JPS6145147B2

JPS6145147B2 -

Info

Publication number: JPS6145147B2
Application number: JP53066071A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Yoshida
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1986-10-06
Also published as: JPS54157360A

Description

【発明の詳細な説明】一般に冷凍装置の冷却器（以下電気冷蔵庫の冷
却器を例にとつて説明する）に付着する霜の量は
機器の使用条件例えば電気冷蔵庫に於いて扉の開
閉回数，製氷皿に水を入れる回数等を一定とした
場合には外気温度の絶対湿度に略比例することは
知られている。第１図は空気線図で乾球温度（外
気温度）―絶対湿度特性を相対湿度（ａ：相対湿
度100％，ｂ：相対湿度60％）をパラメータにし
て表わしている。第２図は外気温度―着霜量／単
位時間特性図、第３図は外気温度―一定着霜量に
達するまでのコンプレツサー運転寺間特性図、第
４図は従来の除霜方式と本発明の除霜方式におけ
る外気温度―除霜と除霜の間のコンプレツサーの
積算運転時間特性図である。曲線イは冷却性能が
低下する着霜量となるまでのコンプレツサー運転
時間である。どのような除霜方式においても圧縮
機の積算運転時間は曲線イより小さくなるよう設
定しなければならない。曲線ロは従来からある定
時間除霜方式の場合であり、低い外気温度ほどコ
ンプレツサー運転時間が短くなつているのは冷凍
サイクルの効率が上がり又熱漏洩が減るためであ
る。直線ハも従来からある積算式除霜方式の場合
を示し、外気温度に影響されないのはコンプレツ
サーの運転時にタイマーに通電し時間を積算する
方式であるためである。これも同様低い外気温度
の時は曲線ロと同じ理由で運転率が低下し、除霜
までの間隔が長くなるイ，ロ，ハから判るように
従来の方式では外気温度が低い時に着霜により冷
却性能が低下するよりかなり早く除霜を行つてい
る。

以上のことを考慮して本発明に於いては折線ニ
又は曲線ホで示す如く外気温度が低い時に除霜と
除霜の間におけるコンプレツサーの積算運転時間
を延すようにしている。

以下従来の技術との対応および本発明で解決し
ようとする点について詳細に説明する。

従来冷凍装置の除霜周期は24時間タイマーで一
般に夜中の１〜２時に除霜を開始する定時方式若
しくはコンプレツサーの運転時間の積算が例えば
８時間になつた時除霜を開始する積算方式が有る
が、これらのものは高温多湿（絶対湿度が高い）
時に除霜が完全にできるよう時間設定されている
ため、低温低湿（絶対湿度が低い）時には霜が十
分付着しないでも除霜ヒーターに通電されてしま
うという欠点が有つた。一方、冷却器に付着した
霜の厚さを光電管を用いて検出したり或いは冷却
器への冷気流入口と冷気吐出口との圧力差を検出
して間接的に霜の付着量を測定する方式が有る
が、前者に於いては光電管が汚れることにより正
確な霜の付着量を検出することができないという
欠点が有り、又後者に於いては圧力差が極く微少
であるため検知器に精度を要するという欠点が有
つた。

本発明は上述欠点を除去すべく工夫されたもの
で、相対湿度が同じであつても外気温度が低下す
ると絶対湿度も低下し、単位時間当たりの着霜量
も低下するという事を考慮して、外気温度が低下
した時にバイメタルサーモ，圧力式サーモスタツ
ト，サーミスタ等の温度検出手段により信号を得
て、その信号により時間設定を変えてコンプレツ
サー積算運転時間を長くするようにしたものであ
る。

