(57)【要約】【課題】冷媒を複数の庫内冷却用に分配する構成の冷蔵庫において、電源投入後の各庫内の冷却速度を略同一に設定可能な温度制御方法を提供すること。【解決手段】冷媒の流入口１３ｃ、冷媒の第１の流出口１３ａと第２の流出口１３ｂ、および流出口１３ａ、１３ｂの開閉を行う弁体３０が密閉空間内に配置されたバルブ装置と、弁体３０を駆動するステッピングモータとを有する冷蔵庫において、このモータは、冷蔵庫の電源投入後、第１の流出口１３ａから冷媒が供給される第１の庫内の温度と第２の流出口１３ｂから冷媒が供給される第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、第１の流出口１３ａが開状態で第２の流出口１３ｂが閉状態の開−閉モード側と、第１の流出口１３ｂが閉状態で第２の流出口１３ｂが開状態の閉−開モード側とを往復させる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流入する流入口、冷媒が流出する第１の流出口と第２の流出口を含む少なくとも２つの流出口、および前記流出口の開閉を行うための弁体が密閉された空間内に位置するバルブ装置と、該弁体を駆動する弁体駆動装置とを有する冷蔵庫の温度制御方法において、
前記弁体駆動装置は、冷蔵庫の電源投入後、前記第１の流出口から冷媒が供給される第１の庫内の温度と前記第２の流出口から冷媒が供給される第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、前記第１の流出口が開状態で前記第２の流出口が閉状態の開−閉モード側と、前記第１の流出口が閉状態で前記第２の流出口が開状態の閉−開モード側とを往復させることにより前記第１の庫内および前記第２の庫内を略同一の冷却速度で冷却することを特徴とする冷蔵庫の温度制御方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の流出口と前記第２の流出口の離間距離を５ｍｍ以内にしておくことを特徴とする冷蔵庫の温度制御方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記開−閉モードと前記閉−開モードとの間を除く区間に、前記第１の流出口および前記第２の流出口の双方が閉状態の閉−閉モードを配置することを特徴とする冷蔵庫の温度制御方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記弁体駆動装置は、冷蔵庫の電源投入後、前記第１の庫内および前記第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、前記開−閉モードと前記閉−開モードとを往復させることにより前記第１の庫内および前記第２の庫内を略同一の冷却速度で冷却することを特徴とする冷蔵庫の温度制御方法。
【請求項５】
請求項３において、前記開−閉モードと前記閉−開モードとの間に、前記第１の流出口および前記第２の流出口の双方が開状態の開−開モードを配置し、
前記弁体駆動装置は、冷蔵庫の電源投入後、前記第１の庫内および前記第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、前記開−開モードのうち、前記第１の流出口の開度が前記第２の流出口の開度よりも大である状態と、前記第２の流出口の開度が前記第１の流出口の開度よりも大である状態とを往復させることにより前記第１の庫内および前記第２の庫内を略同一の冷却速度で冷却することを特徴とする冷蔵庫の温度制御方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記第１の流出口および前記第２の流出口がそれぞれ開状態から閉状態に移行する際、および閉状態から開状態に移行する際に、前記弁体による開閉を除々に行うことを特徴とする冷蔵庫の温度制御方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記第１の流出口および前記第２の流出口をそれぞれ開状態から閉状態に移行する際と、閉状態から開状態に移行する際との間に５秒から１０秒の休止期間を設けることを特徴とする冷蔵庫の温度制御方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記開−閉モードと、前記閉−開モードの期間の比は、前記第１の庫内の容積と前記第２の庫内の容積の比に対応するように設定することを特徴とする冷蔵庫の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共通の冷媒を複数の庫内冷却用に分配して各庫内を冷却するように構成された冷蔵庫の温度制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵庫において、共通の冷媒を複数の庫内冷却用に分配して各庫内を冷却するためのバルブ装置では、一般に、図５（Ａ）に示すように、冷媒が流入する流入口（図示せず）と、冷媒が流出する第１の流出口１３ａ、および第２の流出口１３ｂとが密閉された空間内に位置し、かつ、同じ密閉空間内には平板状の２枚の弁体３０ａ、３０ｂが配置されている。ここで、２枚の弁体３０ａ、３０ｂは各々が歯車３６ａ、３６ｂと一体に形成されているとともに、各歯車３６ａ、３６ｂに対して、ステッピングモータのロータと一体に回転するピニオン１７ａが噛み合っている。
