JP2013119950A

JP2013119950A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2013119950A
Application number: JP2011266573A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kino; 章宏城野
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-06-17

Abstract

【課題】エバポレータ下方に設置した除霜ヒータによる除霜運転を行う際、均一に加熱することが困難であり、エバポレータの位置により、除霜に要する時間にばらつきがでるため、不要な加熱を行ったり、除霜時間が長期化するという課題があった。
【解決手段】エバポレータ５と、除霜ヒータ６と、ヒータ制御手段１４と、よりなり、ヒータ制御手段１４により、除霜中の一定期間、除霜ヒータ６を断続運転することで、加熱とエバポレータ５の熱伝導による熱の拡散で、エバポレータ５を均一加熱したので、輻射熱を有効に除霜に使用でき、除霜効率を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、間接冷却方式の冷蔵庫等のエバポレータの除霜に関するものである。

従来、この種の冷蔵庫などの除霜装置は、エバポレータ下方に設置したガラス管に封入した電熱線をあらかじめ設定した時間毎に通電し、その熱により冷却運転中にエバポレータに付着した霜や氷を融解させ除霜するものであった（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の概略構成を示す側断面を示すものである。

図４に示すように、エバポレータ１５と、除霜用ヒータ１６と、アルミ材からなる保護カバー１７から構成されている。

なお、エバポレータ１５は、間隔を置いて配置されたフィンとフィンに貫通され内部に冷媒が流通する冷媒管とからなる。

特開平１０−２３８９３２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、除霜用ヒータ１６が蒸発器１５の下方に位置しているため、除霜用ヒータ１６の熱によってエバポレータ１５の下部の冷媒管が先行して温度上昇し、上部に行くに従い温度上昇が鈍化することで、エバポレータ１５全体の除霜時間は長期化してしまう。

さらに、保護カバー１７がアルミ製であり、除霜用ヒータ１６から輻射される熱の大部分が保護カバー１７で反射してしまい、除霜に必要な熱を十分に受熱することができず、伝熱量もきわめて少なく、効率的に霜を溶かすことが難しいという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を決定するもので、除霜ヒータへの通電を間欠的に行うことで、通電時に加熱し、非通電時は熱交換器内で熱伝導による熱の拡散を行うことにより、エバポレータ全体を均温化しつつ、除霜を行うことで、エバポレータの温度上昇のばらつきを抑制するとともに、除霜用ヒータへの電気入力をも抑制することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、フィンアンドチューブ型のエバポレータと、除霜用ヒータと、前記除霜用ヒータの断続制御を行うヒータ制御手段と、よりなるものである。

これによって、蒸発器温度を霜の融解温度に上昇させるときにヒータを断続運転等して、最小のエネルギーで除霜を可能とし、除霜効率を向上させることができる。

本発明の冷蔵庫は、ヒータの断続運転が可能となり、ヒータ熱量が少なくてすむ場合に
は、ヒータの使用電力を抑制するとともに、ヒータに非通電時には、エバポレータの熱伝導により、温度が均一化することができ、ヒータの熱を効率的に使用することができ、除霜効率を向上することができる。

本発明の実施の形態１における除霜装置を備えた冷蔵庫の正面の断面図本発明の実施の形態１における除霜運転制御回路のブロック図本発明の実施の形態１における除霜運転時のタイムチャート従来の冷蔵庫の冷却室の側断面図

第１の発明は、フィンアンドチューブ型のエバポレータと、除霜用ヒータと、前記除霜用ヒータの断続制御を行うヒータ制御手段と、より構成したので、除霜運転中にも、除霜用ヒータの運転を断続することにより、必要最小限の熱量を除霜に使用できるとともに、除霜ヒータの停電中に、エバポレータ自身の熱伝導により、温度の均一化が図れ、均一除霜が可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、前記除霜用ヒータを除霜運転中所定の周期で断続するので、任意の熱量をエバポレータに与えることが容易になる。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、前記除霜用ヒータの断続運転に先立って、所定時間連続通電を行うので、除霜ヒータ温度を除霜するために十分な温度まで上昇させることができ、除霜ヒータ自身の熱容量と相まって、断続運転中にも高い温度を保つことができる。

