JPS60226688A - 除霜制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、庫内に、冷気強制循環用送風機と、循環空気
を熱交換するだめの蒸発器と、この蒸発器に付着した霜
を融解する除霜ヒータとを備え、循環冷気により収容物
を冷却する方式の冷凍庫または冷蔵庫等の冷凍装置にお
ける、前記蒸発器の霜詰まりを検知して除霜を行ない、
除霜完了時にこれを検知する除霜制御装置に関するもの
である。

〔発明の背景〕

庫内に蒸発器を備え、強制的に庫内空気を循環せしめる
方式を用いた冷凍庫、冷蔵庫等の冷凍装置では、一般に
、前記蒸発器への着霜が生じ、該蒸発器の目詰まりが生
じると冷却能力が低下するため、従来、タイマにより定
期的に除霜をすることが行われている。しかし、このタ
イマ方式は着霜状態のいかんにかかわらず除霜を行なう
だめ、実用状態において最も霜が生じやすい条件に合わ
せてタイマの時間間隔を設定する必要がある。そのため
、霜の生じ難い冬期や、扉の開閉頻度の少ない使用状態
においては、蒸発器上に絹が付着していなくとも、一定
時間が経過すると除霜動作を行なうことになり、除霜電
力および再冷却用電力の無駄を生じていた。そこで、こ
の対策として、蒸発器への着霜を直接検知する方法が種
々提案されてきている。すなわち、蒸発器の一部に発光
素子と受光素子とを設け、着霜による光の透過率または
反射率の変化を用いる方式や、蒸発器の冷媒循環用パイ
プの表面温度とその近傍空気温度との温度差が着霜によ
り変化することを利用する方式や、蒸発器の一部に振動
子を設け、その振動状態が着霜により変化することを利
用する方式など、数多くの方式が検討されてきた。しか
し、上記した各種の直接検知方式は、着霜検知部への着
霜を検知するには有用な方法であるが、冷却能力と対応
する蒸発器の霜詰まり程度とは必ずしも対応が取れるも
のではなかった。つまり、冷凍装置の実使用状況により
蒸発器への着霜分布が異なるので、着霜検知部へは着霜
しているが、蒸発器の冷却能力に影響を与えるほどの霜
詰まりには至っていない場合が生じたとき、この場合で
も、霜詰まりあシと検知して除霜動作を行なうという不
都合が生じていた。これは、上記した従来の方式が、蒸
発器の冷却能力と対応する蒸発器の鞘詰まシそのものを
検知するのではなく、着霜検知部への着霜を検知するこ
とで蒸発器全体を代表させていることに原因がある。

この対策としては、蒸発器の各部の着霜を検知するため
に着霜検知部の数を増し、多数個配置することが必要で
あるが、これは、着霜検知部の配置および検知信号の処
理の面で非常に複雑になるとともに、コストアップを招
き実用的ではない。

そこで、従来から、着霜分布等の外乱の影響を受けにく
く、冷却能力と対応があり、しかも簡便で実用的な蒸発
器の鞘詰まり検知装置とそれを具備した除霜制御装置が
められていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した従来技術の欠点を除去して、冷却能
力の変化と対応が良く、しかも簡便で実用的な、蒸発器
の霜詰まり検知機能を有し、且つ除霜完了時にこれを検
知することができる除霜制御装置の提供を、その目的と
するものである。

〔発明の概要〕

本発明に係る除霜制御装置の構成は、庫内に、冷気強制
循環用送風機と、循環空気を熱交換するだめの蒸発器と
、この蒸発器に付着した箱を融解する除霜ヒータとを備
えた冷凍装置における前記蒸発器の霜詰まシ検知から除
霜完了までを制御する除霜制御装置において、冷気強制
循環用送風機により冷気が循環する風路の一部に、蒸発
器を通過する主風路と、該蒸発器を通過しないバイパス
風路とを設け、このバイパス風路に、温度検知もしくは
風速検知として動作する自己加熱型サーミスタ素子を配
設するようにしたものである。

さらに詳しくは、次の通りである。

庫内に蒸発器と冷気強制循環用送風機とを備えた冷凍庫
または冷蔵庫などの冷凍装置において、前記冷気強制循
環用送風機により冷気が循環する風路の一部に、循環空
気を熱交換するための前記蒸発器を通過する主風路と、
該蒸発器を通過しないバイパス風路との２つの風路を設
け、該バイパス風路に自己加熱型サーミスタ素子からな
る検知部を設置し、該検知部を風速検知部として用いる
ことにより蒸発器の鞘詰まり検知を、温度検知部として
用いることにより、風速検知時の温度補償。

