专利名称：家用电冰箱的除霜加热器的制作方法
技术领域：
本涉发明涉及一种加热融化、除去附着在家用电冰箱(包括家用冷冻冷藏箱、冷冻箱)的蒸发器(冷却器)上的冰、霜的除霜加热器。
于是，从2002年开始，在一部分家用电冰箱上开始采用作为上述HC制冷剂被重视的HC制冷剂R600a的异丁烷(CH3)3CH。
实际上，由于上述HC制冷剂R600a为燃点温度为494℃的可燃性气体，爆炸下限为1.8％V/V，因此其使用要求要有非常安全的对策。
这一点，在作为日本电机工业协会(以下简称JEMA)自主标准的使用碳氢化合物制冷剂的电冰箱的安全性及一般要求事项中作了如下规定在电气元件的近旁，泄漏的制冷剂的浓度不超过上述爆炸下限的75％，曝露在漏出的HC制冷剂中的元件的表面温度不超过制冷剂燃点温度减去100K的温度(JEMA自主标准温度)。
现在的家用电冰箱一般采用这样的结构通常在电冰箱的背面侧设置1个或独立的2个蒸发器(冷却器)及风扇，并且用于除去附着在所述蒸发器的表面上的霜、冰的除霜加热器配置在各蒸发器的下方，而且在其下方配置接露盘。例如，图13为下部冷冻室型家用电冰箱的蔬菜室附近的内部结构示意图，采用这样的结构在蔬菜室1的背面侧配置了强制地将冷气送到蔬菜室1或其上方的图中没有示出的冷藏室的风扇2、蒸发器3、该蒸发器3的下方的除霜加热器5、以及比它更下面的接露盘9。图16中表示了除霜加热器5的配置模式。
上述家用电冰箱的除霜加热器5必须在20～30分钟的短时间内有效地除去所述蒸发器3的霜，现在的主流的宽约600毫米、内部容积300～420立升的家用电冰箱主要使用如图14的结构图所示那样的所谓辐射加热器10，该辐射加热器的结构为将90～150瓦左右的电热线(线圈加热器)6穿插在外径10.5毫米左右、长300毫米左右的透明玻璃管(为圆筒管)7中，两端开口除图中没有示出的直径1毫米左右的内部气体(蒸汽)抽出孔外，用耐热密封盖8大致密封。
这种以前的辐射加热器10，玻璃管7的表面温度在开放空间状态下为450℃左右，对于使用新的无氟制冷剂HC制冷剂R600a的家用电冰箱来说不满足上述JEMA自主标准温度(燃点温度494℃-100℃＝394℃)的要求。
这里，作为适于新的HC制冷剂R600a的除霜加热器，曾考虑过将以前的辐射加热器10的单重玻璃管变成双重，将表面积大、直径大(外径20毫米左右)的外侧玻璃管的表面温度控制在JEMA自主标准温度394℃以下，2002年上市的使用HC制冷剂的新型家用电冰箱采用了这种经过改进的双重玻璃管结构的辐射加热器。这种改良是因为，如果发热量一样，作为加热器的表面积(外侧玻璃管的表面积)越大每单位面积的散热量就变得越小，表面温度变低。
图15为包括外径为10.5毫米的内侧玻璃管(壁厚1.0毫米)和外径为20毫米(壁厚1.8毫米)的外侧玻璃管的双重玻璃管结构的辐射加热器10(带铝伞)在开放空间实验条件下的外侧玻璃管的表面温度-加热时间的温度变化曲线(加热器功率130瓦(100伏)、室温27℃)。
如根据上述曲线能够判明的那样，超过10分钟的区域以后，HC制冷剂R600a稳定在JEMA自主标准温度394℃以下的温度(352℃)。
但是，作为采用了上述HC制冷剂R600a(异丁烷)的家用电冰箱的除霜加热器的新型双重玻璃管结构的辐射加热器，其玻璃管(具有耐热性并且辐射效率高、热透过性好的材质)本身价格高，带来成本大幅上升。
并且，上述以前的单层玻璃管结构的辐射加热器10或上述双重玻璃管结构的辐射加热器，由于处于高温的玻璃管的表面如果接触到蒸发器3融化的冰水，急冷，存在由于热力激波而产生碎裂的危险，并且玻璃管存在被落下的冰片砸坏的危险，因此作为其对策如图13及图16的配置模式图所示的那样用伞(一般为铝伞)4覆盖在除霜加热器5的上方防止从蒸发器3掉下的冰片破坏玻璃管。另外也有如图14所示的那样，将伞4的两端挂搭在辐射加热器10两端的密封盖8上附设在玻璃管7的上方的结构。
