(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からの冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器を出た冷媒を気化させる蒸発器と、前記蒸発器にて冷却された冷気を冷凍室に循環させる冷却ファンとを有する冷凍サイクルと、
冷凍室温度を検出する冷凍室温度センサと、
前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサと、
前記冷凍室温度センサの検出する冷凍室検出温度と冷凍室目標温度との温度差に応じてＰＩＤ制御し、前記温度差が所定範囲まで縮小した時に圧縮機回転を停止させる制御をする圧縮機制御手段と、
前記圧縮機制御手段による前記圧縮機回転と連動して前記冷却ファンを回転させる通常の冷凍室冷却運転中に、前記圧縮機回転数が所定の回転数設定値よりも低く、かつ、前記蒸発器検出温度が所定の設定温度よりも高い条件になれば前記冷却ファンを通常の回転数よりも所定値だけ高い回転数にて回転させる制御をする冷却ファン制御手段とを備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
冷凍室ドアの開閉を検出するドアセンサを備え、
前記冷却ファン制御手段は、前記圧縮機回転数が所定の回転数設定値よりも低く、かつ、前記蒸発器検出温度が所定の設定温度よりも高く、かつ、前記ドアセンサが冷凍室ドア開を検出した時に、所定の時間だけ前記冷却ファンを通常の回転数よりも所定値だけ高い回転数にて回転させる制御をすることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、蒸発器を通って、再び圧縮機に戻る冷凍サイクルを有し、蒸発器により冷却された空気をファンにより循環させて冷却する冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷蔵庫は、庫内温度と目標温度との差の大きさに応じて圧縮機回転数をＰＩＤ制御し、この圧縮機の運転に同期してファンを運転して蒸発器で冷却された空気を庫内に循環送風している（例えば、特開２００７−７１４９２号公報―特許文献１）。
【０００３】
ところが、従来技術では、ファン回転数を圧縮機回転数と同期させて回転するように制御しているので、次のような問題点があった。扉をそれほど頻繁に開かない状態では、冷凍室温度が適度な冷凍温度に保たれていて目標温度に対する冷却室検出温度の温度差が小さく、これに対応して冷凍室冷却時の圧縮機の回転数は低速に設定される。この結果として、圧縮機に同期して回転制御される冷凍室冷却ファンの回転数も低速に設定される。ところが、圧縮機が長らく低速回転制御されると冷媒流量は少なくなり、蒸発器内での気化量も少なくなり、冷凍室冷却用蒸発器内の冷媒は液状態のままになり、温度は上昇する。そして、蒸発器内の冷媒が液状態のままであれば液状態の冷媒を全液気化させるためには多くのエネルギーが必要となり、エネルギーロスが発生する。
【０００４】
このような問題点を解決するには、圧縮機回転数とは別個にファンの回転数を上げて蒸発器に多くの空気を当てることによりその中の冷媒を気化させ、蒸発器温度を下げ、庫内冷気循環量を増やして冷凍室温度を圧縮機回転停止温度まで速く低下させ、圧縮機回転を停止させる制御することが有効である。