JP5745381B2

JP5745381B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP5745381B2
Application number: JP2011220913A
Authority: JP
Inventors: 郁子篠原; 大坪　祐介; 祐介大坪; 肇藤本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2031-10-05
Also published as: JP2013079783A

Description

本発明は、冷却器に付着した霜を除霜するためのヒータを備えた冷却装置に関する。

冷蔵庫または冷凍庫においては、庫内を１５℃（例えば使用範囲上限温度）より低い温度帯に制御する必要がある。庫内を目標の温度まで冷やしこむために冷媒の蒸発温度を０℃より低くする必要がある。蒸発器（冷却器）では低温の冷媒が管を通過して空気の熱を吸収する熱交換が行われるが、この際に空気中の水分（水蒸気）が表面で冷やされて凝縮し、やがて霜となって蒸発器に付着しフィンを覆うため、運転時間が経過するにつれて蒸発器のフィンに霜が発生する。

霜が発生することによって、フィンとフィンの間が塞がれ風量が小さくなったり、熱抵抗が大きくなり冷媒と空気との熱交換がうまく行われず、運転効率が悪くなる。

この問題点を、従来は蒸発器にヒータを取り付け、定期的にヒータに通電して霜取り運転を行うことで解消していた。しかし、このように一定時間毎に霜取り運転を行うように制御するものにあっては、蒸発器への着霜があまり無い場合にも徐霜を行うため、エネルギーの浪費につながる。また、除霜運転はエネルギーを消費し、省エネルギー面で問題があるだけでなく、除霜運転中は庫内の冷却を行うことが出来ないため、長時間除霜運転を行うと庫内温度の上昇を引き起こしてしまう。

一方、フィンに付着する霜の量を光学的に検出する少なくとも１つの光学式着霜センサを備え、この光学式着霜センサが、蒸発器の空気吹出口側、空気吸込口側、または空気吹出口側と空気吸込口側の両側に位置するフィンの先端面の霜の付着量を検出するように配置されており、光学式着霜センサの霜検出量に応じて蒸発器に付着した霜取が行われる冷却装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２３２６０５号公報（請求項１）

蒸発器に成長する霜の着き方は、吸込側空気の湿度によって異なる。湿度が低い場合吸込側にはあまり霜は成長しない。だが、６０％より高い湿度の場合吸込側に着霜が多くフィンが目詰まりし、吹出側にはあまり霜は成長しない。このような着霜量の相違は、蒸発器内を流れる冷媒方向と蒸発器を通る空気の流れる方向が逆である対向流の場合に顕著に現れる。空気に含まれる水分は空気温度が高いほど水分を含みやすくなるため、一般的に吸込み空気温度が高い方が吸込側に霜が成長する。このとき、保管品の温度上昇を避けるため冷凍領域の方が冷蔵領域に比べると庫内、庫外の空気の出入りを遮断されているため、蒸発温度を−１５℃より低い温度(冷凍領域)にて冷却する場合、湿度が上がりにくいため吸込側よりも吸込み側に霜が成長する。また蒸発温度を−１５℃より高い温度にて冷却する場合(冷蔵領域)は、湿度が上がりやすいため吹出側よりも吸込み側に霜が成長しやすい。

また、霜の成長速度はフィンの間を通る空気の湿度に大きく影響され、湿度が高い場合、霜が成長しやすくなる。よって冷蔵庫（冷凍庫）の扉の開閉が多い場合、梅雨の時期、または庫内に水気のあるものを保管する場合など、冷蔵庫の使用環境によって蒸発器への着霜量が異なる。

従来の技術では、これらの着霜の違いにも対応するようにヒータを複数設置し、冷却運転後に除霜運転を行っている。しかしながら、庫内の温度領域や使用環境に関わらず、複数のヒータの全てに通電し除霜を行っている。このため、蒸発器に霜があまり成長していない箇所または場合でもヒータに通電を行うこととなり、除霜に関与しない無駄なヒータ加熱が行われ、不要なエネルギーの浪費に繋がる、という問題点があった。
また、省エネルギーの面で問題があるだけでなく、除霜運転中は庫内の冷却を行うことが出来ないため、長時間除霜運転を行うと庫内温度の上昇を引き起こす、という問題点があった。

また上記特許文献１に記載の技術では、フィンに付着する霜の量を検出する光学式着霜センサを、蒸発器の空気吸込側と吹出側にそれぞれ複数設けている。このため、光学式着霜センサの数を減らしてコストの低減を図ることが望まれている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減することができる冷却装置を得るものである。

本発明に係る冷却装置は、庫内を冷蔵領域の温度に冷却する冷却装置であって、伝熱用のフィンを備えた冷却器と、前記冷却器に空気を送風するファンと、前記冷却器の空気吹出側に１つまたは複数配置され、前記冷却器のフィンに付着した霜を溶かす吹出側ヒータと、前記冷却器の空気吸込側に１つまたは複数配置され、前記冷却器のフィンに付着した霜を溶かす吸込側ヒータと、前記フィンに付着した霜の有無を光学的に検出する着霜センサと、前記吹出側ヒータおよび前記吸込側ヒータの動作を制御し、前記冷却器に付着した霜を除霜する除霜運転を実行する制御手段とを備え、前記着霜センサは、前記冷却器の空気吹出側のみに配置され、前記制御手段は、前記除霜運転において、前記着霜センサにより前記冷却器の空気吹出側への霜の付着が検出される場合、前記吹出側ヒータおよび前記吸込側ヒータを動作させ、前記着霜センサにより前記冷却器の空気吹出側への霜の付着が検出されない場合、前記吸込側ヒータのみを動作させるものである。

