(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流動する冷媒管に結合されて熱交換を行う冷却フィン、前記冷媒管を支持する支持ブラケット、及び前記冷媒管に着霜した霜を除去するための熱を供給する除霜ヒータを含む蒸発器において、
前記蒸発器の一側に設けられた前記冷却フィンの一面に対抗して配置され、前記冷却フィンの一面に向けて光を照射する発光部と、
前記冷却フィンの一面に対抗して配置され、前記冷却フィンの一面で反射する光の量を検知するセンサ部と、
前記検知された値に基づいて前記除霜ヒータのオン／オフを制御する制御部と、
前記支持ブラケットに設置され、前記冷却フィンの一面に対向して配置され、光を透過させて冷気の流入を遮断するように形成されるケースとを含み、
前記ケースは、
前記支持ブラケットに固定するための垂直延長部と、
前記発光部及び前記センサ部に液体が流入することを防止するように、前記垂直延長部の両端から前記冷却フィンの一面に向かってそれぞれ突出して伸びる水平延長部と、
前記水平延長部の両端から前記垂直延長部と平行な方向にそれぞれ伸びる突出部と、
前記各突出部に結合されて前記ケースの前面部に設けられ、光を透過させて前記発光部及び前記センサ部に霜が着霜することを防止する透明板と、
前記垂直延長部、前記水平延長部及び前記突出部の内部に設けられる熱線とを含み、
前記垂直延長部、前記水平延長部、前記突出部及び前記透明板は、密閉構造を形成して冷気の流入を抑制する、蒸発器の除霜装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記センサ部により検知される光の量が第１基準値以下であると、前記除霜ヒータをオンにし、前記センサ部により検知される光の量が第２基準値以上であると、前記除霜ヒータをオフにし、
前記第１基準値は、前記第２基準値より小さく、
前記除霜ヒータは、前記センサ部により検知される光の量が前記第２基準値より低くなり、その後前記第１基準値以下となると、オンになり、前記センサ部により検知される光の量が前記第１基準値より高くなり、その後前記第２基準値以上となると、オフになる、請求項１に記載の蒸発器の除霜装置。
【請求項３】
前記発光部は、前記冷却フィンに向けて所定の角度で光を照射し、
前記センサ部は、前記冷却フィンで反射する光を検知するように、前記発光部に対応する角度で設けられる、請求項１に記載の蒸発器の除霜装置。
【請求項４】
前記センサ部は、光の明るさを検知して前記冷却フィンに着霜した霜及びその着霜量を検知する照度センサからなる、請求項１に記載の蒸発器の除霜装置。
【請求項５】
前記センサ部は、反射する光の色を検知して前記冷却フィンに着霜した霜及びその着霜量を検知するＲＧＢセンサからなる、請求項１に記載の蒸発器の除霜装置。
【請求項６】
前記発光部及び前記センサ部に電源を供給し、前記発光部及び前記センサ部を所定の角度で固定するための基板をさらに含み、
前記基板は、前記発光部及び前記センサ部が所定角度傾斜して配置されるように、上下部が前記冷却フィンに向かって折り曲げられた形状を有する、請求項１に記載の蒸発器の除霜装置。
【請求項７】
前記水平延長部は、一端が前記垂直延長部の中心部に向かって折り曲げられるように形成される、請求項１に記載の蒸発器の除霜装置。
【請求項８】
前記支持ブラケットに設置され、前記冷却フィンに対向するように前記支持ブラケットと前記冷却フィン間に配置される、請求項１に記載の蒸発器の除霜装置。
【請求項９】
前記支持ブラケットの下側において複数箇所に設置される、請求項１に記載の蒸発器の除霜装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の除霜装置を制御する方法において、
圧縮機が駆動されると、前記徐霜装置の発光部が前記蒸発器の冷却フィンの一面に向けて光を照射し、前記徐霜装置のセンサ部が前記徐霜装置の冷却フィンの一面で反射する光の量を検知する第１段階と、
前記センサ部により検知される光の量が第１基準値以下であると、前記蒸発器の除霜ヒータをオンにする第２段階と、
前記除霜ヒータの駆動で前記センサ部により検知される光の量が第２基準値以上となると、前記除霜ヒータをオフにする第３段階とを含み、
前記第２段階では、前記センサ部により検知される光の量が前記第２基準値より低くなり、その後前記第１基準値以下となると、前記除霜ヒータをオンにし、
前記第３段階では、前記除霜ヒータの駆動で前記センサ部により検知される光の量が前記第１基準値より高くなり、その後前記第２基準値以上となると、前記除霜ヒータをオフにする、蒸発器の除霜装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発器に着霜した霜を検知して除去する装置とそれを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルに用いられる蒸発器は、冷却管を流れる冷媒の循環により生成された冷気を用いて周辺の温度を下げる。この過程で周辺の空気との温度差が生じると、空気中の水分が冷却管の表面に凝縮凍結する着霜現象が発生する。
【０００３】