【０００３】
このため、ステッピングモータを駆動すれば、その回転がピニオン１７ａおよび歯車３６ａ、３６ｂを介して弁体３０ａ、３０ｂに伝達される。従って、第１の流出口１３ａが閉状態で第２の流出口１３ｂが閉状態を閉−閉モードとし、第１の流出口１３ａが閉状態で第２の流出口１３ｂが開状態を閉−開モードとし、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂの双方が開状態を開−開モードとし、第１の流出口１３ａが開状態で第２の流出口１３ｂが閉状態を開−閉モードとしたとき、弁体３０ａ、３０ｂの角度位置を制御すれば、図５（Ａ）に示す閉−閉の原点位置、図５（Ｂ）に示す閉−閉モード、図５（Ｃ）に示す閉−開モード、図５（Ｄ）に示す開−開モード、図５（Ｅ）に示す開―閉モード、および図５（Ｆ）に示す開−閉の終点位置をこの順に実現できる。
【０００４】
それ故、冷蔵庫においては、電源を投入した後、開−開モードとし、第１の流出口１３ａから第１の庫内への冷媒の供給、および第２の流出口１３ｂから第２の庫内への冷媒の供給を行って第１の庫内および第２の庫内を所定の温度にまで冷却した後は、上記モードのいずれの状態を選択するかによって、第１の庫内および第２の庫内を独立して温度制御できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、冷蔵庫の電源を投入した後、開−開モードに固定して第１の庫内および第２の庫内を冷却するため、図４（Ｂ）に第１の庫内および第２の庫内の温度変化をそれぞれＬ１１、Ｌ１２で示すように、第１庫内と第２の庫内で冷却速度が大きく異なるという問題点がある。このため、食品などを冷蔵あるいは冷凍保存する際、第１の庫内の温度と第２の庫内の温度差が大きく、品質がばらついてしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、第１の流出口１３ａと第２の流出口１３ｂの径を高い精度で同一寸法とするなどの対策が試みられてはいるが、冷却速度を同一にすることができていないのが現状である。
【０００７】
その理由は、第１の流出口１３ａと第２の流出口１３ｂの径を高い精度で同一寸法とした場合でも、冷蔵庫に対する冷媒分配装置の取り付け姿勢などが冷媒の流出流量をばらつかせる原因となるからである。すなわち、フロンガスまたは代替フロンなどを用いた場合、流入口から流入してきた冷媒は、拡管などの影響によって９５％以上が気体となる一方、液体は、流入口から流出口まで壁面を這うように流れるため、流入口から流出口までの距離のばらつきや流出口の高さ位置のばらつきが、流出量のばらつきを引き起すのである。
【０００８】
このため、電源投入後、例えば、第１の庫内での冷却速度が第２の庫内の冷却速度より高い場合でも、図４（Ｂ）に示すように、冷媒分配装置の姿勢を入れ換えると、それ以降、第２の庫内での冷却速度が第１の庫内の冷却速度より高くなるという結果になる。しかも、バルブ装置の姿勢は、製造する冷蔵庫毎に異なるのが一般的である。それ故、冷蔵庫毎に冷却速度のバランスをとるのは極めて困難である。
【０００９】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、共通の冷媒を複数の庫内冷却用に分配して各庫内を冷却するように構成された冷蔵庫において、電源投入後の各庫内の冷却速度を略同一に設定可能な温度制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、冷媒が流入する流入口、冷媒が流出する第１の流出口と第２の流出口を含む少なくとも２つの流出口、および前記流出口の開閉を行うための弁体が密閉された空間内に位置するバルブ装置と、該弁体を駆動する弁体駆動装置とを有する冷蔵庫の温度制御方法において、前記弁体駆動装置は、冷蔵庫の電源投入後、前記第１の流出口から冷媒が供給される第１の庫内の温度と前記第２の流出口から冷媒が供給される第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、前記第１の流出口が開状態で前記第２の流出口が閉状態の開−閉モード側と、前記第１の流出口が閉状態で前記第２の流出口が開状態の閉−開モード側とを往復させることにより前記第１の庫内および前記第２の庫内を略同一の冷却速度で冷却することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、冷蔵庫の電源投入後、前記第１の流出口から冷媒が供給される第１の庫内の温度と前記第２の流出口から冷媒が供給される第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、第１の流出口および第２の流出口を開−開モードに保持するのではなく、開−閉モード側と閉−開モード側とを往復させるため、冷媒の流量が断続的に変化する。