JP2011202855A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】ドッグボーン型のプレートフィンの長孔部の伝熱面積を有効活用した冷却器を風路に設置し、高効率且つ経済的な冷蔵庫を提供する。
【解決手段】直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブ２と、長孔４を板面に複数設けたプレートフィン３と、長孔４の矩形部長手方向に、プレートフィン３面に対して略垂直に切り起こしたカラー成形部（矩形部カラー４ｂ、円弧部カラー４ａ）とを具備し、プレートフィン３を複数相互に間隔を有して配置し、長孔４に冷媒チューブ２を貫通させた冷却器１と、冷却器１を配置させる風路５とを備えた冷蔵庫であって、風路５の冷却器１の断面側の一部を迂回するバイパス風路５ａ，５ｂの形状として、冷却器１を通過する風向に対し、長孔４の傾斜方向側のバイパス風路５ｂより、傾斜逆方向側のバイパス風路５ａを長くした。
【選択図】図４

Description

本発明は、家庭用あるいは業務用冷蔵庫、さらにはショーケース等において、冷却器（蒸発器）として用いられる所謂ドッグボーン型フィンアンドチューブ式熱交換器を用いた冷蔵庫に関するものである。

近年、例えば家庭用冷蔵庫においては本体の外寸を固定し、庫内容量を大きくする傾向にあり、これに起因して冷却システム関連部品は、年々コンパクト化が要求されている。また、業務用冷蔵庫においては、省エネルギーモデルの発売が本格化し、これに起因して冷却システム関連部品のさらなる高効率化が要求されている。

そのような中で、冷却器もコンパクト化や高効率化の要求が高まっている。一方で、これらの冷却器は着霜するため、着霜しても冷却性能が確保できるように、使用する冷蔵庫側の風路に工夫をするのが一般的となっている。

冷却器の一例として、プレートフィンに加工された、所謂ドッグボーン型の長孔に、サーペンタイン状の冷媒チューブを挿入してなり、且つ、経済的なアルミニウムパイプを用いることが可能で、高効率化要素を備えた、ドックボーン型熱交換器が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

また、冷却器を配置させる風路を備えた冷蔵庫の一例としては、風路の冷却器の断面側の一部を迂回するバイパス風路を設けたものが知られている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。

図８は、上記特許文献１と特許文献２に開示された従来の冷蔵庫の冷却器の側面と正面を示すものである。図９は、同従来の冷蔵庫の冷却器のプレートフィンの斜視図である。図１０は、上記特許文献３と特許文献４に開示された従来の冷蔵庫の冷却器周辺の風路を示す断面図である。

従来の冷蔵庫の冷却器１０１の構成は、直管部及び曲管部が連続して所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブ１０２と、長孔１０４を板面に複数設けたプレートフィン１０３を具備し、プレートフィン１０３を複数相互に間隔を有して配置し、長孔１０４に冷媒チューブ１０２を貫通させたもので、プレートフィン１０３において、長孔１０４の矩形部長手方向の両側に、切り起こしたカラー成形部１０４ｂを設けたものである。

以上のように構成された従来の冷蔵庫の冷却器１０１について、以下その動作を説明する。

まず、図９のプレートフィン１０３を用いた冷却器１０１については、長孔１０４に矩形部両端カラー１０４ｂと円弧部カラー１０４ａをバーリング加工で一体成形したものである。よって、長孔１０４の矩形部の面積を極力小さくすることができるので、伝熱面積が増大し熱交換器の性能が向上するというものである。

次に、図１０に示す冷蔵庫の冷却器とその周辺の風路では、下方向から上方向に向かって空気が流れている。風路１０５は冷却器１０１の下方では、冷却器幅よりも大きな幅となっており、空気の流れが冷却器１０１をバイパスする形で流れる状態となっているが、冷却器１０１上方では冷却器幅と略同じ幅になっているので、バイパスした空気の流れは冷却器１０１側に収束する形で流れる状態になっている。

これは冷却するにつれ冷却器１０１下方から着霜が進行し、冷却器１０１下方が着霜により閉塞しても広い風路幅により空気がバイパスすることで、冷却器１０１の冷却可能時間を延命させる狙いがある。さらに、冷却器１０１上方でバイパスしないようにしているのは、冷却器１０１下方から流入する湿った空気が冷却器１０１後方に流れ、冷蔵庫の庫内に着霜することを防ぐ役割がある。

特許第２８１１６０１号公報 特開２００２−２４３３８２号公報 特許第３８７１０１２号公報 特開昭６０−１０１４７１号公報

しかしながら、従来の冷蔵庫の冷却器１０１とその周辺の風路１０５の構成では、長孔１０４に矩形部両端カラー１０４ｂと円弧部カラー１０４ａをバーリング加工で一体成形して、長孔１０４の矩形部長手方向の両側を、プレートフィン１０３面に対して略垂直に切り起こしているため、長孔１０４が風向きに対して傾斜しているので、切り起こしたカラー成形部が風向きを偏向させる傾向がある。