例えば、蒸発器が冷蔵庫に適用された場合は、冷蔵庫の後部に設けられた送風ファン及び圧縮機が駆動されることにより、冷凍室及び冷蔵室の空気は蒸発器の下側から流入して蒸発器を通過し、蒸発器の冷媒管を流れる冷媒と熱交換され、冷気が冷凍室又は冷蔵室に供給される。冷凍室及び冷蔵室から排出される空気は冷却フィンにより冷媒管を流れる冷媒と熱交換されるが、この過程で、冷凍室及び冷蔵室から蒸発器に流入する空気は蒸発器を通過する冷気より相対的に高温多湿な状態であるので、温度の低い蒸発器においては高温多湿な空気との接触により凝縮され、冷媒管の低い温度により冷却フィンに霜が着霜する。
【０００４】
冷却フィンに霜が着霜すると、送風ファンにより蒸発器へ移動する空気が冷却フィンに接触する面積が小さくなるので、蒸発器の冷媒管を流れる冷媒が吸収する熱が減少して蒸発器の効率が低下するという問題が生じていた。よって、着霜した霜の除去のために除霜ヒータを駆動するが、着霜していないのに着霜していると判断して除霜ヒータを駆動することがあり、不要なエネルギー消費をもたらすという問題があった。
【０００５】
従来は、冷却フィンに着霜した霜を検知するために、温度センサを設けることで所定温度以下であると冷却フィンに霜が着霜していると判断したり、温度センサと湿度センサを共に設けることで露点を測定して冷却フィンに着霜した霜を検知し、その後除霜ヒータを駆動していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、所定温度以下であっても湿度が低い場合は冷却フィンに霜が着霜しないことがあり、湿度センサは高精度の測定が困難であるので正確な露点の測定が困難であるため、不要な除霜ヒータの駆動を防止できないという問題があった。
【０００７】
そこで、冷却フィンに着霜した霜を高精度に検知して不要な除霜ヒータの駆動を防止できる装置の必要性が高まっている。
【０００８】
本発明の目的は、蒸発器の冷媒が循環することにより冷却フィンに着霜した霜を検知して除去する装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、冷却フィンに着霜した霜及びその着霜量を効果的に検知して除去する装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、送風ファンによる空気の流動を制限することなく冷却フィンに着霜した霜及びその着霜量を効果的に検知して除去する装置を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、冷却フィンに着霜した霜を除去するために除霜ヒータを動作させるための信号を送信する装置を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、冷却フィンに霜が着霜した場合にのみ除霜ヒータを動作させることで不要なエネルギー消費を低減できる装置を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、除霜ヒータの動作により冷却フィンに着霜した霜が融解してもセンサ部及び発光部に流入せず、着霜した霜及びその着霜量を継続して検知できる装置の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態による蒸発器の除霜装置は、冷媒が流動する冷媒管に結合されて熱交換を行う冷却フィン、前記冷媒管を支持する支持ブラケット、及び前記冷媒管に着霜した霜を除去するための熱を供給する除霜ヒータを含む蒸発器において、前記蒸発器の一側に設けられた前記冷却フィンに向けて光を照射する発光部と、前記冷却フィンで反射する光の量を検知するセンサ部と、前記検知された値に基づいて前記除霜ヒータのオン／オフを制御する制御部とを含む。
【００１５】
本発明の一態様によれば、前記制御部は、前記センサ部により検知される光の量が第１基準値以下であると、前記除霜ヒータをオンにし、前記センサ部により検知される光の量が第２基準値以上であると、前記除霜ヒータをオフにし、前記第１基準値は、前記第２基準値より小さい。
【００１６】
本発明の一態様によれば、前記発光部は、前記冷却フィンに向けて所定の角度で光を照射し、前記センサ部は、前記冷却フィンで反射する光を検知するように、前記発光部に対応する角度で設けられる。
【００１７】
本発明の一態様によれば、前記センサ部は、光の明るさを検知して前記冷却フィンに着霜した霜及びその着霜量を検知する照度センサからなる。
【００１８】
本発明の一態様によれば、前記センサ部は、反射する光の色を検知して前記冷却フィンに着霜した霜及びその着霜量を検知するＲＧＢセンサからなる。
【００１９】
本発明の一態様によれば、前記蒸発器の除霜装置は、前記発光部及び前記センサ部に電源を供給し、前記発光部及び前記センサ部を所定の角度で固定するための基板をさらに含む。
【００２０】
本発明の一態様によれば、前記蒸発器の除霜装置は、前記支持ブラケットに設置され、前記冷却フィンに対向して配置されるケースをさらに含む。
【００２１】
ここで、前記ケースは、前記支持ブラケットに固定するための垂直延長部と、前記発光部及び前記センサ部に液体が流入することを防止するように、前記垂直延長部の両端から前記冷却フィンに向かってそれぞれ突出して延びる水平延長部とからなるようにしてもよい。
【００２２】
また、前記水平延長部は、一端が前記垂直延長部の中心部に向かって折り曲げられるように形成されてもよい。
