JPH0610313Y2 - 着霜検知装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は着霜検知装置に関するものである。

（従来の技術） 着霜検知装置の従来例としては、例えば特開昭57-12329
号公報記載の霜センサを挙げることができる。第５図に
その装置の概略構成図を示しており、同図において、３
０はFeNiSiＢ系アモルファスより成る磁歪リボンで、支
持フレーム３１に接着された上記磁歪リボン３０の一端
側に、この磁歪リボン３０に弾性波を誘起するための弾
性波励起用コイル３２が、また他端側に、誘起された弾
性波の伝播量に応じた信号を出力する弾性波検出用コイ
ル３３がそれぞれ配設されている。上記各コイル３２、
３３間の磁歪リボン３０に霜が付着した場合には、上記
弾性波の伝播損失量が大きくなり、これが上記弾性波検
出用コイル３３で検出されることによって着霜の有無を
判別するようになされている。

ところで上記において磁歪リボン３０で構成した着霜検
知部材は、これをワイヤ状の金属アモルファスで構成す
ることも可能であり、この場合には装置の小形化や作動
電力の低減、検出感度の向上等を図ることができる。こ
のような装置を、例えば空気調和機の室外機内に配置さ
れる室外熱交換器に取付け、暖房運転中に上記室外熱交
換器に付着成長する霜が所定量に達した時を検出して除
霜運転への切換えを行うために用いることが可能であ
る。このような装置における要部構成を第６図に示して
いるが、同図において、４１が上記のアモルファスワイ
ヤより成る着霜検知部材、４２、４３は上記着霜検知部
材４１の各端部に配設される弾性波励起用コイル、弾性
波検出用コイルである。そしてこの場合、上記室外熱交
換器と同様の霜の成長が生じる着霜面４４が上記着霜検
知部材４１に対向する位置に形成され、この着霜面４４
と上記着霜検知部材４１との離間距離を、除霜運転への
切換えが必要な着霜量に合わせて設定する。したがって
暖房運転中に上記着霜面４４から成長した霜が着霜検知
部材４１に達してこの着霜検知部材４１に機械的な拘束
力を及ぼし、このため弾性波検出用コイル４３での検出
レベルが低下した時に除霜運転への切換えが行われる。

なお第７図には、着霜検知部材４５を薄板状の振動板で
構成し、この着霜検知部材４５の両端部に、圧電素子４
６、４７を取付けて着霜を検出する装置の要部模式図を
示している。一方の圧電素子４６に、上記着霜検知部材
４５の共振周波数の信号を入力しているときに、着霜面
４８から成長してきた霜が上記着霜検知部材４５に達し
た時にはその共振点が変化することから、他方の圧電素
子４７での検出レベルが低下し、これにより着霜を検出
するようになされている。このような振動特性の変化に
よって着霜を検出する装置構成は、第８図のように、上
記の着霜検知部材４５を片持ち構成とし、基端側の上下
各面に圧電素子４６、４７をそれぞれ取付けるようにす
ることもできる。

（考案が解決しようとする課題） ところで、例えば空気調和機において上記のような着霜
検知装置での検知信号に基づいて除霜運転が行われる
と、室外熱交換器及び着霜検知装置に付着した霜は溶解
し、その溶解水の大部分は自重により下方へ流れ去るこ
ととなるが、一部は着霜検知部材４１、４５や着霜面４
４、４８との界面張力のために残留し、特に離間距離の
小さな着霜検知部材と着霜面との両者の間でブリッジ状
に残った水滴は容易には排水されず、このような残留水
のために誤動作を生じ易いという問題がある。つまり上
記のような残留水は、暖房運転再開後、新たな着霜が生
じる前に氷結して着霜検知部材４１、４５に機械的な拘
束力を及ぼし、この結果、着霜時と同様の弾性波伝播損
失量の増加や振動特性の変化が生じることとなるためで
ある。