したがって、冷却器１０１を通過する風向に対し、長孔１０４の傾斜方向側のバイパス風路１０５ｂより、傾斜逆方向側のバイパス風路１０５ａに空気が流れやすい傾向となり、風量バランスが均一化しない。よって、着霜耐力を低下させ、冷却器１０１の性能も低下させてしまい、冷蔵庫としてエネルギー効率を低下かせてしまうという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ドッグボーン型のプレートフィンの長孔部の伝熱面積を有効活用した冷却器を、最適な風路に設置し、着霜・除霜の信頼性を考慮した高効率且つ経済的な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、本発明の冷蔵庫は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、長孔を板面に複数設けたプレートフィンと、前記長孔の矩形部長手方向に、前記プレートフィン面に対して略垂直に切り起こしたカラー成形部とを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させた冷却器と、前記冷却器を配置させる風路とを備えた冷蔵庫であって、前記風路の前記冷却器の断面側の一部を迂回するバイパス風路の形状として、前記冷却器を通過する風向に対し、前記長孔の傾斜方向側のバイパス風路より、傾斜逆方向側のバイパス風路を長くしたものである。

また、別の本発明の冷蔵庫は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、長孔を板面に複数設けたプレートフィンと、前記長孔の矩形部長手方向に、前記プレートフィン面に対して略垂直に切り起こしたカラー成形部とを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させた冷却器と、前記冷却器を配置させる風路とを備えた冷蔵庫であって、前記風路の前記冷却器の断面側の一部を迂回するバイパス風路の形状として、前記冷却器を通過する風向に対し、前記長孔の傾斜方向側のバイパス風路を無くし、傾斜逆方向側にのみバイパス風路を設けたものである。

これにより、風量バランスを均一化することができる。よって、着霜耐力を維持しつつ、冷却器の性能を向上できるので、より省エネな冷蔵庫を提供できる。

本発明の冷蔵庫は、ドッグボーン型のプレートフィンの長孔部の伝熱面積を有効活用した冷却器を、最適な風路に設置し、着霜・除霜の信頼性を考慮した高効率且つ経済的な冷蔵庫を提供することができる。

（ａ）本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷却器の側面図（ｂ）同実施の形態の冷蔵庫の冷却器の正面図 同実施の形態の冷蔵庫の冷却器のプレートフィンの斜視図 図２のＡ−Ａ断面図 同実施の形態の冷蔵庫の冷却器周辺の風路を示す断面図 同実施の形態の冷蔵庫の冷却器周辺の風路の風量分布を示した模式図 同実施の形態の冷蔵庫の冷却器周辺の風路の別の例の風量分布を示した模式図 同実施の形態の冷蔵庫の冷却器周辺の風路のさらに別の例の風量分布を示した模式図 （ａ）特許文献１と特許文献２に開示された従来の冷蔵庫の冷却器の側面図（ｂ）同従来の冷蔵庫の冷却器の正面図 特許文献１と特許文献２に開示された従来の冷蔵庫の冷却器のプレートフィンの斜視図 特許文献３と特許文献４に開示された従来の冷蔵庫の冷却器周辺の風路を示す断面図

第１の発明は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、長孔を板面に複数設けたプレートフィンと、前記長孔の矩形部長手方向に、前記プレートフィン面に対して略垂直に切り起こしたカラー成形部とを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させた冷却器と、前記冷却器を配置させる風路とを備えた冷蔵庫であって、前記風路の前記冷却器の断面側の一部を迂回するバイパス風路の形状として、前記冷却器を通過する風向に対し、前記長孔の傾斜方向側のバイパス風路より、傾斜逆方向側のバイパス風路を長くしたことを特徴とする冷蔵庫である。

上記構成において、切り起こしたカラー成形部が風向きを偏向させる傾向を補い、風向に対し長孔の傾斜方向側のバイパス風路より、傾斜逆方向側のバイパス風路を長くしたことで、風量バランスを均一化することができる。よって、着霜耐力を維持しつつ、冷却器の性能を向上できるので、より省エネな冷蔵庫を提供できる。

第２の発明は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、長孔を板面に複数設けたプレートフィンと、前記長孔の矩形部長手方向に、前記プレートフィン面に対して略垂直に切り起こしたカラー成形部とを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させた冷却器と、前記冷却器を配置させる風路とを備えた冷蔵庫であって、前記風路の前記冷却器の断面側の一部を迂回するバイパス風路の形状として、前記冷却器を通過する風向に対し、前記長孔の傾斜方向側のバイパス風路を無くし、傾斜逆方向側にのみバイパス風路を設けたことを特徴とする冷蔵庫である。