及び蒸発器の除霜完了検知を、それぞれ行なわしめるよ
うにしだものである。そして、これらの機能を果たすた
め、前記検知部を風速検知もしくは温度検知として動作
せしめるために前記冷気強制循環用送風機と連動して動
作するサーミスタ素子制御部と、前記検知部からの検知
信号をそれぞれ入力して処理演算するだめの処理演算部
と、この処理演算部からの信号を基準レベルと比較する
ための比較部と、この比較部からの信号により除霜ヒー
タを制御するだめの制御部とを具備している。

上記のように構成することによシ、冷凍装置の運転中は
、前記検知部により蒸発器の鞘詰まりを検知し、一定基
準に達すれば、前記制御部から信号を送って圧縮機、冷
気強制循環用送風機を停止させるとともに、除霜ヒータ
に通電させて除霜を行わせる。そして、除霜中は前記検
知部によシバイパス風路の温度検知を行ない、除霜完了
すれば信号を送って、除霜ヒータへの通電を停止させる
とともに、前記圧縮機、冷気強制循環用送風機を、ふた
たび動作させることができるものである。

〔発明の実施例〕

以下、実施例によって説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る除霜制御装置を具備
した冷凍冷蔵庫を示す側断面図、第２図は、第１・図に
係る冷凍冷蔵庫の冷却室を背面から透視した背面図、第
３図は、第１図における除霜制御装置の構成図、第４図
は、第３図に係る除霜制御装置の回路図、第５図は、自
己加熱型サーミスタ素子を風速検知として動作させたと
きの風速特性図、第６図は、第３図に係る除霜制御装置
の各部の動作を示すタイムチャート図である。

まず、この冷凍冷蔵庫の構成を説明する。

第１図において、１は冷凍冷蔵庫本体、２は蒸発器、３
は冷気強制循環用送風機であり、これら蒸発器２および
冷気強制循環用送風機３は、冷却室９（詳細後述）内に
収納されている。４は圧縮機、５は冷凍室、６は冷蔵室
、７．７’　、７“は　−冷凍室冷却用空気の流路、８
．８’　、８“は冷蔵室冷却用空気の流路を示したもの
である。

第２図を用いて、前記冷却室９内をさらに詳細に説明す
れば、蒸発器２は、冷却用の冷媒の流路を形成する冷媒
管１０と、この冷媒管１０と循環空気との熱交換を良く
するだめのフィン１１とから構成されている。蒸発器２
の下部には、この蒸発器２に付着した霜を融解するだめ
の除霜ヒータ３７が設けられている。１２および１４は
、蒸発器２の端部に設けられた風路規制板であり、１３
は、一方の風路規制板１２に穿設された流入風量規制用
の開口部である。１５は、冷蔵室６から冷却室９への空
気戻り口、１６は、冷凍室５から冷却室９への空気戻り
口である。１７は、冷蔵室６と冷凍室５からの戻シ空気
が蒸発器２を通り、ここで熱交換されて再冷却されるた
めの主風路であり、１８は、風路規制板１２で主風路１
７と分離されたバイパス風路である。１９は、このバイ
パス風路１８に設けた、温度検知もしくは風速検知とし
て動作する自己加熱型サーミスタ素子である。

除霜制御装置全体の構成を、第３図を用いて説明すると
、１９は、前記したように、蒸発器２のバイパス回路１
８に配設された自己加熱型サーミスタ素子、２２は、こ
の自己加熱型サーミスタ素子１９を温度検知として動作
させるだめの直列抵抗、２３は、該自己加熱型サーミス
タ素子１９を、温度検知もしくは風速検知のいずれに動
作させるかを制御することができる、冷気強制循環用送
風機３と連続して動作するサーミスタ素子制御部、２４
は、このサーミスタ素子制御部２３によって、温度検知
（Ａ接点）もしくは風速検知（Ｂ接点）に切換えるだめ
の切換えスイッチ、ｖｃは、自己加熱型サーミスタ素子
１９にかかる電源電圧、２５は、自己加熱型サーミスタ
素子１９からの検知信号を一時記憶し処理演算する処理
演算部、２６は、この処理演算部２５からの信号と基準
レベルとの比較をするだめの比較部、２７は、この比較
部２６からの信号によシ除霜ヒータ３７を制御するだめ
の制御部である。

