JPS6146745B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷蔵庫、空調機器等の冷却器に生じ
る霜を取り除くための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。その為、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とか
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。この為、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
および５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。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、効率の良い除霜を行ない得る除霜装置を提供
するにある。

本発明では、上記した目的を達成するため少な
くともカーボン等の導電材料と、半導電性有機物
材料と、給電用電極材料とからなる自己温度制御
作用を有するヒータを冷却器の除霜用と、冷却器
よりはがれ落ちた一部の霜を溶かす為とに用い、
ヒータ自体の特性変化を利用して２つのヒータの
電流を比較して除霜完了検知を行ない、除霜を終
了せしめる。

まず、自己温度制御機能を有するヒータについ
て説明する。第３図に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
ンの混練物からなる自己温度制御機能を有するヒ
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および７′間に
定格電圧を印加すると、有機物材料とカーボンの
混線物からなる自己温度制御機能を有するヒータ
部８に例えば給電用電気導体７から給電用電気導
体７′へ電流が流れ、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
機物材料が熱膨脹し、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、１
２は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。

上記したように自己温度制御機能を有するヒー
タ２′を除霜装置用ヒータとして用いれば、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′自体で除霜完了検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５図に示す。
第５図において曲線１３は自己温度制御機能を有
するヒータ２′の温度、曲線１４は冷媒管１の温
度、曲線１５は熱交換用フイン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。

次に自己温度制御機能を有するヒータ２′を使
用して除霜完了検知を行なう装置について説明す
る。自己温度制御機能を有する除霜用ヒータ２′
に流れる電流の時間的な変化及び冷却器１の温度
の推移を第６図に示す。第６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１の温度を示し、曲線１６はヒータ電流を、曲
線１７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急速に温度上
昇し、それにつれてヒータ電流１６が減少し始
め、冷却器１の各部の温度が上昇し除霜が開始さ
れる。冷却器１の各部の除霜が開始されると霜の
融解熱のためヒータ電流１６の減少率が低下しＡ
点においてほぼ一定の電流値となる。除霜が完了
するとＢ点においてヒータ電流１６は再び減少し
始める。第６図において、Ｂ点が除霜完了時点で
あり、１９は除霜完了後におけるヒータ電流の減
少勾配を示している。さらに通電されるとヒータ
２′の放熱係数と周囲温度で決る一定温度に漸近
する。その変化点がＥ点である。除霜を開始して
からＢ点に到る時間は着霜の形や量により異る
が、除霜完了後のヒータ電流は一定値に向つて変
化していく。一般には除霜された霜には固体のま
ま冷却器より落下する場合もあり、これを溶かす
ように排水用の樋にヒータが配置される（以下こ
れをトイヒータと称す）。今まで説明した事から
明らかなように、トイヒータにも自己温度制御機
能を有するヒータを用いれば、落下した霜が存在
する部分だけを有効に過熱し、霜がとけて流れた
後は不用な過熱を行なわない装置を実現できる。
第６図に実線２０によりトイヒータに流れる電流
の経過を示す。電源投入時にはトイヒータは冷却
器周辺温度に冷えている為抵抗値が低く、それ故
トイヒータに突入電流が流れ自己加熱を開始す
る。冷蔵庫等の場合、トイヒータに相当する部分
は、冷却室の断熱壁に取付けられている除霜ヒー
タに比して熱容量も小さく、短かい時間で放熱係
数と周囲温度で決まる一定抵抗値に漸近する。除
霜が進み冷却器より霜の溶けた冷水や固形のまま
霜が落ちて来ると選択的にトイヒータが冷え、抵
抗値が下がり電流が一時的に増す。これが第６図
Ｆ点の状態である。完全に霜が溶け去ると各々の
ヒータの電流の関係は一定の比例関係となる。電
流の絶対値は周辺温度などで若干変化するが、上
記の比例関係を利用すれば除霜終了を制御でき
る。