しかしながら、従来、そのような技術は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７１４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、圧縮機回転数と蒸発器温度との状態に応じて、圧縮機回転数とは別個にファンを最適な回転数にて制御することができ、省エネが図れる冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からの冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器を出た冷媒を気化させる蒸発器と、前記蒸発器にて冷却された冷気を冷凍室に循環させる冷却ファンとを有する冷凍サイクルと、冷凍室温度を検出する冷凍室温度センサと、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度センサと、前記冷凍室温度センサの検出する冷凍室検出温度と冷凍室目標温度との温度差に応じてＰＩＤ制御し、前記温度差が所定範囲まで縮小した時に圧縮機回転を停止させる制御をする圧縮機制御手段と、前記圧縮機制御手段による前記圧縮機回転と連動して前記冷却ファンを回転させる通常の冷凍室冷却運転中に、前記圧縮機回転数が所定の回転数設定値よりも低く、かつ、前記蒸発器検出温度が所定の設定温度よりも高い条件になれば前記冷却ファンを通常の回転数よりも所定値だけ高い回転数にて回転させる制御をする冷却ファン制御手段とを備えた冷蔵庫を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の冷蔵庫によれば、圧縮機回転数と蒸発器温度との状態に応じて、圧縮機回転数とは別個に冷却ファンを制御し、圧縮機回転数が低く、かつ、蒸発器温度が高い場合には冷却ファンの回転数を上げて蒸発器に多くの空気を当てることによりその中の冷媒をより速く気化させ、蒸発器温度を下げ、庫内冷気循環量を増やして冷凍室温度を圧縮機回転停止温度まで速く低下させることにより圧縮機を長時間低速回転させる無駄をなくして省エネが図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１〜３の実施の形態の冷蔵庫の冷蔵庫本体及び冷凍サイクルの構成を示すブロック図。
【図２】上記実施の形態の冷蔵庫における制御部分のブロック図。
【図３】上記実施の形態の冷蔵庫における運転制御のフローチャート。
【図４】上記実施の形態の冷蔵庫における冷蔵、冷凍運転のタイミングチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態の冷蔵庫における制御部分のブロック図。
【図６】上記実施の形態の冷蔵庫における運転制御のフローチャート。
【図７】本発明の第３の実施の形態の冷蔵庫における運転制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図１に示すよう、冷蔵庫本体１は断熱筐体により構成され、その内部は、断熱仕切壁３により上部の冷蔵室（以下、「Ｒ室」という。）４と下部の冷凍室（以下、「Ｆ室」という。）５とに仕切られている。Ｒ室４内の奥部には、仕切板６によりダクト７が形成され、Ｒ室４内の下部には、仕切板８により野菜室９が形成されている。
【００１２】
ダクト７内の下部には、冷凍サイクル２の冷蔵室冷却用蒸発器（以下、「Ｒエバ」という。）１０が配設されており、仕切板６の上部には、吹き出し口６ａが形成されていて、この吹き出し口６ａ部分に冷蔵室冷却ファン（以下、「Ｒファン」という。）１１が配設されている。そして、仕切板６の下部には、ダクト７と野菜室９とを連通する吸い込み口６ｂが形成され、仕切板８には、Ｒ室４と野菜室９とを連通する連通口８ａが形成されている。
【００１３】
Ｆ室５内の奥部には仕切板１２によりダクト１３が形成されて、そのダクト１３内の下部には冷凍サイクル２の冷凍室冷却用蒸発器（以下、「Ｆエバ」という。）１４が配設されている。また、仕切板１２の上部には吹き出し口１２ａが形成されていて、この吹き出し口１２ａ部分に冷凍室冷却ファン（以下、「Ｆファン」という。）１５が配設されている。そして、仕切板１２の下部には、ダクト１３とＦ室５を連通する吸い込み口１２ｂが形成されている。
【００１４】
尚、冷蔵庫本体１の下部には機械室１６が形成されていて、この機械室１６の奥部には、冷凍サイクル２の圧縮機１７が配設されている。
【００１５】