【００２３】
本発明の一態様によれば、前記蒸発器の除霜装置は、前記支持ブラケットの下側に設置され、下方に向かって延設された前記冷却フィンに対向するように前記支持ブラケットと前記冷却フィン間に配置される。
【００２４】
本発明の一態様によれば、前記蒸発器の除霜装置は、前記支持ブラケットの下側において複数箇所に設置される。
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態による発光部とセンサ部とを含んで構成されて蒸発器に取り付けられる除霜装置を制御する方法は、圧縮機が駆動されると、前記発光部が前記蒸発器の冷却フィンに向けて光を照射し、前記センサ部が前記冷却フィンで反射する光の量を検知する第１段階と、前記センサ部により検知される光の量が第１基準値以下であると、前記蒸発器の除霜ヒータをオンにする第２段階と、前記除霜ヒータの駆動で前記センサ部により検知される光の量が第２基準値以上となると、前記除霜ヒータをオフにする第３段階とを含む。
【発明の効果】
【００２６】
このような構成の本発明によれば、発光部から照射されて冷却フィンで反射した光をセンサ部により検知することで冷却フィンに着霜した霜を検知し、除霜ヒータによりそれを除去することができる。
【００２７】
また、このような構成の本発明によれば、発光部とセンサ部が対応する角度で設けられ、発光部から照射されて霜が着霜した冷却フィンで反射した光がセンサ部により受信されるようにすることにより、冷却フィンに着霜した霜及びその着霜量を効果的に検知して除去することができる。
【００２８】
さらに、このような構成の本発明によれば、センサ部により検知される受信値に基づいて霜が着霜しているか否かを判断し、制御部により除霜ヒータの駆動のための信号を送信することができる。
【００２９】
さらに、このような構成の本発明によれば、冷却フィンに霜が着霜した場合にのみ制御部により除霜ヒータを動作させることで不要なエネルギー消費を低減することができる。
【００３０】
さらに、このような構成の本発明によれば、除霜ヒータの動作により冷却フィンに着霜した霜が融解してもセンサ部及び発光部に流入せず、着霜の誤検知を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】除霜装置が含まれる冷蔵庫の概念図である。
【図２】除霜装置が設けられた蒸発器の斜視図である。
【図３】図２の蒸発器のＡ部拡大図である。
【図４】図３の蒸発器の縦断面図である。
【図５】蒸発器の除霜装置の概念図であり、（ａ）は発光部及びセンサ部が平坦な基板上に設けられた状態を示す図であり、（ｂ）は発光部とセンサ部が所定の角度を有して基板上に設けられた状態を示す図である。
【図６】蒸発器の除霜装置の一実施形態を示す図である。
【図７】蒸発器の除霜装置の他の実施形態を示す図である。
【図８】蒸発器の除霜装置のさらに他の実施形態を示す図である。
【図９】蒸発器の除霜装置のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１０】蒸発器の除霜装置の設置位置の変形例を示す図である。
【図１１】蒸発器の除霜装置の設置位置の変形例を示す図である。
【図１２】蒸発器の除霜装置の動作過程を示す図である。
【図１３】蒸発器の除霜装置の動作過程を示すフローチャートである。
【図１４】照度センサにより検知される値の変化及びそれに応じた除霜ヒータ、圧縮機及び送風ファンの動作を経時的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好ましい実施形態による蒸発器の除霜装置及びその制御方法について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
本明細書においては、異なる実施形態であっても同一又は類似の構成要素には同一又は類似の符号を付し、重複する説明は省略する。本明細書において用いられる単数の表現は、特に断らない限り、複数の表現を含む。
【００３４】
図１は除霜装置が含まれる冷蔵庫の概念図である。
【００３５】
本発明による蒸発器の除霜装置１００は、蒸発器に着霜した霜を検知する役割を果たすものであって、様々な機器に適用可能であり、図１のような冷蔵庫だけでなく、エアコン、空気浄化装置にも適用することができる。ただし、本発明においては、説明の便宜上、冷蔵庫２０の蒸発器をその対象とする。
【００３６】
冷蔵庫２０は、圧縮、凝縮、膨張、蒸発の過程からなる冷凍サイクルにより生成された冷気を用いて冷蔵庫キャビネット２１の内部に貯蔵されている食品を低温で保管する装置である。
【００３７】
図１に示すように、冷蔵庫キャビネット２１は、内部に食品を貯蔵するための貯蔵スペースを有する。前記貯蔵スペースは、隔壁２１ａにより区画され、設定される温度によって冷蔵室２２と冷凍室２３に分けられるようにしてもよい。
【００３８】
図１には冷凍室２３が冷蔵室２２の上に配置されるトップマウントタイプ（top mount type）の冷蔵庫２０を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、冷蔵室２２と冷凍室２３が左右に配置されるサイドバイサイドタイプ（side by side type）の冷蔵庫や、冷蔵室２２が冷凍室２３の上に配置されるボトムフリーザータイプ（bottom freezer type）の冷蔵庫などにも適用することができる。
