(57)【要約】【課題】除霜運転を実施する前に着霜量を予測し、除霜時のヒータ加熱に消費される電力量を少なくして、省エネ性に優れた冷蔵庫を提供することを目的とする。【解決手段】冷蔵温度帯の貯蔵室に冷気を供給する冷気供給手段と、前記冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却する冷却器と、該冷却器、圧縮機、放熱器、絞りを冷媒配管で接続して構成される冷凍サイクルと、前記冷却器の冷媒配管の一部に設けた温度検知手段と、前記冷却器を加熱する加熱手段と、を含む冷蔵庫において、前記圧縮機停止後、前記冷気供給手段によって所定時間冷気を循環させた後、前記温度検知手段によって検知した温度を基に前記加熱手段を制御する。【選択図】  図３
2015007510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵温度帯の貯蔵室に冷気を供給する冷気供給手段と、前記冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却する冷却器と、該冷却器、圧縮機、放熱器、絞りを冷媒配管で接続して構成される冷凍サイクルと、前記冷却器の冷媒配管の一部に設けた温度検知手段と、前記冷却器を加熱する加熱手段と、を含む冷蔵庫において、前記圧縮機停止後、前記冷気供給手段によって所定時間冷気を循環させた後、前記温度検知手段によって検知した温度を基に、前記加熱手段を制御することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
冷蔵温度帯と冷凍温度帯に区画された貯蔵室に冷気を供給する冷気供給手段と、前記貯蔵室を冷却する冷却器と、該冷却器、圧縮機、放熱器、絞りを冷媒配管で接続して構成される冷凍サイクルと、前記冷却器の冷媒配管の一部に設けた温度検知手段と、前記冷却器を加熱する加熱手段とを備えた冷蔵庫において、前記圧縮機停止後、前記冷気供給手段によって前記冷蔵温度帯の貯蔵室の冷気を所定時間循環させた後、前記温度検知手段によって検知した温度を基に、前記加熱手段を制御することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
冷蔵温度帯と冷凍温度帯に区画された貯蔵室に冷気を供給する冷気供給手段と、前記冷蔵温度帯の貯蔵室の冷気送風調整手段と、前記冷凍温度帯の貯蔵室の冷気送風調整手段と、前記貯蔵室を冷却する冷却器と、該冷却器、圧縮機、放熱器、絞りを冷媒配管で接続して構成される冷凍サイクルと、前記冷却器の冷媒配管の一部に設けた温度検知手段と、前記冷却器を加熱する加熱手段とを備えた冷蔵庫において、前記圧縮機停止後、前記冷凍温度帯の貯蔵室の冷気送風調整手段によって送風を停止し、前記冷気供給手段によって前記冷蔵温度帯の貯蔵室の冷気を所定時間循環させた後、前記温度検知手段によって検知した温度を基に、前記加熱手段を制御することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項４】
前記圧縮機を停止して、前記冷却器と前記放熱器の間の冷媒配管に設けた開閉弁によって該冷媒配管を閉塞させ、前記冷気供給手段によって前記冷蔵温度帯の貯蔵室の冷気を所定時間循環させたて、前記冷蔵温度帯の貯蔵室の冷気を循環させた後に、前記温度検知手段によって検知した温度を基に前記加熱手段を制御することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項５】
冷蔵温度帯と冷凍温度帯に区画された貯蔵室に冷気を供給する冷気供給手段と、前記冷蔵温度帯の貯蔵室の冷気送風調整手段と、前記冷凍温度帯の貯蔵室の冷気送風調整手段と、前記貯蔵室を冷却する冷却器と、該冷却器、圧縮機、放熱器、絞りを冷媒配管で接続して構成される冷凍サイクルと、前記冷却器の側方に設けた前記冷蔵温度帯貯蔵室の冷気戻り口と、前記冷却器前方に設けた前記冷凍温度帯貯蔵室の冷気戻り口と、前記冷凍温度帯貯蔵室の冷気戻り口に温度検知手段を設け、前記冷却器を加熱する加熱手段とを備えた冷蔵庫において、前記圧縮機を停止して、前記冷凍温度帯の貯蔵室の冷気送風調整手段によって送風を停止し、前記冷気供給手段によって前記冷蔵温度帯の貯蔵室の冷気を所定時間循環させた後、前記温度検知手段によって検知した温度を基にして前記加熱手段を制御することを特徴とする冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫内に流入した空気中の水分や食品から蒸発した水分は、冷却器で凝縮された後、霜になって成長していく。冷却器に成長した霜は冷却性能を悪化させるため、定期的に電気ヒータ等の加熱手段を用いて解かしている。除霜運転は、庫内の熱負荷の増加をもたらし、省エネ性能を悪化させるため、効率的に除霜を実施する制御方式が公開されている。
家庭用冷蔵庫の除霜運転を開始するタイミングは、例えば、圧縮機の積算運転時間が所定の値に到達した時点で実施する場合が多く、それに加えて、外気温度が高い場合には高湿な条件が多いことから、除霜運転の開始を早める制御も行なっている。しかしながら、外気温度が高い場合や圧縮機の積算運転時間が長い場合は、冷却器に成長する霜が多くなる可能性は高くなるが、着霜量と関連付けた現象をセンサによって直接検出していないので、必ずしも効率的な除霜運転を実施していない。また、着霜量が予想できないため、霜の量によらず冷却器に成長した霜が解け残らないように、除霜終了時の加熱温度を高くして、信頼性を満足させている場合が多い。
