JPS59147973A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、圧縮機、凝縮機および蒸発器（以下冷却器と
呼ぶ）からなる冷凍システムを備えた冷蔵庫および空気
調和機等の冷却器に付着した霜を取ジ除く除霜装置に関
するものである。

〔従来技術〕

一般に、冷蔵庫の冷却器あるいは空気調和機器の冷却器
には、冷蔵庫内に収納された収納物から発生する水蒸気
や扉の開閉によって庫内て侵入するしめジ空気によシ、
あるいは外気と室内空気との温度差によジ、着霜が生じ
る。冷却器に鞘が付着すると、冷却器の熱交換率が低下
し、冷却能力が低下する。そのため、冷Ｒ庫においては
、従来から、第１図に示すように、冷却農工の冷媒管１
ａに装着された熱交換用フィン３に除霜用ヒータ２を設
け、一定時間冷蔵庫が稼動するごとに冷蔵庫の冷却装置
の運転を停止し、除霜用ヒータ２へ通電し、除霜用ヒー
タ２を加熱して除霜を行い、冷却能力が低下するのを防
止している。また、空気調和機器の場合ｌでは、着霜が
生じると、一定時間突気調和機器の運転を停止し、外気
の熱により霜を溶かし、除霜を行っている。冷蔵庫の除
霜用ヒータ２としては、従来ニクロム線、ニッケル・銅
線等の金属ヒータ線をアルミニウム・パイプ等の保護ｔ
Ｋ収納したヒータが用いられている。

この従来の除霜用ヒータ２は、自己温度制御機能を有し
ないヒータでらり、冷却器に付着した霜の量および絹の
分布状態にかかわらず一定の発熱蓋を維持する特性を有
するため、冷却器ユの各部の除霜完了時点が異なる。す
なわち、謂が多量に付着している部分では除霜が遅れる
。そこで、従来除霜が完了したことを検知するためには
、冷却器上の除霜完了時点が最も遅い部分にサーミスタ
等の温度検知装置を設け、除霜をしながら温度を検知し
て、ある温度に達したときに除霜が完了したものと見な
している。ｊｆｃさらに、季節の変化により着霜量が増
大する場合や、収納物の配置゛状態の差異によジ着霜の
分布状態が変化したときのことを考慮して、いずれの場
合にも十分に除霜が行われるように温度１時間などの除
霜条件を設定せざるを得なかった。このため、冷却器ユ
における着霜量が少なく、早く除霜が完了した部分の温
度は、通電時間とともに不必要に高くなる。すなわち、
除霜用ヒータ２への通電を終了した時点における冷却器
上の各部の温度は、第２図に示すように大きな温度差を
生じる。第２図において、曲線４．５および６はそれぞ
れ除霜用ヒータ２、冷媒管１ａおよび熱交換用フィン３
の冷却器上の上部、中部および下部位置における温度分
布を示している。第２図の曲線４．５および乙に示すよ
うに冷却器ユの温度が不必要に高温になると、除霜を完
了した後に冷却運転を再開した際に冷却器上の温度を低
下させるための時間が長くなシ、消費電力が太きぐなる
欠点を有していた。またさらに、除霜用ヒータ２を加熱
するための電力も不必要に大きいという欠点がある。ま
た、冷蔵庫内に収納された食品等の温度上昇を招きやす
いという欠点がある。