本発明に係る冷却装置は、庫内を冷凍領域の温度に冷却する冷却装置であって、伝熱用のフィンを備えた冷却器と、前記冷却器に空気を送風するファンと、前記冷却器の空気吹出側に１つまたは複数配置され、前記冷却器のフィンに付着した霜を溶かす吹出側ヒータと、前記冷却器の空気吸込側に１つまたは複数配置され、前記冷却器のフィンに付着した霜を溶かす吸込側ヒータと、前記フィンに付着した霜の有無を光学的に検出する着霜センサと、前記吹出側ヒータおよび前記吸込側ヒータの動作を制御し、前記冷却器に付着した霜を除霜する除霜運転を実行する制御手段とを備え、前記着霜センサは、前記冷却器の空気吸込側のみに配置され、前記制御手段は、前記除霜運転において、前記着霜センサにより前記冷却器の空気吸込側への霜の付着が検出される場合、前記吹出側ヒータおよび前記吸込側ヒータを動作させ、前記着霜センサにより前記冷却器の空気吸込側への霜の付着が検出されない場合、前記吹出側ヒータのみを動作させるものである。

本発明は、冷蔵領域の温度に冷却する冷却装置において、着霜センサを冷却器の空気吹出側のみに配置し、着霜センサにより冷却器の空気吹出側への霜の付着が検出されない場合、吸込側ヒータのみを動作させる。このため、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減することができる。また、着霜センサを冷却器の空気吸込側に設ける必要がないため、着霜センサの数を減らすことができコストを低減することができる。

本発明は、冷凍領域の温度に冷却する冷却装置において、着霜センサを冷却器の空気吸込側のみに配置し、着霜センサにより冷却器の空気吸込側への霜の付着が検出されない場合、吹出側ヒータのみを動作させる。このため、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減することができる。また、着霜センサを冷却器の空気吹出側に設ける必要がないため、着霜センサの数を減らすことができコストを低減することができる。

実施の形態１における冷却装置の構成図である。実施の形態１における蒸発器の斜視図である。実施の形態１における着霜が多い場所を模式的に示す図である。実施の形態１における着霜検知機構の全体構成図である。実施の形態１における除霜運転のフローチャートである。実施の形態２における冷却装置の構成図である。実施の形態２における着霜が多い場所を模式的に示す図である。実施の形態２における除霜運転のフローチャートである。実施の形態４における冷却装置の構成図である。実施の形態４における冷蔵領域での除霜運転のフローチャートである。実施の形態４における冷凍領域での除霜運転のフローチャートである。実施の形態５における冷却装置の構成図である。実施の形態６における冷蔵庫（冷凍庫）の例示図である。

実施の形態１．
本実施の形態においては、庫内を冷蔵領域の温度に冷却する冷却装置１について説明する。

図１は実施の形態１における冷却装置の構成図である。
図２は実施の形態１における蒸発器の斜視図である。
図２（ａ）は蒸発器３の空気吹出口側を示す斜視図であり、図２（ｂ）は蒸発器３の空気吸込側を示す斜視図である。
図１、図２に示すように、本実施の形態１における冷却装置１は、筐体２の中に伝熱用のフィン４を備えた熱交換器である蒸発器３と、モータ５で駆動される送風用のファン６と、フィン４に付着する霜の有無を光学的に検出する光学式着霜センサ７とを備えている。
また、蒸発器３の空気吹出側には、蒸発器３のフィン４に付着した霜を溶かす吹出側ヒータ１１が１つまたは複数配置され、蒸発器３の空気吸込側には、蒸発器３のフィン４に付着した霜を溶かす吸込側ヒータ１０が１つまたは複数配置されている。この吹出側ヒータ１１および吸込側ヒータ１０（以下、区別しないときは単にヒータともいう）は、制御部１２（後述）によって動作が制御され、蒸発器３のフィン４に付着した霜を溶解する除霜運転を実行する。
ヒータによって溶解された霜（水）は、ドレン管２０を通じて装置外に排出される。

この冷却装置１は冷凍サイクルにおける蒸発工程に関わるものであり、蒸発器３は、圧縮工程を行う圧縮機、凝縮工程を行う凝縮器、膨張工程を行う膨張弁と順次接続され、冷媒が循環する冷媒回路の一部を構成する。

なお、「蒸発器３」は、本発明における「冷却器」に相当する。
なお、「光学式着霜センサ７」は、本発明における「着霜センサ」に相当する。

（光学式着霜センサ７の設置位置）
光学式着霜センサ７は、蒸発器３の空気吹出側または空気吸込側の何れかのうち、冷却運転時に霜が着霜しにくい（着霜量が少ない）一方側にのみ設置されている。
冷却装置１が庫内を冷蔵領域の温度に冷却する場合には、蒸発器３の空気吹出側の着霜量が空気吸込側より少なくなる。このため、本実施の形態における光学式着霜センサ７は、蒸発器３の空気吹出側のみに配置されている。

ここで本実施の形態における、蒸発器３の空気吹出側と空気吸込側の着霜量の違いについて説明する。
図３は実施の形態１における着霜が多い場所を模式的に示す図である。
本実施の形態における冷却装置１は、庫内を冷蔵領域の温度（例えば−５℃）に冷却するように運転する。このような冷蔵領域での冷却運転においては、蒸発器３の伝熱管には設定温度より低い温度（例えば−１５℃）の冷媒が流れている。このとき、蒸発器３を通過する空気中の水分は、蒸発器３の空気吸込側表面で冷却されて露点温度に達し、空気吸込側のフィン４に霜が付着する。これにより空気中の水分量は、空気吹出口側に行くにしたがい減少し、空気吹出側の着霜量は相対的に少なくなる。このため、冷却装置１が冷蔵領域に冷却運転する場合には、図３に示すように、空気吸込側の着霜量が空気吹出側の着霜量より多くなる。