于是，伞4的设置需要多余的空间，成本高，而且加热效率低下，虽说是辐射，但辐射热并未直接到达蒸发器3上，而被所述伞4遮挡，结果大部分传到空气中，通过热传导或对流加热蒸发器3进行除霜。
并且，如图14所示的那样，由于除霜加热器本身为露出的玻璃管的结构，因此有破碎的危险，其使用、设置时要相当注意。
为解决发明目的的技术方案为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。
(1)本发明提供的家用电冰箱的除霜加热器，其特征是，包括有玻璃管，和穿插在所述玻璃管内的电热线，和松插所述玻璃管、包围其外周的金属管，和支持从所述玻璃管的两端引出的所述电热线的引线部、并且大致密封所述金属管的两端开口或所述金属管和所述玻璃管双方的两端开口的耐热密封盖。
(2)在上述(1)中所记载的家用电冰箱的除霜加热器，其特征是，所述金属管为壁厚0.5～3毫米且最大外径为18～50毫米的铝管。
(3)在上述(1)中所记载的家用电冰箱的除霜加热器，其特征是，所述金属管的断面外形为方形。
(4)在上述(1)中所记载的家用电冰箱的除霜加热器，在所述金属管的外表面施行散热片加工。
(5)在上述(1)中所记载的家用电冰箱的除霜加热器，所述金属管的外表面延设有与金属制的接露盘相连的金属连接板。
发明效果本发明的家用电冰箱的除霜加热器如上所述那样地构成，具有如下效果(1)由于外周被大致密封的金属管覆盖，因此使用了可燃性的无氟制冷剂的家用电冰箱的除霜加热器具有没有着火、破损的危险，安全性高这样的好效果。
(2)特别是对于HC制冷剂R600a(异丁烷)能够达到相对JEMA自主标准温度394℃具有充分的冗余。
(3)不需要以前的辐射加热器所需的伞，加热效率高。
(4)能够与蒸发器接触配置，能够提高加热效率。
(5)能够与金属制的接露盘热连接，扩大一体化加热器的表面积，能够获得高的散热效果。
(6)比双层玻璃管结构的辐射加热器便宜，使用方便。
图1 本发明的第1实施形态的除霜加热器的结构示意2 第2实施形态的除霜加热器的结构示意3 本发明的除霜加热器的中央部分的剖面结构4 本发明的除霜加热器及以前的单重玻璃管结构的辐射加热器在开放空间实验条件下的加热时间-表面温度变化曲线5 本发明的除霜加热器(100伏、150瓦)和接露盘底面的电冰箱管道结构内在空间实验时的加热时间-表面温度变化曲线6 本发明的除霜加热器(100伏、130瓦)和接露盘底面的电冰箱管道结构内在空间实验时的加热时间-表面温度变化曲线7 本发明的除霜加热器(100伏、98瓦)和接露盘底面的电冰箱管道结构内在空间实验时的加热时间-表面温度变化曲线8 在配置在电冰箱管道结构的冻结了的蒸发器的下方的状态下，本发明的除霜加热器的各部分的加热时间-温度变化曲线9 本发明的除霜加热器的配置例图10 本发明的除霜加热器的配置例图11 本发明的除霜加热器的第3实施形态的中央部分的纵断面结构12 本发明的除霜加热器的第4实施形态的中央部分的横断面结构13 下部冷冻室型家用电冰箱的蔬菜室附近的内部构造14 以前的单层玻璃管结构的辐射加热器的结构15 以前的除霜加热器(带铝伞)的配置模式16表示双重玻璃管结构的辐射加热器(带铝伞)在开放空间实验时的外侧玻璃管的表面温度变化的曲线图符号说明1.蔬菜室；2.风扇；3.蒸发器；4.伞(铝伞)；5、20、30.除霜加热器；6.电热线；7.玻璃管；8、12.耐热密封盖；9.接露盘；10.辐射加热器；11、21.金属管；13.电热线的引线部；14.陶瓷密封构件；18.金属连接板；22.散热片；t.壁厚；φ.外径；d.最大外径图1为本发明的第1实施形态的除霜加热器的结构示意图，图2为第2实施形态的除霜加热器的结构示意图。图3为本发明的除霜加热器的中央部分的剖面结构图。图4为本发明的除霜加热器及以前的单重玻璃管结构的辐射加热器在开放空间实验条件下的加热时间-表面温度变化曲线图。图5、图6、图7为本发明的除霜加热器和接露盘底面的电冰箱管道结构内在空间实验时的加热时间-表面温度变化曲线图。图8为在配置在电冰箱管道结构的冻结了的蒸发器的下方的状态下，本发明的除霜加热器的各部分的加热时间-温度变化曲线图。图9及图10为本发明的除霜加热器的配置例。图11为本发明的除霜加热器的第3实施形态的中央部分的纵断面结构图。图12为本发明的除霜加热器的第4实施形态的中央部分的横断面结构图。
