜の成長部
分が分散されるので霜詰まりをし難く出来、凝縮器にお
いては、埃が付着堆積する核となる部分がなくなり埃が
付着・堆積する部分が分散されるので埃詰まりをし難く
する事が出来る熱交換器とする事が出来る。その結果、
冷凍機の冷凍能力を長く維持する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明熱交換器の一部切り欠き平面図

【図２】本発明熱交換器の一部切り欠き立体斜視図

【図３】本発明熱交換器の一部切り欠き平面図

【図４】本発明熱交換器の一部切り欠き平面図

【図５】本発明熱交換器の一部切り欠き平面図

【図６】本発明熱交換器の一部切り欠き平面図

【図７】本発明熱交換器の一部切り欠き平面図

【図８】冷蔵庫の断面図

【図９】図１に示す熱交換器の着霜状態を説明した一部
切り欠き平面図

【符号の説明】

１……蒸発器、２……凝縮器、３……フィン、４……パ
イプ、５……Ｒ室扉、６……Ｆ室扉、７……Ｖ室扉、８
……冷気風路、９……庫内ファン、１０……霜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のフィン間隔を基本最少フィンピッチ
   とし、空気流出口側のパイプ１段は、基本最少フィンピ
   ッチのフィンを複数連続して並べ、空気流出口から空気
   流入口に向かってパイプ段ごとに基本最少フィンピッチ
   と基本最少フィンピッチのｎ倍のフィンピッチ（ｎは整
   数）となるようにフィンピッチを広くなるように配設
   し、空気流入口に向かって各パイプ段の基本最少フィン
   ピッチのフィン、フィンピッチを広くしたフィンがそれ
   ぞれ一直線上になるようにフィンを配設した熱交換器を
   備えた冷凍機。
2. 【請求項２】一対のフィン間隔を基本最少フィンピッチ
   ｆｐとし、空気流出口側のパイプ１段は等基本最少フィ
   ンピッチｆｐとし、空気流出口から空気流入口に向かっ
   てパイプ段ごとに基本最少フィンピッチｆｐと基本最少
   フィンピッチｆｐのｎ倍（ｎは整数）、ｎｆｐのフィン
   ピッチ（ｎは任意）となるようにフィンピッチを広くし
   て行き、空気流入口に向かって基本最少フィンピッチｆ
   ｐのフィン、フィンピッチを広くしたフィンがそれぞれ
   一直線上になるようにフィンを配設した熱交換器を備え
   た冷凍機。
3. 【請求項３】一対のフィン間隔を基本最少フィンピッチ
   ｆｐとし、空気流出口側のパイプ１段は等基本最少フィ
   ンピッチｆｐとし、空気流出口から空気流入口に向かっ
   てパイプ段ごとに基本最少フィンピッチｆｐのフィンと
   基本最少フィンピッチｆｐのｎ倍（ｎは整数）で等フィ
   ンピッチｎｆｐとなるようにフィンピッチを広くして行
   き、空気流入口に向かって各パイプ段の基本最少フィン
   ピッチｆｐのフィン、フィンピッチを広くしたフィンが
   それぞれ一直線上になるようにフィンを配設した熱交換
   器を備えた請求項２に記載の冷凍機。