本実施の形態の冷蔵庫の冷凍サイクル２は、Ｒエバ１０、Ｆエバ１４及び圧縮機１７の他に、凝縮器１８、三方弁からなる冷媒供給装置１９、キャピラリーチューブ２０、２１を備えている。圧縮機１７の吐出口は凝縮器１８を介して冷媒供給装置１９の入口に連通している。そして、冷媒供給装置１９の一方の出口は、キャピラリーチューブ２０、Ｒエバ１０、連結パイプ２２及びＦエバ１４を介して圧縮機１７の吸入口に連通されている。冷媒供給装置１９の他方の出口は、キャピラリーチューブ２１を介して連結パイプ２２の途中部位に連通されている。
【００１６】
本実施の形態の冷蔵庫の運転制御について、図２のブロック図、図３のタイミングチャートを用いて説明する。庫内温度などの条件により圧縮機１７の運転を制御する圧縮機制御部６１により圧縮機１７が運転を開始する。圧縮された冷媒は、冷媒供給装置１９を介してＲエバ１０又はＦエバ１４に供給される。Ｒ蒸発器１０又はＦ蒸発器１４に冷媒が供給されると、次第に蒸発器温度は低下し始める。
【００１７】
［Ｒ室冷却］
圧縮機制御部６１は、Ｆ室冷却が最大継続時間を経過し、あるいはＦ室冷却が最低継続時間を経過し、かつ、Ｒ室検出温度がＲ室冷却開始温度ＲＴ−ｏｎを超えていればＲ室冷却を開始する（タイミングｔ２，ｔ４，ｔ６）。このＲ室冷却を開始するためには、圧縮機制御部６１は冷媒供給装置１９を冷媒がＲ蒸発器１０側に流れるように切り換える。そして、圧縮機制御部６１は、Ｒ室４の設定温度と実際のＲ室温度センサ５１によるＲ室検出温度との偏差を算出し、この偏差の大小に応じて圧縮機１７の回転数をＰＩＤ制御し、偏差が大きい場合には圧縮機１７を高速、例えば、３０Ｈｚにて回転させ、偏差が中程度の場合には圧縮機１７を中速、例えば、２０Ｈｚにて回転させ、庫内温度が目標温度に近づけば低速、例えば１０Ｈｚにて回転させる。さらに、Ｒ室扉が開かれ、庫内温度が急上昇するような状況では、再度高速運転に戻して庫内冷却を行い、上の回転数制御を行う。圧縮機制御部６１はこのＲ室冷却の際には、圧縮機１７のオン／オフ、回転数と連動してＲファン１１を予め設定してある高速、中速、低速に切替えて運転し、Ｒ蒸発器１０を通過して冷やされた冷気をＲ室４、野菜室９内に矢印Ｂのように循環させる。
【００１８】
［Ｆ室冷却］
圧縮機制御部６１は、Ｒ室冷却が最大継続時間を経過し、あるいはＲ室冷却が最低継続時間を経過し、かつ、Ｆ室検出温度がＦ室冷却開始温度ＦＴ−ｏｎを超えていればＦ室冷却を開始する（タイミングｔ１，ｔ３，ｔ５）。このＦ室冷却を開始するためには、圧縮機制御部６１は冷媒供給装置１９を冷媒がＦ蒸発器１４側に流れるように切り換える。そして、圧縮機制御部６１は、Ｆ室５の設定温度と実際のＦ室温度センサ５２によるＦ室検出温度との偏差を算出し、この偏差の大小に応じて圧縮機１７の回転数をＰＩＤ制御し、偏差が大きい場合には圧縮機１７を高速、例えば、３０Ｈｚにて回転させ、偏差が中程度の場合には圧縮機１７を中速、例えば、２０Ｈｚにて回転させ、庫内温度が目標温度に近づけば低速、例えば１０Ｈｚにて回転させる。さらに、Ｆ室扉が開かれ、庫内温度が急上昇するような状況では、再度高速運転に戻して庫内冷却を行い、上の回転数制御を行う。
【００１９】
Ｆファン制御部６２は、このＦ室冷却の際には、圧縮機制御部６１から圧縮機回転数情報を受け取り、またＦ蒸発器検出温度をＦ蒸発器温度センサ５３から受け取り、Ｆファン１５の回転数を独自に制御する。通常の運転状態では、Ｆファン制御部６２はＦファン１５を圧縮機１７のオン／オフ、回転数と連動して予め設定してある高速、中速、低速に切替えて運転し、Ｆ蒸発器１４を通過して冷やされた冷気をＦ室５内に矢印Ａのように循環させる。
【００２０】