なお、光学式着霜センサ７は、蒸発器３の空気吹出側のうち、フィン４に付着した霜が除霜運転の際に最も溶けにくい部分（溶け残る部分）の着霜の有無を検出する位置に配置するようにしても良い。例えば図１、図２に示すように、吹出側ヒータ１１を蒸発器３の下方に設置し、上方にはヒータを設置しない場合には、空気吹出側の上方に付着した霜が溶け残り易いため、光学式着霜センサ７を空気吹出側の上方に設置している。

なお、蒸発器３に付着する着霜量が少ない位置や、除霜運転によって霜が溶け残り易い位置は、当該冷却装置１の構造（筐体２の形状、ファン６の位置、ヒータの取り付け位置など）や、冷媒の温度、ヒータの熱量などにより異なるため、実験などにより着霜量や霜の溶け残りを目視により確認して、光学式着霜センサ７の設置位置を決定するようにしても良い。例えば以下のような工程により光学式着霜センサ７の設置位置を決定する。
（１）庫内の温度を冷蔵領域の温度に冷却する冷却運転を、所定時間継続して実施する。この冷却運転では、当該冷却装置１の使用環境として想定される霜が着霜し易い条件、例えば庫内空気の湿度が高い条件などにより運転を行う。これにより蒸発器３のフィン４の吸入側および吹出側に霜が付着する。
（２）吸込側ヒータ１０および吹出側ヒータ１１を動作させ、除霜を開始する。
（３）次に、蒸発器３のフィン４に付着した霜の溶解状態を目視により確認し、霜が最も溶けにくい部分（溶け残る部分）を、光学式着霜センサ７の検出位置として決定する。

（着霜検知機構）
次に、蒸発器３の着霜検知機構について説明する。
図４は実施の形態１における着霜検知機構の全体構成図である。
図４に示すように、光学式着霜センサ７は、発光素子７ａと受光素子７ｂとから構成されている。発光素子７ａには発光ダイオード（ＬＥＤ）などが、受光素子７ｂには発光ダイオード、フォトダイオード等が利用できる。その他、赤外線の発光及び受光素子も利用できる。なお、発明者らの実験によれば、発光素子７ａが発光する光の中心波長が６００ｎｍ以下の時に、露と霜を明確に判別できることが分かっているので、その波長帯を利用するのが特に好ましい。

発光素子７ａと受光素子７ｂの制御及び受光素子７ｂの受光量（又は受光強度）の判定は、判定プログラムが予め組み込まれたマイコンなどから構成された制御部１２によって行われる。制御部１２はその判定結果に基づいて、蒸発器３に付随している霜取機構としての吸込側ヒータ１０および吹出側ヒータ１１を駆動させて除霜運転を実行させる。
なお、「制御部１２」は、本発明における「制御手段」に相当する。

光学式着霜センサ７の作用は次のとおりである。蒸発器３のフィン４の先端面４Ａに霜が付着すると、発光素子７ａから発せられた光が、霜で反射・吸収されて、受光素子７ｂに当たる。受光素子７ｂには予め逆バイアスの電圧が印加され充電されている。そして、霜で反射された光が受光素子７ｂに当たると放電する。従って、放電した時の受光素子７ｂの電位（検知電圧）から霜の付着の有無を検知することができる。従って、予め所定の着霜量（例えば除霜運転が必要な量）に対応した検知電圧の閾値（除霜開始電圧Ｖｏ）を記憶させておき、それと測定した受光素子７ｂの検出値とを比較することで、除霜運転が必要な着霜状態を検知できる。

（霜検知・除霜運転）
図５は実施の形態１における除霜運転のフローチャートである。
以下、本実施の形態における除霜運転の動作を図５のフローチャートに従って説明する。
制御部１２は、除霜運転を開始させる際に霜検知処理を開始し、光学式着霜センサ７の検出値（検知電圧Ｖｎ）を取得する（Ｓ１１）。
次に、制御部１２は、取得した検知電圧Ｖｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えたか否かを判断する（Ｓ１２）。

検知電圧Ｖｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えた場合には、吹出側ヒータ１１および吸込側ヒータ１０を動作させ、除霜運転を開始する（Ｓ１３）。このように、蒸発器３の空気吹出側に霜が付着していると判断した場合には吹出側ヒータ１１に加え、冷蔵領域では着霜量が多くなる空気吸込側の吸込側ヒータ１０についても動作させる。

一方、検知電圧Ｖｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下の場合には、吹出側ヒータ１１は動作させず、吸込側ヒータ１０のみを動作させ、除霜運転を開始する（Ｓ１４）。このように、蒸発器３の空気吹出側への霜の付着がないと判断した場合には吹出側ヒータ１１の動作を行わないことで、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できる。また、冷蔵領域では着霜量が多くなる空気吸込側については吸込側ヒータ１０により除霜を行うことができる。

除霜運転を開始した後、制御部１２は、除霜運転を例えば所定時間継続し、その後ヒータの動作を停止させて除霜運転を停止し、庫内を冷蔵領域の温度に冷却する冷却運転に移行する。

