JP5025689B2

JP5025689B2 - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP5025689B2
Application number: JP2009152098A
Authority: JP
Inventors: 淳二吉田; 睦加藤; 浩衛藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: TWI398612B; CN101929780B; CN101929780A; JP2011007435A; TW201100735A

Description

本発明は、冷却器に付着した霜をヒーターを用いて除霜する冷蔵庫に関する。

従来の冷蔵庫の除霜装置には、蒸発器（「冷却器」に同じ）に付いた霜をガラス管ヒーターとパイプヒーターとを用いて溶解するものがある。そのような例として、「蒸発器１３の下方にガラス管ヒータ２９を配置する一方、蒸発器１３のフィン２７にパイプヒータ４１を直接接触させた状態で、ほぼ平行に連続させた構造とするものである。パイプヒータ４１及び前記ガラス管ヒータ２９は、制御部４３によって設定されたヒータ温度に管理されるようになっている。」（例えば、特許文献１参照）というものが提案されている。着霜量の多い場所、あるいは、少ない場所に応じて前記パイプヒーター及び前記ガラス管ヒーターを作動させることで加熱むらのない除霜が行える。

特開２０００−１２１２３３号公報（第５頁、図１０）

従来の技術では、複数のヒーターの制御として、複数の着霜量検知センサーの検出値により霜の多少を判定し、制御を行っている。しかしながら、実際の霜の多少だけでは、発熱された熱が除霜に効率よく使われているとは言えず、逆に無駄な消費電力を費やしているという問題点があった。

除霜を開始する前において、前記蒸発器の周辺温度は非常に低く−２４℃前後の温度にまで下がっている。前記ガラス管ヒーターと前記パイプヒーターを発熱すると、両ヒーターの特性から、前記ガラス管ヒーターの周辺が瞬時に高温になるのに対して、前記パイプヒーターの周辺、つまり前記フィンの周辺は瞬時に高温にはならない。よって前記フィン周辺は、即座に除霜できるわけではないため、通電した後も一時的に前記フィンは、霜で閉塞されている。前記ガラス管ヒーターで急に温められた空気と、前記蒸発器の冷気との間で、大きな温度差が生じて、対流が発生し、前記ガラス管ヒーターで暖められた空気は、対流に乗り上昇するが、霜により閉塞されている前記フィンの壁により跳ね返され、下に戻される。戻された暖かい空気は、冷凍室戻り風路を通り、冷凍室や他の冷蔵庫内にまで流出していく。結果として、前記冷凍室又は前記冷蔵庫内の温度を上げてしまう問題点があった。この温度上昇によって、同時に食品を傷めてしまう恐れもある。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、除霜に使用される熱が前記冷凍室又は前記冷蔵庫内に流出することを避け、除霜品質を保ち、消費電力を抑える冷蔵庫を得ることを目的とする。

本発明の冷蔵庫は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された前記冷媒を膨張させる絞り装置と、膨張した前記冷媒を蒸発させる冷却器と、が環状に配管接続されている冷凍サイクルと、前記冷却器に当接又は近傍に配設されたパイプヒーターと、前記冷却器の下方に配設されたラジアントヒーターと、前記パイプヒーター及び前記ラジアントヒーターの通電を制御する制御手段と、前記冷却器内の温度を測定する冷却器温度センサーと、を備え、前記制御手段が、前記パイプヒーターを通電し、部分除霜が始まってから前記冷却器温度センサーの測定温度が第１の所定温度に達したとき、前記ラジアントヒーターの通電を開始させて、前記冷却器温度センサーの測定温度が前記第１の所定温度以上である第２の所定温度に達すると前記パイプヒーターの通電を終了し、前記冷却器を除霜する。

本発明において、前記制御手段は、前記冷却器のフィン間に目詰まりしている霜の一部を融解するために、まず前記パイプヒーターの通電を開始する。次に、前記制御手段は、前記フィンの目詰まりが部分的に解消されたと判定すると、前記ラジアントヒーターの通電を開始する。前記ラジアントヒーターは、輻射的に放熱し、前記冷却器の霜を融解すると共に、周りの空気を暖める。暖められた空気は、目詰まりが解消された前記フィンの間を通り、前記冷却器へと上昇していく。前記フィンの目詰まりにより前記冷凍室や前記冷蔵庫内へ逆流していた空気が減少することで、前記冷凍室や前記冷蔵庫内の冷却効率が改善され、食品の品質維持が改善される。
本発明の冷蔵庫は、前記冷却器の除霜をしつつ、消費電力を抑制し、さらに食品の品質維持を改善する効果が得られる。

