JPS6080070A - 冷蔵庫等の除霜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は冷蔵庫等に用いられる除霜装置に関するもので
ある。

（従来技術） 水平型冷却器を有するファン型冷凍冷蔵庫は家庭用冷凍
冷蔵庫の大部分を占めている。従来、これらの冷却器中
には除霜用として金属管ヒータが取付けられ、さらに落
下した氷を溶解し更に加温して排水を容易にするために
ドレンパンの底面にコードヒータが取付けられていた。

金属管ヒータは表面が電気絶縁されたたわみ線ヒータを
その内部に有している。このようなヒータは放射熱が低
いため、冷却器全体を均一に加熱するためにはヒータを
フィン内に多数重層的に張り巡らし、ざら象ν にヒータ接触するフィンを熱伝導性の良いものにする必
要がある。したがって、このようなヒータを使用した除
霜装置は構造が複雑となり、熱効率が悪く、しかもコス
トが高いという欠点を有していた。

そこで、放射熱の高い赤外線ヒータをこのような冷却器
の除霜装置に使用し、より効率的な除霜をしようとする
試みが行なわれてきた。

このような試みの一例としては、例えば実開昭５７−９
０８８号公報に開示されるにうな除霜装置を挙げること
ができるが、この装置においてはヒータ１本のみを使用
するため、均一な除霜を行ない難いという欠点があった
。

従来の除霜装置に使用される赤外線ヒータは上下とも対
称に熱放射が発生するため、出力を上げると対流熱が高
くなり、通常このヒータの上方に位置するエバポレータ
管、フィン自体および断熱材が変質し破損する危険性が
多く、したがって出力が制限されていた。

また、均一な除霜を行なうために多数の赤外線ヒータを
使用することはエネルギーコストおよび製造コストの点
で不利であった。

さらに、赤外線ヒータの構造を複雑にすることも製造コ
ストの点で好ましくなかった。

これらの理由により、現在まで実用上満足できる除霜装
置は知られていなかった。

（発明の目的） 本発明は上記従来技術における問題点に鑑み、熱効率が
良（コストの安い除霜装置を提供することを目的とする
ものである。

（発明の構成） 本発明による除霜装置は、耐熱性高透過率ガラス管の内
面の下部に接触するようにヒータフィラメントを配設し
てガラス管の下部の放射熱を上部の放射熱よりも高くし
た非対称放射型ガラス管赤外線ヒータを２本使用し、こ
れらのヒータを冷却器の中心から外側に対称的に離れた
２つの位置よりも除霜時に発生する気流の上流に偏った
位置に配置し、かつ冷却器下部に位置するドレンパンを
着色して赤外線を吸収しやすくしたことを特徴とする。

なお、本発明において［着色］とは素材の光吸収性を向
上させる手段を意味し、反射性の低い素材のドレンパン
は予め着色されたものとみなすことができる。

本発明による除霜装置の好ましい実施例におい５− ては、前記ガラス管赤外線ヒータ表面の上部に更に鏡面
層を形成し、鏡面層側の放射熱をより低くしている。

（発明の効果） 本発明による除霜装置は使用されるガラス管赤外線ヒー
タの下部から放射する熱が上部から放射する熱よりもか
なり高いため、その上部から発生する対流熱が低くなり
ヒータ温度を上げてもその上部に位置するエバポレータ
管、フィン自体および断熱材は変質しにクク、またヒー
タ上に水や氷が落下してもガラス管上部の温度が低いの
で大ぎな蒸発音の生じることがない。

さらに上記ヒータ下部からの高い放射熱をより良く吸収
させるためにドレンパンを着色したことにより、上述の
従来の装置のようにドレンパンの底面に別のヒータを設
置することなく、落下した氷の溶解、加温および排水を
容易に行なうことが可能となった。

本発明者の知見によればいかなる形状の冷却器において
も除霜時にはその冷却器に特有な一定方６− 向の気流が生じる。したがって、２本の上記ガラス管赤
外線ヒータを冷却器の中心から外側に対称的に離れた２
つの位置よりも上記気流の上流に偏うた位置に配置する
ことによってのみ、冷却器全体を効率的に除霜すること
が可能となる。

このように構成された本発明による除霜装置は従来技術
による除霜装置と比較してはるかに単純な構造を有して
いるため製造コストが安価である上、熱効率が優れてい
るためエネルギーコストも安価であり、実用上の効果は
きわめて大きい。

（実施例） 以下、図面により本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。

第１図は、本発明による除霜装置に使用される非対称放
射型ガラス管赤外線ヒータの断面を示すもので、第２部
は同じくその一部縦断面を示すも性高透過率ガラス管１
の上部表面に、鏡面層２が形成され、中に小径のヒータ
フィラメント３が収納される。ヒータフィラメント３の
下部は、ガラス管１の内面下部に接触している。