【０００３】
除霜運転開始のタイミングに関して、例えば、特許文献１に記載の冷蔵庫では、冷却器の温度を検出する冷却器温度検出手段と、冷却器の周辺温度を検出する冷却器周辺温度検出手段と、冷却器温度検出手段及び冷却器周辺温度検出手段の両検出情報から冷却器の着霜量を予測して除霜タイミングを決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２７５５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の冷蔵庫では、着霜検知センサは冷却器温度検出部と冷却器周辺温度検出部から構成されている。これらの温度検知部で検知された温度の差を用いて、着霜検知を行なっている。冷却器周辺温度検出部に霜が多いと、冷却器周辺温度検出部は冷却器周囲の空気と接触できなくなり、冷却器周辺温度検出部の温度は、冷却器温度検出部の温度との差が小さくなる。一方、冷却器周辺温度検出部に霜が少ないと、冷却器周辺温度検出部は冷却器周囲の空気と接触し易くなるので、冷却器周辺温度検出部の温度は、冷却器温度検出部の温度との差が大きくなる。これらの原理を用いて着霜検知を実施しているので、圧縮機停止中には冷却器周辺温度検出部の温度と冷却器温度検出部の温度には差が現れないため着霜検知は実施されず、圧縮機運転中に着霜検知を実施している。
【０００６】
しかしながら、冷蔵庫の使用状況に応じて圧縮機の回転数は変化するので、圧縮機回転数が高くなると冷却器温度は低下し、更に冷却器のフィン間に成長した霜が多くなると、冷却器を通過する空気との交換熱量が少なくなるので、圧縮機の回転数を高くしなくても冷却器温度は低下する場合がある。このように圧縮機運転中の冷却器温度検出部で検知される温度は、圧縮機起動による冷却温度の影響と、冷却器の霜の量による影響を同時に受けるため、着霜量の増減による冷却器周辺温度の変化と、冷却器温度の変化が必ずしも連動していない場合がある。
【０００７】
従って、冷却器周辺温度検出部の温度と冷却器温度検出部の温度との差による着霜検知の精度は、必ずしも良いものではない。また、冷却器周辺温度検出部の設置場所については特に言及しておらず、着霜量に応じた加熱方法についても記述されていない。
【０００８】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、除霜運転を実施する前に、着霜量を予測し、除霜時のヒータ加熱に消費される電力量を少なくして、省エネ性に優れた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】
【０００９】
上記課題を解決するために、例えば特許請求項の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、冷蔵温度帯の貯蔵室に冷気を供給する冷気供給手段と、前記冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却する冷却器と、該冷却器、圧縮機、放熱器、絞りを冷媒配管で接続して構成される冷凍サイクルと、前記冷却器の冷媒配管の一部に設けた温度検知手段と、前記冷却器を加熱する加熱手段とを含む冷蔵庫において、前記圧縮機停止後、前記冷気供給手段によって所定時間冷気を循環させた後、前記温度検知手段によって検知した温度を基に、前記冷却器の前記加熱手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、除霜運転を実施する前に、着霜量を予測することができるので、除霜時のヒータ加熱に消費される電力量が少なくなり、省エネ性に優れた冷蔵庫を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る冷蔵庫の正面図である。
【図２】本発明に係る冷蔵庫のＡ-Ａ断面図である。
【図３】冷却器７の周辺部を正面から見た図で、冷蔵室冷却時の冷気の流れである。
【図４ａ】冷却器７の周辺部を正面から見た図で、冷凍室冷却時の冷気の流れである。
【図４ｂ】冷却器７のＢ-Ｂ断面図である。
【図５】冷却運転中の温度チャートと各部の動作である。
【図６】冷却器７に成長した霜が少ない場合の冷却器７の概略図である。
【図７】冷却器７に成長した霜が多い場合の冷却器７の概略図である。
【図８ａ】着霜量Ｇに対する着霜検知運転時の温度Ｔ１、Ｔ２の関係である。
【図８ｂ】着霜量Ｇに対する着霜検知運転中の温度上昇率である。
【図８ｃ】着霜量Ｇに対する温度Ｔ２と冷凍室温度の関係である。
【図８ｄ】着霜量Ｇに対する温度Ｔ２と庫内ファン入力値の関係である。
【図９】霜が少ない場合の除霜時のヒータ加熱制御の一例である。
【図１０】霜が多い場合の除霜時のヒータ加熱制御の一例である。
【図１１】霜が多い場合の除霜時のヒータ加熱制御の他の実施例である。
【図１２ａ】霜が少ない場合の着霜分布と冷蔵室戻り冷気の流れの様子
【図１２ｂ】霜が少ない場合の冷凍室５の断面を上から見た図
【図１３ａ】霜が多い場合の着霜分布と冷蔵室戻り冷気の流れの様子
【図１３ｂ】霜が多い場合の冷凍室５の断面を上から見た図