第４の発明は、第１の発明から第３の発明において、前記除霜用ヒータの断続運転を所定時間行った後に、連続通電するので、最も熱量を必要とする霜の融解状態で十分な熱量を与えることができ、除霜運転を早く終了させることができる。

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は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の正面の断面図である。図２は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の除霜運転制御回路のブロック図である。図３は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の除霜運転時のタイムチャートである。

図１において、冷蔵庫１、冷凍室２、冷蔵室３である。冷凍室２の奥部の冷却室４には、エバポレータ５と、除霜ヒータ６と、庫内ファン７と、を設置している。冷蔵室３には、冷却室４と連通する吐出風路（図示せず）と吸入風路（図示せず）とが設置され、吐出風路の冷蔵室３内の開口部には、ダンパーなどの冷蔵室温度調整手段８が設置されている。除霜ヒータ６は、エバポレータ５の下方に設置されている。

なお、エバポレータ５は、エバポレータは、複数の略矩形のフィンと冷媒管より構成される。より具体的には、アルミ材からなる間隔を置いて配置されたフィンと、フィンに貫通したアルミ材からなる内部を冷媒が流通する冷媒管と、からなるフィンアンドチューブ型の熱交換器である。

なお、冷媒管に流通する冷媒は、可燃性冷媒が封入され、具体的にはイソブタンである。

なお、本実施の形態では、除霜ヒータ６は、エバポレータ５に付着した霜を加温により融解し除去する除霜ヒータであり、抵抗線をコイル状に形成したヒータ線と、ヒータ線を覆う第１のガラス管と、第１のガラス管を覆う第２のガラス管と、からなり、栓により第１のガラス管を覆う第２のガラス管との両端を開口している。

図２において、冷蔵庫制御手段９は、冷凍室２内に設置した冷凍室センサ１０、冷蔵室２内に設置した冷蔵室センサ１１、除霜センサ１２が、制御入力として接続されている。

また、出力側として、冷蔵室温度調整手段８と、圧縮機１３と、庫内ファン７と、ヒータ制御手段１４と、が接続されている。また、ヒータ制御手段１４には、除霜ヒータ６が接続される。

次に、上記構成の動作について説明する。

電源投入とともに冷蔵庫制御手段９は、冷凍室センサ１０、冷蔵室センサ１１の検知した値を用い、圧縮機１３、庫内ファン７、冷蔵庫温度調整手段８に指示し、運転を開始する。

時間と共に、エバポレータ５には、徐々に霜が付着する。着霜の進行に従い、エバポレータ５が目詰まり状態に近づくと、除霜センサ１２が目詰まりを検知し、この検知値により、冷蔵庫制御手段９が除霜運転開始を決定する。

除霜センサ１２は、例えば、温度により目詰まりを検知する。

図３に除霜運転時のタイミングチャートを示すが、図３に従い除霜運転時の動作を説明する。

除霜センサ１２が、所定の温度（例えば−３０℃）を検知すると、冷蔵庫制御手段９は、圧縮機１３、庫内ファン７を停止、冷蔵室温調整手段８を全閉にするとともに、ヒータ制御手段１４に指示し、除霜ヒータ６の運転を開始する（Ｔ０）。

ヒータ制御手段１４は、あらかじめ決定された、除霜ヒータ６の温度が十分に上昇する時間が経過するまで、除霜ヒータ６を連続運転する。

所定時間経過後、ヒータ制御手段１４は、除霜ヒータ６の断続運転を開始する（Ｔ１）。

このとき、除霜ヒータ６の断続運転中の通電比は３０％から７０％、また、通電周期は、１０秒から６０秒が望ましい。

除霜ヒータ６の通電中は、輻射及び、周囲の空気による対流熱伝達により、除霜ヒータ６の上方に設置したエバポレータ５は加熱され、特に、エバポレータ５の下部などの除霜ヒータ６に近接した場所は、局部的に加熱される。