この考案は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、除霜後の残留水に伴う誤動作を低減し得る着霜検知
装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの考案の第１請求項記載の着霜検知装置は、フ
レーム１に着霜面１３を設けると共に、この着霜面１３
に対向させて略平行にワイヤ状の着霜検知部材１０を配
設して成る着霜検知装置であって、上記着霜面１３の幅
を、この着霜面１３と上記着霜検知部材１０との離間寸
法の２倍よりも小さくしている。

また第２請求項記載の着霜検知装置は、フレームに着霜
面４８を設けると共に、この着霜面４８に対向させて略
平行に薄板状の着霜検知部材４５を配設して成る着霜検
知装置であって、上記着霜面４８の幅と着霜検知部材４
５の幅との和を、両者４８、４５の離間寸法の２倍より
も小さくしている。

（作用） 上記第１請求項記載の着霜検知装置においては、着霜面
１３の幅を直径とする半球体が上記着霜面１３上に存す
るとした場合に、この半球体の着霜面１３からの高さ、
すなわち上記着霜面１３の幅の２分の１で与えられる上
記半球体の半径は、着霜面１３と着霜検知部材１０との
離間寸法よりも小さくなるようになされている。したが
って上記着霜面１３に生ずる水滴のうち、上記着霜面１
３の全幅に跨がって上記の半球体と略同様の形状をなす
最大形状の水滴においても着霜検知部材１０への接触頻
度が低減されることとなり、このためブリッジを形成し
て残留する水滴の発生が抑えられるので、残留水に基づ
く誤動作が低減される。

また上記第２請求項記載の着霜検知装置においては、薄
板状の着霜検知部材４５と着霜面４８との各幅を直径と
する半球体が相対向して存するとした場合に、両半球体
の接触を生じないようになされており、したがって着霜
面４８と着霜検知部材４５とにそれぞれ生じる最大形状
の水滴間においてもそれらの接触頻度が低減され、この
ためブリッジを形成して残留する水滴の発生がより少な
くなるので、残留水に基づく誤動作が低減される。

（実施例） 次にこの考案の着霜検知装置の具体的な実施例につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第２図には、この考案の第１実施例における着霜検知装
置の側面図を示している。同図において、１はフレーム
であって、このフレーム１は、図において左右方向に延
びるベース部２と、このヘーズ部２の左右両端からそれ
ぞれ上方へと延びるコイル支持部３、４とから成るＵ字
状に形成されている。上記各コイル支持部３、４には、
コイル取付穴５、６が左右方向同軸位置にそれぞれ穿設
されており、これらの各コイル取付穴の一方５に弾性波
励起用コイル７が、また他方６に弾性波検出用コイル８
がそれぞれ挿着されている。これらの各コイル７、８と
コイル取付穴５、６との間の嵌装隙間には、例えばシリ
コンゴム等の弾性体９が充填されて、各コイル７、８の
位置固定がなされている。そして各コイル７、８間に、
直径が0.1〜0.15mm程度のFe系アモルファスワイヤより
成る着霜検知部材１０が張設されている。この着霜検知
部材１０は、その両端部を、上記各コイル７、８のコイ
ル巻芯１１、１２の各中心貫通孔にそれぞれ挿通させる
と共に、これらの中心貫通孔内の隙間にシリコンゴム等
の弾性体を充填することによって、弾性波の伝播を阻害
することのない取付状態となされている。

一方、上記ベース部２の上面側の中央部領域には、上記
着霜検知部材１０側に突出する段差部が形成され、この
段差部の上面が、上記着霜検知部材１０と所定の離間距
離で平行に延びる着霜面１３となされている。そして第
１図に示す上記着霜面１３の幅W1と、この着霜面１３か
ら上記着霜検知部材１０までの離間距離△ｈとに対し
て、ワイヤ状の上記着霜検知部材１０の径が△ｈの20％
程度以下であることを前提として、 W1＜２×（△ｈ−α１）・・・(1)式 の関係を満たすように構成している。なお上記α１は実
験的に求められる定数であって、0.3mm＜△ｈ＜３mmの
範囲では、0.1mm＜α１＜0.3mmの間で設定される。