上記構成において、切り起こしたカラー成形部が風向きを偏向させる傾向を補い、冷却器を通過する風向に対し、長孔の傾斜方向側のバイパス風路を無くし、傾斜逆方向側にのみバイパス風路を設けたことで、風量バランスをより均一化することができる。よって、着霜耐力を維持しつつ、冷却器の性能を向上できるので、より省エネな冷蔵庫を提供できる。

第３の発明は、特に第２の発明において、前記バイパス風路の風上側の開口幅を広くし、風下側に向かって徐々に開口幅が狭くなるようにしたものである。

上記構成において、切り起こしたカラー成形部が風向きを偏向させる傾向を補い、バイパス風路の風上側の開口幅を広くし、風下側に向かって徐々に開口幅が狭くなるようにしたことで、さらに風量バランスをより均一化することができる。よって、着霜耐力を維持しつつ、冷却器の性能を向上できるので、より省エネな冷蔵庫を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１の（ａ）は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷却器の側面図、図１の（ｂ）は同実施の形態の冷蔵庫の冷却器の正面図である。図２は、同実施の形態の冷蔵庫の冷却器のプレートフィンの斜視図、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、同実施の形態の冷蔵庫の冷却器周辺の風路を示す断面図、図５は、同実施の形態の冷蔵庫の冷却器周辺の風路の風量分布を示した模式図である。図６は、同実施の形態の冷蔵庫の冷却器周辺の風路の別の例の風量分布を示した模式図、図７は、同実施の形態の冷蔵庫の冷却器周辺の風路のさらに別の例の風量分布を示した模式図である。

図１から図３に示すように、本実施の形態における冷蔵庫の冷却器１は、内部を冷媒が流動する冷媒チューブ２と、所定間隔毎に配置された複数のプレートフィン３を具備している。

冷媒チューブ２は、アルミ製あるいはアルミ合金製の一本の管体を、直管部と曲管部が連続し、列（左右）方向Ｘおよび段（上下）方向Ｙにおいて複数となるよう蛇行状に曲げ加工されたサーペンタインチューブであり、曲管部を形成する接続管を用いることなく一本の冷媒流路を形成している。

そして、プレートフィン３に形成された長孔４を冷媒チューブ２の曲管部が貫通することにより、冷媒チューブ２の直管部がプレートフィン３と密着した構成となっている。

長孔４は、矩形部と円弧部を有し、矩形部の両側短辺に円弧部がそれぞれ連続して形成された長穴状に形成されている。また、円弧部には、冷媒チューブ２の直管部と密着固定するための縁立成形された円弧部カラー４ａが設けられており、矩形部長手方向の両端にも、略垂直に縁立成形された矩形部カラー４ｂが設けられている。

以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫の冷却器１について、以下その動作、作用を説明する。

まず、冷媒チューブ２と複数のプレートフィン３を組立てる際に、冷媒チューブ２の曲管部がプレートフィン３の長孔４に挿入され通過していく。長孔４の矩形部カラー４ｂが略垂直に縁立成形されていることで、冷媒チューブ２の曲管部が、矩形部カラー４ｂと接触することなく通過できる。矩形部カラー４ｂが縁立されていないと、冷媒チューブ２の曲管部が通過するときに矩形部カラー４ｂを押し広げながら通過することになり、プレートフィン３の板厚を大きくするなどして強度を上げておかないと挿入することができない。よって、プレートフィン３の板厚を薄肉化する等の材料合理化が可能となる。

なお、一般的に、冷媒チューブ２の曲管部は偏平加工され、長孔４の矩形部の幅に挿入できるサイズになっており、冷媒チューブ２と複数のプレートフィン３が組立てられた後、冷媒チューブ２を液圧拡管等により拡径し、複数のプレートフィン２と密着固定される際に、元の直径程度に偏平が戻される。

また、矩形部カラー４ｂと円弧部カラー４ａが分断していてもよい。長孔４の矩形部カラー４ｂと円弧部カラー４ａを一体化成形するには、プレートフィンの伸縮性が必要になり、薄肉品では加工が困難なので、矩形部カラー４ｂと円弧部カラー４ａが分断していることで、加工が容易となり、よって同様に、プレートフィン３の板厚を薄肉化する等の材料合理化が可能となる。