なお、上記ステップＳ１３により全てのヒータを通電して除霜運転を開始した後、除霜運転中において光学式着霜センサ７により空気吐出側への霜の付着が検知されなくなった場合には、吹出側ヒータ１１の動作を停止させ、吸込側ヒータ１０のみを動作させるようにしても良い。

なお、本実施の形態では、光学式着霜センサ７を蒸発器３の空気吹出側に１つ配置する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、蒸発器３の空気吹出側に光学式着霜センサ７を複数配置するようにしても良い。この場合、上記ステップＳ１２において、各光学式着霜センサ７の全ての検知電圧Ｖｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下となり、蒸発器３の空気吹出側への霜の付着がないと判断した場合に、ステップＳ１３に移行するように動作するようにしても良い。

以上のように本実施の形態は、冷蔵領域の温度に冷却する冷却装置１において、光学式着霜センサ７は、蒸発器３の空気吹出側のみに配置され、制御部１２は、除霜運転において、光学式着霜センサ７により蒸発器３の空気吹出側への霜の付着が検出される場合、吹出側ヒータ１１および吸込側ヒータ１０を動作させ、光学式着霜センサ７により蒸発器３の空気吹出側への霜の付着が検出されない場合、吸込側ヒータ１０のみを動作させる。
このため、蒸発器３の空気吹出側への霜の付着がないと判断した場合には吹出側ヒータ１１の動作を行わないことで、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できる。また、冷蔵領域では着霜量が多くなる空気吸込側については吸込側ヒータ１０により除霜を行うことができる。
また、光学式着霜センサ７は、蒸発器３の空気吹出側または空気吸込側の何れかのうち、冷却運転時に霜が着霜しにくい（着霜量が少ない）一方側にのみ設置されている。このため、光学式着霜センサ７を着霜量が多い側に設ける必要がなく、光学式着霜センサ７の数を減らすことができコストの低減を図ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態においては、庫内を冷凍領域の温度に冷却する冷却装置１について説明する。

図６は実施の形態２における冷却装置の構成図である。
図６に示すように、本実施の形態における光学式着霜センサ７は、蒸発器３の空気吹出側のみに配置されている。
つまり、冷却装置１が庫内を冷凍領域の温度に冷却する場合には、蒸発器３の空気吸込側の着霜量が空気吹出側より少なくなるため、冷却運転時に霜が着霜しにくい（着霜量が少ない）空気吹出側にのみ設置されている。
なお、その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一の構成に同一の符号を付する。

ここで本実施の形態における、蒸発器３の空気吹出側と空気吸込側の着霜量の違いについて説明する。
図７は実施の形態２における着霜が多い場所を模式的に示す図である。
本実施の形態における冷却装置１は、庫内を冷凍領域の温度（例えば−２５℃）に冷却するように運転する。このような冷凍領域での冷却運転においては、蒸発器３の伝熱管には設定温度より低い温度（例えば−３５℃）の冷媒が流れている。このとき、蒸発器３を通過する空気は、湿度が低いため蒸発器３の吸込側から吹出側に進むにつれて徐々に冷却され露点温度に達する。これにより空気中の水分は、蒸発器３の吹出側に進むのに従い徐々に冷却されて凝縮し、空気吹出側のフィン４により多くの霜が付着する。これにより空気吸込側の着霜量は相対的に少なくなる。このため、冷却装置１が冷凍領域に冷却運転する場合には、図７に示すように、空気吹出側の着霜量が空気吹出側の着霜量より多くなる。

なお、本実施の形態においても、光学式着霜センサ７は、蒸発器３の空気吸込側のうち、フィン４に付着した霜が除霜運転の際に最も溶けにくい部分の着霜の有無を検出する位置に配置するようにしても良い。蒸発器３に付着する着霜量が少ない位置や、除霜運転によって霜が溶け残り易い位置の決定方法は、上記実施の形態１と同様である。

（霜検知・除霜運転）
図８は実施の形態２における除霜運転のフローチャートである。
以下、本実施の形態における除霜運転の動作を図８のフローチャートに従って説明する。
制御部１２は、除霜運転を開始させる際に霜検知処理を開始し、光学式着霜センサ７の検出値（検知電圧Ｖｎ）を取得する（Ｓ２１）。
次に、制御部１２は、取得した検知電圧Ｖｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えたか否かを判断する（Ｓ２２）。

検知電圧Ｖｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えた場合には、吹出側ヒータ１１および吸込側ヒータ１０を動作させ、除霜運転を開始する（Ｓ２３）。このように、蒸発器３の空気吸込側に霜が付着していると判断した場合には吸込側ヒータ１０に加え、冷凍領域では着霜量が多くなる空気吹出側の吹出側ヒータ１１についても動作させる。

一方、検知電圧Ｖｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下の場合には、吸込側ヒータ１０は動作させず、吹出側ヒータ１１のみを動作させ、除霜運転を開始する（Ｓ２４）。このように、蒸発器３の空気吸込側への霜の付着がないと判断した場合には吸込側ヒータ１０の動作を行わないことで、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できる。また、冷凍領域では着霜量が多くなる空気吹出側については吹出側ヒータ１１により除霜を行うことができる。

除霜運転を開始した後、制御部１２は、除霜運転を例えば所定時間継続し、その後ヒータの動作を停止させて除霜運転を停止し、庫内を冷凍領域の温度に冷却する冷却運転に移行する。

なお、上記ステップＳ２３により全てのヒータを通電して除霜運転を開始した後、除霜運転中において光学式着霜センサ７により空気吸込側への霜の付着が検知されなくなった場合には、吸込側ヒータ１０の動作を停止させ、吹出側ヒータ１１のみを動作させるようにしても良い。