上記の欠点を解決する手段として、除霜用ヒータの全部
または一部を正の大きな抵抗温度係数を有する正特性サ
ーミスタによシ構成し、ヒータに流れる電流が、あらか
じめ定める一定値に減少したときのみ、上記除霜用ヒー
タに流、力、る電流を遮断する除霜制御装置が、特開昭
５４−１０１５３３号公報にて開示されている。しかし
、冷却器部近辺に設けられたヒータの抵抗値は、ヒータ
か霜、氷、水、加熱等の苛酷な冷熱サイクルを加えられ
るため、長期間の動作で変化する。そのため、上ごピヒ
ータの抵抗頑が長期間の動作によって増力口した場合に
は、上記したヒータ制御装置では、ヒータの発熱が除霜
不完全な状態で終了する。また、抵抗値が減少した場合
には、除霜が完全ζで終了した状態以降もヒータは発熱
を続けることとなる。すなわち、特開昭５４−１０１５
３３号公報にて開示され念除霜制御装急においても、ヒ
ータオフ制御するある閾値に、除霜時間を長くするよう
に裕度をもたせる必要があ夕、このため、先に述べた金
属ヒータ線を除霜用ヒータとして用いた場合と同様な問
題が、程度は小さいが生じていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、効
率の良い除霜を行いうる除霜装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明は、抵抗値の温度係
数が正で、かつ抵抗値の温度係数がある温度で急変する
特性を有するヒータを除霜用ヒータとして用い、ヒータ
自体の加熱動作時における特性変化を利用して自動的に
除霜を終了せしめる第１の除霜完了検知と、ヒータに流
れる電流があらかじめ定める値以下となったときに除霜
を終了せしめる第２の除霜完了検知との２つの検知手段
を併せもつようにしたことを特徴とするもので、これに
よジ、冷却器への着霜量が多く、冷却器温度が０°Ｃよ
シ十分低い状態で除霜を開始した場合１、では、第１の
除霜完了検知によって除霜を終了させるとともに、冷却
器への着霜量が少なく、冷却器温度が０゛Ｃ付近か、ま
たはそれ以上の温度で除霜を開始した場合でも、第２の
除霜完了検知によジ除霜を終了できるように図ったもの
である。

〔発明の実施例Ｊ まず、本発明に用いられるヒータについて説明する。第
３図は、このヒータを切り欠いた斜視図を示す。第３図
において、７および７′は例えばスズめっき銅線などの
給電用電気導体、８は例えば高密度ポリエチレン等の有
機物材料とカーボン等の導電材料との混練物からなるヒ
ータ部、９は例えばウレタンゴム等の絶縁用被覆部、１
０はポリエチレン等の難燃性被覆部である。次に、この
ヒータ２′の動作につ込て説明する。ヒータ２′の給電
用電気導体７と７′との間に定格電圧を印加すると、有
機物材料とカーボンの混練物からなるヒータ部８に電流
が流れ、ヒータ部８がジーール熱によシ発熱する。この
発熱による温度上昇によって有機物材料が熱膨張し、そ
れに伴い前記ヒータ部８の固有抵抗が増大し、使用する
有機物材料によシ定まる軟化温度に近づくにつれて抵抗
値は急激に増大する。この状況を、第４図にヒータ部８
の抵抗値を縦軸に、横軸に温度をとって示す。第４図に
おいて、曲線１１はヒータ部８の温度−抵抗特性を示し
、１２は抵抗の温度係数が急変する温度（動作温度）を
示す。

次に、上記した除霜用ヒータ２′を使用して除霜を行う
装置について説明する。まず、冷却器への着霜量が多く
、冷却器温度が０°Ｃよジ十分に低い状態で除霜を開始
した場合の除霜用ヒータ２に流れる電流の時間的な変化
および冷却器の温度の推移を第５図に示す。第５図にお
いて、横軸は除霜用ヒータ２′に通電を開始したときか
らの時間、縦軸は除霜用ヒータ２′を流れる電流、およ
び冷却器の温度を示し、曲線１３はヒータ電流を、曲線
１４は冷却器の温度を示している。除霜用ヒータ２′は
、通電直後に突入電流が流れて温度上昇し、それにつれ
てヒータ電流１３が減少し始め、冷却器の各部の温度が
上昇し、除霜が開始される。冷却器の各部の除霜が開始
されると、第５図中のＡ点を境にして、鞘の融解熱のた
めに冷却器の各部の温度が一０°Ｃから＋０°Ｃへと変
わり、同時にヒータ電流１３の変化率が減少から増加へ
と変わる。Ａ点以降において、除霜用ヒータ２′の温度
は徐々に上昇して、さらに除霜を進め、同時にヒータ電
流１３の変化率は増加し、除籍用ヒータ２′の温度が第
５図中のＢ点の温度に達すると完全に除霜が終了する。