本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の正面図である。本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の断面図である。本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の冷却器室の側断面図である。本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の除霜手段の概略説明図である。本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の冷却器温度センサーを用いた除霜制御のフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の冷却器室を示す側断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の正面図である。
図１において、冷蔵庫１１は、最上段に冷蔵室１２と、冷蔵室１２の下に隣同士に並んだ製氷室３及び切替室４と、製氷室３及び切替室４の下に冷凍室５と、冷凍室５の下に野菜室６と、を備える。もちろん、各室の有無や位置は本実施の形態を制限するものではない。また、冷蔵庫１１は、冷蔵室１２、製氷室３、切替室４、冷凍室５、および野菜室６のそれぞれの開口部に自在に開放、閉塞することができる冷蔵室扉７、製氷室扉８、切替室扉９、冷凍室扉１０、および野菜室扉１３を有している。各扉が開けられると、そこから食品等の出し入れが可能になる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の側断面図である。
図２において、冷蔵庫１１は、背面に冷却用ファン３２と、冷凍サイクル２０と、を備える。冷却用ファン３２は、冷凍サイクル２０で生成された冷気を、冷蔵庫１１の各室へと送風するためのものである。

冷凍サイクル２０は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２１と、その圧縮された冷媒を凝縮し液化する凝縮器２２と、液化された冷媒を減圧する絞り装置２３と、減圧された冷媒を蒸発させる冷却器２４と、が環状に配管接続されている。冷却器２４は、冷媒が内部で蒸発し、この蒸発したときの吸熱作用により冷却される。

次に、冷却器２４が収められている冷却器室に関して説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の冷却器室の側断面図である。
パイプヒーター４１は、冷却器２４に当接又は近傍に配設されており、冷却器２４と冷凍室５の壁面の下方には、冷凍室５から冷却器２４へ空気が流れる冷凍室戻り口４２がある。そして、冷却器室の最下部には、霜の融解水であるドレン水を受け止めるドレンパン３３と、そのドレン水を排出する排水孔３４がある。ドレンパン３３と冷却器２４の間には、ラジアントヒーター１５が配設されており、そのラジアントヒーター１５と冷却器２４の間には、ヒーターカバー１６がある。ヒーターカバー１６は、冷却器２４から滴下するドレン水がラジアントヒーター１５に当たらないように保護している。

パイプヒーター４１は、外郭をなすパイプ部と、そのパイプ内にあるヒーターとで形成されている。パイプ部は、コストや加工性の面からアルミ管が望ましく、内部のヒーターは、耐熱性の面からシリコン被覆のシリコンヒーターが望ましい。ただし、これに限定するものではない。

図４は、実施の形態１に係る冷蔵庫の除霜手段の概略説明図である。
図４において、制御手段４５は、圧縮機２１のモーター２１ａ及び絞り装置２３と、除霜のためのパイプヒーター４１、ラジアントヒーター１５、及び冷却器温度センサー２５とに接続されている。制御手段４５は、モーター２１ａの駆動状況や冷却器温度センサー２５の測定温度から判定して、パイプヒーター４１やラジアントヒーター１５をそれぞれ独立して制御することができる。また、本実施の形態では、パイプヒーター４１とラジアントヒーター１５をそれぞれ単一のヒーターを用いているが、それぞれを複数設置してもよい。ただし、単一の場合と同様に、冷却器２４に当接又は近傍設置された複数のヒーターと、冷却器２４の下方に配設された複数のヒーターとを別々に制御できる制御手段が必要である。

制御手段４５は、圧縮機２１の積算運転時間が所定の時間を経過した場合など、ある条件下で除霜制御を開始する。その他、除霜開始条件としては、着霜量検知センサーを使って、着霜が一定の量を超えた場合などがあるが、本実施の形態は、開始条件を限定するものではない。除霜が開始されると、制御手段４５は、最初にパイプヒーター４１に通電を行う。パイプヒーター４１は、冷却器２４に付着している霜を直接加熱し、部分的に融解する。冷却器２４に付着している霜が融解され、空気が冷却器２４へと流れる空隙ができたと判定したときに、制御手段４５は、ラジアントヒーター１５の通電を開始する。
この空隙ができたかどうかを判定する方法は、着霜量検知センサーを使っても、一定期間後に開始しても、冷却器の温度によって判定してもよい。