なお、本実施の形態では、光学式着霜センサ７を蒸発器３の空気吸込側に１つ配置する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、蒸発器３の空気吸込側に光学式着霜センサ７を複数配置するようにしても良い。この場合、上記ステップＳ２２において、各光学式着霜センサ７の全ての検知電圧Ｖｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下となり、蒸発器３の空気吸込側への霜の付着がないと判断した場合に、ステップＳ２３に移行するように動作するようにしても良い。

以上のように本実施の形態は、冷凍領域の温度に冷却する冷却装置１において、光学式着霜センサ７は、蒸発器３の空気吸込側のみに配置され、制御部１２は、除霜運転において、光学式着霜センサ７により蒸発器３の空気吸込側への霜の付着が検出される場合、吹出側ヒータ１１および吸込側ヒータ１０を動作させ、光学式着霜センサ７により蒸発器３の空気吸込側への霜の付着が検出されない場合、吹出側ヒータ１１のみを動作させる。
このため、蒸発器３の空気吸込側への霜の付着がないと判断した場合には吸込側ヒータ１０の動作を行わないことで、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できる。また、冷凍領域では着霜量が多くなる空気吹出側については吹出側ヒータ１１により除霜を行うことができる。
また、光学式着霜センサ７は、蒸発器３の空気吹出側または空気吸込側の何れかのうち、冷却運転時に霜が着霜しにくい（着霜量が少ない）一方側にのみ設置されている。このため、光学式着霜センサ７を着霜量が多い側に設ける必要がなく、光学式着霜センサ７の数を減らすことができコストの低減を図ることができる。

実施の形態３．
本実施の形態では、前回の除霜運転を終了した後、所定時間経過したとき、除霜運転を開始する形態について説明する。
なお、本実施の形態の冷却装置１の構成は、上記実施の形態１または２と同様であり、同一の構成には同一の符号を付する。

本実施の形態における制御部１２は、前回の除霜運転を終了した後、例えばタイマー等により経過時間を計測し、所定時間経過したとき、霜検知・除霜運転動作（図５または図７）を開始する。この所定時間としては、例えば蒸発器３の空気吹出側または空気吸込側の何れかのうち着霜量が多い側に、除霜運転が必要となる量の霜が付着すると想定される時間などを適宜設定する。
なお、霜検知・除霜運転動作は、上記実施の形態１または２と同様である。

以上のように本実施の形態においては、前回の除霜運転を終了した後、所定時間経過したとき、除霜運転を開始するので、蒸発器３の空気吹出側または空気吸込側の何れかのうち着霜量が多い側のヒータは、所定時間毎に除霜運転が行われ、当該着霜量が多い側のフィン４への霜の付着を抑制することができる。
また、所定時間毎に除霜運転を実行した場合であっても、空気吹出側または空気吸込側のうち着霜量が少ない側のヒータは、霜の付着が検出されない場合には動作しないため、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できる。

実施の形態４．
本実施の形態では、蒸発器３の空気吸込側および空気吹出側のそれぞれに光学式着霜センサ７を設け、着霜量が多い側への霜の付着が検出されない場合には除霜運転を実行しない形態について説明する。
なお、本実施の形態における冷却装置１の冷却運転は、冷蔵領域または冷凍領域の何れか一方のみを行うものでも良いし、冷蔵領域および冷凍領域を切り替え可能としても良い。

図９は実施の形態４における冷却装置の構成図である。
図９に示すように、本実施の形態においては、蒸発器３の空気吸入側に光学式着霜センサ７−１が配置され、蒸発器３の空気吹出側に光学式着霜センサ７−２が配置されている。なお、その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一の構成に同一の符号を付する。

なお、冷却装置１が冷蔵領域の温度に冷却運転する場合には、「光学式着霜センサ７−１」が本発明における「第２の着霜センサ」に相当する。
また、冷却装置１が冷凍領域の温度に冷却運転する場合には、「光学式着霜センサ７−２」が本発明における「第２の着霜センサ」に相当する。

なお、本実施の形態においても、光学式着霜センサ７−１、７−２は、蒸発器３の空気吸込側および吹出側のうち、フィン４に付着した霜が除霜運転の際に最も溶けにくい部分の着霜の有無を検出する位置に配置するようにしても良い。蒸発器３に付着する着霜量が少ない位置や、除霜運転によって霜が溶け残り易い位置の決定方法は、上記実施の形態１と同様である。

（霜検知・除霜運転）
次に、本実施の形態における霜検知・除霜運転の動作について、冷却装置１が冷蔵領域の温度で冷却運転する場合と、冷凍領域の温度で冷却運転する場合とに分けて説明する。

（冷蔵領域の場合）
図１０は実施の形態４における冷蔵領域での除霜運転のフローチャートである。
以下、図１０のフローチャートに従って説明する。
制御部１２は、除霜運転を開始させる際に霜検知処理を開始し、光学式着霜センサ７−１の検出値（検知電圧Ｖ１ｎ）を取得する（Ｓ３０）。
次に制御部１２は、取得した検知電圧Ｖ１ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えたか否かを判断する（Ｓ３１）。検知電圧Ｖ１ｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下の場合には、ステップＳ３０の処理を繰り返し、検知電圧Ｖ１ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えた場合には、ステップＳ３２に進む。このように、冷蔵領域において着霜量が多くなる空気吸込側に、霜の付着が検出されない場合には、除霜運転が開始されず待機状態となる。