以下本発明の概略を第５図に基いて説明する。
１は交流電源、２は冷却器に付着した霜を溶かす
ための除霜ヒーター、３は冷蔵室若しくは冷凍室
を冷却するためのコンプレツサー、４は冷気を強
制循環させるためのフアンモーターである。５，
６は例えば半導体スイツチからなる制御素子にし
て、上記除霜ヒーター２及びコンプレツサー３，
フアンモーター４のオン，オフを制御するもので
あり、各々のゲート端子には電子タイマー回路を
内蔵する制御回路７からの信号線８，９が接続さ
れている。１０は制御回路７の電源回路、１１は
制御回路７内の電子タイマー回路のカウンターに
クロツクパルスを与えるパルス発生回路にして、
外気温度を検出する温度検出手段１２に応動して
クロツクパルスの周波数を可変する周波数可変手
段を有している。そして、該パルス発生回路１１
からのクロツクパルス数を上記電子タイマー回路
内のカウンターでカウントし、所定の数をカウン
トした時に信号線８から制御素子５のゲート端子
に信号を送り除霜ヒーター２に通電する。１３は
庫内温度を検出する庫内温度検出手段にして、庫
内温度が所定温度以上になると上記制御回路７内
にパルス信号を送り信号線９を介して制御素子６
のゲートにパルス電圧を印加しコンプレツサー３
及びフアンモーター４に通電するようになつてい
る。１４は除霜終了検出手段にして、除霜終了検
知時制御回路７に信号を送り制御素子５をOFF
して除霜ヒーター２への通電を遮断するものであ
る。

以下第５図に関する一連の動作を説明する。

１先ず最初、冷蔵庫内がある設定温度より高い
場合、庫内温度検出手段１３からの信号により
制御素子６をONし、コンプレツサー３及びフ
アンモーター４を運転する。而して、上記コン
プレツサー３及びフアンモーター４の運転によ
り庫内が設定温度まで冷却されると、庫内温度
検出手段１３からの信号により制御素子６を
OFFさせ、コンプレツサー３とフアンモータ
ー４を停止させる。

２コンプレツサー３とフアンモーター４は前記
第１項で述べたように庫内温度検出手段１３か
らの信号により断続運転を行つて庫内を所定の
温度に保持するが、これらの運転時に制御回路
７内の電子タイマー回路にパルス発生回路１１
からのクロツクパルスを供給することにより積
算運転時間が所定の時間になると制御回路７か
ら信号線８を介して制御素子５のゲート端子に
パルス電圧が印加され除霜ヒーター２に通電さ
れる。

３除霜が完了すると、除霜終了検出手段１４か
らの信号で制御素子５がOFFし、前記除霜ヒ
ーター２への通電が遮断される。一方、除霜動
作によつて庫内温度が上昇しているため庫内温
度検出手段１３が動作して上記第１項の冷却運
転に戻る。

このように本発明装置は冷却運転及び除霜運転
を繰り返し行うが、上記第２項で述べた積算運転
時間は制御回路７内の電子タイマー回路でカウン
トするクロツクパルス数と該クロツクパルス数の
周期との積で決まつてくる。従つて、温度検出手
段１２に応動してパルス発生回路１１内の周波数
可変手段によつてクロツクパルスの周期を連続若
しくは段階的に変化させることにより外気温度に
応じてコンプレツサー３の運転積算時間を変化さ
せることができる。

以下本発明に使用した温度検出手段１２と周波
数可変手段を備えたパルス発生回路１１の具体的
構造について説明する。

第６図に於いて、外気温度を検出する温度検出
手段１２は抵抗R₁と外気温感知サーミスタＲ_Tと
から構成され、該抵抗R₁と外気温感知サーミス
タＲ_Tとは直列に直流電源Ｅに接続されている。
そして、抵抗R₁と外気温感知サーミスタＲ_Tの中
間点の電圧Ｖ_TはＥ・Ｒ_T／（R₁＋Ｒ_T）となる。
従つて、外気温度が低い時には外気温感知サーミ
スタＲ_Tの抵抗値が大きくなり電圧Ｖ_Tは高くな
り、外気温度が高い時には上記サーミスタＲ_Tの
抵抗値が小さくなり電圧Ｖ_Tは低くなる。このよ
うに外気温度の変化は電圧変化として取り出すこ
とができる（第７図示）。一方、パルス発生回路
１１は周波数可変手段１１ａ，コンデンサーｃ，
ヒステリシスを持つ電圧比較回路１１ｂ，コンデ
ンサー放電回路１１ｃとからなつている。この周
波数可変手段１１ａは汎用OP・AMP（例えば
TA7504）IC₁の○＋端子を抵抗R₁と外気温感知サ
ーミスタＲ_Tとの中間点に、又その○−を抵抗R₃と
PNP型トランジスタQ₁のエミツタ端子との中間
点に接続すると共に、出力端子と抵抗R₂を介し
て上記トランジスタQ₁のベース端子に接続して
なる。コンデンサーＣはトランジスタQ₁のコレ
クタ端子に接続されて居り、該コンデンサーＣと
コレクタ端子との中間点は電圧比較回路１１ｂに
接続されている。このヒステリシスを持つ電圧比
較回路１１ｂは汎用OP・AMP（例えば
TA7504）IC₂，抵抗R₆，R₇，R₈及び定電圧ダイ
オードＤからなり、図の如く接続されている。抵
抗R₆と定電圧ダイオードＤとはIC₂への基準電圧
Ｖ_refを作り抵抗R₇とR₈とはIC₂の出力端子より非
反転入力端子へ正帰還をかけヒステリシスを持た
せている。又、コンデンサー放電回路１１ｃは抵
抗R₄，R₅及びPNP型トランジスタQ₂からなり、
該トランジスタQ₂のコレクタ端子に接続される
抵抗R₄の一端はPNP型トランジスタQ₁のコレク
タ端子とコンデンサーＣとの中間点に接続され、
トランジスタQ₂のベース端子に接続される抵抗
R₅の端子はIC₂の出力端子に接続されている。