【００３９】
冷蔵庫キャビネット２１には、冷蔵庫キャビネット２１の前面開口部を開閉するように、ドアが配置される。同図においては、冷蔵室ドア２２ａが冷蔵室２２の前面部を開閉し、冷凍室ドア２３ａが冷凍室２３の前面部を開閉するように構成された場合を示す。ドア２２ａ、２３ａは、冷蔵庫キャビネット２１に回転可能に連結される回転型ドアや、冷蔵庫キャビネット２１に摺動可能に連結される引き出し型ドアなど、様々なタイプのドアで構成することができる。冷蔵庫キャビネット２１には、前記貯蔵スペースを効率的に活用するための収納ユニット２４が備えられる。収納ユニット２４は、棚２４ａ、トレー２４ｂ及びバスケット２４ｃから構成される。棚２４ａ及びバスケット２４ｃは冷蔵庫キャビネット２１の内部に設けられ、トレー２４ｂは冷蔵庫キャビネット２１に連結されるドアの内側に設けられるようにしてもよい。
【００４０】
冷凍室２３の後方には、蒸発器１０及び送風ファン２５が備えられる冷却室２７が設けられる。隔壁２１ａには、冷蔵室２２の空気が冷却室２７側に吸入、復帰できるようにする冷蔵室帰還ダクト２１ｂ、及び冷凍室２３の空気が冷却室２７側に吸入、復帰できるようにする冷凍室帰還ダクト２１ｃが形成される。また、冷蔵室２２の後方には、冷凍室２３に連通し、前面部に複数の冷気吐出口２９ａを有する冷気ダクト２９が設けられる。
【００４１】
冷蔵庫キャビネット２１の背面下部側には機械室２８が設けられ、機械室２８の内部には圧縮機２６や凝縮器（図示せず）などが備えられる。
【００４２】
このような冷蔵庫２０においては、冷蔵室２２の空気が冷却室２７の送風ファン２５により隔壁２１ａの冷蔵室帰還ダクト２１ｂを介して冷却室２７に吸入されて蒸発器１０と熱交換を行い、また冷気ダクト２９の冷気吐出口２９ａを介して冷蔵室２２に吐出される過程が繰り返し行われると共に、冷凍室２３の空気が冷却室２７の送風ファン２５により隔壁２１ａの冷凍室帰還ダクト２１ｃを介して冷却室２７に吸入されて蒸発器１０と熱交換を行い、また冷気ダクト２９の冷気吐出口２９ａを介して冷凍室２３に吐出される過程が繰り返し行われる。この過程で、蒸発器１０の表面には、冷蔵室帰還ダクト２１ｂ及び冷凍室帰還ダクト２１ｃを介して再流入する循環空気との温度差により霜が着霜する。
【００４３】
蒸発器１０に着霜した霜は、除霜装置１００により検知され、霜の除去のために蒸発器１０の下部に備えられた除霜ヒータ１４により融解する。蒸発器１０に着霜した霜が除霜ヒータ１４により除去されて発生する水、すなわち除霜水は、除霜水排出管２１ｄを介して冷蔵庫キャビネット２１の下部に集まる。
【００４４】
図２は除霜装置が設けられた蒸発器の斜視図である。
【００４５】
図２に示すように、蒸発器１０は、冷媒管（クーリングパイプ）１１、複数の冷却フィン１２、及び冷媒管１１の両側でこれらを支持する複数の支持ブラケット１３を含む。
【００４６】
冷媒管１１は、ジグザグ状が繰り返されるように曲げられて形成され、内部には冷媒が充填される。冷媒管１１は、水平配管部と屈曲配管部との組み合わせで構成されてもよい。前記水平配管部は、上下に互いに水平に配置され、複数の冷却フィン１２を貫通するように構成され、前記屈曲配管部は、上方の水平配管部の端部と下方の水平配管部の端部とを連結して内部を連通させるように構成される。ここで、冷媒管１１は、単一の行で構成されてもよく、蒸発器１０の前後方向に複数の行で構成されてもよい。
【００４７】
冷媒管１１には、複数の冷却フィン１２が冷媒管１１の延長方向に所定間隔離隔して配置される。冷却フィン１２は、アルミニウム材の平板体から形成されてもよく、冷媒管１１は、冷却フィン１２の挿入孔に挿入された状態で拡管されて前記挿入孔に強固に固定されるようにしてもよい。複数の支持ブラケット１３は、蒸発器１０の両側にそれぞれ備えられ、上下方向に垂直に延びて冷媒管１１の曲げられた端部を支持する。
【００４８】
除霜ヒータ１４は、蒸発器１０に着霜した霜を除去する役割を果たすものであって、蒸発器１０に設けられる。除霜ヒータ１４は、ヒーティングユニット（図示せず）に電気的に接続され、除霜装置１００の制御部（図示せず）から動作信号を受信して熱を発生するように構成されてもよい。前記制御部は、蒸発器１０に霜が着霜したことが除霜装置１００により検知されると、前記ヒーティングユニットに動作信号を供給するように構成されてもよい。
【００４９】
図２に示すように、本発明による除霜装置１００は、支持ブラケット１３の一側に設けられて冷却フィン１２に形成される霜を検知するようにしてもよい。
【００５０】
冷凍室２３及び冷蔵室２２から排出される空気は冷却フィン１２により冷媒管１１を流れる冷媒と熱交換されるが、この過程で、冷凍室２３及び冷蔵室２２から蒸発器１０に流入する空気は蒸発器１０を通過する冷気より相対的に高温多湿な状態であるので、温度の低い蒸発器１０においては高温多湿な空気との接触により凝縮され、冷媒管１１の低い温度により主に冷却フィン１２に霜が着霜する。本発明による除霜装置１００は、冷却フィン１２に着霜した霜を検知し、前記制御部により除霜ヒータ１４を駆動させることにより、着霜した霜を除去することができる。これにより、蒸発器１０に流動する空気と冷媒管１１を流れる冷媒の熱交換が円滑に行われるようにすることができる。