上記ステップＳ３１で検知電圧Ｖ１ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えた場合、すなわち、冷蔵領域において着霜量が多くなる空気吸込側への霜の付着が検出された場合、制御部１２は、光学式着霜センサ７−２の検出値（検知電圧Ｖ２ｎ）を取得する（Ｓ３２）。
次に、制御部１２は、取得した検知電圧Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えたか否かを判断する（Ｓ３３）。

検知電圧Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えた場合には、吹出側ヒータ１１および吸込側ヒータ１０を動作させ、除霜運転を開始する（Ｓ３４）。このように、ステップＳ３１で空気吸込側への霜の付着を検出し、ステップＳ３３で空気吹出側への霜の付着を検出した場合には、吸込側ヒータ１０および吹出側ヒータ１１を動作させる。

一方、検知電圧Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下の場合には、吹出側ヒータ１１は動作させず、吸込側ヒータ１０のみを動作させ、除霜運転を開始する（Ｓ３５）。このように、蒸発器３の空気吹出側への霜の付着がないと判断した場合には吹出側ヒータ１１の動作を行わないことで、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できる。また、冷蔵領域では着霜量が多くなる空気吸込側については吸込側ヒータ１０により除霜を行うことができる。

なお、上記ステップＳ３４により全てのヒータを通電して除霜運転を開始した後、除霜運転中において光学式着霜センサ７−２により空気吹出側への霜の付着が検知されなくなった場合には、吹出側ヒータ１１の動作を停止させ、吸込側ヒータ１０のみを動作させるようにしても良い。

なお、上記説明では、光学式着霜センサ７−１、７−２を蒸発器３の空気吸込側と空気吹出側とにそれぞれ１つ配置する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、蒸発器３の一方の側に対して光学式着霜センサ７−１、７−２を複数配置するようにしても良い。この場合、上記ステップＳ３１において、空気吸込側の各光学式着霜センサ７−１の少なくとも１つの検知電圧Ｖ１ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超え、蒸発器３の空気吸込側への霜の付着があると判断した場合に、ステップＳ３２に移行するように動作するようにしても良い。また、上記ステップＳ３３において、空気吹出側の各光学式着霜センサ７−２の全ての検知電圧Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下となり、蒸発器３の空気吹出側への霜の付着がないと判断した場合に、ステップＳ３５に移行するように動作するようにしても良い。

（冷凍領域の場合）
図１１は実施の形態４における冷凍領域での除霜運転のフローチャートである。
以下、図１１のフローチャートに従って説明する。
制御部１２は、除霜運転を開始させる際に霜検知処理を開始し、光学式着霜センサ７−２の検出値（検知電圧Ｖ２ｎ）を取得する（Ｓ４０）。
次に制御部１２は、取得した検知電圧Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えたか否かを判断する（Ｓ４１）。検知電圧Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下の場合には、ステップＳ４０の処理を繰り返し、検知電圧Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えた場合には、ステップＳ４２に進む。このように、冷凍領域において着霜量が多くなる空気吹出側に、霜の付着が検出されない場合には、除霜運転が開始されず待機状態となる。

上記ステップＳ４１で検知電圧Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えた場合、すなわち、冷凍領域において着霜量が多くなる空気吹出側への霜の付着が検出された場合、制御部１２は、光学式着霜センサ７−１の検出値（検知電圧Ｖ１ｎ）を取得する（Ｓ４２）。
次に、制御部１２は、取得した検知電圧Ｖ１ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えたか否かを判断する（Ｓ４３）。

検知電圧Ｖ１ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えた場合には、吹出側ヒータ１１および吸込側ヒータ１０を動作させ、除霜運転を開始する（Ｓ４４）。このように、ステップＳ４１で空気吹出側への霜の付着を検出し、ステップＳ４３で空気吸込側への霜の付着を検出した場合には、吸込側ヒータ１０および吹出側ヒータ１１を動作させる。

一方、検知電圧Ｖ１ｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下の場合には、吸込側ヒータ１０は動作させず、吹出側ヒータ１１のみを動作させ、除霜運転を開始する（Ｓ４５）。このように、蒸発器３の空気吸込側への霜の付着がないと判断した場合には吹出側ヒータ１１の動作を行わないことで、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できる。また、冷凍領域では着霜量が多くなる空気吹出側については吹出側ヒータ１１により除霜を行うことができる。

なお、上記ステップＳ４４により全てのヒータを通電して除霜運転を開始した後、除霜運転中において光学式着霜センサ７−１により空気吸込側への霜の付着が検知されなくなった場合には、吸込側ヒータ１０の動作を停止させ、吹出側ヒータ１１のみを動作させるようにしても良い。

なお、上記説明では、光学式着霜センサ７−１、７−２を蒸発器３の空気吸込側と空気吹出側とにそれぞれ１つ配置する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、蒸発器３の一方の側に対して光学式着霜センサ７−１、７−２を複数配置するようにしても良い。この場合、上記ステップＳ４１において、空気吹出側の各光学式着霜センサ７−２の少なくとも１つの検知電圧Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超え、蒸発器３の空気吹出側への霜の付着があると判断した場合に、ステップＳ４２に移行するように動作するようにしても良い。また、上記ステップＳ４３において、空気吸込側の各光学式着霜センサ７−１の全ての検知電圧Ｖ１ｎが除霜開始電圧Ｖｏ以下となり、蒸発器３の空気吸込側への霜の付着がないと判断した場合に、ステップＳ４５に移行するように動作するようにしても良い。