ヒータフィラメント３の端部は接合金具４を介してケー
ブルワイヤ５に電気的に接続され、ガラス管１の開口端
にはストップワッシャ６が当接され、このストップワッ
シャ６の外側には絶縁プラグ７が被冠される。

耐熱性高透過率ガラス管１の材料ど【ノでは、例えばコ
ーニング　グラスワークス社製「バイコールＪ　（ＶＹ
ＣＯＲ■）等の高ケイ酸ガラスが適している。この他に
、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス（パイレックス）、ア
ルミノケイ酸ガラス、中間ガラス等の石英含有量の高い
、高耐熱性の高透過率のガラスを使用することができる
。（製法、性質等の詳細は、例えば朝六書店発行「ガラ
スハンドブックＪ　９４−１０２頁参照〉ガラス管１の
厚さは薄い稈コストが低いので、またフィラメント３の
ある側とない側との温度差を大きくできるので望ましい
が、余り薄くすると機械強度が不足して壊れやすくなる
ので、機械強度を考慮してできるだ（プ薄くするのがよ
い。ガラス管１の径は目的、用途に応じて任意の大きさ
が選ばれる。径が大きいとき上述の温度差を大きくする
のに望ましいが、他方、鏡面層の表面から耐流損として
失われる熱エネルギーの量が多くなる。機械強度、温度
差、耐流損のバランスを考慮してガラス管の径を選ぶの
がよい。

鏡面層２を形成する材料は、赤外線を効率よく反射する
もので、耐熱衝撃性の高いものであればよいが、科学的
に安定なもの等を考慮すると金を主体としたものが望ま
しい。これは手塗りや印刷により、ガラス管１の表面に
薄く形成することができる。例えば、大研化学工業株式
会社製の水金（Ｎ　−１０＞を膜厚０．１０μｍ以下に
焼成ずれば、５００℃での輻射率（ε）は０．０４程度
となり、ガラス管の輻射率０．７〜０．８に比し、非常
に低くすることができる。この輻射率の低い部分（鏡面
層を形成した部分）の面積を変えることによって、ガラ
ス管１から放射される熱エネルギーの集中度（赤外線の
集光性）を変えることができる。（第一９＝ １図において、４００〜１８０６程度の範囲で）ヒータ
フ・ｒラメシト３には、円形断面をもつニクロム線もし
くはフェロクロム線を螺旋状に巻いたものを使用するこ
とができる。特にリボン状のニクロム線等をコイル状に
巻いて、ガラス管１の内面との接触面積を大きくするの
が望ましい。このヒータフィラメント３の径は、ガラス
管１の内径に比して、半分程度から少し小さいことが望
ましいが、正確には２５〜８０％、好ましくは３０〜７
０％の範囲が望ましい。フィラメント３の径が余り小さ
くなると、十分な電力が投入できなくなるので余り小さ
くすることはできない。特に好ましいのは４０〜６０％
程度である。フィラメント３の線径がコイル径に対し非
常に小さくなるとく例えば１／１００以下）、フィラメ
ント３が変形しやすくなり、使い難くなるので、適度な
機械強度と自己形状維持性を持つように適度な線径を有
する必要がある。

ガラス管１の鏡面層２を形成されていない部分（輻射窓
＞ＩＡの表面は、砂がけ、化学腐蝕等により粗面に仕上
げることにより、放射エネルギー１０− を１０％程度増加させることができる。寸なわら、ガラ
ス管の表面を、例えば＃　２０００〜＃　４０００の研
磨剤により粗面処理することにより、この部分の放射率
を高めることができる。

本発明の除霜装置に使用される非耐称放射型ガラス管赤
外線ヒータは、ガラス管１の片側にヒータフィラメント
３が接触し、その部分を残して鏡面層２がガラス管表面
に形成されているから、フィラメント３の接触している
部分のガラス管の温度が高くなり、その他の部分は鏡面
゛層２に赤外線が反射されて外部には殆ど発散されず、
ガラス管１の管壁内を伝導して鏡面層２のない部分（輻
射窓＞ＩＡまで熱エネルギーは伝達し、ここから放射さ
れる。したがって、フィラメント３の発生した熱はガラ
ス管１の輻射窓１Ａから効率よく放射される。すなわち
、ガラス管１の温度は、例えば、輻射窓１Δ側で５１０
℃になり、鏡面層２側（輻射窓１Ａの反対側）では３８
０℃になり、輻射窓１Ａから有効に赤外線が放射される
。（これは輻射窓側の温度が高く輻射率εが１に近い一
方、その反対側では温度が低（ε−〇、０４程度ど、輻
射強度に極めて大きな差があるためである） このガラス管１の両側の温度差は、大きい程効率の高い
、集中度の高い熱放射が得られるので好ましいが、この
温度差が余り大きくなると（例えば５００℃以上）、耐
熱衝撃性の点から破壊しやすくなり、特に除霜用の場合
には水や氷がかかったときに好ましくない音を発生した
り破壊するという問題がある。したがって、この温度差
は、用途に応じて適当な大きさに選ぶことが必要である
。