【００５１】
図３は図２の蒸発器のＡ部拡大図であり、図４は図３の蒸発器の縦断面図である。
【００５２】
図３及び図４に示すように、本発明による蒸発器の除霜装置１００は、冷媒管１１を支持する支持ブラケット１３に設けられ、冷却フィン１２に形成される霜を検知するために冷却フィン１２に対向して配置される。すなわち、除霜装置１００は、冷媒管１１を支持する支持ブラケット１３に設けられ、冷却フィン１２に対向して配置されるので、支持ブラケット１３と冷却フィン１２間に配置される。除霜装置１００は、冷却フィン１２に対向して配置され、冷却フィン１２に向けて光を照射して反射する光を受光する方法で霜を検知する。除霜装置１００は、冷却フィン１２に対向して配置されていれば、冷媒管１１を支持する支持ブラケット１３のどこに設けられてもよい。
【００５３】
蒸発器１０の表面に均一に霜が着霜するわけではないので、蒸発器１０には相対的に多量の霜が付着する部分と相対的に少量の霜が付着する部分がある。冷却フィン１２の配列間隔を調整するなど、全体として均一に霜を着霜させるための試みにもかかわらず、蒸発器１０の設置位置や冷蔵庫２０のオン／オフ周期などの様々な要因により、蒸発器１０の表面全体で均一に霜が着霜するのではなく、相対的に多量の霜が付着する部分と相対的に少量の霜が付着する部分が生じる。通常、蒸発器１０の下部に多量の霜が着霜する。よって、本発明による除霜装置１００は、主に蒸発器１０の下部に配置された冷却フィン１２に着霜した霜を検知するように、支持ブラケット１３の下部に配置されることが好ましい。
【００５４】
図６〜図９は本発明による蒸発器の除霜装置の概念図である。
【００５５】
図６は蒸発器の除霜装置の一実施形態を示す。
【００５６】
図６の除霜装置１００は、ケース１１０、発光部１２０、センサ部１３０及び制御部（図示せず）を含む。
【００５７】
ケース１１０は、除霜装置１００の全体形状を形成するものであって、一側が支持ブラケット１３に固定され、冷却フィン１２に対向して配置される。ケース１１０は、内側に発光部１２０及びセンサ部１３０を配置できるように、内側に空間を有する形状に形成される。
【００５８】
ケース１１０は、垂直延長部１１１と水平延長部１１２とからなる。
【００５９】
垂直延長部１１１は、支持ブラケット１３に固定するための役割を果たすものであって、支持ブラケット１３に付着される方式で固定される。例えば、ケース１１０の垂直延長部１１１を支持ブラケット１３に固定するために、螺合の方法を用いてもよく、接着剤を使用する方法を用いてもよい。
【００６０】
水平延長部１１２は、発光部１２０及びセンサ部１３０に液体が流入することを防止するように、垂直延長部１１１の両端から冷却フィン１２に向かってそれぞれ突出して延びる。ここで、水平延長部１１２の両端は、除霜ヒータ１４の駆動により融解する霜が水平延長部１１２の両端に沿って流れるように、垂直延長部１１１の中心部に向かって折り曲げられるように形成されてもよい。すなわち、水平延長部１１２は、両端から垂直延長部１１１の中心部に向かって延びて突出する突出部１１２ａを備えてもよい。
【００６１】
ケース１１０の内側空間には、発光部１２０及びセンサ部１３０が固定される基板１４０が配置される。基板１４０は、発光部１２０及びセンサ部１３０の動作のための電源を供給する役割を果たし、発光部１２０及びセンサ部１３０を所定の角度で固定できるようにする。ここで、基板１４０は、一般に用いられるガラスエポキシやＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）からなる基板であって、電流が流れることができ、供給された電源により発光部１２０及びセンサ部１３０に電源を供給できるように銅線が配置されている。また、基板１４０は、発光部１２０及びセンサ部１３０が所定角度傾斜して配置されるように、上下部が冷却フィン１２に向かって折り曲げられた形状を有する。
【００６２】
発光部１２０は、基板１４０に設けられるものであって、冷却フィン１２に向けて光を照射する役割を果たす。発光部１２０の光源としては、様々な光源を用いることができるが、消費電力が低いながらも明るく、寿命が長いという利点を有するＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を用いることが好ましい。
【００６３】
ＬＥＤとは、順方向に電圧を印加したときに発光する半導体素子を意味し、使用される材料によって紫外線領域から可視光線領域、赤外線領域までの発光色を有する。ＬＥＤは、極性を有し、カソード（陰極）からアノード（陽極）に電圧を印加した場合に発光するが、所定電圧以下では電圧を高くしても電流が流れない。また、所定電圧以上で電流が流れると、電流量に比例する強度の光が発生する。ＬＥＤは、構造が比較的簡単ながらもコストが安価であるので、本発明の発光部１２０として好ましい。図６に示すように、発光部１２０から出射した光は、冷却フィン１２に向かって所定の角度（θ）で入射する。
【００６４】