パイプヒーター４１のみを先行して発熱させることで、まず最初に冷却器２４に付着している霜を部分的に滑落させることができ、霜による冷却器２４のフィンの目詰まりが一部解消され、空隙が生じる。その後、ラジアントヒーター１５に通電することで発生する熱の対流が、できた空隙部分から冷却器２４へと循環し、効率よく除霜ができる。もちろん、ラジアントヒーター１５は輻射的にも霜を加熱し、除霜する。
本実施の形態は、ラジアントヒーター１５の熱が先にできた空隙に流れ込むように制御することで、冷凍室戻り口４２を逆流して冷凍室５に流れ込む熱を減らす効果が得られる。ひいては冷凍室５内の食品の温度上昇を抑制し、食品品質維持を比較的長期化することができる。

図５は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の冷却器温度センサーを用いた除霜制御のフローチャートである。
制御手段４５は、冷却器２４の温度を測る冷却器温度センサー２５に接続され、冷却器２４の温度によって、パイプヒーター４１及びラジアントヒーター１５を制御する。図５に、除霜の制御手順（全ステップ）を記す。

ステップＳ１のある条件下で制御手段４５は除霜制御を開始する。ステップＳ２では、パイプヒーター４１の通電が開始され、パイプヒーター４１が発熱し始める。この発熱により、冷却器２４に付着した霜が部分的に融解されると共に冷却器２４が加熱されていき、冷却器２４周辺の温度が上昇する。ステップＳ３において、制御手段４５は、冷却器温度センサー２５から得た測定温度が、所定温度Ｔ１以上になったかどうかを判定する。所定温度Ｔ１は、概略−１３℃以上、０℃以下の範囲にある任意の値が望ましい。制御手順は、測定温度が所定温度Ｔ１未満であると判定（Ｎ）されるともう一度ステップＳ３に戻り、測定温度が所定温度Ｔ１以上になったと判定（Ｙ）されるとステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ラジアントヒーター１５の通電が開始され、ラジアントヒーター１５が発熱し始める。この発熱により、冷却器２４全体の除霜が始まると共にラジアントヒーター１５周辺の空気が暖められ、この空気が冷却器２４の方へ流れ、冷却器２４周辺の温度が上昇する。ステップＳ５において、制御手段４５は、冷却器温度センサー２５から得た測定温度が、所定温度Ｔ２以上になったかどうかを判定する。所定温度Ｔ２は、所定温度Ｔ１以上で、概略５℃とする。制御手順は、測定温度が所定温度Ｔ２未満であると判定（Ｎ）されるともう一度ステップＳ５に戻り、測定温度が所定温度Ｔ２以上になったと判定（Ｙ）されるとステップＳ６に進む。ステップＳ６では、パイプヒーター４１への通電が終了される。次に、ステップＳ７において、制御手段４５は、冷却器温度センサーから得た測定温度が所定温度Ｔ３以上になったかどうかを判定する。所定温度Ｔ３は、所定温度Ｔ２以上で、概略１４℃とする。ただし、実際には所定温度Ｔ３は、冷却器２４の除霜が終了とみなされる冷却器２４内の任意の温度を設定することが望ましい。ステップＳ７において、制御手順は、測定温度が所定温度Ｔ３未満と判定（Ｎ）されるともう一度ステップＳ７に戻り、測定温度が所定温度Ｔ３以上になったと判定（Ｙ）されるとステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ラジアントヒーター１５の通電が終了され、ステップＳ９にて、除霜制御は終了する。

図４のステップＳ３でパイプヒーター４１を冷却器２４が所定温度Ｔ１になるまで通電することで、パイプヒーター４１周辺の冷却器２４に付着した霜が融解される。ただし、この融解はパイプヒーター４１が固定されている冷却器２４の部分的な融解であり、冷却器２４全体の除霜にはいたっていない。しかしながら、部分的ではあるが除霜が進むと、冷却器２４内の温度が上昇し、所定温度Ｔ１に到達すると、ステップＳ５で、ラジアントヒーター１５に通電され、冷却器２４全体が下から一気に暖められる。ラジアントヒーター１５で急に暖められた空気は、上昇していき部分的に融解された空間を通り、冷却器２４へ流れ込む。部分的な融解がない場合、暖められた空気が、冷却気２４のフィンに目詰まりした霜によってはね返され、冷凍室戻り口４２を逆流して冷凍室５に流入し、冷凍室５の冷凍効率を下げる。