上記の構成の冷蔵庫にあっては、冷凍室扉がそれほど頻繁に開閉されない場合、前回のＦ室冷却完了時から今回のＦ室冷却開始までの間にＦ室５内の温度はほとんど上昇しない。例えば、図３におけるタイミングｔ６のＲ室冷却開始時点からＲ室冷却終了タイミングｔ７の期間のようにＲ室冷却に移行した後も冷凍室温度が大きく上昇しない場合、タイミングｔ７から始まる次のＦ室冷却期間には最低継続時間だけＦ室冷却が行われる。この場合、Ｆ室目標温度とＦ室検出温度との差が小さいために、圧縮機制御部６１は圧縮機１７を１０Ｈｚのような低速にて回転させる。このように、圧縮機１７が低速回転を継続すると、Ｆ室蒸発器１４内での冷媒の気化量が少なくなり、気化熱の吸収が少ないためにＦ室蒸発器１４の温度は上昇する。このため、次に庫内温度が上昇して圧縮機１７を高速回転させて冷却する場合に、Ｆ蒸発器１４内で液状冷媒を気化させるまでに時間がかかり、エネルギー消費が増えることになる。そのため、Ｆ蒸発器１４は低温に維持しておく方がエネルギー効率から見れば好ましい。
【００２１】
本実施の形態の冷蔵庫では、この点を考慮し、図４のフローチャートに示すように、Ｆ室冷却において、Ｆ蒸発器１４の温度を低温に維持する制御を行う。すなわち、圧縮機１７の回転数にＦファンの回転数を同期させる制御中に、圧縮機１７の回転数ｆを監視していて、基底回転数以下（例えば、１０Ｈｚ以下）になった時には、Ｆ蒸発器温度センサ５３の検出温度ｔを見る（ステップＳ１−Ｓ４）。そして、Ｆ蒸発器温度が設定温度よりも高くなっていればＦファン１５を１段階（中速）、若しくは２段階（高速）アップする（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００２２】
これにより、本実施の形態によれば、圧縮機１７が低速回転しており、Ｆ蒸発器１４が高温状態である時にＦファン１５を強制的に高速回転させることにより、Ｆ蒸発器１４に多くの空気を当てることができ、Ｆ蒸発器１４に多くの空気が当たれば内部の液状の冷媒を気化させることができ、Ｆ蒸発器１４の温度を下げることができる。そしてＦ蒸発器１４の温度が下がれば、これに当たる庫内空気が良く冷却され、Ｆ室５の温度を効果的に冷却することができ、ひいてはＦ室温度をＦＴ−ｏｆｆまで速く低下させることによって圧縮機１７を停止させることができる。これにより、本実施の形態の冷蔵庫によれば、Ｆ室冷却時に圧縮機１７が長時間低速回転を続けることがなく、エネルギー効率を向上させることができる。
【００２３】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態の冷蔵庫について、図５の制御部のブロック図、図６のフローチャートを用いて説明する。本実施の形態の冷蔵庫の機械的な構造は、図１に示した第１の実施の形態と共通する。本実施の形態の冷蔵庫では、Ｆ室冷却運転時に、圧縮機１７が低速回転し、Ｆ蒸発器温度が高温であり、かつ、Ｆ室ドアが開かれたことを条件にして、Ｆファン１５を強制的に高速回転させる制御をする点が特徴である。
【００２４】
図５のブロック図では、図２のブロック図に対して、Ｆファン制御部６２にＦ室ドアセンサ５４が入力される点が追加されている。Ｆファン制御部６２は、Ｆファン１５をドア開検出信号が入力された時に、Ｆファン制御を一定期間行う。
【００２５】
本実施の形態の冷蔵庫における圧縮機制御部６１、Ｆファン制御部６２の制御を、図６のフローチャートを用いて説明する。圧縮機制御部６１は、Ｒ室冷却の最大継続時間を経過した時、あるいはＲ室冷却が最低継続時間を経過し、かつ、Ｆ室検出温度がＦ室冷却開始温度ＦＴ−ｏｎを超えた時にＲ室冷却を停止し、Ｆ室冷却に移行する。
【００２６】
Ｆ室冷却において、Ｆ蒸発器１４の温度を低温に維持する制御を行う。すなわち、圧縮機１７の回転数にＦファン１５の回転数を連動させる制御中に、圧縮機１７の回転数ｆを監視し（ステップＳ１，Ｓ２）、Ｆ室ドア開が検出されるとＦファン回転数制御に入る（ステップＳ１１）。Ｆファン回転数制御では、Ｆファン１５の回転数ｆが基底回転数以下になった時には、Ｆ蒸発器温度センサ５３の検出温度ｔを見る（ステップＳ３，Ｓ４）。そして、Ｆ蒸発器温度が設定温度よりも高くなっていればＦファン１５を１段階（中速）、若しくは２段階（高速）アップする（ステップＳ５，Ｓ６）。Ｆファン１５を強制的に高速回転させる時には、一定時間経過すれば通常運転に戻る（ステップＳ７）。