２８は商用電源、２９は直流電源回路部（電源電圧Ｖｃ
）、３０．３０’は、冷凍冷蔵庫のドアスイッチ、３１
は、該ドアスイッチ３０．３０’の開放によシ停止する
冷気強制循環用送風機用モータ、３２は、該冷気強制循
環用送風機用モータ３１のオン、オフ信号を受けて、導
通、非導通となり、自己加熱型サーミスタ素子１９を風
速検知と温度検知に切換えるだめのスイッチングトラン
ジスタ、３３は、風速検知として動作する自己加熱型サ
ーミスタ素子１９からの検知信号を処理演算する処理演
算部２５に係る増幅器、３３′は、温度検知として動作
する自己加熱型サーミスタ素子１９からの検知信号を処
理演算する処理演算部２５に係る増幅器、３４．３５は
、該増幅器３３゜３３′からの信号と基準レベルとの比
較を行なう、比較部２６に係る比較器、３６は、除霜ヒ
ータ３７を制御するだめの制御部２７に係るマイクロコ
ンピュータ、３６ａ〜３６ｉ１ｄ、該マイクロコンピュ
ータ３６の入出力ボート、３８は、除霜用ヒータ３７へ
の給電を制御するためのサイリスタ、３９は、圧縮機用
モータ、４０は、該圧縮機用モータへの給電を制御する
だめのサイリスタである。

このように構成した除霜制御装置の動作を説明する。

まず、除霜制御方法の原理を、第２．５図を用いて説明
する。第２図において、蒸発器２に霜が付着していない
場合、蒸発器２の主風路１７での風速は大きく、バイパ
ス風路１８での風速は小さい。しかし、冷蔵室６および
冷凍室５からの空気（１１） 戻り口１５および１６から入る空気によって蒸発器２へ
の着霜が進み、蒸発器２への霜詰まシが生じてくると、
蒸発器２の主風路１７での風速は小さくなり、バイパス
風路１８での風速が増大してくる。冷凍冷蔵庫の運転時
間がさらに進み、蒸発器２の祁詰まりが進行すると主風
路１７での風速はさらに低下してくる。一方バイパス風
路１８での風速は増大するが、あるところ捷で増大する
と、バイパス風路１８にも着霜が生じはじめ、バイパス
風路１８での風速は逆に低下してくる。すなわちバイパ
ス風路１８での風速変化が、蒸発器２への着霜、霜詰ま
シと良く対応し、バイパス風路１８での風速は蒸発器２
への着霜、霜詰まりにつれて増大し、最大値を経て減少
する。

このことを、第５図を用いて説明すると、この第５図に
おいて、曲線２０は、バイパス風路１８での風速の推移
を示したものである。この曲線２０は、前述したように
、最大値を示した後、急激に減少変化し、このときが蒸
発器２の霜詰まシにより冷却能力の低下を生じる時点で
あり、蒸発（１２） 器２の除霜を必要とする時点である。

ところで、自己加熱型サーミスタ素子１９を用いて風速
検知を行なう場合、その風速は次式によ請求められる。

ここで、■＝風速。

ｈ：定数。

Ｅ：電源電圧。

Ｖ　Ｔ　ｈ　：発熱動作時のサーミスタ素子電圧。

Ｒｃ：保護用直列抵抗。

Ｃｏ　：無風時のサーミスタ素子の放熱係数。

Ｔ：サーミスタ素子の動作温度。

Ｔ、：雰囲気温度。

上式から明らかなように、風速検知部の雰囲気温度Ｔ、
が変化すると、風速が変化していなくとも、自己加熱型
サーミスタ素子１９の特性が変化するため、検知上、風
速Ｖが変化したごとくに判定する誤差が生じる。そこで
本発明の除霜制御装（１３） 置は、自己加熱型サーミスタ素子１９により風速検知を
行なう直前に、検知部周辺の雰囲気温度Ｔ１を測定し、
その直後に得られる検知信号を、直前に得られた雰囲気
温度Ｔ、を用いて演算し、補正するようにしたものであ
る。

以上が、除霜制御方法の原理であり、次に本除霜制御装
置の動作を説明する。

動作の説明に先だって、第６図のタイムチャートを説明
する。この第６図において、Ａは、圧縮機４の動作、Ｂ
は、冷気強制循環用送風機３の動作、Ｃは、自己加熱型
サーミスタ素子１９の動作、Ｄは、該自己加熱型サーミ
スタ素子１９が風速検知として動作時の増幅器３３の温
度補償後の風速信号出力、Ｅは、比較器３４の信号出力
、Ｆは、マイクロコンピュータ３６の除霜制御信号出力
、Ｇは、自己加熱型サーミスタ素子１９が温度検知とし
て動作時の増幅器３３′の温度信号出力である。