センサ部１３０は、基板１４０に設けられるものであって、発光部１２０から照射されて冷却フィン１２で反射する光を検知する。センサ部１３０は、発光部１２０に対応する角度で設けられる。ここで、発光部１２０に対応する角度とは、発光部１２０が設けられた角度と同一又は類似の角度を意味する。これは、発光部１２０から照射されて冷却フィン１２で一部散乱して反射する光を最大限受光するためのものである。図６においては、発光部１２０から照射された光がθの角度で冷却フィン１２に入射し、その後θ’の角度でセンサ部１３０に入射する場合を示す。ここで、θとθ’とは、同程度の値であり、３゜〜５゜の範囲の角度差を有する。
【００６５】
発光部１２０及びセンサ部１３０は同じ位置ではなく異なる位置に設けられるので、発光部１２０から冷却フィン１２に照射された光が冷却フィン１２で一部は散乱して一部は反射してセンサ部１３０により受光されるようにするためには、発光部１２０とセンサ部１３０が所定の角度を有するようにしなければならない。
【００６６】
図５は蒸発器の除霜装置の概念図であり、（ａ）は発光部及びセンサ部が平坦な基板上に設けられた状態を示し、（ｂ）は発光部とセンサ部が所定の角度を有して基板上に設けられた状態を示す。
【００６７】
発光部１２０及びセンサ部１３０は、所定範囲の角度内で機能を実行する。図５の（ａ）のように発光部１２０及びセンサ部１３０を平坦な基板上に平行に配置する場合は、素子の物理的な体積により所定間隔をおいて配置するしかない。この場合、発光部１２０の中心から照射される光がセンサ部１３０の中心で検知されるのではなく、センサ部１３０は、発光部１２０の外郭部分から照射される光を対象として冷却フィン１２で反射する光を検知するので、その効率が低い。
【００６８】
それに対して、図５の（ｂ）のように発光部１２０とセンサ部１３０を所定の角度を有して基板１４０上に設ける場合は、発光部１２０の中心から伸びた仮想の線とセンサ部１３０の中心から伸びた仮想の線とが交差するように配置することができ、互いに焦点が合うことになり、センサ部１３０の中心部は、発光部１２０の中心から照射される光を対象として冷却フィン１２で反射する光を検知するので、図５の（ａ）のように発光部１２０及びセンサ部１３０を平坦な基板上に配置する場合より高い効率でその機能を実行することができる。
【００６９】
センサ部１３０は、冷却フィン１２で反射する光を受光して冷却フィン１２に着霜した霜及びその着霜量を検知する役割を果たす。センサ部１３０は、発光部１２０から照射されてアルミニウムからなる冷却フィン１２で反射して受光されるＬＥＤ光と、冷却フィン１２に霜が着霜することにより光の強度や色彩が変化する原理を用いて、冷却フィン１２に着霜した霜及びその着霜量を判断することができる。
【００７０】
本発明において、センサ部１３０は、照度センサ、ＲＧＢセンサ又はＣＭＯＳセンサ（ＣＭＯＳイメージセンサ）からなるようにしてもよい。
【００７１】
照度センサとは、光の明るさの程度を検知するセンサをいい、ＣＤＳやフォトダイオードなどを含んで光の明るさを判断できる全てのセンサを意味する。光の明るさはｌｕｘ単位で測定される。
【００７２】
例えば、発光部１２０から照射された光の強度が２００ｌｕｘの場合、冷却フィン１２に霜が着霜していない状態のときには照度センサにより１５０ｌｕｘが検知されるが、冷却フィン１２に霜が着霜して照度センサにより検知される光の強度が変化して１２０ｌｕｘとなると、前記制御部は、その受信値に基づいて冷却フィン１２に霜が着霜したと判断することができる。冷却フィン１２に着霜した霜の量がさらに多くなると、照度センサに受信される光の強度差がさらに大きくなり、前記制御部は、それに基づいて霜の着霜量を判断し、除霜ヒータ１４の駆動時間及びその強度を調整することができる。
【００７３】
ＲＧＢセンサは、赤色（Ｒｅｄ、Ｒ）、緑色（Ｇｒｅｅｎ、Ｇ）、青色（Ｂｌｕｅ、Ｂ）画素により可視光領域のカラー画像を取得する。ＲＧＢセンサは、光の三原色である赤、緑、青により特定の色を定義するものであって、画像システムに適用されて赤、緑、青の色を信号化して送信することで当該信号に基づいてディスプレイにカラー画像を再現できるようにする。ＲＧＢセンサは、近年、スマートフォンやデジタルカメラの部品として使用されて画面の明るさや鮮明度を調整するのに広く用いられているだけでなく、メッキ工程や染色工程で色を測定してメッキや染色の不良を判断するのにも用いられている。
【００７４】
ＲＧＢセンサは、直接光の色彩を検知してそれを特定のアナログ信号として送信することができるので、冷却フィン１２に着霜した霜から白色系の色彩を検知して冷却フィン１２に霜が着霜したことを検知する用途に十分適用することができる。この場合、マイクロレンズに投射された画像を様々な色のデジタル画像として実現するＣＣＤカメラやＤＳＬＲカメラなどの高価な部品を用いるのではなく、ＲＧＢセンサを用いて、センサ部１３０の動作を実現することができる。ＲＧＢセンサは、前面にフィルタを設けてセンサホルダーに集積化し、その後センサホルダーを円筒状のセンサケース内に着脱可能に挿入設置する方式で構成される。
【００７５】