【図１４】着霜量Ｇに対する着霜検知運転時の各部のセンサ温度である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態例について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施例に係る冷蔵庫の外観である。図１に示すように本実施形態の冷蔵庫１は、上方から冷蔵室２、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６から構成されている。冷蔵室２は左右に分割された冷蔵室ドア２ａ、２ｂを備え、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６は、それぞれ引き出し式の製氷室ドア３ａ、上段冷凍室ドア４ａ、下段冷凍室ドア５ａ、野菜室ドア６ａを備えている。以下では、冷蔵室ドア２ａ、２ｂ、製氷室ドア３ａ、上段冷凍室ドア４ａ、下段冷凍室ドア５ａ、野菜室ドア６ａを、単にドア２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａと呼ぶ。冷蔵庫１とドア２ａ、２ｂを固定するドアヒンジが冷蔵庫上部に設けてあり、ドアヒンジはドアヒンジカバー５３で覆われている。
【００１４】
図２は本発明に係る冷蔵庫のＡ-Ａ断面図である。冷蔵庫１の庫外と庫内は、発泡断熱材を充填することにより形成される断熱箱体１０により隔てられている。冷蔵庫１の断熱箱体１０には、複数の真空断熱材２５を実装している。断熱仕切壁２８により、冷蔵室２と上段冷凍室４及び製氷室３が隔てられ、また、同様に断熱仕切壁２９により、下段冷凍室５と野菜室６が隔てられている。ドア２ａ、２ｂの庫内側には複数のドアポケットが上から３３ａ、３３ｂ、３３ｃの順番で備えてあり、冷蔵室２は複数の棚３４により複数の貯蔵スペースに区画されている。冷蔵室２の下部には、減圧して食品を貯蔵する減圧貯蔵室３５を設けている。減圧貯蔵室３５の内部の圧力を低下させるために、減圧用ポンプ（図示なし）を備えてあり、内部の圧力を維持するために減圧貯蔵室にはドアが設けられ、ハンドルでロックできるようになっている。
【００１５】
上段冷凍室４と下段冷凍室５の間には、冷凍室の断熱仕切壁４０を設けている。上段冷凍室４、下段冷凍室５及び野菜室６には、それぞれの冷却室の前方に備えられたドア３ａ、４ａ、５ａ、６ａと一体に収納容器３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂがそれぞれ設けられており、ドア４ａ、５ａ、６ａを手前側に引き出すことにより、収納容器４ｂ、５ｂ、６ｂも引き出せるようになっている。製氷室３にもドア３ａと一体に収納容器が設けられ、ドア３ａを手前側に引き出すことにより、収納容器３ｂも引き出せる。また、庫外温度センサ５２は、例えば、冷蔵庫１のドアヒンジカバー５３の内部に設けている。
【００１６】
冷却器７は下段冷凍室５の略背部に備えた冷却器収納室８内に設けてあり、冷却器７の上方に設けた庫内ファン９（冷気供給手段）により、冷却器７と熱交換した冷気が冷蔵室冷気ダクト１１、上段冷凍室冷気ダクト１２、下段冷凍室送風ダクト１３、及び製氷室送風ダクト（図示なし）を介して、冷蔵室２、上段冷凍室４、下段冷凍室５、製氷室３の各貯蔵室へそれぞれ送られる。
【００１７】
各貯蔵室への冷気の送風は、冷気送風調整手段、すなわち冷蔵室ダンパ２０と、冷凍室ダンパ６０の開閉により制御される。冷蔵室ダンパ２０と冷凍室ダンパ６０は、モータ駆動部（図示なし）によってそれぞれのダンパの開口部に設けたバッフルを開閉させて風量を調整する。
【００１８】
冷蔵室２を冷却する冷蔵室冷却運転の場合には、冷蔵室２０を開、冷凍室ダンパ６０を閉にし、冷蔵室ダクト１１を経て吹き出し口（図示なし）から冷蔵室２に冷気が送られる。冷蔵室２に冷気を循環した後、冷蔵室下部に設けた冷蔵室冷気戻り口５４（図３参照）に冷気が流入し、その後、冷却器７の右側方から戻される。
【００１９】
野菜室６の冷却手段については種々の方法があるが、例えば、冷蔵室２を冷却した後に野菜室６に冷気を直接送る方法や、野菜室専用のダンパを用いて冷却器７で発生した冷気を直接野菜室６に送る方法が考えられる。本願においては、野菜室６への冷気の供給方法についてはいずれの場合でも良い。図２に記載の例では、野菜室６に流入した冷気は、断熱仕切壁２９の下部前方に設けた、野菜室冷気戻り口１８ａから野菜室戻りダクト１８を介して、野菜室戻り吐出口１８ｂから冷却器７に流入する。
【００２０】
冷凍室４、５（製氷室３も含むが以下省略）を冷却する冷凍室冷却運転の場合には、冷蔵室ダンパ２０を閉、冷凍室ダンパ６０を開にし、冷気は上段冷凍室４、下段冷凍室５、及び製氷室３を冷却した後、冷凍室冷気戻り口１７から冷却器７に戻される。庫内の温度に応じて、冷蔵室２と冷凍室４、５を同時に冷却する運転もあり、その場合には冷蔵室ダンパ２０と冷凍室ダンパ６０をいずれも開にして各貯蔵室に冷気を送風する。冷蔵室２、冷凍室４、５の送風は、冷蔵室２の庫内温度を検知する温度センサ４２で検出される温度と、冷凍室３、４の庫内温度を検知する温度センサ４３で検出される温度に応じて、冷蔵室ダンパ２０及び冷凍室ダンパ６０のバッフルの開閉制御が行なわれる。
【００２１】
冷却器７の下部には加熱手段の一例である除霜ヒータ２２を設けてある。除霜時に発生したドレン水は樋２３に一旦落下し、ドレン孔２７を介して圧縮機２４の上部に設けた蒸発皿２１に放出される。冷蔵庫の背面下部に設けた機械室５８内には、圧縮機２４の他に放熱器と放熱用のファン（図示なし）が配置されている。
【００２２】
冷蔵庫１の天井壁上面にはメモリー、インターフェース回路を搭載した制御基板５１が配置されており、制御基板５１に記憶された制御内容に従って、冷却運転、除霜運転等が実施される。制御基板５１は基板カバー５０で覆われている。