ヒータ非通電時は、局部的に加熱された場所より、エバポレータ５自体の熱伝導により、局部的に高温になった場所より、低温の部分への熱の移動が生じ、全体としての温度分布は均一化する。

さらに、これを繰り返すことにより、エバポレータ５の温度は、付着した霜と一緒に全
体の温度分布の均一化を保ったまま、温度が０℃近くまで上昇していく。

あらかじめ設定した除霜周期や、除霜開始温度により、除霜運転開始時の着霜量はほぼ一定であり、０℃付近まで上昇するのに要する時間もほぼ一定である。

このため、この時間を参考にあらかじめ設定した断続運転時間が経過すると、ヒータ制御手段１４は、再び除霜ヒータ６の連続運転を開始する（Ｔ２）。

このとき、霜の温度も、ほぼ０℃であるので、これ以降霜が解けきるまでは、霜は潜熱変化するため温度はほぼ０℃を保つ。霜が完全に融解し終えると、温度が再び上昇を始める（Ｔ３）。

そして、所定の温度まで上昇したことを除霜センサ１２が検知すると、冷蔵庫制御手段９は、除霜運転を終了するため、除霜ヒータ６の通電停止をヒータ制御手段１４に指示し、ヒータ制御手段１４は除霜ヒータ６の運転を停止する（Ｔ４）。

除霜ヒータ６の表面温度がある程度低下するための起動待ち時間が経過後、冷蔵庫制御手段９は、圧縮機１３の運転を開始する（Ｔ５）。

圧縮機１３の運転により、エバポレータ５の温度が低下した後、冷蔵庫制御手段９は、庫内ファン７を運転するとともに、冷蔵室センサ１１の検知値に従い冷蔵室温度調整手段８を開路し、冷却運転を開始する（Ｔ６）。

以上のように、本実施の形態においては、除霜ヒータが断続運転されるため、除霜ヒータ通電時に大きくなった除霜ヒータに近いエバポレータの下部と距離の離れた上部の温度差を、非通電時に熱伝導による熱の移動のみが発生し、エバポレータ全体を均温化するので、除霜ヒータによる加熱の効率化が図れるとともに、エバポレータの位置による除霜の進行の均一化が図れる。

また、効率向上により、断続運転での加熱量の減少による除霜時間の長期化も効率向上により、小さく抑えることができ、このため、除霜に要するエネルギーが減少し、省エネルギー化が図れる。また、同時に除霜ヒータによる除霜時の使用熱量が低くなることから、除霜中の冷凍室、冷蔵室の温度上昇を低く抑えられることで、食品の保鮮上も多大な効果を有する。

また、除霜用ヒータを除霜運転中所定の周期で断続するので、任意の熱量をエバポレータに与えることが容易になる。

また、除霜用ヒータの断続運転に先立って、所定時間連続通電を行うので、除霜ヒータ温度を除霜するために十分な温度まで上昇させることができ、除霜ヒータ自身の熱容量と相まって、断続運転中にも高い温度を保つことができる。

除霜用ヒータの断続運転を所定時間行った後に、連続通電するので、最も熱量を必要とする霜の融解状態で十分な熱量を与えることができ、除霜運転を早く終了させることができる。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、輻射式ヒータの熱を断続的に加えることにより、加熱の中断中に熱伝導に要する時間を与え、加熱の均一化をより少ないエネルギーで行うことができるので、除霜効率の向上によりエネルギーの有効利用が図れることより、
冷蔵庫や局部加熱が必要な加熱装置などにも適用できる。

１冷蔵庫
５エバポレータ
６除霜ヒータ

Claims

フィンアンドチューブ型のエバポレータと、除霜用ヒータと、前記除霜用ヒータの断続制御を行うヒータ制御手段と、を備えた冷蔵庫。
前記除霜用ヒータを除霜運転中所定の周期で断続する請求項１記載の冷蔵庫。
前記除霜用ヒータの断続運転に先立って、所定時間連続通電を行う請求項１または２に記載の冷蔵庫。
前記除霜用ヒータの断続運転を所定時間行った後に、連続通電する請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。