JPS6321472A - 冷蔵庫の除霜装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は冷凍サイクルの圧縮機の回転数を制御すること
によって貯蔵室内の温度を制御する冷蔵庫の除霜装置に
関する。

（ロ）従来の技術 近来冷蔵庫では従来の所謂圧縮機の０Ｎ−ＯＦＦ制御方
式に比して貯蔵室温度が安定し、又、頻繁な起動停止に
よる消費電力の削減が図れる圧縮機の回転数制御方式が
採用きれ始めている。これは例えば特開昭６０−２６３
０７０号公報の如く圧縮機の回転数を貯蔵室の温度に応
じて変更し、温度変動に迅速に対応するものである。

ここで従来より冷凍サイクルの冷却器の除霜は単位時間
当りの圧縮機の運転に対する着霜量が略一定であるとし
て例えば実公昭４７−２１４８２号公報の如く圧縮機の
運転時間を精算する時限装置により一定の積算にて除霜
を実行する様に構成していた。それによって一定量り着
霜で除霜が実行できるからである。

しかし乍ら前述の如く圧縮機の回転数を変化きせる場合
には冷却器への着霜スピードも変化するため、圧縮機の
所定運転時罰当たりの着′ｔＪ量が−定とならず、適正
な看Ｎ量で除霜開始できない。

これを解決するために特開昭６０−１４７０８３号公報
では電荷蓄稍素子を準備し、圧縮機の回転数に比例した
入力を該素子に与え、所定の蓄積にて除霜を開始する様
にしている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 以上の如き構成によれば冷却器への着霜スピードに応じ
て除霜開始タイミングが変更されるので、略一定の着霜
量で除霜を開始させる事が可能となるが、例えば冬季等
の冷蔵車周囲の温度が非常に低くなる様な状況では圧縮
機の最低回転数においても貯蔵室内は過冷却状態となる
ため、通常は特公昭５９−３４９３５号公報の如く圧縮
機を停止せしめる。この様な冬季等には圧縮機が運転き
れても低回転であるので、前述の如く除霜開始タイミン
グを変更すると、圧縮機が停止している期間が長くなる
ことも加わって、前回の除霜開始から次の除霜開始まで
の間隔が例えば３日間（通常、除霜は１日に１回程行な
われるべきである。）等の長期間となってしまう。

周囲温度が低い時には圧縮機の回転数も低くなるので冷
却器への着霜スピードも低くなっているが、湿度が高い
時は冷蔵庫の扉開放等によって比較的多量の湿分が庫内
に侵入するため、冷却器には着実に着霜が成長する。従
ってこの様な状況で前述の如く極度に除霜間隔が延長さ
れると長期間多量の着霜が生じたままで冷却運転が行な
われる現象が生じ、冷却効率が悪化する問題があった。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は斯かる問題点を解決するために成されたもので
以下実施例に沿って本発明の詳細な説明する。

制御用電気回路（２４）のマイクロコンピュータ（２５
）はインバータ回路（３７）によって冷凍室（Ｆ）の温
度（ＩＦ）に基づき電動圧縮機（２０）の運転周波数（
回転数）を変更して温度（Ｉ’Ｆ）を制御する。冷却器
（１０）への着霜はヒータ（４２〉によって除去する。

マイクロコンピュータ（２５）はその機能として時限手
段（５０）を有し、時限手段（５０）は発振手段（５１
〉、第１、第２のカウンタ（５２）（５５）、分周器（
５３）から成り両カウンタ（５２）（ｓｓ）はそれぞれ
所定のカウントにて除霜開始指令（５１）（Ｓりを発す
るが、マイクロコンピュータ（２５）はいずれにてもヒ
ータ（４２）に通電する。この時マイクロコンピュータ
（２５）は電動圧縮機（２０）の停止中は第１のカウン
タ（５２）をカウントさせず、電動圧縮機（２０）の運
転周波数が３０Ｈｚより高い時はカウンタ（５２）に発
振手段（５１）のｆ。