【００２３】
図３は冷却器７の周辺部を正面から見た図で、冷蔵室冷却時の冷気の流れである。冷蔵室戻り冷気５７は、冷却器７の横に設けた冷蔵室冷気戻りダクト５４を通過して、冷蔵室冷気戻りダクト５４の先端部に設けた曲がり部６１によって、流れの向きを約９０度変え、正面から見て冷却器７の右側方下部から流入する。その後、流れの向きを再び約９０度変えて、冷却器７の上部に向かって流れる。冷却器７、及びその周辺部の冷却器収納室８に成長した霜を解かす除霜ヒータ２２と、冷蔵室冷気戻りダクト５４の表面には、冷蔵室冷気戻りダクト５４の表面に成長した霜を解かすダクトヒータ５５をそれぞれ設けている。図３に示した冷気の流れは、圧縮機２４を運転して冷蔵室２を冷却する（以下「Ｒ運転」とする）場合、また、圧縮機２４を停止して、庫内ファン９を運転し、冷却器２の霜を利用して冷却（霜冷却）する場合に相当する。圧縮機２４の運転によらず冷蔵室２を冷却する際には、図３で示した冷気の流れとなる。また、冷却器７の上部には、冷却器７に接続する冷媒配管に温度検知手段５６を設けてあり、主に冷却器７の温度を検知している。
【００２４】
図４ａは冷却器７の周辺部を正面から見た図で、冷凍室冷却時の冷気の流れである。図４ｂは冷却器７のＢ-Ｂ断面図である。圧縮機２４を運転して冷凍室４、５を冷却（以下「Ｆ運転」とする）場合、冷却器７の前面側に設けた冷凍室冷気戻り口１７（図２参照）から、冷凍室戻り冷気６３が流入するようになっている。従って、Ｆ運転時には冷却器７の前方下部から冷凍室戻り冷気６３が流入し、その後、約９０度向きを変えて冷却器７の上部に向かって冷気が流れる。また、冷蔵室２と冷凍室４、５を同時に冷却する場合には、図３、図４ａで示した冷気の流れが同時に発生するので冷却器７に流入する際には複雑な流れとなる。
【００２５】
図５は冷却運転中の温度チャートと各部の動作である。冷蔵庫１の冷却運転は、圧縮機２４を運転し、冷蔵室ダンパ２０（以下、「Ｒダンパ２０」と称する場合がある）を開、冷凍室ダンパ６０（以下、「Ｆダンパ６０」と称する場合がある）を閉にして冷蔵室２を冷却するＲ運転、Ｒダンパを閉、Ｆダンパを開にして冷凍室４、５を冷却するＦ運転、圧縮機２４を停止し、Ｒダンパを開、Ｆダンパを閉にして冷蔵室２を冷却する霜冷却運転の順番を１サイクルとし、庫内の熱負荷の変動が少ない場合には、これらを繰り返して安定的した冷却が継続される。
【００２６】
各冷却運転時の制御について簡単に説明する。冷凍室３、４の温度を検知する温度センサ４３がＴＦＣに到達した際に、圧縮機２４を起動する。冷蔵室温度センサ４２の下限値ＴＲＭｉｎ、あるいは冷凍室温度センサ４３の上限値ＴＦＭａｘに到達するまで、いずれかの条件が成立するまでＲ運転から冷却運転を実施する。その後、冷凍室温度センサ４３の下限値ＴＦＭｉｎに到達するまで、Ｆ運転を実施する。霜冷却は圧縮機停止中にＲダンパ２０を開、Ｆダンパ６０を閉にして、冷却器７に成長した霜の冷熱エネルギーを利用して冷蔵室２を冷却する。
【００２７】
温度センサ５６は、冷却器７の上部に接続する冷媒配管に接触するように設けているので、圧縮機２４が運転中の場合、冷却器７の配管内部を流れる冷媒温度の影響を強く受ける。一方、Ｆ運転終了時、すなわち圧縮機２４を停止して、霜冷却を開始する時の冷蔵室２の温度は、庫内の設定温度を変えない限り、毎回概ね同じ温度になるので、冷却器７に流入する冷蔵室戻り冷気５７の温度も毎回同じである。また、冷凍室３、４の温度も同様に、設定温度を変えない限り、毎回同じ温度ＴＦＭｉｎに到達するまで冷却しているので、Ｆ運転が終了する際の冷凍室３、４の温度も同じになる。従って、温度センサ５６で検出される温度は、圧縮機２４を停止した方が冷却器７の冷媒温度の影響を受け難く、冷却器７を流入した冷気による冷却器７の温度変化を測定し易くなる。また、冷蔵庫１の冷凍サイクルの構成部分となる放熱器と冷却器を接続する配管途中に開閉弁を設けて、圧縮機停止時に高圧側の放熱器から低圧側の冷却器に流入する冷媒を一時的に止め、冷媒による冷却器７の温度上昇を抑制して冷却器７に流入する冷気の影響による温度変化を、温度センサ５６で検知すると着霜量検知の精度を更に高めることができる。以上のような理由により、圧縮機２４を停止中に霜冷却を行ないながら、着霜量検知運転を同時に行なうことにする。
【００２８】
霜冷却中の庫内ファン９の回転数は大きく変わることはなく、また冷却器７に流入する冷蔵室戻り冷気の温度もほぼ一定であるため、霜冷却開始時、すなわち着霜量検知運転開始時の温度センサ５６の温度は、ほぼ一定温度Ｔ１となる。温度センサ５６によって、冷蔵室戻り冷気５７と冷却器７に成長した霜と熱交換した後の冷却器７の温度を検知できる。冷却器７の着霜量（霜による蓄熱量）と、冷却器７（霜層）を通過する冷蔵室戻り冷気５７の風量（冷気による加熱）の影響を受けて、温度センサ５６は温度上昇するので、Δt後には温度Ｔ２に到達する。着霜量検知運転を実施する際には、検知運転時間によって温度センサ５６の到達温度Ｔ２が異なるため、着霜量検知運転を実施する際には運転時間Δtを予め決めるようにする。
【００２９】
図６は冷却器７に成長した霜が少ない場合、図７は冷却器７に成長した霜が多い場合のそれぞれ冷却器７の概略図である。
【００３０】