以下、上記除霜制御装置の動作について詳述する。冷凍
冷蔵庫では冷凍室５又は冷蔵室６の温度（１４） を制御するために、例えば冷凍室温度を検知することに
より圧縮機４を断続運転しており、冷気強制循環用送風
機３は該圧縮機４と連動して断続運転している。蒸発器
２のバイパス風路１８に設けた自己加熱型サーミスタ素
子１９は、冷気強制循環用送風機３の動作時には、マイ
クロコンピュータ３６の入力ポート３６ｇに該送風機３
の動作信号が入力して、一定時間経過後にマイクロコン
ピュータ３６のサーミスタ素子制御用の出力ポート３６
ｆがレベルＬとなりスイッチングトランジスタ３２が導
通状態となる。このため自己加熱型サーミスタ素子１９
は、周囲の温度より高い温度に自己加熱し、蒸発器２の
バイパス風路１８の風速検知として動作する。一方、マ
イクロコンピュータ３６の自己加熱型サーミスタ素子１
９の温度信号入力ポート３６ｂは、上記サーミスタ素子
制御用の出カポ−）３６ｆがレベルＬとなる直前の自己
加熱型サーミスタ素子１９の温度信号を取り込み、一時
メモリに入れ、その後、演算処理後の温度信号をマイク
ロコンピュータ３６の出力ポート（１５） ３６ｃから増幅器３３へ送り、温度補正を行なう。

まず、自己加熱型サーミスタ素子１９が風速検知として
動作する場合について説明する。蒸発器２に着霜が少な
く、霜詰まシを生じていない場合は、蒸発器２のバイパ
ス風路１８の自己加熱型サーミスタ素子１９による前記
増幅器３３の風速信号出力は小さく、比較器３４はマイ
クロコンピュータ３６の入力ボート３６ａに信号を送ら
ず除霜は行われない。ついで、蒸発器２への着霜量が多
くなり蒸発器２の主風路１７が箱詰まシを生じ、主風路
１７とバイパス風路１８での風速差が最大となり、増幅
器３３の出力信号４１が最大となった後に、さらに霜詰
まりが進行して増幅器３３の出力信号４１′が減少し、
最大値４１との差が基準レベルｈ。に達すると、比較器
３４からマイクロコンピュータ３６の入力ポート３６ａ
に信号が送られ、マイクロコンピュータ３６は除霜制御
信号出力４２を出す。これにより圧縮機用モータ３９お
よび冷気強制循環用送風機用モータ３１を制御するだめ
の出カポ−）　３６１　％および除霜用（１６） ヒータ３７を匍］御するための出力ポート３６ｈがレベ
ルＬおよびレベルＨとなシ、圧縮機４が停止し、除霜用
ヒータ３７に通電され、除霜が開始される。

この時、冷気強制循環用送風機３の停止及び除霜開始信
号に伴ないサーミスタ素子制御用の出力ポート３６ｆが
レベルト■となりスイッチングトランジスタ３２が非導
通状態となり、自己加熱型サーミスタ素子１９が温度検
知として動作し、温度に応じた出力を増幅器３３′及び
比較器３５に送る。比較器３５は増幅器３３′の温度信
号出力が基準レベルＴに達すると、出力ポート３６ｈが
レベルト１出力ポート３６１がレベルＨとなシ、除霜用
ヒータ３７への給電が停止し、除霜が完了する。除霜が
完了すると再度、圧縮機４、冷気強制循環用送風機３が
動作し、一定時間経過するまで温度検知として動作し、
サーミスタ素子制御用の出力ポート３６　ｆがレベルＬ
となシスイツチングトランジスタ３２が導通状態となる
直前の温度信号ヲマイクロコンピュータ３６の温度信号
入力ホード３６ｂに取り込み、一時記憶する。ついで、
圧縮機４．冷気強制循環用送風機３が動作後一定時間経
過すると、サーミスタ素子制御用の出カポ−）３６　ｆ
がレベルＬとなり、自己加熱型サーミスタ素子１９は自
己加熱され、風速検知として動作する。