Ｈ２のパルスを入力し、３０Ｈｚ以下では分周器（５３
）を介したにｆｏＨｚのパルスを入力きせる。第２のカ
ウンタ（５５）は発振手段（５１）のｆ。Ｈ２パルスを
入力し、最長の除霜間隔を限定する。

（＊）作用 本発明によれば電動圧縮機の回転数に応じて第１のカウ
ンタが積算終了するまでの運転期間が変更きれる。又、
第１のカウンタが所定期間内に積算終了しない時には第
２のカウンタによって除霜が開始される。

（へ）実施例 図面に於いて実施例を説明する。第２図は実施例として
の冷凍冷蔵店（１）を示している。（２）は断熱箱体で
あり、その庫内は断熱仕切壁（３）によって上下に区画
きれ、上方に第１室としての冷凍室（Ｆ）及び下方に第
２室としての冷蔵室（Ｒ）とが区画形成きれている。（
６）　、　（７）は冷凍室（Ｆ）と冷蔵室（Ｒ）の前方
開口をそれぞれ別々に開閉自在に閉室する断熱扉である
。仕切壁（３）内には冷却室（８）が形成きれており、
この内に冷凍サイクルに含まれる冷却器（１０）が収納
設置される。冷却器（１０）後方には冷却室（８）と両
室（Ｆ）（Ｒ）に連通ずるダクト（１１）が形成されて
おり、このダクト（１１）内に位置して設けた送風機（
１２）にて冷却器（１０）により冷却された空気即ち冷
気を吸引し、ダクト（１１）内に強制的に吹き出す。（
１２Ｍ）は送風機（１２）を駆動するモータである。ダ
クト（１１）に吹き出きれた冷気は冷凍室（Ｆ）へは吐
出口（１４）より、冷蔵室（Ｒ）へは吐出口（１５）よ
り吹き出きれることになる。（１７）は吐出口（１５）
を開閉すべく冷蔵室（Ｒ）内に設けられた一ガス封入式
ダンパーサーモスタットで、冷蔵室（Ｒ）内の温度に基
づきバッフル板（１８）によって吐出口（１５）を開閉
し、冷蔵室（Ｒ）の温度を例えば十７℃と＋３°Ｃの間
で平均＋５°Ｃに制御する。（１９）はダンパーサーモ
スタット（１７）の断熱カバーである。又（２０）は冷
凍冷蔵庫（］）下部の機械室（２１）内に設置きれ、冷
凍サイクルに含まれる電動圧縮機である。機械室（２１
）内には同様に冷凍サイクルに含まれる凝縮器（２２）
と、この凝縮器（２２〉及び前述の電動圧縮機（２０）
を冷却するための送ｊｌｉｌ、機（２３）が設置される
。尚、（５）は扉（６）前面に取付けた操作パネルであ
る。

第１図は本発明の制御用電気回路（２４）を第１図に示
す。（２５）はマイクロコンピュータであり、Ａ／Ｄ変
換部（２６）（２７）及び（２８）とマイクロＣＰＵ（
３０）の機能を有する。（３１）は冷凍室（Ｆ）の温度
（ＴＦ）を検出するセンサーであり、Ａ／Ｄ変換部（２
６）を介してマイクロＣＰ　Ｕ（３０）に入力される。

（３２）は冷却器（１０）の温度（Ｔ、）を検出するセ
ンサーであり、その出力は同様にＡ／Ｄ変換部（２７）
を介してマイクロＣＰＵ（３０）に入力きれる。（３３
）は冷凍室（Ｆ）の温度を設定する設定スイッチで、Ａ
／Ｄ変換部（２８）を介してマイクロＣＰＵ（３０）に
入力される。マイクロＣＰＵ（３０）の出力はＤ／Ａ変
換器（３６）を経てインバータ回路（３７）により電動
圧縮機（２０）の駆動用三相同期モータ（２０Ｍ）の回
転数を制御する。又、マイクロＣＰＵ（３０）の出力は
Ｄ／Ａ変換器（３８）を経てドライバ回路（３９）によ
りモータ（１２Ｍ）を制御する。更にマイクロＣＰＵ（
３０）の出力はＤ／Ａ変換器（４０）を介してドライバ
回路（４１）に入力きれ、このドライバ回路（４１）に
より冷却器（１０）の除霜ヒータ（４２）の通電制御を
する。ヒータ（４２）は冷却器（１０）と熱伝導的に設
けられている。