冷却器７に成長する霜の主な原因は、冷蔵室冷気戻りダクト５４から流入する冷蔵室戻り冷気５７によるところが大きい。冷蔵室冷気戻りダクト５４は曲がり流路のため、冷却器７の下部から冷蔵室戻り冷気５７が流入する際には、曲がり半径が大きい外側に偏った流れとなる。従って、冷却器７に成長する霜は、冷蔵室冷気戻りダクト５４とは反対側の冷却器７（冷蔵庫１正面から見て左側）から霜が成長し始め、徐々に冷蔵室冷気戻りダクト５４側に向かって成長することが分かっている。霜が少ない場合（図６参照）は、冷却器７に成長する霜は、正面から見て左側に霜が多く、右側に向かって霜が少ない分布となる。一方、霜が多い場合（図７参照）は、冷却器７に成長する霜が全体的に多いが、霜が着き始める冷却器７の左側が多くなる傾向にある。
【００３１】
サイクル毎に行なわれる着霜量検知運転開始時の、冷蔵室戻り冷気５７の温度はほぼ同じであるので、圧縮機２４を停止して冷却器７に接続する冷媒配管に接触させて設けた温度センサ５６は、着霜量と流入してくる冷蔵室戻り冷気５７の風量の影響を同時に受けた後の、冷却器７の温度変化を測定することができる。冷蔵室戻り冷気５７が冷却器７を通過する際に霜と熱交換するため、冷却器７に付着した霜層と共に冷却器７の温度は上昇する。冷却器７、あるいは冷却器に成長した霜層に、冷蔵室戻り戻り冷気５７から移動する熱量が同じであれば、霜が多い方が霜による蓄熱量が多いため、着霜量検知運転中の温度上昇は抑制され、着霜量検知運転終了時の温度Ｔ２は低くなる。一方、冷却器７に成長した霜によって除々に通風抵抗が増え、その結果、冷蔵室戻り戻り冷気５７の風量が減少し、冷蔵室戻り戻り冷気５７から冷却器７、または霜層に移動する熱量が少なくなるため、温度センサ５６の温度上昇が抑制される。実際にはこれらの両方の影響を受け、霜の増加と共に霜による蓄熱量が増加し、また冷蔵室戻り冷気５７の風量が減少するため、冷却器７、または霜層に移動する熱量が少なくなるので、着霜量検知運転終了時の温度Ｔ２の上昇は抑制されて低くなる。
【００３２】
以上のような現象を利用したのが本発明に係る着霜量検知運転で、冷却器７に成長した霜が少ない時には、温度センサ５６によって検知される温度は上昇し易く、霜が多い時には温度センサ５６によって検知される温度の上昇は抑制されるため、着霜量検知運転終了時の温度は低くなる。また、着霜が生じる箇所は冷却器７とその周辺、及び冷蔵室冷気戻りダクト５４の内側が考えられるが、温度センサ５６の温度変化の原因が、いずれの場所の着霜によってもたらされるかは区別することはできない。冷蔵室冷気戻りダクト５４に成長した霜が多くなると、冷蔵室冷気戻りダクト５４を通過する際にも通風抵抗が増えるので、冷却器７に霜が少なく場合でも温度センサ５６で検知される温度は低くなる。
【００３３】
次に着霜量検知運転時に、温度センサ５６で検知した温度と着霜量の関係について説明する。
【００３４】
図８ａは着霜量Ｇに対する着霜検知運転時の温度Ｔ１、Ｔ２の関係である。前述の通り、着霜検知運転開始時の温度センサ５６の検知温度は、ほぼ一定でＴ１となる（例えば、Ｔ１＝−２８℃）。着霜検知運転中（霜冷却中）は、冷蔵室戻り冷気５７による加熱で冷却器７の温度は徐々に上昇していき、時間Δt後の温度センサ５６で検知される温度はＴ２となる。到達温度Ｔ２は冷却時間の経過と共に、温度が低下することが実験により確認されている。すなわち、図５の温度チャートに示したように、着霜検知運転終了時の温度Ｔ２を結んだ線８３は、冷却時間の経過と共に直線的に低下する。従って、図８ａに示すように、着霜量検知運転開始時に温度センサ５６で検知される温度Ｔ１は、着霜量によらずほぼ一定となる。時間Δt後の温度Ｔ２は、冷却時間と共に、すなわち着霜量の増加と共に直線的に低下するので、予め着霜量に対する温度センサ５６で検知される温度変化を記憶させておけば、実際に霜の量を測定しなくても、温度センサ５６によって温度検知すれば、除霜前に着霜量を予測することができる。
【００３５】
図８ｂは着霜量Ｇに対する着霜検知運転中の温度上昇率である。温度上昇率（傾き）Ａは、着霜検知運転開始時の温度センサ５６の検知温度Ｔ１と、Δt後の温度Ｔ２の差から求まる、着霜量検知運転中の平均的な温度上昇率である。温度上昇率Ａは、図５の温度チャートに示すように冷却時間が長くなるほど、すなわち、着霜量が多くなるほど、温度センサ５６の検知温度Ｔ１は同じであるがＴ２は低くなるので、Δt間の温度上昇率は小さくなっていく。
【００３６】
図８ｃは着霜量Ｇに対する温度Ｔ２と冷凍室温度の関係である。着霜量検知運転終了時、すなわち圧縮機２４の起動は冷凍室温度センサ４３で検出される温度がＴＦＣに到達した時に実施されるので（図５参照）、冷凍室温度センサ４３で代表される冷凍室４、５の温度も、着霜量によらずほぼ一定となる（例えば冷凍室温度センサ４３の温度は−２２℃）。温度センサ５６で検知される温度Ｔ２と、冷凍室温度センサ４３で代表される冷凍室４、５の温度の間にも、図８ａと同様な関係が見られる。
【００３７】
図８ｄは着霜量Ｇに対する温度Ｔ２と庫内ファン９の入力指令値の関係である。温度センサ５６で検知される温度Ｔ２は、着霜量に関連して変化する。着霜量の増加に伴い通風抵抗が大きくなるので、所定の回転数を維持するために庫内ファン９の指令電圧も増加する。着霜量と庫内ファン９の指令電圧の関係を予め測定しておけば、温度センサ５６で検知される温度Ｔ２による着霜量の検知と合わせて、着霜量を予測することができるので、予測精度を高くすることができる。
【００３８】
次に除霜時のヒータ加熱制御ついて説明する。
【００３９】