例えば、アルミニウムからなる冷却フィン１２は、霜が着霜していない状態のときには黒色系の色を帯びるが、霜が着霜すると次第に白色系の色を帯びることになるので、ＲＧＢセンサにより検知される色彩が変化する。ＲＧＢセンサは、その色彩の変化を検知することにより、冷却フィン１２に着霜した霜を検知し、色彩の変化が大きくなると、前記制御部は、霜の着霜量が多くなったと判断することができる。例えば、ＲＧＢセンサは、黒色系の光の値を１０と認識し、次第に明るくなって白色系の光の値を０と認識するとすると、発光部１２０から照射されて冷却フィン１２で反射する光を測定し、霜の着霜により変化した値を前記制御部に出力し、それにより、前記制御部は、冷却フィン１２に霜が着霜したと判断することができる。
【００７６】
ＣＭＯＳセンサは、赤色（Ｒｅｄ、Ｒ）、緑色（Ｇｒｅｅｎ、Ｇ１、Ｇ２）及び青色（Ｂｌｕｅ、Ｂ）がベイヤーパターン（bayer pattern）状に配列される。特に、「緑」は人の目に最も大きな影響を及ぼす中波長領域（約４５０ｎｍ）帯の色であるので、出力増大のために、「赤」及び「青」に１つの画素が割り当てられるときに「緑」には２つの画素が割り当てられる。すなわち、「緑」は「Ｇ１」と「Ｇ２」に分けられて画素を構成することによりカラー画像を取得することができる。ＣＭＯＳセンサの動作は前述したＲＧＢセンサの動作に類似している。
【００７７】
前記制御部は、センサ部１３０により受信した値に基づいて、冷却フィン１２に霜が着霜しているか、着霜した霜の量がどの程度であるかを判断する役割を果たす。具体的には、前記制御部は、冷却フィン１２に霜が着霜していないときに入力された基準値と、冷却フィン１２に霜が着霜して変化したセンサ部１３０の検知値とを比較演算することにより、冷却フィン１２に霜が着霜しているか、着霜した霜の量がどの程度であるかを判断する。
【００７８】
冷却フィン１２に霜がつくと、それは蒸発器１０に霜が着霜したことを意味するので、圧縮機２６及び送風ファン２５の動作を停止させ、除霜ヒータ１４を動作させるために除霜ヒータ１４に動作のための信号を送信する。除霜ヒータ１４の動作中に、除霜装置１００により測定された値が基準値以上となると、除霜ヒータ１４の動作を停止させ、圧縮機２６及び送風ファン２５を動作させて蒸発器１０で生成される冷気が冷凍室２３と冷蔵室２２に供給されるようにする。
【００７９】
図７は蒸発器の除霜装置の他の実施形態を示す。
【００８０】
図７の除霜装置２００は、ケース２１０、発光部２２０、センサ部２３０及び制御部（図示せず）を含むという点で図６の除霜装置１００と同様であり、これらの機能は前述した通りである。
【００８１】
図６の除霜装置１００とは異なり、除霜装置２００は、ケース２１０の水平延長部２１２の一端が垂直延長部２１１の中心部に向かって突出しておらず、冷却フィン１２に向かって延びて冷却フィン１２に向かって全面が開放される構造を有する。この場合、設置環境に応じて発光部２２０及びセンサ部２３０の設置角度を様々に設定できるという利点がある。
【００８２】
図８は蒸発器の除霜装置のさらに他の実施形態を示す。
【００８３】
図８の除霜装置３００は、ケース３１０、発光部３２０、センサ部３３０及び制御部（図示せず）を含む。除霜装置３００は、支持ブラケット１３に垂直延長部３１１が固定され、支持ブラケット１３と冷却フィン１２間に配置される。冷媒管１１を流れる冷媒が周囲の熱を吸収して温度が下がると、冷却フィン１２だけではなく、除霜装置１００にも霜が着霜してしまい、除霜装置１００が冷却フィン１２に着霜した霜を検知する上で誤作動する恐れがある。よって、除霜装置３００は、水平延長部３１２の上下部の突出部３１２ａ間に透明板３１３を設けることにより、図６の除霜装置１００の前面部に透明板３１３が配置された構造を有するようにする。この場合、発光部３２０及びセンサ部３３０の動作が円滑になると共に、周囲の温度が下がることにより発光部３２０及びセンサ部３３０に霜が着霜することを防止できるという効果がある。透明板３１３は、ガラスや合成樹脂など、様々な材料からなる。
【００８４】
図９は蒸発器の除霜装置のさらに他の実施形態を示す。
【００８５】
図９の除霜装置４００は、ケース４１０、透明板４１３、発光部４２０、センサ部４３０及び制御部（図示せず）を含むという点で図８の除霜装置３００と同様であり、これらの機能は前述した通りである。
【００８６】
図８の除霜装置３００に加えて、除霜装置４００は、ケース４１０の内部に熱線４１４がさらに含まれる構造を有する。熱線４１４は、発光部４２０及びセンサ部４３０が固定された基板４４０から供給される電源により熱を発生する。熱線４１４は、除霜装置４００の温度が一定に維持されるようにして霜を検知する上での誤作動を防止する役割を果たす。
【００８７】
図１０及び図１１は除霜装置の設置位置の変形例を示す図である。
【００８８】
除霜装置１００は、冷却フィン１２に着霜した霜を検知する役割を果たすが、蒸発器１０の支持ブラケット１３と冷却フィン１２間に配置されるのが一般的である。
【００８９】
ただし、冷却フィン１２の間隔が狭すぎて除霜装置１００を支持ブラケット１３と冷却フィン１２間に設けることができない場合、図１０に示すように、除霜装置１００を支持ブラケット１３の下側に設け、冷却フィン１２を下方に向かって延設することにより、冷却フィン１２に着霜した霜を検知するようにする。この場合、着霜の検知対象となる冷却フィン１２は、支持ブラケット１３との間隔が除霜装置１００の幅より大きい冷却フィン１２である。
【００９０】