首先，如图1或图2所示，本发明的家用电冰箱的除霜加热器20、30包括有耐热性的玻璃管7，和穿插在所述玻璃管7内的电热线6，和松插所述玻璃管7、包围其外周的金属管11，和支持从所述玻璃管7的两端引出的所述电热线6的引线部13、并且大致密封所述金属管11的两端开口(图2)或者所述金属管11和所述玻璃管7双方的两端开口(图1)的耐热密封盖12、12，为外侧金属管11与内侧玻璃管7的双重结构，以增大金属管11的外表面的表面积、降低外表面的温度的结构为根本。并且，密封图2所示的玻璃管7的两端开口的是例如耐热性好的陶瓷密封构件14。
所述除霜加热器20、30由于外侧不是用玻璃管而是用金属管11构成的，因此没有被从所述蒸发器3落下的冰片损坏的危险。因此不需要以前的辐射加热器10所必需的伞4，能够如图9所示的那样接近蒸发器3与接露盘9之间配置除霜加热器20(30)。并且，能够如图10所示的那样使金属管接触蒸发器3安装除霜加热器20(30)，能够显著地提高加热效率。另外，在与现存的蒸发器3接触配置时，如果使金属管11的断面形状为方形，还有增大接触面积、通过直接的热传导提高加热效率的优点。
当然，由于处于高温的金属管11的内部、内侧的玻璃管7、电热线6用硅等耐热密封盖12大致密封着，因此，既使HC制冷剂R600a泄漏，也因为进入到处于燃点温度以上的高温的加热器内部的HC制冷剂的浓度还不到爆炸下限的一半，所以安全。
作为所述玻璃管7，使用与以前的辐射加热器10同样的耐热性好的圆形管。并且，耐热密封盖12最好是硅密封盖(适当成型加工成任意形状)。并且，电热线6采用与以前一样的线圈加热器。并且，所述金属管11虽然可以使用热传导率高的铜管或铝管等各种管，但从加工性、低成本、重量轻等优点出发，铝管最好。其断面形状，如图3(a)所示的壁厚t＝0.5～3毫米并且外径φ18～50毫米的断面为圆形的圆管，或者如图3(b)所示的壁厚t＝0.5～3毫米并且最大外径d＝18～50毫米的四边形、六边形等方形为典型的形状。上述范围实现作为将HC制冷剂、特别是R600a(异丁烷)作为制冷剂使用的家用电冰箱的除霜加热器的最好的表面温度及除霜时间。
图4为以前的带铝伞的单重玻璃管(φ10.5毫米、壁厚1毫米)的所述辐射加热器10，本发明的由φ10.5毫米、壁厚1毫米的玻璃管和φ18毫米、壁厚1毫米的铝管构成的除霜加热器，及由φ10.5毫米、壁厚1毫米的玻璃管和φ25毫米、壁厚1毫米的铝管构成的除霜加热器(任何一种都为100伏、130瓦)在进行开放空间实验条件时的加热时间-表面温度的曲线图(分别用◆点、■点和▲点表示实测点)。
如从本图能够明白的那样，以前的辐射加热器10(◆点)直线地超过了JEMA自主标准温度394℃，但本发明的除霜加热器(■点、▲点)都没有超过JEMA自主标准温度，8分钟左右稳定在324℃和262℃附近。如从图能够判断的那样，虽然增加铝管的外径能够降低表面温度，但如果使直径φ过大、与管内部的玻璃管7的空隙过大，则作为加热器本体的热容量增加了，对于相同的每单位时间的发热量，铝管的外表面难于被加热，不能达到在短时间内除去蒸发器3的霜这一本来的目的。因此，作为以短时间内除霜为目的的加热器，其铝管的大小如果兼顾JEMA自主标准温度、为圆管，可以说壁厚0.5～3毫米、外径φ18～30毫米为最好范围。
图5、图6、图7为在100伏时发热功率分别为150瓦、130瓦、98瓦的本发明的除霜加热器(外径10.5毫米、壁厚1.00毫米、长310毫米的玻璃管和壁厚2毫米、20毫米×20毫米的四边形断面、长285毫米的铝管)的电冰箱管道结构内在空间实验(室温23℃)时的加热时间对铝管的外表面(◆点)、接露盘底面(■点)的温度变化曲线图。从曲线判断，98瓦、130瓦和150瓦的任一个都满足JEMA自主标准温度394℃的要求。▲点为稳定后的密封盖的侧面温度。