以上説明した実施例によれば、冷気強制循環用送風機３
による冷気が循環する風路の一部に、循環空気を熱交換
するだめの蒸発器２を通過する主風路１７と、蒸発器２
を通過しないバイパス風路１８との２つの風路を設け、
このバイパス風路１８に、温度検知もしくは風速検知と
して動作する自己加熱型サーミスタ素子１９を設置し、
冷気強制循環用送風機３が動作し、一定時間経過後まで
、風速の温度補償用温度検知として動作し、一定時間経
過後から自己加熱型サーミスタ素子１９を風速検知とし
て用いることにより霜詰まシ検知を行なわせ、冷気強制
循環用送風機３が停止し、除霜を行なっているときには
、温度検知として用いることによシ蒸発器２の除霜完了
検知を行なうので、蒸発器２の霜詰まりを、着霜分布等
の外乱の影響を受けにくく、冷却能力と対応がある直接
的な方法で検知し、かつ同一の検知部で除霜完了も検知
する、簡便で実用的であるとともに、省電力を図り得る
除霜制御装置を提供することができる。また、蒸発器２
の箱詰シ検知を行なうために、蒸発器２の片側端部に、
風上側の一部に開口部１３を有する風路規制板１２を設
け、蒸発器２の他の側端部に、開口部を有しない風路規
制板１４を設けて主風路１７とバイパス風路１８とを形
成してなるため、簡便で実用的であるという利点も有し
ている。

なお、本実施例は、風速検知もしくは温度検知用の自己
加熱用サーミスタ素子１９の設置場所の一例について説
明したが、その設置場所は、蒸発器２の端部に設けた開
口部を有する風路規制板１２により分離されたバイパス
風路１８内であれば、どこに設けても同様な効果が得ら
れるものである。

〔発明の効果〕

（１９） 以上詳細に説明したように本発明によれば、冷却能力の
変化と対応が良く、しかも簡便で実用的な、蒸発器の霜
詰まシ検知機能を有し、且つ除霜完了時にこれを検知す
ることができる除霜制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る除霜制御装置を具備
した冷凍冷蔵庫を示す側断面図、第２図は、第１図に係
る冷凍冷蔵庫の冷却室を背面から透視した背面図、第３
図は、第１図における除霜制御装置の構成図、第４図は
、第３図に係る除霜制御装置の回路図、第５図は、自己
加熱型サーミスタ素子を風速検知として動作させたとき
の風速特性図、第６図は、第３図に係る除霜制御装置の
各部の動作を示すタイムチャート図である。 １・・・冷凍冷蔵庫本体、２・・・蒸発器、３・・・冷
気強制　゛循環用送風機、１２・・・風路規制板、１３
・・・開口部、１４・・・風路規制板、１７・・・主風
路、１８・・・バイパス風路、１９・・・自己加熱型サ
ーミスタ素子、２３・・・サーミスタ素子制御部、２５
・・・処理演算部、（２０） ２６・・・比較部、２７・・・制御部、３３．３３’・
・・増幅器、３４．３５・・・比較器、３６・・・マイ
クロコン（２１） 第１図 第２８ ８５図 渚Ｓ量 第６団

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、庫内に、冷気強制循環用送風機と、循環空気を熱交
   換するだめの蒸発器と、この蒸発器に付着した霜を融解
   する除霜ヒータとを備えだ冷凍装置における前記蒸発器
   の霜詰まり検知から除霜完了までを制御する除霜制御装
   置において、冷気強制循環用送風機によシ冷気が循環す
   る風路の一部に、蒸発器を通過する主風路と、該蒸発器
   を通過しないバイパス風路とを設け、このバイパス風路
   に、温度検知もしくは風速検知として動作する自己加熱
   型サーミスタ素子を配設したことを特徴とする除霜制御
   装置。 ２、自己加熱型サーミスタ素子を、温度検知もしくは風
   速検知のいずれに動作させるかを制御することができる
   、冷気強制循環用送風機と連動して動作するサーミスタ
   素子制御部と、前記自己加熱型サーミスタ素子からの検
   知信号を一時記憶し処理演算するだめの処理演算部と、
   この処理演算部からの信号と基準レベルとの比較をする
   だめの比較部と、この比較部からの信号により除霜ヒー
   タを制御するだめの制御部とを設けたものである特許請
   求の範囲第１項記載の除霜制御装置。 ３、蒸発器の端部に風路規制板を設けて主風路とバイパ
   ス風路とを区画し、前記風路規制板に流入風量規制用の
   開口部を穿設したものである特許請求の範囲第１項記載
   の除霜制御装置。