今、外気温度が低く抵抗R₁と外気温感知サー
ミスタＲ_Tとの中間点の電圧Ｖ_Tが高いとするとト
ランジスタQ₁のベース端子にかかる電圧は大
で、エミツタ端子電圧とベース端子電圧との電圧
差が小さくコレクタ端子側には小電流が流れコン
デンサーＣへの充電時間が長くなる。反対に、外
気温度が高く電圧Ｖ_Tが低いとトランジスタQ₁の
ベース端子にかかる電圧は小で、エミツタ側とベ
ース側との電圧差が大きくなり、コレクタ端子側
には大電流が流れるコンデンサーＣへの充電時間
が短かくなる。このコンデンサーＣへの充電時間
の長短によつてクロツクパルスの周期が決定され
る。尚、抵抗R₃とトランジスタQ₁のエミツタ端
子との中間点とIC₁の○−端子（反転入力端子）と
を接続しているのは外気温度に応じたエミツタ電
流の定電流作用を行わせるためである。

一方、IC₂の「Ｈ」レベル反転入力電圧をＥ_i
_Ｈ，「Ｌ」レベル反転入力電圧をＥ_iL，「Ｈ」出力
電圧円Ｖ_OH，「Ｌ」出力電圧をＶ_OL，ヒステリシ
ス幅を△Ｖとした場合、Ｅ_iH＝Vref＋△Ｖ／２，
Ｅ_iL＝Vref−△Ｖ／２であり、上記コンデンサー
Ｃに充電され反転入力端子電圧Ei（＝Ｖ_C）が上
昇してＥ_iHになると出力電圧Ｖ_pはＶ_OLとなり反
転入力端子電圧Ei（＝Ｖ_C）が低下してＥ_iLにな
るとＶ_OはＶ_OHになる。又、IC₂の出力Ｖ_Oが
「Ｌ」のときトランジスタQ₂がONし、抵抗R₄を
通してコンデンサーＣの電荷を放電させ、Ｖ_Oが
「Ｈ」のときトランジスタQ₂はOFFで放電を停止
する。このように外気温度の変化をパルス発生の
ためのコンデンサーＣの充電時間に変換し周波数
を変えて電子タイマー回路のカウンターにカウン
トさせるものであるから、カウンター数が同じで
あつてもトータルの積算時間は外気温度に応動し
て変化する。