図９は霜が少ない場合の除霜時のヒータ加熱制御の一例である。外気温度に応じて予め決めた、除霜開始判定を行なう圧縮機積算時間をｔｓとする。積算時間ｔｓに到達する時刻に対して、最も近い時刻に実施した着霜量検知運転終了時の温度センサ５６で検知された温度（Ｔ２）Ｇを、予め決めていたしきい値温度（Ｔ２）Ｇt（着霜量Ｇｔ）と比較することで、除霜時のヒータ加熱制御を決める。しきい値温度（Ｔ２）Ｇｔは予め実験で決めた温度で、冷却器７やその周辺部の着霜状態、及び冷蔵室冷気戻りダクト５４の着霜状態を基に決め、除霜終了時の霜の解け残りが発生しないように考慮して決めた。しきい値温度（Ｔ２）Ｇｔは冷蔵庫によって異なるが、例えば、着霜量Ｇｔ＝２５０ｇの時の温度Ｔ２をしきい値温度にすると（Ｔ２）Ｇｔ＝−１６℃になる。このしきい値温度（Ｔ２）Ｇｔと着霜量検知運転終了時の温度（Ｔ２）Ｇを比較することで、着霜量に応じたヒータ加熱制御を実施する。
【００４０】
除霜時には冷却器７の下部に設けた除霜ヒータ２２と、ダクトヒータ５５を主な加熱源としているが、着霜量が多い場合には、冷却器７の周辺部に成長した霜も解かす目的で、除霜終了の判定温度は温度センサ５６で検知される温度が例えば約１０℃になるまで、除霜ヒータ２２とダクトヒータ５５によって加熱し続ける場合がある。着霜量検知運転により、除霜開始前に着霜量を予測することができるので、着霜量に応じたヒータ加熱制御が行なえるようになる。
【００４１】
積算時間ｔｓに到達する最も近い時刻に実施した着霜量検知運転終了時の温度（Ｔ２）Ｇが、しきい値温度（Ｔ２）Ｇｔよりも高い場合、すなわち除霜開始時の着霜量が少ない場合を考える。具体例として、例えば、着霜量検知運転終了時の温度（Ｔ２）Ｇ＝−１４℃（着霜量Ｇ＝１００ｇ）、しきい値温度（Ｔ２）Ｇｔ＝−１６℃よりも高い場合を考える。霜が多い場合には、冷却器７以外の周辺部に霜が多く成長する場合が考えられるが、冷却器７の霜が少ない場合には、冷却器７以外の周辺部に成長する霜も少ないため、融点０℃を大きく上回る状態まで加熱することは、冷却器７の温度を単に上げるだけになる。
このような場合、ヒータの電力量増加に加えて、除霜時にヒータによって庫内に加えられた熱量も増加するため、冷却時の消費電力が増加することになり、省エネ性を悪化させる要因になる。従って、除霜前の着霜量の検知は、除霜時のヒータ加熱制御を決める上で重要となる。
【００４２】
本実施形態に関する冷蔵庫１では、除霜ヒータ２２に通電しながら庫内ファン９を運転し、冷蔵室２を循環する冷気を除霜時の加熱源として利用できる（Ｒダンパ２０開、Ｆダンパ６０閉）。従って、除霜時に必要とされる加熱量を一定とした場合、冷蔵室２を循環する冷気による加熱量分だけ、除霜ヒータ２２で消費されるエネルギーは少なくなり、省エネ性が高くなる。また、庫内ファン９を運転しているので、霜によって冷気が発生し、冷蔵室２の温度を下げることができる。従って、温度センサ５６によって検知した温度が除霜開始（時刻ｔ１）から例えば、約３℃（時刻ｔ２）に到達するまで庫内ファン９を運転し、除霜ヒータ２２に通電して加熱する。この時、Ｒダンパ２０は開、Ｆダンパ６０は閉にしてある。また、ダクトヒータ５５の通電は行なわない。
【００４３】
図１０は霜が多い場合の除霜時のヒータ加熱制御の一例である。霜が少ない場合と同様の考え方で、温度センサ５６で検知した温度（Ｔ２）Ｇが、しきい値温度（Ｔ２）Ｇｔよりも低い場合、すなわち除霜開始時の着霜量が多い場合を考える。具体例として、例えば、着霜量検知運転終了時の温度（Ｔ２）Ｇ＝−１８℃（着霜量Ｇ＝４００ｇ）、しきい値温度（Ｔ２）Ｇｔ＝−１６℃よりも低い場合を考える。冷却器７以外の冷却器周辺部と、冷蔵室冷気戻りダクト５４にも霜が成長している場合を考慮する必要がある。除霜ヒータ２２とダクトヒータ５５に通電し、温度センサ５６によって検知した温度が例えば、約３℃（時刻ｔ２）になるまで庫内ファン９を運転（Ｒダンパ２０は開、Ｆダンパ６０は閉）し、その後庫内ファン９の運転を止め、除霜ヒータ２２とダクトヒータ５５を継続して通電し、温度センサ５６によって検知した温度が例えば、約１０℃（時刻ｔ３）になるまで加熱する。時刻ｔ２と時刻ｔ３の間は、Ｒダンパ２０は閉、Ｆダンパ６０は開にして、除霜ヒータ２２で加熱して生じた自然対流を促進させて、冷却器７の上方の温度を速く上げるようにしている。
【００４４】
図１１は霜が多い場合の除霜時のヒータ加熱制御の他の実施例である。温度セン５６で検知する温度（Ｔ２）Ｇが、しきい値温度（Ｔ２）Ｇｔよりも低い場合、すなわち着霜量が多いと判断した場合のヒータ加熱制御については図１０で説明した通りであるが、ダクトヒータ５５による加熱量を抑えて更に省エネ性を高めた加熱制御について説明する。
【００４５】
着霜量検知運転時の温度センサ５６の検知温度（Ｔ２）Ｇが、しきい値温度（Ｔ２）Ｇｔよりも低くなる原因が、必ずしも冷却器７に成長した霜と、冷蔵室冷気戻りダクト５４に成長した霜の両方によるものではなく、実際には冷却器７に成長した霜によって検知温度（Ｔ２）Ｇが低下すること方が多い。従って、まず初めに除霜ヒータ２２に通電し、温度センサ５６によって検知した温度が例えば、約３℃（時刻ｔ２）になるまで庫内ファン９を運転（Ｒダンパ２０は開、Ｆダンパ６０は閉）し、その後庫内ファン９の運転を止め、除霜ヒータ２２は継続通電して、温度センサ５６によって検知した温度が例えば、約１０℃（時刻ｔ３）になるまで加熱する。時刻ｔ２と時刻t3の間は、Ｒダンパ２０は閉、Ｆダンパ６０は開にして、除霜ヒータ２２で加熱して生じる自然対流を促進させて、冷却器７の上方の温度を速く上げるようにしている。
【００４６】