豚箱用ヒータ２′に通電される時間は、着霜量によシ異
なるが、第５図中のＡ点からＢ点に達するまでのヒータ
電流の減少は鞘が融けた程度とヒータの持つ熱容量との
関係による熱時定数で決定され、これは、はぼ一定の傾
向を示す。本発明による除霜装置における第１の除霜完
了の検知は、この現象を利用して行うものである。

第６図、第７図に、本発明による除霜装置のブロック図
と、冷却器へのＮＮ量が多く、冷却器温度が０°Ｃよシ
十分低い状態で除籍を開始した場合の、各部の電圧に変
換された出力信号の特性図とを示す。

第６図において、１５は除霜用ヒータ、１６／／ｉ除霜
用ヒータ１５への給電用スイッチ、１７は豚箱用ヒータ
１５を流れる電流を検知するための電流検出回路、１８
はあらかじめ定められた関数で時間とともに減少する信
号を発生する信号発生器、１９け信号発生器１日の信号
出力の開始時間を制御するタイマ回路、２０は電流検出
回路１７の出力と信号発生器１８の出力を減算し、その
結果があらかじめ定められた値に達したときに信号を出
力する比較回路、２３は電流検出回路１７の出力信号が
一定値以下になったときに出力信号を出す判別回路、２
１は比較回路２０の出力あるいは判別回路２３の出力に
より除霜用ヒータ１５への給電用スイッチ１６を開放す
る制御回路、２２は電源である。この装置において、給
電用スイッチ１６が閉じられると、電蒜２２から給電用
スイッチ１６を介して豚箱用ヒータ１５に電流が流れ、
除霜用ヒータ１５は発熱する。そして、除霜用ヒータ１
５を流れる電流は電流検出回路」７に供給される。

電流検出回路１７は、電流変成器などによって電流値を
第７図の曲線ｖ１のごとく電圧値に変換し、比較回路２
０と信号発生器１８とに供給する。信号発生器１８は、
゛第７図に示す曲線ｖ２のように、タイマ回路１９によ
ジあらかじめ定められた時刻ｔ＋、における電流検出回
路１７の出力を初期値とする信号を、該時刻ｔ。から発
生する。また、除霜完了時における上記した信号発生器
１８の出力は、電流検出回路１７の出力よジも小なるも
のである。

次に、電流検出回路１７の出力と信号発生器１８の出力
とが供給される比較回路２０は、回路内で、第７図に示
す曲線Ｖ３のごとく曲線ｖ１の値から曲線ｖ２の値を減
算する演算を行い、その減算の最大値を記憶し、減算結
果と記憶された減算の最大値が、あらかじめ定められた
ある比率になった時点で除霜完了信号を発生し、制御回
路２１に供給する。比較回路２０から除霜完了検知を供
給された制御回路２１は、その時点で、給電用スイッチ
１６を開放する。給電用スイッチ１６が開放されると、
除籍用ヒータ１５へ供給されていた電流は遮断され、除
籍は終了する。

上記した実施例における第７図中の曲線ｖ２ｉｆ：、信
号発生器１８をコンデンサと抵抗とで構成した充電器と
したときの充電器の放電特性を用いたものであるが、信
号発生器１８の信号は、信号の初期値がタイマ回路１９
によりあらかじめ定ｄ）られた時刻における電流検出回
路の出力であシ、該信号の終値が除霜完了時における電
流検出回路の出力以下であって、さらに初期値と終値を
結ぶ直線を含み、直線に対して下に凸の特性をもった信
号であれば良い。このような場合、電流検出回路１７の
出力電圧ｖ１は、判別回路２３であらかじめ定めた電圧
Ｖ、よジ高いので、判別回路２３は出力信号を出さない
。

また、上記実施例における比較回路２０は、電流検出回
路１７によジ得られるヒータ電流に応動する信号と、信
号発生器１８の信号との減算値が、減算値の最大値に対
してあらかじめ定める比率となった時点でヒータ制御信
号を発したが、減算値と接値の算大値との関係は、信号
発生器１日の信号、除霜用ヒータ１５の特性、そして、
除霜される冷却器の形状などによって決定され、場合に
よ２ては、減算値どうしの比率ではなく、減算値が接値
の最大値に対して一定レベル低下した時点で除霜完了と
しても、同様な効果が生じることを付記しておく。