第１１図は電子タイマー回路を内蔵した制御回
路７の一実施例にして、除霜ヒーター２を制御す
る制御素子５及びコンプレツサー３とフアンモー
ター４を制御する制御素子６の夫々を駆動するた
めのドライバー２１，２２が設けられている。又
パルス発生回路１１からのパルス信号はインバー
タ（図示せず）で反転してパルス信号１１０とし
てナンド（NAND）回路２３の一つの入力端子に
加えられて居り、このナンド回路２３の出力信号
２４はカウンター２５でカウントされ、該カウン
ター２５の出力信号２６はドライバ２１とノツト
（NOT）回路２７へ加えられている。又、ノツト
回路２７の出力信号２８はナンド回路２３の１つ
の入力端子とアンド（AND）回路２９の１つの
入力端子に加えられている。庫内温度検出手段１
３からの出力信号１３０は庫内温度がある設定値
より高い時には「Ｈ」，低い時には「Ｌ」の状態
になるようにして居り、この信号１３０はナンド
回路２３とアンド回路２９の夫々の１つの入力端
子に加えられる。更に、除霜終了検出手段１４か
らの出力信号１４０はカウンタ２５に加えられ、
この加えられた時にカウンタ２５の内容がクリア
されるようになつている。該カウンタ２５は例え
ばフリツプフロツプ回路を多段（通常14〜20段）
に縦続接続したものであり、第１３図のシーケン
スが判り易い様に第１２図で示す５段のもので説
明する。

最初、カウンタ２５の内容がクリアされている
ものとすると、カウンタ２５の出力線Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅは全て「Ｌ」であり、このためドライ
バ２１はOFFして居り、信号線８には信号がで
て居らず制御素子５もOFFのため除霜ヒーター
２は通電されない。この状態が冷却運転であり、
出力信号２６はノツト回路２７の入力に加えられ
ているのでその出力信号２８は冷却運転時「Ｈ」
となつている。

アンド回路２９の入力には庫内温度検出手段１
３の出力信号１３０とノツト回路２７の出力信号
２８が加えられているので、その論理により出力
信号３０は冷却運転時であつても庫内温度がある
設定値より高い時のみ「Ｈ」となる。この出力信
号３０はドライイバ２２をONさせ信号線９を通
して制御素子６をONさせる。この結果、コンプ
レツサー３及びフアンモーター４に通電される。
又ナンド回路２３の入力にはパルス信号１１０、
庫内温度検出手段１３の出力信号１３０及び出力
信号２８が加えられているので、その論理により
出力信号２４は第１３図の２８に示すように冷却
運転時であつて庫内温度が高い時のみパルス信号
となつて現われる。このパルス信号２４はカウン
ター２５でカウントされ、第１２図のカウンター
の場合にはパルス信号が16個入つた時出力信号２
６は「Ｌ」より「Ｈ」に切り換わる。このため、
ノツト回路２７の出力信号２８は「Ｈ」より
「Ｌ」に切り換わり、ナント回路２３の出力信号
にはパルス信号が現われなくなり、カウンター２
５の内容は保持される。この結果、出力信号２６
は「Ｈ」でドライバ２１がONし、除霜ヒーター
２に通電されると共に、出力信号３０は「Ｌ」
で、ドライバ２２がOFFされコンプレツサー３
及びフアンモーター４への通電が遮断される。こ
の状態が除霜運転である。而して、除霜が終了す
ると除霜終了検出手段１４から出力信号１４０が
出て、この信号がカウンター２５のリセツト端子
に入力されカウンター２５の内容がクリアされ
る。このため除霜運転から通常の冷却運転に復帰
する。

第１４図は本発明装置の他実施例図にして、外
気温に応じてカウンターによるクロツクパルスの
カウント数を可変することにより除霜ヒーターへ
の通電開始時期を変化させるものである。第１４
図以外の部分は第１１図と同じである。

カウンター２５の中のフリツプフロツプ回路の
各段F₂，F₃，F₄より出力線Ｃ，Ｄ，Ｅが引き出
されており分周比回路３１に入力されている。出
力線Ｅはアンド回路３２の１つの入力へ、出力線
ＣとＤはアンド回路３３の２つの入力へ接続さ
れ、それぞれのアンド回路３２，３３の出力はオ
ア（OR）回路３４の２つの入力へ接続され、該
オア回路３４の出力線２６となつている。又、外
気温度検出手段１２の出力線１２０には外気温度
がある設定値より高い時「Ｈ」，低い時「Ｌ」の
出力が出されるようになつている。そして、この
出力線はアンンド回路３３の１つの入力とノツト
回路３５の入力に接続されていると共に、ノツト
回路３５の出力はアンド回路３２の１つの入力に
接続されている。