なお、鏡面層２の形成されていないガラス管ヒータも同
様に本発明による除霜装置に使用することが可能である
。

第３図は本発明に使用される非対称放射型ガラス管赤外
線ヒータおよび従来のガラス管赤外線ヒータの放射する
熱エネルギーの分布をガラス管の中心から下した鉛直線
と放射線のなり一角痩の関数として表示するものである
。

ここで試験されたガラス管ヒータは、いずれも外径１０
．５ｍｍ５内径８．５ｍｍ（肉厚１ｍｍ＞のｒｖｙｃ０
？ガラス管に、線径０．３５．のニクロム線ヒ−１（９
６Ｖ／　１４０Ｗ）　ヲ収納したもノテあり、ＳＬＴと
表示されるサンプルはニクロム線ヒータの外径を７．５
麿とした従来から使用されているものであり、ＣＬＴお
よびＣＲＬＴはニクロム線ヒータの外径を４＃ＩＩＩ＋
とし、ＣＲＬＴは更にガラス管の外表部の上半分に水金
（大研化学工業株式会社製Ｎ−１０）を厚さ０．１μｍ
に焼成したものである。

測定はエプレイラボラトリーインコーポレイテッド社（
Ｔｈｅ　Ｅｐｐｌｅｙ　１ａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｉｎｃ
ｏｒｐｏｒａｔｅｄ）製［サーモパイルズＪ　（Ｔｈｅ
ｒｍｏｐＮｅｓ■）を放射熱量計として用い、ヒータ中
心からの距離を５２．５＃１１として測定した。

このグラフから明らかなように、ＳＬＴの放射熱は上記
角度に関らずほぼ一定であるが、ＣＬＴおよびＣＲＬＴ
の放射熱はガラス管下部に大ぎく偏っており、特にＣＲ
ＬＴにおいてこの傾向は顕著である。また熱放射のピー
ク、すなわち鉛直方向における放射強度をＳＬＴと比較
するとＣＬＴは約１．３倍、ＣＲＬＴは約１．７倍とな
っている。

１３− したがって、ＣＬＴおよびＣＲＬＴは本発明による除霜
装置に使用するものとして従来のガラス管ヒータと比べ
て非常に優れていることが理解されよう。

第４図は水平型冷却器に適用された本発明の実施例によ
る除霜装置の断面図を示すものである。

第４図においては、フィンプレート１１中においてエバ
ポレータ管１２の間に非対称放射型ガラス管赤外線ヒー
タ１３が配置される。フィンプレート１１の横に位置す
る冷却ファン１６は除霜時に停止されるが、それにも拘
らず除霜時には図面中矢印で示す方向に気流が発生する
。したがって、上記ヒータ１３を冷却器の中心から外側
に対称的に離れた２つの位置よりもこの気流の上流に偏
った位置に配置しなければ冷却器全体を効率的に除霜す
ることは困難である。

フィンプレート１１の下部には表面を着色したドレンパ
ン１７が配置される。ドレンパンは除霜装置全体の熱負
荷の約１５％を占めるものであり、前記ヒータから放射
される赤外線が充分に吸収される−１４＝ ように黒く着色することが特に効果的である。

上述のように非対称放射型ガラス管赤外線ヒータ１３は
その下部から放射する熱が上部から放射する熱よりも高
いことを特徴としている。したがって、ドレンパン１７
に落下した氷は上記ヒータ１３Ｊ、り放射される高い熱
エネルギーによって容易に溶解され加温されてドレンホ
ール１８から排出され。