また、矩形部カラー４ｂと円弧部カラー４ａが分断していることで、円弧部カラー４ａと矩形部カラー４ｂの継ぎ目部分に水滴が溜まり難くなる。水滴が溜まると、冷却運転時、水滴を核として霜が成長・肥大化し、隣のプレートフィン３まで到達し、風路を閉塞させる時間が早まることになる。すると冷却能力が低下し冷えなくなる。さらに除霜しても霜が解けきらない可能性もあり、これを繰り返して霜が氷に変化し、熱交換器全体が氷の塊になって完全に冷えない現象も発生する。

よって、プレートフィン３の長孔４により消失している伝熱面積を有効活用できるのはもちろん、着霜目詰まりの回避、除霜後の冷却性能の維持も可能となり、高い信頼性を実現し、高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。

また、図４、図５に示すように、風路５の冷却器１の断面側の一部を迂回するバイパス風路５ａ，５ｂの形状として、冷却器１を通過する風向に対し、長孔４の傾斜方向側のバイパス風路５ｂより、傾斜逆方向側のバイパス風路５ａを長くしている。

本実施の形態では、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブ２と、長孔４を板面に複数設けたプレートフィン３と、長孔４の矩形部長手方向に、プレートフィン３面に対して略垂直に切り起こしたカラー成形部（矩形部カラー４ｂ、円弧部カラー４ａ）とを具備し、プレートフィン３を複数相互に間隔を有して配置し、長孔４に冷媒チューブ２を貫通させた冷却器１と、冷却器１を配置させる風路５とを備えた冷蔵庫であって、風路５の冷却器１の断面側の一部を迂回するバイパス風路５ａ，５ｂの形状として、冷却器１を通過する風向に対し、長孔４の傾斜方向側のバイパス風路５ｂより、傾斜逆方向側のバイパス風路５ａを長くした。

上記構成とすることにより、切り起こしたカラー成形部４ｂが風向きを偏向させる傾向を補い、風向に対し長孔４の傾斜方向側のバイパス風路５ｂより、傾斜逆方向側のバイパス風路５ａを長くしたことで、風量バランスを均一化することができる。よって、着霜耐力を維持しつつ、冷却器１の性能を向上できるので、より省エネな冷蔵庫を提供できる。

なお、本実施の形態では、風向に対し長孔４の傾斜方向側のバイパス風路５ｂより、傾斜逆方向側のバイパス風路５ａを長くしたが、そうする代わりに、風向に対し長孔４の傾斜方向側のバイパス風路５ｂより、傾斜逆方向側のバイパス風路５ａの開口幅を広くしても、同様の効果が得られる。

また、図６に示すように、冷却器１を通過する風向に対し、長孔４の傾斜方向側のバイパス風路５ｂを無くし、傾斜逆方向側にのみバイパス風路５ａを設けても、同様の効果が得られる。

また、図７に示すように、冷却器１を通過する風向に対し、長孔４の傾斜方向側のバイパス風路５ｂを無くし、傾斜逆方向側にのみバイパス風路５ａを設けると共に、バイパス風路５ａの風上側の開口幅を広くし、風下側に向かって徐々に開口幅が狭くなるようにしても、同様の効果が得られる。

以上のように本発明は、ドッグボーン型のプレートフィンの長孔部の伝熱面積を有効活用した冷却器を、最適な風路に設置し、着霜・除霜の信頼性を考慮した高効率且つ経済的な冷蔵庫を提供することができるものであり、家庭用あるいは業務用冷蔵庫、さらにはショーケース等にも適用できる。

１ 熱交換器
２ 冷媒チューブ
３ プレートフィン
４ 長孔
４ａ 円弧部カラー
４ｂ 矩形部カラー
５ 風路
５ａ バイパス風路
５ｂ パイパス風路

Claims (3)

1. 直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、長孔を板面に複数設けたプレートフィンと、前記長孔の矩形部長手方向に、前記プレートフィン面に対して略垂直に切り起こしたカラー成形部とを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させた冷却器と、前記冷却器を配置させる風路とを備えた冷蔵庫であって、前記風路の前記冷却器の断面側の一部を迂回するバイパス風路の形状として、前記冷却器を通過する風向に対し、前記長孔の傾斜方向側のバイパス風路より、傾斜逆方向側のバイパス風路を長くしたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、長孔を板面に複数設けたプレートフィンと、前記長孔の矩形部長手方向に、前記プレートフィン面に対して略垂直に切り起こしたカラー成形部とを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させた冷却器と、前記冷却器を配置させる風路とを備えた冷蔵庫であって、前記風路の前記冷却器の断面側の一部を迂回するバイパス風路の形状として、前記冷却器を通過する風向に対し、前記長孔の傾斜方向側のバイパス風路を無くし、傾斜逆方向側にのみバイパス風路を設けたことを特徴とする冷蔵庫。
3. 前記バイパス風路の風上側の開口幅を広くし、風下側に向かって徐々に開口幅が狭くなるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の冷蔵庫。