图8为在配置在电冰箱管道结构的冻结了的蒸发器的下方的状态下，本发明的除霜加热器(100伏、150瓦，铝管壁厚2毫米、20毫米×20毫米的四边形断面、长285毫米)的各部分的加热时间-温度变化曲线图(室温23℃)。
如从该图能够判断的那样，虽然铝管内部温度(◆点)超过JEMA自主标准温度394℃达到480℃左右，但铝管表面温度(■点)被控制在320℃左右，稳定在JEMA自主标准温度以下。耐热密封盖的侧面温度在85分钟后为117℃(●点)。可以判断，既使在现实条件下，在150瓦时也具有充分的冗余，满足JEMA自主标准温度的要求。
作为第3实施形态，作为提高所述金属管11的散热性的方法，通过使内径为18毫米左右，通过如图11所示的那样采用金属管的外周面上设置了凹凸的散热片22的金属管21，使金属管21的外表面积增大，使金属管21内侧的热量不停滞、散发出去，使表面温度降低，这样也可以认为是一种很好的形态。该散热片22可以用滚轧成型加工铝管等的金属管成型。
其次，作为第4实施形态，如果采用如图12所示的那样，在所述除霜加热器的金属管11的外表面延设与铝等金属制的接露盘9相连的金属连接板(铝板或铜板)18这样的结构(如图所示，金属连接板18也可以是作为金属管11的一部分构成)，接露盘9和金属管11可以实现由于热传导的热的一体化，就是说，接露盘9起到散热片的作用，能够使接露盘表面的全部或一部分加热器化。于是，能够将宽大的面积加热到比较低的温度(100℃以下)，如果接近配置在蒸发器的下方，则成为结构紧凑、加热效果好、具有高的安全性的除霜加热器。
虽然本发明的除霜加热器可以安装在家用冷冻、冷藏电冰箱的所述蒸发器3的附近任意的位置上(参照图9、图10)，但无论装在哪里，由于没有以前的辐射加热器10与蒸发器3之间的伞4，因此可以认为至少可以节省30％左右的能量。
另外，由于本发明中内侧的玻璃管7不象以前那样以辐射为目的，而是以将电热线6保持在内部、防止电热线由于受热松弛而漏电为目的使用的，因此不必像辐射加热器那样拘泥于品质，可以降低成本。
权利要求
1.一种家用电冰箱的除霜加热器，其特征在于包括有玻璃管，和穿插在所述玻璃管内的电热线，和松插所述玻璃管、包围其外周的金属管，和支持从所述玻璃管的两端引出的所述电热线的引线部、并且大致密封所述金属管的两端开口或所述金属管和所述玻璃管双方的两端开口的耐热密封盖。
2.如权利要求1所述的家用电冰箱的除霜加热器，其特征在于所述金属管为壁厚0.5～3毫米且最大外径为18～50毫米的铝管。
3.如权利要求1所述的家用电冰箱的除霜加热器，其特征在于所述金属管的断面外形为方形。
4.如权利要求1所述的家用电冰箱的除霜加热器，其特征在于在所述金属管的外表面施行散热片加工。
5.如权利要求1所述的家用电冰箱的除霜加热器，其特征在于所述金属管的外表面延设有与金属制的接露盘相连的金属连接板。
全文摘要
提供一种适合于使用了可燃性HC制冷剂的家用电冰箱、成本低、加热效率高且安全性好的除霜加热器。本发明的家用电冰箱的除霜加热器20包括有耐热性的玻璃管7，和穿插在所述玻璃管7内的电热线6，和松插所述玻璃管7、包围其外周的金属管11，和支持从所述玻璃管7的两端引出的所述电热线6的引线部13、并且大致密封所述金属管11和所述玻璃管7双方的两端开口的耐热密封盖12、12，为外侧金属管11与内侧玻璃管7的双重结构，使散热效率高的金属管11的外表面的温度维持在HC制冷剂的燃点温度－100℃的安全标准温度以下。
文档编号H05B3/44GK1467467SQ0312341
公开日2004年1月14日 申请日期2003年5月6日 优先权日2002年7月11日
发明者小林秀雄 申请人:株式会社小林制作所