除霜終了後、圧縮機２４を運転し、所定の庫内温度に到達（時刻ｔ４）した後、最初の圧縮機停止時に着霜量検知運転を実施する。除霜運転が終了し、最初の圧縮機停止時に着霜量検知運転を実施するので、通常、冷却器７に成長する霜の量は少ない。従って、Δt後の検知温度（Ｔ２）Ｇが、冷却器７に霜がほとんどついていない時のしきい値（Ｔ２）Ｇｔ’（例えば、（Ｔ２）Ｇｔ’＝−１２℃）と比較して低くなる時には、冷蔵室冷気戻りダクト５４に成長した霜によるものと判断し、着霜量検知運転が終了する時刻t5からダクトヒータ５５に通電する。温度センサ５６で検知される温度が例えば、約３℃に到達した時点（時刻t6）でダクトヒータ５５の通電を止める。この時、庫内ファン９を運転し、冷蔵室冷気戻り戻りダクト５４に成長した霜によって冷蔵室２を冷却しても良く、冷蔵室戻り冷気５７を加熱源にすることもできるので、ダクトヒータ５５で消費する電力量が抑えられる。一方、Δt後の検知温度（Ｔ２）Ｇが、冷却器７に霜がほとんどついていない時のしきい値（Ｔ２）Ｇｔ’と比較して高くなる時には、冷蔵室冷気戻りダクト５４に霜がないとして、ダクトヒータ５５の通電は行なわない。
【００４７】
以上のように、着霜量検知運転時に温度センサ５６で検知された温度（Ｔ２）Ｇによって、予め決めたしきい値温度（Ｔ２）Ｇｔと比較することによって着霜量を予測し、除霜時の加熱手段を決定する制御について説明した。また、図８ａに示したように、しきい値（Ｔ２）ＧｔとＴ１の温度差と（Ｔ２）ＧとＴ１の温度差を比較することにより同様に除霜時の加熱手段を決定することができる。同様に、図８ｂ示した温度上昇率Ａのしきい値（Ａ）Ｇに対する温度上昇率（Ａ）Ｇの比較をすることで、除霜時の加熱手段を決定することができる。図８ｃでは、着霜量検知運転開始時のＦ室温度（温度センサ４３）は、着霜量検知運転開始時には一定となる。従って、温度センサ５６で検知される温度Ｔ１の代わりに、温度センサ４３で検知したＦ室温度を用いることができるので、しきい値温度（Ｔ２）ＧｔとＦ室温度（温度センさ４３）の差を利用しても同様に着霜量の予測が行なえる。更に図８ｄでは、庫内ファン９の指令電圧と温度センサ５６で検知される温度Ｔ２との関係を示している。温度センサ５６で検知される温度で決めたしきい値（Ｔ２）Ｇと同様に、合わせて庫内ファン９の指令電圧に対してしきい値を設けることによっても、着霜量の予測を行なうことができるので、予測精度が高くなる。
【００４８】
次に着霜検知手段を他の設置場所に設けた場合の実施例について説明する。
【００４９】
図１２ａは霜が少ない場合の着霜分布と冷蔵室戻り冷気の流れの様子、図１２ｂは霜が少ない場合の冷凍室５の断面を上から見た図である。図１３ａは霜が多い場合の着霜分布と冷蔵室戻り冷気の流れの様子、図１３ｂは霜が多い場合の冷凍室５の断面を上から見た図である。
【００５０】
冷却器７に成長する霜は、冷蔵室冷気戻りダクト５４から冷却器７に流入する、冷蔵室戻り冷気５７に含まれる水分が主な原因である。冷蔵室冷気戻りダクト５４は曲がり流路のため、冷却器７の下部から冷蔵室戻り冷気５７が流入する際には、曲がり半径が大きい外側に偏った流れとなる。従って、冷却器７に成長する霜は、冷蔵室冷気戻りダクト５４とは反対側の冷却器７（冷蔵庫１正面から見て左側）から霜が成長し始め、徐々に冷蔵室冷気戻りダクト５４側に向かって成長する。
【００５１】
霜が少ない時の着霜分布は、相対的に冷却器７の左側が「密」で、右側が「疎」になり易い（図１２ａ参照）。冷却時間と共に着霜量は増えるので、霜の成長と共に着霜分布の「密」の部分が右側に拡大していくのが特徴である（図１３ａ参照）。このような冷却器７の霜の成長過程を利用して、着霜量の予測をする手段について以下に説明する。
【００５２】
冷蔵室２を冷却している場合の冷気流れは、図１２ａと図１３ａに示した通りである。
図１２ｂと図１３ｂは冷凍室５の断面を上から見た図である。冷凍室冷気戻り口１７は、冷却器７の前方に設けてあり、冷凍室冷気戻り口の左側に温度センサ７３、中央に温度センサ７４、右側に温度センサ７５を設けてある。冷蔵室冷気戻りダクト５４から流入する冷蔵室戻り冷気５７は、図１２ａ、図１３ａに示すように冷却器７の右側から左側に向かって流入した後、冷却器収納室１８の側壁面と冷却器７に設けたフィンに沿って冷却器７の上部に流れる。
【００５３】
霜が少ない場合、図１２ａに示すように、冷蔵室戻り冷気５７が上向きに転向する領域７２では、圧力が周囲と比べて高くなる。冷蔵庫正面から見て、冷凍室冷気戻り口１７の左側の圧力が高く、右側に移動するに従い徐々に低くなる圧力分布が形成されるので、図１２ｂに示すように、冷却器７の前方に設けた冷凍室冷気戻り口１７から、冷蔵室戻り冷気５７の一部が冷凍室５内に流出し、冷蔵室戻り冷気５７による流れ７６が発生する。冷却器７に成長する霜が多くなってくると、霜の成長と共に着霜分布の「密」の部分が右側に拡大するため、その現象に応じて冷凍室冷気戻り口１７付近の高圧領域７２が、左側から右側に向かって拡大してくる。霜が少ない時に形成される流れ７６に加えて、霜の成長と共に新たに発生した流れ７７が冷凍室５に流出することになる。冷蔵室戻り冷気５７は、冷凍室５内の温度よりも高いので、その一部が流出する場合には、冷凍室冷気戻り口１７に設けた温度センサ７３、７４、７５で容易に検知することができる。
【００５４】
図１４は着霜量Ｇに対する着霜検知運転時の各部のセンサ温度である。着霜量検知運転終了時の冷凍室冷気戻り口１７に設けた温度センサ７３、７４、７５で検知した温度を、着霜量に対して示したグラフである。着霜量が多くなるに従い、温度センサ７３で検知した温度は概ね直線的に減少し、温度センサ７４で検知した温度は概ね直線的に増加、そして温度センサ７５で検知した温度は概ね一定温度になることが実験により明らかになっている。
