JPS6146746B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧縮機、凝縮器、毛細管および蒸発
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、空気調和機等に用いられ冷却
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、冷蔵庫および空気調和機等の冷却は、
暖かい空気を流入させて、冷却器を通すことによ
り空気を冷却し、庫内あるいは室内に流出するよ
うになつている。このため、暖かい空気に含まれ
る湿分により、冷却器には、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、空気調和機に場合には、着霜が生じ
ると、一定時間空気調和機の運転を停止し、外気
の熱により霜を溶かすなどで除霜を行なつてい
る。

冷蔵庫の除霜ヒータ２としては、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、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時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、中央、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の温度を下げるた
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、欠点の解決手段として、上記除霜ヒータ
の一部を正の大きな抵抗温度係数を有する正特性
サーミスタとし、該ヒータの電流が予め定める一
定値に減少した時、上記ヒータをオフ制御する除
霜制御装置が特開昭54−101533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
抵抗は、該ヒータが、霜、氷、水、加熱、冷却等
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、上記ヒータの抵抗
値が長期間動作で、増加した場合には、上記ヒー
タ制御方法では、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後もヒータは発熱を続
けることとなる。すなわち、特開昭54−101522に
て開示され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に裕
度を持たせる必要があり、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
様な問題が程度は小さいが生じていた。

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特性を有する除霜ヒータ
を用い、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等の導電材料の混練物か
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よれば
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の抵抗値変化
特性を示し、１２は抵抗値の温度係数が急変する
温度（動作急変温度）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
まる一定温度で停止し安定する。

次に、上記した除霜ヒータ２′の除霜時の動作
を説明する。除霜ヒータ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１４は冷却器の
温度を示している。除霜ヒータ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℃でと変わり、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、同時にヒータ電流１３の変化率は増加し、
第５図のＢ点にて除霜が終了する。ヒータ２′が
通電される時間は異なるが、上記、第５図のＡ点
におけるヒータ電流と、除霜が終了した時のヒー
タ電流は一定の比率にある。本発明による除霜装
置における除霜検知は、この新たに見い出した現
象を利用して行なう。

次に本発明による実施例を説明する。除霜装置
のブロツク図を第６図に示す。図において、１５
は除霜ヒータ、１６は除霜ヒータ１５への給電用
スイツチ、１７は除霜ヒータ１５に流れる電流を
検出するための電流検出回路、１８は予め定める
時間における電流検出回路１７の出力を記憶する
記憶回路、１９は、電流検出回路１７の出力と、
記憶回路１８の出力を比較演算する比較演算回
路、２０は、比較演算回路１９の結果より除霜ヒ
ータ１５への給電を終了させる除霜終了回路、２
１は電源である。この装置において、除霜を開始
するため、タイマなどの除霜開始検知手段（図示
されていない。）により給電用スイツチ１６が閉
じられる。給電用スイツチ１６が閉じられると、
電源２１より、ヒータ１５に電流が流れ、ヒータ
１５は発熱し、除霜が開始する。そして、ヒータ
１５を流れる電流の電流値は電流検出回路１７で
検出される。電流検出回路１７の出力は、記憶回
路１８と、比較演算回路１９に供給され、記憶回
路１８はヒータ１５に給電が開始され、除霜が開
始されてから、予め定められた時間が経過した時
刻（第５図におけるＡ点付近の時間）における電
流の電流値を基準電流値として記憶し、その値を
比較演算回路１９に供給する。電流検出回路１７
と記憶回路１８の出力を供給された比較演算回路
１９は、ヒータ１５に流れる電流値と基準電流値
とを比較演算し、両者の比率が予め定める値にな
つた時に、除霜終了回路２０に除霜終了信号を出
力し、除霜終了回路２０は、給電用スイツチ１６
を遮断し、ヒータ１５への給電を止め除霜を終了
する。ここで、記憶回路１８が電流を記憶する時
間は、第５図のＡ点に達した時間の必要がある
が、実際には、着霜量の違いでＡ点に到る時間に
変化が生ずるため、記憶する時間を一定に定める
ことはできない。しかし、Ａ点付近の電流変化率
は小さなものであるため、予め定める時間を平均
的着霜量におけるＡ点としておけば、着霜量の変
化が生じてもほとんど関係なく、Ａ点の電流を記
憶することができる。

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′自体で除霜完了検知を適切に行な
うことができる。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７図に示す。第７図において曲線２
２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１の温度、曲線２４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。

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
霜終了検知を行なうことができ、除霜終了時にお
ける冷却器の不必要な温度上昇を防止できる。そ
の結果、冷蔵庫の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、本発明は、ヒータ
の除霜途中の電流の電流値を基準として除霜終了
時のヒータの電流の電流値を決め、ヒータ電源を
遮断している。したがつて、ヒータの抵抗値の変
化を利用して自動的に除霜終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、長期間の動作における
抵抗値の経時変化などに対処することができると
いう大きな効果も有している。

【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
合の除霜終了時における冷却器各部の温度分布を
示す特性図、第３図は本発明による実施例の除霜
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……除霜ヒータ、１６……給電用スイツ
チ、１７……電流検出回路、１８……記憶回路、
１９……比較演算回路、２０……除霜終了回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷蔵庫や、空気調和機等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、冷却器に取り付けられ、抵抗値の温度係数が
   正の値で、かつ、温度係数がある温度で急変する
   特性を有するヒータと、ヒータに給電し、除霜を
   開始せしめる除霜開始手段と、ヒータに流れる電
   流の電流値を検出する電流検出手段と、ヒータへ
   の給電が開始されてから後、予め定める時間経過
   後において、電流検出手段によつて検出されたヒ
   ータに流れる電流の電流値を基準電流値として記
   憶する記憶手段と、基準電流値が記憶手段に記憶
   された時間以降に電流検出手段によつて検出され
   たヒータに流れる電流の電流値と記憶手段に記憶
   された基準電流値とを比較演算し、ヒータに流れ
   る電流値と基準電流値との比率があらかじめ定め
   られた値になつた際に除霜終了信号を発生する比
   較演算手段と、比較演算手段から除霜終了信号が
   供給されると、前記ヒータへの給電を停止する除
   霜終了手段よりなる事を特徴とする除霜装置。