しかし、第１の流出口および第２の流出口に続く流路は細く構成されているため、流路の下流側に行くほど流体抵抗の影響をうけて、やがて、冷媒の流量が平滑される。このようにして、流路のうち流体抵抗の大きい箇所が緩衝作用を発揮するので、第１の流出口および第２の流出口における冷媒の平均流出量を均等化できる。このため、第１の庫内および第２の庫内における冷却速度を略同一に設定することができる。
【００１２】
本発明において、前記第１の流出口と前記第２の流出口の離間距離を５ｍｍ以内にしておくことが好ましい。このように構成すると、第１の流出口と第２の流出口とにおいて流入口からの距離を等しくなるなど、他の条件のばらつきを解消できるので、第１の流出口および第２の流出口における冷媒の平均流出量をより均等化することができる。
【００１３】
本発明において、前記開−閉モードと前記閉−開モードとの間を除く区間に前記第１の流出口および前記第２の流出口の双方が閉状態の閉−閉モードを配置することが好ましい。このように構成すると、冷蔵庫の電源投入後、第１の庫内および第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、閉−閉モードが頻繁に出現しないので、コンプレッサを過負荷から保護することができる。
【００１４】
本発明において、前記弁体駆動装置は、冷蔵庫の電源投入後、前記第１の庫内および前記第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、例えば、前記開−閉モードと前記閉−開モードとを往復させることにより前記第１の庫内および前記第２の庫内を略同一の冷却速度で冷却する。
【００１５】
本発明において、前記開−閉モードと前記閉−開モードとの間に開−開モードが設定されている場合には、前記弁体駆動装置は、冷蔵庫の電源投入後、前記第１の庫内および前記第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、例えば、前記開−開モードのうち、前記第１の流出口の開度が前記第２の流出口の開度よりも大である状態と、前記第２の流出口の開度が前記第１の流出口の開度よりも大である状態とを往復させることにより前記第１の庫内および前記第２の庫内を略同一の冷却速度で冷却させてもよい。
【００１６】
本発明において、前記第１の流出口および前記第２の流出口がそれぞれ開状態から閉状態に移行する際、および閉状態から開状態に移行する際に、前記弁体による開閉を除々に行うことが好ましい。このように構成すると、冷媒の流量が急激に変化することを防止することができる。また、流路内の圧力変動を少なくし、他機器への過負荷を防止することができる。
【００１７】
本発明において、前記第１の流出口および前記第２の流出口をそれぞれ開状態から閉状態に移行する際と、閉状態から開状態に移行する際との間に５秒から１０秒の休止期間を設けることが好ましい。このように構成すると、励磁オフの期間を確保できるので、モータでの発熱を防止することができ、かつ、省電力化を図ることができる。
【００１８】
本発明において、前記開−閉モードと、前記閉−開モードの期間の比は、前記第１の庫内の容積と前記第２の庫内の容積の比に対応すように設定することが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明を適用した冷蔵庫用の冷媒分配装置の一例を説明する。
【００２０】
図１は、本発明を適用した冷蔵庫用の冷媒分配装置の縦断面図である。図２（Ａ）〜（Ｆ）は、図１に示す冷媒分配装置における各モードの説明図である。図３は、図１に示す冷媒分配装置において各流出口を開閉するタイミングを示す説明図である。図４（Ａ）は、図１に示す冷媒分配装置を用いて冷蔵庫の第１の庫内および第２の庫内を冷却したときの冷却速度を示すグラフである。
【００２１】
図１において、本形態の冷媒分配装置１は、金属板をプレス加工した弁座プレート１３の上に密閉ケース１４で気密封止されたバルブ装置１ａを有している。
【００２２】
また、密閉ケース１４の内外には、後述する弁体を駆動する弁駆動装置としてのステッピングモータ１０が配置されている。ステッピングモータ１０において、ロータ１５は、密閉ケース１４の内側に配置されている一方、密閉ケース１４の外周側にステータ１６が配置されている。なお、ステータ１６の固定コイル１６ａからは導線１６ｂが引き出され、この導線１６ｂに対して、マイクロコンピュータを備えた制御部（図示せず）から駆動信号を出力することにより、ロータ１５の回転、停止を制御する。