一方、上記ヒータ１３の上に位置するシーリングプレー
ト１４　Ｇ＃夕１３の上部より発生する比較的低い熱に
よって対流的に熱せられるため、急激に温度が上昇する
ことはなく、したがって断熱材１５が熱により変性し破
損することも少ない。また上記ヒータ１３の上部の温度
は比較的低いため、氷や水が落下しても大きな蒸発音の
生じることはない。フィン１１自体およびエバポレータ
管１２も局部的に加熱されることがないため寿命が長く
なる。　゛実際に、一般的な冷凍冷蔵庫用の水平型冷却
器に本発明の除霜装置を適用してその温度分布を測定し
た。使用された冷却器およびドレンパンは容量２３０９
．の冷蔵庫用に設計されたものである。冷却器は日立電
機株式会社製冷蔵庫のものであり、アルミニウム製で、
寸法は長さ２７ＯｆｉＸ幅２１０ｍｍ×高さ５０酎、重
量は８４０９であった。この冷却器に配設されていた金
属管ヒータ（重量２９０ｇ）を取り外し、フィン中のス
ロットに非対称放射型ガラス管赤外線ヒータ２本を第４
図のように配置した。この赤外線ヒータは外径６　ａｍ
　Ｘ長さ３００　ｍｍのｒＶＹｃＯＲ■！管を使用し、
出力を５０Ｖ／７５Ｗとしたものであり、鏡面層（１８
０°）を有するものと鏡面層のないもののそれぞれにつ
いて実験を行なった。ドレンパンはスズめっきしたスチ
ール製でその厚さは０．２７ｍｍであり、内面に黒色塗
料をスプレーした。８分間加熱した後のドレンパンの温
度分布は鏡面層を有するヒータを用いた場合には２５〜
４２℃、鏡面層のないヒータを用いた場合には１９〜４
２℃であった。冷却器中における温度分布もほぼ同様で
あった。

なお、上述の実施例において、非対称放射型ガラス管赤
外線ヒータはフィン内に配置されたが、その位置はフィ
ン内に限定されるものではなく、例えばフィンとドレン
パンの間等、他の場所に配置することも可能である。

また除霜時に発生する気流は冷却器および冷蔵庫等の構
造によって異なり、必ずしも第４図に示す方向に流れる
ものではない。気流の強さも条件によって異なるため、
上記ヒータの位置は第４図に示す位置に限定されるもの
ではない。

２本の上記ヒータは平行に配置させることが効率的と考
えられるが、必ずしも平行に配置する必要はなく、また
必ずしも同一平面上に配置する必要もない。さらに、２
本のヒータの仕様を異なったものとすることも可能であ
る。

ドレンパンの形状も上述のようなものに制限されず、着
色する方法もドレンパンの赤外線吸収が充分に増加する
限りどのようなものであっても良く、例えば光吸収性の
高い、有＊Ｓ等でドレンパンに表面膜を構成−すること
も可能である。

使用される非対称放射型ガラス管赤外線ヒータの仕様は
除霜装置に必要とされる能力、適用される冷却器および
冷蔵庫等の能力と大きさ、製造コ１７− スト等、様々な条件によって変更することが可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による除霜装置に使用される非対称放射
型ガラス管赤外線ヒータの一実施例を示す断面図、 第２図は同じくその一部縦断面図、 第３図は上記ヒータの２つの実施例の熱放射エネルギー
の集中度を従来の赤外線ヒータと比較して示すグラフ、 第４図は本発明の一実施例による除霜装置の断面図であ
る。 １・・・対熱性高透過率ガラス管 ２・・・鏡　面　層　３・・・ヒータフィラメント１Ａ
・・・輻　射　窓　４・・・接合金具５・・・ケーブル
ワイヤ　６・・・ストップワッシャ７・・・絶縁プラグ
　１１・・・フィンプレート１２・・・エバポレータ管 １３・・・非対称型赤外線ガラス管ヒータ１４・・・シ
ーリングプレート　１５・・・断　熱　材１８− １６・・・フ　ァ　ン　１７・・・ドレンパン１８・・
・ドレンホール １９− ９１図 箪２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下部にドレンパンを有するフィン付水平型冷却器
   用除霜装置において、耐熱性高透過率ガラス管とこのガ
   ラス管の内面の下部に接触して配設されたヒーターフィ
   ラメントとから成る２本の非対称放射型ガラス管赤外線
   ヒータを冷却器の中心から外側に対称的に離れた２つの
   位置よりも除霜時４に発生する気流の上流に偏った位置
   に配置し、かつ前記ドレンパンを着色したことを特徴と
   する除霜装置。
2. （２）下部にドレンパンを有するフィン付水平型冷却器
   用除霜装置において、耐熱性高透過率ガラス管とこのガ
   ラス管の内面の下部に接触して配設されたヒーターフィ
   ラメントとこのガラス管の表面の上部の鏡面層とから成
   る２本の非対称放射型ガラス管赤外線ヒータを冷却器の
   中心から外側に対称的に離れた２つの位置よりも除霜時
   に発生する気流の上流に偏った位置に配置し、かつ前記
   ドレンパンを着色したことを特徴とする除霜装置。