本実施の形態は、まずパイプヒーター４１で部分的に霜を融解し、続いて冷却器温度センサー２５により霜の融解具合を判定し、遅れてラジアントヒーター１５を使って冷却器２４全体の霜を融解することで、冷凍室５に熱を流出することなく、冷却器２４を効率よく除霜することができる。

ステップＳ５で冷却器２４内の測定温度が所定温度Ｔ２以上になったかどうかを判定するのは、パイプヒーター４１による冷却器２４への過剰な加熱を避けるためである。パイプヒーター４１が近辺の除霜を終了すると、その後、パイプヒーター４１は、冷却器２４へ余分な熱を加え始める。余分に加えられた熱は、除霜制御が終了した後の冷凍制御の負荷となり、冷凍効率つまりは消費電力効率を降下させる。この冷凍効率の降下をさけるためにステップＳ６において、制御手段４５は、パイプヒーター４１の通電を終了する。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の冷却器室を示す側断面図である。
図６において、ヒーターカバー１６Ａは、ラジアントヒーター１５の熱が直接冷却器２４に到達するように、水平面に対して傾斜している。さらにこの傾斜により、霜取り時に冷却器２４からヒーターカバー１６Ａに落下してくる霜の塊とドレン水は、ヒーターカバー１６Ａから滑落する。

ヒーターカバー１６Ａに傾斜をつけず、霜の塊やドレン水がヒーターカバー１６Ａの上に留まると、ラジアントヒーター１５の熱が、ヒーターカバー１６Ａ上の霜の融解やドレン水の温度上昇に使用され、冷却器２４の除霜効果が低下する。
本実施の形態は、ヒーターカバー１６Ａに傾斜をつけて霜の塊やドレン水をヒーターカバー１６Ａから取り除くことで、冷却器２４の除霜効率をあげることができる。
傾斜角度は、７°以上あることが望ましいが、霜の塊やドレン水を滑落させることに関しては、ヒーターカバー１６Ａを撥水性のよい材質で形成することで、滑落しやすくすることができるため、傾斜角度は７°以上と限定するものではない。

ヒーターカバー１６Ａは、傾斜しているヒーターカバー１６Ａとラジアントヒーター１５を上方から平行投影したときラジアントヒーター１５を覆い隠す大きさが必要である。ヒーターカバー１６Ａは、霜取り時に冷却器２４から落下してくる霜の塊やドレン水がラジアントヒーター１５に直接落ちないように保護し、霜の塊やドレン水がラジアントヒーター１５に触れ、蒸発するときの沸騰音を抑制したり、蒸発によるラジアントヒーター１５の温度低下を避ける。
本実施の形態では、上方から落ちてくる霜やドレン水をラジアントヒーター１５に当たらないようにヒーターカバー１６Ａで覆うことで騒音の抑制や効率悪化を防ぐ効果が得られる。

３製氷室、４切替室、５冷凍室、６野菜室、７冷蔵室扉、８製氷室扉、９切替室扉、１０冷凍室扉、１１冷蔵庫、１２冷蔵室、１３野菜室扉、１５ラジアントヒーター、１６ヒーターカバー、１６Ａヒーターカバー、２０冷凍サイクル、２１圧縮機、２２凝縮器、２３絞り装置、２４冷却器、２５冷却器温度センサー、３２冷却用ファン、３３ドレンパン、３４排水孔、４１パイプヒーター、４２冷凍室戻り口、４５制御手段。

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された前記冷媒を膨張させる絞り装置と、膨張した前記冷媒を蒸発させる冷却器と、が環状に配管接続されている冷凍サイクルと、
前記冷却器に当接又は近傍に配設されたパイプヒーターと、
前記冷却器の下方に配設されたラジアントヒーターと、
前記パイプヒーター及び前記ラジアントヒーターの通電を制御する制御手段と、前記冷却器内の温度を測定する冷却器温度センサーと、を備え、
前記制御手段が、前記パイプヒーターを通電し、部分除霜が始まってから前記冷却器温度センサーの測定温度が第１の所定温度に達したとき、前記ラジアントヒーターの通電を開始させて、前記冷却器温度センサーの測定温度が前記第１の所定温度以上である第２の所定温度に達すると前記パイプヒーターの通電を終了し、前記冷却器を除霜する
ことを特徴とする冷蔵庫。
前記ラジアントヒーターと前記冷却器との間に、傾斜面を有するヒーターカバーを備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。