JPS6140906B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧縮機、凝縮器および蒸発器（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
取り除く除霜装置に関するものである。

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つて庫内に侵入
するしめり空気により、あるいは外気と室内空気
との温度差により着霜が生じる。冷却器に霜が付
着すると冷却器の熱交換効率が低下し、冷却能力
が低下する。そのため冷蔵庫においては、従来か
ら第１図に示すように、冷却器１の冷媒管１ａに
装着された熱交換用フイン３に除霜用ヒータ２を
設け、一定時間冷蔵庫が稼動する毎に冷蔵庫の冷
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ない、冷
却能力が低下するのを防止している。また、空調
機器の場合には着霜が生じると、一定時間空調機
器の運転を停止し、外気の熱により霜を溶かし、
除霜を行なつている。冷蔵庫の除霜ヒータ２とし
ては、従来ニクロム線、ニツケル、銅線等の金属
ヒータ線をアルミパイプ等の保護管に収納したヒ
ータが用いられている。

この従来の除霜ヒータ２は、自己温度制御機能
を有しないヒータであり、冷却器に付着した霜の
量及び霜の分布状態にかかわらず一定の発熱量を
維持する特性を有するため、冷却器１の各部の除
霜完了時点が異なる。すなわち霜が多量に付着し
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１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、
ある温度に達した時に除霜が完了したものとみな
している。また、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
より着霜の分布状態が変化した時の事を考慮し
て、いずれの場合にも十分に除霜が行なわれるよ
うに温度、時間などの除霜条件を設定せざるを得
なかつた。このため、冷却器１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、ヒー
タ２への通電を終了した時点において冷却器１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
換フイン３の冷却器１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６に示すように冷却器１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１の温度を低下させる
ための時間が長くなり、消費電力が大きくなる欠
点を有していた。またさらに、除霜ヒータ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
上昇を招き易いという欠点がある。

上記した欠点の解決手段として、上記除霜ヒー
タまたは除霜ヒータの一部に抵抗値温度係数が正
の値をもつ正特性サーミスタを使用し、ヒータの
電流が、予め定める一定値に減少した時除霜ヒー
タに流れる電流を遮断する除霜制御装置が、特開
昭54−101533号に開示されている。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
が霜、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、ヒータの抵抗値が長期間動作で増加した場合
には、上記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、除霜が完全に終了した状態以降
もヒータは発熱を続けることとなる。すなわち、
上記した除霜制御装置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な裕度を
もたせる必要があり、このため、先に述べた金属
ヒータ線を除霜ヒータとして用いた場合と同様な
欠点が生じていた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、効率の良い除霜装置を提供するにある。

本発明では、上記した目的を達成するために抵
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ヒータを除霜ヒータとし
て、除霜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もので
ある。

まず、本発明に用いるヒータについて説明す
る。第３図は、このヒータを切欠いた斜視図を示
す。第３図において、７および７′は例えばすず
めつ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、１０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′の動作について説明する。ヒータ２′の給電用
電気導体７と７′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がジユール熱により発熱
する。この発熱による温度上昇により有機物材料
が熱膨張しそれに伴ない前記ヒータ部８の固有抵
抗値が増大し、使用する有機物材料により定まる
軟化温度に近づくにつれて抵抗値は急激に増大す
る。第４図にヒータ部８の抵抗値の変化を縦軸に
抵抗値、横軸に温度をとつて示す。第４図におい
て、曲線１１がヒータ部８の抵抗変化特性を示
し、１２は抵抗の温度係数が急変する温度（動作
設定温度）を示す。ヒータ部８は温度上昇ととも
にその固有抵抗値が急激に増大するため、電流が
減少し、温度上昇は前記有機物材料で定まる一定
の温度で停止し安定する。

次に、上記した除霜ヒータ２′を使用して除霜
を行なう装置について説明する。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
ヒータ２′に通電を開始した時からの時間、縦軸
は除霜ヒータ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１
４は冷却器の温度を示している。除霜用ヒータ
２′は電源投入時に突入電流が流れ急速に温度上
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、霜の融解熱のために、冷却器の各
部の温度が−０℃から＋０℃へと変わり、同時に
ヒータ電流１３も、その変化率が減少から増加へ
と変わる。Ａ点以後の除霜ヒータ２′は徐々に温
度上昇をしてさらに除霜を進め、ヒータ電流１３
の変化率は増加し、除霜用ヒータ２′がある温度
に達する第５図中のＢ点にて完全に除霜が完了す
る。ヒータ２′が通電されている時間は着霜量に
より異なるが上記突入電流の大きさと除霜完了時
のヒータ電流大きさとの比率が一定となる。この
現象は、ヒータの突入電流が、ヒータに電圧印加
された時の温度に対応したヒータの抵抗により制
限されるということと、ヒータの温度が一定な温
度となれば除霜が終了することに起因すると考え
られる。本発明による除霜装置における除霜完了
検知はこの現象を利用して行なう。