次に、第２の除霜完了検知について述べる。冷却器への
着霜量が少なく、かつ冷却器温度が０°Ｃ付近か、また
はそれ以上の温度で除霜を開始した場合の、第６図に示
す除霜装置の各部の出力電圧を第８図に示す。第６図の
除霜装置において、給電用スイッチ１６が閉じられると
、電源２２から給電用スイッチ１６を介して除霜用ヒー
タ１５に電流が流れる。しかし、この場合は、冷却器温
度が高いので、突入電流は第７図で述べた場合より小さ
く、かつ着霜量が少ないので冷却器の温度上昇が早く、
電流は急激に減少する。このため、第８図に示すように
、タイマ回路１９によジあらかじめ定められた時間ｔ。

以後における電流検出回路１７の出力ｖ　、／は、信号
発生器１８からの信号ｖ２′よシも早く減少する。この
ため、比較回路２０におけるｖ　、／の値からｖ２′　
　の値を減算した結果も負となってしまい、減算値は第
７図に示したｖ３のように凸形忙最大値を示さない。そ
のため、冷却器の除霜が完了しても比較回路２０からの
出力信号は出ない。従って、このままでは、除籍用ヒー
タ１５け出力を減少しながらも発熱し続け、除霜動作は
終了せず、冷却器温度は高温の状態を続けることになる
。しかし、本発明による除霜装置では、ヒータに流れる
電流が減少し、電流検出回路１７の出力ｖ、′が、判別
回路２３であらかじめ定めた電圧ＶＬよジ低くなると、
判別回路２３よジ出力信号が制御回路２１に入力され、
給電用スインｙ−１６を開放して除籍用ヒータ１５への
通電を遮断し、除籍動作は終了する。以上のように、本
発明による除霜装置では、冷却器への着霜量が少なく、
かつ冷却器温度が０°Ｃ付近か、またはそれ以上の温度
で除霜を開始して、比較回路２ｏから除霜終了の出力信
号が出力されない場合でも、判別回路２３によジ除霜終
了の出力信号を出方させて除霜動作を終了させるように
したので、除霜動作が終了せず冷却器温度が高温の状態
を続けることはない。

以上の説明でわかるように、第２の除霜完了検知が作動
して除霜完了動作を行った場合には、第１の除霜完了検
知が作動して除霜完了動作を行っｆＣ場合よりも冷却器
の温度は高くなるが、除謂動作が終了せず、冷却器が高
温の状態を続けることはない。

なお、上記実施例は、レータ電流を用いて動作させる例
について説明したが、ヒータに供給される電力を用いて
除霜完了検知の動作をさせても同様の効果が得られる。

また、上記実施例では、ヒータとして有機物系のヒータ
を用いたが、無機物系のヒータ、例えばチタン酸バリウ
ム系の正特性サーミスタを用いても同様の効果が得られ
ることはいうまでもない。

上記したように、本発明による除霜装置によれば、他の
除霜完了検知素子を別個に設けることなく、豚箱用ヒー
タ目体によって除霜完了検知を適切に行うことができる
。第９図に、動作設定温度が６５°ＣＫ選ばれた自己温
度制御機能を有するヒータ２′を第１図に示した冷蔵庫
の冷却器上に設置し、着霜ｊｉ２００ｍｊ２．冷却器温
度−２５°Ｃで除霜した場合における除霜完了時の冷却
器１の各部の温度分布を示す。第９図において、曲線２
４は自己温度制御機能を有するヒータ２′の温度、曲線
２５は冷媒管１ａの温度、曲線２６は熱交換用フィン３
の表面温度であり、冷却器１の各部の温度分布が、第２
図に示した従来の除霜装置による結果と比べて、均一化
されるとともに、不必要に高温となる部分がないことが
わかる。また、第１０図に、着霜量１０ｍ℃、除霜開始
時の冷却器温度が一５°Ｃで除霜した場合における除霜
完了時の冷却器上の各部の温度分布を示す。第１０図に
おいて、曲線２７は自己温度制御機能を有するヒータ２
′の温度、曲線２８は冷媒管１ａの温度、曲線２９は熱
交換用フィン３０表面温度であり、各部の温度分布は第
９図の場合よＱ高温となるが、除霜動作は終了しておシ
、第９図の場合と同様な効果が得られることがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく、本発明によれば、抵抗の温度係数が
正でかつ抵抗の温度係数がある温度急変する特性を有す
る゛ヒータを用い、ヒータに流れる電流の変化を利用し
て除霜完了検知を行うことによって、除霜完了時におけ
る冷却器の不必要な温度上昇を防止することができる。