【００２３】
ロータ１５は、外周側にマグネット１５ａが一体に形成され、弁座プレート１３の側の端部にはピニオン１７が形成されている。このピニオン１７は、ロータ支軸１８に対して回転可能に支持された状態にある。
【００２４】
密閉ケース１４の下端側は拡径しており、ステータ１６を載置する段差を構成しているとともに、弁座プレート１３の外周縁に形成されている段差と密に嵌合している。
【００２５】
また、バルブ装置１ａにおいて、弁座プレート１３の密閉ケース１４の側の面では、冷媒が供給されてくる流入パイプ２８ｃに連通する流入口１３ｃが開口している一方、ピニオン１７に対して流入口１３ｃと反対側の領域では、冷媒を冷蔵庫の各庫内に供給するための第１の流入パイプ２８ａ、および第２の流入パイプ２８ｂに連通する第１の流入口１３ａ、および第２の流入口１３ｂが開口している（図２（Ａ）を参照）。
【００２６】
本形態では、第１の流出口１３ａと第２の流出口１３ｂの離間距離が５ｍｍ以下、例えば、４ｍｍとかなり短く設定されている。
【００２７】
また、第１の流出口１３ａ、および第２の流出口１３ｂの近傍には、弁体支軸３５が形成され、この弁体支軸３５には、歯車３６と一体の弁体３０が形成されている。本形態では、弁体３０は、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂに対する共通の弁体として用いられている。
【００２８】
ここで、歯車３６は、ピニオン１７と噛み合っており、ステッピングモータ１０によって弁体支軸３５の周りを回転駆動される。従って、弁体３０も、ステッピングモータ１０によって回転駆動される。
【００２９】
それ故、第１の流出口１３ａが閉状態で第２の流出口１３ｂが閉状態を閉−閉モードとし、第１の流出口１３ａが閉状態で第２の流出口１３ｂが開状態を閉−開モードとし、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂの双方が開状態を開−開モードとし、第１の流出口１３ａが開状態で第２の流出口１３ｂが閉状態を開−閉モードとしたとき、弁体３０（図２において斜線で示す領域）の角度位置を制御すれば、図２（Ａ）に示す閉−閉の原点位置（０ステップ）、図２（Ｂ）に示す閉−閉モード（３４ステップ）、図２（Ｃ）に示す閉−開モード（１００ステップ）、図２（Ｄ）に示す開−開モード（１５４ステップ）、図２（Ｅ）に示す開―閉モード（１９５ステップ）、および図２（Ｆ）に示す開−閉の終点位置（２００ステップ）をこの順に実現できる。
【００３０】
ここで、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂはそれぞれ円形に開口しているので、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂがそれぞれ開状態から閉状態に移行する際、および閉状態から開状態に移行する際には、図３に示すように、弁体３０による開閉が除々に行われる。
【００３１】
このように構成した冷媒分配装置１を用いた冷蔵庫において、ステッピングモータ１０は、冷蔵庫の電源投入後、第１の流出口１３ａから第１の流出パイプ２８ａを介して冷媒が供給される第１の庫内の温度と、第２の流出口１３ｂから第２の流出パイプ２８ｂを介して冷媒が供給される第２の庫内の温度が所定の温度、例えば、−３５℃に到達するまでの間、開−閉モード側と閉−開モード側とを往復させる。
【００３２】
例えば、ステッピングモータ１０は、冷蔵庫の電源投入後、第１の庫内および第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、例えば、開−閉モードと閉−開モードとを往復させる。但し、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂをそれぞれ開状態から閉状態に移行する際と、閉状態から開状態に移行する際との間に５秒から１０秒の休止期間を設ける。このような休止期間を設けることにより、固定コイル１６ａの発熱を防止できる。
【００３３】
あるいは、ステッピングモータ１０は、冷蔵庫の電源投入後、第１の庫内および第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、例えば、開−開モードのうち、第１の流出口１３ａの開度が第２の流出口１３ｂの開度よりも大である状態と、第２の流出口１３ｂの開度が第１の流出口１３ａの開度よりも大である状態とを往復させる。例えば、開−開モードのうち、第１の流出口１３ａの開度が１００％で第２の流出口１３ｂの開度が２０％の状態と、第２の流出口１３ｂの開度が１００％で第１の流出口１３ａの開度が２０％の状態とを往復させる。この場合も、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂをそれぞれ開状態から閉状態に移行する際と、閉状態から開状態に移行する際との間に５秒から１０秒の休止期間を設ける。このような休止期間を設けることにより、固定コイル１６ａの発熱を防止できる。