第３図は冷凍冷蔵庫（１）の冷凍サイクルの冷媒回路図
を示す。電動圧縮機（２０）から吐出された高温高圧冷
媒は凝縮器（２２）にて放熱して減圧器（４７）にて減
圧されて冷却器（１０）に流入し、そこで蒸発して気化
熱を周囲より奪い、その後電動圧縮機（２０）に吸引さ
れる。

次に第４図の電動圧縮機（２０）の運転周波数と冷凍室
（Ｆ）の温度（Ｔ、）の関係を示すグラフを参照して第
１図の制御用電気回路（２４）のマイクロＣＰＵ（３０
）の動作を説明する。設定スイッチ（３３〉によって設
定される冷凍室（Ｆ）の温度（Ｔ、）を（ｒｓ）（ここ
では−１２℃から一２２℃まで設定可能、）とすると通
常は図中実線の如く運転周波数を変更する。即ち、セン
サー（３１）の感知する温度（Ｔ、）が現在高＜　（Ｔ
ｓ”４）より高い時はインバータ回路によって電動圧縮
機（２０）の運転周波数を最高回転数である１２０Ｈｚ
とする。これによって冷凍室（Ｆ）の温度（Ｔ、）は急
速に低下する。これによって（Ｔ、）が（Ｔ５＋４）に
達すると、その時点から例えば３分間現状を維持し、そ
の後運転周波数を９０Ｈｚに低下せしめる。これによっ
て温度（Ｔ、）の低下速度は鈍化する。この状態から更
に（ＴＦ）が（ｒｓ＋ｚ）に達すると、その時点から同
様に３分間現状を維持してその後６０Ｈｚに低下せしめ
る。これによって温度（Ｔ、）の低下速度は更に鈍化す
る。その後（Ｔ、）に達したら同様にその時点から３分
後に運転周波数を３０Ｈ２に低下させる。この様にして
温度（Ｔ、）は設定温度（Ｔ、）に漸近する形となり所
謂オーバーシュートが低減される。

又、逆に運転周波数３０トから温度（ＩＦ）が上昇して
（Ｔ、）に達したら、その時点から同様に３分間現状を
維持し、その後６０Ｈｚに上昇せしめる。更に（’ｒｉ
＋ｚ）まで上昇したら、（Ｔｓ”２）に到達した時点か
ら３分後に９０Ｈ２に加速する。（ｒｓ＋４）に達した
時点からも同様に３分後に１２０Ｈｚに上昇させる。こ
の様にマイクロＣＰＵ（３０）は温度（Ｔ、）が（Ｔ、
＋４）、（Ｔｓ＋ｚ）、（Ｔ、）に到達した時点で運転
周波数を変更する指令をその内部で発生するが、その時
点から前述の如く３分間は周波数を変更しない。これは
３分間の内に変更する周波数が修正されても同様であり
、（ｒｓ＋４＞（ｒｓ＋ｚ）（ｒｓ）の何れかに到達し
てから３分後に修正後の周波数に変更する。これによっ
て電動圧縮機（２０）の運転周波数の頻繁な変更が防止
され、モータ（２０Ｍ＞の劣化や騒音の拡大等が防止き
れる。