その結果、除霜用ヒータで消費する電力を低減し、さら
に再冷却時の消費電力の低減に大きな効果を有している
。

また、冷却器の着霜量が少なく、除霜開始時の冷却器温
度が高い場合で・も、除霜動作が終了せず冷却器が高温
の状態を続けることもなく、安全に除霜を完了させるこ
とができ、安全性にも優れている。

また、本発明で用いる第１の除霜完了検知の方法は、ヒ
ータ電流の絶対値を用いるのではなく、その変化する状
態を有効に利用して除霜完了検知をするため、除霜用ヒ
ータ抵抗値の変動特性に変化が生じても問題はない。こ
のため、除霜用ヒータ抵抗のばらつきに裕度をもたすこ
とができ、コストの低下が図れ、除絹装置個々において
の回路調整も簡単となり、生産性が向上する。また、豚
箱用ヒータの抵抗が長期間の動作によジ経時変化しても
、上記と同様になんら問題は生ぜず、信頼性の面におい
ても優れている。また、第２の除霜完了検知の方法によ
る場合も、特性のばらつきや経時変化によって完了検知
レベルがやや変動するが、除霜動作が終了せず冷却器が
高温の状態を続けることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷蔵庫における冷却器の構造を示す正面図、第
２図は従来の除霜用ヒータが使用された場合の除霜完了
時における冷却器各部の温度分布を示す特性図、第３図
は本発明による除霜装置の一実施例に用いられる除霜用
ヒータの一部を切断して示した斜視図、第４図は該豚箱
用ヒータの特性図、第５図は本発明による除霜装置にお
ける除霜用ヒータを流れる電流と温度の時間的変化を示
す特性図、第６図は本発明による除霜装置の構成を示す
ブロック図、第７図および第８図は第６図における各部
−の出力電圧を示す動作特性図、第９図および第１０図
は本発明による除霜装置を使用した場合の除霜完了時に
おける冷却器各部の温度分布を示す特性図である。 符号の説明 １・・・冷却器　　　　　　　１ａ・・・冷媒管２．２
′・・除霜用ヒータ　　３・・・熱交換用フィン１５・
・・除霜用ヒータ　　１６・・・給電用スイッチ１７・
・・電流検出回路　　１８・・・信号発生器１９°・・
タイマ回路　　　２０・・・比較回路２１°・・制御回
路　　　　２３・・・判別回路才１図 、ｆ２　　図 第３図 第４図 　Ｌ オ　５　図 オ６図 オフ図 オ　８　図 時　間　ｃ方） 才　９１ 第１０ ３５５− 卵

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却器に付着した霜を電気ヒータを用いて取シ除く除霜
   装置であって、少なくとも、抵抗値の温度係数が正で、
   かつ抵抗値の温度係数がある温度で急変する特性を有す
   るヒータと、該ヒータに流れる電流の値を検出する電流
   検出回路と、該電流検出回路の出力信号が入力され、時
   間とともに減少する信号を発生する信号発生器と、該信
   号発生器の信号と上記ヒータの電流に応動した信号とを
   減算し、かつ臓算値の最大値を記憶し、記憶された最大
   値と上記減算値とがあらかじめ定められた関係になった
   ときに出力信号を発生する比較回路と、前記電流検出回
   路の出力信号が一定値以下になったときに出力信号を発
   生する判別回路と、前記比較回路または該判別回路のい
   ずれかが出力信号を発生した際にヒータへの給電を遮断
   する制御回路とを有することを特徴とする除霜装置。