以下第１４図の制御動作について説明する。今
外気温度が高い時出力線１２０は「Ｈ」であるの
で、アンド回路３３の出力は出力線ＣとＤがそれ
ぞれ「Ｈ」の時のみ「Ｈ」となる。又、アンド回
路３２の１つの入力は出力線１２０の状態をノツ
ト回路３５を介して反転されているので「Ｌ」と
なつて居り、このため出力線Ｅの状態にかかわら
ずアンド回路３２の出力は「Ｌ」となる。アンド
回路３２，３３の夫々の出力はオア回路３４に入
力されているのでオア回路３４の出力線２６には
アンド回路３３の出力がでてくる。この結果、出
力線ＣとＤがそれぞれ「Ｈ」となつた時出力線２
６は「Ｈ」となる。又外気温度が低い時上記と同
じような動作をして出力線Ｅが「Ｈ」となつた時
出力線２６は「Ｈ」となる。

ここでカウンター２５が第１２図に示す如きも
のである時、第１３図のシーケンスを参照すると
出力線ＣとＤが「Ｈ」となるのはカウンター２５
にパルスが12ケ入力された時であり、又出力線Ｅ
が「Ｈ」となるのはパルスが16ケ入力された時で
ある。

以上説明したようにクロツクパルスの周波数を
固定とした場合でも分周比可変回路３１を用いる
ことにより外気温度に応じてクロツクパルスの周
波数を変えたと同様外気温に応じて除霜サイクル
を長くしたり短かくしたりすることができるもの
である。

本発明は以上の如く外気温度に応じて自動的に
除霜から次の除霜までコンプレツサーの運転積算
時間を変えることができるものであるから、従来
のように霜の付着量が少なく除霜作用不必要時に
除霜ヒーターに通電されるということがなく、適
性な除霜サイクルを得ることができると共に消費
電力の無駄を完全になくすことができる他、外気
温度検出手段からの信号に応動してクロツクパル
スの周波数をアナログ的に可変した場合には外気
温の変化に追随した細かい時間制御を行なうこと
ができ、又外気温に応じてカウンターによるクロ
ツクパルスのカウント数を可変するようにした場
合には前記回路に比して極めて簡単な回路でその
目的を達成することができるという顕著な効果を
奏し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気線図で乾球温度（外気温度）―絶
対湿度特性を相対湿度（ａ：相対湿度100％，
ｂ：相対湿度60％）をパラメータにして表わした
図、第２図は外気温度―着霜量／単位時間特性
図、第３図は外気温度―一定着霜量に達するまで
のコンプレツサー運転時間特性図、第４図は従来
の除霜方式と本発明の除霜方式における外気温度
―除霜と除霜の間のコンプレツサーの積算運転時
間特性図、第５図は本発明除霜装置の概略を示す
ブロツク回路図、第６図は本発明装置に用いられ
る外気温度感知手段とパルス発生回路の電気回路
図、第７図はIC₁の非反転入力端子に入力される
Ｖ_Tと外気温度との特性図、第８図は外気温度が
低い時のクロツクパルス波型図、第９図は外気温
度が高い時のクロツクパルス波型図、第１０図は
外気温度とクロツクパルス周波数との特性図、第
１１図は本発明装置に用いられる制御回路の電気
回路図、第１２図は本発明装置に用いられるカウ
ンター回路の説明図、第１３図は本発明装置のタ
イムチヤート、第１４図は本発明装置の他実施例
の要部電気回路図を示す。２……除霜ヒーター、４……コンプレツサー、
１１……パルス発生回路、１２……外気温度検出
手段。

Claims

【特許請求の範囲】

１冷凍サイクル中のコンプレツサーの運転時間
をタイマー装置により積算してタイマーが所定時
間になると除霜ヒーターに通電して除霜動作を開
始するようにした除霜制御装置において、クロツ
クパルスをカウンターによりカウントして時間制
御する電子タイマー回路を有し、外気温度の変化
をパルス発生のためのコンデンサーの充電時間に
変換し周波数を変える周波数可変手段によつて外
気温度検出手段から信号に応動してクロツクパル
スの周波数をアナログ的に可変するか、若しくは
外気温に応じてカウンターによるクロツクパルス
のカウント数を可変することにより、除霜ヒータ
ーへの通電開始時期を変化させるようにした事を
特徴としてなる除霜制御装置。