次に本発明による除霜装置のブロツク図を第７
図に示す。第７図において、２１は冷却器に取付
けられた除霜ヒータ、２２は除霜した霜を完全に
水にするトイヒータ、２３は２つのヒータへの給
電用スイツチ、２４は給電用電源、２５，２６は
各々ヒータ２１、ヒータ２２の電流を検出する為
の電流検出回路、２７は電流検出回路２５，２６
の出力を比較演算する演算処理回路、２８は演算
処理回路出力によつてヒータ２１，２２への給電
用スイツチ２３を切断するための制御回路であ
る。この装置においてタイマなどの除霜開始検知
手段により除霜を開始するため給電用スイツチ２
３が閉じられると、電源２４よりヒータ２１，２
２に電流が流れる。ヒータ２１，２２に電流が流
れれば、ヒータ２１，２２は発熱する。そして
各々のヒータ２１，２２へ流れた電流は電流検出
回路２５，２６で検出される。先記第６図にて示
した経過で除霜が進行する。予じめヒータ２１と
２２が除霜完了後（Ｂ点以後の適当な点例えば第
６図Ｘ，Ｙ）電流の比を求めておき、演算回路２
７では電流検出回路２５と２６の比が先に求めた
比の関係を満たした点で給電スイツチ２３を開放
し除霜を完了するものである。例えばＸ、Ｙ点の
電流Ｉ_X＝2I_Yとすれば演算回路２７ではＩ_X≦2I_Y
で給電スイツチ２３を開放する信号を出力する。
Ｉ_X、Ｉ_Yの比例関係を比較する方式ではヒータの
固有抵抗値と取付構造が決れば周囲温度の影響を
あまり受けない利点がある。

次に第８図に角型磁気特性をもつ磁心によりヒ
ータ２１，２２の電流比較を行なう実施例を示
す。２９は電流の比較検出に用いる電流トランス
である。３０は電流トランス２９の出力を監視し
て出力が零になると給電スイツチ２３を切断する
制御回路である。第７図の実施例の動作と同様除
霜の開始は給電スイツチ２３を閉じる事により始
まる。ヒータ２１と２２の電流は除霜とともに変
化し除霜終了の後一定の比例関係の電流値に漸近
する。その途中で予じめ設定した第６図のＸ，Ｙ
の点で除霜を終了させる場合、この点ではヒータ
２１，２２の電流合成磁界を打ち消し合うような
巻数比とすることで制御回路３０への入力信号が
無くなる。これを信号として給電スイツチ２３を
切るものである。電流トランス２９に角型磁気特
性を持つものを用いれば直接パルス信号が得られ
制御回路は簡単な論理回路で構成する事ができ
る。

この様に本発明による除霜装置ではヒータ２
１，２２を流れる電流の変化を比較検知して除霜
完了時にヒータを流れる電流を遮断して除霜を終
了する。

以上述べた如く本発明によれば、自己制御機能
を有するヒータを用いる除霜においてその性質を
利用し別個の除霜完了センサを用いることなく除
霜完了検知を行うことが可能となる。このため構
造が簡単になり信頼性の向上が可能となる。

【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
使用さ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６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７図、第８図は本発明による除霜装
置構成を示すブロツク図である。 １……冷却器、２′，２１，２２……除霜ヒー
タ、２５，２６……電流検知回路、２７……比較
演算回路、２８……制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷蔵庫や空気調和機の冷却器に付着する霜を
   取り除くための除霜装置であつて、少なくとも冷
   却器に直接取り付けられ、冷却器についた霜を解
   かし落下せしめる第１のヒータと、前記第１のヒ
   ータにより加熱され冷却器より落下した霜を溶解
   かせしめる第２のヒータと、第１及び第２のヒー
   タに給電し、除霜を開始せしめる除霜開始手段
   と、第１のヒータと第２のヒータの各々のヒータ
   に流れる電流を検出する検出手段と、検出手段に
   よつて検出された第１のヒータを流れる電流の値
   と、第２のヒータを流れる電流の値とを比較演算
   し、両者の比率があらかじめ定められた値に達し
   た際に第１、第２のヒータへの給電を停止する出
   力信号を発生する演算手段と、演算手段から第
   １、第２のヒータへの給電を停止する出力信号が
   供給された際に、前記第１、第２のヒータへの給
   電を停止する除霜終了手段とからなり、第１、第
   ２のヒータは、一対の給電用電気導体と、一対の
   給電用電気導体の間に配置され、導電材料と有機
   材料との混練物からなる自己温度制御機能を有す
   るヒータ部とによつて構成されていることを特徴
   とする除霜装置。