図１１は図１０の設置例を両側の支持ブラケット１３に適用した態様を示す。冷却フィン１２に着霜した霜をより正確に検知するためには、除霜装置１００を蒸発器１０の支持ブラケット１３の複数箇所に設置することが好ましい。図１１はその一例を示す。
【００９１】
以上、蒸発器に着霜した霜を検知する装置及びその動作について説明した。以下では、除霜装置１００を制御する方法について説明する。
【００９２】
図１２は蒸発器の除霜装置の動作過程を示す図である。図１２を参照すると、除霜装置１００においては、発光部１２０が蒸発器１０の冷却フィン１２に向けて光を照射し、冷却フィン１２の表面に入射した光は、一部は散乱し、一部は反射してセンサ部１３０に入射する。すると、前記制御部は、実験により設定された基準値とセンサ部１３０により検知された値とを比較し、冷却フィン１２に霜が着霜しているか及びその着霜量を判断する。前記制御部は、冷却フィン１２に霜が着霜していると判断されると、圧縮機２６及び送風ファン２５の駆動停止のための信号と、除霜ヒータ１４の駆動のための信号をそれぞれ送信する。
【００９３】
図１３は蒸発器の除霜装置の動作過程を示すフローチャートである。除霜装置１００の制御方法は、第１段階、第２段階及び第３段階からなる。
【００９４】
第１段階は、圧縮機２６が駆動されると、ケース１１０に設けられた発光部１２０が冷却フィン１２に向けて光を照射し、センサ部１３０が冷却フィン１２で反射する光の量を検知する段階である。
【００９５】
ここで、発光部１２０とセンサ部１３０が所定の角度を有するように設けられ、発光部１２０は、冷却フィン１２に向けて所定の角度で光を照射し、センサ部１３０は、冷却フィン１２で反射する光の量を検知するようにしてもよい。発光部１２０の光源としては、前述したようにＬＥＤ光源を用いてもよい。
【００９６】
第２段階は、センサ部１３０により検知される光の量が第１基準値以下であると、除霜ヒータ１４をオンにして着霜した霜を除去する段階である。第２段階においては、センサ部１３０により検知される値が第２基準値より低くなり、その後前記第１基準値以下となると、除霜ヒータ１４をオンにする信号を送信する。センサ部１３０は、前述したような構成を有する。前記第１基準値及び前記第２基準値は使用者により任意に設定される。
【００９７】
第３段階は、除霜ヒータ１４の駆動でセンサ部１３０により検知される光の量が前記第２基準値以上となると、除霜ヒータ１４をオフにする段階である。第３段階においては、除霜ヒータ１４の駆動でセンサ部１３０により検知される値が前記第１基準値より高くなり、その後前記第２基準値以上となると、除霜ヒータ１４をオフにする信号を送信する。
【００９８】
図１４は照度センサにより検知される値の変化及びそれに応じた除霜ヒータ、圧縮機及び送風ファンの動作を経時的に示すグラフである。
【００９９】
圧縮機が駆動されることにより、冷却フィン１２に霜が着霜すると、発光部１２０から照射されて反射する光の照度が変化するが、霜の着霜量が多くなるほどセンサ部１３０により検知される照度が低くなり、第２基準値に達することになる（時間ｔ１）。このとき、前記制御部は、圧縮機２６及び送風ファン２５の駆動を停止させる信号（オフ信号）を送信する。
【０１００】
冷却フィン１２に着霜した霜の量がさらに多くなると、センサ部１３０により検知される照度がさらに低くなり、第１基準値に達すると（時間ｔ２）、前記制御部は、除霜ヒータ１４を駆動させる信号（オン信号）を送信して除霜ヒータ１４を駆動させる。
【０１０１】
除霜ヒータ１４の駆動により冷却フィン１２に着霜した霜が融解し、センサ部１３０により検知される照度が次第に増加し、第２基準値に達すると（時間ｔ３）、前記制御部は、除霜ヒータ１４をオフにする信号と、圧縮機２６及び送風ファン２５をオンにする信号をそれぞれ送信する。ここで、第１基準値及び第２基準値は使用者により任意に選択される値であるが、第１基準値のほうが第２基準値より小さい値である。
【０１０２】
前述した蒸発器の除霜装置及びその制御方法は、上記実施形態の構成や方法に限定されるものではなく、各実施形態の全部又は一部を選択的に組み合わせて構成することで様々に変形することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０    蒸発器
１１    冷媒管
１２    冷却フィン
１３    支持ブラケット
１４    除霜ヒータ
２０    冷蔵庫
２１    キャビネット
２２    冷蔵室
２３    冷凍室
２４    収納ユニット
２５    送風ファン
２６    圧縮機
２７    冷却室
２８    機械室
２９    冷気ダクト
１００    除霜装置
１１０    ケース
１１１    垂直延長部
１１２    水平延長部
１１２ａ    突出部
１２０    発光部
１３０    センサ部
１４０    基板
【図１】
0006321718.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006321718.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006321718.tif 000014
【図１４】
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