なお、本実施の形態においても、上記実施の形態３で説明したように、前回の除霜運転を終了した後、所定時間経過したとき、除霜運転を開始するようにしても良い。

以上のように本実施の形態は、蒸発器３の空気吸込側および空気吹出側のそれぞれに光学式着霜センサ７を配置し、空気吸込側および空気吹出側のうち着霜量が多い側への霜の付着が検出されない場合には、除霜運転を実行しない。
このため、蒸発器３の除霜の必要性が低い場合には除霜運転の実行を行わないようにすることができ、不要なヒータ加熱を低減できる。また、除霜運転を実行せずに冷却運転を継続できるため、庫内温度の上昇を抑制することができる。
また、空気吸込側および空気吹出側のうち着霜量が多い側への霜の付着が検出された場合は除霜運転を実行するので、着霜量の少ない側への霜の付着の有無に応じてヒータの動作を制御するので、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できるとともに、蒸発器３に付着した霜の除霜を行うことができる。

実施の形態５．
本実施の形態では、複数の吹出側ヒータ１１および複数の吸込側ヒータ１０のそれぞれに対応して、光学式着霜センサ７−１、７−２を設ける形態について説明する。

図１２は実施の形態５における冷却装置の構成図である。
図１２に示すように、吸込側ヒータ１０は、蒸発器３の空気吸込側に複数配置され、光学式着霜センサ７−１は、各吸込側ヒータ１０毎に対となるように設けられている。
また、吹出側ヒータ１１は、蒸発器３の空気吹出側に複数配置され、光学式着霜センサ７−２は、各吹出側ヒータ１１毎に対となるように設けられている。
このように、本実施の形態における光学式着霜センサ７−１、７−２は、対となるヒータ周辺のフィン４に付着した霜の有無を検出する位置に配置されている。
なお、その他の構成は上記実施の形態４と同様であり、同一の構成に同一の符号を付する。

このような構成により、本実施の形態における制御部１２は、除霜運転を開始する際に霜検知処理を開始し、各光学式着霜センサ７−１および各光学式着霜センサ７−２の全ての検知電圧Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎをそれぞれ取得する。そして、各吸込側ヒータ１０および各吹出側ヒータ１１のうち、検知電圧Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎが除霜開始電圧Ｖｏを超えたセンサーに対応するヒータを動作させる。すなわち、霜の付着が検出された位置に配置されたヒータのみを動作させる。

なお、上記説明では、１つのヒータに対して光学式着霜センサ７−１または７−２を１つ設ける場合を説明したが、本発明はこれに限らず、１つのヒータに対して光学式着霜センサ７−１または７−２を複数設けるようにしても良い。この場合、１つのヒータに設けられた光学式着霜センサ７−１または７−２の少なくとも１つにより、霜の付着を検出した場合には、当該ヒータを動作させて除霜運転を行うようにしても良い。

以上のように本実施の形態においては、光学式着霜センサ７−１、７−２を、各吹出側ヒータ１１毎および各吸込側ヒータ１０毎に配置し、当該ヒータ周辺のフィン４に付着した霜の有無を検出し、複数の吹出側ヒータ１１および複数の吸込側ヒータ１０のうち、光学式着霜センサ７−１、７−２により霜の付着が検出されたヒータを動作させる。
このため、複数のヒータのうち、周辺に霜が付着しているヒータのみを動作させることができ、除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できる。

実施の形態６．
実施の形態６では、上記各実施の形態で説明した冷却装置１を備えた冷蔵庫（冷凍庫）について説明する。
図１３は実施の形態６における冷蔵庫（冷凍庫）の例示図である。
図１３に示すように、冷蔵庫５０（冷凍庫）の内部には冷却装置１が配置されており、通常の場合には、光学式着霜センサ７による霜検出が行われ、それに基づいて除霜が行われる。
従って、この冷蔵庫５０も冷却装置１と同様の各種の効果を享受することができる。
ただし、冷蔵庫５０のドア５１を開けている時または庫内の照明が点灯している時は、採光や照明光が光学式着霜センサ７に悪影響を与える恐れがある。そのため、ドア５１を開けている時または庫内の照明が点灯している時は、光学式着霜センサ７による霜検出を、停止または無効とするように、制御部１２に設定しておくのが好ましい。

実施の形態７．
本実施の形態では、蒸発器３の空気吸込側および空気吹出側のそれぞれに光学式着霜センサ７を設け、霜の付着が検出された側のヒータを動作させる形態について説明する。
なお、本実施の形態における冷却装置１の冷却運転は、冷蔵領域または冷凍領域の何れか一方のみを行うものでも良いし、冷蔵領域および冷凍領域を切り替え可能としても良い。

なお、本実施の形態の冷却装置１の構成は、上記実施の形態４（図９）と同様であり、同一の構成には同一の符号を付する。

図９に示したように、光学式着霜センサ７−１は、蒸発器３の空気吸入側の着霜を検知するように設けられている。また、光学式着霜センサ７−２は、蒸発器３の空気吹出側の着霜を検知するように設けられている。
このように、本実施の形態においては、蒸発器３の空気吸込側および吹出側の両方の着霜の状態を検知する。

このような構成により、本実施の形態における制御部１２は、除霜運転を開始する際に霜検知処理を開始し、光学式着霜センサ７−１および光学式着霜センサ７−２の両方の検知電圧Ｖ１、Ｖ２をそれぞれ取得する。そして、吸込側ヒータ１０および吹出側ヒータ１１のうち、検知電圧Ｖ１、Ｖ２が除霜開始電圧Ｖｏを超えたセンサーに対応する側のヒータを動作させる。すなわち、蒸発器３の空気吸込側および空気吹出側のうち、霜の付着が検出された側に配置されたヒータのみを動作させる。