【００２７】
これにより、本実施の形態によれば、Ｆ室ドアが開かれてＦ室温度が上昇した状態でＦファン１５にて温度上昇したＦ室５の空気をＦ蒸発器１４に通すので、Ｆ蒸発器１４は第１の実施の形態の場合よりも温度上昇し、それだけ液状冷媒を多く気化させることができ、Ｆ蒸発器１４の温度をより速く低下させることができ、エネルギー効率のいっそうの向上が図れる。
【００２８】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態の冷蔵庫について、図７のフローチャートを用いて説明する。本実施の形態の冷蔵庫の機械的な構造は図１に示した第１の実施の形態と共通し、制御部のブロック図は図５に示した第２の実施の形態と共通する。
【００２９】
本実施の形態の冷蔵庫では、Ｆ室冷却運転時に、圧縮機１７が低速回転し、Ｆ蒸発器温度が高温であり、かつ、Ｆ室ドアが開かれたことを条件にして、Ｆファン１５を強制的に高速回転させる制御をする点が特徴である。ただし、本実施の形態の場合、第２の実施の形態とはＦ蒸発器温度を第１の設定値Ｔ１、第２の設定値Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）と比較し、その高低によりＦファン１４に異なった制御をする点に特徴がある。
【００３０】
本実施の形態の冷蔵庫における圧縮機制御部６１、Ｆファン制御部６２の制御を、図７のフローチャートを用いて説明する。圧縮機制御部６１は、Ｒ室冷却の最大継続時間を経過した時、あるいはＲ室冷却が最低継続時間を経過し、かつ、Ｆ室検出温度がＦ室冷却開始温度ＦＴ−ｏｎを超えた時にＲ室冷却を停止し、Ｆ室冷却に移行する。
【００３１】
Ｆファン制御部６２は、Ｆ室冷却においてＦ蒸発器１４の温度を低温に維持する制御を行う。すなわち、圧縮機１７の回転数にＦファン１５の回転数を連動させる制御中に圧縮機１７の回転数ｆを監視していて、基底回転数以下になった時には、Ｆ蒸発器温度センサ５３の検出温度ｔを見る（ステップＳ１−Ｓ４）。そして、Ｆ蒸発器温度ｔが第１の設定温度Ｔ１よりも高くなっていればＦファン１５を１段階（中速）、若しくは２段階（高速）アップする（ステップＳ５Ａ，Ｓ６）。
【００３２】
他方、Ｆ蒸発器温度ｔが第１の設定温度Ｔ１よりも高くなっていなければ、Ｆ室ドアが開かれたかどうかを判定し（ステップＳ１１）、Ｆ室ドアが開かれた場合には、Ｆ蒸発器温度ｔが第２の設定温度Ｔ２（Ｔ１＞Ｔ２）よりも高いか否かを判定する（ステップＳ５Ｂ）。そして、Ｆ室ドアが開かれ、かつ、Ｆ室温度がｔ≧Ｔ２であれば、Ｆファン１５を１段階、若しくは２段階アップする（ステップＳ６）。
【００３３】
これにより、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と第２の実施の形態の効果を同時に奏することができ、エネルギー効率の向上が図れる。
【符号の説明】
【００３４】
１  冷蔵庫本体
２  冷凍サイクル
４  冷蔵室
５  冷凍室
１０  冷蔵室冷却用蒸発器（Ｒ蒸発器）
１１  冷蔵室冷却ファン（Ｒファン）
１４  冷凍室冷却用蒸発器（Ｆ蒸発器）
１５  冷凍室冷却ファン（Ｆファン）
１７  圧縮機
１８  凝縮器
１９  冷媒供給装置（三方弁）
５１  冷蔵室温度センサ（ＲＴセンサ）
５２  冷凍室温度センサ（ＦＴセンサ）
５３  Ｆ蒸発器温度センサ（ＦＤＴセンサ）
５４  冷凍室ドアセンサ
６１  圧縮機制御部
６２  Ｆファン制御部
【図１】
0005624295.tif 000002
【図２】
0005624295.tif 000003
【図３】
0005624295.tif 000004
【図４】
0005624295.tif 000005
【図５】
0005624295.tif 000006
【図６】
0005624295.tif 000007
【図７】
0005624295.tif 000008