【００３４】
このような条件で第１の庫内および第２の庫内を冷却すると、冷媒の流量が断続的に変化する結果、流路のうち流体抵抗の大きい箇所、例えば、流出パイプ２８ａ、２８ｂが緩衝作用を発揮するので、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂにおける冷媒の平均流出量をより均等化できる。
【００３５】
また、本形態では、第１の流出口１３ａと第２の流出口１３ｂが近接しているため、第１の流出口１３ａと第２の流出口１３ｂとにおいて流入口１３ｃからの距離が略等しいなど、他の条件のばらつきも解消できる。
【００３６】
それ故、図４（Ａ）に第１の庫内および第２の庫内の温度変化をそれぞれＬ１、Ｌ２で示すように、第１庫内と第２の庫内で冷却速度が略同一である。よって、食品などを冷蔵あるいは冷凍保存したときでも、第１の庫内の温度と第２の庫内に温度差がないので、品質がばらつくことがない。
【００３７】
また、開−閉モードと閉−開モードとの間に開−開モードを設定し、開−閉モードと閉−開モードとの間を除く区間に閉−閉モードを配置したため、冷蔵庫の電源投入後、第１の庫内および第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、閉−閉モードが頻繁に出現しない。それ故、コンプレッサを過負荷から保護することができる。
【００３８】
また、本形態では、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂがそれぞれ開状態から閉状態に移行する際、および閉状態から開状態に移行する際に、弁体３０による開閉を除々に行うため、冷媒の流量が急激に変化することを防止することができる。
【００３９】
さらに、本形態では、第１の流出口１３ａおよび第２の流出口１３ｂをそれぞれ開状態から閉状態に移行する際と、閉状態から開状態に移行する際との間に５秒から１０秒の休止期間を設けているので、励磁によるステッピングモータ１０での発熱を防止することができる。
【００４０】
なお、第１の庫内の容積と第２の庫内の容積が等しい場合には、第１の流出口１３ａと第２の流出口１３ｂに対して同等の開閉を行えばよいが、第１の庫内の容積と第２の庫内の容積が異なる場合には、開−閉モードと、閉−開モードの期間の比を第１の庫内の容積と第２の庫内の容積の比に対応すように設定すればよい。
【００４１】
また、流出口が３つ以上の場合でも、各流出口から冷媒が断続的に流出するように開閉制御を行えばよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、冷蔵庫の電源投入後、前記第１の流出口から冷媒が供給される第１の庫内の温度と前記第２の流出口から冷媒が供給される第２の庫内の温度が所定の温度に到達するまでの間、開−閉モード側と閉−開モード側とを往復させるため、冷媒の流量が断続的に変化する結果、流路のうち流体抵抗の大きい箇所が緩衝作用を発揮するので、第１の流出口および第２の流出口における冷媒の平均流出量を均等化できる。このため、第１の庫内および第２の庫内における冷却速度を略同一に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した冷蔵庫用の冷媒分配装置の縦断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｆ）は、図１に示す冷媒分配装置における各モードの説明図である。
【図３】図１に示す冷媒分配装置において各流出口を開閉するタイミングを示す説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した冷媒分配装置を用いて冷蔵庫の第１の庫内および第２の庫内を冷却したときの冷却速度を示すグラフ、および従来の冷媒分配装置を用いて冷蔵庫の第１の庫内および第２の庫内を冷却したときの冷却速度を示すグラフである。
【図５】（Ａ）〜（Ｆ）は、従来の冷蔵庫に用いられている冷媒分配装置における各モードの説明図である。
【符号の説明】
１　冷媒分配装置
１ａ　バルブ装置
１０　ステッピングモータ（弁駆動装置）
１３　弁座プレート
１３ａ　第１の流入口
１３ｂ　第２の流入口
１３ｃ　流入口
１４　密閉ケース
１７　ピニオン
２８ａ　第１の流入パイプ
２８ｂ　第２の流入パイプ
２８ｃ　流入パイプ
３０　弁体
３５　弁体支軸
３６　歯車
【図１】
2004037002.tif 000003
【図２】
2004037002.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004037002.tif 000006
【図５】
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