なお、上記説明では、光学式着霜センサ７−１、７−２を１つづつ設ける場合を説明したが、本発明はこれに限らず、１つのヒータに対して光学式着霜センサ７−１または７−２を複数設けるようにしても良い。この場合、１つのヒータに設けられた光学式着霜センサ７−１または７−２の少なくとも１つにより、霜の付着を検出した場合には、当該ヒータを動作させて除霜運転を行うようにしても良い。

以上のように本実施の形態においては、吸込側ヒータ１０および吹出側ヒータ１１のうち、光学式着霜センサ７−１、７−２により霜の付着が検出された側のヒータを動作させる。
このため、日によって庫内湿度条件が異なる場合でも、霜が付着していない側の除霜に関与しない不要なヒータ加熱を低減できる。

１冷却装置、２筐体、３蒸発器、４フィン、４Ａ先端面、５モータ、６ファン、７光学式着霜センサ、７ａ発光素子、７ｂ受光素子、１０吸込側ヒータ、１１吹出側ヒータ、１２制御部、２０ドレン管、５０冷蔵庫、５１ドア。

Claims

庫内を冷蔵領域の温度に冷却する冷却装置であって、
伝熱用のフィンを備えた冷却器と、
前記冷却器に空気を送風するファンと、
前記冷却器の空気吹出側に１つまたは複数配置され、前記冷却器のフィンに付着した霜を溶かす吹出側ヒータと、
前記冷却器の空気吸込側に１つまたは複数配置され、前記冷却器のフィンに付着した霜を溶かす吸込側ヒータと、
前記フィンに付着した霜の有無を光学的に検出する着霜センサと、
前記吹出側ヒータおよび前記吸込側ヒータの動作を制御し、前記冷却器に付着した霜を除霜する除霜運転を実行する制御手段と
を備え、
前記着霜センサは、前記冷却器の空気吹出側のみに配置され、
前記制御手段は、
前記除霜運転において、
前記着霜センサにより前記冷却器の空気吹出側への霜の付着が検出される場合、前記吹出側ヒータおよび前記吸込側ヒータを動作させ、
前記着霜センサにより前記冷却器の空気吹出側への霜の付着が検出されない場合、前記吸込側ヒータのみを動作させる
ことを特徴とする冷却装置。
庫内を冷凍領域の温度に冷却する冷却装置であって、
伝熱用のフィンを備えた冷却器と、
前記冷却器に空気を送風するファンと、
前記冷却器の空気吹出側に１つまたは複数配置され、前記冷却器のフィンに付着した霜を溶かす吹出側ヒータと、
前記冷却器の空気吸込側に１つまたは複数配置され、前記冷却器のフィンに付着した霜を溶かす吸込側ヒータと、
前記フィンに付着した霜の有無を光学的に検出する着霜センサと、
前記吹出側ヒータおよび前記吸込側ヒータの動作を制御し、前記冷却器に付着した霜を除霜する除霜運転を実行する制御手段と
を備え、
前記着霜センサは、前記冷却器の空気吸込側のみに配置され、
前記制御手段は、
前記除霜運転において、
前記着霜センサにより前記冷却器の空気吸込側への霜の付着が検出される場合、前記吹出側ヒータおよび前記吸込側ヒータを動作させ、
前記着霜センサにより前記冷却器の空気吸込側への霜の付着が検出されない場合、前記吹出側ヒータのみを動作させる
ことを特徴とする冷却装置。
前記冷却器の空気吸込側および空気吹出側のうち、前記着霜センサが配置されていない側に配置され、前記フィンに付着した霜の有無を光学的に検出する第２の着霜センサを備え、
前記制御手段は、
前記第２の着霜センサにより霜の付着が検出されない場合、前記除霜運転を実行しない
ことを特徴とする請求項１または２記載の冷却装置。
前記冷却器の空気吸込側および空気吹出側のうち、前記着霜センサが配置されていない側に配置され、前記フィンに付着した霜の有無を光学的に検出する第２の着霜センサを備え、
前記制御手段は、
前記除霜運転において、
前記吹出側ヒータおよび前記吸込側ヒータのうち、前記着霜センサおよび前記第２の着霜センサにより霜の付着が検出された側のヒータを動作させる
ことを特徴とする請求項１または２記載の冷却装置。
前記吹出側ヒータは、前記冷却器の空気吹出側に複数配置され、
前記吸込側ヒータは、前記冷却器の空気吸込側に複数配置され、
前記着霜センサおよび前記第２の着霜センサは、前記各吹出側ヒータ毎および前記各吸込側ヒータ毎に配置され、当該ヒータ周辺の前記フィンに付着した霜の有無を検出し、
前記制御手段は、
前記除霜運転において、
前記複数の吹出側ヒータおよび前記複数の吸込側ヒータのうち、前記着霜センサおよび前記第２の着霜センサにより霜の付着が検出されたヒータを動作させる
ことを特徴とする請求項３または４記載の冷却装置。
前記制御手段は、
前回の除霜運転を終了した後、所定時間経過したとき、前記除霜運転を開始する
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の冷却装置。
前記着霜センサは、
前記冷却器の空気吹出側のうち、前記フィンに付着した霜が除霜運転の際に最も溶けにくい部分の、霜の有無を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
前記着霜センサは、
前記冷却器の空気吸込側のうち、前記フィンに付着した霜が除霜運転の際に最も溶けにくい部分の、霜の有無を検出する
ことを特徴とする請求項２記載の冷却装置。