次に本発明による一実施例である除霜装置のブ
ロツク図および各部の電圧に変換された出力信号
を示す特性図を第６図，第７図に示す。図におい
て１５は除霜ヒータ、１６は除霜ヒータ１６への
給電用スイツチ、１７は除霜ヒータ１５を流れる
電流を険出するための電流検出回路、１８は電流
検出回路１７の出力電圧v₁を任意の比率に低下さ
せる割算回路、１９は、割算回路１８の出力電圧
v₂の最大値を保持する保持回路、２０は、保持回
路１９に維持された電圧v₃と電流検出回路１７の
出力電圧v₁とを大小比較し電圧v₁，v₃がv₁≦v₃に
なつた時に給電用スイツチ１６を遮断する信号を
出力する比較回路、２１は電源である。この装置
において、給電用スイツチ１６が閉じられると電
源２１から給電用スイツチ１６を介して除霜ヒー
タ１５に電流が流れる。除霜ヒータ１５に電流が
流れれば、除霜ヒータ１５は発熱する。そして除
霜ヒータ１５を流れる電流は電流検出回路１７に
供給される。電流検出回路１７は電流変成器など
によつて流れる電流を第７図に実線v₁で示すごと
く電圧に変換し、その出力電圧は、割算回路１８
と比較回路２０に供給される。割算回路１８は、
供給された電流検出回路１７の出力電圧v₁を抵抗
分割などで、任意の割合に分圧する。その分割さ
れた出力電圧v₂は、保持回路１９に保持される。
保持回路１９は、簡単には、コンデンサとダイオ
ードで構成され、割算回路１８の出力電圧v₂の最
大値を保持し、比較回路２０に供給される。比較
回路２０は、たとえば演算回路などで構成され、
電流検出回路１７の出力電圧v₁と保持回路１９の
出力電圧v₃を比較し、電流検出回路１７の出力電
圧v₁が、保持回路の出力電圧v₃より小さくなつた
点で給電用スイツチ６に電源遮断の信号を出す。
給電用スイツチ６は比較回路２０の信号で電源２
１から除霜ヒータ１５へ供給される電流を遮断
し、除霜は終了する。

なお、上述の実施例では、除霜ヒータに流れる
電流を検出し、回路を構成したが、電力を検出し
てもよい。すなわち、電流変換回路を電力を電圧
に変換する回路に置き換えても同様の作用が得ら
れる。また、保持回路１９において割算回路１８
の最大出力電圧を保持したが、除霜ヒータの突入
時の電流で、最大値ではなく、最大値近辺の電流
に対応した電圧を保持しても割算回路１８の割合
比を変えれば同様の作用を得ることができる。

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、ヒータ２′自体で除霜完了険知を適切に行な
うことができる。動作設定温度が65℃に選ばれた
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１に設置した場合における
除霜完了時の冷却器１の各部の温度分布を第８図
に示す。第８図において曲線２２は自己温度制御
機能を有するヒータ２′の温度、曲線２３は冷媒
管１ａの温度、曲線２４は熱交較用フイン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較べ
て、均一化されるとともに、不必要に高温となる
部分が無いことがわかる。

なお、本発明の実施例として有機物系のヒータ
を用いたが、無機物、たとえばチタン酸バリウム
系の正特性サーミスタであつても同様の効果が得
られることは云うまでもない。

以上述べたごとく、本発明によれば、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
なうことにより、除霜完了時における冷却器の不
必要な温度上昇を防止できる。その結果、除霜ヒ
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。さら
に、本発明では、ヒータが高温度になる前におけ
るヒータを流れる電流値を測定し、これを基準と
して除霜完了温度におけるヒータ電流でヒータ電
源を遮断している。すなわち、電源投入時のヒー
タの抵抗値を基準としたヒータの抵抗値の変化を
もつて除霜完了時点を相対的に検出しているもの
である。したがつてある温度におけるヒータの固
有抵抗値が変動しても、自動的に除霜完了時の電
流を定めることができるので、ヒータの抵抗値の
変化すなわち、初期抵抗のバラツキ、長時間の動
作における抵抗値の経時変化などに対処すること
ができるという大きな効果を有している。

【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
に用いられる除霜ヒータの一部を切断して示す斜
視図、第４図はその除霜ヒータの特性図、第５図
は本発明の除霜装置における除霜ヒータを流れる
電流と温度の変化を示す特性図、第６図は本発明
による除霜装置の構成を示すブロツク図、第７図
は第６図における各部の出力電圧の変化を示す特
性図、第８図は本発明における冷却器各部の温度
分布を示す特性図である。 １５……ヒータ、１７……電流検出回路、１８
……割算回路、１９……保持回路、２０……比較
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも、抵抗値の温度係数が正の値であ
   り、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、ヒータに流れる電流の値を検
   出する電流検出回路と、ヒータへ電流が供給され
   た際に、ヒータに流れる電流の値の最大値を所定
   な割合に交換して記憶する記憶手段と、記憶手段
   に記憶された電流値と、上記ヒータに流れる電流
   の値を比較し、両者が一致した際にヒータへ供給
   される電流を遮断する比較制御手段とを有するこ
   とを特徴とする除霜装置。