上記構成の着霜検知装置を、例えば空気調和機の室外機
内に配置された室外熱交換器に、着霜検知部材１０を上
下方向に位置させて取付けた場合の作動状態について次
に説明する。

上記空気調和機での暖房運転中には、弾性波励起用コイ
ル７に高周波の入力信号を印加することによって、着霜
検知部材１０に弾性波が励起される。この弾性波は上記
着霜検知部材１０内を弾性波励起用コイル７側から弾性
波検出用コイル８側へと伝播し、これにより上記弾性波
検出用コイル８に高周波の電気信号が誘起され、この信
号レベルを基準レベルと比較する。そして暖房運転の継
続と共に上記室外熱交換器に着霜を生じ、これが成長し
てくる場合には、上記着霜検知装置における着霜面１３
にも同様の霜の発生、成長を生じ、この成長してきた霜
が上記着霜検知部材１０に達すると、この着霜検知部材
１０に機械的な拘束力が生じるために、この着霜検知部
材１０を伝播する弾性波の損失量が大きくなり、したが
って上記弾性波検出用コイル８での検出信号レベルが低
下する。この信号レベルが基準レベルよりも低下したこ
とが判別されると、着霜検知信号が出力され、これによ
り上記弾性波励起用コイル７への高周波入力による着霜
検知操作を停止すると共に、暖房運転を中断して除霜運
転への切換えが行われる。

この除霜運転によって上記室外熱交換器及び着霜検知装
置に付着成長した霜は次第に溶解して水滴となり、自重
落下することにより除去される。そして上記室外熱交換
器全体の除霜を完了した時点で暖房運転が再会される訳
であるが、従来は、このとき着霜検知部材と着霜面とに
跨がるブリッジ状の水滴が容易には排水されずに残留す
るため、次の着霜検知操作の過程で誤動作を生じ易いと
いう問題を生じていた。しかしながら上記においては、
着霜面１３の幅W1を離間距離△ｈの２倍よりも小さくな
るように形成していることから、第１図中、破線で示し
ているように、上記着霜面１３上でのこの着霜面１３の
幅を直径とする半球体の上記着霜面１３からの高さ、す
なわち上記着霜面１３の幅の２分の１で与えられる上記
半球体の半径は離間距離△ｈよりも小さく、このため上
記着霜面１３に付着する水滴のうち、上記着霜面１３の
全幅に跨がって付着した最大形状の水滴が、上記の半球
体と略同様の形状になると仮定した場合においても、こ
の水滴は着霜検知部材１０には接触せず、これによりブ
リツジを形成して、残留する水滴の発生頻度が低減され
る。

さらに上記においては、先の(1)式で示したように、補
正定数α１を加味することで、より確実に残留水を除去
し得る構成とすることができる。つまりワイヤ状の着霜
検知部材１０に付着して流下する水滴形状も、この着霜
検知部材１０の水に対する濡れ性等によってはブリッジ
状の残留水滴の発生要因として影響が大きくなる場合が
あり、また着霜面１３での濡れ性等の差異によってこの
着霜面１３に付着して流下する水滴の形状が半球体での
高さを超える形状となることがある。そこで前記した補
正定数α１を実験的に予め求めておくことによって、よ
り確実に残留水滴の発生を防止することができる。

第３図には、種々の着霜面１３の幅W1と離間距離△ｈと
の組合せにおける誤検知率の実測データを示している。
同図において、例えば△ｈが0.4mmのとき、W1が△ｈの
２倍の0.8mm前後で誤検知率の大幅な低下を示し、さら
に、前記の(1)式においてα１に0.2mmを代入して得られ
るW1が0.4mm以下の範囲では殆ど誤検知を生じないもの
となっている。また△ｈが１mmのときも同様に、W1が△
ｈの２倍の２mm前後で誤検知率の低下を生じ、(1)式に
おいてα１に0.2mmを代入して得られるW1が1.6mm以下の
範囲において誤検知を殆ど生じない着霜検知を行い得る
ものとなっている。