理想的には３０Ｈ２の運転によって温度（ＴＦ）を設定
温度（Ｔ、）に維持できる様に各機器の容量を設定しで
あるが冷凍室（Ｆ）内の負荷が少なく、又、冷凍冷蔵庫
（１）周囲の温度が低い状況では３０Ｈ２の運転でも温
度（Ｔ、）が低下する。この場合は（ＴＳ−２）に達し
た時点でモータ（２０Ｍ＞を停止せしめる。これによっ
て冷凍室（Ｆ）内の過冷却を防止する。その後温度（１
’Ｆ）が上昇して（Ｔ、−２＞に達したらその時点から
５分間停止したままとし、その後電動圧縮機（２０）を
起動して３０Ｈｚとする。これによって頻繁な起動停止
による電動圧縮機（２０〉の劣化を防止する。以上の様
に温度（ＴＦ）の設定温度からの差によって電動圧縮機
（２０ンの運転周波数を逐次変更するので温度（Ｔ、）
は設定温度（Ｔ、）（例えば−１８”Ｃ）に略安定的に
制御きれる。尚、送風機（１２）は電動圧縮機（２０）
の運転中は継続運転される。又、周波数の変更は常に第
４図の如き段階を踏むものとは限らず、例えば現在温度
（Ｔ、）が（Ｔ、）にある状態から扉（６）の長期開放
等の原因により惠激に上昇して（Ｔ５＋４）になったと
したら、この場合もマイクロＣＰ　Ｕ（３０）内部で周
波数変更指令が出されてから３分後に周波数１２０Ｈｚ
に向けて運転周波数を上昇きせる。

次にマイクロコンピュータ（２５）による冷却器（１０
）の除霜制御について説明する。第５図にマイクロコン
ピュータ（２５）がその機能として有する時限手段（５
０）の機能ブロック図を示す。（５１）は例えば周波数
ｆ。Ｈｚの発振パルスを出力する発振手段であり、その
発振パルスはアナログスイッチ（ＳＶ＋）を介して第１
のカウンタ（５２）の入力端子（５２ａ）に入力される
。発振手段（５１）の出力は更に分周器（５３）に入力
されて周波数をにｆ、Ｈｚとされた後、アナログスイッ
チ（ＳＷｔ”）を介して第１のカウンタ（５２）の入力
端子（５２ａ）に入力される。第１のカウンタ（５２）
は入力端子（５２ａ）より入力容れる発振パルスをカウ
ントし、所定の積算値にて積算を終了し、出力端子（５
２ｂ）より除霜開始指令（５１）を発生する。発振手段
（５１）の出力する発振パルスは、又、第２のカウンタ
（５５）の入力端子（５５ａ）に入力きれる。第２のカ
ウンタ（５５）は周波数ｆ０Ｈｚの発振パルスをカウン
タトし、リセットされてカウントを開始してから例えば
４０時間後番こ積算を終了し、出力端子（５５ｂ）より
前述同様の除霜開始指令（Ｓ、）を発生する。双方の除
霜開始指令＜ＳＳ　）（ＳＳ　）はＯＲゲート（５６）
に入力きれ、ＯＲゲート（５６）は何れかの指令発生に
よって最終的な除霜開始指令（Ｓ、）を発生する。除霜
開始指令（Ｓ、）は第１．第２のカウンタ（５２）（５
５）のリセット端子（５２ｃ）（５５Ｃ）に入力され両
カウンタ（５２）（５５）をリセットする。第１のカウ
ンタ（５２）は入力端子（５２ａ）に連続して周波数ｆ
。

のパルスが入力された場合に積算開始から例えば８時間
で積算を終了するものとする。

次に動作を説明する。マイクロコンピュータ（２５）は
電動圧縮機（２０）の停止中は何れのアナログスイッチ
＜ｓｗ、　＞＜ｓｗ＊　）も非導通とする。又、電動圧
縮機（２０）の運転周波数が３０Ｈｚより高い時、即ち
、６０Ｈｚ、　　９０Ｈｚ及び１２０Ｈｚである期間は
アナログスイッチ（ＳＷｔ）のみを導通し、又、３０Ｈ
２Ｏ時はアナログスイッチ（Ｓν、）のみを導通する。

