JP5745381B2 - 冷却装置 - Google Patents

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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。
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。
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。
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。
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 (8)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
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