第４図には、先に第７図を参照して説明した振動特性の
変化を利用して着霜を検知するこの考案の第２実施例に
おける着霜検知装置の要部断面図を示している。この場
合の着霜検知部材４５は薄板状の振動板であり、したが
ってこの着霜検知部材４５側にもその全幅に跨がる半球
体状として最大形状の水滴が生じることが予想される。
そこでこの場合には、着霜検知部材４５の幅をW2とし
て、 W1＜２×｛△ｈ−（W2／２）−α２｝ 但し、W2＜２×（△ｈ−α２） またα２は、0.3＜△ｈ＜３の範囲に対して0.1＜α２＜
0.5の範囲で実験的に設定される定数。

を満たす範囲で着霜面４８の幅W1、着霜検知部材４５の
幅W2、着霜面４８と着霜検知部材４５との離間距離△ｈ
をそれぞれ決定することとしている。つまりW1とW2との
各２分の１の合計、すなわち着霜面４８と着霜検知部材
４５とにそれぞれ生じる最大形状の水滴の高さの和が、
△ｈ−α２よりも小さくなるように構成しており、これ
により両水滴が互いに接して合体することがなくなり、
ブリッジ状の残留水滴の発生が抑えられて、誤動作の少
ない着霜検知を行い得るものとなっている。

以上のように上記各実施例の着霜検知装置においては、
除霜運転後の残留水滴の発生がより低減されるものとな
されているので、暖房運転再開後の新たな着霜検知操作
において残留水に基づく誤動作を生じにくく、したがっ
て不要な除霜運転への切換わりが抑えられて暖房運転が
より長く維持されるので、暖房時の快適性が向上する。

なお上記各実施例はこの考案を限定するものではなくこ
の考案の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば上記
第２実施例の構成は、第８図に示している片持ちタイプ
の振動板を有する着霜検知装置、また第５図に示されて
いるアモルファスリボンで着霜検知部材を構成する装置
においても適用可能である。

（考案の効果） 上記のようにこの考案の第１請求項記載の着霜検知装置
においては、着霜面に生ずる最大形状の水滴において着
霜検知部材への接触を抑え得る構成となされているの
で、ブリッジを形成して残留する水滴の発生が抑えら
れ、この結果、残留水に基づく誤動作が低減される。

また第２請求項記載の着霜検知装置においては、薄板状
の着霜検知部材と着霜面とにそれぞれ生じる最大形状の
水滴間における接触を抑え得る構成となされているの
で、ブリッジを形成して残留する水滴の発生が抑えら
れ、これにより残留水に基づく誤動作の低減を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１実施例における着霜検知装置の
要部断面図、第２図は上記第１実施例における着霜検知
装置の部分断面を有する側面図、第３図は着霜面の幅と
誤検知率の関係を示す実測データ、第４図はこの考案の
第２実施例における着霜検知装置の要部断面図、第５図
は従来の着霜検知装置の斜視図、第６図〜第８図はそれ
ぞれ上記第５図に示した従来装置とは異なる構造や方式
の着霜検知装置における要部模式図である。 １……フレーム、１０、４５……着霜検知部材、１３、
４８……着霜面。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム（１）に着霜面（13）を設けると
   共に、この着霜面（13）に対向させて略平行にワイヤ状
   の着霜検知部材（10）を配設して成る着霜検知装置であ
   って、上記着霜面（13）の幅を、この着霜面（13）と上
   記着霜検知部材（10）との離間寸法の２倍よりも小さく
   していることを特徴とする着霜検知装置。
2. 【請求項２】フレームに着霜面（48）を設けると共に、
   この着霜面（48）に対向させて略平行に薄板状の着霜検
   知部材（45）を配設して成る着霜検知装置であって、上
   記着霜面（48）の幅と着霜検知部材（45）の幅との和
   を、両者（48）（45）の離間寸法の２倍よりも小さくし
   ていることを特徴とする着霜検知装置。