第１０カウンタ（５２）は発振パルスが入力きれてカウ
ントするので第１のカウンタ（５２）は電動圧縮機（２
０）の運転中のみカウント動作を行う。即ち電動圧縮機
（２０）の運転時間を積算することになる。

又、電動圧縮機（２０）の運転周波数が継続して６０Ｈ
ｚ、９０１（ｚ又は１２０Ｈｚであった場合はアナログ
スイッチ（ＳＷ、）のみが！！続して導通きれるため、
電動圧縮機（２０）の運転時間が８時間となった時に第
１のカウンタ（５２）は前述の除霜開始指令（Ｓ、）を
発生し、ＯＲゲート（５６）が最終的な指令（Ｓ。）を
発生する。マイクロコンピュータ（２５）は指令（ｓｏ
）が発せられた時点で電動圧縮機（２０）を停止し、ド
ライバ（４１）によりヒータ（４２）に通電を開始する
。除霜が進行して冷却器（１０）の温度（Ｔ、）が所定
の除霜終了温度に上昇したら茹ンサー（３２）に基づき
マイクロコンピュータ（２５）はそれを感知して、ヒー
タ（４２）への通電を終了し、再び電動圧縮機（２ｏ）
を運転可能状態とする。

一方、電動圧縮機（２０）が例えば継続して３０Ｈｚで
運転きれた時はアナログスイッチ（ＳＷｔ）のみが導通
し、第１のカウンタ（５２）にはにｆｏＨｚの発振パル
スが入力きれるので第１のカウンタ（５２）はその積算
終了までに前述の２倍の１６時間を要する様になる。即
ちこの時には電動圧縮機（２０）の運転時間が１６時間
となった時に除霜開始指令（ｓｌ）続いて（Ｓ。〉が発
せられ、除霜が開始辿れることになる。

又、電動圧縮機（２０）が１１続して運転きれたが途中
で運転周波数が変更きれ、例えば第１のカウンタ（５２
）の積算開始から３時間は６０Ｈｚで運転きれその後４
時間３０Ｈｚで運転きれ、更に３時間６０Ｈｚで運転さ
れた場合は第１のカウンタ（５２）に入力される発振パ
ルスの周波数がｆ。ＨｚからにｆｏＨｚそして再びｆ。

Ｈｚと切換わるため結果的に第１のカウンタ＜５２〉が
積算終了するのは１０時間後となる。

冷却器（１０）への着霜スピードは電動圧縮ａｍ（２０
）の回転数即ち冷凍サイクルの冷却能力に略比例すると
考えられるので、以上の如ぐ電動圧縮機（２０）の回転
数が高い時は短い運転期間で除霜を開始し、回転数が低
い時は長い運転期間へと変更することにより、略一定の
着霜量で冷却器（１０）の除霜を開始する事ができる様
になり、無駄な除霜による庫内の温度上昇を防止すると
共に、異常な着霜量の増大による冷却効率の低下を防止
することができる。

以上は通常の冷却運転状態について述べたが、冬季等に
おいて冷凍冷蔵庫（１）周囲の温度が低く、１ヒ動圧縮
機（２０）は殆ど３０Ｈｚで運転きれ、しかも停止期間
が長く所謂運転率が低くなり、例えば１０時間の内２時
間しか３０）１ｚで運転しない様な状況になると第１の
カランタフ５２）に入力きれる発振パルスの周波数はに
ｆｏＨｚとなり、又、入力される期間も第６図上段に糸
す如き状態となる。

この様な状況では第１のカウンタ（５２）が積算を終了
して除霜開始指令（Ｓ、）を発するまでに第１のカウン
タ（５２）がリセットされてから８０時間（３日と８時
間）と極端に長期間を要する様になる。しかし乍ら扉（
６）若しくは（７）開閉動作等によって冷凍室（Ｆ）若
しくは冷蔵室（Ｒ）へは外気に含まれる湿分が侵入して
おり、又、冷却器（１０）は非常に低温（通常−３０°
Ｃ程）であるので、電動圧縮機（２０）の運転率が低く
ても徐々にではあるが冷却器（１０）には確実に着霜が
成長している。従って前述の如く非常に長期間除霜が行
なわれなくなると、この着霜の厚みも増大し、冷却器（
１０）の熱交換効率が悪化し、長期間冷凍サイクルの冷
却効率が悪くなってしまう事態が生じる。