【００５５】
図１２ｂと図１３ｂで説明したように、霜が少ない場合には、冷凍室冷気戻り口１７の左側に高圧領域が形成されるので、冷凍室冷気戻り口１７の左側に設置した温度センサ７３で検知される温度は、冷蔵室戻り冷気５７の流出の影響によって高くなり、冷凍室冷気戻り口１７の中央に設けた温度センサ７４と右側に設けた温度センサ７５で検知する温度は、冷蔵室戻り冷気５７の流出の影響が少ないため、温度センサ７３で検知される温度よりも低くなる。霜が多くなってくると、霜の成長と共に着霜分布の「密」の部分が右側に拡大するため、それに応じて冷凍室冷気戻り口１７に沿って形成される高圧領域が左から右に向かって拡大する。着霜分布が「密」になっている部分が、温度センサ７４付近に到達すると、温度センサ７４付近を通過する冷蔵室戻り冷気５７の流出による流れ７７の影響によって、温度上昇が顕著に見られるようになる。温度センサ７５で検知される温度は、温度センサ設置場所が、冷凍室冷気戻り口１７の右側に設けているため、着霜分布が「密」になっている部分が、冷却器７の右端に到達するまで顕著な温度上昇は見られない。
【００５６】
以上のように冷凍室冷気戻り口１７に温度センサを設けて着霜量の検知を行う場合、冷却器７の霜の成長過程を利用することにより、冷凍室冷気戻り口１７の中央付近に設けた温度センサ７４によって、着霜量の予測も可能となる。具体的な制御方法は、図８で説明した場合と同様で、温度センサ７４で検知する温度（Ｔ３）Ｇを温度しきい値（Ｔ３）Ｇｔと比較することにより、着霜量が少ない場合と着霜量が多い場合に分けて、図９、図１０、図１１と同様に除霜時の加熱制御が実施できる。また、温度センサ７３と温度センサ７４で検知されるそれぞれの温度、または温度差、温度センサ７４とＦセンサ４３で検知する冷凍室温度の差を用いても同様の制御が実施可能である。
【００５７】
冷却器７の霜の成長過程を利用して、冷凍室冷気戻り口１７に設けた温度センサによって温度検知し、着霜量を予測するものであるが、図３、図４ａに示したように、冷却器７に流入する冷気の流れは複雑となり、冷蔵室２と冷凍室４、５の冷却の仕方によっては、冷却器７の着霜分布にばらつきが生じる可能性がある。そのような場合には、冷凍室冷気戻り口１７に設けた温度センサに加えて、冷却器７の上部に設けた温度センサ５６も併用して着霜量の予測を行ない、予測精度を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１  冷蔵庫
２  冷蔵室
２ａ、２ｂ  冷蔵室ドア
３  製氷室
３ａ  製氷室ドア
３ｂ  収納容器
４  上段冷凍室
４ａ  上段冷凍室ドア
４ｂ  収納容器
５  下段冷凍室
５ａ  下段冷凍室ドア
５ｂ  収納容器
６  野菜室
６ａ  野菜室ドア
６ｂ  収納容器
７  冷却器
８  冷却器収納室
９  庫内ファン（冷気供給手段）
１０  断熱箱体
１１  冷蔵室冷気ダクト
１２  上段冷凍室冷気ダクト
１３  下段冷凍室冷気ダクト
１７  冷凍室冷気戻り口
１８  野菜室戻りダクト
１８ａ  野菜室戻り口
１８ｂ  野菜室戻り吐出口
２０  冷蔵室ダンパ（冷蔵温度帯の貯蔵室の冷気送風調整手段）
２１  蒸発皿
２２  除霜ヒータ（加熱手段）
２３  樋
２４  圧縮機
２５  真空断熱材
２７  ドレン孔
２８、２９  断熱仕切壁
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ  ドアポケット
３４  棚
３５  減圧貯蔵室
４０  断熱仕切壁
４２  冷蔵室温度センサ
５０  基板カバー
５１  制御基板
５２  庫外温度センサ
５３  ドアヒンジカバー
５４  冷蔵室冷気戻りダクト
５５  ダクトヒータ
５６  温度センサ（温度検知手段）
５７  冷蔵室戻り冷気
５８  機械室
６０  冷凍室ダンパ（冷凍温度帯の貯蔵室の冷気送風調整手段）
６１  曲がり部
６２  ドレン孔
６３  冷凍室戻り冷気
７０、７１  霜  
７２  高圧領域
７３、７４、７５  温度センサ（温度検知手段）
８３  温度Ｔ２を結んだ線
【図１】
2015007510.tif 000003
【図２】
2015007510.tif 000004
【図３】
2015007510.tif 000005
【図４ａ】
2015007510.tif 000006
【図４ｂ】
2015007510.tif 000007
【図５】
2015007510.tif 000008
【図６】
2015007510.tif 000009
【図７】
2015007510.tif 000010
【図８ａ】
2015007510.tif 000011
【図８ｂ】
2015007510.tif 000012
【図８ｃ】
2015007510.tif 000013
【図８ｄ】
2015007510.tif 000014
【図９】
2015007510.tif 000015
【図１０】
2015007510.tif 000016
【図１１】
2015007510.tif 000017
【図１２ａ】
2015007510.tif 000018
【図１２ｂ】
2015007510.tif 000019
【図１３ａ】
2015007510.tif 000020
【図１３ｂ】
2015007510.tif 000021
【図１４】
2015007510.tif 000022