その為に本発明では第２のカウンタ（５５）が準備きれ
ている。第２のカウンタ（５５）に入力される発振パル
スの周波数と入力される期間を第６図下段に示す。前述
の如く第２のカランタフ５５）にはリセットきれてから
常時周波数ｆ。Ｈｚのパルスが入力きれてカウントして
いるので、前述の如状況により途中でリセットされなけ
れば、即ちカウント途中で除霜開始指令（Ｓ、）が発せ
られなければリセットから４０時間で積算を終了し、除
霜開始指令（Ｓ２）が発せられる事になる。これによっ
て指令（Ｓ、）が第１のカウンタ（５２）に拘らず発生
するので冷却器（１０）の除霜が強制的に行なわれ、前
述の如き不都合が防止される。即ち除霜開始から次回の
除霜開始までの最長の除霜間隔が限定され（４０時間）
、低周囲温度時に於ける冷却効率の悪化を防止し、冷却
器（１０）を常に良好な状態に維持できる様になる。

（ト〉発明の効果 本発明によれば圧縮機の回転数を制御して貯蔵室内の温
度を調整する冷蔵庫に於いて冷却器の除霜が開始される
までの圧縮機の運転期間をその回転数に応じて変更する
ので、圧縮機の回転数変更に伴い冷凍サイクルの冷却能
力の変化しても略−定の着霜量で冷却器の除霜を実行で
き、無駄な除霜による貯蔵室内の温度上昇と、異常着霜
による冷却能力の低下を防止する事が可能となる。

更に圧縮機の運転状況に拘らず、最長の除霜間隔が限定
きれるため、除霜開始までの圧縮機の運転期間をその回
転数に応じて変更しても、低周囲温度下において極端に
除霜間隔が拡大きれない。

これによって圧縮機の運転率が低下している状況におけ
る冷却器の着霜を確実に除去し、長期間冷凍サイクルの
運転効率が低下したままの状況の発生が防止きれ、冷却
器を常に良好な状態に維持できる。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明の実施例を示すもので、第１図は制御用電
気回路図、第２図は冷凍冷蔵庫の側断面図、第３図は冷
媒回路図、第４図は電動圧縮機の運転周波数と冷凍室温
度の関係を示す図、第５図はマイクロフンピユータの機
能としての時限手段の機能ブロック図、第６図は時限手
段の積算動作の一形態を示す図である。 （Ｆ）・・・冷凍室、　（１０）・・・冷却器、　（２
０）・・・電動圧縮機、　（２５）・・・マイクロコン
ピュータ、（３７）・・・インバータ回路、　　（４２
）・・・ヒータ、（５０）・・・時限手段、　（５１）
・・・発振手段、　（５２）（５５）・・・第１及び第
２のカウンタ、（５３）・・・分周器、（５６）・・・
ＯＲゲート。 出願人　三洋電機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１名 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、冷凍サイクルの圧縮機の回転数を制御する事によっ
   て貯蔵室内の温度を調整すると共に、時限手段による除
   霜開始指令にて前記冷凍サイクルの冷却器の除霜を実行
   する冷蔵庫に於いて、前記時限手段はそれぞれ周期的な
   発振出力の積算動作を実行する第１及び第２の積算手段
   を有し、前記第１の積算手段は前記圧縮機の運転中積算
   し、所定の積算値にて前記除霜開始指令を発生すると共
   に前記圧縮機の回転数に応じて積算する発振出力の周期
   を変更され、前記第２の積算手段は所定の積算値にて前
   記除霜開始指令を発生し、最長の除霜間隔を限定する事
   を特徴とする冷蔵庫の除霜装置。